特許 5986775 レーザ加工方法、レーザ加工装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5986775

(24)【登録日】2016年8月12日

(45)【発行日】2016年9月6日

(54)【発明の名称】レーザ加工方法、レーザ加工装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/382 20140101AFI20160823BHJP

   B23K 26/142 20140101ALI20160823BHJP

【ＦＩ】

   B23K26/382

   B23K26/142

【請求項の数】6

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2012-79246(P2012-79246)

(22)【出願日】2012年3月30日

(65)【公開番号】特開2013-208631(P2013-208631A)

(43)【公開日】2013年10月10日

【審査請求日】2014年12月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000150981

【氏名又は名称】日酸ＴＡＮＡＫＡ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100089037

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邊 隆

(74)【代理人】

【識別番号】100094400

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 三義

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(72)【発明者】

【氏名】沼田 慎治

(72)【発明者】

【氏名】上木原 洋丘

【審査官】 篠原 将之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−１３６４７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０１４９９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０９０６７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−００２５６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２９６５８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２８５１９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３２１９７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０４２７８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−１２３８８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ２６／００ − ２６／７０

Ｂ２３Ｋ ９／０１３

Ｂ２３Ｋ １０／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザノズルから被加工材にレーザビームを照射するとともに前記レーザビームを照射した部位をアシストガスで被覆して前記被加工材を切断するレーザ加工方法であって、
前記レーザノズルからレーザビームを照射するとともにアシストガスとして不活性ガスを噴射して、前記被加工材にピアシング孔を形成する第１工程と、
前記第１工程で前記被加工材表面に生成されたノロの外縁より内周側かつ前記ピアシング孔より外周側で前記レーザノズルを移動させながら、前記レーザノズルからレーザビームを照射するとともにアシストガスとして不活性ガスを噴射して、前記ピアシング孔を拡大する第２工程と、
前記第２工程で前記被加工材表面に生成されたノロの外縁より内周側かつ前記第２工程で形成された孔より外周側で前記レーザノズルを移動させながら、前記レーザノズルからレーザビームを照射するとともにアシストガスとして酸素を噴射して、前記第２工程で形成された孔を拡大する第３工程と、
前記レーザノズルの軸線を前記第３工程で形成された孔の軸線とずらして前記第３工程で前記被加工材表面に生成されたノロの外縁より内周側かつ前記第３工程で形成された孔より外周側に前記レーザノズルを移動させて、前記レーザノズルから除去ガスを噴射して、前記第３工程で酸化されたノロを除去する第４工程と、を備えることを特徴とするレーザ加工方法。

【請求項2】

請求項１に記載のレーザ加工方法であって、
前記第４工程において、前記レーザノズルを前記第３工程で形成された孔の軸線周りに周回させることを特徴とするレーザ加工方法。

【請求項3】

請求項１又は２に記載のレーザ加工方法であって、
前記第４工程において、前記第３工程で生成されたノロの外周側からサイドブローすることを特徴とするレーザ加工方法。

【請求項4】

レーザビームを被加工材に照射するとともに前記レーザビームが照射された部位をアシストガスで被覆して前記被加工材を切断するレーザ加工装置であって、
先端のノズル孔から前記レーザビームを照射するとともに前記アシストガスを噴射するレーザノズルと、
前記アシストガスを供給するアシストガス供給手段と、
前記レーザノズルを移動させるノズル移動手段と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記レーザノズルからレーザビームを照射するとともにアシストガスとして不活性ガスを噴射して、前記被加工材にピアシング孔を形成する第１工程と、
前記第１工程で前記被加工材表面に生成されたノロの外縁より内周側かつ前記ピアシング孔より外周側で前記レーザノズルを移動させながら、前記レーザノズルからレーザビームを照射するとともにアシストガスとして不活性ガスを噴射して、前記ピアシング孔を拡大する第２工程と、
前記第２工程で前記被加工材表面に生成されたノロの外縁より内周側かつ前記第２工程で形成された孔より外周側で前記レーザノズルを移動させながら、前記レーザノズルからレーザビームを照射するとともにアシストガスとして酸素を噴射して、前記第２工程で形成された孔を拡大する第３工程と、
前記レーザノズルの軸線を前記第３工程で形成された孔の軸線とずらして前記第３工程で前記被加工材表面に生成されたノロの外縁より内周側かつ前記第３工程で形成された孔より外周側に前記レーザノズルを移動させて、前記レーザノズルから除去ガスを噴射して、前記第３工程で酸化されたノロを除去する第４工程と、をこの順番で実行するように構成されていることを特徴とするレーザ加工装置。

