JPS59133983A - レ−ザ加工装置 - Google Patents
レ−ザ加工装置Info
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- JPS59133983A JPS59133983A JP58005917A JP591783A JPS59133983A JP S59133983 A JPS59133983 A JP S59133983A JP 58005917 A JP58005917 A JP 58005917A JP 591783 A JP591783 A JP 591783A JP S59133983 A JPS59133983 A JP S59133983A
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- JP
- Japan
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- gas
- laser
- plasma
- laser oscillator
- oscillator
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
- B23K26/1462—Nozzles; Features related to nozzles
- B23K26/1464—Supply to, or discharge from, nozzles of media, e.g. gas, powder, wire
- B23K26/1476—Features inside the nozzle for feeding the fluid stream through the nozzle
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はレーザ８振器とプラズマ発生装置を併用して加
工するレーザ加工装置に関する。
工するレーザ加工装置に関する。
気体レーザには、Ｈｅ −Ｎ ｅレーカ、Ａｒレーザ、
ＣＯ２レーザなどがあり、そのレーザ発振器は、Ｃ０２
レーザを例にとると、ＣＯ２、Ｎ ０％Ｈｅ、Ｎ２等の
混合気体をレーザガスとして用いて、これをレーザ管内
に封じて気体放電を行い、レーザビームを発振させるも
のである。
ＣＯ２レーザなどがあり、そのレーザ発振器は、Ｃ０２
レーザを例にとると、ＣＯ２、Ｎ ０％Ｈｅ、Ｎ２等の
混合気体をレーザガスとして用いて、これをレーザ管内
に封じて気体放電を行い、レーザビームを発振させるも
のである。
このとき、レーザガスの温度が一定温度（２００℃）を
超えると、効率よく発振しなくなるため、レーザ管内に
レーザガスを高速で流し、これをレーザガス供給装置に
よって循環させて冷却すると共に、その一部を排出し、
新たなガスを常時供給している。
超えると、効率よく発振しなくなるため、レーザ管内に
レーザガスを高速で流し、これをレーザガス供給装置に
よって循環させて冷却すると共に、その一部を排出し、
新たなガスを常時供給している。
また、プラズマ発生装置は、電源装置によって電極間に
電圧を印加し、アーク放電を発生させ、この周囲にプラ
ズマガスを供給して、プラズマを発生させるものであり
、一般に、プラズマ加工では運転コストに占めるガス化
の割合は８０％以上である。
電圧を印加し、アーク放電を発生させ、この周囲にプラ
ズマガスを供給して、プラズマを発生させるものであり
、一般に、プラズマ加工では運転コストに占めるガス化
の割合は８０％以上である。
ここで、レーザ発振器とプラズマ発生装置を併用して加
工する場合、従来公知の装置に於ては、レーザガスとプ
ラズマガスは別途の系統から供給され、レーザ発振器の
排出ガスは外部に捨てられており、またプラズマガスの
消費量は多い上、加工用ガス、遮蔽ガス等の供給が必要
なため、運転経費にはガス化が大部分を占め、不経済で
あった。
工する場合、従来公知の装置に於ては、レーザガスとプ
ラズマガスは別途の系統から供給され、レーザ発振器の
排出ガスは外部に捨てられており、またプラズマガスの
消費量は多い上、加工用ガス、遮蔽ガス等の供給が必要
なため、運転経費にはガス化が大部分を占め、不経済で
あった。
本発明は叙上の観点に立ってなされたものであり、その
目的とするところは、加工効率が高く、運転経費が安価
なレーザ加工装置を提供することにある。
目的とするところは、加工効率が高く、運転経費が安価
なレーザ加工装置を提供することにある。
而して、その要旨とするところは、レーザ発振器の排出
ガスをプラズマ発生装置のプラズマガスの一部として用
