(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アウターノズルの内部にミドルノズルを備え、このミドルノズルの内部にインナーノズルを備えた多重構造のノズルの前記インナーノズルとミドルノズルとの間からアシストガスを噴出すると共に前記アウターノズルと前記ミドルノズルの間に設けられた隙間から冷却効果を有する不燃性の防錆剤とエアーを混合して回転しながら噴出させることでその遠心力によりワーク表面に外側へ広がる状態で吹付けることで、ワークの温度を安定させ、さらにピアス加工又は切断中にワーク表面に生成するスパッター及び溶融金属カス等の不純物を切断経路上より除去せしめること、を特徴とするレーザ加工機による加工方法。
【請求項２】
レーザ発振器により発振されたレーザビームをワークに照射してレーザ加工を行うためのレーザ加工機におけるノズルであって、外側に位置するアウターノズルと、このアウターノズルの内側に所定の隙間を有する状態で位置すると共に先端部がラッパ状に拡大したミドルノズルとで構成され、前記ミドルノズルは内部に所定の間隔を有する状態で挿入されたインナーノズルを備えてなることを特徴とするレーザ加工機におけるノズル。
【請求項３】
前記ミドルノズル自体が静電容量型倣いセンサーの電極であり、ワークとの隙間をその先端部にて検出制御すること、を特徴とする請求項２記載のレーザ加工機におけるノズル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、特に厚板のワークの切断加工に適するレーザ加工機におけるノズルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の多重ノズルは、レーザビームを照射すると共にレーザガスを噴出させるインナーノズルと、シールドガスまたは冷却用の流体を噴出させるアウターノズルを備えたものが一般的である。
【０００３】
また、図９に示されているノズル１０１ように、インナーノズル１０３とアウターノズル１０５を有しており、さらにアウターノズル１０５の外側にリング状の倣いセンサーチップ１０７を取付けたものも使用されている。あるいは、図示はしないが多重ノズルのうちの外側のノズルを静電容量式倣いセンサーとするものも使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、先に示したような多重ノズルにあっては、冷却効果については一応の効果があるものの、特に厚板加工についてはその冷却効果や、スパッタやドロスの処理に関して十分満足の得られるものではなかった。また、ピアス加工時において生成されたスパッタやドロスがワークの表面に固着するので、ピアス加工から通常の切断に移行する際に、固着物がノズルの障害となって円滑な移行ができなくなって、甚だしい場合には加工ノズルと干渉または衝突の原因となっているという問題がある。
【０００５】
また、倣いセンサーをノズル外部に取付けたものでは、ノズルの交換等の作業においてはそのたびごとにノズルとセンサーチップとの位置関係調整の困難さや外部に取付けるため倣いセンサー部とワークとの干渉を回避するため自ら加工領域を制限しなければならないという問題がある。あるいは、多重ノズルの外側のノズルを静電容量式倣いセンサーとした場合には、冷却水を使用する場合にインナーノズルとアウタノズルの隙間より噴出した冷却水は遠心力によりノズル中心に広がりながらワークに噴出するために、ワークとセンサー部の隙間に冷却水が入り込み、この為、水の比誘電率の影響を受けて、センサーとして機能を十分に果たせないという問題がある。
【０００６】
また、厚板の加工におけるピアス加工や通常加工には、有効な多重ノズルが未だ使用されていない状況である。
【０００７】
この発明の目的は、以上のような従来の技術に着目してなされたものであり、冷却媒を噴霧すると共に加工時に発生するスパッタやドロス等をワークの表面から容易に剥離させることができ且つ倣いセンサーとして用いることのできるレーザ加工機におけるノズルを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、アウターノズルの内部にミドルノズルを備え、このミドルノズルの内部にインナーノズルを備えた多重構造のノズルの前記インナーノズルとミドルノズルとの間からアシストガスを噴出すると共に前記アウターノズルと前記ミドルノズルの間に設けられた隙間から冷却効果を有する不燃性の防錆剤とエアーを混合して回転しながら噴出させることでその遠心力によりワーク表面に外側へ広がる状態で吹付けることで、ワークの温度を安定させ、さらにピアス加工又は切断中にワーク表面に生成するスパッター及び溶融金属カス等の不純物を切断経路上より除去せしめることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明は、レーザ発振器により発振されたレーザビームをワークに照射してレーザ加工を行うためのレーザ加工機におけるノズルであって、外側に位置するアウターノズルと、このアウターノズルの内側に所定の隙間を有する状態で位置すると共に先端部がラッパ状に拡大したミドルノズルとで構成され、内部に所定の間隔を有する状態で挿入されたインナーノズルを備えてなることを特徴とするものである。
