JP2013230495A - レーザー加工機の加工ヘッド用カバー及びこのカバーが装着された加工ヘッド並びに被加工材に対するレーザー加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザー加工時に発生するレーザービーム又はスパッタが外部に放射又は飛散することを有効に防止する。
【解決手段】レーザー加工ヘッド２に装着される装着部１ａから被加工材Ｗ側に延在されてなるとともに放射ノズル６の少なくとも先端側を覆う空間が内側に形成され、下側の中途部から下面側には下方に凸となる湾曲面１ｇ又は傾斜面が形成されてなるとともに、該湾曲面１ｇ又は傾斜面の一部は、上記レーザー加工ヘッドによりレーザー加工する際に上記被加工材の表面に摺接する摺接面（底面部）１ｆとなされ、この摺接面には、上記放射ノズルの先端から放出されたアシストガスやレーザービームが被加工材側に通過する開口１ｈが形成されてなり、上記装着部の近傍又は該装着部と摺接面との間には、上記加工ヘッド又は被加工材の少なくとも何れかが該装着部と摺接面との距離を縮める方向に相対的に移動した際、該装着部と摺接面との距離を縮める弾性部（凹条１ｂ）が形成されてなる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、レーザー加工機の加工ヘッドに装着される加工ヘッド用カバー及びこのカバーが装着された加工ヘッド並びに被加工材に対するレーザー加工方法に関するものである。

従来、レーザー加工機の加工ヘッドの加工ヘッドには、カバーが装着されたものが提案されている（特許文献１参照）。この加工ヘッド用カバーは、内部に集光レンズ等の集光用光学系が設けられたレーザー加工機の加工ヘッド本体であって、該光学系の下側に設けられた噴射口が中心となるように装着されたものである。上記噴射口は、この特許文献１に開示されたものにおいては、内部をレーザービームが通過するとともにアシストガスが噴射される噴射ノズルの下端に形成された部位であり、この噴射口には鉄板等の被加工物（ワーク）が近接される部位である。そして、この加工ヘッド用カバーは、衝撃吸収部材に装着されてなるものであり、その底部には、上記噴射ノズルの外径よりもやや大きな貫通穴が形成され、上記噴射ノズルの下端側は、上記貫通穴から外側に露出されている。

特開２０１１−８８１５９号公報

しかしながら、上述した特許文献１に開示された従来の加工ヘッド用カバーやこうしたカバーが装着された加工ヘッド、更にはこうしたカバーを用いた被加工材に対するレーザー加工方法では、加工用ヘッドカバーがワークと衝突した場合、上記衝撃吸収部材によりその衝撃が緩和され加工ヘッドの破損が防止される一方、以下の通り、種々の課題を有する。

先ず、上記特許文献１に開示された従来の加工ヘッド用カバーは、上記レーザー加工機の駆動によりワークを切断したり溶接したりする際、上記噴射ノズルの先端から通過したレーザービームは、上記ワークに照射された後に該ワークに反射して周囲に放射されてしまい、また、加工時において発生したスパッタが飛んでしまう可能性を否定できない。これは、上記噴射ノズルの先端側が加工ヘッド用カバーから外部に露出しているからである。すなわち、従来の上記加工ヘッド用カバーでは、上記噴射ノズルの下端側が該加工ヘッド用カバーにより覆われることなく外部に露出している結果、ワークに反射したレーザービームが外部に放出され、作業者の皮膚や目に対して被爆し、人体に損傷を与える危険性や、或いは、スパッタが飛散することにより、人体に損傷を与える危険性が高い。

そこで、本発明は、上述した従来のレーザー加工機の加工ヘッド用カバー及びこのカバーが装着された加工ヘッド並びに被加工材に対するレーザー加工方法が有する課題を解決するために提案されたものであって、レーザー加工時に発生するレーザービーム又はスパッタが外部に放射又は飛散することを有効に防止することができる新規なレーザー加工機の加工ヘッド用カバー及びこのカバーが装着された加工ヘッド並びに被加工材に対するレーザー加工方法を提供することを目的とするものである。

本発明は、上記課題を解決するために提案されたものであって、第１の発明（請求項１記載の発明）は、レーザー加工機の加工ヘッド用カバーに係るものであり、平面を有する被加工材に対して、その平面のＸ軸方向及びＹ軸方向並びに該被加工材に接近及び離間する方法であるＸ軸方向に移動可能とされてなるとともに、下端側にはアシストガスが噴射されレーザービームが通過する放射ノズルの先端が位置してなるレーザー加工ヘッドに対して、或いは、上記Ｘ軸方向及びＹ軸方向並びにＺ軸方向に移動可能とされてなる被加工材にレーザー加工し下端側にはアシストガスが噴射されレーザービームが通過する放射ノズルの先端が位置してなるレーザー加工ヘッドに対して装着されるレーザー加工機の加工ヘッド用カバーであって、上記レーザー加工ヘッドに装着される装着部が形成され、この装着部の下方には、上記放射ノズルが内部に収容される収容空間が形成され、少なくとも下面は上記レーザー加工ヘッドによりレーザー加工する際に上記被加工材の表面に摺接する摺接面となされ、この摺接面には、上記放射ノズルの先端から放出されたアシストガスやレーザービームが被加工材側に通過する開口が形成されてなり、上記装着部の近傍又は該装着部と摺接面との間には、上記加工ヘッド又は被加工材の少なくとも何れかが該装着部と摺接面との距離を縮める方向に相対的に移動した際、該装着部と摺接面との距離を縮める弾性部が形成されてなることを特徴とするものである。

