JPH07155977A - Laser beam machining head - Google Patents

Laser beam machining head

Info

Publication number
JPH07155977A
JPH07155977A JP5307883A JP30788393A JPH07155977A JP H07155977 A JPH07155977 A JP H07155977A JP 5307883 A JP5307883 A JP 5307883A JP 30788393 A JP30788393 A JP 30788393A JP H07155977 A JPH07155977 A JP H07155977A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
laser beam
laser processing
nozzle
laser
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.)
Granted
Application number
JP5307883A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2865543B2 (en
Inventor
Sadahiko Kimura
定彦 木村
Kenta Tanaka
研太 田中
Seiji Aoki
誠二 青木
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.)
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries 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 Sumitomo Heavy Industries Ltd filed Critical Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority to JP5307883A priority Critical patent/JP2865543B2/en
Publication of JPH07155977A publication Critical patent/JPH07155977A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2865543B2 publication Critical patent/JP2865543B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To provide a laser beam machining head which can prevent the pollution and damage to the optical system, and improve the quality of the welding by providing a gas blowout nozzle so as to be orthogonal to the optical axis of the laser beam immediately blow the optical system. CONSTITUTION:A seal box 9 which is provided with a beam transmitting hole 8, covers the point to be machined by the laser beam of a work 4, and keeps the inside in the non-oxidizing atmosphere, an optical system to concentrate the laser beam to the point to be machined by the laser beam and a nozzle 6 to blow out the gas in an orthogonal or approximately orthogonal manner to the optical axis of the laser beam are provided. In addition, another nozzle 13 which is annularly arranged around the laser beam transmitting hole 8 and blows out the gas toward the part to be machined by the laser beam is provided.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ加工ヘッドに関
し、特にレーザ加工時に発生するスパッタ、ヒューム等
によるレーザ加工ヘッドの光学系の汚染を防止すること
ができるレーザ加工ヘッドに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser processing head, and more particularly to a laser processing head capable of preventing the optical system of the laser processing head from being contaminated by spatters, fumes and the like generated during laser processing.

【0002】[0002]

【従来の技術】図3を参照して、従来のレーザ加工ヘッ
ドの概略を説明する。同図に示すようにノズル51の内
部にはレーザ光源からのレーザビーム光52を集光する
集光レンズ53が設けられている。集光レンズ53によ
り、被加工物54にレーザビーム光52を集光し、その
とき得られる高エネルギ密度の熱源により、溶融、切断
等の加工を行っている。
2. Description of the Related Art An outline of a conventional laser processing head will be described with reference to FIG. As shown in the figure, a condenser lens 53 that condenses the laser beam light 52 from the laser light source is provided inside the nozzle 51. The condensing lens 53 condenses the laser beam light 52 on the workpiece 54, and the heat source of high energy density obtained at that time performs processing such as melting and cutting.

【0003】このレーザ加工の際、加工部の酸化を防止
するために、通常、被加工物54の表面をシールドボッ
クス55で覆い、非酸化性雰囲気にしている。例えば、
シールドボックス55内に不活性ガス等のシールドガス
55aを導入する。
During the laser processing, the surface of the workpiece 54 is usually covered with a shield box 55 in order to prevent the processed portion from being oxidized, so that a non-oxidizing atmosphere is created. For example,
A shield gas 55a such as an inert gas is introduced into the shield box 55.

【0004】レーザ加工時には、ヒューム、スパッタ等
が発生し、集光レンズ53等の光学系に付着して光学系
を汚染する。この汚染を防止するために、集光レンズ5
3近傍にガス導入口56を設けてガスを導入し、レンズ
等を保護している。このガス導入口56から導入された
ガスは、ノズル51の先端から吹き出すため、レーザ加
工を正常に保つためには、あまり量を多く流すことがで
きない。
During laser processing, fumes, spatters, etc. are generated and adhere to the optical system such as the condenser lens 53 to contaminate the optical system. In order to prevent this contamination, the condenser lens 5
A gas inlet 56 is provided in the vicinity of 3 to introduce gas to protect the lens and the like. Since the gas introduced from the gas introduction port 56 is blown out from the tip of the nozzle 51, a large amount cannot be flowed in order to keep the laser processing normal.

【0005】このため、このガス流は金属酸化物等の極
微細粒であるヒュームの侵入を防止することは可能であ
るが、微細溶融金属でかつ上方へ向かっての大きな運動
量を有するスパッタ57の侵入を防ぐことはできない。
Therefore, this gas flow can prevent the intrusion of fumes, which are extremely fine particles such as metal oxides, but spatter 57 of fine molten metal and having a large upward momentum. Intrusion cannot be prevented.

