JP2001071166A - レーザ加工用ノズル及びレーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シールドガスがアシストガスの流路に入り込
んで逆流することを防ぐ。 【解決手段】 レーザ加工用ノズル５１を、略円筒状の
内部ノズル６２と、この内部ノズル６２の外径よりも大
きな内径を有する略円筒状の外部ノズル６３とを、それ
ぞれ中心軸線Ｏと同軸に配置して構成した。中心軸線Ｏ
に沿って被加工材５６へと向かう方向において、内部ノ
ズル６２の先端部開口端６２ａの位置は、外部ノズル６
３の先端部開口端６３ａの位置よりも被加工材の表面に
近接した位置となるように、内部ノズル６２の先端部開
口端６２ａを、外部ノズル６３の先端部開口端６３ａよ
りも突出して配置した。内部ノズル６２の先端部開口端
６２ａが外部ノズル６３の先端部開口端６３ａに対して
突出する突出量Ｌを、０．２ｍｍ≦Ｌ≦１．５ｍｍの範
囲とし、例えばＬ＝０．５ｍｍに設定した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光により被
加工材の切断加工等を行うレーザ加工装置及びレーザ加
工用ノズルに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、レーザ切断等を行うレーザ加
工装置に使用されるレーザ加工用ノズルとして、加工位
置に供給されて被加工材の切断加工等を補助するアシス
トガスを噴出させる第１ノズルと、この第１ノズルを囲
繞して配置されてアシストガスの噴出領域内へ周囲の空
気等が流入するのを防ぐシールドガスを噴出させる第２
ノズルとを備えた二重構造のレーザ加工用ノズルが知ら
れている。図４は上述した従来技術の一例によるレーザ
加工用ノズル１０を示す側断面図であり、図５は図４に
示すレーザ加工用ノズル１０を用いて切断加工を行う際
に、レーザ加工用ノズル１０が被加工材に近接した場合
のシールドガス１７のガス流を示す図である。このレー
ザ加工用ノズル１０は、略円筒状の第１ノズル１１と、
この第１ノズル２の外径よりも大きな内径を有する略円
筒状の第２ノズル１２とが、それぞれ中心軸線Ｏと同軸
に配置されて構成されている。

