JP6713313B2 - Processing head for laser processing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、レーザ加工に用いられるレーザ加工装置用加工ヘッドに係る。特にレーザ加工の方法を改革、改善するレーザ加工装置用加工ヘッドに関する。 The present invention relates to a processing head for a laser processing device used for laser processing. In particular, the present invention relates to a processing head for a laser processing apparatus that reforms and improves a laser processing method.
被加工物を加工するのにレーザ加工装置が用いられる場合がある。
例えば、被加工物を溶接加工するのにレーザ加工装置が用いられる。
例えば、被加工物を溶解するのにレーザ加工装置が用いられる。
例えば、被加工物を加熱するのにレーザ加工装置が用いられる。
例えば、被加工物を切断するのにレーザ加工装置が用いられる。
一般的なレーザ光加工では、レーザ光を集光レンズにより集光し、その焦点部近傍に部材を位置づけて加工される。従って、そのレーザ光による加工点のエネルギー密度は高く、極小点に限られる。このことは、熱影響が少ない微細、小域の加工例えば金属切断、深溶け込み溶接等に適している。
A laser processing device may be used to process a workpiece.
For example, a laser processing device is used for welding a workpiece.
For example, a laser processing device is used to melt a work piece.
For example, a laser processing device is used to heat a workpiece.
For example, a laser processing device is used to cut a workpiece.
In general laser light processing, laser light is condensed by a condenser lens, and a member is positioned in the vicinity of its focal point for processing. Therefore, the energy density of the processing point by the laser beam is high and is limited to the minimum point. This is suitable for fine and small area processing such as metal cutting and deep penetration welding, which are less affected by heat.
レーザ光を被加工物の被加工部に照射する際にシールドガスを被加工部に吹き付けて被加工部をシールドする。
この様にすると、被加工部の温度が上がって空気と反応することを防ぐことができる。
仮に、シールドガスが被加工部をシールドしないと、被加工部が酸化し、機械特性が劣化する。また黒ずみ見栄えが悪化する。
加工点を中心に周辺の温度が上昇するので、シールフォガスを加工点の他、加工点の周囲にも吹き付けて、温度が低下するまでの間十分に被加工部をシールドガスで覆うことが求められる。
板と板との付きあわせ部をレーザ光により溶接する場合、線状のつきあわせ部に沿って加工点を移動させつつ溶接するので、加工点の後方の箇所も温度が必要な温度まで低下するまでシールドガスで覆う必要がある。
従って、シールドガスが被加工物の加工点を中心として所定の領域を覆う。
When irradiating the processed portion of the workpiece with a laser beam, a shield gas is blown to the processed portion to shield the processed portion.
By doing so, it is possible to prevent the temperature of the processed portion from rising and reacting with air.
If the shield gas does not shield the processed portion, the processed portion will be oxidized and the mechanical characteristics will deteriorate. In addition, the appearance of blackening deteriorates.
Since the surrounding temperature rises around the processing point, it is necessary to spray the seal fogas not only at the processing point but also around the processing point so that the work area is sufficiently covered with the shielding gas until the temperature decreases. Desired.
When welding plate-to-plate butt joints with laser light, welding is performed while moving the machining point along the linear butt joint, so the temperature behind the machining point also drops to the required temperature. It is necessary to cover up with shielding gas.
Therefore, the shield gas covers a predetermined area around the processing point of the workpiece.
一般的には、耐熱材料でできた筒状の部材であるシールドチップをトーチボデイに支持させ、シールドチップの先端部を被加工部に向けて近づけ、レーザ光をシールドチップの先端部から被加工物の加工点に照射する。シールドガスをシールドチップの先端部に形成された開口から雰囲気に噴射し、被加工物に吹き付けて、被加工部をシールドする。 Generally, a shield chip, which is a cylindrical member made of a heat-resistant material, is supported by a torch body, and the tip of the shield chip is brought closer to the workpiece, and the laser light is emitted from the tip of the shield chip to the workpiece. Irradiate the processing point. A shield gas is sprayed into the atmosphere from an opening formed at the tip of the shield chip and sprayed on the workpiece to shield the workpiece.
上記のとおり、シールドチップの先端部に設けられた開口は所定の大きさを必要とする。シールドチップの先端部を被加工物に所定の距離まで近づけて作業する。
その結果、作業員は、視界にシールドチップの先端部が入るので、被加工部を見るのにに苦労する。
そこで、差業界から必要な被加工部の必要な領域を十分にシールドし、且つ被加工部を見るのが容易なレーザ加工装置用加工ヘッドを求められていた。
例えば、シールドチップに被加工部を見るための切欠きを設けている。
As described above, the opening provided at the tip of the shield chip needs to have a predetermined size. Work by bringing the tip of the shield tip close to the work piece to a specified distance.
As a result, the worker has a difficulty in seeing the processed part because the tip part of the shield tip enters the field of view.
Therefore, there has been a demand from the processing industry for a processing head for a laser processing apparatus that sufficiently shields a necessary area of a necessary processing part and that allows easy viewing of the processing part.
For example, the shield chip is provided with a notch for viewing the processed portion.
また、レーザ光特性を生かし且つ幅を持たせた加工領域が要求される加工には加工に対し、レーザ光び光軸を回転させ、加工点を螺旋状に移動させることを行う。
この様な加工をする場合、被加工部のシールドするのに必要な領域がさらに大きくなるのでえ、上記の要請がさらに増える。
Further, for processing that requires a processing region that makes use of the characteristics of laser light and has a width, the laser beam and the optical axis are rotated and the processing point is moved in a spiral for processing.
In the case of performing such processing, the area required for shielding the processed portion is further increased, and thus the above requirement is further increased.
本発明は以上に述べた問題点に鑑み案出されたもので、簡単な構造により高い作業性で良好な加工をすることができるレーザ加工装置用加工ヘッドを提供しようとする。 The present invention has been devised in view of the problems described above, and an object of the present invention is to provide a processing head for a laser processing apparatus capable of performing good processing with high workability by a simple structure.
上記目的を達成するため、本発明に係るシールドガスを用いレーザ光を被加工物の被加工部に照射するレーザ加工装置用加工ヘッドを、レーザ光を被加工部に照射する様に案内する光学系と、内部に前記光学系を収めるトーチボデイと、レーザ光を通過させるレーザ光通路を設けられレーザ光通路を通過するレーザ光の光軸であるレーザ光軸に沿った一方の端部であるチップ基端部を前記トーチボデイに支持されるシールドチップと、を備え、前記シールドチップが、前記レーザ光通路を形成し前記レーザ光軸に沿った一方の端部である内部基端部を前記トーチボデイに向け前記レーザ光軸に沿った他方の端部である内部先端部を被加工部に向けることをできる部材である内部シールドチップと、前記レーザ光軸に沿った一方の端部である外部基端部を前記トーチボデイに向け前記レーザ光軸に沿った他方の端部である外部先端部を前記内部先端部の位置より該外部基端部の側へ所定の距離だけずれた箇所に位置させ該外部先端部に前記内部シールドチップの外側壁を囲う様に該内部先端部の側から見て雰囲気に開かれた環状の開口である外部開口を形成する部材である外部シールドチップと、を有し、前記内部先端部を被加工部に向けてレーザ光を被加工部に照射するための姿勢にあるとき、シールドガスが前記外部開口を通過して雰囲気に噴出し前記内部シールドチップの前記外側壁の雰囲気に露出した箇所に沿って移動して被加工物に吹き付けられ被加工部をシールドする、ものとした。 In order to achieve the above-mentioned object, an optical system for guiding a processing head for a laser processing apparatus, which irradiates a processed portion of a workpiece with a laser beam using a shield gas according to the present invention so as to irradiate the processed portion with the laser light A system, a torch body for accommodating the optical system therein, and a chip which is provided with a laser beam passage for passing the laser beam and which is one end portion along the laser beam axis which is the optical axis of the laser beam passing through the laser beam passage. A shield tip having a base end supported by the torch body, wherein the shield tip forms the laser light path and has an inner base end that is one end along the laser light axis on the torch body. The inner shield chip, which is a member capable of directing the inner tip portion, which is the other end portion along the laser optical axis, toward the processed portion, and the outer base end which is one end portion along the laser optical axis The external tip portion, which is the other end portion along the laser optical axis toward the torch body, is located at a position deviated from the position of the internal tip portion toward the external base end portion by a predetermined distance. An outer shield chip that is a member that forms an outer opening that is an annular opening opened to the atmosphere when viewed from the side of the inner tip so as to surround the outer wall of the inner shield tip at the tip, When the internal tip portion is in a posture for irradiating the processed portion with a laser beam toward the processed portion, the shield gas passes through the external opening and is ejected to the atmosphere to cause the outer wall of the inner shield chip to pass through. It moves along the location exposed to the atmosphere and is sprayed onto the workpiece to shield the workpiece.