【0006】図4は、発生したスパッタが光学系へ侵入
する問題点を回避することができる従来例を示す。同図
に示すように、図3のガス導入口56の代わりにノズル
51の先端近傍にガス噴出ノズル58が設けられてい
る。
[0006] FIG. 4 shows a conventional example in which the problem that the generated spatter enters the optical system can be avoided. As shown in the figure, a gas ejection nozzle 58 is provided in the vicinity of the tip of the nozzle 51 instead of the gas introduction port 56 of FIG.

【0007】レーザ加工によって発生したスパッタは、
ガス噴出ノズル58から噴出したガス流によって進行方
向を変えられる。このため、スパッタがノズル51内に
侵入することを防止でき、スパッタによる光学系の汚染
を防止することができる。
The spatter generated by laser processing is
The traveling direction can be changed by the gas flow ejected from the gas ejection nozzle 58. Therefore, spatter can be prevented from entering the nozzle 51, and contamination of the optical system due to spatter can be prevented.

【0008】しかし、ガス噴出ノズル58から噴出され
るガスによってシールドボックス55内の気流が乱され
る。このため、大気の巻き込み等によって溶接部59の
加工時における酸化が生じやすくなる。
However, the gas jetted from the gas jet nozzle 58 disturbs the air flow in the shield box 55. Therefore, oxidation of the welded portion 59 during processing of the welded portion 59 is likely to occur due to the inclusion of air.

【0009】また、図3に示すように、レーザ加工ヘッ
ド51の先端から吹き出されるガスは、光学系の保護以
外に加工部に発生した金属蒸気等を光路内から排出し加
工を安定させる役目も果たしている。しかし、図4のレ
ーザ加工ヘッドでは、金属蒸気等の排気が十分でなくな
り、溶接における溶け込み深さの低下等が生ずる。
Further, as shown in FIG. 3, the gas blown out from the tip of the laser processing head 51 serves to stabilize the processing by discharging metal vapor or the like generated in the processing section from the optical path in addition to protecting the optical system. Is also playing. However, in the laser processing head of FIG. 4, exhaust of metal vapor or the like is not sufficient, and the penetration depth in welding is reduced.

【0010】上記問題点を解決するためのレーザ加工ヘ
ッドに関する発明が特開平5−185266に開示され
ている。図5は、上記発明のレーザ加工ヘッドを示す。
ノズル51、集光レンズ53、シールドボックス55の
構成は図4に示す従来例と同様である。
An invention relating to a laser processing head for solving the above problems is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-185266. FIG. 5 shows a laser processing head of the above invention.
The structures of the nozzle 51, the condenser lens 53, and the shield box 55 are the same as those of the conventional example shown in FIG.

【0011】ノズル51内にはレーザビーム光12の光
軸とほぼ直交する方向にガスを吹き出すためのガス吹き
出しノズル61が、シールドボックス55の直上に設け
られている。ガス吹き出しノズル61から吹き出された
ガスは、ガス流Gを形成する。
Inside the nozzle 51, a gas blowing nozzle 61 for blowing gas in a direction substantially orthogonal to the optical axis of the laser beam 12 is provided directly above the shield box 55. The gas blown out from the gas blowing nozzle 61 forms a gas flow G.

【0012】レーザ加工位置から上方に飛び出してきた
スパッタ57は、ガス流Gによって進行方向を変化させ
られ、排出孔62を通してノズル外部へ排出される。こ
のようにして、スパッタによる光学系の汚染を防止する
ことができる。
The spatter 57 jumping upward from the laser processing position has its traveling direction changed by the gas flow G and is discharged to the outside of the nozzle through the discharge hole 62. In this way, contamination of the optical system due to sputtering can be prevented.

