JPH0334435B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、レーザ光をレンズで集光し被加工
材料に照射して加工を行うレーザ加工機に関し、
特に被加工材料を支えるとともに、流体噴射を行
つて被加工材料の冷却とガスおよびドロスを吸引
するようにしたレーザ加工機に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

レーザ加工機は公知である。レーザ加工の特徴
は、光エネルギーを照射して熱エネルギーに変換
することで、被加工材料を溶解または蒸発により
加工する方式であるので、被加工材料に熱加工特
有の影響が生じる。すなわち、第１は熱変形で加
工の寸法精度が悪化すること、第２は被加工材料
の裏面に焼け色が多く表れること、第３は被加工
材料を燃焼させてしまうこと、第４は被加工材料
の裏面にドロスの付着が生じること、第５は被加
工材料からのガス発生が行われること等がレーザ
加工法の弱点として上げられる。

これに対し、従来のレーザ加工機における被加
工材料の裏面からの対策は、ストレート穴による
吸塵方式か、単純パイプによる気体の吹き付け方
式が実施されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記ストレート穴による吸塵方式は、
被加工材料の裏面からの気体供給は不能であるこ
とはもちろんであるが、吸引においても吸引でき
る気体量が少ないので吸引力が弱いため、被加工
材料の裏面から勢よく飛び出す加工かすが四方に
散るのを防ぐことができず、ストレート穴の側面
に付着し易い方式となつている。したがつて、こ
の方式では大気中に浮遊しているガスと加工かす
を集塵するだけのものであつた。

また単純パイプによる気体吹き付け方式は、全
く集塵能力がなく、被加工材料の裏面に発生する
加工かすとガスを大気中に四散させるだけのた
め、作業環境を悪くするのみならず、機械装置の
摺動部や回転部に付着し、これらの寿命を短くさ
せるのと、加工ノズルから噴出している補助ガス
の進行を妨げてしまい、補助ガスの働きを弱める
場合が多い。その結果、この方式では、被加工材
料の裏面の焼け色の防止と燃焼の防止に若干の効
果があるだけという問題点があつた。また、被加
工材料の上面あるいは下面から酸化防止用の不活
性ガスを吹き付ける方式があるが、これらはレー
ザ照射位置からかなりはなれた所へガスを噴射す
るものであるため、最も熱上昇が高い加工部を冷
却できないのと、材料別の対応が不可能なため効
果の少ない方法である。

この発明は、上記の問題点を解決するためにな
されたもので、被加工材料の種類や加工内容に対
応して冷却効果と集塵能力を向上させるととも
に、加工熱の除去と加工かすが付着しないレーザ
加工機を提供することを目的とする。

〔発明が解決しようとする課題〕

この発明にかかるレーザ加工機は、 前記台のガイド孔内に組み付けられ錐台状の外
周上端を前記被加工材料下面の近傍で対向した位
置とし、レーザ光の進行位置に吸引用の貫通孔を
形成する下部基台と、 この下部基台外周の傾斜面と間隔をおいて対向
して配置された内径との間で前記被加工材料の下
面へ直接圧力流体を当てる傾斜噴射口を形成する
上部基台と、 前記ガイド孔内を上下動できる前記下部基台と
前記上部基台とからなる噴射吸引口金と、 この噴射吸引口金を不動の前記台に対し上下動
させ前記被加工材料の下面と前記傾斜噴射口の距
離を変える駆動装置と、 前記傾斜噴射口へ圧力流体を供給する流体通路
と、 前記貫通孔に存在する液体および金属カスを吸
引する通路を有する吸引装置と、 を備えたものである。

〔作用〕

この発明においては、流体通路から供給された
圧力流体は傾斜噴射口から被加工材料の裏面に斜
めに噴射して当たり、被加工材料を冷却すると同
時に下部基体の貫通孔から下方に抜け、さらに被
加工材料の裏面と加工材料受け口との間隔を調整
して、圧力流体が日加工材料裏面に当たる位置を
変えるとともに、圧力流体の流速を適正値にする
ことで加工かすや加工により発生したガスの吸引
を効率よく除去するのを被加工材料を冷却し熱変
形を防ぐ。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面について説明す
る。

第１図，第２図はこの発明の位置実施例を示す
要部を断面で示した側面図および被加工材料受台
装置の平面図である。

この図で、１１はレーザ光で、図示しないレー
ザ発振器から送られてくる。１２はレンズ、１３
はヘツドケースで、レンズ１２を組み込んでい
る。１４は補助ガス注入口、１５はノズルであ
り、主としてこれらによりレーザヘツド１０が構
成されている。Ｗは被加工材料である。２０は被
加工材料受け台装置で、大別して、台３０と噴射
吸引口金４０とで構成されている。また、５０は
吸引ダクトである。

台３０は、吸引ダクト５０に載置され、中央部
分にガイド孔３１が形成されており、円周に沿つ
て自在ベアリング３２が上面に若干突出して複数
個設けられ、この上に載置される被加工材料Ｗを
上下方向一定で水平方向には任意の方向に移動し
易いように支承する。台３０には圧力流体を供給
する流体通路３３が設けられている。

