JPH07185874A - Machining head of laser beam machine - Google Patents

Machining head of laser beam machine

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JPH07185874A
JPH07185874A JP5336752A JP33675293A JPH07185874A JP H07185874 A JPH07185874 A JP H07185874A JP 5336752 A JP5336752 A JP 5336752A JP 33675293 A JP33675293 A JP 33675293A JP H07185874 A JPH07185874 A JP H07185874A
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outer nozzle
nozzle
cooling medium
gas
mixed
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Komei Shioji
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Amada Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To improve cutting capability in thickness, cutting speed, and machining stability and also to reduce running cost. CONSTITUTION:In order that a cooling medium MA which is mixed in a sealed gas SG ejected from the jetting port of an outer nozzle 41 is introduced so as to be evenly diffused inside the outer nozzle 41 and that the medium is also atomized again, a throttle SB is provided at least in one place near the jetting port of the outer nozzle. In addition, in order to adjust a blowing position to a work W for the sealed gas SG in which the cooling medium WA is mixed, the relative height of the outer nozzle 41 and an inner nozzle 39 is provided freely variably.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明はレーザ加工機の加工ヘ
ッドに係り、さらに詳しくは、冷却媒体およびアシスト
ガスの噴出に特徴のあるノズルを有するレーザ加工機の
加工ヘッドに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a processing head of a laser processing machine, and more particularly to a processing head of a laser processing machine having a nozzle characterized by jetting a cooling medium and assist gas.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来よりよく知られているように、板状
の被加工材を加工するレーザ加工装置では、レーザ発振
器からのレーザビームを被加工材へ照射するための反射
鏡とレーザビームを集光する集光レンズを備えた加工ヘ
ッドと、被加工材を水平に支持して移動させる加工テー
ブルとを備えている。
2. Description of the Related Art As is well known in the prior art, in a laser processing apparatus for processing a plate-shaped work material, a reflector and a laser beam for irradiating the work material with a laser beam from a laser oscillator are provided. The processing head includes a condensing lens that condenses light, and a processing table that horizontally supports and moves the workpiece.

【0003】レーザ加工におけるレーザビームは、レー
ザ発振器から発振され加工ヘッドからアシストガスと共
に被加工材へ照射される。このアシストガスは被加工材
と反応して被加工材の溶融を助けると共に、溶融した金
属やスラッグを除去する作用をする。また、溶融金属の
飛散から集光レンズを保護する作用もある。
A laser beam in laser processing is oscillated from a laser oscillator and irradiated from a processing head together with an assist gas onto a material to be processed. This assist gas reacts with the material to be processed, assists in melting the material to be processed, and acts to remove the molten metal and slag. It also has the function of protecting the condenser lens from the scattering of the molten metal.

【0004】レーザビームによる切断加工においては、
被加工材の加工点に集中的に照射されたレーザビームの
エネルギーが熱エネルギーとして被加工材に吸収され、
この熱エネルギーによって被加工材は溶融されて切断さ
れるのである。
In cutting with a laser beam,
The energy of the laser beam that is intensively applied to the processing point of the work material is absorbed by the work material as thermal energy,
The work material is melted and cut by this thermal energy.

【0005】しかし、この熱エネルギーが被加工材に蓄
熱され、被加工材の温度が上昇すると、被加工材の溶融
領域が広がる傾向がみられ、特にアシストガスに高濃度
の酸素を使用したレーザ加工を行なう場合には、蓄熱に
よる被加工材の温度上昇が被加工材の酸化反応を助長
し、前記溶融領域を不安定に広げるため正確な切断加工
が行なえなくなる事がある。
However, when this heat energy is stored in the work material and the temperature of the work material rises, the melting region of the work material tends to widen, and in particular, a laser using high concentration oxygen as an assist gas is observed. In the case of processing, the temperature rise of the material to be processed due to heat accumulation promotes the oxidation reaction of the material to be processed, and the melting region may be expanded unstably, so that accurate cutting may not be performed.

【0006】従って、正確な切断加工を行なうには被加
工材に蓄熱された余分な熱を強制的に奪い取る必要があ
り、この被加工材の冷却手段として例えば特開平2−3
7985号公報、特開平4−135087号公報、ある
いは特開平4−284995号公報などで知られている
ように、冷却効果の高い水噴霧が使用されている。
Therefore, in order to perform accurate cutting, it is necessary to forcibly remove the excess heat accumulated in the material to be processed.
As known from Japanese Patent No. 7985, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-135087, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-284995, water spray having a high cooling effect is used.

【0007】この水噴霧は、二重構造としてノズルの内
側ノズルからレーザビームとアシストガスを同軸上に噴
出させると共に、外側ノズルから水を流すことにより行
われている。従って、外側ノズルから流れ出た水は、内
側ノズルから噴出されるアシストガスにより巻き込まれ
て霧状態となり、アシストガスと一緒に被加工材に吹き
付けられている。
This water spraying is carried out by ejecting the laser beam and the assist gas coaxially from the inner nozzle of the nozzle and flowing water from the outer nozzle as a double structure. Therefore, the water flowing out from the outer nozzle is caught by the assist gas ejected from the inner nozzle to be in a mist state, and is sprayed on the work material together with the assist gas.

