JPH0671473A - レーザ加工機の加工ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 加工ヘッド１は、ハウジング５とその下方外
周部に嵌装したノズル６とを備えている。ノズル６とハ
ウジング５とにわたっては、圧縮ばね８を弾装してあ
り、これによりノズル６は常時上方側に付勢されてい
る。また、ノズル６とハウジング５との間には圧力室９
を形成してあり、この圧力室９に圧力調整手段１４を介
して所要の圧力の圧縮空気を供給するようにしている。 【効果】 加工条件に応じて集光レンズ４の高さ（ハウ
ジング５の高さ）を変更した際には、それに対応する所
定圧力の圧縮空気が圧力室９に供給される。そのため、
圧力室９の圧力と圧縮ばね８の付勢力とがバランスする
位置までノズル６がハウジング５に対して自動的に昇降
される。これにより、ノズル６の下端部と被加工物３と
の間隔δを一定に維持することができる。従来に比較し
て、ノズル６の高さ位置の調整が簡単になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野】本発明はレーザ加工機の加工ヘッ
ドの改良に関する。

【従来の技術】従来、レーザ加工機の加工ヘッドとし
て、レーザ光線を集光する集光レンズを収納したハウジ
ングと、ハウジングに対してレーザ光線の光軸に沿って
相対変位可能なノズルとを備え、被加工物の板厚や材質
等の加工条件に応じてハウジング内に収納した集光レン
ズの焦点位置を調整するものは知られている（例えば特
公平２−５７４７８号公報、特開平４−５２０９６号公
報）。このような従来の装置では、上記ノズルとハウジ
ングとにわたって弾装したばねによってノズルを下方に
付勢するとともに、ロック，アンロック機構によってノ
ズルをハウジングの所要高さ位置に保持するようにして
いる。そして、被加工物の加工条件に応じて集光レンズ
の焦点位置（ハウジングの高さ）を変更した際には、ハ
ウジングに対してノズルを所要量だけ昇降させて該ノズ
ルをロック機構によってハウジングに保持するようにし
ている。したがって、集光レンズの焦点位置を位置を変
更しても、ノズルと被加工物との間隔を一定に維持する
ことができる。

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の装置では、ハウジングにノズルを保持するためにロ
ック，アンロック機構を設けているので、加工ヘッドが
大型化するという欠点があった。しかも、集光レンズの
焦点位置を変更した際には、ノズルと被加工物との間隔
を一定にとするために、次のような調整作業を行ってい
た。すなわち、先ずロック，アンロック機構によるノズ
ルのロック状態を解除し、次にハウジングおよびノズル
を下降させて、該ノズルの下端を基準面となる被加工物
に当接させ、その後にロック，アンロック機構によって
ノズルをハウジングにロックし、最後にハウジングを上
昇させてノズルの下端を基準面から離隔させるという作
業過程でノズルの位置調整を行っていたものである。し
たがって、このような従来の装置では、ノズルの位置調
整に手間がかかるという欠点があった。

【課題を解決するための手段】上述した事情に鑑み、本
発明は、レーザ光線を集光する集光レンズを収納したハ
ウジングと、このハウジングに摺動自在に嵌装されて該
ハウジングに対してレーザ光線の光軸に沿って相対変位
可能なノズルと、ハウジングとノズルとにわたって弾装
されてハウジングに対してノズルを一方向に付勢するば
ねと、上記ハウジングの外周部とノズルの内周面との間
に形成した圧力室と、上記圧力室に圧縮空気を供給して
上記ノズルをばねの付勢方向とは反対方向に付勢する圧
縮空気の供給源と、上記圧力室に供給する圧縮空気の圧
力を調整して、ハウジングに対するノズルの保持位置を
調整する調整手段とを備えるレーザ加工機の加工ヘッド
を提供するものである。

【作用】このような構成によれば、被加工物の板厚、材
質等の加工条件に応じて焦点レンズの焦点位置を変更し
たとき、すなわちハウジングと被加工物との間隔を変更
したときには、上記圧力室に所要の圧力の圧縮空気を供
給すれば、ばねの弾撥力と圧力室内に供給された圧縮空
気とがバランスする位置にノズルが停止して、そのまま
の位置にノズルを保持することができる。そのため、焦
点レンズの焦点位置と圧力室に供給する圧縮空気との関
係を予め決定しておけば、加工条件に応じて焦点レンズ
の焦点位置を変更しても、ノズルと被加工物との間隔を
一定にすることができる。また、従来、ノズルをハウジ
ングの所定位置に保持するために必要であったロック，
アンロック機構を省略することができる。したがって、
従来に比較して構成が簡単で、かつノズルの位置調整が
簡単な加工ヘッドを提供することができる。