上述した第１の発明に係る加工ヘッド用カバーがレーザー加工機の加工ヘッドに対して上記装着部を介して装着された状態であって、該被加工材を溶接し又は切断する等のレーザー加工を行う際においては、この加工ヘッド用カバーは、上記摺接面が被加工材に摺接した状態でＸ軸方向及びＹ軸方向に移動する。換言すれば、加工ヘッドがＸ軸方向及びＹ軸方向に移動しながらレーザー加工する際において、この第１の発明に係る加工ヘッド用カバーは、上記摺接面が被加工材の表面に摺接している。このとき、上記放射ノズルの先端は、上記開口を間に介してこの加工ヘッド用カバー内に位置している。そして、この放射ノズルの先端からアシストガスが放出されるとともにレーザービームが放射されることにより、上記被加工材が切断され又は溶接される（レーザー加工される）。そしてさらに、上記放射ノズルの先端が上記開口を間に介してこの加工ヘッド用カバー内に位置している場合においては、上記加工ヘッドを被加工材側に接近させる（Ｚ軸方向に移動させる）と、上記弾性部を介して装着部と摺接面との距離が縮まり、上記摺接面は被加工材の表面に対して圧接されるとともに、上記放射ノズルの先端と被加工材との距離が接近する。

したがって、この第１の発明に係る加工ヘッド用カバーが装着されていれば、被加工材がレーザー加工されている状態において、上記放射ノズルの先端側の周囲は、この加工ヘッド用カバーと被加工材とにより閉塞された状態となる。したがって、こうした加工ヘッド用カバーにより、レーザービーム又はスパッタが外部に放射又は飛散することを有効に防止することができる。

なお、この第１の発明に係る加工ヘッド用カバーは、文字通り加工ヘッドに装着されるものであり、その加工ヘッドは、平面を有する被加工材に対して、その平面のＸ軸方向及びＹ軸方向並びに該被加工材に接近及び離間する方法であるＸ軸方向に移動可能とされてなるばかりではなく、加工ヘッドはその位置を変更することはなく、被加工材側が、上記Ｘ軸方向及びＹ軸方向並びにＺ軸方向に移動可能とされてなるものであっても良い。

また、この第１の発明を構成する装着部は、少なくとも加工ヘッドに対して装着できる構成であれば良く、ネジやボルト等の締結具やベルト等を使用して装着される構造でも良いし、こうした締結具を用いることなく加工ヘッドに嵌め込む構造を備えたものであっても良い。また、上記弾性部は、少なくとも、上記加工ヘッド又は被加工材の少なくとも何れかが該装着部と摺接面との距離を縮める方向であるＺ軸方向に相対的に移動した際、該装着部と摺接面との距離を変更する作用を有する構造のものであれば良い。例えば、後述する第３の発明（請求項３記載の発明）のように、凸条又は凹条が形成されたものが複数又は単数形成されたものであっても良いし、例えば、ゴムや軟質樹脂等のように弾性作用を有する素材により、この弾性部が成形されていても良い。

なお、この加工ヘッド用カバーの素材は、レーザービームが外部に放射されることを防止することが目的である場合には、該レーザービームを反射し又はレーザービームを遮蔽し、又は減衰・吸収する性質を有する部材又は素材を用いる必要があり、スパッタの飛散を防止することが目的である場合には、そのスパッタの温度との関係において耐熱性に優れた素材が用いられる。そして、前者の中でも、レーザービームを反射させる部材又は素材としては、例えば、内側面又は外側面に特定の波長ないし光学濃度のレーザービームを反射するレーザービーム反射膜がコーティングされたものを用いることができ、或いは、レーザービームを吸収する吸収材が添加された樹脂を用いることができる（請求項２記載の発明）。

また、第２の発明（請求項２記載の発明）は、上記第１の発明において、透明又は有色透明とされた樹脂により一体成形されてなるとともに、内側面又は外側面にはレーザービームを反射する反射膜がコーティングされてなるか、又は、レーザービーム吸収材が添加された樹脂からなることを特徴とするものである。

こうした構成に係るレーザー加工機の加工ヘッド用カバーによれば、該カバーと被加工材とにより閉塞された空間内に位置する放射ノズルの先端を、作業者はレーザービームに被爆することなく観察することができる。

上記透明又は有色透明とされた樹脂としては、例えばアクリル樹脂やポリカーボネート樹脂等を使用することができる。また、上記レーザービームを反射する反射膜としては、例えばアルミニウムやこのアルミニウムの上にフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）を保護コーティングしたもの、或いは、上記アルミニウムの上に一酸化シリコン（ＳｉＯ）を保護コーティングしたものものであっても良い。また、これらの外に、金が反射膜としてコーティングされたものであっても良い。また、上記レーザービーム吸収材としては、例えば、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）や、カーボンブラック，酸化チタン，酸化亜鉛等の無機材料を用いることができる。