【請求項5】

請求項４に記載のレーザ加工装置であって、
前記第４工程において、前記レーザノズルを前記第３工程で形成された孔の軸線周りに周回させるように構成されていることを特徴とするレーザ加工装置。

【請求項6】

請求項４又は５に記載のレーザ加工装置であって、
サイドブローノズルを備え、
前記第４工程において、前記第３工程で生成されたノロの外周側からサイドブローするように構成されていることを特徴とするレーザ加工装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、ステンレス鋼の被加工材にレーザビームを照射してピアシング孔を形成する際に、ピアシング孔周辺の被加工材表面に生じるノロを効率的に除去することが可能なレーザ加工方法、レーザ加工装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、レーザノズルからレーザビームを照射して、ステンレス鋼板を被加工材としてピアシング貫通孔（以下、ピアシング孔という）を形成する場合、例えば、アシストガスとして酸素を用いると、ピアシング孔の形成に時間がかかるうえ、図７（Ａ）に示すように、被加工材表面の上ノロが飛散し堆積するという問題がある。

【0003】

また、例えば、レーザノズルから窒素を噴射しながらレーザビームを照射して、ステンレス鋼板にピアシング孔を形成する場合、図７（Ｂ）に示すように、ピアシング孔の周囲に溶融金属が固着して、厚さ約１ｍｍ、直径数ｍｍ（放射状のフィンは半径十数ｍｍ）の花弁状の上ノロが形成され、この上ノロを除去せずに、レーザ加工に移行すると、レーザノズルが上ノロの上を通過する際に、倣い制御によりレーザノズルが上ノロと接触しないように高めに制御されて、切断加工速度が低速となる。

【0004】

切断加工を低速で長い区間行なうと、切断時間が長くなって生産性が低下するうえに、アシストガス消費量の増大、上ノロの上をノズルが通過してノズルの倣い制御が不安定になることでピアシング孔の安定加工が阻害されるという問題がある。

【0005】

そこで、従来、ピアシング孔を形成する場合には、図７（Ｃ）に示すように、上ノロの外縁（先端）付近まで切断する必要があり、そのためには、例えば、φ１０ｍｍ程度の大きな孔を形成することが必要とされて材料歩留まりが低下するとともに、多くの切断時間を要するという問題があった。

【0006】

一方、ピアシング孔周囲の上ノロを効率的に除去する技術として、ピアシング孔を形成した後に、レーザ光の焦点の位置を変化させて孔の周囲のノロを溶融させるとともに、アシストガスと、酸素と不活性ガスとの混合ガス等を、二次気流の圧力よりも高圧で噴射して上ノロを溶融して吹き飛ばすことで、ピアシング孔の周囲の上ノロ除去する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００１−３２１９７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、上記特許文献１に記載された技術は、ピアシング孔の周囲にデフォーカスビームを照射して上ノロを溶融させて、アシストガスを噴射して上ノロを吹き飛ばすので、吹き飛ばされた高温のノロがレーザ加工装置の加工ヘッド等に付着して、レーザ加工装置が損耗するうえ、上ノロを充分に除去できないという問題がある。

【0009】

そこで、ステンレス鋼の被加工材にレーザビームを照射してピアシング孔を形成する際に、ピアシング孔周辺の被加工材表面に生じるノロを効率的に除去できるレーザ加工技術に対して強い要請がある。