【実施例】以下図示実施例について本発明を説明する
と、図１において、１はレーザ加工機の加工ヘッドであ
り、この加工ヘッド１は図示しない可動フレームに鉛直
下方に向けて取り付けられている。そして、可動フレー
ムがＸ方向に移動されることによって、加工ヘッド１も
Ｘ方向に移動することができる。また、加工ヘッド１は
図示しない昇降機構によって上記可動フレームに対して
昇降自在に設けられており、後述する制御装置によって
この昇降機構を制御して加工ヘッド１を昇降させるよう
になっている。それによって、加工テーブル２上の被加
工物３にレーザ光線Ｌを照射する際の集光レンズ４の焦
点位置を調整することができる。被加工物３を載置した
加工テーブル２は、上記Ｘ方向と直交するＹ方向に移動
可能となっているので、加工テーブル２と加工ヘッド１
とをＸＹ方向に相対移動させることにより、被加工物３
に切断、穿孔等の所要のレーザ加工を施すことができ
る。加工ヘッド１は、上記可動フレームに昇降自在に設
けたハウジング５と、このハウジング５の下端外周に摺
動自在に嵌装したノズル６とから構成してあり、上記ハ
ウジング５の上方内周部に上記集光レンズ４を固定して
設けている。ハウジング５の所要位置には、アシストガ
スの供給通路５ａを形成してあり、被加工物３にレーザ
光線Ｌを照射してレーザ加工を施す際に、この供給通路
５ａを介してハウジング５内にアシストガスを供給する
ようにしている。その際には、ハウジング５の内部空間
およびノズル６の内部空間を介して被加工物３の加工位
置にアシストガスが供給されるようになっている。ハウ
ジング５における供給通路５ａを設けた位置よりも下方
側は、下端部が縮径するテーパ部５ｂとしてあり、さら
にテーパ部５ｂにおける下端外周部は、下端部が小径と
なる段付筒状に形成している。すなわち、テーパ部５ｂ
における最下方部は、小径外周部５ｃとしてあり、それ
から連続する上方部は、小径外周部５ｃよりも大径の大
径外周部５ｄとしている。また、それら両外周部５ｃ，
５ｄの境界部は半径方向外方に膨出させて大径外周部５
ｄよりも大径のフランジ部５ｅとしてあり、これら両外
周部５ｃ，５ｄおよびフランジ部５ｅに、ノズル６の内
周部を摺動自在に嵌装させている。一方、ノズル６は段
付筒状に形成してあり、その下方側小径部の内周面は、
レーザ光線Ｌおよびアシストガスが通過するテーパ孔６
ａとしている。このテーパ孔６ａよりも上方となる内周
部は、テーパ孔６ａよりも拡径させた小径内周部６ｂと
してあり、また小径内周部６ｂから連続する上方内周部
は、該小径内周部６ｂよりも拡径させた大径内周部６ｃ
としてあり、さらに大径内周部６ｃの上端は半径方向内
方に膨出させたストッパ部６ｄとしている。そして、こ
のノズル６における小径内周部６ｂをハウジング５の小
径外周部５ｃに、また大径内周部６ｃをハウジング５の
フランジ部５ｅに、さらにストッパ部６ｄをハウジング
５の大径外周部５ｄにそれぞれ摺動自在に嵌装させてい
る。これら各摺動部分の気密を保持するために、本実施
例では、上記ノズル６のストッパ部６ｄ、ハウジング５
のフランジ部５ｅおよび小径外周部５ｃの所要位置にそ
れぞれシール部材７を装着している。このようにしてハ
ウジング５の下端部にノズル６を嵌装することによっ
て、ハウジング５の大径外周部５ｄないしフランジ部５
ｅおよび、それらに対向するノズル６の大径内周部６ｃ
ないしストッパ部６ｄとによって筒状の空間が形成され
ており、この空間を構成するフランジ部５ｅとストッパ
部６ｄとにわたって所定のばね定数を備えた圧縮ばね８
を弾装している。この圧縮ばね８の弾撥力によって、上
記ノズル６はハウジング５に対して常時上方側にむけて
付勢されている。また、上記ハウジング５の小径外周部
５ｃないしフランジ部５ｅと、それらに対向するノズル
６の大径内周部６ｃとそれに隣接する段部端面とによっ
て、リング状の空間が形成されており、その空間を圧力
室９としている。圧力室９は、ノズル６に穿設した半径
方向の貫通孔６ｅおよびそれに接続した導管１０とによ
って圧縮空気供給源１３に接続してあり、したがって、
この圧縮空気供給源１３から圧力室９に圧縮空気を供給
することができる。そして、圧力室９に圧縮空気を供給
した際には、その圧縮空気の圧力によって上記圧縮ばね
８の弾撥力に抗してノズル６を下方に付勢するようにな
っている。これに対して、圧力室９内に圧縮空気が供給
されていない状態では、上記圧縮ばね８によって上方に
付勢されたノズル６は、図１に示したストッパ部６ｄが
ハウジング５の大径外周部５ｄとテーパ部５ｂとの境界
部に当接した位置で停止している。さらに、上記導管１
０の途中には、電気信号に比例して空気圧を変化させる
レギュレータからなる圧力調整手段１４を設けてあり、
この圧力調整手段１４によって圧力室９に供給する圧縮
空気の圧力を調整することができる。本実施例では、被
加工物３の加工条件に応じて集光レンズの４の焦点位置
を変更した際には、その変更した集光レンズの４の焦点
