WO2019142239A1

WO2019142239A1 - レーザ加工装置

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Publication number: WO2019142239A1
Application number: PCT/JP2018/001029
Authority: WO
Inventors: 隆典宮▲崎▼
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2018-01-16
Filing date: 2018-01-16
Publication date: 2019-07-25

Abstract

レーザ加工装置（１）は、レーザ発振器（１１）から出射されるレーザ光、第１のガス供給源（１２）から供給される第１のアシストガス及び第２のガス供給源（１３）から供給される第２のアシストガスを被加工物（Ｗ）に導くノズル機構（３）と、第１のアシストガスの圧力及び第２のアシストガスの圧力を制御する制御装置（５）とを有する。ノズル機構（３）は、レーザ光及び第１のアシストガスを被加工物（Ｗ）に導く第１の内側ノズルと、第１の内側ノズルを囲み、第２のアシストガスを被加工物（Ｗ）に導く外側ノズルとを有する。制御装置（５）は、第２のアシストガスの圧力を第１のアシストガスの圧力より高くする。

Description

レーザ加工装置

　本発明は、レーザ光を用いて被加工物を加工するレーザ加工装置に関する。

　従来、レーザ加工装置を用いて被加工物を加工する場合、１種類のアシストガスが用いられていた。例えば、被加工物がステンレスで形成された板である場合、アシストガスは窒素である。レーザ光を用いてステンレスで形成された板に対して孔あけ加工を行う場合、窒素は加工によって生成されるドロスを取り除くが、比較的多くの量の窒素はドロスを取り除くことなく廃棄されていた。つまり、レーザ加工装置を用いて孔あけ加工を行う場合、比較的大量の窒素が必要であり、ひいてはコストが比較的大きいという問題が生じていた。

　上述の問題を解決するために、ドロスを取り除くためのアシストガスと、当該アシストガスをシールドするガスとを用いる装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５－１６７９７０号公報

　しかしながら、特許文献１が開示している装置は、シールドガスが供給される喉部と、喉部とひとつの開口とを結ぶと共に喉部から当該開口に向かって断面積が大きくなる拡散部と、大気を導入するための導入流路とを必要とする。すなわち、特許文献１が開示している装置の構造は、複雑である。加えて、特許文献１は、ガスの圧力に関連する事項を開示していない。

　さらに、レーザ加工装置には、板厚及び材質の一方又は双方が異なる複数の被加工物を加工可能なことが要求される。つまり、レーザ加工装置には、複数の加工条件の各々で加工可能なことが要求される。しかしながら、特許文献１が開示している装置が複数の加工条件の各々で加工を行うことは困難である。さらにまた、アシストガスの消費量を抑制することが要求されている。

　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、構造が比較的シンプルであって、複数の加工条件の各々でレーザ加工を行うことができ、アシストガスの消費量を抑制することができるレーザ加工装置を得ることを目的とする。

　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、レーザ発振器から出射されるレーザ光、第１のガス供給源から供給される第１のアシストガス及び第２のガス供給源から供給される第２のアシストガスを被加工物に導くノズル機構と、前記第１のアシストガスの圧力及び前記第２のアシストガスの圧力を制御する制御装置とを有する。前記ノズル機構は、前記レーザ光及び前記第１のアシストガスを前記被加工物に導く第１の内側ノズルと、前記第１の内側ノズルを囲み、前記第２のアシストガスを前記被加工物に導く外側ノズルとを有する。前記制御装置は、前記第２のアシストガスの圧力を前記第１のアシストガスの圧力より高くする。

　本発明にかかるレーザ加工装置は、構造が比較的シンプルであって、複数の加工条件の各々でレーザ加工を行うことができ、アシストガスの消費量を抑制することができるという効果を奏する。本発明のレーザ加工装置が有する制御装置は第２のアシストガスの圧力を第１のアシストガスの圧力より高くするので、第１のアシストガス及び第２のアシストガスがノズル機構から出射した後、第１のアシストガスは第２のアシストガスによってシールドされる。そのため、第１のアシストガスが有効に使用され、ひいては第１のアシストガス及び第２のアシストガスの消費量を抑制することができる。