【０００３】第１ノズル１１の内周面１１Ａは基端側か
ら先端側に向かい漸次縮径したテーパ面状に形成されて
おり、第１ノズル１１の外周面は、一定の外径を有する
基端側外周面１１Ｃと、第１ノズル２の先端部開口端１
１ａに向かい漸次縮径したテーパ面状の先端側外周面１
１Ｄとから形成されている。ここで、レーザ光（図示せ
ず）は、アシストガス１５の流路１６とされる第１ノズ
ル１１の内部を貫通するようにして導かれて、先端部開
口端１１ａから被加工材の加工位置に向けて照射される
と共に、アシストガス１５は、このレーザ光を囲繞する
ようにして同軸状に加工位置及びその周辺部に向けて噴
出される。第２ノズル１２の内周面は、第１ノズル１１
の基端側外周面１１Ｃよりも大きな一定の内径を有する
基端側内周面１２Ａと、第１ノズル１１の先端側外周面
１１Ｄよりも大きな内径を有すると共に第２ノズル１２
の先端部開口端１２ａに向かい漸次縮径したテーパ面状
の先端側内周面１２Ｂとから形成されている。すなわ
ち、第１ノズル１１の外周面と第２ノズル１２の内周面
とによって画成されるシールドガス１７の流路１８は、
基端側では一定の内径及び外径を有する円筒状をなし、
先端部近傍では先端側に向かい徐々に縮径した内径及び
外径を有する円筒状に形成されており、シールドガス１
７は、アシストガス１５の噴出領域を取り囲むようにそ
の外側から加工位置の中心部に向かう方向、すなわち中
心軸線Ｏに対して適宜の角度だけ傾いた方向に沿って加
工位置の中心部へと収束するようにして噴出される。そ
して、中心軸線Ｏに沿った方向において、第１ノズル１
１の先端部開口端１１ａの位置と、第２ノズル１２の先
端部開口端１２ａの位置とが等しくなるように、すなわ
ちレーザ加工用ノズル１０の先端において、第１ノズル
１１と第２ノズル１２とは互いに相対的に突出すること
無しに配置されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術によるレーザ加工用ノズル１０において、例えば
アシストガス１５のガス圧がシールドガス１７のガス圧
よりも低い値である状態で、レーザ加工用ノズル１０と
被加工材との間の距離が所定値よりも小さいと、図５に
示すレーザ加工用ノズル１０の側断面図のように、シー
ルドガス１７が第１ノズル１１の先端部開口端１１ａか
ら第１ノズル１１の内部に入り込んで、アシストガス１
５の流路１６にシールドガス１７の逆流１７ａが瞬間的
に発生する場合がある。すると、この逆流１７ａに搬送
されるようにして、切断作業時やピアシング作業時に被
加工材から発生したスパッタがアシストガス１５の流路
１６の上流側へと運ばれて、レーザ光の集光等を行うレ
ンズ（図示せず）に付着してしまい、レーザ光の集光効
率等に悪影響を与えるという問題が生じる。また、レー
ザ加工用ノズル１０と被加工材との間の静電容量を検出
することによってレーザ加工用ノズル１０と被加工材と
の間の距離を測定する高さ倣いセンサ等の距離検出装置
を備えている場合であって、レーザ加工用ノズル１０自
体が静電容量センサの電極とされている場合には、レー
ザ加工用ノズル１０にスパッタが付着すると静電容量を
誤検出する恐れがあり、レーザ加工用ノズル１０と被加
工材との間の距離を正確に把握することができなくなる
という問題が生じる。本発明は上記事情に鑑みてなされ
たもので、切断作業時やピアシング作業時等にシールド
ガスがアシストガスの流路に入り込んで逆流することを
防ぐことによって、被加工材から発生するスパッタがレ
ーザ加工用ノズルに付着したり、レーザ加工用装置の内
部に入り込むことを防止することが可能なレーザ加工用
ノズル及びこのレーザ加工用ノズルを備えたレーザ加工
装置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】上記課題を解決して係る
目的を達成するために、請求項１に記載の本発明のレー
ザ加工用ノズルは、被加工材に向けて照射されるレーザ
光が導かれる第１ノズル孔が貫設されてなり、該第１ノ
ズル孔に送り込まれるアシストガスを前記被加工材に向
けて前記レーザ光と同軸に噴出する第１ノズルと、前記
第１ノズルをその外側から囲繞して該第１ノズルの外周
面との間に筒状の第２ノズル孔を画成して、該第２ノズ
ル孔に送り込まれるシールドガスを前記アシストガスの
噴出領域を包み込むようにして噴出する筒状の第２ノズ
ルとを備えており、前記第１ノズルの先端部開口端は前
記第２ノズルの先端部開口端よりも前記被加工材に向か
い突出して形成されており、前記第２ノズルの先端部開
口端に対する前記第１ノズルの先端部開口端の突出量Ｌ
は、０．２ｍｍ≦Ｌ≦１．５ｍｍの範囲に設定されてい
ることを特徴としている。

【０００６】上記構成のレーザ加工用ノズルによれば、
被加工材に近接する方向において、第１ノズルの先端部
開口端が、第２ノズルの先端部開口端に対して突出して
配置されていることから、レーザ加工用ノズルと被加工
材との間の距離が小さくなった場合に、第２ノズルから
噴出されたシールドガスが、第１内部ノズルの先端部開
口端からアシストガスの流路内に入り込んで、シールド
ガスによる逆流が生じることを防ぐことができ、被加工
材から発生したスパッタがアシストガスの流路の上流側
へと運ばれて、レーザ光の集光レンズに付着することを
防ぐことができる。ここで、第１ノズルの先端部開口端
が第２ノズルの先端部開口端に対して突出する突出量Ｌ
は、０．２ｍｍ≦Ｌ≦１．５ｍｍの範囲とされており、
この突出量Ｌが０．２ｍｍより小さい場合には、レーザ
加工用ノズルと被加工材との間の距離が小さくなった場
合に、第２ノズルから噴出されたシールドガスが第１ノ
ズルの先端部開口端からアシストガスの流路内に入り込
んで、シールドガスによる逆流が生じることを防ぐこと
ができなくなり、逆に突出量Ｌが１．５ｍｍよりも大き
くなると、シールドガスでアシストガスの噴出領域を取
り囲むことでアシストガスの噴出領域内に周囲の空気等
が流入することを防ぐことができなくなり、レーザ光に
よる加工効率が低下する。

