JP2000202676A

JP2000202676A - レ―ザ加工ヘッド

Info

Publication number: JP2000202676A
Application number: JP11007998A
Authority: JP
Inventors: Yasumi Nagura; 保身名倉; Risuke Nayama; 理介名山; Takashi Ishide; 孝石出; Yoshio Hashimoto; 義男橋本; Koji Okimura; 浩司沖村
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1999-01-14
Filing date: 1999-01-14
Publication date: 2000-07-25

Abstract

(57)【要約】【課題】被加工物の切断部内等にアシストガスを効率
よく送り込むとともにアシストガスの噴射速度も高くし
て溶融金属等の溶融物の除去能力を向上させることがで
き且つレーザ光との干渉を招く虞もないレーザ加工ヘッ
ドを提供する。【解決手段】アシストガスノズル３３を構成するノズ
ル下部３２の先端開口部３２ａの開口幅ｄを、被切断物
２２の切断部２２ａにおける切断幅ｗとほぼ等しくす
る。しかも、ノズル下部３２はレーザ光２７の透過可能
な材料である石英ガラスを用いて構成する。或いは、ノ
ズル下部３２の外周面にレーザ光２７の反射率の高い材
料である金をコーティングし、且つ、この反射コーティ
ング面は、同反射コーティング面で反射したレーザ光２
７を被切断物２２の切断部２２ａに有効に照射させる湾
曲面又は平面の集合とする。

Description

【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ヘッドに
関し、金属等の被加工物に対して切断加工や穴あけ加工
を行うレーザ加工装置のレーザ加工ヘッドに適用して有
用なものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来の代表的なレーザ加工ヘッド
の先端部の構成を示す断面図である。同図に示すレーザ
加工ヘッド１は、炭素鋼等の被切断物２を切断加工する
レーザ加工装置（装置本体部は図示省略）に装備された
ものである。

【０００３】図４に示すように、鏡筒５内には複数のレ
ンズ１０からなる集光光学系（結像レンズ系）４と、こ
の集光光学系４を保護するための保護ガラス７とが設け
られている。集光光学系４はレーザ光３を集光して被切
断物２の切断部２ａに照射する。このとき、集光光学系
４によって集光されるレーザ光３の焦点位置ｆは、通
常、図示のように被切断物２の内部に位置するように調
節されている。なお、レーザ光３は図示しないＹＡＧレ
ーザ発振器等のレーザ発振器によって発振された後、図
示しない光ファイバやミラー等の光伝送手段によって集
光光学系４まで伝送されてくる。

【０００４】一方、集光光学系４のレーザ光出射側（鏡
筒５の下端部）には、集光光学系４から出射されたレー
ザ光３の周囲を囲むようにアシストガスノズル６が取り
付けられている。このアシストガスノズル６は円錐台状
に形成されて先端側（下端側）が細くなっており、この
先端側に開口部６ａを有している。また、アシストガス
ノズル６の側面にはアシストガス供給管８が接続されて
おり、このアシストガス供給管８は図示しないアシスト
ガス供給装置に繋がっている。即ち、アシストガス供給
装置から送出されたアシストガスＱ_Tはアシストガス供
給管８を介してアシストガスノズル６内に導入され、こ
のアシストガスノズル６の先端開口部６ａから被切断物
２の切断部２ａに向って噴出されるようになっている。

【０００５】上記構成のレーザ加工ヘッド１を備えたレ
ーザ加工装置によって被切断物２を切断する際には、ま
ず、図示しないレーザ加工ヘッド移動装置によってレー
ザ加工ヘッド１を被切断物２に近づけ、且つ、アシスト
ガスノズル６と被切断物２とが接触する虞がないように
アシストガスノズル６の先端と被切断物２の表面との間
隔（ワークディスタンス）ｈを保持し、この状態で前記
レーザ加工ヘッド移動装置によりレーザ加工ヘッド１を
図４の紙面に対して直交する方向に移動させ、或いは図
示しないワーク移動装置により被切断物２を上記のレー
ザ加工ヘッドの移動方向とは逆方向に移動させる。