いることにより、ガスの無駄を無くすと共に、レーザガ
スの冷却装置を省略若しくは簡略化することにある。
ガスをプラズマ発生装置のプラズマガスの一部として用
いることにより、ガスの無駄を無くすと共に、レーザガ
スの冷却装置を省略若しくは簡略化することにある。
以下、図面に基づいて本発明の構成の詳細を説明するー
。
。
第１図は本発明にかかるレーザ加工装置の一実施例を示
す説明図、第２図は本発明の他の一実施例を示す説明図
である。
す説明図、第２図は本発明の他の一実施例を示す説明図
である。
第１図中、１はレーザ発振器、２はレーザ管、３は放電
電極、４．４１はレーザ発振器１の反射鏡、５はレーザ
ガス供給装置、６．６′はレーザガス供給管、７はレー
ザ発振器１からの排出ガスを引き込み、プラズマ発生装
置に送るガス供給管、８はガス供給装置、９はケーシン
グ、１０はレーザ光の反射板、１１は集束レンズ、１２
は被加工島、１３はプラズマ発生装置、１４はプラズマ
発生用の一方の電極、１５はプラズマトーチノズル、１
５ａはノズル１５の先端に設けた孔、１６はプラズマ発
生用の電縣装置、１７は抵抗である。
電極、４．４１はレーザ発振器１の反射鏡、５はレーザ
ガス供給装置、６．６′はレーザガス供給管、７はレー
ザ発振器１からの排出ガスを引き込み、プラズマ発生装
置に送るガス供給管、８はガス供給装置、９はケーシン
グ、１０はレーザ光の反射板、１１は集束レンズ、１２
は被加工島、１３はプラズマ発生装置、１４はプラズマ
発生用の一方の電極、１５はプラズマトーチノズル、１
５ａはノズル１５の先端に設けた孔、１６はプラズマ発
生用の電縣装置、１７は抵抗である。
本実施例では、レーザ発振器１のレーザ管２は一本の直
線状のものを用いであるが、管長を増して出力を増大さ
せるために適宜の反射鏡を用いてレーザ光の光路を変更
させ、レーザ管を複数個設けてもよい。又、レーザ管２
外の冷却水ジャケット等詳細は省略しである。
線状のものを用いであるが、管長を増して出力を増大さ
せるために適宜の反射鏡を用いてレーザ光の光路を変更
させ、レーザ管を複数個設けてもよい。又、レーザ管２
外の冷却水ジャケット等詳細は省略しである。
放電電極３はレーザ管２内のレーザガスに放電を行いレ
ーザガスの粒子を励起して、レーザ光を発生させる。
ーザガスの粒子を励起して、レーザ光を発生させる。
反射鏡４はレーザ管２に発生するレーザ光を全反射し、
反射鏡４１は半透明でレーザ光の一部を透過する。
反射鏡４１は半透明でレーザ光の一部を透過する。
レーザガス供給装置５はレーザ管２内にレーザガス供給
管６からレーザガスを送り、これをレーザ管２内に高速
で流し、レーザガス供給管６′からこれを回収し、冷却
して循環させる。
管６からレーザガスを送り、これをレーザ管２内に高速
で流し、レーザガス供給管６′からこれを回収し、冷却
して循環させる。
このとき、レーザガス供給装置５は回収したレーザガス
の内、例えば５分の２を排出ガスとしてガス供給管７に
送り、５分の３を循環するよう構成する。また、排出さ
れた不足分はレーザガス供給装置５によって新たに供給
される。
の内、例えば５分の２を排出ガスとしてガス供給管７に
送り、５分の３を循環するよう構成する。また、排出さ
れた不足分はレーザガス供給装置５によって新たに供給
される。
排出ガスの量はレーザ発振器が大型となるほど多くなる
ので大型のレーザ発振器に於てはこれを利用することは
非常に有利となる。
ので大型のレーザ発振器に於てはこれを利用することは
非常に有利となる。
レーザガスの組成はプラズマガスの組成と異なると共に
、レーザ発振器からの排出ガスの量はプラズマガスの消
費量に比べて少ないので、（実験によれば、１．２ｋＷ
のレーザ発振器１の排出ガスは約１’００ ＃ ／’ｈ
であるのに対し、１．５ｋＷのプラズマ発生装置のプラ
ズマガスは約８００β／ｈである。）これをプラズマガ
スとして用いるためはガスの組成を変えると同時に、不
足するガスを供給しなければならない。
、レーザ発振器からの排出ガスの量はプラズマガスの消
費量に比べて少ないので、（実験によれば、１．２ｋＷ
のレーザ発振器１の排出ガスは約１’００ ＃ ／’ｈ
であるのに対し、１．５ｋＷのプラズマ発生装置のプラ
ズマガスは約８００β／ｈである。）これをプラズマガ
スとして用いるためはガスの組成を変えると同時に、不
足するガスを供給しなければならない。
以下にレーザガスとプラズマガスの体積比組成の一例を
示すと、 レーザガス； Ａｒ ：Ｈｅ ：ＣＯ２：Ｎ２ ＃Ｏ〜０．５ ： ９
．：１．： ３プラズマガス； Ａｒ ：Ｈｅ ：ＣＯ２：Ｎ２ Ｌ＝、０．５〜１ ：
