WO2016031546A1 - レーザ加工ヘッド及びレーザ加工機 - Google Patents

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laser processing
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明彦 杉山
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株式会社アマダホールディングス
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    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/066—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms by using masks
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    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting

Definitions

  • the present invention relates to a laser processing head connected to an output end of a transmission fiber that transmits laser light oscillated from a laser oscillator, and a laser processing machine equipped with the laser processing head. .
  • laser processing head used in a laser processing machine such as a fiber laser processing machine [fiber laser processing machine] will be briefly described.
  • the laser processing head has a hollow cylindrical head body [hollow cylindrical head body].
  • a fiber holder that holds the outgoing end of the transmission fiber is provided at the proximal end of the head body.
  • a nozzle capable of irradiating a laser beam [laser beam] and ejecting an assist gas is provided at the tip of the head body.
  • the head body can be connected to an assist gas supply source.
  • a collimating lens [collimating lens] that converts the laser beam emitted from the emitting end of the transmission fiber into parallel light [collimated light] is provided.
  • a condensing lens [converging lens] that condenses the laser light converted into parallel light is provided between the collimating lens and the nozzle in the head body.
  • the laser light When laser light is emitted from the output end of the transmission fiber by the fiber laser oscillator, the laser light is converted into parallel light by the collimating lens, and condensed by the condensing lens and passes through the nozzle to be cut on the workpiece. Is irradiated. Simultaneously with the irradiation of the laser beam, the assist gas is supplied from the assist gas supply source to the inside of the head main body, and the assist gas is also injected from the nozzle toward the workpiece to be cut. Therefore, laser cutting (laser cutting) is performed on the workpiece by melting and cutting the workpiece to be cut using the energy of the laser beam and removing the melt. A series of laser cutting processes can be repeated continuously to cut a plurality of workpieces.
  • non-oxidation processing using inert gas such as nitrogen gas as the assist gas (inert gas processing) [oxidization-free processing] and oxygen processing using oxygen as the assist gas [oxygen processing]
  • inert gas such as nitrogen gas as the assist gas
  • oxygen processing using oxygen as the assist gas [oxygen processing]
  • the workpiece can be melted and cut only by the energy of the laser beam, and oxidation of the cut surface can be prevented.
  • Non-oxidation processing is suitable for high-speed cutting of thin plates (thickness of about 3 mm or less) such as stainless steel, copper, aluminum, and mild steel.
  • oxygen processing a workpiece is melted and cut by heat of oxidation reaction in addition to energy of laser light.
  • Oxygen processing is suitable for cutting a workpiece of a thick plate (thickness of about 6 mm or more) such as mild steel.
  • a general-purpose condenser lens is used in non-oxidation processing, but in oxygen processing, an axicon lens that can form a ring-shaped laser beam (ring beam) to prevent abnormal burning [axicon lens] Is used (see Patent Document 1 and Patent Document 2).
  • Patent Document 3 there is Patent Document 3 as related prior art.
  • the workpiece is changed during a series of laser cutting processes, it may be changed from non-oxidation processing to oxygen processing (or from oxygen processing to non-oxidation processing).
  • a setup operation of the laser processing machine such as changing from a general-purpose condenser lens to a special condenser lens is required. For this reason, the work efficiency is lowered, and the time required for a series of laser cutting processes by the setup work becomes long, and the productivity cannot be sufficiently improved.
  • An object of the present invention is to provide a laser processing head and a laser processing machine capable of suppressing a reduction in work efficiency and sufficiently improving productivity.
  • the inventor has determined that the outer layer portion [outer region portion] of the laser beam is appropriately cut off [cutting rate] by the aperture provided between the output end of the transmission fiber and the collimating lens. ]
  • the work of thick steel plate (thickness of about 6mm or more) is cut by oxygen processing while preventing abnormal combustion without using a special condenser lens incorporating an axicon lens.
  • New knowledge was obtained that it was possible to cut a thin plate (thickness of about 3 mm or less) made of stainless steel, copper, aluminum, mild steel or the like at high speed by non-oxidation processing.
  • the laser beam outer layer portion (in other words, the low energy portion that does not contribute to the melting (cutting) of the workpiece in the laser beam, while sufficiently securing the power intensity of the laser beam at the workpiece cut point (processing point). ) Is considered to be due to suppression of irradiation of the cut portion.
  • an appropriate blocking rate by the aperture is 2 to 10%.
  • a first feature of the present invention is a laser processing head connected to an output end of a transmission fiber for transmitting laser light oscillated from a laser oscillator, comprising a fiber holder that holds the output end, A hollow cylindrical head main body having a nozzle capable of irradiating a laser beam at the tip and capable of injecting an assist gas, the inside of which can be connected to the assist gas supply source, and provided in the head main body, A collimating lens that converts the laser light emitted from the emitting end into parallel light, and a collector that is provided between the collimating lens in the head body and the nozzle and collects the laser light converted into parallel light.
  • An aperture that blocks an outer layer portion of the laser light, and the inner peripheral surface of the aperture has a taper shape that gradually increases the inner diameter of the aperture toward the traveling direction of the laser light,
  • a laser processing head in which a taper angle of the inner peripheral surface of the aperture is set to be larger than a spread angle of laser light that has passed through the opening.
  • a second feature of the present invention is a laser processing head connected to an output end of a transmission fiber for transmitting laser light oscillated from a laser oscillator, comprising a fiber holder that holds the output end, A hollow cylindrical head main body having a nozzle capable of irradiating a laser beam at the tip and capable of injecting an assist gas, the inside of which can be connected to the assist gas supply source, and provided in the head main body, A collimating lens that converts the laser light emitted from the emitting end into parallel light, and a collector that is provided between the collimating lens in the head body and the nozzle and collects the laser light converted into parallel light.
  • An aperture that blocks an outer layer portion of the laser beam, and an inner diameter of the aperture is set so that a laser beam blocking rate by the aperture is 2 to 10% To do.
  • holding includes not only holding directly but also holding indirectly through another member.
  • the “provided” includes not only being provided directly but also providing indirectly through another member.
  • the “inner diameter of the aperture” refers to the minimum inner diameter when the inner diameter of the aperture changes along the optical axis direction.
  • the “cutting rate of laser light by the aperture” means the ratio of the power intensity of the laser light blocked by the aperture to the power intensity of the laser light emitted from the emitting end of the transmission fiber.
