JPS602959B2 - レ−ザ加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ワーク（被加工材）の加工部にレーザビー
ムを照射して加工する際、その加工部にアシストガスを
噴出させる加工ヘッドのノズルの改良に係わり、更に詳
しくは、ワークの加工時に発生する溶融物、蒸発物を除
去し、更に加工部周辺の冷却効果も兼ねて混合アシスト
ガスを噴出させるための噴射ノズルを備えたレーザ加工
装置に関するものである。

一般に、レーザ加工時に使用されるアシストガスは、酸
化反応を促進しうる酸素（０２）である。

しかし、アシストガスとしての酸素は、高価であるため
、そのままでは使用されず、空気と混合して使用される
。そして、この空気と酸素との混合比は、夫々ワークの
種類により選定され、その混合比のガスボンベを予め用
意して、ワークの種類が変るごとに交換しているのが現
状であった。

ところで、従来酸素の必要量は、ワークの材質、加工速
度およびークの厚さ等の加工条件により調整できること
が、混合ガスの種類および混合比は、あらかじめ業者に
指定したガスボンベを使用するため、このガスボンベに
封入された混合ガスの混合比を必要に応じて自由に調整
することは、業者以外には不可能で、しかもコスト高で
あるという問題があった。

この発明は、かかる従来の問題点に鑑み、これを有効に
解決したもので、その目的とするところはアシストガス
の混合が調整自在で、しかも精度良く加工を行なうこと
ができるレーザ加工装置を提供するものである。

タ このような目的は、この発明によれば、アシストガ
スを主アシストガスと副アシストガスとに２分して、主
ァシストガスをワークの加工部へ噴射する際、主ァシス
トガスの噴射通路に設けた吸引通路から副ァシストガス
を吸引して所望の混合比に調整自在とすることにより達
成される。

以下、添付図面に基いてこの発明の好適な実施例を説明
する。

第１図、第２図はこの発明を実施したＮＣ制御されるレ
ーザ加工装置の正面図と平面図とを示し、このレーザ加
工装置１は、主としてレーザ加工機３と、炭酸ガスレー
ザを使用したレーザ発振器５と、このレーザ発振器５の
電源装置７と、レーザ発振器５における発振用混合ガス
を冷却するための図示しない冷却システムとから構成さ
れ、このレーザ加工機３に敦暦されたワークＷは、ＮＣ
制御により位置決めされる。

前記レーザ加工機３には、レーザ発振器５から発振され
たレーザ発線４（レーザビーム）９を、テーブルで言う
ところの固定テーブル１１上に戦層されたワークＷに照
射させる複数のミラー１３ａ，１３ｂ，１３ｃが調整自
在に取付けられている。

また、上託しーザビーム９は、加工ヘッド１５内に設け
られた集光レン１５ａ及びノズル１５ｂを通って、ワー
クＷの表面、もしくは表面より僅かに下部の加工部にＺ
に集光照射される。

これによりワークＷは、レーザビーム９の光ェネルギを
吸収し、ワークＷの加工部Ｚが溶融、蒸発して溝加工、
切断加工、溶接加工等が行なわれる。

前記固定テ−ブルー１の長手方向の一側部には、板状の
ワークＷを把持する位置決め装置１７が設けられており
、この位置決め装置１７には、図示しないワークＷのＹ
方向の基準ストツパが具備されるとともに、Ｘ軸ガイド
レール１９に沿って第２図において前後方向に移動する
×鞠キャリツジ２１が取付けられている。

Ｘ軸ガイドレール１９は、固定テーブル１１の長手方向
（第２図において左右方向）に敷設された図示しないＹ
軸ガイドレールに沿って移動するＹ軸キャリッジ２３上
に敷設されている。

なお、×軸ガイドレール１９と、図示しないＹ軸ガイド
レールとは直交して敷設されるとともに、上記×軸ガイ
ドレール１９にガイドされるＸ軸キャリッジ２１は、サ
ーボモータ２５により駆動され、またガイドレールにガ
イドされるＹ軸キヤリツジ２３は、図示しないサーボモ
ータにより駆動されるものである。

