(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板材等のレーザー加工において、レーザー光の出力とアシストガスの圧力を制御し加工ヘッドのノズルを旋回させて切断加工のスタートの際に行うピアス加工時に発生する材料表面に付着する金属溶融物を除去可能とする加工ヘッドのノズル操作方法を加工工程中に組み込んだことを特徴とするピアス加工時の材料表面付着溶融物除去方法。
【請求項２】
加工ヘッドのノズル操作方法は、ピアス位置を中心に前記加工ヘッドのノズルに溶融付着物の外周縁よりも大きな旋回円運動を与え、アシストガスを高圧噴射させて材料表面に付着する金属溶融物を吹き飛ばして除去することを特徴とする請求項１記載のピアス加工時の材料表面付着溶融物除去方法。
【請求項３】
加工ヘッドのノズル操作方法は、ピアス位置を中心に前記加工ヘッドのノズルに微小旋回円運動を与え、レーザービームの出力を抑制、制御してピアス近傍の金属溶融物のみを切断しながらアシストガスの噴射圧力を制御して前記金属溶融物を吹き飛ばし除去することを特徴とする請求項１記載のピアス加工時の材料表面付着溶融物除去方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、板材等のレーザー加工における、ピアス加工時の材料表面付着溶融物除去方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
板材等のレーザー加工では、切断加工のスタート時に微小な穴を貫通加工するピアス加工を行うのが通例である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
然しながら、上述の従来例では、材料や加工法が多様化する中で、材料の種類に関わらず大なり小なり発生する課題ではあるが、特にアルミ材の切断加工におけるピアス加工時や、ステンレス材のクリーンカット加工におけるピアス加工時において、金属溶融物がピアス穴の周辺に髭状（以下ひげ状と記す）または山状に盛り上がったように付着し、▲１▼センサーノズルと金属溶融物とが接触し電気的導通状態となり、倣いセンサーのセンシング異常、▲２▼板厚の変化、▲３▼切断経路上の材料の変質、等が切断不良などの加工ミスの原因となっており、またピアス加工時のアシストガスを高圧にして金属溶融物付着部分に吹きつける方法もあるが、上方から押しつけるような形となりピアス穴からアシストガスが抜けてしまい効果が得られず、なおまた、加工用の倣いセンサーノズルと別に横方向からエアブローノズルにより吹き飛ばそうとしてもピアス穴の手前側には効果があっても、反対の向こう側には効果がなく、更にピアス加工前に被加工材のピアス加工点へオイルを塗布し、金属溶融物の付着を軽減するという事例もあるがトラブルを解消するまでには至っていないという課題がある。
【０００４】
この発明は、上述の点に着目して成されたもので、加工ヘッドのノズルに旋回円運動を与え、レーザービームとアシストガスの出力をコントロールしピアス加工時に発生する金属溶融物を除去することができ、加工不良率を減少または防止できるピアス加工時の材料表面付着溶融物除去方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、下記構成を備えることにより上記課題を解決できるものである。
（１）  板材等のレーザー加工において、レーザー光の出力とアシストガスの圧力を制御し加工ヘッドのノズルを旋回させて切断加工のスタートの際に行うピアス加工時に発生する材料表面に付着する金属溶融物を除去可能とする加工ヘッドのノズル操作方法を加工工程中に組み込んだことを特徴とするピアス加工時の材料表面付着溶融物除去方法。
【０００６】
（２）  加工ヘッドのノズル操作方法は、ピアス位置を中心に前記加工ヘッドのノズルに溶融付着物の外周縁よりも大きな旋回円運動を与え、アシストガスを高圧噴射させて材料表面に付着する金属溶融物を吹き飛ばして除去することを特徴とする前項（１）記載のピアス加工時の材料表面付着溶融物除去方法。
【０００７】