３ ： １ ： ３である。
示すと、 レーザガス； Ａｒ ：Ｈｅ ：ＣＯ２：Ｎ２ ＃Ｏ〜０．５ ： ９
．：１．： ３プラズマガス； Ａｒ ：Ｈｅ ：ＣＯ２：Ｎ２ Ｌ＝、０．５〜１ ：
３ ： １ ： ３である。
ガス供給装置８は適宜の割合で不足するガスを供給し、
レーザ発振器１からの排出ガスはこれと混合されて゛プ
ラズマガスに適した組成及び量として、プラズマ発生装
置に送られる。
レーザ発振器１からの排出ガスはこれと混合されて゛プ
ラズマガスに適した組成及び量として、プラズマ発生装
置に送られる。
反射板１０はケーシング９に取り付けられ、レーザ発振
器１から発振されたレーザ光を反射して光路変更させる
。
器１から発振されたレーザ光を反射して光路変更させる
。
レンズ１１はケーシング９内に管軸方向に摺動制御移動
により位置決め自在に取り付けられ、反射板１０に反射
したレーザ光を集束して被加工物１２の加工点に集める
。
により位置決め自在に取り付けられ、反射板１０に反射
したレーザ光を集束して被加工物１２の加工点に集める
。
電源装置１６はプラズマ発生装置１３の電極１４（陰極
）と電極ノズル１５ （陽極）及び被加工物１２（陽極
）との間に充分放電が起動し発生する程度の電圧を印加
する。この場合、ノズル１５（陽極）及び被加工物１２
（陽極）との間には抵抗１７によって適宜の電位差が与
えら−れている。
）と電極ノズル１５ （陽極）及び被加工物１２（陽極
）との間に充分放電が起動し発生する程度の電圧を印加
する。この場合、ノズル１５（陽極）及び被加工物１２
（陽極）との間には抵抗１７によって適宜の電位差が与
えら−れている。
プラズマ発生装置１３はレーザ光の光軸と同軸に設けら
れ、ガス供給管７からの混合されたプラズマガスの供給
と、電源装置１６による電圧の印加によってプラズマを
発生し、このプラズマはレーザ光の照射点に向けて照射
される。
れ、ガス供給管７からの混合されたプラズマガスの供給
と、電源装置１６による電圧の印加によってプラズマを
発生し、このプラズマはレーザ光の照射点に向けて照射
される。
被加工物１２は数値制御装置（図示せず）に接続された
クロステーブル（図示せず）の載物台に取付けられてお
り、載物台は数値制御装置の指令によって２次元的に移
ｉする。
クロステーブル（図示せず）の載物台に取付けられてお
り、載物台は数値制御装置の指令によって２次元的に移
ｉする。
レーザ発振器１のレーザ管２内のレーザガスの粒子は放
電電極３がらの放電によって励起されて一レーザ光を発
生し、これは次々と誘導放射を起こし、反射鏡４と反射
鏡４／の間で共振して強度を増大し、反射鏡４１を透過
してビーム状のレーザ光として送り出される。
電電極３がらの放電によって励起されて一レーザ光を発
生し、これは次々と誘導放射を起こし、反射鏡４と反射
鏡４／の間で共振して強度を増大し、反射鏡４１を透過
してビーム状のレーザ光として送り出される。
このとき、レーザ管２内を流れるレーザガスはレーザガ
ス供給装置５に回収され、その一部は排出ガスとしてガ
ス供給管７に導かれ、ガス供給装置８からの適宜のガス
と混合されてプラズマ発生装置１３に送られ、プラズマ
ガスとして使用される。
ス供給装置５に回収され、その一部は排出ガスとしてガ
ス供給管７に導かれ、ガス供給装置８からの適宜のガス
と混合されてプラズマ発生装置１３に送られ、プラズマ
ガスとして使用される。
レーザ発振器１から発振されたレーザ光は反射板１０に
反射して光路変更された後、レンズ１１によって集束さ
れて被加工物１２の加工点に集まる。
反射して光路変更された後、レンズ１１によって集束さ
れて被加工物１２の加工点に集まる。
一方、プラズマ発生装置工３は電源装置１６によって電
圧を印加されてアーク放電を起こし、混合されたプラズ
マガスが供給されてプラズマを発生する。
圧を印加されてアーク放電を起こし、混合されたプラズ
マガスが供給されてプラズマを発生する。
このプラズマは被加工物１２のレーザ光の照射点に集る
よう構成されているから、レーザ光の照射点には高エネ
ルギ密度の衝撃が与えられ、溶接、切断、溶断等の加工
を行うことができる。
よう構成されているから、レーザ光の照射点には高エネ
ルギ密度の衝撃が与えられ、溶接、切断、溶断等の加工
を行うことができる。
被加工物１２が取付けられたクロステーブル（図示せず
）の載物台は数値制御装置（図示せず）の指令によって
２次元的に移動するので、被加工物１２は所望の位置及
び輪廓で加工が行われる。
）の載物台は数値制御装置（図示せず）の指令によって
２次元的に移動するので、被加工物１２は所望の位置及
び輪廓で加工が行われる。