  • the laser cutting process may be changed from non-oxidation to oxygen processing or without oxygen during a series of laser cutting processes, without requiring a laser machine setup process.
  • the processing can be changed to non-oxidizing processing. For this reason, it is possible to improve the work efficiency while suppressing the complexity of the laser cutting process. At the same time, the interruption time of the laser cutting process can be shortened and the productivity can be sufficiently improved.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a laser processing head according to an embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a portion indicated by an arrow II in FIG.
  • FIG. 3 is a perspective view of a fiber laser processing machine provided with the laser processing head.
  • FIG. 4A is a plan photograph showing a burn pattern when no aperture is attached to the laser processing head
  • FIG. 4B is a plan photograph showing a burn pattern when the aperture is attached to the laser processing head.
  • FIG. FIG. 5 (a) is a perspective photographic view showing a cut piece cut out from a mild steel thick plate workpiece by oxygen processing without mounting an aperture
  • FIG. 5 (b) is a plan view of a mild steel thick plate workpiece fitted with an aperture. It is a perspective photograph figure which shows the cut piece cut out by oxygen processing.
  • FIG. 6 is a graph showing the results of a laser light reflection test when the aperture is mounted (Examples 1 and 2) and when no aperture is mounted (Comparative Examples 1
  • a laser processing head (laser processing machine) according to an embodiment will be described with reference to FIGS.
  • a fiber laser processing machine (hereinafter referred to as a laser processing machine) 1 utilizes a laser beam LB having a wavelength of 1 ⁇ m band oscillated from a fiber laser oscillator (hereinafter referred to as a laser oscillator) 3. Then, the workpiece W is laser cut.
  • the laser oscillator 3 has a known configuration disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-24778, for example.
  • the laser processing machine 1 includes a processing table (support frame) 5 that supports the workpiece W in addition to the laser oscillator 3.
  • the processing table 5 extends in the X-axis direction (front-rear direction), and supports a number of support portions (see FIG. 1) that support the workpiece W from below by point contact, and a clamp member that holds the workpiece W in a fixed manner. (Not shown).
  • a gate-shaped X-axis movable frame 7 is provided on the processing table 5.
  • the X-axis movable frame 7 is configured to be movable in the X-axis direction on an X-axis guide rail (not shown) extending in the X-axis direction on the processing table 5.
  • the X-axis movable frame 7 is moved in the X-axis direction by an X-axis servo motor (not shown). Further, a Y-axis carriage 9 is provided on the horizontal portion 7 a of the X-axis movable frame 7. The Y-axis carriage 9 is configured to be movable in the Y-axis direction on a Y-axis guide rail (not shown) extending in the Y-axis direction on the horizontal portion 7a. The Y-axis carriage 9 is moved in the Y-axis direction by a Y-axis servo motor (not shown).
  • the Y-axis carriage 9 is provided with a laser processing head 11.
  • the laser processing head 11 is configured to be movable in the Z-axis direction on a Z-axis guide rail (not shown) extending in the Z-axis direction (vertical direction) on the side plate of the Y-axis carriage 9.
  • the laser processing head 11 is moved in the Z-axis direction by a Z-axis servomotor (not shown). That is, the laser processing head 11 is The X-axis movable frame 7 and the Y-axis carriage 9 are moved together by the movement in the X-axis direction and the Y-axis carriage 9, so that they can be moved in the XYZ 3-axis direction with respect to the processing table 5.
  • the laser processing head 11 is connected to an emission end 13e of a transmission fiber (process fiber) 13 for transmitting the laser beam LB oscillated from the laser oscillator 3.
  • the specific configuration of the laser processing head 11 is as follows.
  • the laser processing head 11 includes a hollow cylindrical head main body 15.
  • the head main body 15 is detachably attached to a hollow cylindrical upper head main body 17, a hollow cylindrical lower head main body 19 detachably attached to the lower portion of the upper head main body 17, and an upper portion of the upper head main body 17.
  • an annular jacket 21 is included in the laser processing head 11.
  • a fiber holder 25 that holds the emitting end 13e of the transmission fiber 13 is detachably attached to the upper portion of the jacket 21 via a connector 23.
  • the head main body 15 has the fiber holder 25 at its base end (upper end).
  • a nozzle 27 that can irradiate the laser beam LB and can eject an assist gas.
  • the head main body 15 has the nozzle 27 at its tip (lower end).
  • the inside of the lower head body 19 is connected to a gas cylinder 31 as an assist gas supply source via a gas supply pipe 29 and the like.
  • the gas cylinder 31 can be appropriately replaced according to the mode [mode] of laser cutting processing (non-oxidation processing or oxygen processing).
  • a hollow cylindrical upper lens holder 33 is detachably provided in the upper head body 17.
  • a collimator lens 35 is detachably held in the upper lens holder 33.
  • the collimating lens 35 is detachably provided in the head body 15 via the upper lens holder 33.
  • the collimator lens 35 converts the laser beam LB emitted from the emission end 13e of the transmission fiber 13 into parallel light.
  • the optical axis (parallel to the Z axis) of the collimating lens 35 is such that the focal position (XY coordinate) of the collimating lens 35 coincides with the position (XY coordinate) of the output end 13e of the transmission fiber 13. Is set.
  • a hollow cylindrical lower lens holder 37 is detachably provided in the lower head body 19.
  • a condensing lens 39 is detachably held in the lower lens holder 37.
  • a condensing lens 39 is detachably provided between the collimating lens 35 and the nozzle 27 via the lower lens holder 37.
  • the condensing lens 39 condenses the laser beam LB converted into parallel light.
  • An aperture 41 is detachably provided inside the jacket 21, that is, between the fiber holder 25 and the collimating lens 35 in the head body 15.
  • the aperture 41 blocks the outer layer portion (portion located on an outer circumferential side) LBo of the laser beam LB emitted from the emission end 13e of the transmission fiber 13.
  • the aperture 41 is made of a material having high thermal conductivity and has a circular opening 41a for allowing the laser beam LB to pass therethrough.
  • the material having high thermal conductivity is, for example, aluminum, aluminum alloy, copper, or copper alloy.
  • the inner peripheral surface 41i of the aperture 41 has a tapered shape that gradually increases the inner diameter of the aperture 41 toward the traveling direction of the laser beam LB (the collimating lens 35 side). Further, the taper angle [tapered angle] ⁇ 1 of the inner peripheral surface 41i is set larger than the spread angle [spread angle] ⁇ 2 of the laser light (laser light emitted from the aperture 41) LB passing through the opening 41a. ( ⁇ 1> ⁇ 2).