上記本発明の構成により、光学系が、レーザ光を被加工部に照射する様に案内する。トーチボデイが、内部に前記光学系を収める。シールドチップが、レーザ光を通過させるレーザ光通路を設けられ、レーザ光通路を通過するレーザ光の光軸であるレーザ光軸に沿った一方の端部であるチップ基端部を前記トーチボデイに支持される。前記シールドチップの前記内部シールドチップが、前記レーザ光通路を形成し前記レーザ光軸に沿った一方の端部である内部基端部を前記トーチボデイに向け前記レーザ光軸に沿った他方の端部である内部先端部を被加工部に向けることをできる部材である。前記シールドチップの外部シールドチップが、前記レーザ光軸に沿った一方の端部である外部基端部を前記トーチボデイに向け、前記レーザ光軸に沿った他方の端部である外部先端部を前記内部先端部の位置より該内部基端部の側へ所定の距離だけずれた箇所に位置させ、該外部先端部に前記内部シールドチップの外側壁を囲う様に該内部先端部の側から見て雰囲気に開かれた環状の開口である外部開口を形成する部材である。前記内部先端部を被加工部に向けてレーザ光を被加工部に照射するための姿勢にあるとき、シールドガスが前記外部開口を通過して雰囲気に噴出し前記内部シールドチップの前記外側壁の雰囲気に露出した箇所に沿って移動して被加工物に吹き付けられ被加工部をシールドする。
その結果、シールドガスが被加工部をシールドする広さにくらべ内部先端部を小さくすることで被加工部を見やすくなり、簡単な構造により高い作業性で良好な加工をすることができる。
With the above-described configuration of the present invention, the optical system guides the laser beam to irradiate the processed portion. A torch body houses the optical system therein. The shield chip is provided with a laser light passage for passing the laser light, and the tip base end portion, which is one end portion along the laser light axis which is the optical axis of the laser light passing through the laser light passage, is supported by the torch body. To be done. The inner shield tip of the shield tip forms the laser light path and has an inner base end portion which is one end portion along the laser light axis directed toward the torch body and the other end portion along the laser light axis. It is a member that can direct the inner tip portion to the processed portion. The outer shield tip of the shield tip has an outer base end portion, which is one end portion along the laser optical axis, facing the torch body, and an outer tip portion that is the other end portion along the laser optical axis. It is located at a position deviated from the position of the inner tip portion toward the inner base end side by a predetermined distance, and is seen from the inner tip end side so as to surround the outer wall of the inner shield tip with the outer tip end portion. It is a member that forms an external opening that is an annular opening that is opened to the atmosphere. When the internal tip portion is in a posture for irradiating the processed portion with a laser beam toward the processed portion, the shield gas passes through the external opening and is ejected into the atmosphere to cause the shielding of the outer wall of the inner shield chip. It moves along the location exposed to the atmosphere and is sprayed on the workpiece to shield the workpiece.
As a result, the internal tip portion is made smaller than the area where the shield gas shields the processed portion, so that the processed portion can be easily seen, and the simple structure enables high processing with good workability.
以下に、本発明の実施形態に係るレーザ加工装置用加工ヘッドを説明する。本発明は、以下に記載した実施形態のいずれか、またはそれらの中の二つ以上が組み合わされた態様を含む。 The processing head for the laser processing apparatus according to the embodiment of the present invention will be described below. The invention includes any of the embodiments described below, or aspects in which two or more of them are combined.
本発明の実施形態に係るレーザ加工装置用加工ヘッドは、前記シールドチップが前記外部シールドチップの内側壁と前記内部シールドチップの前記外側壁との間に前記外部開口に導通する空隙である外部空隙を形成され、前記内部先端部を被加工部に向けてレーザ光を被加工部に照射するための姿勢にあるとき、シールドガスが前記外部空隙に導入され前記外部開口を通過して雰囲気に噴出し前記内部シールドチップの前記外側壁の雰囲気に露出した箇所に沿って移動して被加工物に吹き付けられ被加工部をシールドする。
上記の実施形態の構成により、前記シールドチップが前記外部シールドチップの内側壁と前記内部シールドチップの前記外側壁との間に前記外部開口に導通する空隙である外部空隙を形成される。前記内部先端部を被加工部に向けてレーザ光を被加工部に照射するための姿勢にあるとき、シールドガスが前記外部空隙に導入され前記外部開口を通過して雰囲気に噴出し前記内部シールドチップの前記外側壁の雰囲気に露出した箇所に沿って移動して被加工物に吹き付けられ被加工部をシールドする。
その結果、シールドガスが被加工部をシールドする広さにくらべ内部先端部を小さくすることで被加工部を見やすくなり、シールドガスが安定して被加工部に吹き付けられて、簡単な構造により高い作業性で良好な加工をすることができる
The processing head for a laser processing apparatus according to the embodiment of the present invention is an external void in which the shield chip is a void that is electrically connected to the external opening between the inner side wall of the outer shield chip and the outer side wall of the inner shield chip. Is formed and is in a posture for irradiating the processed portion with the inner tip portion directed toward the processed portion, the shield gas is introduced into the external void and passes through the external opening and is ejected to the atmosphere. Then, the inner shield chip moves along a portion of the outer wall exposed to the atmosphere and is sprayed onto the workpiece to shield the portion to be processed.
With the configuration of the above-described embodiment, the shield chip forms an external void that is a void that is electrically connected to the external opening between the inner wall of the outer shield chip and the outer wall of the inner shield chip. The shield gas is introduced into the outer space, passes through the outer opening, and blows out into the atmosphere when the work piece is in a posture for irradiating the work portion with the inner tip portion directed toward the work portion. The chip moves along the portion of the outer wall exposed to the atmosphere and is sprayed on the workpiece to shield the workpiece.
As a result, the inner tip is made smaller than the area in which the shield gas shields the work piece, making it easier to see the work piece, and the shield gas is stably sprayed on the work piece. Good workability allows good processing
本発明の実施形態に係るレーザ加工装置用加工ヘッドは、前記内部シールドチップの外側壁の雰囲気に露出した箇所が軸方向に一定の輪郭をもつ柱状の形状を有する。
上記の実施形態の構成により、前記内部シールドチップの外側壁の雰囲気に露出した箇所が軸方向に一定の輪郭をもつ柱状の形状を有する。
その結果、外部開口から噴出したシールドガスが軸方向に一定の輪郭をもつ柱状の形状の該側壁に案内されて安定して被加工部に吹き付けられる。
The processing head for a laser processing apparatus according to the embodiment of the present invention has a columnar shape in which a portion of the outer wall of the inner shield chip exposed to the atmosphere has a constant contour in the axial direction.
With the configuration of the above embodiment, the portion of the outer wall of the inner shield chip exposed to the atmosphere has a columnar shape having a constant contour in the axial direction.
As a result, the shield gas ejected from the external opening is guided to the side wall of the columnar shape having a constant contour in the axial direction, and is stably sprayed to the processed portion.
