JPH10193151A - Laser machining torch and perforation method for its nozzle - Google Patents

Laser machining torch and perforation method for its nozzle

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JPH10193151A
JPH10193151A JP8358895A JP35889596A JPH10193151A JP H10193151 A JPH10193151 A JP H10193151A JP 8358895 A JP8358895 A JP 8358895A JP 35889596 A JP35889596 A JP 35889596A JP H10193151 A JPH10193151 A JP H10193151A
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JP
Japan
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laser
nozzle
processing
torch
laser beam
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Application number
JP8358895A
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Japanese (ja)
Inventor
Naoki Urai
直樹 浦井
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Daihen Corp
Original Assignee
Daihen Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH10193151A publication Critical patent/JPH10193151A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily and surely perforate, with a machining nozzle attached, by emitting a laser beam to the unperforated nozzle attached to the tip end of a laser machining torch. SOLUTION: A laser generator 1 is constituted of a discharge tube 100, an output mirror 101 attached airtightly through a mirror holder 201, 202, and a reflected mirror 102. The output mirror 101 is cooled by a cooling medium 103. The cooling state of the output mirror 101 is controlled so that the diameter of the output laser beam emitted from the generator 1 is made larger than that of a normal machining laser beam. While the cooling state is so controlled, the laser beam is emitted to an unperforated machining nozzle at the tip end of the laser machining torch 9, perforating the nozzle, so that the perforated nozzle is provided for the machining mode as it is. Consequently, the construction of the laser machining torch itself is also simplified, enabling cost reduction.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、集光レンズによっ
て集光されたレーザ光を被加工物に照射するときに、レ
ーザ光の中心と加工ノズルの穴の中心とを常に一致させ
るためのレーザ加工装置におけるレーザ加工トーチのノ
ズル鑽孔方法及びレーザ加工トーチに関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser for constantly aligning the center of a laser beam with the center of a hole of a processing nozzle when irradiating a laser beam condensed by a condenser lens onto a workpiece. The present invention relates to a method for drilling a nozzle of a laser processing torch in a processing apparatus and a laser processing torch.

【0002】[0002]

【従来の技術】図4は、本発明の対象とするレーザ加工
装置の構成図であって、1はレーザ発振器、2はレーザ
発振器1から出力されたレーザ光、3はレーザ光2を反
射させて、後述する集光レンズ6にレーザ光2を入射さ
せるベントミラーである。4はレーザ加工トーチ9の中
心軸、5はレーザ光2の光路を保護するためのレーザ光
のガイド管、6はレーザ光2を集光するための集光レン
ズ、7は集光レンズ6によって集光されたレーザ光、8
は加工ノズルである。9は、集光レンズ6と、加工ノズ
ル8と、後述するノズルホルダ11と、トーチボディ1
2とからなるレーザ加工トーチを示す。また、被加工物
20は、加工テーブル21に搭載されており、NC(Num
erical Control) 、PLC(Programable Logic Control
ler)等の制御装置22によって制御されて移動される。
2. Description of the Related Art FIG. 4 is a block diagram of a laser processing apparatus to which the present invention is applied. 1 is a laser oscillator, 2 is a laser beam output from a laser oscillator 1, and 3 is a laser beam that reflects a laser beam 2. Further, it is a bent mirror for making the laser beam 2 incident on a condenser lens 6 described later. 4 is a central axis of the laser processing torch 9, 5 is a laser light guide tube for protecting the optical path of the laser light 2, 6 is a condenser lens for condensing the laser light 2, 7 is a condenser lens 6 Focused laser light, 8
Denotes a processing nozzle. Reference numeral 9 denotes a condenser lens 6, a processing nozzle 8, a nozzle holder 11 described later, and a torch body 1.
2 shows a laser processing torch consisting of No. 2. The workpiece 20 is mounted on a processing table 21 and is provided with an NC (Num).
erical Control), PLC (Programmable Logic Control)
ler) and the like.

【0003】加工に先立って、レーザ発振器1を適宜に
所望の状態に冷却すると共に、レーザ発振器1に電力を
供給しつつ、レーザ発振器1から所望ビーム径のレーザ
光(=定常加工レーザ光)を出力させる。この定常加工
レーザ光がベンドミラー3及び集光レンズ6を経て、ア
シストガスと共にレーザ加工トーチ9先端のノズル穴の
軸芯からレーザ加工トーチ外へと取出される。このレー
ザ光7を被加工物20に照射しつつ、レーザ光7と被加
工物20とを適宜に相対的に移動することによって、レ
ーザ加工が行なわれる。
Prior to processing, the laser oscillator 1 is appropriately cooled to a desired state, and a laser beam having a desired beam diameter (= stationary processing laser light) is supplied from the laser oscillator 1 while supplying power to the laser oscillator 1. Output. This steady processing laser light passes through the bend mirror 3 and the condenser lens 6 and is taken out of the laser processing torch together with the assist gas from the axis of the nozzle hole at the tip of the laser processing torch 9. The laser processing is performed by irradiating the laser beam 7 to the workpiece 20 and moving the laser beam 7 and the workpiece 20 relatively appropriately.

