JPH0596394A - レーザ加工ヘツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーザ光を放物面鏡によって集光するレーザ
加工ヘッドにおいて、加工ガスを効率良く安定して被加
工物に噴出することを目的とする。 【構成】 レーザ加工ヘッド２１の加工ノズル２２が内
側ノズル２３と外側ノズル２４の２重ノズルで構成され
る。放物面鏡７によって集光されたレーザ光５は、内側
ノズル２３の射出孔２５から射出される。内側ノズル２
３と外側ノズル２４の間に供給された加工ガス１２は、
外側ノズル２４の射出孔２６から噴出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ発振器からのレ
ーザ光を被加工物の表面に集光照射して、被加工物の溶
接等の熱加工を行なうレーザ加工ヘッドに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、レーザ光を被加工物の表面に集光
照射して、被加工物の溶接等の熱加工を行なうレーザ加
工機は、一般に以下のように構成されている。

【０００３】即ち、図３に示すようにレーザ発振器１、
反射鏡２、レーザ加工ヘッド３、加工テーブル４から構
成される。レーザ発振器１は、ここでは炭酸ガスレーザ
発振器であり、ここから出力されるレーザ光５の波長は
１０．６μｍ（マイクロ・メートル）である。平面反射
鏡６及び焦点距離Ｆの放物面鏡７は互いに対向し、レー
ザ加工ヘッド３の内部に配置されている。なお、平面反
射鏡６及び放物面鏡７は、各々、角度調整機構８を介し
てレーザ加工ヘッド３に固定される構造となっている。
角度調整機構８は圧縮コイルばね９及びねじ機構１０か
ら構成されており、ねじ機構１０の回転によって、平面
反射鏡６または放物面鏡７の角度を、各々調整すること
ができる。

【０００４】平面反射鏡６及び放物面鏡７の材質は一般
に銅であり、反射面には金コートが施してある。

【０００５】放物面鏡７の下方には加工ノズル１１が設
けられており、この加工ノズル１１には加工ガス１２の
供給口１３及び射出孔１４が設けられている。この射出
孔１４は、レーザ光５の光軸が通過するように配置され
ている。

【０００６】加工ノズル１１の下方の加工テーブル４上
には、被加工物１５が配置されている。なお、加工テー
ブル４は移動可能である。

【０００７】以上のように構成されたレーザ加工機の作
用を溶接加工を例に以下において説明する。

【０００８】レーザ発振器１から出力されたレーザ光５
は、反射鏡２によって方向転換され、レーザ加工ヘッド
３に到達する。レーザ光５は、レーザ加工ヘッド３内に
配置された平面反射鏡６によって反射され、放物面鏡７
に入射する。さらにレーザ光５は、放物面鏡７によって
反射し、方向転換されると同時に集光される。集光され
たレーザ光５は、加工ノズル１１の射出孔１４より射出
され、放物面鏡７の下方へ焦点１６を形成する。また、
加工ノズル１１には供給口１３から主としてアルゴンな
どの不活性ガスからなる加工ガス１２が供給される。こ
の加工ガス１２は、加工ノズル１１の射出孔１４より、
レーザ光５と同軸に噴出される。

【０００９】射出孔１４から射出されたレーザ光５は、
焦点１６の近傍に配置された被加工物１５上に照射さ
れ、溶融部１７を形成する。溶融部１７は加工ガス１２
に覆われ、酸化が防止されると共に再凝固し、溶接部１
８が形成される。さらに、被加工物１５は加工テーブル
４によって移動することにより、所定の溶接加工が行な
われる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、放物面
鏡を用いた上記従来のレーザ加工ヘッド３においては、
レーザ光５の光軸が開放状態にある。このため、図４に
示すように、供給口１３から供給された加工ガス１２
は、その大部分が放物面鏡７の方向へ流れてしまい、射
出孔１４から噴出される加工ガス１２は、供給口１３か
ら供給された量に比べ、きわめて少量となってしまう。

【００１１】これに対し、図５に示すように加工ノズル
１１の外部に加工ガス用ノズル１９を設け、ここから加
工ガス１２を被加工物１５に向けて噴射する方法があ
る。この方法により、加工ガス１２のガス流を効率良く
噴射することができる。

【００１２】しかしながら、加工ガス１２をレーザ光５
と同軸に噴射することができないため、溶融部１７に対
して適正な位置に加工ガス１２を噴射するのが困難で、
良好な加工品質を得ることができない場合があった。ま
た、加工ガス１２の噴射位置の調節作業も煩雑であっ
た。

【００１３】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、集光光学部品に放物面鏡を用い
たレーザ加工ヘッドにおいて、加工ガスを効率良く安定
して被加工物に噴出し、安定した熱加工を行なうことが
できるレーザ加工ヘッドを提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のレーザ加工ヘッドは、放物面鏡で集光された
レーザ光を被加工物へ導くための内側ノズルと、前記内
側ノズルを取り巻くように構成されると共に、加工ガス
が供給される供給口が設けられ、供給された加工ガスを
前記内側ノズルと協同して前記被加工物に導くための外
側ノズルとを備える。

【００１５】

【作用】上記の構成を有する本発明のレーザ加工ヘッド
によれば、放物面鏡によって集光されたレーザ光は、内
側ノズルから被加工物に向けて射出される。外側ノズル
に設けられた供給口から内側ノズルと外側ノズルの間に
供給された加工ガスは、外側ノズルから噴出する。