【０００６】この移動とともに、レーザ加工ヘッド１で
は、集光光学系４によりレーザ光３を集光して被切断物
２の切断部２ａに照射することにより、切断部２ａを溶
融し、同時に、アシストガスノズル６の先端開口部６ａ
からアシストガスを噴射して切断部２ａ内に送り込むこ
とにより、切断部２ａ内の溶融金属を吹き飛ばして除去
する。かくして、被切断物２はレーザ切断される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のようなアシスト
ガスを用いたレーザ切断においては、切断部２ａへのア
シストガスの流し方、即ち、切断部２ａに噴射されるア
シストガスの流速や流量が切断性能に大きく影響する。

【０００８】ところが、図５に示すように、従来のレー
ザ加工ヘッド１では、アシストガスノズル６の開口幅
（開口径）ｄが、切断幅（カーフ幅）ｗ（レーザ切断で
は切断幅ｗが例えば２〜３ｍｍと狭いことが特長であ
る）よりもかなり大きいため、アシストガスノズル６か
ら噴出した全体のアシストガスＱ_Tは、切断部２ａ内に
送り込まれるアシストガスＱ₂と、アシストガスノズル
６と被切断物２との隙間から切断部２ａの両側へと流出
するアシストガスＱ₃，Ｑ₄とに分流してしまう。即
ち、切断部２ａにはアシストガスノズル６内に導入され
たアシストガスＱ_Tの一部（アシストガスＱ₂）しか流
れず、切断に寄与するアシストガス流量が少ない。ま
た、アシストガスノズル６の開口径ｄが大きいため、ア
シストガスの流速（噴出速度）も小さい。このため、ア
シストガスによる溶融金属の除去効率が低く、その分、
切断性能の低下を招いている。

【０００９】なお、図６に示すように、アシストガスノ
ズル６の先端開口部６ａを従来よりも細くして開口幅ｄ
と切断幅Ｗとがほぼ等しくなるようにすれば、アシスト
ガスノズル６内に導入されたアシストガスのほとんどが
切断部２ａ内に流れ込むようになり、且つ、アシストガ
スの噴出速度も従来に比べて大きくなる。更には、流体
力学において知られているように、アシストガスノズル
６の先端部の長さＬ（＞４ｄ）の区間を一定の内径ｄと
すれば、アシストガスの流れが安定して指向性が高ま
る。

【００１０】しかしながら、この場合にはアシストガス
ノズル６の先端部においてレーザ光３の外周部がアシス
トガスノズル６の内面６ｂ（図６中の斜線部）と干渉し
てしまい、その結果、レーザ光３の熱エネルギが吸収さ
れたり、レーザ光３が乱反射してその指向性を失ってし
まう。このため、レーザ光３が被切断物２に有効に照射
されなくなって切断性能が低下してしまう。つまり、ア
シストガスノズル６の開口径ｄは先端開口部６ａにおけ
るレーザ光３の広がりよって制限されるため、この広が
り幅よりも小さくすることはできない。

【００１１】従って本発明は上記従来技術に鑑み、被加
工物の切断部内又は穴あけ部内にアシストガスを効率よ
く送り込むとともにアシストガスの噴射速度も高くして
溶融金属等の溶融物の除去能力を向上させることがで
き、且つ、レーザ光との干渉を招く虞もないレーザ加工
ヘッドを提供することを課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する第１
発明のレーザ加工ヘッドは、レーザ光を集光して被加工
物の切断部又は穴あけ部に照射する集光光学系と、この
集光光学系から出射されたレーザ光の周囲を囲むように
して設けられたアシストガスノズルとを備えたレーザ加
工ヘッドにおいて、前記アシストガスノズルは、先端開
口部の開口幅を前記切断部の切断幅又は前記穴あけ部の
穴径とほぼ等しくし、且つ、少なくとも前記集光光学系
から出射されたレーザ光の外周部と重なる部分を、前記
レーザ光の透過可能な材料を用いて構成したことを特徴
とする。