【０００７】さらに、請求項２に記載の本発明のレーザ
加工用ノズルは、被加工材との間の距離を静電容量とし
て検出する静電容量式の距離検出装置の静電容量センサ
とされていることを特徴としている。

【０００８】上記構成のレーザ加工用ノズルによれば、
シールドガスが第１ノズルの先端部開口端の近傍に流れ
込むことが防止されると共に、第１ノズルの先端部開口
端が被加工材の表面によって閉塞されるまでアシストガ
スの噴出が持続されることから、第１ノズル及び第２ノ
ズルに被加工物からのスパッタが付着することを防ぐこ
とができ、静電容量センサとされるレーザ加工用ノズル
と、被加工材との間の容量値を誤検出することを防止し
て、レーザ加工用ノズルと被加工材との間の距離を正確
に測定することができる。

【０００９】さらに、請求項３に記載の本発明のレーザ
加工装置は、請求項１又は請求項２の何れかに記載のレ
ーザ加工用ノズルと、前記レーザ加工用ノズルと被加工
材との間の距離を静電容量として検出する静電容量式の
距離検出装置と、この距離検出装置が出力する検出信号
に基づいて前記距離を所定の一定値に保つ駆動装置とを
備えることを特徴としている。

【００１０】上記構成のレーザ加工用装置によれば、ア
シストガスの流路をシールドガスが逆流することを防い
でレーザ光の集光レンズに被加工物からのスパッタが付
着することを防止することができると共に、レーザ加工
用ノズルにスパッタが付着することを防ぐことができる
ため、例えばレーザ加工用ノズルを静電容量センサとす
る距離検出装置であっても、レーザ加工用ノズルと被加
工材との間の容量値を誤検出することを防止して、レー
ザ加工用ノズルと被加工材との間の距離を正確に測定す
ることができ、この距離検出装置からの検出信号に基づ
いて駆動装置を動作させることで、レーザ加工用ノズル
と被加工材との間の距離を所定の一定値に保ちながらレ
ーザ加工を行うことができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明のレーザ加工用ノズ
ル及びこのレーザ加工用ノズルを備えたレーザ加工装置
の一実施形態について添付図面を参照しながら説明す
る。図１は本発明の一実施形態に係るレーザ加工装置５
０の要部側断面図であり、図２は図１に示すレーザ加工
用ノズル５１の側断面図である。図１に示すように、本
実施の形態に係るレーザ加工装置５０は、レーザ加工用
ノズル５１と、トーチ５２と、集光レンズ５３と、距離
検出装置５４と、モータＭとを備えて構成されている。
中心軸線Ｏを有する略円筒状のトーチ５２は、先端側に
向かい漸次縮径したテーパ面状の内周面を有しており、
トーチ５２の基端側の位置において、トーチ５２の内周
面上に中心軸線Ｏと同軸に円環状の凹溝５２ａが形成さ
れており、レーザ光６１を集光する集光レンズ５３の外
周部が凹溝５２ａに装着されている。トーチ５４の内周
面上において、集光レンズ５３が保持されている位置よ
りも先端側の適宜の位置には、アシストガス１５をトー
チ５２の内部に導入するためのアシストガス導入孔５５
が貫設されており、このアシストガス導入孔５５を介し
て、例えばガス制御装置（図示せず）等により圧力及び
流量が調整されたアシストガス１５がトーチ５２の内部
に導入されて、トーチ５２の基端側から先端側に向かっ
て流通させられている。

