JP2008043984A - レーザ加工機の加工ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】
通常加工の静電容量式ノズルの外側に厚板材加工の際には容易に冷却液を供給できる加工ノズルを提供する。
【解決手段】レーザ加工機の加工ヘッド先端部に設けられた静電容量式ギャップセンサを備えた加工ノズルを囲むようにして、冷却液を噴霧するための冷却ノズルをリング状に設けた。さらにその冷却液が静電容量式センサへの影響をなくするため、その加工ノズルの周囲にエアーカーテンとして圧縮エアーを噴射するためのスリット状の溝を設けてそこからエアーを噴射する機構とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、静電容量式ギャップセンサ付き加工ノズルを備えたレーザ加工機の加工ヘッドであって、さらには厚板を切断する際に、前記加工ノズルの外側にワークを冷却するための冷却液として水を霧状態にして噴霧するノズルを備えた加工ヘッドに関するものである。

レーザ加工機における加工ヘッドのノズルはワークとの僅かな隙間であるギャップを一定に保ちながら切断加工を行なう。そのため加工ヘッドにセンサ機能をもたせて加工ノズルを電極と兼ねて静電容量式センサとして用いている。
しかしながら、ワークの板厚が厚くなってくると、加工中にスパッタが跳ね上がったり、切断面が荒れてきてノズルとワーク間の静電容量が不安定となりワーク切断に支障をきたしてくる。

切断が困難になってくると作業者は切断状況を監視して切断速度を遅くするか、切断部を霧吹きや水で冷却したりしていた。しかしながら、速度を遅くすると作業効率は低下するし、特許文献１のように冷却水で冷却する場合は加工ヘッドに冷却水がかかり、静電容量センサに影響してギャップの測定が不安定となり安定した切断加工ができなくなる。

特開平１０−３２８８７９

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。
その目的とするところは、厚板であってもワークを冷却しながらも安定してノズルのギャップセンサ機能を働かせて切断加工をすることができ、しかも通常の冷却機能のない加工ヘッドから、冷却機能付きノズルへの段取りを容易に切り換えるようにした加工ヘッドを提供することにある。

請求項１に記載の発明は、レーザ加工機の加工ヘッド先端部に設けられた静電容量式ギャップセンサを備えた加工ノズルを被せるようにして、加工熱を取る為の冷却液を噴霧する噴出孔を有した冷却筒を設けた。その冷却筒には静電容量式センサへの影響をなくするため、加工ノズルに冷却液が触れないようにするための加工ノズル周囲にエアーカーテンとして圧縮エアーを噴射するためのスリット状の溝を設けてそこからエアーを噴射する機構としたことを特徴とするレーザ加工ヘッド。

請求項２記載の発明は請求項１記載のレーザ加工ヘッドに設けられた冷却筒は、静電容量式ギャップセンサを備えた加工ノズルを前記冷却筒の先端より下方に出し、外から見える状態にして加工ノズルを取付け、前記冷却筒はその加工ノズルを取付けた絶縁部の外側に容易に取付けるようにしたことを特徴とするレーザ加工ヘッド。

請求項１に記載の発明によれば、静電容量式センサを備えた加工ノズルの周囲にワークを冷却するための冷却液としての水をエアーと一緒に噴霧するとともに、その冷却霧が静電容量式センサに誤動作を与えないように、加工ノズルの外周にエアーカーテンとして圧縮エアーの噴出し溝を設けたことで冷却液が加工ノズルに振れることはなく、静電容量式センサは正常に働き、厚板であっても安定して切断加工を行なうことができる。
請求項２に記載の発明によれば、冷却筒を通常の加工で使用する冷却機能のない加工ヘッドに容易に取付けることができるようにしたから、厚板加工の際には容易に段取り変えをすることができる。
しかも冷却筒を取付けた場合であっても、加工ノズルが外部から見えることから、作業者は加工点を容易に確認することができる。

以下、本発明の冷却筒を有した加工ヘッドについて図面に基づいて説明する。
図１はレーザ加工ヘッド１の縦断面図を示している。
レーザ加工ヘッド１には円筒形状のレンズホルダ２の中央部にレンズ３が設けられていて、図示しないレーザ発振器からのレーザビームをワークＷに集光するようになっている。
レンズホルダ２の下部にはテーパ形状のノズルホルダ４がナット５により装着されている。
ノズルホルダ４には絶縁ノズル６を取付けるためのノズル保持部材９がボルト１１によって取付けられている。

ノズル保持部材９には絶縁ノズル６がレーザビームの軸心と一致するように調整する調整ボルト１０によって取付けられている。
加工用のアシストガスはレンズホルダ２の下方に設けられたアシストガス供給口１３から例えば酸素ガスがレンズホルダに供給される。そのアシストガスは加工ノズル７のセンタ孔から噴出される。

絶縁ノズル６の先端には加工ノズル７がねじ込みにより取付けられている。
通常の加工の場合はこれらの組付け状態で行なうが、厚板材の加工の場合は、本発明に記載のように絶縁ノズル６とを保護して被せるようにして、その周囲に冷却筒８をリング部材９を介してノズルホルダ４にボルト１１で取付ける。加工ノズル７は冷却筒８の下方になるように取付ける。冷却筒８と絶縁ノズル６との間には隙間１２が設けてあり、加工ノズル７のセンタ孔がレーザビームの軸心に合うように調整ボルト１０で調節するための調節隙間を設けている。
冷却筒８には冷却液の取り入れ口１４と圧縮エアーの取り入れ口１６が設けられている。
冷却液取り入れ口１４へ供給される冷却液としての霧は、外部に設けられた圧縮エアーに水を添加したものであり、冷却筒８の端部の内面にはリング状の空洞が形成され、その端部には図２に示されたように８ヶ所の冷却液の噴霧孔１５が設けられ、この噴霧孔１５から冷却液として勢い良く霧吹き状態となって噴出される。

一方、冷却筒８の冷却液取り入れ口１４の上部には圧縮エアーの取り入れ口１６が設けられ、冷却筒８の全周にはリング状の溝１７が設けられている。圧縮エアーが供給されるとそのリングに連通になった溝１７から勢い良くエアーカーテンとしてのエアーが噴出されるようになっている。
このエアーカーテンにより冷却液が加工ノズル７に接触することがなく、ギャップセンサへの影響がなく安定して加工することができる。

レーザ加工機の加工ヘッド縦断面図 加工ヘッドの底面図

符号の説明

１ 加工ヘッド
２ レンズホルダ
４ ノズルホルダ
６ 絶縁ノズル
７ 加工ノズル
１４ 冷却液取入口
１６ 圧縮エアー取入口

Claims (2)

1. 静電容量式ギャップセンサを備えた加工ノズルを有するレーザ加工機の加工ヘッドであって、その加工ノズルの外側に複数の冷却液を噴霧するための噴出孔を有した冷却筒を備え、その複数の噴出孔からワークを冷却する冷却液を噴霧して、その冷却液が前記加工ノズルに触れないようにするためのエアーカーテンとしての圧縮エアーを前記冷却筒の前記噴出孔より内側寄りにスリット状に設けられた溝から噴出することを特徴とするレーザ加工機の加工ヘッド。
2. 請求項１記載の加工ヘッドにおいて静電容量式ギャップセンサを備えた前記加工ノズルを前記冷却筒の先端より下方に出し、前記加工ノズルの先端を外から見える状態にして取付け、前記冷却筒はその加工ノズルを絶縁するための絶縁部を被せるようにして取付けることを特徴とするレーザ加工機の加工ヘッド。
   

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