JP3376028B2 - レーザ加工機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、例えば、金属板等の加
工対象物を所定の形状に切断するのに好適なレーザ加工
機に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】一般に、レーザ加工機を用いて金属板等
の加工対象物を切断するときには、この加工対象物にレ
ーザビームを照射するとともに、酸素ガス，窒素ガス等
をいわゆるアシストガスとして噴出し、レーザビームで
溶融した加工対象物を吹き飛ばすようにして切断加工を
行っている。 【０００３】従来、このような切断加工を行うレーザ加
工機では、通常、噴出するアシストガスの圧力を以下に
示すような構造により調整できるようになっている。図
３に示すように、レーザ加工機１においては、アシスト
ガスが充填されたガス容器２と加工ヘッド３とがアシス
トガス供給経路４で接続されている。このアシストガス
供給経路４には、アシストガスの圧力を調整するため
の、いわゆるレギュレータ（圧力調整器）５が備えられ
ているが、１台のレギュレータ５のみで低圧から高圧ま
での範囲をカバーしようとすると、特に低圧時に圧力が
不安定となり、良好な切断面を得ることができなくなる
という問題がある。このような問題を防ぐために、アシ
ストガス供給経路４は、途中で、例えば高圧用，低圧用
の２本のアシストガス供給経路４ａ，４ｂに分岐し、ア
シストガス供給経路４ａ，４ｂには、レギュレータ５が
それぞれ設けられている。そして、これらのアシストガ
ス供給経路４ａ，４ｂは、電磁弁６で切り換え自在な構
造とされている。このような構造により、設定すべき圧
力に対応して電磁弁６で高圧用のアシストガス供給経路
４ａあるいは低圧用のアシストガス供給経路４ｂを切り
換えるとともに、レギュレータ５で加工ヘッド３に供給
するアシストガスの圧力を設定している。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来のレーザ加工機１においては、アシストガ
スの圧力設定値を変更するためには、レギュレータ５の
圧力計等を目視しながら調整ダイヤルにより手動で調整
しなければならないので、作業を中断しなければならず
圧力設定値の変更に手間がかかるうえ、その設定精度も
良くないという問題がある。本発明は、以上のような点
を考慮してなされたもので、アシストガスの圧力設定値
の変更を自動的に行い作業効率を向上させるとともに、
その設定精度を向上させることのできるレーザ加工機を
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】本発明は、加工ヘッドか
らレーザビームを照射するとともにアシストガスを噴出
して加工対象物を切断するレーザ加工機であって、該レ
ーザ加工機のアシストガス供給源から加工ヘッドにアシ
ストガスを供給するためのアシストガス供給経路には、
少なくとも高圧用アシストガス経路と低圧用アシストガ
ス経路とが切り換え可能に具備され、かつ前記高圧用ア
シストガス経路には高圧用圧力調整器が備えられるとと
もに、前記低圧用アシストガス経路には低圧用圧力調整
器が備えられ、さらに前記高圧用圧力調整器および低圧
用圧力調整器の圧力設定値を制御する制御手段が備えら
れるとともに、前記加工ヘッドには、前記レーザビーム
を孔内に通過させるために光軸方向に延ばされた貫通孔
と、該貫通孔が、その貫通孔内を前記レーザビームが通
過可能に開放された状態で前記アシストガスを出し入れ
するためのガス流路とが設けられ、該ガス流路には、前
記アシストガス供給経路と、前記加工ヘッド内のアシス
トガスを排出するためのアシストガス排出管とが接続さ
れ、該アシストガス排出管の前記ガス流路と反対側の端
部側に排出弁機構が備えられていることを特徴としてい
る。 【０００６】 【作用】本発明のレーザ加工機では、アシストガス供給
経路に、少なくとも高圧用アシストガス経路と低圧用ア
シストガス経路とを切り換え可能に具備し、かつ高圧用
アシストガス経路には高圧用圧力調整器を備え、低圧用
アシストガス経路には低圧用圧力調整器を備え、さらに
高圧用圧力調整器および低圧用圧力調整器の圧力設定値
