JPS6160757B2 - - Google Patents
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- JPS6160757B2 JPS6160757B2 JP56015830A JP1583081A JPS6160757B2 JP S6160757 B2 JPS6160757 B2 JP S6160757B2 JP 56015830 A JP56015830 A JP 56015830A JP 1583081 A JP1583081 A JP 1583081A JP S6160757 B2 JPS6160757 B2 JP S6160757B2
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、レーザ加工装置における加工ヘツ
ドに係わり、更に詳しくは、レーザ加工時に、レ
ーザビームとともに噴射させるアシストガス噴出
口を、レーザビームノズルの周囲で、かつ同心円
状に設けたレーザ加工装置における加工ヘツドに
関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a processing head in a laser processing device, and more specifically, the present invention relates to a processing head in a laser processing device, and more specifically, an assist gas ejection port that is injected together with a laser beam during laser processing is arranged concentrically around a laser beam nozzle. The present invention relates to a processing head in a laser processing apparatus provided therein.
一般に、レーザ加工装置はレーザビームを、被
加工材の表面に集光すると、その集光部分にエネ
ルギが集約されて高温に加熱される。 Generally, when a laser processing device focuses a laser beam onto the surface of a workpiece, energy is concentrated in the focused portion and the material is heated to a high temperature.
その結果、材料の溶融、蒸発が生じ、孔あけ、
切断、溶接などの加工を行うことができる。 As a result, material melts, evaporates, perforates,
Processing such as cutting and welding can be performed.
ところが、被加工材の蒸発によりレーザビーム
の透過率が減少する。 However, the transmittance of the laser beam decreases due to evaporation of the workpiece.
また、被加工材が溶融、飛散して照射レンズ等
に付着すると、レンズの透過率が減少するととも
に温度が上昇し、さらに装置の破損または寿命の
低下をきたしていた。 Furthermore, if the processed material melts, scatters, and adheres to the irradiation lens or the like, the transmittance of the lens decreases and the temperature increases, further causing damage to the device or shortening its life.
このために、レンズと被加工材の加工点との間
に保護ガラスまたは保護フイルムを装備したり、
空気、酸素、窒素などのアシストガスを加工点に
吹き付けるなどの対策が講じられていた。 For this purpose, a protective glass or protective film is installed between the lens and the processing point of the workpiece,
Countermeasures were taken, such as spraying assist gas such as air, oxygen, or nitrogen at the processing points.
しかし、従来アシストガスは１種のリング状ノ
ズルを使用するか、またはレーザビームノズルを
共用して噴出され、アシストガスがこのリング状
ノズル、またはレーザビームノズルを流出後加工
点に達するまでに、自由空間を通過し、この自由
空間を通過する過程において、外気を巻き込んで
拡散し、アシストガスの純度の低下となり、加工
効率が低下するという問題があつた。 However, conventionally, assist gas is ejected using one type of ring-shaped nozzle or by sharing a laser beam nozzle, and after the assist gas flows out of this ring-shaped nozzle or laser beam nozzle, before reaching the processing point. In the process of passing through the free space, outside air is drawn in and diffused, resulting in a decrease in the purity of the assist gas, resulting in a decrease in processing efficiency.
この発明は、かかる従来の問題点に鑑み、これ
を有効に解決したもので、その目的とするところ
は加工効率が改善されるとともに、加工点の周辺
が冷却されて、有効な切断面形状を維持すること
ができるレーザ加工装置における加工ヘツドを提
供するものである。 This invention effectively solves these problems in view of the conventional problems.The purpose of this invention is to improve machining efficiency, cool the area around the machining point, and create an effective cut surface shape. The present invention provides a processing head in a laser processing device that can be maintained.
