JPH05185265A - レーザ加工装置の加工ヘッド - Google Patents

レーザ加工装置の加工ヘッド

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JPH05185265A
JPH05185265A JP4004312A JP431292A JPH05185265A JP H05185265 A JPH05185265 A JP H05185265A JP 4004312 A JP4004312 A JP 4004312A JP 431292 A JP431292 A JP 431292A JP H05185265 A JPH05185265 A JP H05185265A
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JP
Japan
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lens
laser beam
laser
processing
slit
Prior art date
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Pending
Application number
JP4004312A
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English (en)
Inventor
Atsushi Mori
敦 森
Yoshinori Nakada
嘉教 中田
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Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 集光レンズを効果的に冷却して安定したレー
ザ加工を行うことができるようにする。 【構成】 アシストガスは導入口47を経由して側壁部
分241に設けられたマニホールド28に一旦導入さ
れ、さらにスリット29から加工チャンバ26内に流れ
込む。このスリット29は、集光レンズ21の下端側に
おいて、レンズホルダ22と側壁部分241との間で全
周にわたって均等に設けられるため、スリット29を通
過したアシストガスは、集光レンズ21の下端側表面に
沿って均等に噴出される。したがって、従来冷却が不十
分であった集光レンズ21が効果的に冷却される。その
結果、集光レンズ21の熱歪みが抑制され、安定したレ
ーザ加工が可能となり、加工性能が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はレーザビームをレンズを
用いて集光し被加工物に照射してレーザ加工を行うレー
ザ加工装置の加工ヘッドに関し、特にレンズを効果的に
冷却するようにしたレーザ加工装置の加工ヘッドに関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、レーザ加工装置は金属切断加工用
を中心に急速に普及しつつあるが、それに伴い、レーザ
出力の高出力化も顕著になってきた。この高出力レーザ
加工装置においては、レーザビームを伝送集光させる光
学部品に熱的負担が大きくかかる。特に、レーザビーム
を集光する集光レンズは、レーザビームを導く反射鏡に
比して、厳しい環境にさらされる。すなわち、背面から
直接冷却できる反射鏡と異なり、集光レンズは外周に設
けた水路による冷却に限られ、間接的にしか熱を逃がす
ことができない。また、反射鏡はその表面でレーザビー
ムを反射するのに対し、集光レンズは高いエネルギーを
持ったレーザビームが内部を通過していく。
【0003】図5は従来の加工ヘッドの構成を示す図で
ある。加工ヘッド200の集光レンズ210は、レーザ
ビーム1Aを集光し、その集光されたレーザビーム1A
はノズル310から被加工物530に照射される。加工
ヘッド200は側壁240によって形成される。その側
壁部分240Aには、レンズホルダ220が固定され、
レンズホルダ220に集光レンズ210が保持されてい
る。また、抑え用レンズホルダ230は、集光レンズ2
10をレンズホルダ220側に抑えている。この抑え用
レンズホルダ230と集光レンズ210との間にはOリ
ング270が介在しており、加工チャンバ260内の気
密が保たれている。側壁部分240Aには水路250が
設けられ、その水路250中を循環する冷却水によって
集光レンズ210がその外周から冷却される。
【0004】一方、アシストガスは配管450から継手
460、導入口470を経由して加工チャンバ260に
供給され、レーザビーム1Aとともにノズル310から
吹き出される。このときの加工チャンバ260内のアシ
ストガス圧力は、圧力計350で測定され、レーザ加工
時にはこの圧力を基準にして管理される。
【0005】このように、集光レンズ210はその外周
から間接的に冷却されるのみであり、しかも高エネルギ
のレーザビーム1Aがその内部を通過していく。このた
め、レーザ出力の高出力化とも相まって、集光レンズ2
10に対する熱的負担は大きくなる傾向にある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、集光レンズ2
10を効果的に冷却する方法が確立されていないのが現
状である。このため、集光レンズ210の熱歪みによる
レーザビーム1Aの変形等が発生し、レーザ加工が不安
定になり、加工性能も低下する。
【0007】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、集光レンズを効果的に冷却して安定したレー
ザ加工を行うことができるレーザ加工装置の加工ヘッド
を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、レーザビームをレンズを用いて集光し被
加工物に照射してレーザ加工を行うレーザ加工装置の加
工ヘッドにおいて、前記レンズの外周にアシストガスの
吹き出し口を設けたことを特徴とするレーザ加工装置の
加工ヘッドが、提供される。
【0009】
【作用】レーザビームを集光するレンズの外周にアシス
トガスの吹き出し口を設ける。アシストガスは、その吹
き出し口からレンズ表面に沿って均等に噴出される。こ
のため、レンズは効果的に冷却され、レンズの熱歪みが
抑制される。したがって、安定したレーザ加工が可能と
なり、加工性能が向上する。
【0010】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図2はレーザ加工装置の全体構成を示す図であ
る。図において、レーザ発振器10から出力されたレー
ザビーム1は、円偏光鏡11、平面鏡12、13によっ