本発明の一実施例を用いた実験によると、プラズマ発生
装置として４００ Ｗのものを用い、レーザ発振器にｌ
ｋ、Ｗのものを用いたとき、レーザ発振器からの排出ガ
スに約２００ｊ２／ｈのガスを加えることによってナラ
ズマガスとして利用することができた。
装置として４００ Ｗのものを用い、レーザ発振器にｌ
ｋ、Ｗのものを用いたとき、レーザ発振器からの排出ガ
スに約２００ｊ２／ｈのガスを加えることによってナラ
ズマガスとして利用することができた。
また、特別にレーザガスの冷却を行わなくてもレーザ発
振が妨げられることが−ないので、装置及び運転のコス
トを引き下げることができた。
振が妨げられることが−ないので、装置及び運転のコス
トを引き下げることができた。
第２図はプラズマ発生装置のノズルの先端に磁界コイル
を設けた本発明の一実施例を示す説明図である。
を設けた本発明の一実施例を示す説明図である。
第２図中、９．１１〜１６は第１図に示すものと同一の
構成要素を示し、】８は磁界コイルである。
構成要素を示し、】８は磁界コイルである。
磁界コイル１８はノズル１５の先端部の孔１５ａの内壁
に沿って、孔１５ａ′の軸を中心として放射状に設けら
れ、その磁極は発生するプラズマの周囲を囲むよう構成
されており、図示しない電源装置によって電圧を印加さ
れて孔１５ａの中心に向かう磁界を発生させる。
に沿って、孔１５ａ′の軸を中心として放射状に設けら
れ、その磁極は発生するプラズマの周囲を囲むよう構成
されており、図示しない電源装置によって電圧を印加さ
れて孔１５ａの中心に向かう磁界を発生させる。
また、磁界コイル１８は孔１５ａの軸に対して巻回する
ように同軸に設けて レーザビーム及びプラズマと略同
軸の磁界を発生させるようにしても良い。
ように同軸に設けて レーザビーム及びプラズマと略同
軸の磁界を発生させるようにしても良い。
発生したプラズマはこの磁界によって絞られて断面積が
小さくなり、電気密度を増して高温高圧のプラズマとし
て噴射する。
小さくなり、電気密度を増して高温高圧のプラズマとし
て噴射する。
一般に、プラズマ発生装置は、中心の棒状電極（陰極）
とノズル（陽極）或いは被加工物（陽極）との間に電圧
を印加してアーク放電を発生させ、このアークの周囲に
プラズマガスをノズルの先端から流出するよう流し、ア
ークの周囲を冷却すると共に電気抵抗を大きくしてアー
クを絞り、アーク中の電気密度を増大させて高温高圧の
プラズマを発生させるものである。
とノズル（陽極）或いは被加工物（陽極）との間に電圧
を印加してアーク放電を発生させ、このアークの周囲に
プラズマガスをノズルの先端から流出するよう流し、ア
ークの周囲を冷却すると共に電気抵抗を大きくしてアー
クを絞り、アーク中の電気密度を増大させて高温高圧の
プラズマを発生させるものである。
このとき、アークを絞って断面積を小さくするほど電気
密度が増して高温高圧のプラズマを発生させることがで
きるので、ガス流による冷却の他にガスの解離による熱
吸収を利用している。
密度が増して高温高圧のプラズマを発生させることがで
きるので、ガス流による冷却の他にガスの解離による熱
吸収を利用している。
本実施例に於ては、プラズマ発生装置のノズルの先端に
磁界コイルを設けて磁界を発生させ、この磁界によって
プラズマを絞って電気密度を増大させて、より高温高圧
のプラズマを発生させるものである。
磁界コイルを設けて磁界を発生させ、この磁界によって
プラズマを絞って電気密度を増大させて、より高温高圧
のプラズマを発生させるものである。
図示していないが、前記の実施例と同様に、レーザ発振
器のレーザ管内を流れるレーザガスはレーザガス供給装
置に回収され、その一部は排出ガスとしてガス供給管７
に導かれ、ガス供給装置からの適宜のガスと混合されて
プラズマ発生装置１３に送られ、プラズマガスとして使
用される。
器のレーザ管内を流れるレーザガスはレーザガス供給装
置に回収され、その一部は排出ガスとしてガス供給管７
に導かれ、ガス供給装置からの適宜のガスと混合されて
プラズマ発生装置１３に送られ、プラズマガスとして使
用される。
本発明は紙上の如く構成されるから、本発明によるとき
は、レーザ発振器の排出ガスをプラズマ発生装置のプラ
ズマガスの一部として使用するので、加工効率が高く、
運転経費が快価なレーザ加工装置を提供することができ
る。
は、レーザ発振器の排出ガスをプラズマ発生装置のプラ
ズマガスの一部として使用するので、加工効率が高く、
運転経費が快価なレーザ加工装置を提供することができ
る。
第１図は本発明にがかるレーザ加工装置の一実施例を示
す説明図、第２図は本発明の他の一実施例を示す説明図