【００１２】距離検出装置５４は、レーザ加工用ノズル
５１と被加工材５６との間の間隔を静電容量として検出
するものであって、レーザ加工用ノズル５１自体が静電
容量センサ（電極）とされている。そして、この静電容
量センサとされるレーザ加工用ノズル５１が出力する容
量値に基づいてレーザ加工用ノズル５１と被加工材５６
との間の距離を測定する。距離検出装置５４から出力さ
れるレーザ加工用ノズル５１と被加工材５６との間の距
離に関する検出信号はモータＭに入力されており、モー
タＭは距離検出装置５４からの検出信号に基づいてトー
チ５２を中心軸線Ｏ方向に沿って上昇又は下降移動させ
ることによって、レーザ加工用ノズル５１と被加工材５
６との間の距離を所定の一定値に保つ制御を行う。

【００１３】次に、本実施の形態に係るレーザ加工用ノ
ズル５１の構造形状の一例について、図１及び図２を参
照しながら説明する。レーザ加工用ノズル５１は、トー
チ５２の先端に中心軸線Ｏと同軸に装着されており、略
円筒状の内部ノズル６２と、この内部ノズル６２の外径
よりも大きな内径を有する略円筒状の外部ノズル６３と
が、それぞれ中心軸線Ｏと同軸に配置されて構成されて
いる。内部ノズル６２は、基端側から先端側に向かい漸
次縮径したテーパ面状の内周面６２Ａを有しており、内
部ノズル６２の基端部における内径がトーチ５２の先端
部の内径とほぼ等しくなるように形成されており、トー
チ５２の内部を貫通するレーザ光６１が遮られること無
く内部ノズル６２内に導入されるように配されている。
内部ノズル６２の基端部には、トーチ５２の円環状の先
端面５２Ａと当接する略円環板状のフランジ部６４が、
内部ノズル６２の外周面から径方向外側に向かい突出す
るようにして中心軸線Ｏと同軸に設けられており、この
フランジ部６４の外径はトーチ５２の先端部の外径と等
しくされている。

【００１４】内部ノズル６２の外周面は、一定の外径を
有する基端側外周面６２Ｃと、内部ノズル６２の先端部
開口端６２ａに向かい漸次縮径したテーパ面状の先端側
外周面６２Ｄとから形成されている。ここで、トーチ５
２の内部から内部ノズル６２内に導入されたレーザ光６
１は、内部ノズル６２内を貫通して先端部開口端６２ａ
へと導かれて被加工材５６の加工位置に向けて照射され
る。さらに、トーチ５２の内部から送り込まれるアシス
トガス１５は、内部ノズル６２の内部をアシストガス１
５の流路６５として先端部開口端６２ａへ向けて流通さ
せられて、加工位置に照射されるレーザ光６１を囲繞す
るようにして同軸状に加工位置及びその周辺部に向けて
噴出される。

【００１５】略円筒状の外部ノズル６３は、内部ノズル
６２の外径よりも大きな内径を有すると共に、内部ノズ
ル６２のフランジ部６４と等しい外径を有しており、外
部ノズル６３の内周面は、内部ノズル６２の基端側外周
面６２Ｃよりも大きな一定の内径を有する基端側内周面
６３Ａと、内部ノズル６２の先端側外周面６２Ｄよりも
大きな内径を有すると共に外部ノズル６３の先端部開口
端６３ａに向かい漸次縮径したテーパ面状の先端側内周
面６３Ｂとから形成されている。すなわち、内部ノズル
６２の外周面と外部ノズル６３の内周面とによって画成
されるシールドガス１７の流通路６６は、基端側では一
定の内径及び外径を有する円筒状をなし、先端部近傍で
は先端側に向かい徐々に縮径した内径及び外径を有する
円筒状に形成されている。外部ノズル６３の外周面上に
は、シールドガス１７の流通路６６内にシールドガス１
７を導入するためのシールドガス導入孔６７が貫設され
ており、このシールドガス導入孔６７を介して、例えば
ガス制御装置（図示せず）等により圧力及び流量が調整
されたシールドガス１７が外部ノズル６３内に導入され
る。そして、外部ノズル６３の基端側から先端部開口端
６３ａに向かって流通させられたシールドガス１７は、
内部ノズル６２から噴出されるアシストガス１５の噴出
領域を取り囲むようにその外側から加工位置に向かう方
向、すなわち中心軸線Ｏに対して適宜の角度だけ傾いた
方向に沿って加工位置へと収束するようにして噴出され
る。

