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JP7632345B2 - Laser Processing Equipment - Google Patents
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  • Laser Beam Processing (AREA)

Description

本発明は、加工物に対してアシストガスを噴射してデブリの排出や加工部の冷却を行うレーザ加工装置に関する。 The present invention relates to a laser processing device that injects assist gas onto the workpiece to remove debris and cool the processing area.

例えば金属等の加工物に対する切断、穴あけ、溶接、表面マーキング加工などを行うためのレーザ加工装置が知られている。この種のレーザ加工装置は、レーザ発振器、光学系、加工ヘッド等を備え、レーザ発振器から出力されたレーザ光を光学系を介して加工ヘッド導き、ノズル口から加工物に照射する。また、これと共に、加工ヘッドのノズル口からレーザ光と同軸にアシストガスを噴射し、デブリの排出や加工部分の冷却を行うように構成されている(例えば特許文献1参照)。 For example, laser processing devices are known for cutting, drilling, welding, and surface marking of workpieces such as metals. This type of laser processing device includes a laser oscillator, an optical system, a processing head, etc., and guides the laser light output from the laser oscillator to the processing head via the optical system and irradiates the workpiece from the nozzle opening. At the same time, assist gas is sprayed from the nozzle opening of the processing head coaxially with the laser light to remove debris and cool the processed area (see, for example, Patent Document 1).

ところで、例えば加工物のマーキング加工や溝加工等を行うレーザ加工装置においては、光学系にガルバノスキャナ及びfθレンズを組み合わせた、例えば20φ以上の大面積光学系を備えるものがある。この場合、加工ヘッドの先端のノズル口の開口径も大きくなるため、アシストガスの流速を十分に高くすることができない事情がある。そのため、特許文献1では、ノズルの先端部に、レーザ光が出力される口の周囲に別にガス噴出用の口を設けた、いわゆる二重ノズルを採用するようにしている。 Incidentally, some laser processing devices, which perform marking or groove processing on workpieces, are equipped with a large-area optical system, for example, 20φ or more, which combines a galvanometer scanner and an fθ lens in the optical system. In this case, the opening diameter of the nozzle port at the tip of the processing head is also large, making it difficult to increase the flow rate of the assist gas sufficiently. For this reason, Patent Document 1 employs a so-called double nozzle at the tip of the nozzle, in which a separate port for gas ejection is provided around the port from which the laser light is output.

特開平7-223086号公報Japanese Patent Application Publication No. 7-223086

ところが、上記のように、二重ノズルを設けるものでは、ノズルの構成が複雑となると共に、高速で噴出されるアシストガスによって、その内側に負圧領域が形成されてしまう。この負圧領域の形成によって、加工点からノズルの中心部の噴射中央部に上昇気流が発生し、デブリ等の噴出物のノズル内部への巻き込みの不具合がある。この噴出物の巻き込みにより、光学部品の汚損やレーザ出力の減衰といった問題が発生する。また、噴射位置ごとの流速のむらが発生する問題点もある。尚、主アシストガスに加えて、主アシストガスの周囲に側方から補助アシストガスを噴射するものもあるが、レーザ光と同軸上に高速でアシストガスを噴射する場合と比べて、加工品質の低下を招いてしまう。 However, as described above, when a double nozzle is provided, the nozzle configuration becomes complex, and a negative pressure region is formed inside the nozzle due to the assist gas ejected at high speed. The formation of this negative pressure region generates an updraft from the processing point to the center of the nozzle injection, which can cause debris and other ejected material to be drawn into the nozzle. This ejection can cause problems such as damage to optical components and attenuation of laser output. There is also the problem of uneven flow speed at each injection position. Some systems inject auxiliary assist gas from the side around the main assist gas in addition to the main assist gas, but this leads to a decrease in processing quality compared to when assist gas is ejected at high speed coaxially with the laser light.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、大面積の光学系を備えノズル口が比較的大型となるものにあっても、簡単な構成で高速のアシストガスを供給することが可能なレーザ加工装置を提供するにある。 The present invention was made in consideration of the above circumstances, and its purpose is to provide a laser processing device that is capable of supplying assist gas at high speed with a simple configuration, even when the device is equipped with a large-area optical system and has a relatively large nozzle opening.

