JPH1085983A - レーザ切断ノズル - Google Patents

レーザ切断ノズル

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JPH1085983A
JPH1085983A JP8246652A JP24665296A JPH1085983A JP H1085983 A JPH1085983 A JP H1085983A JP 8246652 A JP8246652 A JP 8246652A JP 24665296 A JP24665296 A JP 24665296A JP H1085983 A JPH1085983 A JP H1085983A
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JP
Japan
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nozzle
auxiliary gas
laser cutting
nozzles
external
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP8246652A
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English (en)
Inventor
Naoya Horiuchi
直也 堀内
Koji Ishii
幸二 石井
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Tanaka Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Tanaka Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH1085983A publication Critical patent/JPH1085983A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ノズルに形成した補助ガス噴射用の開口部の
数に対応して複数のガス制御部を設置しなければなら
ず、コストが上昇する。 【解決手段】 補助ガス15が導入されるレーザビーム
穴を形成する第1ノズル11と、該第1ノズル11を外
側から囲繞する筒状の第2ノズル12と、該第2ノズル
12を外側から囲繞する筒状に形成され、第1ノズルよ
り噴射する補助ガスの周囲を包み込む外部補助ガス17
を噴射する外部開口部18を第2ノズル12との間に形
成する外装ハウジング13とを具備してなり、第1、第
2ノズル11、12には互いに連通可能な第1、第2連
通穴20、21が開口され、第1、第2連通穴20、2
1の重合量によって外部補助ガス17流量が容易に設定
されるレーザ切断ノズル10を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ切断装置の
切断トーチに装着されるレーザ切断ノズルに係り、特
に、切断位置に補助ガスを供給するレーザ切断ノズルに
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、レーザ切断ノズルとしては、ノズ
ルに開口したレーザビーム用の穴に補助ガスを導入して
加工端部から噴射させるようにして切断位置に供給する
構造が一般的である。しかしながら、このような構造の
レーザ切断ノズルでは、切断位置に供給した補助ガス濃
度が不安定であり、弱い風が作用しただけで補助ガス濃
度が低下してしまうため、加工品質の向上の妨げになっ
ていた。
【0003】前記問題に鑑みて、近年では、例えば図4
に示すような2重ノズルが提案されている。図4中符号
1はハウジング、2は第1開口部、3は第2開口部、4
はガスジャケット、5は第1ガス制御部、6は第2ガス
制御部である。第1開口部2はハウジング1の出射側
(図4下側)の中央部に開口されており、第2開口部3
は第1開口部2の外側に該第1開口部2を囲むようにし
て開口されている。第1開口部2は、入射側(図4上
側)から入射された切断用のレーザビーム(図示せず)
が内部を貫通して出射側から出射されるようになってい
る。また第1開口部2には第1ガス制御部5が接続され
ており、レーザビームによる被切断材の切断位置および
その周囲に補助ガス7が噴射されるようになっている。
第2開口部3には第2ガス制御部6が接続されており、
該第2ガス制御部6からガスジャケット4を介して供給
された補助ガス8が、第1開口部2から噴射された補助
ガス7の外側を覆うようにして噴射されるようになって
いる。
【0004】第1、第2開口部2、3から噴射される補
助ガス7、8は、それぞれ第1、第2ガス制御部5、6
によって個別に制御される。これにより、加工条件の対