【００１６】ここで、中心軸線Ｏに沿って被加工材５６
へと向かう方向において、内部ノズル６２の先端部開口
端６２ａの位置は、外部ノズル６３の先端部開口端６３
ａの位置よりも被加工材５６の表面に近接した位置とな
るように、内部ノズル６２の先端部開口端６２ａは、外
部ノズル６３の先端部開口端６３ａよりも突出して配置
されており、この内部ノズル６２の先端部開口端６２ａ
の外部ノズル６３の先端部開口端６３ａに対する突出量
Ｌは、０．２ｍｍ≦Ｌ≦１．５ｍｍの範囲とされてお
り、例えば０．５ｍｍに設定されている。ここで、内部
ノズル６２の先端部開口端６２ａの突出量Ｌが０．２ｍ
ｍより小さい場合には、レーザ加工用ノズル５１と被加
工材５６との間の距離が小さくなった場合に、外部ノズ
ル６３の先端部開口端６３ａから噴出されたシールドガ
ス１７が、内部ノズル６２の先端部開口端６２ａからア
シストガス１５の流路６５に入り込んで、流路６５に逆
流が生じることを防ぐ効果を奏し得ず、逆に突出量Ｌが
１．５ｍｍよりも大きくなると、シールドガス１７でア
シストガス１５の噴出領域を取り囲むことでアシストガ
ス１５の噴出領域内に周囲の空気等が流入することを防
ぐことができなくなり、レーザ光６１による加工効率が
低下する。

【００１７】本実施の形態によるレーザ加工用ノズル５
１は上記構成を備えており、次に、レーザ加工用ノズル
５１を用いて被加工材５６の切断加工を行う際の動作に
ついて添付図面を参照しながら説明する。被加工材５６
の切断加工時において、例えばアシストガス１５のガス
圧を所定値に固定し、シールドガス１７の流量を所定値
に固定して両ガス１５，１７の供給が行われている状態
で、レーザ加工用ノズル５１と被加工材５６との間の距
離が短くなると、いわば内部ノズル６２の先端部開口端
６２ａが被加工材５６の表面によって閉塞されるように
なる。ここで、内部ノズル６２内でのアシストガス１５
のガス圧が一定値となるように設定されているため、内
部ノズル６２の先端部開口端６２ａから噴出されるアシ
ストガス１５の流量は徐々に低下する。この時、シール
ドガス１７の流量は一定値となるように設定されている
ため、外部ノズル６３の先端部開口端６３ａが被加工材
５６の表面に向かい近接するに従って、外部ノズル６３
内でのシールドガス１７のガス圧が上昇するが、外部ノ
ズル６３の先端部開口端６３ａは、中心軸線Ｏに沿って
被加工材６５に向かう方向おいて、内部ノズル６２の先
端部開口端６２ａよりも後退した位置に配置されている
ため、たとえ内部ノズル６２の先端部開口端６２ａが被
加工材６５の表面に当接した状態であっても、被加工材
６５の表面と外部ノズル６３の先端部開口端６３ａとの
間には所定の間隙が設けられており、外部ノズル６３内
でのシールドガス１７のガス圧の上昇は僅かとなるよう
に配されている。