実施の形態にかかるレーザ加工装置の構成を模式的に示す図実施の形態にかかるレーザ加工装置が被加工物を加工する様子を模式的に示す図実施の形態にかかるレーザ加工装置におけるノズル機構が有する第１の内側ノズル及び外側ノズルの構成を示す断面図実施の形態にかかるレーザ加工装置におけるノズル機構が有する第１の内側ノズルの構成を示す断面図実施の形態にかかるレーザ加工装置におけるノズル機構が有する第１の内側ノズルの平面図実施の形態にかかるレーザ加工装置におけるノズル機構が有する外側ノズルの構成を示す断面図実施の形態にかかるレーザ加工装置におけるノズル機構が有する外側ノズルの平面図実施の形態にかかるレーザ加工装置におけるノズル機構が有する第２の内側ノズル及び外側ノズルの構成を示す断面図

　以下に、本発明の実施の形態にかかるレーザ加工装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態．
　図１は、実施の形態にかかるレーザ加工装置１の構成を模式的に示す図である。レーザ加工装置１は、レーザ光を発振させるレーザ発振器１１から出射されるレーザ光を用いて被加工物Ｗを加工する装置である。加工の例は、切断又は孔あけである。図１には、レーザ発振器１１及び被加工物Ｗも示されている。例えば、被加工物Ｗは金属で形成された板である。金属の例は、ステンレス、アルミニウム又は軟鋼である。

　レーザ加工装置１は、被加工物Ｗが置かれるテーブル２を有する。レーザ加工装置１は、レーザ発振器１１から出射されるレーザ光と、第１のガス供給源１２から供給される第１のアシストガスと、第２のガス供給源１３から供給される第２のアシストガスとを被加工物Ｗに導くノズル機構３を更に有する。図１には、第１のガス供給源１２及び第２のガス供給源１３も示されている。第１のガス供給源１２は第１のアシストガスを蓄えており、第２のガス供給源１３は第２のアシストガスを蓄えている。ノズル機構３は、テーブル２と対向する。被加工物Ｗがテーブル２に置かれているので、ノズル機構３は被加工物Ｗと対向する。

　レーザ加工装置１は、ノズル機構３が取り付けられる加工ヘッド４を更に有する。図１には、レーザ発振器１１から出射されるレーザ光を加工ヘッド４に伝搬させるための光伝搬装置１４も示されている。光伝搬装置１４の一例は、光ファイバである。光伝搬装置１４は、レーザ発振器１１と加工ヘッド４とを接続する。レーザ発振器１１から出射されたレーザ光は、光伝搬装置１４を伝搬して加工ヘッド４に到達する。加工ヘッド４は、レーザ光をノズル機構３に導く光路を内部に有している。当該光路は、図示されていない。ノズル機構３が加工ヘッド４に取り付けられているので、レーザ発振器１１から出射されたレーザ光は光伝搬装置１４と加工ヘッド４の光路とを介してノズル機構３に到達する。

　図１には、第１のガス供給源１２に蓄えられている第１のアシストガスを加工ヘッド４に供給するための第１ガス配管１５と、第２のガス供給源１３に蓄えられている第２のアシストガスを加工ヘッド４に供給するための第２ガス配管１６とが更に示されている。第１ガス配管１５は、第１のガス供給源１２と加工ヘッド４とを接続する。第１のガス供給源１２に蓄えられている第１のアシストガスは、第１ガス配管１５を介して加工ヘッド４に到達する。第２ガス配管１６は、第２のガス供給源１３と加工ヘッド４とを接続する。第２のガス供給源１３に蓄えられている第２のアシストガスは、第２ガス配管１６を介して加工ヘッド４に到達する。

　加工ヘッド４は、第１のアシストガスをノズル機構３に導く第１のガス伝達路と、第２のアシストガスをノズル機構３に導く第２のガス伝達路とを内部に有している。第１のガス伝達路及び第２のガス伝達路は、図示されていない。ノズル機構３が加工ヘッド４に取り付けられているので、第１のアシストガスは第１ガス配管１５と第１のガス伝達路とを介してノズル機構３に供給され、第２のアシストガスは第２ガス配管１６と第２のガス伝達路とを介してノズル機構３に供給される。

