JP3526998B2 - 表面被覆材のレーザ加工方法および同加工方法に使用するレーザ加工ヘッド - Google Patents
表面被覆材のレーザ加工方法および同加工方法に使用するレーザ加工ヘッドInfo
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- JP3526998B2 JP3526998B2 JP00676496A JP676496A JP3526998B2 JP 3526998 B2 JP3526998 B2 JP 3526998B2 JP 00676496 A JP00676496 A JP 00676496A JP 676496 A JP676496 A JP 676496A JP 3526998 B2 JP3526998 B2 JP 3526998B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はレーザ加工ヘッドお
よび同ヘッドを用いた表面被覆材の切断方法に関する。
よび同ヘッドを用いた表面被覆材の切断方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】アルミニウムの板材やステンレス鋼板の
表面を擦傷から保護するために表面をビニールなどのプ
ラスチックスの薄膜で被覆した表面被覆材を従来のレー
ザ加工方法とレーザ加工ヘッドによってレーザ切断する
と、切断時に使用するアシストガスによって図３および
図４に示すように切断部周囲の被覆が剥離する現象があ
る。
表面を擦傷から保護するために表面をビニールなどのプ
ラスチックスの薄膜で被覆した表面被覆材を従来のレー
ザ加工方法とレーザ加工ヘッドによってレーザ切断する
と、切断時に使用するアシストガスによって図３および
図４に示すように切断部周囲の被覆が剥離する現象があ
る。
【０００３】図３は従来の表面被覆材Ｗのピアシング
（穿孔加工）時のピアシング完了直前の状態を示したも
のである。ピアシング時には表面被覆材Ｗの表面にレー
ザ加工ヘッド１００の先端に設けたノズル１０１からレ
ーザビームＬＢが集光レンズ（図示省略）により集光さ
れると共にアシストガスＡＧが噴射される。このとき表
面被覆材Ｗのピアシングが完了するまでの間にアシスト
ガスＡＧが被覆材１０３と被覆された金属部との間に侵
入し、ピアシング部の周囲の被覆材１０３を金属部から
剥離させ剥離部１０５が形成される。また、図４はレー
ザ切断の進行中に前記ピアシングと同様に切断部の周囲
に剥離部１０５が形成される状態を示したものである。
（穿孔加工）時のピアシング完了直前の状態を示したも
のである。ピアシング時には表面被覆材Ｗの表面にレー
ザ加工ヘッド１００の先端に設けたノズル１０１からレ
ーザビームＬＢが集光レンズ（図示省略）により集光さ
れると共にアシストガスＡＧが噴射される。このとき表
面被覆材Ｗのピアシングが完了するまでの間にアシスト
ガスＡＧが被覆材１０３と被覆された金属部との間に侵
入し、ピアシング部の周囲の被覆材１０３を金属部から
剥離させ剥離部１０５が形成される。また、図４はレー
ザ切断の進行中に前記ピアシングと同様に切断部の周囲
に剥離部１０５が形成される状態を示したものである。
【０００４】そこで、この表面被覆材の剥離現象を防止
するために次のような加工方法が用いられている。第一
の方法は、集光レンズの焦点を切断する表面被覆材の上
方に合わせる（デフォーカシング）と共にアシストガス
の圧力を通常より弱くしてレーザ加工ヘッドを予定切断
経路上を移動させ、予定切断経路上の被覆材を軟化また
は溶融させて被覆される金属材に接着された状態にさせ
た後、切断条件を通常の切断条件またはピアシング条件
に変更して再度同じ切断経路上を移動させて切断加工ま
たはピアシングを実施する方法である。第二の方法は、
ノズルを表面被覆材に接触させた状態にしてアシストガ
スが表面被覆材面に沿って流出しないようにして切断加
工またはピアシングを実施する方法である。
するために次のような加工方法が用いられている。第一
の方法は、集光レンズの焦点を切断する表面被覆材の上
方に合わせる（デフォーカシング）と共にアシストガス
の圧力を通常より弱くしてレーザ加工ヘッドを予定切断
経路上を移動させ、予定切断経路上の被覆材を軟化また
は溶融させて被覆される金属材に接着された状態にさせ
た後、切断条件を通常の切断条件またはピアシング条件
に変更して再度同じ切断経路上を移動させて切断加工ま
たはピアシングを実施する方法である。第二の方法は、
ノズルを表面被覆材に接触させた状態にしてアシストガ
スが表面被覆材面に沿って流出しないようにして切断加
工またはピアシングを実施する方法である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来のレーザ加
工ヘッドと加工方法とによって表面被覆材にピアシング
または切断加工を行うと、ピアシング部の周囲または切
断加工部の周囲に被覆材１０３の剥離部１０５が形成さ
れる。この剥離した被覆材１０３は熱で溶融したり収縮
したりしているのでこれを元通りの状態に戻すことは困
難であり、後の加工工程や材料の搬送中に露出した金属
材料表面に傷がついてしまうという問題がある。
工ヘッドと加工方法とによって表面被覆材にピアシング
または切断加工を行うと、ピアシング部の周囲または切
断加工部の周囲に被覆材１０３の剥離部１０５が形成さ
れる。この剥離した被覆材１０３は熱で溶融したり収縮
したりしているのでこれを元通りの状態に戻すことは困
難であり、後の加工工程や材料の搬送中に露出した金属
材料表面に傷がついてしまうという問題がある。