上記目的を達成するために、本発明のレーザ加工装置(1)は、レーザ発振器(2)からのレーザ光(L)を、光学系(4)を通して加工ヘッド(3)の先端のノズル口(10)から照射すると共に、アシストガス供給機構(5)により、前記ノズル口からアシストガス(A)をレーザ光と同軸に噴射するものであって、前記加工ヘッドは、先端側に、内壁部が前記ノズル口に向けて縮径するノズル部(9)を有すると共に、基端側に、前記ノズル部側に開口するガスパージエリア(11)を気密状に有し、前記ノズル部の基端部に位置してガスを該ノズル部の内壁面に沿って前記ノズル口に向けて高速で流すスリット状の噴出口(13)を備え、前記アシストガス供給機構は、前記ガスパージエリアに第1のアシストガスを正圧状態で供給する第1のガス供給部(12)と、前記噴出口に第2のアシストガスを供給する第2のガス供給部(15)とを含んでいる。 In order to achieve the above object, the laser processing device (1) of the present invention irradiates laser light (L) from a laser oscillator (2) through an optical system (4) from a nozzle opening (10) at the tip of a processing head (3), and injects assist gas (A) from the nozzle opening coaxially with the laser light by an assist gas supply mechanism (5). The processing head has a nozzle section (9) at the tip side whose inner wall section narrows toward the nozzle opening, and has an airtight gas purge area (11) at the base end side that opens toward the nozzle section, and is equipped with a slit-shaped nozzle (13) located at the base end of the nozzle section and flows gas at high speed along the inner wall surface of the nozzle section toward the nozzle opening. The assist gas supply mechanism includes a first gas supply section (12) that supplies a first assist gas to the gas purge area under positive pressure, and a second gas supply section (15) that supplies a second assist gas to the nozzle opening.

上記構成によれば、レーザ光は、レーザ発振器から光学系を通して加工ヘッドの先端のノズル口から加工物に照射される。これと共に、アシストガス供給機構により、ノズル口からアシストガスがレーザ光と同軸に噴射される。このとき、アシストガス供給機構のうち、第2のガス供給部により比較的高圧で供給された第2のアシストガスは、ノズル部の基端部のスリット状の噴出口から、ノズル部の内壁面に沿ってノズル口に向けて高速で噴射される。併せて、ガスパージエリアには、第1のアシストガスが第1のガス供給部により正圧で供給されている。 According to the above configuration, the laser light is irradiated from the laser oscillator through the optical system to the workpiece through the nozzle opening at the tip of the processing head. At the same time, the assist gas supply mechanism ejects assist gas from the nozzle opening coaxially with the laser light. At this time, the second assist gas supplied at relatively high pressure by the second gas supply unit of the assist gas supply mechanism is ejected at high speed from the slit-shaped outlet at the base end of the nozzle unit along the inner wall surface of the nozzle unit toward the nozzle opening. In addition, the first assist gas is supplied at positive pressure to the gas purge area by the first gas supply unit.

ここで、大面積の光学系を備える場合には、ノズル口の開口径も大きくなる事情があるが、第2のアシストガスがノズル口の内側の外周寄り部分を高速で流れることにより、その内側部が負圧になり、ノズル部内に連通しているガスパージエリア内の第1のアシストガスを引き込むようになる。ガスパージエリア内の第1のアシストガスを正圧で保持することにより、負圧領域に第1のアシストガスを積極的に導入できる。これにて、第1及び第2のアシストガスが混合された状態のアシストガスが、レーザ光と同軸に比較的高速でノズル口から噴出される。これにより、ノズル内部の不安定な負圧領域を解消しつつ、第1のアシストガスを積極的に引き込んだ安定的な噴射が可能となる。結果として、ノズル内部のガス流速の均一化が図られると共に、負圧領域の形成に伴う上記不具合を解消することができる。従って、大面積の光学系を備えノズル口が比較的大型となるものにあっても、簡単な構成で高速のアシストガスを供給することが可能となり、ひいては高品質のレーザ加工が可能となる。 Here, when a large-area optical system is provided, the opening diameter of the nozzle port is also large, but the second assist gas flows at high speed through the inner part of the nozzle port near the outer periphery, causing the inner part to become negative pressure, and drawing in the first assist gas in the gas purge area that is connected to the nozzle part. By maintaining the first assist gas in the gas purge area at positive pressure, the first assist gas can be actively introduced into the negative pressure area. As a result, the assist gas in a state in which the first and second assist gases are mixed is ejected from the nozzle port at a relatively high speed coaxially with the laser light. This makes it possible to eliminate the unstable negative pressure area inside the nozzle while actively drawing in the first assist gas for stable ejection. As a result, the gas flow rate inside the nozzle is made uniform, and the above-mentioned problems associated with the formation of the negative pressure area can be eliminated. Therefore, even if a large-area optical system is provided and the nozzle port is relatively large, it is possible to supply high-speed assist gas with a simple configuration, and thus high-quality laser processing is possible.