位置に合わせて、ハウジング５に対してノズル６を所要
量だけ昇降させるようにしてあり、それによってノズル
６の下端部と被加工物３との間隔δを一定に維持するよ
うにしている。そのために、本実施例では、制御装置１
５に、予め被加工物３の板厚、材質等の加工条件に応じ
て最適な集光レンズ４の高さ（ハウジング５の高さ）を
記憶させるようにしている。また、それと同時に、被加
工物３とノズル６の下端との間隔δが一定となるよう
に、各加工条件の集光レンズ４の高さに対応して圧力室
９に供給すべき圧縮空気の圧力を制御装置１５に記憶さ
せている。より詳細には、圧力室９に供給する圧縮空気
の圧力の大小によって、圧力室９内の圧縮空気がノズル
６を下方に付勢する付勢力と圧縮ばね８がノズル６を上
方に付勢する弾撥力とがバランスして停止する位置が決
まるので、上記各加工条件における集光レンズ４の高さ
（ハウジング５の高さ）に対応させて、被加工物３とノ
ズル６の下端との間隔δが一定となるような各加工条件
における圧力を制御装置１５にあらかじめ記憶させるよ
うにしている。なお、上記圧縮ばね８を収納した空間
は、テーパ部５ｂに穿設した連通孔５ｆによってテーパ
部５ｂの内部空間に連通させてあり、そのため、テーパ
部５ｂ内にアシストガスを供給した際には、上記連通孔
５ｆを介してアシストガスは圧縮ばね８を収納した空間
内にも導入される。そして、本実施例では、このアシス
トガスの供給時に、上記空間内に導入されたアシストガ
スによってノズル６を上方に付勢する付勢力と、アシス
トガスがノズル６のテーパ孔６ａに作用してノズル６を
下方に付勢する付勢力とをバランスさせるようにしてい
るので、被加工物３の加工条件によって変化するアシス
トガスの圧力によるノズル６への影響を避けることがで
きる。以上の構成によれば、被加工物３の板厚、材質等
の加工条件を変更する際には、そのことを制御装置１５
に入力すると、制御装置１５は予め記憶したデータに基
づいて図示しない昇降機構によってハウジング５を所要
量だけ昇降させて、集光レンズ４を最適な焦点位置とな
る高さに位置させる。またそれと同時に、制御装置１５
は、該集光レンズ４の位置に対応するように、予め記憶
した圧縮空気圧とノズル６の高さとに関するデータに基
づいて、圧力調整機構１４に選択した圧縮空気圧を伝達
する。これにより、圧力調整手段１４は、圧縮空気供給
源１３から給送される圧縮空気の圧力を制御装置１５か
ら伝達された所定圧力に調整するので、その所定圧力の
圧縮空気が圧力室９に供給される。これによって、圧力
室９の圧縮空気の圧力と圧縮ばね８による付勢力とがバ
ランスする位置までノズル６がハウジング対して昇降さ
れてから停止する。そして、そのままの圧力の圧縮空気
を圧力室９に供給することによって、ハウジング５にノ
ズル６を保持することができ、したがって、ノズル６の
下端と被加工物３との間隔δを一定に維持することがで
きる。このような本実施例によれば、被加工物３の板
厚、材料等の加工条件に応じて集光レンズ４の焦点位置
を変更した際には、その加工条件に対応してハウジング
５に対するノズル６の保持位置が自動的に調整され、し
たがって、加工条件を変更した際のノズル６の位置調整
作業をきわめて簡単に行うことができる。また、従来の
加工ヘッドは、ノズル６をハウジング５に固定するため
にロック，アンロック機構を設けていたので、その分だ
け加工ヘッドが大型化していたが、上述した本実施例に
よれば、そのようなロック，アンロック機構が必要ない
ので、従来に比較して加工ヘッド１の構成を簡略化する
ことができる。

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、従来に
比較すると構成が簡単で、かつノズルの位置調整が簡単
な加工ヘッドを提供できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略の構成図

【符号の説明】

１ 加工ヘッド ３ 被加工物 ５ ハウジン
グ ６ ノズル ８ 圧縮ばね ９ 圧力室 １３ 圧縮空気供給源 １４ 圧力調整手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光線を集光する集光レンズを収納
   したハウジングと、このハウジングに摺動自在に嵌装さ
   れて該ハウジングに対してレーザ光線の光軸に沿って相
   対変位可能なノズルと、ハウジングとノズルとにわたっ
   て弾装されてハウジングに対してノズルを一方向に付勢
   するばねと、上記ハウジングの外周部とノズルの内周面
   との間に形成した圧力室と、上記圧力室に圧縮空気を供
   給して上記ノズルをばねの付勢方向とは反対方向に付勢
   する圧縮空気の供給源と、上記圧力室に供給する圧縮空
   気の圧力を調整して、ハウジングに対するノズルの保持
   位置を調整する圧力調整手段とを備えることを特徴とす
   るレーザ加工機の加工ヘッド。