JPH10277766A - 高速ピアス穴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
高速ピアス穴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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- JPH10277766A JPH10277766A JP9085168A JP8516897A JPH10277766A JP H10277766 A JPH10277766 A JP H10277766A JP 9085168 A JP9085168 A JP 9085168A JP 8516897 A JP8516897 A JP 8516897A JP H10277766 A JPH10277766 A JP H10277766A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 酸化反応を使用するピアス穴加工方法におい
て、飛散する溶融金属を阻止すると同時に溶融金属量を
減少させて、ピアス穴の外周部の溶着を減少させ、高速
ピアス穴加工の実用化を可能にする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】 レーザにより加工部を燃焼温度直上に加
熱すると共に加熱部に酸素を噴射して酸化反応を生じさ
てピアス穴加工を行う方法において、レーザ加工ヘッド
１にレーザと酸素ガスとが通過可能な内部ノズル７を設
け、該内部ノズルに冷却液ミスト９を噴射させる外部ノ
ズル１１を設け、前記内部ノズルの先端部１３を外部ノ
ズルから突出させて設け、該突出部に冷却液ミストの噴
出方向を内部ノズルの軸心から離隔する方向に指向させ
るミストガイド１７を設け、該冷却液ミストと圧縮空気
とを加工部周囲に噴射してピアス穴加工を行うことを特
徴とする高速ピアス穴加工方法。
て、飛散する溶融金属を阻止すると同時に溶融金属量を
減少させて、ピアス穴の外周部の溶着を減少させ、高速
ピアス穴加工の実用化を可能にする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】 レーザにより加工部を燃焼温度直上に加
熱すると共に加熱部に酸素を噴射して酸化反応を生じさ
てピアス穴加工を行う方法において、レーザ加工ヘッド
１にレーザと酸素ガスとが通過可能な内部ノズル７を設
け、該内部ノズルに冷却液ミスト９を噴射させる外部ノ
ズル１１を設け、前記内部ノズルの先端部１３を外部ノ
ズルから突出させて設け、該突出部に冷却液ミストの噴
出方向を内部ノズルの軸心から離隔する方向に指向させ
るミストガイド１７を設け、該冷却液ミストと圧縮空気
とを加工部周囲に噴射してピアス穴加工を行うことを特
徴とする高速ピアス穴加工方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はレーザ加工における
高速ピアス穴加工方法および同加工方法に使用するレー
ザ加工ヘッドに関する。
高速ピアス穴加工方法および同加工方法に使用するレー
ザ加工ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザ加工によって金属板材に高速でピ
アス穴加工を行う方法として、連鎖的酸化反応を使用す
る方法がある。この方法は、ピアス穴加工を実施しよう
とする金属板材の加工部に集光したレーザ光を照射し、
金属の燃焼温度直上まで加熱すると共に、噴射ノズルか
ら純度の高い高圧の酸素ガスを、前記加工部の表面に噴
射して金属との酸化反応（燃焼）を生じさる。この酸化
反応で発生する反応熱により酸化反応は連鎖的に促進さ
れ、被加工材の金属板材は連鎖的燃焼状態となる。この
燃焼状態を酸素ガスの圧力により表面から深部に進行さ
せて行きピアス穴を貫通させる方法である。
アス穴加工を行う方法として、連鎖的酸化反応を使用す
る方法がある。この方法は、ピアス穴加工を実施しよう
とする金属板材の加工部に集光したレーザ光を照射し、
金属の燃焼温度直上まで加熱すると共に、噴射ノズルか
ら純度の高い高圧の酸素ガスを、前記加工部の表面に噴
射して金属との酸化反応（燃焼）を生じさる。この酸化
反応で発生する反応熱により酸化反応は連鎖的に促進さ
れ、被加工材の金属板材は連鎖的燃焼状態となる。この
燃焼状態を酸素ガスの圧力により表面から深部に進行さ
せて行きピアス穴を貫通させる方法である。
【０００３】上述のピアス穴加工において、加工される
ピアス穴の直径は、被加工材に噴射する酸素ガスの噴射
範囲すなわち酸素が供給される範囲にも影響されるが、
通常は板厚により直径３ｍｍ〜１０ｍｍ程度の穴とな
