JPS5924596A - レ−ザ−加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はレーザービームに依っ゛Ｃ切断や穴明（）な
どの種々の方法によって板状の金属板のような被加工材
（ワークピース）を加工づるレーザー加工装置に関する
ものである。

よく知られているように、レーザービームは産業界にお
いて種々の材料を処理するのに広く使用されており、金
属加工の分野においては、レーザービームは金属板のよ
うな板状の被加工（Ａの切断や穴明りに利用されている
。

一般には、板状の被加工材を加工するレーザー加工装置
では、レーザー発振器からのレーザービームを被加工材
へ照射り−るための反射鏡とレーザービームを集光する
集光レンズを備えた加工ヘッド部と被加工材を水平に支
持して移動させる加工テーブル部とで構成されでいる。

レーリ゛−加工にＪ５　（ｊるレーザービームは、レー
ザー発振器で作られ上記の加工ｌ＼ツド部から被加工材
へ被加工材を溶融するためにアシストガス（例えば酸素
ガス）と共に照射される。

このアシストガスは、被加工材と反応し−Ｃ被加工材の
溶融を助（プると共に、溶融した金属やスラッグを除去
づる作用をする。また溶融金属の飛散に対しで集光レン
ズを保護する作用もある。

レーザーによる切断加工におい−Ｃは、被加工材の加工
点に集中的に照射されたレーザービームのエネルギーが
熱エネルギーとして被加工材に吸収されると共にアシス
トガス（０２カス）にＪ、る被加工材との酸化反応にｊ
：る反応熱もこれに（＝１加される。これらの熱］ニネ
ルギーによつ一℃液加工制は溶融されて切断されるので
ある。一般的にレーザービームによる切断においては、
加工部に発生する熱の周辺部への影響は、プラズマアー
ク切断、ガス溶断などに比較すれば非常に小さいのが特
徴である。然し、液加Ｉ　ｉＪが厚板である場合や、切
断形状が微細で複雑な時は、加工速度を遅くするために
上述の熱影響部分の範囲が広くなる。従って切断の形状
が微細で複雑な時には、必要とする微細な形状が溶融さ
れて完全に除去されでしまった。一方厚板の時には切断
面の精度が悪化すると云う問題があった。

これに対して、従来は被加工材を水冷しながら切断する
と云う方法をとっていたが、切断加二［の終了後に冷却
水がノズル先端の細孔部に毛管規象によつ”Ｃ残留し、
切断を再開したときにアシスト−ガスの噴流によって飛
散してレンズに（ｓ１着するなどの問題もあった。

この発明の第１の目的は、加工部分に発生覆る熱の周辺
部への影響を防止しＣ１微細な形状の加工ができる新規
なレーザー加工装置を提供づることである。

この発明の第２の目的は加工速度が遅くでも加工周辺部
への熱の影響を防止して切断面の精度の良好な加工がで
きるレーザー加工装置を提供することである。

更にこの発明の［目的は、レーザー加工部分の熱エネル
ギーの周辺部への拡散を効率よく■止づ−る冷却装置を
加工ヘッドに備えたレーザー加工装置を提供づることで
ある。

更にまたこの発明の目的は、冷却装置の冷７１１水がノ
ズル内に逆流するのを防止した加工ヘッドを備えたレー
ザー加工装置を提供することである。

その他の目的と本発明の利点は、本発明の好適な実施例
とその原理を示した添付図面の説明に４ｉ’ｆつ−Ｃ明
らかになるであろう。

第１図、第２図に示す様に、番号１で示されるレーザ−
加工装置は、ＣＯ２（二酸化炭素）レーザー発振装置の
如きレージ−発振装置３に接続されている。前記レーザ
ー発振装置３は、現在入手できるものであり、シー１１
−ビームＬＢを作り出し、それを第１図の矢印によって
示されるように前記レーザー加工装置へ送り出す様に配
置されでいる。

前記レーザー加工装置１は、ベース５、上記ベース５の
一端部に固定され垂直に形成されているボスト７、およ
び前記ボスト７によって前記ベース５の上方に水平片持
ち梁状に支持され−ＣいるＡ−バーへラドビーム９とか
ら成つ（いる。前記ベース５の上端には、加工される板
金の如ぎ液加］−材Ｗを水平に載置するべく複数のスラ
イドボール１３を有する固定テーブル１１が設【ノられ
′Ｃいる。

前記オーバーへラドビーム９の前端には、ミラーアッセ
ンブリ１７および集光レンズ１９を有するプロセッシン
グヘッドアッセンブリ１５が設けられている。そし−Ｃ
１上記ミラーアッセンブリ１７は、前記レーザー加工装
置３からのレーザービームＬＢを前記集光レンズ１９お
よび前記被加工材Ｗの方向へ屈折させるにうに設けられ
ており、前記レーザー発振装置３から前記ミラーアッセ
ンブリ１７へ送るために、この実施例においては、ざら
に２つのミラーアッセンブリ２１．２３が設（プられ−
Ｃいる。従つ−Ｃ１上述の如きレーザー加工装置１は、
前記レーザー加工装置３からレーザ−ビームＬＢを受は
取り、矢印ｒ示す様に前記プロセッシングへラドアッセ
ンブリ１５を通して前記ワークピースＷの加工のためそ
のレーザービームＬＢを供給づ”る様になっている。

