JPS63171290A - レーザー加工機械 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、レーザー加工機械であって、レーザ光線のた
めの集束装置と加工しようとする工のための通路とを備
えており、少なくとも通路側 の出目端部がその都度の燃焼ｌ所に対して整合されてお
り、通路が共通の供給導管と連通ずるようになっている
形式のものに関する。

従来の技術 前記形式のレーザー加工機械は例えばドイツ連邦共和国
特許出願公開第２３３８５１４号明細書から公知である
。この形式の加工機械で使用される流体はガス及び液体
である。又、液体は少なくともその都度の加工個所を冷
却するために専属的又は付加的に使用される。付加的に
使用される場合にはガス状の流体はより良い加工のため
にレーザ光線に付加される。

公知のレーザー加工機械ではノズルを備えた出口管の端
部は比較的重量のある機械部分によって囲まれている。

この機械部分には供給導管が開口しており、該供給導管
の内側端部は環状通路と連通している。環状通路を起点
として外方から内寄り下方に向かって斜めに整合された
通路が延びており、該通路の仮想延長部は工作物上のレ
ーザ光線の衝突範囲で交叉する。前述の説明からは前記
機械部分が詳細にはどのように形成されているか推量で
きないが環状通路が設けられていることから公知のレー
ザー加工機械は少なくとも２部分から形成されているこ
とが推量される。２部分から形成されていること、又、
斜めに延びる狭い孔を設けることから、この公知の加工
機械は比較的高い製造コストがかかる。

本発明が解決しようとする問題点 本発明が解決しようとする問題点は、冒頭で述べた形式
のレーザー加工機械を、ノズルを備えた出口管を取り囲
む機械部分の範囲において製造コストが減少できるよう
に改良することにある。

問題点を解決するための手段 前述の問題点を解決するために本発明によれば、ノズル
の少なくとも１部分が、ノズルと突き合わせられている
スリーブによって取り囲まれており、ノズル外壁及び／
又はスリーブ内壁に通路を形成する縦溝が設けられてい
るようにした。

発明の効果 本発明により得られる効果は、スリーブが比較的薄壁に
形成されているので、ノズルの範囲においてスリーブを
設けたことによって機械が太き（なりすぎないというこ
とである。この為に作業室を拡大できる上、燃焼個所の
良好な観察が可能となる。さらに通路が燃焼個所に近く
なる。又、ノズルの外壁に通路を設けるのに深穴状の高
価な孔の代わりに極めて簡単に製造できる通路を形成し
さえすればよいことによっても生産コストを減少できる
。ノズルの縦溝はスリーブの内壁によって被われている
ので既に公知のレーザー加工機械に設けられていた孔に
相応するような個々の通路が生じる。スリーブの内壁が
通路を備えていると、通路はノズル外壁によって被われ
る。何らかの理由から通路の横断面を環状形にしない場
合には通路をノズル外壁とスリーブ内壁とにそれぞれた
とえば半分まで設けることができる。

本発明により前記のよ５な構成で形成された通路の仮想
延長部は公知のレーザー加工機械に設けられた孔の場合
と同様に工作物上のレーザ光線の衝突個所範囲で交叉し
なげればならない。

この為に円錐形又は円錐台形のノズルにおいてノズル外
壁は、ノズル開口と加工しようとする工作物との間の所
定の間隔において前述のレーザ光線衝突範囲において各
通路から流出する流体の交叉が保証されるような鋭角を
有していなければならない。スリーブ内壁の角度にも同
様のことが当てはまる。この角度をわずかに変えたり、
又、加工しようとする工作物とノズル開口との間隔を変
えることによって各通路から流出する流体を一点で衝突
させたり、燃焼箇所を取り囲む環内で衝突させたり、工
作物表面のわずかに上方で衝突させたりできることは明
らかである。流体が、レーザ光線の外縁を吸収するよう
にレーザ光線に対して整合されているように通路の縦軸
線を設けると有利である。

実施態様 本発明の１実施態様によれば、通路が共通の環状溝から
出発しており、該環状溝には供給通路又は供給導管が開
口している。このことは冒頭で述べた記述から既に明ら
かであるが極めて有利な解決策である。

