(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ発振器から出射されるレーザ光、及び第１のガス供給源から供給される第１のアシストガスを被加工物の加工部に導く内側ノズル、並びに前記内側ノズルの周囲に配置され、第２のガス供給源から供給される第２のアシストガスを前記加工部の周囲に導く外側ノズルを備えるノズル機構と、
レーザ加工開始時のガス供給タイミングを前記第１のアシストガスの供給タイミングが前記第２のアシストガスの供給タイミングより早くなるように制御し、前記レーザ光の出射タイミングを前記第２のアシストガスの供給タイミング以降となるように制御する制御装置と、
前記第２のガス供給源から前記ノズル機構までの間において前記第２のアシストガスの流れを整える第２整流部と、
前記ノズル機構と接続されアシストガスを前記ノズル機構へ導くインシュレーションパーツと、を備え、
前記インシュレーションパーツが前記第２整流部を備えることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
前記制御装置は、レーザ加工終了時において前記レーザ光の出射停止後にアシストガスの供給を停止することを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記加工部における第１のアシストガス純度の低下を抑制するようにレーザ加工パラメータに基づいて第１及び第２のアシストガスの圧力を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記加工部における第１のアシストガス純度の低下を抑制するように第２のアシストガスの圧力を第１のアシストガスの圧力よりも高圧に制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
前記第１のガス供給源から前記ノズル機構までの間において前記第１のアシストガスの流れを整える第１整流部を備えることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
前記外側ノズルの先端を基準として前記アシストガスの供給源側へ前記内側ノズルが後退する方向を正とした場合に、前記内側ノズルの先端と前記外側ノズルの先端との間の距離ｄが０以上であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
【請求項７】
前記内側ノズルの径Ｄ１と、前記外側ノズルの径Ｄ２との関係がＤ２≧Ｄ１であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
【請求項８】
レーザ発振器から出射されるレーザ光、及び第１のガス供給源から供給される第１のアシストガスを被加工物の加工部に導く内側ノズル、並びに前記内側ノズルの周囲に配置され、第２のガス供給源から供給される第２のアシストガスを前記加工部の周囲に導く外側ノズルを備えるノズル機構と、前記第１のアシストガスの供給と前記第２のアシストガスの供給とを制御する制御装置と、前記第２のガス供給源から前記ノズル機構までの間において前記第２のアシストガスの流れを整える第２整流部と、前記ノズル機構と接続されアシストガスを前記ノズル機構へ導くインシュレーションパーツと、を備え、前記インシュレーションパーツが前記第２整流部を備えるレーザ加工装置を用いたレーザ加工方法であって、
前記制御装置によりレーザ加工開始時のガス供給タイミングを前記第１のアシストガスの供給タイミングが前記第２のアシストガスの供給タイミングより早くなるように制御するステップと、
前記レーザ光の出射タイミングを前記第２のアシストガスの供給タイミング以降となるように制御するステップと、