また、第３の発明（請求項３記載の発明）は、上記第１又は第２の発明の何れかにおいて、前記弾性部は、前記装着部の外側面よりも外側に膨出してなる凸条又は該装着部の内側面よりも内側に窪んでなる凹条の少なくとも何れかが周回り方向に形成されてなるものであることを特徴とするものである。

この第３の発明を構成する上記弾性部としての凸条又は凹条は、最も外側又は内側に位置した部位の両側に形成された各傾斜部の角度が変化することにより、この加工ヘッド用カバーに弾性作用を付与するものであり、製造コストも安価とすることができる。

また、第４の発明（請求項４記載の発明）は、上記第１の発明において、前記装着部及び弾性部は、ゴム又は樹脂により一体成形されてなる上部パーツに形成され、又は該上部パーツが伸縮する素材からなる弾性部となされ、この上部パーツの下端側には、前記摺接面や開口が形成された下部パーツの上端側が取り付けられてなることを特徴とするものである。

なお、上記上部パーツの素材として樹脂を利用する場合には、例えば、低密度ポリエチレン樹脂および軟質塩化ビニル樹脂、塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体、エチレン・ビニルアルコール共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体などの軟質樹脂を使用することが好ましい。また、上記上部パーツと下部パーツとは、着脱可能に取り付けられているものであっても良く、こうした場合には、繰り返し行われるレーザー加工により、上記摺接面が摩耗した場合には、容易に上記下部パーツのみを交換する事が可能となる。

また、第５の発明（請求項５記載の発明）は、前記第１ないし第４の何れかの発明において、前記開口の周囲には、該開口を囲うように摺接部材が円環状に固定され、この摺接部材の底面が前記摺接面とされてなることを特徴とするものである。

なお、上記第５の発明を構成する摺接部材は、その底面が前記摺接面とされていることから、第１の発明と比較すると底板の肉厚が該摺接部材の肉厚分だけ厚くされていることから、レーザー加工機側又は被加工材側におけるＺ軸方向の移動距離を調節することにより、摩耗が生じたとしても長期間使用することが可能となる。

なお、上記摺接部材は、その底面が被加工材の表面との間で摺接を繰り返すことから、フッ素等の低摩擦樹脂等のような摩擦抵抗が少ない素材の他に、不職布（フエルト）や織布を使用しても良い。

また、第６の発明（請求項６記載の発明）は、前記第１ないし第５の発明の何れかの発明において、前記装着部の外側面には、該装着部から下方側を囲んでなるとともに、内側面又は外側面にはレーザービームを反射する反射膜がコーティングされてなるか、又は、レーザービーム吸収材が添加された樹脂からなる筒状保護部材が配置されてなることを特徴とするものである。

この第６の発明に係るレーザー加工機の加工ヘッド用カバーでは、上記筒状保護部材の内側に位置してなる加工ヘッド用カバーにより、スパッタの飛散を防止することができるとともに、該加工ヘッド用カバーを通過したレーザービームは上記筒状保護部材を通過して外側に放射されない。したがって、こうした構成に係るレーザー加工機の加工ヘッド用カバーであっても、加工時に発生するレーザービーム又はスパッタが外部に放射又は飛散することを有効に防止することができる。

また、第７の発明（請求項７記載の発明）は、レーザー加工機の加工ヘッドに係る発明であって、前記第１ないし第６の発明に係る加工ヘッド用カバー（請求項１ないし６記載の何れかの加工ヘッド用カバー）が装着されてなることを特徴とするものである。

また、第８の発明（請求項８）記載の発明は、被加工材に対するレーザー加工方法に係るものであって、アシストガスが噴射されレーザービームが通過する放射ノズルを備えたレーザー加工ヘッドに装着される装着部が形成され、この装着部からレーザー加工される被加工材側に延在されてなるとともに上記放射ノズルの少なくとも先端側を収容する収容空間が形成され、少なくとも下面は上記レーザー加工ヘッドによりレーザー加工する際に上記被加工材の表面に摺接する摺接面となされ、この摺接面には、上記放射ノズルの先端から放出されたアシストガスやレーザービームが被加工材側に通過する開口が形成されてなり、上記装着部の近傍又は該装着部と摺接面との間には、上記加工ヘッド又は被加工材の少なくとも何れかが該装着部と摺接面との距離を縮める方向に相対的に移動した際、該装着部と摺接面との距離を縮める弾性部が形成されてなる加工ヘッド用カバーを装着し、この加工ヘッド又は被加工材の少なくとも何れかを移動させることにより、上記摺接面を被加工材の表面に押圧させながら、平面を有する被加工材に対して、その平面のＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させるとともに、上記放射ノズルの先端からアシストガスを噴射するとともにレーザービームを放射させることによりレーザー加工することを特徴とするものである。