【０００６】また剥離現象を防止する上述の二つの方法
において、第一の方法の場合には、同一の切断経路を２
回通過するので加工時間が２倍近く必要になるという問
題がある。また、デフォーカシングをするためにレーザ
加工ヘッドを被加工材からかなり上昇させた位置に移動
させてレーザビームを照射するので、被加工材からのレ
ーザ光の反射が作業者に到達する可能性も増大し安全面
上の問題もある。
において、第一の方法の場合には、同一の切断経路を２
回通過するので加工時間が２倍近く必要になるという問
題がある。また、デフォーカシングをするためにレーザ
加工ヘッドを被加工材からかなり上昇させた位置に移動
させてレーザビームを照射するので、被加工材からのレ
ーザ光の反射が作業者に到達する可能性も増大し安全面
上の問題もある。
【０００７】また第二の方法の場合には、被加工材とノ
ズルとを電極として非接触で精度良く制御できる静電容
量センサを使用することができないので、被加工材の反
りなどの変形に対してレーザ加工ヘッドを追従制御させ
て接触状態を維持することが困難である。また特にピア
シングの場合には、ノズルと被加工材とが接触している
ので切断部分からのスパッターがノズル内に侵入し集光
レンズが汚染されるという問題もある。
ズルとを電極として非接触で精度良く制御できる静電容
量センサを使用することができないので、被加工材の反
りなどの変形に対してレーザ加工ヘッドを追従制御させ
て接触状態を維持することが困難である。また特にピア
シングの場合には、ノズルと被加工材とが接触している
ので切断部分からのスパッターがノズル内に侵入し集光
レンズが汚染されるという問題もある。
【０００８】本発明は上述の如き問題点に鑑みてなされ
たものであり、本発明の課題はピアシングまたはレーザ
切断加工時に加工部周囲の被覆材が金属部から剥離しな
い表面被覆材のレーザ加工方法と同加工方法に使用する
レーザ加工ヘッドを提供することである。
たものであり、本発明の課題はピアシングまたはレーザ
切断加工時に加工部周囲の被覆材が金属部から剥離しな
い表面被覆材のレーザ加工方法と同加工方法に使用する
レーザ加工ヘッドを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載の表面被覆材のレーザ加工方法は、
レーザ加工ヘッドの先端に被加工材である表面被覆材と
該レーザ加工ヘッドとの間隙を測定可能な静電容量セン
サーの電極を兼ねた固定ノズルを設け、該固定ノズル先
端の案内孔にアシストガスの圧力により下方へ付勢され
た耐熱性の絶縁体からなる遊動ノズルを進退可能に設
け、該遊動ノズルにレーザビームと前記アシストガスと
が通過可能な噴射口を設けると共に、該噴射口に連通横
断し、かつ該遊動ノズルの軸心から外周上方へ若干傾斜
して延伸する少なくとも１個の排出口を設け、前記アシ
ストガス、金属蒸気およびスパッターを該排出口から排
出可能に設けたレーザ加工ヘッドを使用して、前記遊動
ノズルの先端を前記表面被覆材に接触状態に保持させる
と共に、該遊動ノズルの排出口を前記固定ノズルから突
出した位置まで進出させて大気中に開放してピアシング
をすることを特徴とするものである。
に、請求項１に記載の表面被覆材のレーザ加工方法は、
レーザ加工ヘッドの先端に被加工材である表面被覆材と
該レーザ加工ヘッドとの間隙を測定可能な静電容量セン
サーの電極を兼ねた固定ノズルを設け、該固定ノズル先
端の案内孔にアシストガスの圧力により下方へ付勢され
た耐熱性の絶縁体からなる遊動ノズルを進退可能に設
け、該遊動ノズルにレーザビームと前記アシストガスと
が通過可能な噴射口を設けると共に、該噴射口に連通横
断し、かつ該遊動ノズルの軸心から外周上方へ若干傾斜
して延伸する少なくとも１個の排出口を設け、前記アシ
ストガス、金属蒸気およびスパッターを該排出口から排
出可能に設けたレーザ加工ヘッドを使用して、前記遊動
ノズルの先端を前記表面被覆材に接触状態に保持させる
と共に、該遊動ノズルの排出口を前記固定ノズルから突
出した位置まで進出させて大気中に開放してピアシング
をすることを特徴とするものである。
【００１０】
【００１１】従って、請求項１のレーザ加工方法によれ
ば、母体金属２９Ｂから発生するスパッターと加工点か
ら逆流する余分なアシストガスＡＧおよび金属蒸気など
は、レーザー加工ヘッドから供給されるアシストガスＡ
Ｇと一緒に遊動ノズル１７の排出口２５から大気中に排
出されるため、供給したアシストガスＡＧが被覆材２９
Ａと母体金属２９Ｂとの間に侵入しない。また、排出口
２５から排出されるスパッター、アシストガスおよび金
属蒸気などは加工位置からより離れる方向に排出される
ので、これらは大気中で冷却されてから周囲の被覆材２
９Ａに接触させることができる。従って、ピアシング部
の周囲の被覆材２９Ａが母体金属２９Ｂから剥離するこ
とがなく、またスパッターがノズル内に侵入しないの
で、集光レンズなどの光学系を汚染することがなく良好
なピアシングを実施することが可能である。また、請求
項１のレーザ加工方法によれば、高い精度で加工位置の
間隙を測定可能な静電容量センサー方式のセンサーノズ
ルを使用しているので、レーザの焦点位置をピアシング
に最適な表面被覆材の表面近傍に正確に維持することが
可能となる。
ば、母体金属２９Ｂから発生するスパッターと加工点か
ら逆流する余分なアシストガスＡＧおよび金属蒸気など
は、レーザー加工ヘッドから供給されるアシストガスＡ
Ｇと一緒に遊動ノズル１７の排出口２５から大気中に排
出されるため、供給したアシストガスＡＧが被覆材２９
Ａと母体金属２９Ｂとの間に侵入しない。また、排出口