　上述の通り、レーザ発振器１１から出射されたレーザ光は、ノズル機構３に到達する。ノズル機構３は、被加工物Ｗと対向する。そのため、ノズル機構３は、レーザ発振器１１から出射されるレーザ光と、第１のガス供給源１２から供給される第１のアシストガスと、第２のガス供給源１３から供給される第２のアシストガスとを被加工物Ｗに導く。

　ノズル機構３は、レーザ光及び第１のアシストガスを被加工物Ｗに導く第１の内側ノズルと、第１の内側ノズルを囲み、第２のアシストガスを被加工物Ｗに導く外側ノズルとを有する。第１の内側ノズルは、加工ヘッド４の光路及び第１のガス伝達路と接続されている。外側ノズルは、第２のガス伝達路と接続されている。そのため、ノズル機構３は、レーザ光及び第１のアシストガスが相対的に内側に位置して第２のアシストガスが相対的に外側に位置した状態で、レーザ光、第１のアシストガス及び第２のアシストガスを被加工物Ｗに導く。第１の内側ノズル及び外側ノズルの詳細については、後に説明する。

　レーザ加工装置１は、第１のガス供給源１２からノズル機構３に供給される第１のアシストガスの圧力と、第２のガス供給源１３からノズル機構３に供給される第２のアシストガスの圧力とを制御する制御装置５を更に有する。制御装置５は、第２のアシストガスの圧力を第１のアシストガスの圧力より高くする。例えば、制御装置５は、第１のガス供給源１２及び第２のガス供給源１３を制御して、第２のガス供給源１３からノズル機構３に供給される第２のアシストガスの圧力を第１のガス供給源１２からノズル機構３に供給される第１のアシストガスの圧力より高くする。制御装置５は、レーザ発振器１１のオンとオフとを切り換える機能も有する。制御装置５は、レーザ発振器１１から出射されるレーザ光の強度を制御する機能を更に有する。

　レーザ加工装置１は、ユーザの指示を受け付けて、受け付けた指示にしたがって制御装置５を駆動する駆動装置６を更に有する。駆動装置６は、ユーザの指示にしたがって加工ヘッド４の位置を制御する機能も有する。駆動装置６が加工ヘッド４の位置を制御することにより、加工ヘッド４に取り付けられているノズル機構３は被加工物Ｗと対向する。

　図２は、実施の形態にかかるレーザ加工装置１が被加工物Ｗを加工する様子を模式的に示す図である。図２における白抜きの矢印は、レーザ光Ｌが進む向きを示している。図２における実線の矢印は、第１のアシストガスＧ１と第１のアシストガスＧ１が進む向きとを示している。図２における破線の矢印は、第２のアシストガスＧ２と第２のアシストガスＧ２が進む向きとを示している。

　上述の通り、ノズル機構３は、レーザ光Ｌ及び第１のアシストガスＧ１が相対的に内側に位置して第２のアシストガスＧ２が相対的に外側に位置した状態で、レーザ光Ｌ、第１のアシストガスＧ１及び第２のアシストガスＧ２を被加工物Ｗに導く。図２は、レーザ光Ｌ及び第１のアシストガスＧ１が相対的に内側に位置して第２のアシストガスＧ２が相対的に外側に位置した状態で、レーザ光Ｌ、第１のアシストガスＧ１及び第２のアシストガスＧ２が被加工物Ｗに導かれる様子を示している。

　被加工物Ｗは、ノズル機構３が被加工物Ｗに導いたレーザ光Ｌによって削られる。被加工物Ｗには、孔Ｈが形成される。孔Ｈが形成される際、ドロスＤが発生する。上述の通り、制御装置５は、第２のアシストガスＧ２の圧力を第１のアシストガスＧ１の圧力より高くする。つまり、第１のアシストガスＧ１は、第２のアシストガスＧ２によってシールドされる。