また２７は、Ｙ軸キャリッジ２３と一体的に設けられた
移動テーブルであってこの移動テーフル２７上には、ワ
ークＷを支承する複数のフリーストロークベアリング２
９が回転自在に埋設されている。

また前記移動テーブル２７の−側部には、Ｘ軸方向の基
準ストッパ３１が設けてあって、この基準ストッパ３１
は、ワークＷの通過する面（バスラィン）に対して出没
自在に設けられている。

前記固定テーブル１１の下方には、レーザ加工によって
発生するスラツグ、ガス等を吸引する集塵装置３３が設
置してあり、この集塵装置３３は、図示しないバキュー
ムポンプ等に接続されている。前記加工ヘッド１５の先
端に取付けられたノズル１５ｂは、前述のようにレーザ
ピーム９の照射ノズルとアシストガスの噴射ノズルとを
共用する、所謂混合ノズル３５を構成するものである。
上記混合ノズル３５は、第３図に示すように円筒状の基
準ノズルアッシ−３７と、可動ノズルアッシー３９とか
ら構成され、基準ノズルアッシー３７は、上端と中央側
壁とにじ部４１ａ，４１０が形成され、また下部にテー
パ状のノズル部４３が形成されている。基準ノズルアッ
シー３７は、その上端のねじ部４１ａを介して加工ヘッ
ド１５の下端部に気密的に螺合され、また外部からはロ
ックねじ４５により固定保持されている。

また前記可動ノズルアッシー３９は、基純ノズルアッシ
ー３７の外周部に、前記ねじ部４１ｂを介して螺隊され
、この基準／ズルアツシ−３９には、その中央部に混合
噴射ノズル部４７が形成されるとともに、側壁には副ア
シストガスの導入口４９が形成されている。

前記基準ノズルアッシー３７に可動ノズルァッシー３９
を螺鼓した際、基準ノズルアッシー３７の先端部と可動
ノズルアッシー３９の内壁面との間には、レーザビーム
９及び主アシストガスＧ，が噴出する噴出通路５１と、
この噴出通路５１から分岐し、前記副アシストガスＧ２
の導入口４９と達通接続するアシストガスＧ２の吸引通
路５３とが形成される。

なお、この実施例では主アシストガスＧ，として圧縮空
気が使用され、また副アシストガスＧ２としては酸素が
使用される。

また基準ノズルアッシー３７と可動ノズルアッシー３９
との間には、０リングの如きシール部材５５が介装され
、アシストガスの気密を保持するようにしている。

また前記副アシストガスＧ２の吸引通路５３ Ｚは、基
準ノズルアッシー３７のねじ部４１ｂに対して可動ノズ
ルアッシ−３９を回転させることにより、通路面積を適
宜調整することができる。

前記圧縮空気等の主アシストガスＣ．は、第３図に示す
ように大気を圧縮機５７を介して圧縮さＺれ、この圧縮
空気をフィルター５９を通すことによって集光レンズ１
５ａをいためるような粉塵を除去し、また流量計６１を
通すことによって常時流量を計測するとともに、その他
の必要な装置（図示せず）を介してノズル部４３から噴
出される。また、酸素等の副アシストガスＧ２は、酸素
ボンベ等の圧力供給源６３からフィルター６５を通して
圧力調整弁６７に送られ、ここで主アシストガスＧ，よ
り低い圧力に設定される。

そして絞り弁等の流量調整装置６９によって酸素流量の
調整を可能とするとともに、流量計７１によって常時副
ァシストガスＧ２の流量を計測し、また流路７３に設け
たチェック弁７５によって圧縮空気の進入を防止する。
副アシストガスの導入口４９から吸引通路５３に噴出し
た副アシストガスＧ２は、噴出通路５１を通ってノズル
部４３及び混合噴射ノズル部４７から噴射する主アシス
トガスＧ，の噴出圧力によって吸引され、主アシストガ
スＧ，と混合してワークＷの加工文へ噴出される。