【0004】従来、例えば図5(A)に示されるレーザ
加工トーチが使用されている。レーザ加工トーチ9は、
集光レンズ6を取り付けたレンズホルダ16と、レンズ
ホルダ16を支えてレーザ光7と直交する方向にトーチ
ボディ12に取り付けられたホルダマウント17と、ホ
ルダマウント17の位置をレーザ光7と直交する方向に
調整自在な3本又は4本の調整ネジ13及び14と、ノ
ズルホルダ11と、軸心部に貫通孔を有する加工ノズル
8と、加工ノズル8をノズルホルダ11に取付けるため
のセットネジ15とから構成されている。
Conventionally, for example, a laser processing torch shown in FIG. The laser processing torch 9
A lens holder 16 on which the condenser lens 6 is mounted, a holder mount 17 mounted on the torch body 12 in a direction orthogonal to the laser light 7 supporting the lens holder 16, and a position of the holder mount 17 orthogonal to the laser light 7. Three or four adjustment screws 13 and 14 that can be adjusted in the direction, a nozzle holder 11, a processing nozzle 8 having a through hole in an axial center portion, and a set screw 15 for attaching the processing nozzle 8 to the nozzle holder 11. It is composed of

【0005】この調整ネジ13、14を適宜に調整し
て、図5(B)に示すように、レーザ光7とノズル穴1
0とが同軸となるように位置合わせを行っている。とこ
ろで、加工用に用いられるレーザ光の波長は赤外線の領
域であり、作業者に対して不可視光である。したがっ
て、集光されたレーザ光7がノズル穴10の中心位置と
なるように調整する場合には、例えばノズル穴10の下
にアクリル板、紙テープ等を設置又は付着させ、レーザ
光7を前述したアクリル板、紙テープ等に照射すること
によって、アクリル板、紙テープ等に鑽孔された穴の位
置を確認している。これにより、ノズル穴10とレーザ
光7との偏心量を判断し、この偏心量の分だけ調整ネジ
13及び14を用いて集光レンズ6の位置を調整してい
る。以上の確認・調整作業はレーザ光7とノズル穴10
とが同軸となるまで、反復して行なわなければならなか
った。
The adjusting screws 13 and 14 are appropriately adjusted so that the laser light 7 and the nozzle hole 1 are adjusted as shown in FIG.
Positioning is performed so that 0 is coaxial. By the way, the wavelength of laser light used for processing is in the infrared region, and is invisible to the operator. Therefore, when adjusting so that the condensed laser light 7 is located at the center position of the nozzle hole 10, for example, an acrylic plate, paper tape, or the like is installed or adhered under the nozzle hole 10, and the laser light 7 is applied as described above. By irradiating an acrylic plate, paper tape, or the like, the positions of the holes drilled in the acrylic plate, paper tape, or the like are confirmed. Thus, the amount of eccentricity between the nozzle hole 10 and the laser beam 7 is determined, and the position of the condenser lens 6 is adjusted using the adjusting screws 13 and 14 by the amount of eccentricity. The above confirmation and adjustment work is performed by using the laser beam 7 and the nozzle hole 10.
It had to be repeated until they were coaxial.

【0006】さらに、従来、レーザ光と直交方向のレン
ズ調整作業を不要とした図6に示されるレーザ加工トー
チが提言されている。図6おける加工ノズル8および高
さ調整スペーサ18以外は図5に示されるレーザ加工ト
ーチの部品と同じであるので説明を省略する。すなわ
ち、図6に示されるレーザ加工トーチにおいては、加工
ノズル8の底面にレーザ光を通す穴があいていない加工
ノズル8が用いられる。
Further, conventionally, there has been proposed a laser processing torch shown in FIG. 6 which does not require a lens adjustment operation in a direction orthogonal to a laser beam. The components other than the processing nozzle 8 and the height adjusting spacer 18 in FIG. 6 are the same as the components of the laser processing torch shown in FIG. That is, in the laser processing torch shown in FIG. 6, a processing nozzle 8 having no hole through which laser light is provided on the bottom surface of the processing nozzle 8 is used.