【００１３】
従って、アウターノズルとミドルノズルの間に設けられた隙間から吹付けられた冷却媒やエアーはミドルノズルの外形に沿って広がるので、ワーク表面の不純物を外側へ除去する。
【００１５】
また、ミドルノズルとインナーノズルの間に設けられている隙間からワークの加工位置へ向けてアシストガス等が噴出される。
【００１６】
また、前記レーザ加工機におけるノズルにおいて、ミドルノズル自体が静電容量型倣いセンサーの電極であり、ワークとの隙間をその先端部にて検出制御すること、を特徴とするものである。
【００１７】
従って、アウターノズルとミドルノズルの間に設けられた隙間から冷却水を吹付ける場合でも、ミドルノズルの外形により冷却水が外側へ吹付けられるので、ミドルノズル自体を静電容量型倣いセンサーとして使用すれば冷却水による比誘電率の不安定性を排除する。
【００１８】
【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。
【００１９】
図７および図８にはレーザ加工機１の全体が示されている。このレーザ加工機１はごく一般的なものであるので詳細な説明は省略して概略のみ説明する。このレーザ加工機１は、レーザビームＬＢを発するレーザ発振器３を近傍に有しており、レーザ発振器３により発せられたレーザビームＬＢは複数のベンドミラー５を介してレーザ加工機１に送られる。
【００２０】
レーザ加工機１は、ベース７と、このベース７の一端部において垂直に固定されているポスト９と、このポスト９によって前記ベース７の上方に水平片持ち梁状に支持されている本体フレーム１１から成っている。前記ベース７の上には、加工されるワークＷを水平に載置する固定テーブル１３が設けられている。この固定テーブル１３の前後両側（図８中上下両側）には、Ｙ軸方向（図８中左右方向）へ移動・位置決め自在の可動テーブル１５が設けられており、前記固定テーブル１３を跨いで前記可動テーブル１５を連結し、可動テーブル１５と一体でＹ軸方向へ移動・位置決めされるキャレッジベース１７が設けられている。このキャレッジベース１７には、ワークＷを把持するワーククランパ１９を間隔調整自在に有するＸ軸キャレッジ２１が、Ｘ軸方向へ移動・位置決め自在に設けられている。
【００２１】
一方、前記本体フレーム１１の先端（図７中右先端）の下面には、加工ヘッド２３が設けられており、この加工ヘッド２３の先端には前記レーザ発振器３からのレーザビームＬＢをワークＷに照射するノズル２５が装着されている。
【００２２】
従って、ワークＷを把持したＸ軸キャレッジ２１をＸ軸方向に移動・位置決めすると共に、キャレッジベース１７をＹ軸方向に移動・位置決めしてノズル２５の下方にワークＷの加工位置を位置決めし、レーザビームＬＢをこのワークＷに照射してレーザ加工が行われることになる。
【００２３】
図１および図２には、前述の加工ヘッド２３の先端に装着されているノズル２５が示されている。このノズル２５は多重ノズルであり、最も外側に円形断面のアウターノズル２７を有し、このアウターノズル２７の内部空間に円形断面のミドルノズル２９を有している。さらに、このミドルノズル２９の内部には円形断面のインナーノズル３１を有しており、三重構造となっている。
【００２４】
前記ミドルノズル２９の外周において、二ヶ所に平坦部３３が設けられているので、アウターノズル２７との間に隙間３５が二ヶ所に形成されている。前記インナーノズル３１の外周にも平坦部３７が設けられているので、ミドルノズル２９との間に隙間３９が形成されている。また、最も先端に位置するミドルノズル２９の先端部４１はラッパ状に形成されている。
【００２５】
従って、インナーノズル３１とミドルノズル２９との間、およびミドルノズル２９とアウターノズル２７の間には、液体やガスを噴出するための通路が形成され、隙間３５から噴出されたガス等は外側へ広がる。また、隙間３９からはアシストガスが噴出されるものである。
【００２６】
次に、図３〜図６に基づいて、レーザ切断加工方法について説明する。
【００２７】
まず、図３を参照するに、ノズルギャップＨを若干大きめ（例えば２．５ｍｍ）にとって、アウターノズル２７とミドルノズル２９の間に形成されている隙間３５から、防錆水とエアーを混合したものを水噴霧としてワークＷの表面に所定の強度（例えば３．５Kgf/cm2 ）で吹付ける。このとき、防錆水がたとえ蒸発してもワークＷの表面に防錆剤は残るので、スパッタやドロスがワークＷの表面に直接固着するのを防止することができる。
【００２８】
続いて、図４を参照するに、防錆水を止めて、同じ大きめのノズルギャップＨでエアーのみを前述と同様にアウターノズル２７とミドルノズル２９の間に形成されている隙間３５から所定の強度（例えばアシストガスを０．４Kgf/cm2 、アウターエアーを１Kgf/cm2 ）でワークＷの表面に吹付ける。このエアーによりスパッタを外側へ吹飛ばしながらピアス加工を行う。この時点で、前述の図３に示されている工程において噴霧した防錆剤によって、部分的ではあるがワークＷの表面からスパッタを吹飛ばすことができる。
