JPH05316Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、レーザ加工機におけるレーザ加工ノ
ズルに関し、特にアシストガスのガス圧制御に関
するものである。

（従来技術とその問題点） 従来、この種のレーザ加工ノズルにおいてアシ
ストガスの圧力制御は、手動或はNC装置等によ
り、ガスコントールユニツトからの出力圧が適正
圧力となるように、ノズルに供給される前のガス
元圧の段階で圧力制御がなされていた。

しかし、実際にはアシストガスがガスコントロ
ールユニツトからエアー配管を介してノズルに供
給され、さらにノズル内の圧力室を通つてノズル
先端の噴出口に達するまでは、長い距離がある。
特に、立体加工用に細長いノズルを用いたもので
は、一層長い配管経路となつている。

このような供給端から噴出端に至るまでの長い
配管経路中で、例えばガス漏れや温度変化等外的
現象の影響を受け、アシストガスの圧力が大きく
変化してしまう。

このため、実際被加工面に噴出されるアシスト
ガスのガス圧が、適正圧より減圧してしまい十分
なアシスト効果が得られず、結果的には加工精度
を低下させてしまうという問題点を有していた。

また、コントローラ側の電気的なミスや故障等
によりアシストガスが過剰圧で噴出されてしまつ
たり、或は噴出口にスパツタが付着し、ノズル内
の圧力が異常に上昇したりすることもあり、この
ような場合、すぐに発見できず、被加工物を損傷
したり、ノズル破壊あるいはレンズ破壊等を招く
おそれもあつた。

（問題点を解決するための手段） そこで、本考案は、アシストガス噴出口近傍位
置でのノズル内のガス圧を常に測定しながらアシ
ストガスの供給量を制御することにより、噴出端
でのガス圧変化が容易に確認でき、そかもその測
定値に基づいてガスコントロールが行なわれるの
で、常に適正なガス圧でアシストガスを噴射する
ことができ、これによりアシスト効果を一層高
め、加工精度を向上させようとするものである。

（考案の構成） すなわち、本考案は、第１図に示すように、レ
ンズ１により集光されたレーザ光を出射するとと
もに内部に供給されたアシストガスを噴出する噴
出口２を有するノズル３において、ノズル３の上
記噴出口２近傍位置に、ノズル内部のガス圧を測
定する圧力センサ４を設け、この圧力センサ４に
よる測定値に基づいてアシストガスの供給量を制
御するように構成したものである。

図中５は、図示しないヘツド本体に装着された
ノズルホルダーで、内部にレンズマウント６を、
下部に上記ノズル３をそれぞれ螺着保持してい
る。

レンズマウント６の内部には、上記レンズ１が
嵌着保持されている。レンズ１は、その入射面側
周縁で、レンズマウント６の段部６ａに係止さ
れ、出射面側周縁で、レンズマウント６の下方よ
り螺着された締付部材７の上端にＯリング８を介
して締め付けられて固着されている。

ノズル３は、ノズル基体９と上記噴出口２を有
するノズル先端部材１０との２部材で構成され、
両者は締付ナツト１１にて一体的に固着されてい
る。ノズル基体９の外周ねじ９ａにて上記ノズル
ホルダー５の下端部に螺合され、さらに、締付ナ
ツト１２により両者は一体的に固着されている。

そして、上記ノズルホルダー５とレンズ１の出
射面とノズル３とでなる内部空間にアシストガス
の高圧室１３が形成されている。また、ノズルホ
ルダー５の一側壁には、上記高圧室１３に連通す
るアシストガス供給口１４が開口されている。

アシストガスは、不活性ガス或はO₂ガスが用
いられ、外部設置したガスボンベ１５からガスコ
ントロールユニツト１６を介して上記供給口１４
より高圧室１３内へ供給される。

ガスコントロールユニツト１６は、ガスの供給
回路中に圧力スイツチ１７、レギユレータ１８、
スピードコントローラ１９、チエツクバルブ２０
および電磁弁２１等を接続してなり、NC装置２
２により自動制御される。