【0010】

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、ステンレス鋼の被加工材にレーザビームを照射してピアシング孔を形成する際に、ピアシング孔周辺の被加工材表面に生じるノロを効率的に除去することが可能なレーザ加工方法、レーザ加工装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に記載の発明は、レーザノズルから被加工材にレーザビームを照射するとともに前記レーザビームを照射した部位をアシストガスで被覆して前記被加工材を切断するレーザ加工方法であって、前記レーザノズルからレーザビームを照射するとともにアシストガスとして不活性ガスを噴射して、前記被加工材にピアシング孔を形成する第１工程と、前記第１工程で前記被加工材表面に生成されたノロの外縁より内周側かつ前記ピアシング孔より外周側で前記レーザノズルを移動させながら、前記レーザノズルからレーザビームを照射するとともにアシストガスとして不活性ガスを噴射して、前記ピアシング孔を拡大する第２工程と、前記第２工程で前記被加工材表面に生成されたノロの外縁より内周側かつ前記第２工程で形成された孔より外周側で前記レーザノズルを移動させながら、前記レーザノズルからレーザビームを照射するとともにアシストガスとして酸素を噴射して、前記第２工程で形成された孔を拡大する第３工程と、前記レーザノズルの軸線を前記第３工程で形成された孔の軸線とずらして前記第３工程で前記被加工材表面に生成されたノロの外縁より内周側かつ前記第３工程で形成された孔より外周側に前記レーザノズルを移動させて、前記レーザノズルから除去ガスを噴射して、前記第３工程で酸化されたノロを除去する第４工程と、を備えることを特徴とする。

【0012】

請求項４に記載の発明は、レーザビームを被加工材に照射するとともに前記レーザビームが照射された部位をアシストガスで被覆して前記被加工材を切断するレーザ加工装置であって、先端のノズル孔から前記レーザビームを照射するとともに前記アシストガスを噴射するレーザノズルと、前記アシストガスを供給するアシストガス供給手段と、前記レーザノズルを移動させるノズル移動手段と、制御部とを備え、前記制御部は、前記レーザノズルからレーザビームを照射するとともにアシストガスとして不活性ガスを噴射して、前記被加工材にピアシング孔を形成する第１工程と、前記第１工程で前記被加工材表面に生成されたノロの外縁より内周側かつ前記ピアシング孔より外周側で前記レーザノズルを移動させながら、前記レーザノズルからレーザビームを照射するとともにアシストガスとして不活性ガスを噴射して、前記ピアシング孔を拡大する第２工程と、前記第２工程で前記被加工材表面に生成されたノロの外縁より内周側かつ前記第２工程で形成された孔より外周側で前記レーザノズルを移動させながら、前記レーザノズルからレーザビームを照射するとともにアシストガスとして酸素を噴射して、前記第２工程で形成された孔を拡大する第３工程と、前記レーザノズルの軸線を前記第３工程で形成された孔の軸線とずらして前記第３工程で前記被加工材表面に生成されたノロの外縁より内周側かつ前記第３工程で形成された孔より外周側に前記レーザノズルを移動させて、前記レーザノズルから除去ガスを噴射して、前記第３工程で酸化されたノロを除去する第４工程と、をこの順番で実行するように構成されていることを特徴とする。

【0013】

この発明に係るレーザ加工方法、レーザ加工装置によれば、ピアシング孔周囲の被加工材表面に生成されたノロを効率的に除去することができる。

【0014】

このように、ピアシング孔周囲に形成されたノロを効率的に除去できるのは、以下のように推測される。
まず、第１工程で形成されたピアシング孔を、第２工程において、第１工程で被加工材表面に生成されたノロの外縁より内周側かつピアシング孔より外周側でレーザノズルを移動させながら、レーザノズルからレーザビームを照射するとともにアシストガスとして不活性ガスを噴射することで、第３工程で生じる溶融物が排除されやすくするためと、上ノロの固着範囲を小さくするためにピアシング孔を拡大する。
また、第３工程で、第２工程で被加工材表面に生成されたノロの外縁より内周側かつ第２工程で形成された孔より外周側でレーザノズルを移動させながら、レーザノズルからレーザビームを照射するとともにアシストガスとして酸素を噴射して第２工程で形成された孔を拡大することで、第３工程で生じたノロは充分に酸化され、わずかに被加工材に接続される状態となるので、小さな力で容易に被加工材から分離可能となる。
また、第４工程で、第３工程で被加工材表面に生成されたノロの外縁より内周側かつ第３工程で形成された孔より外周側にレーザノズルを移動させて、レーザノズルから除去ガスを噴射するので、孔を通過する除去ガスが少なくなり、多くの除去ガスがノロに直接噴射され、第３工程で接続が弱くなったノロが、除去ガスの風圧によって効率的に除去される。

