(57)【要約】【課題】レーザ加工用ノズル及びレーザ加工装置において、溶融部材の排出を円滑に行うことで被加工部材の安定した加工を可能とする。【解決手段】ノズル本体２０と、ノズル本体２０の軸方向Ｚに沿って設けられてレーザ光を照射すると共にアシストガスを噴出する第１ノズル２１と、一端部が第１ノズル２１におけるアシストガスの噴出部に連通すると共に他端部がアシストガスの開口部３５に連通する補助ノズル２２とを設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル本体と、
前記ノズル本体の軸方向に沿って設けられてレーザ光を照射すると共にアシストガスを噴出する第１ノズルと、
一端部が前記第１ノズルにおけるアシストガスの噴出部に連通すると共に他端部がアシストガスの取込部に連通する補助ノズルと、
を備えることを特徴とするレーザ加工用ノズル。
【請求項２】
前記ノズル本体は、円柱形状をなすことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工用ノズル。
【請求項３】
前記補助ノズルは、前記ノズル本体に形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーザ加工用ノズル。
【請求項４】
前記ノズル本体の先端部の外周側に筒形状をなす筒部材が配置され、前記補助ノズルは、前記ノズル本体の外周面と前記筒部材の内周面により形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーザ加工用ノズル。
【請求項５】
前記ノズル本体の先端部に前記第１ノズルから噴出されるアシストガスと前記補助ノズルから噴出されるアシストガスとの合流部が設けられることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のレーザ加工用ノズル。
【請求項６】
第１ノズルは、前記ノズル本体の中心位置に軸方向に沿って設けられ、前記ノズル本体の中心位置からずれた位置に軸方向に沿うと共にラバール形状をなしてアシストガスを噴出する第２ノズルが設けられることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のレーザ加工用ノズル。
【請求項７】
ノズル本体と、
前記ノズル本体に軸方向に沿って設けられてレーザ光を通す第１ノズルと、
前記第１ノズルからずれた位置に軸方向に沿って設けられてアシストガスを噴出する第２ノズルと、
一端部が前記第２ノズルにおけるアシストガスの噴出部に連通すると共に他端部がアシストガスの取込部に連通する補助ノズルと、
を備えることを特徴とするレーザ加工用ノズル。
【請求項８】
前記ノズル本体は、円柱形状をなし、前記第１ノズルは、前記ノズル本体の中心位置に設けられ、前記第２ノズルは、前記ノズル本体の中心位置からずれた位置に設けられ、前記第１ノズルと前記第２ノズルが前記ノズル本体の径方向に沿って配置されることを特徴とする請求項７に記載のレーザ加工用ノズル。
【請求項９】
前記補助ノズルは、前記ノズル本体に形成されることを特徴とする請求項７または請求項８に記載のレーザ加工用ノズル。
【請求項１０】
前記ノズル本体は、前記第２ノズルに隣接する先端外周部に切欠部が設けられ、前記切欠部にカバー部材が固定されることで、前記補助ノズルが形成されることを特徴とする請求項７または請求項８に記載のレーザ加工用ノズル。
【請求項１１】
前記ノズル本体の先端部に前記第２ノズルから噴出されるアシストガスと前記補助ノズルから噴出されるアシストガスとの合流部が設けられることを特徴とする請求項７から請求項１０のいずれか一項に記載のレーザ加工用ノズル。
【請求項１２】
前記第２ノズルは、ラバール形状をなすことを特徴とする請求項７から請求項１１のいずれか一項に記載のレーザ加工用ノズル。
【請求項１３】
前記第２ノズルは、前記第１ノズルと前記第２ノズルの配列方向または前記配列方向に交差する方向の内径が軸方向において変動することを特徴とする請求項１２に記載のレーザ加工用ノズル。
【請求項１４】
前記第１ノズルは、ラバール形状をなしてアシストガスを噴出することを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載のレーザ加工用ノズル。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載のレーザ加工用ノズルを備えることを特徴とするレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被切断部材に対してレーザを照射させるレーザ加工用ノズル、このレーザ加工用ノズルを備えて被切断部材を溶融させて切断するレーザ切断装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
被切断部材にレーザを照射させて切断する場合、レーザ照射によって溶融した部材が冷えて固まる前にアシストガスを噴射することで、溶融部材を吹飛ばす必要がある。従来のレーザ加工用ノズルは、ノズル本体の中心部にレーザを照射すると共にアシストガスを流通させる噴出通路が設けられて構成される。そのため、ノズル本体を移動させながら、噴出通路にレーザを照射すると共にアシストガスを流通させることで、被切断部材にレーザを照射させて溶融させ、溶融部にアシストガスを噴出して溶融部材を吹飛ばす。
【０００３】
このようなレーザ加工装置としては、例えば、下記特許文献に記載されたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１６７９７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、被切断部材の厚さが十分に厚い場合、被切断部材にレーザを照射させて溶融させたとき、発生した溶融部材を吹き飛ばすために十分な量のアシストガスが必要となる。しかし、大量のアシストガスを噴射するためには、大量のアシストガスを装置に供給する必要があり、噴射した大量のアシストガスを回収するための装置が必要となり、レーザ加工用ノズルや加工装置が大型化してしまうという課題がある。
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するものであり、溶融部材の排出を円滑に行うことで被加工部材の安定した加工を可能とするレーザ加工用ノズル及びレーザ加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するための本発明のレーザ加工用ノズルは、ノズル本体と、前記ノズル本体の軸方向に沿って設けられてレーザ光を照射すると共にアシストガスを噴出する第１ノズルと、一端部が前記第１ノズルにおけるアシストガスの噴出部に連通すると共に他端部がアシストガスの取込部に連通する補助ノズルと、を備えることを特徴とするものである。
【０００８】