（３）  加工ヘッドのノズル操作方法は、ピアス位置を中心に前記加工ヘッドのノズルに微小旋回円運動を与え、レーザービームの出力を抑制、制御してピアス近傍の金属溶融物のみを切断しながらアシストガスの噴射圧力を制御して前記金属溶融物を吹き飛ばし除去することを特徴とする前項（１）記載のピアス加工時の材料表面付着溶融物除去方法。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明の実施の形態を説明する。
【０００９】
図１は、この発明に係るピアス加工及び金属溶融付着物除去フローチャート、図２は加工ヘッドの要部構成及びピアス加工時の状況を示す側断面図、図３はピアス穴を始点とした通常加工経路の例を示す平面図、図４（ａ）はひげ状溶融物の付着状況とアシストガスの流れの状況を示す側断面拡大図、同（ｂ）はノズルの旋回円運動の軌跡を溶融物の外周縁よりも大きな円とし、アシストガスによるひげ状溶融物を吹き飛ばし除去している状況を示す側断面拡大図、同（ｃ）はノズルの旋回円運動の軌跡を溶融物の外周縁よりも大きな円とした場合を示す平面拡大図、図５（ａ）はノズルの微小旋回円運動の軌跡と溶融付着物を切断しながら吹き飛ばし除去している状況を示す側断面拡大図、同（ｂ）は図５（ａ）の大きさを示す平面拡大図、図６（ａ）、（ｂ）はレーザー加工ヘッドの例として外観側面及び作用軸を示す説明図である。
【００１０】
図面について説明すれば、１は加工ヘッド、２はセンサーノズル部、Ｌは集光レンズであって、発振器（図示せず）から伝搬されたレーザー光ＬＢを集光レンズＬにより収束して加工点に向けて集光し、アシストガスＧは加工ヘッドの接続部より導入され、加工点へ照射されるレーザー光ＬＢを包むようにして噴射される。ｇはギャップであって、ワークＷとセンサーノズル部２の先端との設定距離を示す。
【００１１】
なお、センサーノズル部２はアシストガスの絞り込み等の調節及びワークＷとのノズルギャップを感知して調節する機能を備えている。
【００１２】
（実施例１）
切断加工の始点となるピアス加工の際に発生する金属溶融物がピアス穴の内側周縁部に溶着部を形成して、ひげ状（図４（ａ））または山状に付着する。
【００１３】
この金属溶融付着物を除去するために、倣いセンサーをＯＦＦの状態に、またはセンサーアラームを無視して、図４（ｂ）のノズルの旋回円運動軌跡に示すようにセンサーノズル部２をピアス穴の周縁近傍に付着する溶融付着物の外周縁よりも大きめな円に沿って前記ピアス穴を中心にして旋回円運動をしながらアシストガスを高圧にして吹き付け、円軌道を一周することによって、溶融付着物に対し外周からピアス穴の中心に向かって逆流（図４（ａ））の高圧ガスが生じ前記溶融付着物は剥離し易くなって除去することができる（図４（ｂ）参照）。そして倣いセンサーをＯＮの状態にして通常の切断加工を行うことができる。
【００１４】
（実施例２）
倣いセンサーをＯＦＦの状態に、またはセンサーアラームを無視して、図５（ｂ）のレーザーヘッド経路に示すように、センサーノズル部２をピアス穴を中心にピアス穴の外周近傍を旋回するように微小円運動させ、微小円軌道を一周して、ピアス穴周縁に付着する溶融物の根元となる溶着部近傍で、レーザー光ＬＢを、けがき加工程度の低出力で照射して溶着物のみを切断しながらアシストガスＧを噴射し、切断済の溶着片及び残った微小片を吹き飛ばし除去することができる（図５（ａ）、（ｂ）参照）。
【００１５】
そして前述と同様に、倣いセンサーをＯＮにして通常の切断加工を行うことができる。
【００１６】
次に、図１に示したピアス加工及び金属溶融付着物除去フローチャートに従って動作を説明する。
【００１７】