【００１６】これにより、供給口より供給された加工ガ
スの大部分が、レーザ光と同軸に被加工物に向けて噴出
することができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図１乃
至図２を参照して説明する。尚、従来例と同一の部分に
ついては同一の符号を付け、その詳細な説明は省略す
る。

【００１８】本実施例のレーザ加工ヘッド２１は、主に
平面反射鏡６、放物面鏡７、加工ノズル２２から構成さ
れる。

【００１９】平面反射鏡６及び焦点距離Ｆの放物面鏡７
は互いに対向して、レーザ加工ヘッド２１の内部に配置
されている。なお、平面反射鏡６及び放物面鏡７は、各
々、角度調整機構８を介してレーザ加工ヘッド２１に固
定される構造となっている。角度調整機構８は圧縮コイ
ルばね９及びねじ機構１０から構成されており、ねじ機
構１０の回転によって、平面反射鏡６または放物面鏡７
の角度を、各々調整することができる。

【００２０】放物面鏡７の下方には加工ノズル２２が設
けられている。この加工ノズル２２は２重構造であり、
内側ノズル２３及び外側ノズル２４から構成される。内
側ノズル２３の先端には射出孔２５があり、レーザ光５
の光軸が通過するように配置されている。外側ノズル２
４の先端には射出孔２６がレーザ光５の光軸が通過する
ように配置されていると共に、加工ガス１２の供給口２
７が設けられている。

【００２１】尚、内側ノズル２３は、外側ノズル２４の
射出孔２６より少し突出するように配置されている。

【００２２】上記のように構成されたレーザ加工ヘッド
の作用を、溶接加工を例に以下において説明する。

【００２３】レーザ発振器１から出力されたレーザ光５
は、反射鏡２によって方向転換され、レーザ加工ヘッド
２１に到達する。レーザ光５は、レーザ加工ヘッド２１
内に配置された平面反射鏡６によって反射され、放物面
鏡７に入射する。さらにレーザ光５は、放物面鏡７によ
って反射し、方向転換されると同時に集光される。集光
されたレーザ光５は、内側ノズル２３の射出孔２５より
射出され、放物面鏡７の下方へ焦点１６を形成する。

【００２４】供給口２７からは主としてアルゴンからな
る加工ガス１２が供給される。供給された加工ガス１２
は、外側ノズル２４と内側ノズル２３の間を流れ、外側
ノズル２４の射出孔２６より噴出される。

【００２５】内側ノズル２３の射出孔２５から射出され
たレーザ光５は、焦点１６の近傍に配置された被加工物
１５上に照射され、溶融部２８を形成する。溶融部２８
は外側ノズル２４の射出孔２６から噴出する加工ガス１
２に覆われ、酸化が防止されると共に再凝固する。これ
により、健全な溶接部２９が形成される。さらに、被加
工物１５は加工テーブル４によって移動することによ
り、所定の溶接加工が行なわれる。

【００２６】以上、詳述したように本実施例のレーザ加
工ヘッドにおいては、外側ノズル２４に設けられた供給
口２７より供給される加工ガス１２が内側ノズル２３内
部に浸入することがなく、よって放物面鏡７側に流れる
ことがなく、加工ガス１２を節約でき、安定した熱加工
を行うことができる。

【００２７】更に溶融部２８の周りは外側ノズル２４の
射出孔２６から噴出する加工ガス１２に完全に覆われ、
酸化が防止されると共に再凝固する。このため健全な溶
接部２９が形成される。

【００２８】尚、本発明は以上詳述した実施例に限定さ
れるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲の変更は
可能である。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明のレーザ加工ヘッドによれば、供給された加工ガス
の大部分が効率良く安定して被加工物に向けて噴出され
るので、従来の放物面鏡を用いたレーザ加工ヘッドでは
加工ガスが放物面鏡側に流れ、無駄になっているという
問題点が解決され、加工ガスが節約でき、さらに安定し
た熱加工を行なうことができるという、産業上著しい効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】レーザ加工ヘッドの概略構成図である。

【図２】レーザ加工ヘッドによる溶接加工の一例を示す
説明図である。

【図３】従来のレーザ加工ヘッドの概略構成図である。

【図４】従来のレーザ加工ヘッドによる加工の一例を示
す説明図である。

【図５】加工ガスノズルを設けた従来のレーザ加工ヘッ
ドの概略構成図である。

【符号の説明】

１ レーザ発振器 ５ レーザ光 ７ 放物面鏡 １２ 加工ガス １５ 被加工物 ２１ レーザ加工ヘッド ２２ 加工ノズル ２３ 内側ノズル ２４ 外側ノズル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ発振器からのレーザ光を放物面鏡
   によって集光すると共に、集光された前記レーザ光と同
   軸上に加工ガスを噴出する加工ノズルを有するレーザ加
   工ヘッドにおいて、 前記放物面鏡で集光されたレーザ光を被加工物へ導くた
   めの内側ノズルと、 前記内側ノズルを取り巻くように構成されると共に、加
   工ガスが供給される供給口が設けられ、供給された加工
   ガスを前記内側ノズルと協同して前記被加工物に導くた
   めの外側ノズルとを備えることを特徴とするレーザ加工
   ヘッド。