【0013】さらに、シールドボックス55内には、ノ
ズル51の先端部に斜め下向きに金属蒸気排除ガス65
aを吹き出すためのノズル孔65を有するガス吹き出し
ノズル66が設けられている。レーザ加工時に発生した
金属蒸気は、ノズル66から噴出したガスにより光路の
範囲外へ排除される。このため、安定してレーザ加工を
行うことができる。
Further, in the shield box 55, the metal vapor-excluded gas 65 is obliquely directed downward at the tip of the nozzle 51.
A gas blowing nozzle 66 having a nozzle hole 65 for blowing out a is provided. The metal vapor generated during the laser processing is excluded from the range of the optical path by the gas ejected from the nozzle 66. Therefore, stable laser processing can be performed.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】図5に示す従来例にお
いては、ノズル51とシールドボックス55が密閉性を
保って接続されている。そのため、ガス吹き出しノズル
61からガスを高速で流すと、レーザビーム透過孔から
シールドボックス内の雰囲気ガスを引き込み、レーザプ
ルーム等を光路に引き入れる。
In the conventional example shown in FIG. 5, the nozzle 51 and the shield box 55 are connected while maintaining hermeticity. Therefore, when the gas is flown from the gas blowing nozzle 61 at a high speed, the atmospheric gas in the shield box is drawn from the laser beam transmitting hole, and the laser plume and the like are drawn into the optical path.

【0015】ガス吹き出しノズル66を配置した場合で
も、ノズル66から多量のガスを流さなければ、シール
ドボックス内の雰囲気ガスの引き込みを防止することは
できない。さらに、シールドボックス内の気流を乱さな
いためには、ガス吹き出しノズル61からの噴出量とガ
ス吹き出しノズル66からの噴出量を調整する必要があ
るが、この調整は困難である。
Even when the gas blowing nozzle 66 is arranged, it is impossible to prevent the atmospheric gas from being drawn into the shield box unless a large amount of gas flows from the nozzle 66. Further, in order not to disturb the air flow in the shield box, it is necessary to adjust the ejection amount from the gas ejection nozzle 61 and the ejection amount from the gas ejection nozzle 66, but this adjustment is difficult.

【0016】また、シールドボックス55の裾部の磨耗
を防止するために、シールドボックス55と被加工物5
4との間にギャップを設けることが好ましい。しかし、
ギャップを設けると、ガス流Gによるシールドボックス
55内のガスの排出に伴って、ギャップから大気が流入
する。このため、レーザ加工部が酸化されやすくなる。
Further, in order to prevent the hem of the shield box 55 from being worn, the shield box 55 and the workpiece 5 are
It is preferable to provide a gap with the No. But,
When the gap is provided, the atmosphere flows in through the gap as the gas in the shield box 55 is discharged by the gas flow G. Therefore, the laser processed portion is easily oxidized.

【0017】本発明の目的は、光学系の汚染、損傷を防
止し、溶接品質を向上させることのできるレーザ加工ヘ
ッドを提供することである。
An object of the present invention is to provide a laser processing head capable of preventing contamination and damage of an optical system and improving welding quality.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】以下に、限定的意味では
なく、ただ単に理解の容易のため図面中の符号を付しつ
つ説明する。
In the following, description will be given with reference numerals in the drawings for the sake of easy understanding, not in a limiting sense.

【0019】本発明のレーザ加工ヘッドは、被加工物
(4)のレーザ加工点を覆設し、内部を非酸化性雰囲気
にするためのシールドボックス(9)と、前記シールド
ボックスのレーザビーム透過孔(8)の周囲に設けら
れ、レーザビームの光軸を中心とした円環状のガス噴出
孔(17、17a)を有し、レーザ加工部に向けてガス
を噴射するための他のノズル(13)と、前記シールド
ボックスとの間に開空間を有するように所定距離をおい
て設けられた、レーザビームを前記レーザ加工点に集光
するための光学系と、前記光学系の直下に設けられた、
レーザビームの光軸に直交または略直交するようにガス
を吹き出すノズル(6)とを含む。
The laser processing head of the present invention comprises a shield box (9) for covering the laser processing point of the workpiece (4) and making the inside a non-oxidizing atmosphere, and the laser beam transmission of the shield box. Another nozzle for ejecting gas toward the laser processing part (which is provided around the hole (8) and has an annular gas ejection hole (17, 17a) centering on the optical axis of the laser beam ( 13) and an optical system for converging a laser beam at the laser processing point, which is provided at a predetermined distance so as to have an open space between the shield box and the shield box, and is provided immediately below the optical system. Was
A nozzle (6) for blowing gas so as to be orthogonal or substantially orthogonal to the optical axis of the laser beam.

【0020】前記ガス噴出孔は、噴出したガス流の方向
が、前記レーザ加工点に向かうように配置してもよい
し、噴出したガス流が前記レーザ加工点から所定距離離
れた略光軸上の点でぶつかり合うように配置してもよ
い。
The gas ejection holes may be arranged so that the direction of the ejected gas flow is toward the laser processing point, or the ejected gas flow is substantially on the optical axis at a predetermined distance from the laser processing point. You may arrange so that it may hit at the point of.