　そのため、第１のアシストガスＧ１は、被加工物Ｗの二つの平面のうちのノズル機構３に近い側の面ＷＮに沿って外側に進まず、被加工物Ｗに形成される孔Ｈを貫通する向きに進む。その結果、ドロスＤは、第１のアシストガスＧ１によって、被加工物Ｗの二つの平面のうちのノズル機構３から遠い側の面ＷＦから被加工物Ｗの外部に吹き飛ばされる。つまり、ドロスＤは、第１のアシストガスＧ１によって被加工物Ｗから除去される。

　上述の通り、ノズル機構３は、第１の内側ノズルと、外側ノズルとを有する。図３は、実施の形態にかかるレーザ加工装置１におけるノズル機構３が有する第１の内側ノズル３１及び外側ノズル３２の構成を示す断面図である。図３が示す断面は、レーザ発振器１１から出射されるレーザ光Ｌがノズル機構３を通過する際のレーザ光Ｌの進行方向と平行な面である。図３には、被加工物Ｗ、レーザ光Ｌ、第１のアシストガスＧ１及び第２のアシストガスＧ２も示されている。

　上述の通り、第１の内側ノズル３１は、レーザ発振器１１から出射されるレーザ光Ｌと、第１のガス供給源１２から供給される第１のアシストガスＧ１とを被加工物Ｗに導く。外側ノズル３２は、第１の内側ノズル３１を囲んでおり、第２のガス供給源１３から供給される第２のアシストガスＧ２を被加工物Ｗに導く。そのため、レーザ光Ｌ、第１のアシストガスＧ１及び第２のアシストガスＧ２は、レーザ光Ｌ及び第１のアシストガスＧ１が相対的に内側に位置して第２のアシストガスＧ２が相対的に外側に位置した状態で、被加工物Ｗに導かれる。

　図３に示すように、第１の内側ノズル３１及び外側ノズル３２の形状はいずれも、円錐形に近い形状であって、外側ノズル３２は第１の内側ノズル３１より大きく、第１の内側ノズル３１は外側ノズル３２の内部に配置される。

　図４は、実施の形態にかかるレーザ加工装置１におけるノズル機構３が有する第１の内側ノズル３１の構成を示す断面図である。図４が示す断面は、レーザ発振器１１から出射されるレーザ光Ｌがノズル機構３を通過する際のレーザ光Ｌの進行方向と平行な面である。図４に示す通り、第１の内側ノズル３１は、本体部３１ａと、本体部３１ａの外側面に位置する鍔部３１ｂとを有する。

　本体部３１ａの内部には、貫通孔３１ｃが形成されている。貫通孔３１ｃの形状は、円錐台状である。つまり、本体部３１ａの内側面３１ｄの形状は、円錐台から上底及び下底が取り除かれた形状である。更に言うと、本体部３１ａの内側面３１ｄは、当該円錐台の側面である。貫通孔３１ｃの両端のうちの面積が相対的に大きい方の端部は、第１端部３１ｅと定義される。貫通孔３１ｃの両端のうちの面積が相対的に小さい方の端部は、第２端部３１ｆと定義される。

　第１端部３１ｅは、貫通孔３１ｃにおいてレーザ光Ｌ及び第１のアシストガスＧ１が流入する側の端部である。第２端部３１ｆは、貫通孔３１ｃにおいてレーザ光Ｌ及び第１のアシストガスＧ１が出射する側の端部である。本体部３１ａのうちの鍔部３１ｂより第２端部３１ｆの側の部分の外側面３１ｇの形状は、円錐形状である。

　第１のアシストガスＧ１は、貫通孔３１ｃの両端のうちの面積が相対的に大きい方の端部である第１端部３１ｅから第１の内側ノズル３１に流入し、面積が相対的に小さい方の端部である第２端部３１ｆから出射する。つまり、第１のアシストガスＧ１は、貫通孔３１ｃのみを通過する。貫通孔３１ｃの形状は、円錐台状である。更に言うと、本体部３１ａの内側面３１ｄは、円錐台の側面である。