従って、第１ノズルから被加工部材に向けてレーザ光が照射されると共に、レーザ光の照射位置の周囲にアシストガスが噴出される。このとき、第１ノズルから噴出されるアシストガスにより補助ノズルの噴出部に負圧が作用することで、補助ノズルは、エゼクタ作用により取込部からアシストガスを取り込み、先端部からこのアシストガスを噴出する。すると、アシストガスが第１ノズル及び補助ノズルから噴出されるため、レーザ光により被加工部材が溶融した溶融部材を安定して適切に吹き飛ばして排出することができる。その結果、第１ノズルに供給するアシストガス量を低減させたり、第１ノズル及び補助ノズルから噴出するアシストガス量を増加させたりすることができ、溶融部材の排出を円滑に行うことで被加工部材の安定した加工を行うことができる。
【０００９】
本発明のレーザ加工用ノズルでは、前記ノズル本体は、円柱形状をなすことを特徴としている。
【００１０】
従って、ノズル本体を円柱形状とすることから、製造性を向上することができる。
【００１１】
本発明のレーザ加工用ノズルでは、前記補助ノズルは、前記ノズル本体に形成されることを特徴としている。
【００１２】
従って、補助ノズルをノズル本体に形成することから、装置の大型化を抑制することができる。
【００１３】
本発明のレーザ加工用ノズルでは、前記ノズル本体の先端部の外周側に筒形状をなす筒部材が配置され、前記補助ノズルは、前記ノズル本体の外周面と前記筒部材の内周面により形成されることを特徴としている。
【００１４】
従って、補助ノズルをノズル本体の外周側に配置した筒部材により形成することから、ノズル本体の改造を最小限として製造コストの増加を抑制することができる。
【００１５】
本発明のレーザ加工用ノズルでは、前記ノズル本体の先端部に前記第１ノズルから噴出されるアシストガスと前記補助ノズルから噴出されるアシストガスとの合流部が設けられることを特徴としている。
【００１６】
従って、ノズル本体の先端部に合流部を設けることから、第１ノズルから噴出されるアシストガスのエゼクタ作用により効果的に補助ノズルからアシストガスを噴出することができる。
【００１７】
本発明のレーザ加工用ノズルでは、第１ノズルは、前記ノズル本体の中心位置に軸方向に沿って設けられ、前記ノズル本体の中心位置からずれた位置に軸方向に沿うと共にラバール形状をなしてアシストガスを噴出する第２ノズルが設けられることを特徴としている。
【００１８】
従って、第１ノズルから被加工部材に向けてレーザ光が照射され、第２ノズルからレーザ光の照射位置の隣接位置にアシストガスが噴出される。アシストガスは、ラバール形状をなす第２ノズルから噴出されることで、超音速まで加速されて噴出されることから、レーザ光により被加工部材が溶融した溶融部材を安定して的確に吹き飛ばして排出することができる。
【００１９】
また、本発明のレーザ加工用ノズルは、ノズル本体と、前記ノズル本体に軸方向に沿って設けられてレーザ光を通す第１ノズルと、前記第１ノズルからずれた位置に軸方向に沿って設けられてアシストガスを噴出する第２ノズルと、一端部が前記第２ノズルにおけるアシストガスの噴出部に連通すると共に他端部がアシストガスの取込部に連通する補助ノズルと、を備えることを特徴とするものである。
【００２０】
従って、第１ノズルから被加工部材に向けてレーザ光が照射され、第２ノズルからレーザ光の照射位置の隣接位置にアシストガスが噴出される。このとき、第２ノズルから噴出されるアシストガスにより補助ノズルの噴出部に負圧が作用することで、補助ノズルは、エゼクタ作用により取込部からアシストガスを取り込み、先端部からこのアシストガスを噴出する。すると、アシストガスが第２ノズル及び補助ノズルから噴出されるため、レーザ光により被加工部材が溶融した溶融部材を安定して適切に吹き飛ばして排出することができる。その結果、第２ノズルに供給するアシストガス量を低減させたり、第２ノズル及び補助ノズルから噴出するアシストガス量を増加させたりすることができ、溶融部材の排出を円滑に行うことで被加工部材の安定した加工を行うことができる。
【００２１】
本発明のレーザ加工用ノズルでは、前記ノズル本体は、円柱形状をなし、前記第１ノズルは、前記ノズル本体の中心位置に設けられ、前記第２ノズルは、前記ノズル本体の中心位置からずれた位置に設けられ、前記第１ノズルと前記第２ノズルが前記ノズル本体の径方向に沿って配置されることを特徴としている。
【００２２】
従って、レーザ光を通す第１ノズルをノズル本体の中心に設け、アシストガスを噴出する第２ノズルをノズル本体の中心位置からずれて設けることから、レーザ光による加工精度を向上することができると共に、アシストガスによる溶融部材の排出性を向上することができる。
【００２３】
本発明のレーザ加工用ノズルでは、前記補助ノズルは、前記ノズル本体に形成されることを特徴としている。
【００２４】
従って、補助ノズルをノズル本体に形成することから、装置の大型化を抑制することができる。
【００２５】
本発明のレーザ加工用ノズルでは、前記ノズル本体は、前記第２ノズルに隣接する先端外周部に切欠部が設けられ、前記切欠部にカバー部材が固定されることで、前記補助ノズルが形成されることを特徴としている。
【００２６】
従って、補助ノズルをノズル本体の切欠部に固定したカバー部材により形成することから、ノズル本体の改造を最小限として製造コストの増加を抑制することができる。
【００２７】
本発明のレーザ加工用ノズルでは、前記ノズル本体の先端部に前記第２ノズルから噴出されるアシストガスと前記補助ノズルから噴出されるアシストガスとの合流部が設けられることを特徴としている。
【００２８】
従って、ノズル本体の先端部に合流部を設けることから、第２ノズルから噴出されるアシストガスのエゼクタ作用により効果的に補助ノズルからアシストガスを噴出することができる。
【００２９】
本発明のレーザ加工用ノズルでは、前記第２ノズルは、ラバール形状をなすことを特徴としている。
【００３０】
従って、第１ノズルから被加工部材に向けてレーザ光が照射され、第２ノズルからレーザ光の照射位置の隣接位置にアシストガスが噴出される。アシストガスは、ラバール形状をなす第２ノズルから噴出されることで、超音速まで加速されて噴出されることから、レーザ光により被加工部材が溶融した溶融部材を安定して的確に吹き飛ばして排出することができる。
【００３１】
本発明のレーザ加工用ノズルでは、前記第２ノズルは、前記第１ノズルと前記第２ノズルの配列方向または前記配列方向に交差する方向の内径が軸方向において変動することを特徴としている。
【００３２】
従って、第２ノズルにおける第１ノズルと第２ノズルの配列方向に交差する方向の内径を軸方向において変動させると、第１ノズルと第２ノズルの干渉をなくして第２ノズルを最適なラバール形状に設定することができる。また、第２ノズルにおける第１ノズルと第２ノズルの配列方向に内径を軸方向において変動させると、ラバール形状をなす第２ノズルを容易に形成することができる。
【００３３】
本発明のレーザ加工用ノズルでは、前記第１ノズルは、ラバール形状をなしてアシストガスを噴出することを特徴としている。
【００３４】