を備えることを特徴とするレーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を用いて被加工物を加工するレーザ加工装置及びレーザ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アシストガスを用いて被加工物を加工するレーザ加工装置が知られている。レーザ加工においてアシストガスとしては、燃焼性ガスや不活性ガスが用いられることがある。燃焼性ガスの場合は被対象物の加工を行うためのエネルギーを燃焼エネルギーによりアシストするガスとして用いられる。また、不活性ガスの場合はレーザ加工時に発生する溶融物であるドロスの除去をアシストするガスとして用いられることがある。いずれの場合においても、レーザ加工における加工品質を高めるためにアシストガスの純度を高めて供給する必要がある。燃焼性ガスの場合は、アシストガス純度が低下すると加工面の変色を引き起こしたり、ドロスの発生を引き起こしたりする可能性がある。すなわち、加工面の品質が低下してしまう。また、不活性ガスの場合は、アシストガス純度が低下すると発生したドロスを除去しきれない可能性がある。【０００３】
上述の問題を解決するために、アシストガスと、当該アシストガスをシールドするシールドガスとを用いる装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１５７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１が開示している装置は、レーザ加工を開始する場合、アシストガスとシールドガスを同時に供給し始めた後にレーザ光を出射するようにしているため、レーザ加工開始時点においてアシストガスとシールドガスが混合し易い状態となっており、レーザ加工部周辺のアシストガス純度が低下する。その結果、レーザ加工時の加工面の品質が低下するという問題があった。また、効果的にドロスを除去できないという問題があった。【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、レーザ加工開始時の加工面の品質を高めることができ、また効果的にドロスを除去することができるレーザ加工装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、レーザ発振器から出射されるレーザ光、第１のガス供給源から供給される第１のアシストガス及び第２のガス供給源から供給される第２のアシストガスを被加工物に導くノズル機構と、前記第１及び第２のアシストガスの供給を制御する制御装置とを備え、前記ノズル機構は、前記レーザ光及び前記第１のアシストガスを被加工物の加工部に導く内側ノズルと、前記内側ノズルの周囲に配置され、前記第２のアシストガスを前記被加工物の加工部周囲に導く外側ノズルを有する。前記制御装置は、レーザ加工開始時のガス供給タイミングを前記第１のアシストガスの供給タイミングが前記第２のアシストガスの供給タイミングより早くなるように制御し、前記レーザ光の出射タイミングを前記第２のアシストガスの供給タイミング以降となるように制御する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るレーザ加工装置は、レーザ加工開始時において第１のアシストガスの供給タイミングを第２のアシストガスの供給タイミングよりも早くなるように制御する。これにより、第１のアシストガスの供給圧力のために、後から供給される第２のアシストガスが第１のアシストガスに巻き込まれることを回避できるため、第１のアシストガスの純度低下を防止できる。よって、レーザ加工開始時の加工面の品質を高めることが可能となる。また、アシストガスにより効果的にドロスを除去することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態に係るレーザ加工システムの構成を模式的に示す図
【図２】実施の形態に係るレーザヘッドの内部構成を模式的に示す図
【図３】実施の形態における図２の加工ヘッドのX−X断面相当図
【図４】実施の形態に係るインシュレーションパーツを示す斜視図
【図５】実施の形態に係るインシュレーションパーツを示す平面図
【図６】実施の形態に係るノズル機構を示す断面図
【図７】実施の形態に係るノズル機構を示す平面図
【図８】実施の形態に係るレーザ加工開始時のフローチャート
【図９】実施の形態に係るレーザ加工終了時のフローチャート
【図１０】実施の形態２に係るレーザ加工装置における内側ノズルの先端と外側ノズルの先端との位置関係を模式的に示す図
【図１１】実施の形態３に係るレーザ加工装置におけるノズル機構が有する内側ノズル径と外側ノズル径との関係を模式的に示す図
