JP2003048090A - レーザ加工機のレーザ照射ノズル - Google Patents
レーザ加工機のレーザ照射ノズルInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 厚さが８ｍｍ程度以上になる比較的厚いステ
ンレス鋼板に対する、無酸化切断による機械加工（切断
や開孔）に適し、加工速度の大幅な上昇を図りながら、
アシストガスを低く設定可能にしてプラズマの発生を抑
え、更に、ドロスの発生を効果的に抑えることができ、
これによって、切断面に汚れの少ない良好な加工を実現
できるレーザ加工機のレーザ照射ノズルを提供する。 【解決手段】 ノズル口（３）の先端側にノズル口
（３）の径より大きい径の円柱状中空部（９）が備えら
れていることを特徴とするレーザ加工機のレーザ照射ノ
ズル１によって課題を解決した。。
ンレス鋼板に対する、無酸化切断による機械加工（切断
や開孔）に適し、加工速度の大幅な上昇を図りながら、
アシストガスを低く設定可能にしてプラズマの発生を抑
え、更に、ドロスの発生を効果的に抑えることができ、
これによって、切断面に汚れの少ない良好な加工を実現
できるレーザ加工機のレーザ照射ノズルを提供する。 【解決手段】 ノズル口（３）の先端側にノズル口
（３）の径より大きい径の円柱状中空部（９）が備えら
れていることを特徴とするレーザ加工機のレーザ照射ノ
ズル１によって課題を解決した。。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、機械加工に用い
るレーザ加工機のレーザ照射ノズルに関し、特に、アシ
ストガスとして窒素を用いる無酸化切断によってステン
レス板を切断するレーザ加工に適したレーザ加工機のレ
ーザ照射ノズルに関する。 【０００２】 【従来の技術】レーザビームにアシストガスを併用して
切断や開孔などの機械加工を行うレーザ加工機は広く知
られている。加工される対象は、鉄、ステンレス、アル
ミニウム、銅、真鍮、バネ鋼などがある。 【０００３】特に、ステンレスの加工に関しては、近年
は、アシストガスとして窒素を用いる無酸化切断が広く
採用されている。 【０００４】このような無酸化切断に用いられるレーザ
加工機のレーザ照射ノズル３１としては、図４（ａ）、
（ｂ）図示の形態が一般的であった。すなわち、本体へ
の取付端を含むノズル基部３２に対して、ノズル口３３
がある先端側を細め、外観では全体として逆円錐台形状
に形成されている。アシストガス（窒素ガス）３５、３
５は、図４（ｂ）に示すように、図４中、上方向から送
られてきたレーザビーム３４と共に、ノズル口３３の先
端側から放出され、被加工物（例えば、ステンレス鋼板
３６）の加工（例えば、切断）が、図５図示のように行
われる。図５中、レーザ加工機のレーザ照射ノズル３１
は、ステンレス鋼板３６の表面との間にＴ＝０．３ｍｍ
〜１．０ｍｍ程度の間隔を空けて、矢印に示されるよう
に、図５中、右側から左側に向けて移動する。ここで図
５中、符号３７で示されているものは、ステンレス鋼板
３６の裏面側に現れる火花であり、符号３８で示されて
いるものは、切断面の下部に生じるドロスである。 【０００５】ドロス３８は、従来のレーザ加工機のレー
ザ照射ノズルにおいては、一般に、加工速度を速めると
少なくなる傾向にある。加工速度を速める場合には、レ
ーザのエネルギーを高くし、アシストガスのガス圧力を
上げ、ノズル口３３の口径を大きくすることが必要であ
る。しかし、レーザのエネルギーを高くして加工速度を
上げる、アシストガスのガス圧力を上げる、ノズル口３
３の口径を大きくするという条件の中のどれか一つでも
変化すると、プラズマ流が発生しやすくなる。プラズマ
流が発生すると、切断面が汚くなり、加工不良となって
しまう。 【０００６】すなわち、無酸化切断に用いられる従来の
レーザ加工機のレーザ照射ノズルでは、加工速度が速い
場合であっても、遅い場合であっても、切断面に汚れの
ない、良好な加工を実現するための適切な条件（すなわ
ち、レーザのエネルギー、アシストガスのガス圧力、ノ
ズル口３３の口径などの条件）の幅は狭小であった。こ
のため、無酸化切断に用いられる従来のレーザ加工機の
レーザ照射ノズルでは、切断面に汚れのない、良好な加
工を実現することが困難であった。 【０００７】このように、切断面に汚れのない、良好な
加工を実現するための適切な条件の幅が狭い中で、ドロ
スの発生を効果的に防止できるレーザ加工機のレーザ照
射ノズルの登場が望まれていた。特に、厚さが８ｍｍ程
度以上になる比較的厚いステンレス鋼板に対する、無酸