本発明の実施形態に係るレーザ加工装置用加工ヘッドは、前記内部シールドチップの前記外側壁が前記外部空隙の一部と前記外部開口の一部を形成し、前記内部シールドチップの前記外側壁の前記外部空隙を形成する箇所と前記外側壁の雰囲気に露出した箇所とが段差無く繋がる軸方向に一定の輪郭をもつ柱状の形状を有する。
上記の実施形態の構成により、前記内部シールドチップの前記外側壁が前記外部空隙の一部と前記外部開口の一部を形成する。前記内部シールドチップの前記外側壁の前記外部空隙を形成する箇所と前記外側壁の雰囲気に露出した箇所とが段差無く繋がる軸方向に一定の輪郭をもつ柱状の形状を有する。
その結果、外部空隙に導入されたシールドガスが軸方向に一定の輪郭をもつ柱状の形状の該側壁を形成する内部シールドチップの前記外側壁に案内されて安定して被加工部に吹き付けられる。
In the processing head for a laser processing apparatus according to the embodiment of the present invention, the outer wall of the inner shield chip forms a part of the outer cavity and a part of the outer opening, and the outer wall of the inner shield chip is formed. It has a columnar shape having a constant contour in the axial direction in which a portion forming the external void and a portion exposed to the atmosphere of the outer wall are connected without a step.
With the configuration of the above embodiment, the outer wall of the inner shield chip forms a part of the outer space and a part of the outer opening. The inner shield chip has a columnar shape with a constant contour in the axial direction in which a portion of the outer wall forming the outer space and a portion of the outer wall exposed to the atmosphere are connected without a step.
As a result, the shield gas introduced into the outer space is guided to the outer side wall of the inner shield chip forming the side wall of the columnar shape having a constant contour in the axial direction, and is stably sprayed to the processed part.
本発明の実施形態に係るレーザ加工装置用加工ヘッドは、前記内部シールドチップが内部に位置する空隙である内部空隙と該内部空隙に導通し前記内部先端部に位置する開口である内部開口とを形成し、レーザ光を被加工部に照射するための姿勢にあるとき、前記内部先端部が被加工部に対向し、シールドガスのうちの一部のシールドガスである外部シールドガスが前記外部空隙に導入され前記外部開口を通過して雰囲気に噴出し前記内部シールドチップの外側壁の雰囲気に露出した箇所に沿って移動して被加工物に吹き付けられ、シールドガスのうちの一部のシールドガスである内部シールドが前記内部空隙に導入され前記内部開口から雰囲気に噴出して被加工物に吹き付けられ、前記内部シールドガスと前記外部シールドガスとが一体となり被加工部をシールドする。
上記の実施形態の構成により、前記内部シールドチップが内部に位置する空隙である内部空隙と該内部空隙に導通し前記内部先端部に位置する開口である内部開口とを形成する。レーザ光を被加工部に照射するための姿勢にあるとき、前記内部先端部が被加工部に対向し、シールドガスのうちの一部のシールドガスである外部シールドガスが前記外部空隙に導入され前記外部開口を通過して雰囲気に噴出し前記内部シールドチップの外側壁の雰囲気に露出した箇所に沿って移動して被加工物に吹き付けられ、シールドガスのうちの一部のシールドガスである内部シールドが前記内部空隙に導入され前記内部開口から雰囲気に噴出して被加工物に吹き付けられ、前記内部シールドガスと前記外部シールドガスとが一体となり被加工部をシールドする。
その結果、シールドガスが被加工部をシールドする広さにくらべ内部先端部を小さくすることで被加工部を見やすくなり、簡単な構造により高い作業性で良好な加工をすることができる。
A processing head for a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention includes an internal void that is a void in which the internal shield chip is located, and an internal opening that is an opening that is electrically connected to the internal void and that is located at the internal tip portion. When formed and in a posture for irradiating the processed portion with a laser beam, the inner tip portion faces the processed portion, and the outer shield gas, which is a part of the shield gas of the shield gas, is the outer space. Which is introduced into the atmosphere and squirts into the atmosphere through the external opening and moves along the portion of the outer wall of the inner shield chip exposed to the atmosphere to be sprayed on the workpiece, and a part of the shield gas The inner shield is introduced into the inner space, ejected from the inner opening into the atmosphere and sprayed onto the workpiece, and the inner shield gas and the outer shield gas are integrated to shield the portion to be machined.
With the configuration of the above-described embodiment, the internal shield chip forms an internal space that is a space located inside, and an internal opening that is an opening that is electrically connected to the internal space and located at the internal tip portion. When the work piece is in a position for irradiating the work piece with the laser beam, the inner tip portion faces the work piece, and a part of the shield gas, the outer shield gas, is introduced into the outer space. Inside the shield gas, which is a part of the shield gas, is sprayed into the atmosphere through the external opening, is moved along the portion of the outer wall of the internal shield chip exposed to the atmosphere, and is sprayed on the workpiece. A shield is introduced into the internal space, jetted into the atmosphere from the internal opening and sprayed onto the workpiece, and the internal shield gas and the external shield gas are integrated to shield the workpiece.
As a result, the internal tip portion is made smaller than the area where the shield gas shields the processed portion, so that the processed portion can be easily seen, and the simple structure enables high processing with good workability.
本発明の実施形態に係るレーザ加工装置用加工ヘッドは、前記シールドチップまたは前記トーチボデイが空隙であるトーチボデイ空隙を形成され、前記シールドチップが前記トーチボデイ空隙と前記外部空隙とを導通する孔である外部導通孔を形成され、前記内部シールドチップが前記内部基端部に前記トーチボデイ空隙と前記内部空隙を導通する内部導通孔を形成され、シールドガスが前記トーチボデイ空隙に導入され、シールドガスから分かれた前記外部シールドガスが前記外部導通孔を通過して前記外部空隙に導入され、シールドガスから分かれた前記内部シールドガスが前記内部導通孔を通過して前記内部空隙に導入される。
上記の実施形態の構成により、前記シールドチップが空隙であるトーチボデイ空隙を形成される。前記シールドチップが前記トーチボデイ空隙と前記外部空隙とを導通する孔である外部導通孔を形成され、前記内部シールドチップが前記内部基端部に前記トーチボデイ空隙と前記内部空隙を導通する内部導通孔を形成される。シールドガスが前記トーチボデイ空隙に導入され、シールドガスから分かれた前記外部シールドガスが前記外部導通孔を通過して前記外部空隙に導入され、シールドガスから分かれた前記内部シールドガスが前記内部導通孔を通過して前記内部空隙に導入される。
その結果、外部導通孔と内部導通孔との孔面積を調整して内部シールドガスと外部シールドガスの比を最適にすることができる。
A processing head for a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention is configured such that the shield chip or the torch body is formed with a torch body void, and the shield chip is a hole that conducts the torch body void and the external void. A conduction hole is formed, the inner shield tip is formed at the inner proximal end with the torch body void and an inner conduction hole for conducting the inner void, and a shield gas is introduced into the torch body void and separated from the shield gas. The outer shield gas passes through the outer conduction hole and is introduced into the outer space, and the inner shield gas separated from the shield gas passes through the inner conduction hole and is introduced into the inner space.
With the configuration of the above embodiment, a torch body void, which is a void, is formed in the shield chip. The shield tip is formed with an external conduction hole that is a hole that conducts the torch body void and the external void, and the internal shield tip has an internal conduction hole at the internal base end portion that conducts the torch body void and the internal void. It is formed. Shield gas is introduced into the torch body void, the outer shield gas separated from the shield gas is introduced into the outer void through the outer conduction hole, and the inner shield gas separated from the shield gas passes through the inner conduction hole. It passes through and is introduced into the internal void.
As a result, the hole area between the external conduction hole and the internal conduction hole can be adjusted to optimize the ratio of the internal shield gas and the external shield gas.
