(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工ヘッドに設けられたノズルホルダに装着されているノズルからワークへ向けてアシストガスを噴射する際、前記加工ヘッドに設けたアシストガス供給口よりアシストガス流路を経て、前記加工ヘッドの下部内周側に形成した第１環状溝と、前記加工ヘッドの下部に挿入された環状の整流アダプタとの間に形成された第１空間部へアシストガスを供給し、このアシストガスを前記整流アダプタに設けた整流小穴を通り前記ノズルホルダの上面に設けた第２環状溝に形成した第２空間部へ供給し、この第２空間部よりアシストガスを前記加工ヘッド内に設けた集光レンズの下面に向って噴射し、この噴射したアシストガスをノズルよりワークへ噴射することを特徴とする熱切断加工機におけるアシストガス噴射方法。
【請求項２】
ノズルを備えたノズルホルダを下部に備え集光レンズを内蔵した加工ヘッドにアシストガス供給口を設け、前記加工ヘッドの下部内周側に形成した第１環状溝を前記アシストガス供給口よりアシストガス流路を介して連通して設けると共に、前記加工ヘッドの下部に挿入された環状の整流アダプタと前記第１環状溝との間に環状の第１空間部を設け、前記ノズルホルダの上部内周側に第２環状溝を設け、この第２環状溝に前記整流アダプタの下部が挿入され内側上方向へアシストガスを噴射する噴出し口を形成した環状の第２空間部を設け、前記整流アダプタに前記第１空間部と第２空間部を連通する複数の整流小穴を同芯状に設けてなることを特徴とする加工ヘッド。
【請求項３】
前記整流小穴の総面積は、前記加工ヘッドに設けたアシストガス流路の有効面積より小さいことを特徴とする請求項２記載の加工ヘッド。
【請求項４】
前記整流小穴の総面積は、前記第２空間部より噴射される噴出し口の面積より小さく、前記ノズルに形成されたノズル穴の面積よりも大きいことを特徴とする請求項２記載の加工ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、熱切断加工機におけるアシストガス噴射方法および加工ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、熱切断加工機としての例えばレーザ加工機において、ノズルを備えた加工ヘッドのアシストガス供給路としては、加工ヘッドに設けたアシストガス供給口よりアシストガス流路を通り集光レンズで閉ざされたヘッド内空間へアシストガスは流れ込む。そして、ヘッド内空間へ流れ込んだアシストガスはノズル穴よりワーク表面へ噴射される。
【０００３】
より詳細には、図３に示されているごとく、加工ヘッド１０１は、円筒状の加工ヘッド本体１０３と、この加工ヘッド本体１０３に内蔵された集光レンズ１０５と、加工ヘッド本体１０３の下部にノズル１０７を備えたノズルホルダ１０９を装着して構成されている。
【０００４】
前記加工ヘッド本体１０３の適所にアシストガス供給口１１１が設けられ、このアシストガス供給口１１１よりアシストガス流路１１３を通り、ヘッド内部噴出し口１１５よりヘッド内空間１１７へアシストガスは噴出される。そして、ヘッド内空間１１７へ流れ込んだアシストガスはノズル１０７に形成したノズル穴１１９よりワークＷの表面へ向けて噴射される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の加工ヘッド１０１では、例えば３ｋｇｆ／ｃｍ2 程度のアシストガスを供給すると、ノズル穴１１９より噴出するアシストガスの圧力に微少な変動を伴なう。このため、例えばピアス加工の安定性を損なうと共に、切断面品質特にＳＳ材厚板加工時に悪影響を与えるという問題があった。
【０００６】
また、例えば６ｋｇｆ／ｃｍ2 以上のアシストガスを供給すると、ヘッド内空間１１７にガスの疎遠が生じ、ノズル穴１１９より噴出するアシストガスの流れに脈動が生じる。このため、ＳＵＳ材、Ｎ2 ガス切断において、切断面にうねりが発生するという問題があった。
【０００７】
この発明の目的は、ノズルより噴出するアシストガスの流れを安定化し微少圧力変動の抑制を行ない、例えばＳＳ材におけるピアス加工の安定化と切断品質の向上を図ると共に、例えばＳＵＳ材高圧Ｎ2 