【００１３】また、第２発明のレーザ加工ヘッドは、第
１発明のレーザ加工ヘッドにおいて、前記レーザ光の透
過可能な材料は石英ガラスであることを特徴とする。

【００１４】また、第３発明のレーザ加工ヘッドは、レ
ーザ光を集光して被加工物の切断部又は穴あけ部に照射
する集光光学系と、この集光光学系から出射されたレー
ザ光の周囲を囲むようにして設けられたアシストガスノ
ズルとを備えたレーザ加工ヘッドにおいて、前記アシス
トガスノズルは、先端開口部の開口幅を前記切断部の切
断幅又は前記穴あけ部の穴径とほぼ等しくし、且つ、少
なくとも前記集光光学系から出射されたレーザ光の外周
部と重なる部分を、前記レーザ光の透過可能な材料を用
いて構成するとともに、このレーザ光の透過可能な材料
を用いて構成した部分の外周面にレーザ光の反射率の高
い材料をコーティングし、且つ、この反射コーティング
面は、同反射コーティング面で反射したレーザ光を前記
被加工物の切断部又は穴あけ部に有効に照射させる湾曲
面、曲面の集合又は平面の集合となっていることを特徴
とする。

【００１５】また、第４発明のレーザ加工ヘッドは、第
３発明のレーザ加工ヘッドにおいて、前記レーザ光の反
射率の高い材料は金であることを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。

【００１７】［実施も形態１］図１は本発明の実施の形
態１に係るレーザ加工ヘッドの先端部の構成を示す断面
図、図２は切断速度の比較を示すグラフである。

【００１８】＜構成＞図１に示すレーザ加工ヘッド２１
は、炭素鋼等である被切断物２２を切断加工するレーザ
加工装置（装置本体部は図示省略）に装備されたもので
ある。

【００１９】図１に示すように、鏡筒２３内には複数の
レンズ２５からなる集光光学系（結像レンズ系）２４
と、この集光光学系２４を保護するための保護ガラス２
６とが設けられている。集光光学系２４はレーザ光２７
を集光して被切断物２２の切断部２２ａに照射する。こ
のとき、集光光学系２４によって集光されるレーザ光２
７の焦点位置ｆは、通常、図示のように被切断物２２の
内部に位置するように調節されている。なお、レーザ光
２７は図示しないＹＡＧレーザ発振器等のレーザ発振器
によって発振された後、図示しない光ファイバやミラー
等の光伝送手段によって集光光学系２４まで伝送されて
くる。

【００２０】一方、集光光学系２４の出射側（鏡筒２３
の下端部）には、集光光学系２４から出射されたレーザ
光２７の周囲を囲むようにしてシストガスノズル３３が
取り付けられている。このアシストガスノズル３３はノ
ズル上部３１とノズル下部３２とからなる円錐台状のも
のであって、先端側（下端側）が細くなっており、この
先端側に（ノズル下部３２の先端部に）開口部３２ａを
有している（詳細後述）。

【００２１】ノズル上部３１は円錐台状のものであっ
て、その基端部が鏡筒２３の下端部に結合されている。
ノズル上部３１の側面にはアシストガス供給管３４が接
続されており、このアシストガス供給管３４は図示しな
いアシストガス供給装置に繋がっている。即ち、アシス
トガス供給装置から送出されたアシストガスＱ_Tはアシ
ストガス供給管３４を介してアシストガスノズル３３内
に導入され、このアシストガスノズル３３の先端開口部
３２ａから被切断物２の切断部２ａに向って噴射される
ようになっている。なお、ノズル上部３１の材料として
は真鍮等、熱伝導率が大きく、熱変形が少なく、且つ、
加工性の高い（所望の形状に成形し易い）ものが望まし
い。

【００２２】ノズル下部３２も円錐台状のものであり、
このノズル下部３２の上端面とノズル上部３１の下端面
とが接続されており、ノズル下部３２の内周面とノズル
上部３１の内周面とが面一になっている。

【００２３】そして、ノズル下部３２の先端開口部３２
ａの開口幅（開口径）ｄは、被切断物２２の切断部２２
ａにおける切断幅ｗ（例えば２〜３ｍｍ）とほぼ等しく
なっている。具体的には、開口幅ｄと切断幅ｗとが等し
い場合と、開口幅ｄが切断幅ｗよりも少し小さい場合
（図示例の場合）とがあり、更には、開口幅ｄが切断幅
ｗよりも多少大きい場合でも従来に比べれば有効であ
る。また、ノズル下部３２の先端部の長さＬ（＞４ｄ）
の区間は一定の内径ｄとなっており、このことによって
アシストガスの流れを安定させてその指向性を高めてい
る。