を制御する制御手段を備えるとともに、加工ヘッドに
は、レーザビームを孔内に通過させるために光軸方向に
延ばされた貫通孔と、その貫通孔が、その貫通孔内をレ
ーザビームが通過可能に開放された状態でアシストガス
を出し入れするためのガス流路とが設けられ、そのガス
流路には、アシストガス供給経路と、加工ヘッド内のア
シストガスを排出するためのアシストガス排出管とが接
続され、そのアシストガス排出管の前記ガス流路と反対
側の端部側に排出弁機構が備えられた構成となってい
る。このような構成により、供給すべきアシストガスの
圧力によって、高圧用アシストガス経路あるいは低圧用
アシストガス経路に切り換え、圧力調整器でアシストガ
スの圧力を所定の圧力に調整する。そして、アシストガ
スの圧力設定値を変更するときには、制御手段により、
高圧用圧力調整器あるいは低圧用圧力調整器の圧力設定
値を自動的に変更する。また、加工ヘッドから噴出する
アシストガスの種類を切り換える場合に、貫通孔内のレ
ーザビームを通過可能に開放した状態で、排出弁機構に
よって、排出弁機構が接続されているアシストガス排出
管およびガス流路を通して、加工ヘッド内のアシストガ
スを排出してから切り換えを行うことができる。また、
この切り換えは、必要ならば、加工ヘッドからレーザビ
ームを照射させた状態で行うこともできる。 【０００７】 【実施例】以下、本発明を図面に示す一実施例を参照し
て説明する。図１は、本発明に係るレーザ加工機Ａを示
すものである。レーザ加工機Ａは、水平面内で直交する
２方向に移動自在な加工テーブル１１と、加工テーブル
１１の上方に位置する加工ヘッド１２と、複数種のアシ
ストガスがそれぞれ充填された複数のガスボンベ１３
ａ，１３ｂおよびエアコンプレッサ１３ｃからなるアシ
ストガス供給源１３と、加工ヘッド１２とアシストガス
供給源１３との間に配設されたアシストガス供給経路１
４とから概略構成されている。 【０００８】図２に示すように、加工ヘッド１２には、
図示しないレーザ発振源から出力されたレーザビームを
照射するためのノズル１６が備えられている。このノズ
ル１６は、略円錐台形の部材であって、その内部にはこ
のノズル１６の軸線に沿って、貫通孔１７が形成されて
いる。この貫通孔１７は、レーザビームの光軸と軸線が
一致している。 【０００９】また、加工ヘッド１２には、前記ノズル１
６の貫通孔１７内にアシストガスを噴出するためのガス
流路１８が形成されている。このガス流路１８には、前
記アシストガス供給経路１４を構成するガス管２０と、
ガス流路１８内のアシストガスを大気中に排出するため
の排出弁機構２１とが接続されている。 【００１０】排出弁機構２１は、ガス流路１８に接続さ
れたアシストガス排出管２２と、このアシストガス排出
管２２の端部に設けられて、アシストガス排出管２２を
開閉自在とする弁（図示なし）を備えたガス排出電磁弁
２３と、ガス排出電磁弁２３に設けられたサイレンサ２
４と、アシストガス排出管２２内の圧力を計るアシスト
ガス圧力計２５とから構成されている。このような構成
からなる排出弁機構２１は、図示しない弁制御回路によ
り、アシストガスを切り換える信号が入力されたとき
に、ガス排出電磁弁２３の弁（図示なし）を駆動してア
シストガス排出管２２を開放し、ここからガス流路１８
内のアシストガスを大気中に排出する構造とされてい
る。 【００１１】図１に示したように、前記アシストガス供
給経路１４は、以下の様な構成とされている。酸素ガス
が充填されたガスボンベ１３ａ，窒素ガスが充填された
ガスボンベ１３ｂ，エアコンプレッサ１３ｃにそれぞれ
接続された酸素用ガス管２７，窒素用ガス管２８，圧縮
空気用ガス管２９が、高圧用電空レギュレータ（高圧用
圧力調整器）３０を備えた高圧用ガス管（高圧用アシス
トガス経路）３１に接続されている。また、前記酸素用
ガス管２７は、途中で分岐して、低圧用電空レギュレー
タ（低圧用圧力調整器）３２を備えた低圧用ガス管（低
圧用アシストガス経路）３３に接続されている。これに
より、酸素用ガス管２７は、分岐して高圧用ガス管３１
と低圧用ガス管３３とに接続されたことになる。そし
て、高圧用ガス管３１と低圧用ガス管３３とは合流し
て、加工ヘッド１２に接続された前記ガス管２０に接続
