JPS6322920B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、レーザによる板金の切断加工、溶接
等に用いられるレーザ加工用ノズルに関する。

従来例の構成とその問題点 レーザ加工、特に集光レンズによつて高エネル
ギ密度に集光されたレーザ光によつて行なわれる
板金の切断加工あるいは金属の溶接においては、
通常、レーザ加工用のノズルが用いられる。

第１図にその構造を示す。１は大略平行なレー
ザビーム２を集光するための集光レンズで、押え
リング３により円筒状の部材４に固定されてい
る。５は集光レンズ１を通過した後のレーザビー
ム６を、その周囲から覆う円錐状の金属製のレー
ザ加工用ノズル（以下、ノズルと呼ぶ）で、レー
ザビーム６の集光点１１の近傍に開口７を有す
る。８は、いわゆるアシストガスをノズル５内の
空間１０に導くためのアシストガス導入口であ
り、部材４に直接取りつけられている。また、ノ
ズル５は、部材４にネジ９により取りつけられて
いる。１２は、鉄板等の被加工材である。

ノズル５は、その内部空間１０に、数Kg／cm²の
圧力で導入されたアシストガスを、レーザ加工の
行なわれている集光部１１に、開口７を経て、勢
いよく吹きつける働きを行なう。また、アシスト
ガスを、加工部に吹きつける目的は (1) 酸素をアシストガスとした場合、レーザ加工
部では、酸化反応が促進され、それに伴なつて
発生する酸化反応熱を加工のエネルギとして利
用する。

(2) レーザ加工部において発生するプラズマをア
シストガスで吹きとばす事により、レーザビー
ムの加工部への照射が、プラズマでさえぎられ
ない様にする。

(3) 加工部からの蒸発物質あるいは飛散粒子が集
光レンズに付着するのを防止する。

等である。

さて、この様な目的で、アシストガスを、加工
部に勢いよく吹きつけるため、ノズル５の先端と
被加工物１２の表面との距離Ｈは、鉄板の切断加
工の場合では、通常、１mm前後と小さい値であ
る。すなわち、ノズルは、被加工物１２に極めて
接近した状態で用いられるのである。そのため、
被加工物をＸ―Ｙステージにより二次元的に動か
して、あるいは、静置された被加工物に対し、レ
ーザビームを二次元的に走査してレーザ加工を行
なう際、被加工物表面上に突起状物体が存在する
場合は、ノズルが、その突起状物体に衝突しない
様に十分の配慮が必要である。

ところで、実際のレーザ加工では、第２図に示
す様に、平板状の被加工物１２を、Ｘ―Ｙテーブ
ル１３に固定されたた治具１４にクランプするた
めの爪１５、あるいは、被加工物１２上に組みこ
まれた部品１６など、被加工物１２の表面上に、
突起状の物体が存在する場合は、かなり多いので
ある。そして、レーザ加工は、フライス等の切削
加工と異なり、切削抵抗が作用しないため、被加
工物の送り速度もしくはビームの走査速度は、速
い場合で数ｍ／分から十数ｍ／分に及ぶ。この様
な高速で、もし、ノズルが突起物に衝突すれば、
被加工物の破損、機械とくにＸ―Ｙステージの送
り機構の損傷、あるいはビーム走査系の損傷、ノ
ズルの破損等の重大な事故が発生する。なかで
も、ノズルが変形し破損した場合は、ノズル内壁
面にあたつて反射されたレーザビームが、ノズル
よりもれた人体に直接照射されるという重大な事
故につながる恐れがある。

一方、従来より、ノズルの衝突については、上
述の危惧があるにもかかわらず、十分な対策が取
られていない。

発明の目的 本発明は、ノズルの衝突を迅速に検出して装置
を停止状態となし、作業者ならびに装置の安全を
確保しうる、構造の簡単なレーザ加工用ノズルを
提供する事を目的とする。

発明の構成 本発明は、ノズルを金属製とし、このノズルの
外周部に導電性ゴムを介して電極を設けることに
より、電極に被加工物が接触した時の導電性ゴム
の抵抗値の変化を検出し、装置の動作を停止する
ものである。

実施例の説明 以下、本発明の実施例と共に、詳細に説明を行
なう。

第３図は本発明の一実施例の要部断面図であ
り、符号は、第１図と対応している。

１７は、ノズル５の外周に取りつけられた導電
性ゴムであり、その表面１８には、金の薄膜１９
が形成されている。この薄膜１９は、金属製のノ
ズル５の表面２０と対向する電極として用いられ
るもので、金属製のノズル５と薄膜１９とによつ
て、導電性ゴム１７を間に介した対向電極が構成
されている。