上記第１の発明（請求項１記載の発明）によれば、被加工材が加工されている状態において、上記放射ノズルの先端側の周囲は、この加工ヘッド用カバーと被加工材とにより閉塞された状態となる。すなわち、上記収容空間は、被加工材によって上記開口が閉塞されることから、密閉状態となる。したがって、こうした加工ヘッド用カバーにより、レーザービーム又はスパッタが外部に放射又は飛散することを有効に防止することができる。

また、上記第２の発明（請求項２記載の発明）によれば、カバーと被加工材とにより閉塞された空間内に位置する放射ノズルの先端を、作業者はレーザービームに被爆することなく観察することができる。

また、上記第３の発明（請求項３記載の発明）では、装着部の外側面よりも外側に膨出してなる凸条又は該装着部の内側面よりも内側に窪んでなる凹条を弾性部とすることにより、成形性も良好となるばかりか、安定した伸縮作用を実現することができる。特に、上記弾性部である凸条や凹条が形成された部位を樹脂により成形した場合には、所定の強度を確保した状態で、上記摺接面を被加工材に圧接させることができ、レーザービーム又はスパッタをこの加工ヘッド用カバーと被加工材とにより閉塞された空間から外部に放出される危険性を一層防止することが可能となる。

また、上記第４の発明（請求項４記載の発明）では、前記装着部及び弾性部は、ゴム又は樹脂により一体成形されてなる上部パーツに形成され、又は該上部パーツ自体が伸縮する弾性部となされ、この上部パーツの下端側には、前記摺接面や開口が形成された下部パーツの上端側が取り付けられてなることから、弾性作用をより高めることができ、例えば、被加工材の表面に凸部が形成されている場合においてもその凸部との落差を容易に吸収する事が可能となる。

また、上記第５の発明（請求項５記載の発明）によれば、摺接面の強度を増すことができるばかりではなく、この摺接面の摩耗が進んだ場合であっても、レーザー加工機側又は被加工材側におけるＺ軸方向の移動距離を調節することにより、長期間使用する事が可能となる。

また、上記第６の発明（請求項６記載の発明）によれば、上記筒状保護部材の内側に位置してなる加工ヘッド用カバーにより、スパッタの飛散を防止することができるとともに、該加工ヘッド用カバーを通過したレーザービームは上記筒状保護部材を通過して外側に放射されない。したがって、こうした構成に係るレーザー加工機の加工ヘッド用カバーであっても、加工時に発生するレーザービーム又はスパッタが外部に放射又は飛散することを有効に防止することができる。

また、上記第７の発明（請求項７記載の発明）に係るレーザー加工機の加工ヘッドよる場合であっても、上記第１ないし第６の発明と同じ作用効果を実現することができる。

また、上記第８の発明（請求項８記載の発明）に係る被加工材に対するレーザー加工方法による場合であっても、上記第１の発明と同じように、被加工材が加工されている状態において、上記放射ノズルの先端側の周囲は、この加工ヘッド用カバーと被加工材とにより閉塞された状態となることから、レーザービーム又はスパッタが外部に放射又は飛散することを有効に防止することができる。

加工ヘッドに対して第１の実施の形態に係る加工ヘッド用カバーが装着された状態を模式的に示す断面図である。 底面部が被加工材に接触した状態及び更に該底面部が被加工材に圧接された状態をそれぞれ模式的に示す断面図である。 弾性部の他の例を模式的に示す断面図である。 第２の実施の形態に係る加工ヘッド用カバーを模式的に示す断面図である。 摺接部材が構成要素とされた加工ヘッド用カバーを模式的に示す断面図である。 筒状保護部材が構成要素とされた加工ヘッド用カバーを模式的に示す断面図である。 第３の実施の形態係る加工ヘッド用カバーを模式的に示す断面図である。 第４の実施の形態係る加工ヘッド用カバーを模式的に示す断面図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。先ず、第１の実施の形態に係るレーザー加工機の加工ヘッド用カバー（以下、加工ヘッド用カバーと言う。）について図面を参照しながら詳細に説明する。

この第１の実施の形態に係る加工ヘッド用カバー１は、図１に示すように、レーザー加工機の加工ヘッド２に着脱可能に取り付けられるものである。そして、この加工ヘッド２は、Ｘ軸及びＹ軸並びにＸ軸方向への移動を制御する制御装置３により制御されている。上記Ｘ軸方向とＹ軸方向とは直交してなるものであり、上記制御装置３により、該加工ヘッド２の下方に配置された被加工材（ワーク）Ｗの平面に沿って移動可能とされてなるとともに、該被加工材（ワーク）Ｗに接近し又は離間する方向（Ｚ軸方向）に移動可能とされている。また、上記加工ヘッド２は、レーザービーム発生装置４に接続され、該レーザービーム発生装置４から送られてきたレーザービームは、この加工ヘッド２の内部に配置された図示しない集光レンズを通過して下方（被加工材Ｗ方向）に放射されるように構成されている。また、上記加工ヘッド２は、アシストガス発生装置５に図示しない供給パイプを介して、図１に示す放射ノズル６に接続されている。また、この放射ノズル６は、上記レーザービーム発生装置４から送られてきたレーザービームが上記集光レンズにより集光されて先端から上記被加工材（ワーク）Ｗに放射される部材である。