２５から排出されるスパッター、アシストガスおよび金
属蒸気などは加工位置からより離れる方向に排出される
ので、これらは大気中で冷却されてから周囲の被覆材２
９Ａに接触させることができる。従って、ピアシング部
の周囲の被覆材２９Ａが母体金属２９Ｂから剥離するこ
とがなく、またスパッターがノズル内に侵入しないの
で、集光レンズなどの光学系を汚染することがなく良好
なピアシングを実施することが可能である。また、請求
項１のレーザ加工方法によれば、高い精度で加工位置の
間隙を測定可能な静電容量センサー方式のセンサーノズ
ルを使用しているので、レーザの焦点位置をピアシング
に最適な表面被覆材の表面近傍に正確に維持することが
可能となる。
【００１２】請求項２に記載の表面被覆材のレーザ加工
方法は、レーザ加工ヘッドの先端に被加工材である表面
被覆材と該レーザ加工ヘッドとの間隙を測定可能な静電
容量センサーの電極を兼ねた固定ノズルを設け、該固定
ノズル先端の案内部にアシストガスの圧力により下方へ
付勢された耐熱性の絶縁体からなる遊動ノズルを進退可
能に設け、該遊動ノズルにレーザビームと前記アシスト
ガスとが通過可能な噴射口を設けると共に、該噴射口に
連通横断し、かつ該遊動ノズルの軸心から外周上方へ若
干傾斜して延伸する少なくとも１個の排出口を設け、前
記アシストガス、金属蒸気およびスパッターを該排出口
から排出可能に設けたレーザ加工ヘッドを使用して、前
記遊動ノズルの先端を前記表面被覆材に接触状態に保持
させる共に、該遊動ノズルの排出口の位置を前記固定ノ
ズルの遊動ノズル案内孔の位置まで後退させて該排出口
を閉止させてレーザ切断を行うことを特徴とするもので
ある。
方法は、レーザ加工ヘッドの先端に被加工材である表面
被覆材と該レーザ加工ヘッドとの間隙を測定可能な静電
容量センサーの電極を兼ねた固定ノズルを設け、該固定
ノズル先端の案内部にアシストガスの圧力により下方へ
付勢された耐熱性の絶縁体からなる遊動ノズルを進退可
能に設け、該遊動ノズルにレーザビームと前記アシスト
ガスとが通過可能な噴射口を設けると共に、該噴射口に
連通横断し、かつ該遊動ノズルの軸心から外周上方へ若
干傾斜して延伸する少なくとも１個の排出口を設け、前
記アシストガス、金属蒸気およびスパッターを該排出口
から排出可能に設けたレーザ加工ヘッドを使用して、前
記遊動ノズルの先端を前記表面被覆材に接触状態に保持
させる共に、該遊動ノズルの排出口の位置を前記固定ノ
ズルの遊動ノズル案内孔の位置まで後退させて該排出口
を閉止させてレーザ切断を行うことを特徴とするもので
ある。
【００１３】
【００１４】従って、請求項２のレーザ加工方法によれ
ば、遊動ノズル１７の排出口２５は閉止され、レーザ加
工ヘッド１から供給されるアシストガスＡＧは表面被覆
材２９の切断溝３１から全て下方に排出されるので、被
覆材２９Ａが母体金属２９Ｂから剥離することがなく、
またスパッターは表面被覆材２９の裏面側に排出されて
ノズル内に侵入することもなく良好な切断を実施するこ
とが可能である。また請求項２のレーザ加工方法によれ
ば、高い精度で加工位置の間隙を測定可能な静電容量セ
ンサー方式のセンサーノズルを使用しているので、レー
ザの焦点位置を切断に最適な表面被覆材の表面から若干
下方の位置に正確に維持させることができる。
ば、遊動ノズル１７の排出口２５は閉止され、レーザ加
工ヘッド１から供給されるアシストガスＡＧは表面被覆
材２９の切断溝３１から全て下方に排出されるので、被
覆材２９Ａが母体金属２９Ｂから剥離することがなく、
またスパッターは表面被覆材２９の裏面側に排出されて
ノズル内に侵入することもなく良好な切断を実施するこ
とが可能である。また請求項２のレーザ加工方法によれ
ば、高い精度で加工位置の間隙を測定可能な静電容量セ
ンサー方式のセンサーノズルを使用しているので、レー
ザの焦点位置を切断に最適な表面被覆材の表面から若干
下方の位置に正確に維持させることができる。
【００１５】請求項３に記載の表面被覆材用レーザ加工
ヘッドは、レーザ加工ヘッドの先端に被加工材である表
面被覆材と該レーザ加工ヘッドとの間隙を測定可能な静
電容量センサーの電極を兼ねた固定ノズルを設け、該固
定ノズル先端の案内部にアシストガスの圧力により下方
へ付勢された耐熱性の絶縁体からなる遊動ノズルを進退
可能に設け、該遊動ノズルにレーザビームと前記アシス
トガスとが通過可能な噴射口を設けると共に、該噴射口
に連通横断し、かつ該遊動ノズルの軸心から外周上方へ
若干傾斜して延伸する少なくとも１個の排出口を設け、
前記遊動ノズルの先端を前記表面被覆材に接触させた状
態において、前記固定ノズルの先端と前記表面被覆材と
の間隙を変更することにより、前記排出口を大気中へ開
閉可能に設け、ピアシング加工時には排出口を大気中へ
開放して加工点から逆流するアシストガス、金属蒸気お
よびスパッターを該排出口から大気中へ排出可能に設け
ると共に、切断加工時には該排出口を閉止させて前記ア
シストガスを全て切断溝の下方へ供給することを特徴と
するものである。
ヘッドは、レーザ加工ヘッドの先端に被加工材である表
面被覆材と該レーザ加工ヘッドとの間隙を測定可能な静
電容量センサーの電極を兼ねた固定ノズルを設け、該固
定ノズル先端の案内部にアシストガスの圧力により下方
へ付勢された耐熱性の絶縁体からなる遊動ノズルを進退
可能に設け、該遊動ノズルにレーザビームと前記アシス
トガスとが通過可能な噴射口を設けると共に、該噴射口
に連通横断し、かつ該遊動ノズルの軸心から外周上方へ
若干傾斜して延伸する少なくとも１個の排出口を設け、
前記遊動ノズルの先端を前記表面被覆材に接触させた状