前記被加工材Ｗを供給し、位置決め覆るために、前記レ
ーザー加工装置には、水平移動可能な第１キ（Ｉリッジ
２５、および前記第１キヤリツジ２５の上に移動可能に
載置され目つ前記被加工材Ｗを把持する複数の把持手段
２９を保持しくいる第２キヤリツジ２７が設けられてい
る。上記第１キヤリツジ２５は、前記固定デープル１１
の上☆Ｍ；に亙いに平行に固定された一対のレーザー３
１土に滑動自在に載置されでａ５す、駆動されることに
より前記プロセッシングへッドアッレン１す１５の真下
に位置する加工ゾーンへ接近離脱自在に移動する様にな
っＣいる。前記把持手段２９を保持しＣいる前記第２キ
ヤリツジ２７は、前記第１キヤリツジ２５の上に載置さ
れ、駆動されることにより前記レール３１と直角の方向
へ水平移動できる様になつＣいる。前記把持手段２９は
、前記第２キレリツジ２７に着脱調節自在に取り伺けら
れており、加工される被加工材Ｗの幅によって調節でき
る様になっている。また、被加工ＵＷの両端を支持する
ために、複数のスライドボール１３を有する一対の移動
デープル３３．３！：＋が、前記第１キヤリツジ２５に
取り付【プ可能となっＣおり、それらの移動テーブル３
３．３５は、前記第一１キヤリツジ２５によって被加工
材Ｗと其に移動する様になっている。さらに、前記固定
チーゾル１１十におい゛Ｃ被加工材Ｗ−を最初に位置決
めするために、ひっこめることのＣきるス１〜ツバ一手
段３７が、前記レープ−加工装Ｍ１の一部に水％ｌＬに
固定されているアーム部材３９に設けられＣいる。従っ
て、被加工材Ｗは、初めにその端部が前記ス１〜ツバ一
手段３７と当接する様に前記把持手段２９によ□って把
持されるどき、前記固定デープル１１上に位置決めされ
る。上述の位置決めにおいＣ１前配杷持手段２９は、前
記第１キヤリツジ２５にＪ、っ（前記ボス１−７の近く
の最初の位置に（ｉ’７．　＠　Ｌ／　ＣいるものとＪ
る。

上述の如ぎ構成によって、被加工材Ｗは、前記第１＋１
５よび第２キトリッジ２５，２７に」：っＣ前記固定デ
ーゾル１１土にお【〕る前記ブルッシングへッドアツレ
ンブリ′１５の真下に位Ｅ？　’ｊるどさ、レーザービ
ーム１−１３により切断あるいは穴ありされる。

もちろ／υ、前記レーク“−発振装置３りょって作られ
たレーザービームＬＢは、前記プロセッシングへッドア
ッレン１す１５へ送られ、矢印にＪ、って示される様に
前記ミラーアッセンブリ１７によって下方に向【ノられ
る。そして、そのレーク”−ビームｉＢは、集光レンズ
゛１９を通して酸素ガスの如きアシストガスと共に被加
工材Ｗへ供給される。

また、前記第１および第２キレリッジ２５．２７が、プ
ログラムされた数値制御のちとに自動的かつ連続的に移
動可能なことは同業者が容易に理解しうるところぐある
。

次に、前記ブ［１１，？ッシングへラドアレンブリ１５
に備えられ−Ｃいるノズルアセンブリーの構成につい（
°説明する。第３図を参照りるに、ノズルアセンブリ４
１はアンス１−ガスと共にレーザービームＬ、　Ｂを被
加工材Ｗに照射する噴出口４３３を備えた内側ノズルと
冷に１月を噴出づるｌ〔めの冷却剤通路４５とその噴出
口４７どを備えた外側ノズルとを一体的に構成した２重
ノズルどなっている。この内側ノズルは、内側ノズル本
体／１９ど、着１］ｆＪ自右の内側ノズルチップ５１と
から成る。外側ノズルも同様に、外側ノズル本体と、着
脱自在の外側ノズルデツプ５３とから成っＣいる。前記
冷却剤通路には冷却剤導入口５５に連通し−Ｃいる。ま
たこの内側ノズル本体の外径部には、ネジ５７が形成し
Ｃある。前記内側ノス゛ル本体４９は、スリー１状の保
持部材５９に垂直方向に摺動自在に保持されている。ま
たスリーブ状のゲージング６１は環状部材６３に一体的
に固定され（いる。本実施例にａ５いては、スリーブ状
のケーシング部材６１には、レーザ−ビームど共に被加
工ｖＵＷに噴出づるアシストカスの圧）ｊを計測１−る
ための圧力５１６５を備えている。前記２重ノズルのほ
ぼ中央部には、リング状のカラ一部材６７が一ト下方向
に摺動自在に１■挿しである。

