311893 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（f ) <發明之詳細說明> <發明所靥之技術範皤> 本發明僳有蘭一種使用氮氣作為輔助氣體之雷射加工 機之輔助氣體産生裝置及其控ii方法。 <習知之技術> 雷射加工機可將不鏽鋼等之鐵板精確地切斷且可育高 精度加工複雜形狀之工件，而被作為一種加工機而使用於 各種範疇中。使用雷射加工機之金羼板等之切斷方法，傜 於加工對象之金屬板上沿著預先設定之既定圖形軌跡照射 以加工頭前端之噴嘴所發出之雷射光而將加工對象金屬熔 融者。其同時，自同噴嘴中噴出氣氣或氮氣等所謂的輔助 氣體，而將上述熔融金屬吹走，而實行切斷加工者偽目前 之一般現狀。 於切斷不鏽綱等時所用之輔助氣體，可依切斷目的或 加工工件之用途等，選擇使用氯氣、氮氣、及壓缩空氣等 三種類之氣體。例如提案有特開平7—16783號公報 即第三圖所示之雷射加工機，以下依照第三圖作説明。 加工頭8之前端設有噴嘴9。其設有自加工頭8内部 貫通噴嘴頭9前端之圖未示之貫通孔，而自圖未示之外部 雷射振盪器介以雷射加工機内之既定光路及上述貫通孔照 射出雷射光束。又，加工頭8内|設有輔肋氣體用供給通 路，對此通路，經由接續於加工1^8之氣髏管44供給以 氣髏。又，被供給之輔助氣體自噴嘴9之前端與雷射光束 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 裝 II I訂 I 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（1 ) 之照射一同噴出。 氣體管44分別介以低壓用壓力調整器4 8及高壓用 壓力調整器4 9接缠以低壓用氣體管4 7與高壓用氣體管 50。高壓用氣體管50分別介以切換閥46a、46b 、46接缠著氣氣筒45a、氮氣筒45b及氣匾壓縮機 45c之氣體供給路。又，低壓用氣體管47介以切換閥 46 d接缠著氧氣茼45 a之氣體供給路。又，上述各切 換閥46a、46b、46c、46d之操作螺線管及低 壓用壓力諏整器4 8與高壓用壓力調整器4 9之操作螺線 管傺接缠於圖未示之控制裝置上。此控制裝置係實行切換 閥46a、46b、46c、46d之切換，及低壓用壓 力調整器4 8、高壓用壓力調整器4 9之壓力值之設定。 其次，說明此種構成之雷射加工機之作用。作業者在 加工開始前，將使用之輔肋氣體之種類及加工對象工件4 1之板厚等輸入上述控制裝置。上述控制裝置在加工開始 後，將加工頭8移動至加工對象工件4 1之既定開始位置 ，在此位置，從噴嘴9照射出雷射光束，同時將作為輔助 氣體之氣氣自噴嘴9噴射出。在此，假設將貫穿時之氣壓 設定成低壓，則上述控制装置對切換閘4 6 d之操作螺線 管輸出切換指令而對低壓用氣體管47供給氣氣。又，控 制裝置將對應上述壓力值之指令^號輸出至低壓用壓力調 節整器4 8 ,而將自低壓用氣體7供給至氣體管44 之輔助氣體壓力調整成上述暱力值。藉此，以既定之壓力 、 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ! I I 裝 Ί I ' 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 經濟部中央橾準局員工消費合作杜印製 五、發明説明（ 1 ) 1 1 I 值 實 行 貫 穿 〇 1 1 I 貝 穿 终 了 後 控 制 裝 置 藉 由 對 應 上 述 輸 入 之 輔 肋 氣 體 1 1 I 之 種 類 將 切 換 閥 4 6 a 4 6 b 4 6 C 予 以 切 換 t 而 將 請 先 1 1 閱 I 必 要 之 輔 肋 氣 體 送 至 高 壓 用 氣 體 管 5 0 〇 此 時 » 控 制 装 置 請 背 1 1 將 上 逑 输 入 之 對 應 加 工 對 象 工 件 4 1 板 厚 而 預 先 設 定 之 壓 A 之 注 1 I 力 值 所 對 應 之 指 令 信 號 输 出 至 高 壓 用 壓 力 調 整 器 4 9 〇 m 意 事 ί 項 1 此 9 將 自 高 壓 用 氣 體 管 5 0 供 給 至 氣 體 管 4 4 之 輔 助 氣 髏 再 填 1 寫 裝 1 之 壓 力 調 整 至 上 逑 壓 力 值 〇 如 此 > 將 所 選 擇 之 輔 肋 氣 體 以 本 頁 既 定 之 壓 力 值 白 噴 嘴 9 中 噴 射 出 而 實 行 加 工 〇 1 I < 發 明 欲 解 決 之 課 題 > 1 I 上 述 之 雷 射 加 工 機 中 各 輔 助 氣 體 之 切 斷 方 法 係 具 有 1 訂 以 下 