態において、前記固定ノズルの先端と前記表面被覆材と
の間隙を変更することにより、前記排出口を大気中へ開
閉可能に設け、ピアシング加工時には排出口を大気中へ
開放して加工点から逆流するアシストガス、金属蒸気お
よびスパッターを該排出口から大気中へ排出可能に設け
ると共に、切断加工時には該排出口を閉止させて前記ア
シストガスを全て切断溝の下方へ供給することを特徴と
するものである。
【００１６】
【００１７】従って、請求項３の表面被覆材用レーザ加
工ヘッドによれば、レーザー加工ヘッドの先端部に設け
た固定ノズルに進退可能に設けた遊動ノズルにアシスト
ガスの圧力により適宜な付勢力を与えることが可能であ
り、この遊動ノズルと被加工材である表面被覆材との間
の摩擦力を適宜に設定することができる。また、遊動ノ
ズルの噴射口に連通横断する排出口を大気中へ開閉自在
に設けたので、該排出口が大気中に開放する位置になる
ようにレーザ加工ヘッドの位置を制御して遊動ノズルを
表面被覆材に接触させてピアシングまたは切断加工など
のレーザー加工を行うときには、例えば、ピアシング時
において被加工材から逆流してくるアシストガス、金属
蒸気またはスパッターなどをレーザー加工ヘッド内部に
侵入するのを防止すると共に、これらを加工位置からよ
り離れる方向に排出して大気中で冷却されてから周囲の
被覆材に接触させることができる。また、前記排出口が
閉止される位置にレーザ加工ヘッドの位置を制御して切
断加工を行うときには、切断加工部に供給するアシスト
ガスが全て切断溝内部に供給されるのでアシストガスを
効率的に使用することが可能である。
工ヘッドによれば、レーザー加工ヘッドの先端部に設け
た固定ノズルに進退可能に設けた遊動ノズルにアシスト
ガスの圧力により適宜な付勢力を与えることが可能であ
り、この遊動ノズルと被加工材である表面被覆材との間
の摩擦力を適宜に設定することができる。また、遊動ノ
ズルの噴射口に連通横断する排出口を大気中へ開閉自在
に設けたので、該排出口が大気中に開放する位置になる
ようにレーザ加工ヘッドの位置を制御して遊動ノズルを
表面被覆材に接触させてピアシングまたは切断加工など
のレーザー加工を行うときには、例えば、ピアシング時
において被加工材から逆流してくるアシストガス、金属
蒸気またはスパッターなどをレーザー加工ヘッド内部に
侵入するのを防止すると共に、これらを加工位置からよ
り離れる方向に排出して大気中で冷却されてから周囲の
被覆材に接触させることができる。また、前記排出口が
閉止される位置にレーザ加工ヘッドの位置を制御して切
断加工を行うときには、切断加工部に供給するアシスト
ガスが全て切断溝内部に供給されるのでアシストガスを
効率的に使用することが可能である。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態につい
て図面によって説明する。図１は本発明に係わるレーザ
加工ヘッドと同装置を用いて被加工材である表面被覆材
のピアシング（穿孔加工）を実施中の状態を示したもの
である。
て図面によって説明する。図１は本発明に係わるレーザ
加工ヘッドと同装置を用いて被加工材である表面被覆材
のピアシング（穿孔加工）を実施中の状態を示したもの
である。
【００１９】また、図２は前記レーザ加工ヘッドを用い
て被加工材である表面被覆材を切断中の状態を示したも
のである。
て被加工材である表面被覆材を切断中の状態を示したも
のである。
【００２０】さて図１を参照するに、漏斗形の空洞を有
するレーザ加工ヘッド１の先端部に設けた雌ねじ部３に
は静電容量センサーの電極を兼ねたセンサーノズル５の
雄ねじ部７が着脱可能に装着してある。このセンサーノ
ズル５は導電性の材質で製作されており、前記レーザ加
工ヘッド１とは適宜な電気絶縁体（図示省略）により絶
縁してある。また前記センサーノズル５には、該センサ
ーノズル５の先端部近くまで達する深さの案内孔９と後
述の遊動ノズル１７の胴部を案内する遊動ノズル案内孔
１１が同軸に設けてある。さらに該センサーノズル５の
上端部には、前記レーザ加工ヘッド１の漏斗形の空洞の
テーパ部１３の延長線にほぼ一致する同一のテーパ部１
５が設けてある。
するレーザ加工ヘッド１の先端部に設けた雌ねじ部３に
は静電容量センサーの電極を兼ねたセンサーノズル５の
雄ねじ部７が着脱可能に装着してある。このセンサーノ
ズル５は導電性の材質で製作されており、前記レーザ加
工ヘッド１とは適宜な電気絶縁体（図示省略）により絶
縁してある。また前記センサーノズル５には、該センサ
ーノズル５の先端部近くまで達する深さの案内孔９と後
述の遊動ノズル１７の胴部を案内する遊動ノズル案内孔
１１が同軸に設けてある。さらに該センサーノズル５の
上端部には、前記レーザ加工ヘッド１の漏斗形の空洞の
テーパ部１３の延長線にほぼ一致する同一のテーパ部１
５が設けてある。
【００２１】前記案内孔１１には、例えば、セラミック
スの如き耐熱性を有する電気絶縁体で製作した遊動ノズ
ル１７の胴部が摺動自在に嵌合してあり、この遊動ノズ
ル１７のフランジ部１９は前記案内孔９に摺動自在に嵌
合してある。さらにこの遊動ノズル１７には集光レンズ
（図示省略）により集光されたレーザビームＬＢとアシ
ストガスＡＧとが通過可能な小口径のアシストガス噴射
口２１が設けてあり、上端にはレーザビームＬＢが干渉
しない様にすると共にアシストガスＡＧを小口径に絞る
テーパ部２３が設けてある。また、遊動ノズル１７の先
端部の前記噴射口２１に連通横断する少なくとも一個の
排出口２５が設けてある。そして、この排出口２５が前
記案内孔１１から外部に進出して大気中に開放されてい