【0021】前記シールドボックス内には、レーザ加工
点を取り囲むように配置された多数の孔(19)を有す
るガス導入手段(18)を設けることが好ましい。光軸
を加工面に対して斜めに配置してもよい。
In the shield box, it is preferable to provide a gas introducing means (18) having a large number of holes (19) arranged so as to surround the laser processing point. The optical axis may be arranged obliquely with respect to the processed surface.

【0022】[0022]

【作用】光学系の直下に、レーザビームの光軸に直交ま
たは略直交するようにガスを吹き出すノズルを設けるこ
とにより、レーザ加工点から飛散したスパッタを光路外
に排除することができる。このため、スパッタによる光
学系の汚染、損傷を防止することができる。
By providing a nozzle that blows out gas so as to be orthogonal or substantially orthogonal to the optical axis of the laser beam just below the optical system, spatter scattered from the laser processing point can be excluded from the optical path. Therefore, it is possible to prevent the contamination and damage of the optical system due to the sputtering.

【0023】シールドボックスをガス吹き出しノズルか
ら開空間を介して離し、かつレーザビーム透過孔の周囲
に設けられたノズルからレーザ加工点にガスを吹き付け
ることにより、シールドボックス内を外部から良好に分
離し、レーザ加工によって発生した金属蒸気、レーザプ
ルーム等を光路から排除することができる。このため、
レーザビームの吸収による損失を低減することができ
る。また、円環状のガス吹き出し孔とすることにより、
レーザ加工品質の方向依存性を低減することができる。
The shield box is separated from the gas blowing nozzle via the open space, and the gas is blown to the laser processing point from the nozzle provided around the laser beam transmitting hole, so that the inside of the shield box is well separated from the outside. The metal vapor, laser plume, etc. generated by laser processing can be excluded from the optical path. For this reason,
The loss due to absorption of the laser beam can be reduced. In addition, by making the gas blowing hole in an annular shape,
The direction dependence of laser processing quality can be reduced.

【0024】さらに、シールドボックス内にレーザ加工
点を取り囲むように配置された孔からシールドガスを導
入することにより、シールドボックスを加工面から浮か
せても内部をほぼ均一に非酸化性雰囲気にすることがで
きる。このため、安定性よくレーザ加工点の酸化を抑制
することができる。
Further, by introducing the shield gas from the hole arranged so as to surround the laser processing point in the shield box, the inside of the shield box can be made almost non-oxidizing atmosphere even if the shield box is lifted from the processing surface. You can Therefore, the oxidation of the laser processing point can be suppressed with good stability.

【0025】[0025]

【実施例】図1を参照して本発明の実施例によるレーザ
加工ヘッドについて説明する。鏡筒15の内部に集光レ
ンズ1及び保護ガラス2が配設されている。集光レンズ
1を透過したレーザビーム3は集光され、保護ガラス2
を通過して被加工物4に照射される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A laser processing head according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The condenser lens 1 and the protective glass 2 are arranged inside the lens barrel 15. The laser beam 3 that has passed through the condenser lens 1 is condensed, and the protective glass 2
And the workpiece 4 is irradiated with the light.

【0026】鏡筒15先端部の保護ガラス2の直下に
は、エアーナイフノズル6が設けられている。エアーナ
イフノズル6は、光軸に対して垂直かまたは略垂直にガ
スを噴出し、平板状のエアーナイフガス流7を形成す
る。
An air knife nozzle 6 is provided immediately below the protective glass 2 at the tip of the lens barrel 15. The air knife nozzle 6 ejects gas perpendicularly or substantially perpendicularly to the optical axis to form a flat air knife gas flow 7.

【0027】被加工物4のレーザ加工部近傍は、酸化防
止のため内部にシールドガス14が充満されたシールド
ボックス9によって覆われている。シールドボックス9
のレーザビーム3が通過する部分には、円錐状のレーザ
ビームを透過させるための円錐状内面を有するレーザビ
ーム透過孔8、及びレーザ加工部に制御ガスを噴出する
ためのノズル孔17が設けられた制御ノズル13が配設
されている。
The vicinity of the laser-processed portion of the workpiece 4 is covered with a shield box 9 filled with a shield gas 14 to prevent oxidation. Shield box 9
In the portion through which the laser beam 3 passes, a laser beam transmitting hole 8 having a conical inner surface for transmitting the conical laser beam and a nozzle hole 17 for ejecting a control gas to the laser processing portion are provided. A control nozzle 13 is provided.