この２重のノス゛ルは複数の調節ネジ６９によっ−Ｃ１
ぞの水平位置を調節できるように座金７１を介したスプ
リング７３によっ−（゛ケーシング６１の中に保持され
ている。スリーブ状保持部材５９の中に垂直方向に摺動
自在に保持されたこの２重ノズルは、ネジ５７に噛合し
た環状の、Ｊ！１節ナツト７５によって垂直方向の位置
を調ｍｃぎるように設けられてＪ５す、また間口部７７
をイラツる環状部月７９により支承されている。また、
この２重ノズルどスリーブ状の保持部材５９は、ピン８
１とビン８３にＪ：っ（回転しないように保持されでい
るが、垂直方向には移動さｌることがＣ′きる。更にま
た、このノズルアレン１す４１には、被加工材の反りｊ
、たは歪みに対抗覆るための抑圧機構８；５を備えＣい
る。

この抑圧機構８５は、キャスターＬ１−ラー８９どキ１
１スターローラーを固着覆る環状のキャスターローラー
保持部材８７から成り、前記環状部１７９の下面にボル
トによっＣ固定されている。

この環状のキャスターローラー保持部材の内側には、冷
却剤を吸引排出づる環状の排出用ノズル９１が設りられ
てａ３す、前記の外側ノズルから噴出されＣ被加工材Ｗ
の上面に溜った冷却剤を外側ノズルをとり囲／υだ環状
の吸引［１９３から図示しない真空ポンプにより吸引排
出づる。またこのキレスターローラー保持部Ｈには、前
記の冷却材が周囲に拡散しないようにするシールリング
９５が取（＝ＪりられＣおり、このシールリング９５は
被加工材Ｗの上面に当接し−Ｃいる。前記内側ノズル本
体の内装の大径部分には、漏斗状の第１アシス１〜ガス
ガイド部祠９７が内装されてＪ５す、下方の小径部分に
は同形状の第２アシス１〜ガスガイド部材９９が内装さ
れＣいる。この第１アシスト−カスガイド部材及び第２
アシストガスガイド部々イと、内側ノズル本体との間に
は若干の空間部１０１．１０３がイれぞれ設け−Ｃある
。

以上の構成の説明により理解されるように、冷却剤通路
に図示しない冷ＩＪ］剤供給源から冷ｋ］剤を供給すす
ることにより、冷却剤噴出［１から、冷却剤がレーザー
ビームの加工部近傍に噴出され、加工部近傍が冷却され
ることになる。従って、前述した微細な形状の部分が溶
融消失することなく加工Ｃきると共に原板で′も良好な
切Ｗｉ面精度が得られる。一方被加工材の表面に流出し
た冷Ｍｌ剤は、シールリングにより液加Ｉ　＋Ａの表面
に広く周囲に拡散づることが阻止されると共に環状の吸
引口９３から図示しないポンプにより排出［ｌを経で外
部に吸引′４Ｊ１出されるのＣ液加］二拐の表面を）ｌ
ｊＣｑことがない。また冷却剤が常に循環しＣいる力で
冷１！＋効果が大きい。

更に本発明によれば、アシス１〜カスは、第１及び第２
のアシス［−ガスガイドにより、その流速が速められＣ
噴出１」より噴出させられるのＣ１切断部分からの飛散
、例えば冷却水及び溶融金属などがレンズに付着するの
が防止される。また、飛散物の一部がノズル内に侵入し
ても２段階に設けられた空間部にまき込まれて上方への
侵入が阻止される。

なお本発明は上述の実施例にのみ限定されるべきではな
く適宜の設計変更を行なうことによって他の実施態様で
もって実施ぐきるものひある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るレーリー−加工装置の側面図で
ある。 第２図は第１図のレーリ゛−加二Ｉニ装置の平面図であ
る。 第３図は第１図及び第２図におりるレーザー加工（幾の
ノズルアレンブリの拡大断面図である。 （図面の主要な部分を表わづ符号の説明）９７．９９・
・・アシス］〜ガスカイ１〜１０１．１０３・・・空間
部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被加工材へアシストガスを噴出すると共にレーザー光線
   を照射するノズルの周囲に、冷却媒体を噴出する冷Ｎ）
   媒体用噴出口と該噴出口の回りに前記冷ＦｉＯ媒体の吸
   入口を備えたレーザー加工装置において、前記ノス′ル
   内にアンス１−ガスカイトを設け、該アシストガスガイ
   ドと該ノズルとの間に若干の空間部を設けたことを特徴
   とするレーザ“−加工装置。