JPH0549397B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0549397B2
JPH0549397B2 JP63312915A JP31291588A JPH0549397B2 JP H0549397 B2 JPH0549397 B2 JP H0549397B2 JP 63312915 A JP63312915 A JP 63312915A JP 31291588 A JP31291588 A JP 31291588A JP H0549397 B2 JPH0549397 B2 JP H0549397B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pressure
lens
laser beam
assist gas
pressure chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP63312915A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH02160194A (ja
Inventor
Shigeo Kosaka
Juichi Yashiro
Nobuki Tanaka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Seiki Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Seiki Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Seiki Co Ltd filed Critical Hitachi Seiki Co Ltd
Priority to JP63312915A priority Critical patent/JPH02160194A/ja
Publication of JPH02160194A publication Critical patent/JPH02160194A/ja
Publication of JPH0549397B2 publication Critical patent/JPH0549397B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Laser Beam Processing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、レーザ切断加工用ヘツドに関す
る。更に詳しくは、レーザ切断加工に使用される
アシストガスを高圧にして加工能率を向上させる
レーザ切断加工用ヘツドに関する。
[従来技術] レーザ光切断は、レーザ光を細く絞りこのレー
ザ光を板金材などに照射し、瞬間的に溶融蒸発さ
せて、小径のせん孔、狭い溝の作成や切断を行つ
ている。この溶融蒸発させたスラグは、加圧され
たアシストガスをこの溶融部分に吹き付けること
により、レーザ照射側より被加工物の裏面側へ物
理的に除去される。アシストガスの種類は、被切
断材により酸素ガス、空気、不活性ガスなどから
選択されるが一般に圧力を高くすると、切断速度
が増加することが知られている。
アシストガスは、レーザ光を照射するヘツドの
先端、すなわちフオーカス2部分から噴出する
(第5図参照)。フオーカス2部分は、レンズ7を
保持し、加圧されたアシストガスを一旦貯蔵し、
噴出させる空間である。アシストガスの圧力は、
フオーカス2部分とレーザ光を屈折させるレンズ
7とに囲まれた空間により保持されるので、レン
ズ7に加圧力がかかる。切断速度を上げるには、
レンズ7の耐圧強度を上げている。
レンズ7に使用される材料、すなわちレーザ光
を透過するセレンなどが添加されたガラス系材料
と、フオーカス2に使用される金属材料とでは、
耐圧強度が異なる。通常レンズ7が弱いため、前
記したアシストガスの圧力は、レンズ7の許容耐
圧強度以上には設定できない。レンズ7の耐圧強
度を上げるためレンズ7の厚さを厚くする方法、
材質の改良などが行われている。しかし、現在こ
の許容耐圧強度は、通常5〜6Kg/cm2程度であ
り、これ以上アシストガスの圧力を上げることは
できない。これを無視するとレンズが破壊し、有
毒ガスが発生することもある。
アシストガスを高圧にするために、ヘツドに二
つのレンズを用いる方法も提案されている。第6
図に示すヘツドの構造は、この例である(第3回
国際レーザ加工会議の論文集(Proceedings the
3rd International Conference on Lasers in
manufacturing,1986,Birmingham,P35))。
上部のレンズ7bでレーザ光の焦点を絞り、この
絞つたレーザ光を小孔3aを通し高圧のアシスト
ガス室に照射し、この高圧のアシストガス内の下
部レンズ7aで前記レーザ光を受けて、更に加工
用に焦点を調節する。このタイプのレーザヘツド
は、小孔3a,噴出孔3の上下2か所から高圧の
アシストガスが噴出する。
[発明が解決しようとする課題] 前記したアシストガスの高圧化の構造は、上
部、下部のレンズを必要とする。また高圧のアシ