一実施形態を示すもので、レーザ加工装置の全体構成を概略的に示す図FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a laser processing apparatus. 加工ヘッド部分を示す図Diagram showing the processing head part 加工ヘッドの内部構成を概略的に示す断面図FIG. 3 is a cross-sectional view showing an internal configuration of the processing head;

(一実施形態)
以下、一実施形態について、図面を参照しながら説明する。本実施形態では、例えば金属板からなるワークWに対して、表面のマーキング加工を行う場合を具体例として説明する。図1は、本実施形態に係るレーザ加工装置1の全体構成を概略的に示している。このレーザ加工装置1は、周知のレーザ発振器2、加工ヘッド3、前記レーザ発振器2から出力されたレーザ光を前記加工ヘッド3に導く光学系4とを備えている。また、前記ワークWに対してアシストガスGを噴射するアシストガス供給機構5を備えている。尚、図示はしないが、ワークWに対し前記加工ヘッド3を相対的に移動させるための移動機構も設けられている。
(One embodiment)
An embodiment will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, a specific example will be described in which a surface marking process is performed on a workpiece W made of, for example, a metal plate. FIG. 1 shows a schematic overall configuration of a laser processing device 1 according to this embodiment. This laser processing device 1 includes a known laser oscillator 2, a processing head 3, and an optical system 4 that guides a laser beam output from the laser oscillator 2 to the processing head 3. In addition, the laser processing device 1 includes an assist gas supply mechanism 5 that injects an assist gas G onto the workpiece W. Although not shown, a movement mechanism for moving the processing head 3 relative to the workpiece W is also provided.

前記光学系4は、レーザ光Lの光路を折曲げるためのミラー4aを備えると共に、加工ヘッド3の基端側である上部に位置して、ガルバノスキャナ6及びfθレンズ7を備えている。これにて、光学系4は大面積光学系とされている。尚、大面積光学系とは、例えばレンズの直径が20mmφ以上の光学系をいう。前記ガルバノスキャナ6は、コンピュータを含んで構成される制御装置8により制御される。また、前記制御装置8は、レーザ加工装置1全体を制御するように構成されている。 The optical system 4 is equipped with a mirror 4a for bending the optical path of the laser light L, and is equipped with a galvanometer scanner 6 and an fθ lens 7 located at the upper part, which is the base end side, of the processing head 3. This makes the optical system 4 a large-area optical system. Note that a large-area optical system refers to an optical system in which the lens diameter is, for example, 20 mmφ or more. The galvanometer scanner 6 is controlled by a control device 8 that includes a computer. The control device 8 is also configured to control the entire laser processing device 1.

ここで、前記加工ヘッド3について、図2及び図3も参照して詳述する。図2に示すように、加工ヘッド3は、例えば円筒状のボディ3aを備え、そのボディ3a内の上部に、上記した光学系4を構成するガルバノスキャナ6及びfθレンズ7が組込まれている。前記ボディ3aの先端部である下端部には、ノズル部9が設けられている。このノズル部9の底面部には、レーザ光L及びアシストガスGを噴射するノズル口10が設けられている。この場合、ノズル口10についても、レーザ光Lの走査のため比較的大形、例えば直径が8mmφ以上に構成されている。 The processing head 3 will now be described in detail with reference to Figures 2 and 3. As shown in Figure 2, the processing head 3 has, for example, a cylindrical body 3a, and the galvanometer scanner 6 and fθ lens 7 constituting the optical system 4 described above are incorporated in the upper part of the body 3a. A nozzle section 9 is provided at the lower end, which is the tip part of the body 3a. A nozzle opening 10 for spraying the laser light L and the assist gas G is provided at the bottom part of the nozzle section 9. In this case, the nozzle opening 10 is also configured to be relatively large, for example with a diameter of 8 mmφ or more, in order to scan the laser light L.