り、ピアス穴が貫通するまでの間、多量の溶融金属を上
方へ噴出させながらの加工となる。
ピアス穴の直径は、被加工材に噴射する酸素ガスの噴射
範囲すなわち酸素が供給される範囲にも影響されるが、
通常は板厚により直径３ｍｍ〜１０ｍｍ程度の穴とな
り、ピアス穴が貫通するまでの間、多量の溶融金属を上
方へ噴出させながらの加工となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述の方法によるピア
ス穴加工においては、図３および図４に示す如く、ピア
ス穴５０が貫通するまでに噴出する多量の溶融金属５１
は、加工中のピアス穴５０の外周部に溶着すると共にピ
アス穴５０からかなり離隔した周囲の各所に粒状となっ
て飛散して溶着する。ピアス穴の外周部に溶着した溶融
金属５１は、次の工程である切断加工に移行する際にノ
ズルと干渉を生ずるなどの問題がある。
ス穴加工においては、図３および図４に示す如く、ピア
ス穴５０が貫通するまでに噴出する多量の溶融金属５１
は、加工中のピアス穴５０の外周部に溶着すると共にピ
アス穴５０からかなり離隔した周囲の各所に粒状となっ
て飛散して溶着する。ピアス穴の外周部に溶着した溶融
金属５１は、次の工程である切断加工に移行する際にノ
ズルと干渉を生ずるなどの問題がある。
【０００５】また、上述の方法によるピアス穴加工にお
いては、遠くまで飛散する溶融金属（スパッター）か
ら、加工ヘッド、加工ヘッド周囲の電気配線、および加
工ヘッドの駆動機構部などを保護する保護手段が必要と
なる。
いては、遠くまで飛散する溶融金属（スパッター）か
ら、加工ヘッド、加工ヘッド周囲の電気配線、および加
工ヘッドの駆動機構部などを保護する保護手段が必要と
なる。
【０００６】さらに、上述の方法によるピアス穴加工に
おいては、被加工材の加工部周辺に多量の熱を残すの
で、ピアス穴加工に続くその後の切断加工を不安定にす
る原因となる。
おいては、被加工材の加工部周辺に多量の熱を残すの
で、ピアス穴加工に続くその後の切断加工を不安定にす
る原因となる。
【０００７】本発明は上述の如き問題に鑑みてなされた
ものであり、本発明の課題は、連鎖的酸化反応を使用す
るピアス穴加工方法において、加工部から上方に飛散す
る溶融金属（スパッター）の上方への飛散を阻止すると
同時に噴出する溶融金属の量を減少させて、ピアス穴の
外周部に溶着する溶融金属を減少させ、高速ピアス穴加
工の実用化を可能にする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。
ものであり、本発明の課題は、連鎖的酸化反応を使用す
るピアス穴加工方法において、加工部から上方に飛散す
る溶融金属（スパッター）の上方への飛散を阻止すると
同時に噴出する溶融金属の量を減少させて、ピアス穴の
外周部に溶着する溶融金属を減少させ、高速ピアス穴加
工の実用化を可能にする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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の高速ピ
アス穴加工方法は、レーザ光により板金材料の加工部を
燃焼温度直上まで加熱すると共に、この加熱部分に噴射
ノズルから高圧の酸素ガスを噴射して金属と酸素ガスと
の間に連鎖的酸化反応（燃焼）を生じさて、板金材料に
ピアス穴加工を行う方法において、レーザ加工ヘッドに
前記レーザ光と酸素ガスとが同軸に通過可能な内部ノズ
ルを設け、該内部ノズルの外側に冷却液ミストを被加工
材へ噴射させる外部ノズルを設け、該外部ノズルから前
記内部ノズルの先端部を突出させて設け、該突出部に前
記冷却液ミストの噴出方向を内部ノズルの軸心から離隔
する方向に指向させる曲面を形成したミストガイドを設
け、前記冷却液ミストと圧縮空気とを加工部周囲に噴射
させてピアス穴加工を行うことを要旨とするものであ
る。
アス穴加工方法は、レーザ光により板金材料の加工部を
燃焼温度直上まで加熱すると共に、この加熱部分に噴射
ノズルから高圧の酸素ガスを噴射して金属と酸素ガスと
の間に連鎖的酸化反応（燃焼）を生じさて、板金材料に
ピアス穴加工を行う方法において、レーザ加工ヘッドに
前記レーザ光と酸素ガスとが同軸に通過可能な内部ノズ
ルを設け、該内部ノズルの外側に冷却液ミストを被加工
材へ噴射させる外部ノズルを設け、該外部ノズルから前
記内部ノズルの先端部を突出させて設け、該突出部に前
記冷却液ミストの噴出方向を内部ノズルの軸心から離隔
する方向に指向させる曲面を形成したミストガイドを設
け、前記冷却液ミストと圧縮空気とを加工部周囲に噴射
させてピアス穴加工を行うことを要旨とするものであ