【0007】まず、図6(A)に示されるように、底面
に穴のあいていない加工ノズル8をZ1 方向に押し込
み、セットネジ15により加工ノズル8をノズルホルダ
11に固定する。この状態でレーザ発振器1から出力さ
れた定常加工レーザ光で加工ノズル8の底面が鑽孔され
る。この場合は、ビーム径があまり絞られていないとこ
ろで加工ノズル8の底面が鑽孔される。このときの加工
ノズル8の底面に鑽孔されるノズル穴10の孔径をd1
とする。
First, as shown in FIG. 6 (A), the processing nozzle 8 having no hole in the bottom is pushed in the Z1 direction, and the processing nozzle 8 is fixed to the nozzle holder 11 by the set screw 15. In this state, the bottom surface of the processing nozzle 8 is drilled by the steady processing laser light output from the laser oscillator 1. In this case, the bottom surface of the processing nozzle 8 is drilled where the beam diameter is not so narrow. At this time, the diameter of the nozzle hole 10 formed in the bottom surface of the processing nozzle 8 is d1.
And

【0008】次に、図6(B)に示すように、加工ノズ
ル8がノズルホルダ11より取外され、ノズルホルダ1
1と加工ノズル8との間に高さ調整スペーサ18を取り
付けた状態で、セットネジ15により加工ノズル8がノ
ズルホルダ11に固定される。この状態でレーザ発振器
1から出力された定常加工レーザ光で被加工物20がレ
ーザ加工される。
Next, as shown in FIG. 6B, the processing nozzle 8 is detached from the nozzle holder 11 and the nozzle holder 1 is removed.
The processing nozzle 8 is fixed to the nozzle holder 11 by the set screw 15 in a state where the height adjustment spacer 18 is attached between the nozzle 1 and the processing nozzle 8. In this state, the workpiece 20 is laser-processed by the steady processing laser light output from the laser oscillator 1.

【0009】この場合、レーザ加工トーチを経て被加工
物20側、すなわちZ2 方向側へと照射されるレーザ光
7は、Z2 方向に向って僅かであるが絞られた形状であ
り、高さ調整スペーサ18を介して取付けられた加工ノ
ズル8の先端部はZ2 方向に位置変位して取付けられて
いるため、加工ノズル8の先端部に着目すれば、加工ノ
ズル8を通過するビーム径d2 は孔径d1 より小さい。
したがって、レーザ光7は、ノズル穴10の縁に当らな
いで、ノズル穴10をスムーズに通過して被加工物20
をレーザ加工することができる。
In this case, the laser beam 7 irradiated to the workpiece 20 side, that is, the Z2 direction side via the laser processing torch has a slightly narrowed shape in the Z2 direction, and the height is adjusted. Since the tip of the processing nozzle 8 attached via the spacer 18 is attached with its position displaced in the Z2 direction, focusing on the tip of the processing nozzle 8, the beam diameter d2 passing through the processing nozzle 8 is the hole diameter. less than d1.
Therefore, the laser beam 7 does not hit the edge of the nozzle hole 10 but smoothly passes through the nozzle hole 10 and
Can be laser-processed.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】レーザ光7をアクリル
板、紙テープ等に照射させて、鑽孔した穴の位置を確認
しつつ調整ネジ13、14を調整する確認・調整作業に
おいては、偏心量がなくなるまで反復して調整する必要
があるため、調整作業が面倒で多大の時間を要するとい
う問題点があった。
In the checking / adjusting operation of adjusting the adjusting screws 13 and 14 while irradiating the acrylic plate, paper tape, or the like with the laser beam 7 and checking the positions of the drilled holes, the amount of eccentricity is large. There is a problem that the adjustment work is troublesome and takes a lot of time since it is necessary to make the adjustment repeatedly until the error disappears.

【0011】また、穴のあいていない加工ノズルの底面
にノズル穴10を鑽孔する場合は、ノズル鑽孔時と、ノ
ズル鑽孔後のレーザ加工時とにおいて加工ノズル8およ
び高さ調整スペーサ18の取りはずし及び取り付け作業
が面倒である上に、高さ調整スペーサ18は比較的小さ
いものなので、取外した高さ調整スペーサ18を紛失す
るという問題点があった。
When the nozzle hole 10 is drilled on the bottom surface of the processing nozzle having no hole, the processing nozzle 8 and the height adjusting spacer 18 are formed at the time of nozzle drilling and at the time of laser processing after the nozzle drilling. The removal and mounting operations are troublesome, and the height adjustment spacer 18 is relatively small, so that the removed height adjustment spacer 18 is lost.