従って、第１ノズルをラバール形状とすることから、第１ノズルからアシストガスを超音速で噴出することができ、溶融部材を効率良く排出することができる。
【００３５】
また、本発明のレーザ加工装置は、前記レーザ加工用ノズルを備えることを特徴とするものである。
【００３６】
従って、供給するアシストガス量を低減させたり、噴出するアシストガス量を増加させたりすることができ、溶融部材の排出を円滑に行うことで被加工部材の安定した加工を行うことができる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明のレーザ加工用ノズル及びレーザ加工装置によれば、溶融部材の排出を円滑に行うことで被加工部材の安定した加工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は、第１実施形態のレーザ加工装置を表す概略構成図である。
【図２】図２は、第１実施形態のレーザ加工用ノズルを表す斜視図である。
【図３】図３は、レーザ加工用ノズルの断面を表す図２のIII−III断面図である。
【図４】図４は、レーザ加工用ノズルの断面を表す図３のIV−IV断面図である。
【図５】図５は、第２実施形態のレーザ加工装置を表す概略構成図である。
【図６】図６は、第３実施形態のレーザ加工用ノズルを表す斜視図である。
【図７】図７は、レーザ加工用ノズルの断面を表す図６のVII−VII断面図である。
【図８】図８は、レーザ加工用ノズルの断面を表す図６のVIII−VIII断面図である。
【図９】図９は、レーザ加工用ノズルの断面を表す図６のIX−IX断面図である。
【図１０】図１０は、第４実施形態のレーザ加工用ノズルを表す斜視図である。
【図１１】図１１は、レーザ加工用ノズルの断面を表す図１０のXI−XI断面図である。
【図１２】図１２は、レーザ加工用ノズルの断面を表す図１０のXII−XII断面図である。
【図１３】図１３は、レーザ加工用ノズルの断面を表す図１０のXIII−XIII断面図である。
【図１４】図１４は、第５実施形態のレーザ加工用ノズルを表す斜視図である。
【図１５】図１５は、レーザ加工用ノズルの断面を表す図１４のXV−XV断面図である。
【図１６】図１６は、レーザ加工用ノズルの断面を表す図１４のXVI−XVI断面図である。
【図１７】図１７は、レーザ加工用ノズルの断面を表す図１６のXVII−XVII断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、添付図面を参照して、本発明に係るレーザ加工用ノズル及びレーザ加工装置の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。
【００４０】
［第１実施形態］
図１は、本実施形態のレーザ加工装置を表す概略構成図である。
【００４１】
第１実施形態において、図１に示すように、レーザ加工装置１０は、被切断部材（被加工部材）Ａを切断するものであって、レーザ加工用ノズル１１と、レーザ光照射装置１２と、アシストガス供給装置１３とを備えている。
【００４２】
レーザ加工用ノズル１１は、レーザ加工ヘッド（図示略）に装着されるものであり、ノズル本体２０と、ノズル本体２０の中心位置にレーザ光ＬとアシストガスＧ１が通る第１ノズル２１と、ノズル本体２０の中心位置から径方向にずれた位置にアシストガスＧ２が通る補助ノズル２２が設けられている。
【００４３】
レーザ光照射装置１２は、レーザ加工用ノズル１１の第１ノズル２１にレーザ光（レーザビーム）Ｌを照射可能である。アシストガス供給装置１３は、レーザ加工用ノズル１１の第１ノズル２１にアシストガスＧ１を供給可能である。レーザ加工用ノズル１１の補助ノズル２２は、第１ノズル２１から噴出されるアシストガスＧ１のエゼクタ作用により周囲の空気をアシストガスＧ２として取り込み、噴射可能である。
【００４４】
図２は、第１実施形態のレーザ加工用ノズルを表す斜視図、図３は、レーザ加工用ノズルの断面を表す図２のIII−III断面図、図４は、レーザ加工用ノズルの断面を表す図３のIV−IV断面図である。
【００４５】
レーザ加工用ノズル１１は、ノズル本体２０と、第１ノズル２１と、補助ノズル２２とを有している。ノズル本体２０は、円柱形状をなし、内部に軸方向Ｚに沿って第１ノズル２１が設けられ、第１ノズル２１の周囲に補助ノズル２２が設けられている。ノズル本体２０は、軸方向Ｚにおける前端部２０ａに第１ノズル２１と補助ノズル２２の先端部が開口し、軸方向Ｚにおける後端部２０ｂに第１ノズル２１の後端部が開口し、レーザ加工ヘッド（図示略）に固定され、外周部２０ｃに補助ノズル２２の後端部が開口している。
【００４６】
第１ノズル２１と補助ノズル２２は、ノズル本体２０の軸方向Ｚに沿ってほぼ平行をなすように配置されている。そして、第１ノズル２１の径方向における外側に補助ノズル２２が配置される。このとき、第１ノズル２１と補助ノズル２２は、ノズル本体２０の中心Ｏ１と同心状に位置する。
【００４７】
第１ノズル２１は、ノズル本体２０の中心Ｏ１と同心状に軸方向Ｚに沿って形成され、真円形状をなしている。第１ノズル２１は、ノズル本体２０の前端部２０ａ側に位置する第１通路３１と、ノズル本体２０の後端部２０ｂ側に位置する第２通路３２とを有している。第１通路３１は、軸方向Ｚに沿って内径寸法が一定で同径である。第２通路３２は、軸方向Ｚの前端部２０ａ側に向けて内径寸法が徐々に小径となる先細形状をなしている。第１ノズル２１は、第２通路３２から第１通路３１に向けてレーザ光が通過可能であると共に、アシストガスが通過して前端部から噴出可能である。
【００４８】
補助ノズル２２は、ノズル本体２０の中心Ｏ１と同心状に軸方向Ｚに沿って形成され、円筒形状をなしている。補助ノズル２２は、ノズル本体２０の前端部２０ａ側に位置する第１通路３３と、ノズル本体２０の外周部２０ｃ側に位置する第２通路３４とを有している。第１通路３３は、円筒形状をなし、第１ノズル２１と平行をなしている。第２通路３４は、ノズル本体２０の後端部２０ｂ側が径方向の外側に広がる円錐形状をなしている。第２通路３４は、前端部が第１通路３３の後端部と連通し、後端部が複数の開口部（取込部）３５を介してノズル本体２０の外周部２０ｃに開口している。
【００４９】
第１ノズル２１の前端面２１ａと補助ノズル２２の前端面２２ａは、ノズル本体２０の軸方向Ｚにおける同位置に設けられている。また、補助ノズル２２は、前端部が第１ノズル２１におけるアシストガスＧ１の噴出部に連通しており、第１ノズル２１の前端面２１ａと補助ノズル２２の前端面２２ａは、ノズル本体２０の前端部２０ａに対して軸方向Ｚにおける後端部２０ｂ側にずれて設けられることで、合流部３６が設けられている。
【００５０】