之 特 徵 0 1 1 ) 使 用 氣 氣 之 方 法 i 加 工 對 象 金 屬 被 氯 氣 燃 燒 及 吹 飛 t 1 1 故 切 斷 慢 必 然 因 氣 化 而 變 黑 > 加 工 面 上 將 有 燒 焦 狀 0 又 » 1 I 因 輔 肋 氣 體 之 使 用 流 量 甚 多 » 故 運 轉 之 成 本 較 高 0 1 1 線 2 ) 使 用 壓 縮 空 氣 之 方 法 * 雖 可 減 低 運 轉 成 本 » 但 以 與 上 1 述 同 樣 之 理 由 1 壓 縮 空 氣 中 之 氧 氣 將 造 成 切 斷 面 之 氧 化 與 1 1 加 工 面 上 之 燒 焦 狀 〇 又 9 熔 融 金 屬 不 下 落 » 而 産 生 浮 渣 〇 ! I 3 ) 使 用 氮 氣 之 方 法 1 因 切 斷 面 不 氧 化 且 加 工 面 上 不 産 生 1 1 燒 焦 狀 t 故 加 工 後 之 外 觀 品 質 非 常 良 好 〇 又 % 因 表 面 無 氯 1 1 化 皮 膜 * 加 工 後 之 工 件 易 於 焊 接 方 面 » 輔 助 氣 髏 之 使 1 1 用 流 量 較 多 > 因 氣 氣 費 用 較 高 t .禮 運 轉 成 本 較 高 〇 1 I 如 此 » 上 述 種 方 法 中 9 6 - 考 慮 到 加 工 後 之 外 觀 品 質 及 1 1 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標牟（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 311893 Μ Β7 五、發明説明（…） 焊接容易性等，以利用氮氣之切斷方法最佳，而以往亦廣 泛利用此方法。 惟，使用氮氣之方法如前述，蓮轉成本較高，故僅使 用於適合其成本之附加價值較高之工件上。因此，對於其 他一般工件亦可使用之低成本之利佣氮氣實行切斷之雷射 加工機被眾所期待。 又，以往之使用氮氣之方法輔助氣體之使用流量甚多 ，使用氮氣筒之方法，一日内交換氮氣筒之次數非常多。 而依氣筒容量大小及使用頻度，例如有數十分鐘使用一筒 50公升之氣茼者。因此有交換氮氣筒須甚多時間之問題 〇 又，以往之使用氮氣之切斷，氮氣純度最好f用99 • 9 8%以上之物品其切斷後之外觀品質較佳，但氮氣筒 規格為99. 5%以上，實用上在99. 95至99. 9 9間而參差不齊。因此實際上使用氮氣茼作切斷時品質上 將發生參差不齊之現像而不理想。為此，氮氣純度安定之 可切斷之雷射加工機被眾所期待。 一方面，為解決上述問題，亦有使用從空氣中製作出 氮氣之氮氣産生装置之方法。此氮氣産生裝置具有活性碩 之一種吸附劑，此吸附劑之表面開設有孔。此孔較氮氣分 子之大小為大，且較氣氣分子之$小為小。對此吸附劑壓 入壓縮空氣後，氣氣分子被壓入#孔中，而使殘留於空氣 中之氮氣濃度變高。將此氮氣取出外部而儲存於氮氣槽中 -7- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210'〆297公釐） -----------批衣------.玎------# (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 五、發明説明（ 1 1 9 於 切 斷 時 白 此 氮 氣 槽 加 以 供 應 〇 1 1 雷 射 加 工 機 之 切 斷 時 所 要 求 之 氮 氣 濃 度 如 前 述 取 好 是 1 1 9 9 9 8 % 以 上 » 故 上 述 之 氮 氣 産 生 裝 置 白 運 轉 開 始 後 ^—V 請 1 先 1 至 到 達 既 定 純 度 前 須 一 時 間 0 因 此 在 此 時 間 内 有 無 法 切 閲 ik 1 背 1 斷 之 問 題 〇 面 之 1 | 又 t 上 述 氮 氣 之 純 度 偽 以 氧 氣 濃 度 計 測 定 但 實 際 作 意 事 I 項 I 業 時 僳 作 業 者 以 巨 視 觀 察 氮 氣 之 吐 出 1 故 有 純 度 精 度 與 巨 再 填 1 I 視 作 業 效 率 之 配 合 上 之 問 題 〇 寫 本 頁 裝 1 本 發 明 係 為 解 決 上 述 課 題 所 兀 成 者 t 其 巨 的 在 於 提 供 1 I — 種 藉 由 使 用 氮 氣 之 無 氯 化 切 斷 以 提 高 外 觀 品 質 且 使 氮 氣 1 I 純 度 安 定 而 使 品 質 安 定 化 1 同 時 可 降 低 蓮 轉 成 本 9 且 雷 射 1 1 訂 1 加 工 機 在 起 動 開 始 後 立 卽 可 實 行 切 斷 加 工 之 雷 射 加 工 機 之 輔 