【００１８】従って、例えばレーザ加工用ノズル５１と
被加工材５６との間の間隔が大きい時点で、シールドガ
ス１７のガス圧がアシストガス１５のガス圧よりも小さ
い状態であれば、間隔が小さくなったとしてもシールド
ガス１７のガス圧がアシストガス１５のガス圧を超えて
大きくなることを抑制することができる。一方、シール
ドガス１７のガス圧がアシストガス１５のガス圧を超え
て大きくなっている状態で、レーザ加工用ノズル５１と
被加工材５６との間の間隔が小さくなったとしても、図
２に示すように、外部ノズル６３の先端部開口端６３ａ
の近傍で内部ノズル６２に向かい噴出されるシールドガ
ス１７は、被加工材５６に向かって突出した内部ノズル
６２の先端側外周面６２Ｄに遮られるようにして内部ノ
ズル６２の先端部開口端６２ａの近傍に到達することは
なく、内部ノズル６２に対して径方向外側に向かうシー
ルドガス１７のガス流１７ｂが生じる。これにより、シ
ールドガス１７が内部ノズル６２の先端部開口端６２ａ
から内部ノズル６２内に入り込んで、アシストガス１５
の流路６５にシールドガス１７による逆流が生じること
が防止されている。

【００１９】本実施の形態によるレーザ加工用ノズル５
１によれば、中心軸線Ｏに沿って被加工材５６へと向か
う方向において、内部ノズル６２の先端部開口端６２ａ
が外部ノズル６３の先端部開口端６３ａに対して突出し
て配置されていることから、レーザ加工用ノズル５１と
被加工材５６との間の距離が小さくなった場合に、外部
ノズル６３の先端部開口端６３ａから噴出されたシール
ドガス１７が、内部ノズル６２の先端部開口端６２ａか
らアシストガス１５の流路６５内に入り込んで、流路６
５にシールドガス１７による逆流が生じることを防ぐこ
とができ、被加工材５６から発生したスパッタがアシス
トガス１５の流路６５の上流側へと運ばれて、レーザ光
６１の集光レンズ５３に付着することを防ぐことができ
る。さらに、シールドガス１７が内部ノズル６２の先端
部開口端６２ａの近傍に流れ込むことが防止されると共
に、内部ノズル６２の先端部開口端６２ａが被加工材５
６の表面によって閉塞されるまでアシストガス１５の噴
出が持続されることから、内部ノズル６２及び外部ノズ
ル６３に被加工物５６からのスパッタが付着することを
防ぐことができ、静電容量センサとされるレーザ加工用
ノズル５１と被加工材５６との間の容量値を誤検出する
ことを防止して、レーザ加工用ノズル５１と被加工材５
６との間の距離を正確に測定することができる。

【００２０】ここで、内部ノズル６２の先端部開口端６
２ａが外部ノズル６３の先端部開口端６３ａに対して突
出する突出量Ｌは、０．２ｍｍ≦Ｌ≦１．５ｍｍの範囲
とされており、この突出量Ｌが０．２ｍｍより小さい場
合には、レーザ加工用ノズル５１と被加工材５６との間
の距離が小さくなった場合に、外部ノズル６３の先端部
開口端６３ａから噴出されたシールドガス１７が、内部
ノズル６２の先端部開口端６２ａからアシストガス１５
の流路６５内に入り込んで、流路６５にシールドガス１
７による逆流が生じることを防ぐことができなくなり、
逆に突出量Ｌが１．５ｍｍよりも大きくなると、シール
ドガス１７でアシストガス１５の噴出領域を取り囲むこ
とでアシストガス１５の噴出領域内に周囲の空気等が流
入することを防ぐことができなくなり、レーザ光６１に
よる加工効率が低下する。