【0028】制御ノズル13は、例えば4本の支柱16
で鏡筒15に接続され、レーザビーム3の光軸とレーザ
ビーム透過孔8の中心軸が一致するように固定されてい
る。制御ノズル13に設けられたノズル孔17は、光軸
を中心とした円環状であり、ノズル孔17から噴出され
たガスは、円錐の側面状の制御ガス流12を形成する。
ノズル13は、制御ガス流12の円錐状頂点がほぼレー
ザ加工部に位置するように調整されている。
The control nozzle 13 includes, for example, four columns 16
Is connected to the lens barrel 15 and is fixed so that the optical axis of the laser beam 3 and the central axis of the laser beam transmitting hole 8 coincide with each other. The nozzle hole 17 provided in the control nozzle 13 has an annular shape centered on the optical axis, and the gas ejected from the nozzle hole 17 forms a conical side-face control gas flow 12.
The nozzle 13 is adjusted so that the conical apex of the control gas flow 12 is located substantially at the laser processing portion.

【0029】シールドボックス9の内面には、シールド
ガス14を噴出するための多数の噴出孔19が設けられ
た環状のガス通路18が光軸を取り囲むように配設され
ている。ガス通路18には、外部からガス導入管20を
通してシールドガス14が供給され、シールドボックス
9内にシールドガス14が導入される。
On the inner surface of the shield box 9, an annular gas passage 18 provided with a large number of ejection holes 19 for ejecting the shield gas 14 is arranged so as to surround the optical axis. The shield gas 14 is supplied to the gas passage 18 from the outside through the gas introduction pipe 20, and the shield gas 14 is introduced into the shield box 9.

【0030】図1に示すレーザ加工ヘッドにおいては、
レーザ加工中に被加工物4から飛散したスパッタ5は、
エアーナイフガス流7によってレーザ光路の外に排出さ
れる。そのため、スパッタによる保護ガラス2の汚染を
防止することができる。
In the laser processing head shown in FIG.
The spatter 5 scattered from the workpiece 4 during laser processing is
It is discharged out of the laser optical path by the air knife gas flow 7. Therefore, it is possible to prevent the protection glass 2 from being contaminated by sputtering.

【0031】エアーナイフガス流7は、シールドボック
ス9から開空間を隔てた所定の位置に形成されるため、
シールドボックス9内のガスを引き込むことはない。ま
た、エアーナイフガス流7の一部は保護ガラス2にも吹
き付けられるため、保護ガラス2を冷却するという効果
もある。
Since the air knife gas flow 7 is formed at a predetermined position separated from the shield box 9 by an open space,
The gas in the shield box 9 is not drawn. Further, since a part of the air knife gas flow 7 is also blown to the protective glass 2, there is also an effect of cooling the protective glass 2.

【0032】レーザビーム3が照射された被加工物4の
表面で生じる金属蒸気及びレーザプルーム11は、制御
ガス流12によって光路外に排除される。これにより、
レーザビーム3が金属蒸気及びレーザプルーム11によ
って吸収、散乱される量を低減することができる。
The metal vapor and the laser plume 11 generated on the surface of the workpiece 4 irradiated with the laser beam 3 are excluded from the optical path by the control gas flow 12. This allows
The amount of the laser beam 3 absorbed and scattered by the metal vapor and the laser plume 11 can be reduced.

【0033】シールドボックス9内に光軸を取り囲むよ
うに設けられた多数の噴出孔19からシールドガス14
を導入することにより、シールドボックス9内を短時間
に、かつほぼ均一に充満させることができる。さらに、
シールドボックス9と被加工物4とを接触させず2〜3
mm程度の一定のギャップを設けても、十分シールド効
果を保つことができる。ギャップを設けることにより、
シールドボックス9の裾部の磨耗を防止することができ
る。
The shield gas 14 is supplied from a large number of ejection holes 19 provided in the shield box 9 so as to surround the optical axis.
By introducing the above, the inside of the shield box 9 can be filled almost uniformly in a short time. further,
2-3 without contact between the shield box 9 and the workpiece 4
Even if a constant gap of about mm is provided, the shield effect can be sufficiently maintained. By providing a gap,
It is possible to prevent abrasion of the bottom of the shield box 9.