である。 １−・−一−−−−−−−−−−−レーザ発振器５ −
−−−−−−− −−−−レーザガス供給装置７−−−
−−−−−−−−−−−−ガス供給管８−・−−−一−
−−−−−−−−・−−−一−−ガス供給装置１２−・
−−一一−−−−−−−−−−−−−−−・被加工物１
３−−−一・−−一−−−−−−−−−−−プラズマ発
生装置１８−−−−−ｍ−−−−−−−−・＝磁界コイ
ル特許出願人 株式会社井上ジャ）＜ツクス研究所代理
人（７５２４）最上正太部
す説明図、第２図は本発明の他の一実施例を示す説明図
である。 １−・−一−−−−−−−−−−−レーザ発振器５ −
−−−−−−− −−−−レーザガス供給装置７−−−
−−−−−−−−−−−−ガス供給管８−・−−−一−
−−−−−−−−・−−−一−−ガス供給装置１２−・
−−一一−−−−−−−−−−−−−−−・被加工物１
３−−−一・−−一−−−−−−−−−−−プラズマ発
生装置１８−−−−−ｍ−−−−−−−−・＝磁界コイ
ル特許出願人 株式会社井上ジャ）＜ツクス研究所代理
人（７５２４）最上正太部
Claims (2)
- （１）レーザ発振器とプラスマ発生装置とを併用して加
工するレーザ加工装置に於て、上記レーザ発振器のレー
デガスの排出管を、プラズマ発生装置用ガス供給管に接
続し、レーザ発振器の排出ガスをプラズマガスの一部と
して利用することを特徴とする上記のレーザ加工装置。 - （２）プラスマ発生装置のノズル先皓部に磁界コイルが
設けられた特許請求の範囲第１項記載のレーザ加工装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58005917A JPS59133983A (ja) | 1983-01-19 | 1983-01-19 | レ−ザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58005917A JPS59133983A (ja) | 1983-01-19 | 1983-01-19 | レ−ザ加工装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59133983A true JPS59133983A (ja) | 1984-08-01 |
Family
ID=11624243
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58005917A Pending JPS59133983A (ja) | 1983-01-19 | 1983-01-19 | レ−ザ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59133983A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011029462A1 (de) | 2009-09-14 | 2011-03-17 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Verfahren und vorrichtung zum bearbeiten von werkstücken mit einer lasereinrichtung und einer lichtbogeneinrichtung |
-
1983
- 1983-01-19 JP JP58005917A patent/JPS59133983A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011029462A1 (de) | 2009-09-14 | 2011-03-17 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Verfahren und vorrichtung zum bearbeiten von werkstücken mit einer lasereinrichtung und einer lichtbogeneinrichtung |
| CN102695577A (zh) * | 2009-09-14 | 2012-09-26 | 通快机床两合公司 | 利用激光设备与电弧设备加工工件的方法与装置 |
| CN102695577B (zh) * | 2009-09-14 | 2016-08-03 | 通快机床两合公司 | 利用激光设备与电弧设备加工工件的方法与装置 |
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