て加工ヘッド20に導かれ、加工ヘッド20で集光され
た後、被加工物53に照射される。なお、加工ヘッド2
0の詳細は後述する。
【0011】アシストガスは、ボンベ41からレギュレ
ータ42で9気圧程度に減圧された後、電磁弁43に供
給される。電磁弁43は数値制御装置50によって制御
されており、この電磁弁43を経由したアシストガス
は、レギュレータ44、配管45を通じてガス導入口4
7から加工ヘッド20に供給される。このときの加工チ
ャンバ26(図1)内のアシストガス圧力は、圧力計3
5で測定され、レーザ加工時にはこの圧力を基準にして
管理される。
【0012】加工ヘッド20に供給されたアシストガス
は、ノズル31で絞られて被加工物53にレーザビーム
1と共に供給される。これにより被加工物53表面では
熱的、化学的反応が起こりレーザ加工が行われる。数値
制御装置50は、レーザ発振器10のレーザ出力、電磁
弁43の開弁度及びテーブル50のサーボモータ51、
52の駆動等を制御し、その制御により、被加工物53
に対する切断等のレーザ加工が最適な条件で行われる。
【0013】図1は本発明のレーザ加工装置の加工ヘッ
ドの構成を示す図である。図において、加工ヘッド20
の集光レンズ21は、レーザビーム1を集光し、その集
光されたレーザビーム1はノズル31から被加工物53
に照射される。加工ヘッド20は側壁24によって形成
される。その側壁部分241には、レンズホルダ22が
固定され、レンズホルダ22に集光レンズ21が保持さ
れている。また、抑え用レンズホルダ23は、集光レン
ズ21をレンズホルダ22側に抑えている。この抑え用
レンズホルダ23と集光レンズ21との間にはOリング
27が介在しており、このOリング27によって加工チ
ャンバ26内の気密が保たれている。側壁部分241に
は水路25が設けられ、その水路25中を循環する冷却
水によって集光レンズ21がその外周から冷却される。
【0014】一方、アシストガスは、図中矢印で示すよ
うに、配管45から継手46、導入口47を経由して、
側壁部分241に設けられたマニホールド28に一旦導
入され、さらにスリット29から加工チャンバ26内に
流れ込む。このスリット29は、集光レンズ21の下端
側(レーザビーム1の出射側)において、レンズホルダ
22と側壁部分241との間で全周にわたって均等に設
けられる。このため、スリット29を通過したアシスト
ガスは、集光レンズ21の下端側表面に沿って均等に噴
出される。したがって、従来冷却が不十分であった集光
レンズ21が効果的に冷却される。その結果、集光レン
ズ21の熱歪みが抑制され、安定したレーザ加工が可能
となり、加工性能が向上する。また、このように集光レ
ンズ21表面にアシストガスを噴出することにより、加
工チャンバ26内に侵入した塵埃等が集光レンズ21に
付着することを防止することができ、あるいは、集光レ
ンズ21に付着した塵埃等の除去を行うことができる等
の効果も生じる。
【0015】さらに、アシストガスは一旦マニホールド
28に導入されて均等なガス圧力になり、その状態でス
リット29から加工チャンバ26内に噴出される。この
ため、アシストガスの流れが、加工チャンバ26全体に
わたって均等となる。したがって、アシストガスがノズ
ル31から噴出される際、従来は1箇所の導入口から供
給されていたため回転等の乱れが生じ流れが偏っていた
のに対し、きれいな層流となって噴出される。すなわ
ち、レーザビーム1の光軸に対して均等なアシストガス
流となりノズル31から噴出される。その結果、この点
からも、レーザ加工が安定し加工性能が向上する。
【0016】図3は本発明の第2の実施例を示す図であ
る。第1の実施例との相違点は、スリット29Aを集光
レンズ21の下端面と側壁部分241Aとで構成するよ
うにした点である。側壁部分241Aに設けられたマニ
ホールド28Aは、その一部がスリット29Aに向かっ
て狭められている。このように、集光レンズ21の下端
面を用いてスリット29Aを構成するようにしたので、
そのスリット29Aから噴出されるアシストガスは、第
1の実施例の場合に比べて、集光レンズ21の下端側表
面により近接して流れる。したがって、集光レンズ21
をより効果的に冷却でき、また、塵埃等の付着防止や付
着した塵埃等の除去等もより効果的に行うことができ
る。
【0017】図4は本発明の第3の実施例を示す図であ
る。第1及び第2の実施例との相違点は、レンズホルダ
22Bの下端側にスリット状の噴出口(小さな穴)29
Bを設けるようにした点である。この場合、アシストガ
スは、マニホールド28Bからレンズホルダ22Bの噴
出口29Bに導入され、その噴出口29Bから集光レン
ズ21の下端面に近接して噴出される。この噴出口29
Bはレンズホルダ22Bに設けられるので、第1及び第
2の実施例の場合に比べて、より簡単に制作することが
できる。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、レーザ
ビームを集光するレンズの外周にアシストガスの吹き出
し口を設け、アシストガスがその吹き出し口からレンズ
表面に沿って均等に噴出されるように構成した。このた
め、レンズは効果的に冷却され、レンズの熱歪みが抑制
される。したがって、安定したレーザ加工が可能とな
り、加工性能が向上する。
【0019】また、レンズ表面にアシストガスを吹き出
すことにより、加工チャンバ内に侵入した塵埃等がレン
ズに付着することを防止することができ、あるいは、レ
ンズに付着した塵埃等の除去を行うことができる等の効
果も生じる。
【0020】さらに、アシストガスの流れが、加工チャ
ンバ全体にわたって均等となる。したがって、アシスト
ガスがノズルから噴出される際、従来は1箇所の導入口
から供給されていたため回転等の乱れが生じ流れが偏っ
ていたのに対し、きれいな層流となって噴出される。す
なわち、レーザビームの光軸に対して均等なアシストガ
ス流となりノズルから噴出される。その結果、この点か
らも、レーザ加工が安定し加工性能が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のレーザ加工装置の加工ヘッドの構成を
示す図である。
【図2】レーザ加工装置の全体構成を示す図である。
【図3】本発明の第2の実施例を示す図である。
【図4】本発明の第3の実施例を示す図である。
【図5】従来の加工ヘッドの構成を示す図である。
【符号の説明】
1 レーザビーム 20 加工ヘッド 21 集光レンズ 22,22A,22B レンズホルダ 26 加工チャンバ 28,28A,28B マニホールド 29,29A スリット 29B 噴出口 241,241A,241B 加工ヘッドの側壁部分