る。
【０００９】請求項２に記載の高速ピアス穴加工方法
は、請求項１に記載の高速ピアス穴加工方法において前
記冷却液ミストを前記ミストガイドの外周の接線方向に
噴射させることを要旨とするものである。
は、請求項１に記載の高速ピアス穴加工方法において前
記冷却液ミストを前記ミストガイドの外周の接線方向に
噴射させることを要旨とするものである。
【００１０】請求項３に記載の高速ピアス穴加工方法
は、請求項１または請求項２に記載の高速ピアス穴加工
方法において、前記冷却液ミストが水ミストであること
を要旨とするものである。
は、請求項１または請求項２に記載の高速ピアス穴加工
方法において、前記冷却液ミストが水ミストであること
を要旨とするものである。
【００１１】したがって、請求項１〜請求項３に記載の
高速ピアス穴加工方法によれば、被加工材の加工部の周
囲が冷却液ミストで冷却されるので、ピアス穴径の拡大
成長が阻害されて噴出する溶融金属の量が減少する。そ
の結果、ピアス穴径周囲に溶着する量も減少し、ピアス
穴加工に引き続いて切断加工に移行する際にノズルと溶
融金属とが干渉を生ずることがない。
高速ピアス穴加工方法によれば、被加工材の加工部の周
囲が冷却液ミストで冷却されるので、ピアス穴径の拡大
成長が阻害されて噴出する溶融金属の量が減少する。そ
の結果、ピアス穴径周囲に溶着する量も減少し、ピアス
穴加工に引き続いて切断加工に移行する際にノズルと溶
融金属とが干渉を生ずることがない。
【００１２】また、飛散する溶融金属が飛散途中におい
て冷却液ミストで冷却固化されると共に被加工材の加工
部の周囲も冷却されるので、溶融金属が被加工材の表面
に溶着することを防止することができる。また、加工部
から上方に飛散する溶融金属を冷却液ミストで遮断する
ことができるので、レーザ加工ヘッド周囲の機器、配
線、配管、レーザ加工ヘッドなどの駆動手段をスパッタ
ーから保護する手段が不要になる。さらに、被加工材の
加工部周辺に発生する余分の熱が除去されてほぼ一定温
度になるので、ピアス穴加工に続くその後の切断加工を
安定した状態で行うことができる。
て冷却液ミストで冷却固化されると共に被加工材の加工
部の周囲も冷却されるので、溶融金属が被加工材の表面
に溶着することを防止することができる。また、加工部
から上方に飛散する溶融金属を冷却液ミストで遮断する
ことができるので、レーザ加工ヘッド周囲の機器、配
線、配管、レーザ加工ヘッドなどの駆動手段をスパッタ
ーから保護する手段が不要になる。さらに、被加工材の
加工部周辺に発生する余分の熱が除去されてほぼ一定温
度になるので、ピアス穴加工に続くその後の切断加工を
安定した状態で行うことができる。
【００１３】上述の如き作用によって、従来不可能であ
った高速ピアス穴加工を実用的に実施することが可能と
なった。
った高速ピアス穴加工を実用的に実施することが可能と
なった。
【００１４】請求項４に記載のレーザ加工ヘッドは、集
光用光学系を備えたレーザ加工ヘッドにおいて、該レー
ザ加工ヘッド下端部にアシストガスと前記集光用光学系
で集光されたレーザ光とが同軸に通過可能な内部ノズル
を設けると共に、該内部ノズルの外側に冷却液ミストを
被加工材へ噴射させる外部ノズルを設け、該外部ノズル
から前記内部ノズルの先端部を突出させて設け、該突出
部に前記冷却液ミストの噴出方向を内部ノズルの軸心か
ら離隔する方向に指向させる曲面を形成したミストガイ
ドを設けたことを要旨とするものである。
光用光学系を備えたレーザ加工ヘッドにおいて、該レー
ザ加工ヘッド下端部にアシストガスと前記集光用光学系
で集光されたレーザ光とが同軸に通過可能な内部ノズル
を設けると共に、該内部ノズルの外側に冷却液ミストを
被加工材へ噴射させる外部ノズルを設け、該外部ノズル
から前記内部ノズルの先端部を突出させて設け、該突出
部に前記冷却液ミストの噴出方向を内部ノズルの軸心か
ら離隔する方向に指向させる曲面を形成したミストガイ
ドを設けたことを要旨とするものである。
【００１５】したがって、請求項４に記載のレーザ加工
ヘッドによれば、レーザによるピアス穴加工において、
被加工材の加工部の周囲が冷却液ミストで冷却すること
ができるので、ピアス穴径の成長が阻害されて噴出する
溶融金属の量が減少する。また、飛散する溶融金属が飛
散途中において冷却液ミストで冷却固化されると共に被
加工材の加工部の周囲も冷却されるので、溶融金属が被
加工材の表面に溶着することを防止することができる。
また、加工部から上方に飛散する溶融金属を冷却液ミス
トで遮断することができるので、レーザ加工ヘッド周囲
の機器、配線、配管、レーザ加工ヘッドなどの駆動手段
をスパッターから保護することができる。
ヘッドによれば、レーザによるピアス穴加工において、