本発明の実施形態に係るレーザ加工装置用加工ヘッドは、前記レーザ光通路が内部空隙に含まれ、レーザ光が光学系に案内されて前記レーザ光通路を通過して前記内部開口から雰囲気に射出されて被加工部に照射される。
上記の実施形態の構成により、前記レーザ光通路が内部空隙に含まれる。レーザ光が光学系に案内されて前記レーザ光通路を通過して前記内部開口から雰囲気に射出されて被加工部に照射される、
その結果、シールドチップから噴出シールドガスが、被加工部のレーザ光を照射させた箇所を回りを良好にシールドできる。
In the processing head for the laser processing apparatus according to the embodiment of the present invention, the laser light passage is included in the internal void, the laser light is guided by the optical system, passes through the laser light passage, and is emitted into the atmosphere from the internal opening. Then, the processed portion is irradiated.
With the configuration of the above embodiment, the laser light passage is included in the internal space. Laser light is guided to an optical system, passes through the laser light passage, is emitted from the internal opening into the atmosphere, and is irradiated to the processed portion.
As a result, the shield gas ejected from the shield tip can satisfactorily shield the periphery of the portion of the processed portion irradiated with the laser light.
以上説明したように、本発明に係るレーザ加工装置用加工ヘッドは、その構成により、以下の効果を有する。
シールドチップがレーザ光をレーザ光通路を通過させて被加工部に照射する様に光学系を内部に収めるトーチボデイに支持され、内部シールドチップが内部基端部をトーチボデイに向け内部先端部を被加工部に向け、外部シールドチップが外部基端部を前記トーチボデイに向け外部先端部を内部先端部の位置より該内部基端部の側へ所定の距離だけずれた箇所に位置させて、該外部先端部に前記内部シールドチップの外側壁を囲う様に環状の開口である外部開口を形成し、加工時にシールドガスが前記外部開口を通過して雰囲気に噴出し前記内部シールドチップの前記外側壁の雰囲気に露出した箇所に沿って移動して被加工物に吹き付けられ被加工部をシールドする様にしたので、シールドガスが被加工部をシールドする広さにくらべ内部先端部を小さくすることで被加工部を見やすくなり、簡単な構造により高い作業性で良好な加工をすることができる。
また、外部シールドチップの内側壁と前記内部シールドチップの前記外側壁との間に外部空隙を形成し、加工時に前記外部空隙に導入されたシールドガスが前記外部開口を通過して雰囲気に噴出し前記内部シールドチップの前記外側壁の雰囲気に露出した箇所に沿って移動して被加工物に吹き付けられ被加工部をシールドする様にしたので、シールドガスが被加工部をシールドする広さにくらべ内部先端部を小さくすることで被加工部を見やすくなり、シールドガスが安定して被加工部に吹き付けられて、簡単な構造により高い作業性で良好な加工をすることができる。
また、前記内部シールドチップの外側壁の雰囲気に露出した箇所が軸方向に一定の輪郭をもつ柱状の形状を有する様にしたので、外部開口から噴出したシールドガスが軸方向に一定の輪郭をもつ柱状の形状の該側壁に案内されて安定して被加工部に吹き付けられる。
また、前記内部シールドチップの前記外側壁の前記外部空隙を形成する箇所と前記外側壁の雰囲気に露出した箇所とが段差無く繋がる軸方向に一定の輪郭をもつ柱状の形状を有する様にしたので、外部空隙に導入されたシールドガスが軸方向に一定の輪郭をもつ柱状の形状の該側壁を形成する内部シールドチップの前記外側壁に案内されて安定して被加工部に吹き付けられる。
また、加工時に外部空隙に導入された外部シールドガスが前記外部開口を通過して雰囲気に噴出し前記内部シールドチップの前記外側壁の雰囲気に露出した箇所に沿って移動して被加工物に吹き付けられ、内部空隙に導入された内部シールドガスが内部開口を通過して雰囲気に噴出し、両方が一体となり被加工部をシールドする様にしたので、シールドガスが被加工部をシールドする広さにくらべ内部先端部を小さくすることで被加工部を見やすくなり、簡単な構造により高い作業性で良好な加工をすることができる。
また、シールドガスが前記トーチボデイ空隙に導入され、シールドガスから分かれた前記外部シールドガスが前記外部導通孔を通過して前記外部空隙に導入され、シールドガスから分かれた前記内部シールドガスが前記内部導通孔を通過して前記内部空隙に導入される様にしたので、外部導通孔と内部導通孔との孔面積を調整して内部シールドガスと外部シールドガスの比を最適にすることができる。
また、レーザ光が光学系に案内されて前記内部空隙に一致する前記レーザ光通路を通過して前記内部開口から雰囲気に射出されて被加工部に照射される様にしたので、シールドチップから噴出シールドガスが、被加工部のレーザ光を照射させた箇所を回りを良好にシールドできる。
従って、簡単な構造により高い作業性で良好な加工をすることができるレーザ加工装置用加工ヘッドを提供できる。
As described above, the processing head for the laser processing apparatus according to the present invention has the following effects due to its configuration.
The shield tip is supported by a torch body that houses the optical system so that the laser light passes through the laser light path and irradiates the work piece, and the inner shield tip has the inner base end facing the torch body and the inner tip is processed. To the torch body, the outer shield tip is positioned such that the outer base end portion is directed toward the torch body and the outer front end portion is displaced from the position of the inner front end portion toward the inner base end portion by a predetermined distance. An outer opening, which is an annular opening, is formed in a portion so as to surround the outer wall of the inner shield chip, and at the time of processing, the shield gas passes through the outer opening and is ejected into the atmosphere to the atmosphere of the outer wall of the inner shield chip. Since it moves along the exposed area and is sprayed onto the work piece to shield the work area, the size of the inner tip is smaller than that of the shielding gas that shields the work area. The part can be easily seen, and the simple structure enables high workability and good processing.
In addition, an outer space is formed between the inner wall of the outer shield chip and the outer wall of the inner shield chip, and the shield gas introduced into the outer space at the time of processing passes through the outer opening and is ejected to the atmosphere. Since the inner shield chip is moved along the portion exposed to the atmosphere of the outer wall to be sprayed on the workpiece and shields the workpiece, the shield gas has a larger area than the shielded area. By making the inner tip portion small, it becomes easier to see the work piece, and the shielding gas is stably sprayed to the work piece, so that a simple structure enables good workability with high workability.
Further, since the portion of the outer wall of the inner shield tip exposed to the atmosphere has a columnar shape having a constant contour in the axial direction, the shield gas ejected from the outer opening has a constant contour in the axial direction. Guided by the side wall having a columnar shape, it is stably sprayed on the processed part.
In addition, the inner shield chip has a columnar shape having a constant contour in the axial direction in which a portion of the outer wall where the outer space is formed and a portion of the outer wall exposed to the atmosphere are connected without a step. The shield gas introduced into the outer space is guided stably by the outer wall of the inner shield chip forming the side wall of the columnar shape having a constant contour in the axial direction and is stably sprayed to the processed portion.
Further, the external shield gas introduced into the external void during processing passes through the external opening and is jetted into the atmosphere to move along the exposed portion of the outer wall of the internal shield chip in the atmosphere and spray onto the workpiece. The internal shielding gas introduced into the internal voids passes through the internal opening and is ejected into the atmosphere, so that both are integrated and shield the work piece. By making the inner tip smaller, it becomes easier to see the part to be processed, and the simple structure makes it possible to perform good processing with high workability.
Further, a shield gas is introduced into the torch body void, the external shield gas separated from the shield gas passes through the external conducting hole and is introduced into the external void, and the internal shield gas separated from the shield gas is conducted into the internal conduit. Since it is introduced through the holes into the internal voids, it is possible to optimize the ratio of the internal shield gas and the external shield gas by adjusting the hole areas of the external conducting holes and the internal conducting holes.
Further, since the laser light is guided by the optical system and passes through the laser light passage corresponding to the internal space, is emitted to the atmosphere from the internal opening and is irradiated to the work piece, it is ejected from the shield tip. The shielding gas can satisfactorily shield the periphery of the portion to be processed which is irradiated with the laser beam.