【００２９】
図５を参照するに、前述の図４に示されているピアス加工の工程においてワークＷの表面に付着して除去できなかったスパッタやドロスを、前述の図３に示されている工程を所定の強度（例えばアシストガスを６Kgf/cm2 、防錆水＋アウターエアーを３．５Kgf/cm2 ）で再度実行することにより完全に除去する。
【００３０】
図６を参照するに、スパッタやドロスが完全に除去された後、静電容量式倣いセンサーであるミドルノズル２９の先端部４１、ノズルギャップＨを最適値（例えば１．５ｍｍ）に修正し確認した後、所定の強度（例えばアシストガスを０．５Kgf/cm2 、隙間３５から防錆水＋アウターエアーを３．５Kgf/cm2 ）でエアーや防錆水を吹付けながら切断加工を開始する。
【００３１】
以上の結果から、ノズル２５から噴出する冷却媒に防錆水とエアーを混合してワークＷの表面に強く吹付けるので、ワークの温度を安定させて冷却効果を与えると共に、特に厚板のワークＷ表面のスパッタやドロスを除去すると共に防錆処理を施すことができる。
【００３２】
また、多重なノズル２５を使用することにより冷却を常時行うことができ、ピアス加工および通常の切断加工においても適正な加工を行うことができる。
【００３３】
また、ノズル２５の一部として使用するミドルノズル２９の先端をラッパ形状としたので、冷却水を使用する場合でも冷却水をミドルノズル２９の先端から追い出すことができ、水の比誘電率の影響を受けることなく倣いを行うことができる。
【００３４】
なお、この発明は前述の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。すなわち、前述の実施の形態において使用した防錆水の代わりに単なる水や不燃性の油もしくは粉体を用いることもできる。
【００３５】
また、前述の発明の実施の形態において示した吐出力の数値は一例であり、これに限るものではなく、状況に応じて適切な値で実施することが望ましい。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、アウターノズルとミドルノズルの間に設けられた隙間から冷却効果を有する不燃性の防錆剤とエアーを混合して特に厚板のワーク表面に外側へ広がる状態で吹付けることでワークの温度が安定化される。その後、ミドルノズルとインナーノズルの間に設けられた隙間からアシストガスをピアス又は切断中にワーク表面に生成するスパッター及び溶融金属カス等の不純物を除去せしめることができる。
【００３８】
また、本発明によれば、アウターノズルとミドルノズルの間に設けられた隙間から吹付けられた冷却媒やエアーはミドルノズルの外形に沿って広がるので、特に厚板のワーク表面の不純物を確実に外側へ除去することができる。これにより、不純物を巻き込むことがないので、適正な切断加工を行うことができる。
【００３９】
また、ミドルノズルとインナーノズルとの間に設けられた隙間からワークの加工位置へ向けてアシストガス等を噴射せしめることができ、適正な切断加工を行うことができる。
【００４０】
また、アウターノズルとミドルノズルの間に設けられた隙間から冷却水を吹付ける場合でも、ミドルノズルの外形により冷却水が外側へ吹付けられるので、ミドルノズル先端を倣いセンサーとして使用すれば冷却水による比誘電率の不安定性を排除することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るレーザ加工機におけるノズルを示す断面図である。
【図２】図１中II方向から見た平面図である。
【図３】この発明に係るレーザ加工機による加工方法の工程を示す断面図である。
【図４】この発明に係るレーザ加工機による加工方法の工程を示す断面図である。
【図５】この発明に係るレーザ加工機による加工方法の工程を示す断面図である。
【図６】この発明に係るレーザ加工機による加工方法の工程を示す断面図である。
【図７】この発明に係るレーザ加工機による加工方法を適用するレーザ加工機を示す正面図である。
【図８】図７中VIII方向から見た平面図である。
【図９】従来の多重ノズルを示す断面図である。
【符号の説明】
１  レーザ加工機
３  レーザ発振器
２５  ノズル
２７  アウターノズル
２９  ミドルノズル
３５  隙間
３９  隙間
４１  先端部（倣いセンサ）
Ｗ  ワーク
ＬＢ  レーザビーム
【図１】
0003749352.tif 000002
【図２】
0003749352.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003749352.tif 000005
【図５】
0003749352.tif 000006
【図６】
0003749352.tif 000007
【図７】
0003749352.tif 000008
【図８】
0003749352.tif 000009
【図９】
0003749352.tif 000010