被加工材の加工部の周囲が冷却液ミストで冷却すること
ができるので、ピアス穴径の成長が阻害されて噴出する
溶融金属の量が減少する。また、飛散する溶融金属が飛
散途中において冷却液ミストで冷却固化されると共に被
加工材の加工部の周囲も冷却されるので、溶融金属が被
加工材の表面に溶着することを防止することができる。
また、加工部から上方に飛散する溶融金属を冷却液ミス
トで遮断することができるので、レーザ加工ヘッド周囲
の機器、配線、配管、レーザ加工ヘッドなどの駆動手段
をスパッターから保護することができる。
【００１６】さらに、被加工材の加工部周辺に発生する
余分の熱が除去されてほぼ一定温度になるので、ピアス
穴加工に続くその後の切断加工を安定した状態で行うこ
とができる。
余分の熱が除去されてほぼ一定温度になるので、ピアス
穴加工に続くその後の切断加工を安定した状態で行うこ
とができる。
【００１７】請求項５に記載のレーザ加工ヘッドは、請
求項４に記載のレーザ加工ヘッドにおいて、前記外部ノ
ズルに冷却液ミストを微細ミストに細分化する絞りを設
けたことを要旨とするものである。
求項４に記載のレーザ加工ヘッドにおいて、前記外部ノ
ズルに冷却液ミストを微細ミストに細分化する絞りを設
けたことを要旨とするものである。
【００１８】したがって、請求項５に記載の発明の作用
に加えて、微細ミストの使用により、被加工材の加工部
の周囲をより均一に冷却することができるので冷却効果
を向上させることができる。
に加えて、微細ミストの使用により、被加工材の加工部
の周囲をより均一に冷却することができるので冷却効果
を向上させることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
によって説明する。図１は本発明に係る高速ピアス穴加
工方法に使用するレーザ加工ヘッド１のノズル部３を示
したものである。
によって説明する。図１は本発明に係る高速ピアス穴加
工方法に使用するレーザ加工ヘッド１のノズル部３を示
したものである。
【００２０】上記レーザ加工ヘッド１には、加圧された
酸素ガスと図示省略の凸レンズの如き集光用光学系で集
光されたレーザ光ＬＢとが同軸に通過可能なノズル穴５
を設けた内部ノズル７が設けてある。この内部ノズル７
の外側には、冷却液ミスト９を被加工材Ｗの表面に噴射
させる外部ノズル１１が設けてある。
酸素ガスと図示省略の凸レンズの如き集光用光学系で集
光されたレーザ光ＬＢとが同軸に通過可能なノズル穴５
を設けた内部ノズル７が設けてある。この内部ノズル７
の外側には、冷却液ミスト９を被加工材Ｗの表面に噴射
させる外部ノズル１１が設けてある。
【００２１】前記内部ノズル７の被加工材Ｗに面する側
の先端部１３は、外部ノズル１１から若干突出させて設
けてあり、この突出部には冷却液ミスト９をの噴出方向
を内部ノズル７の軸心から離隔する方向に指向させる曲
面１５を形成したミストガイド１７が設けてある。前記
外部ノズル１１と内部ノズル７との間には、冷却液が流
通する円環状の間隙１９が設けてある。
の先端部１３は、外部ノズル１１から若干突出させて設
けてあり、この突出部には冷却液ミスト９をの噴出方向
を内部ノズル７の軸心から離隔する方向に指向させる曲
面１５を形成したミストガイド１７が設けてある。前記
外部ノズル１１と内部ノズル７との間には、冷却液が流
通する円環状の間隙１９が設けてある。
【００２２】図２は、レーザ加工ヘッド１の外部ノズル
１１に冷却液を供給する冷却液供給システム２１を説明
する図である。この冷却液供給システム２１は、冷却液
２３を貯蔵する冷却液タンク２５と、冷却液２３と空気
２７とを加圧状態で貯留する貯留タンク２９などからな
っている。
１１に冷却液を供給する冷却液供給システム２１を説明
する図である。この冷却液供給システム２１は、冷却液
２３を貯蔵する冷却液タンク２５と、冷却液２３と空気
２７とを加圧状態で貯留する貯留タンク２９などからな
っている。
【００２３】前記冷却液タンク２５に貯蔵された冷却液
２３は、ポンプ３１により管路３３を経由して貯留タン
ク２９に供給され、また、図示省略の空圧源から圧縮空
気２７が管路３５を経由して貯留タンク２９に供給され
る様になっている。
２３は、ポンプ３１により管路３３を経由して貯留タン
ク２９に供給され、また、図示省略の空圧源から圧縮空
気２７が管路３５を経由して貯留タンク２９に供給され
る様になっている。
【００２４】前記貯留タンク２９には、貯留タンク２９
からレーザ加工ヘッド１の外部ノズル１１に冷却液２３
を供給する管路３７と、圧縮空気２７を供給する管路３
９とが設けてある。また、管路３７と管路３９のレーザ
加工ヘッド１側への接続は、冷却液２３と空気に回転を