【図１２】実施の形態に係るレーザ加工装置におけるノズル機構の先端と被加工物との位置及び内側ノズル径と外側ノズル径との関係を模式的に示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態に係るレーザ加工装置を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るレーザ加工システム１の構成を模式的に示す図である。レーザ加工システム１は、レーザ加工装置１０と、第１のアシストガスが充填されている第１のガス供給源２０と、第２のアシストガスが充填されている第２のガス供給源３０とを備えている。レーザ加工装置１０は、レーザ光を用いて被加工物を加工する。以降、このレーザ光により加工される被加工物の部分を加工部と称する。このレーザ加工システム１では、第１のアシストガスを用いてレーザ加工時に発生するドロス、主にレーザ光と同軸上に発生するドロスを除去する。このレーザ加工システム１では、第２のアシストガスを用いて第１のアシストガスの周囲をシールドし第１のアシストガスが加工部以外に漏れるのを防ぐことができ、第１のアシストガスの純度の低下を抑制できるのでレーザ加工開始時の加工面の品質が低下しない。また、レーザ加工時には、加工部にドロスと呼ばれる溶融物が発生するが、第１のアシストガスの純度の低下を抑制できるのでレーザ光の進行方向後方に発生するドロスを除去することができる。
【００１２】
より詳述する。レーザ加工装置１０は、レーザ光を出射するレーザ発振器１１と、レーザ発振器１１から出射されたレーザ光が通る光伝搬路１２と、被加工物Ｗを載置するテーブル１３と、このテーブル１３と対向する位置に設けられ、光伝搬路１２を通ってきたレーザ光を被加工物Ｗに導くレーザヘッド１４と、を備えている。被加工物Ｗは、例えば金属で形成された板であり、金属の例としては、ステンレス、アルミニウム又は軟鋼である。また、レーザ加工装置１０は、第１のガス供給源２０から第１のアシストガスをレーザヘッド１４に導く第１のガス供給管１５と、第２のガス供給源３０から第２のアシストガスをレーザヘッド１４に導く第２のガス供給管１６とを備えている。レーザ加工装置１０は、更に、レーザ発振器１１、第１のガス供給源２０及び第２のガス供給源３０を制御する制御装置１７、駆動装置１８を備えている。
【００１３】
レーザヘッド１４は、光伝搬路１２を通ってきたレーザ光を被加工物Ｗの加工部ＷＯに導くための光供給路１４ａを備えている。光供給路１４ａの先端部の開口は、レーザヘッド１４の先端部中央付近に設けられている。この光供給路１４ａには第１のガス供給管１５が接続されており、光供給路１４ａは、第１のガス供給管１５を介して供給される第１のアシストガスを加工部ＷＯに導く第１のガス供給路としての役割も果たしている。レーザヘッド１４は、また、第２のガス供給管１６が接続された第２のガス供給路１４ｂを備えている。第２のガス供給路１４ｂは、光供給路１４ａを取り囲むように形成されており、第２のアシストガスを加工部ＷＯ周囲に導く。これにより、第１のアシストガスの周囲に第２のアシストガスが吹き付けられ第２のアシストガスがシールドとして機能するため、第１のアシストガスが加工部ＷＯ以外に漏れるのを防ぐことが出来る。
【００１４】
このレーザ加工システム１では、レーザ加工開始時に、制御装置１７により、レーザ発振器１１、第１のガス供給源２０及び第２のガス供給源３０が制御される。レーザ加工開始時とは、レーザ加工装置１０の起動後に、制御装置１７によりレーザ加工装置１０を制御してレーザ加工を開始する時点のことをいう。すなわち、レーザ加工開始時の後に、アシストガスの供給及びレーザ光の出射が開始される。実施の形態１では、制御装置１７は、第１のアシストガスの供給タイミングを第２のアシストガスの供給タイミングよりも早くなるように制御すると共に、前記レーザ光の出射タイミングを前記第２のアシストガスの供給タイミング以降となるように制御する。このレーザ加工システム１においては、アシストガスを供給するタイミングとは、第１及び第２のアシストガスがノズル機構３から噴射されるタイミングのことを指す。
【００１５】
これにより、第１のアシストガスの供給圧力のために、後から供給される第２のアシストガスが第１のアシストガスに巻き込まれることを回避できるため、第１のアシストガスの純度低下を防止できる。よって、レーザ加工開始時の加工面の品質を高めることができ、第１のアシストガスにより効果的にドロスを除去することができる。