ガス切断での品質向上を図った熱切断加工機におけるアシストガス噴射方法および加工ヘッドを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１によるこの発明の熱切断加工機におけるアシストガス噴射方法は、加工ヘッドに設けられたノズルホルダに装着されているノズルからワークへ向けてアシストガスを噴射する際、前記加工ヘッドに設けたアシストガス供給口よりアシストガス流路を経て、前記加工ヘッドの下部内周側に形成した第１環状溝と、前記加工ヘッドの下部に挿入された環状の整流アダプタとの間に形成された第１空間部へアシストガスを供給し、このアシストガスを前記整流アダプタに設けた整流小穴を通り前記ノズルホルダの上面に設けた第２環状溝に形成した第２空間部へ供給し、この第２空間部よりアシストガスを前記加工ヘッド内に設けた集光レンズの下面に向って噴射し、この噴射したアシストガスをノズルよりワークへ噴射することを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項２によるこの発明の加工ヘッドは、ノズルを備えたノズルホルダを下部に備え集光レンズを内蔵した加工ヘッドにアシストガス供給口を設け、前記加工ヘッドの下部内周側に形成した第１環状溝を前記アシストガス供給口よりアシストガス流路を介して連通して設けると共に、前記加工ヘッドの下部に挿入された環状の整流アダプタと前記第１環状溝との間に環状の第１空間部を設け、前記ノズルホルダの上部内周側に第２環状溝を設け、この第２環状溝に前記整流アダプタの下部が挿入され内側上方向へアシストガスを噴射する噴出し口を形成した環状の第２空間部を設け、前記整流アダプタに前記第１空間部と第２空間部を連通する複数の整流小穴を同芯状に設けてなることを特徴とするものである。
【００１０】
したがって、上述した請求項１，２による熱切断加工機におけるアシストガス噴射方法および加工ヘッドとすることにより、アシストガス供給口よりアシストガス流路を通り第１空間部に流入したアシストガスは、整流アダプタに設けた整流小穴を通り第２空間部に流入する。そして、この第２空間部より噴出し口を通ってアシストガスは、加工ヘッドに内蔵された集光レンズに向けて噴射され、この噴射されたアシストガスはノズルに形成したノズル穴よりワークに噴射される。
【００１１】
而して、ノズル穴より噴射されるアシストガスの流れは安定化し、微少圧力変動の抑制が行なわれるため、例えばＳＳ材におけるピアス加工の安定性と切断品質の向上が図られると共に、例えばＳＵＳ材の高圧Ｎ2 ガス切断での切断面のうねりをなくし品質向上が図られる。
【００１２】
また、請求項３によるこの発明の加工ヘッドは、請求項２の加工ヘッドにおいて、前記整流小穴の総面積は、前記加工ヘッドに設けたアシストガス流路の有効面積より小さいことを特徴とするものである。
【００１３】
したがって、整流小穴の総面積をアシストガス流路の有効面積より小さくしたので、アシストガスが整流小穴を通り第２空間部へ導かれる際、より均一な流れとなる。
【００１４】
更に、請求項４によるこの発明の加工ヘッドは、請求項２の加工ヘッドにおいて、前記整流小穴の総面積は、前記第２空間部より噴射される噴出し口の面積より小さく、前記ノズルに形成されたノズル穴の面積よりも大きいことを特徴とするものである。
【００１５】
したがって、整流小穴の総面積は第２空間部に設けた噴出し口の面積より小さく、ノズルに形成したノズル穴の面積より大きくした。而して、噴出し口より噴出したアシストガスは、たまりをなくし常に入れ換えが行なわれる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、熱切断加工機としてレーザ加工機を対象として説明するが、この機種に限定するものでなく、また、レーザ加工機は既に公知の構成のものであるため詳細な図示と説明を省略する。
【００１７】
図１および図２を参照するに、レーザ加工機１に設けた加工ヘッド３は、集光レンズ５を内蔵した円筒状の加工ヘッド本体７の下部に図示を省略したが締結部材にて先端にノズル９を設けたノズルホルダ１１が着脱可能に設けられて構成されている。そして、レーザ光は前記集光レンズ５により集光され、ノズル９よりワークＷへ向けて照射されると共にアシストガスがワークＷへ噴射されるものである。
【００１８】
前記加工ヘッド本体７の外周適宜位置にアシストガス供給口１３を少なくとも１ケ所（本実施例では１ケ所）設け、このアシストガス供給口１３よりアシストガス流路１５を通り、加工ヘッド本体７の下部近傍にして内周面側に形成した第１環状溝１７へアシストガスを供給する。この第１環状溝１７内に詳細を後述するノズルホルダ１１に固定された環状をした整流アダプタ１９が挿入されて第１空間部２１が形成されている。
【００１９】
したがって、加工ヘッド本体７にノズルホルダ１１を装着することで、アシストガスは、アシストガス流路１５より直接加工ヘッド内空間２３に噴き込まず、一度第１空間部２１にて均一化される。
【００２０】
前記整流アダプタ１９には図２に示されているごとく、同芯状に配置された複数個の整流小穴２５が設けられている。そして、ノズルホルダ１１の上部内周側に第２環状溝２７を設け、この第２環状溝２７に前記整流アダプタ１９の下部が挿入されて内側上方向（図１において矢印で示す）へ向けてアシストガスを噴射する噴出し口２９を備えた第２空間部３１が形成されている。なお、前記整流小穴２５は、前記第１空間部２１と第２空間部３１にアシストガスを強制的に通過させる役目をなし、整流小穴２５の総面積は前記加工ヘッド本体７に設けたアシストガス流路１５の有効面積より小さく設定されている。
【００２１】