そのため、図１及び図３に示すように、図示しない移動装置によりレーザ加工用ノズル１１を矢印Ｔ方向に移動する。このとき、レーザ光照射装置１２は、レーザ加工用ノズル１１の第１ノズル２１を通して被切断部材Ａの表面Ａ１に向けてレーザ光Ｌを照射する。また、アシストガス供給装置１３は、レーザ加工用ノズル１１の第１ノズル２１を通して被切断部材Ａの表面Ａ１におけるレーザ光Ｌの照射位置の周囲にアシストガスＧ１を噴出する。このとき、第１ノズル２１の第１通路３１の前端部から噴出されるアシストガスＧ１により合流部３６を介して補助ノズル２２の第１通路３３に負圧が作用する。すると、補助ノズル２２は、エゼクタ作用により外部の空気をアシストガスＧ２として開口部３５を通して第２通路３４に取り込み、第１通路３３からアシストガスＧ１の周囲に噴出する。
【００５１】
すると、被切断部材Ａは、レーザ光Ｌにより表面Ａ１から溶融され、第１ノズル２１から噴出されるアシストガスＧ１と補助ノズル２２から噴出されるアシストガスＧ２によりレーザ光Ｌの照射位置の周囲にある溶融部材が吹き飛ばされて排出されることで、第１ノズル２１の先端部の閉塞が防止される。また、被切断部材Ａは、第１ノズル２１及び補助ノズル２２から噴出されるアシストガスＧ１，Ｇ２によりレーザ光Ｌの照射位置よりレーザ加工用ノズル１１の移動方向の下流側にある溶融部材が吹き飛ばされて排出される。
【００５２】
このように第１実施形態のレーザ加工用ノズルにあっては、ノズル本体２０と、ノズル本体２０の軸方向Ｚに沿って設けられてレーザ光を照射すると共にアシストガスを噴出する第１ノズル２１と、一端部が第１ノズル２１におけるアシストガスの噴出部に連通すると共に他端部がアシストガスの開口部３５に連通する補助ノズル２２とを設けている。
【００５３】
従って、第１ノズル２１から被切断部材Ａに向けてレーザ光が照射されると共に、レーザ光の照射位置の周囲にアシストガスが噴出される。このとき、第１ノズル２１から噴出されるアシストガスにより補助ノズル２２の噴出部に負圧が作用することで、補助ノズル２２は、エゼクタ作用により開口部３５からアシストガスを取り込み、前端部からこのアシストガスを噴出する。すると、アシストガスが第１ノズル２１及び補助ノズル２２から噴出されるため、レーザ光により被切断部材Ａが溶融した溶融部材を安定して適切に吹き飛ばして排出することができる。その結果、第１ノズル２１に供給するアシストガス量を低減させたり、第１ノズル２１及び補助ノズル２２から噴出するアシストガス量を増加させたりすることができ、溶融部材の排出を円滑に行うことで被加工部材の安定した加工を行うことができる。また、第１ノズル２１に供給するアシストガス量を低減することができると、使用後のアシストガスの回収量を減少することができる。
【００５４】
第１実施形態のレーザ加工用ノズルでは、ノズル本体２０を円柱形状としている。従って、ノズル本体２０を円柱形状とすることから、製造性を向上することができる。
【００５５】
第１実施形態のレーザ加工用ノズルでは、補助ノズル２２をノズル本体２０に形成している。従って、装置の大型化を抑制することができる。
【００５６】
第１実施形態のレーザ加工用ノズルでは、ノズル本体２０の前端部２０ａに第１ノズル２１から噴出されるアシストガスと補助ノズル２２から噴出されるアシストガスとの合流部３６を設けている。従って、第１ノズル２１から噴出されるアシストガスのエゼクタ作用により効果的に補助ノズル２２からアシストガスを噴出することができる。
【００５７】
［第２実施形態］
図５は、第２実施形態のレーザ加工装置を表す概略構成図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５８】
第２実施形態において、図５に示すように、レーザ加工装置１０Ａは、レーザ加工用ノズル１１Ａと、レーザ光照射装置１２と、アシストガス供給装置１３とを備えている。
【００５９】
レーザ光照射装置１２は、レーザ加工用ノズル１１Ａの第１ノズル４１にレーザ光Ｌを照射可能である。アシストガス供給装置１３は、レーザ加工用ノズル１１Ａの第１ノズル２１にアシストガスＧ１を供給可能である。レーザ加工用ノズル１１Ａの補助ノズル４２は、第１ノズル４１から噴出されるアシストガスＧ１のエゼクタ作用により周囲の空気をアシストガスＧ２として取り込み、噴射可能である。
【００６０】
レーザ加工用ノズル１１Ａは、ノズル本体４０と、第１ノズル４１と、補助ノズル４２とを有している。ノズル本体４０は、円柱形状をなし、内部に軸方向Ｚに沿って第１ノズル４１が設けられ、第１ノズル４１の周囲に補助ノズル４２が設けられている。ノズル本体４０は、軸方向Ｚにおける前端部２０ａに第１ノズル４１と補助ノズル４２の先端部が開口し、軸方向Ｚにおける後端部４０ｂに第１ノズル４１の後端部が開口し、レーザ加工ヘッド（図示略）に固定され、外周部４０ｃに補助ノズル４２の後端部が開口している。
【００６１】
第１ノズル４１と補助ノズル４２は、ノズル本体４０の軸方向Ｚに沿ってほぼ平行をなすように配置されている。そして、第１ノズル４１の径方向における外側に補助ノズル４２が配置される。このとき、第１ノズル４１と補助ノズル４２は、ノズル本体４０の中心Ｏ１と同心状に位置する。
【００６２】
第１ノズル４１は、ノズル本体４０の中心Ｏ１と同心状に軸方向Ｚに沿って形成され、真円形状をなしている。第１ノズル４１は、ノズル本体４０の前端部２０ａ側に位置する第１通路５１と、ノズル本体４０の後端部４０ｂ側に位置する第２通路５２とを有している。第１通路５１は、軸方向Ｚに沿って内径寸法が一定で同径である。第２通路５２は、軸方向Ｚの前端部４０ａ側に向けて内径寸法が徐々に小径となる先細形状をなしている。第１ノズル４１は、第２通路５２から第１通路５１に向けてレーザ光が通過可能であると共に、アシストガスが通過して前端部から噴出可能である。
【００６３】
ノズル本体４０は、外周部４０ｃに前端部４０ａ側に向けて先細形状をなす傾斜面４０ｄが設けられている。円筒部材５３は、ノズル本体４０の傾斜面４０ｄの外周側に所定隙間を空けて配置されている。円筒部材５３は、ノズル本体４０の前端部４０ａが先細となる円錐台形状をなし、複数の支持部材５４によりノズル本体４０の傾斜面４０ｄに支持されている。そして、ノズル本体４０の外周面と円筒部材５３の内周面との間に補助ノズル４２が形成されている。
【００６４】
補助ノズル４２は、ノズル本体４０の中心Ｏ１と同心状に軸方向Ｚに沿って形成され、円筒形状をなしている。補助ノズル４２は、ノズル本体４０の前端部４０ａの傾斜面と円筒部材５３の内面との間に第１通路５５を有している。第１通路５５は、円筒形状をなし、第１ノズル２１に対して所定の傾斜角度をなしている。第１通路５５は、前端部がノズル本体４０の前端部４０ａに開口し、後端部がノズル本体４０の外周部４０ｃに開口している。
【００６５】
ノズル本体４０の前端部４０ａは、円筒部材５３の前端部５３ａに対して軸方向Ｚにおける後端部４０ｂ側にずれて設けられることで、合流部５６が設けられている。
【００６６】
そのため、レーザ光照射装置１２は、レーザ加工用ノズル１１Ａの第１ノズル４１を通して被切断部材Ａの表面Ａ１に向けてレーザ光Ｌを照射する。また、アシストガス供給装置１３は、レーザ加工用ノズル１１Ａの第１ノズル４１を通して被切断部材Ａの表面Ａ１におけるレーザ光Ｌの照射位置の周囲にアシストガスＧ１を噴出する。このとき、第１ノズル４１の第１通路５１の前端部から噴出されるアシストガスＧ１により合流部５６を介して補助ノズル４２の第１通路５５に負圧が作用する。すると、補助ノズル４２は、エゼクタ作用により外部の空気をアシストガスＧ２として第１通路５５に取り込み、この第１通路５５からアシストガスＧ１の周囲に噴出する。