応範囲が拡がり、安定した加工性能が得られる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記のよう
なレーザ切断ノズルの場合、第1、第2開口部2、3の
それぞれに対応して二つのガス制御部5、6を設置しな
ければならず、またこれらガス制御部5、6を経由して
補助ガス7、8を第1、第2開口部2、3に導くガス配
管を布設する必要もあるので、構造が複雑になって組み
立てに手間がかかる上、コストが上昇するといった問題
があった。
【0006】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
ので、補助ガス流路が単純化して組み立てが簡単になる
とともに低コスト化が可能になるレーザ切断ノズルを提
供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、以下の構成を採用した。すなわち、請求項
1記載の発明では、補助ガスが導入可能なレーザビーム
穴を形成してその端部の開口部からレーザビームを出
射、補助ガスを噴射する第1ノズルと、該第1ノズルを
その外側から囲繞する筒状の第2ノズルと、該第2ノズ
ルをその外側から囲繞する筒状に形成され、第1ノズル
より噴射する補助ガスの周囲を包み込む外部補助ガスを
噴射する外部開口部を第2ノズルとの間に形成する外装
ハウジングとを具備してなり、第1、第2ノズルには開
口部および外部開口部の上流側で連通する第1、第2連
通穴が開口され、第1、第2連通穴の重合量を変更する
ことで設定される流量の補助ガスが第1ノズルから分流
されて外部補助ガスとして外部開口部から噴射されるよ
うになっていることを特徴とするレーザ切断ノズルを前
記課題の解決手段とした。
【0008】本発明によれば、連通させた第1、第2連
通穴を介して第1ノズルに導入した補助ガスを外部補助
ガスとして分流するので、第1ノズルのみに補助ガスを
供給すれば、開口部および外部開口部の双方から所望の
流量のガスを噴射させることができる。外部補助ガス流
量の変更は、第1、第2連通穴の重合量の変更によって
なされる。第1、第2連通穴の重合量の変更は、(1)
第1ノズルへの第2ノズルの装着位置を変更すること
で、連通する第1、第2連通穴の対の数や同一対での重
合量を変更する構造や、(2)連通させた第1、第2連
通穴の間に介挿したシャッター部材を移動する構造等の
適用によって可能になる。(1)の装着位置の変更は、
第1ノズルに対して第2ノズルを着脱自在な構造にして
おき、しかも第1ノズルには第2ノズルの装着位置を複
数設けておく。
【0009】請求項2記載の発明では、第1、第2ノズ
ルを相対的にずらすことにより、第1連通穴から第2連
通穴への補助ガスの分流量が変更されるようになってい
ることを特徴とする請求項1記載のレーザ切断ノズルを
前記課題の解決手段とした。
【0010】本発明によれば、第1、第2ノズルの相対
位置を軸方向や周方向にずらすことで、第1、第2連通
穴の重合量を変更がなされる。例えば第1、第2ノズル
が角筒状の場合には、軸方向への相対位置変更によって
連通穴同士の重合量の変更が容易になされる。
【0011】請求項3記載の発明では、第1、第2ノズ
ルが共に円筒形状をなし、第1、第2ノズルを互いに軸
回りに相対回転させることで、第1、第2連通穴間の補
助ガスの分流量が変更されるようになっていることを特
徴とする請求項2記載のレーザ切断ノズルを前記課題の
解決手段とした。
【0012】本発明によれば、第1、第2ノズルを軸回
りに相対回転するだけで、補助ガスの分流量の変更を容
易に行うことができる。また、第1、第2ノズルが共に
円筒形状であるので、軸回りへの相対回転が容易であ
り、しかも、連通穴間のシール状態を確実に維持するこ
とができ、回転がスムーズになる。このことから、分流
量の微調整も容易になる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下本発明のレーザ切断ノズルの
一実施形態を、図1および図2を参照して説明する。図
において、符号10はレーザ切断ノズル、11は第1ノ
ズル(第1円筒部材)、12は第2ノズル(第2円筒部
材)、13は外装ハウジング、14はガス制御部であ
る。
【0014】図1に示すように、レーザ切断ノズル10
は、補助ガス15が導入されるレーザビーム穴を形成し
てその端部の開口部16からこれらを出射、噴射する円
筒状の第1ノズル11と、該第1ノズル11をその外側
から囲繞する円筒状の第2ノズル12と、該第2ノズル
12をその外側から囲繞する概略円筒状に形成され、第
1ノズル11より噴射する補助ガス15の周囲を包み込
む外部補助ガス17を噴射する外部開口部18を第2ノ
ズル12との間に形成する外装ハウジング13とを具備
して構成されている。
【0015】第1ノズル11のレーザビーム入射側(図
