JP2000334590A - レーザ加工装置の加工ヘッド - Google Patents

レーザ加工装置の加工ヘッド

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JP2000334590A JP11143286A JP14328699A JP2000334590A JP 2000334590 A JP2000334590 A JP 2000334590A JP 11143286 A JP11143286 A JP 11143286A JP 14328699 A JP14328699 A JP 14328699A JP 2000334590 A JP2000334590 A JP 2000334590A
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laser
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processing head
nozzle
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Minoru Kojima
実 小島
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Amada Co Ltd
Amada Engineering Center Co Ltd
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Amada Co Ltd
Amada Engineering Center Co Ltd
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    • 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
    • B23K26/146—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 the fluid stream containing a liquid

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 焦点位置に対する上下方向の位置的余裕を大
きく、高さの相違する三次元的形状を有する被加工材を
容易に加工できるレーザ加工装置の提供。 【解決手段】 被加工材６へレーザ光３を集光照射する
レーザ加工装置の加工ヘッド１にして、前記加工ヘッド
の底部にレーザ光が入射する集光レンズ１１を設け、該
集光レンズを境界にして集光レンズの下方にレーザ光を
透過する高圧な液体５を被加工材表面へ液体ビーム７と
して噴射する液体噴射ノズル８を設けたことを特徴とす
るレーザ加工装置の加工ヘッド。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はレーザ加工装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、特開昭６２−２１４９３号公報
の図１に示される様に、従来のレーザ加工装置において
は、レーザ発振器からのレーザ光（ＬＢ）は、被加工物
（Ｗ）の直前で集光レンズ（１７）で集光され、被加工
物（Ｗ）上に焦点が来るように調整する。
【０００３】上述の如く、集光レンズ（１７）で集光す
る場合、被加工物（Ｗ）上面から焦点が多少とも上下に
ずれると、焦点深度が浅いので集光スポット径が変化し
て加工能力が低下することになる。
【０００４】従って、三次元的な形状を有する被加工物
（Ｗ）の加工を行う場合、常に被加工物上に焦点が来る
ように集光レンズ（１７）の位置を制御する必要があ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、集光レン
ズでレーザ光を集光して加工を行うレーザ加工装置にお
いては、焦点位置に対する上下方向の位置的余裕が小さ
いため、一般的には加工ヘッドに設けられる集光レンズ
の三次元的位置制御なしに三次元的形状を有する物体の
加工を行うのは難しい。
【０００６】本発明は上述の如き問題を解決するために
成されたものであり、本発明の課題は、焦点位置に対す
る上下方向の位置的余裕を大きくでき、高さの相違する
三次元的形状を有する被加工材を容易に加工できるレー
ザ加工装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する手段
として請求項１に記載のレーザ加工装置の加工ヘッド
は、被加工材へレーザ光を集光照射するレーザ加工装置
の加工ヘッドにして、前記加工ヘッドの底部にレーザ光
が入射する集光レンズを設け、該集光レンズを境界にし
て集光レンズの下方にレーザ光を透過する高圧な液体を
被加工材表面へ液体ビームとして噴射する液体噴射ノズ
ルを設けたことを要旨とするものである。
【０００８】請求項２に記載のレーザ加工装置の加工ヘ
ッドは、請求項１に記載のレーザ加工装置の加工ヘッド
において、前記液体噴射ノズルの噴射口に直線的液体ガ
イド部を設けたこと要旨とするものである。
【０００９】請求項３に記載のレーザ加工装置の加工ヘ
ッドは、請求項２に記載のレーザ加工装置の加工ヘッド
において、前記液体噴射ノズルの噴射口と同軸の気体噴
射口を備えた気体噴射ノズルを液体噴射ノズルの外側に
設けたことを要旨とするものである。
【００１０】請求項４に記載のレーザ加工装置の加工ヘ
ッドは、請求項１、請求項２、または請求項３に記載の
レーザ加工装置の加工ヘッドにおいて、前記液体が水で
あることを要旨とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