【００６７】
すると、被切断部材Ａは、レーザ光Ｌにより表面Ａ１から溶融され、第１ノズル４１から噴出されるアシストガスＧ１と補助ノズル４２から噴出されるアシストガスＧ２によりレーザ光Ｌの照射位置の周囲にある溶融部材が吹き飛ばされて排出されることで、第１ノズル４１の先端部の閉塞が防止される。また、被切断部材Ａは、第１ノズル４１及び補助ノズル４２から噴出されるアシストガスＧ１，Ｇ２によりレーザ光Ｌの照射位置よりレーザ加工用ノズル１１Ａの移動方向の下流側にある溶融部材が吹き飛ばされて排出される。
【００６８】
このように第２実施形態のレーザ加工用ノズルにあっては、ノズル本体４０の前端部４０ａの外周側に円筒形状をなす円筒部材５３を配置し、ノズル本体４０の外周面と円筒部材５３の内周面により補助ノズル４２を形成している。
【００６９】
従って、補助ノズル４２をノズル本体４０の外周側に配置した円筒部材５３により形成することから、ノズル本体４０の改造を最小限として製造コストの増加を抑制することができる。
【００７０】
［第３実施形態］
図６は、第３実施形態のレーザ加工用ノズルを表す斜視図、図７は、レーザ加工用ノズルの断面を表す図６のVII−VII断面図、図８は、レーザ加工用ノズルの断面を表す図６のVIII−VIII断面図、図９は、レーザ加工用ノズルの断面を表す図６のIX−IX断面図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７１】
第３実施形態において、図６から図９に示すように、レーザ加工用ノズル１１Ｂは、ノズル本体２０と、第１ノズル６１と、第２ノズル６２と、補助ノズル６３とを有している。ノズル本体２０は、円柱形状をなし、内部に軸方向Ｚに沿って第１ノズル６１と第２ノズル６２と補助ノズル６３が設けられている。ノズル本体２０は、軸方向Ｚにおける前端部２０ａに第１ノズル６１と第２ノズル６２と補助ノズル６３の前端部が開口し、軸方向Ｚにおける後端部２０ｂに第１ノズル６１と第２ノズル６２の後端部が開口し、レーザ加工ヘッド（図示略）に固定され、外周部２０ｃに補助ノズル６３の後端部が開口している。
【００７２】
第１ノズル６１と第２ノズル６２は、ノズル本体２０の軸方向Ｚに沿ってほぼ平行をなすように配置されている。そして、第１ノズル６１と第２ノズル６２は、ノズル本体２０の第１径方向Ｘに沿って配置される。このとき、第１ノズル６１は、ノズル本体２０の中心Ｏ１に位置し、第２ノズル６２は、ノズル本体２０の中心Ｏ１から第１径方向Ｘの一方側にずれた中心Ｏ２に位置する。なお、レーザ加工用ノズル１１Ｂは、レーザ加工ヘッド（図示略）に固定されたとき、第２ノズル６２が移動方向（切断方向）における下流側に位置するように配置される。一方、補助ノズル６３は、第２ノズル６２の径方向における外側に配置される。
【００７３】
第１ノズル６１は、ノズル本体２０の中心Ｏ１と同心状に軸方向Ｚに沿って形成され、真円形状をなしている。第１ノズル６１は、ノズル本体２０の前端部２０ａ側に位置する第１通路７１と、ノズル本体２０の後端部２０ｂ側に位置する第２通路７２とを有している。第１通路７１は、軸方向Ｚに沿って内径寸法が一定で同径である。第２通路７２は、軸方向Ｚの前端部２０ａ側に向けて内径寸法が徐々に小径となる先細形状をなしている。第１ノズル６１は、第２通路７２から第１通路７１に向けてレーザ光が通過可能であると共に、アシストガスが通過して前端部から噴出可能である。
【００７４】
第２ノズル６２は、ノズル本体２０の中心Ｏ１から径方向の一方側にずれた中心Ｏ２の位置に軸方向Ｚに沿って形成され、第１径方向Ｘに長い矩形形状をなしている。第２ノズル６２は、ラバール形状をなしている。この場合、第２ノズル６２は、第１ノズル６１と第２ノズル６２が配列する第１径方向Ｘに交差する第２径方向Ｙの内径が軸方向Ｚにおいて変動することで、ラバール形状をなしている。
【００７５】
即ち、第２ノズル６２は、ノズル本体２０の前端部２０ａ側に位置する第１通路７３と、ノズル本体２０の前端部２０ａと後端部２０ｂの間に位置する第２通路７４と、ノズル本体２０の後端部２０ｂ側に位置する第３通路７５とを有している。図７に示すように、第１通路７３と第２通路７４と第３通路７５は、第１ノズル６１と第２ノズル６２が配列する第１径方向Ｘの内径寸法が軸方向Ｚにおいて一定で同径である。なお、第２ノズル６２は、中心Ｏ２がノズル本体２０の後端部２０ｂに向けてノズル本体２０の外周側に傾斜しているが、第１ノズル６１の形状に応じて中心Ｏ２が中心Ｏ１に平行をなすようにしてもよい。
【００７６】
一方、図９に示すように、第１通路７３は、第１ノズル６１と第２ノズル６２が配列する第１径方向Ｘに交差（直交）する第２径方向Ｙの内径寸法が軸方向Ｚの前端部２０ａ側に向けて大径となる先太形状をなしている。第２通路７４は、第２径方向Ｙの内径寸法が軸方向Ｚにおいて一定で同径である。第３通路７５は、第２径方向Ｙの内径寸法が軸方向Ｚの前端部２０ａ側に向けて小径となる先細形状をなしている。即ち、第２ノズル６２は、ノズル本体２０の後端部２０ｂ側から前端部２０ａ側に向けて、第１ノズル６１と第２ノズル６２が配列する第１径方向Ｘに交差する第２径方向Ｙが、第３通路７５で先細形状であり、第２通路７４で絞り形状であり、第１通路７３で先太形状となっている。そして、第２ノズル６２は、アシストガスを噴出可能である。
【００７７】
なお、図７に示すように、第１ノズル６１の前端面６１ａと第２ノズル６２の前端面６２ａは、ノズル本体２０の軸方向Ｚにおける同位置に設けられている。そして、第２ノズル６２における先端部の通路面積は、第１ノズル６１における先端部の通路面積より小さい通路面積に設定されている。この場合、第２ノズル６２は、第１径方向Ｘの長さに対して第２径方向Ｙの長さを短く設定することが好ましいが、第１径方向Ｘの長さを非常に長く設定することで、第２ノズル６２における先端部の通路面積を、第１ノズル６１における先端部の通路面積より大きく設定してもよい。また、第２ノズル６２における第２径方向Ｙの長さは、レーザ光Ｌの外径とほぼ同径に設定することが好ましい。
【００７８】
補助ノズル６３は、ノズル本体２０にて、第２ノズル６２における第２径方向Ｙの両側に形成された２個の第１通路７６を有している。補助ノズル６３の第１通路７６は、第２ノズル６２に対して傾斜して配置されている。第１通路７６は、前端部が第２ノズル６２の第１通路７３に連通し、後端部がノズル本体２０の外周部２０ｃに開口（取込部）している。第１通路７６は、後端部から前端部に向けて第２ノズル６２の第１通路７３に向けて傾斜するように放射状に設けられ、第２ノズル６２の前端面６２ａから所定距離だけ後端部側に連通されている。そのため、補助ノズル６３は、第１通路７６の前端部が第２ノズル６２におけるアシストガスの噴出部に連通することとなり、ここに合流部７７が設けられている。