ストガスを封入したレンズ筒の上部はレーザ光を
伝達するため小孔3aが開孔している。この小孔
3aからアシストガスが噴出するので、アシスト
ガスを浪費する結果になる。また、小孔3aに焦
点を合わせなければならず調整が難しい。この発
明は、これらの問題点に着目して開発されたもの
であり、以下の目的を達成する。
この発明の目的は、アシストガスの吐出圧力を
向上させるレーザ切断加工用ヘツドを提供するも
のである。
この発明の他の目的は、切断速度を向上させる
レーザ切断加工用ヘツドを提供するものである。
[前記課題を解決するための手段] 前記課題を解決するために次の手段を採る。
第1の手段は、レーザ光により被加工物を溶融
蒸発させて切断するレーザ光切断において、円筒
状のレンズ筒と、このレンズ筒内に気密に保持固
定されレーザ光を屈折させるレンズと、このレン
ズと直列に前記レンズ筒内に気密に固定された圧
力隔壁と、この圧力隔壁と前記レンズとの間の空
間に形成された中圧室と、前記レンズと前記レン
ズ筒との囲まれた空間に形成されアシストガスを
一時的に貯蔵し切断装置に噴出する高圧室とから
なるレーザ切断加工用ヘツドである。
第1の手段において、前記圧力隔壁が複数の枚
数を有しこの圧力隔壁間の空間を前記高圧室より
低い中圧室として順次大気圧まで低下させる複数
の中圧室を形成するとなお効果的である。
第2の手段は、レーザ光により被加工物を溶融
蒸発させて切断するレーザ光切断において、 円筒状のレンズ筒と、 このレンズ筒内に後記アシストガスが自由に通
過するように保持固定されレーザ光を屈折させる
レンズと、 このレンズと直列に前記レンズ筒内に気密に固
定された圧力隔壁と、 前記圧力隔壁と前記レンズ筒とで囲まれた空間
に形成され、アシストガスを一時的に貯蔵し切断
位置に噴出する高圧室とからなり、 前記圧力隔壁が複数の枚数を有し、この圧力隔
壁間の空間を前記高圧室より低い中圧室として順
次大気圧まで低下させる複数の中圧室を有するこ
とを特徴とするレーザ切断加工用ヘツドである。
[作用] まず、最初に、中圧ガス供給口から中圧力の加
圧ガスを供給する。この中圧ガスの供給で圧力隔
壁、レンズの表面にパスカルの原理により均一な
加圧力が負荷される。しかしこの加圧力は、許容
圧力の範囲内なので、レンズ、圧力隔壁を損傷す
ることはない。この中圧ガスを加圧した状態で、
高圧室内に高圧ガス供給口から高圧のアシストガ
スを供給する。
高圧のアシストガスは、噴出孔から噴出すると
共に、レンズの表面を加圧する。レンズは、高圧
ガスの注入により中圧ガスの加圧力と逆方向の加
圧力を受けることになる。しかし、その単位面積
当りの加圧力は、高圧のアシストガスの加圧力
と、中圧ガスの加圧力との差圧力のみである。こ
のため、アシストガスに高圧を用いても、レンズ
には大きな加圧力は付加されない。
[実施例] 以下、この発明の実施例を図面にしたがつて説
明する。第1図に示すものは、レーザ光を出力す
るレンズ筒1部分の断面図である。レンズ筒1
は、円筒状の筒でありアルミなど金属製の公知の
材料で作られている。レンズ筒1の先端は、フオ
ーカス2が一体に形成されている。フオーカス2
の先端は、レーザ光を通しかつ後述するアシスト
ガスを噴出する小孔の噴出孔3が設けてある。レ
ンズ筒1の内周面には、円筒状のレンズ保持筒4
が挿入してある。
レンズ保持筒4の下端外周には、溝が形成して
あり、この溝に合致するようにレンズ筒1の内周
面に溝が形成してある。この両溝で冷却室5を作
つている。この冷却室5には、供給口6から温度
コントロールされた冷却用水が供給されており、
常にレンズ筒1を冷却する。レンズ保持筒4内
に、レンズ7が挿入してある。レンズ7は、レー
ザ光を屈折させて焦点を作る公知のレーザ光用の
レンズである。レンズ7と、フオーカス2とで囲
まれた閉じた空間は、高圧室8を形成する。この
高圧室8は、高圧のアシストガスを一時的に貯蔵
し、かつ噴出孔3から噴出させるための空間であ
る。
高圧のアシストガスは、高圧ガス供給口9から
供給される。一方、レンズ7は、円筒状のスペー
サ10の一端に接して加圧されている。スペーサ
10の他端は圧力隔壁11に接している。圧力隔
壁11は、均一の厚さを有し、レーザ光を透過す
るものであり、光学的には単にレーザ光を透過さ
せるだけの機能である。圧力隔壁11は、更に他
のスペーサ12に接している。スペーサ12の他
端は、ねじなどの手段(図示せず)で止められ、
圧力隔壁11、レンズ7を軸線方向に加圧してい
る。
レンズ7、圧力隔壁11と、スペーサ10,1
2との間はOリングなどの手段で気密が保持され
ている。レンズ7と圧力隔壁11との間の空間
は、中圧室13を形成している。中圧室13に
は、高圧室8へ供給するガスより圧力が低いガス
が中圧ガス供給口14から供給されている。な
お、中圧室13に供給されるガスは、アシストガ
スと同一成分のガスでなくても良く、単に高圧の
アシストガスより低い加圧ガスであれば良い。圧
力隔壁11を挟んで中圧室13と反対側は大気圧
室15である。
大気圧室15は、加圧されていない空気、すな
わち大気圧と同じ圧力の空気を有する空間であ
る。
