JPS6272495A - 加工ヘツド - Google Patents
加工ヘツドInfo
- Publication number
- JPS6272495A JPS6272495A JP60212260A JP21226085A JPS6272495A JP S6272495 A JPS6272495 A JP S6272495A JP 60212260 A JP60212260 A JP 60212260A JP 21226085 A JP21226085 A JP 21226085A JP S6272495 A JPS6272495 A JP S6272495A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hood
- assist gas
- lens
- sub
- tangential direction
- 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
- 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
-
- 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
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、大出力レーザ加工機に用いて有用な加工ヘッ
ドに係わる。
ドに係わる。
〈従来の技術〉
近年、レーザの大出力化（例えば、５００Ｗないし５
Ｋｗ）の発展に伴ない、レーザビームを集光レンズで集
光し、エネルギー密度を高め、金属を始めとする種々の
材料を加工（切断・溶接・熱処理など）できるようにな
った。
Ｋｗ）の発展に伴ない、レーザビームを集光レンズで集
光し、エネルギー密度を高め、金属を始めとする種々の
材料を加工（切断・溶接・熱処理など）できるようにな
った。
このようなレーザ加工機の開発・販売が行なわれ、広い
分野で利用されるようになった。
分野で利用されるようになった。
このレーザ加工、特に金属材料を加工する際に、婁々加
エヘッド部における集光レンズが破損を起すことがあり
大きな問題となっている。破損原因の主なものは、レー
ザ照射によって、溶解した金属の飛沫が集光レンズに付
着（以後スパッタと呼ぶ）することによりレンズ表面で
エネルギーの異状吸収が起きることである。従来の加工
ヘッドは第５図に示すように、ライトガイド１の先端部
に取り付けられた、レーザビーム２を集光する集光用レ
ンズ３の前方に、先細となったコーン状フード４を取り
付け、フード４の上端部にアシストガス（Ｎ２．Ａｒな
どの不活性ガス）をフード４内に供給する供給口５が開
口されている。
エヘッド部における集光レンズが破損を起すことがあり
大きな問題となっている。破損原因の主なものは、レー
ザ照射によって、溶解した金属の飛沫が集光レンズに付
着（以後スパッタと呼ぶ）することによりレンズ表面で
エネルギーの異状吸収が起きることである。従来の加工
ヘッドは第５図に示すように、ライトガイド１の先端部
に取り付けられた、レーザビーム２を集光する集光用レ
ンズ３の前方に、先細となったコーン状フード４を取り
付け、フード４の上端部にアシストガス（Ｎ２．Ａｒな
どの不活性ガス）をフード４内に供給する供給口５が開
口されている。
即ち、加圧されたアシストガスがフード４内に供給され
、フード４の下端の小径の開口６からフード４外に噴出
されることにより、加工対象の金属板７上に照射される
高密度エネルギーのレーザビームによって金属板の照射
部分が溶融飛散しても、飛散した飛沫Ｐがレンズ３の表
面にスパッタされないようなスパッタ防止手段が試みら
れて来た。
、フード４の下端の小径の開口６からフード４外に噴出
されることにより、加工対象の金属板７上に照射される
高密度エネルギーのレーザビームによって金属板の照射
部分が溶融飛散しても、飛散した飛沫Ｐがレンズ３の表
面にスパッタされないようなスパッタ防止手段が試みら
れて来た。
〈発明が解決しようとする問題点〉
第５図に示すようにライトガイド１の先端にフード４を
取りつけ、加圧アシストガスを供給してスパッタの防止
を試みたが効果は尚充分ではなかった。つまり、アシス
トガスの圧力を上昇させて下端開口６からのガスの噴出
の流速を増大させたが、ガス圧によってレンズ３が破損
することが起った。そこで、レンズ３が破壊しない程度
の圧力とすると、第５図に示すようなフード４を使用し
ても依然使用時間とともに被加工対生物からのスパッタ
によってレンズ３が汚れレーザビームへの吸収率が増大
するとともに、焦点距離も変化し、加工効率が急速に劣
下し、高価な対物レンズ３の交換を余儀なくされた。
取りつけ、加圧アシストガスを供給してスパッタの防止
