JPH11320172A - レーザ加工機のレーザ照射ノズル - Google Patents
レーザ加工機のレーザ照射ノズルInfo
- Publication number
- JPH11320172A JPH11320172A JP10135745A JP13574598A JPH11320172A JP H11320172 A JPH11320172 A JP H11320172A JP 10135745 A JP10135745 A JP 10135745A JP 13574598 A JP13574598 A JP 13574598A JP H11320172 A JPH11320172 A JP H11320172A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーザ加工機において、アシストガスの利用
効率を高める。 【解決手段】 ノズル口２に対してアシストガス10を一
時的に保持する保留域３を形成する外周壁４を設ける。
効率を高める。 【解決手段】 ノズル口２に対してアシストガス10を一
時的に保持する保留域３を形成する外周壁４を設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、機械加工に用いる
レーザ加工機のレーザ照射ノズルに関する。
レーザ加工機のレーザ照射ノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】機械加工に用いるレーザ加工機は、レー
ザビームのみならず、アシストガスを併用して、ワーク
(被加工対象品)を切断や開孔している。ワークの素材と
しては、鉄、ステンレス(SUS)、アルミ、銅、真鍮、バ
ネ鋼等がある。例えば、鉄の切断では概ね酸素をアシス
トガスとして使用する。SUSについては酸素、窒素又は
エアー(空気)を選択的に用いるが、近年では無酸化切断
が好まれることから、もっぱら窒素の使用が多い。
ザビームのみならず、アシストガスを併用して、ワーク
(被加工対象品)を切断や開孔している。ワークの素材と
しては、鉄、ステンレス(SUS)、アルミ、銅、真鍮、バ
ネ鋼等がある。例えば、鉄の切断では概ね酸素をアシス
トガスとして使用する。SUSについては酸素、窒素又は
エアー(空気)を選択的に用いるが、近年では無酸化切断
が好まれることから、もっぱら窒素の使用が多い。
【０００３】従来のレーザ加工機のレーザ照射ノズル
(以下ノズルと略する)13を図８に示す。このように、従
来のノズル13は、本体への取付端を含むノズル基部５に
対してノズル口２を細めた外観で、全体として逆円錐台
形状となっている。アシストガスは、図８上方から送ら
れてきたレーザビームと共にノズル口２から放出され、
ワークの切断(又は開孔)部位を通過させ、大気中へ放出
していた。
(以下ノズルと略する)13を図８に示す。このように、従
来のノズル13は、本体への取付端を含むノズル基部５に
対してノズル口２を細めた外観で、全体として逆円錐台
形状となっている。アシストガスは、図８上方から送ら
れてきたレーザビームと共にノズル口２から放出され、
ワークの切断(又は開孔)部位を通過させ、大気中へ放出
していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】通常、ワークの厚さが
増せばそれだけ切断に要するエネルギーが高くなること
から、ノズル口の大きさ(ノズル径)を大きくし、それに
合わせてアシストガスのガス圧を高めていく。例えば、
SUSについて、薄いワークでは0.2〜0.3mm径に開孔する
場合、ノズル径は２mmφで済んでいたものが、厚いワー
クになるとアシストガスの開孔方向への抜けをよくする
意味から0.5mm径という大きな開孔が要求され、合わせ
てノズル径も５mmφとなっていた。
増せばそれだけ切断に要するエネルギーが高くなること
から、ノズル口の大きさ(ノズル径)を大きくし、それに
合わせてアシストガスのガス圧を高めていく。例えば、
SUSについて、薄いワークでは0.2〜0.3mm径に開孔する
場合、ノズル径は２mmφで済んでいたものが、厚いワー
クになるとアシストガスの開孔方向への抜けをよくする
意味から0.5mm径という大きな開孔が要求され、合わせ
てノズル径も５mmφとなっていた。
【０００５】ところが、上記のSUSの例でいえば、ワー
クの厚さを問わず、開孔径の面積はノズル径のそれに比
べて1/100程度となっている。これは、ノズル口から放
出したアシストガスのわずか１％程度が開孔方向に抜
け、他はワークに当たってそのまま放散していることを