【0008】また、厚板加工では、内側のノズル径が大
きく、ノズル先端のガス吹き出し部の直線部が長いほど
ノズルより噴出したアシストガスの方向性が良好とな
り、切断面が良い状態となることが知られている。
Further, in thick plate processing, the larger the inner nozzle diameter and the longer the straight line portion of the gas blowing portion at the nozzle tip, the better the directionality of the assist gas ejected from the nozzle, and the better the cut surface. It has been known.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の技術にあっては、内側ノズルから噴出するア
シストガスは、それ単体で噴出した場合には、大気との
相対速度の為に噴出直後に方向性が乱れた流れとなる。
この方向性の乱れは、アシストガスの外周から始まり、
内側に進行してくる。
However, in such a conventional technique, when the assist gas ejected from the inner nozzle is ejected alone, it is immediately ejected because of the relative velocity with the atmosphere. The flow becomes turbulent.
This directional disturbance starts from the outer periphery of the assist gas,
It progresses inward.

【0010】この乱れによりアシストガスは徐々に大気
と混入し濃度を劣化させ、同様にアシストガスに巻き込
ませた水も混入直後に、このアシストガスガスの流れに
完全に混ざり込む。
Due to this turbulence, the assist gas gradually mixes with the atmosphere to deteriorate the concentration, and similarly, the water entrained in the assist gas is completely mixed into the flow of the assist gas immediately after mixing.

【0011】従って、この水が霧状に混入したアシスト
ガスが被加工材の加工部、加工進行部に直接吹き付けら
れるため、加工安定性は良好に確保されるが熱のロスが
大きく、加工可能板厚の低下を招くと共に、カーフ幅が
狭くなるため、溶融金属やスラッグの除去に必要なアシ
ストガスを得るには、アシストガスの圧力を上げ、アシ
ストガスの消費量が増大してランニングコストを劣化さ
せるという問題があった。
Therefore, since the assist gas in which the water is mixed in the form of mist is blown directly to the working portion and the working progress portion of the work material, the working stability is ensured satisfactorily, but the heat loss is large and the working is possible. Since the plate thickness is reduced and the kerf width is narrowed, in order to obtain the assist gas necessary for removing molten metal and slag, the assist gas pressure is increased to increase the assist gas consumption and reduce the running cost. There was a problem of deterioration.

【0012】また、ノズル径を大きくする事はアシスト
ガスの内側の乱れの発生を遅らせ、アシストガス圧やそ
の他の要因によっては、乱れの少ない高純度のアシスト
ガスが断面溝に吹き込んでくるので、前記の冷却水によ
る加工部の直接冷却による熱のロスが減少するが、アシ
ストガスの消費量が増大してランニングコストを劣化さ
せるという問題があった。
Further, increasing the nozzle diameter delays the occurrence of turbulence inside the assist gas, and depending on the assist gas pressure and other factors, high-purity assist gas with less turbulence is blown into the groove of the cross section. Although the heat loss due to the direct cooling of the processed part by the cooling water is reduced, there is a problem that the consumption amount of the assist gas is increased and the running cost is deteriorated.

【0013】更に、内側ノズル先端の直線部分を長くす
ることは、アシストガスの流れの乱れを防ぐ効果がある
が、レーザビームが干渉しやすくなり、焦点および可動
範囲が短くなるという問題があった。
Further, lengthening the straight portion of the tip of the inner nozzle has the effect of preventing the disturbance of the flow of the assist gas, but there is a problem that the laser beam is likely to interfere and the focus and the movable range are shortened. .

【0014】なお更に、被加工材が軟鋼材等のときは、
冷却水による錆発生の問題や、加工機側の防錆対策によ
るコストアップという問題があった。
Furthermore, when the material to be processed is mild steel, etc.,
There was a problem of rust generation due to cooling water and a problem of cost increase due to rust prevention measures on the processing machine side.

【0015】この発明の目的は、上記問題点を改善する
ために、切断可能板厚、切断速度、および加工安定性の
向上を図ると共に、ライニングコストの低減を図ったレ
ーザ加工機の加工ヘッドを提供することにある。
An object of the present invention is to improve a cutting head, a cutting speed, and a processing stability in order to improve the above-mentioned problems, and to provide a processing head of a laser processing machine for reducing a lining cost. To provide.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、被加工材へアシストガスを噴出すると
共にレーザビームを照射する内側ノズルの周囲に冷却媒
体を混合したシールドガスを噴出する外側ノズルを設
け、前記冷却媒体とシールドガスを混合する混合手段を
前記外側ノズルに連結された配管に設け、前記外側ノズ
ルが、内側ノズルから噴出されるアシストガスの噴出速
度と略同じ速度で霧状の冷却媒体を混合したシールドガ
スを噴出するレーザ加工機の加工ヘッドにして、前記外
側ノズルの噴出口より噴出されるシールドガスに混合し
た冷却媒体を外側ノズルの内部に均等化するよう導入す
ると共に、再霧化するために外側ノズルの噴出口近傍に
少なくとも1箇所の絞り部分を設けてレーザ加工機の加
工ヘッドを構成した。
In order to achieve the above object, the present invention ejects an assist gas onto a material to be processed and a shield gas mixed with a cooling medium around an inner nozzle for irradiating a laser beam. An outer nozzle is provided, and mixing means for mixing the cooling medium and the shield gas is provided in the pipe connected to the outer nozzle, and the outer nozzle is at a speed substantially the same as the ejection speed of the assist gas ejected from the inner nozzle. Introduced as a processing head of a laser processing machine that ejects a shielding gas mixed with a mist-like cooling medium, so that the cooling medium mixed with the shielding gas ejected from the ejection port of the outer nozzle is equalized inside the outer nozzle. At the same time, in order to re-atomize, at least one narrowed portion was provided in the vicinity of the ejection port of the outer nozzle to configure the processing head of the laser processing machine.