【0012】本発明は上述の問題に鑑みてなされたもの
で、その目的はレーザ光とノズル穴とを同軸にするため
の微細なレーザ加工トーチ各部の調整作業が不要であっ
て、穴のあいていない加工ノズルの底面を鑽孔する際に
簡単かつ確実に鑽孔することができ、しかも被加工物の
加工を確実に行なうことができるレーザ加工装置におけ
るレーザ加工トーチのノズル鑽孔方法及びレーザ加工ト
ーチを提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and has as its object to eliminate the need for fine adjustment of each part of a laser processing torch for making a laser beam and a nozzle hole coaxial. Nozzle drilling method and laser for laser processing torch in laser processing device that can easily and reliably drill holes when drilling the bottom surface of unprocessed nozzles and can reliably process workpieces It is to provide a processing torch.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本第1の発明は、レーザ
加工装置におけるレーザ加工トーチのノズル鑽孔方法に
適用される。その特徴とするところは、レーザ発振器か
ら出力される出力レーザ光のビーム径が、定常加工レー
ザ光のビーム径よりも大きくなるようにレーザ発振器の
冷却状態を制御しつつ、該レーザ光をレーザ加工トーチ
先端に取り付けた穴のない加工ノズルに照射して加工ノ
ズルに穴をあけることである。本第2の発明は、レーザ
加工トーチに適用される。その特徴とするところは、定
常加工レーザ光のビーム径よりも大きいレーザ光でレー
ザ加工トーチ先端に取り付けた穴のない加工ノズルに穴
をあけ、該穴あきの加工ノズルをそのままの状態でレー
ザ加工トーチに装着させることである。本第3の発明
は、本第2の発明において、前記加工ノズルの穴あけ前
にレーザ加工トーチの先端に前記加工ノズルを螺着した
ことを特徴としている。
The first invention is applied to a method for drilling a nozzle of a laser processing torch in a laser processing apparatus. The feature is that the laser beam is processed by laser while controlling the cooling state of the laser oscillator so that the beam diameter of the output laser beam output from the laser oscillator is larger than the beam diameter of the steady processing laser beam. Irradiating a processing nozzle without a hole attached to the tip of the torch to make a hole in the processing nozzle. The second invention is applied to a laser processing torch. The feature of the laser processing torch is that a laser beam larger than the beam diameter of the regular processing laser beam is used to make a hole in a processing nozzle without a hole attached to the tip of the laser processing torch, and the laser processing torch is used as it is. It is to be attached to. The third invention is characterized in that, in the second invention, the processing nozzle is screwed to a tip of a laser processing torch before drilling the processing nozzle.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施例によ
り詳細に説明する。図1乃至図3において、レーザ発振
器1は、主として光学ベンチに支持された放電管100
と、放電管100の軸方向の前後部にミラーホルダ20
1,202を介して気密に取付けられた出力鏡101及
び反射鏡102とで構成されている。104は、冷媒1
03、例えば冷却水を循環させてミラーホルダ201,
202に支持された出力鏡101及び反射鏡102を冷
却するための冷媒用配管である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments. 1 to 3, a laser oscillator 1 mainly includes a discharge tube 100 supported on an optical bench.
And a mirror holder 20 at the front and rear portions of the discharge tube 100 in the axial direction.
An output mirror 101 and a reflecting mirror 102 are hermetically attached via the reference numerals 1 and 202. 104 is the refrigerant 1
03, for example, by circulating cooling water,
This is a refrigerant pipe for cooling the output mirror 101 and the reflecting mirror 102 supported by 202.

【0015】さらに、出力鏡101側に配管されている
冷媒用配管には、流量切替スイッチ105が設置されて
いる。この流量切替スイッチ105は、ノズルの鑽孔時
に冷媒の流量を減少させる鑽孔モードと、被加工物をレ
ーザ加工する前に、加工に適した冷媒の流量にさせる加
工モードとに切替えられる。以上の部品によりレーザ発
振器1が構成されている。
Further, a flow rate changeover switch 105 is provided in the refrigerant pipe provided on the output mirror 101 side. The flow rate changeover switch 105 is switched between a drilling mode in which the flow rate of the coolant is reduced when drilling holes in the nozzle and a processing mode in which the flow rate of the coolant is suitable for processing before laser processing the workpiece. The above components constitute the laser oscillator 1.

【0016】2Cは、レーザ発振器1から出力されたレ
ーザ光、3はレーザ光2を反射させて後述する集光レン
ズ6にレーザ光2を入射させるベントミラーである。4
は、レーザ加工トーチ9の中心軸、5はレーザ光のガイ
ド管、6はレーザ加工トーチ9に固定的に取付けられた
集光レンズ、7は集光レンズ6によって集光されたレー
ザ光である。レーザ加工トーチ9は、集光レンズ6と、
加工ノズル8と、ノズルホルダ11と、トーチボディ1
2との部品から構成され、ノズルホルダ11の先端部に
螺設された雌ネジに加工ノズル8の雄ネジが螺着され
て、レーザ加工トーチ9の先端に加工ノズル8が取付け
られている。なお、加工ノズル8の詳細については後述
する。
Reference numeral 2C denotes a laser beam output from the laser oscillator 1, and reference numeral 3 denotes a vent mirror that reflects the laser beam 2 and causes the laser beam 2 to enter a condenser lens 6 described later. 4
Is a central axis of the laser processing torch 9, 5 is a laser light guide tube, 6 is a condenser lens fixedly attached to the laser processing torch 9, and 7 is a laser beam collected by the condenser lens 6. . The laser processing torch 9 includes a condenser lens 6 and
Processing nozzle 8, nozzle holder 11, and torch body 1
2, the external thread of the processing nozzle 8 is screwed to a female screw threaded at the distal end of the nozzle holder 11, and the processing nozzle 8 is attached to the distal end of the laser processing torch 9. The details of the processing nozzle 8 will be described later.