Therefore, it is possible to provide a processing head for a laser processing apparatus capable of performing good processing with high workability by a simple structure.
以下、本発明を実施するための形態に係るレーザ加工装置用加工ヘッドを、図面を参照して、説明する。
図7は、レーザ加工装置の一例を示す。
レーザ加工装置10は、レーザ発振器11とレーザ導光ケーブル12と加工ヘッド13とで構成される。
レーザ発振器11は、レーザ光を発振する機器である。
レーザ発振器11は、ファイバレーザ発振器であってもよい。
レーザ発振器11は、炭酸ガスレーザ発振器であってもよい。
レーザ導光ケーブル12は、レーザ発振器の発振したレーザ光をトーチに導く機器である。
レーザ導光ケーブル12は、伝送用ファイバ110とその他とで構成されてもよい。
伝送用ファイバ110は、レーザ光を導く光ファイバである。
加工ヘッド13は、レーザ導光ケーブルの導いたレーザ光を被加工物に照射する器具である。
レーザ加工は、溶接、加熱、溶融、切断、等の加工である。
Hereinafter, a processing head for a laser processing apparatus according to an embodiment for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 7 shows an example of a laser processing apparatus.
The
The
The
The
The laser
The laser
The
The
Laser processing is processing such as welding, heating, melting, and cutting.
最初に、本発明の実施形態に係るレーザ加工装置用加工ヘッドを、説明する。
図1は、本発明の実施形態に係るレーザ加工装置用加工ヘッドの全体断面図である。図2は、本発明の実施形態に係るレーザ加工装置用加工ヘッドの部分断面図である。図3は、本発明の実施形態に係るレーザ加工装置用加工ヘッドのA−A断面図である。図4は、本発明の第一の実施形態に係るレーザ加工装置用加工ヘッドのB−B矢視図である。
以下では、説明の便宜上、レーザ加工装置はファーバレーザ加工装置であるとして、説明する。
First, a processing head for a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is an overall sectional view of a processing head for a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the processing head for the laser processing apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 3 is a sectional view taken along the line AA of the processing head for the laser processing apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 4 is a BB arrow view of the processing head for the laser processing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
Hereinafter, for convenience of explanation, the laser processing apparatus will be described as a farber laser processing apparatus.
レーザ加工装置用加工ヘッドは、光学系100とトーチボデイ200とシールドチップ異300とシールドガス導入機器400とで構成される。
The processing head for the laser processing apparatus is composed of an
光学系100は、レーザ光Lを被加工部55に照射する様に案内するものである。
光学系100は、伝送用ファイバ110とコリメーションレンズ120と加工レンズ130とで構成される。
伝送用ファイバ110は、レーザ発振器11で発振したレーザ光Lを導くファイバである。
コリメーションレンズ120は、伝送用ファイバ110より射出されたレーザ光の拡がり角度を調整するレンズである。
加工レンズ130は、コリメーションレンズ120から射出したレーザ光を加工に必要なエネルギー密度に集光するレンズである。
The
The
The
The
The
コリメーションレンズ120は、レーザ光Lを入射して平行光線を出射する。
例えば、コリメーションレンズ120は、伝送用ファイバ110により導かれるレーザ光を入射して平行光線を出射する光学凸レンズである。
例えば、加工レンズ130は、平行光線を焦点に集光する光学凸レンズである。
コリメーションレンズ120の主軸とレーザ光の光軸とが一直線上にならんでもよい。
コリメーションレンズ120が出射した平行光線は、他の光学機器を介さずに直接に加工レンズ130に入射してもよい。
図1は、コリメーションレンズ120が出射した平行光線は、他の光学機器を介さずに直接に、加工レンズ130に入射する構造を示す。
コリメーションレンズが出射した平行光線は、光学要素により向きを変えた後で、加工レンズ130に入射してもよい。
例えば、コリメーションレンズが出射した平行光線は、光学ミラーにより向きを変えた後で、加工レンズ130に入射する。
図5の(A)は、加工点Xが直線状に移動する様子を示す。
図6の(A)は、被加工部の溶融部分を斜線で示す。
The
For example, the
For example, the
The main axis of the
The parallel rays emitted from the
FIG. 1 shows a structure in which parallel rays emitted from the
The parallel rays emitted from the collimation lens may be incident on the
For example, the parallel light rays emitted from the collimation lens enter the
FIG. 5A shows how the machining point X moves linearly.
In FIG. 6A, the molten portion of the processed portion is indicated by diagonal lines.
加工レンズ130の主軸が光軸からずれて、加工レンズ130が光軸を中心として回転してもよい。
この様にすると、被加工物の被加工部に集光する位置が所定の回転半径で回転する。
加工ヘッド13を被加工物50に対して相対移動させると、被加工物の被加工部に集光する位置である加工点Xが螺旋状に移動する。
図5の(B)は、加工点Xが螺旋状に移動する様子を示す。
図6の(B)は、被加工部の溶融部分を斜線で示す。
The main axis of the
By doing so, the position where the light is focused on the portion to be processed of the workpiece is rotated by a predetermined radius of gyration.
When the
FIG. 5B shows how the machining point X moves spirally.
In FIG. 6(B), the molten portion of the processed portion is indicated by diagonal lines.
トーチボデイ200は、内部に光学系100を収める構造体である。
トーチボデイ200が、空隙であるトーチボデイ空隙V0を形成されてもよい。
トーチボデイ200は、レーザ加工装置用加工ヘッドの骨格を形成する主要構造体である。
トーチボデイ200は、トーチボデイ外筒210とシールドガス導入部220とで構成されてもよい。
トーチボデイ外筒210は、トーチボデイ200を形成する部材である。
例えば、トーチボデイ外筒210は、略筒状の外形を持つ部材である。
例えば、トーチボデイ外筒210は、略円筒状の外形を持つ部材である。
シールドガス導入部220は、トーチボデイ空隙V0にシールドガスFを導入する部分である。
伝送用ファイバ110の端部が、トーチボデイ外筒210に固定されてもよい。
例えば、伝送用ファイバ110の端部が、筒状の外形をもつトーチボデイ外筒210の一方の端部に固定される。
コリメーションレンズ120と加工レンズ130とが、トーチボデイ外筒210に支持される。
図1、図2は、コリメーションレンズ120と加工レンズ130を支持する支持構造を省略している。
The
The
The
The
The torch body
For example, the torch body
For example, the torch body
The shield
The end of the
For example, the end of the
The
1 and 2, the support structure for supporting the
シールドチップ300は、レーザ光Lを通過させるレーザ光通路を設けられ、レーザ光通路を通過するレーザ光の光軸であるレーザ光軸L0に沿った一方の端部であるチップ基端部301をトーチボデイ200に支持される。