【0017】前記冷却媒体を混合したシールドガスの被
加工材吹き付け位置を調整するため、外側ノズルと内側
ノズルとの相対的な高さを可変自在に設けてなること、
また、外側ノズルの噴出口がリング状あるいは円周に設
けられた複数の小穴であることが望ましいものである。
In order to adjust the spraying position of the work material of the shield gas mixed with the cooling medium, the relative heights of the outer nozzle and the inner nozzle are variably provided.
Further, it is desirable that the ejection port of the outer nozzle is a ring-shaped or a plurality of small holes provided in the circumference.

【0018】[0018]

【作用】この発明のレーザ加工機の加工ヘッドを採用す
ることにより、内側ノズルからレーザビームと共にアシ
ストガスを噴出して被加工材を切断加工等するので、被
加工材の溶融を助けると共に溶融した金属やスラグを除
去することができる。
By employing the processing head of the laser processing machine according to the present invention, the assisting gas is ejected from the inner nozzle together with the laser beam to cut the material to be processed, so that the material to be processed is melted and melted. Metals and slag can be removed.

【0019】そして、内側ノズルの外周に外側ノズルを
設け、この外側ノズルからシールドガスと冷却媒体を混
合する手段を設け、混合されたシールドガスと冷却媒体
を外側ノズルの内部に均等化するように導入する。更に
外側ノズルからシールドガスを噴出する際に冷却媒体を
霧化する絞り部分を設けて、内側ノズルのアシストガス
噴出位置よりも高い位置から噴出するので、加工時には
流れの整ったシールドガスがアシストガスを周囲からシ
ールドすると共に、霧状の冷却媒体が被加工材の加工部
付近を冷却する。
An outer nozzle is provided on the outer circumference of the inner nozzle, means for mixing the shield gas and the cooling medium from the outer nozzle is provided, and the mixed shield gas and cooling medium are equalized in the outer nozzle. Introduce. Furthermore, since a throttle part that atomizes the cooling medium when ejecting the shield gas from the outer nozzle is provided, and it is ejected from a position higher than the assist gas ejection position of the inner nozzle, the shield gas with a well-designed flow of assist gas Is shielded from the surroundings, and the atomized cooling medium cools the vicinity of the processed portion of the work material.

【0020】この際に、霧状の冷却媒体を混合したシー
ルドガスを、アシストガスの噴出速度と略同じ速度で噴
出するので、アシストガスは従来のように大気に直接接
する場合に比して噴出速度差が非常に小さくなる。この
ため、アシストガスの流れが乱れることなく良い方向性
を保って被加工材の加工位置に噴出される。これに伴
い、霧状の冷却媒体がアシストガスに巻き込まれて直接
被加工材の加工位置に吹き付けられることがないので、
加工位置における熱のロスが発生せず加工効率が改善さ
れる。
At this time, since the shield gas mixed with the mist-like cooling medium is ejected at substantially the same speed as the ejection speed of the assist gas, the assist gas is ejected as compared with the case where the assist gas is in direct contact with the atmosphere as in the conventional case. The speed difference becomes very small. For this reason, the flow of the assist gas is jetted to the processing position of the material to be processed without disturbing the directivity. Along with this, the mist-like cooling medium is not caught in the assist gas and is not directly sprayed to the processing position of the workpiece,
There is no heat loss at the processing position and processing efficiency is improved.

【0021】[0021]

【実施例】以下、この発明の好適な一実施例を図面に基
づいて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0022】図7及び図8には、レーザ加工機1の全体
が示してある。このレーザ加工機1は、ベース3、ベー
ス3の一端部に固定され垂直に形成されているポスト
5、およびポスト5によってベース3の上方に水平片持
ち梁状に支持されているオーバーヘッドビーム7とから
なっており、ポスト5の前面(図8中下側)には、レー
ザ加工機1を数値制御するNC制御装置9が設けられて
いる。
7 and 8 show the entire laser processing machine 1. The laser beam machine 1 includes a base 3, a post 5 fixed to one end of the base 3 and vertically formed, and an overhead beam 7 supported above the base 3 in a horizontal cantilever shape by the post 5. An NC control device 9 for numerically controlling the laser processing machine 1 is provided on the front surface (lower side in FIG. 8) of the post 5.