【００２１】以下に、本実施の形態によるレーザ加工用
ノズル５１を備えたレーザ加工装置５０を用いて、レー
ザ加工用ノズル５１と被加工材５６との間の間隔Ｘを変
化させてアシストガス１５及びシールドガス１７の流量
及びガス圧を測定した試験の結果について添付図面を参
照しながら説明する。図３はレーザ加工用ノズル１０，
５１と被加工材５６との間の間隔Ｘを変化させた際の、
アシストガス１５及びシールドガス１７の流量及びガス
圧の変化を示す図である。なお、以下において、本実施
の形態によるレーザ加工用ノズル５１を用いた場合を実
施例とし、上述した従来技術の一例によるレーザ加工用
ノズル１０を用いた場合を比較例とする。この試験で
は、実施例及び比較例の双方に対して、第１ノズル１１
及び内部ノズル６２におけるアシストガス１５の圧力を
０．３ｋｇ／ｃｍ²とし、第２ノズル１２及び外部ノズ
ル６３におけるシールドガス１７の流量を１００リット
ル／分とした。なお、実施例では、内部ノズル６２の先
端部開口端６２ａが外部ノズル６３の先端部開口端６３
ａに対して突出する突出量Ｌを０．５ｍｍに設定した。
そして、比較例及び実施例に対して、レーザ加工用ノ
ズル１０，５１と、被加工材５６との間の間隔を変化さ
せて、第１ノズル１１及び内部ノズル６２内におけるア
シストガス１５の流量と、第２ノズル１２及び外部ノズ
ル６３内におけるシールドガス１７のガス圧との測定を
行った。

【００２２】図３に示すように、実施例及び比較例にお
いて、アシストガス１５のガス圧が一定値に固定されて
いるために、レーザ加工用ノズル１０，５１と被加工材
５６との間隔Ｘが狭くなるに従ってアシストガス１５の
流量は徐々に低下している。ここで、比較例では間隔Ｘ
が狭くなるに従ってシールドガス１７のガス圧が上昇し
ており、アシストガス１５のガス圧よりもシールドガス
１７のガス圧が大きくなった時、すなわち間隔Ｘが約
０．２ｍｍとなった時点でアシストガス１５の流量はゼ
ロとなり、さらに間隔Ｘが狭くなると、シールドガス１
７がレーザ加工用ノズル１０内でアシストガス１５の流
路１６を逆流して、アシストガス１５の流量がマイナス
の値を示していることが確認できる。一方、実施例では
間隔Ｘが狭くなってもシールドガス１７のガス圧の上昇
は僅かであり、シールドガス１７のガス圧がアシストガ
ス１５のガス圧よりも大きくなることは無く、間隔Ｘが
ゼロとなるまで、すなわちレーザ加工用ノズル５１の先
端が被加工材５６に当接するまでアシストガス１５の流
量がゼロとなることはなく、レーザ加工用ノズル５１内
でアシストガス１５の流路６５にシールドガス１７によ
る逆流が発生することが防止されていることが確認でき
る。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
本発明のレーザ加工用ノズルによれば、第２ノズルから
噴出されたシールドガスが、第１内部ノズルの先端部開
口端からアシストガスの流路内に入り込んで、シールド
ガスによる逆流が生じることを防ぐことができ、被加工
材から発生したスパッタがアシストガスの流路の上流側
へと運ばれて、レーザ光の集光レンズに付着することを
防ぐことができる。ここで、第１ノズルの先端部開口端
が第２ノズルの先端部開口端に対して突出する突出量Ｌ
は、０．２ｍｍ≦Ｌ≦１．５ｍｍの範囲とされており、
この突出量Ｌが０．２ｍｍより小さい場合には、レーザ
加工用ノズルと被加工材との間の距離が小さくなった場
合に、第２ノズルから噴出されたシールドガスが第１ノ
ズルの先端部開口端からアシストガスの流路内に入り込
んで、シールドガスによる逆流が生じることを防ぐこと
ができなくなり、逆に突出量Ｌが１．５ｍｍよりも大き
くなると、シールドガスでアシストガスの噴出領域を取
り囲むことでアシストガスの噴出領域内に周囲の空気等
が流入することを防ぐことができなくなり、レーザ光に
よる加工効率が低下する。