  • the minimum inner diameter D of the inner peripheral surface 41i is set so that the cutoff rate of the laser beam LB by the aperture 41) is 2 to 10%, preferably 3 to 8%.
  • the outer layer portion LBo of the laser beam LB that is, the low-energy portion of the laser beam LB that does not contribute to melting (cutting) is irradiated to the cut portion (processing point) Wa of the workpiece W. It becomes difficult to suppress sufficiently. For example, if the irradiation of the workpiece W of the low-energy portion of the laser beam LB to the cut portion Wa cannot be sufficiently suppressed, abnormal combustion occurs during oxygen processing of the mild steel thick plate. On the other hand, if the shut-off rate exceeds 10%, the power intensity of the laser beam LB at the part to be cut (working point) Wa of the workpiece W is lowered, and the laser cutting process is hindered.
  • the cutting speed during the non-oxidation processing of the stainless steel thin plate cannot be maintained at a high speed, so that the cutting speed needs to be considerably reduced, and the productivity is lowered. Therefore, in order to achieve both oxygen processing of a mild steel thick plate and non-oxidizing processing of a stainless steel thin plate, a blocking rate of 2 to 10% is required. If the blocking rate is 3% or more and 8% or less, even in non-oxidation processing, the workpiece W is a thin plate made of a highly reflective material such as copper, copper alloy, aluminum, aluminum alloy, or mirror-finished stainless steel. When cutting is performed, the reflected light LB ′ (see FIG. 1) to the laser processing head 11 is sufficiently reduced, and the productivity can be maintained by suppressing the reduction of the cutting speed.
  • An annular reflection groove 41 s having a substantially V-shaped cross section is formed on the surface of the aperture 41 on the fiber holder 25 side.
  • the peripheral portion 41m on the fiber holder 25 side of the opening 41a of the aperture 41 has an acute-angled cross section (the cross section includes the central axis of the opening 41a and is parallel to the Z axis).
  • the taper angle ⁇ 3 of the inner reflection surface 41si of the reflection groove 41s is set larger than the taper angle ⁇ 4 of the outer reflection surface 41so of the reflection groove 41s ( ⁇ 3> ⁇ 4).
  • the inner peripheral surface 21 i of the jacket 21 on the fiber holder 25 side is formed in a tapered shape so that the inner diameter of the jacket 21 gradually decreases toward the emission end 13 e side of the transmission fiber 13.
  • An annular cooling water passage 43 is formed between the inner peripheral surface of the jacket 21 on the head body 15 side and the outer peripheral surface of the aperture 41.
  • the cooling water passage 43 is connected to a chiller (coolant circulating device) 49 via a cooling water supply pipe [coolant inlet pipe] 45, a cooling water discharge pipe [coolant outlet pipe] 47, and the like.
  • a plurality of O-rings 51 for preventing water leakage from the cooling water passage 43 are provided at appropriate positions between the inner peripheral surface of the jacket 21 on the head body 15 side and the outer peripheral surface of the aperture 41. Yes.
  • the laser processing head 11 is moved in the Z-axis direction by the Z-axis servo motor to adjust the focal position of the laser beam LB. Then, the laser oscillator 3 is operated to emit the laser beam LB from the emission end 13 e of the transmission fiber 13, but the outer layer portion LBo of the laser beam LB is blocked by the aperture 41. The laser beam LB from which the outer layer portion LBo has been blocked is converted into parallel light by the collimator lens 35, then condensed by the condenser lens 39, and irradiated from the nozzle 27 toward the cut portion Wa of the workpiece W.
  • the laser processing head 11 is moved in the X-axis direction and / or the Y-axis by at least one of the X-axis servo motor and the Y-axis servo motor in a state where the laser beam LB is emitted from the nozzle 27 and the assist gas is injected. Moved in the direction.
  • the energy of the laser beam LB focused at high density the workpiece W can be cut while the workpiece Wa of the workpiece W is melted and the melt is removed. it can.
  • a series of laser cutting processes can be repeated continuously to cut a plurality of workpieces.
  • the minimum inner diameter D of the aperture 41 is set so that the blocking rate of the laser beam LB by the aperture 41 is 2 to 10%, it is possible to prevent abnormal combustion without using a special condensing lens.
  • Thick plate (thickness of about 6 mm or more) workpiece W can be cut by oxygen processing, and thin plate (thickness of about 3 mm or less) of workpiece such as stainless steel with non-oxidation processing (nitrogen processing) while maintaining productivity High-speed cutting is possible.
  • the laser cutting process is changed from non-oxidizing process to oxygen process, or from oxygen process to non-oxidizing process, without requiring setup work of the laser processing machine 1 during a series of laser cutting processes. be able to.
  • the minimum inner diameter D of the aperture 41 is set so that the cutoff rate of the laser beam LB by the aperture 41 is 3% or more and 8% or less, the workpiece W made of a thin plate made of a highly reflective material can be processed with non-oxidation processing. Even in the case of cutting, it is possible to sufficiently reduce the reflected light LB ′ (see FIG. 1) to the laser processing head 11 by suppressing the irradiation of the workpiece W of the low-energy portion of the laser beam LB to the cut portion Wa.
  • the taper angle ⁇ 1 of the inner peripheral surface 41i of the aperture 41 is set larger than the spread angle ⁇ 2 of the laser beam LB that passes through the opening 41a of the aperture 41, the laser beam LB that has passed through the opening 41a of the aperture 41 and Interference with the inner peripheral surface 41i of the aperture 41 can be prevented.
  • the peripheral edge portion 41m of the aperture 41 has an acute-shaped cross section, the taper angle ⁇ 3 of the inner reflection surface 41si of the reflection groove 41s is set larger than the taper angle ⁇ 4 of the outer reflection surface 41so, and the inner peripheral surface 21i of the jacket 21 is Since it is formed in a tapered shape, it is possible to prevent the laser beam LB blocked by the aperture 41 from being reflected on the emission end 13e of the outer layer portion LBo.
  • the cooling water is circulated through the cooling water passage 43 by the chiller 49, so that the aperture 41 can be cooled with water, and the temperature rise of the aperture 41 can be suppressed.