噴射吸引口金４０は、下部基体４１と上部基体
４５とから主として構成されている。

下部基体４１は円錐台状をなし、吸引ダクト５
０に嵌合されており、その外周は傾斜面４２とな
り、中央に貫通孔４３が形成される。貫通孔４３
は下方にいくに従い次第に拡開くする形状、つま
り円錐台形の空間を形成するように構成されてい
る。４４は段部である。

上部基体４５は円環状をなし、下部基体４１と
一体に固着されており、その内面側が円環状の傾
斜面４６となつて下部基体４１の傾斜面４２と間
隔を置いて対向し、両傾斜面４２と４６とによつ
て傾斜噴射口４７が形成されている。そして、傾
斜噴射口４７の下方に円環状に拡大部４８が形成
され、この拡大部４８に流体通路４９が形成さ
れ、台３０の流体通路３３と合致するようになつ
ている。また、ｌは被加工材料Ｗと噴射吸引口金
４０との間隔である。

吸引ダクト５０は台３０の下方に設けられ、図
示しない吸引機により吸引される。

６０はこの発明の要部を示すレーザ加工機の加
工材料受け口の噴射吸引口金の駆動装置である。
６１は前記台３０の側方に形成した長孔で、回転
軸６２が挿されている。６３は前記回転軸６２の
回転つまみで、目盛りが取り付けられ、指示標６
４により回転角度が表示されている。６５は前記
回転軸６２に形成されたピニオン、６６は前記回
転軸６２を支承するベアリング、６７は前記ベア
リング６６を固定するリング、６８は前記上部基
体４５に形成されピニオン６５と噛合いするラツ
クである。

次に、動作について説明する。

加工に際しては、レーザヘツド１０にレーザ光
１１を導し、ノズル１５から被加工材料Ｗに照射
し加工を行う。この時、補助ガス注入口１４から
補助ガスを導入し、被加工材料Ｗに吹き掛ける。
一方、台３０上の被加工材料Ｗは図示しない位置
決め機構により位置決めされる。そして、台３０
の流体通路３３から圧力流体が供給され、この圧
力流体は流体通路４９を通つて拡大部４８に蓄え
られ、ここから傾斜噴射口４７を通つて上部から
噴出し、被加工材料Ｗに下方から吹き付ける。こ
れによつて、被加工材料Ｗの加工によつて生じた
ドロス，補助ガス，発生ガス等は圧力流体によつ
て貫通穴４３から下方に排出される。

このようにして、被加工材料Ｗの加工位置の裏
面は噴射された流体で覆われるので、燃焼防止効
果があり、また、流体の流れによつて熱が運びだ
される冷却効果が生じる。

さらに、圧力流体の圧力を高めると、被加工材
料Ｗの裏面に沿つて流れる流体速度が大となり、
被加工材料Ｗの加工部裏面に付着するドロスも持
ち去る効果が現れる。これは表面処理した加工材
料や合わせ材ほど効果が高まる。

上記のように、下部より噴射した圧力流体を被
加工材料Ｗの加工部裏面に当てると、第１図に示
されるように、圧力流体の加工部裏面での流れ方
向と、レーザ光１１および補助ガスの進行方向と
が直交することと、加工部中心の下より吸引機
（図示せず）により吸引が行われているため、ド
ロスや加工かす等はほとんど完全に除去される。

しかしながら、被加工材料Ｗの材質や板厚が異
なつたり、レーザ光の出力を変えたり、加工速度
を変えると、被加工材料Ｗの燃焼状態が変わるた
め、ドロスの付着やガスの発生や被加工材料の熱
変形等が大幅に変化する。

それには、噴射吸引口金の駆動装置６０の回転
つまみ６３を回して吸引口金４０を上、下動し、
被加工材料Ｗの裏面と傾斜噴射口４７との間隔
を最適の距離に設定するのと、噴射流体を外部に
逃さず効果的に使用することである。

そのため、流体噴射吸引口４７の外周を不動の
台３０の孔で囲う構造で流体の逃げを防ぐ方式を
とつている。

また、被加工材料Ｗの裏面に圧力流体が当たる
位置が変えられるので、傾斜噴射口４７から噴射
された圧力流体が被加工材料Ｗに当たる位置をレ
ーザ光１１で加工されている位置に近い場所であ
るか、離れた位置にあるかによつて、被加工材料
Ｗへの噴射の目的がドロスの取り除きにあるか、
あるいは被加工材料Ｗの変形防止にあるかによつ
てその選択が可能になる。

さらに、被加工材料Ｗの材質によつてレーザ光
１１の加工時に被加工材料Ｗの裏面へ飛び出す加
工かすの角度が変化するので、加工かすの飛び出
し角度に適合した位置に貫通孔４３を合わせると
加工かすの吸引がよくなつて噴射吸引口金４０や
吸引ダクト５０の側面に加工かすが付着するのを
防止することができる。