さて、図2、図3にも示すように、前記ボディ3内の、前記fθレンズ7と前記ノズル部9との間には、ガスパージエリア11が設けられている。このガスパージエリア11は、ノズル部9側に開口していると共に、その周壁部に1個又は複数個の供給口11aを有しており、ノズル部9側以外にガスの漏れの生じることのない気密状に構成されている。図1に示すように、このガスパージエリア11の供給口11aは、第1のガス供給部12に接続されており、第1のガス供給部12から、第1のアシストガスが正圧で供給されるようになっている。第1のアシストガスとしては、例えばヘリウムガス、アルゴンガス等の不活性ガスが採用されている。 Now, as shown in Figures 2 and 3, a gas purge area 11 is provided between the fθ lens 7 and the nozzle portion 9 in the body 3. This gas purge area 11 opens to the nozzle portion 9 side and has one or more supply ports 11a in its peripheral wall, and is configured to be airtight so that gas does not leak to any side other than the nozzle portion 9 side. As shown in Figure 1, the supply port 11a of this gas purge area 11 is connected to a first gas supply unit 12, and a first assist gas is supplied from the first gas supply unit 12 at positive pressure. As the first assist gas, an inert gas such as helium gas or argon gas is used.

図3に示すように、前記ノズル部9は、その内壁面が、図で上端部から前記ノズル口10に向けて全体として縮径する形状、この場合テーパ面状に構成されている。ノズル部9の上端部は、前記ガスパージエリア11に連通するように円形に開口している。そして、このノズル部9には、基端側即ち上部寄り部位に位置して、ノズル部9内に第2のアシストガスを高速で流すためのスリット状の噴出口13が全周に渡って設けられている。この噴出口13は、ノズル部9の内壁面のテーパに沿うような下向きに設けられており、例えば図で左右両端の2箇所に設けられた供給口14に連通している。 As shown in FIG. 3, the nozzle portion 9 has an inner wall surface that tapers from the upper end toward the nozzle port 10 in the figure, in this case a tapered surface. The upper end of the nozzle portion 9 opens in a circular shape so as to communicate with the gas purge area 11. The nozzle portion 9 is provided with a slit-shaped nozzle 13 located on the base end side, i.e., near the upper portion, around the entire circumference for flowing the second assist gas at high speed into the nozzle portion 9. The nozzle 13 is provided facing downward along the taper of the inner wall surface of the nozzle portion 9, and communicates with supply ports 14 provided, for example, at two locations on the left and right ends in the figure.

このとき、図3に示すように、ノズル部9は、軸方向つまり上下方向に2つの部品9a、9bを突き合わせて連結することにより構成され、それらの突き合わせ部分に位置して前記噴出口13及び供給口14が構成されるようになっている。図1に示すように、前記2つの供給口14は、第2のガス供給部15に接続されており、第2のガス供給部15から、第2のアシストガスが高圧、例えば0.1MPa以上の圧力で供給されるようになっている。第2のアシストガスとしては、前記第1のアシストガスとは異なる種類の不活性ガス例えば窒素ガスが採用されている。 As shown in FIG. 3, the nozzle portion 9 is constructed by butting together two parts 9a, 9b in the axial direction, i.e., in the vertical direction, and the nozzle 13 and supply port 14 are formed at the butted portion. As shown in FIG. 1, the two supply ports 14 are connected to a second gas supply unit 15, and a second assist gas is supplied from the second gas supply unit 15 at a high pressure, for example, a pressure of 0.1 MPa or more. As the second assist gas, an inert gas of a different type from the first assist gas, for example, nitrogen gas, is used.

これにて、第2のアシストガスが、第2のガス供給部15から供給口14に高圧で供給され、スリット状の噴出口13から下向き即ち図3で矢印A2方向に高速で噴出される。その第2のアシストガスは、ノズル部9の内壁面に沿って高速で流れ、ノズル口10からワークWの加工位置に向けて噴射される。前記ガスパージエリア11、第1のガス供給部12、噴出口13、第2のガス供給部15等から、アシストガス供給機構5が構成されている。尚、詳しく図示はしないが、レーザ発振器2、第1のガス供給部12、第2のガス供給部15も、前記制御装置8により制御される。 The second assist gas is then supplied at high pressure from the second gas supply unit 15 to the supply port 14 and ejected from the slit-shaped nozzle 13 downward, i.e., in the direction of arrow A2 in FIG. 3, at high speed. The second assist gas flows at high speed along the inner wall surface of the nozzle unit 9 and is ejected from the nozzle port 10 toward the processing position of the workpiece W. The gas purge area 11, first gas supply unit 12, nozzle 13, second gas supply unit 15, etc. constitute the assist gas supply mechanism 5. Although not shown in detail, the laser oscillator 2, first gas supply unit 12, and second gas supply unit 15 are also controlled by the control device 8.