【００２４】しかも、このノズル下部３２は石英ガラス
製のものである。即ち、ノズル下部３２はレーザ光２７
の透過可能な材料である石英ガラス（波長1.064 μｍの
ＹＡＧレーザ光に対しては十分に高い透過率を有してい
る）を用いて構成されている。つまり、先端開口部３２
ａの開口幅ｄを切断幅ｗとほぼ等しくしたこと、更に
は、長さＬの区間を一定の内径ｄとしたことにより、ア
シストガスノズル３１の下側部分、即ち、ノズル下部３
２の部分は集光光学系２４から出射されたレーザ光２７
の外周部と重なることになるため、この部分（ノズル下
部３２）はレーザ光２７の透過可能な材料である石英ガ
ラスを用いて構成しているのである。

【００２５】なお、ノズル下部３２の外周には、石英ガ
ラス製のノズル下部３２を保護するために、保護筒３５
が設けられている。

【００２６】＜作用・効果＞本実施の形態１のレーザ加
工ヘッド２１を備えたレーザ加工装置によって被切断物
２２を切断する際には、まず、図示しないレーザ加工ヘ
ッド移動装置によってレーザ加工ヘッド２１を被切断物
２２に近づけ、且つ、保護筒３５と被切断物２２とが接
触する虞がないように、保護筒３５の先端と被切断物２
２の表面との間隔（ワークディスタンス）ｈを例えば３
〜４ｍｍに保持し、この状態で前記レーザ加工ヘッド移
動装置によりレーザ加工ヘッド２１を図１の紙面に対し
て直交する方向に移動させ、或いは図示しないワーク移
動装置により被切断物２２を上記のレーザ加工ヘッドの
移動方向とは逆方向に移動させる。

【００２７】この移動とともに、レーザ加工ヘッド２１
では、分割光学系２４によりレーザ光２７を集光して被
切断物２２の切断部２２ａに照射することにより、切断
部２２ａを溶融し、同時に、アシストガスノズル３１
（ノズル下部３２）の先端開口部３２から切断部２２ａ
にアシストガスを噴射する。

【００２８】そして、このとき、先端開口部３２ａから
噴射されたアシストガスは、先端開口部３２ａの開口幅
ｄが切断幅ｗとほぼ等しいため、そのほとんどが切断部
２２ａ内へと送り込まれる。即ち、アシストガスが切断
部２２ａ内へ効率よく送り込まれる。また、先端開口部
３２ａの開口幅ｄは非常に小さいため、この先端開口部
３２ａから噴射されるアシストガスの噴射速度も従来に
比べて大幅に高くなる。従って、これらのことから、切
断部２２ａ内に送り込まれるアシストガスノズルの運動
エネルギが大きくなるため、アシストガスによる溶融金
属の除去能力が大幅に向上する。

【００２９】しかも、ノズル下部３２を石英ガラス製と
したため、レーザ光２７との干渉を防ぐことができる。
即ち、レーザ光２７は、その中央部だけが所定の焦点位
置ｆに集光されるのではなく、ノズル下部３２と重なる
レーザ光２７の外周部も、石英ガラス製のノズル下部３
２を透過して焦点位置ｆに集光される。このため、図６
に示すようなアシストガスノズル６とレーザ光３との干
渉による切断性能の低下を招くことはない。

【００３０】従って、上記のようにアシストガスによる
溶融金属の除去能力が大幅に向上する分、切断性能は大
幅に向上することになる。図２に従来のレーザ加工ヘッ
ド１（図４参照）を用いた場合の切断速度と本実施の形
態のレーザ加工ヘッド２１を用いた場合の切断速度との
比較を示すように、各種板厚の炭素鋼を切断した結果、
従来のレーザ加工ヘッド１を用いた場合の切断速度に比
べて、本実施の形態のレーザ加工ヘッド２１を用いた場
合の切断速度は大幅に向上している。

【００３１】［実施の形態２］図３は本発明の実施の形
態２に係るレーザ加工ヘッドの先端部の構成を示す断面
図である。

【００３２】＜構成＞図３に示すレーザ加工ヘッド２１
は、ノズル下部３２に関する構成を除いては上記実施の
形態１のレーザ加工ヘッド２１と同様の構成である。従
って、ここでは、ノズル下部３２に関する構成について
説明し、その他の構成についての説明及び図示を省略す
る。