本発明の別の１実施態様によれば、縦溝がノズルの外壁
に、環状溝がスリーブの内壁に設けられており、ノズル
が環状溝を被っている。構成部材、この場合にはスリー
ブに環状溝を切削することは容易である上、コストも安
くて済む。

又、既に述べたようにノズルの外壁に縦溝な設けること
は極めて簡単であり、コストの面でも有利である。外側
、つまりノズル開口から内方へ向かって見て、環状溝と
連通ずるまで内方へ縦溝は延びていなければならない。

これよりさらに内方は適当なシールリングによってノズ
ルとスリーブとの間のシールが行なわれる。従って環状
溝がノズルとスリーブとの間の円筒形の範囲に設けられ
ると好都合である。

本発明の別の１実施態様によれば、環状溝内に外方に向
かって延びる通路が開口しており、該通路は供給導管と
連続している。この構成はドイツ連邦共和国特許公開第
２３３８５１４号明細書の構成と比較されるが、この構
成では環状溝は公知の構成とは異なる形式で形成されて
いる。

本発明のさらに別の１実施態様によれば、環状溝内にノ
ズルの、少なくとも１つの通路が開口しており、該通路
が供給導管と連通している。

ガス状の流体がノズルの内側端部に供給され、その流体
の一部分がレーザ光線と一緒にノズル開口から流出する
。それ以外の流体部分は有利には複数の外周に分配され
た、半径方向で内方から外方に向かって延びる通路を介
し１環状溝内に達し、環状溝からノズルとスリーブとの
間の通路に到達する。少なくともノズルの外壁を通過す
る流体量は冷却の為に使用される。ノズル及び工作物の
燃焼箇所の冷却は、必要でないとしても有利である。

本発明の別の１実施態様によればスリーブがノズルの軸
線方向においてノズル及び工作物ニ対して相対的に移動
可能であり、縦溝の少なくとも１部分がノズル及び／又
はスリーブの円錐形範囲に設けられている。円錐形であ
ること一意味的には例えばその他の（さび形、例えばピ
ラミッド台形も当てはまるか−、軸方向に相対運動する
ことの２点に基づいて、スリーブがノズルから離反する
と流通間隙が生じる。従って流体の為の流出横断面がか
なり拡大される。

本発明のもう１つの実施態様によれば円錐形スリーブが
回転方向に運動せしめられ、かつねじ結合部材を介して
軸線方向に調整せしめられる。この実施態様によれば、
極めて簡単な手段で間隙幅を無段式に調整できる。例え
ば駆動されるビニオン及びスリーブに設けられた歯車を
用いてスリーブを回転せしめると、ねじ結合部材を介し
てねじ締めを行なうことができる。この場合、一方の回
転方向ではスリーブがノズルから離反し、反対方向では
スリーブがノズルに近接する。めねじがスリーブに設け
られていて、相応するおねじがノズル又は間に接続され
た構成部材、たとえばノズルのための保持リングに設け
られている。

実施例 工作物に例えば切断、焼入れ、溶接などを施こすために
使用されるレーザー加工機械のレーザヘツｒ１内には集
束装置２、例えば到着するレーザ光線３を集束する集光
レンズが設けられている。この構成は既に周知であるの
で略示されている。加工しようとする工作物ヰに向いた
、レーザー加工機械の下側端部には中心にノズル開口６
を備えたノズル５が設けられており、ノズル開口６から
は集束されたレーザ光線が出る。

ノズル５の内側及び外側は工作物４に向かって先細にな
っている。ノズル５は有利には少なくとも部分的に中空
の円錐形又は円錐台形に形成されている。どの実施例に
おいても内側の中空円錐形端部には円筒形のノズル部分
が取り付けられているか又は一体に成形されている。円
筒形のノズル部分の端部には固定フランク７が設けられ
ていると好都合である。