る場合には、アシストガス、金属蒸気などの気体および
スパッターなどの微粒子を大気中に排出することが可能
となる。
スの如き耐熱性を有する電気絶縁体で製作した遊動ノズ
ル１７の胴部が摺動自在に嵌合してあり、この遊動ノズ
ル１７のフランジ部１９は前記案内孔９に摺動自在に嵌
合してある。さらにこの遊動ノズル１７には集光レンズ
（図示省略）により集光されたレーザビームＬＢとアシ
ストガスＡＧとが通過可能な小口径のアシストガス噴射
口２１が設けてあり、上端にはレーザビームＬＢが干渉
しない様にすると共にアシストガスＡＧを小口径に絞る
テーパ部２３が設けてある。また、遊動ノズル１７の先
端部の前記噴射口２１に連通横断する少なくとも一個の
排出口２５が設けてある。そして、この排出口２５が前
記案内孔１１から外部に進出して大気中に開放されてい
る場合には、アシストガス、金属蒸気などの気体および
スパッターなどの微粒子を大気中に排出することが可能
となる。
【００２２】なお、前記排出口２５は被加工材にほぼ平
行に設けた例を示してあるが、排出口から大気中への出
口を被加工材から離れる方向に若干傾斜させて設ける
と、スパッターおよび金属蒸気などを加工位置からより
離れる方向に排出することができるので、高温度のスパ
ッターおよび金属蒸気などが冷却されてから被加工材と
接触させることができる利点もある。
行に設けた例を示してあるが、排出口から大気中への出
口を被加工材から離れる方向に若干傾斜させて設ける
と、スパッターおよび金属蒸気などを加工位置からより
離れる方向に排出することができるので、高温度のスパ
ッターおよび金属蒸気などが冷却されてから被加工材と
接触させることができる利点もある。
【００２３】上記構成において、前記レーザ加工ヘッド
１のアシストガスＡＧ供給口２７から大気圧より高圧の
アシストガスＡＧを供給すれば、前記遊動ノズル１７は
アシストガスＡＧの圧力により遊動ノズル１７のフラン
ジ部１９がセンサーノズル５の底部に当接する位置まで
移動させらて、遊動ノズル１７の排出口２５はセンサー
ノズル５から突出し排出口２５は大気中に開放した状態
にさせられることになる。なお、上記遊動ノズル１７が
鉛直方向に維持されている場合には、アシストガスＡＧ
の圧力によらずに自重でセンサーノズル５から突出させ
ることも可能である。
１のアシストガスＡＧ供給口２７から大気圧より高圧の
アシストガスＡＧを供給すれば、前記遊動ノズル１７は
アシストガスＡＧの圧力により遊動ノズル１７のフラン
ジ部１９がセンサーノズル５の底部に当接する位置まで
移動させらて、遊動ノズル１７の排出口２５はセンサー
ノズル５から突出し排出口２５は大気中に開放した状態
にさせられることになる。なお、上記遊動ノズル１７が
鉛直方向に維持されている場合には、アシストガスＡＧ
の圧力によらずに自重でセンサーノズル５から突出させ
ることも可能である。
【００２４】ところで、被加工材である前記表面被覆材
２９とは、アルミニウムの板材やステンレス鋼板の如く
傷が付きやすい金属の表面を擦傷から保護するために、
その表面を塩化ビニールの如きフィルムの被覆材２９Ａ
で母体金属２９Ｂを被覆したものである。この母体金属
２９Ｂと前記センサーノズル５とは図示省略の静電容量
センサー制御装置に電気的回路（図示省略）により接続
されており、ノズル３と母体金属２９Ｂとの間に誘電体
である空気を媒体とするコンデンサを形成し、母体金属
２９Ｂとノズル３との間隙を検出する静電容量センサー
の回路を形成している。
２９とは、アルミニウムの板材やステンレス鋼板の如く
傷が付きやすい金属の表面を擦傷から保護するために、
その表面を塩化ビニールの如きフィルムの被覆材２９Ａ
で母体金属２９Ｂを被覆したものである。この母体金属
２９Ｂと前記センサーノズル５とは図示省略の静電容量
センサー制御装置に電気的回路（図示省略）により接続
されており、ノズル３と母体金属２９Ｂとの間に誘電体
である空気を媒体とするコンデンサを形成し、母体金属
２９Ｂとノズル３との間隙を検出する静電容量センサー
の回路を形成している。
【００２５】上記構成において、被加工材である表面被
覆材２９にピアシングを実施する場合、圧力が約１ｋｇ
／ｃｍ2 〜３ｋｇ／ｃｍ2 （約０．１ＭＰａ〜０．３Ｍ
Ｐａ）のアシストガスＡＧをレーザ加工ヘッド１供給す
ると共に、図１に示す様に前記遊動ノズル１７の先端を
表面被覆材２９に当接させた状態において、静電容量セ
ンサー制御装置（図示省略）によりレーザ加工ヘッドの
位置を制御して、センサーノズル５と表面被覆材２９と
の間隙Ｄｐを一定（約１．５ｍｍ）に維持し、遊動ノズ
ル１７の排出口２５を大気中に開放されたた位置に常に
在る様にしながらレーザビームＬＢを表面被覆材２９に
照射してピアシングを実施する。
覆材２９にピアシングを実施する場合、圧力が約１ｋｇ
／ｃｍ2 〜３ｋｇ／ｃｍ2 （約０．１ＭＰａ〜０．３Ｍ
Ｐａ）のアシストガスＡＧをレーザ加工ヘッド１供給す
ると共に、図１に示す様に前記遊動ノズル１７の先端を
表面被覆材２９に当接させた状態において、静電容量セ
ンサー制御装置（図示省略）によりレーザ加工ヘッドの
位置を制御して、センサーノズル５と表面被覆材２９と
の間隙Ｄｐを一定（約１．５ｍｍ）に維持し、遊動ノズ
ル１７の排出口２５を大気中に開放されたた位置に常に
在る様にしながらレーザビームＬＢを表面被覆材２９に
照射してピアシングを実施する。
【００２６】上述の如きピアシング方法により、アシス
トガスＡＧは被加工材である表面被覆材２９の加工点に
集中的に供給されレーザ加工が進行すると同時に、母体
金属２９Ｂから発生するスパッターと加工点から逆流す