与えるために、前記外部ノズル１１の円環状の間隙１９
の円周の接線方向から入る様に接続してある。
からレーザ加工ヘッド１の外部ノズル１１に冷却液２３
を供給する管路３７と、圧縮空気２７を供給する管路３
９とが設けてある。また、管路３７と管路３９のレーザ
加工ヘッド１側への接続は、冷却液２３と空気に回転を
与えるために、前記外部ノズル１１の円環状の間隙１９
の円周の接線方向から入る様に接続してある。
【００２５】上記構成の冷却液供給システムにより、貯
留タンク２９に貯留された冷却液２３は、貯留タンク２
９に供給される圧縮空気２７の圧力により、前記管路３
７を介してレーザ加工ヘッド１の外部ノズル１１に供給
される。また、貯留タンク２９に供給された圧縮空気２
７は、管路３９を介して外部ノズル１１に供給される。
留タンク２９に貯留された冷却液２３は、貯留タンク２
９に供給される圧縮空気２７の圧力により、前記管路３
７を介してレーザ加工ヘッド１の外部ノズル１１に供給
される。また、貯留タンク２９に供給された圧縮空気２
７は、管路３９を介して外部ノズル１１に供給される。
【００２６】したがって、上述の冷却液供給システムに
より、外部ノズル１１の円環状の間隙１９に供給され
た、冷却液２３と空気は外部ノズル１１の円環状の間隙
１９を螺旋状に回転しながらノズル口４１に至り、ノズ
ル口４１から冷却液ミスト９となって被加工材Ｗの表面
に噴射されることになる。なお、外部ノズル１１のノズ
ル口４１内には、水滴状態の冷却液４３を微細な冷却液
ミスト９に細分化するための絞り４５ａ、４５ｂが設け
てある。
より、外部ノズル１１の円環状の間隙１９に供給され
た、冷却液２３と空気は外部ノズル１１の円環状の間隙
１９を螺旋状に回転しながらノズル口４１に至り、ノズ
ル口４１から冷却液ミスト９となって被加工材Ｗの表面
に噴射されることになる。なお、外部ノズル１１のノズ
ル口４１内には、水滴状態の冷却液４３を微細な冷却液
ミスト９に細分化するための絞り４５ａ、４５ｂが設け
てある。
【００２７】上記構成のレーザ加工ヘッド１お用いて、
金属材料からなる被加工材Ｗに高速にピアス穴加工を行
うときの加工状況の概要を図１を参照しながら説明す
る。
金属材料からなる被加工材Ｗに高速にピアス穴加工を行
うときの加工状況の概要を図１を参照しながら説明す
る。
【００２８】前記レーザ加工ヘッド１の内部ノズル７か
ら、被加工材Ｗのピアス穴加工位置に集光したレーザ光
ＬＢを照射し、被加工材Ｗの加工部の温度をその被加工
材Ｗの燃焼温度直上まで加熱すると共に、高圧の酸素ガ
スをこの加熱部分に噴射する。その結果、燃焼温度直上
まで加熱された被加工材Ｗと高圧の酸素ガスとの間に急
激な連鎖的酸化反応（燃焼）が発生し、被加工材Ｗは溶
融してピアス穴が被加工材Ｗの表面から下面に向かって
明けられて行く。
ら、被加工材Ｗのピアス穴加工位置に集光したレーザ光
ＬＢを照射し、被加工材Ｗの加工部の温度をその被加工
材Ｗの燃焼温度直上まで加熱すると共に、高圧の酸素ガ
スをこの加熱部分に噴射する。その結果、燃焼温度直上
まで加熱された被加工材Ｗと高圧の酸素ガスとの間に急
激な連鎖的酸化反応（燃焼）が発生し、被加工材Ｗは溶
融してピアス穴が被加工材Ｗの表面から下面に向かって
明けられて行く。
【００２９】上述の溶融した金属は酸素ガスの圧力によ
って吹飛ばされるが、ピアス穴４０が貫通するまでの間
は上方にしか行き場所がないので、被加工材の表面に向
かって溶融金属（スパッター）４７として噴出する。ま
た、外部ノズル１１から噴出した冷却液ミスト９は、内
部ノズル先端に設けたミストガイド１７の外周の接線方
向に回転しながら噴出すると共に、その噴出方向を内部
ノズル７の軸心から離隔する方向に、すなわち、ピアス
穴の周囲の方向に指向させられる。
って吹飛ばされるが、ピアス穴４０が貫通するまでの間
は上方にしか行き場所がないので、被加工材の表面に向
かって溶融金属（スパッター）４７として噴出する。ま
た、外部ノズル１１から噴出した冷却液ミスト９は、内
部ノズル先端に設けたミストガイド１７の外周の接線方
向に回転しながら噴出すると共に、その噴出方向を内部
ノズル７の軸心から離隔する方向に、すなわち、ピアス
穴の周囲の方向に指向させられる。
【００３０】したがって、ピアス穴から上方に噴出した
溶融金属（スパッター）４７は、外部ノズル１１から回
転しながら放射状に、かつ、ほぼ水平方向に噴出する冷
却液ミスト９によって、上方への飛散が遮断され、その
飛散方向がほぼ水平方向に変えられる。
溶融金属（スパッター）４７は、外部ノズル１１から回
転しながら放射状に、かつ、ほぼ水平方向に噴出する冷
却液ミスト９によって、上方への飛散が遮断され、その
飛散方向がほぼ水平方向に変えられる。
