JPH11277288A - Nozzle for laser torch - Google Patents
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Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、集光レンズのよう
な光学レンズ系を内蔵した筒状のレーザトーチの先端か
らレーザ光をワークに照射してレーザ加工を行うレーザ
加工装置に関し、特にレーザトーチの改良に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser processing apparatus for irradiating a workpiece with laser light from the tip of a cylindrical laser torch having a built-in optical lens system such as a condenser lens, and more particularly to a laser torch. Regarding improvement.
【0002】[0002]
【従来の技術】図4を参照して、レーザ加工装置の一例
として、ガルバノスキャナを用いてレーザビームをX軸
方向、Y軸方向に振らせることでワークの多点を加工す
るレーザ加工装置について説明する。レーザ発振器41
から出力されたレーザビームを、エキスパンダ43、ミ
ラー44を経由させてマスク45に導く。マスク45を
通過したパルス状のレーザ光はミラー47により下方に
反射される。ミラー47で反射されたレーザ光は、第1
のガルバノミラー48、第2のガルバノミラー49によ
りX方向、Y方向に振られる。レーザ光はfθレンズ5
0を通してワーク51上に設定された加工領域52を照
射するように振られる。2. Description of the Related Art Referring to FIG. 4, as an example of a laser processing apparatus, a laser processing apparatus for processing a multi-point of a work by oscillating a laser beam in an X-axis direction and a Y-axis direction using a galvano scanner. explain. Laser oscillator 41
Is guided to a mask 45 via an expander 43 and a mirror 44. The pulsed laser light that has passed through the mask 45 is reflected downward by the mirror 47. The laser light reflected by the mirror 47 is
Is swung in the X and Y directions by the galvanometer mirror 48 and the second galvanometer mirror 49. Laser light is fθ lens 5
It is swung so as to irradiate the processing area 52 set on the work 51 through 0.
【0003】なお、ワーク51はX−Yステージ53上
に載置されているが、ここではX−Yステージ53の駆
動系についての図示、説明は省略する。また、ミラー4
7の上方には、レンズ54、CCDカメラ55によりワ
ーク51の位置決めを行うアライメント系が設けられて
いるが、これも説明は省略する。The work 51 is mounted on an XY stage 53, but illustration and description of a drive system of the XY stage 53 are omitted here. Also, mirror 4
An alignment system for positioning the work 51 by the lens 54 and the CCD camera 55 is provided above the lens 7, but the description is also omitted.
【0004】通常、第1、第2のガルバノミラー48、
49やfθレンズ50は筒状のケーシングに収容され、
レーザトーチとして構成されている。また、fθレンズ
50は、周知のように、集光レンズやその他の複数のレ
ンズを組合せて成るものであり、図4では1枚のレンズ
で代表して示している。Usually, first and second galvanometer mirrors 48,
49 and the fθ lens 50 are housed in a cylindrical casing,
It is configured as a laser torch. As is well known, the fθ lens 50 is formed by combining a condensing lens and a plurality of other lenses, and is represented by a single lens in FIG.
【0005】図5は、レーザ加工装置のうち、レーザ光
を1点に照射して加工するレーザ加工装置におけるレー
ザトーチの一部、特にノズルと呼ばれる先端部を示して
いる。レーザ光を1点に照射して加工する場合には、f
θレンズを使用する必要は無く、集光レンズのみを用い
る。筒状のケーシング60の下部に集光レンズ61を保
持するためのレンズホルダ機構62が組み込まれてい
る。集光レンズ61の下側において、ガラスホルダ63
により保持された保護ガラス64によりトーチ内部が保
護される。これは、レーザ加工中に生ずる塵埃やガス成
分がトーチ内部に侵入しないようにするためである。保
護ガラス64の下側にはアシストガス導入ポート65が
設けられている。ケーシング60の先端部にはノズルス
リーブ66が設けられ、このノズルスリーブ66にノズ
ル67が取り付けられる。ノズルスリーブ66は、集光
レンズ61の焦点距離に応じて交換される。FIG. 5 shows a part of a laser torch in a laser processing apparatus for processing by irradiating a laser beam to one point, particularly a tip portion called a nozzle. When processing is performed by irradiating a laser beam to one point, f
There is no need to use a θ lens, and only a condenser lens is used. A lens holder mechanism 62 for holding the condenser lens 61 is incorporated below the cylindrical casing 60. On the lower side of the condenser lens 61, a glass holder 63
The inside of the torch is protected by the protective glass 64 held by the. This is to prevent dust and gas components generated during laser processing from entering the torch. An assist gas introduction port 65 is provided below the protective glass 64. A nozzle sleeve 66 is provided at the tip of the casing 60, and a nozzle 67 is attached to the nozzle sleeve 66. The nozzle sleeve 66 is exchanged according to the focal length of the condenser lens 61.