されている。 【００１２】上記のような配管構成からなるアシストガ
ス供給経路１４の高圧用電空レギュレータ３０，低圧用
電空レギュレータ３２には、図示しないレギュレータ制
御回路（制御手段）が備えられている。レギュレータ制
御回路（図示なし）では、供給すべきアシストガスの種
類，圧力値を入力することにより、電磁弁３４，３４，
…で酸素用ガス管２７，窒素用ガス管２８，圧縮空気用
ガス管２９との接続を切り換えるとともに、入力された
圧力値に対応して高圧用ガス管３１あるいは低圧用ガス
管３３のいずれかを選択し、また前記圧力値を電圧に変
換して高圧用電空レギュレータ３０，低圧用電空レギュ
レータ３２に出力する。そして、高圧用電空レギュレー
タ３０，低圧用電空レギュレータ３２では、入力された
電圧により圧力設定値を自動的に変更する構造になって
いる。 【００１３】次に、上記の構成からなるレーザ加工機Ａ
の作用について、図１および図２を参照して説明する。
ここでは、例えば、高圧のアシストガスを用いて切断す
る必要のあるステンレス板を、切断すべき加工対象物と
し、無酸化切断をする場合について説明する。まず、レ
ーザ加工機Ａで切断加工を行うときには、加工ヘッド１
２のノズル１６を、加工テーブル１１上に載置したステ
ンレス板（図示なし）から所定の高さの位置に保持した
状態にする。 【００１４】そして、ステンレス板（図示なし）に、レ
ーザ発振源（図示なし）から発振されたレーザビームを
ノズル１６の貫通孔１７（図２参照）を介して照射する
とともに、アシストガスとして酸素ガスをノズル１６か
ら噴出させ、ピアッシング（孔明け）を行う。このと
き、加工すべきステンレス板（図示なし）の板厚に対応
して予め決定したアシストガスの圧力値をレギュレータ
制御回路（図示なし）に入力しておく。ここで本実施例
では、決定したアシストガスの圧力値は低圧であるもの
とする。すると、レギュレータ制御回路（図示なし）で
は、図１に示した低圧用ガス管３３を選択し、図示しな
いバルブで酸素用ガス管２７と接続するとともに、入力
された圧力値を電圧に変換して低圧用電空レギュレータ
３２に出力する。そして、低圧用電空レギュレータ３２
では、入力された電圧により圧力設定値を自動的に変更
する。これにより、ガスボンベ１３ａから送給された酸
素ガスは、低圧用ガス管３３を介して、低圧用電空レギ
ュレータ３２で所定の圧力に調整され、ノズル１６から
噴出される。 【００１５】このようにしてピアッシングの完了した
後、図示しない制御装置により、電磁弁３４を操作して
アシストガスを酸素から窒素に切り換える。これととも
に、弁制御回路（図示なし）により、図２に示した排出
弁機構２１のガス排出電磁弁２３を駆動して、アシスト
ガス排出管２２を開放し、ガス流路１８およびガス管２
０内に残留した酸素ガスを大気中に速やかに排出させ
る。このとき、ガス排出電磁弁２３を開いておく時間
は、ガス流路１８およびガス管２０内に残留するアシス
トガスが全て排出されるよう、予め設定しておくものと
する。 【００１６】そして、弁制御回路（図示なし）により、
ガス排出電磁弁２３を駆動して弁（図示なし）を閉じ、
ノズル１６から窒素ガスを噴出させて、アシストガスを
切り換えた後、ノズル１６の貫通孔１７からレーザビー
ムを照射しつつ加工テーブル１１または加工ヘッド１２
を水平面内で移動させ、前記ピアッシングした箇所を始
点として、ステンレス板（図示なし）を所定の形状に切
断する。このとき、アシストガスとして窒素ガスを用い
ているので、ステンレス板（図示なし）の切断面が酸化
して変色することなく、ステンレスの光沢を保つことが
できる。また、このとき窒素ガスの圧力は、上記と同様
にして、圧力設定値をレギュレータ制御回路（図示な
し）に入力しておくことにより、高圧用電空レギュレー
タ３０の圧力設定値が自動的に変更され、所定の圧力に
調整される。 【００１７】上記のようにしてステンレス板（図示な
し）の切断加工が完了した後、次に板厚の異なるステン
レス板（図示なし）を切断する場合には、アシストガス
の圧力設定値を変更する必要がある。このようなときに
は、加工すべきステンレス板（図示なし）の板厚に対応
したアシストガスの圧力値を決定してレギュレータ制御