【００３１】その結果、レーザ加工ヘッド周囲の機器、
配線、配管、レーザ加工ヘッドなどの駆動手段をスパッ
ターから保護する手段が不要になる。
配線、配管、レーザ加工ヘッドなどの駆動手段をスパッ
ターから保護する手段が不要になる。
【００３２】また、被加工材の加工部の周囲が冷却液ミ
ストで冷却されるので、ピアス穴径の拡大成長が阻害さ
れて噴出する溶融金属の量が減少する。その結果、ピア
ス穴径周囲に溶着する量も減少し、ピアス穴加工に引き
続いて切断加工に移行する際にノズルと溶融金属とが干
渉を生ずることがない。
ストで冷却されるので、ピアス穴径の拡大成長が阻害さ
れて噴出する溶融金属の量が減少する。その結果、ピア
ス穴径周囲に溶着する量も減少し、ピアス穴加工に引き
続いて切断加工に移行する際にノズルと溶融金属とが干
渉を生ずることがない。
【００３３】さらに、飛散する溶融金属（スパッター）
４７が飛散途中において冷却液ミスト９で冷却固化され
ると共に被加工材Ｗの加工部の周囲も冷却されるので、
溶融金属（スパッター）４７が被加工材Ｗの表面に溶着
しなくなる。また、被加工材の加工部周辺に発生する余
分の熱が除去されてほぼ一定温度になるので、ピアス穴
加工に続くその後の切断加工を安定した状態で行うこと
ができる。
４７が飛散途中において冷却液ミスト９で冷却固化され
ると共に被加工材Ｗの加工部の周囲も冷却されるので、
溶融金属（スパッター）４７が被加工材Ｗの表面に溶着
しなくなる。また、被加工材の加工部周辺に発生する余
分の熱が除去されてほぼ一定温度になるので、ピアス穴
加工に続くその後の切断加工を安定した状態で行うこと
ができる。
【００３４】上述の如き作用によって、従来不可能であ
った高速ピアス穴加工を実用的に実施することが可能と
なった。なお、前記冷却液には、冷却効果も大きくかつ
安価である水を使用して、水ミストを外部ノズル１１か
ら噴射する様うにするのが望まし。しかし燃えにくく粘
度が低くい油を油ミストにして、水ミストの代わりに使
用するこも可能である。
った高速ピアス穴加工を実用的に実施することが可能と
なった。なお、前記冷却液には、冷却効果も大きくかつ
安価である水を使用して、水ミストを外部ノズル１１か
ら噴射する様うにするのが望まし。しかし燃えにくく粘
度が低くい油を油ミストにして、水ミストの代わりに使
用するこも可能である。
【００３５】
【発明の効果】請求項１〜請求項３に記載の発明によれ
ば、被加工材の加工部の周囲が冷却液ミストで冷却され
るので、ピアス穴径の拡大成長が阻害されて噴出する溶
融金属の量が減少する。その結果、ピアス穴径周囲に溶
着する量も減少し、ピアス穴加工に引き続いて切断加工
に移行する際にノズルと溶融金属とが干渉を生ずること
がない。
ば、被加工材の加工部の周囲が冷却液ミストで冷却され
るので、ピアス穴径の拡大成長が阻害されて噴出する溶
融金属の量が減少する。その結果、ピアス穴径周囲に溶
着する量も減少し、ピアス穴加工に引き続いて切断加工
に移行する際にノズルと溶融金属とが干渉を生ずること
がない。
【００３６】また、飛散する溶融金属が飛散途中におい
て冷却液ミストで冷却固化されると共に被加工材の加工
部の周囲も冷却されるので、溶融金属が被加工材の表面
に溶着することを防止することができる。
て冷却液ミストで冷却固化されると共に被加工材の加工
部の周囲も冷却されるので、溶融金属が被加工材の表面
に溶着することを防止することができる。
【００３７】また、加工部から上方に飛散する溶融金属
を冷却液ミストで遮断することができるので、レーザ加
工ヘッド周囲の機器、配線、配管、レーザ加工ヘッドな
どの駆動手段をスパッターから保護する手段が不要とな
る。さらに、被加工材の加工部周辺に発生する余分の熱
が除去されてほぼ一定温度になるので、ピアス穴加工に
続くその後の切断加工を安定した状態で行うことができ
る。
を冷却液ミストで遮断することができるので、レーザ加
工ヘッド周囲の機器、配線、配管、レーザ加工ヘッドな
どの駆動手段をスパッターから保護する手段が不要とな
る。さらに、被加工材の加工部周辺に発生する余分の熱
が除去されてほぼ一定温度になるので、ピアス穴加工に
続くその後の切断加工を安定した状態で行うことができ
る。
【００３８】以上のことから実用的な実施が不可能であ
った高速ピアス穴加工の実用的実施が可能となった。
った高速ピアス穴加工の実用的実施が可能となった。
【００３９】請求項４に記載の発明によれば、レーザに
よるピアス穴加工において、被加工材の加工部の周囲が
冷却液ミストで冷却することができるので、ピアス穴径
の成長が阻害されて噴出する溶融金属の量が減少する。
また、飛散する溶融金属が飛散途中において冷却液ミス