　そのため、第１のアシストガスＧ１が第１の内側ノズル３１を通過する際、第１のアシストガスＧ１の流れは整えられる。すなわち、円錐台状の貫通孔３１ｃは、第１のアシストガスＧ１の流れを整える内側整流部の機能を発揮する。言い換えると、本体部３１ａの内側面３１ｄは、第１のアシストガスＧ１の流れを整える内側整流部である。つまり、ノズル機構３は、第１のアシストガスＧ１の流れを整える内側整流部を有する。

　図５は、実施の形態にかかるレーザ加工装置１におけるノズル機構３が有する第１の内側ノズル３１の平面図である。更に言うと、図５は、第１の内側ノズル３１を第１端部３１ｅから第２端部３１ｆの向きに見たときの平面図である。鍔部３１ｂの形状は、円板から中心部が取り除かれた形状である。当該中心部は、円板である。図５に示す通り、鍔部３１ｂには、複数個の孔３１ｈが形成されている。複数個の孔３１ｈの各々は、等間隔に形成されている。実施の形態では、８個の孔３１ｈが鍔部３１ｂに形成されている。

　図６は、実施の形態にかかるレーザ加工装置１におけるノズル機構３が有する外側ノズル３２の構成を示す断面図である。図６が示す断面は、レーザ発振器１１から出射されるレーザ光Ｌがノズル機構３を通過する際のレーザ光Ｌの進行方向と平行な面である。図６に示す通り、外側ノズル３２には、貫通孔３２ａが形成されている。貫通孔３２ａの両端のうちの面積が相対的に大きい方の端部は、第３端部３２ｂと定義される。貫通孔３２ａの両端のうちの面積が相対的に小さい方の端部は、第４端部３２ｃと定義される。第３端部３２ｂは、貫通孔３２ａにおいて第２のアシストガスＧ２が流入する側の端部である。第４端部３２ｃは、貫通孔３２ａにおいて第２のアシストガスＧ２が出射する側の端部である。

　外側ノズル３２は、内側において、第１の内側ノズル３１の鍔部３１ｂが配置される載置部３２ｄを有する。外側ノズル３２の内側には、載置部３２ｄの内側の端部から第４端部３２ｃに向かう溝３２ｅが形成されている。外側ノズル３２は、溝３２ｅを形成する二つの面のうちの載置部３２ｄから相対的に遠い方の面を持つ壁部３２ｆを更に有する。壁部３２ｆは、ひとつの円周の上に形成されている。壁部３２ｆの形状は、管状である。外側ノズル３２の壁部３２ｆより第４端部３２ｃの側の部分の内側面の形状は、円錐形状である。

　図７は、実施の形態にかかるレーザ加工装置１におけるノズル機構３が有する外側ノズル３２の平面図である。更に言うと、図７は、外側ノズル３２を第３端部３２ｂから第４端部３２ｃの向きに見たときの平面図である。図４及び図５を用いて説明した第１の内側ノズル３１の鍔部３１ｂが、図６及び図７を用いて説明した外側ノズル３２の載置部３２ｄに配置される。鍔部３１ｂが載置部３２ｄに配置されることにより、ノズル機構３は構成される。

　図３に示す通り、レーザ発振器１１から出射されるレーザ光Ｌと第１のガス供給源１２から供給される第１のアシストガスＧ１とは、第１の内側ノズル３１の貫通孔３１ｃを通過して被加工物Ｗに導かれる。第２のガス供給源１３から供給される第２のアシストガスＧ２は、第１の内側ノズル３１の鍔部３１ｂに形成されている複数個の孔３１ｈを通過し、外側ノズル３２の溝３２ｅで進行方向が変えられ、外側ノズル３２の壁部３２ｆと第１の内側ノズル３１の鍔部３１ｂ及び本体部３１ａとの間を通って被加工物Ｗに導かれる。

　第２のアシストガスＧ２は、等間隔に形成された複数個の孔３１ｈを通過するので、本体部３１ａの円錐状の外側面３１ｇの周りにおいて、第４端部３２ｃの側に一様に進行する。第２のアシストガスＧ２は、外側面３１ｇの周りにおいて、溝３２ｅと、壁部３２ｆと、鍔部３１ｂと、壁部３２ｆより第４端部３２ｃの側の外側ノズル３２の内側面と、外側面３１ｇとによって一様に規制されて進行する。