また、上記放射ノズル６の上端側には、円筒状に成形された第１のリング部材７が固定され、この第１のリング部材７の下方には、該第１のリング部材７よりも小径とされた第２のリング部材８が固定されている。

そして、本実施の形態に係る加工ヘッド用カバー１は、上記第１のリング部材７に装着されている。この加工ヘッド用カバー１は、（第１の実施の形態においては）レーザービームを吸収する吸収剤が添加されたアクリル樹脂により一体成形されてなるものであり、上端側には、内径が上記第１のリング部材７の外径に嵌合するサイズとされた装着部１ａが形成されている。そして、この装着部１ａの下方には、本発明を構成する弾性部としての凹条１ｂが該加工ヘッド用カバー１の周回り方向に形成されている。この凹条１ｂは、この加工ヘッド用カバー１の上端側の外周から中心側に向いて傾斜してなる上部傾斜部１ｃと、最も該加工ヘッド用カバー１の中心側に位置する底部１ｄと、この底部１ｄを中心に上下対称的に形成された下部傾斜部１ｅとから構成されている。

そして、上記凹条１ｂが形成された部位から下方は、略上記装着部１ａと同じ径とされてなり、そのさらに下方は徐々に縮径されながら円形状とされた底面部（平面）１ｆに連続している。すなわち、上記凹条１ｂが形成された部位から下方は下向きに凸とされた湾曲面１ｇが形成され、その下方には上記底面部１ｆが形成されている。

そして、上記底面部１ｆの中心には、上記放射ノズル６の下端側の外径よりも大径とされた開口１ｈが開設されており、この開口１ｈを除く上記底面部１ｆの下面は、テーブル１０上に載置された被加工材（ワーク）Ｗの上面と摺接する摺接面とされている。そして、この加工ヘッド用カバー１は、外部から何らの外力が作用しない状態においては、上記底面部１ｆの上面よりも僅か上方に、上記放射ノズル６の下端（下面）が位置している。換言すれば、この加工用ヘッドカバー１の内側には、上記放射ノズル６の下端側を収容する収容空間が形成され、この収容空間と外部とは、上記開口１ｈを介して連通されている。

そして、上述のように構成されたこの第１の実施の形態に係る加工ヘッド用カバー１では、図１に示す状態から、図２の（ａ）に示すように、上記制御装置３により、上記加工ヘッド２をＺ軸方向に移動することにより、該加工ヘッド用カバー１の底面１ｆが被加工材（ワーク）Ｗの上面に接触させることにより、上記放射ノズル６の下端（先端）と被加工材（ワーク）Ｗの上面との距離は接近するとともに、該被加工材（ワーク）Ｗの加工面の周囲は上記底面部１ｆにより閉塞される。したがって、この状態で上記加工ヘッド２を上記制御装置３により、Ｘ軸及びＹ軸方向に移動させると上記底面部１ｆの下面である摺接面は、該被加工材（ワーク）Ｗの上面と摺接しながら、放射ノズル６から照射されたレーザービームによりレーザー（切断又は溶接）加工される。

或いは、図２の（ｂ）に示すように、更に上記加工ヘッド２を被加工材（ワーク）Ｗの上面に接近させ、上記底面部１ｆを該被加工材（ワーク）Ｗに圧接させた上で、上記レーザー加工を行っても良い。そして、このように、上記加工ヘッド２を被加工材（ワーク）Ｗの上面に接近させ、上記底面部１ｆを該被加工材（ワーク）Ｗに圧接させると、この加工ヘッド用カバー１を構成する上記弾性部である凹条１ｂが形成された部位を介してこの加工ヘッド用カバー１の全長が縮小する。すなわち、上記凹条１ｂを構成する上部傾斜部１ｃと下部傾斜部１ｅとにより間に底部１ｄを挟んで形成される角度が小さくなり、図２の（ａ）から同図の（ｂ）までの移動距離が該凹条１ｂにより吸収される。この実施の形態に係る加工ヘッド用カバー１では、本発明を構成する弾性部が、上述した通り、凹条１ｂとして構成していることから、加工ヘッド用カバー１の全長が縮まる力が作用した場合であっても、上記第１のリング部材７が凹条１ｂ（上部傾斜部１ｃ）に当接することからその位置が移動してしまう危険性もない。

そして、このように底面部１ｆを被加工材（ワーク）Ｗに接触又は圧接させた上で、上記レーザー加工を行った際に、該被加工物（ワーク）Ｗから、図２の（ａ）に示すように、レーザービームＢが反射した場合であっても、このレーザービームＢは、この加工ヘッド用カバー１に吸収され、外部に放射されることがなく、また、図示しないスパッタが発生した場合であっても、この加工ヘッド用カバー１から外部に飛散する危険性もない。