る余分なアシストガスＡＧおよび金属蒸気などは、レー
ザ加工ヘッドから供給されるアシストガスＡＧと一緒に
遊動ノズル１７の排出口２５から大気中に排出されるた
め、供給したアシストガスＡＧが被覆材２９Ａと母体金
属２９Ｂとの間に侵入しない。従ってピアシング部の周
囲の被覆材２９Ａが母体金属２９Ｂから剥離することが
なく、またスパッターがノズル内に侵入しないので集光
レンズなどの光学系を汚染することなく良好なピアシン
グを実施することが可能である。
トガスＡＧは被加工材である表面被覆材２９の加工点に
集中的に供給されレーザ加工が進行すると同時に、母体
金属２９Ｂから発生するスパッターと加工点から逆流す
る余分なアシストガスＡＧおよび金属蒸気などは、レー
ザ加工ヘッドから供給されるアシストガスＡＧと一緒に
遊動ノズル１７の排出口２５から大気中に排出されるた
め、供給したアシストガスＡＧが被覆材２９Ａと母体金
属２９Ｂとの間に侵入しない。従ってピアシング部の周
囲の被覆材２９Ａが母体金属２９Ｂから剥離することが
なく、またスパッターがノズル内に侵入しないので集光
レンズなどの光学系を汚染することなく良好なピアシン
グを実施することが可能である。
【００２７】なお、前記静電容量センサーの電極を兼ね
たセンサーノズル５に代えて、センサーの機能のない通
常の固定ノズル５’を設け、この固定ノズル５’に遊動
ノズル１７’を設け、この固定ノズル５’と被加工材で
ある前記表面被覆材２９との間隙の制御には、静電容量
センサーと同様に非接触で金属材料との距離の検出可能
な渦電流センサーまたは光センサーなどのその他の距離
検出センサーを利用することが可能であり、これらの距
離検出センサーを用いても上述と同様なピアシングを実
施することが可能である。
たセンサーノズル５に代えて、センサーの機能のない通
常の固定ノズル５’を設け、この固定ノズル５’に遊動
ノズル１７’を設け、この固定ノズル５’と被加工材で
ある前記表面被覆材２９との間隙の制御には、静電容量
センサーと同様に非接触で金属材料との距離の検出可能
な渦電流センサーまたは光センサーなどのその他の距離
検出センサーを利用することが可能であり、これらの距
離検出センサーを用いても上述と同様なピアシングを実
施することが可能である。
【００２８】さて、図２は被加工材である前記表面被覆
材２９を切断加工している状態を示したものであり、前
記図１とは、レーザ加工ヘッド１と表面被覆材２９との
位置関係のみが相違しており、構成する部品は同一であ
りその機能も同一なので部品の説明を省略する。
材２９を切断加工している状態を示したものであり、前
記図１とは、レーザ加工ヘッド１と表面被覆材２９との
位置関係のみが相違しており、構成する部品は同一であ
りその機能も同一なので部品の説明を省略する。
【００２９】上記構成において、ピアシングに引き続い
て切断加工を行う場合、または表面被覆材２９の端部か
ら切断加工を行う場合には、切断条件によって圧力が約
０．５ｋｇ／ｃｍ2 〜１０ｋｇ／ｃｍ2 （約０．０５Ｍ
Ｐａ〜１．０ＭＰａ）のアシストガスＡＧをレーザ加工
ヘッド１供給すると共に、図２に示す様に前記遊動ノズ
ル１７の先端を表面被覆材２９に当接させた状態におい
て、静電容量センサー制御装置（図示省略）を制御して
遊動ノズル１７の排出口２５がセンサーノズル５の前記
遊動ノズル案内孔１１の位置にくる様にセンサーノズル
５と表面被覆材２９との間隙Ｄｃが（約０．３ｍｍ〜
０．６ｍｍ）維持される様にして、レーザビームＬＢを
表面被覆材２９に照射して切断加工を実施する。
て切断加工を行う場合、または表面被覆材２９の端部か
ら切断加工を行う場合には、切断条件によって圧力が約
０．５ｋｇ／ｃｍ2 〜１０ｋｇ／ｃｍ2 （約０．０５Ｍ
Ｐａ〜１．０ＭＰａ）のアシストガスＡＧをレーザ加工
ヘッド１供給すると共に、図２に示す様に前記遊動ノズ
ル１７の先端を表面被覆材２９に当接させた状態におい
て、静電容量センサー制御装置（図示省略）を制御して
遊動ノズル１７の排出口２５がセンサーノズル５の前記
遊動ノズル案内孔１１の位置にくる様にセンサーノズル
５と表面被覆材２９との間隙Ｄｃが（約０．３ｍｍ〜
０．６ｍｍ）維持される様にして、レーザビームＬＢを
表面被覆材２９に照射して切断加工を実施する。
【００３０】上述の如き切断方法により、遊動ノズル１
７の排出口２５は閉止され、レーザ加工ヘッド１から供
給されるアシストガスＡＧは表面被覆材２９の切断溝３
１から全て下方に排出されるので、被覆材２９Ａが母体
金属２９Ｂから剥離することなく、またスパッターは表
面被覆材２９の裏面側に排出されてノズル内に侵入する
こともなく良好な切断を実施することが可能である。
７の排出口２５は閉止され、レーザ加工ヘッド１から供
給されるアシストガスＡＧは表面被覆材２９の切断溝３
１から全て下方に排出されるので、被覆材２９Ａが母体
金属２９Ｂから剥離することなく、またスパッターは表
面被覆材２９の裏面側に排出されてノズル内に侵入する
こともなく良好な切断を実施することが可能である。
【００３１】なお、この切断方法においても、前述のよ
うに前記静電容量センサーの電極を兼ねたセンサーノズ
ル５に代えて、センサーの機能のない図示しない通常の
固定ノズル５’を設け、この固定ノズル５’に遊動ノズ
ル１７’（図示省略）を設け、この固定ノズル５’と被
加工材である前記表面被覆材２９との間隙の制御には、
静電容量センサーと同様に非接触で金属材料との距離の
検出可能な渦電流センサーまたは光センサーなどのその
他の距離検出センサーを利用することが可能であり、こ
れらの距離検出センサーを用いても上述と同様な良好な
