JPS5937159B2 - レ−ザ加工装置における加工ヘツド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、レーザ加工装置における加工ヘッドに係わ
り、更に詳しくは、レーザビーム及びアシストガスを照
射並びに噴射させる加工ヘッドのノズル形状を、上部の
面積が広く、その下部が狭く、更に下端部が末広がり状
に面積が広くなるように連続した曲面状として、所謂ラ
バール管状に形成した加工ヘッドに関するものである。

従来レーザ加工装置におけるアシストガス噴射ノズルは
、アシストガスを効率良く加工点に集中する目的で細く
絞つて高速で噴射していた。

即ち、レーザ加工によつて発生する被加工材（ワーク）
の溶融物や、蒸発物を除却する為には、同一ポンプでア
シストガスを供給する場合においてトータルエネルギー
が同一である。この時の除去効果は、アシストガス自体
の静圧よりもアシストガス自体の動圧が大きく影響する
と考えられ、そこでトータルエネルギーの静圧を動圧に
変換するために、上記のようにノズルの先端を絞つてい
たのである。

しかしながら、ノズル形状がストレートノズルの場合に
は、ある一定速度以上（例えば音速以上）に加速できず
、従つて切断速度の向上をもたらすことは困難であつた
。

この発明は、かかる従来の問題点を有効に解決したもの
で、その目的とするところは、加工ヘッドのノズルの形
状をアシストガスが超音速で噴射しうる形状にし、レー
ザ加工時の切断速度の向上を図つたレーザ加工装置にお
ける加工ヘッドを提供するものである。

上記の目的を達成するため、この発明は、加工ヘッドの
ノズルのアシストガス流入口の面積をＡｌとし、アシス
トガス噴出口の面積をＡ２とし、アシストガス流入口と
噴出口との間の適宜位置の面積をＡｓとした場合、ノズ
ルの形状をＡ３＜Ａ１、Ａ２となるように連続した曲面
形状に形成したことを要旨とするものである。

以下、添附図面を用いて、この発明の好適一実施例を説
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１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Ｔ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に載置されたワーク
ｗ（被加工物Ｗ）は、ＮＣ制御により位置決めされるも
のである。

前記レーザ加工機３には、レーザ発振器５から発振され
たレーザビーム９を、加工テーブル１１上に載置された
ワークｗに照射される複数の反射ミラー１３ａ，１３ｂ
，１３ｃが調整自在に取付けられている。

また上記レーザビーム９は、加エヘツド１５内に設けら
れた集光レンズ１５ａによりワークＷ上に集光照射され
るものである。

前記加工テーブル１１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Ｗｆ）
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に沿つて第２図において前後方向に移動す
るＸ軸キヤリツジ２１が取付けられている。

Ｘ軸ガイドレール１９は、加工テーブル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つて移動するＹ軸キヤリツジ２３上
に敷設されている。

なお、Ｘ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Ｘ軸ガイ
ドレール１９にガイドされるＸ軸キャリツジ２１は、サ
ーボモータ２５により駆動され、またＹ軸ガイドレール
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軸キャリツジ２３と一体的に設けられた
移動テーブルであつて、この移動テーブル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
２９が回転自在に埋設されている。

また前記移動テーブル２７の一側部には、Ｘ軸方向の基
準ストツパ３１が設けてあつて、この基準ストツパ３１
は、ワークＷの通過する面（パスライン）に対して出没
自在に設けれらている。

また前記加エテーブル１１の下方には、レーザ加工によ
つて発生するスラツグ、ガス等を吸引するための集塵装
置３３が設置してあり、この集塵装置３３は、図示しな
いバキユームポンプ等に接続されている。この発明の実
施例は、上記加エヘツド１５の先端部に装着したノズル
３５の改良に係るものであり、以下、このノズル３５の
形状等について第３図を参照しつつ詳細に説明する。

加エヘツド１５の先端部に装着されたノズル３５は、第
３図に示すようにレーザビームノズルとアシストガスノ
ズルとを共用するもので、次のように形成されている。

即ちノズル３５のアシストガス流入口３７の面積をＡ１
とし、アシストガス噴出口３９の面積をＡ２とし、上記
流入口３７と噴出口３９との間のベンチユリ一状の部分
の面積をＡ３とした場合、ノズル３５の形状はＡ３くＡ
１くＡ３となるように連続した曲面状に形成されている
。

このようなノズル３５の形状は、所謂ラバール管状の超
音速ノズルと言われるもので、ノズル３５の先端から噴
射されるアシストガスＧの流速をマツハ１以上にするこ
とが可能である。

また、上記ノズル３５のＡ３部分の面積は、少なくとも
レーザビーム９とアシストガスＧとが干渉しないように
形成されている。

この発明は、特許請求の範囲に記載したものであるから
、レーザ加工時に、加エヘツドの先端に装着されたノズ
ルからアシストガスをマツハ１以上の流速で噴射させる
ことができ、従つてレーザ切断速度を飛躍的に向上させ
ることができる効果がある。

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、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、第２図は、この発明を実施したレーザ加工装置
の正面図と平面図、第３図は加エヘツドのノズル部分の
拡大縦断面図である。 （図面中に表わされた主要な符号の説明）、１１・・・
・・・加工テーブル、Ｗ・・・・・・ワーク、１５・・
・・・・加工ヘツド、３５・・・・・・ノズル、９・・
・・・・レーザビーム、３７・・・・・・アシストガス
流入口、３９・・・・・・アシストガス噴出口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 加工テーブル１１上に載置されたワークＷに、加工
   ヘッド１５のノズル３５からレーザビーム９を照射して
   レーザ加工を行なうレーザ加工装置１であつて、前記加
   工ヘッド１５のノズル３５のアシストガス流入口３７の
   面積をＡ＿１とし、アシストガス噴出口３９の面積をＡ
   ＿２とし、アシストガス流入口３７と噴出口３９との間
   の適宜位置の面積をＡ＿３とした場合、ノズル３５の形
   状をＡ＿３＜Ａ＿１、Ａ＿２となるように連続した曲面
   状に形成したことを特徴とするレーザ加工装置における
   加工ヘッド。