【0006】図5から明らかなように、レーザを1点に
照射して加工するレーザ加工装置で使用されるノズル6
7は、図4で説明したようなレーザ加工装置とは異な
り、集光レンズ61からレーザ加工点までの空間内に、
レーザ光束の集光形状に合わせたコーン状のものが採用
される。このコーン状のノズル67は、材質に金属(ア
ルミや銅)又はテフロンが使用されている。これら金属
やテフロンは、使用する波長のレーザ光を透過せず、反
射又は吸収する作用がある。As is apparent from FIG. 5, a nozzle 6 used in a laser processing apparatus for processing by irradiating a laser beam to one point.
7 is different from the laser processing apparatus described in FIG. 4 in the space from the condenser lens 61 to the laser processing point.
A cone-shaped one adapted to the condensing shape of the laser beam is adopted. The cone-shaped nozzle 67 is made of metal (aluminum or copper) or Teflon. These metals and Teflon have the function of reflecting or absorbing the laser beam of the wavelength to be used without transmitting the laser beam.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】このようなコーン状の
ノズルは、図4に示されるようなレーザトーチのノズル
としては使用できない。これは、ガルバノスキャナを使
用した場合、レーザ光が複数個所に振られるので、レー
ザ光がコーン状のノズルの内壁に当たってしまうからで
ある。このため、ノズルは筒状にせざるを得ず、この場
合、ノズル内に導入されたアシストガスが拡散してしま
い、レーザ加工点にうまく作用しないという問題点があ
る。Such a cone-shaped nozzle cannot be used as a laser torch nozzle as shown in FIG. This is because, when a galvano scanner is used, the laser light oscillates at a plurality of locations, and the laser light hits the inner wall of the cone-shaped nozzle. For this reason, the nozzle must be formed in a cylindrical shape. In this case, there is a problem that the assist gas introduced into the nozzle is diffused and does not work well on the laser processing point.
【0008】そこで、本発明の課題は、レーザ光の照射
位置に制限されない形状で、且つレーザ光と同軸上に1
点又は複数点に同時に、アシストガスを供給することを
可能にするレーザトーチ用ノズルを提供することにあ
る。Accordingly, an object of the present invention is to provide a laser beam having a shape which is not limited to the irradiation position of the laser beam and which is coaxial with the laser beam.
It is an object of the present invention to provide a laser torch nozzle capable of supplying an assist gas to a point or a plurality of points at the same time.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、光学レ
ンズ系を内蔵した筒状のレーザトーチの先端からレーザ
光をワークに照射してレーザ加工を行うレーザ加工装置
において、前記レーザトーチの先端部を構成しているノ
ズルに、該ノズルの開口を塞ぐように前記レーザ光の透
過性の高い材料による光学部材を設け、該光学部材に
は、前記レーザトーチ内に導入されるアシストガス吹き
付け用の貫通孔を少なくとも1つ設けたことを特徴とす
るレーザトーチ用ノズルが提供される。According to the present invention, there is provided a laser processing apparatus for performing laser processing by irradiating a workpiece with laser light from the tip of a cylindrical laser torch having a built-in optical lens system. The nozzle constituting the optical member is provided with an optical member made of a material having high permeability to the laser light so as to close the opening of the nozzle, and the optical member has a through hole for blowing an assist gas introduced into the laser torch. A nozzle for a laser torch characterized by having at least one hole is provided.
【0010】なお、前記レーザ光を振らせて前記ワーク
のあらかじめ定められた複数個所に照射するガルバノス
キャナを備えたレーザ加工装置の場合には、前記光学部
材には、前記ワークのあらかじめ定められた複数個所に
対応する個所に複数の前記貫通孔を設けることを特徴と
する。In the case of a laser processing apparatus provided with a galvano scanner for oscillating the laser beam and irradiating the laser beam to a plurality of predetermined portions of the work, the optical member includes a predetermined portion of the work. A plurality of the through holes are provided at locations corresponding to the plurality of locations.