【0023】前記ベース3の上端には、加工される被加
工材Wを水平に載置すべく複数のフリーベアボール11
を有する固定テーブル13が設けられている。オーバー
ヘッドビーム7の前端には、ミラーアッセンブリ15お
よび集光レンズ17を有する加工ヘッド19が設けられ
ている。この加工ヘッド19の先端(下端)にはレーザ
ビームLBを照射するノズル21が設けられている。
On the upper end of the base 3, a plurality of free bear balls 11 for horizontally mounting a work W to be processed is placed.
Is provided with a fixed table 13. A processing head 19 having a mirror assembly 15 and a condenser lens 17 is provided at the front end of the overhead beam 7. A nozzle 21 for irradiating the laser beam LB is provided at the tip (lower end) of the processing head 19.

【0024】そして、ミラーアッセンブリ15は、レー
ザ加工機1の図中左側に設けられているレーザ発振器2
3からのレーザビームLBを集光レンズ17および被加
工材Wの方向へ屈折させるように設けられており、さら
にレーザ発振器23からミラーアッセンブリ15へ送る
ためのミラーアッセンブリ25,25が設けられてい
る。
The mirror assembly 15 is the laser oscillator 2 provided on the left side of the laser processing machine 1 in the figure.
The laser beam LB from the laser beam No. 3 is provided so as to be refracted in the direction of the condenser lens 17 and the workpiece W, and further mirror assemblies 25, 25 for sending from the laser oscillator 23 to the mirror assembly 15 are provided. .

【0025】従って、このようなレーザ加工機1は、レ
ーザ発振器23からのレーザビームLBを受取り、加工
ヘッド19を通して被加工材Wの加工のためレーザビー
ムLBを照射するようになっている。
Therefore, such a laser processing machine 1 receives the laser beam LB from the laser oscillator 23 and irradiates the laser beam LB for processing the workpiece W through the processing head 19.

【0026】一方、被加工材Wを供給し、位置決めする
ために、水平移動可能なキャレッジベース27、このキ
ャレッジベース27上に移動可能に設けられ且つ被加工
材Wを把持する一対のワーククランプ29を有するキャ
レッジ31が設けられている。
On the other hand, in order to supply and position the workpiece W, a horizontally movable carriage base 27, and a pair of works movably provided on the carriage base 27 and holding the workpiece W. A carriage 31 having a clamp 29 is provided.

【0027】キャレッジベース27は固定テーブル13
の両側に設けられている可動テーブル33と一体となっ
ており、固定テーブル13の両側に平行に設けられた一
対のガイドレール35上へスライド自在に設けられてい
て、図示しない駆動装置によりY軸方向へ移動位置決め
自在となっている。また、キャレッジ31は、キャレッ
ジベース27上を、X軸方向へ移動位置決め自在に設け
られている。
The carriage base 27 is a fixed table 13.
Of the movable table 33 provided on both sides of the fixed table 13, and is slidably mounted on a pair of guide rails 35 provided on both sides of the fixed table 13 in parallel with each other. It can be moved and positioned in any direction. The carriage 31 is provided on the carriage base 27 so as to be movable and positioned in the X-axis direction.

【0028】従って、加工ヘッド19の真下に位置する
加工領域への被加工材Wの位置決めは、被加工材Wをク
ランプするワーククランプ29を装備したキャレッジ3
1がキャレッジベース27上をX方向に移動制御され、
且つキャレッジベース27がガイドレール35に沿って
Y方向に移動制御されることにより行われることにな
る。
Therefore, the positioning of the workpiece W in the processing region located directly below the processing head 19 is performed by the carriage 3 equipped with the work clamp 29 for clamping the workpiece W.
1 is controlled to move in the X direction on the carriage base 27,
In addition, the carriage base 27 is controlled to move in the Y direction along the guide rail 35.

【0029】次に、図1に基づいて、加工ヘッド19に
ついて説明する。
Next, the processing head 19 will be described with reference to FIG.

【0030】加工ヘッド19は中央部上側にレーザビー
ムLBを集光するための集光レンズ17が設けられてお
り、下向きに尖った円錐形状を呈する内部空間G側壁の
上端部付近に酸素等のアシストガスAGを噴出するアシ
ストガス噴出口37が設けられている。そして、集光レ
ンズ17の真下で加工ヘッド19の下端中心部には、レ
ーザビームLBを被加工材Wに照射すると共にアシスト
ガスAGを被加工材Wに対して噴出する内側ノズル39
が設けられている。
The processing head 19 is provided with a condenser lens 17 for condensing the laser beam LB on the upper side of the central portion thereof, and oxygen or the like near the upper end portion of the side wall of the internal space G having a downwardly pointed conical shape. An assist gas ejection port 37 for ejecting the assist gas AG is provided. The inner nozzle 39 that irradiates the workpiece W with the laser beam LB and ejects the assist gas AG onto the workpiece W at the center of the lower end of the processing head 19 directly below the condenser lens 17.
Is provided.