助 氣 體 産 生 裝 置 與 其 控 制 方 法 者 〇 1 | < 解 決 課 題 之 手 段 及 其 作 用 效 果 > 1 I 為 達 成 上 述 巨 的 t 本 發 明 之 雷 射 加 工 俄 之 輔 助 氣 體 産 1 1 生 装 置 為 一 種 雷 射 加 工 機 之 輔 助 氣 體 産 生 装 置 » 其 具 有 線 1 從 空 氣 中 分 離 出 氮 氣 而 産 生 氮 氣 並 將 之 儲 存 之 氮 氣 産 生 1 | 裝 置 2 〇 配 設 於 氮 氣 産 生 装 置 2 〇 之 出 口 側 之 氣 SM 證 濃 度 1 I 檢 知 手 段 2 及 氣 體 供 給 路 線 開 閉 手 段 3 其 於 加 工 時 噴 1 1 嘴 9 照 射 出 雷 射 光 » 同 時 打 開 氣 體 供 給 路 線 開 閉 手 段 3 » 1 1 將 氮 氣 産 生 裝 置 2 0 所 産 生 之 氮 氣 作 為 輔 肋 氣 體 而 自 噴 嘴 1 1 9 噴 出 > 其 特 徵 在 於 具 有 依 據 體 濃 度 檢 知 手 段 2 之 濃 1 I 度 信 號 » 開 閉 氣 體 供 給 路 線 開 閉 手 段 3 且 可 控 制 雷 射 加 工 1 1 | 8- 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS> A4規格（210X 297公釐） A7 B7 經濟部中夬樣準局員工消費合作.杜印製 五、發明説明（ ) 1 1 I 饿 之 作 動 之 控 制 裝 置 1 2 〇 1 1 I 如 上 述 等 待 氮 氣 産 生 裝 置 所 産 生 之 氮 氣 之 濃 度 到 達 1 1 既 定 值 以 上 9 在 到 達 旣 定 值 以 上 時 則 打 開 氣 體 供 給 路 線 開 請 1 1 閉 手 段 > 而 將 氮 氣 産 生 裝 置 之 氮 氣 作 為 輔 助 氣 髏 使 用 〇 因 閲 讀 背 1 1 此 9 可 實 現 低 蓮 轉 成 本 且 利 用 高 純 度 氮 氣 之 田 射 加 工 » 藉 之 1 注 1 此 切 斷 面 不 氧 化 而 可 得 到 安 定 之 外 觀 品 質 〇 又 t 因 不 使 用 意 事 1 項 I 氮 氣 筒 > 故 不 須 交 換 氣 筒 i 可 提 高 其 作 業 效 率 0 又 ， 因 常 再 ii I 時 監 視 氣 氣 純 度 在 到 達 既 定 值 以 上 時 則 將 該 氣 氣 當 作 輔 肋 % 本 頁 裝 ! 氣 髏 使 用 故 可 提 高 作 業 效 率 〇 '— 1 I 又 » 上 述 雷 射 加 工 機 之 輔 肋 氣 體 産 生 装 置 為 ： 一 種 雷 1 1 1 射 加 工 機 之 輔 肋 氣 體 産 生 裝 置 » 其 具 有 從 空 氣 中 分 離 出 1 1 氮 氣 而 産 生 氮 氣 並 將 之 儲 存 之 氮 氣 産 生 裝 置 2 〇 配 設 於 訂 1 氮 氣 産 生 装 置 2 0 之 出 P 側 之 氣 髏 m 度 檢 知 手 段 2 及 氣 體 1 I 供 給 路 線 開 閉 手 段 3 其 於 加 工 時 白 噴 嘴 9 昭 射 出 雷 射 光 1 1 I » 同 時 打 開 氣 體 供 給 路 線 開 閉 手 段 3 t 將 氮 氣 産 生 裝 置 2 1 1 0 所 産 生 之 氮 氣 作 為 輔 助 氣 體 而 白 噴 嘴 9 噴 出 其 特 歡 在 線 1 於 具 有 經 由 氣 體 供 給 路 線 開 閉 手 段 3 將 氮 氣 産 生 装 置 2 1 I 0 所 發 出 之 氮 氣 供 給 至 噴 嘴 9 的 氣 體 産 生 裝 置 用 供 給 路 線 1 1 I > 在 氣 體 供 給 路 線 開 閉 手 段 3 與 噴 嘴 9 間 合 流 » 且 經 由 氣 1 1 筒 用 氣 體 供 給 路 線 開 閉 手 段 3 1 將 源 白 氣 氣 筒 3 0 之 氮 氣 1 1 供 給 至 噴 嘴 9 的 氣 同 用 供 給 路 線 依 據 源 白 氣 體 濃 度 檢 知 1 I 手 段 2 之 瀑 度 信 號 判 斷 氮 氣 産 生 V 装 置 2 0 所 産 生 之 氮 氣 之 1 1 濃 度 是 否 到 達 下 限 設 定 值 以 上 9- • 若 較 下 限 設 定 值 為 小 9 則 1 1 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨OX 297公釐） 經濟部中夬標準局員工消費合作社印袈 A7 B7 五、發明説明（9) 關閉氣體供給路線開閉手段3而打開氣筒用氣體供給路線 開閉手段3 1，若前述氮氣濃度在既定之下限設定值以上 時.