1上側)にはガス制御装置14が接続されており、第1
ノズル11にはこのガス制御装置14によって圧力およ
び流量が調整された補助ガス15が導入される。第2ノ
ズル12は、第1ノズル11の外周面と摺接してその周
方向に回転可能な内面形状を有している。なお、第2ノ
ズル12は第1ノズル11の軸方向には移動しないよう
になっているので、第1ノズル11の軸方向定位置でそ
の周方向に回転する。第2ノズル12の加工端部側(図
1下側)は、先端に行くほど開口径が縮小するテーパ部
19になっており、第1ノズル11から噴射された補助
ガス15を拡散させること無く、図1中レーザ切断ノズ
ル10の下方に配置した図示していない被切断材に向け
て噴射する。
【0016】第1、第2ノズル11、12の側部には円
形の第1、第2連通穴20、21がそれぞれ第1、第2
ノズル11、12の周方向複数箇所に開口されており、
第1ノズル11に対する第2ノズル12の回転によっ
て、全ての第1連通穴20と第2連通穴21との連通、
閉塞が同時になされるようになっている。なお、第1、
第2連通穴20、21は、開口部16および外部開口部
18より上流側で連通される。
【0017】図2に示すように、第2連通穴21は、第
2ノズル12の周方向に沿って細長い長穴であって、こ
の形状によって第1連通穴20と連通させる際の位置決
め精度が緩和されている。なお、第1、第2連通穴2
0、21の配列ピッチをずらすと、第1、第2ノズル1
1、12の相対位置の調整によって、第1、第2連通穴
20、21の連通個数を調整することも可能になる。ま
た、第1連通穴20はすべて同形状に揃える必要がある
が、その形状は円形以外、長方形等各種形状の適用が可
能である。また、同一の第2ノズル12に形成する第2
連通穴21についても、全て同一形状に揃えてあれば、
各種形状の適用が可能である。これにより、第2ノズル
12の回転によって第1連通穴20と連通される第2連
通穴21の数や、連通部分の大きさをより細かく調整す
ることが可能となる。
【0018】以下、本実施形態のレーザ切断ノズル10
の作用および効果を説明する。前記レーザ切断ノズル1
0によれば、第1ノズル11に導入した補助ガス15
は、第2ノズル12のテーパ部19を経て被切断材の切
断位置に噴射されるとともに、第1、第2連通穴20、
21が一部分でも連通されている場合には、その連通部
分の大きさ(以下「重合量」)に相当する流量が外部開
口部18に分流される。すなわち、図1に示すように、
第1、第2連通穴20、21を連通させておくと、ガス
制御部14が供給するガス流量Q0は、開口部16から
噴射される流量Q1と、外部開口部18から噴射される
流量Q2とに分流されることになる。このレーザ切断ノ
ズル10においては、第1、第2連通穴20、21同士
の重合量を調整することで、Q1とQ2の最適バランスを
得るようにしている。切断位置での補助ガス15濃度の
安定維持はQ1とQ2のバランスによって左右され、特に
Q2の流量によって支配される場合が多いから、本実施
形態のレーザ切断ノズル10によれば、切断位置近傍で
の補助ガス15濃度を安定維持することが容易になる。
【0019】図3は、レーザ切断ノズル10の第2ノズ
ル12の回転角度と外部補助ガス17の流量Q2との関
係を示す。図3によると、第1ノズル11内への補助ガ
ス15の供給圧P1、P2、P3の違いに関わらず、第2
ノズル12の回転角度θが40度から50度で外部補助
ガス17の流量Q2の最大値が得られる。また、回転角
度θが40度ないし50度からずれるにしたがって流量
Q2が減少していくので、第2ノズル12の回転角度θ
を調整することで外部補助ガス17流量Q2を微調整で
きることが分かる。また、回転角度θが0度と90度の
場合では、外部補助ガス17の供給がストップする。
【0020】したがって、本実施形態のレーザ切断ノズ
ル10によれば、第1ノズル11の周方向に第2ノズル
12を回転させて、第1、第2連通穴20、21の重合
量を変更するだけで所望の外部補助ガス17流量Q2を
簡便に得ることができるので、高い切断品質が容易に得
られる。また、ガス制御部14の設置数が一台で済み、
その設置に係る配管も簡素化できるので、ガス系統の部
品点数が減少して組み立てが容易になるとともに、低コ
スト化も可能になる。
【0021】なお、第1、第2ノズルおよび外装ハウジ
ング形状は図示したものに限定されず、適宜設計変更可
能である。また、例えば、角筒状の第1、第2ノズルを
適用した場合には、両ノズルの軸方向の相対移動によっ
て、それぞれに形成した連通穴同士の重合量を変更す
る。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載のレ
ーザ切断ノズルによれば、内外に重合された筒状の第
1、第2ノズルに開口された第1、第2連通穴を介し