  • the laser cutting processing is changed from non-oxidation processing to oxygen processing or from oxygen processing without the need for setup work of the laser processing machine 1 during a series of laser cutting processing. It can be changed to non-oxidation processing. For this reason, it is possible to improve the work efficiency while suppressing the complexity of the laser cutting process. At the same time, the interruption time of the laser cutting process can be shortened and the productivity can be sufficiently improved.
  • the taper angle ⁇ 1 of the inner peripheral surface 41i of the aperture 41 is set to be larger than the spread angle ⁇ 2 of the laser beam LB that passes through the opening 41a of the aperture 41, so that the laser beam LB that has passed through the opening 41a of the aperture 41 and Since interference with the inner peripheral surface 41i of the aperture 41 can be prevented, the quality of the laser beam LB can be stabilized and the accuracy of laser cutting can be improved.
  • the reflected light LB ′ toward the laser processing head 11 can be sufficiently reduced, so that the condensing lens 39, the collimating lens 35, the emission end 13e of the transmission fiber 13, and the like can be sufficiently prevented from burning.
  • the aperture 41 blocks the reflected light LB ′, and the outer layer portion LBo of the laser light LB blocked by the aperture 41 can be prevented from being reflected toward the output end 13e of the transmission fiber 13, so that the output end of the transmission fiber 13 can be avoided. 13e can be prevented more sufficiently.
  • the present invention is not limited to the above embodiment.
  • the technical idea applied to the laser beam machine 1 of the above embodiment is applied to a YAG laser beam machine, a solid-state laser beam machine, a carbonic acid laser beam machine, or the like that transmits laser light through a transmission fiber.
  • the present invention can be implemented in various modes. Further, the scope of rights encompassed by the present invention is not limited to the above embodiment.

Abstract

　レーザ加工ヘッドは、伝送ファイバの出射端に接続され、中空筒状のヘッド本体、コリメートレンズ、集光レンズ、及び、アパーチャを備えている。ヘッド本体は、前記出射端を保持するファイバホルダを有し、かつ、その先端にレーザ光を照射するノズルを有している。コリメートレンズは、ヘッド本体内に設けられている。集光レンズは、ヘッド本体内のコリメートレンズとノズルとの間に設けられている。アパーチャは、ヘッド本体内のファイバホルダとコリメートレンズとの間に設けられ、レーザ光が通過する円形の開口部を有し、前記出射端から出射されたレーザ光の外層部分を遮断する。アパーチャの内周面は、アパーチャの内径をレーザ光の進行方向に向けて徐々に大きくするテーパ形状を有している。アパーチャの内周面のテーパ角は、前記開口部を通過したレーザ光の広がり角よりも大きく設定されている。

Description

レーザ加工ヘッド及びレーザ加工機
　本発明は、レーザ発振器から発振されたレーザ光を伝送する伝送ファイバの出射端に接続されるレーザ加工ヘッド[laser processing head]と、当該レーザ加工ヘッドを備えたレーザ加工機[laser processing machine]に関する。
　ファイバレーザ加工機[fiber laser processing machine]等のレーザ加工機に用いられるレーザ加工ヘッド[laser processing head]の構成について簡単に説明する。