控制裝置關閉前述氣筒用氣體供給路線開閉手段且打 開連通氮氣産生裝置之氣體供給路線開閉手段，將氮氣産 生裝置所發出之氮氣當作輔助氣體使用而實行切斷加工。 其結果，與前述申請項同，可實現低運轉成本且使用高 純度氮氣做雷射加工，藉此，切斷面不氣化而可得到安定 之外觀品質。又，因氮氣筒之氣體使用量.變少，故氣筒之 交換頻度變少，而可更提高作業效率。又，因常時監視氮 氣濃度，在到達既定值以上時自動將該氮氣當作輔助氣體 使用，故可提高作業效率。又，不必等待氮氣産生装置之 氮氣濃度到逹既定值，而可在起動開始後立即實行切斷加 工，故可提高作業效率及機械作動效率。 前述之雷射加工機之輔助氣體産生裝置，其中前述輔 肋氣體産生裝置2 0之入口側可配設空氣壓縮手段1及空 氣壓力檢知手段1 1,而自出口側配置排氣手段4。 依上述構成，控制装置自空氣壓力檢知手段輸入空氣 鼷縮手段所壓縮之空氣之壓力值，並判斷是否已到逹氮氣 産生裝置可正常産生氮氣之既定壓力值以上。若到達既定 壓力值以上，氮氣産生裝置輸入壓縮空氣而産生氪氣。以 前述氣體濃度檢知裝置檢知m氣濃度，在氮氣濃度非為既 定之設定值以上時，控制装置打ί氮氣産生裝置之出口側 之排氣手段，而將氮氣産生裝置内之氣體排出。藉此可將 -1 0- 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） I I I I I 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^11893 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（ ) 1 1 高 純 度 之 氣 氣 當 作 輔 助 氣 體 使 用 0 其 結 果 * 切 斷 面 之 外 觀 1 1 I 品 質 不 會 參 差 不 齊 » 而 可 得 到 安 定 之 品 質 〇 1 1 又 » 上 述 雷 射 加 工 機 之 輔 肋 氣 體 産 生 装 置 $ 其 中 前 述 請 先 1 1 氣 髏 濃 度 檢 知 手 段 2 為 檢 知 氮 氣 之 氮 氣 濃 度 檢 知 手 段 » 同 閲 讀 背 1 I 時 前 述 控 制 裝 置 1 2 係 依 據 前 述 氮 氣 濃 度 檢 知 手 段 所 發 出 面 之 1 注 1 之 港 度 信 號 判 斷 氮 氣 濃 度 是 否 在 既 定 之 下 限 設 定 值 以 上 * 意 事 1 項 I 若 為 下 限 設 定 值 以 上 » 打 開 氣 體 供 給 路 線 開 閉 手 段 3 9 以 永 I 氡 氣 産 生 裝 置 2 0 所 産 生 之 氮 氣 開 始 雷 射 加 工 〇 Μ 本 頁 1 又 9 上 述 雷 射 加 工 機 之 輔 肋 氣 體 産 生 裝 置 9 其 中 前 述 1 I 氣 髏 濃 度 檢 知 手 段 2 為 檢 知 氯 氣 之 氧 氣 濃 度 檢 知 手 段 t 同 1 1 I 時 前 述 控 制 裝 置 1 2 係 依 據 刖 述 氯 氣 濃 度 檢 知 手 段 所 發 出 1 1 之 濃 度 信 號 判 斷 氧 氣 濃 度 是 否 在 既 定 之 上 限 設 定 值 以 上 9 訂 1 若 為 上 限 設 定 值 以 上 1 打 開 氣 體 供 給 路 線 開 閉 手 段 3 t 以 1 I 氮 氣 産 生 装 置 2 0 所 産 生 之 m 氣 開 始 雷 射 加 工 〇 1 1 1 依 上 述 構 成 9 傜 直 接 檢 知 氮 氣 濃 度 或 由 氣 氣 濃 度 中 推 1 1 定 出 氣 濃 度 0 此 氮 氣 孃 度 若 到 逹 既 定 之 上 限 設 定 值 以 上 姝 1 » 則作 為 輔 助 氣 髏 使 用 9 故 可 得 到 ft 純 度 之 氣 氣 I 其 結 果 1 I > 切 斷 面 之 外 觀 品 質 不 iSSr 參 差 不 齊 » 可 得 到 安 定 之 品 質 〇 1 1 1 又 > 本 發 明 之 雷 射 加 工 機 之 輔 助 氣 髏 控 制 方 法 為 * — 1 1 種 田 射 加 工 機 之 輔 助 氣 體 控 制 方 法 其 係 白 空 氣 中 分 離 出 1 1 氮 氣 而 産 生 氣 1 同 時 加 工 時 白 噴 嘴 9 照 射 出 雷 射 光 9 且 1 I 將 所 産 生 之 氮 氣 當 作 輔 助 氣 體 而 i 噴 嘴 9 噴 出 • 其 待 徽 在 1 1 I 於 當 前 述 所 産 生 之 m 氣 之 濃 11 度 到 達 下 限 設 定 值 以 上 時 » 1 1 