【0031】内側ノズル39の外周には、例えばエアー
などのシールドガスSGと冷却媒体としての水WAを噴
出するための外側ノズル41が設けられている。この外
側ノズル41は、内部空間Gの形状に沿って連続した外
側ノズル空間41Aを有しており、この外側ノズル空間
41Aの上端において配管43に連結している。
On the outer periphery of the inner nozzle 39, an outer nozzle 41 for ejecting a shield gas SG such as air and water WA as a cooling medium is provided. The outer nozzle 41 has an outer nozzle space 41A continuous along the shape of the inner space G, and is connected to the pipe 43 at the upper end of the outer nozzle space 41A.

【0032】ただし、配管43から外側ノズル空間41
Aの上端に導入されるシールドガスSGと水WAの混合
ガスは、図2に示されているごとく配管43から外側ノ
ズル空間41A間にて接線方向へ導入される接続路41
Bが形成されている。このため、混合ガスは外側ノズル
空間41Aの内部で回転し均等化する。
However, from the pipe 43 to the outer nozzle space 41
The mixed gas of the shield gas SG and the water WA introduced at the upper end of A is tangentially introduced from the pipe 43 to the outer nozzle space 41A as shown in FIG.
B is formed. Therefore, the mixed gas is rotated and equalized inside the outer nozzle space 41A.

【0033】外側ノズル空間41Aの下端は、ノズル2
1下端面において円形の溝となって外側ノズル41を形
成するものである。そして、外側ノズル41に連結され
ている配管43には、送られてきたシールドガスSG中
に霧状の水WAを混合するための混合器45が設けられ
ている。
The lower end of the outer nozzle space 41A has the nozzle 2
The outer nozzle 41 is formed as a circular groove on the lower end surface of the first nozzle. The pipe 43 connected to the outer nozzle 41 is provided with a mixer 45 for mixing the atomized water WA into the sent shield gas SG.

【0034】以上のように構成された加工ヘッド19で
は、レーザ発振器23からミラーアッセンブリ15を介
して送られてきたレーザビームLBが、集光レンズ17
により集光されて内側ノズル39から被加工材Wの切断
箇所に照射されると共に、アシストガスAGが被加工材
Wに向けて噴出されることにより被加工材Wを切断加工
する。この際に、混合器45により霧状の水WAが混合
されたシールドガスSGが、アシストガスAGの流速と
略同じ流速で外側ノズル41から噴出される。
In the processing head 19 configured as described above, the laser beam LB sent from the laser oscillator 23 through the mirror assembly 15 is used as the condenser lens 17.
Are collected and irradiated from the inner nozzle 39 to the cut portion of the workpiece W, and the assist gas AG is jetted toward the workpiece W to cut the workpiece W. At this time, the shield gas SG mixed with the mist-like water WA by the mixer 45 is ejected from the outer nozzle 41 at a flow rate substantially the same as the flow rate of the assist gas AG.

【0035】上述のように外側ノズル41からシールド
ガスSGを噴出させると、内側ノズル39から噴出する
アシストガスAGは大気ではなく、シールドガスSGと
の間に相対速度をもつことになり、結果として相対速度
が小さくなる。このため、シールドガスSGのシールド
効果によりアシストガスAGの流れが乱れず、方向性の
良いガスが多量に加工部へ吹き込むので、ピアス時間が
短縮されると共に切断面粗度が向上してカーフ幅を狭く
でき、さらに加工速度を速くすることができる。
When the shield gas SG is jetted from the outer nozzle 41 as described above, the assist gas AG jetted from the inner nozzle 39 has a relative velocity with the shield gas SG, not with the atmosphere, and as a result. The relative speed decreases. For this reason, the flow of the assist gas AG is not disturbed by the shielding effect of the shield gas SG, and a large amount of gas with good directionality is blown into the processed portion, so that the piercing time is shortened and the cut surface roughness is improved to improve the kerf width. Can be narrowed and the processing speed can be increased.

【0036】また、シールドガスSGには、混合器45
により予め霧状の水WAを混入させてあるので、切断加
工により被加工材Wに発生した熱の冷却効果を高めるこ
とができる。ここで、シールドガスSGの流速はアシス
トガスAGの流速とほぼ一致するため、シールドガスS
Gに混入した霧状の水WAのアシストガスAGへの進入
速度が遅く、加工部に直接吹き付けられることがないた
めレーザビームLBの水WAによるロスが発生せず、加
工速度を低下させることがない。
The shield gas SG has a mixer 45.
Thus, the mist-like water WA is mixed in advance, so that the cooling effect of the heat generated in the workpiece W by the cutting process can be enhanced. Here, since the flow velocity of the shield gas SG substantially matches the flow velocity of the assist gas AG, the shield gas S
Since the atomized water WA mixed in G enters the assist gas AG at a slow speed and is not directly sprayed onto the processing portion, the laser beam LB is not lost by the water WA and the processing speed can be reduced. Absent.

【0037】さらに、シールドガスSGとアシストガス
AGとのノズル噴出後の混合が少ないため、シールドガ
スSGは安価なエアー等を使用することができる。そし
て、シールドガスSGをアシストガスAGと別配管とし
たので、それぞれの流量又はガス圧を別々に設定でき
る。例えば、シールドガスSGを強くするとピアス加工
時に発生するスパッタによる集光レンズの汚れを防ぐこ
とができる。
Further, since the shield gas SG and the assist gas AG are less mixed after jetting from the nozzle, inexpensive air or the like can be used as the shield gas SG. Since the shield gas SG and the assist gas AG are provided separately from each other, the flow rate or gas pressure of each gas can be set separately. For example, if the shield gas SG is increased, it is possible to prevent the condensing lens from being contaminated due to spatter that is generated during the piercing process.