切断を実施することが可能である。
うに前記静電容量センサーの電極を兼ねたセンサーノズ
ル５に代えて、センサーの機能のない図示しない通常の
固定ノズル５’を設け、この固定ノズル５’に遊動ノズ
ル１７’（図示省略）を設け、この固定ノズル５’と被
加工材である前記表面被覆材２９との間隙の制御には、
静電容量センサーと同様に非接触で金属材料との距離の
検出可能な渦電流センサーまたは光センサーなどのその
他の距離検出センサーを利用することが可能であり、こ
れらの距離検出センサーを用いても上述と同様な良好な
切断を実施することが可能である。
【００３２】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、表面被覆材の
ピアシングにおいてピアシング周囲の被覆材が母体金属
から剥離することがなく、また加工前にレーザビームを
デフォーカスさせて被覆材に照射して被覆材を母体金属
に融着させるという前加工が必要ない。
ピアシングにおいてピアシング周囲の被覆材が母体金属
から剥離することがなく、また加工前にレーザビームを
デフォーカスさせて被覆材に照射して被覆材を母体金属
に融着させるという前加工が必要ない。
【００３３】請求項２の発明によれば、上述のピアシン
グの場合と同様に切断部周囲の被覆材が母体金属から剥
離することがなく、また加工前にレーザビームをデフォ
ーカスさせて被覆材に照射して被覆材を母体金属に融着
させるという前加工が必要ない。また、切断加工部に供
給するアシストガスが全て切断溝内部に供給されるので
アシストガスを効率的に使用することが可能である。ま
た、請求項３の発明によれば、ピアシングおよび切断加
工時に被加工材から発生する金属蒸気、スパッターまた
は逆流してくるアシストガスなどを排出する排出口を備
えた遊動ノズルをアシストガスの圧力で適宜な付勢力を
与えてレーザー加工ヘッド先端部の固定ノズルに進退可
能に設けたので、表面被覆材の被覆材をアシストガスの
風圧により剥離させることなくピアシングまたは切断加
工を効率的に行うことが可能となった。特にピアシング
加工では、逆流してくるアシストガス、金属蒸気または
スパッターなどを加工位置からより離れる方向に排出し
て大気中で冷却されてから周囲の被覆材に接触させるこ
とができる。また、前記排出口が閉止される位置にレー
ザ加工ヘッドの位置を制御して切断加工を行うときに
は、切断加工部に供給するアシストガスが全て切断溝内
部に供給されるのでアシストガスを効率的に使用するこ
とが可能である。
グの場合と同様に切断部周囲の被覆材が母体金属から剥
離することがなく、また加工前にレーザビームをデフォ
ーカスさせて被覆材に照射して被覆材を母体金属に融着
させるという前加工が必要ない。また、切断加工部に供
給するアシストガスが全て切断溝内部に供給されるので
アシストガスを効率的に使用することが可能である。ま
た、請求項３の発明によれば、ピアシングおよび切断加
工時に被加工材から発生する金属蒸気、スパッターまた
は逆流してくるアシストガスなどを排出する排出口を備
えた遊動ノズルをアシストガスの圧力で適宜な付勢力を
与えてレーザー加工ヘッド先端部の固定ノズルに進退可
能に設けたので、表面被覆材の被覆材をアシストガスの
風圧により剥離させることなくピアシングまたは切断加
工を効率的に行うことが可能となった。特にピアシング
加工では、逆流してくるアシストガス、金属蒸気または
スパッターなどを加工位置からより離れる方向に排出し
て大気中で冷却されてから周囲の被覆材に接触させるこ
とができる。また、前記排出口が閉止される位置にレー
ザ加工ヘッドの位置を制御して切断加工を行うときに
は、切断加工部に供給するアシストガスが全て切断溝内
部に供給されるのでアシストガスを効率的に使用するこ
とが可能である。
【図１】本発明に係わるレーザ加工ヘッドを使用して表
面被覆材をピアシングしている状態を示した図。
面被覆材をピアシングしている状態を示した図。
【図２】本発明に係わるレーザ加工ヘッドを使用して表
面被覆材を切断している状態を示した図。
面被覆材を切断している状態を示した図。
【図３】従来のレーザ加工ヘッドを使用して表面被覆材
Ｗをピアシングしている状態を示した図。
Ｗをピアシングしている状態を示した図。
【図４】従来のレーザ加工ヘッド使用して表面被覆材Ｗ
をレーザ切断をしている状態を示した図。
をレーザ切断をしている状態を示した図。
１ レーザ加工ヘッド
５ センサーノズル
１１ 遊動ノズル案内孔
１７ 遊動ノズル
２１ アシストガス噴射口
２５ 排出口
２９ 表面被覆材
２９Ａ 被覆材
２９Ｂ 母体金属
ＡＳ アシストガス
ＬＢ レーザビーム
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
// Ｂ２３Ｋ 101:34 Ｂ２３Ｋ 101:34
Claims (3)
- 【請求項１】 レーザ加工ヘッドの先端に被加工材であ
る表面被覆材と該レーザ加工ヘッドとの間隙を測定可能
な静電容量センサーの電極を兼ねた固定ノズルを設け、
該固定ノズル先端の案内孔にアシストガスの圧力により
下方へ付勢された耐熱性の絶縁体からなる遊動ノズルを
進退可能に設け、該遊動ノズルにレーザビームと前記ア
シストガスとが通過可能な噴射口を設けると共に、該噴
射口に連通横断し、かつ該遊動ノズルの軸心から外周上
方へ若干傾斜して延伸する少なくとも１個の排出口を設
け、前記アシストガス、金属蒸気およびスパッターを該
排出口から排出可能に設けたレーザ加工ヘッドを使用し
て、前記遊動ノズルの先端を前記表面被覆材に接触状態
に保持すると共に、該遊動ノズルの排出口の位置を前記
