JPS6033893A - レ−ザ加工装置 - Google Patents
レ−ザ加工装置Info
- Publication number
- JPS6033893A JPS6033893A JP58141556A JP14155683A JPS6033893A JP S6033893 A JPS6033893 A JP S6033893A JP 58141556 A JP58141556 A JP 58141556A JP 14155683 A JP14155683 A JP 14155683A JP S6033893 A JPS6033893 A JP S6033893A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nozzle
- lens
- laser
- assist gas
- condenser lens
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
- B23K26/1462—Nozzles; Features related to nozzles
- B23K26/1464—Supply to, or discharge from, nozzles of media, e.g. gas, powder, wire
- B23K26/1476—Features inside the nozzle for feeding the fluid stream through the nozzle
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は特にレーザによる精密加工をする場合に用いら
れるレーザ加工装置に関するものである。
れるレーザ加工装置に関するものである。
従来例の構成とその問題点
レーザ加工、例えばレーザ切断加工は、被加工材に、高
密度に集光されたレーザスポットを照射し、照射部での
温度を被加工材の融点あるいは蒸発温度以上に上昇させ
て行なうものである。その時、被加工材が金属材料など
の高融点材料であれば、レーザ照射部の燃焼を促進する
ために、加工部に酸素を、いわゆるアシストガスとして
積極的に吹きつける事が、通常、行カわれる。この酸素
の供給は、従来、第１図に示す様にして行なわれていた
。第１図において、１はレーザ発振器（図示せず）から
進んできたレーザビーム２を集光するだめの集光レンズ
であり、レーザビーム２は、この集光レンズ１により、
微小なスポット部３に集光される。４は集光レンズ１全
保持する光学部材である。６は集光レンズ１によって集
光されるレーザビーム６を、その周囲から包む様に配さ
れている円錐状のノズルであり、光学部材４にネジで固
定されている。このノズル６には、配管７が接続されて
おり、この配管を通じ適当な圧力の酸素ガスが、このノ
ズル６内に送りこまれ、ノズル先端の微小孔８を経て、
被加工材９のレーザ照射部１ｏ（加工部）に吹きつけら
れる。
密度に集光されたレーザスポットを照射し、照射部での
温度を被加工材の融点あるいは蒸発温度以上に上昇させ
て行なうものである。その時、被加工材が金属材料など
の高融点材料であれば、レーザ照射部の燃焼を促進する
ために、加工部に酸素を、いわゆるアシストガスとして
積極的に吹きつける事が、通常、行カわれる。この酸素
の供給は、従来、第１図に示す様にして行なわれていた
。第１図において、１はレーザ発振器（図示せず）から
進んできたレーザビーム２を集光するだめの集光レンズ
であり、レーザビーム２は、この集光レンズ１により、
微小なスポット部３に集光される。４は集光レンズ１全
保持する光学部材である。６は集光レンズ１によって集
光されるレーザビーム６を、その周囲から包む様に配さ
れている円錐状のノズルであり、光学部材４にネジで固
定されている。このノズル６には、配管７が接続されて
おり、この配管を通じ適当な圧力の酸素ガスが、このノ
ズル６内に送りこまれ、ノズル先端の微小孔８を経て、
被加工材９のレーザ照射部１ｏ（加工部）に吹きつけら
れる。
さて、この時、微小孔より吹きでる酸素ガスは、レーザ
照射による被加工材９の酸化反応にとって十分な量であ
ると共に、加工部で発生する被加工材の蒸気が集光レン
ズに付着して集光レンズを汚す事を防止しうる様に、ま
た加工部で発生するスラグ全十分に排除できる様に、そ
して、ノズル周囲の空気を酸素流の中に巻きこむ事がな
い様＋／＋２かなり高速で、ノズル５の微小孔８よ。り
吹き出る様になさねばならない。そのため、従来では、
ノズル６内゛での酸素ガス静圧は３〜５にグ／ ｃｒｌ
程度の状態となされていた。
照射による被加工材９の酸化反応にとって十分な量であ
ると共に、加工部で発生する被加工材の蒸気が集光レン
ズに付着して集光レンズを汚す事を防止しうる様に、ま
た加工部で発生するスラグ全十分に排除できる様に、そ
して、ノズル周囲の空気を酸素流の中に巻きこむ事がな
い様＋／＋２かなり高速で、ノズル５の微小孔８よ。り
吹き出る様になさねばならない。そのため、従来では、
ノズル６内゛での酸素ガス静圧は３〜５にグ／ ｃｒｌ
程度の状態となされていた。
さて、この時、以下に述べる問題が生じた。通常、集光
レンズ１に入射するレーザビーム２の直径は、レーザビ
ームの出力に関係するが、金属の切断加工に用いられる
出力５ｏｏＷクラスのもので、士数朋の値である。従っ