【００１６】
レーザ加工装置１０は、ユーザの指示を受け付けて、受け付けた指示にしたがって制御装置１７を駆動する駆動装置１８を更に有する。駆動装置１８は、ユーザの指示に従ってレーザヘッド１４の位置を制御する機能も有する。
【００１７】
図２は、レーザヘッド１４の内部構成を示す概略断面図である。レーザヘッド１４は、ノズル機構３、インシュレーションパーツ４及び加工ヘッド５を備えており、ノズル機構３と加工ヘッド５の間にインシュレーションパーツ４を挟んだサイドイッチ構造となっている。
【００１８】
ノズル機構３には、内側ノズル３ａ及び外側ノズル３ｂが備えられている。内側ノズル３ａ及び外側ノズル３ｂの形状はいずれも、円錐形に近い形状であって、外側ノズル３ｂは内側ノズル３ａより大きく、内側ノズル３ａは外側ノズル３ｂの内部に配置される。内側ノズル３ａは、光供給路１４ａの一部を構成し、レーザ発振器１１から出射されるレーザ光Ｌ、及び第１のガス供給源２０から第１のガス供給管１５を介して供給される第１のアシストガスＧ１を被加工物Ｗの加工部ＷＯに導く。外側ノズル３ｂは、第２のガス供給管の一部を構成し、内側ノズル３ａの周囲に設けられ、第２のガス供給源３０から第２のガス供給管１６を介して第２のアシストガスＧ２を加工部ＷＯ周囲に導く。
【００１９】
加工ヘッド５は、光伝搬路１２に接続され、この光伝搬路１２を通ってきたレーザ光Ｌが通る光供給路１４ａが平面視においてほぼ中央に形成されている。この光供給路１４ａは、インシュレーションパーツ４を介して内側ノズル３ａに連通している。この構成により、レーザヘッド１４に導かれたレーザ光Ｌは光供給路１４ａを通って内側ノズル３ａから加工部ＷＯに導かれるようになっている。
【００２０】
加工ヘッド５には、また、第１のガス供給管１５が接続されたガス供給路５１ｈ（第１整流部）が形成されている。図２における加工ヘッド５に点線で示した位置での断面図を図３に示す。ガス供給路５１ｈは、図３に示すように、平面視において光供給路１４ａの周囲に同心円状に互いに等間隔で複数（８個）形成され、第１のガス供給管１５の接続側とは反対側から光供給路１４ａに連通している。これにより、第１のガス供給管１５を通って供給されてきた第１のアシストガスＧ１の流れが整えられて光供給路１４ａに導かれる。そのため、第１のアシストガスＧ１を、光供給路１４ａを介してスムーズに被加工物Ｗの加工部ＷＯに供給することが可能となる。この構成により、整流された第１のアシストガスＧ１は断面円形形状で供給されるためレーザ加工方向によらず加工面の品質を高めることができ、効率的にドロスを除去することができる。
【００２１】
インシュレーションパーツ４は、ノズル先端部品であり、ノズル高さ制御のため用いられる部品である。実施の形態におけるインシュレーションパーツ４は、第２のガス供給管１６から加工ヘッド５を通って供給されてきた第２のアシストガスＧ２を整流する機能を有する。具体的には、インシュレーションパーツ４は、図４及び図５に示すように、円筒状のもので、光供給路１４ａと、その光供給路１４ａの周囲に複数のガス供給路４１ｈ（第２整流部）がほぼ等間隔で形成されている。ガス供給路４１ｈの数は、外側ノズル３ｂが有するガス供給路の数と同数であり、各ガス供給路４１ｈは外側ノズル３ｂが有するガス供給路とそれぞれ連通している。すなわち、ガス供給路４１ｈは、図５に示すように、平面視において同心円状に複数（８個）形成されている。このように、インシュレーションパーツ４に整流機能を設けることでノズル機構３に整流機能を設ける必要がなくノズル機構３の構造を簡略化することができる。
【００２２】
この構成により、第２のガス供給管１６を通って加工ヘッド５に供給されてきた第２のアシストガスは、各ガス供給路４１ｈから外側ノズル３ｂが有するガス供給路にそれぞれ直接導かれることになる。すなわち、第２のアシストガスを滞留させることなくスムーズに被加工物Ｗの加工部ＷＯ周辺に導くことが可能となる。
【００２３】