【００７９】
そのため、図６から図９に示すように、レーザ加工用ノズル１１Ｂが矢印Ｔ方向に移動するとき、第１ノズル６１からレーザ光が照射されると共に、レーザ光の照射位置の周囲にアシストガスが噴出される。このアシストガスは、先細形状をなす第２通路７２で音速まで加速されて第１通路７１の先端部から噴出される。また、このとき、第２ノズル６２からレーザ光の照射位置よりレーザ加工用ノズル１１Ｂの移動方向Ｔの下流側にアシストガスが噴出される。このアシストガスは、先細形状をなす第３通路７５で加速されて第２通路７４で音速に至り、先太細形状をなす第１通路７３で更に超音速まで加速されてこの第１通路７３の先端部から噴出される。
【００８０】
このとき、第２ノズル６２の第１通路７３の前端部から噴出されるアシストガスにより合流部７７を介して補助ノズル６３の第１通路７６に負圧が作用する。すると、補助ノズル６３は、エゼクタ作用により外部の空気をアシストガスとして第１通路７６に取り込み、この第１通路７６からアシストガスを噴出する。レーザ光により被切断部材が溶融され、第１ノズル６１から噴出されるアシストガスによりレーザ光の照射位置の周囲にある溶融部材が吹き飛ばされることで、第１ノズル６１の先端部の閉塞が防止される。また、第２ノズル６２及び補助ノズル６３から噴出される超音速のアシストガスによりレーザ光の照射位置よりレーザ加工用ノズル１１Ｂの移動方向Ｔの下流側にある溶融部材が吹き飛ばされて排出される。
【００８１】
このように第３実施形態のレーザ加工用ノズルにあっては、ノズル本体６０と、ノズル本体２０に軸方向Ｚに沿って設けられてレーザ光を通す第１ノズル６１と、第１ノズル６１から第１径方向Ｘにずれた位置に軸方向Ｚに沿って設けられてアシストガスを噴出する第２ノズル６２と、一端部が第２ノズル６２におけるアシストガスの噴出部に連通すると共に他端部がノズル本体２０の外周部２０ｃに開口する補助ノズル６３とを設けている。
【００８２】
従って、第１ノズル６１から被切断部材に向けてレーザ光が照射され、第２ノズル６２からレーザ光の照射位置の隣接位置にアシストガスが噴出される。このとき、第２ノズル６２から噴出されるアシストガスにより補助ノズル６３の噴出部に負圧が作用することで、補助ノズル６３は、エゼクタ作用により外部からアシストガスを取り込み、前端部からこのアシストガスを噴出する。すると、アシストガスが第２ノズル６２及び補助ノズル６３から噴出されるため、レーザ光により被切断部材が溶融した溶融部材を安定して適切に吹き飛ばして排出することができる。その結果、第２ノズル６２に供給するアシストガス量を低減させたり、第２ノズル６２及び補助ノズル６３から噴出するアシストガス量を増加させたりすることができ、溶融部材の排出を円滑に行うことで被加工部材の安定した加工を行うことができる。
【００８３】
第３実施形態のレーザ加工用ノズルでは、ノズル本体６０を円柱形状とし、第１ノズル６１をノズル本体６０の中心Ｏ１に設け、第２ノズル６２をノズル本体６０の中心Ｏ１からずれた中心Ｏ２に設け、第１ノズル６１と第２ノズル６２をノズル本体６０の第１径方向Ｘに沿って配置している。従って、レーザ光を通す第１ノズル６１をノズル本体６０の中心Ｏ１に設け、アシストガスを噴出する第２ノズル６２をノズル本体６０の中心Ｏ１からずれた中心Ｏ２に設けることから、レーザ光による加工精度を向上することができると共に、アシストガスによる溶融部材の排出性を向上することができる。
【００８４】
第３実施形態のレーザ加工用ノズルでは、補助ノズル６３をノズル本体２０に形成している。従って、装置の大型化を抑制することができる。
【００８５】
第３実施形態のレーザ加工用ノズルでは、ノズル本体２０の前端部２０ａに第２ノズル６２から噴出されるアシストガスと補助ノズル６３から噴出されるアシストガスとの合流部７７を設けている。従って、ノズル本体２０の前端部２０ａに合流部７７を設けることから、第２ノズル６２から噴出されるアシストガスのエゼクタ作用により効果的に補助ノズル６３からアシストガスを噴出することができる。
【００８６】
第３実施形態のレーザ加工用ノズルでは、第２ノズル６２をラバール形状としている。従って、第１ノズル６１から被切断部材に向けてレーザ光が照射され、第２ノズル６２からレーザ光の照射位置の隣接位置にアシストガスが噴出される。アシストガスは、ラバール形状をなす第２ノズル６２から噴出されることで、超音速まで加速されて噴出されることから、レーザ光により被切断部材が溶融した溶融部材を安定して的確に吹き飛ばして排出することができる。
【００８７】
第３実施形態のレーザ加工用ノズルでは、第２ノズルは、第１ノズル６１と第２ノズル６２が配列する径方向Ｘまたは径方向Ｘに交差する径方向Ｙの内径が軸方向Ｚにおいて変動している。従って、第２ノズル６２における径方向Ｙの内径を軸方向において変動させると、第１ノズル６１と第２ノズル６２の干渉をなくして第２ノズル６２を最適なラバール形状に設定することができる。また、第２ノズル６２における径方向Ｘの内径を軸方向Ｚにおいて変動させると、ラバール形状をなす第２ノズル６２を容易に形成することができる。
【００８８】
また、第３実施形態のレーザ加工装置にあっては、レーザ加工用ノズル１１Ｂを備えている。従って、供給するアシストガス量を低減させたり、噴出するアシストガス量を増加させたりすることができ、溶融部材の排出を円滑に行うことで被切断部材の安定した加工を行うことができる。
【００８９】
［第４実施形態］
図１０は、第４実施形態のレーザ加工用ノズルを表す斜視図、図１１は、レーザ加工用ノズルの断面を表す図１０のXI−XI断面図、図１２は、レーザ加工用ノズルの断面を表す図１０のXII−XII断面図、図１３は、レーザ加工用ノズルの断面を表す図１０のXIII−XIII断面図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００９０】
第４実施形態において、図１０から図１３に示すように、レーザ加工用ノズル１１Ｃは、ノズル本体２０と、第１ノズル８１と、第２ノズル８２と、補助ノズル８３とを有している。ノズル本体２０は、円柱形状をなし、内部に軸方向Ｚに沿って第１ノズル８１と第２ノズル８２と補助ノズル８３が設けられている。ノズル本体２０は、軸方向Ｚにおける前端部２０ａに第１ノズル８１と第２ノズル８２と補助ノズル８３の前端部が開口し、軸方向Ｚにおける後端部２０ｂに第１ノズル８１と第２ノズル８２の後端部が開口し、レーザ加工ヘッド（図示略）に固定され、外周部に２０ｃに補助ノズル８３の後端部が開口している。
【００９１】
第１ノズル８１と第２ノズル８２は、ノズル本体２０の軸方向Ｚに沿ってほぼ平行をなすように配置されている。そして、第１ノズル８１と第２ノズル８２は、ノズル本体２０の第１径方向Ｘに沿って配置される。このとき、第１ノズル８１は、ノズル本体２０の中心Ｏ１に位置し、第２ノズル８２は、ノズル本体２０の中心Ｏ１から第１径方向Ｘの一方側にずれた中心Ｏ２に位置する。一方、補助ノズル８３は、第２ノズル８２の径方向における外側に配置される。