【0034】図1のレーザ加工ヘッドを用いて、レーザ
光源として出力2kWのYAGレーザ、エアーナイフガ
スとして乾燥空気、制御ガス及びシールドガスとしてア
ルゴンを使用し、板厚2mmのアルミニウム合金A50
52材(JIS規格H4000)を0.75m/min
の速さで貫通溶接したところ、酸化のない良好な溶接が
可能であった。
Using the laser processing head of FIG. 1, a YAG laser having an output of 2 kW as a laser light source, dry air as an air knife gas, argon as a control gas and a shield gas are used, and an aluminum alloy A50 having a plate thickness of 2 mm is used.
52 materials (JIS standard H4000) 0.75 m / min
When the through welding was performed at a speed of, good welding without oxidation was possible.

【0035】以上、制御ノズル13のノズル孔17から
制御ガスを直接レーザ加工部へ向けて噴出する場合につ
いて説明したが、ノズル孔をレーザビーム透過孔8の内
面に設けてもよい。
The case where the control gas is directly ejected from the nozzle hole 17 of the control nozzle 13 toward the laser processing portion has been described above, but the nozzle hole may be provided on the inner surface of the laser beam transmitting hole 8.

【0036】図2は、ノズル孔をレーザビーム透過孔の
内面に設けたレーザ加工ヘッドを示す。光軸を取り囲む
ように円環状のノズル孔17aがレーザビーム透過孔8
の内面に開口している。ノズル孔17aは、噴出したガ
ス流がシールドボックス9の内部に向かうように光軸に
対して垂直な方向から所定の角度傾いて形成されてい
る。
FIG. 2 shows a laser processing head in which a nozzle hole is provided on the inner surface of a laser beam transmitting hole. The annular nozzle hole 17a surrounds the optical axis and has a laser beam transmitting hole 8a.
It has an opening on the inner surface. The nozzle hole 17a is formed so as to incline the ejected gas flow toward the inside of the shield box 9 at a predetermined angle from the direction perpendicular to the optical axis.

【0037】ノズル孔17aから噴出した制御ガスは、
光軸近傍でぶつかり合い光軸に沿って被加工物4のレー
ザ加工部方向に流れる。このように、レーザビーム透過
孔8の内面に開口したノズル孔17aから制御ガスを噴
出しても、図1の場合と同様の効果を得ることができ
る。
The control gas ejected from the nozzle hole 17a is
They collide in the vicinity of the optical axis and flow toward the laser processing portion of the workpiece 4 along the optical axis. In this way, even if the control gas is ejected from the nozzle hole 17a opened on the inner surface of the laser beam transmission hole 8, the same effect as in the case of FIG. 1 can be obtained.

【0038】図1、図2においては、レーザビームの光
軸が被加工物4表面に対する法線方向から所定の角度傾
いた場合について示している。これは、レーザ光に対す
る被加工物表面の反射率が大きい場合に、加工物表面か
らの反射光が鏡筒15内に入射しないようにするためで
ある。被加工物表面の反射率が小さい場合には、光軸を
傾けなくてもよい。
1 and 2 show the case where the optical axis of the laser beam is tilted by a predetermined angle from the direction normal to the surface of the workpiece 4. This is to prevent reflected light from the surface of the workpiece from entering the lens barrel 15 when the reflectance of the surface of the workpiece with respect to the laser light is high. When the reflectance of the surface of the workpiece is small, the optical axis does not have to be tilted.

【0039】また、制御ノズル13、13aのノズル孔
17、17aが円環状の場合について説明したが、金属
蒸気等を排除できれば必ずしも円環状である必要はな
い。例えば、円周上に複数のノズル孔を配置してもよ
い。
Further, the case where the nozzle holes 17 and 17a of the control nozzles 13 and 13a have an annular shape has been described, but it is not always necessary to have an annular shape as long as the metal vapor can be eliminated. For example, a plurality of nozzle holes may be arranged on the circumference.

【0040】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
The present invention has been described above with reference to the embodiments.
The present invention is not limited to these. For example, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レーザ溶接や肉盛等のプロセスにおいて材料を溶融させ
る際に、溶融部の酸化を防ぎ溶融品質を向上させるとと
もに、光学系の汚染、損傷を防止することができる。
As described above, according to the present invention,
When melting a material in a process such as laser welding or overlaying, it is possible to prevent oxidation of the melted portion and improve the melting quality, and also prevent contamination and damage of the optical system.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例によるレーザ加工ヘッドの断面
図である。
FIG. 1 is a sectional view of a laser processing head according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例の変形例によるレーザ加工ヘッ
ドの断面図である。
FIG. 2 is a sectional view of a laser processing head according to a modified example of the embodiment of the present invention.