【００３３】図３に示すように、上記実施の形態１と同
様に、ノズル下部３２の先端開口部３２ａの開口幅（開
口径）ｄは、被切断物２２の切断部２２ａにおける切断
幅ｗとほぼ等しくなっている。また、ノズル下部３２の
先端部の長さＬ（＞４ｄ）の区間は一定の内径ｄとなっ
ており、このことによってアシストガスの流れを安定さ
せてその指向性を高めている。しかも、ノズル下部３２
は石英ガラス製のものである。つまり、集光光学系（図
１の集光光学系２４参照）から出射されたレーザ光２７
の外周部と重なる部分（ノズル下部３２）はレーザ光２
７の透過可能な材料である石英ガラスを用いて構成して
いる。

【００３４】そして、本実施の形態２では、この石英ガ
ラス製のノズル下部３２の外周面にレーザ光２７の反射
率の高い材料である金がコーティングされており（反射
コーティング面３２ｂ）、この反射コーティング面３２
ｂにレーザ光２７の外周部が反射するようになってい
る。

【００３５】しかも、反射コーティング面（ノズル下部
３２の外周面）３２ｂの形状は先端側が次第に外側に広
がる湾曲面形状となっており、このことによって、反射
コーティング面３２ｂで反射したレーザ光２７を被切断
物２２の切断部２２ａに有効に照射させるようになって
いる。即ち、反射コーティング面３２ａは、この反射コ
ーティング面３２ａで反射するレーザ光２７の外周部の
集光方向を、反射コーティング面３２ａで反射せずに集
光するレーザ光２７の中央部の焦点位置ｆの方向にほぼ
一致させるような形状となっている。

【００３６】なお、反射コーティング面３２ａは湾曲面
形状に限定するものではなく、曲面の集合又は平面の集
合により形成してもよい。

【００３７】＜作用・効果＞本実施の形態２のレーザ加
工ヘッド２１においても、上記実施の形態１のレーザ加
工ヘッド２１と同様に、先端開口部３２ａから噴射され
たアシストガスは、先端開口部３２ａの開口幅ｄが切断
幅ｗとほぼ等しいため、そのほとんどが切断部２２ａ内
へと送り込まれ、また、先端開口部３２ａの開口幅ｄは
非常に小さいため、アシストガスの噴射速度も従来に比
べて大幅に高くなる。従って、これらのことから、切断
部２２ａ内に送り込まれるアシストガスノズルの運動エ
ネルギが大きくなり、アシストガスによる溶融金属の除
去能力が大幅に向上する。

【００３８】しかも、本実施の形態２のレーザ加工ヘッ
ド２１では、ノズル下部３２を石英ガラス製とするとと
もに、ノズル下部３２の外周面にレーザ光２７の反射率
の高い材料である金をコーティングし、且つ、この反射
コーティング面３２ｂは、反射コーティング面３２ｂで
反射したレーザ光２７を被切断物２２の切断部２２ａに
有効に照射させる湾曲面、曲面の集合又は平面の集合と
なっているため、レーザ光２７の散乱や吸収による損失
が少なく、レーザ光２７を有効にレーザ切断に利用する
ことができる。

【００３９】従って、本実施の形態２のレーザ加工ヘッ
ド２１においても、アシストガスによる溶融金属の除去
能力が大幅に向上する分、切断性能は大幅に向上するこ
とになる。

【００４０】なお、上記ではノズル下部３２の先端開口
部３２ａの開口形状を円形状としているが、これに限定
するものではなく、同開口形状を、開口幅ｄは被切断物
２２の切断幅ｗとほぼ等しくし、且つ、開口長は開口幅
ｄよりも長くして、切断方向に沿った細長い形状として
もよい。この場合には、アシストガスを切断部２２ａ内
に効率よく送り込むと同時に、流路面積が大きくなるこ
とによって、より多くの流量のアシストガスを切断部２
２ａ内に送り込むことができる。

【００４１】また、上記のノズル下部３２は先端部の長
さＬの区間の内径が一定（ｄ）であるストレートノズル
となっているが、この先端部の内径を一定とせずに先端
側が少し広がったノズルとしてもよい。このような先端
側が広がった形状のノズルはタイバージェントノズルと
して知られている。このようにタイバージェントノズル
をノズル下部３２に適用した場合にはアシストガスの流
速を音速以上にすることもできる。