　レーザ加工ヘッドは、中空筒状のヘッド本体[hollow cylindrical head body]を具備している。ヘッド本体の基端には、伝送ファイバの出射端を保持するファイバホルダが設けられている。また、ヘッド本体の先端には、レーザ光[laser beam]を照射可能で、かつ、アシストガスを噴射可能なノズルが設けられている。ヘッド本体は、アシストガスの供給源に接続可能である。ヘッド本体内には、伝送ファイバの出射端から出射されたレーザ光を平行光[collimated light]に変換するコリメートレンズ[collimating lens]が設けられている。また、ヘッド本体内のコリメートレンズとノズルとの間には、平行光に変換されたレーザ光を集光する集光レンズ[converging lens]が設けられている。
　ファイバレーザ発振器によって伝送ファイバの出射端からレーザ光を出射すると、レーザ光は、コリメートレンズによって平行光に変換され、かつ、集光レンズによって集光されて、ノズルを通ってワーク上の被切断部に照射される。レーザ光の照射と同時に、アシストガス供給源からヘッド本体の内部にアシストガスが供給され、ノズルからワークの被切断部に向けてアシストガスも噴射される。従って、レーザ光のエネルギーを利用してワークの被切断部を溶融切断しつつ、その溶融物も除去することで、ワークに対してレーザ切断加工[laser cutting]が行なわれる。一連のレーザ切断加工を連続して繰り返して行って複数のワークを切断することができる。
　レーザ切断加工には、アシストガスとして窒素ガス等の不活性ガスを用いた無酸化加工（不活性ガス加工）[oxidization-free processing]と、アシストガスとして酸素を用いた酸素加工[oxygen processing]とがある。無酸化加工では、レーザ光のエネルギーのみによってワークを溶融切断し、かつ、切断面の酸化を防止することができる。無酸化加工では、ステンレス、銅、アルミ、軟鋼等の薄板（厚さ約３ｍｍ以下）のワークの高速切断に適している。酸素加工では、レーザ光のエネルギーに加えて酸化反応熱によってワークを溶融切断する。酸素加工は、軟鋼等の厚板（厚さ約６ｍｍ以上）のワークの切断に適している。また、無酸化加工では汎用の集光レンズが用いられるが、酸素加工では異常燃焼[abnormal burning]防止のために、リング状のレーザ光（リングビーム）を形成可能なアキシコンレンズ[axicon lens]が組込まれた特殊な集光レンズが用いられる（特許文献１及び特許文献２等参照）。なお、関連する先行技術として、特許文献１及び特許文献２に加えて、特許文献３もある。
日本国特開２０１３－７５３３１号公報 ＷＯ２０１０／０９５７４４Ａ１ 日本国特開２０００－２２７５７６号公報
　一連のレーザ切断加工中にワークが変更された場合には、無酸化加工から酸素加工に（又は、酸素加工から無酸化加工に）に変更される場合がある。このような場合、汎用の集光レンズから特殊な集光レンズに変更する等のレーザ加工機の段取り作業[setup operation]が必要になる。このため、作業能率が低下すると共に、段取り作業によって一連のレーザ切断加工に要する時間が長くなって生産性を十分に向上できない。
　本発明の目的は、作業能率低下を抑止し、かつ、生産性を十分に向上させることのできるレーザ加工ヘッド及びレーザ加工機を提供することにある。
　発明者は、試行錯誤を繰り返した結果、伝送ファイバの出射端とコリメートレンズとの間に設けられたアパーチャ[aperture]によって、レーザ光の外層部分[outer region portion]を適正な遮断率[cutting rate]で遮断することで、アキシコンレンズを組込んだ特殊な集光レンズを用いなくても、異常燃焼を防止しつつ軟鋼等の厚板（厚さ約６ｍｍ以上）のワークを酸素加工によって切断でき、かつ、ステンレス、銅、アルミ、軟鋼等の薄板（厚さ約３ｍｍ以下）のワークを無酸化加工で高速切断できるという、新規な知見を得た。これは、ワークの被切断部（加工点）におけるレーザ光のパワー強度を十分に確保しつつレーザ光の外層部分（換言すれば、レーザ光におけるワークの溶融（切断）に寄与しない低エネルギーの部分）が被切断部に照射されることを抑制したことによるものと考えられる。ここで、アパーチャによる適正な遮断率は、２～１０％である。
　本発明の第１の特徴は、レーザ発振器から発振されたレーザ光を伝送するための伝送ファイバの出射端に接続されるレーザ加工ヘッドであって、前記出射端を保持するファイバホルダを有し、先端にレーザ光を照射可能で、かつ、アシストガスを噴射可能なノズルを有し、内部が前記アシストガスの供給源に接続可能な中空筒状のヘッド本体と、前記ヘッド本体内に設けられ、前記出射端から出射されたレーザ光を平行光に変換するコリメートレンズと、前記ヘッド本体内の前記コリメートレンズと前記ノズルとの間に設けられ、平行光に変換されたレーザ光を集光する集光レンズと、前記ヘッド本体内の前記ファイバホルダと前記コリメートレンズとの間に設けられ、レーザ光が通過する円形の開口部を有し、前記出射端から出射されたレーザ光の外層部分を遮断するアパーチャと、を備えており、前記アパーチャの内周面が、前記アパーチャの内径をレーザ光の進行方向に向けて徐々に大きくするテーパ形状を有しており、前記アパーチャの前記内周面のテーパ角が、前記開口部を通過したレーザ光の広がり角よりも大きく設定されている、レーザ加工ヘッドを提供する。
　本発明の第２の特徴は、レーザ発振器から発振されたレーザ光を伝送するための伝送ファイバの出射端に接続されるレーザ加工ヘッドであって、前記出射端を保持するファイバホルダを有し、先端にレーザ光を照射可能で、かつ、アシストガスを噴射可能なノズルを有し、内部が前記アシストガスの供給源に接続可能な中空筒状のヘッド本体と、前記ヘッド本体内に設けられ、前記出射端から出射されたレーザ光を平行光に変換するコリメートレンズと、前記ヘッド本体内の前記コリメートレンズと前記ノズルとの間に設けられ、平行光に変換されたレーザ光を集光する集光レンズと、前記ヘッド本体内の前記ファイバホルダと前記コリメートレンズとの間に設けられ、レーザ光が通過する円形の開口部を有し、前記出射端から出射されたレーザ光の外層部分を遮断するアパーチャと、を備えており、前記アパーチャの内径が、前記アパーチャによるレーザ光の遮断率が２～１０％となるように設定されている、レーザ加工ヘッドを提供する。
　ここで、「保持する」とは、直接的に保持することのみならず、別部材を介して間接的に保持することを含む。「設けられ」とは、直接的に設けられることのみならず、別部材を介して間接的に設けられることを含む。また、「アパーチャの内径」とは、アパーチャの内径が光軸方向に沿って変化する場合には、最小内径を指す。更に、「アパーチャによるレーザ光の遮断率」とは、伝送ファイバの出射端から出射されたレーザ光のパワー強度に対する、アパーチャによって遮断されたレーザ光のパワー強度の割合のことをいう。