表している。開孔とは違い、面積的には広くなる切断の
場合でも、アシストガスの利用効率は５〜８％程度と低
く、それだけ余剰のアシストガスを用いなければならな
い。
クの厚さを問わず、開孔径の面積はノズル径のそれに比
べて1/100程度となっている。これは、ノズル口から放
出したアシストガスのわずか１％程度が開孔方向に抜
け、他はワークに当たってそのまま放散していることを
表している。開孔とは違い、面積的には広くなる切断の
場合でも、アシストガスの利用効率は５〜８％程度と低
く、それだけ余剰のアシストガスを用いなければならな
い。
【０００６】実際には、厚いワークを切断又は開孔する
場合、上述のようにガス圧を高める必要から、アシスト
ガスの利用効率は更に低下する。このようなアシストガ
スは、レーザ加工機の使用中常時流しているため、単価
は安くとも、総額的な不経済は否めない。そこで、アシ
ストガスの利用効率を高めることを目標に、レーザ照射
ノズルについて検討を加えた。
場合、上述のようにガス圧を高める必要から、アシスト
ガスの利用効率は更に低下する。このようなアシストガ
スは、レーザ加工機の使用中常時流しているため、単価
は安くとも、総額的な不経済は否めない。そこで、アシ
ストガスの利用効率を高めることを目標に、レーザ照射
ノズルについて検討を加えた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】検討の結果、開発したも
のが、ノズル口に対してアシストガスを一時的に保持す
る保留域を形成する外周壁を設けたレーザ加工機のレー
ザ照射ノズルである。本発明のノズルは、外周壁がノズ
ル口に対して形成する保留域へ、ノズル口から放出した
アシストガスを一時的に保持する、すなわち滞留させる
ことで、アシストガスの利用効率を高める。外周壁は、
まず放散しようとするアシストガスを直接的に押し留め
る。また、保留域に流れ込むアシストガスの流れが順次
ノズル口から放出するアシストガスの放散を防止する。
のが、ノズル口に対してアシストガスを一時的に保持す
る保留域を形成する外周壁を設けたレーザ加工機のレー
ザ照射ノズルである。本発明のノズルは、外周壁がノズ
ル口に対して形成する保留域へ、ノズル口から放出した
アシストガスを一時的に保持する、すなわち滞留させる
ことで、アシストガスの利用効率を高める。外周壁は、
まず放散しようとするアシストガスを直接的に押し留め
る。また、保留域に流れ込むアシストガスの流れが順次
ノズル口から放出するアシストガスの放散を防止する。
【０００８】外周壁は、レーザビームの照射方向におい
てノズル口と略同一又は若干突出する程度がよい。これ
により、外周壁が形成した保留域に滞留するアシストガ
スは、外周壁とワークとの隙間を抜けるよりも、圧力の
低い切断部位又は開孔部位を抜ける方が多くなり、保留
域に滞留するアシストガスはまず断部位又は開孔部位へ
と流れ込み、アシストガスの利用効率を高めることがで
きる。更に、保留域でのアシストガスの保持は、切断部
位又は開孔部位へ向けてのアシストガスのガス圧を高め
る効果もあり、実質的なアシストガスの使用量を低減さ
せる。
てノズル口と略同一又は若干突出する程度がよい。これ
により、外周壁が形成した保留域に滞留するアシストガ
スは、外周壁とワークとの隙間を抜けるよりも、圧力の
低い切断部位又は開孔部位を抜ける方が多くなり、保留
域に滞留するアシストガスはまず断部位又は開孔部位へ
と流れ込み、アシストガスの利用効率を高めることがで
きる。更に、保留域でのアシストガスの保持は、切断部
位又は開孔部位へ向けてのアシストガスのガス圧を高め
る効果もあり、実質的なアシストガスの使用量を低減さ
せる。
【０００９】外周壁の形状は自由であるが、アシストガ
スの流れを半径方向で均一にする方が好ましいことか
ら、通常水平断面は円形である。また、保留域の大きさ
はノズルの大きさに準ずる。外周壁はノズルと一体に成
形されたものでもよいが、ノズル口に対して着脱自在に
することが望ましい。外周壁はアシストガスを押し留め
ることから、加工中のレーザビームやアシストガスの反
応等の影響を受け、劣化しやすい。外周壁をノズル口に
対して着脱自在にすることで、劣化の進行具合の異なる
外周壁のみを交換して、運用コストの低減に務めること
ができる。
スの流れを半径方向で均一にする方が好ましいことか
ら、通常水平断面は円形である。また、保留域の大きさ
はノズルの大きさに準ずる。外周壁はノズルと一体に成
形されたものでもよいが、ノズル口に対して着脱自在に
することが望ましい。外周壁はアシストガスを押し留め