を試みたが効果は尚充分ではなかった。つまり、アシス
トガスの圧力を上昇させて下端開口６からのガスの噴出
の流速を増大させたが、ガス圧によってレンズ３が破損
することが起った。そこで、レンズ３が破壊しない程度
の圧力とすると、第５図に示すようなフード４を使用し
ても依然使用時間とともに被加工対生物からのスパッタ
によってレンズ３が汚れレーザビームへの吸収率が増大
するとともに、焦点距離も変化し、加工効率が急速に劣
下し、高価な対物レンズ３の交換を余儀なくされた。
本発明はかかる従来技術の難点に鑑みてなされたもので
、フードへのアシストガスの供給機構に改善を加えてフ
ードのスパッタ、防止効果の向上を計った加工ヘッドを
提供するこかかる問題点を解決した本発明による加工ヘ
ッドの構成は、ライトガイド先端部に設けられ、ライト
ガイド中を伝達さりるレーザビームを集光する集光レン
ズと、該集光レンズ、で集光されたレーザビームを取り
囲んで、集光されたレーザビームが射出される開口を備
えた上記集光レンズから上記開口に向かって先細のコー
ン状フードと、該フードの上端近くに設けられかつ加圧
アシストガスを接線方向に噴出する主アシストガス供給
口と、フード側面にそって配列され接線方向に加圧アシ
ストガスを噴出する副アシストガス供給口とを備えてい
ることを特徴とするものである。
、フードへのアシストガスの供給機構に改善を加えてフ
ードのスパッタ、防止効果の向上を計った加工ヘッドを
提供するこかかる問題点を解決した本発明による加工ヘ
ッドの構成は、ライトガイド先端部に設けられ、ライト
ガイド中を伝達さりるレーザビームを集光する集光レン
ズと、該集光レンズ、で集光されたレーザビームを取り
囲んで、集光されたレーザビームが射出される開口を備
えた上記集光レンズから上記開口に向かって先細のコー
ン状フードと、該フードの上端近くに設けられかつ加圧
アシストガスを接線方向に噴出する主アシストガス供給
口と、フード側面にそって配列され接線方向に加圧アシ
ストガスを噴出する副アシストガス供給口とを備えてい
ることを特徴とするものである。
く実 施 例〉
本発明による加工ヘッドの実施例を図面を参照しながら
説明する。
説明する。
第１図は本発明による加工ヘッドの断面図である。第２
図は第１図中のフード部分の平面図を示す。第１図及び
第２図において、ライトガイド１中を伝搬されたレーザ
ビーム２は集光レンズ３によって集光されエネルギー密
度を高めて、加工対象物７に照射される。
図は第１図中のフード部分の平面図を示す。第１図及び
第２図において、ライトガイド１中を伝搬されたレーザ
ビーム２は集光レンズ３によって集光されエネルギー密
度を高めて、加工対象物７に照射される。
集光レンズ前面には対象物７に向かって先細のコーン状
フード４が取り付けられていてフード４の内面にはライ
フル状の溝８が加工されていて、フード４上端にはアシ
ス！・ガス配管９の先端に開いた供給口１０がフード接
線方向に設けられている。フード４のアシストガス供給
口１０から供給された加圧アシストガスは、フード４の
中をライフル状ＦｉＩｊ８にそってうず巻き状に流れて
、フード下端の開口６から高速で噴出される。また第２
図に示すように、フード４の側壁には前述したスパイラ
ル状の溝８が切られているとともに、ｙＪ、数個の副ア
シストガスの配管１）．．１）□、・・がフード内壁面
にガス噴出方向を接線方向に向けた供給口１２．．１２
．、、・・・に取り付けられている。従って、加圧副ア
シストガスは、うず巻状に流下する主アシストガスの流
速を加速するように作用し、うず巻状のアシストガスの
流速を一層高めている。このことによって、従来のフー
ド内面にう、イフル溝を有しない主アンス１−ガスのみ
によるアシストガスのスパッタ防止効果より更に勝るス
パッタ防止効果を上げることができた。尚、フード４の
内壁面に設けたライフル状溝８は、フード内のガス流を
整流するためのもので、基本的には溝８がなくてもフー
ド接線方向の主アシストガスと副アシストガスにより相
当の効果を有することは勿論である。
フード４が取り付けられていてフード４の内面にはライ
フル状の溝８が加工されていて、フード４上端にはアシ
ス！・ガス配管９の先端に開いた供給口１０がフード接
線方向に設けられている。フード４のアシストガス供給
口１０から供給された加圧アシストガスは、フード４の
中をライフル状ＦｉＩｊ８にそってうず巻き状に流れて
、フード下端の開口６から高速で噴出される。また第２
図に示すように、フード４の側壁には前述したスパイラ
ル状の溝８が切られているとともに、ｙＪ、数個の副ア
シストガスの配管１）．．１）□、・・がフード内壁面
にガス噴出方向を接線方向に向けた供給口１２．．１２
．、、・・・に取り付けられている。従って、加圧副ア