【0038】尚、図3に示すように、外側ノズル41を
内側ノズル39に対して相対的高さを調整できるように
上下方向へ移動自在に設け、外側ノズル41の高さをN
C装置により制御するようにすれば、シールドガスSG
による冷却範囲を加工形状によって変化させることもで
きる。
As shown in FIG. 3, the outer nozzle 41 is movably provided in the vertical direction so that the relative height with respect to the inner nozzle 39 can be adjusted, and the height of the outer nozzle 41 is N.
If it is controlled by the C device, the shield gas SG
It is also possible to change the cooling range by the machining shape.

【0039】また、上記実施例において、図1または図
3に示されているごとく、外側ノズル41の下端の噴出
口近傍に絞り部分SBを少なくとも1箇所設けること
で、外側ノズル空間41A内部で水滴化した霧も再び霧
化することができる。更に、上記実施例においては、内
側ノズル39の外周に外側ノズル41を設けたが、図4
に示されているように、外側ノズル41の噴出口はリン
グ状でなく等間隔で配された小穴47であっても良い。
Further, in the above-described embodiment, as shown in FIG. 1 or 3, by providing at least one throttling portion SB in the vicinity of the jet port at the lower end of the outer nozzle 41, water droplets inside the outer nozzle space 41A. The atomized fog can be atomized again. Further, in the above-described embodiment, the outer nozzle 41 is provided on the outer circumference of the inner nozzle 39.
As shown in FIG. 3, the ejection ports of the outer nozzle 41 may not be ring-shaped but may be small holes 47 arranged at equal intervals.

【0040】なお更に、シールドガスSGだけを直接吹
き付けたり、シールドガスSGの代わりに水WAや油を
直接噴出したり、外部冷却装置により冷却された油、ガ
ス又はそれらの混合ガスを用いることもできる。
Furthermore, it is also possible to directly spray only the shield gas SG, directly eject water WA or oil instead of the shield gas SG, or use oil, gas or a mixed gas thereof cooled by an external cooling device. it can.

【0041】また、図5に示すように、シールドガスS
Gに混入する冷却媒体に水WAを用いる場合は、予め水
溶性の防錆剤もしくは防錆油BOを混入した水槽49か
ら供給することが望ましい。
As shown in FIG. 5, the shielding gas S
When water WA is used as the cooling medium mixed in G, it is desirable to supply it from a water tank 49 in which a water-soluble rust preventive agent or rust preventive oil BO has been mixed in advance.

【0042】この水槽49を採用した一実施例である水
噴霧配管の系統図について概略的に説明する。
A system diagram of a water spray pipe which is an embodiment employing the water tank 49 will be briefly described.

【0043】図6を参照するに、符号51は内圧タンク
であり、水配管は一点鎖線で示し、エアー配管は点線で
示してある。前記内圧タンク51の出側に水配管の開閉
用としてソレノイド53が設けられ、内圧タンク51の
出側にエアー配管の開閉用としてソレノイド55が設け
られている。また、内圧タンク51への入側水配管の途
中に逆止弁57が設けられている。
Referring to FIG. 6, reference numeral 51 is an internal pressure tank, the water pipe is shown by a one-dot chain line, and the air pipe is shown by a dotted line. A solenoid 53 is provided on the outlet side of the internal pressure tank 51 for opening and closing the water pipe, and a solenoid 55 is provided on the outlet side of the internal pressure tank 51 for opening and closing the air pipe. Further, a check valve 57 is provided in the middle of the inlet water pipe to the internal pressure tank 51.

【0044】そして、前記水槽49であるリザーブタン
クには水WAと防錆油BOとが混合した水が収納されて
いて、符号59はポンプであり、符号61はソレノイ
ド、符号63はフィルターレギュレータ、符号65はレ
ギュレータである。
The reserve tank, which is the water tank 49, contains water mixed with water WA and rust preventive oil BO, reference numeral 59 is a pump, reference numeral 61 is a solenoid, reference numeral 63 is a filter regulator, Reference numeral 65 is a regulator.

【0045】上述したごとき水噴霧配管の制御方法は、
ソレノイド61の制御は、メインタンクからの信号によ
り開閉することでモータをON,OFFさせ、内圧タン
ク51に防錆水を補給する。また、ソレノイド53,5
5の制御は、アシストガスAGがONの時に水噴霧がO
Nの指令が出ていれば、ソレノイド53,55は同時に
開となり、水噴霧ノズル単体では決して作動しない。な
ぜならば、アシストガスAGが止っている状態で水噴霧
を出すと、ノズル先端に材料などの遮蔽物がある場合に
集光レンズ17を汚してしまうからである。
The control method of the water spray pipe as described above is as follows.
The solenoid 61 is controlled by opening and closing in response to a signal from the main tank to turn the motor on and off, and replenish the internal pressure tank 51 with rustproof water. Also, the solenoids 53, 5
In the control of No. 5, the water spray is O when the assist gas AG is ON.
If the command of N is issued, the solenoids 53 and 55 are simultaneously opened and the water spray nozzle alone does not operate. This is because if the water spray is made while the assist gas AG is stopped, the condenser lens 17 will be soiled if there is a shield such as a material at the tip of the nozzle.