なお、上記実施例において、下部基体４１と上
部基体４５は、はじめから一体化してもよいが、
別体で作成した後、適宜の手段で一体化してもよ
い。そして、下部基体４１は円錐台状であればよ
い。さらに、傾斜噴射口４７は面状に形成されて
いるが、これは多数の管状体で構成することもで
きる。また、噴射吸引口金の駆動装置６０はピニ
オン６５とラツク６８を用いたが、この他、段部
４４にリング状のスペーサを所要の厚みに挿入し
たり、あるいは噴射吸引口金４０を吸引ダクト５
０の上部に螺合しておき、噴射吸引口金４０を回
動することによつて上、下動させるようにしても
よい。ただし、この場合は流体通路４９は流体通
路３３と回動した場合も一致するように長く形成
しておくものとする。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明は、被加工材料を
加工位置に支え、レーザ光の通過する位置にガイ
ド孔を形成した台と；錐台状をなし中央に貫通孔
を形成した下部基体と、この下部基体の外周の傾
斜面と間隔を置いて対向して配置され、傾斜面と
の間に傾斜噴射口を形成する上部基体とからな
り、また、傾斜噴射口に圧力流体を供給する流体
通が形成され、台のガイド孔内に取り付けられた
噴射吸引口金と；さらに、台３０に噴射吸引口金
を上、下動させる噴射吸引口金の駆動装置と；を
取り付けたので、下記のような効果が得られる。

圧力流体の流れで加熱された被加工材料の加
工部の冷却が十分に行われる。

圧力流体に冷却したものを使用できるので冷
却効果を上げることができる。

上記とにより被加工材料の加工変形が防
げる。

圧力流体に不活性ガスを使用することで、加
工部下面の焼けを防ぐことができ、燃焼し易い
被加工材料でも加工ができる。

圧力流体の圧力を高め流体を上げることでド
ロスの被加工材料への付着を小さくすることが
できる。

被加工材料の材質、板厚によつて最適の流速
が得られる。

被加工材料への噴射の目的がドロスの取り除
きか、被加工材料の変形防止かによつて被加工
材料の裏面に圧力流体の当たる位置を噴射吸引
口金の駆動装置により選択することができる。

レーザ光の照射位置の極く近傍の位置へ流体
の噴射を合わせられるので、ドロスの吹き飛ば
しや加工箇所の冷却が集中して効果的に行え
る。

被加工材料の加工時に飛び出す加工かすの飛
び出し角度に適合した位置に貫通孔を合わすこ
とができるので、噴射吸引口金や吸引グクトの
側面に加工かすが付着するのを防止で切る。

ガスや加工かす等の粉塵から環境を守ること
ができる。

かように、この発明によれば、レーザ加工機の
取り扱いが容易になるとともに、従来、加工不能
であつた特質の被加工材料の加工が可能になるの
で、その利用範囲を一段と拡大できる利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す側断面図、
第２図は、第１図の実施例の被加工材料受け台装
置の平面図である。 図中、１０はレーザヘツド、１１はレーザ光、
１２はレンズ、１３はヘツドケース、１４は補助
ガス注入口、１５はノズル、２０は被加工材料受
け台装置、３０は台、３１はガイド孔、３２は自
在ベアリング、３３，４９は流体通路、４０は噴
射吸引口金、４１は下部基体、４２，４６は傾斜
面、４３は貫通孔、４４は段部、４５は上部基
体、４７は傾斜噴射口、４８は拡大部、５０は吸
引ダクト、６０は噴射吸引口金の駆動装置、６１
は長孔、６２は回転軸、６３は回転つまみ、６４
は指示標、６５はピニオン、６６はベアリング、
６７はリング、６８はラツク、Ｗは被加工材料で
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被加工材料へレーザ光を照射するレーザ照射
   手段と、前記被加工材料の下方に配置されレーザ
   光の進行方向と同じ方向に中心を有するガイド孔
   を形成した台を有するレーザ加工機において、 前記台のガイド孔内に組み付けられ錐台状の外
   周上端を前記被加工材料下面の近傍で対向した位
   置とし、レーザ光の進行位置に吸引用の貫通孔を
   形成する下部基台と、 この下部基台外周の傾斜面と間隔をおいて対向
   して配置された内径との間で前記被加工材料の下
   面へ直接圧力流体を当てる傾斜噴射口を形成する
   上部基台と、 前記ガイド孔内を上下動できる前記下部基台と
   前記上部基台とからなる噴射吸引口金と、 この噴射吸引口金を不動の前記台に対し上下動
   させ前記被加工材料の下面と前記傾斜噴射口の距
   離を変える駆動装置と、 前記傾斜噴射口へ圧力流体を供給する流体通路
   と、 前記貫通孔に存在する液体および金属カスを吸
   引する通路を有する吸引装置と、 を備えたことを特徴とするレーザ加工機。 ２ 駆動装置が台側に設けたピニオンと噴射吸引
   口金側に設けたラツクとで構成されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレーザ加
   工機。 ３ 駆動装置が台と噴射吸引口金間に設けたねじ
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のレーザ加工機。