シストガスは、うず巻状に流下する主アシストガスの流
速を加速するように作用し、うず巻状のアシストガスの
流速を一層高めている。このことによって、従来のフー
ド内面にう、イフル溝を有しない主アンス１−ガスのみ
によるアシストガスのスパッタ防止効果より更に勝るス
パッタ防止効果を上げることができた。尚、フード４の
内壁面に設けたライフル状溝８は、フード内のガス流を
整流するためのもので、基本的には溝８がなくてもフー
ド接線方向の主アシストガスと副アシストガスにより相
当の効果を有することは勿論である。
く実 験 例〉
第３図はレーザ加工機において、同一加圧アンストガス
を用い、第５図に示す従来の加工ヘッドを使用した場合
（○印）と、本発明による加工ヘッドを使用した場合（
Ｘ印）で、経過時間りに対する集光レンズ３の汚れによ
る吸収率の変化を比較した図である。第４図ｆａｌｌｂ
）は第３図に示す実験において、レンズ表面のスパック
状況を、使用後６時間経過した時点で、第４図（ａ）に
示す従来例と第４図（ｂｌに示す本発明の場合とについ
てスケッチした図てある。図中１３はスパッタである。
を用い、第５図に示す従来の加工ヘッドを使用した場合
（○印）と、本発明による加工ヘッドを使用した場合（
Ｘ印）で、経過時間りに対する集光レンズ３の汚れによ
る吸収率の変化を比較した図である。第４図ｆａｌｌｂ
）は第３図に示す実験において、レンズ表面のスパック
状況を、使用後６時間経過した時点で、第４図（ａ）に
示す従来例と第４図（ｂｌに示す本発明の場合とについ
てスケッチした図てある。図中１３はスパッタである。
第３図ならびに第４図ｔａｇ、 ｔｂ＋から明らかな通
り、本発明の加工ヘッドを使用した場合（よ、スパッタ
防止効果が勝れていることが分る。
り、本発明の加工ヘッドを使用した場合（よ、スパッタ
防止効果が勝れていることが分る。
〈発明の効果〉
本発明による加工ヘッドは、ライトガイド先端に取り付
けられたフードに主アシストガス並びに副アシストガス
が、フード内に接線方向にガスを噴出する供給口を備え
ていることによって、同一アシストガス圧では従来のも
のより勝れたスパッタ防止効果を有している。従って、
本発明による加工ヘッドを用いろことによってレンズの
寿命を延長することができ、レンズの吸収率の変化が少
ないｔこめ、より精度の高い加工を保証できるようにな
った。
けられたフードに主アシストガス並びに副アシストガス
が、フード内に接線方向にガスを噴出する供給口を備え
ていることによって、同一アシストガス圧では従来のも
のより勝れたスパッタ防止効果を有している。従って、
本発明による加工ヘッドを用いろことによってレンズの
寿命を延長することができ、レンズの吸収率の変化が少
ないｔこめ、より精度の高い加工を保証できるようにな
った。
尚、フード内面にライフル状溝を取り付けることによっ
て更にその効果を高めることができた。
て更にその効果を高めることができた。
第１図は本発明による加工ヘッドの断面図、第２図は第
１図に示すフード部分の平面図、第３図は本発明による
加工ヘッドと従来のものとの吸収率の経時変化を比較し
た図、第４図（ａ）。 ｆｂ）は従来の加工ヘッドと本発明の加工ヘッドの同一
経過時間でのレンズの汚れによる吸収率の比較を行った
図、第５図は従来の加工ヘッドの断面図である。 図 面 中、 １はライトガイド、２はレーザビーム、３は集光レンズ
、４はフード、６は開口、７は加工対象物、８ば溝、９
ば主アシス）・ガス配管、１０は主アシストガス供給口
、１）、．１）□、・・は副アシストガス配管、１２、
．１２゜、・・は副アシストガス供給口である。 第１図 第２図 １２３４チ（系４￥０ 第４図
１図に示すフード部分の平面図、第３図は本発明による
加工ヘッドと従来のものとの吸収率の経時変化を比較し
た図、第４図（ａ）。 ｆｂ）は従来の加工ヘッドと本発明の加工ヘッドの同一
経過時間でのレンズの汚れによる吸収率の比較を行った
図、第５図は従来の加工ヘッドの断面図である。 図 面 中、 １はライトガイド、２はレーザビーム、３は集光レンズ
、４はフード、６は開口、７は加工対象物、８ば溝、９
ば主アシス）・ガス配管、１０は主アシストガス供給口
、１）、．１）□、・・は副アシストガス配管、１２、
．１２゜、・・は副アシストガス供給口である。 第１図 第２図 １２３４チ（系４￥０ 第４図
Claims (3)
- （１）ライトガイド先端部に設けられ、ライトガイド中
を伝達されるレーザビームを集光する集光レンズと、該
集光レンズで集光されたレーザビームを取り囲んで、集
光されたレーザビームが射出される開口を備えた、上記
集光レンズ位置から上記開口に向って先細のコーン状フ
ードと、該フードの上端近くに設けられ、接線方向に加