【0017】上記構成において、まず冷媒流量の切替に
よる出力鏡101の状態について説明する。図2におい
て、出力鏡101を支持するミラーホルダ201は、冷
媒103によって直接あるいは間接的に冷却されてい
る。203は、ミラーホルダ201から冷媒103が漏
れないようにシールをするための気密部材、例えばOリ
ングである。このため、結果として、出力鏡101が冷
媒103により適宜に冷却される。
In the above configuration, first, the state of the output mirror 101 by switching the flow rate of the refrigerant will be described. In FIG. 2, a mirror holder 201 supporting an output mirror 101 is cooled directly or indirectly by a coolant 103. Reference numeral 203 denotes an airtight member for sealing the refrigerant 103 so that the refrigerant 103 does not leak from the mirror holder 201, for example, an O-ring. Therefore, as a result, the output mirror 101 is appropriately cooled by the refrigerant 103.

【0018】さて、流量切替スイッチ105が加工モー
ドに切替えられると、出力鏡101側への冷媒流量が増
大し、レーザ発振器1から定常加工レーザ光、すなわち
被加工物をレーザ加工するための所望とするビーム径の
レーザ光が出力される状態となる。すなわち、図2
(A)に示されるように、レーザ光が出力鏡101を通
過する際にそのレーザ光の熱により出力鏡101が加熱
される。
When the flow rate changeover switch 105 is switched to the processing mode, the flow rate of the refrigerant to the output mirror 101 increases, and the laser beam from the laser oscillator 1 for steady processing laser light, that is, the laser processing for the workpiece is performed. A laser beam with a beam diameter of That is, FIG.
As shown in (A), when the laser beam passes through the output mirror 101, the output mirror 101 is heated by the heat of the laser beam.

【0019】ところで、出力鏡101は、多量に供給さ
れる冷媒103によって十分に冷却されて、レーザ光に
より加熱された出力鏡101の熱が出力鏡101外へと
運び出されるため、出力鏡101はレーザ光による熱の
影響を受けることはない。すなわち、出力鏡101の出
力面の平面状態に殆んど変化は起こらない。このため、
出力鏡101を通過するレーザ光2Cは、出力鏡101
に入射したレーザ光の状態とほとんど変化することな
く、X1 方向へと進行する。
The output mirror 101 is sufficiently cooled by the refrigerant 103 supplied in a large amount, and the heat of the output mirror 101 heated by the laser beam is carried out of the output mirror 101. It is not affected by heat from the laser light. That is, almost no change occurs in the planar state of the output surface of the output mirror 101. For this reason,
The laser beam 2C passing through the output mirror 101 is
The laser beam travels in the X1 direction with almost no change from the state of the laser beam incident on the laser beam.

【0020】さて、流量切替スイッチ105が鑽孔モー
ドに切替えられると、出力鏡101側への冷媒流量が減
少する。この場合、図2(B)に示されるように、出力
鏡101に吸収されるレーザ光による熱が流量の少ない
冷媒によっては充分に運び去られない状態が生じる。こ
のため出力鏡101に徐々に残存される熱量により、出
力鏡101は加熱膨張される。
When the flow rate switch 105 is switched to the drilling mode, the flow rate of the refrigerant to the output mirror 101 decreases. In this case, as shown in FIG. 2B, a state occurs in which heat generated by the laser beam absorbed by the output mirror 101 is not sufficiently carried away by the refrigerant having a small flow rate. Therefore, the output mirror 101 is heated and expanded by the amount of heat gradually left in the output mirror 101.

【0021】ところで上記レーザ発振器1においては、
出力鏡101と反射鏡102との間でレーザ光を反復励
起させつつ、所望の状態のレーザ光を出力するのもであ
るため、出力鏡101に着目した場合、出力鏡101の
内面が凹面状であるに対して、例えば出力鏡101の外
面は平面状に形成されている。すなわち、出力鏡101
は中心部に対して半径方向の外側部が厚肉の状態となっ
ている。
By the way, in the laser oscillator 1,
Since the laser light in a desired state is output while the laser light is repeatedly excited between the output mirror 101 and the reflecting mirror 102, when attention is paid to the output mirror 101, the inner surface of the output mirror 101 is concave. On the other hand, for example, the outer surface of the output mirror 101 is formed in a planar shape. That is, the output mirror 101
Is thick in the radially outer portion with respect to the center portion.