本発明によれば少なくとも先細になった、有利には前述
のよ５＆Ｃ円錐形又は円錐台形のノズル部分はスリーブ
８によって取り囲まれている。

スＩＪ　−１８＋７）内Ｍ１９及び／又はノズル５の外
壁１０には少なくとも１つの縦溝が設けられている。複
数の、とりわけ外周に均一に分配された縦溝１１が設け
られていると特に有利である。

どの実施例においても縦溝はノズル５の外壁１０の外側
に設けられている。従ってどの実施例でも縦溝１１はス
リーブ８０内壁９によって被われており、斜めに延びて
いて、その自由端部は内側端部よりも狭まっている。

縦溝の仮想延長部はノズルに向いた工作物表面、又はわ
ずかにその上側、ないしはわずかにその下側で交差して
いる。縦溝の長手軸線が円錐壁ラインに沿って延びてい
ると、製造の際に最も簡単であるので最も有利ではある
が、そうなっていなくとも構わない。

縦溝１１を通って例えば冷却液体又は冷却ガスのような
流体が流れる。冷却液体、冷却ガス流 又は他の液体がレーザ光線と共にノズルの内部を通って
流れることも可能である。

縦溝１１はどの実施例においても共通の環状溝１２から
出発している。環状溝１２はスリーブ８の内壁内に設け
られている。従って環状溝１２はノズル５の外壁によっ
て被われており、環状通路が生じる。この環状通路がノ
ズル５０円筒形の範囲に設けられると好都合である。

第１図の実施例では環状溝１２は供給導管１３と連通し
ている。流体は、矢印１４の方向で供給導管１３内に流
入する。次いでこの囁体は環状通路、つまり環状溝１２
を介して縦溝１７内に達し、ノズル開口６の範囲で流出
する。

どの実施例でも軸線方向で測定してノズルの長さとスリ
ーブの長さとはほぼ等しい。しかしながらノズル５の開
口が工作物４に向いたスリーブ端部を越えて突出してい
ると有利である。

つまり、スリーブの長さはノズルの長さよりも短かくす
ることができる。

第１図の実施例では環状溝１２が半径方向の通路を介し
て外部の供給導管１３と連通ずるようになっているのに
対して、第２図の実施例では環状溝１２は場合によって
は斜めに延びる半径方向の４つの通路１５を介してノズ
ル内部と連通ずる。

つまり、第２図の実施例では流体はノズル内部を介して
縦溝１１に供給される。このために、流体の一部分、と
りわけ流体の余剰部分はノズル開口６を介して流出する
。又他の部分はノズル内及び縦溝１１内に流入する。流
体は第２図に略示されている通路１６を介して少なくと
も下側端部がスリーブ状であるレーザヘッド１の内部に
達し、そこからノズル５内へ流入する。

第４図に示す変化例ではノズル５が通路１６を介してガ
ス状の流体を供給される。同じ流体又は異なる流体がレ
ーザヘッド１を貫通して延びる別の通路１７及び保持リ
ング１９の延長通路１８を通って環状室２ｏ内に至る。

環状室の内側端部は複数の縦通路１１と連通している。

保持リング１９はノズル５の固定フランジ７を取り囲ん
でいる。固定フランジ７はスリーブ上端に設けられてい
る。保持リング１９はねじ２６又は類似の取付部材によ
って取り付けられる。保持リング１９の、レーザヘラＰ
１に向いていて外側フラン・ジの形で形成されている端
部にはおねじ２１が設けられている。スリーブ８はおね
じ２１に対応するめねじ２２を備えている。この場合、
ピンチの小さいねじ山が有利である。第４図の矢印２３
はノズル５に対してスリーブ８が回動することを示して
いる。第４図に示す端位置ではスリーブ８の円錐形内壁
がノズル５の円錐形外壁にすき間をうめるように突き合
っている。この位置では流体は縦溝１１を介してわずか
に流出するにすぎない。しかしながらスリーブ８がねじ
を緩められると、スリーブ８の内壁がノズル５の外壁か
ら離れるので両部材間に円錐形の環状の間隙が生じる。

この環状間隙は通路１７を介して供給される媒体の流出
横断面をかなり拡大する。

駆動装置を介してスリーブ８を回動せしめると有利であ
る。この駆動装置は場合によっては機械の制御装置、と
りわけプログラム制御装置と連結される。とりわけ冷却
したい個所ではスリーブ８をノズル５から離すようにし
、又、他の加工行程では両部材を互いに近接せしめる。