シールドチップ300は、内部シールドチップ310と外部シールドチップ320とで構成される。
シールドチップ300は、シールドガスを被加工物50のレーザ光が当たる箇所に案内する。
シールドチップ300は、シールドガスを被加工物のレーザ光が当たる箇所を覆うようにに案内する。
シールドチップ300は、トーチボデイ外筒210に固定される。
例えば、シールドチップ300は、円筒状の外形をもつトーチボデイ外筒210の他方の端部に固定される。
例えば、シールドチップ300は、円筒状の外形をもつトーチボデイ外筒210の他方の端部にねじ固定される。
図2は、後述する外部シールドチップ320の外部基端部322が、円筒状の外形をもつトーチボデイ外筒210の他方の端部にねじ固定される様子を示す。
The
The
The
The
The
For example, the
For example, the
FIG. 2 shows a state in which an external
内部シールドチップ310は、レーザ光通路を形成し、レーザ光軸L0に沿った一方の端部である内部基端部312をトーチボデイ200に向け、レーザ光軸L0に沿った他方の端部である内部先端部311を被加工部55に向けることをできる部材である。
The
外部シールドチップ320は、レーザ光軸L0に沿った一方の端部である外部基端部322をトーチボデイ200に向け、レーザ光軸L0に沿った他方の端部である外部先端部321を内部先端部311の位置より内部基端部312の側へ所定の距離Dだけずれた箇所に位置させ、外部先端部に内部シールドチップ310の外側壁314を囲う様に内部先端部312の側から見て雰囲気に開かれた環状の開口である外部開口W2を形成する部材である。
外部シールドチップ320は、内部シールドチップ310を囲う様に設けられ、レーザ光軸L0に沿った一方の端部である外部基端部322をトーチボデイ200に向け、レーザ光軸L0に沿った他方の端部である外部先端部321を内部先端部311の位置より内部基端部312の側へ所定の距離Dだけずれた箇所に位置させ、外部先端部に内部シールドチップ310の外側壁314を囲う様に内部先端部312の側から見て雰囲気に開かれた環状の開口である外部開口W2を形成する部材である。
図4は、外部先端部に内部シールドチップ310の外側壁314を囲う様に雰囲気に開かれた内部先端部312の側から見て環状の開口である外部開口W2を形成する様子を示す。
The
The
FIG. 4 shows a state in which an outer opening W2, which is an annular opening when viewed from the side of the inner tip portion 312 opened to the atmosphere, is formed in the outer tip portion so as to surround the
内部先端部311を被加工部55に向けてレーザ光Lを被加工部55に照射するための姿勢にあるとき、シールドガスFが外部開口W2を通過して雰囲気に噴出し内部シールドチップ310の外側壁314の雰囲気に露出した箇所に沿って移動して被加工物50に吹き付けられ被加工部55をシールドする。
内部先端部311を被加工部55に向けてレーザ光Lを被加工部55に照射するための姿勢にあるとき、シールドガスFが外部開口W2を通過して雰囲気に噴出し内部シールドチップ310の外側壁314の雰囲気に露出した箇所に沿って内部先端部311の側に向かって移動して被加工物50に吹き付けられ被加工部55をシールドする。
内部先端部311を被加工部55に向けてレーザ光Lを被加工部55に照射するための姿勢にあるとき、シールドガスFが外部開口W2を通過して雰囲気に噴出し内部シールドチップ310の外側壁314の雰囲気に露出した箇所に沿って移動して被加工物50に吹き付けられ被加工部55をシールドする様に、外部開口W2の面積やシールドガスFの導入量が調整される。
When the posture is such that the
When the posture is such that the
When the posture is such that the
シールドチップ300が外部シールドチップ320の内側壁323と内部シールドチップ310の外側壁314との間に外部開口W2に導通する空隙である外部空隙V2を形成されてもよい。
シールドチップ300が外部シールドチップ320の外部先端部321の側の内側壁323と内部シールドチップ310の外側壁314との間に外部開口W2に導通する空隙である外部空隙V2を形成されてもよい。
内部先端部311を被加工部55に向けてレーザ光Lを被加工部55に照射するための姿勢にあるとき、シールドガスFが外部空隙V2に導入され外部開口W2を通過して雰囲気に噴出し内部シールドチップ310の外側壁314の雰囲気に露出した箇所に沿って移動して被加工物50に吹き付けられ被加工部55をシールドしてもよい。
内部先端部311を被加工部55に向けてレーザ光Lを被加工部55に照射するための姿勢にあるとき、シールドガスFが外部空隙V2に導入され外部開口W2を通過して雰囲気に噴出し内部シールドチップ310の外側壁314の雰囲気に露出した箇所に沿って内部先端部311の側に向かって移動して被加工物50に吹き付けられ被加工部55をシールドしてもよい。
The
The
The shield gas F is introduced into the outer space V2, passes through the outer opening W2, and is ejected to the atmosphere when the laser beam L is directed toward the processed
The shield gas F is introduced into the outer space V2, passes through the outer opening W2, and is ejected to the atmosphere when the laser beam L is directed toward the processed
内部シールドチップ310の外側壁314の雰囲気に露出した箇所が軸方向に一定の輪郭をもつ柱状の形状を有してもよい。
例えば、内部シールドチップ310の外側壁314の雰囲気に露出した箇所が軸方向に一定の輪郭をもつ円柱状の形状を有する。
A portion of the
For example, a portion of the
内部シールドチップ310の外側壁314が外部空隙V2の一部と外部開口W2の一部を形成してもよい。
内部シールドチップ310の外側壁314の外部空隙V2を形成する箇所と外側壁314の雰囲気に露出した箇所とが段差無く繋がる軸方向に一定の輪郭をもつ柱状の形状を有する、
例えば、内部シールドチップ310の外側壁314の外部空隙V2を形成する箇所と外側壁314の雰囲気に露出した箇所とが段差無く繋がる軸方向に一定の輪郭をもつ円柱状の形状を有する。
The
The
For example, the
内部シールドチップが内部に位置する空隙である内部空隙と内部空隙に導通し内部先端部に位置する開口である内部開口とを形成してもよい。
レーザ光Lを被加工部55に照射するための姿勢にあるとき、内部先端部311が被加工部55に対向し、シールドガスFのうちの一部のシールドガスである外部シールドガスF2が外部空隙V2に導入され外部開口W2を通過して雰囲気に噴出し内部シールドチップ310の外側壁314の雰囲気に露出した箇所に沿って移動して被加工物50に吹き付けられ、シールドガスFのうちの一部のシールドガスである内部シールドガスF1が内部空隙V1に導入され内部開口w1から雰囲気に噴出して被加工物50に吹き付けられ、内部シールドガスF1と外部シールドガスF2とが一体となり被加工部55をシールドしてもよい。
レーザ光Lを被加工部55に照射するための姿勢にあるとき、内部先端部311が被加工部55に対向し、シールドガスFのうちの一部のシールドガスである外部シールドガスF2がトーチボデイ200から外部空隙V2に導入され外部開口W2を通過して雰囲気に噴出し内部シールドチップ310の外側壁314の雰囲気に露出した箇所に沿って内部先端部311の側に向かって移動して被加工物50に吹き付けられ、シールドガスFのうちの一部のシールドガスである内部シールドガスF1が内部空隙V1に導入され内部開口w1から雰囲気に噴出して被加工物50に吹き付けられ、内部シールドガスF1と外部シールドガスF1とが一体となり被加工部55をシールドしてもよい。
レーザ光Lを被加工部55に照射するための姿勢にあるとき、内部先端部311が被加工部55に対向し、シールドガスFのうちの一部のシールドガスである外部シールドガスF2がトーチボデイ200から外部空隙V2に導入され外部開口W2を通過して雰囲気に噴出し内部シールドチップ310の外側壁314の雰囲気に露出した箇所に沿って内部先端部311の側に向かって移動して被加工物50に吹き付けられ、シールドガスFのうちの一部のシールドガスである内部シールドガスF1が内部空隙V1に導入され内部開口w1から雰囲気に噴出して被加工物50に吹き付けられ、内部シールドガスF1と外部シールドガスF2とが一体となり被加工部55をシールドする様に、内部開口W1、外部開口W2、シールドガスFの導入量が調整される。
You may form the internal space which is a space|gap in which an internal shield chip is located inside, and the internal opening which is an opening located in an inner tip part and electrically connected to an internal space.