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザビームをレンズを用いて集光し被
    加工物に照射してレーザ加工を行うレーザ加工装置の加
    工ヘッドにおいて、 前記レンズの外周にアシストガスの吹き出し口を設けた
    ことを特徴とするレーザ加工装置の加工ヘッド。
  2. 【請求項2】 前記吹き出し口は、スリットまたは小さ
    な穴であることを特徴とする請求項1記載のレーザ加工
    装置の加工ヘッド。
  3. 【請求項3】 前記吹き出し口の背後に前記アシストガ
    スを溜める空間を設けたことを特徴とする請求項1記載
    のレーザ加工装置の加工ヘッド。
  4. 【請求項4】 前記吹き出し口は、前記レンズを保持す
    るレンズホルダと他の部材とによって構成されることを
    特徴とする請求項1記載のレーザ加工装置の加工ヘッ
    ド。
  5. 【請求項5】 前記吹き出し口は、前記レンズと他の部
    材とによって構成されることを特徴とする請求項1記載
    のレーザ加工装置の加工ヘッド。
  6. 【請求項6】 前記吹き出し口は、前記レンズを保持す
    るレンズホルダに設けられることを特徴とする請求項1
    記載のレーザ加工装置の加工ヘッド。
JP4004312A 1992-01-14 1992-01-14 レーザ加工装置の加工ヘッド Pending JPH05185265A (ja)

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JP4004312A JPH05185265A (ja) 1992-01-14 1992-01-14 レーザ加工装置の加工ヘッド

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JP4004312A JPH05185265A (ja) 1992-01-14 1992-01-14 レーザ加工装置の加工ヘッド

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5756962A (en) * 1994-08-02 1998-05-26 Mcneil - Ppc, Inc. Laser-processing head for laser processing apparatus
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US11465237B2 (en) 2018-02-02 2022-10-11 Precitec Gmbh & Co. Kg Gas supply device and laser processing head comprising same

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