Ｓ１はピアス加工実施のステップであって、設定されたギャップｇでピアス加工が行われ、ステップＳ２でピアス加工点に溶融付着物が有るか、の判断をし、溶融付着物が有ると判断された場合は、ステップＳ３へ進みＺ軸（加工ヘッドの上下方向）倣いセンサーをＯＦＦに設定し、ステップＳ４でノズルと溶融付着物との接触を防ぐためＺ軸に沿って加工ヘッド１のノズルを数ミリ上げ、ステップＳ５へ進みレーザー光を出力するか、の判断で、レーザー光を出力しないと判断した場合は、ステップＳ６でアシストガスＧの種類と圧力を設定するが、アシストガスＧの圧力は通常は高圧に設定する。次いでステップＳ７でノズルの旋回円運動を設定するが、この場合は溶融付着物の外周縁よりも大きめの円でピアス穴を中心に旋回するように、旋回半径を設定する。ステップＳ８でノズルを旋回させながら高圧ガスを噴射し一周して溶融付着物の外周側からピアス穴の中心に向って逆流するガス流によって付着物を吹き飛ばし溶融付着物の除去操作は終了する。次のステップＳ９で停止してあったレーザー光ＬＢの出力を復帰させ、次のステップＳ１５へ進み、ここでノズルをピアス加工点まで戻し、ステップＳ１６でＺ軸倣いセンサーをＯＮに戻し、加工ヘッド１の上下方向の倣いセンサー機能を生かし、次のステップＳ１７で通常のアプローチ加工から経路切断操作へと移り、次工程へ進む。
【００１８】
一方ステップＳ５で、レーザー光ＬＢを出力する、とした場合は、ステップＳ１０へ進み、溶融付着物のみを切断するため、レーザー光ＬＢの出力を、けがき加工程度の低出力に設定し、次いでステップＳ１１でアシストガスＧの種類と圧力を設定するが、この場合も前述のステップＳ６の場合と同様に圧力はやや高圧側に設定する、そしてステップＳ１２でノズルの旋回円運動の設定をするが、溶融付着物が、ひげ状の場合は溶着部がピアス穴の上部周縁に位置するためピアス穴の大きさよりも僅かに大き目の円で旋回するようにピアス穴を中心に微小旋回半径を設定し、次のステップＳ１３で、低出力のレーザー光ＬＢを照射し、且つアシストガスＧを噴射しながら加工ヘッド１のノズルが微小旋回し一周して付着物の切断及び吹き飛ばし除去を行う、付着物の除去操作が終わると、ステップＳ１４でレーザーＬＢの出力を元に戻し、前述と同様に、次のステップＳ１５へ進み、ここでノズルをピアス加工点まで戻し、ステップＳ１６でＺ軸倣いセンサーをＯＮに戻し、加工ヘッド１の上下方向の倣いセンサー機能を生かし、次のステップＳ１７で通常のアプローチ加工から経路切断操作へと移り、次工程へ進む。
【００１９】
なお、ＳＳ材等の連続発振（ＣＷ：Continuous Wave ) ピアス加工時は、アシストガスを吹き付けることで付着物を除去可能の場合もあり、なおまた、ひげ状付着物、山状付着物等、溶融付着物の程度によりレーザー光ＬＢの経路を形成するノズルの旋回半径、レーザー光ＬＢの出力、アシストガスの種類（通常はエアで十分である）及び圧力をケースバイケースで選択自在であることは勿論である。
【００２０】
【発明の効果】
この発明によれば、加工ヘッドのノズルに旋回円運動を与え、レーザービームとアシストガスの出力をコントロールし、ピアス加工時に発生する金属溶融物を除去することができ、加工不良率を減少または防止できるという効果を呈する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明に係るピアス加工及び金属溶融付着物除去フローチャート
【図２】  加工ヘッドの要部構成及びピアス加工時の状況を示す側断面図
【図３】  ピアス穴を始点とした通常加工経路の例を示す平面図
【図４】  （ａ）ひげ状溶融物の付着状況とアシストガスの流れの状況を示す側断面拡大図、同（ｂ）ノズルの旋回円運動の軌跡を溶融物の外周縁よりも大きな円とし、アシストガスによるひげ状溶融物を吹き飛ばし除去している状況を示す側断面拡大図、同（ｃ）ノズルの旋回円運動の軌跡を溶融物の外周縁よりも大きな円とした場合を示す平面拡大図
【図５】  （ａ）ノズルの微小旋回円運動の軌跡と溶融付着物を切断しながら吹き飛ばし除去している状況を示す側断面拡大図、同（ｂ）図５（ａ）の大きさを示す平面拡大図
【図６】  （ａ）、（ｂ）レーザー加工ヘッドの例として外観側面及び作用軸を示す説明図
【符号の説明】
１  加工ヘッド
２  センサーノズル部
Ｇ  アシストガス
ｇ  ギャップ
ＬＢ  レーザー光
Ｌ  集光レンズ
Ｗ  ワーク
【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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