【００９２】
第１ノズル８１は、ノズル本体２０の中心Ｏ１と同心状に軸方向Ｚに沿って形成され、真円形状をなしている。第１ノズル８１は、ノズル本体２０の前端部２０ａ側に位置する第１通路９１と、ノズル本体２０の後端部２０ｂ側に位置する第２通路９２とを有している。第１通路９１は、軸方向Ｚに沿って内径寸法が一定で同径である。第２通路９２は、軸方向Ｚの前端部２０ａ側に向けて内径寸法が徐々に小径となる先細形状をなしている。第１ノズル８１は、第２通路９２から第１通路９１に向けてレーザ光が通過可能であると共に、アシストガスが通過して前端部から噴出可能である。
【００９３】
第２ノズル８２は、ノズル本体２０の中心Ｏ１から径方向の一方側にずれた中心Ｏ２の位置に軸方向Ｚに沿って形成され、第１径方向Ｘに長い矩形形状をなしている。第２ノズル８２は、ラバール形状をなしている。即ち、第２ノズル８２は、ノズル本体２０の前端部２０ａ側に位置する第１通路９３と、ノズル本体２０の前端部２０ａと後端部２０ｂの間に位置する第２通路９４と、ノズル本体２０の後端部２０ｂ側に位置する第３通路９５とを有している。図１１に示すように、第１通路９３と第２通路９４と第３通路９５は、第１径方向Ｘの内径寸法が軸方向Ｚにおいて一定で同径である。
【００９４】
一方、図１３に示すように、第１通路９３は、第２径方向Ｙの内径寸法が軸方向Ｚの前端部２０ａ側に向けて大径となる先太形状をなしている。第２通路９４は、第２径方向Ｙの内径寸法が軸方向Ｚにおいて一定で同径である。第３通路９５は、第２径方向Ｙの内径寸法が軸方向Ｚの前端部２０ａ側に向けて小径となる先細形状をなしている。即ち、第２ノズル８２は、ノズル本体２０の後端部２０ｂ側から前端部２０ａ側に向けて、第２径方向Ｙが第３通路９５で先細形状であり、第２通路９４で絞り形状であり、第１通路９３で先太形状となっている。そして、第２ノズル８２は、アシストガスを噴出可能である。
【００９５】
ノズル本体２０は、円柱形状をなし、前端外周部に２個の切欠部２０ｄが形成されている。この２個の切欠部２０ｄは、第２ノズル８２の第１通路９３と第２通路９４の第２径方向Ｙの外側で、周方向に９０度にわたって形成されている。そして、ノズル本体２０は、２個の切欠部２０ｄにそれぞれカバー部材９６が固定されている。このカバー部材９６は、コ字形状をなし、切欠部２０ｄと同様の長さであり、このカバー部材９６により補助ノズル８３が形成されている。
【００９６】
補助ノズル８３は、ノズル本体２０にて、第２ノズル８２における第２径方向Ｙの両側に形成された２個の第１通路９７を有している。補助ノズル８３の第１通路９７は、ノズル本体２０の切欠部２０ｄとカバー部材９６の内面とにより形成され、第２ノズル８２に対して略平行をなして設けられている。第１通路９７は、前端部が第２ノズル８２におけるアシストガスの噴出部に連通し、後端部がノズル本体２０の外周部２０ｃに開口（取込部）しており、補助ノズル８３は、第１通路９７の前端部が第２ノズル８２の噴出部に連通する位置に合流部９８が設けられている。
【００９７】
そのため、図１０から図１３に示すように、レーザ加工用ノズル１１Ｃが矢印Ｔ方向に移動するとき、第１ノズル８１からレーザ光が照射されると共に、レーザ光の照射位置の周囲にアシストガスが噴出される。また、第２ノズル８２からレーザ光の照射位置よりレーザ加工用ノズル１１Ｃの移動方向Ｔの下流側にアシストガスが噴出される。このとき、第２ノズル８２の第１通路９３の前端部から噴出されるアシストガスにより合流部９８を介して補助ノズル８３の第１通路９７に負圧が作用する。すると、補助ノズル８３は、エゼクタ作用により外部の空気をアシストガスとして第１通路９７に取り込み、この第１通路９７からアシストガスを噴出する。レーザ光により被切断部材が溶融され、第１ノズル６１から噴出されるアシストガスによりレーザ光の照射位置の周囲にある溶融部材が吹き飛ばされることで、第１ノズル８１の先端部の閉塞が防止される。また、第２ノズル８２及び補助ノズル８３から噴出される超音速のアシストガスによりレーザ光の照射位置よりレーザ加工用ノズル１１Ｃの移動方向Ｔの下流側にある溶融部材が吹き飛ばされて排出される。
【００９８】
このように第４実施形態のレーザ加工用ノズルにあっては、ノズル本体２０は、第２ノズル８２に隣接する先端外周部に切欠部２０ｄを設け、この切欠部２０ｄにカバー部材９６を固定されることで、補助ノズル８３を形成している。
【００９９】
従って、補助ノズル８３をノズル本体２０の切欠部２０ｄに固定したカバー部材９６により形成することから、ノズル本体２０の改造を最小限として製造コストの増加を抑制することができる。
【０１００】
［第５実施形態］
図１４は、第５実施形態のレーザ加工用ノズルを表す斜視図、図１５は、レーザ加工用ノズルの断面を表す図１４のXV−XV断面図、図１６は、レーザ加工用ノズルの断面を表す図１４のXVI−XVI断面図、図１７は、レーザ加工用ノズルの断面を表す図１６のXVII−XVII断面図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１０１】
第５実施形態において、図１４及び図１７に示すように、レーザ加工用ノズル１１Ｄは、ノズル本体２０と、第１ノズル１０１と、第２ノズル１０２と、補助ノズル１０３とを有している。ノズル本体２０は、円柱形状をなし、内部に軸方向Ｚに沿って第１ノズル１０１と第２ノズル１０２と補助ノズル１０３が設けられている。ノズル本体２０は、軸方向Ｚにおける前端部２０ａに第１ノズル１０１と第２ノズル１０２と補助ノズル１０３の前端部が開口し、軸方向Ｚにおける後端部２０ｂに第１ノズル１０１と第２ノズル１０２の後端部が開口し、レーザ加工ヘッド（図示略）に固定され、外周部２０ｃに補助ノズル１０３の後端部が開口している。
【０１０２】
第１ノズル１０１と第２ノズル１０２は、ノズル本体２０の軸方向Ｚに沿ってほぼ平行をなすように配置されている。そして、第１ノズル１０１と第２ノズル１０２は、ノズル本体２０の第１径方向Ｘに沿って配置される。このとき、第１ノズル１０１は、ノズル本体２０の中心Ｏ１に位置し、第２ノズル１０２は、ノズル本体２０の中心Ｏ１から第１径方向Ｘの一方側にずれた中心Ｏ２に位置する。一方、補助ノズル１０３は、第１ノズル１０１の径方向における外側に配置される。
【０１０３】
第１ノズル１０１は、ノズル本体２０の中心Ｏ１と同心状に軸方向Ｚに沿って形成され、真円形状をなしている。第１ノズル１０１は、ノズル本体２０の前端部２０ａ側に位置する第１通路１１１と、ノズル本体２０の後端部２０ｂ側に位置する第２通路１１２とを有している。第１通路１１１は、軸方向Ｚに沿って内径寸法が一定で同径である。第２通路１２２は、軸方向Ｚの前端部２０ａ側に向けて内径寸法が徐々に小径となる先細形状をなしている。第１ノズル１０１は、第２通路１１２から第１通路１１１に向けてレーザ光が通過可能であると共に、アシストガスが通過して前端部から噴出可能である。
【０１０４】
