JPH09192871A - 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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- JPH09192871A JPH09192871A JP8006764A JP676496A JPH09192871A JP H09192871 A JPH09192871 A JP H09192871A JP 8006764 A JP8006764 A JP 8006764A JP 676496 A JP676496 A JP 676496A JP H09192871 A JPH09192871 A JP H09192871A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 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の
提供。 【解決手段】 レーザ加工ヘッド１の先端に固定ノズル
５を設け、該固定ノズルにアシストガスＡＧの圧力によ
り付勢された遊動ノズル１７を進退可能に設け、該遊動
ノズルにレーザビームＬＢとアシストガスとが通過可能
な噴射口２１を設けると共に該噴射口を連通横断する少
なくとも一つの排出口２５を設け、前記アシストガス、
金属蒸気およびスパッターを前記排出口から排出可能に
設けたレーザ加工ヘッドにおいて、前記遊動ノズルの先
端を表面被覆材２９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させてピアシングすること
を特徴とする表面被覆材のレーザ加工方法。
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の
提供。 【解決手段】 レーザ加工ヘッド１の先端に固定ノズル
５を設け、該固定ノズルにアシストガスＡＧの圧力によ
り付勢された遊動ノズル１７を進退可能に設け、該遊動
ノズルにレーザビームＬＢとアシストガスとが通過可能
な噴射口２１を設けると共に該噴射口を連通横断する少
なくとも一つの排出口２５を設け、前記アシストガス、
金属蒸気およびスパッターを前記排出口から排出可能に
設けたレーザ加工ヘッドにおいて、前記遊動ノズルの先
端を表面被覆材２９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させてピアシングすること
を特徴とする表面被覆材のレーザ加工方法。
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固定ノズルを設け、該
固定ノズルにアシストガスの圧力により付勢された遊動
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
噴射口に連通横断する少なくとも一つの排出口を設け、
前記アシストガス、金属蒸気およびスパッターを前記排
出口から排出可能に設けたレーザ加工ヘッドにおいて、
前記遊動ノズルの先端を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させてピア
シングすることを特徴とするものである。
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固定ノズルを設け、該
固定ノズルにアシストガスの圧力により付勢された遊動
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
噴射口に連通横断する少なくとも一つの排出口を設け、
前記アシストガス、金属蒸気およびスパッターを前記排
出口から排出可能に設けたレーザ加工ヘッドにおいて、
前記遊動ノズルの先端を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させてピア
シングすることを特徴とするものである。
【００１０】また、請求項２に記載の表面被覆材のレー
ザ加工方法は、請求項１に記載の表面被覆材のレーザ加
工方法において、前記固定ノズルが表面被覆材とレーザ
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
極を兼ねたセンサーノズルであり、前記遊動ノズルが耐
熱性を有する電気絶縁体であることを特徴とするももで
ある。
ザ加工方法は、請求項１に記載の表面被覆材のレーザ加
工方法において、前記固定ノズルが表面被覆材とレーザ
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
極を兼ねたセンサーノズルであり、前記遊動ノズルが耐
熱性を有する電気絶縁体であることを特徴とするももで
ある。
【００１１】従って、請求項１または請求項２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２
９Ｂ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。特に請求項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。
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２
９Ｂ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。特に請求項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３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固定ノズルを設け、
該固定ノズルにアシストガスの圧力により付勢された遊
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する少なくとも一つの排出口を
設け、前記アシストガス金属蒸気およびスパッターを前
記排出口から排出可能に設けたレーザ加工ヘッドにおい
て、前記遊動ノズルを表面被覆材に接触状態に保持させ
ると共に、該記遊動ノズルの排出口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固定ノズルを設け、
該固定ノズルにアシストガスの圧力により付勢された遊
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する少なくとも一つの排出口を
設け、前記アシストガス金属蒸気およびスパッターを前
記排出口から排出可能に設けたレーザ加工ヘッドにおい
て、前記遊動ノズルを表面被覆材に接触状態に保持させ
ると共に、該記遊動ノズルの排出口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】また、請求項４に記載の表面被覆材のレー
ザ加工方法は、請求項３に記載の表面被覆材のレーザ加
工方法において、前記固定ノズルが被加工材とレーザ加
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
を兼ねたセンサーノズルであり、前記遊動ノズルが耐熱
性を有する電気絶縁体であることを特徴とするものであ
る。
ザ加工方法は、請求項３に記載の表面被覆材のレーザ加
工方法において、前記固定ノズルが被加工材とレーザ加
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
を兼ねたセンサーノズルであり、前記遊動ノズルが耐熱
性を有する電気絶縁体であることを特徴とするものであ
る。
【００１４】従って、請求項３または請求項４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。特に請求項４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。
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。特に請求項４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５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固定ノズルを設
け、該固定ノズルの案内部にアシストガスの圧力により
付勢された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する少なくとも一
つの排出口を設け、前記レーザ加工ヘッドと被加工材で
ある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自在に設け、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大気中に排出可
能に設けた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固定ノズルを設
け、該固定ノズルの案内部にアシストガスの圧力により
付勢された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する少なくとも一
つの排出口を設け、前記レーザ加工ヘッドと被加工材で
ある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自在に設け、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大気中に排出可
能に設けたことを特徴とするものである。
【００１６】また、請求項６に記載の表面被覆材用レー
ザ加工ヘッドは、請求項５に記載の表面被覆材用レーザ
加工ヘッドにおいて、前記固定ノズルが表面被覆材とレ
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
の電極を兼ねたセンサーノズルであり、前記遊動ノズル
が耐熱性を有する電気絶縁体であることを特徴とするも
のである。
ザ加工ヘッドは、請求項５に記載の表面被覆材用レーザ
加工ヘッドにおいて、前記固定ノズルが表面被覆材とレ
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
の電極を兼ねたセンサーノズルであり、前記遊動ノズル
が耐熱性を有する電気絶縁体であることを特徴とするも
のである。
【００１７】従って、請求項５または請求項６の表面被