次に、上記構成のレーザ加工装置1の作用について述べる。レーザ加工装置1において、ワークWの表面マーキング加工を行う場合、制御装置8は、レーザ発振器2を駆動すると共に、ガルバノスキャナ6を制御する。これにより、図1に示すように、レーザ発振器2から出力されたレーザ光Lは、光学系4を通して、加工ヘッド3のノズル口10からワークWに対して照射され、所定のマーキングが行われる。これと共に、制御装置8は、第1のガス供給部12及び第2のガス供給部15を駆動制御し、アシストガス供給機構5により、ノズル口10からアシストガスAがレーザ光Lと同軸に噴射される。 Next, the operation of the laser processing device 1 configured as described above will be described. When performing surface marking processing on the workpiece W in the laser processing device 1, the control device 8 drives the laser oscillator 2 and controls the galvanometer scanner 6. As a result, as shown in FIG. 1, the laser light L output from the laser oscillator 2 is irradiated onto the workpiece W from the nozzle opening 10 of the processing head 3 through the optical system 4, and a predetermined marking is performed. At the same time, the control device 8 drives and controls the first gas supply unit 12 and the second gas supply unit 15, and the assist gas supply mechanism 5 sprays assist gas A from the nozzle opening 10 coaxially with the laser light L.

これにより、ワークWの加工部分にアシストガスAが吹付けられ、発生したデブリの排出やワークWの加工部分の冷却が行われる。このとき、具体的には、図3に示すように、第2のガス供給部15により加工ヘッド3の供給口14に比較的高圧で供給された第2のアシストガスが、ノズル部9のスリット状の噴出口13から、ノズル部9の内壁面に沿って矢印A2方向に高速で流れ、ノズル口10から下方に向けて高速で噴射される。併せて、加工ヘッド3内のガスパージエリア11には、第1のガス供給部12から第1のアシストガスが正圧で供給されている。 As a result, assist gas A is sprayed onto the processed portion of the workpiece W, discharging any debris that has been generated and cooling the processed portion of the workpiece W. Specifically, as shown in FIG. 3, the second assist gas supplied at relatively high pressure to the supply port 14 of the processing head 3 by the second gas supply unit 15 flows at high speed from the slit-shaped outlet 13 of the nozzle unit 9 along the inner wall surface of the nozzle unit 9 in the direction of arrow A2, and is sprayed downward at high speed from the nozzle port 10. At the same time, the first assist gas is supplied at positive pressure from the first gas supply unit 12 to the gas purge area 11 in the processing head 3.

ここで、ガルバノスキャナ6及びfθレンズ7といった大面積の光学系4を備える場合には、ノズル口10の開口径も大きくなる事情がある。ところが、図3に示すように、第2のアシストガスがノズル口10の内側の外周寄り部分を矢印A2方向に高速で流れることにより、その内側部が負圧になり、ノズル部9内に連通しているガスパージエリア11内の第1のアシストガスを、矢印A1方向に引き込むようになる。ガスパージエリア11内の第1のアシストガスが正圧で保持されていることにより、負圧領域に第1のアシストガスを積極的に導入することができる。 Here, when a large-area optical system 4 such as a galvanometer scanner 6 and an fθ lens 7 is provided, the opening diameter of the nozzle orifice 10 also becomes large. However, as shown in FIG. 3, the second assist gas flows at high speed in the direction of arrow A2 in the inner part of the nozzle orifice 10 near the outer periphery, creating a negative pressure in the inner part, and the first assist gas in the gas purge area 11 that is connected to the nozzle part 9 is drawn in the direction of arrow A1. Since the first assist gas in the gas purge area 11 is maintained at positive pressure, the first assist gas can be actively introduced into the negative pressure region.