　そのため、第２のアシストガスＧ２が外側ノズル３２を通過する際、第２のアシストガスＧ２の流れは整えられる。すなわち、鍔部３１ｂと、溝３２ｅと、壁部３２ｆと、壁部３２ｆより第４端部３２ｃの側の外側ノズル３２の内側面と、外側面３１ｇとは、第２のアシストガスＧ２の流れを整える外側整流部の機能を発揮する。つまり、ノズル機構３は、第２のアシストガスＧ２の流れを整える外側整流部を有する。

　ノズル機構３は、第１の内側ノズル３１に置き換えられる第２の内側ノズルを更に有する。図８は、実施の形態にかかるレーザ加工装置１におけるノズル機構３が有する第２の内側ノズル３３及び外側ノズル３２の構成を示す断面図である。第２の内側ノズル３３は、レーザ光Ｌと、第１のアシストガスＧ１とを被加工物Ｗに導く。

　第２の内側ノズル３３の長さは、第１の内側ノズル３１の長さと異なる。第２の内側ノズル３３と第１の内側ノズル３１との相違点は、長さが異なる点である。実施の形態では、図３と図８とを対比すると理解できる通り、第２の内側ノズル３３の長さは、第１の内側ノズル３１の長さより短い。具体的には、鍔部３１ｂから第１のアシストガスＧ１が出射する側の部分までの長さについて、第２の内側ノズル３３は第１の内側ノズル３１より短い。そのため、第２の内側ノズル３３が使用されると、第１のアシストガスＧ１と第２のアシストガスＧ２とがノズル機構３の内部で混ざり、第１のアシストガスＧ１と第２のアシストガスＧ２とは混ざった状態でノズル機構３から出射する。

　なお、第１の内側ノズル３１が第２の内側ノズル３３に置き換えられた場合、第１のガス供給源１２は、第３のアシストガスを蓄えている第３のガス供給源に置き換えられてもよい。その場合、第２の内側ノズル３３は、レーザ光Ｌと、第３のガス供給源から供給される第３のアシストガスとを被加工物Ｗに導く。

　上述の通り、実施の形態にかかるレーザ加工装置１は、第１の内側ノズル３１及び外側ノズル３２を有するノズル機構３を有する。第１の内側ノズル３１は、レーザ発振器１１から出射されるレーザ光Ｌと、第１のガス供給源１２から供給される第１のアシストガスＧ１とを被加工物Ｗに導く。外側ノズル３２は、第１の内側ノズル３１を囲んでおり、第２のガス供給源１３から供給される第２のアシストガスＧ２を被加工物Ｗに導く。ノズル機構３の構造は、比較的シンプルである。

　レーザ加工装置１は、第２のガス供給源１３からノズル機構３に供給される第２のアシストガスＧ２の圧力を第１のガス供給源１２からノズル機構３に供給される第１のアシストガスＧ１の圧力より高くする制御装置５を有する。そのため、第１のアシストガスＧ１及び第２のアシストガスＧ２が被加工物Ｗに導かれる際、第１のアシストガスＧ１は、第２のアシストガスＧ２によってシールドされる。

　実施の形態では、第１のアシストガスＧ１と第２のアシストガスＧ２とが使用されるものの、第１のアシストガスＧ１及び第２のアシストガスＧ２がノズル機構３から出射した後、第１のアシストガスＧ１は第２のアシストガスＧ２によってシールドされるので、第１のアシストガスＧ１は例えばドロスＤを取り除くために有効に使用される。そのため、第１のアシストガスＧ１及び第２のアシストガスＧ２の合計の消費量は１種類のアシストガスが用いられる場合の消費量に比べて少ない。すなわち、レーザ加工装置１は、第１のアシストガスＧ１及び第２のアシストガスＧ２の合計の消費量を抑制することができる。

　制御装置５は、第１のアシストガスＧ１の圧力と第２のアシストガスＧ２の圧力とを制御する。そのため、レーザ加工装置１は、第１のアシストガスＧ１の圧力と第２のアシストガスＧ２の圧力とについての複数の組み合わせでレーザ加工を行うことができる。したがって、レーザ加工装置１は、構造が比較的シンプルであって、アシストガスの消費量を抑制し、複数の加工条件の各々でレーザ加工を行うことができるという効果を奏する。