【0011】[0011]
【作用】本発明では、レーザトーチ先端部の光学部材の
材質に、使用する波長のレーザ光を透過する材質を採用
するため、レーザ光束と同軸上に1点又は多点同時にア
シストガスを供給する場合にも、レーザ光束の照射位置
に制約されないノズルを構成することができる。According to the present invention, the material of the optical member at the tip of the laser torch is made of a material that transmits laser light of the wavelength to be used. In addition, a nozzle that is not restricted by the irradiation position of the laser beam can be configured.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】図1は本発明によるレーザトーチ
用ノズルの第1の実施の形態を示し、レーザ光軸と同軸
上に多点同時にアシストガスを供給する例を示してい
る。レーザトーチの先端部には、fθレンズ10を収容
しているレンズホルダ機構11がある。レンズホルダ機
構11の先端部には更に、円筒状のノズル12が設けら
れ、このノズル12を塞ぐように円柱状の光学部材13
が設けられている。光学部材13は、レーザ加工点付近
まで延び、使用する波長のレーザ光を透過する材質で構
成されている。具体的には、波長1.06μmのYAG
レーザ光を使用する場合には、光学部材13は透明体と
なる合成石英又はBK−7などのガラス材質を用いる。
波長9.3μm又は10.6μmのCO2 レーザ光を使
用する場合には、ZnSe(ジンクセレン)を用いる。
また、波長355nmや246nmの紫外レーザ光を使
用する場合には、合成石英を用いる。一方、ノズル12
は材質に金属(アルミや銅)が使用され、側面にはアシ
ストガスの供給口14が設けられている。FIG. 1 shows a first embodiment of a laser torch nozzle according to the present invention, in which an assist gas is supplied simultaneously at multiple points coaxially with the laser optical axis. At the tip of the laser torch, there is a lens holder mechanism 11 that houses the fθ lens 10. A cylindrical nozzle 12 is further provided at the tip of the lens holder mechanism 11, and a cylindrical optical member 13 is closed so as to close the nozzle 12.
Is provided. The optical member 13 is extended from the vicinity of the laser processing point, and is made of a material that transmits laser light having a wavelength to be used. Specifically, a YAG having a wavelength of 1.06 μm
When a laser beam is used, the optical member 13 uses a synthetic quartz or a glass material such as BK-7, which is a transparent body.
When using a CO 2 laser beam having a wavelength of 9.3 μm or 10.6 μm, ZnSe (zinc selenium) is used.
When ultraviolet laser light having a wavelength of 355 nm or 246 nm is used, synthetic quartz is used. On the other hand, the nozzle 12
Is made of metal (aluminum or copper), and an assist gas supply port 14 is provided on a side surface.
【0013】本形態は、図4で説明したようなレーザ加
工装置を対象としており、レーザ加工点があらかじめ定
められた多点位置であるので、図2に示すように、光学
部材13にはレーザ光の照射点に対応させて、アシスト
ガス吹き付け用の貫通孔13−1が複数個(ここでは3
個)設けられる。これらの貫通孔13−1は、レーザ光
の集光形状に制約されることなく決めることができる。
すなわち、従来のコーン状のノズルではレーザ光の集光
形状に制限された開口が必要であった。しかし、本形態
ではレーザ集光形状より貫通孔13−1の径が小さくて
も、光学部材13は使用する波長のレーザ光に対して透
過性があるため、円柱形状のものにアシストガス供給用
の多点の貫通孔13−1を設けた構造のもので良い。The present embodiment is directed to the laser processing apparatus as described with reference to FIG. 4, and since the laser processing point is at a predetermined multipoint position, as shown in FIG. In correspondence with the light irradiation point, a plurality of through holes 13-1 for assist gas blowing (here, 3
) Are provided. These through holes 13-1 can be determined without being restricted by the condensing shape of the laser beam.
That is, the conventional cone-shaped nozzle requires an opening limited to the condensing shape of the laser beam. However, in this embodiment, even if the diameter of the through hole 13-1 is smaller than the laser condensing shape, the optical member 13 is transparent to the laser light of the wavelength to be used, so that the cylindrical member is used for supplying the assist gas. The structure having the multi-point through-hole 13-1 may be used.
【0014】なお、貫通孔13−1の数や位置は、あら
かじめ定められるレーザ加工点に応じて設定される。ま
た、図1では図示を省略しているが、fθレンズ10の
下側には、図5で説明したような保護ガラスが設けられ
る。The number and position of the through holes 13-1 are set in accordance with a predetermined laser processing point. Although not shown in FIG. 1, a protective glass as described with reference to FIG. 5 is provided below the fθ lens 10.
【0015】図3は、本発明の第2の実施の形態を示
し、レーザ加工装置のうち、レーザ光を1点に照射して
加工するレーザ加工装置におけるノズルを示している。
この形態では、集光レンズ20を保持しているレンズホ
ルダ機構21の先端部にノズル22が設けられる。ノズ
ル22は、中央部に貫通穴22−1を有し、この貫通穴
22−1を塞ぐように光学部材23が設けられる。光学
部材23はその中心軸に沿うように貫通孔23−1を有
している。光学部材23は、図1で説明した光学部材1
3と同様の材料が用いられる。また、ノズル22には、
アシストガスの供給口24が設けられている。FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention, and shows a nozzle in a laser processing apparatus that performs processing by irradiating a laser beam to one point in the laser processing apparatus.