以下、添附図面を用いて、この発明の好適一実
施例を説明する。 A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
第１図、第２図は、この発明を実施したNC制
御されるレーザ加工装置１の正面図と、平面図と
を示し、このレーザ加工装置１は、主としてレー
ザ加工機３と、炭酸ガスレーザを使用したレーザ
発振器５と、このレーザ発振器５の電源装置７
と、レーザ発振器５における発振用混合ガスを冷
却するための図示しない冷却システムとから構成
され、このレーザ加工機３に載置されたワークＷ
（被加工材Ｗ）は、NC制御により位置決めされる
ものである。 1 and 2 show a front view and a plan view of an NC-controlled laser processing apparatus 1 embodying the present invention. This laser processing apparatus 1 mainly includes a laser processing machine 3 and a carbon dioxide laser. The laser oscillator 5 used and the power supply device 7 for this laser oscillator 5
and a cooling system (not shown) for cooling the oscillation mixed gas in the laser oscillator 5.
(Workpiece W) is positioned by NC control.
前記レーザ加工機３には、レーザ発振器５から
発振されたレーザビーム９を、固定テーブル１１
上に載置されたワークＷに照射させる複数の反射
ミラー１３ａ，１３ｂ，１３ｃが調整自在に取付
けられている。 In the laser processing machine 3, a laser beam 9 oscillated from a laser oscillator 5 is placed on a fixed table 11.
A plurality of reflecting mirrors 13a, 13b, and 13c are adjustably attached to irradiate the workpiece W placed above.
また上記レーザビーム９は、加工ヘツド１５内
に設けられた集光レンズ１５ａによりワークＷ上
に集光照射されるものである。 The laser beam 9 is condensed and irradiated onto the work W by a condensing lens 15a provided in the processing head 15.
前記固定テーブル１１の長手方向の一側部に
は、板状のワークＷを把持する位置決め装置１７
が設けられており、この位置決め装置１７には、
図示しないワークＷのＹ方向の基準ストツパが具
備されるとともにＸ軸ガイドレール１９に沿つ
て、第１図において前後方向に移動するＸ軸キヤ
リツジ２１が取付けられている。 A positioning device 17 for gripping a plate-shaped workpiece W is provided on one side in the longitudinal direction of the fixed table 11.
This positioning device 17 is provided with a
A reference stopper (not shown) for the Y-direction of the workpiece W is provided, and an X-axis carriage 21 that moves in the front-rear direction in FIG. 1 is attached along the X-axis guide rail 19.
Ｘ軸ガイドレール１９は、固定テーブル１１の
長手方向（第２図において左右方向）に敷設され
た図示しないＹ軸ガイドレールに沿つて移動する
Ｙ軸キヤリツジ２３上に敷設されている。 The X-axis guide rail 19 is laid on a Y-axis carriage 23 that moves along a Y-axis guide rail (not shown) laid in the longitudinal direction of the fixed table 11 (in the left-right direction in FIG. 2).
なお、Ｘ軸ガイドレール１９と、図示しないＹ
軸ガイドレールとは直交して敷設されるととも
に、上記Ｘ軸ガイドレール１９にガイドされるＸ
軸キヤリツジ２１は、サーボモータ２５により駆
動され、またＹ軸ガイドレールにガイドされるＹ
軸キヤリツジ２３は、図示しないサーボモータに
より駆動されるものである。 Note that the X-axis guide rail 19 and the Y-axis guide rail 19 (not shown)
The X axis is laid perpendicular to the axis guide rail and is guided by the X axis guide rail 19.
The shaft carriage 21 is driven by a servo motor 25 and is guided by a Y-axis guide rail.
The shaft carriage 23 is driven by a servo motor (not shown).
また２７は、Ｙ軸キヤリツジ２３と一体的に設
けられた移動テーブルであつて、この移動テーブ
ル２７上には、ワークＷを支承する複数のフリー
ストロークベアリング２９が回転自在に埋設され
ている。 Further, 27 is a moving table provided integrally with the Y-axis carriage 23, and a plurality of free stroke bearings 29 for supporting the workpiece W are rotatably embedded on the moving table 27.
また前記移動テーブル２７の一側部には、Ｘ軸
方向の基準ストツパ３１が設けてあつて、この基
準ストツパ３１は、ワークＷの通過する面（パス
ライン）に対して出没自在に設けられている。 Further, a reference stopper 31 in the X-axis direction is provided on one side of the moving table 27, and this reference stopper 31 is provided so as to be able to protrude and retract from the surface (pass line) through which the workpiece W passes. There is.