ることから、加工中のレーザビームやアシストガスの反
応等の影響を受け、劣化しやすい。外周壁をノズル口に
対して着脱自在にすることで、劣化の進行具合の異なる
外周壁のみを交換して、運用コストの低減に務めること
ができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図を参照しながら説明する。図１は本発明のレーザ
照射ノズル１の一部を切り欠いた斜視図、図２は同ノズ
ル１の使用態様を表した斜視図であり、図３は図２の状
態におけるノズル１付近の拡大断面図である。図１〜図
３に示すノズル１は、ノズル口２に対して保留域３を形
成する外周壁４をノズル口２、本体11への取付端を含む
ノズル基部５と共に一体に成形した例である。
て、図を参照しながら説明する。図１は本発明のレーザ
照射ノズル１の一部を切り欠いた斜視図、図２は同ノズ
ル１の使用態様を表した斜視図であり、図３は図２の状
態におけるノズル１付近の拡大断面図である。図１〜図
３に示すノズル１は、ノズル口２に対して保留域３を形
成する外周壁４をノズル口２、本体11への取付端を含む
ノズル基部５と共に一体に成形した例である。
【００１１】図１に見られるように、本発明のノズル
は、ノズル口２に対して外周壁４を設けた以外は従来の
ものと変わりはない。本例のノズル１における外周壁４
は、水平断面が円形で、レーザビームの照射方向におい
てノズル口２から若干突出する程度の大きさである。こ
のため、図２に見られるように、ノズル口２をワーク６
に近接させて移動させる切断作業の場合、外周壁４はノ
ズル口２とワーク６との密着を防止するガイドの役割を
も果たす。レーザビーム７は、加工レンズ８により収束
し、フィルター９を通過してノズル口２から照射され
る。アシストガス１０は、フィルター９より下方から本
体１１内へ流入し、レーザビーム７と共にノズル口２か
ら放出する。
は、ノズル口２に対して外周壁４を設けた以外は従来の
ものと変わりはない。本例のノズル１における外周壁４
は、水平断面が円形で、レーザビームの照射方向におい
てノズル口２から若干突出する程度の大きさである。こ
のため、図２に見られるように、ノズル口２をワーク６
に近接させて移動させる切断作業の場合、外周壁４はノ
ズル口２とワーク６との密着を防止するガイドの役割を
も果たす。レーザビーム７は、加工レンズ８により収束
し、フィルター９を通過してノズル口２から照射され
る。アシストガス１０は、フィルター９より下方から本
体１１内へ流入し、レーザビーム７と共にノズル口２か
ら放出する。
【００１２】本発明によるノズル１におけるアシストガ
ス10は、図３に見られるように、従来通りレーザビーム
７と共に切断部位12を通過していくほかは、外周壁４に
沿って流れ、保留域３に滞留する。この保留域３で滞留
するアシストガス10は、次々にノズル口２から放出され
るアシストガス10のエアカーテンとして機能して、アシ
ストガス10ができるだけ切断部位12へと流れ込むように
する(利用効率の向上)ほか、切断部位12へ流れ込むアシ
ストガス10の実質的なガス圧を高める働きを果たし、従
来に比べて少ないガスで同等な切断を可能にする(ガス
使用量の低減)。
ス10は、図３に見られるように、従来通りレーザビーム
７と共に切断部位12を通過していくほかは、外周壁４に
沿って流れ、保留域３に滞留する。この保留域３で滞留
するアシストガス10は、次々にノズル口２から放出され
るアシストガス10のエアカーテンとして機能して、アシ
ストガス10ができるだけ切断部位12へと流れ込むように
する(利用効率の向上)ほか、切断部位12へ流れ込むアシ
ストガス10の実質的なガス圧を高める働きを果たし、従
来に比べて少ないガスで同等な切断を可能にする(ガス
使用量の低減)。
【００１３】図４は外周壁４のみを着脱自在にしたノズ
ル１の図１相当斜視図、図５は同ノズル１の分解斜視
図、図６は外周壁に加えてノズル口２をも着脱自在にし
たノズル１の図１相当斜視図であり、図７は同ノズル１
の分解斜視図である。レーザ照射ノズルは小さな部品で
あるが、部位によってレーザビームやアシストガスの反
応による影響の程度がかなり異なり、劣化の進行具合も
異なる。そこで、図４〜図７に見られるように、部位ご
とに着脱自在(各例は螺合構造を例示)とし、部位ごとの
交換を可能にして、本発明のノズル１の運用コストを低
減している。
ル１の図１相当斜視図、図５は同ノズル１の分解斜視
図、図６は外周壁に加えてノズル口２をも着脱自在にし
たノズル１の図１相当斜視図であり、図７は同ノズル１
の分解斜視図である。レーザ照射ノズルは小さな部品で