【００４２】また、上記では被加工物を切断加工する場
合について説明したが、本発明は被加工物を穴あけ加工
する場合に適用しても有効である。この場合には、ノズ
ル下部３２の先端開口部３２ａの開口幅ｄを被加工物の
穴あけ部の穴径とほぼ等しくする。

【００４３】

【発明の効果】以上、発明の実施の形態と共に具体的に
説明したように、第１発明のレーザ加工ヘッドは、レー
ザ光を集光して被加工物の切断部又は穴あけ部に照射す
る集光光学系と、この集光光学系から出射されたレーザ
光の周囲を囲むようにして設けられたアシストガスノズ
ルとを備えたレーザ加工ヘッドにおいて、前記アシスト
ガスノズルは、先端開口部の開口幅を前記切断部の切断
幅又は前記穴あけ部の穴径とほぼ等しくし、且つ、少な
くとも前記集光光学系から出射されたレーザ光の外周部
と重なる部分を、前記レーザ光の透過可能な材料を用い
て構成したことを特徴とする。

【００４４】また、第２発明のレーザ加工ヘッドは、第
１発明のレーザ加工ヘッドにおいて、前記レーザ光の透
過可能な材料は石英ガラスであることを特徴とする。

【００４５】従って、これら第１又は第２発明のレーザ
加工ヘッドによれば、先端開口部から噴射されたアシス
トガスは、先端開口部の開口幅が切断幅又は穴径とほぼ
等しいため、そのほとんどが切断部又は穴あけ部内へと
送り込まれる。即ち、アシストガスが切断部内又は穴あ
け部内へ効率よく送り込まれる。また、先端開口部の開
口幅は非常に小さいため、この先端開口部から噴射され
るアシストガスの噴射速度も従来に比べて大幅に高くな
る。従って、これらのことから、切断部又は穴あけ部内
に送り込まれるアシストガスノズルの運動エネルギが大
きくなるため、アシストガスによる溶融金属等の溶融物
の除去能力が大幅に向上する。

【００４６】しかも、アシストガスノズルは少なくとも
集光光学系から出射されたレーザ光の外周部と重なる部
分を、レーザ光の透過可能な材料を用いて構成したた
め、レーザ光との干渉を防ぐことができる。即ち、レー
ザ光は、その中央部だけが所定の焦点位置に集光される
のではなく、アシストガスノズルと重なるレーザ光の外
周部も、レーザ光の透過可能な材料を用いて構成した部
分を透過して前記焦点位置に集光される。このため、ア
シストガスノズルとレーザ光との干渉による切断性能や
穴あけ性能の低下を招くことはない。

【００４７】従って、上記のようにアシストガスによる
溶融金属等の溶融物の除去能力が大幅に向上する分、切
断性能又は穴あけ性能は大幅に向上することになる。

【００４８】また、第３発明のレーザ加工ヘッドは、レ
ーザ光を集光して被加工物の切断部又は穴あけ部に照射
する集光光学系と、この集光光学系から出射されたレー
ザ光の周囲を囲むようにして設けられたアシストガスノ
ズルとを備えたレーザ加工ヘッドにおいて、前記アシス
トガスノズルは、先端開口部の開口幅を前記切断部の切
断幅又は前記穴あけ部の穴径とほぼ等しくし、且つ、少
なくとも前記集光光学系から出射されたレーザ光の外周
部と重なる部分を、前記レーザ光の透過可能な材料を用
いて構成するとともに、このレーザ光の透過可能な材料
を用いて構成した部分の外周面にレーザ光の反射率の高
い材料をコーティングし、且つ、この反射コーティング
面は、同反射コーティング面で反射したレーザ光を前記
被加工物の切断部又は穴あけ部に有効に照射させる湾曲
面、曲面の集合又は平面の集合となっていることを特徴
とする。