第２ノズル１０２は、ノズル本体２０の中心Ｏ１から径方向の一方側にずれた中心Ｏ２の位置に軸方向Ｚに沿ってそれぞれ形成され、径方向Ｘに長い形状をなしている。第２ノズル１０２は、ラバール形状をなしている。即ち、第２ノズル１０２は、ノズル本体２０の前端部２０ａ側に位置する第１通路１１３と、ノズル本体２０の前端部２０ａと後端部２０ｂの間に位置する第２通路１１４と、ノズル本体２０の後端部２０ｂ側に位置する第３通路１１５とを有している。第１通路１１３は、内径寸法が軸方向Ｚの前端部２０ａ側に向けて大径となる先太形状をなしている。第２通路１１４は、内径寸法が軸方向Ｚにおいて一定で同径である。第３通路１１５は、内径寸法が軸方向Ｚの前端部２０ａ側に向けて小径となる先細形状をなしている。即ち、第２ノズル１０２は、ノズル本体２０の後端部２０ｂ側から前端部２０ａ側に向けて、第２径方向Ｙが第３通路１１５で先細形状であり、第２通路１１４で絞り形状であり、第１通路１１３で先太形状となっている。そして、第２ノズル１０２は、アシストガスを噴出可能である。
【０１０５】
補助ノズル１０３は、ノズル本体２０にて、第１ノズル１０１の第１通路１１１における第２径方向Ｙの両側に形成された２個の第１通路１１６を有している。補助ノズル１０３の第１通路１１６は、第１ノズル１０１に対して傾斜して配置されている。第１通路１１６は、前端部が第１ノズル１０１の第１通路１１１に連通し、後端部がノズル本体２０の外周部２０ｃに開口（取込部）している。第１通路１１６は、後端部から前端部に向けて第１ノズル１０１の第１通路１１１に向けて傾斜するように放射状に設けられ、第１ノズル１０１の前端面１０１ａから所定距離だけ後端部側に連通されている。そのため、補助ノズル１０３は、第１通路１１６の前端部が第１ノズル１０１におけるアシストガスの噴出部に連通することとなり、ここに合流部１１７が設けられている。
【０１０６】
また、レーザ加工用ノズル１１Ｄは、ノズル本体２０にて、第１ノズル１０１の先端部と第２ノズル１０２の先端部との間に連通部１２１が設けられている。連通部１２１は、第１ノズル１０１の第１通路１１１の先端部と、第２ノズル１０２の第１通路１１３の先端部との隔壁を軸方向Ｚに所定長さだけ切り欠いて形成されている。この連通部１２１は、軸方向の長さが第２通路１１４に到達しない長さであることが好ましい。
【０１０７】
そのため、レーザ加工用ノズル１１Ｄが矢印Ｔ方向に移動するとき、第１ノズル１０１からレーザ光が照射されると共に、レーザ光の照射位置の周囲にアシストガスが噴出される。このアシストガスは、先細形状をなす第２通路１１２で音速まで加速されて第１通路１１１の先端部から噴出される。
【０１０８】
また、第２ノズル１０２からレーザ光の照射位置よりレーザ加工用ノズル１１Ｄの移動方向Ｔの下流側にアシストガスが噴出される。このアシストガスは、先細形状をなす第３通路１１５で加速されて第２通路１１４で音速に至り、先太細形状をなす第１通路１１３で更に超音速まで加速されてこの第１通路１１３の先端部から噴出される。このとき、第２ノズル１０２の第１通路１１３の前端部から噴出されるアシストガスにより連通部１２１を介して合流部に１１７負圧が作用し、この合流部１１７の負圧が補助ノズル１０３の第１通路１１６に負圧が作用する。すると、補助ノズル１０３は、エゼクタ作用により外部の空気をアシストガスとして第１通路１１６に取り込み、この第１通路１１６からアシストガスを噴出する。すると、レーザ光により被切断部材が溶融され、第１ノズル１０１及び補助ノズル１０３から噴出される超音速のアシストガスによりレーザ光の照射位置の周囲にある溶融部材が吹き飛ばされることで、第１ノズル１０１の前端部の閉塞が防止される。また、第２ノズル１０２から噴出される超音速のアシストガスによりレーザ光の照射位置よりレーザ加工用ノズル１１Ｄの移動方向Ｔの下流側にある溶融部材が吹き飛ばされて排出される。
【０１０９】
このように第５実施形態のレーザ加工用ノズルにあっては、第１ノズル１０１をラバール形状とし、一端部が第１ノズル１０１におけるアシストガスの噴出部に連通すると共に他端部が外部に開口する補助ノズル１０３を設けている。
【０１１０】
従って、第１ノズル１０１から被切断部材に向けてレーザ光が照射されると共に、レーザ光の照射位置の周囲にアシストガスが噴出される。このとき、第２ノズル１０２をラバール形状とすることから、第２ノズル１０２からアシストガスを超音速で噴出することができる。また、第２ノズル１０２から噴出されるアシストガスにより補助ノズル１０３の噴出部に負圧が作用することで、補助ノズル１０３は、エゼクタ作用によりアシストガスを取り込み、前端部からこのアシストガスを噴出する。すると、アシストガスが第１ノズル１０１及び補助ノズル１０３から噴出されるため、レーザ光により被切断部材が溶融した溶融部材を効率良く排出することができる。
【０１１１】
なお、上述した実施形態では、補助ノズルの後端部をノズル本体の外周部に開口したが、配管を通して空気や不活性ガス（窒素）などが貯留されるタンクに連結してもよい。
【０１１２】
また、上述した実施形態では、第２ノズルの噴射部における形状を矩形状としたが、正方形や長方形などの多角形、また、円形、長円形、楕円形などとしてもよい。また、第２ノズルの数は、１個に限らず、第１径方向Ｘに所定間隔を空けて複数設けてもよい。
【０１１３】
また、上述した実施形態では、ノズル本体を円柱形状とし、第１ノズルをノズル本体の中心Ｏ１に設け、第２ノズルをノズル本体の中心Ｏ１からずれた中心Ｏ２に設けたが、この構成に限定されるものではない。例えば、ノズル本体を楕円または長円形状としたり、角柱形状としたりしてもよい。また、第１ノズルをノズル本体の中心Ｏ１からずれて設けてもよい。
【符号の説明】
【０１１４】
１０，１０Ａ  レーザ加工装置
１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ  レーザ加工用ノズル
１２  レーザ光照射装置
１３  アシストガス供給装置
２０，４０  ノズル本体
２１，４１，６１，８１，１０１  第１ノズル
２２，４２，６３，８３，１０３  補助ノズル
３１，５１，７１，９１，１１１  第１通路
３２，５２，７２，９２，１１２  第２通路
３３，５５，７６，９７，１１６  第１通路
３４  第２通路
３５  開口部（取込部）
３６，５６，７７，９８，１１７  合流部
５３  円筒部材（筒部材）
６２，８２，１０２  第２ノズル
７３，９３，１１３  第１通路
７４，９４，１１４  第２通路
７５，９５，１１５  第３通路
９６  カバー部材
１２１  連通部
Ｌ  レーザ光
Ｇ１，Ｇ２  アシストガス
Ａ  被切断部材
Ａ１  表面
Ｔ  移動方向
Ｏ１，Ｏ２  中心
Ｘ  第１径方向
Ｙ  第２径方向
Ｚ  軸方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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