あるが、部位によってレーザビームやアシストガスの反
応による影響の程度がかなり異なり、劣化の進行具合も
異なる。そこで、図４〜図７に見られるように、部位ご
とに着脱自在(各例は螺合構造を例示)とし、部位ごとの
交換を可能にして、本発明のノズル１の運用コストを低
減している。
【００１４】
【実施例】本発明の実施例として図１相当のレーザ照射
ノズルと、従来例として図８相当のノズルとの使用比較
試験を実施した。試験方法は、厚さ９mmのSUS(ワーク)
を無酸化切断するもので、レーザ出力は実施例、従来例
ともに３kw、アシストガスには窒素を用いた。本発明の
ノズルでは、アシストガスの利用効率の向上及び実質ガ
ス圧の向上が見込まれることから、実施例はノズル径3.
5mmφ、従来例はノズル径4.0mmφとして、良好なワーク
の切断ができるガス圧、ノズル移動速度を測定し、単位
時間あたりのガス使用量を比較した。試験結果を表１に
示す。
ノズルと、従来例として図８相当のノズルとの使用比較
試験を実施した。試験方法は、厚さ９mmのSUS(ワーク)
を無酸化切断するもので、レーザ出力は実施例、従来例
ともに３kw、アシストガスには窒素を用いた。本発明の
ノズルでは、アシストガスの利用効率の向上及び実質ガ
ス圧の向上が見込まれることから、実施例はノズル径3.
5mmφ、従来例はノズル径4.0mmφとして、良好なワーク
の切断ができるガス圧、ノズル移動速度を測定し、単位
時間あたりのガス使用量を比較した。試験結果を表１に
示す。
【００１５】
【表１】
【００１６】表１から明らかなように、実施例は比較例
に比べてノズル径が10％以上小さくても同等の切断作業
が実施でき、しかもその際に必要なアシストガスのガス
圧(本体へ送り込むボンベ圧力)は約15％減、ノズル移動
速度は約30％増、そしてガス使用量は約35％減という改
善が見られる。以上の改善は外周壁の作用が有効に働い
ていることを示しており、本発明の有効性が証明され
た。
に比べてノズル径が10％以上小さくても同等の切断作業
が実施でき、しかもその際に必要なアシストガスのガス
圧(本体へ送り込むボンベ圧力)は約15％減、ノズル移動
速度は約30％増、そしてガス使用量は約35％減という改
善が見られる。以上の改善は外周壁の作用が有効に働い
ていることを示しており、本発明の有効性が証明され
た。
【００１７】また、切断作業時に切断部位を観察したと
ころ、実施例では、アシストガスが切断部位を通過する
際の空気の巻き込みが見られなかった。これは、外周壁
が形成する保留域に保持されたアシストガスが、外部に
対するエアカーテンとして働き、従来空気の巻き込みに
よる切断部位の劣化を招いていた問題を解決したことを
意味する。このように、本発明は、アシストガスに関わ
る問題だけでなく、レーザ加工機の性能をも直接的に向
上させるのである。
ころ、実施例では、アシストガスが切断部位を通過する
際の空気の巻き込みが見られなかった。これは、外周壁
が形成する保留域に保持されたアシストガスが、外部に
対するエアカーテンとして働き、従来空気の巻き込みに
よる切断部位の劣化を招いていた問題を解決したことを
意味する。このように、本発明は、アシストガスに関わ
る問題だけでなく、レーザ加工機の性能をも直接的に向
上させるのである。
【００１８】
【発明の効果】本発明のレーザ照射ノズルにより、アシ
ストガスの利用効率を高め、使用ガス量そのものを低減
して、結果としてレーザ加工機における運用コストの低
減を図ることができる。また、本発明は、レーザ加工機
としての性能向上を図ることができ、より一層の経済的
効果を挙げることができる。
ストガスの利用効率を高め、使用ガス量そのものを低減
して、結果としてレーザ加工機における運用コストの低
減を図ることができる。また、本発明は、レーザ加工機
としての性能向上を図ることができ、より一層の経済的
効果を挙げることができる。
【００１９】レーザ加工機としての性能向上を具体的に
言えば、アシストガスの利用効率の向上によるノズル移
動速度の向上がある。これは、レーザ加工機による加工
時間の短縮をもたらし、加工全般における作業効率の改
善につながる。また、従来のレーザ加工機に見られたノ
ズルへの空気の巻き込みが防止される結果、より良好な
切断又は開孔作業ができるようになり、製品の品質向上
という効果をもたらすのである。
言えば、アシストガスの利用効率の向上によるノズル移
動速度の向上がある。これは、レーザ加工機による加工
時間の短縮をもたらし、加工全般における作業効率の改
善につながる。また、従来のレーザ加工機に見られたノ