【0015】

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のレーザ加工方法であって、前記第４工程において、前記レーザノズルを前記第３工程で形成された孔の軸線周りに周回させることを特徴とする。

【0016】

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のレーザ加工装置であって、前記第４工程において、前記レーザノズルを前記第３工程で形成された孔の軸線周りに周回させるように構成されていることを特徴とする。

【0017】

この発明に係るレーザ加工方法、レーザ加工装置によれば、ピアシング孔周囲の被加工材表面に生成されたノロを効率的に除去することができる。

【0018】

この発明に係るレーザ加工方法、レーザ加工装置によれば、第４工程において、レーザノズルを第３工程で形成された孔の軸線周りに周回させるので、被加工材表面のノロに近距離から直接吹き付けられるので、ノロが被加工材から容易に浮上り、ノロを効率的に除去することができる。

【0019】

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のレーザ加工方法であって、前記第４工程において、前記第３工程で生成されたノロの外周側からサイドブローすることを特徴とする。

【0020】

請求項６に記載の発明は、請求項４又は５に記載のレーザ加工装置であって、サイドブローノズルを備え、前記第４工程において、前記第３工程で生成されたノロの外周側からサイドブローするように構成されていることを特徴とする。

【0021】

この発明に係るレーザ加工方法、レーザ加工装置によれば、第４工程において、ノロの外周からサイドブローすることで、ノロと被加工材の間に風圧が加わる。その結果、ノロが被加工材から容易に浮上り、効率的にノロを除去することができる。

【発明の効果】

【0022】

この発明に係るレーザ加工方法、レーザ加工装置によれば、ステンレス鋼の被加工材にレーザビームを照射してピアシング孔を形成する際に、ピアシング孔周辺の被加工材表面に生じるノロを効率的に除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の第１の実施形態に係るレーザ加工装置の概略構成を示す図である。

【図2】第１の実施形態に係るレーザ加工の一例を説明するブロック図である。

【図3】第１の実施形態に係るレーザ加工の作用を説明する図である。

【図4】第１の実施形態に係るレーザ加工の作用を説明する図である。

【図5】第２の実施形態に係るレーザ加工の一例を説明するブロック図である。

【図6】第２の実施形態に係るレーザ加工の作用を説明する図である。

【図7】従来技術の概略を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、図１〜図４を参照して本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、第１の実施形態に係るレーザ加工装置の概略構成を示す図であり、符号１はレーザ加工装置を、符号１０レーザノズルを示している。

【0025】

レーザ加工装置１は、レーザノズル１０と、レーザ発振器２０と、ガス供給回路（アシストガス供給手段）３０と、サーボ制御器（ノズル移動手段）４０と、制御部５０とを備え、レーザノズル１０から被加工材ＷにレーザビームＬを照射するとともに、アシストガスＧを噴射して被加工材ＷのレーザビームＬが照射された部位をアシストガスＧで被覆し、レーザノズル１０が移動しながら被加工材Ｗを切断するようになっている。この実施形態において、例えば、被加工材Ｗはステンレス鋼（ＳＵＳ）とされている。

【0026】

レーザノズル１０は、例えば、先端側が円錐状で基端側が円筒状とされた筒体からなる外形を有し、レーザノズル１０は、基端側から入射したレーザビームＬを先端側のノズル孔１０Ａに通過させるとともに、ガス供給回路３０から供給されて導入口１０Ｂから導入されたアシストガスＧがノズル孔１０Ａから噴射するようになっている。

【0027】

レーザ発振器２０は、制御部５０からの制御信号により、レーザビームＬを発生するようになっていて、発生したレーザビームＬは、光路装置（不図示）及び集光装置（不図示）を通じてレーザノズル１０に送られるようになっている。本実施形態において、レーザ発振器２０は、例えば、出力６ＫＷのＣＯ_２ガスレーザとされている。