これにて、第1及び第2のアシストガスが混合された状態のアシストガスAが、レーザ光Lと同軸に比較的高速でノズル口10から噴出され、ワークWの加工部分に高速で吹付けられるようになる。従って、アシストガスAによるデブリの排出や加工部分の冷却が効果的に行われる。この場合、ノズル部9の内部の不安定な負圧領域を解消しつつ、第1のアシストガスを積極的に引き込んだ安定的な噴射が可能となる。結果として、ノズル部9の内部のガス流速の均一化が図られると共に、負圧領域の形成に伴うデブリ等の噴出物のノズル部9の内部への巻き込み等の不具合を解消することができる。 As a result, assist gas A, a mixture of the first and second assist gases, is ejected from the nozzle opening 10 at a relatively high speed coaxially with the laser light L, and is sprayed at high speed onto the machined portion of the workpiece W. Therefore, the assist gas A effectively removes debris and cools the machined portion. In this case, stable ejection is possible by actively drawing in the first assist gas while eliminating the unstable negative pressure region inside the nozzle portion 9. As a result, the gas flow speed inside the nozzle portion 9 is made uniform, and problems such as the entrainment of ejected material such as debris into the inside of the nozzle portion 9 due to the formation of a negative pressure region can be eliminated.

このように本実施形態によれば、加工ヘッド3に、ノズル部9側に開口するガスパージエリア11を気密状に設け、第1のアシストガスを正圧状態で供給すると共に、ノズル部9に設けられたスリット状の噴出口13から、第2のアシストガスを該ノズル部9の内壁面に沿ってノズル口10に向けて高速で流す構成とした。これにより、大面積の光学系4を備えノズル口10が比較的大型となるものにあっても、簡単な構成で高速のアシストガスAを供給することが可能となり、ひいては高品質のレーザ加工が可能となるという優れた効果を得ることができる。 According to this embodiment, the processing head 3 is provided with an airtight gas purge area 11 that opens onto the nozzle portion 9 side, and the first assist gas is supplied under positive pressure, while the second assist gas is caused to flow at high speed from a slit-shaped nozzle 13 provided in the nozzle portion 9 along the inner wall surface of the nozzle portion 9 toward the nozzle opening 10. This makes it possible to supply high-speed assist gas A with a simple configuration even in a case where the nozzle opening 10 is relatively large and equipped with a large-area optical system 4, thereby achieving the excellent effect of enabling high-quality laser processing.

特に本実施形態では、前記ノズル部9を構成する、2つの部品9a、9bを突き合わせてスリット状の噴出口13を形成するように構成した。これにより、スリット状の噴出口13を容易に形成することができ、部品9a、9bの交換によって噴出口13の形状や隙間寸法などを容易に変更することが可能となる。また、部品9bの交換によって、ノズル部9の内壁面の形状、例えばテーパの角度等も容易に変更することができる。噴出口のスリット幅の調整によって、アシストガスの流速の調整も容易となる。 In particular, in this embodiment, the nozzle portion 9 is configured such that the two parts 9a and 9b that make up the nozzle portion 9 are butted together to form the slit-shaped outlet 13. This makes it easy to form the slit-shaped outlet 13, and by replacing the parts 9a and 9b, it becomes possible to easily change the shape and gap dimensions of the outlet 13. In addition, by replacing the part 9b, it is also easy to change the shape of the inner wall surface of the nozzle portion 9, such as the taper angle. Adjusting the slit width of the outlet also makes it easy to adjust the flow rate of the assist gas.

また、本実施形態では、前記第1のガス供給部12と第2のガス供給部15とを、別の種類のアシストガスを供給することが可能となるように構成した。この構成により、第1のアシストガスと、第2のアシストガスとを使い分けることができる。本実施形態では、例えば、より多く使用する第2のアシストガスに、比較的安価な窒素ガスを採用し、第1のアシストガスに、コストが比較的高いが冷却等の効果が高いヘリウムガスを採用した。これにより、アシストガス全体としてのコストを抑制しながら、高品質の加工を行うことが可能となる。 In addition, in this embodiment, the first gas supply unit 12 and the second gas supply unit 15 are configured to be able to supply different types of assist gas. This configuration allows the first assist gas and the second assist gas to be used separately. In this embodiment, for example, relatively inexpensive nitrogen gas is used as the second assist gas, which is used more frequently, and helium gas, which is relatively expensive but has a high cooling effect, is used as the first assist gas. This makes it possible to perform high-quality processing while suppressing the overall cost of the assist gas.