化切断による機械加工（切断や開孔）に適し、プラズマ
の発生、ドロスの発生を効果的に抑えて、良好な加工を
可能にでき、なおかつ、このような良好な加工を実現で
きる条件（すなわち、レーザのエネルギー、アシストガ
スのガス圧力、ノズル口３３の口径などの条件）の範囲
が安定的で、広い、すなわち、条件の幅に余裕があるレ
ーザ加工機のレーザ照射ノズルの登場は極めて強く望ま
れているところである。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、厚さが８ｍ
ｍ程度以上になる比較的厚いステンレス鋼板に対する、
無酸化切断による機械加工（切断や開孔）に適し、アシ
ストガスのガス圧力を低く設定することを可能にしてプ
ラズマの発生を抑え、更に、ドロスの発生をも効果的に
抑えて、切断面に汚れのない、良好な加工を実現できる
レーザ加工機のレーザ照射ノズルであって、更に、前記
の良好な加工を実現できる条件の範囲（すなわち、レー
ザのエネルギー、アシストガスのガス圧力、ノズル口の
口径などの条件の範囲）が安定的で、広い、すなわち、
条件の幅に余裕があるレーザ照射ノズルを提供すること
を目的としている。 【０００９】 【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明が提案するレーザ加工機のレーザ照射ノズル
は、ノズル口の先端側に当該ノズル口の径より大きい径
の円柱状中空部が備えられていることを特徴とするもの
である。 【００１０】図１（ａ）、（ｂ）は、このような本発明
が提案するレーザ加工機のレーザ照射ノズルの好ましい
実施形態を例示するものであるが、図１（ａ）に図示し
た円柱状中空部の径：Ｒと、ノズル口の径：ｒとの関係
は、ｒ：Ｒ＝１：１．３〜２．０程度とすることが望ま
しい。また、図１（ａ）に図示した円柱状中空部の高
さ：Ｈと、ノズル口の径：ｒとの関係は、ｒ：Ｈ＝１：
０．７５〜１．０程度とすることが望ましい。発明者の
実験によれば、ノズル口の径：ｒと、円柱状中空部の
径：Ｒ及び、円柱状中空部の高さ：Ｈとの関係がこの範
囲にあることが、アシストガスのガス圧を低く設定して
プラズマの発生を抑え、更に、ドロスの発生を抑えて、
切断面に汚れのない、良好な加工を実現する上で望まし
く、更に、これらの範囲であれば、切断面に汚れのな
い、良好な加工を実現できるレーザのエネルギー、アシ
ストガスのガス圧力、ノズル口の口径などの条件を、余
裕を持って広く設定することが可能であったからであ
る。 【００１１】なお、ノズル口３の先端側に設けられる、
ノズル口３の径より大きい径の円柱状中空部９は、ドリ
ル加工によって設けるものであるため、厳密には、図１
（ｂ）図示のように、ノズル口３の先端側にただちに大
径の円柱状中空部９が連設されるものではない。厳密に
は、図２に拡大して図示したように、口径ｒのノズル口
３の部分から、口径Ｒの円柱状中空部９の部分へ、傾斜
しつつ次第に拡径している。前述したｒ：Ｈ＝１：０．
７５〜１．０の関係は、図２におけるｒとＨ2との関係
（ｒ：Ｈ2 ＝１：０．７５〜１．０）であり、この場合
における、ｒ：Ｈ1 の関係は、ｒ：Ｈ1 ＝０．６〜０．
７５であった。 【００１２】この拡径部１０は、ドリル加工によって円
柱状中空部９を設ける際に必然的に形成されるものであ
り、この拡径部１０の傾斜の程度は、円柱状中空部９を
形成する際に用いるドリルの形状等に応じて種々に変わ
るものである。そこで、本発明における、「ノズル口の
先端側に当該ノズル口の径より大きい径の円柱状中空部
が備えられている」という形態は、図１（ａ）、（ｂ）
図示のように、ノズル口３の先端側にただちに大径の円
柱状中空部９が連設される形態の他に、図２図示のよう
に、口径ｒのノズル口３の先端部分から、口径Ｒの円柱
状中空部９の部分へ、傾斜しつつ次第に拡径して、円柱
状中空部９がノズル口の先端側に連設されている場合を
も含むものである。 【００１３】ただし、前述したｒ：Ｒ＝１：１．３〜
２．０、ｒ：Ｈ2 ＝１：０．７５〜１．０、ｒ：Ｈ1 ＝
０．６〜０．７５の関係にあるときには、アシストガス
のガス圧を低く設定してプラズマの発生を抑え、更に、
ドロスの発生を抑えて、切断面に汚れのない、良好な加
工を実現する上で望ましく、更に、切断面に汚れのな
い、良好な加工を実現できるレーザのエネルギー、アシ
ストガスのガス圧力、ノズル口の口径などの条件を、余
裕を持って広く設定することが可能であるということに
加えて、以下の比較試験例の結果に示されたように、図
４（ａ）、（ｂ）図示の従来のレーザ照射ノズルに比較
して加工速度が速くなるという効果を実現できることが