　上記第１又は第２の特徴によれば、一連のレーザ切断加工中に、レーザ加工機の段取り作業を必要とすることなく、レーザ切断加工の形態を無酸化加工から酸素加工に、又は、酸素加工から無酸化加工に変更することができる。このため、レーザ切断加工の作業の煩雑化を抑えて、作業能率を向上させることができる。同時に、レーザ切断加工の中断時間を短縮して、生産性も十分に向上させることができる。
図１は、実施形態に係るレーザ加工ヘッドの断面図である。 図２は、図１中の矢印ＩＩで示された部分の拡大断面図である。 図３は、上記レーザ加工ヘッドを備えたファイバレーザ加工機の斜視図である。 図４（ａ）は、レーザ加工ヘッドにアパーチャを装着しない場合のバーンパターンを示す平面写真図であり、図４（ｂ）は、レーザ加工ヘッドにアパーチャを装着した場合のバーンパターンを示す平面写真図である。 図５（ａ）は、アパーチャを装着しないで軟鋼厚板ワークから酸素加工で切り出された切断片を示す斜視写真図であり、図５（ｂ）は、アパーチャを装着して軟鋼厚板ワークから酸素加工で切り出された切断片を示す斜視写真図である。 図６は、アパーチャを装着した場合（実施例１及び２）とアパーチャを装着しない場合（比較例１及び２）におけるレーザ光反射試験の結果を示すグラフである。
　実施形態に係るレーザ加工ヘッド（レーザ加工機）を図１から図３を参照しつつ説明する。
　図３に示されるように、ファイバレーザ加工機（以下、レーザ加工機という）１は、ファイバレーザ発振器（以下、レーザ発振器という）３から発振された１μｍ帯の波長のレーザ光ＬＢを利用して、ワークＷをレーザ切断する。レーザ発振器３は、例えば、日本国特開２０１２－２４７７８号公報に開示された公知の構成を備えている。
　レーザ加工機１は、レーザ発振器３に加えて、ワークＷを支持する加工テーブル（支持フレーム）５を具備している。加工テーブル５は、Ｘ軸方向（前後方向）に延在されており、ワークＷを点接触で下方より支持する多数の支持部（図１参照）や、ワークＷを固定的に保持するクランプ部材（図示せず）等を備えている。また、加工テーブル５上には、門型のＸ軸可動フレーム７が設けられている。Ｘ軸可動フレーム７は、加工テーブル５上でＸ軸方向に延びるＸ軸ガイドレール（図示せず）上をＸ軸方向に移動可能に構成されている。Ｘ軸可動フレーム７は、Ｘ軸サーボモータ（図示せず）によってＸ軸方向に移動される。更に、Ｘ軸可動フレーム７の水平部７ａ上には、Ｙ軸キャリッジ９が設けられている。Ｙ軸キャリッジ９は、水平部７ａ上でＹ軸方向に延びるＹ軸ガイドレール（図示せず）上をＹ軸方向に移動可能に構成されている。Ｙ軸キャリッジ９は、Ｙ軸サーボモータ（図示せず）によってＹ軸方向に移動される。
　Ｙ軸キャリッジ９には、レーザ加工ヘッド１１が設けられている。レーザ加工ヘッド１１は、Ｙ軸キャリッジ９の側板上でＺ軸方向（上下方向）に延びるＺ軸ガイドレール（図示せず）上をＺ軸方向に移動可能に構成されている。レーザ加工ヘッド１１は、Ｚ軸サーボモータ（図示せず）によってＺ軸方向に移動される。即ち、レーザ加工ヘッド１１は、
Ｘ軸可動フレーム７のＸ軸方向の移動、及び、Ｙ軸キャリッジ９のＹ軸方向の移動によっても一体的に移動されるので、加工テーブル５に対してＸＹＺ３軸方向に移動され得る。更に、レーザ加工ヘッド１１には、レーザ発振器３から発振されたレーザ光ＬＢを伝送するための伝送ファイバ（プロセスファイバ）１３の出射端１３ｅが接続されている。そして、レーザ加工ヘッド１１の具体的な構成は、次のようになる。
　図１及び図２に示されるように、レーザ加工ヘッド１１は、中空筒状のヘッド本体１５を具備している。ヘッド本体１５は、中空筒状の上部ヘッド本体１７と、上部ヘッド本体１７の下部に着脱可能に取り付けられた中空筒状の下部ヘッド本体１９と、上部ヘッド本体１７の上部に着脱可能に取り付けられた環状のジャケット２１とを備えている。また、ジャケット２１の上部には、コネクタ２３を介して伝送ファイバ１３の出射端１３ｅを保持するファイバホルダ２５が着脱可能に取り付けられている。換言すれば、ヘッド本体１５は、その基端部（上端部）に、ファイバホルダ２５を有している。
　下部ヘッド本体１９の下端には、レーザ光ＬＢを照射可能で、かつ、アシストガスを噴射可能なノズル２７が設けられている。換言すれば、ヘッド本体１５は、その先端部（下端部）に、ノズル２７を有している。また、下部ヘッド本体１９の内部は、ガス供給管２９等を介してアシストガス供給源としてのガスボンベ３１に接続されている。なお、ガスボンベ３１は、レーザ切断加工の形態[mode]（無酸化加工又は酸素加工）に応じて適宜交換され得る。
　上部ヘッド本体１７内には、中空筒状の上部レンズホルダ３３が着脱可能に設けられている。また、上部レンズホルダ３３内には、コリメートレンズ３５が着脱可能に保持されている。換言すれば、ヘッド本体１５内には、コリメートレンズ３５が上部レンズホルダ３３を介して着脱可能に設けられている。コリメートレンズ３５は、伝送ファイバ１３の出射端１３ｅから出射されたレーザ光ＬＢを平行光に変換する。ここで、コリメートレンズ３５の光軸（Ｚ軸に平行）は、コリメートレンズ３５の焦点位置（Ｘ－Ｙ座標）が伝送ファイバ１３の出射端１３ｅの位置（Ｘ－Ｙ座標）に一致するように設定される。
　下部ヘッド本体１９内には、中空筒状の下部レンズホルダ３７が着脱可能に設けられている。また、下部レンズホルダ３７内には、集光レンズ３９が着脱可能に保持されている。換言すれば、ヘッド本体１５内には、コリメートレンズ３５とノズル２７との間に、集光レンズ３９が下部レンズホルダ３７を介して着脱可能に設けられている。集光レンズ３９は、平行光に変換されたレーザ光ＬＢを集光する。
　ジャケット２１の内側、即ち、ヘッド本体１５内におけるファイバホルダ２５とコリメートレンズ３５の間には、アパーチャ４１が着脱可能に設けられている。アパーチャ４１は、伝送ファイバ１３の出射端１３ｅから出射されたレーザ光ＬＢの外層部分（外周側に位置する部分[portion located on an outer circumferential side]）ＬＢｏを遮断する。また、アパーチャ４１は、熱伝導性の高い材料からなり、レーザ光ＬＢを通過させるための円形の開口部４１ａを有している。なお、熱伝導性の高い材料とは、例えば、アルミ、アルミ合金、銅、又は、銅合金等である。