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21 OX 297公釐） A7 B7 經濟部中央標準局貞工消費合作社印裝 五、發明説明（ ) 1 1 以 空 氣 中 所 分 離 出 之 氮 氣 實 行雷 射 加 工 〇 1 1 I 又 上 述 雷 射 加 工 機 之 輔助 氣 體 控 制 方 法 偽 : 一 種 1 1 I 雷 射 加 工 USA 饿 之 輔 肋 氣 體 控 制 方法 其 偽 白 空 氣 中 分 離 出 氮 請 先 1 1 閱 I 氣 而 産 生 氮 氣 • 同 時 加 工 時 自噴 嘴 9 照 射 出 雷 射 光 » 且 將 讀 背 1 所 産 生 之 氮 氣 與 源 白 氮 氣 筒 之氮 氣 當 作 輔 助 氣 體 而 白 噴 嘴 之 1 注 1 9 噴 出 » 其 特 徽 在 於 ： 當 氮 氣産 生 裝 置 2 0 所 産 生 之 氮 氣 意 事 1 項 1 之 濃 度 較 既 定 之 下 限 設 定 值 為小 時 • 則 供 給 源 白 氮 氣 同 3 再 1 之 % 裝 1 0 氮 氣 > 又 9 前 述 所 産 生 之氮 氣 濃 度 在 既 定 之 下 限 設 定 頁 值 以 上 時 t 則 供 給 源 白 氮 氣 産生 裝 置 2 0 之 氮 氣 > 而 選 擇 1 I 性 地 使 用 輔 肋 氣 體 作 雷 射 加 工。 1 I 又 9 上 述 之 雷 射 加 工 機 之輔 肋 氣 體 控 制 方 法 参 當 前 述 1 1 訂 1 氮 氣 産 生 裝 置 2 0 所 産 生 之 氮氣 之 濃 度 較 既 定 之 下 限 設 定 值 為 小 時 > 在 到 達 此 既 定 下 限設 定 值 之 前 » 將 氮 氣 産 生 裝 1 I 置 2 0 之 気 氣 排 出 至 外 部 者 0 1 I < 發 明 之 實 施 形 態 > 1 1 以 下 線 參 照 第 —- 圖 及 第 二 圖詳 述 本 發 明 有 關 之 雷 射 加 工 1 機 之 輔 助 氣 體 産 生 裝 置 及 其 控制 方 法 0 在 此 » 於 習 知 技 術 1 1 之 第 —. 圖 所 說 明 之 構 成 為 相 同之 物 品 標 以 同 一 號 碼 並 省 略 1 I 説 明 〇 1 1 第 一 圖 為 輔 肋 氣 體 産 生 装置 之 概 略 構 成 圖 〇 1 1 將 氮 氣 原 料 之 空 氣 予 以 壓縮 之 手 段 ( 以 後 稱 空 氣 壓 縮 1 1 手 段 ) 之 一 例 之 空 氣 壓 縮 機 1偽 被 接 缠 於 氮 氣 産 生 裝 置 2 1 I 0 之 入 □ 側 〇 該 氮 氣 産 生 裝 置2 0 之 出 P 側 上 並 列 接 續 有 1 1 I - 12- 1 1 1 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X29*7公釐） A7 B7 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 五、發明説明（ !〇 ) 1 1 1 檢 知 氣 體 濃 度 之 氣 體 濃 度 撿 知 手 段 2 與 氣 體 供 給 路 線 開 閉 1 1 I 手 段 之 一 例 之 第 1 螺 線 管 閥 3 及 排 氣 手 段 之 . 例 之 第 2 螺 1 1 1 線 管 閥 4 0 又 9 氮 氣 産 生 裝 置 2 〇 係 在 既 定 之 壓 力 範 圍 内 請 1 1 閱 1 作 動 9 故 為 使 空 氣 壓 縮 機 1 之 壓 縮 空 氣 之 壓 力 不 到 達 既 定 讀 背 1 1 值 以 上 » 空 氣 壓 縮 機 1 内 藏 有 卸 載 閥 等 〇 ώ 之 1 注 1 氣 體 濃 度 檢 知 手 段 2 偽 用 以 檢 知 氮 氣 産 生 裝 置 2 0 之 意 事 1 項 1 輸 出 氣 體 中 之 氣 氣 濃 度 是 否 在 既 定 值 以 上 〇 因 此 可 使 用 例 再 填 1 % 裝 1 如 直 接 檢 知 氮 氣 濃 度 之 氮 氣 濃 度 檢 知 手 段 或 者 撿 知 氣 氣 本 頁 濃 度 之 氣 氣 濃 度 撿 知 手 段 〇 1 I 如 前 述 » 作 為 雷 射 加 工 機 之 輔 肋 氣 體 須 要 品 質 上 好 之 1 I 氮 氣 濃 度 為 9 9 • 9 8 % 以 上 之 纯 度 之 氮 氣 » 故 其 下 限 值 1 1 為 訂 9 9 • 9 8 % 0 因 此 t 以 氯 氣 濃 度 撿 知 手 段 檢 知 氣 氣 濃 1 度 之 場 合 t 其 被 要 求 