ノズル機構３の内側ノズル３ａは、被加工物Ｗの加工面ＷＯに対してほぼ垂直方向に沿って形成されている。より詳細には、内側ノズル３ａは、図６に示すように、断面視において被加工物Ｗに近い方から遠い方に向かって内径が広がるように形成されている。また、外側ノズル３ｂは、内側ノズル３ａを取り囲むように設けられている。より詳細には、外側ノズル３ｂには、図７に示すように、平面視において内側ノズル３ａの周囲に同心円状に複数の孔３２ｈが形成されており、上述の通り、インシュレーションパーツ４が備えるガス供給路４１ｈを通って供給されてくる第２のアシストガスを加工部ＷＯ周囲へ導く機能を有する。外側ノズル３ｂの孔３２ｈは、図７の例では８個形成されている。
【００２４】
この構成により、内側ノズル３ａを通って供給されたレーザ光Ｌにより被加工物Ｗの加工部ＷＯが加工され、図２に図示するように孔Ｈが開けられると、溶融物であるドロスＤが発生する。一方、内側ノズル３ａからはレーザ光供給前に既に第１のアシストガスが供給されているため、発生したドロスＤは発生と同時に、図示するように孔Ｈの下方、すなわち被加工物Ｗの表面ＷＮ側から裏側ＷＦに向かって吹き飛ばされる。このとき、第１のアシストガスの純度は低下していないことから、レーザ加工面の品質の低下を抑制でき、効果的にドロスＤを除去することが可能となる。
【００２５】
図８は、レーザ加工開始時における制御装置１７の制御を示すフローチャートである。レーザ加工開始をユーザにより指示されると、制御装置１７は、第１のガス供給源２０を制御し、第１のアシストガスを、第１のガス供給管１５を介してレーザヘッド１４に供給する（Ｓ１０１）。この場合、制御装置１７は、第１のアシストガスの供給圧力が少なくともドロスを除去するのに十分と考えられる圧力となるように第１のガス供給源２０を制御する。具体的には、制御装置１７は、メモリ（図示せず）に保持された所定の供給圧力値に基づき、第１のアシストガスの供給圧力が当該圧力値となるように第１のガス供給源２０を制御する。
【００２６】
次に、制御装置１７は、第１のアシストガス供給開始から予め定められた時間（例えば、１００〜５００ｍｓｅｃ）が経過した後に、第２のガス供給源３０を制御し、第２のアシストガスを、第２のガス供給管１６を介してレーザヘッド１４に供給する（Ｓ１０２）。この第２のアシストガスが供給された時点では、第１のアシストガスは前記圧力で既に供給されているため、加工部ＷＯ周囲に吹き付けられた第２のアシストガスが第１のアシストガスに巻き込まれること無く、第１のアシストガスの周囲をシールドする。すなわち、第１のアシストガスに第２のアシストガスが混合することはない。そのため、第１のアシストガスの純度が低下することはない。
【００２７】
次に、制御装置１７は、第２のアシストガス供給開始から予め定められた時間（例えば、１００〜５００ｍｓｅｃ）が経過した後に、レーザ発振器１１を制御し、レーザ光Ｌを出射させる（Ｓ１０３）。これにより、レーザ光Ｌはレーザヘッド１４内の内側ノズル３ａを介して被加工物Ｗの加工部ＷＯに導かれ、レーザ加工が開始される。このとき、第１のアシストガス及び第２のアシストガスは既に供給されており、かつ、第１のアシストガスの純度は低下していないため、レーザ加工面の品質の低下を抑制でき、レーザ加工により生成されるドロスを第１のアシストガスにより効果的に除去できる。
【００２８】
ところで、第１のアシストガス供給開始から第２のアシストガス供給開始までの時間は、複数のパラメータにより決定される。具体的には、ガス圧力、ガス供給量、内側ノズルの内径、外側ノズルの内径、内側ノズルと外側ノズルの位置関係、被加工物の種類、アシストガスの種類、加工方法、など様々なレーザ加工パラメータを考慮して、最適な時間が決定される。上記時間を決定するに際しては例えば、第１のアシストガスの純度が低下しないように第２のアシストガスを供給するようにガス圧力を制御する。これにより、レーザ加工面の品質の低下を抑制でき、レーザ加工により生成されるドロスをさらに効果的に除去できる。これは、第２のアシストガス供給開始からレーザ光の出射開始までの時間も同様である。
【００２９】
次に、レーザ加工終了時の制御装置１７の制御について説明する。図９は、レーザ加工終了時における制御装置１７の制御を示すフローチャートである。レーザ加工終了がユーザにより指示される、或いは予め定められたプログラムによりレーザ加工終了が命令されると、制御装置１７は、レーザ発振器１１を制御し、レーザ光Ｌの出射を停止させる（Ｓ２０１）。その後、制御装置１７は、予め定められた時間（例えば、１００〜５００ｍｓｅｃ）が経過した後に、第２のガス供給源３０を制御し、第２のアシストガスを停止させ（Ｓ２０２）、第１のガス供給源２０を制御し、予め定められた時間経過後に第１のアシストガスを停止させる（Ｓ２０３）。  
【００３０】
以上のように、実施の形態１によれば、レーザ加工開始時に、ドロスを除去するのに十分な圧力で供給される第１のアシストガスＧ１の供給後にそれをシールドすべき第２のアシストガスＧ２の供給を開始し、その後にレーザ光を出射させるようにしている。これにより、第１のアシストガスＧ１の純度低下を防止でき、ドロスを効果的に除去できるため、加工面の品質を高めることが可能となる。
【００３１】
また、レーザ加工終了時に、レーザ光Ｌの供給を先ず停止し、その後に第２のアシストガスの供給を停止し、その後に第１のアシストガスの供給を停止しているため、第２のアシストガスが内側ノズルへの侵入、すなわち、第２のアシストガスの内側ノズルへの逆流を抑制することができる。また、レーザ光Ｌの照射により発生したドロスを完全に除去した後にガスの供給が停止されることになるため、ドロスが残ることはなく、発生したドロスがアシストガスによって巻き上げられレーザヘッド１４内部へ侵入するといったことがない。よって、加工精度の低下を防ぐことができる。
【００３２】
なお、上記説明では、第１のアシストガスＧ１の供給圧力を、ドロスを除去するのに十分と考えられる圧力に設定する場合を例としている。しかし、例えば、第１のアシストガスＧ１の供給圧力でなく供給量を、ドロスを除去するのに十分と考えられる量に設定するようにしてもよい。また、第２のアシストガスＧ２の供給圧力を、第１のアシストガスＧ２の供給圧力よりも高圧にしてもよく、そうすることで第１のアシストガスＧ１を第２のアシストガスＧ２によりシールドすることができるため第１のアシストガスＧ１の純度低下を抑制し、効率的に第１のアシストガスＧ１の供給を行うことができる。
【００３３】
また、上記説明では、レーザ加工終了時の構成として、レーザ光の出射停止後に第１及び第２のアシストガスＧ２を両方とも同時に停止させる構成を例としているが、例えば、第１のアシストガスを停止させた後に第２のアシストガスＧ２を停止させてもよく、第２のアシストガスを停止させた後に第１のアシストガスを停止させても良い。
【００３４】
実施の形態２
図１０は、実施の形態２に係るノズル機構３の先端部近傍を示す概略図である。このノズル機構３は、内側ノズル３１の先端部が外側ノズル３２の先端部よりもノズル機構３の内側（ノズル機構先端がアシストガスの供給源側）に後退した構成を採用している。言い換えれば、内側ノズル３１の先端部と外側ノズル３２の先端部との間の距離ｄが０以上となるような構成となっている。例えば、外側ノズルの先端部から内側ノズルの先端が１０ｍｍ後退している場合は、ｄ＝１０ｍｍであり、外側ノズルの先端部から内側ノズルの先端が１０ｍｍ前進している場合は、ｄ＝−１０ｍｍである。
【００３５】
この構成により、図１２に示すような実施の形態１に係るノズル機構３の構成（ｄ＝０）に比べて、第２のアシストガスによる第１のアシストガスＧ１をシールドする状態をより良く調整することができる。すなわち、図１２に示す実施の形態１に係る構成では、第１及び第２のアシストガスＧ２が混合されにくい状態で第１のアシストガスＧ１が供給されるのに対し、図１０に示す実施の形態２に係る構成では、第２のアシストガスＧ２が第１のアシストガスＧ１に近づいた位置でシールドする状態となっている。言い換えれば、実施の形態２に係る構成では、実施の形態１に係る構成と比べて加工部ＷＯ近傍における第２のアシストガス圧により第１のアシストガスＧ１を圧縮した状態（第１のアシストガスＧ１がより細い状態で供給されている）で噴射されている。これは、加工部ＷＯからノズル機構３の径方向外側へ向かって第１のアシストガスＧ１の純度が調整されているともいえる。これにより、レーザ加工面の品質の低下を抑制でき、レーザ加工により発生するドロスの除去をより精度高く行うことができる。
【００３６】
また、被加工物Ｗをステンレスとして、第１のアシストガスに窒素を用いて、第２のアシストガスに空気を用いてレーザ加工を行うことがあるが、空気が加工部ＷＯに混入することによる被加工物Ｗの酸化変色を防止する必要がある。本実施の形態２のようにノズル機構３の内側ノズル３ａ及び外側ノズル３ｂの位置関係を調整すると、窒素と空気の混合を抑制することができるため加工部ＷＯに空気が混入することによる被加工物Ｗの酸化による加工面の変色を防止することができる。
【００３７】
また、被加工物を軟鋼としてレーザ加工を行う場合、ドロスの発生を抑制するために空気を混合したガスを用いて加工を行うことがあるが、混合ガスを用意するための専用のガス発生装置が必要となる。本実施の形態２のようにノズル機構３を構成すれば、第１及び第２のアシストガスの噴射状態を調整できるため、専用のガス発生装置を用いる必要がない。
【００３８】
以上より、実施の形態２では、ノズル機構３における内側ノズル３ａ及び外側ノズル３ｂと被加工物表面との距離を調整することで種々の種類の被加工物Ｗやアシストガスに対応した加工条件の調整を行うことができる。具体的には、ｄを０以上とすることにより上記調整を行うことができる。
【００３９】
実施の形態３．
図１１は、実施の形態３に係るノズル機構３の内側ノズル３１の径Ｄ１及び外側ノズル３２の径Ｄ２の関係を示したものである。ここでいうノズルの径とは、ノズル先端部の内径のことをいう。図１１は、Ｄ１とＤ２とが等しいノズル機構３を模式的に示したものである。また、図１２では、Ｄ１がＤ２よりも小さいノズル機構３を模式的に示している。
【００４０】
これにより、実施の形態２と同様、第２のアシストガスＧ２による第１のアシストガスＧ１をシールドする状態をより良く調整することができる。すなわち、図１１に示す形態では、図１２に示す形態と比べて加工部近傍における第１のアシストガスＧ１が第２のアシストガスＧ２により周囲から圧縮された状態（第１のアシストガスＧ１がより細い状態で供給されている）となっている。これは、加工部からノズル機構の径方向外側へ向かって第１のアシストガスＧ１の純度が調整されているともいえる。これにより、レーザ加工面の品質の低下を抑制でき、レーザ加工により発生するドロスの除去をより精度高く行うことができる。すなわち、本実施の形態３では、ノズル機構における内側ノズル径及び外側ノズル径の関係を調整することで実施の形態２と同様、種々の被加工物Ｗやアシストガスに対応した加工条件の調整を行うことができる。具体的には、Ｄ２をＤ１以上とすることにより上記調整を行うことができる。
【００４１】
実施の形態に係るレーザ加工装置１０が有する制御装置１７の少なくとも一部の機能は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサによって実現されてもよい。プロセッサは、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、又はＤＳＰ（Digital  Signal  Processor）である。
【００４２】
制御装置１７の少なくとも一部の機能がプロセッサによって実現される場合、当該一部の機能は、プロセッサと、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェア及びファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェア又はファームウェアはプログラムとして記述され、メモリに格納される。プロセッサは、メモリに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、制御装置１７の少なくとも一部の機能を実現する。
【００４３】
すなわち、制御装置１７の少なくとも一部の機能がプロセッサによって実現される場合、レーザ加工装置１０は、制御装置１７の少なくとも一部によって実行されるステップが結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリを有する。メモリに格納されるプログラムは、制御装置１７の少なくとも一部が実行する手順又は方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。
【００４４】