【0046】更に、ソレノイド53で水WAを止め、
0.5秒以上タイミングをずらしてから、ソレノイド5
5によるエアーとアシストガスAGを止める。なぜなら
ば、水噴霧ノズルより先にアシストガスAGが止まる
と、ノズルが材料近くにあるとき水が集光レンズ17を
汚す。また、ソレノイド53の水をソレノイド55の噴
霧用エアーより先に閉めることで、外側ノズル41内の
水を吹き出すため、加工後にノズルから水が漏らない
し、内側ノズル39先端に水がたまらない。水が内側ノ
ズル39の先端にたまるとレーザ光LBがぼける。ま
た、加工ヘッド19を外すときに先端に溜った水が内部
に吸い込まれ集光レンズ17を汚すからである。
Further, the water WA is stopped by the solenoid 53,
After shifting the timing by 0.5 seconds or more, the solenoid 5
Stop the air and assist gas AG by 5. This is because, if the assist gas AG stops before the water spray nozzle, the water contaminates the condenser lens 17 when the nozzle is near the material. Further, by closing the water of the solenoid 53 before the atomizing air of the solenoid 55, the water in the outer nozzle 41 is blown out, so that water does not leak from the nozzle after processing and water does not collect at the tip of the inner nozzle 39. When water accumulates at the tip of the inner nozzle 39, the laser light LB is blurred. In addition, when the processing head 19 is removed, the water collected at the tip is sucked into the inside and stains the condenser lens 17.

【0047】上述したごとき構成により、冷却媒体を混
合したシールドガスSGを外側ノズル41の外側ノズル
空間41Aへ噴出するのに、この外側ノズル空間41A
の接線方向に形成した接続路41Bにて連通したことに
より、外側ノズル41の内部で回転するようにシールド
ガスSGは導入される。また、外側ノズル41の先端に
絞り部分SBを設けたことにより、シールドガスSGに
混合した冷却媒体を噴出時に再霧化することができると
共に、外側ノズル41の噴出口を内側ノズル39の噴出
口より離れた高い位置とした。
With the above-described structure, the outer nozzle space 41A is used to eject the shield gas SG mixed with the cooling medium into the outer nozzle space 41A of the outer nozzle 41.
The shield gas SG is introduced so as to rotate inside the outer nozzle 41 by communicating with the connection path 41B formed in the tangential direction of the. Further, by providing the narrowed portion SB at the tip of the outer nozzle 41, the cooling medium mixed with the shield gas SG can be re-atomized at the time of ejection, and the ejection port of the outer nozzle 41 can be the ejection port of the inner nozzle 39. It was set at a higher position further away.

【0048】このため、外側ノズル41から噴出された
シールドガスSGが内側ノズル39の外部形状に沿って
被加工材Wに吹き付けられるので、加工時には流れの整
ったシールドガスSGがアシストガスAGを周囲からシ
ールドすると共に、霧状の冷却媒体が被加工材Wの加工
部近傍を冷却する。而して、加工位置における熱のロス
が発生せず加工効率の向上を図ることができる。
Therefore, since the shield gas SG ejected from the outer nozzle 41 is blown onto the workpiece W along the outer shape of the inner nozzle 39, the shield gas SG having a uniform flow around the assist gas AG during machining. And the mist-like cooling medium cools the vicinity of the processed portion of the workpiece W. Therefore, heat loss does not occur at the processing position, and the processing efficiency can be improved.

【0049】なお、この発明は、前述した実施例に限定
されることなく、適宜な変更を行なうことにより、その
他の態様で実施し得るものである。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be implemented in other modes by making appropriate changes.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上のごとき実施例の説明より理解され
るように、この発明によれば、特許請求の範囲に記載さ
れたとおりの構成であるから、内側ノズルの外周に外側
ノズルを設け、この外側ノズルに連結する配管にシール
ドガスと冷却媒体を混合する手段を設け、これを、外側
ノズル内部に均等化するように導入した。更に、外側ノ
ズルからシールドガスを噴出する際に冷却媒体を霧化す
る絞り部分を設けて、内側ノズルのアシストガス噴出位
置よりも高い位置から噴出するので、加工時には流れの
整ったシールドガスがアシストガスを周囲からシールド
すると共に霧状の冷却媒体が被加工部付近を冷却する。
As will be understood from the above description of the embodiments, according to the present invention, since the structure is as described in the claims, the outer nozzle is provided on the outer periphery of the inner nozzle, A means for mixing the shield gas and the cooling medium was provided in the pipe connected to the outer nozzle, and this was introduced into the outer nozzle so as to be even. In addition, a throttle portion that atomizes the cooling medium when ejecting the shield gas from the outer nozzle is provided, and it is ejected from a position higher than the assist gas ejection position of the inner nozzle, so that a shield gas with a well-equipped flow assists during machining. The gas is shielded from the surroundings, and the atomized cooling medium cools the vicinity of the processed part.