[第2実施例] 第2図に示すものは、第2の実施例を示すレン
ズ筒1の断面図である。圧力隔壁11を複数個設
けた点で第1の実施例と相違する。高圧室8と大
気圧室15との間には、多段階に中圧室13a,
13b,13cが設けてある。高圧室8のアシス
トガスの加圧力をPn、中圧室13aの圧力をP3
中圧室13bの圧力P2、中圧室13cの圧力P1
とすれば、大気圧<P1<P2<P3<Pnの関係が成
立するようにガス圧を選択する。
レンズ7と各圧力隔壁11に負荷される一方へ
の圧力は、隣接する加圧室の圧力との差圧のみで
あるから大きくない。例えば、第2実施例の場
合、レンズ7、圧力隔壁11の許容圧力を5Kg/
cm2とすれば、アシストガスの圧力は20Kg/cm2にで
きる効果がある。なお、この圧力隔壁11の枚数
は、必要に応じて何枚でも良い。
[第3実施例] 前記した第1,2実施例は、いずれもレンズ7
自身にもアシストガスの加圧力が付加されるタイ
プである。しかし、レンズ7は、加圧力に耐えう
るように強化された材質が用いられているが、単
純な平面構造ではないため機械的な強度は圧力隔
壁11より弱い。前記したように、レーザ光など
で焼損すると有毒ガスが出ることもある。第3図
に示す第3実施例のレンズ筒1の断面図は、レン
ズ7に付加されるアシストガスの加圧力をきわめ
て小さくした例である。
レンズ7の外周、すなわちレーザ光が通過しな
い領域にアシストガスが自由に通過できる貫通孔
20を設けた例である。貫通孔20は、本実施例
ではレンズ7と一体の外周の縁に設けたが、レン
ズ保持筒4など他の設けても良い。レンズ7の表
裏のアシストガスの圧力を同一圧に保てば良い。
なお、中圧室13a,13b,13cが多段階に
設けられている点は、前記第2実施例と同様であ
る。レンズ7の全表面には、アシストガスの圧力
が均等に加圧されるのみであり、最もレンズが弱
い曲げ応力は生じない利点がある。したがつて、
レンズ7の寿命も伸びる。
なお、以上各実施例を説明したが、前記した実
施例中の冷却室5、レンズ保持筒4、スペーサ1
0,12、各ガスの供給口9,14などの構造、
位置、個数は必要に応じて種々の設計変更が可能
なことは、前記説明から明白であり、またこれら
の手段はレーザ切断技術分野で公知でもある。
[発明の効果] 以上詳記したように、この発明はレンズに大き
な加圧力、特に曲げ圧力を付加することなく、ア
シストガスの圧力を高くできる。結果として、レ
ーザ切断の速度を速くできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は第1実施例のレンズ筒の断面図、第2
図は第2実施例のレンズ筒の断面図、第3図は第
3実施例のレンズ筒の断面図、第4図は従来技術
を示すレンズ筒の断面図、第5図は更に他の従来
技術を示すレンズ筒の断面図である。 1……レンズ筒、2……フオーカス部、3……
噴出孔、5……冷却室、7……レンズ、11……
圧力隔壁、20……貫通孔。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 レーザ光により被加工物を溶融蒸発させて切
    断するレーザ光切断において、 円筒状のレンズ筒1と、 このレンズ筒内に気密に保持固定されレーザ光
    を屈折させるレンズ7と、 このレンズと直列に前記レンズ筒内に気密に固
    定された圧力隔壁11と、 この圧力隔壁と前記レンズとの間の空間に形成
    された中圧室13と、 前記レンズと前記レンズ筒とで囲まれた空間に
    形成され、アシストガスを一時的に貯蔵し切断位
    置に噴出する高圧室8と からなることを特徴とするレーザ切断加工用ヘツ
    ド。 2 請求項1において、 前記圧力隔壁が複数の枚数11,11,11を
    有し、この圧力隔壁間の空間を前記高圧室より低
    い中圧室として順次大気圧まで低下させる複数の
    中圧室13a,13b,13cを有することを特
    徴とするレーザ切断加工用ヘツド。 3 レーザ光により被加工物を溶融蒸発させて切
    断するレーザ光切断において、 円筒状のレンズ筒1と、 このレンズ筒内に後記アシストガスが自由に通
    過するように保持固定されレーザ光を屈折させる
    レンズ7と、 このレンズと直列に前記レンズ筒内に気密に固
    定された圧力隔壁11と、 前記圧力隔壁と前記レンズ筒とで囲まれた空間
    に形成され、アシストガスを一時的に貯蔵し切断
    位置に噴出する高圧室18とからなり、 前記圧力隔壁が複数の枚数11,11,11を
    有し、この圧力隔壁間の空間を前記高圧室より低
    い中圧室として順次大気圧まで低下させる複数の
    中圧室13a,13b,13cを有することを特
    徴とするレーザ切断加工用ヘツド。
JP63312915A 1988-12-13 1988-12-13 レーザ切断加工用ヘッド Granted JPH02160194A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63312915A JPH02160194A (ja) 1988-12-13 1988-12-13 レーザ切断加工用ヘッド