確認されている。 【００１４】これは、前述したｒ：Ｒ＝１：１．３〜
２．０、ｒ：Ｈ2 ＝１：０．７５〜１．０、ｒ：Ｈ1
＝０．６〜０．７５の関係にあるときには、ノズル３の
先端側から放出されたアシストガスが円柱状中空部９の
中にたまり、アシストガスのガス圧力と流れとが安定
し、常に、一定のアシストガスが流出できるようになっ
たためではないかと考えられる。 【００１５】 【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好ましい実施形態を説明する。 【００１６】本発明のレーザ加工機のレーザ照射ノズル
１は、図１（ａ）、（ｂ）図示のように、ノズル口３の
先端側にノズル口３の径より大きい径の円柱状中空部９
を備えている。 【００１７】図１（ａ）、（ｂ）図示の実施形態では、
ノズル口３の径：ｒが４ｍｍ、円柱状中空部９の径：Ｒ
が６．５ｍｍ、円柱状中空部９の高さ：Ｈが３．５ｍｍ
となっている。また、レーザ照射ノズル１の先端側の外
周直径：Ｌは、８．５ｍｍであった。 【００１８】この外観・形態は、図４（ａ）図示の従来
のレーザ加工機のレーザ照射ノズル３１と同様に、本体
への取付端を含むノズル基部２に対してノズル口側が細
められた、全体として逆円錐台形状のものとすることが
できる。 【００１９】このレーザ加工機のレーザ照射ノズル１の
使用方法は、従来のものと同様である。ノズル基部２側
をレーザ加工機の本体に取り付け、不図示の加工レンズ
を通過したレーザービーム４がノズル口３、円柱状中空
部９から照射され、同時に、レーザ照射ノズル１内に流
入されたアシストガス５、５が、レーザービーム４と共
に、ノズル口３、円柱状中空部９から放出され、図３図
示のように、レーザ照射ノズル１の先端側と、ステンレ
ス鋼板６の表面との間にＴ＝０．３ｍｍ〜１．０ｍｍ程
度の間隔を空けながら、ステンレス鋼板６を切断し、加
工方向（図３中、矢印で示されている右から左の方向）
に進行していく。図３中、符号７で示されているもの
は、ステンレス鋼板６の裏面側に現れる火花である。 【００２０】 【比較試験例】図１（ａ）、（ｂ）図示の本発明のレー
ザ加工機のレーザ照射ノズル１（実施例）と、図４
（ａ）、（ｂ）図示の従来のレーザ加工機のレーザ照射
ノズル３１（比較例）とを、それぞれテスト機（アマダ
社（製）レーザ加工機ＬＣ３０１５ベータIII ＮＴ 発
振器ＯＬＣ４３０ＨIII 発振出力：３０００Ｗ、クリ
ーンカットのメーカー保証値（板厚）：９ｍｍ）に取り
付け、ステンレス鋼板の切断試験を行った。ステンレス
鋼板の厚さを種々変更し、それぞれ、切断面の下部にド
ロスが付着しないという条件を確保できるアシストガス
（窒素ガス）のガス圧力、加工速度を確認したところ、
以下の表１の結果を得た。 【００２１】 【表１】試験の結果、比較例では、表１に記載された数値より低
いアシストガスのガス圧力にすると、切断面の下部にド
ロスが発生しやすかった。 【００２２】一方、実施例では、表１に示した下限から
上限の数値の間のアシストガスのガス圧力であれば、ド
ロスが発生しなかった。特に、厚さが８ｍｍ〜１０ｍｍ
である場合には、図３図示のように、切断面の下部にほ
とんどドロスが生じなかった。また、「良好」と表示さ
れているアシストガスガス圧力の下では、切断面に汚れ
が少ない、良好な加工が実現できた。 【００２３】試験に用いたテスト機は、メーカー保証の
クリーンカット板厚が９ｍｍのものであるので、比較例
の場合、板厚１２ｍｍでは、切断面の下部へのドロスの
発生だけでなく、プラズマの発生が避けられなかった。
しかし、実施例では、板厚１２ｍｍでも、表１に示した
下限から上限の数値の間のアシストガスガス圧力の下で
プラズマの発生は起こらなかった。また、この板厚１２
ｍｍでは、実施例の場合でも切断面の下部にドロスが発
生したが、このドロスも、比較例の場合の３分の１以下
の発生量であって、容易に除去可能なものであった。 【００２４】この結果、本発明のレーザ照射ノズル１を
用いると、アシストガスのガス圧力を低く設定すること
が可能であって、これによりプラズマの発生を抑え、更
に、ドロスの発生を効果的に防止して良好な加工を実現
できることを確認できた。 【００２５】そして、このような良好な加工を実現でき
る条件は、アシストガスのガス圧力の範囲に幅があるよ
うに、余裕を持って広く設定することが可能であること
を確認できた。 【００２６】更に、表１のノズル径、アシストガスのガ
ス圧力、レーザの発振出力：３０００Ｗの下で達成され
た加工速度であるが、実施例の方が、いずれも加工速度
が速くなることを確認できた。 【００２７】以上、本発明の好ましい実施形態を添付図