In this embodiment, a nozzle 22 is provided at the tip of a lens holder mechanism 21 that holds the condenser lens 20. The nozzle 22 has a through hole 22-1 at the center, and an optical member 23 is provided so as to close the through hole 22-1. The optical member 23 has a through hole 23-1 along the central axis. The optical member 23 is the optical member 1 described with reference to FIG.
The same material as in No. 3 is used. In addition, the nozzle 22 includes
An assist gas supply port 24 is provided.
【0016】この形態では、光学部材23の径及び長さ
をレーザ光の波長に応じて設定することにより、光ファ
イバ的なレーザ光の導波路として使用できる。In this embodiment, by setting the diameter and length of the optical member 23 in accordance with the wavelength of the laser light, the optical member 23 can be used as an optical fiber-like laser light waveguide.
【0017】[0017]
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば簡単な構造で、レーザ光と同軸上に同時に多点のアシ
ストガスを供給できるようなノズルを提供できる。As described above, according to the present invention, it is possible to provide a nozzle capable of simultaneously supplying multiple points of assist gas coaxially with laser light with a simple structure.
【図1】本発明の第1の実施の形態によるレーザトーチ
用ノズルの縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a nozzle for a laser torch according to a first embodiment of the present invention.
【図2】図1に示された光学部材の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of the optical member shown in FIG.
【図3】本発明の第2の実施の形態によるレーザトーチ
用ノズルの縦断面図である。FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a nozzle for a laser torch according to a second embodiment of the present invention.
【図4】本発明が適用されるレーザ加工装置の一例を説
明するための構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram illustrating an example of a laser processing apparatus to which the present invention is applied.
【図5】従来のレーザトーチ用ノズルの一例の縦断面図
である。FIG. 5 is a longitudinal sectional view of an example of a conventional laser torch nozzle.
10 fθレンズ 11、21 レンズホルダ機構 12、22 ノズル 13、23 光学部材 14、24 アシストガスの供給口 20 集光レンズ Reference Signs List 10 fθ lens 11, 21 Lens holder mechanism 12, 22 Nozzle 13, 23 Optical member 14, 24 Assist gas supply port 20 Condensing lens
Claims (2)
ーチの先端からレーザ光をワークに照射してレーザ加工
を行うレーザ加工装置において、前記レーザトーチの先
端部を構成しているノズルに、該ノズルの開口を塞ぐよ
うに前記レーザ光の透過性の高い材料による光学部材を
設け、該光学部材には、前記レーザトーチ内に導入され
るアシストガス吹き付け用の貫通孔を少なくとも1つ設
けたことを特徴とするレーザトーチ用ノズル。1. A laser processing apparatus for performing laser processing by irradiating a workpiece with laser light from the tip of a cylindrical laser torch having a built-in optical lens system, wherein the nozzle constituting the tip of the laser torch is provided with a nozzle An optical member made of a material having a high laser light transmittance is provided so as to close the opening of the laser torch, and the optical member is provided with at least one through hole for blowing an assist gas introduced into the laser torch. Laser torch nozzle.
おいて、前記レーザ光を振らせて前記ワークのあらかじ
め定められた複数個所に照射するガルバノスキャナを備
え、前記光学部材には、前記ワークのあらかじめ定めら
れた複数個所に対応する個所に複数の前記貫通孔を設け
ることを特徴とするレーザトーチ用ノズル。2. The laser torch nozzle according to claim 1, further comprising: a galvano scanner for oscillating the laser beam to irradiate a predetermined plurality of positions on the work, wherein the optical member includes a predetermined position of the work. A nozzle for a laser torch, wherein a plurality of the through holes are provided at locations corresponding to the plurality of locations.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10084625A JPH11277288A (en) | 1998-03-30 | 1998-03-30 | Nozzle for laser torch |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10084625A JPH11277288A (en) | 1998-03-30 | 1998-03-30 | Nozzle for laser torch |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11277288A true JPH11277288A (en) | 1999-10-12 |
Family
ID=13835867
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10084625A Withdrawn JPH11277288A (en) | 1998-03-30 | 1998-03-30 | Nozzle for laser torch |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11277288A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6667459B1 (en) | 2000-11-21 | 2003-12-23 | Hypertherm, Inc. | Configurable nozzle baffle apparatus and method |
-
1998
- 1998-03-30 JP JP10084625A patent/JPH11277288A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6667459B1 (en) | 2000-11-21 | 2003-12-23 | Hypertherm, Inc. | Configurable nozzle baffle apparatus and method |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050607 |