て、この場合集光レンズ１の直径は、３０〜４ＱＭＮ程
度のものが用いられる事が多いが、その時は、酸素ガス
圧によって集光レンズが受ける力は、約２０に９〜６０
に９にも達する。この力によって、レンズは当然、変形
分生じ、レンズ面の曲率の変化、レンズの非球面化等の
現象が生じる。これらの変化によって、レンズの集光特
性は著しく低下して、レーザ加工にとって不都合な結果
を招く。以下に具体的に説明する。
レンズ１に入射するレーザビーム２の直径は、レーザビ
ームの出力に関係するが、金属の切断加工に用いられる
出力５ｏｏＷクラスのもので、士数朋の値である。従っ
て、この場合集光レンズ１の直径は、３０〜４ＱＭＮ程
度のものが用いられる事が多いが、その時は、酸素ガス
圧によって集光レンズが受ける力は、約２０に９〜６０
に９にも達する。この力によって、レンズは当然、変形
分生じ、レンズ面の曲率の変化、レンズの非球面化等の
現象が生じる。これらの変化によって、レンズの集光特
性は著しく低下して、レーザ加工にとって不都合な結果
を招く。以下に具体的に説明する。
第２図に示す様に、入射ビーム２の直径が約１６朋で、
出力約１ｏＷの連続発振レーザ光をレンズ１に入射し、
その焦点面において、幅が約２０μｍのスリット１１を
有した銅製の板１２を左右に移動させ、その時にディテ
クタ１３で得られるレーザパワーを、アシストガスを使
用する場合と使用しない場合について述めたものが、そ
れぞれ、第３図と第４図である。縦軸のＶ−ザパワーに
ついては、いずれも正規化している。
出力約１ｏＷの連続発振レーザ光をレンズ１に入射し、
その焦点面において、幅が約２０μｍのスリット１１を
有した銅製の板１２を左右に移動させ、その時にディテ
クタ１３で得られるレーザパワーを、アシストガスを使
用する場合と使用しない場合について述めたものが、そ
れぞれ、第３図と第４図である。縦軸のＶ−ザパワーに
ついては、いずれも正規化している。
これらの図から分かる通り、アシストガスを用いた場合
、レンズの変形によって、ビーム径が約３倍に広がって
いるのが分かる。そのため、アシストガスを用いた場合
、焦点におけるレーザのエネルギ密度は、約Ａに低下す
るため、切断能力、切断精度の著るしい低下が生じる。
、レンズの変形によって、ビーム径が約３倍に広がって
いるのが分かる。そのため、アシストガスを用いた場合
、焦点におけるレーザのエネルギ密度は、約Ａに低下す
るため、切断能力、切断精度の著るしい低下が生じる。
発明の目的
本発明は上記欠点を除去するためになされたもので、ア
シストガスの影響でビーム径が大きくならないようにし
ようとするものである。
シストガスの影響でビーム径が大きくならないようにし
ようとするものである。
発明の構成
本発明は集光レンズによって集光されたレーザビームの
照射が行なわれるレーザ加工部に、酸素。
照射が行なわれるレーザ加工部に、酸素。
チッ素、アルゴン等のアシストガスを供給するために、
前記集光レンズとレーザ加工部の間に、集光された゛レ
ーザビームをその周囲から包むように配されているノズ
ルを設け、このノズルを二重管構造となし、この二重管
構造の内壁と外壁の間のすき間を前記アシストガスの通
路としたレーザ加工装置である。
前記集光レンズとレーザ加工部の間に、集光された゛レ
ーザビームをその周囲から包むように配されているノズ
ルを設け、このノズルを二重管構造となし、この二重管
構造の内壁と外壁の間のすき間を前記アシストガスの通
路としたレーザ加工装置である。
実施例の説明
第６図は本発明の一実施例を示すものであり、以下、本
発明の一実施例を図面を参照して説明する。第６図にお
いて、１４はレーザビーム１５を集光するための集光レ
ンズ、１６は集光レンズを保持する光学部拐である。１
７は集光レンズ１４によって集光されるレーザビーム１
８を、その周囲から包む様に配されている円錐状のノズ
ルであシ、第１図との相違は、この実施例の場合、ノズ
ル１了は図示の如く、二重管構会となっており、配管１
９は、この二重管構造の内壁と外壁の間のすき間２０に
連通しており、酸素、チッ素、アルゴン等のアシストガ
スは、このすき間２ｏを通じて、ノズル先端のリング状
の開孔部２１より、加工部に吹きつけられる。
発明の一実施例を図面を参照して説明する。第６図にお
いて、１４はレーザビーム１５を集光するための集光レ
ンズ、１６は集光レンズを保持する光学部拐である。１
７は集光レンズ１４によって集光されるレーザビーム１
８を、その周囲から包む様に配されている円錐状のノズ
ルであシ、第１図との相違は、この実施例の場合、ノズ
ル１了は図示の如く、二重管構会となっており、配管１
９は、この二重管構造の内壁と外壁の間のすき間２０に
連通しており、酸素、チッ素、アルゴン等のアシストガ
スは、このすき間２ｏを通じて、ノズル先端のリング状
の開孔部２１より、加工部に吹きつけられる。
さて、この実施例では、第６図の如く、ノズル１７を二
重管構造として、そのすき間２０ｉ通じてアシストガス
を供給する様にしているため、アシストガス圧が集光レ
ンズ１４に加わる事がなく、集光レンズ１４は変形しな
い。従って、集光レンズ１４で集光されたビーム１８は
、広がる事がなく、レーザエネルギー密度は低下する事
がない。
重管構造として、そのすき間２０ｉ通じてアシストガス