面を参照して説明したが、本発明はかかる実施形態に限
定されるものではなく、特許請求の範囲から把握される
技術的範囲において種々の形態に変更可能である。 【００２８】例えば、図１（ａ）、（ｂ）図示の本発明
のレーザ加工機のレーザ照射ノズル１において、ノズル
基部２の部分を含むノズルの基部側の外観・形状は、本
発明のレーザ照射ノズル１が取り付けられるレーザ加工
機の種類、外観・形状に応じて種々に変更されるもので
ある。 【００２９】 【発明の効果】この発明によれば、厚さが８ｍｍ程度以
上になる比較的厚いステンレス鋼板に対する、無酸化切
断による機械加工（切断や開孔）に適し、アシストガス
のガス圧力を低く設定することを可能にしてプラズマの
発生を抑え、更に、ドロスの発生をも効果的に抑えて、
切断面に汚れのない、良好な加工を実現できるレーザ加
工機のレーザ照射ノズルであって、更に、前記の良好な
加工を実現できる条件の範囲（すなわち、レーザのエネ
ルギー、アシストガスのガス圧力、ノズル口の口径など
の条件の範囲）が安定的で、広い、すなわち、条件の幅
に余裕があるレーザ照射ノズルを提供することができ
る。 【００３０】しかも、加工速度に関しても、従来のレー
ザ照射ノズルに比較して改善されているレーザ加工機の
レーザ照射ノズルを提供することができる。
るレーザ加工機のレーザ照射ノズルに関し、特に、アシ
ストガスとして窒素を用いる無酸化切断によってステン
レス板を切断するレーザ加工に適したレーザ加工機のレ
ーザ照射ノズルに関する。 【０００２】 【従来の技術】レーザビームにアシストガスを併用して
切断や開孔などの機械加工を行うレーザ加工機は広く知
られている。加工される対象は、鉄、ステンレス、アル
ミニウム、銅、真鍮、バネ鋼などがある。 【０００３】特に、ステンレスの加工に関しては、近年
は、アシストガスとして窒素を用いる無酸化切断が広く
採用されている。 【０００４】このような無酸化切断に用いられるレーザ
加工機のレーザ照射ノズル３１としては、図４（ａ）、
（ｂ）図示の形態が一般的であった。すなわち、本体へ
の取付端を含むノズル基部３２に対して、ノズル口３３
がある先端側を細め、外観では全体として逆円錐台形状
に形成されている。アシストガス（窒素ガス）３５、３
５は、図４（ｂ）に示すように、図４中、上方向から送
られてきたレーザビーム３４と共に、ノズル口３３の先
端側から放出され、被加工物（例えば、ステンレス鋼板
３６）の加工（例えば、切断）が、図５図示のように行
われる。図５中、レーザ加工機のレーザ照射ノズル３１
は、ステンレス鋼板３６の表面との間にＴ＝０．３ｍｍ
〜１．０ｍｍ程度の間隔を空けて、矢印に示されるよう
に、図５中、右側から左側に向けて移動する。ここで図
５中、符号３７で示されているものは、ステンレス鋼板
３６の裏面側に現れる火花であり、符号３８で示されて
いるものは、切断面の下部に生じるドロスである。 【０００５】ドロス３８は、従来のレーザ加工機のレー
ザ照射ノズルにおいては、一般に、加工速度を速めると
少なくなる傾向にある。加工速度を速める場合には、レ
ーザのエネルギーを高くし、アシストガスのガス圧力を
上げ、ノズル口３３の口径を大きくすることが必要であ
る。しかし、レーザのエネルギーを高くして加工速度を
上げる、アシストガスのガス圧力を上げる、ノズル口３
３の口径を大きくするという条件の中のどれか一つでも
変化すると、プラズマ流が発生しやすくなる。プラズマ
流が発生すると、切断面が汚くなり、加工不良となって
しまう。 【０００６】すなわち、無酸化切断に用いられる従来の
レーザ加工機のレーザ照射ノズルでは、加工速度が速い
場合であっても、遅い場合であっても、切断面に汚れの
ない、良好な加工を実現するための適切な条件（すなわ
ち、レーザのエネルギー、アシストガスのガス圧力、ノ
ズル口３３の口径などの条件）の幅は狭小であった。こ
のため、無酸化切断に用いられる従来のレーザ加工機の
レーザ照射ノズルでは、切断面に汚れのない、良好な加
工を実現することが困難であった。 【０００７】このように、切断面に汚れのない、良好な
加工を実現するための適切な条件の幅が狭い中で、ドロ
スの発生を効果的に防止できるレーザ加工機のレーザ照
射ノズルの登場が望まれていた。特に、厚さが８ｍｍ程
度以上になる比較的厚いステンレス鋼板に対する、無酸
化切断による機械加工（切断や開孔）に適し、プラズマ
の発生、ドロスの発生を効果的に抑えて、良好な加工を
可能にでき、なおかつ、このような良好な加工を実現で
きる条件（すなわち、レーザのエネルギー、アシストガ