【図3】従来例によるレーザ加工ヘッドの断面図であ
る。
FIG. 3 is a sectional view of a laser processing head according to a conventional example.

【図4】従来例によるレーザ加工ヘッドの断面図であ
る。
FIG. 4 is a sectional view of a laser processing head according to a conventional example.

【図5】従来例によるレーザ加工ヘッドの断面図であ
る。
FIG. 5 is a sectional view of a laser processing head according to a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 集光レンズ 2 保護ガラス 3 レーザビーム 4 被加工物 5 スパッタ 6 エアーナイフノズル 7 エアーナイフガス流 8 レーザビーム透過孔 9 シールドボックス 11 レーザプルーム 12 制御ガス流 13、13a 制御ノズル 14 シールドガス 15 鏡筒 16 支柱 17、17a ノズル孔 18 ガス通路 19 噴出孔 20 ガス導入管 51 ノズル 52 レーザビーム光 53 集光レンズ 54 被加工物 55 シールドボックス 55a シールドガス 56 ガス導入口 57 スパッタ 58 ガス噴出ノズル 59 溶接部 61 ガス吹き出しノズル 62 排出孔 65 ノズル孔 65a 金属蒸気排出ガス 66 ガス吹き出しノズル 1 Condensing Lens 2 Protective Glass 3 Laser Beam 4 Workpiece 5 Sputter 6 Air Knife Nozzle 7 Air Knife Gas Flow 8 Laser Beam Transmission Hole 9 Shield Box 11 Laser Plume 12 Controlled Gas Flow 13, 13a Controlled Nozzle 14 Shielded Gas 15 Mirror Cylinder 16 Support 17, 17a Nozzle hole 18 Gas passage 19 Ejection hole 20 Gas introduction pipe 51 Nozzle 52 Laser beam light 53 Condenser lens 54 Workpiece 55 Shield box 55a Shield gas 56 Gas introduction port 57 Sputter 58 Gas ejection nozzle 59 Welding Part 61 Gas blow nozzle 62 Discharge hole 65 Nozzle hole 65a Metal vapor discharge gas 66 Gas blow nozzle

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザビーム透過孔(8)を有し、被加
工物(4)のレーザ加工点を覆設し、内部を非酸化性雰
囲気にするためのシールドボックス(9)と、 前記シールドボックスとの間に開空間を有するように所
定距離隔てて設けられた、レーザビームを前記レーザ加
工点に集光するための光学系と、 前記光学系の直下に設けられた、レーザビームの光軸に
直交または略直交するようにガスを吹き出すためのノズ
ル(6)と前記シールドボックスのレーザビーム透過孔
の周囲に配置され、レーザビームの光軸を中心とした円
環状のガス噴出孔(17、17a)を有し、レーザ加工
部に向けてガスを噴射するための他のノズル(13)と
を含むレーザ加工ヘッド。
1. A shield box (9) having a laser beam transmitting hole (8) for covering a laser processing point of a workpiece (4) to make the inside a non-oxidizing atmosphere, said shield. An optical system for converging a laser beam at the laser processing point, which is provided at a predetermined distance so as to have an open space between the box and a light beam of the laser beam provided directly below the optical system. A nozzle (6) for blowing gas so as to be orthogonal or substantially orthogonal to the axis and a gas injection hole (17) arranged in the circumference of the laser beam transmission hole of the shield box and having an optical axis of the laser beam as the center. , 17a), and another nozzle (13) for injecting gas toward the laser processing section.
【請求項2】 前記ガス噴出孔は、噴出したガス流の方
向が、前記レーザ加工点に向かうように配置されている
請求項1記載のレーザ加工ヘッド。
2. The laser processing head according to claim 1, wherein the gas ejection holes are arranged such that the direction of the ejected gas flow is toward the laser processing point.
【請求項3】 前記ガス噴出孔は、噴出したガス流が前
記レーザ加工点から所定距離隔てた略光軸上の点でぶつ
かり合うように配置された請求項1記載のレーザ加工ヘ
ッド。
3. The laser processing head according to claim 1, wherein the gas ejection holes are arranged such that the ejected gas flow collides with each other at a point on the optical axis that is separated from the laser processing point by a predetermined distance.
【請求項4】 前記シールドボックス内には、前記レー
ザ加工点を取り囲むように配置された多数の孔(19)
を有するガス導入手段(18)が設けられている請求項
1〜3のいずれかに記載のレーザ加工ヘッド。
4. A large number of holes (19) arranged in the shield box so as to surround the laser processing point.
The laser processing head according to any one of claims 1 to 3, further comprising a gas introduction unit (18) having a.
【請求項5】 前記シールドボックス下面の方線に対し
てレーザビームの光軸が傾いて設定されている請求項1
〜4のいずれかに記載のレーザ加工ヘッド。
5. The optical axis of the laser beam is set to be inclined with respect to the direction of the lower surface of the shield box.
The laser processing head according to any one of to 4.
JP5307883A 1993-12-08 1993-12-08 Laser processing head Expired - Fee Related JP2865543B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5307883A JP2865543B2 (en) 1993-12-08 1993-12-08 Laser processing head