【００４９】また、第４発明のレーザ加工ヘッドは、第
３発明のレーザ加工ヘッドにおいて、前記レーザ光の反
射率の高い材料は金であることを特徴とする。

【００５０】従って、これら第３又は第４発明のレーザ
加工ヘッドによれば、上記第１又は第２発明のレーザ加
工ヘッドと同様に、先端開口部の開口幅が切断幅又は穴
径とほぼ等しいため、アシストガスが切断部内又は穴あ
け部内へ効率よく送り込まれ、また、先端開口部の開口
幅が非常に小さいため、アシストガスの噴射速度も従来
に比べて大幅に高くなり、これらのことから、切断部又
は穴あけ部内に送り込まれるアシストガスノズルの運動
エネルギが大きくなって、アシストガスによる溶融金属
等の溶融物の除去能力が大幅に向上する。

【００５１】しかも、本第３又は第４発明のレーザ加工
ヘッドでは、レーザ光の透過可能な材料を用いて構成し
た部分の外周面にレーザ光の反射率の高い材料をコーテ
ィングし、且つ、この反射コーティング面は、同反射コ
ーティング面で反射したレーザ光を前記被加工物の切断
部又は穴あけ部に有効に照射させる湾曲面、曲面の集合
又は平面の集合となっているため、レーザ光の散乱や吸
収による損失が少なく、レーザ光を有効にレーザ切断や
穴あけに利用することができる。

【００５２】従って、本第３又は第４発明のレーザ加工
ヘッドにおいても、アシストガスによる溶融金属の除去
能力が大幅に向上する分、切断性能は大幅に向上するこ
とになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係るレーザ加工ヘッド
の先端部の構成を示す断面図である。

【図２】切断速度の比較を示すグラフである。

【図３】本発明の実施の形態２に係るレーザ加工ヘッド
の先端部の構成を示す断面図である。

【図４】従来の代表的なレーザ加工ヘッドの先端部の構
成を示す断面図である。

【図５】アシストガスの流れを示す説明図である。

【図６】アシストガスノズルを細くした場合の説明図で
ある。

【符号の説明】

２１レーザ加工ヘッド２２被切断物２２ａ切断部２３鏡筒２４集光光学系２５レンズ２６保護ガラス２７レーザ光３３アシストガスノズル３１ノズル上部３２ノズル下部３２ａ先端開口部３２ｂ反射コーティング面（ノズル下部外周面）３４アシストガス供給管３５保護筒

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石出孝兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者橋本義男兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者沖村浩司兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１号三菱重工業株式会社神戸造船所内Ｆターム(参考） 4E068 AE00 AF00 CD01 CH02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光を集光して被加工物の切断部又
は穴あけ部に照射する集光光学系と、この集光光学系か
ら出射されたレーザ光の周囲を囲むようにして設けられ
たアシストガスノズルとを備えたレーザ加工ヘッドにお
いて、前記アシストガスノズルは、先端開口部の開口幅を前記
切断部の切断幅又は前記穴あけ部の穴径とほぼ等しく
し、且つ、少なくとも前記集光光学系から出射されたレ
ーザ光の外周部と重なる部分を、前記レーザ光の透過可
能な材料を用いて構成したことを特徴とするレーザ加工
ヘッド。
【請求項２】請求項１に記載するレーザ加工ヘッドに
おいて、前記レーザ光の透過可能な材料は石英ガラスであること
を特徴とするレーザ加工ヘッド。
【請求項３】レーザ光を集光して被加工物の切断部又は
穴あけ部に照射する集光光学系と、この集光光学系から
出射されたレーザ光の周囲を囲むようにして設けられた
アシストガスノズルとを備えたレーザ加工ヘッドにおい
て、前記アシストガスノズルは、先端開口部の開口幅を前記
切断部の切断幅又は前記穴あけ部の穴径とほぼ等しく
し、且つ、少なくとも前記集光光学系から出射されたレ
ーザ光の外周部と重なる部分を、前記レーザ光の透過可
能な材料を用いて構成するとともに、このレーザ光の透過可能な材料を用いて構成した部分の
外周面にレーザ光の反射率の高い材料をコーティング
し、且つ、この反射コーティング面は、同反射コーティ
ング面で反射したレーザ光を前記被加工物の切断部又は
穴あけ部に有効に照射させる湾曲面、曲面の集合又は平
面の集合となっていることを特徴とするレーザ加工ヘッ
ド。
【請求項４】請求項３に記載するレーザ加工ヘッドに
おいて、前記レーザ光の反射率の高い材料は金であることを特徴
とするレーザ加工ヘッド。