回路（図示なし）に入力する。すると、レギュレータ制
御回路（図示なし）では、電磁弁３４で酸素用ガス管２
７，窒素用ガス管２８，圧縮空気用ガス管２９との接続
を切り換えるとともに、高圧用ガス管３１あるいは低圧
用ガス管３３を選択し、また入力された圧力値を電圧に
変換して高圧用電空レギュレータ３０，低圧用電空レギ
ュレータ３２に出力する。そして、高圧用電空レギュレ
ータ３０，低圧用電空レギュレータ３２では、入力され
た電圧により圧力設定値を自動的に変更する。これによ
り、ガスボンベ１３ａから送給された酸素ガスは、低圧
用ガス管３３を介して低圧用電空レギュレータ３２で所
定の圧力に調整され、ガスボンベ１３ｂから送給された
窒素ガスは高圧用ガス管３１を介して高圧用電空レギュ
レータ３０で所定の圧力に調整され、加工ヘッド１２の
ノズル１６から噴出される。 【００１８】上述したように、レーザ加工機Ａでは、ア
シストガス供給経路１４の高圧用ガス管３１，低圧用ガ
ス管３３に、高圧用電空レギュレータ３０，低圧用電空
レギュレータ３２を備え、これら高圧用電空レギュレー
タ３０，低圧用電空レギュレータ３２をレギュレータ制
御回路（図示なし）で制御する構成とした。これによ
り、加工すべきステンレス板（図示なし）の板厚等に対
応して決定される酸素ガスの圧力設定値をレギュレータ
制御回路（図示なし）に入力するのみで、高圧用電空レ
ギュレータ３０あるいは低圧用電空レギュレータ３２の
圧力設定値を自動的に変更することができる。また、窒
素ガス，圧縮空気の場合においても、同様にして高圧用
電空レギュレータ３０の圧力設定値を変更することがで
きる。したがって、加工ヘッド１２に送給するアシスト
ガスの圧力を自動的に変更することができ、圧力設定値
の変更に際して作業を中断する必要がなく、作業効率を
大幅に向上させることができる。また、供給すべきアシ
ストガスの圧力値により、レギュレータ制御回路（図示
なし）で、前記圧力値が高圧であれば、高圧用ガス管３
１を選択して高圧用電空レギュレータ３０で酸素ガスの
圧力を調整し、また、前記圧力値が低圧であれば、低圧
用ガス管３３を選択して低圧用電空レギュレータ３２で
酸素ガスの圧力を調整する。これにより、例えば１台の
レギュレータのみで低圧から高圧までの範囲をカバーし
て圧力を調整する場合と比較して、加工ヘッド１２に送
給される酸素ガスの圧力が不安定になることがなく、安
定して一定圧の酸素ガスを供給することができる。ま
た、アシストガスの圧力設定値の設定を、レギュレータ
制御回路（図示なし），高圧用電空レギュレータ３０，
低圧用電空レギュレータ３２で行うので、従来の手動で
設定する構成に比較して、その設定精度・調整精度を向
上させることができる。さらに、レーザ加工機Ａでは、
アシストガスを酸素ガスから窒素ガスに切り換えるとき
に、排出弁機構２１により、残留した酸素ガスを大気中
に速やかに排出する。したがって、アシストガスの切り
換えに要する時間を大幅に短縮することができ、これに
より、加工時間を短縮することができるうえ、アシスト
ガスの消費量を削減することができ、生産量の増加、生
産コストの低減等の効果を奏することが可能となる。 【００１９】なお、上記実施例において、酸素ガスを供
給する酸素ガス管２７を高圧用ガス管３１と低圧用ガス
管３３とに分岐する構成としたが、これに限るものでは
なく、さらに中圧用の電空レギュレータを備えたガス管
（アシストガス経路）等を追加する構成としてもよい。
また、加工すべきステンレス板（図示なし）の板厚が変
わるときにアシストガスの圧力設定値を変更する構成と
したが、例えばアシストガスを酸素ガスから窒素ガスに
切り換えるときにその圧力設定値を変更することも可能
である。さらには、切断プログラムとリンクさせること
により、切断加工中に、例えばその加工速度等に対応し
て、アシストガスの圧力設定値を変更することも可能で
ある。さらには、加工対象物としてステンレス板（図示
なし）を用いたが、加工対象物はこれ以外のものであっ
てもよい。 【００２０】 【発明の効果】以上説明したように、本発明のレーザ加
工機によれば、アシストガス供給経路に、少なくとも高
圧用アシストガス経路と低圧用アシストガス経路とを切
り換え可能に具備し、かつ高圧用圧力調整器，低圧用圧