而して、アシストガスは整流小穴２５を通り第２空間部３１へ導かれる際、より均一な流れとすることができる。
【００２２】
また、整流小穴２５の総面積は、第２空間部３１に設けた噴出し口２９の面積よりも小さく、ノズル９に形成したノズル穴３３の面積よりも大きく設定してある。而して、噴出し口２９より噴出したアシストガスは、たまりをなくし常に入れ換えを行なうことができる。
【００２３】
上述したごとき構成により、その作用としては、加工ヘッド本体７に設けたアシストガス供給口１３よりアシストガスは供給され、アシストガス流路１５を通り第１環状溝１７内へ流れ込み、整流アダプタ１９にて仕切られた第１空間部２１内へアシストガスは供給される。なお、第１空間部２１は加工ヘッド内空間２３に比べて十分容積は小さいので、アシストガス流路１５より噴き出すガスは均一に第１空間部２１内に広がる。
【００２４】
第１空間部２１内へ流れ込んだアシストガスは整流アダプタ１９に設けた複数個の整流小穴２５を通り第２空間部３１へ導かれより均一な流れとなる。そして、第２空間部３１に流れ込んだアシストガスは噴出し口２９より集光レンズ５の下面に向って噴出し、図１の図中に矢印で示したごとく加工ヘッド内空間２３を廻ってノズルホルダ１１に装着されたノズル９のノズル穴３３よりワークＷに噴射される。
【００２５】
上述したごとく、アシストガスは噴出し口２９より加工ヘッド内空間２３の外周を上方向へ流れ、集光レンズ５の下面に当り反転して加工ヘッド内空間２３の中央を流れてノズル穴３３より大気側へ噴出するので、加工ヘッド内空間２３ではアシストガスは常に入れ換えられ、たまりをなくすことができる。また、積極的にアシストガスを集光レンズ５の下面に噴きつけることにより、集光レンズ５の特に中心部の熱冷却効果を得ることができる。なお、加工ヘッド本体７内には図１の図中に点線で示したごとく、異なる集光レンズ５Ｘが装着可能となっている。
【００２６】
而して、ノズル穴３３より噴出されるアシストガスの圧力の微少変動を減少させ安定した流れを得ることができ、例えばピアス加工の安定性の向上と、例えばＳＳ材切断での品質の向上と、例えばＳＵＳ材の高圧Ｎ2 切断での切断面へのうねりをなくすことができる。また、噴出し口２９よりアシストガスを円筒状に集光レンズ５の下面へ噴出すことで、集光レンズ５が異なる焦点長さの場合においても、ほぼ同一状態なガス流れとなる。更に、異なるガス種を使用する場合のヘッド内の切り換え時間が安定する。
【００２７】
なお、この発明は前述した発明の実施の形態に限定されることなく、適宜な変更を行なうことにより、その他の態様で実施し得るものである。例えば、本実施の形態ではアシストガス供給口１３を１ケ所としたが２ケ所以上設けても良いものである。
【００２８】
【発明の効果】
以上のごとき発明の実施の形態の説明より理解されるように、請求項１，２によるこの発明によれば、アシストガス供給口よりアシストガス流路を通り第１空間部に流入したアシストガスは、整流アダプタに設けた整流小穴を通り第２空間部に流入する。そして、この第２空間部より噴出し口を通ってアシストガスは、加工ヘッドに内蔵された集光レンズに向けて噴射され、この噴射されたアシストガスはノズルに形成したノズル穴よりワークに噴射される。
【００２９】
而して、ノズル穴より噴射されるアシストガスの流れは安定化し、微少圧力変動の抑制が行なわれるため、例えばＳＳ材におけるピアス加工の安定性と切断品質の向上が図られると共に、例えばＳＵＳ材の高圧Ｎ2 ガス切断での切断面のうねりをなくし品質向上を図ることができる。
【００３０】
また、請求項３によるこの発明によれば、整流小穴の総面積をアシストガス流路の有効面積より小さくしたので、アシストガスが整流小穴を通り第２空間部へ導かれる際、より均一な流れとすることができる。
【００３１】
更に、請求項４によるこの発明によれば、整流小穴の総面積は第２空間部に設けた噴出し口の面積より小さく、ノズルに形成したノズル穴の面積より大きくした。而して、噴出し口より噴出したアシストガスは、たまりをなくし常に入れ換えを行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の主要部を示し、加工ヘッドの断面図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】従来例を示し、加工ヘッドの断面図である。
【符号の説明】
１  レーザ加工機（熱切断加工機）
３  加工ヘッド
５  集光レンズ
９  ノズル
１１  ノズルホルダ
１３  アシストガス供給口
１５  アシストガス流路
１７  第１環状溝
１９  整流アダプタ
２１  第１空間部
２５  整流小穴
２７  第２環状溝
２９  噴出し口
３１  第２空間部
３３  ノズル穴
【図１】
0004287937.tif 000002
【図２】
0004287937.tif 000003
【図３】
0004287937.tif 000004