スのガス圧力、ノズル口３３の口径などの条件）の範囲
が安定的で、広い、すなわち、条件の幅に余裕があるレ
ーザ加工機のレーザ照射ノズルの登場は極めて強く望ま
れているところである。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、厚さが８ｍ
ｍ程度以上になる比較的厚いステンレス鋼板に対する、
無酸化切断による機械加工（切断や開孔）に適し、アシ
ストガスのガス圧力を低く設定することを可能にしてプ
ラズマの発生を抑え、更に、ドロスの発生をも効果的に
抑えて、切断面に汚れのない、良好な加工を実現できる
レーザ加工機のレーザ照射ノズルであって、更に、前記
の良好な加工を実現できる条件の範囲（すなわち、レー
ザのエネルギー、アシストガスのガス圧力、ノズル口の
口径などの条件の範囲）が安定的で、広い、すなわち、
条件の幅に余裕があるレーザ照射ノズルを提供すること
を目的としている。 【０００９】 【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明が提案するレーザ加工機のレーザ照射ノズル
は、ノズル口の先端側に当該ノズル口の径より大きい径
の円柱状中空部が備えられていることを特徴とするもの
である。 【００１０】図１（ａ）、（ｂ）は、このような本発明
が提案するレーザ加工機のレーザ照射ノズルの好ましい
実施形態を例示するものであるが、図１（ａ）に図示し
た円柱状中空部の径：Ｒと、ノズル口の径：ｒとの関係
は、ｒ：Ｒ＝１：１．３〜２．０程度とすることが望ま
しい。また、図１（ａ）に図示した円柱状中空部の高
さ：Ｈと、ノズル口の径：ｒとの関係は、ｒ：Ｈ＝１：
０．７５〜１．０程度とすることが望ましい。発明者の
実験によれば、ノズル口の径：ｒと、円柱状中空部の
径：Ｒ及び、円柱状中空部の高さ：Ｈとの関係がこの範
囲にあることが、アシストガスのガス圧を低く設定して
プラズマの発生を抑え、更に、ドロスの発生を抑えて、
切断面に汚れのない、良好な加工を実現する上で望まし
く、更に、これらの範囲であれば、切断面に汚れのな
い、良好な加工を実現できるレーザのエネルギー、アシ
ストガスのガス圧力、ノズル口の口径などの条件を、余
裕を持って広く設定することが可能であったからであ
る。 【００１１】なお、ノズル口３の先端側に設けられる、
ノズル口３の径より大きい径の円柱状中空部９は、ドリ
ル加工によって設けるものであるため、厳密には、図１
（ｂ）図示のように、ノズル口３の先端側にただちに大
径の円柱状中空部９が連設されるものではない。厳密に
は、図２に拡大して図示したように、口径ｒのノズル口
３の部分から、口径Ｒの円柱状中空部９の部分へ、傾斜
しつつ次第に拡径している。前述したｒ：Ｈ＝１：０．
７５〜１．０の関係は、図２におけるｒとＨ2との関係
（ｒ：Ｈ2 ＝１：０．７５〜１．０）であり、この場合
における、ｒ：Ｈ1 の関係は、ｒ：Ｈ1 ＝０．６〜０．
７５であった。 【００１２】この拡径部１０は、ドリル加工によって円
柱状中空部９を設ける際に必然的に形成されるものであ
り、この拡径部１０の傾斜の程度は、円柱状中空部９を
形成する際に用いるドリルの形状等に応じて種々に変わ
るものである。そこで、本発明における、「ノズル口の
先端側に当該ノズル口の径より大きい径の円柱状中空部
が備えられている」という形態は、図１（ａ）、（ｂ）
図示のように、ノズル口３の先端側にただちに大径の円
柱状中空部９が連設される形態の他に、図２図示のよう
に、口径ｒのノズル口３の先端部分から、口径Ｒの円柱
状中空部９の部分へ、傾斜しつつ次第に拡径して、円柱
状中空部９がノズル口の先端側に連設されている場合を
も含むものである。 【００１３】ただし、前述したｒ：Ｒ＝１：１．３〜
２．０、ｒ：Ｈ2 ＝１：０．７５〜１．０、ｒ：Ｈ1 ＝
０．６〜０．７５の関係にあるときには、アシストガス
のガス圧を低く設定してプラズマの発生を抑え、更に、
ドロスの発生を抑えて、切断面に汚れのない、良好な加
工を実現する上で望ましく、更に、切断面に汚れのな
い、良好な加工を実現できるレーザのエネルギー、アシ
ストガスのガス圧力、ノズル口の口径などの条件を、余
裕を持って広く設定することが可能であるということに
加えて、以下の比較試験例の結果に示されたように、図
４（ａ）、（ｂ）図示の従来のレーザ照射ノズルに比較
して加工速度が速くなるという効果を実現できることが
確認されている。 【００１４】これは、前述したｒ：Ｒ＝１：１．３〜
２．０、ｒ：Ｈ2 ＝１：０．７５〜１．０、ｒ：Ｈ1
＝０．６〜０．７５の関係にあるときには、ノズル３の
先端側から放出されたアシストガスが円柱状中空部９の