力調整器，制御手段を備えた構成とした。これにより、
加工すべき加工対象物の板厚，材質等に対応して決定さ
れるアシストガスの圧力設定値を制御手段に入力するの
みで、高圧用圧力調整器あるいは低圧用圧力調整器の圧
力設定値を自動的に変更することができる。さらにアシ
ストガスの種類を制御手段に入力することにより、アシ
ストガスの種類に応じた圧力設定値に自動的に変更する
ことができる。したがって、加工ヘッドに送給するアシ
ストガスの圧力を自動的に変更することができ、圧力設
定値の変更に際して作業を中断する必要がなく、作業効
率を大幅に向上させることができる。また、供給すべき
アシストガスの圧力値により、制御手段で、前記圧力値
が高圧であれば、高圧用アシストガス経路を選択して高
圧用圧力調整器でアシストガスの圧力を調整し、また、
前記圧力値が低圧であれば、低圧用アシストガス経路を
選択して低圧用圧力調整器でアシストガスの圧力を調整
する。これにより、例えば１台のレギュレータのみで低
圧から高圧までの範囲をカバーする場合と比較して、加
工ヘッドに送給されるアシストガスの圧力が不安定にな
ることがなく、安定して一定圧のアシストガスを供給す
ることができる。さらに、アシストガスの圧力設定値の
設定を、制御手段，高圧用圧力調整器，低圧用圧力調整
器で自動的に行うので、従来の手動で設定する構成に比
較して、その設定精度・調整精度を向上させることがで
きる。さらに、アシストガスの種類を切り換えるとき
に、排出弁機構により、アシストガス排出管を開放する
だけで、貫通孔やガス流路に弁機構や流路切替機構など
の可動機構を設けることなく、残留した切換前のアシス
トガスを大気中に速やかに排出することができる。した
がって、アシストガスの切り換えに要する時間を大幅に
短縮することができ、これにより、加工時間を短縮する
ことができるうえ、アシストガスの消費量を削減するこ
とができ、生産量の増加、生産コストの低減等の効果を
奏する。またさらに、レーザビームを照射したままでも
アシストガスを排出することができるから、レーザ加工
を中断することなくアシストガスの切り換えを行うこと
ができ、その結果、より生産性を向上することができる
という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明に係るレーザ加工機の一例を示す概略構
成図である。 【図２】同レーザ加工機の一部を示す正面図である。 【図３】従来のレーザ加工機の一例を示す概略構成図で
ある。 【符号の説明】 １２ 加工ヘッド １３ アシストガス供給源 １４ アシストガス供給経路 ３０ 高圧用電空レギュレータ（高圧用圧力調整器） ３１ 高圧用ガス管（高圧用アシストガス経路） ３２ 低圧用電空レギュレータ（低圧用圧力調整器） ３３ 低圧用ガス管（低圧用アシストガス経路） Ａ レーザ加工機

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 加工ヘッドからレーザビームを照射する
   とともにアシストガスを噴出して加工対象物を切断する
   レーザ加工機であって、 該レーザ加工機のアシストガス供給源から加工ヘッドに
   アシストガスを供給するためのアシストガス供給経路に
   は、少なくとも高圧用アシストガス経路と低圧用アシス
   トガス経路とが切り換え可能に具備され、かつ前記高圧
   用アシストガス経路には高圧用圧力調整器が備えられる
   とともに、前記低圧用アシストガス経路には低圧用圧力
   調整器が備えられ、さらに前記高圧用圧力調整器および
   低圧用圧力調整器の圧力設定値を制御する制御手段が備
   えられるとともに、前記加工ヘッドには、 前記レーザビームを孔内に通過させるために光軸方向に
   延ばされた貫通孔と、 該貫通孔が、その貫通孔内を前記レーザビームが通過可
   能に開放された状態で前記アシストガスを出し入れする
   ためのガス流路とが設けられ、 該ガス流路には、 前記アシストガス供給経路と、 前記加工ヘッド内のアシストガスを排出するためのアシ
   ストガス排出管とが接続され、 該アシストガス排出管の前記ガス流路と反対側の端部側
   に 排出弁機構が備えられていることを特徴とするレーザ
   加工機。