【0022】このため、上記したごとく、徐々に残存さ
れる熱量により出力鏡101が加熱膨張されると、軸芯
の薄肉部が外側の厚肉部側へと引張られる状態となる。
これによる歪は微かではあるが、この歪による状態を拡
大して説明すると、出力鏡101の外面は半径方向の外
側に微かに歪んだ、いわゆる凹面状態となる。このた
め、出力鏡101を通過したレーザ光2Dは、ビーム進
行方向に向って半径方向の外側に微かに拡がる状態とな
る。このためビーム進行方向すなわちX1 方向のベント
ミラー3近傍では末広がりの形状になり、ベントミラー
3により反射されたレーザ光は、定常加工レーザ光のビ
ーム径よりも大きい状態で伝播される。
For this reason, as described above, when the output mirror 101 is heated and expanded by the gradually remaining heat, the thin portion of the shaft core is pulled toward the outer thick portion.
Although the distortion due to this is slight, if the state due to this distortion is enlarged and described, the outer surface of the output mirror 101 is slightly concave outward in the radial direction, that is, a so-called concave state. For this reason, the laser beam 2D that has passed through the output mirror 101 is in a state of slightly spreading outward in the radial direction in the beam traveling direction. For this reason, the shape of the laser beam becomes divergent near the bent mirror 3 in the beam traveling direction, that is, the X1 direction, and the laser beam reflected by the bent mirror 3 propagates in a state larger than the beam diameter of the steady processing laser beam.

【0023】ところで、本発明においては、加工ノズル
8の底面にレーザ光を通す穴があいていない加工ノズル
8が用いられる。すなわち図3に示されるように、レー
ザ加工トーチ9の先端部のノズルホルダ11に、底面に
穴があいていない加工ノズル8が螺着されている。
By the way, in the present invention, a processing nozzle 8 having no hole through which laser light is provided on the bottom surface of the processing nozzle 8 is used. That is, as shown in FIG. 3, the processing nozzle 8 having no hole in the bottom surface is screwed to the nozzle holder 11 at the tip of the laser processing torch 9.

【0024】上記したように、鑽孔モードでは、出力鏡
101に供給される冷媒が減少しているため、結果とし
て、ベントミラー3により反射されたレーザ光は、定常
加工レーザ光のビーム径よりも大きい状態で伝播され
る。したがって、ベントミラー3により集光レンズ6を
通過した鑽孔モードのレーザ光7Dの先端形状は、加工
モードのレーザ光7Cよりも広角となる。すなわち、図
3(A)に示されるがごとく、先端形状が加工モードの
レーザ光7Cよりも広角となる鑽孔モードのレーザ光7
Dが、底面に穴のあいていない加工ノズル8に照射され
て貫通孔が鑽孔される。このときの加工ノズル8の底面
に鑽孔されるノズル穴10の孔径をd3 とする。
As described above, in the drilling mode, the amount of the refrigerant supplied to the output mirror 101 is reduced. As a result, the laser beam reflected by the vent mirror 3 is smaller than the beam diameter of the steady processing laser beam. Is also propagated in a large state. Accordingly, the tip shape of the laser beam 7D in the drilling mode that has passed through the condenser lens 6 by the bent mirror 3 has a wider angle than the laser beam 7C in the processing mode. That is, as shown in FIG. 3A, the laser beam 7 in the drilling mode whose tip shape has a wider angle than the laser beam 7C in the processing mode.
D is irradiated to the processing nozzle 8 having no hole in the bottom surface, and a through hole is drilled. The diameter of the nozzle hole 10 formed in the bottom surface of the processing nozzle 8 at this time is d3.

【0025】上記のごとく、加工ノズル8の底面が鑽孔
された状態で、すなわち定常加工レーザ光のビーム径よ
りも大きいレーザ光でレーザ加工トーチ先端に取付けた
穴のない加工ノズル8に穴をあけ、該穴あきの加工ノズ
ル8をそのままの状態で、加工モードに供せられる。す
なわち適宜に図1に示される流量切替スイッチ105が
加工モードに切替えられて、所望の時間経過後に、レー
ザ発振器1から出力される定常加工レーザ光7Cにより
被加工物20がレーザ加工される。
As described above, in the state where the bottom surface of the processing nozzle 8 is drilled, that is, a hole is formed in the processing nozzle 8 having no hole attached to the tip of the laser processing torch with a laser beam larger than the beam diameter of the steady processing laser beam. Drilling is performed in a processing mode with the perforated processing nozzle 8 as it is. That is, the flow rate changeover switch 105 shown in FIG. 1 is appropriately switched to the processing mode, and after a lapse of a desired time, the workpiece 20 is laser-processed by the steady processing laser beam 7C output from the laser oscillator 1.