覆材用レーザ加工ヘッドによれば、レーザ加工ヘッドの
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加工を行なうときには、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加工ヘ
ッド内部に侵入するのを防止することが可能である。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。
覆材用レーザ加工ヘッドによれば、レーザ加工ヘッドの
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加工を行なうときには、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加工ヘ
ッド内部に侵入するのを防止することが可能である。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または請求項２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
被覆罪を母体金属に融着させるという前加工が必要な
い。
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
被覆罪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３または請求項４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罪
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
とが可能である請求項５または請求項６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
るの金属蒸気、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にアシス
トガスの圧力で適宜な付勢力与えてレーザ加工ヘッド先
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。
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罪
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
とが可能である請求項５または請求項６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
るの金属蒸気、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にアシス
トガスの圧力で適宜な付勢力与えてレーザ加工ヘッド先
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。
【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.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｂ 7/00 Ｇ０１Ｂ 7/00 Ｋ 7/14 7/14 Ｚ
Claims (6)
- 【請求項１】 レーザ加工ヘッドの先端に固定ノズルを
設け、該固定ノズルにアシストガスの圧力により付勢さ
れた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する少なくとも一つの排出口
を設け、前記アシストガス、金属蒸気およびスパッター
を前記排出口から排出可能に設けたレーザ加工ヘッドに
おいて、前記遊動ノズルの先端を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さ
せてピアシングする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】 前記固定ノズルが表面被覆材とレーザ加
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
を兼ねたセンサーノズルであり、前記遊動ノズルが耐熱
性を有する電気絶縁体であることを特徴とする請求項１
に記載の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固定ノズルを
設け、該固定ノズルにアシストガスの圧力により付勢さ
れた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する少なくとも一つの排出
口を設け、前記アシストガス金属蒸気およびスパッター
を前記排出口から排出可能に設けたレーザ加工ヘッドに
おいて、前記遊動ノズルを表面被覆材に接触状態に保持
させると共に、該記遊動ノズルの排出口を前記固定ノズ
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４】 前記固定ノズルが被加工材とレーザ加工
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
兼ねたセンサーノズルであり、前記遊動ノズルが耐熱性
を有する電気絶縁体であることを特徴とする請求項３に
記載の表面被覆材のレーザ加工方法。 - 【請求項５】 レーザ加工ヘッドの先端に固定ノズルを
設け、該固定ノズルの案内部にアシストガスの圧力によ
り付勢された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する少なくとも
一つの排出口を設け、前記レーザ加工ヘッドと被加工材
である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自在に設け、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大気中に排出
可能に設けたことを特徴とする表面被覆材用レーザ加工
ヘッド。 - 【請求項６】 前記固定ノズルが表面被覆材とレーザ加
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
を兼ねたセンサーノズルであり、前記遊動ノズルが耐熱
性を有する電気絶縁体であることを特徴とする請求項５
に記載の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 true JPH09192871A (ja) | 1997-07-29 |
| JP3526998B2 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) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11320142A (ja) * | 1998-05-11 | 1999-11-24 | Mitsubishi Electric Corp | レーザ加工方法、被レーザ加工物の生産方法、被レーザ加工物、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 |
| US6335507B1 (en) | 1998-10-12 | 2002-01-01 | Fanuc Ltd. | Laser-beam machining method, laser-beam machining device and auxiliary tool for piercing |
| 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 |
| US7741579B2 (en) | 2005-02-25 | 2010-06-22 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Flushing lines or cavities of a laser processing machine |
| CN107627031A (zh) * | 2017-10-30 | 2018-01-26 | 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
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11320142A (ja) * | 1998-05-11 | 1999-11-24 | Mitsubishi Electric Corp | レーザ加工方法、被レーザ加工物の生産方法、被レーザ加工物、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 |
| US6335507B1 (en) | 1998-10-12 | 2002-01-01 | Fanuc Ltd. | Laser-beam machining method, laser-beam machining device and auxiliary tool for piercing |
| US6608279B2 (en) | 1998-10-21 | 2003-08-19 | Fanuc Ltd. | Laser-beam machining method, laser-beam machining device and auxiliary tool for piercing |
| US7741579B2 (en) | 2005-02-25 | 2010-06-22 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Flushing lines or cavities of a laser processing machine |
| 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 |
| CN107627031A (zh) * | 2017-10-30 | 2018-01-26 | 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 |
| 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3526998B2 (ja) | 2004-05-17 |
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