固定ノズルから突出した位置まで進出させて該排出口を
大気中に開放してピアシングを行うことを特徴とする表
面被覆材のレーザ加工方法。 - 【請求項２】 レーザ加工ヘッドの先端に被加工材であ
る表面被覆材と該レーザ加工ヘッドとの間隙を測定可能
な静電容量センサーの電極を兼ねた固定ノズルを設け、
該固定ノズル先端の案内部にアシストガスの圧力により
下方へ付勢された耐熱性の絶縁体からなる遊動ノズルを
進退可能に設け、該遊動ノズルにレーザビームと前記ア
シストガスとが通過可能な噴射口を設けると共に、該噴
射口に連通横断し、かつ該遊動ノズルの軸心から外周上
方へ若干傾斜して延伸する少なくとも１個の排出口を設
け、前記アシストガス、金属蒸気およびスパッターを該
排出口から排出可能に設けたレーザ加工ヘッドを使用し
て、前記遊動ノズルの先端を前記表面被覆材に接触状態
に保持すると共に、該遊動ノズルの排出口の位置を前記
固定ノズルの遊動ノズル案内孔の位置まで後退させて該
排出口を閉止させてレーザ切断を行うことを特徴とする
表面被覆材のレーザ加工方法。 - 【請求項３】 レーザ加工ヘッドの先端に被加工材であ
る表面被覆材と該レーザ加工ヘッドとの間隙を測定可能
な静電容量センサーの電極を兼ねた固定ノズルを設け、
該固定ノズル先端の案内部にアシストガスの圧力により
下方へ付勢された耐熱性の絶縁体からなる遊動ノズルを
進退可能に設け、該遊動ノズルにレーザビームと前記ア
シストガスとが通過可能な噴射口を設けると共に、該噴
射口に連通横断し、かつ該遊動ノズルの軸心から外周上
方へ若干傾斜して延伸する少なくとも１個の排出口を設
け、前記遊動ノズルの先端を前記表面被覆材に接触させ
た状態において、前記固定ノズルの先端と前記表面被覆
材との間隙を変更することにより前記排出口を大気中へ
開閉可能に設け、ピアシング加工時には排出口を大気中
へ開放して加工点から逆流するアシストガス、金属蒸気
およびスパッターを該排出口から大気中へ排出可能に設
けると共に、切断加工時には該排出口を閉止させて前記
アシストガスを全て切断溝の下方へ供給することを特徴
とする表面被覆材用レーザ加工ヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00676496A JP3526998B2 (ja) | 1996-01-18 | 1996-01-18 | 表面被覆材のレーザ加工方法および同加工方法に使用するレーザ加工ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00676496A JP3526998B2 (ja) | 1996-01-18 | 1996-01-18 | 表面被覆材のレーザ加工方法および同加工方法に使用するレーザ加工ヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09192871A JPH09192871A (ja) | 1997-07-29 |
| JP3526998B2 true JP3526998B2 (ja) | 2004-05-17 |
Family
ID=11647251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00676496A Expired - Lifetime JP3526998B2 (ja) | 1996-01-18 | 1996-01-18 | 表面被覆材のレーザ加工方法および同加工方法に使用するレーザ加工ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3526998B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3512634B2 (ja) * | 1998-05-11 | 2004-03-31 | 三菱電機株式会社 | レーザ加工方法、被レーザ加工物の生産方法、およびレーザ加工装置、並びに、レーザ加工または被レーザ加工物の生産方法をコンピュータに実行させるプログラムを格納したコンピュータが読取可能な記録媒体 |
| JP3198095B2 (ja) | 1998-10-21 | 2001-08-13 | ファナック株式会社 | レーザ加工装置 |
| DE502005011214D1 (de) | 2005-02-25 | 2011-05-19 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh | Verfahren zum Spülen von Leitungen und/oder Hohlräumen einer Laserbearbeitungsmaschine |
| JP2006255728A (ja) * | 2005-03-15 | 2006-09-28 | Amada Co Ltd | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 |
| CN107627031B (zh) * | 2017-10-30 | 2020-03-24 | 广东正业科技股份有限公司 | 一种激光切割平板加工设备及其动轴定位系统 |
-
1996
- 1996-01-18 JP JP00676496A patent/JP3526998B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09192871A (ja) | 1997-07-29 |
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