【００２４】さらに、請求項２に記載の本発明のレーザ
加工用ノズルによれば、シールドガスが第１ノズルの先
端部開口端の近傍に流れ込むことが防止されると共に、
第１ノズルの先端部開口端が被加工材の表面によって閉
塞されるまでアシストガスの噴出が持続されることか
ら、第１ノズル及び第２ノズルに被加工物からのスパッ
タが付着することを防ぐことができ、静電容量センサと
されるレーザ加工用ノズルと、被加工材との間の容量値
を誤検出することを防止して、レーザ加工用ノズルと被
加工材との間の距離を正確に測定することができる。ま
た、請求項３に記載の本発明のレーザ加工装置によれ
ば、アシストガスの流路にシールドガスの逆流が生じる
ことを防いでレーザ光の集光レンズに被加工物からのス
パッタが付着することを防止することができると共に、
レーザ加工用ノズルにスパッタが付着することを防ぐこ
とができるため、例えばレーザ加工用ノズルを静電容量
センサとする距離検出装置であっても、レーザ加工用ノ
ズルと被加工材との間の容量値を誤検出することを防止
して、レーザ加工用ノズルと被加工材との間の距離を正
確に測定することができ、この距離検出装置からの検出
信号に基づいて駆動装置を動作させることで、レーザ加
工用ノズルと被加工材との間の距離を所定の一定値に保
ちながらレーザ加工を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態に係るレーザ加工装置の
要部側断面図である。

【図２】 図１に示すレーザ加工用ノズルの側断面図で
ある。

【図３】 レーザ加工用ノズルと被加工材との間の間隔
を変化させた際の、アシストガス及びシールドガスの流
量及びガス圧の変化を示す図である。

【図４】 従来技術の一例によるレーザ加工用ノズルを
示す側断面図である。

【図５】 図４に示すレーザ加工用ノズルを用いて切断
加工を行う際に、レーザ加工用ノズルが被加工材に近接
した場合のシールドガスのガス流を示す図である。

【符号の説明】

１０，５１ レーザ加工用ノズル １５ アシストガス １７ シールドガス ５０ レーザ加工装置 ５４ 距離検出装置 ５６ 被加工材 ６１ レーザ光 ６２ 内部ノズル（第１ノズル） ６３ 外部ノズル（第２ノズル） Ｍ モータ（駆動装置）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丸山 晴敏 埼玉県入間郡三芳町大字竹間沢11番地 株 式会社田中製作所内 Ｆターム(参考） 2F063 AA02 BA30 CA31 HA04 4E068 CA12 CB05 CC00 CD15 CH02

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工材（５６）に向けて照射されるレ
   ーザ光（６１）が導かれる第１ノズル孔（６５）が貫設
   されてなり、該第１ノズル孔に送り込まれるアシストガ
   ス（１５）を前記被加工材に向けて前記レーザ光と同軸
   に噴出する第１ノズル（６２）と、 前記第１ノズルをその外側から囲繞して該第１ノズルの
   外周面との間に筒状の第２ノズル孔（６６）を画成し
   て、該第２ノズル孔に送り込まれるシールドガス（１
   ７）を前記アシストガスの噴出領域を包み込むようにし
   て噴出する筒状の第２ノズル（６３）とを備えており、 前記第１ノズルの先端部開口端（６２ａ）は前記第２ノ
   ズルの先端部開口端（６３ａ）よりも前記被加工材に向
   かい突出して形成されており、前記第２ノズルの先端部
   開口端に対する前記第１ノズルの先端部開口端の突出量
   Ｌは、０．２ｍｍ≦Ｌ≦１．５ｍｍの範囲に設定されて
   いることを特徴とするレーザ加工用ノズル（５１）。
2. 【請求項２】 前記レーザ加工用ノズルは、被加工材と
   の間の距離を静電容量として検出する静電容量式の距離
   検出装置の静電容量センサとされていることを特徴とす
   る請求項１に記載のレーザ加工用ノズル。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２の何れかに記載の
   レーザ加工用ノズルと、前記レーザ加工用ノズルと被加
   工材との間の距離を静電容量として検出する静電容量式
   の距離検出装置（５４）と、この距離検出装置が出力す
   る検出信号に基づいて前記距離を所定の一定値に保つ駆
   動装置（Ｍ）とを備えることを特徴とするレーザ加工装
   置（５０）。