圧アシストガスを噴出する主アシストガス供給口と、フ
ード側面にそって接線方向に加圧アシストガスを噴出す
る副アシストガス供給口とを備えていることを特徴とす
る加工ヘッド。 - （２）上記フードが内壁面にうず巻状の溝を設けたこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の加工ヘッド。 - （３）上記副アシストガス供給口がフード側面に沿って
複数個接線方向に向けて開口されていることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の加工ヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60212260A JPS6272495A (ja) | 1985-09-27 | 1985-09-27 | 加工ヘツド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60212260A JPS6272495A (ja) | 1985-09-27 | 1985-09-27 | 加工ヘツド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6272495A true JPS6272495A (ja) | 1987-04-03 |
Family
ID=16619629
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60212260A Pending JPS6272495A (ja) | 1985-09-27 | 1985-09-27 | 加工ヘツド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6272495A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0600250A1 (de) * | 1992-11-30 | 1994-06-08 | Linde Aktiengesellschaft | Verfahren zum Schweissen von Werkstücken mittels eines Laserstrahles und Laserschweissdüse |
| US5756962A (en) * | 1994-08-02 | 1998-05-26 | Mcneil - Ppc, Inc. | Laser-processing head for laser processing apparatus |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56151191A (en) * | 1980-04-25 | 1981-11-24 | Hitachi Ltd | Method and apparatus for working by laser beam |
| JPS59163093A (ja) * | 1983-03-05 | 1984-09-14 | Oimatsu Sangyo:Kk | レ−ザ加工機におけるレ−ザビ−ムヘツド |
-
1985
- 1985-09-27 JP JP60212260A patent/JPS6272495A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56151191A (en) * | 1980-04-25 | 1981-11-24 | Hitachi Ltd | Method and apparatus for working by laser beam |
| JPS59163093A (ja) * | 1983-03-05 | 1984-09-14 | Oimatsu Sangyo:Kk | レ−ザ加工機におけるレ−ザビ−ムヘツド |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0600250A1 (de) * | 1992-11-30 | 1994-06-08 | Linde Aktiengesellschaft | Verfahren zum Schweissen von Werkstücken mittels eines Laserstrahles und Laserschweissdüse |
| US5756962A (en) * | 1994-08-02 | 1998-05-26 | Mcneil - Ppc, Inc. | Laser-processing head for laser processing apparatus |
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