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5307883A JP2865543B2 (en) 1993-12-08 1993-12-08 Laser processing head

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH07155977A true JPH07155977A (en) 1995-06-20
JP2865543B2 JP2865543B2 (en) 1999-03-08

Family

ID=17974318

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5307883A Expired - Fee Related JP2865543B2 (en) 1993-12-08 1993-12-08 Laser processing head

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2865543B2 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007021505A (en) * 2005-07-12 2007-02-01 Enshu Ltd Laser radiating nozzle device of laser beam machine, and air blowing method using the same
KR100799711B1 (en) * 2001-12-21 2008-02-01 재단법인 포항산업과학연구원 Air purging apparatus for cleaning and safety of optical measuring system
JP2012506775A (en) * 2008-10-28 2012-03-22 ザ・ボーイング・カンパニー Inert gas cover system for laser welding having a base and a wall with an opening
CN109570755A (en) * 2019-01-03 2019-04-05 大族激光科技产业集团股份有限公司 A kind of laser welding gas shield device, laser welding apparatus and application method
RU2750387C1 (en) * 2020-10-21 2021-06-28 Закрытое акционерное общество "Региональный центр лазерных технологий" Device for gas protection of weld during laser welding
WO2022108483A1 (en) * 2020-11-20 2022-05-27 Общество с ограниченной ответственностью "СПЕЦВЕНТРЕШЕНИЕ" Laser cutting machine with radiation protection directly in the cutting zone

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100799711B1 (en) * 2001-12-21 2008-02-01 재단법인 포항산업과학연구원 Air purging apparatus for cleaning and safety of optical measuring system
JP2007021505A (en) * 2005-07-12 2007-02-01 Enshu Ltd Laser radiating nozzle device of laser beam machine, and air blowing method using the same
JP2012506775A (en) * 2008-10-28 2012-03-22 ザ・ボーイング・カンパニー Inert gas cover system for laser welding having a base and a wall with an opening
CN109570755A (en) * 2019-01-03 2019-04-05 大族激光科技产业集团股份有限公司 A kind of laser welding gas shield device, laser welding apparatus and application method
RU2750387C1 (en) * 2020-10-21 2021-06-28 Закрытое акционерное общество "Региональный центр лазерных технологий" Device for gas protection of weld during laser welding
WO2022108483A1 (en) * 2020-11-20 2022-05-27 Общество с ограниченной ответственностью "СПЕЦВЕНТРЕШЕНИЕ" Laser cutting machine with radiation protection directly in the cutting zone

Also Published As

Publication number Publication date
JP2865543B2 (en) 1999-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5293023A (en) Laser irradiation nozzle and laser apparatus using the same
US4128753A (en) Laser beam welding
US7319204B2 (en) Laser welding device and method
JP2001314985A (en) Laser beam welding method and laser beam welding device
US7241965B2 (en) Method and apparatus for laser welding with plasma suppression
US6692337B2 (en) Laser machining
JP2000263276A (en) Laser beam machining head
JPH11267876A (en) Laser processing nozzle
JP2865543B2 (en) Laser processing head
US8222565B2 (en) Method for laser fusion cutting without cutting gas
JPH06218572A (en) Machining head of laser beam machine
JPH042353B2 (en)
JPH05185266A (en) Laser beam machining head
JPH091374A (en) Machining head for welding in laser beam machine
JPH11245077A (en) Laser processing head
JPH11267874A (en) Laser processing nozzle
JPH01107994A (en) Method and device for laser beam welding
JP2659860B2 (en) Laser cutting method
GB2342883A (en) Improvements in or relating to laser machining of articles
JPH06182570A (en) Laser beam welding method
JP2001269788A (en) Nozzle for laser beam welding
JPH09216081A (en) Laser beam cutting machine
JP4193082B2 (en) Laser welding nozzle
JPH09164495A (en) Laser beam machining head
JP4374611B2 (en) Laser processing equipment

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 19981124

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees