(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内方側に配置されてレーザ光線が通過する内側ノズルと、この内側ノズルを囲繞して設けた外側ノズルと、内側ノズルの内部空間によって形成した第１ガス通路と、内側ノズルの外周部と外側ノズルの内周部との間となる空間部に形成した第２ガス通路と、第１ガス通路および第２ガス通路に窒素ガスを供給するガス供給源と、第１ガス通路および第２ガス通路に供給される窒素ガスの圧力を調整する圧力調整弁とを備え、
表面に保護シートを貼付した被加工物を上記保護シートが上面となるように支持して、
上記第１ガス通路および第２ガス通路を介してステンレスからなる被加工物に窒素ガスを噴射しながら被加工物にレーザ光線を照射して、該被加工物を所要の形状に切断加工するようにしたレーザ加工方法であって、
上記第２ガス通路に供給する窒素ガスの圧力を、上記第１ガス通路に供給する窒素ガスの圧力よりも高圧とするとともに、第２ガス通路から噴射された窒素ガスの一部が被加工物の切断溝を介して該被加工物の下方側に抜けるように、上記圧力調整弁により両ガス通路に供給する窒素ガスの圧力を調整して、第２ガス通路から噴射される窒素ガスにより保護シートにおける切断溝の隣接位置となる縁部を被加工物の母材の表面に押し付けることによって保護シートの縁部がめくれ上がることを防止しながら被加工物を切断加工することを特徴とするレーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザ加工方法に関し、より詳しくは、表面を保護シートで覆った被加工物に対するレーザ加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、表面に保護シートを貼付した被加工物にレーザ光線を照射して、所要の形状に切断加工する方法は知られている。このような従来のレーザ加工方法においては、切断加工位置にアシストガスを噴射しながらレーザ光線を照射して被加工物を所要の形状に切断するようにしている。そのため、従来のレーザ加工方法において、保護シートが上面となるように被加工物を支持して切断加工を行うと、切断加工中に切断加工位置に吹き付けられるアシストガスによって、既に切断された位置の保護シートがはがれてめくれ上がり、それがタッチセンサに接触して切断不良が生じるという欠点が指摘されていた。
そこで、さらにこのような欠点を解消する様にしたレーザ加工方法が提案されている（例えば、特開平２−２９５６８８号公報、特開平７−２４１６８８号公報）。
すなわち、上記特開平２−２９５６８８号公報の加工方法においては、平坦面と凸面とを有する特殊な集光レンズを介してレーザ光線を被加工物に照射するようにしている。これにより、上記集光レンズの平坦面によって集光されたレーザ光線によって保護シートが溶融して蒸発し、それと同時に集光レンズの凸面によって集光されたレーザ光線によって保護シートが覆っている内方側の母材を切断加工するようにしている。
他方、特開平７−２４１６８８号公報の加工方法においては、被加工物にレーザ光線を照射して先ず保護シートを母材の表面に焼き付けて、その後の切断加工時に保護シートが剥離しないようにする。このようにして保護シートを母材の表面に焼き付けてから母材に対して出力の高いレーザ光線を照射して必要な切断加工を行うようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した前者の加工方法（特開平２−２９５６８８号公報）においては、特殊な集光レンズを備えた加工ヘッドが必要になるために、レーザ加工に要するコストが高くなるという欠点があった。
他方、上述した後者の加工方法（特開平７−２４１６８８号公報）においては、切断加工が終了した後に、当初に母材の表面に焼き付けた保護シートを引き剥す際に保護シートがはがれにくいという欠点があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上述した事情に鑑み、本発明は、内方側に配置されてレーザ光線が通過する内側ノズルと、この内側ノズルを囲繞して設けた外側ノズルと、内側ノズルの内部空間によって形成した第１ガス通路と、内側ノズルの外周部と外側ノズルの内周部との間となる空間部に形成した第２ガス通路と、第１ガス通路および第２ガス通路に窒素ガスを供給するガス供給源と、第１ガス通路および第２ガス通路に供給される窒素ガスの圧力を調整する圧力調整弁とを備え、
表面に保護シートを貼付した被加工物を上記保護シートが上面となるように支持して、
上記第１ガス通路および第２ガス通路を介してステンレスからなる被加工物に窒素ガスを噴射しながら被加工物にレーザ光線を照射して、該被加工物を所要の形状に切断加工するようにしたレーザ加工方法であって、
上記第２ガス通路に供給する窒素ガスの圧力を、上記第１ガス通路に供給する窒素ガスの圧力よりも高圧とするとともに、第２ガス通路から噴射された窒素ガスの一部が被加工物の切断溝を介して該被加工物の下方側に抜けるように、上記圧力調整弁により両ガス通路に供給する窒素ガスの圧力を調整して、第２ガス通路から噴射される窒素ガスにより保護シートにおける切断溝の隣接位置となる縁部を被加工物の母材の表面に押し付けることによって保護シートの縁部がめくれ上がることを防止しながら被加工物を切断加工することを特徴とするものである。
【０００５】
このような構成によれば、切断加工中において、第２ガス通路のガスの圧力は、それよりも内方側となる第１ガス通路のガスの圧力よりも高圧となる。そのため、第１ガス通路から噴射されるガスは、レーザ光線によって切断された被加工物の切断溝を通って下方に流れる。他方、第２ガス通路から噴射されるガスは、一部が内方側に流れて上記切断溝を通って下方に流れ、そのほかは外方側にむけて拡散するように流れることになる。そのため、保護シートにおける切断溝の隣接位置となる縁部が第２ガス通路から噴射されるガスによって被加工物の母材の表面に押し付けられることになる。したがって、切断加工時に切断した保護シートの縁部がめくれ上がることを防止することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下図示実施例について本発明を説明すると、図１において、レーザ加工装置の加工ヘッド１は図示しない可動フレームに取り付けられており、この加工ヘッド１の内部の上方側にレーザ光線Ｌを集光する図示しない集光レンズを内蔵している。加工ヘッド１は、鉛直下方に向けて支持されるとともに、この加工ヘッド１における下端部にノズル２を取り付けている。
上記加工ヘッド１の下方側に図示しない加工テーブルを設けてあり、この加工テーブル上に板状の被加工物３を水平に載置している。
本実施例の被加工物３は、板状をしたステンレス製の母材４と、この母材４の表面（上面）の全域に貼付したビニール製の保護シート５とから構成している。本実施例では、保護シート５が上方側となるように被加工物３を加工テーブル上に支持して、被加工物３に切断加工を施すようにしている。
レーザ加工装置は図示しないレーザ発振器を備えており、このレーザ発振器から発振されたレーザ光線Ｌは、図示しない複数の反射鏡によって加工ヘッド１に導かれた後、集光レンズによって集光されてからノズル２の下端開口を介して被加工物３に照射されるようになっている。
【０００７】
加工ヘッド１を取り付けた図示しない可動フレームは、図示しない昇降機構によって昇降可能となっており、また、この可動フレームと加工テーブルとは水平面において相対移動できるようになっている。
本実施例のノズル２は、内方側に位置する円筒状の内側ノズル２Ａと、この内側ノズル２Ａを囲繞して設けた円筒状の外側ノズル２Ｂとから構成している。
上記内側ノズル２Ａおよび外側ノズル２Ｂの下方部分は、下端側が縮径されたテーパ状に形成している。特に、外側ノズル２Ｂは内方の加工位置近傍を指向するように設置するのがよい。
内側ノズル２Ａの内部空間を第１ガス通路６としてあり、この内側ノズル２Ａと外側ノズル２Ｂとの間の環状の空間を第２ガス通路７としている。
また、レーザ加工装置は、アシストガス（窒素）の供給源１１を備えており、この供給源１１は第１導管１２を介して上記加工ヘッド１の第１ガス通路６に接続している。この第１導管１２に第１電磁開閉弁１３を設けてあり、この第１電磁開閉弁１３の作動は図示しない制御装置によって制御されるようになっている。なお、第１ガス通路６に供給するガスの供給源１１と第２ガス通路７に供給するガスの供給源１１とを別々に設けても良く、この場合、両ガス通路６，７に供給するガスの種類を異ならせても良い。
【０００８】
また、アシストガスの供給源１１は、第２導管１４を介して上記第２ガス通路７に接続している。第２導管１４に第２電磁開閉弁１５を設けてあり、この第２電磁開閉弁１５の作動も図示しない制御装置によって制御される。
上記第１電磁開閉弁１３および第２電磁開閉弁１５は圧力調整機能を備えており、制御装置は上記両開閉弁１３、１５を開放させるとともに、それらが備える圧力調整機構によって各ガス通路６，７に供給されるアシストガスの圧力を調整できるようになっている。
加工ヘッド１から被加工物３にレーザ光線Ｌを照射して切断加工を行う時には、制御装置が第１電磁開閉弁１３および第２電磁開閉弁１５を開放させるので、第１導管１２および第１ガス通路６を介して内側ノズル２の下端開口から被加工物３の切断加工箇所３Ａにアシストガスが噴射される。また、これと同時に、第２導管１４および第２ガス通路７とその下端開口を介して、被加工物３における切断加工箇所３Ａの隣接位置にアシストガスが供給されるようになっている。
なお、第１ガス通路６および第２ガス通路７に供給されるアシストガスの圧力は、制御装置が第１電磁開閉弁１３および第２電磁開閉弁１５の作動を制御することにより適宜調整することができる。
以上の構成は、従来公知のレーザ加工装置のものと変わるところはない。
【０００９】
しかして、本実施例は、切断加工を行うに際して、制御装置によって、第２ガス通路７に供給するアシストガスの圧力を、第１ガス通路６に供給するアシストガスの圧力よりも高圧となるように、両電磁開閉弁１３，１４を制御するようにしたものである。
既に上述したように、本実施例においては、保護シート５が上方となるように被加工物３を加工テーブル上に支持して所要の形状に切断加工を行うようにしている。
そこで、切断加工中においては、第１ガス通路６に噴射されるアシストガスの圧力よりも第２ガス通路７のアシストガスが高圧となっているため、レーザ光線Ｌによる加工箇所（切断溝）３Ａの隣接位置となる保護シート５の縁部５Ａ，５Ａの近傍に向けて上方側から第２ガス通路７内のアシストガスが噴射されることになる。
ここで、両ガス通路６，７から加工箇所（切断溝）３Ａに噴射されるガスの流れを拡大して示したものが図２である。この図２に示すように、第１ガス通路６から噴射されるガスＧ１は、レーザ光線Ｌによって切断された被加工物３の加工箇所（切断溝）３Ａを通って下方に流れていく。他方、第２ガス通路７から噴射されたガスＧ２は、その一部が内方側に流れて上記加工箇所（切断溝）３Ａを通って下方に流れていき、そのほかは外方側にむけて拡散するように流れていく。これにより、保護シート５の縁部５Ａ，５Ａが母材４にむけて強く押し付けられるので、縁部５Ａ，５Ａがめくれ上がることを良好に防止することができる。
【００１０】
なお、上記実施例では、内側ノズル２Ａと外側ノズル２Ｂの間の空間の全域を第２ガス通路７としていたが、次のような構成であってもよい。つまり、図３に水平断面図で示すように、ノズル２内の下方側の位置に内側ノズル２Ａと外側ノズル２Ｂの間の空間を閉鎖するように板状部材２１を設ける。そして、この板状部材２１に、内側ノズル２Ａを囲繞して複数の貫通孔２１ａを穿設しても良い。このような実施例においても、第１ガス通路６から噴射されるアシストガスを囲繞して、被加工物３にむけて第２ガス通路７の下端部からアシストガスを噴射することができる。
また、上記実施例では、被加工物３の母材４として板状のステンレスを用いたが、母材４の表面に保護シート５を貼付した被加工物であれば、本発明を適用して切断加工することができる。
さらに、上述した実施例は、タッチセンサを備えていないレーザ加工装置によって本発明を実施した場合を説明したが、被加工物の表面に接触するタッチセンサを備えたレーザ加工装置を用いても良い。
また、上記実施例においては、同一の供給源１１から両ガス通路６，７内に窒素を供給するようにしていたが、被加工物の材質に応じて両ガス通路６，７内に供給するガスの種類を異ならせても良い。
【００１１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、切断加工時に切断した保護シートの縁部がめくれ上がることを防止できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す正面図
【図２】上記図１の要部におけるガスの流れを示す断面図。
【図３】本発明の他の実施例を示すノズルの水平断面図。
【符号の説明】
１  加工ヘッド                            ２  ノズル
２Ａ  内側ノズル                          ２Ｂ  外側ノズル
３  被加工物                              ４  母材
５  保護シート                            ６  第１ガス通路
７  第１ガス通路                        １１  供給源
【図１】
0004366534.tif 000002
【図２】
0004366534.tif 000003
【図３】
0004366534.tif 000004