なお、この第１の実施の形態に係る加工ヘッド用カバー１は、上述したように、レーザービームＢを吸収する吸収剤が添加されたアクリル樹脂により一体成形されてなるものであるが、こうしたレーザービームＢを吸収する吸収剤が添加された樹脂ではなく、該樹脂の内側面又は外側面にレーザービームＢを反射する図示しない反射剤が塗布又はコーティングされてなるものであっても良い。

また、上述した第１の実施の形態に係る加工ヘッド用カバー１では、本発明を構成する弾性部として、凹条１ｂを形成したものを図示して説明したが、該弾性部は、例えば、図３に示すように、凸条１ｐを周回り方向に形成したものであっても良い。この凸条１ｐは、上記装着部１ａの下方に形成され徐々に拡径（大径化）された上部傾斜部１ｑと、間に頂部１ｒを挟んで対称に形成され該頂部１ｒから下方にかけて徐々に縮径された下部傾斜部１ｓとから構成されたものである。

このような構成に係る加工ヘッド用カバー１であっても、上記図１ないし図２に示す加工ヘッド用カバー１と同じ作用効果を実現することができる。

次に、本発明の第２の実施の形態に係る加工ヘッド用カバー２０について、図４を参照しながら詳細に説明する。

この加工ヘッド用カバー２０は、上部パーツ２１と、この上部パーツ２１の下端に取り付けられた下部パーツ２２とから構成されている。上記上部パーツ２１は、カーボンナノチューブ等のナノカーボンが添加された軟質樹脂又はゴムにより一体成形されてなるものであり、ほぼ円筒状に成形されてなるものであって、上部には、上記第１のリング部材７の外周に嵌合する装着部２１ａが形成され、この装着部２１ａの下方には、上記第１の実施の形態に係る加工ヘッド用カバー２１を構成する凹条１ｂと同じ形態に係る凹条２１ｂが形成されている。

一方、上記下部パーツ２２は、ポリカーボネート樹脂により略皿状に一体成形されてなるものであり、上記上部パーツ２１の径と略同じ径とされた部位から下方にかけて湾曲部２２ａが形成され底面部２２ｂの下面は平面とされてなるとともに該底面部２２ｂの中心であって、上記放射ノズル６の下方には、該放射ノズル６の下端の径よりも大径となされた開口２２ｃが形成されている。また、この下部パーツ２２の内周面にはレーザービームを反射する図示しない反射剤がコーティングされている。

したがって、こうした構成に係る加工ヘッド用カバー２０による場合であっても、図２を参照しながら先に説明した第１の実施の形態に係る加工ヘッド用カバー１と同じように、レーザー加工時に発生するレーザービーム及びスパッタが外部に放射又は飛散することを有効に防止することができる。

特に、この第２の実施の形態に係る加工ヘッド用カバー２０では、上述したように、上部パーツ２１と下部パーツ２２とが別体であり、上部パーツ２１は上記素材からなることから弾性率も向上させることができ、加工ヘッド２がＸ軸及びＹ軸方向に移動する際に被加工材（ワーク）Ｗに凸部が形成され、その凸部を乗り越える際に大きく撓んだ場合でも加工ヘッド２に力が作用することがなく、該上部パーツ２１によりその変位を吸収する事ができる。また、この上部パーツ２１には、カーボンナノチューブ等のナノカーボンが添加されていることから、レーザー加工時おいて高温のスパッタが飛散し該上部パーツ２１に衝突した場合であっても溶けたり変形したりすることを防止することができる。

なお、上記上部パーツ２１と下部パーツ２２とは、例えば互いに嵌合する形状とし又はネジを互いに形成することにより、着脱可能とされてなるものであっても良い。このように、上記上部パーツ２１と下部パーツ２２とを互いに着脱可能な構造とされた図示しない加工ヘッド用カバーによれば、レーザー加工によって割れや摩耗が下部パーツ２２に生じた場合には、該下部パーツ２２のみを交換すれば足りることとなる。

また、上記第２の加工ヘッド用カバー２０の底面部２２ｂの下面（摺接面）には、図５に示すように、上記開口２２ｃを囲うように摺接部材２３が固定されてなるものであっても良い。この摺接部材２３は、カーボンナノチューブ等のナノカーボンが添加されたフッ素樹脂等の低摩擦抵抗樹脂によりリング状に一体成形されてなるものであり、中心には上記開口２２ｃの内径と同じ内径の下側開口２３ａが形成されたものであり、下面は、レーザー加工時において上記被加工材（ワーク）Ｗの表面に摺接する摺接面とされている。

このように、上記摺接部材２３を構成要素とした加工ヘッド用カバー２０によれば、レーザー加工時に被加工材（ワーク）Ｗとが摺接されても摩耗を低減することが可能となるとともに摺接摩擦を抑制することができる。また、この長期間の使用により、この摺接部材２３が摩耗した場合であっても、上記底面部２２ｂが存在していることから、加工ヘッド２のＺ軸方向の設定を変更する（被加工材Ｗ側に接近させる）ことによりそのまま継続して使用することができる。