在 〇 0 2 96 以 下 0 1 1 第 1 螺 線 管 閥 3 之 氣 體 供 給 管 路 係 介 以 調 整 供 給 至 加 1 I 工 頭 8 之 氣 壓 用 之 空 電 調 節 器 7 而 接 續 至 雷 射 加 工 機 加 工 1 1 ，線 1 頭 8 内 部 之 輔 肋 氣 體 供 給 用 通 路 ( 圖 未 示 ) 〇 加 工 頭 8 之 前 端 具 有 可 照 射 雷 射 與 噴 射 上 述 輔 肋 氣 體 之 噴 嘴 9 〇 第 1 1 1 螺 線 管 閥 3 之 閥 在 指 令 信 號 未 輸 入 該 操 作 螺 線 管 部 時 9 1 I 以 彈 簧 力 蓄 勢 於 ( b ) 位 置 0 又 参 在 此 ( b ) 位 置 参 為 使 1 1 I W* 氣 不 白 氮 氣 産 生 裝 置 2 0 流 入 空 電 調 節 器 7 側 • 傜 内 m 1 1 有 逆 止 閥 0 1 1 源 白 第 2 螺 線 管 閥 4 之 氣 體 供 給 管 路 像 經 由 減 壓 閥 5 1 I 及 消 音 器 6 而 導 至 大 氣 中 0 此 在 氮 氣 産 生 裝 置 2 0 所 輸 1 1 I - 13 - 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X 297公釐） Α7 Β7 五、發明説明（Η) 出之氣體之氮氣濃度未到達既定值時，將此氣體減壓並加 以消音，而排出至大氣中。第2螺線管閥4之閥與上述同 ，在未對操作螺線管部輸入指令信號時，以彈簧力蓄勢於 (b)位置。又，在此（b)位置，為不使氮氣産生裝置 20之氮氣流出至上述排至大氣中之排氣路線，係内藏有 逆止閥。 在空氣壓縮機1與氮氣産生装置2 0之間，作為壓縮 空氣之壓力撿知手段之一例，接續有壓力計10及壓力開 關1 1。壓力開關1 1係在壓縮空氣之壓力到達預先設定 之既定壓力值以上時使輸出接點信號例如為0N用之物品 ,此輸出接點信號被當作壓力信號輸入至控制裝置12。 又，作為壓力檢知手段，可使用例如將所檢知之壓力作為 壓立值資料而輸出之壓力感應器等。 經濟部中央樣隼局貝工消费合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 氮氣産生裝置2 0傜由第3螺線管閥2 1、活性碩槽 22、吸附槽23、製品槽24及過濾器25所構成。源 自空氣壓縮機1之壓縮空氣之管路偽經由第3螺線管閥2 1接缅至活性碩槽2 2之輸入側，活性磺槽2 2之輸出側 像介以第1過濾器25接缠至吸附槽23。此吸附槽23 之輸出倦介以製品槽2 4及第2過濾器2 6導至氮氣産生 裝置2 0之輸出管路。 第3螺線管閥21之閥在未對其操作螺線管部輸入指 令信號時，以彈簧力蓄勢於（b )位置。又，在此（b ) 位置，為不使空氣自空氣壓縮機1流入氮氣産生裝置2 0 -14- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4说格（210X 297公釐） 經濟部中央樣準局貝工消资合作社印製 A7 B7 五、發明説明（·α) ，係内藏有逆止閥。 氮氣産生裝置20之作動開始當初之純度較低，故在 到達可使用之既定純度之前須要一段時間。因此，為使此 等待時間中亦可實施切斷作業，與氮氣産生裝置2 0之® 氣供給路線成並行，設有氮氣茼3 0之氮氣供給路線。亦 即，自氮氣筒3 0經由第3過濂器2 7接缠著氣茼用氣體 供給路線開閉手段之一例之第4螺線管閥31。又，源自 第4螺線管閥31之氣匾供給管路偽與前述第1螺線管閥 3之氣體供給管路成竑列而接缠於空電調節器7之輸入埠 側。第4螺線管閥31之閥在未對其操作螺線管部輸入指 令信號時，以彈簧力蓄勢於（b)位置。又，在此（b) 位置，為不使氮氣自氮氣筒30流入空電調節器7側，偽 内藏有逆止閥。 控制輔助氣體産生裝置之控制裝置12傜披輸入源自 壓力開關11之壓力信號與源自氣體濃度檢知手段2之氣 體濃度信號。又，控制装置12偽接缠於第1螺線管閥3 、第2螺縣管閥4、第3螺線管閥2 1及第4螺線管閥3 1之各操作螺線管部，而可將切換信號輸出至各操作螺線 管部而切換對應之螺線管。又，控制裝置20對空電調節 器7之螺線管部輸入對應於習知技術所説明之切斷時之輔 助氣體壓力設定值之指令信號。又.控制裝置12對空氣 壓縮機1輸出起動指令。 控制裝置12可為例如以一般電腦為主體所構成之電 ' -15- 本紙張尺度適用中國國家標孪（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---------1------1T------.ii (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作杜印製 A7 B7 五、發明説明（G) 腦条統等。 