中にたまり、アシストガスのガス圧力と流れとが安定
し、常に、一定のアシストガスが流出できるようになっ
たためではないかと考えられる。 【００１５】 【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好ましい実施形態を説明する。 【００１６】本発明のレーザ加工機のレーザ照射ノズル
１は、図１（ａ）、（ｂ）図示のように、ノズル口３の
先端側にノズル口３の径より大きい径の円柱状中空部９
を備えている。 【００１７】図１（ａ）、（ｂ）図示の実施形態では、
ノズル口３の径：ｒが４ｍｍ、円柱状中空部９の径：Ｒ
が６．５ｍｍ、円柱状中空部９の高さ：Ｈが３．５ｍｍ
となっている。また、レーザ照射ノズル１の先端側の外
周直径：Ｌは、８．５ｍｍであった。 【００１８】この外観・形態は、図４（ａ）図示の従来
のレーザ加工機のレーザ照射ノズル３１と同様に、本体
への取付端を含むノズル基部２に対してノズル口側が細
められた、全体として逆円錐台形状のものとすることが
できる。 【００１９】このレーザ加工機のレーザ照射ノズル１の
使用方法は、従来のものと同様である。ノズル基部２側
をレーザ加工機の本体に取り付け、不図示の加工レンズ
を通過したレーザービーム４がノズル口３、円柱状中空
部９から照射され、同時に、レーザ照射ノズル１内に流
入されたアシストガス５、５が、レーザービーム４と共
に、ノズル口３、円柱状中空部９から放出され、図３図
示のように、レーザ照射ノズル１の先端側と、ステンレ
ス鋼板６の表面との間にＴ＝０．３ｍｍ〜１．０ｍｍ程
度の間隔を空けながら、ステンレス鋼板６を切断し、加
工方向（図３中、矢印で示されている右から左の方向）
に進行していく。図３中、符号７で示されているもの
は、ステンレス鋼板６の裏面側に現れる火花である。 【００２０】 【比較試験例】図１（ａ）、（ｂ）図示の本発明のレー
ザ加工機のレーザ照射ノズル１（実施例）と、図４
（ａ）、（ｂ）図示の従来のレーザ加工機のレーザ照射
ノズル３１（比較例）とを、それぞれテスト機（アマダ
社（製）レーザ加工機ＬＣ３０１５ベータIII ＮＴ 発
振器ＯＬＣ４３０ＨIII 発振出力：３０００Ｗ、クリ
ーンカットのメーカー保証値（板厚）：９ｍｍ）に取り
付け、ステンレス鋼板の切断試験を行った。ステンレス
鋼板の厚さを種々変更し、それぞれ、切断面の下部にド
ロスが付着しないという条件を確保できるアシストガス
（窒素ガス）のガス圧力、加工速度を確認したところ、
以下の表１の結果を得た。 【００２１】 【表１】試験の結果、比較例では、表１に記載された数値より低
いアシストガスのガス圧力にすると、切断面の下部にド
ロスが発生しやすかった。 【００２２】一方、実施例では、表１に示した下限から
上限の数値の間のアシストガスのガス圧力であれば、ド
ロスが発生しなかった。特に、厚さが８ｍｍ〜１０ｍｍ
である場合には、図３図示のように、切断面の下部にほ
とんどドロスが生じなかった。また、「良好」と表示さ
れているアシストガスガス圧力の下では、切断面に汚れ
が少ない、良好な加工が実現できた。 【００２３】試験に用いたテスト機は、メーカー保証の
クリーンカット板厚が９ｍｍのものであるので、比較例
の場合、板厚１２ｍｍでは、切断面の下部へのドロスの
発生だけでなく、プラズマの発生が避けられなかった。
しかし、実施例では、板厚１２ｍｍでも、表１に示した
下限から上限の数値の間のアシストガスガス圧力の下で
プラズマの発生は起こらなかった。また、この板厚１２
ｍｍでは、実施例の場合でも切断面の下部にドロスが発
生したが、このドロスも、比較例の場合の３分の１以下
の発生量であって、容易に除去可能なものであった。 【００２４】この結果、本発明のレーザ照射ノズル１を
用いると、アシストガスのガス圧力を低く設定すること
が可能であって、これによりプラズマの発生を抑え、更
に、ドロスの発生を効果的に防止して良好な加工を実現
できることを確認できた。 【００２５】そして、このような良好な加工を実現でき
る条件は、アシストガスのガス圧力の範囲に幅があるよ
うに、余裕を持って広く設定することが可能であること
を確認できた。 【００２６】更に、表１のノズル径、アシストガスのガ
ス圧力、レーザの発振出力：３０００Ｗの下で達成され
た加工速度であるが、実施例の方が、いずれも加工速度
が速くなることを確認できた。 【００２７】以上、本発明の好ましい実施形態を添付図
面を参照して説明したが、本発明はかかる実施形態に限
定されるものではなく、特許請求の範囲から把握される
技術的範囲において種々の形態に変更可能である。 【００２８】例えば、図１（ａ）、（ｂ）図示の本発明