て、第1ノズルに導入された補助ガスを外部補助ガスと
して分流して外部開口部から噴射するようにしたので、
(1)第1、第2連通穴の重合量を変更することで開口
穴から噴射する補助ガスと外部開口部から噴射する外部
補助ガスとの流量比を簡便に変更、調節することがで
き、高い切断品質が得られる、(2)補助ガスを供給す
るガス供給系が一本で済むので、補助ガス流路が単純化
して組み立てが簡単になるとともに低コスト化が可能に
なるといった優れた効果を奏する。
【0023】請求項2記載のレーザ切断ノズルによれ
ば、第1、第2ノズルを相対的にずらすことにより、第
1連通穴から第2連通穴への補助ガスの分流量が変更さ
れるようにしたので、分流量の変更が容易になり、補助
ガスと外部補助ガスとの流量比の変更、調節が一層簡便
になるといった優れた効果を奏する。
【0024】請求項3記載のレーザ切断ノズルによれ
ば、第1、第2ノズルが共に円筒形状をなし、第1、第
2ノズルを互いに軸回りに相対回転させることで、第
1、第2連通穴間の補助ガスの分流量が変更されるよう
にしたので、第1、第2ノズルの軸回りへの相対回転が
スムーズになり、分流量の微調整も簡便に行うことがで
きるといった優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のレーザ切断ノズルの一実施形態を示
す部分破断正面図である。
【図2】 図1のレーザ切断ノズルの第1、第2ノズル
を示す拡大斜視図である。
【図3】 本発明のレーザ切断ノズルの作用を示す図で
あって、第2ノズルの回転角度と外部補助ガスの流量Q
2との関係を示す。
【図4】 従来例のレーザ切断ノズルを示す部分破断正
面図である。
【符号の説明】
10 レーザ切断ノズル 11 第1ノズル(第1円筒部材) 12 第2ノズル(第2円筒部材) 13 外装ハウジング 15 補助ガス 16 開口部 17 外部補助ガス 18 外部開口部 20 第1連通穴 21 第2連通穴

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ切断装置の切断トーチに装着され
    るレーザ切断ノズルであって、 補助ガス(15)が導入可能なレーザビーム穴を形成し
    てその端部の開口部(16)からレーザビームを出射、
    補助ガスを噴射する第1ノズル(11)と、該第1ノズ
    ルをその外側から囲繞する筒状の第2ノズル(12)
    と、該第2ノズルをその外側から囲繞する筒状に形成さ
    れ、第1ノズルより噴射する補助ガスの周囲を包み込む
    外部補助ガス(17)を噴射する外部開口部(18)を
    第2ノズルとの間に形成する外装ハウジング(13)と
    を具備してなり、 第1、第2ノズルには開口部および外部開口部の上流側
    で連通する第1、第2連通穴(20、21)が開口さ
    れ、第1、第2連通穴の重合量を変更することで設定さ
    れる流量の補助ガスが第1ノズルから分流されて外部補
    助ガスとして外部開口部から噴射されるようになってい
    ることを特徴とするレーザ切断ノズル(10)。
  2. 【請求項2】 第1、第2ノズルを相対的にずらすこと
    により、第1連通穴から第2連通穴への補助ガスの分流
    量が変更されるようになっていることを特徴とする請求
    項1記載のレーザ切断ノズル。
  3. 【請求項3】 第1、第2ノズルが共に円筒形状をな
    し、第1、第2ノズルを互いに軸回りに相対回転させる
    ことで、第1、第2連通穴間の補助ガスの分流量が変更
    されるようになっていることを特徴とする請求項2記載
    のレーザ切断ノズル。
JP8246652A 1996-09-18 1996-09-18 レーザ切断ノズル Withdrawn JPH1085983A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116689957A (zh) * 2023-07-14 2023-09-05 上海工程技术大学 一种用于激光切割的超音速双气流喷嘴
CN117506164A (zh) * 2023-11-30 2024-02-06 昆山允可精密工业技术有限公司 一种激光切割时避免所切割材料产生化学反应的激光切割头
CN118371892A (zh) * 2024-06-25 2024-07-23 龙雕智能装备(山东)有限公司 激光切割方法、激光切割头及激光切割机

Cited By (4)

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Date Code Title Description
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Effective date: 20031202