【0051】このため、加工位置における熱のロスが発
生せず、切断可能板厚、切断速度、および加工安定性を
向上させると共に、ランニングコストの低減を図ること
ができる。
Therefore, heat loss at the processing position does not occur, the cuttable plate thickness, the cutting speed, and the processing stability can be improved, and the running cost can be reduced.

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

【図1】この発明に係るレーザ加工機の加工ヘッドの一
実施例を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a processing head of a laser processing machine according to the present invention.

【図2】図1におけるII−II線に沿った拡大説明図
である。
FIG. 2 is an enlarged explanatory diagram along line II-II in FIG.

【図3】この発明に係るレーザ加工機の加工ヘッドの別
の実施例を示す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing another embodiment of the processing head of the laser processing machine according to the present invention.

【図4】この発明に係るレーザ加工機の加工ヘッドの更
に別の実施例を示す底面説明図である。
FIG. 4 is an explanatory bottom view showing still another embodiment of the processing head of the laser processing machine according to the present invention.

【図5】この発明に係る水槽と加工ノズルとを連通する
配管径路の説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a pipe path that connects the water tank and the processing nozzle according to the present invention.

【図6】この発明に係る水噴霧配管系統の配管系統説明
図である。
FIG. 6 is a piping system explanatory diagram of the water spray piping system according to the present invention.

【図7】この発明に係るレーザ加工機の加工ヘッドを装
備したレーザ加工機の全体を示す正面図である。
FIG. 7 is a front view showing the entire laser processing machine equipped with the processing head of the laser processing machine according to the present invention.

【図8】図7中矢視VIII方向から見た平面図であ
る。
8 is a plan view seen from the direction of arrow VIII in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザ加工機 19 加工ヘッド 39 内側ノズル 41 外側ノズル 43 配管 45 混合器(混合手段) W 被加工材 AG アシストガス LB レーザビーム WA 水(冷却媒体) SG シールドガス SB 絞り部分 1 Laser Processing Machine 19 Processing Head 39 Inner Nozzle 41 Outer Nozzle 43 Piping 45 Mixer (Mixing Means) W Work Material AG Assist Gas LB Laser Beam WA Water (Cooling Medium) SG Shield Gas SB Throttling Part

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被加工材へアシストガスを噴出すると共
にレーザビームを照射する内側ノズルの周囲に冷却媒体
を混合したシールドガスを噴出する外側ノズルを設け、
前記冷却媒体とシールドガスを混合する混合手段を前記
外側ノズルに連結された配管に設け、前記外側ノズル
が、内側ノズルから噴出されるアシストガスの噴出速度
と略同じ速度で霧状の冷却媒体を混合したシールドガス
を噴出するレーザ加工機の加工ヘッドにして、前記外側
ノズルの噴出口より噴出されるシールドガスに混合した
冷却媒体を外側ノズルの内側に均等化するよう導入する
と共に、再霧化するために外側ノズルの噴出口近傍に少
なくとも1箇所の絞り部分を設けてなることを特徴とす
るレーザ加工機の加工ヘッド。
1. An outer nozzle for ejecting a shield gas mixed with a cooling medium is provided around an inner nozzle for ejecting an assist gas onto a material to be processed and for irradiating a laser beam,
Mixing means for mixing the cooling medium and the shield gas is provided in the pipe connected to the outer nozzle, and the outer nozzle generates a mist-like cooling medium at a speed substantially the same as the ejection speed of the assist gas ejected from the inner nozzle. Use as a processing head of a laser processing machine that ejects the mixed shield gas, and introduce the cooling medium mixed with the shield gas ejected from the ejection port of the outer nozzle so that it is equalized inside the outer nozzle and re-atomize. In order to do so, at least one narrowed portion is provided in the vicinity of the ejection port of the outer nozzle, the processing head of a laser processing machine.
【請求項2】 前記冷却媒体を混合したシールドガスの
被加工材吹き付け位置を調整するため、外側ノズルと内
側ノズルとの相対的な高さを可変自在に設けてなること
を特徴とする請求項1記載のレーザ加工機の加工ヘッ
ド。
2. The relative height between the outer nozzle and the inner nozzle is variably provided in order to adjust the position at which the shield gas mixed with the cooling medium is sprayed on the workpiece. The processing head of the laser processing machine according to 1.
【請求項3】 前記外側ノズルの噴出口がリング状であ
ることを特徴とする請求項1,2記載のレーザ加工機の
加工ヘッド。
3. The machining head of a laser beam machine according to claim 1, wherein the ejection port of the outer nozzle has a ring shape.
【請求項4】 前記外側ノズルの噴出口が円周に設けら
れた複数の小穴であることを特徴とする請求項1,2記
載のレーザ加工機の加工ヘッド。
4. The machining head of a laser beam machine according to claim 1, wherein the ejection port of the outer nozzle is a plurality of small holes provided on the circumference.
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