【0026】この場合、図3(B)に示されるようにレ
ーザ加工トーチ9を経て被加工物側、すなわちZ2 方向
側へと照射されるレーザ光7CはZ2 方向に向う先鋭の
形状であり、加工ノズル8のノズル穴10を通過するビ
ーム径d4 はノズル穴10の孔径d3 よりも小径で、か
つノズル穴10とレーザ光7Cとは同芯状となってい
る。したがって、レーザ光7Cがノズル穴10の縁に当
たることなく被加工物側へと通過するため、良好な状態
で被加工物20をレーザ加工することができる。
In this case, as shown in FIG. 3 (B), the laser beam 7C irradiated to the workpiece side, that is, the Z2 direction side via the laser processing torch 9 has a sharp shape directed to the Z2 direction. The beam diameter d4 passing through the nozzle hole 10 of the processing nozzle 8 is smaller than the hole diameter d3 of the nozzle hole 10, and the nozzle hole 10 and the laser beam 7C are concentric. Therefore, since the laser beam 7C passes toward the workpiece without hitting the edge of the nozzle hole 10, the workpiece 20 can be laser-processed in a good state.

【0027】上記説明から明らかなように、本発明に係
るレーザ加工トーチのノズル鑽孔方向は、レーザ発振器
から出力される出力レーザ光のビーム径が定常加工レー
ザ光のビーム径よりも大きくなるように、レーザ発振器
の流量切替スイッチで冷却状態を制御しつつ、該レーザ
光をレーザ加工トーチ先端に取付けた穴のない加工ノズ
ルに照射して加工ノズルに穴をあけるため、従来例1
(=図5)で示した、レーザ光とノズル穴とを同軸にす
るための微細なレーザ加工トーチ各部の調整作業、特に
は集光レンズ6の調整作業が不要であって、かつ容易に
加工ノズルの底面を鑽孔することができる。
As is apparent from the above description, the direction of the nozzle hole of the laser processing torch according to the present invention is such that the beam diameter of the output laser light output from the laser oscillator is larger than the beam diameter of the steady processing laser light. In order to pierce the processing nozzle by irradiating the laser light to a processing nozzle without a hole attached to the tip of a laser processing torch while controlling the cooling state by a flow rate changeover switch of a laser oscillator, a conventional example 1 is used.
(= FIG. 5) Fine laser processing to adjust the respective parts of the torch for making the laser beam and the nozzle hole coaxial, particularly the adjustment of the condenser lens 6, is unnecessary and easily processed. The bottom of the nozzle can be drilled.

【0028】また、鑽孔モードにより、穴のあいていな
い加工ノズルの底面に大きめの穴を鑽孔させた後、加工
モードとなるように流量切替スイッチが切替えられた状
態で、レーザ光による被加工物の加工が行なわれる。す
なわち、加工ノズル8はノズルホルダ11に取付けられ
た状態のままで、加工ノズル底面の鑽孔加工とレーザ光
による被加工物の加工とが行なわれるため、従来必要と
した高さ調整スペーサ18は不要となる。勿論、従来必
要とした高さ調整スペーサ18を取りはずしたり、取り
付けたりする必要がなくなり、かつ高さ調整スペーサ1
8を紛失する虞れもない。また、その分、レーザ加工ト
ーチの部品点数が減りコストの低減にもなる。
In the drilling mode, a large hole is drilled in the bottom surface of the processing nozzle having no hole, and then the laser beam is applied in a state where the flow rate changeover switch is switched to the processing mode. Processing of the workpiece is performed. That is, while the processing nozzle 8 is still attached to the nozzle holder 11, drilling of the bottom surface of the processing nozzle and processing of the workpiece by laser light are performed. It becomes unnecessary. Of course, there is no need to remove or attach the conventionally required height adjusting spacer 18, and the height adjusting spacer 1
There is no risk of losing 8. In addition, the number of parts of the laser processing torch is reduced and the cost is reduced accordingly.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
係るレーザ加工トーチのノズル鑽孔方法及びレーザ加工
トーチは、ノズル鑽孔時とレーザ加工時とで流量切替ス
イッチを切替えて、ノズル鑽孔時には、冷媒流量を減少
させて、ビーム径を大きくしたレーザ光により、加工ノ
ズルの底面を鑽孔し、レーザ加工時には、冷媒流量を増
大させて、先鋭の形状であるレーザ光が、加工ノズルに
鑽孔されたノズル穴と同芯状で被加工物側へと照射され
る。
As is clear from the above description, the nozzle drilling method and the laser drilling torch of the laser drilling torch according to the present invention switch the flow rate changeover switch between the drilling of the nozzle and the laser drilling. At the time of drilling, the bottom of the processing nozzle is drilled with the laser beam whose beam diameter is increased by reducing the coolant flow rate, and at the time of laser processing, the coolant flow rate is increased so that the sharp laser beam is processed. Irradiation is performed on the workpiece side concentrically with the nozzle hole formed in the nozzle.