(他の実施形態)
以下、図示は省略するが、いくつかの他の実施形態について述べる。上記実施形態では、第1のアシストガスと第2のアシストガスとを別の種類のガスとしたが、第1のガス供給部と第2のガス供給部とを、同じ種類のガスが供給されるように構成することができる。これによれば、使用すべきアシストガスを1種類で済ませることができ、2種類のガスを用いる場合と比べて、構成の簡単化を図ることができる。アシストガスの種類としても、上記した以外にも二酸化炭素など各種の不活性ガスを採用することができる。
Other Embodiments
Below, several other embodiments will be described, although illustrations are omitted. In the above embodiment, the first assist gas and the second assist gas are different types of gas, but the first gas supply unit and the second gas supply unit can be configured to supply the same type of gas. In this way, only one type of assist gas is required, and the configuration can be simplified compared to the case where two types of gas are used. As the type of assist gas, various inert gases such as carbon dioxide can be adopted in addition to those mentioned above.

また、エアクーラなどで冷却した第1のアシストガスを、ガスパージエリアに供給する構成とすることもでき、これよれば、加工部の冷却効果をより高めることができる。噴出口13に第2のアシストガスを供給する供給口14を、接線方向からガスを供給する構成とすれば、噴出口13から流れる第2のアシストガスを、螺旋状に回転させながら噴射することができる。ノズル口の形状としては、円形に限らず、他の形状例えば四角形などとすることができる。ノズル口部分をいわゆるラバル形状として、流れ方向や流速を変化させることもできる。加工ヘッドの先端部分とワークの加工面との間を、例えば遮蔽板で囲うようにすることで、ガスパージ状態での加工が可能となる。 The first assist gas cooled by an air cooler or the like can also be supplied to the gas purge area, which can further enhance the cooling effect of the machining area. If the supply port 14 that supplies the second assist gas to the nozzle 13 is configured to supply gas from a tangential direction, the second assist gas flowing from the nozzle 13 can be sprayed while rotating in a spiral shape. The shape of the nozzle port is not limited to a circle, and can be other shapes, such as a square. The nozzle port can be a so-called Laval shape to change the flow direction and flow speed. By surrounding the space between the tip of the machining head and the machining surface of the workpiece with, for example, a shielding plate, machining can be performed in a gas purged state.

さらに、加工ヘッドとワークの加工面との間の部分からデブリ等を吸引する吸引機構を付加するようにすれば、デブリの排出をより確実に行うことが可能となる。ワークWとしては、プラスチックなど金属以外のものでもよく、また、マーキング加工以外でも、切断、穴開け、溝加工等の加工を行うものでも良い。ガルバノスキャナ及びfθレンズを備えるものに限らず、大形のレンズなど大面積の光学系を備えるもの全般に適用することができる。 Furthermore, by adding a suction mechanism that sucks up debris from the area between the processing head and the processing surface of the workpiece, it becomes possible to more reliably remove debris. The workpiece W may be made of something other than metal, such as plastic, and may be processed other than marking, such as cutting, drilling, or groove processing. It is not limited to those equipped with a galvanometer scanner and fθ lens, but can be generally applied to those equipped with a large-area optical system such as a large lens.

その他、上記実施形態で説明したレーザ加工装置の全体構成についても、一例を示したに過ぎず、例えばロボット装置による加工ヘッドと加工物との間の相対移動を伴うものであっても良い等、様々な変更が可能である。本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。 The overall configuration of the laser processing device described in the above embodiment is merely one example, and various modifications are possible, such as a device that involves relative movement between the processing head and the workpiece by a robot device. Although the present disclosure has been described in accordance with the embodiment, it is understood that the present disclosure is not limited to the embodiment or structure. The present disclosure also includes various modified examples and modifications within the equivalent range. In addition, various combinations and forms, and even other combinations and forms that include only one element, more than one element, or less than one element, are also within the scope and concept of the present disclosure.