　例えば、被加工物Ｗがステンレスで形成されている物である場合、第１のアシストガスＧ１に窒素を使用することができ、第２のアシストガスＧ２に空気を使用することができるので、レーザ加工装置１は、レーザ加工のコストを抑制することができる。

　上述の通り、実施の形態にかかるレーザ加工装置１のノズル機構３は、第１のアシストガスＧ１の流れを整える内側整流部を有する。そのため、レーザ加工装置１は、被加工物Ｗの加工面を比較的高品質で形成することができる。

　上述の通り、実施の形態にかかるレーザ加工装置１のノズル機構３は、第２のアシストガスＧ２の流れを整える外側整流部を有する。そのため、レーザ加工装置１は、比較的高い効率で第１のアシストガスＧ１を第２のアシストガスＧ２でシールドすることができる。

　上述の通り、実施の形態にかかるレーザ加工装置１のノズル機構３は、第１の内側ノズル３１に置き換えられる第２の内側ノズル３３を有する。第１の内側ノズル３１が第２の内側ノズル３３に置き換えられると、第１のアシストガスＧ１と第２のアシストガスＧ２とがノズル機構３の内部で混ざり、第１のアシストガスＧ１と第２のアシストガスＧ２とが混ざった状態でノズル機構３から出射する。

　例えば、被加工物Ｗが軟鋼で形成されている物であって、孔あけ加工が行われる場合、第１のアシストガスＧ１に酸素を使用することができ、第２のアシストガスＧ２に空気を使用することができる。レーザ加工装置１は、酸素と空気とをノズル機構３の内部で混在させ、酸素の濃度を低下させた状態で酸素と空気とを被加工物Ｗに導くことができる。その結果、レーザ加工装置１は、孔あけ加工におけるバーニングを抑制することができる。ひいては、レーザ加工装置１は、孔あけ加工の安定化と加工時間の短縮とに寄与することができる。

　例えば、被加工物Ｗがアルミニウムで形成されている物であって、切断加工を行う場合、第１のアシストガスＧ１に窒素を使用することができ、第２のアシストガスＧ２に酸素又は空気を使用することができる。その場合、レーザ加工装置１は、窒素と酸素又は空気とをノズル機構３の内部で混在させて窒素の濃度を低下させた状態で窒素と酸素又は空気とを被加工物Ｗに導くことができる。その結果、ドロスＤの発生を抑制することができる。すなわち、レーザ加工装置１は、専用のアシストガス発生装置を必要とすることなく、ドロスＤの発生を抑制して切断加工を行うことができる。

　上述のように、第１の内側ノズル３１が使用される場合、レーザ加工装置１は、被加工物Ｗの加工面を比較的高品質で形成することができる。例えば、レーザ加工装置１は、被加工物Ｗの加工面を変色させないで形成することができる。第２の内側ノズル３３が使用される場合、レーザ加工装置１は、第１のアシストガスＧ１の濃度を低下させてレーザ加工を行うことができる。

　なお、第１のガス供給源１２が複数個存在し、第１のアシストガスＧ１は複数個の第１のガス供給源１２の各々から供給されるガスが混じり合ったものであってもよい。同様に、第２のガス供給源１３が複数個存在し、第２のアシストガスＧ２は複数個の第２のガス供給源１３の各々から供給されるガスが混じり合ったものであってもよい。いずれにしても、制御装置５は、第２のアシストガスＧ２の圧力を第１のアシストガスＧ１の圧力より高くしつつ、第１のアシストガスＧ１の圧力と第２のアシストガスＧ２の圧力とを制御する。

　実施の形態にかかるレーザ加工装置１が有する制御装置５の少なくとも一部の機能は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサによって実現されてもよい。プロセッサは、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、又はＤＳＰ（Digital　Signal　Processor）である。