【0030】したがって、レーザ光とノズル穴とを同軸
にするための微細なレーザ加工トーチ各部の調整作業が
不要であって、かつ穴のあいていない加工ノズルの底面
を鑽孔する際には加工ノズルを取付けたままの状態で、
簡単かつ確実に鑽孔することができ、しかも被加工物の
加工を確実に行なうことができる。勿論、レーザ加工ト
ーチ自身の構造も簡単になるため、コストダウンを図る
ことができる。
Therefore, it is not necessary to finely adjust each part of the laser processing torch for making the laser beam and the nozzle hole coaxial, and when drilling the bottom surface of the processing nozzle with no holes, the processing is performed. With the nozzle still attached,
Drilling can be performed easily and reliably, and processing of a workpiece can be performed reliably. Needless to say, the structure of the laser processing torch itself is simplified, so that the cost can be reduced.

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

【図1】本発明のレーザ加工トーチを装着したレーザ加
工装置を示す概略図
FIG. 1 is a schematic view showing a laser processing apparatus equipped with a laser processing torch of the present invention.

【図2】図1における出力鏡101の状態変化を説明す
るための図
FIG. 2 is a view for explaining a state change of an output mirror 101 in FIG. 1;

【図3】図1におけるノズル鑽孔状態とレーザ加工状態
とを説明するための図
FIG. 3 is a view for explaining a nozzle drilling state and a laser processing state in FIG. 1;

【図4】本発明の対象とするレーザ加工装置を示す概略
FIG. 4 is a schematic diagram showing a laser processing apparatus to which the present invention is applied;

【図5】従来例のレーザ加工トーチを示す図FIG. 5 is a view showing a conventional laser processing torch;

【図6】他の従来のレーザ加工トーチにおけるノズル鑽
孔状態とレーザ加工状態とを説明するための図
FIG. 6 is a view for explaining a nozzle drilling state and a laser processing state in another conventional laser processing torch.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 … レーザ発振器 3 … ベントミラー 6 … 集光レンズ 7 … (集光された)レーザ光 8 … 加工ノズル 9 … レーザ加工トーチ 11 … ノズルホルダ 100 … 放電管 101 … 出力鏡 102 … 反射鏡 103 … 冷媒 104 … 冷媒用配管 105 … 流量切換スイッチ 201、202 … ミラーホルダ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laser oscillator 3 ... Bent mirror 6 ... Condensing lens 7 ... (Condensed) laser beam 8 ... Processing nozzle 9 ... Laser processing torch 11 ... Nozzle holder 100 ... Discharge tube 101 ... Output mirror 102 ... Reflecting mirror 103 ... Refrigerant 104 ... Refrigerant piping 105 ... Flow rate changeover switch 201, 202 ... Mirror holder

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザ発振器から出力される出力レーザ
光のビーム径が、定常加工レーザ光のビーム径よりも大
きくなるようにレーザ発振器の冷却状態を制御しつつ、
該レーザ光をレーザ加工トーチ先端に取付けた穴のない
加工ノズルに照射して加工ノズルに穴をあけるレーザ加
工装置におけるレーザ加工トーチのノズル鑽孔方法。
1. A cooling state of a laser oscillator is controlled so that a beam diameter of an output laser beam output from a laser oscillator is larger than a beam diameter of a steady processing laser beam.
A method for drilling a nozzle of a laser processing torch in a laser processing apparatus for piercing a processing nozzle by irradiating the laser beam to a processing nozzle having no hole attached to the tip of the laser processing torch.
【請求項2】 定常加工レーザ光のビーム径よりも大き
いレーザ光でレーザ加工トーチ先端に取付けた穴のない
加工ノズルに穴をあけ、該穴あきの加工ノズルをそのま
まの状態でレーザ加工トーチに装着してなるレーザ加工
トーチ。
2. A hole is formed in a processing nozzle having no hole attached to the tip of the laser processing torch with a laser beam larger than the beam diameter of the laser beam for regular processing, and the perforated processing nozzle is attached to the laser processing torch as it is. Laser processing torch.
【請求項3】 前記加工ノズルは、穴あけ前にレーザ加
工トーチの先端に螺着されてなる請求項2に記載のレー
ザ加工トーチ。
3. The laser processing torch according to claim 2, wherein the processing nozzle is screwed to a tip of the laser processing torch before drilling.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000352651A (en) * 1999-06-14 2000-12-19 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Lens holder
WO2008061516A1 (en) * 2006-11-25 2008-05-29 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Method and device for adjusting the beam diameter of a laser beam passing through an optical element by means of temperature changes

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