のレーザ加工機のレーザ照射ノズル１において、ノズル
基部２の部分を含むノズルの基部側の外観・形状は、本
発明のレーザ照射ノズル１が取り付けられるレーザ加工
機の種類、外観・形状に応じて種々に変更されるもので
ある。 【００２９】 【発明の効果】この発明によれば、厚さが８ｍｍ程度以
上になる比較的厚いステンレス鋼板に対する、無酸化切
断による機械加工（切断や開孔）に適し、アシストガス
のガス圧力を低く設定することを可能にしてプラズマの
発生を抑え、更に、ドロスの発生をも効果的に抑えて、
切断面に汚れのない、良好な加工を実現できるレーザ加
工機のレーザ照射ノズルであって、更に、前記の良好な
加工を実現できる条件の範囲（すなわち、レーザのエネ
ルギー、アシストガスのガス圧力、ノズル口の口径など
の条件の範囲）が安定的で、広い、すなわち、条件の幅
に余裕があるレーザ照射ノズルを提供することができ
る。 【００３０】しかも、加工速度に関しても、従来のレー
ザ照射ノズルに比較して改善されているレーザ加工機の
レーザ照射ノズルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明によるレーザ加工機のレーザ照射
ノズルの正面図。 （ｂ）図１（ａ）の縦断面図。 【図２】図１（ｂ）図示のノズルの先端側の拡大断面
図。 【図３】図１図示の本発明によるレーザ加工機のレーザ
照射ノズルの使用状態を説明する正面図。 【図４】（ａ）従来のレーザ加工機のレーザ照射ノズル
の正面図。 （ｂ）図４（ａ）の縦断面図。 【図５】図４図示の従来のレーザ加工機のレーザ照射ノ
ズルの使用状態を説明する正面図。 【符号の説明】 １ レーザ加工機のレーザ照射ノズル ２ ノズル基部 ３ ノズル口 ４ レーザービーム ５ アシストガス ６ ステンレス鋼板 ７ 火花 ９ 円柱状中空部 ３１ レーザ加工機のレーザ照射ノズル ３２ ノズル基部 ３３ ノズル口 ３４ レーザビーム ３５ アシストガス ３６ ステンレス鋼板 ３７ 火花 ３８ ドロス
ノズルの正面図。 （ｂ）図１（ａ）の縦断面図。 【図２】図１（ｂ）図示のノズルの先端側の拡大断面
図。 【図３】図１図示の本発明によるレーザ加工機のレーザ
照射ノズルの使用状態を説明する正面図。 【図４】（ａ）従来のレーザ加工機のレーザ照射ノズル
の正面図。 （ｂ）図４（ａ）の縦断面図。 【図５】図４図示の従来のレーザ加工機のレーザ照射ノ
ズルの使用状態を説明する正面図。 【符号の説明】 １ レーザ加工機のレーザ照射ノズル ２ ノズル基部 ３ ノズル口 ４ レーザービーム ５ アシストガス ６ ステンレス鋼板 ７ 火花 ９ 円柱状中空部 ３１ レーザ加工機のレーザ照射ノズル ３２ ノズル基部 ３３ ノズル口 ３４ レーザビーム ３５ アシストガス ３６ ステンレス鋼板 ３７ 火花 ３８ ドロス
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 ノズル口の先端側に当該ノズル口の径よ
り大きい径の円柱状中空部が備えられていることを特徴
とするレーザ加工機のレーザ照射ノズル。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001234079A JP2003048090A (ja) | 2001-08-01 | 2001-08-01 | レーザ加工機のレーザ照射ノズル |
| PCT/JP2002/006470 WO2003011515A1 (fr) | 2001-08-01 | 2002-06-27 | Bec emettant un faisceau laser d'une machine d'usinage par faisceau laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001234079A JP2003048090A (ja) | 2001-08-01 | 2001-08-01 | レーザ加工機のレーザ照射ノズル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003048090A true JP2003048090A (ja) | 2003-02-18 |
Family
ID=19065759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001234079A Pending JP2003048090A (ja) | 2001-08-01 | 2001-08-01 | レーザ加工機のレーザ照射ノズル |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003048090A (ja) |