　図２に示されるように、アパーチャ４１の内周面４１ｉは、アパーチャ４１の内径をレーザ光ＬＢの進行方向（コリメートレンズ３５側）に向けて徐々に大きくするテーパ形状を有している。また、内周面４１ｉのテーパ角[tapered angle]θ１は、開口部４１ａを通過するレーザ光（アパーチャ４１から出射されるレーザ光）ＬＢの広がり角[spread angle]θ２よりも大きく設定されている（θ１＞θ２）。内周面４１ｉの最小内径Ｄは、アパーチャ４１によるレーザ光ＬＢの遮断率）を２～１０％、好ましくは、３～８％とするように設定される。遮断率が２％未満であると、レーザ光ＬＢの外層部分ＬＢｏ、即ち、溶融（切断）に寄与しないレーザ光ＬＢの低エネルギー部分のワークＷの被切断部（加工点）Ｗａへの照射を十分に抑制することが困難になる。例えば、レーザ光ＬＢの低エネルギー部分のワークＷの被切断部Ｗａへの照射を十分に抑制できないと、軟鋼厚板の酸素加工の際に異常燃焼が発生してしまう。一方、遮断率が１０％を超えると、ワークＷの被切断部（加工点）Ｗａでのレーザ光ＬＢのパワー強度[power intensity]が低下して、レーザ切断加工に支障が出る。例えば、レーザ光ＬＢのパワー強度が低下すると、ステンレス薄板の無酸化加工中の切断速度を高速に維持できずに切断速度をかなり低速にする必要が生じ、生産性が低下する。従って、軟鋼厚板の酸素加工とステンレス薄板の無酸化加工を両立させるには、遮断率２～１０％が必要となる。なお、遮断率が３％以上で８％以下であれば、無酸化加工でも、特に、銅、銅合金、アルミ、アルミ合金、又は、鏡面仕上げされたステンレス等の高反射材の薄板のワークＷを切断する場合に、レーザ加工ヘッド１１への反射光ＬＢ’（図１参照）を十分に低減しつつ、切断速度の低減を抑えて生産性を維持できる。
　アパーチャ４１におけるファイバホルダ２５側の面には、ほぼＶ字状の断面を有する環状の反射溝４１ｓが形成されている。換言すれば、アパーチャ４１の開口部４１ａのファイバホルダ２５側の周縁部４１ｍは、鋭角形状の断面を有している（断面は開口部４１ａの中心軸を含み、Ｚ軸に平行）。また、反射溝４１ｓの内側反射面４１ｓｉのテーパ角θ３は、反射溝４１ｓの外側反射面４１ｓｏのテーパ角θ４よりも大きく設定されている（θ３＞θ４）。なお、ジャケット２１のファイバホルダ２５側の内周面２１ｉは、ジャケット２１の内径が伝送ファイバ１３の出射端１３ｅ側に向かって徐々に小さくなるようにテーパ状に形成されている。
　ジャケット２１のヘッド本体１５側の内周面とアパーチャ４１の外周面との間には、環状の冷却水通路[coolant channel]４３が形成されている。冷却水通路４３は、冷却水供給管[coolant inlet pipe]４５及び冷却水排出管[coolant outlet pipe]４７等を介してチラー[chiller]（冷却水循環装置[coolant circulating device]）４９に接続されている。なお、ジャケット２１のヘッド本体１５側の内周面とアパーチャ４１の外周面との間の適宜位置には、冷却水通路４３からの水漏れを防止するための複数のＯリング５１が設けられている。
　上述したレーザ加工機１（レーザ加工ヘッド３）の動作について説明する。
　Ｚ軸サーボモータによってレーザ加工ヘッド１１をＺ軸方向へ移動させて、レーザ光ＬＢの焦点位置が調節される。そして、レーザ発振器３を作動させて、伝送ファイバ１３の出射端１３ｅからレーザ光ＬＢを出射させるが、レーザ光ＬＢの外層部分ＬＢｏは、アパーチャ４１によって遮断される。外層部分ＬＢｏが遮断されたレーザ光ＬＢは、コリメートレンズ３５によって平行光に変換された後に集光レンズ３９によって集光されて、ノズル２７からワークＷの被切断部Ｗａに向かって照射される。また、ガスボンベ３１から下部ヘッド本体１９の内部にアシストガスを供給することによって、ノズル２７から被切断部Ｗａに向かってアシストガスが噴射される。更に、ノズル２７からレーザ光ＬＢを照射し、かつ、アシストガスを噴射した状態で、Ｘ軸サーボモータ及びＹ軸サーボモータのうち少なくとも一方によって、レーザ加工ヘッド１１がＸ軸方向及び／又はＹ軸方向に移動される。これにより、高密度に集光されたレーザ光ＬＢのエネルギーを利用して、ワークＷの被切断部Ｗａを溶融させ、かつ、溶融物を除去しつつ、ワークＷのレーザ切断加工を行うことができる。一連のレーザ切断加工を連続して繰り返して行って複数のワークを切断することができる。
　アパーチャ４１によるレーザ光ＬＢの遮断率が２～１０％となるようにアパーチャ４１の最小内径Ｄが設定されているので、特殊な集光レンズを用いなくても、異常燃焼を防止しつつ軟鋼の厚板（厚さ約６ｍｍ以上）のワークＷを酸素加工で切断でき、かつ、生産性を維持しつつステンレス等の薄板（厚さ約３ｍｍ以下）のワークＷを無酸化加工（窒素加工）で高速切断することができる。これにより、一連のレーザ切断加工中に、レーザ加工機１の段取り作業を必要とすることなく、レーザ切断加工の形態を無酸化加工から酸素加工に、又は、酸素加工から無酸化加工に変更することができる。
　さらに、アパーチャ４１によるレーザ光ＬＢの遮断率が３％以上で８％以下となるようにアパーチャ４１の最小内径Ｄが設定されれば、特に、高反射材の薄板のワークＷを無酸化加工で切断する場合でも、レーザ光ＬＢの低エネルギー部分のワークＷの被切断部Ｗａへの照射を抑制して、レーザ加工ヘッド１１への反射光ＬＢ’（図１参照）を十分に低減できる。
　アパーチャ４１の内周面４１ｉのテーパ角θ１がアパーチャ４１の開口部４１ａを通過するレーザ光ＬＢの広がり角θ２よりも大きく設定されているので、アパーチャ４１の開口部４１ａを通過したレーザ光ＬＢとアパーチャ４１の内周面４１ｉとの干渉を防止できる。
　アパーチャ４１の周縁部４１ｍが鋭角形状の断面を有し、反射溝４１ｓの内側反射面４１ｓｉのテーパ角θ３が外側反射面４１ｓｏのテーパ角θ４よりも大きく設定され、ジャケット２１の内周面２１ｉがテーパ状に形成されているので、アパーチャ４１によって遮断されたレーザ光ＬＢの外層部分ＬＢｏの出射端１３ｅへの反射を防止できる。
　ワークＷのレーザ切断加工中に、チラー４９によって冷却水通路４３に冷却水を循環させることで、アパーチャ４１を水冷して、アパーチャ４１の温度上昇を抑えることができる。
　従って、本実施形態によれば、一連のレーザ切断加工中に、レーザ加工機１の段取り作業を必要とすることなく、レーザ切断加工の形態を無酸化加工から酸素加工に、又は、酸素加工から無酸化加工に変更することができる。このため、レーザ切断加工の作業の煩雑化を抑えて、作業能率を向上させることができる。同時に、レーザ切断加工の中断時間を短縮して、生産性も十分に向上させることができる。