またさらに、上記加工ヘッド用カバー２０には、図６に示すように、筒状保護部材２５が固定されてなるものであっても良い。

この筒状保護部材２５は、レーザービームを吸収する吸収剤が添加されたアクリル樹脂又はポリカーボネート樹脂により、略円筒状に一体成形されてなるものであり、上端側には中心方向に肉厚とされた肉厚部２５ａが形成され、この肉厚部２５ａの下端からは上記上部パーツ２１の全てと下部パーツ２２の上端側の一部を外側から覆う円筒部２５ｂが垂下してなる。

こうした筒状保護部材２５が固定された加工ヘッド用カバー２０によれば、上部パーツ２１の素材は、レーザービームが透過する素材を選択することができ素材選択の自由度が増すとともに、レーザービームを反射し減衰し又は吸収する素材を上部パーツとして使用した場合であっても、それらの程度が劣る場合には、この筒状保護部材２５によりより一層確実にレーザービームが外部に放射される危険性を回避することが可能となる。

なお、上記摺接部材２３や筒状保護部材２５は、先に説明した第１の実施の形態に係る加工ヘッド用カバー１の構成要素としても良い。

次に、本発明の第３の実施の形態に係る加工ヘッド用カバー３０について、図７を参照しながら詳細に説明する。

この加工ヘッド用カバー３０は、上部パーツ３１と、この上部パーツ３１の下端に取り付けられた下部パーツ３２とから構成されている。上記上部パーツ３１及び下部パーツ３２の素材は、前記第２の実施の形態に係る加工ヘッド用カバー２０を構成するものと同じであり、また、上記上部パーツ３１にも、本発明を構成する装着部３１ａ及び弾性部３１ｂが形成されている。他方、この第３の実施の形態においては、この上部パーツ３１に固定された下部パーツ３２の外形は、逆円錐台状に成形されている。そして、この下部パーツ３２の下面は円盤状の平面とされ、その中心には円形状の開口３２ａが形成されている。また、この下部パーツ３２の下面には、上記摺接部材２３と同じ摺接部材３３が形成されている。この摺接部材３３は、下面が被加工材Ｗの表面に摺接する部位であり、中心には上記開口３２ａと同じ径の下側開口３３ａが形成さている。

こうした構成に係る加工ヘッド用カバー３０では、下部パーツ３２は逆円錐台状に成形されていることから、被加工材Ｗの端部又は中途部に図示しない起立部が起立している場合であっても、先に説明した各実施の形態に係る加工ヘッド用カバー１，２０に比べ該起立部に近い位置まで加工ヘッドを接近させてレーザー加工を行うことができる。

なお、上述した各実施の形態に係るそれぞれの加工ヘッド用カバー１，２０，３０では、装着部（符号は省略する。）が形成された部位から下端までが、それぞれ同じ肉厚で成形されたものを図示しながら説明したが、本発明に係る加工ヘッド用カバーは、例えば、図８に示すように、肉厚に成形されたものであっても良い。

すなわち、この図８に示す（第４の実施の形態に係る）加工ヘッド用カバー４０は、上部パーツ４１と下部パーツ４２とから構成され、上部パーツ４１には、上記第３の実施の形態に係る上部パーツ３１と同じように、本発明を構成する装着部４１ａ及び弾性部４１ｂが形成されている。他方、上記下部パーツ４２は、外形形状は上記第３の実施の形態に係る上部パーツ３１と同じであるが、その肉厚は極めて厚い。換言すれば、この第４の実施の形態に係る下部パーツ４２は、塊状の樹脂の中央に、上記放射ノズル６が上方から挿入され上記装着部４１ａを介して第１のリング部材７の外周に装着された際に、該放射ノズル６が収容される収容空間４２ａが形成されており、この収容空間４２ａは、言うまでもなく、上記上部パーツ４１の内部と連通しているとともに、外部とも連通している。なお、この下部パーツ４２にも、中央に開口４３ａが形成された摺接部材４３が底面に固定されている。

上述した第４の実施の形態に係る加工ヘッド用カバー４０では、上述したように、放射ノズル６が収容される収容空間を形成している部位の肉厚が厚いことから、割れやヒビが入る可能性が少なく強度に優れたものとすることができるばかりではなく、スパッタにより破損する可能性が極めて少ないものとなる。

なお、上述した実施の形態に係る加工ヘッド用カバー４０では、上部パーツ４１と下部パーツ４２とが別体とされており、該下部パーツ４２の肉厚が厚いものを図示して説明したが、このように、肉厚を厚くする場合には、例えば、図１に示す第１の実施の形態に係る加工ヘッド用カバー１のように、一体成形されている場合には、上記伸縮部１ｂの下方の肉厚を厚くしたものであっても良い。