また、図示の通り導電性ゴム１７は、ノズル５
の外周部に整合し、嵌合する形状に作られてお
り、かつノズル５の外周面に設けられた凹状の溝
２１に、導電性ゴム１７の内周面に設けられた凸
部２２が嵌合する事で、ノズル５に、導電性ゴム
１７が取りつけられている。２３，２４は、対向
電極に設けられたリード線である。

さて、このノズルにおいて、第４図に示す様に
突起物１６がノズル５に衝突したとする。この
時、衝突部２５では、導電性ゴムは圧縮変形す
る。その結果、導電性ゴムの性質として圧縮変形
部の導電性ゴムの抵抗値は低下する。この変形部
の抵抗値の変化を、リード線２３，２４に接続し
た検出回路３２により、対向電極間の抵抗変化と
して検出して、即座に装置を停止状態となすので
ある。

なお、電源としての薄膜１９は、上記衝突にお
いて、導電性ゴム１７と一体に弾性変形可能であ
ることは勿論である。

この時、突起物１６は、被加工物の一部すなわ
ち品物であつたとしても、導電性ゴム１７が弾性
変形した段階で装置は停止状態となるため、突起
物１６すなわち品物は傷ついたり、破損したりす
る事がない。もちろんノズル５も同様である。す
なわち、本実施例では、導電性ゴムが、被加工物
あるいはノズル等の保護のための緩衝材としての
役目をも果す。また、本実施例では、導電性ゴム
は着脱自在であるので、交換も容易というメリツ
トをも有する。

この様に、本実施例では、簡単な構造のノズル
で、ノズル衝突時の作業者の安全、機械、装置の
保護を確実に行なう事ができるもので、レーザ加
工用ノズルとして用いて、大なる効果を発揮する
ものである。

第５図，第６図に、本発明の別の構造を示す。
第５図では、導電性ゴム１７の表面に設けられた
電極１９は、細い金属線で編まれたメツシユであ
り、このメツシユ１９は、細い金属線２７により
導電性ゴムの表面上の凹部２６において縛られて
固定されている。

また、第６図では、電極１９は、ノズル５の形
状に合わせた円錐状の薄い金属板であり、導電性
ゴム１７の表面上の凹状の溝部に嵌合されている
ものである。この金属薄板１９には、第７図，第
８図に示す展開図の様に弾性変形能力を向上させ
るため、多数の穴２８、スリツト３１を施してお
く方が、より好ましい。なお、第７図第８図にお
いて、エツヂ部２９，３０は互いに溶接される部
分である。

発明の効果 本発明は、金属製ノズル部の外周部に導電性ゴ
ムを介して電極を形成しているので、ノズル部に
被加工物が接触したことを導電性ゴムの抵抗値の
変化で検出でき、これによつて装置の動作を停止
してノズルの変形、被加工物の損傷といつた事故
を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のレーザ加工用ノズルを示す要部
断面図、第２図はレーザ加工状態を示す側面図、
第３図は本発明の一実施例におけるレーザ加工用
ノズルの要部断面図、第４図は第３図の実施例の
動作説明図、第５図，第６図は本発明の他の実施
例を示す図、第７図，第８図は電極の構造例を示
す展開図である。 ５…レーザ加工用ノズル、７…導電性ゴム、１
８…導電性ゴムの表面、１９…導電性ゴムの表面
に配された電極、２０…ノズル表面、２１…ノズ
ル表面上に設けられた導電性ゴム凸部嵌合用の凹
状溝、２２…導電性ゴム内面に設けられたノズル
凹部との嵌合用凸部、２３，２４…対向電極のリ
ード線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ レーザビームをその周囲から覆い、前記レー
   ザビームの集光点近傍に開口を有する金属製のノ
   ズル部と、前記金属製ノズル部の外周に設けられ
   た導電性ゴムと、前記導電性ゴムの表面の前記金
   属製ノズル部表面との対向部に設けられた、弾性
   変形可能な電極とを有する事を特徴とするレーザ
   加工用ノズル。 ２ 金属性ノズル部の外周部および導電性ゴムの
   内周部に互いに嵌合し合う凸凹部が設けられ、前
   記凸凹部の嵌合によつて、前記金属製ノズル部
   に、前記導電性ゴムが固定されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載のレーザ加工用
   ノズル。 ３ 前記弾性変形可能な電極は、導電性ゴムの表
   面に形成された金属薄膜であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のレーザ加工用ノズ
   ル。 ４ 前記弾性変形可能な電極は金属薄板であり、
   前記導電性ゴムの外周部に凹部を形成し、前記凹
   部に前記金属薄板が嵌合されたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のレーザ加工用ノズ
   ル。