When the
When the
When the
トーチボデイ200が空隙であるトーチボデイ空隙V0を形成されてもよい。
シールドチップ300がトーチボデイ空隙V0と外部空隙V2とを導通する孔である外部導通孔H2を形成されてもよい。
内部シールドチップ310が内部基端部312にトーチボデイ空隙V0と内部空隙V1を導通する内部導通孔H1を形成されてもよい。
シールドガスFがトーチボデイ空隙V0に導入された後で、シールドガスFから分かれた外部シールドガスF2が外部導通孔H2を通過して外部空隙V2に導入され、シールドガスFから分かれた内部シールドガスF1が内部導通孔H1を通過して内部空隙V1に導入されてもよい。
シールドガスFがトーチボデイ空隙V0に導入された後で、シールドガスFから分かれた外部シールドガスF2が外部導通孔H2を通過して外部空隙V2に導入され、シールドガスFから分かれた内部シールドガスF1が内部導通孔H1を通過して内部空隙V1に導入されて、内部シールドガスF1と外部シールドガスF2とが一体となって被加工部55をシールドする様に、内部開口W1、外部開口W2、内部導通孔H1、外部導通孔H2、シールドガスの導入量が調整される。
The
The
The
After the shield gas F is introduced into the torch body void V0, the external shield gas F2 separated from the shield gas F is introduced into the external void V2 through the external conduction hole H2, and the internal shield gas F1 separated from the shield gas F. May pass through the internal conduction hole H1 and be introduced into the internal void V1.
After the shield gas F is introduced into the torch body void V0, the external shield gas F2 separated from the shield gas F is introduced into the external void V2 through the external conduction hole H2, and the internal shield gas F1 separated from the shield gas F. Is introduced into the internal space V1 through the internal conduction hole H1 so that the internal shield gas F1 and the external shield gas F2 integrally shield the
レーザ光通路が内部空隙V1に含まれ、
レーザ光Lが光学系100に案内されてレーザ光通路を通過して内部開口W1から雰囲気に射出されて被加工部55に照射されてもよい。
図2は、レーザ光Lが光学系100に案内されてレーザ光通路を通過して内部開口W1から雰囲気に射出されて被加工部55に照射される様子を示す。
A laser light path is included in the internal void V1,
The laser light L may be guided by the
FIG. 2 shows how the laser light L is guided by the
本発明の実施形態に係るレーザ加工装置用加工ヘッドは、その構成により、以下の効果を有する。
シールドチップ300がレーザ光Lをレーザ光通路を通過させて被加工部55に照射する様に光学系100を内部に収めるトーチボデイ200に支持され、内部シールドチップ310が内部基端部312をトーチボデイ200に向け内部先端部311を被加工部55に向け、外部シールドチップ320が外部基端部321をトーチボデイ200に向け外部先端部321を内部先端部311の位置より内部基端部312の側へ所定の距離Dだけずれた箇所に位置させて、外部先端部321に内部シールドチップ310の外側壁314を囲う様に環状の開口である外部開口W2を形成し、加工時にシールドガスFが外部開口W2を通過して雰囲気に噴出し内部シールドチップ310の外側壁314の雰囲気に露出した箇所に沿って移動して被加工物50に吹き付けられ被加工部55をシールドする様にしたので、シールドガスFが被加工部55をシールドする広さにくらべ内部先端部311を小さくすることで被加工部を見やすくなり、簡単な構造により高い作業性で良好な加工をすることができる。
また、外部シールドチップ320の内側壁323と内部シールドチップ310の外側壁314との間に外部空隙V2を形成し、加工時に外部空隙V2に導入されたシールドガスFが外部開口W2を通過して雰囲気に噴出し内部シールドチップ310の外側壁314の雰囲気に露出した箇所に沿って移動して被加工物50に吹き付けられ被加工部55をシールドする様にしたので、シールドガスFが被加工部55をシールドする広さにくらべ内部先端部311を小さくすることで被加工部55を見やすくなり、シールドガスが安定して被加工部に吹き付けられて、簡単な構造により高い作業性で良好な加工をすることができる。
また、内部シールドチップ310の外側壁314の雰囲気に露出した箇所が軸方向に一定の輪郭をもつ円柱状の形状を有する様にしたので、外部開口W2から噴出したシールドガスが軸方向に一定の輪郭をもつ柱状の形状の側壁に案内されて安定して被加工部55に吹き付けられる。
また、内部シールドチップ310の外側壁314の外部空隙V2を形成する箇所と外側壁314の雰囲気に露出した箇所とが段差無く繋がる軸方向に一定の輪郭をもつ円柱状の形状を有する様にしたので、外部空隙V2に導入されたシールドガスFが軸方向に一定の輪郭をもつ円柱状の形状の側壁を形成する内部シールドチップ310の外側壁314に案内されて安定して被加工部55に吹き付けられる。
また、加工時に外部空隙V2に導入された外部シールドガスF2が外部開口W2を通過して雰囲気に噴出し内部シールドチップ310の外側壁314の雰囲気に露出した箇所に沿って移動して被加工物50に吹き付けられ、内部空隙V1に導入された内部シールドガスF1が内部開口W1を通過して雰囲気に噴出し、両方が一体となり被加工部55をシールドする様にしたので、シールドガスFが被加工部55をシールドする広さにくらべ内部先端部311を小さくすることで被加工部55を見やすくなり、簡単な構造により高い作業性で良好な加工をすることができる。
また、シールドガスFがトーチボデイ空隙V0に導入された後で、シールドガスFから分かれた外部シールドガスF2が外部導通孔H2を通過して外部空隙V2に導入され、シールドガスFから分かれた内部シールドガスF1が内部導通孔H1を通過して内部空隙V1に導入される様にしたので、外部導通孔H2と内部導通孔H1との孔面積を調整して内部シールドガスF1と外部シールドガスF2の比を最適に調整することができる。
また、レーザ光Lが光学系100に案内されて内部空隙に一致するレーザ光通路を通過して内部開口から雰囲気に射出されて被加工部に照射される様にしたので、シールドチップから噴出シールドガスが、被加工部のレーザ光を照射させた箇所を回りを良好にシールドできる。
従来の内部シールドチップのみによる構造では、熱加工部より発生するトーチ側反射熱がトーチ内部シールドチップ310に加わり、トーチ自体(ボデイ)の過熱現象をもたらす。
本願発明の構造では、外部シールドチップ320から流出し、内部シールドチップ310の外周を流れるシールドガスF2は、内部シールドチップ310の外周を冷却する作用をもたらす。その結果、内部シールドチップ310の外周を流れるガスF2は上記効果によりトーチの加熱の防止又は低減するのに効果的である。
The processing head for the laser processing apparatus according to the embodiment of the present invention has the following effects due to its configuration.
The
Further, an outer space V2 is formed between the
Further, since the portion exposed to the atmosphere of the
Further, the
Further, the outer shield gas F2 introduced into the outer space V2 at the time of processing passes through the outer opening W2 and is ejected to the atmosphere to move along the portion of the
Further, after the shield gas F is introduced into the torch body void V0, the outer shield gas F2 separated from the shield gas F is introduced into the outer gap V2 through the external conduction hole H2, and the inner shield separated from the shield gas F. Since the gas F1 is introduced into the internal void V1 after passing through the internal conduction hole H1, the hole areas of the external conduction hole H2 and the internal conduction hole H1 are adjusted so that the internal shield gas F1 and the external shield gas F2 are The ratio can be adjusted optimally.
Further, since the laser light L is guided by the
In the conventional structure having only the inner shield tip, the torch side reflected heat generated from the heat-processed portion is added to the torch
In the structure of the present invention, the shield gas F2 flowing out from the
本発明は以上に述べた実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で各種の変更が可能である。
加工が溶接である場合を例にとって説明したがこれに限定されない。加工が切断、加熱、等であってもよい。
レーザ加工装置はファイバレーザ加工装置であるとして説明したが、これに限定ざれない。例えば、レーザ加工装置は炭酸ガスレーザ加工装置であってもよい。
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
The case where the processing is welding has been described as an example, but the present invention is not limited thereto. The processing may be cutting, heating, or the like.
Although the laser processing apparatus has been described as a fiber laser processing apparatus, it is not limited to this. For example, the laser processing device may be a carbon dioxide gas laser processing device.