又，第一圖中雖僅記載氮氣之供給路線，但亦可具有 其他之氣氣或壓缩空氣之供給路線。在此.僅說明本發明 有關之輔助氣匾産生裝置之必要構成。 其次，參照第二圖之流程圖説明輔肋氣體控制方法之 一例。 (步驟102)首先，選擇氮氣作為輔助氣體。 (步驟103)其次，配合加工對象金屬之板厚、材質、 貫穿及切斷等加工種類選擇輔肋氣醱壓力值。根據此壓力 值，控制装置12對空電調節器7施與設定壓力指令。 (步驟104)起動空氣壓縮機1。 (步驟10 5)判斷空氣壓縮機1所吐出之壓縮空氣之壓 力是否到達既定壓力值以上。亦即，自壓力開關1 1輸入 輸出接點信號並判斷此信號是否為0N。又，吐出壓力空 氣之壓力為既定值以上（上述接點信號ON)時，則進入 步驟1 1 0 ,若非（上述接點信號0 F F )則進入步驟1 0 6 〇 又，此步驟5之處理像因在氮氣産生装置20之輸入 壓縮空氣之壓力較既定值為小時氮氣産生装置2 0無法正 常作動之故而設者。本發明者所使用之氮氣産生裝置2 0 須要在9 kg/cii^U上。 (步驟106)控制装置12輪出指令信號，將第4螺線 管閥3 1設於（a)位置，而打開氮氣筒30之氣體供給 -1 6 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I I 11 I n I I I 訂 1 線 (請先閱請背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 ^11893 A7 B7 五、發明説明（A) 路線，自噴嘴9噴射出氮氣。同時第1螺線管閥3設為（ b)位置，而關閉氮氣産生裝置20之氣體供給路線，將 第2螺線管閥4設於（a)位置，打開排氣路線.將製品 槽24内之氮氣排至大氣中。此時，上述噴嘴9所噴出之 氮氣被空電調節器7諝整至設定壓力值。 又，將第3螺線管閥2 1設於（b)位置.使空氣壓 縮機1之吐出空氣不進入氮氣産生裝置2 0。 (步驟107)雷射振盪器所振盪出之雷射光自噴嘴9照 射至加工對象金屬，而開始切斷作業。 (步驟108)控制裝置12自氣體濃度檢知手段2輸入 氮氣濃度或者氣氣濃度之資料•並判斷自氮氣産生裝置2 0供給之氣體中之氮氣濃度是否在既定值以上。本流程圖 中，係以氧氣濃度計作為氣體濃度檢知手段2,而判斷氧 氣濃度是否在0. 02%以下。若氧氣濃度不在0.〇2 %以下時，則繼鑲進行切斷作業，而進入步驟1 14,若 在0. 02%以下時則進入步驟109。 (步驟109)控制器12輸出指令信號，將第4螺線管 閥3 1切換至（b)位置，而關閉氮氣筒30之氣髏供給 路線。同時，第2螺線管閥4切換至（b)位置，而關閉 對大氣之排出路線，同時將第1螺線管閥3切換至（a) 位置，而打開氮氣産生裝置20之氣體供給路線。藉此， 輔助氣體之供給自氮氣茼3 0切換至氮氣産生裝置2 0。 此時自噴嘴9所噴出之氮氣被空電調節器7調整成設定壓 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝 訂 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 311893 A7 ____B7 五、發明説明（6) 力值。其後，進行切斷作業直至作業终了，進入步驟i工 4 〇 (步驟1 10)因空氣壓縮機1之吐出空氣壓到達既定值 以上，控制装置12輸出指令信號，將第3螺線管閥21 切換至（a)位置，開始氮氣産生裝置20之作動。又， 第1螺線管閥3被設於（b)位置而關閉氮氣産生裝置2 0之氣體供給路線，將第2螺線管閥4設於（a)位置， 而打開排氣路線將製品槽2 4内之氮氣抹至大氣中。 (步驟1 1 1)控制裝置12自氣體濃度檢知手段2輸入 氮氣濃度或者氣氣濃度之資料，並判斷自氮氣産生裝置2 0供給之氣體中之氮氣濃度是否在既定值以上。如前述， 因係以氣氣濃度計作為氣髏濃度檢知手段2,故像判斷氣 氣澳度是否在0· 02%以下。若氣氣濃度不在〇. 〇2 %以下時，則進入步驟106,若在0· 02%以下時則 進入步驟1 1 2。 (步驟112)控制器12輸出指令信號，將第4螺線管 閥3 1切換至（b)位置，而關閉氮氣筒30之氣體供給 @線。同時，第2螺線管閥4切換至（b)位置，而關閉 對t氣之排出路線，同時將第1螺線管閥3切換至（a) 位Ϊ.而打開氮氣産生裝置20之氣體供給路線。藉此， «氣産生装置20對加工頭8供給氮氣。此時自噴嘴9所 氮氣被空電調節器7調整成設定壓力值。 