【0028】

ガス供給回路３０は、窒素（不活性ガス）供給源３１と、酸素供給源３３と、アシストガス制御部３５とを備え、窒素供給源３１及び酸素供給源３３は、アシストガス制御部３５を介して、レーザノズル１０に接続されている。

【0029】

アシストガス制御部３５は、窒素供給源３１及び酸素供給源３３から供給される窒素及び酸素を切換えて、レーザノズル１０に第１〜第３工程に対応するアシストガスＧとして移送するようになっており、例えば、アシストガスＧの圧力及び流量を調整可能とされている。
また、第１の実施形態において、窒素ガスは、第４工程における除去ガスとして用いられるようになっている。

【0030】

サーボ制御器４０は、制御部５０からの指示に基づいて、図示しない定盤上で切断軌跡に従って、レーザノズル１０をＸ軸方向（走行方向）、Ｙ軸方向（横行方向）、Ｚ軸方向（高さ方向）に移動させるようになっている。

【0031】

制御部５０は、信号ケーブル５１を介して、レーザ発振器２０、ガス供給回路３０、サーボ制御器４０と接続されており、予め入力されたＮＣデータに基づき、レーザ発振器２０、ガス供給回路３０、サーボ制御器４０に、制御信号を出力するようになっている。

【0032】

また、制御部５０は、ピアシング孔を形成する場合に、例えば、図２に示すような順番で、第１工程〜第４工程を実行するようになっている。図２は、第１の実施形態に係るレーザ加工の動作を示すブロック図である。
＜第１工程＞
レーザノズル１０からレーザビームＬを照射するとともにアシストガスＧとして不活性ガスを噴射して、被加工材Ｗにピアシング孔を形成する（Ｓ１）。
＜第２工程＞
第１工程で被加工材Ｗ表面に生成された上ノロＴの外縁より内周側かつピアシング孔より外周側でレーザノズル１０を移動させながら、レーザノズル１０からレーザビームＬを照射するとともにアシストガスＧとして不活性ガスを噴射して、ピアシング孔を拡大する（Ｓ２）。
＜第３工程＞
第２工程で被加工材Ｗ表面に生成された上ノロＴの外縁より内周側かつ前記第２工程で形成された孔より外周側で前記レーザノズルを移動させながら、前記レーザノズルからレーザビームを照射するとともにアシストガスＧとして酸素を噴射して、第２工程で形成された孔を拡大する（Ｓ３）。
＜第４工程＞
第３工程で被加工材Ｗ表面に生成された上ノロＴの外縁より内周側かつ第３工程で形成された孔より外周側にレーザノズル１０を移動させて、レーザノズル１０から除去ガスを噴射して、第３工程で生成された上ノロを除去する（Ｓ４）。

【0033】

次に、図３を参照して、第１の実施形態に係るレーザ加工の動作について説明する。図３は、第１の実施形態に係るレーザノズル１０の動作及び各工程で形成された孔の形態の概略を説明する図である。
（１）第１工程
制御部５０は、アシストガス制御部３５に窒素供給源３１からレーザノズル１０に窒素を供給する信号、レーザ発振器２０にレーザビームＬを照射する信号を出力する。
その結果、図３（Ａ）に示すように、レーザノズル１０から被加工材ＷにレーザビームＬを照射しながらアシストガスＧとして窒素を噴射して、被加工材Ｗに、例えば、φ１ｍｍのピアシング孔Ｈ１を形成する（Ｓ１）。
このとき、ピアシング孔Ｈ１の周囲の被加工材Ｗの上面に上ノロＴが生じる。なお、図３（Ａ）に示した符号ＯＬは、レーザノズル１０の軸線を、符号ＯＨは、ピアシング孔Ｈの軸線を示している。
第１工程が終了した段階では、上ノロＴは被加工材Ｗと強固に接続されている。

【0034】

（２）第２工程
制御部５０は、アシストガス制御部３５に窒素供給源３１からレーザノズル１０に窒素を供給する信号、レーザ発振器２０にレーザビームＬを照射する信号、サーボ制御器４０にレーザノズル１０を移動させる信号を出力する。
その結果、サーボ制御器４０は、レーザノズル１０を、図３（Ｂ）に示すように、第１工程で形成されたピアシング孔Ｈ１周囲の被加工材Ｗ表面に生成された上ノロＴの外縁より内周側かつピアシング孔Ｈ１より外周側を、ピアシング孔Ｈ１の軸線ＯＨ周りを、例えば、矢印Ｒ方向に周回して移動させ、ピアシング孔Ｈ１を、例えばφ２ｍｍのピアシング孔Ｈ２に拡大する。
第２工程が終了した段階では、上ノロＴは被加工材Ｗと強固に接続されている。