例えば狭い曲線や鋭角な辺を作成したい場合、又はわず
かな間隔しかおかずに隣り合う２つの燃焼跡をつける場
合に、著しい冷却が必要である。

スリーブ８はその外周に有利には一体に成形された歯車
２４を保持している。この歯車２４は前述のように制御
可能な駆動装置（詳しくは図示せず）のビニオンと係合
している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のレーザー加工機械の第１の実施例の部
分的な縦断面図、第２図は本発明の第２の実施例の、第
１図に部分的な縦断面図、第３図は第１図の■−■線に
沿った横断面図、第４図は本発明の第３の実施例の、部
分的な縦断面図である。 １・・・レーザヘラＰ、２・・・集束装置、３・・・レ
ーザ光線、牛・・・工作物、５・・・ノズル、６・・・
ノズル開口、７・・・固定７う／ジ、８・・・スリーブ
、９・・・スリーブの内壁、１０・・・ノズルの外壁、
１１・・・縦溝、１２・・・環状溝、１３・・・供給導
管、１４・・・矢印、１５・・・通路、１６・・・通路
、１７・・・通路、１８・・・延長通路、１９・・・保
持リング、２０・・・環状室、２１・・・おねじ、２２
・・・めねじ、２３・・・矢印、２４・・・歯車、２５
・・・ビニオン、２６・・・ねじ５・・・ノズル １１・・・縦　溝 ５・・・ノズル １１・・・縦溝

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーザー加工機械であつて、レーザ光線（３）のた
   めの集束装置と加工しようとする工作物（４）との間に
   設けられたレーザ光線−出口ノズル（５）と、該レーザ
   光線−出口ノズル（５）を取り囲む、流体のための通路
   とを備えており、少なくとも通路の出口端部がその都度
   の燃焼個所に対して整合せしめられており、通路が共通
   の供給導管（１３、１６、１７）と連通するようになっ
   ている形式のものにおいて、ノズル（５）の少なくとも
   １部分が、ノズル（５）と突き合わせられているスリー
   ブ（８）によつて取り囲まれており、ノズル外壁（１０
   ）及び／又はスリーブ内壁（９）に通路を形成する縦溝
   （１１）が設けられていることを特徴とする、レーザー
   加工機械。 ２、縦溝（１１）が共通の１環状溝（１２、２０）から
   出発しており、該環状溝（１２、２０）には少なくとも
   １つの供給通路又は供給導管（１３、１６、１７）が開
   口している、特許請求の範囲第１項記載のレーザー加工
   機械。 ３、縦溝（１１）がノズル（５）の外壁（１０）に、環
   状溝（１２、２０）がスリーブ（８）の内壁（９）に設
   けられており、ノズル（５）が環状溝（１２、２０）の
   少なくとも１部分を被っている、特許請求の範囲第２項
   記載のレーザー加工機械。 ４、環状溝（１２、２０）に外部と通じる通路（１６、
   １７）が開口しており、該通路（１６、１７）が供給導
   管（１３）と連通するようになっている、特許請求の範
   囲第３項記載のレーザー加工機械。 ５、環状溝（１２）にノズル（５）の、少なくとも１つ
   の通路（１５）が開口しており、該通路（１５）がノズ
   ル内部と連通するようになっている、特許請求の範囲第
   ３項記載のレーザー加工機械。 ６、スリーブ（８）がノズル（５）の軸線方向でノズル
   及び工作物（４）に相対的に移動可能であり、縦溝の少
   なくとも１部分がノズル（５）及び／又はスリーブ（８
   ）の円錐形範囲に設けられている、特許請求の範囲第１
   項から第５項までのいずれか１項に記載のレーザー加工
   機械。 ７、スリーブ（８）が回動方向に運動可能であり、しか
   もねじ結合部材（２１、２２）を介して軸線方向に調整
   可能である、特許請求の範囲第６項記載のレーザー加工
   機械。