本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することにより提供された専用コンピュータにより実現されても良い。或いは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によりプロセッサを構成することにより提供された専用コンピュータにより実現されても良い。若しくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路により構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより実現されても良い。又、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていても良い。 The control unit and the method described in the present disclosure may be realized by a dedicated computer provided by configuring a processor and memory programmed to execute one or more functions embodied in a computer program. Alternatively, the control unit and the method described in the present disclosure may be realized by a dedicated computer provided by configuring a processor with one or more dedicated hardware logic circuits. Alternatively, the control unit and the method described in the present disclosure may be realized by one or more dedicated computers configured by combining a processor and memory programmed to execute one or more functions with a processor configured with one or more hardware logic circuits. Furthermore, the computer program may be stored in a computer-readable non-transient tangible recording medium as instructions executed by the computer.

図面中、1はレーザ加工装置、2はレーザ発振器、3は加工ヘッド、4は光学系、5はアシストガス供給機構、6はガルバノスキャナ、7はfθレンズ、8は制御装置、9はノズル部、10はノズル口、11はガスパージエリア、12は第1のガス供給部、13は噴射口、14は供給口、15は第2のガス供給部、Wはワーク(加工物)、Lはレーザ光、Aはアシストガスを示す。 In the drawings, 1 is the laser processing device, 2 is the laser oscillator, 3 is the processing head, 4 is the optical system, 5 is the assist gas supply mechanism, 6 is the galvanometer scanner, 7 is the fθ lens, 8 is the control device, 9 is the nozzle section, 10 is the nozzle port, 11 is the gas purge area, 12 is the first gas supply section, 13 is the injection port, 14 is the supply port, 15 is the second gas supply section, W is the workpiece (processed object), L is the laser light, and A is the assist gas.

Claims (4)

レーザ発振器(2)からのレーザ光(L)を、光学系(4)を通して加工ヘッド()の先端のノズル口(10)から照射すると共に、アシストガス供給機構(5)により、前記ノズル口からアシストガス(A)をレーザ光と同軸に噴射するレーザ加工装置(1)であって、
前記加工ヘッドは、先端側に、内壁部が前記ノズル口に向けて縮径するノズル部(9)を有すると共に、基端側に、前記ノズル部側に開口するガスパージエリア(11)を気密状に有し、前記ノズル部の基端部に位置してガスを該ノズル部の内壁面に沿って前記ノズル口に向けて高速で流すスリット状の噴出口(13)を備え、
前記アシストガス供給機構は、前記ガスパージエリアに第1のアシストガスを正圧状態で供給する第1のガス供給部(12)と、前記噴出口に第2のアシストガスを供給する第2のガス供給部(15)とを含み、
前記ノズル口から噴射される前記アシストガスは、前記第1のアシストガスと前記第2のアシストガスとが混合して構成されている、
レーザ加工装置。
A laser processing device (1) in which a laser beam (L) from a laser oscillator (2) is irradiated from a nozzle opening ( 10 ) at the tip of a processing head ( 3 ) through an optical system (4), and an assist gas (A) is sprayed from the nozzle opening coaxially with the laser beam by an assist gas supply mechanism (5),
The processing head has a nozzle portion (9) at a tip end side, the inner wall portion of which narrows toward the nozzle opening, and has an airtight gas purge area (11) at a base end side which opens toward the nozzle portion, and is provided with a slit-shaped nozzle (13) located at the base end of the nozzle portion for flowing gas at high speed along the inner wall surface of the nozzle portion toward the nozzle opening,
the assist gas supply mechanism includes a first gas supply unit (12) that supplies a first assist gas under a positive pressure to the gas purge area, and a second gas supply unit (15) that supplies a second assist gas to the nozzle ;
The assist gas injected from the nozzle opening is composed of a mixture of the first assist gas and the second assist gas.
Laser processing equipment.
前記噴出口は、前記ノズル部を構成する部品のうち、2部品を突き合わせて形成される請求項1記載のレーザ加工装置。 The laser processing device according to claim 1, wherein the nozzle outlet is formed by butting together two of the components that make up the nozzle section. 前記第1のガス供給部と第2のガス供給部とは、別の種類のガスを供給することが可能に構成されている請求項1又は2記載のレーザ加工装置。 The laser processing device according to claim 1 or 2, wherein the first gas supply unit and the second gas supply unit are configured to be capable of supplying different types of gas. 前記第1のガス供給部と第2のガス供給部とは、同じ種類のガスが供給されるように構成されている請求項1又は2記載のレーザ加工装置。 The laser processing device according to claim 1 or 2, wherein the first gas supply unit and the second gas supply unit are configured to supply the same type of gas.
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