【0035】

（３）第３工程
制御部５０は、アシストガス制御部３５に酸素供給源３３からレーザノズル１０に酸素を供給する信号、レーザ発振器２０にレーザビームＬを照射する信号、サーボ制御器４０にレーザノズル１０を移動させる信号を出力する。
その結果、サーボ制御器４０は、レーザノズル１０を、図３（Ｃ）に示すように、第２工程で形成されたピアシング孔Ｈ２周囲の被加工材Ｗ表面に生成された上ノロＴの外縁より内周側かつピアシング孔Ｈ２より外周側を、ピアシング孔Ｈ２の軸線ＯＨ周りを、例えば、矢印Ｒ方向に周回して移動させ、ピアシング孔Ｈ２を、例えばφ５ｍｍのピアシング孔Ｈ３に拡大する。
第３工程が終了した段階で、上ノロＴは酸化されて、動く状態となる。

【0036】

（４）第４工程
制御部５０は、レーザ発振器２０に対するレーザビームＬを停止する信号、アシストガス制御部３５に対する窒素供給源３１からレーザノズル１０に窒素を供給する信号、サーボ制御器４０に対するレーザノズル１０の軸線ＯＬがピアシング孔Ｈの軸線ＯＨとずれる位置に移動する信号を出力する。また、制御部５０は、この実施形態では、サーボ制御器４０に対して、レーザノズル１０がピアシング孔Ｈ３の軸線ＯＨ周りに、例えば、矢印Ｒ方向に周回する信号を出力する。
その結果、図３（Ｄ）に示すように、レーザノズル１０は、窒素を噴射しながら、レーザノズル１０の軸線ＯＬが第３工程で形成されたピアシング孔Ｈ３の軸線ＯＨとずれた位置に移動するとともにピアシング孔Ｈ３の軸線ＯＨ周りに周回する。レーザノズル１０からの除去ガスが上ノロＴ全体に噴射されることで、上ノロＴを確実に除去できる点で好適である。
第４工程が終了した段階では、図３（Ｄ）の写真に示すように、上ノロＴは被加工材Ｗから完全に除去されている。

【0037】

なお、図４は、第４工程において、レーザノズル１０の軸線ＯＬとピアシング孔Ｈ３の軸線ＯＨを一致させて、除去ガスを噴射した場合の概念図を示すものであるが、図４に示す条件では、上ノロＴは除去されなかった。これは、レーザノズル１０から噴射される除去ガスがピアシング孔Ｈ３を通過してしまうことと、除去ガスが上ノロＴを被加工材Ｗ表面に安定して押圧することに起因すると考えられる。

【0038】

第１の実施形態に係るレーザ加工装置１によれば、ピアシング孔Ｈ周囲の被加工材Ｗ表面に形成された上ノロＴを容易かつ効率的に除去することができる。
また、第４工程において、レーザノズル１０が第３工程で形成されたピアシング孔Ｈ３の軸線ＯＨ周りを周回しながら除去ガスＧを上ノロＴに噴射するので、ピアシング孔Ｈ３の周囲の被加工材Ｗ表面に生成された上ノロＴを効率的に除去することができる。

【0039】

また、第３工程で形成されるピアシング孔Ｈ３を、φ５ｍｍ程度と小さく形成することができるので、従来のφ１０ｍｍ程度のピアシング孔と比較すると材料歩留まりを向上することができる。
また、従来、４１秒から６０秒かかっていた上ノロ除去を、約１０秒で行なうことができる。

【0040】

次に、図５、図６を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。
第２の実施形態が第１の実施形態と異なるのは、第２の実施形態では、レーザノズル１０のノズル孔１０Ａに加えて、サイドブローノズル１２から上ノロＴに対してサイドブローを噴射する点である。その他は、第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。