前記固定テーブル１１の下方には、レーザ加工
によつて発生するスラツグ、ガス等を吸引する集
塵装置３３が設置してあり、この集塵装置３３
は、図示しないバキユームポンプ等に接続されて
いる。 A dust collector 33 is installed below the fixed table 11 to suck out slag, gas, etc. generated by laser processing.
is connected to a vacuum pump or the like (not shown).
この発明は、上記加工ヘツド１５の構造に係る
もので、以下第３図〜第５図に基づいて詳細に説
明する。 The present invention relates to the structure of the processing head 15, and will be explained in detail below with reference to FIGS. 3 to 5.
前記加工ヘツド１５にはレーザビームノズル３
５を共用する主アシストガス噴出口３７と、その
外周に２重リング構造を有する第１補助アシスト
ガス噴出口３９および第２補助アシストガス噴出
口４１が設けられている。 A laser beam nozzle 3 is installed in the processing head 15.
5, and a first auxiliary assist gas nozzle 39 and a second auxiliary assist gas nozzle 41 having a double ring structure are provided on the outer periphery of the main assist gas nozzle 37.
前記主アシストガス噴出口３７と、第１、第２
補助アシストガス噴出口３９，４１とには、主ア
シストガス、第１補助アシストガスおよび第２補
助アシストガスは同一のガスであり、それぞれ同
一のガス供給源４３により、減圧弁４５を介して
供給される。 The main assist gas outlet 37 and the first and second
The main assist gas, the first auxiliary assist gas, and the second auxiliary assist gas are the same gas, and are supplied to the auxiliary assist gas jet ports 39 and 41 by the same gas supply source 43 via the pressure reducing valve 45. be done.
この際、それぞれのアシストガスの噴出圧力
は、主アシストガスの噴出圧力がP0、第１補助ア
シストガスの噴出圧力をP1および第２補助アシス
トガスの噴出圧力をP2とすれば、次の関係式(1)を
有する。 At this time, the ejection pressure of each assist gas is as follows, assuming that the ejection pressure of the main assist gas is P0 , the ejection pressure of the first auxiliary assist gas is P1 , and the ejection pressure of the second auxiliary assist gas is P2 . It has the relational expression (1).
P0＞P1＞P2 ………(1)
この関係式(1)の範囲内において、噴出圧力P0、
P1、P2を自由に調節可能にしてある。 P 0 > P 1 > P 2 ………(1) Within the range of this relational expression (1), the ejection pressure P 0 ,
P 1 and P 2 are freely adjustable.
特に、主アシストガスの噴出圧力P0は加工状態
により、順次可変であることが望ましい。 In particular, it is desirable that the ejection pressure P 0 of the main assist gas be sequentially variable depending on the processing state.
その結果、主アシストガスは主としてレーザビ
ームによる加工を促進し、補助アシストガスは切
断面を冷却し、主アシストガスの防護壁としての
役割を果たすといつた別々の機能をアシストガス
の種類を変えることなく与えることができる。 As a result, the types of assist gases have different functions: the main assist gas primarily promotes processing by the laser beam, and the auxiliary assist gas cools the cutting surface and acts as a protective barrier for the main assist gas. You can give without giving.
以上のようにこの実施例によれば、補助アシス
トガスが主アシストガスの防護壁の役割を果すこ
とにより、主アシストガスが噴出口を流出したの
ち、ワークに達するまでの自由空間で、大気を巻
き込むことなく、またレーザ加工時にレーザビー
ムがワークを貫通した際、補助アシストガスが主
アシストガス噴出側に巻き込まれる可能性がある
が、その際にも同一ガスであるため、アシストガ
スの純度が維持される。また、補助アシストガス
が同心円状に供給されることにより、補助アシス
トガスによる冷却がより効果的になる。 As described above, according to this embodiment, the auxiliary assist gas acts as a protective wall for the main assist gas, so that after the main assist gas flows out of the jet nozzle, the air is removed from the atmosphere in the free space until it reaches the workpiece. When the laser beam penetrates the workpiece during laser processing, there is a possibility that the auxiliary assist gas will be engulfed by the main assist gas jetting side, but since the gas is the same gas, the purity of the assist gas may vary. maintained. Furthermore, by supplying the auxiliary assist gas concentrically, cooling by the auxiliary assist gas becomes more effective.