また、ノズル３の先端部材１０の側壁部におけ
る上記噴出口２の近傍位置に、上記圧力センサ４
が取付けられている。この圧力センサ４によるセ
ンサ信号は、NC装置２２へ送られコントロール
ユニツト１６内の上記レギユレータ１８を制御す
る信号となる。

すなわち、ノズル噴出端における適正圧力値を
予めNC装置２２に入力しておき、上記圧力セン
サ４による測定圧が上記適正圧力値と一致するよ
うにコントロールユニツト１６をフイードバツク
制御して、アシストガスの供給圧を調整すること
により、ガス圧制御が行なわれる。

また、２３はレンズ１の加熱を防止するための
環状冷却空間で、注入口２４より冷却エアー或は
冷却水を注入し、レンズ１の熱を吸収してレンズ
１の熱破壊を防止している。

（考案の作用） このような構成において、図示しないレーザ発
振器から平行光で発振されたレーザ光は複数箇所
の反射鏡を介して加工ヘツドに導かれ、レンズ１
により集光されて、ノズル３先端の噴出口２よ
り、被加工面Ｗに照射される。これと同時に、供
給口１４から高圧室１３へアシストガスが供給さ
れ、噴出口２より高圧ガスとなつて上記被加工面
Ｗに向かつて噴出される。すなわち、レーザ光の
熱エネルギーとアシストガスの燃焼エネルギーと
で被加工面Ｗに切断等のレーザ加工が行なわれ
る。

アシストガスは、NC指令によりコントロール
ユニツト１６を介して供給圧を調整され、高圧室
１３内に供給され、ノズル３内部の逆円錐部で集
束されて先端の噴出口２より高圧に噴射される。

このとき、ノズル先端では、圧力センサ４によ
つて常に噴出端のガス圧が測定され、そのセンサ
信号はNC装置２２に送られ、噴出端のガス圧が
適正圧力値に一致するように、コントロールユニ
ツト１６によつて、アシストガスの供給圧が自動
制御される。

すなわち、ガス漏れ等によりノズル３内に供給
されたガス圧或は噴出時のガス圧に減圧が生じた
ときに、圧力センサ４がすばやく感知してNC装
置２２よりガスコントロールユニツト１６へガス
供給圧を高めるような指令がなされる。また、ノ
ズル３内での噴出時のガス圧が適正圧力値を越え
たときも、圧力センサ４がすばやく感知してNC
装置２２よりガスコントロールユニツト１６へガ
ス供給圧を低下させるような指令がなされる。

また、異常減圧および異常増圧が検出されたと
きには、一時停止となり、加工とともに、ガス供
給がストツプされる。

（考案の効果） 本考案によれば、アシストガスのガス圧制御
は、ノズル噴出口近傍に設けた圧力センサによ
り、ノズル内部の圧力値に基づいて行われるの
で、例えばアシストガスの供給路中にガス漏れが
起こつたり、また、温度変化等外的現象の影響で
供給圧に対しノズル内のガス圧に大きく変化が生
じたりした場合でも、ノズル先端部からの噴出圧
が常に適正圧力に保たれるように、ガス供給量が
コントロールされるため、アシスト効果を低下さ
せることなく、加工精度を維持することができ
る。

また、どんな細長いノズルを設けたものであつ
ても、ノズル先端部でのアシストガスの噴出圧が
測定され確認できるため、噴出端でのガス圧が正
確に制御できる。

さらに、異常減圧や異常増圧を検出した場合に
は一時停止指令を出力させることにより、加工動
作とともにガス供給もストツプされ、ノズル或は
レンズ破壊等の事故を未然に防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の一実施例を示す断面図、第
２図はガスコントロールユニツトの回路図であ
る。 １……レンズ、２……噴出口、３……ノズル、
４……圧力センサ、１６……ガスコントロールユ
ニツト。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. レンズにより集光されたレーザ光を出射すると
   ともに内部に供給されたアシストガスを噴出する
   噴出口を有するノズルにおいて、ノズルの上記噴
   出口近傍位置に、ノズル内部のガス圧を測定する
   圧力センサを設け、この圧力センサによる測定圧
   力値に基づいてアシストガスの供給圧を制御する
   ことを特徴とするレーザ加工ノズル。