D 所定の距離
F シールドガス
F1 内部シールドガス
F2 外部シールドガス
L レーザ光
L0 レーザ光軸
H1 内部導通孔
H2 外部導通孔
V0 トーチボデイ空隙
V1 内部空隙
V2 外部空隙
W1 内部開口
W2 外部開口
X 加工点
10 レーザ加工機
11 レーザ発振器
12 レーザ導光ケーブル
13 加工ヘッド
50 被加工物
55 被加工部
100 光学系
110 伝送用ファイバ
120 コリメーションレンズ
130 加工レンズ
200 トーチボデイ
210 トーチボデイ外筒
220 シールドガス導入部
300 シールドチップ
301 チップ基端部
310 内部シールドチップ
311 内部先端部
312 内部基端部
313 内側壁
314 外側壁
320 外部シールドチップ
321 外部先端部
322 外部基端部
323 内側壁
400 シールドガス導入機器
D Specified distance F Shield gas F1 Internal shield gas F2 External shield gas L Laser light L0 Laser optical axis H1 Internal through hole H2 External through hole
V0 Torch body void V1 Internal void V2 External void
W1 Internal opening W2 External opening
100
Claims (4)
レーザ光を被加工部に照射する様に案内する光学系と
内部に前記光学系を収めるトーチボデイと、
レーザ光を通過させるレーザ光通路を設けられレーザ光通路を通過するレーザ光の光軸であるレーザ光軸に沿った一方の端部であるチップ基端部を前記トーチボデイに支持されるシールドチップと、
を備え、
前記トーチボデイが空隙であるトーチボデイ空隙を形成され、
前記シールドチップが、
前記レーザ光通路を形成し前記レーザ光軸に沿った一方の端部である内部基端部を前記トーチボデイに向け前記レーザ光軸に沿った他方の端部である内部先端部を被加工部に向けることをできる部材である内部シールドチップと、
前記レーザ光軸に沿った一方の端部である外部基端部を前記トーチボデイに向け前記レーザ光軸に沿った他方の端部である外部先端部を前記内部先端部の位置より該内部基端部の側へ所定の距離だけずれた箇所に位置させ該外部先端部に前記内部シールドチップの外側壁を囲う様に該内部先端部の側から見て雰囲気に開かれた環状の開口である外部開口を形成する部材である外部シールドチップと、
を有し、
前記外部シールドチップの内側壁と前記内部シールドチップの前記外側壁との間に前記外部開口に導通する空隙である外部空隙を形成され、
前記内部シールドチップの内部に位置する空隙である内部空隙と該内部空隙に導通し前記内部先端部に位置する開口である内部開口とを形成され、
前記シールドチップが前記トーチボデイ空隙と前記外部空隙とを導通する孔である外部導通孔を形成され、
前記内部シールドチップが前記内部基端部に前記トーチボデイ空隙と前記内部空隙を導通する内部導通孔を形成され、
前記内部シールドチップの外側壁が前記外部導通孔を通過してガスを導入される箇所から前記内部先端部まで軸方向に一定の輪郭をもつ円柱状の輪郭をもち、該円柱状の輪郭が前記外部空隙の前記外部導通孔を通過してガスを導入される箇所から前記外部開口までの内周を形成し、
前記外部シールドチップの内側壁が前記外部空隙の前記外部導通孔を通過してガスを導入される箇所から前記外部開口までの外周を形成し、
前記内部先端部を被加工部に向けてレーザ光を被加工部に照射するための姿勢にあるとき、シールドガスのうちの一部のシールドガスである外部シールドガスが前記外部導通孔を通過して前記外部空隙に導入され前記外部開口を通過して雰囲気に噴出し前記内部シールドチップの前記外側壁の雰囲気に露出した箇所に沿って移動して被加工物に吹き付けられシールドガスのうちの一部のシールドガスである内部シールドガスが前記内部空隙に導入され前記内部開口から雰囲気に噴出して被加工物に吹き付けられ、前記内部シールドガスと前記外部シールドガスとが一体となり被加工部をシールドする、
ことを特徴とするレーザ加工装置用加工ヘッド。 A processing head for a laser processing device that irradiates a processed portion of a workpiece with a laser beam using a shield gas,
An optical system for guiding the laser beam to the processed part and a torch body for accommodating the optical system inside,
A shield chip having a laser light path for passing a laser beam, and a chip base end portion which is one end portion along the laser light axis which is an optical axis of the laser light passing through the laser light path is supported by the torch body, and ,
Equipped with
Forming a torch body void where the torch body is a void,
The shield tip is
An inner base end that is one end along the laser light axis that forms the laser light path is directed toward the torch body, and an inner tip that is the other end along the laser light axis is the processed portion. An internal shield chip that is a member that can be pointed,
The outer proximal end, which is one end along the laser optical axis, is directed toward the torch body, and the outer distal end, which is the other end along the laser optical axis, is moved from the position of the inner distal end to the inner proximal end. An annular opening which is located at a position deviated by a predetermined distance to the side of the inner side and is opened to the atmosphere when viewed from the side of the inner tip so as to surround the outer wall of the inner shield chip at the outer tip. An external shield chip that is a member that forms the opening,
Have
An outer void, which is a void that is electrically connected to the outer opening, is formed between an inner wall of the outer shield chip and the outer wall of the inner shield chip,
An internal void that is a void located inside the internal shield chip and an internal aperture that is an opening that is electrically connected to the internal void and that is located at the internal tip portion,
The shield chip is formed with an external conduction hole which is a hole for conducting the torch body void and the external void.
The inner shield tip is formed at the inner proximal end with the torch body gap and an inner conduction hole that conducts the inner gap.
The outer wall of the inner shield tip has a cylindrical contour having a constant contour in the axial direction from a position where gas is introduced through the outer conduction hole to the inner tip portion, and the cylindrical contour is the Forming an inner circumference from a location where gas is introduced through the external conduction hole of the external void to the external opening,
An inner wall of the outer shield chip forms an outer circumference from a position where gas is introduced through the outer conduction hole of the outer space to the outer opening,
When the posture is such that the inner tip portion is directed toward the portion to be processed and the portion to be processed is irradiated with laser light, an outer shield gas , which is a part of the shield gas, passes through the outer conduction hole. one of the shielding gas blown to the workpiece moves along the portion exposed to the atmosphere of the outer wall of the introduced erupted atmosphere through the external opening said inner shield chip to the external gap Te Internal shielding gas, which is the shielding gas for the inner part, is introduced into the inner space, is ejected into the atmosphere from the inner opening and is sprayed onto the workpiece, and the inner shielding gas and the outer shielding gas are integrated to shield the portion to be processed. To do
A processing head for a laser processing apparatus, which is characterized in that
ことを特徴とする請求項1に記載のレーザ加工装置用ヘッド。 The inner wall of the outer shield tip has a cylindrical contour having a constant contour in the axial direction from a location where gas is introduced through the outer conduction hole to the outer opening, and the outer contour is the outer contour. Forming an outer periphery from a location where gas is introduced through the external conduction hole of the void to the external opening,
The head for a laser processing apparatus according to claim 1, wherein the head is a laser processing apparatus.
ことを特徴とする請求項1または請求項2のうちのひとつに記載のレーザ加工装置用ヘッド。 The inner side wall of the inner shield chip has a cylindrical contour having a constant contour in the axial direction, and the cylindrical contour forms an outer circumference from a location having an internal communication hole of the internal void to the internal opening,
The laser processing apparatus head according to claim 1, wherein the head is a laser processing apparatus head.
ことを特徴とする請求項1乃至3のうちのひとつに記載のレーザ加工装置用ヘッド。 After the shield gas is introduced into the torch body void, an external shield gas separated from the shield gas is introduced into the external void through the external conduction hole, and an internal shield gas separated from the shield gas is introduced into the internal conduction hole. So that the inner shield gas and the outer shield gas are integrated and shield the work piece by being introduced into the inner space through the inner opening, the outer opening, the inner conduction hole, and the outer conduction. The introduction amount of holes and shield gas is adjusted,
The laser processing apparatus head according to claim 1, wherein the head is a laser processing apparatus head.
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