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63312915A JPH02160194A (ja) 1988-12-13 1988-12-13 レーザ切断加工用ヘッド

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH02160194A JPH02160194A (ja) 1990-06-20
JPH0549397B2 true JPH0549397B2 (ja) 1993-07-26

Family

ID=18034997

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63312915A Granted JPH02160194A (ja) 1988-12-13 1988-12-13 レーザ切断加工用ヘッド

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH02160194A (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2804206B2 (ja) * 1992-09-22 1998-09-24 三菱電機株式会社 レーザ加工ヘッド

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS645694A (en) * 1987-06-29 1989-01-10 Mitsubishi Electric Corp Laser beam machine

Also Published As

Publication number Publication date
JPH02160194A (ja) 1990-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8278591B2 (en) Cutting method using a laser having at least one ytterbium-based fiber, in which at least the power of the laser source, the diameter of the focused beam and the beam quality factor are controlled
CA3026330C (en) Laser processing apparatus and method
Russo et al. Femtosecond laser ablation ICP-MS
US20120154922A1 (en) LASER-FOCUSING HEAD WITH ZnS LENSES HAVING A PERIPHERAL THICKNESS OF AT LEAST 5 MM AND LASER CUTTING UNIT AND METHOD USING ONE SUCH FOCUSING HEAD
US3824368A (en) Laser welding
US20020063113A1 (en) Device and method for processing substrates
US6268586B1 (en) Method and apparatus for improving the quality and efficiency of ultrashort-pulse laser machining
KR20020042802A (ko) 복합 레이저/플라즈마-아크 처리토치 및 방법
JP2009525592A (ja) レーザ媒質の縦ポンピングのための装置
US4943700A (en) Laser sawmill
EP0998369B1 (fr) Dispositif et procede de decoupe a distance etendue par laser, en mode impulsionnel
JP2006075902A (ja) 連続動作レーザショックピーニング
Breitling et al. Drilling of metals
KR100340271B1 (ko) 레이저 가공 방법, 그 방법을 이용하는 잉크 제트 기록헤드의 제조 방법, 및 그 방법에 의해 제조된 잉크 제트기록 헤드
JPH0549397B2 (ja)
EP0807484A1 (en) Method and apparatus for drilling a hole in solid material by laser beam irradiation
CA2058329A1 (en) Solid-state laser device and machining apparatus using same
JPS5785688A (en) Laser cutting method for non-metallic corrugated laminate
Noor et al. Effect of process parameters on the laser microdrilling performance of stainless steel, aluminium and copper
KR102807312B1 (ko) 에어 투(Two)건형 쓰리와이어식 스마트 파이버레이저 용접장치 및 방법
Zaitsev et al. Laser cutting of thick steel sheets using supersonic oxygen jets
Lundgren et al. Laser forming of shaped fill holes in beryllium targets for inertial confinement fusion experiments
Schoonderbeek et al. Shadowgraphic imaging of material removal during laser drilling with a long pulse excimer laser
JPS5847587A (ja) レ−ザ−加工装置
Marla Laser Machining of Metals: Fundamentals & Applications