トで冷却固化されると共に被加工材の加工部の周囲も冷
却されるので、溶融金属が被加工材の表面に溶着するこ
とを防止することができる。また、加工部から上方に飛
散する溶融金属を冷却液ミストで遮断することができる
ので、レーザ加工ヘッド周囲の機器、配線、配管、レー
ザ加工ヘッドなどの駆動手段をスパッターから保護する
ことができる。
よるピアス穴加工において、被加工材の加工部の周囲が
冷却液ミストで冷却することができるので、ピアス穴径
の成長が阻害されて噴出する溶融金属の量が減少する。
また、飛散する溶融金属が飛散途中において冷却液ミス
トで冷却固化されると共に被加工材の加工部の周囲も冷
却されるので、溶融金属が被加工材の表面に溶着するこ
とを防止することができる。また、加工部から上方に飛
散する溶融金属を冷却液ミストで遮断することができる
ので、レーザ加工ヘッド周囲の機器、配線、配管、レー
ザ加工ヘッドなどの駆動手段をスパッターから保護する
ことができる。
【００４０】さらに、被加工材の加工部周辺に発生する
余分の熱が除去されてほぼ一定温度になるので、ピアス
穴加工に続くその後の切断加工を安定した状態で行うこ
とができる。
余分の熱が除去されてほぼ一定温度になるので、ピアス
穴加工に続くその後の切断加工を安定した状態で行うこ
とができる。
【００４１】請求項５に記載の発明によれば、請求項４
に記載の発明の効果に加え、冷却液ミストを微細ミスト
に細分化することができるので、被加工材の加工部の周
囲をより均一に冷却することができるので冷却効果を向
上させることができる。
に記載の発明の効果に加え、冷却液ミストを微細ミスト
に細分化することができるので、被加工材の加工部の周
囲をより均一に冷却することができるので冷却効果を向
上させることができる。
【図１】本発明に係る高速ピアス穴加工方法に使用する
レーザ加工ヘッドのノズル部を示した図。
レーザ加工ヘッドのノズル部を示した図。
【図２】図１のレーザ加工ヘッドの外部ノズルへの冷却
液供給システム。
液供給システム。
【図３】従来技術によって高速ピアス穴加工を実施した
ときの加工状態の説明図。
ときの加工状態の説明図。
【図４】図３におけるＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図。
１ レーザ加工ヘッド ３ ノズル部 ５ ノズル穴 ７ 内部ノズル ９ 冷却液ミスト １１ 外部ノズル １５ 曲面 １７ ミストガイド １９ 円環状の間隙 ２１ 冷却液供給システム ２３ 冷却液 ２５ 冷却液タンク ２７ 空気 ２９ 貯留タンク ３１ ポンプ ４０ ピアス穴 ４１ ノズル口 ４７ 溶融金属（スパッター）
Claims (5)
- 【請求項１】 レーザ光により板金材料の加工部を燃焼
温度直上まで加熱すると共に、この加熱部分に噴射ノズ
ルから高圧の酸素ガスを噴射して金属と酸素ガスとの間
に連鎖的酸化反応（燃焼）を生じさて、板金材料にピア
ス穴加工を行う方法において、レーザ加工ヘッドに前記
レーザ光と酸素ガスとが同軸に通過可能な内部ノズルを
設け、該内部ノズルの外側に冷却液ミストを被加工材へ
噴射させる外部ノズルを設け、該外部ノズルから前記内
部ノズルの先端部を突出させて設け、該突出部に前記冷
却液ミストの噴出方向を内部ノズルの軸心から離隔する
方向に指向させる曲面を形成したミストガイドを設け、
前記冷却液ミストと圧縮空気とを加工部周囲に噴射させ
てピアス穴加工を行うことを特徴とする高速ピアス穴加
工方法。 - 【請求項２】 前記冷却液ミストを前記ミストガイドの
外周の接線方向に噴射させることを特徴とする請求項１
に記載の高速ピアス穴加工方法。 - 【請求項３】 前記冷却液ミストが水ミストであること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の高速ピア
ス穴加工方法。 - 【請求項４】 集光用光学系を備えたレーザ加工ヘッド
において、該レーザ加工ヘッド下端部に酸素ガスと前記
集光用光学系で集光されたレーザ光とが同軸に通過可能
な内部ノズルを設けると共に、該内部ノズルの外側に冷
却液ミストを被加工材へ噴射させる外部ノズルを設け、
該外部ノズルから前記内部ノズルの先端部を突出させて
設け、該突出部に前記冷却液ミストの噴出方向を内部ノ
ズルの軸心から離隔する方向に指向させる曲面を形成し
たミストガイドを設けたことを特徴とするレーザ加工ヘ
ッド。 - 【請求項５】 前記外部ノズルに冷却液ミストを微細ミ
ストに細分化する絞りを設けたことを特徴とする請求項
４に記載のレーザ加工ヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9085168A JPH10277766A (ja) | 1997-04-03 | 1997-04-03 | 高速ピアス穴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 |