　また、アパーチャ４１の内周面４１ｉのテーパ角θ１をアパーチャ４１の開口部４１ａを通過するレーザ光ＬＢの広がり角θ２よりも大きく設定することでアパーチャ４１の開口部４１ａを通過したレーザ光ＬＢとアパーチャ４１の内周面４１ｉとの干渉を防止できるので、レーザ光ＬＢの品質が安定され、レーザ切断加工の精度を向上させることができる。
　更に、ワークＷが高反射材の薄板からなりかつレーザ切断加工の加工形態が無酸化加工である場合においても、レーザ加工ヘッド１１側への反射光ＬＢ’を十分に低減できるため、集光レンズ３９、コリメートレンズ３５、及び伝送ファイバ１３の出射端１３ｅ等の焼損を十分に防止することができる。特に、アパーチャ４１が反射光ＬＢ’を遮断すると共に、アパーチャ４１によって遮断したレーザ光ＬＢの外層部分ＬＢｏが伝送ファイバ１３の出射端１３ｅ側へ反射することを回避できるため、伝送ファイバ１３の出射端１３ｅの焼損をより十分に防止することができる。
　なお、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態のレーザ加工機１に適用した技術的思想を、レーザ光を伝送ファイバで伝送する形式の、ＹＡＧレーザ加工機、固体レーザ加工機、又は、炭酸レーザ加工機等に適用する等、本発明は種々の態様で実施可能である。また、本発明に包含される権利範囲は、上記実施形態に限定されない。
　上記実施形態の効果を実験を通して確認した。この実験について、図４（ａ）～図６を参照しつつ説明する。
　レーザ加工ヘッドにアパーチャを装着しないで、アクリル板にレーザ光を照射してアクリル板状にバーンパターンを形成すると、図４（ａ）に示されるように、バーンパターンに霧状の[mist-like]外層部分が含まれていることが確認できた。一方、レーザ加工ヘッドにアパーチャ（遮断率７％）を装着して、アクリル板上にバーンパターンを形成すると、図４（ｂ）に示されるように、霧状の外層部分がバーンパターンから除去されることを確認できた。
　レーザ加工ヘッドにアパーチャを装着しないで、軟鋼厚板（厚さ１０ｍｍ）のワークから酸素加工で切断片を切り出すと、図５（ａ）に示されるように、異常燃焼（図５（ａ）中のＢ部分）が発生することが確認できた。一方、レーザ加工ヘッドにアパーチャ（遮断率７％）を装着して、軟鋼厚板（厚さ１０ｍｍ）のワークから酸素加工で切断片を切り出すと、図５（ｂ）に示されるように、異常燃焼を防止できることを確認できた。
　レーザ加工ヘッドにアパーチャを装着しない場合（比較例１及び２）と、アパーチャ（遮断率７％）を装着した場合（実施例１及び２）とで、銅合金のワークを用いたレーザ光の反射試験を行った、図６に試験結果を示す。なお、比較例１及び実施例１では、レーザ光の焦点位置がワークの上面よりも０．５ｍｍ高い位置に設定された。比較例２及び実施例２では、レーザ光の焦点位置がワークの上面よりも０．５ｍｍだけ低い位置に設定された。図６から明らかなように、実施例１及び２の方が比較例１及び２よりも反射光レベルを大幅に低減できることを確認できた。

Claims (7)

  1. 　レーザ発振器から発振されたレーザ光を伝送するための伝送ファイバの出射端に接続されるレーザ加工ヘッドであって、
    　前記出射端を保持するファイバホルダを有し、先端にレーザ光を照射可能で、かつ、アシストガスを噴射可能なノズルを有し、内部が前記アシストガスの供給源に接続可能な中空筒状のヘッド本体と、
    　前記ヘッド本体内に設けられ、前記出射端から出射されたレーザ光を平行光に変換するコリメートレンズと、
    　前記ヘッド本体内の前記コリメートレンズと前記ノズルとの間に設けられ、平行光に変換されたレーザ光を集光する集光レンズと、
    　前記ヘッド本体内の前記ファイバホルダと前記コリメートレンズとの間に設けられ、レーザ光が通過する円形の開口部を有し、前記出射端から出射されたレーザ光の外層部分を遮断するアパーチャと、を備えており、
    　前記アパーチャの内周面が、前記アパーチャの内径をレーザ光の進行方向に向けて徐々に大きくするテーパ形状を有しており、
    　前記アパーチャの前記内周面のテーパ角が、前記開口部を通過したレーザ光の広がり角よりも大きく設定されている、レーザ加工ヘッド。
  2. 　レーザ発振器から発振されたレーザ光を伝送するための伝送ファイバの出射端に接続されるレーザ加工ヘッドであって、
    　前記出射端を保持するファイバホルダを有し、先端にレーザ光を照射可能で、かつ、アシストガスを噴射可能なノズルを有し、内部が前記アシストガスの供給源に接続可能な中空筒状のヘッド本体と、
    　前記ヘッド本体内に設けられ、前記出射端から出射されたレーザ光を平行光に変換するコリメートレンズと、
    　前記ヘッド本体内の前記コリメートレンズと前記ノズルとの間に設けられ、平行光に変換されたレーザ光を集光する集光レンズと、
    　前記ヘッド本体内の前記ファイバホルダと前記コリメートレンズとの間に設けられ、レーザ光が通過する円形の開口部を有し、前記出射端から出射されたレーザ光の外層部分を遮断するアパーチャと、を備えており、
    　前記アパーチャの内径が、前記アパーチャによるレーザ光の遮断率が２～１０％となるように設定されている、レーザ加工ヘッド。
  3. 　請求項２に記載のレーザ加工ヘッドであって、
    　前記アパーチャの内周面が、前記アパーチャの内径がレーザ光の進行方向に向けて徐々に大きくするテーパ形状を有しており、
    　前記アパーチャの前記内周面のテーパ角が、前記開口部を通過したレーザ光の広がり角よりも大きく設定されている、レーザ加工ヘッド。
  4. 　請求項１～３の何れか一項に記載のレーザ加工ヘッドであって、
    　前記開口部の前記ファイバホルダ側の周縁が、鋭角形状の断面を有している、レーザ加工ヘッド。
  5. 　請求項１～４の何れか一項に記載のレーザ加工ヘッドであって、
    　前記ヘッド本体の内周面と前記アパーチャの内周面との間に冷却水通路が形成されている、レーザ加工ヘッド。
  6. 　請求項１～５の何れか一項に記載のレーザ加工ヘッドであって、
    　前記レーザ発振器が、１μｍ帯の波長のレーザ光を発振するファイバレーザ発振器である、レーザ加工ヘッド。
  7. 　レーザ発振器から発振されたレーザ光のエネルギーを利用して、ワークのレーザ切断加工を行うレーザ加工機であって、
    　請求項１～６の何れか一項に記載のレーザ加工ヘッドを備えている、レーザ加工機。
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