この際、補助アシストガスが予め冷却されてい
ると、その冷却がさらに効果的である。 At this time, if the auxiliary assist gas is cooled in advance, the cooling will be more effective.
以上に説明から明らかなように、この発明によ
れば、主噴出口と同心円状に補助アシストガス噴
出口を多重リング構造に構成することにより、ア
シストガスが加工面に均一に供給され、アシスト
ガスの効果が高まり、その結果、加工効率が改善
されるとともに、加工点の断面形状が有効に維持
され、精密な加工が可能である。 As is clear from the above description, according to the present invention, by configuring the auxiliary assist gas nozzle in a multi-ring structure concentrically with the main nozzle, the assist gas is uniformly supplied to the machining surface. As a result, the machining efficiency is improved, and the cross-sectional shape of the machining point is effectively maintained, allowing precise machining.
なお、この発明の実施例では、２重リング構造
の噴出口として説明してあるが、これに限るもの
でないことは勿論である。 Although the embodiments of the present invention have been described as having a double ring structure, it is needless to say that the present invention is not limited to this.
以上のごとき実施例の説明より理解されるよう
に、要するに本発明の要旨は特許請求の範囲に記
載のとおりであり、その記載より明らかなよう
に、本発明においては、レーザビームノズルの中
央部に設けられた主アシストガス噴出口は集光レ
ンズによつて集光されたレーザビームの径より僅
かに大きな小径に形成してあり、かつレーザビー
ムの光軸と平行状に形成してある。したがつて、
ワークのレーザ加工部にはレーザビームの照射方
向からアシストガスがレーザービームと平行に層
流状に噴射されることとなり、加工部分を乱すよ
うなことがなく、加工精度がより向上するもので
ある。 As can be understood from the above description of the embodiments, the gist of the present invention is as described in the claims, and as is clear from the description, in the present invention, the central part of the laser beam nozzle is The main assist gas outlet provided in the main assist gas outlet is formed to have a small diameter slightly larger than the diameter of the laser beam condensed by the condenser lens, and is parallel to the optical axis of the laser beam. Therefore,
Assist gas is injected into the laser-processed part of the workpiece in a laminar flow parallel to the laser beam from the laser beam irradiation direction, which does not disturb the processed part and improves processing accuracy. .
また、主アシストガス噴出口からのアシストガ
スはレーザビームに平行に層流状に噴出されるこ
とにより拡散が小さく、例えば集光レンズの交換
等による焦点位置の変化に起因してレーザビーム
ノズルを上下に調節することによつて、ワークと
レーザビームノズルとの間隔が多少変化したよう
な場合であつても、加工精度に悪影響を与えるよ
うなことがないものである。 In addition, the assist gas from the main assist gas outlet is ejected in a laminar flow parallel to the laser beam, so diffusion is small. Even if the distance between the workpiece and the laser beam nozzle changes somewhat by adjusting it up and down, the machining accuracy will not be adversely affected.