によって説明する。
【００１２】図１は本発明に係るレーザ加工装置の加工
ヘッドを示す図である。なお、レーザ加工装置の全体の
構成は周知のものと同様であるので図示省略してある。
【００１３】加工ヘッド１には中空筒状のレンズホルダ
ー２の底部にレーザ光３が入射する集光レンズ１１が設
けてある。この集光レンズ１１を境界にして集光レンズ
１１の下方には、レーザ光３に対して透明な液体を液体
ビーム７として被加工材６へ高圧で噴射する液体噴射ノ
ズル８が設けてある。
【００１４】上述の液体５には、実施例では水を使用し
ているが、レーザ光に対して透明な液体ならば使用する
ことが可能であり、例えばシリコンオイルなどを使用す
ることも可能である。
【００１５】上述の液体噴射ノズル８の形状は下方に凸
の漏斗状になっており、水５噴出する噴出口９には、同
径の直線部からなる液体ガイド部１０を設け、ここから
噴出する水５が柱状の液体ビーム７を維持しやすくして
ある。
【００１６】また、液体噴射ノズル８は、レンズホルダ
ー２の外周に設けたノズルホルダー１２に一体的に取付
けてあり、ノズルホルダー１２に設けた管路１３から適
宜な流量の水５が供給される様に設けてある。また、前
記加工ヘッド１は、図示省略のＸＹ座標位置決め装置に
より被加工材６の所望の位置に位置決めできる様に設け
てある。
【００１７】上記構成の加工ヘッド１において、漏斗状
の液体噴射ノズル８へ高圧な水５を供給すると、水５は
液体噴射ノズル８の噴出口９から液体ビーム７となって
流出する。液体噴射ノズル８から水５が液体ビーム７と
なって流出している状態において、加工ヘッド１に導か
れたレーザ光３を前記集光レンズ１１によって、前記液
体ビーム７内に入射する。
【００１８】水５の屈折率は空気より大きいので、液体
ビーム７の側壁に当たったレーザ光３は全反射を繰り返
しながら液体ビーム７の下方に進行し、加工ヘッド１の
下方に設置した被加工材６まで導かれる。
【００１９】また、液体ビーム７は容易に拡散しないの
で、上下方向に高さの異なる被加工材でも加工ヘッド１
を高さの変化に合わせて上下させなくても容易にレーザ
加工を行うことができる。
【００２０】図２は本発明に係るレーザ加工装置の加工
ヘッド１の別の形態を示すもので、主たる構成は図１の
例と同一であり、同一の部品には同一の符号を付してそ
の説明を省略する。
【００２１】加工ヘッド２０は、前記液体ビーム７の外
側に液体ビーム７と同軸に高圧のガス２１を流す様にし
たものであり、前記漏斗状の液体噴射ノズル８の外側に
同軸にガス噴射用のガスノズル２３を設けてある。
【００２２】噴射用のガスには、例えば窒素、アルゴン
などの不活性ガス、または酸素、空気などの活性ガスを
目的に合わせて使用することができる。
【００２３】図２に示す様に、ガスノズル２３は前記ノ
ズルホルダー１３の外側に設けたノズルホルダー２５に
設けてあり、管路２７を介してガスノズル２３に供給さ
れたガス２１が、ガスノズル２３の環状の噴射口２９か
ら液体ビーム７と同軸に噴射され、液体ビーム７の周囲
はガス２１で包囲された状態となる。
【００２４】従って、液体ビーム７はガス２１で広がり
を押さえられるので、液体ビーム７の距離をより長くす
ることができる。また、ガスはレーザ加工時のアシスト
ガスとしての役目もなすものである。
【００２５】
【発明の効果】請求項１または請求項２の発明によれ
ば、焦点位置に対する上下方向の位置的余裕が大きいの
で高さの相違する三次元的形状を有する被加工材を容易
に加工できる。
【００２６】請求項３の発明によれば、液体ビームの周
囲が高圧ガス流で包囲されるので液体ビームの拡散が押
さえられより安定した加工ができる。
【００２７】請求項４の発明によれば、液体ビームの液
体に水を使用しているので、コストが安価であると共に
取扱いが簡単である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるレーザ加工装置の加工ヘッドの
説明図。
【図２】本発明に係わるレーザ加工装置の加工ヘッドの
別の実施例の説明図。
【符号の説明】
１、２０ 加工ヘッド ２ レンズホルダー ３ レーザ光 ５ 液体 ６ 被加工材 ７ 液体ビーム ８ 液体噴射ノズル ９ 、２９ 噴出口 １０ 液体ガイド部 １１ 集光レンズ １２ ノズルホルダー １３、２７ 管路 ２１ ガス ２３ ガスノズル ２５ ノズルホルダー

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被加工材へレーザ光を集光照射するレー
    ザ加工装置の加工ヘッドにして、前記加工ヘッドの底部
    にレーザ光が入射する集光レンズを設け、該集光レンズ
    を境界にして集光レンズの下方にレーザ光を透過する高
    圧な液体を被加工材表面へ液体ビームとして噴射する液
    体噴射ノズルを設けたことを特徴とするレーザ加工装置
    の加工ヘッド。
  2. 【請求項２】 前記液体噴射ノズルの噴射口に直線的液
    体ガイド部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の
    レーザ加工装置の加工ヘッド。
  3. 【請求項３】 前記液体噴射ノズルの噴射口と同軸の気
    体噴射口を備えた気体噴射ノズルを液体噴射ノズルの外
    側に設けたことを特徴とする請求項２に記載のレーザ加
    工装置の加工ヘッド。
  4. 【請求項４】 前記液体が水であることを特徴とする請
    求項１、請求項２、または請求項３に記載のレーザ加工
    装置の加工ヘッド。
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