　制御装置５の少なくとも一部の機能がプロセッサによって実現される場合、当該一部の機能は、プロセッサと、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェア及びファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェア又はファームウェアはプログラムとして記述され、メモリに格納される。プロセッサは、メモリに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、制御装置５の少なくとも一部の機能を実現する。

　すなわち、制御装置５の少なくとも一部の機能がプロセッサによって実現される場合、レーザ加工装置１は、制御装置５の少なくとも一部によって実行されるステップが結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリを有する。メモリに格納されるプログラムは、制御装置５の少なくとも一部が実行する手順又は方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。

　メモリは、例えば、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable　Programmable　Read　Only　Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically　Erasable　Programmable　Read-Only　Memory）等の不揮発性もしくは揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク又はＤＶＤ（Digital　Versatile　Disk）等である。

　実施の形態にかかるレーザ加工装置１が有する制御装置５の機能の少なくとも一部は、処理回路によって実現されてもよい。

　処理回路は、専用のハードウェアである。処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化されたプロセッサ、並列プログラム化されたプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application　Specific　Integrated　Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable　Gate　Array）、又はこれらを組み合わせたものである。制御装置５の一部は、残部とは別個の専用のハードウェアであってもよい。

　制御装置５の複数の機能について、当該複数の機能の一部がソフトウェア又はファームウェアで実現され、当該複数の機能の残部が専用のハードウェアで実現されてもよい。このように、制御装置５の複数の機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせによって実現することができる。

　駆動装置６が有する複数の機能の一部は、プロセッサによって実現されてもよい。駆動装置６が有する複数の機能の一部がプロセッサによって実現される場合、レーザ加工装置１は、当該一部の機能に対応するステップが結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリを有する。駆動装置６を構成する少なくとも一部の構成要素は、処理回路によって実現されてもよい。

　以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略又は変更することも可能である。

　１　レーザ加工装置、２　テーブル、３　ノズル機構、４　加工ヘッド、５　制御装置、６　駆動装置、１１　レーザ発振器、１２　第１のガス供給源、１３　第２のガス供給源、１４　光伝搬装置、１５　第１ガス配管、１６　第２ガス配管、３１　第１の内側ノズル、３１ａ　本体部、３１ｂ　鍔部、３１ｃ　貫通孔、３１ｄ　内側面、３１ｅ　第１端部、３１ｆ　第２端部、３１ｇ　外側面、３１ｈ　孔、３２　外側ノズル、３２ａ　貫通孔、３２ｂ　第３端部、３２ｃ　第４端部、３２ｄ　載置部、３２ｅ　溝、３２ｆ　壁部、３３　第２の内側ノズル、Ｄ　ドロス、Ｇ１　第１のアシストガス、Ｇ２　第２のアシストガス、Ｈ　孔、Ｌ　レーザ光、Ｗ　被加工物、ＷＦ，ＷＮ　面。

Claims

　レーザ発振器から出射されるレーザ光、第１のガス供給源から供給される第１のアシストガス及び第２のガス供給源から供給される第２のアシストガスを被加工物に導くノズル機構と、
　前記第１のアシストガスの圧力及び前記第２のアシストガスの圧力を制御する制御装置とを備え、
　前記ノズル機構は、
　　前記レーザ光及び前記第１のアシストガスを前記被加工物に導く第１の内側ノズルと、
　　前記第１の内側ノズルを囲み、前記第２のアシストガスを前記被加工物に導く外側ノズルとを有し、
　前記制御装置は、前記第２のアシストガスの圧力を前記第１のアシストガスの圧力より高くする
　ことを特徴とするレーザ加工装置。
　前記ノズル機構は、前記第１のアシストガスの流れを整える内側整流部を更に有する
　ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
　前記ノズル機構は、前記第２のアシストガスの流れを整える外側整流部を更に有する
　ことを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ加工装置。
　前記ノズル機構は、前記第１の内側ノズルに置き換えられて、前記レーザ光と、前記第１のアシストガス又は第３のガス供給源から供給される第３のアシストガスとを前記被加工物に導く第２の内側ノズルを更に有し、
　前記第２の内側ノズルの長さは、前記第１の内側ノズルの長さと異なる
　ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。