|---|---|---|---|
| JP9085168A JPH10277766A (ja) | 1997-04-03 | 1997-04-03 | 高速ピアス穴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 (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10277766A true JPH10277766A (ja) | 1998-10-20 |
Family
ID=13851142
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9085168A Abandoned JPH10277766A (ja) | 1997-04-03 | 1997-04-03 | 高速ピアス穴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) | JPH10277766A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002239770A (ja) * | 2001-02-20 | 2002-08-28 | Koike Sanso Kogyo Co Ltd | レーザ切断用ノズル |
| JP2002273591A (ja) * | 2001-03-16 | 2002-09-25 | Amada Co Ltd | レーザ加工ノズル機構 |
| DE102007017616B3 (de) * | 2007-04-12 | 2008-09-25 | Thyssenkrupp Steel Ag | Gas- und Kühlmitteldüse |
| US7528342B2 (en) * | 2005-02-03 | 2009-05-05 | Laserfacturing, Inc. | Method and apparatus for via drilling and selective material removal using an ultrafast pulse laser |
| JP2015139778A (ja) * | 2014-01-27 | 2015-08-03 | 株式会社アマダホールディングス | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 |
| CN108265286A (zh) * | 2017-01-03 | 2018-07-10 | 财团法人工业技术研究院 | 保护装置 |
-
1997
- 1997-04-03 JP JP9085168A patent/JPH10277766A/ja not_active Abandoned
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002239770A (ja) * | 2001-02-20 | 2002-08-28 | Koike Sanso Kogyo Co Ltd | レーザ切断用ノズル |
| JP2002273591A (ja) * | 2001-03-16 | 2002-09-25 | Amada Co Ltd | レーザ加工ノズル機構 |
| US7528342B2 (en) * | 2005-02-03 | 2009-05-05 | Laserfacturing, Inc. | Method and apparatus for via drilling and selective material removal using an ultrafast pulse laser |
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| JP2015139778A (ja) * | 2014-01-27 | 2015-08-03 | 株式会社アマダホールディングス | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 |
| CN108265286A (zh) * | 2017-01-03 | 2018-07-10 | 财团法人工业技术研究院 | 保护装置 |
| TWI632015B (zh) * | 2017-01-03 | 2018-08-11 | 財團法人工業技術研究院 | 保護裝置 |
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