| WO (1) | WO2003011515A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013541424A (ja) * | 2010-11-02 | 2013-11-14 | コミッサリア ア レネルジ アトミック エ オー エネルジス アルテルナティヴス | 単位長さ当たりの質量の欠損に関して最適化されたレーザ切断方法 |
| DE102016215019A1 (de) | 2016-08-11 | 2016-10-06 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Verfahren zum Laserschneiden mit optimierter Gasdynamik |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5430816A (en) * | 1992-10-27 | 1995-07-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Multiple split-beam laser processing apparatus generating an array of focused beams |
| JPH11320172A (ja) * | 1998-05-18 | 1999-11-24 | Oimatsu Sangyo:Kk | レーザ加工機のレーザ照射ノズル |
-
2001
- 2001-08-01 JP JP2001234079A patent/JP2003048090A/ja active Pending
-
2002
- 2002-06-27 WO PCT/JP2002/006470 patent/WO2003011515A1/ja active Application Filing
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013541424A (ja) * | 2010-11-02 | 2013-11-14 | コミッサリア ア レネルジ アトミック エ オー エネルジス アルテルナティヴス | 単位長さ当たりの質量の欠損に関して最適化されたレーザ切断方法 |
| DE102016215019A1 (de) | 2016-08-11 | 2016-10-06 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Verfahren zum Laserschneiden mit optimierter Gasdynamik |
| DE102016215019B4 (de) * | 2016-08-11 | 2017-08-17 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Verfahren zum Laserschneiden mit optimierter Gasdynamik |
| US10675708B2 (en) | 2016-08-11 | 2020-06-09 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Method for laser cutting with optimized gas dynamics |
| EP3315243B1 (de) | 2016-08-11 | 2021-09-15 | TRUMPF Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG | Verfahren zum laserschneiden mit optimierter gasdynamik |
| DE102016215019C5 (de) | 2016-08-11 | 2023-04-06 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Verfahren zum Laserschneiden mit optimierter Gasdynamik |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2003011515A1 (fr) | 2003-02-13 |
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