なお、主アシストガスＧ，に対する副アシストガスＧ２
の割合を増減できるよつに流路５３中に図示しない切換
弁を設けて、主ァシストガスＧ，と副アシストガスＧ２
を入れからる状態にすることも可能であり、更に主アシ
ストガスＧ，の流量と、副アシストガスＧ２の流量、及
び加工条件等を図示しないＮＣ装置に入力することによ
って、ＮＣ装置自体で両アシストガスＧ，，Ｇ２の混合
比の管理を行なわせることも可能である。

このような装置によって、副アシストガスＧ２の混合割
合を２０％〜１００％まで自由に設定することができる
。

以上のようにこの実施例によれば、レーザ加工時におけ
る主アシストガスＧ，の噴射時に、副アシストガスＧ２
を適量吸引してアシストガスとし、これをワークＷの加
工部に噴射させるものであるから、ワークＷの加工材に
適応した混合アシストガスを噴射させることができるの
である。

以上のようにこの発明は、特許請求の範囲に記載したよ
うに、レーザビーム及び主アシストガスの噴出通路に、
この噴出通路から分岐して副ァシストガスの吸気通路を
蓮通接続し、主アシストガスの噴出時に副アシストガス
を吸引混合させて混合ノズル３５から噴射させるもので
あるから、従来のように高価なアシストガスのみを使用
しなくても容易に、かつ安価にレーザ加工を行なうこと
ができる効果がある。また副アシストガスの吸引通路は
、その閉口面積が調整自在であるため、ワークの加工条
件や材質等に対応してアシストガスの混合比が調整自在
であるとともに流量も調整することができ、従って精度
の良い加工を行うことができるとともに、高速加工を行
なうことができる。

なお、上記の実施例によれば主アシストガスに空気を、
副アシストガスに酸素を使用しているが、これには限定
されず、例えば酸素と窒素のように２つの浪合ガスであ
れば、どのような気体でも可能である。

なお、この発明は上記の実施例に限定されず、他の実施
態様により行なうことも可能であり、また特許請求の範
囲に付した番号は技術的範囲を限定するものではない。

図面の簡単な説明第１図はこの発明を実施したレーザ加
工装置の正面図、第２図は第１図の平面第３図はこの発
明の要部拡大断面図である。

図面中に表わされた主要な符号の説明、Ｗ・・・ワーク
、１５…加工ヘッド、１５ｂ…ノズル、９…レーザビー
ム、１・・・レーザ加工装置、１５ｂ・・・ノズル、３
７・・・基準ノズルアッシー、３９・・・可動ノズルア
ツシー、Ｇ，…主アシストガス、５１・・・噴出通路、
Ｇな・・副アシストガス。

繁り図 第２図 図 Ｍ 舷

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ テーブル上に載置されたワークＷの加工部Ｚに、加
   工ヘツド１５に着脱自在に取付けられたノズル１５ｂか
   らレーザビーム９を照射しつつ、アシストガスを噴射さ
   せてレーザ加工を行なうレーザ加工装置１において、前
   記ノズル１５ｂを基準ノズルアツシー３７と、可動ノズ
   ルアツシー３９とから構成し、この基準ノズルアツシー
   ３７と可動ノズルアツシー３９の内部に、前記レーザビ
   ーム９及び主アシストガスＧ＿１の噴出通路５１と、こ
   の噴出通路５１の途中に副アシストガスＧ＿２を吸引噴
   出されるための吸引通路５３とを連通接続して設けたこ
   とを特徴とするレーザ加工装置。 ２ 前記可動ノズルアツシー３９を基準ノズルアツシー
   ３７に対して移動させることにより、副アシストガスＧ
   ＿２の吸引通路５３の開口面積を調整自在にしたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のレーザ加工装
   置。