【0041】

図５に示したのは、第２の実施形態に係る動作手順を示すブロック図である。
図５において第１工程〜第３工程と対応するＳ１〜Ｓ３は、図２におけるＳ１〜Ｓ３と同一である。
第２の実施形態では、制御部５０は、第４工程を、例えば、Ｓ１４、Ｓ１５に分けて実施するようになっている。

【0042】

＜第４工程＞
第３工程で被加工材Ｗ表面に生成された上ノロＴの外縁より内周側かつ第３工程で形成された孔より外周側にレーザノズル１０を移動させる（Ｓ１４）。
次に、レーザノズル１０から除去ガスを噴射するとともに、サイドブローノズル１２から除去ガスをサイドブローとして噴射する（Ｓ１５）。

【0043】

第２の実施形態に係るレーザ加工装置１によれば、第４工程において、上ノロＴの外周から除去ガスをサイドブローするので、上ノロＴと被加工材Ｗの間に風圧が加わり、その結果、上ノロＴが被加工材Ｗから容易に浮上って、上ノロＴを効率的に除去することができる。

【0044】

なお、図６は、第４工程において、レーザノズル１０の軸線ＯＬとピアシング孔Ｈ３の軸線ＯＨを一致させて除去ガスを噴射するとともに、サイドブローノズル１２から除去ガスを噴射した場合の概念図を示しているが、図６に示す条件では、上ノロＴは除去されなかった。これは、図４の場合と同様に、レーザノズル１０から噴射される除去ガスがピアシング孔Ｈ３を通過してしまうことと、レーザノズル１０から噴射された除去ガスが上ノロＴを被加工材Ｗ表面に安定して押圧することで、サイドブローノズル１２からの除去ガスによって上ノロＴを被加工材Ｗから浮上らせることが困難となることに起因すると考えられる。

【0045】

なお、この発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更をすることが可能である。
例えば、上記実施の形態においては、第４工程において、レーザノズル１０の軸線ＯＬを第３工程で形成した孔Ｈ３の軸線ＯＨとずらすとともに、レーザノズル１０を軸線ＯＨ周りに周回させる場合について説明したが、レーザノズル１０の軸線ＯＬを第３工程で形成した孔Ｈ３の軸線ＯＨとずらし、軸線ＯＨ周りに周回させない構成としてもよいし、周回以外の動作を行なわせてもよい。
また、サイドブローノズル１２を設けて、サイドブローをさせるかどうかは、任意に設定することができる。

【0046】

また、上記実施の形態においては、第４工程において、除去ガスとして窒素を用いる場合について説明したが、被加工材Ｗ表面の上ノロが第４工程において除去される場合には、例えば、空気やアルゴン等、他のガスを除去ガスとして用いてもよい。

【0047】

また、上記実施の形態においては、例えば、６ｋｗのＣＯ_２ガスレーザのレーザ発振器２０を用いる場合について説明したが、レーザ発振器の種類、レーザビームＬの出力、種類（連続、パルス）については、任意に設定してもよい。

【0048】

また、切断ガスＧとして、レーザノズル１０からアシストガスＧのみを噴射する場合について説明したが、シールドガスを用いる構成としてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0049】

本発明によれば、ステンレス鋼の被加工材にレーザビームを照射してピアシング孔を形成する際に、ピアシング孔周辺の被加工材表面に生じるノロを効率的に除去することができるので、産業上利用可能である。

【符号の説明】

【0050】

ＯＬ レーザノズルの軸線
ＯＨ 孔の軸線
Ｌ レーザビーム
Ｇ アシストガス
Ｈ ピアシング孔（第１〜第４工程）
Ｈ１ ピアシング孔（第１工程）
Ｈ２ ピアシング孔（第２工程）
Ｈ３ ピアシング孔（第３工程）
Ｔ 上ノロ（ノロ）
Ｗ 被加工材
１ レーザ加工装置
１０ レーザノズル
２０ レーザ発振器
３０ ガス供給回路（アシストガス供給手段）
４０ サーボ制御器（ノズル移動手段）
５０ 制御部

【図1】

【図2】

【図5】

【図3】

【図4】

【図6】

【図7】