また、主アシストガス噴出口を囲繞して複重に
配置された各補助アシストガス噴出口の噴出方向
は、主アシストガス噴出口の噴出方向と平行状に
設けられているものである。また、各アシストガ
ス噴出口は同一のガス供給源に接続してあり、か
つ内側の噴出口の噴出圧力を外側より高圧に設定
してあるものである。したがつて、例えばワーク
に加工を開始した初期において、ワークに貫通孔
等が穿設されない状態にあるとき、アシストガス
は内側から放射外方向へ流出するが、積極的に流
出しようとする作用を生じることなく、加工部分
のガス流を乱すようなことがないものである。ま
た、ワークに貫通孔等が加工され、外方向から吸
引する作用が生じた場合には、各噴出口からのア
シストガスは同一であるため、アシストガスの純
度を維持でき、加工精度を低下するようなことが
ないものである。 Further, the ejection direction of each of the auxiliary assist gas ejection ports arranged in duplicate surrounding the main assist gas ejection port is parallel to the ejection direction of the main assist gas ejection port. Further, each of the assist gas jet ports is connected to the same gas supply source, and the jet pressure of the inner jet port is set to be higher than that of the outer jet port. Therefore, for example, in the early stages of machining a workpiece, when a through hole etc. is not drilled in the workpiece, the assist gas flows out from the inside in a radial outward direction, but the assist gas does not actively try to flow out. This will not cause any disturbance to the gas flow in the processing area. In addition, when a through hole etc. is machined in the workpiece and a suction effect occurs from the outside, the assist gas from each nozzle is the same, so the purity of the assist gas can be maintained, reducing machining accuracy. There is no such thing.
第１図はこの発明を実施したレーザ加工装置の
正面図、第２図は第１図の平面図、第３図は加工
ヘツドの正面図、第４図は第３図の−線に沿
う横断平面図、第５図は、レーザビームノズルの
一部拡大断面図である。
（図面中に表わされた主要な符号の説明）、１
１……固定テーブル、Ｗ……ワーク、１５……加
工ヘツド、３５……レーザビームノズル、１……
レーザ加工装置。
Fig. 1 is a front view of a laser processing device embodying the present invention, Fig. 2 is a plan view of Fig. 1, Fig. 3 is a front view of the processing head, and Fig. 4 is a cross section taken along the - line in Fig. 3. The plan view and FIG. 5 are partially enlarged sectional views of the laser beam nozzle. (Explanation of main symbols shown in the drawings), 1
1... Fixed table, W... Workpiece, 15... Processing head, 35... Laser beam nozzle, 1...
Laser processing equipment.
Claims (1)
えられたレーザビームノズル３５の中央部に、上
記加工ヘツド１５内の集光レンズ１５ａによつて
集光されたレーザビーム９が通過自在であるよう
に上記レーザビーム９の径より僅かに大きな小径
の主アシストガス噴出口３７をレーザビーム９の
光軸と平行状に形成して設け、上記主アシストガ
ス噴出口３７を囲繞する環状の補助アシストガス
噴出口３９，４１を同心円状に複重に配置して設
けると共に各補助アシストガス噴出口３９，４１
の噴出方向を主アシストガス噴出口３７の噴出方
向と平行状に設け、前記主アシストガス噴出口３
７および各補助アシストガス噴出口３９，４１を
同一のガス供給源に接続して設けると共に、各ア
シストガス噴出口３７，３９，４１からの噴出圧
力を、外側よりも内側の方が高圧に設定してなる
ことを特徴とするレーザ加工装置における加工ヘ
ツド。1. The laser beam nozzle 35 provided in the processing head 15 of the laser processing device is provided with the laser beam so that the laser beam 9 focused by the condensing lens 15a in the processing head 15 can freely pass through the center of the laser beam nozzle 35. A main assist gas nozzle 37 with a small diameter slightly larger than the diameter of the beam 9 is formed parallel to the optical axis of the laser beam 9, and an annular auxiliary assist gas nozzle 39 surrounds the main assist gas nozzle 37. , 41 arranged concentrically and in duplicate, and each auxiliary assist gas outlet 39, 41
The ejection direction of the main assist gas ejection port 37 is parallel to the ejection direction of the main assist gas ejection port 37.
7 and each auxiliary assist gas jet port 39, 41 are connected to the same gas supply source, and the jet pressure from each assist gas jet port 37, 39, 41 is set to be higher on the inside than on the outside. A processing head in a laser processing device characterized by:
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP56015830A JPS57130791A (en) | 1981-02-06 | 1981-02-06 | Working head in laser working device |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP56015830A JPS57130791A (en) | 1981-02-06 | 1981-02-06 | Working head in laser working device |
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Family
ID=11899760
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56015830A Granted JPS57130791A (en) | 1981-02-06 | 1981-02-06 | Working head in laser working device |
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