ズルへの空気の巻き込みが防止される結果、より良好な
切断又は開孔作業ができるようになり、製品の品質向上
という効果をもたらすのである。
【図１】本発明のレーザ照射ノズルの一部を切り欠いた
斜視図である。
斜視図である。
【図２】同ノズルの使用態様を表した斜視図である。
【図３】図２の状態におけるノズル付近の拡大断面図で
ある。
ある。
【図４】外周壁のみを着脱自在にしたノズルの図１相当
斜視図である。
斜視図である。
【図５】同ノズルの分解斜視図である。
【図６】外周壁に加えてノズル口をも着脱自在にしたノ
ズルの図１相当斜視図である。
ズルの図１相当斜視図である。
【図７】同ノズルの分解斜視図である。
【図８】従来のレーザ照射ノズルの一部を切り欠いた図
１相当斜視図である。
１相当斜視図である。
１ レーザ照射ノズル ２ ノズル口 ３ 保留域 ４ 外周壁 ５ ノズル基部 ６ ワーク ７ レーザビーム ８ 加工レンズ ９ フィルター 10 アシストガス 11 本体 12 切断部位 13 従来のレーザ照射ノズル
Claims (2)
- 【請求項１】 ノズル口に対してアシストガスを一時的
に保持する保留域を形成する外周壁を設けたことを特徴
とするレーザ加工機のレーザ照射ノズル。 - 【請求項２】 ノズル口に対して外周壁を着脱自在にし
たことを特徴とする請求項１記載のレーザ加工機のレー
ザ照射ノズル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10135745A JPH11320172A (ja) | 1998-05-18 | 1998-05-18 | レーザ加工機のレーザ照射ノズル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10135745A JPH11320172A (ja) | 1998-05-18 | 1998-05-18 | レーザ加工機のレーザ照射ノズル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11320172A true JPH11320172A (ja) | 1999-11-24 |
Family
ID=15158892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10135745A Pending JPH11320172A (ja) | 1998-05-18 | 1998-05-18 | レーザ加工機のレーザ照射ノズル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11320172A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003011515A1 (fr) * | 2001-08-01 | 2003-02-13 | T & S Co., Ltd. | Bec emettant un faisceau laser d'une machine d'usinage par faisceau laser |
| KR20160082849A (ko) * | 2014-12-29 | 2016-07-11 | 주식회사 포스코아이씨티 | 스트립 용접용 보온장치 및 스트립 용접장치 |
| CN107262938A (zh) * | 2017-05-09 | 2017-10-20 | 佛山市励祺机电设备有限公司 | 一种激光割嘴及其生产方法 |
-
1998
- 1998-05-18 JP JP10135745A patent/JPH11320172A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003011515A1 (fr) * | 2001-08-01 | 2003-02-13 | T & S Co., Ltd. | Bec emettant un faisceau laser d'une machine d'usinage par faisceau laser |
| KR20160082849A (ko) * | 2014-12-29 | 2016-07-11 | 주식회사 포스코아이씨티 | 스트립 용접용 보온장치 및 스트립 용접장치 |
| CN107262938A (zh) * | 2017-05-09 | 2017-10-20 | 佛山市励祺机电设备有限公司 | 一种激光割嘴及其生产方法 |
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