１ 加工ヘッド用カバー
１ａ 装着部
１ｂ 凹条
１ｆ 底面部
１ｇ 湾曲部
１ｈ 開口
１ｐ 凸条
２ 加工ヘッド
３ 制御装置
６ 放射ノズル
２０ 加工ヘッド用カバー
２１ 上部パーツ
２１ａ 装着部
２１ｂ 凹条
２２ 下部パーツ
２２ａ 湾曲部
２２ｂ底面部
２２ｃ 開口
２３ 摺接部材
２５ 筒状保護部材
３０ 加工ヘッド用カバー
３１ 上部パーツ
３１ａ 装着部
３１ｂ 伸縮部
３２ 下部パーツ
３２ａ 開口
３３ 摺接部材
４０ 加工ヘッド用カバー
４１ 上部パーツ
４１ａ 装着部
４１ｂ 伸縮部
４２ 下部パーツ
４２ａ 収容空間
４３ 摺接部材
４３ａ 開口

Claims (8)

1. 平面を有する被加工材に対して、その平面のＸ軸方向及びＹ軸方向並びに該被加工材に接近及び離間する方法であるＸ軸方向に移動可能とされてなるとともに、下端側にはアシストガスが噴射されレーザービームが通過する放射ノズルの先端が位置してなるレーザー加工ヘッドに対して、或いは、上記Ｘ軸方向及びＹ軸方向並びにＺ軸方向に移動可能とされてなる被加工材にレーザー加工し下端側にはアシストガスが噴射されレーザービームが通過する放射ノズルの先端が位置してなるレーザー加工ヘッドに対して装着されるレーザー加工機の加工ヘッド用カバーであって、
   上記レーザー加工ヘッドに装着される装着部が形成され、
   この装着部の下方には、上記放射ノズルが内部に収容される収容空間が形成され、少なくとも下面は上記レーザー加工ヘッドによりレーザー加工する際に上記被加工材の表面に摺接する摺接面となされ、
   この摺接面には、上記放射ノズルの先端から放出されたアシストガスやレーザービームが被加工材側に通過する開口が形成されてなり、
   上記装着部の近傍又は該装着部と摺接面との間には、上記加工ヘッド又は被加工材の少なくとも何れかが該装着部と摺接面との距離を縮める方向に相対的に移動した際、該装着部と摺接面との距離を縮める弾性部が形成されてなることを特徴とするレーザー加工機の加工ヘッド用カバー。
2. 透明又は有色透明とされた樹脂により一体成形されてなるとともに、内側面又は外側面にはレーザービームを反射する反射膜がコーティングされてなるか、又は、レーザービーム吸収材が添加された樹脂からなることを特徴とする請求項１記載のレーザー加工機の加工ヘッド用カバー。
3. 前記弾性部は、前記装着部の外側面よりも外側に膨出してなる凸条又は該装着部の内側面よりも内側に窪んでなる凹条の少なくとも何れかが周回り方向に形成されてなるものであることを特徴とする請求項１又は２記載の何れかのレーザー加工機の加工ヘッド用カバー。
4. 前記装着部及び弾性部は、ゴム又は樹脂により一体成形されてなる上部パーツに形成され、又は該上部パーツが伸縮する素材からなる弾性部となされ、この上部パーツの下端側には、前記摺接面や開口が形成された下部パーツの上端側が取り付けられてなることを特徴とする請求項１記載のレーザー加工機の加工ヘッド用カバー。
5. 前記開口の周囲には、該開口を囲うように摺接部材が円環状に固定され、この摺接部材の底面が前記摺接面とされてなることを特徴とする請求項１ないし４記載の何れかのレーザー加工機の加工ヘッド用カバー。
6. 前記装着部の外側面には、該装着部から下方側を囲んでなるとともに、内側面又は外側面にはレーザービームを反射する反射膜がコーティングされてなるか、又は、レーザービーム吸収材が添加された樹脂からなる筒状保護部材が配置されてなることを特徴とする請求項１ないし５記載の何れかのレーザー加工機の加工ヘッド用カバー。
7. 前記請求項１ないし６記載の何れかの加工ヘッド用カバーが装着されてなることを特徴とするレーザー加工機の加工ヘッド。
8. アシストガスが噴射されレーザービームが通過する放射ノズルを備えたレーザー加工ヘッドに装着される装着部が形成され、
   この装着部からレーザー加工される被加工材側に延在されてなるとともに上記放射ノズルの少なくとも先端側を覆う空間が内側に形成され、下側の中途部から下面側には下方に凸となる湾曲面又は傾斜面が形成されてなるとともに、該湾曲面又は傾斜面の一部は、上記レーザー加工ヘッドによりレーザー加工する際に上記被加工材の表面に摺接する摺接面となされ、
   この摺接面には、上記放射ノズルの先端から放出されたアシストガスやレーザービームが被加工材側に通過する開口が形成されてなり、
   上記装着部の近傍又は該装着部と摺接面との間には、上記加工ヘッド又は被加工材の少なくとも何れかが該装着部と摺接面との距離を縮める方向に相対的に移動した際、該装着部と摺接面との距離を縮める弾性部が形成されてなる加工ヘッド用カバーを装着し、
   この加工ヘッド又は被加工材の少なくとも何れかを移動させることにより、上記摺接面を被加工材の表面に押圧させながら、平面を有する被加工材に対して、その平面のＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させるとともに、上記放射ノズルの先端からアシストガスを噴射するとともにレーザービームを放射させることによりレーザー加工することを特徴とする被加工材に対するレーザー加工方法。