を供給する様にしているため、アシストガス圧が集光レ
ンズ１４に加わる事がなく、集光レンズ１４は変形しな
い。従って、集光レンズ１４で集光されたビーム１８は
、広がる事がなく、レーザエネルギー密度は低下する事
がない。
そのため、加工能力は著しく向上する。
下表に示すように定格出力５００Ｗのｃｏ２レーザ加工
機に訃ける従来の装置とこの実施例の装置とを用いた場
合の切断可能な最大板厚の比較を示す。この実施例の場
合、従来のものに比較し著しい効果が認められる。
機に訃ける従来の装置とこの実施例の装置とを用いた場
合の切断可能な最大板厚の比較を示す。この実施例の場
合、従来のものに比較し著しい効果が認められる。
九
発明の効果
以上のように、本発明によれば、ノズルを二重管構造に
して、アシストガスが集束レンズに加わらないようにし
たので集光レンズが変形することがなく、ビーム径が大
きくなることがないものである。
して、アシストガスが集束レンズに加わらないようにし
たので集光レンズが変形することがなく、ビーム径が大
きくなることがないものである。
第１図、第２図は従来例におけるレーザ加工装置の断面
図、第３図、第４図は同装置説明の７ζめの特性図、第
６図は本発明の一実施例におけるレーザ加工装置の断正
面図である。 部Ｏ
図、第３図、第４図は同装置説明の７ζめの特性図、第
６図は本発明の一実施例におけるレーザ加工装置の断正
面図である。 部Ｏ
Claims (1)
- 集光用レンズによって集光されたレーザビームの照射が
行なわれるレーザ加工部に、酸素、チノ素、アルゴン等
のアシストガスを供給するために、前記集光レンズとレ
ーザ加工部の間に、集光されたレーザビームをその周囲
から包むように配されているノズルを設け、このノズル
を二重管構造となし、この二重管構造の内壁と外壁の間
のすき聞分前記アシストガスの通路としたレーザ加工装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58141556A JPS6033893A (ja) | 1983-08-02 | 1983-08-02 | レ−ザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58141556A JPS6033893A (ja) | 1983-08-02 | 1983-08-02 | レ−ザ加工装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6033893A true JPS6033893A (ja) | 1985-02-21 |
Family
ID=15294713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58141556A Pending JPS6033893A (ja) | 1983-08-02 | 1983-08-02 | レ−ザ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6033893A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0958887A3 (en) * | 1998-05-13 | 2000-05-24 | Enshu Limited | Nitrogen gas supply system for dry-cut working machine |
| RU2701697C2 (ru) * | 2014-06-16 | 2019-09-30 | Синова Са | Обрабатывающая головка |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4922518A (ja) * | 1971-05-17 | 1974-02-28 |
-
1983
- 1983-08-02 JP JP58141556A patent/JPS6033893A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4922518A (ja) * | 1971-05-17 | 1974-02-28 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0958887A3 (en) * | 1998-05-13 | 2000-05-24 | Enshu Limited | Nitrogen gas supply system for dry-cut working machine |
| US6135862A (en) * | 1998-05-13 | 2000-10-24 | Enshu Ltd. | Nitrogen gas supply system for dry-cut working machine |
| RU2701697C2 (ru) * | 2014-06-16 | 2019-09-30 | Синова Са | Обрабатывающая головка |
| US10780527B2 (en) | 2014-06-16 | 2020-09-22 | Synova Sa | Machining head |
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