メモリは、例えば、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable  Programmable  Read  Only  Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically  Erasable  Programmable  Read-Only  Memory）等の不揮発性もしくは揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク又はＤＶＤ（Digital  Versatile  Disk）等である。
【００４５】
実施の形態に係るレーザ加工装置１０が有する制御装置１７の機能の少なくとも一部は、処理回路によって実現されてもよい。
【００４６】
処理回路は、専用のハードウェアである。処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化されたプロセッサ、並列プログラム化されたプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable  Gate  Array）、又はこれらを組み合わせたものである。制御装置１７の一部は、残部とは別個の専用のハードウェアであってもよい。
【００４７】
制御装置１７の複数の機能について、当該複数の機能の一部がソフトウェア又はファームウェアで実現され、当該複数の機能の残部が専用のハードウェアで実現されてもよい。このように、制御装置１７の複数の機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせによって実現することができる。
【００４８】
駆動装置１８が有する複数の機能の一部は、プロセッサによって実現されてもよい。駆動装置１８が有する複数の機能の一部がプロセッサによって実現される場合、レーザ加工装置１０は、当該一部の機能に対応するステップが結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリを有する。駆動装置１８を構成する少なくとも一部の構成要素は、処理回路によって実現されてもよい。
【００４９】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略又は変更することも可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１  レーザ加工システム、３  ノズル機構、４  インシュレーションパーツ、５  加工ヘッド、１０  レーザ加工装置、１１  レーザ発振器、１２  光伝搬路、１３  テーブル、１５  第１ガス供給管、１６  第２ガス供給管、１７  制御装置、１８  駆動装置、２０  第１のガス供給源、３０  第２のガス供給源、３１  内側ノズル、３２  外側ノズル、３２ｈ  孔、４１ｈ  ガス供給路、５１ｈ  ガス供給路、Ｄ  ドロス、Ｇ１  第１のアシストガス、Ｇ２  第２のアシストガス、Ｈ  孔、Ｌ  レーザ光、Ｗ  被加工物、ＷＮ  被加工物表面、ＷＦ  被加工物裏面
【要約】
レーザ加工装置は、レーザ発振器から出射されるレーザ光、及び第１のガス供給源から供給される第１のアシストガスを被加工物の加工部に導く内側ノズル、並びに内側ノズルの周囲に配置され、第２のアシストガスを加工部周囲に導く外側ノズルを備えるノズル機構と、レーザ加工開始時のガス供給タイミングを第１のアシストガスの供給タイミングが第２のアシストガスの供給タイミングより早くなるように制御し、レーザ光の出射タイミングを第２のアシストガスの供給タイミング以降となるように制御する制御装置とを備える。【図１】
0006685478.tif 000002
【図２】
0006685478.tif 000003
【図３】
0006685478.tif 000004
【図４】
0006685478.tif 000005
【図５】
0006685478.tif 000006
【図６】
0006685478.tif 000007
【図７】
0006685478.tif 000008
【図８】
0006685478.tif 000009
【図９】
0006685478.tif 000010
【図１０】
0006685478.tif 000011
【図１１】
0006685478.tif 000012
【図１２】
0006685478.tif 000013