13)雷射振盪器所振盪出之雷射光自噴嘴照射 -18- 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公釐） I n 裝 11 I I 訂 I I 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 A7 B7 五、發明説明（石） 至加I對象金屬，而開始切斷作業。 (步驟1 14)雷射振盪器所振盪出之雷射光自噴嘴照射 至力卩工_象金屬，切斷作業终了。 (步驟1 15)以氮氣筒30實行切斷時，控制器1輸出 指令信號，將第4螺線管閥3 1切換至（b)位置.而關 閉氛氣筒30之氣髏供給路線。又，以氮氣産生裝置20 實行©斷時，第1螺線管閥3被切換至（b)位置，而關 閉氮氣産生裝置2 0之氣體供給路線。 如此，自空氣壓縮機1吐出之壓缩空氣之壓力在既定 值以下時，或自氮氣産生裝置20供給之氣體中之氮氣濃 度為既定值以上時，以氮氣筒30實行切斷。因此，在氮 氣産生裝置2 0可供給既定值以上之純度之氮氣之前亦可 實行切斷。因此，可提高機械作動率，及提高生産效率。 又.氮氣産生装置20之氮氣若到逹既定值以上之純 度，則自氮氣筒30切換成氮氣産生装置20,以供給輔 助氣體。因此.切斷所須之氮氣之大部份可由氮氣産生装 置2 0供給。氮氣産生裝置2 0偽自空氣中分離出氮氣而 供給，故運轉成本甚低，而可使用高純度且安定之氮氣作 為輔助氣體。其結果，雷射加工機之無氣化切斷可使表面 不黑色化或燒焦，可得到安定之外觀品質。又，氮氣筒之 交換頻度亦變少。 控制器1 2判斷氮氣産生装置2 0之氮氣純度是否為 既定值以上，若為既定值以上，則自動從氮氣筒3 0切換 -1 9- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 -δ B7五、發明説明（) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 成 氮 氣 産 :生 装 置 2 0 t 而 業 者 不 須 作 確 認 0 又 % 上 述 實 施 例 中 像 〇 並 列 配 設 % 但 僅 使 用 氣 氣 濃 度 到 達 BIX 坑 定 值 以 上 « 亦 可 0 藉 此 • 使 用 氮 氣 産 降 低 $ 而 可 構 成 一 切 斷 面 < 圖 示 之 簡 CH9 早 說 明 > 第 一 圖 為 本 發 明 之 輔 肋 氣 第 二 圖 為 本 發 明 之 輔 助 氣 流 程 圖 0 第 三 圖 為 習 知 之 雷 射 加 工 〇 < 符 號 之 說 明 > 1 空 氣 壓 縮 機 2 氣 體 濃 度 檢 知 手 3 第 1 螺 線 管 閥 4 第 2 螺 線 管 閥 5 減 壓 閥 6 消 器 7 空 電 譌 節 器 8 加 工 頭 9 噴 嘴 段 供給輔助氣體。藉此，作業時作 將氮氣産生裝置2 0與氮氣筒3 氣産生裝置2 0之場合，等待氮 到達既定值以上再開始雷射加工 生裝置2 0之氮氣可使運轉成本 品質較佳之雷射加工機。 體産生裝置之槪略構成圖。 體産生装置之控制方法之説明用 機之輔助氣體産生裝置之方塊圖 ---------批衣------ΪΤ------.^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本页)
本紙張尺度適用中國國家標準（CNS -20- 297公釐） U1893五、發明説明（J) A7 B7 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 1 0 壓 力 計 1 1 壓 力 開 關 1 2 控 制 裝 置 2 0 氮 氣 産 生 装 2 1 第 3 螺 線 管 2 2 活 性 碩 槽 2 3 吸 附 槽 2 4 製 品 槽 2 5 第 1 過 濾 器 2 6 第 2 過 濾 器 2 7 第 3 過 濾 器 3 0 氮 氣 筒 3 1 第 4 螺 線 管 4 1 加 工 對 象 工 4 4 氣 體 管 4 5 a 氧 氣 筒 4 5 b 氮 氣 筒 4 5 c 空 氣 壓 縮 機 4 6 a、 4 6 b 4 4 7 低 壓 用 氣 體 4 8 低 壓 用 壓 力 4 9 高 壓 用 壓 力 5 0 高 壓 用 氣 體 置 閥 閥 件 #衣 Ί 务 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) . 6c, 4 6 d 切換閥 管 調整器 調整器 管 -2 1- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐）