特開 2023-167158 レーザ加工機、及び、レーザ加工機用のノズルユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023167158

(43)【公開日】2023-11-24

(54)【発明の名称】レーザ加工機、及び、レーザ加工機用のノズルユニット

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/14 20140101AFI20231116BHJP

   B23K 26/03 20060101ALI20231116BHJP

【ＦＩ】

B23K26/14

B23K26/03

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022078114

(22)【出願日】2022-05-11

(71)【出願人】

【識別番号】000001236

【氏名又は名称】株式会社小松製作所

(71)【出願人】

【識別番号】394019082

【氏名又は名称】コマツ産機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000202

【氏名又は名称】弁理士法人新樹グローバル・アイピー

(72)【発明者】

【氏名】山口 義博

(72)【発明者】

【氏名】高田 伸浩

(72)【発明者】

【氏名】儲 仁才

(72)【発明者】

【氏名】齋尾 克男

(72)【発明者】

【氏名】新谷 俊哉

【テーマコード（参考）】

4E168

【Ｆターム（参考）】

4E168AD07

4E168CA16

4E168CB03

4E168CB15

4E168DA02

4E168DA03

4E168DA23

4E168DA24

4E168DA28

4E168EA17

4E168FB02

4E168FB03

4E168FB04

4E168HA08

4E168JA02

4E168KA16

(57)【要約】

【課題】レーザ加工機において、ワークの加工範囲への遮光液の浸入を効果的に抑えることにある。
【解決手段】ノズルユニットは、第１ノズルと、第２ノズルと、第２吹出口と、第３ノズルと、第３吹出口とを備える。第１ノズルは、第１吹出口を含む。第１吹出口は、アシストガスをワークへ向けて吹き出す。第２吹出口は、第１ノズルとワークとの間から遮光液を除去するためにワークに向けてインナーシールドガスを吹き出す。第３吹出口は、第１ノズルとワークとの間から遮光液を除去するためにワークに向けてアウターシールドガスを吹き出す。ワークに対する第３吹出口の高さは、ワークに対する第２吹出口の高さより高い。ワークに対する第２吹出口の高さは、ワークに対する第１吹出口の高さより高い。
【選択図】図１４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

遮光性を有する遮光液中に配置されたワークをレーザ光により加工するレーザ加工機用のノズルユニットであって、
前記レーザ光とアシストガスとが通る第１通路と、前記第１通路に接続され前記アシストガスを前記ワークへ向けて吹き出す第１吹出口と含む第１ノズルと、
前記第１ノズルの外側に配置される第２ノズルと、
前記第１ノズルと前記第２ノズルとの間に設けられ、インナーシールドガスが通る第２通路と、
前記第２通路に接続され、前記第１ノズルと前記ワークとの間から前記遮光液を除去するために前記ワークに向けて前記インナーシールドガスを吹き出す第２吹出口と、
前記第２ノズルの外側に配置される第３ノズルと、
前記第２ノズルと前記第３ノズルとの間に設けられ、アウターシールドガスが通る第３通路と、
前記第３通路に接続され、前記第１ノズルと前記ワークとの間から前記遮光液を除去するために前記ワークに向けて前記アウターシールドガスを吹き出す第３吹出口と、
を備え、
前記ワークに対する前記第３吹出口の高さは、前記ワークに対する前記第２吹出口の高さより高く、
前記ワークに対する前記第２吹出口の高さは、前記ワークに対する前記第１吹出口の高さより高い、
ノズルユニット。

【請求項2】

前記第２ノズルは、絶縁体である、
請求項１に記載のノズルユニット。

【請求項3】

前記第３ノズルは、
導電性のシールドと、
前記シールドを覆う絶縁体と、
を含む、
請求項１に記載のノズルユニット。

【請求項4】

前記第１通路は、前記第１吹出口に向かって径方向に拡大するように傾斜した第１出口部を含む、
請求項１に記載のノズルユニット。

【請求項5】

前記第２通路は、前記第２吹出口に向かって径方向に拡大するように傾斜した第２出口部を含む、
請求項１に記載のノズルユニット。

【請求項6】

前記第３通路は、前記第２吹出口に向かって径方向に拡大するように傾斜した第３出口部を含む、
請求項１に記載のノズルユニット。

【請求項7】

前記第１通路は、前記第１吹出口に向かって径方向に拡大するように傾斜した第１出口部を含み、
前記第２通路は、前記第２吹出口に向かって径方向に拡大するように傾斜した第２出口部を含み、
前記第１ノズルの軸線方向に対する前記第２出口部の傾斜角度は、前記軸線方向に対する前記第１出口部の傾斜角度よりも大きい、
請求項１に記載のノズルユニット。

【請求項8】

前記遮光液を貯留する貯液槽と、
前記貯液槽内に配置され、前記ワークが置かれる載置台と、
前記レーザ光を発生させるレーザ発生器と、
前記レーザ発生器に接続され、前記載置台の上方に配置されたレーザヘッドと、
前記レーザヘッドを移動させる駆動装置と、
前記レーザヘッドに取り付けられる請求項１から７のいずれかに記載のノズルユニットと、
を備えるレーザ加工機。

【請求項9】

前記第１ノズルと前記ワークとの間の静電容量を検出するセンサと、
前記静電容量によって前記ワークに対する前記第１ノズルの高さを算出し、前記駆動装置を制御して前記レーザヘッドを高さ方向に移動させるコントローラと、
をさらに備える請求項８に記載のレーザ加工機。

【請求項10】

前記第２吹出口からの前記インナーシールドガスの流速は、前記第３吹出口からの前記アウターシールドガスの流速よりも速い、
請求項８に記載のレーザ加工機。

【請求項11】

前記第１吹出口からの前記アシストガスの流速は、前記第２吹出口からの前記インナーシールドガスの流速よりも速い、
請求項８に記載のレーザ加工機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザ加工機、及び、レーザ加工機用のノズルユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

レーザ加工機は、ノズルからレーザ光をワークに照射することで、ワークに対して切断などの加工を行う。ワークに照射されたレーザ光は、大部分はワークに吸収されてワークを溶融させる。しかし、レーザ光の一部は、ワークにおいて反射して、周辺に散乱する。そのため、例えば特許文献１のレーザ加工機では、レーザ光の散乱を抑えるためのカバーが設けられている。カバーは、ノズルの移動範囲を覆っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５９４０５８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のレーザ加工機では、カバーはノズルの移動範囲を覆う。そのため、レーザ加工機が大型化してしまう。また、レーザ光がワークを貫通し、ワークの下方において反射することで、レーザ光が外部へ漏れる可能性がある。そのようなレーザ光の漏洩を防ぐためにワークの下方にまでカバーが設けられると、レーザ加工機の構造が複雑化してしまう。

【0005】

そこで、本発明の発明者らは、遮光性を有する液体（以下、「遮光液」と呼ぶ）内にワークを配置するレーザ加工機を案出した。遮光液は、例えば光を吸収する炭素などの添加剤を含む水溶液である。ワークは、遮光液の液面のわずかに下方に配置される。そのため、ワークの表面は、遮光液に覆われている。

【0006】

当該レーザ加工機は、加工時には、ノズルからガスをワークに向けて吹き付ける。それにより、レーザ加工機は、ワークの表面から遮光液を除去すると共に、レーザ光によりワークを加工する。その際、ワークの表面においてガスが吹き付けられている範囲（以下、「加工範囲」と呼ぶ）以外の部分は、遮光液によって覆われている。そのため、簡易な構造でレーザ光の漏れが防止される。

【0007】

一方、上記のレーザ加工機において、ワークの加工範囲に遮光液が浸入すると、ワークの加工品質が低下してしまう。従って、ワークの加工範囲への遮光液の浸入を効果的に抑えることが望まれる。本発明の目的は、レーザ加工機において、ワークの加工範囲への遮光液の浸入を効果的に抑えることにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様に係るノズルユニットは、遮光性を有する遮光液中に配置されたワークをレーザ光により加工するレーザ加工機用のノズルユニットである。ノズルユニットは、第１ノズルと、第２ノズルと、第２通路と、第２吹出口と、第３ノズルと、第３通路と、第３吹出口とを備える。第１ノズルは、第１通路と第１吹出口とを含む。第１通路には、レーザ光とアシストガスとが通る。第１吹出口は、第１通路に接続される。第１吹出口は、アシストガスをワークへ向けて吹き出す。第２ノズルは、第１ノズルの外側に配置される。第２通路は、第１ノズルと第２ノズルとの間に設けられる。第２通路には、インナーシールドガスが通る。第２吹出口は、第２通路に接続される。第２吹出口は、第１ノズルとワークとの間から遮光液を除去するためにワークに向けてインナーシールドガスを吹き出す。第３ノズルは、第２ノズルの外側に配置される。第３通路は、第２ノズルと第３ノズルとの間に設けられる。第３通路には、アウターシールドガスが通る。第３吹出口は、第３通路に接続される。第３吹出口は、第１ノズルとワークとの間から遮光液を除去するためにワークに向けてアウターシールドガスを吹き出す。ワークに対する第３吹出口の高さは、ワークに対する第２吹出口の高さより高い。ワークに対する第２吹出口の高さは、ワークに対する第１吹出口の高さより高い。

【0009】

本態様に係るノズルユニットでは、第１～第３吹出口から吹き出されるガスが、ワークとノズルユニットとの間を通って、ノズルユニットの径方向における外側へ向けて流れる。それにより、ワークの加工範囲への遮光液の浸入が効果的に抑えられる。また、ワークに対する第１～第３吹出口の高さは、第１～第３吹出口の順に高い。このように、ワークに対する第１～第３吹出口の位置が段階的に高くなることで、ガスが、ノズルユニットの中心から外側へ向けて、スムーズに流れる。それにより、ノズルユニットの直下に液滴が存在しても、スムーズに流れるガスによって、液滴を外側へ追い出し易い。その結果、ワークの加工範囲への遮光液の浸入が効果的に抑えられる。

【0010】

本発明の他の態様に係るレーザ加工機は、貯液槽と、載置台と、レーザ発生器と、レーザヘッドと、駆動装置と、上述したノズルユニットとを備える。貯液槽は、遮光液を貯留する。載置台は、貯液槽内に配置される。載置台には、ワークが置かれる。レーザ発生器は、レーザ光を発生させる。レーザヘッドは、レーザ発生器に接続される。レーザヘッドは、載置台の上方に配置される。駆動装置は、レーザヘッドを移動させる。ノズルユニットは、レーザヘッドに取り付けられる。

【0011】

本態様に係るレーザ加工機では、遮光液によってレーザ光の漏れが防止される。また、ノズルユニットによって、ワークの加工範囲への遮光液の浸入が効果的に抑えられる。それにより、ワークの加工品質が向上する。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、レーザ加工機において、ワークの加工範囲への遮光液の浸入が効果的に抑えられる。それにより、ワークの加工品質が向上する。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施形態に係るレーザ加工機の斜視図である。

【図2】レーザ加工機の構成を示す模式図である。

【図3】レーザ加工機の構成を示す模式図である。

【図4】ワークを切断中のレーザヘッドの側面図である。

【図5】レーザヘッドの断面図である。

【図6】ノズルユニットの断面図である。

【図7】ノズルユニットの拡大断面図である。

【図8】第１ノズルの断面図である。

【図9】第２ノズルの断面図である。

【図10】第２ノズルの斜視図である。

【図11】図７におけるノズルユニットのXI－XI断面図である。

【図12】第２ノズルを先端側から見た図である。

【図13】第３ノズルの断面図である。

【図14】ワーク切断時のワークとノズルユニットとを示す断面図である。

【図15】ノズルユニットの第１～第３吹出口近傍の拡大断面図である。

【図16】ノズルユニットの第１～第３吹出口近傍の拡大断面図である。

【図17】ワークを切断中のレーザヘッドの断面図である。

【図18】第１変形例に係るノズルユニットの第１～第３吹出口近傍の拡大断面図である。

【図19】第２変形例に係るノズルユニットの第１～第３吹出口近傍の拡大断面図である。

【図20】第３変形例に係るノズルユニットの第１～第３吹出口近傍の拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面を参照して実施形態にかかるレーザ加工機について説明する。図１は、実施形態に係るレーザ加工機１の斜視図である。図２は、レーザ加工機１の構成を示す模式図である。レーザ加工機１は、ワークＷ１をレーザ光により加工する装置である。図１に示すように、レーザ加工機１は、貯液槽２と、レーザヘッド３と、駆動装置４とを備える。

【0015】

貯液槽２は、遮光性を有する遮光液Ｌ１を貯留する。貯液槽２は、上方へ向けて開口した箱型の形状を有している。図２に示すように、貯液槽２内には、載置台１１とスラッジトレイ１２とが配置されている。載置台１１上には、ワークＷ１が配置される。載置台１１は、例えば格子状に互いに連結された複数の板部材を含む。スラッジトレイ１２は、載置台１１の下方に配置されている。スラッジトレイ１２は、レーザ光によりワークＷ１が加工される際に生じるスラッジを受ける。

【0016】

駆動装置４は、レーザヘッド３を載置台１１の上方で移動させる。駆動装置４は、レーザヘッド３を、縦方向（Ｘ）と、横方向（Ｙ）と、上下方向（Ｚ）とに移動させる。駆動装置４は、第１可動台１３と、第２可動台１４と、支持台１５とを含む。第１可動台１３は、第２可動台１４に対して横方向（Ｙ）に移動可能に支持されている。レーザヘッド３は、第１可動台１３に対して上下方向（Ｚ）に移動可能に支持されている。第２可動台１４は、支持台１５に対して縦方向（Ｘ）に移動可能に支持されている。第１可動台１３は、図２に示す第１モータ１６によって横方向（Ｙ）に駆動される。レーザヘッド３は、第２モータ１７によって上下方向（Ｚ）に駆動される。第２可動台１４は、第３モータ１８によって縦方向（Ｘ）に駆動される。

【0017】

図２に示すように、レーザ加工機１は、レーザ発生器１９を備えている。レーザ発生器１９は、レーザ光を発生させる。レーザヘッド３は、レーザ発生器１９に接続されている。レーザ発生器１９は、例えばファイバレーザによるレーザ光を発生させる。レーザ光は、例えば０．７μｍ以上、１０μｍ以下の波長を有する。図２に示すように、レーザヘッド３は、ファイバケーブル２１を介して、レーザ発生器１９に接続されている。レーザヘッド３は、集光レンズ２２を含む。レーザヘッド３は、レーザ発生器１９からのレーザ光を、集光レンズ２２によってワークＷ１上に集光させる。

【0018】

図２に示すように、レーザ加工機１は、液位調整装置５を備えている。液位調整装置５は、貯液槽２内の遮光液Ｌ１の液面の高さ（以下、単に「液位」と記載する）を変更する。液位調整装置５は、図２に示すワークＷ１よりも下方の位置と、図３に示すワークＷ１よりも上方の位置との間で、液位を変更可能である。

【0019】

液位調整装置５は、供給配管２３と供給バルブ２４とを含む。供給配管２３は、外部タンク２５と貯液槽２とに接続されている。外部タンク２５は、貯液槽２の外部に配置されている。供給バルブ２４は、供給配管２３に接続されている。供給バルブ２４が開かれることで、外部タンク２５から貯液槽２に遮光液Ｌ１が供給される。

【0020】

液位調整装置５は、調整タンク２６と、ガス配管２７と、加圧バルブ２８と、減圧バルブ２９とを含む。調整タンク２６内は、貯液槽２内に連通している。遮光液Ｌ１は、調整タンク２６内から貯液槽２内へ流入可能である。また、遮光液Ｌ１は、貯液槽２内から調整タンク２６内へ流入可能である。ガス配管２７は、調整タンク２６と、図示しないガス供給源とを接続している。加圧バルブ２８と減圧バルブ２９とは、ガス配管２７に接続されている。

【0021】

加圧バルブ２８が開かれることで、ガスが、調整タンク２６内に供給される。それにより、図３に示すように、遮光液Ｌ１が、調整タンク２６内から押し出されて、貯液槽２内へ流入する。それにより、貯液槽２での液位が上昇する。また、減圧バルブ２９が開かれることで、ガスが、調整タンク２６内から外部に排出される。それにより、図２に示すように、遮光液Ｌ１が、貯液相内から調整タンク２６内へ流入する。それにより、貯液槽２での液位が下降する。

【0022】

液位調整装置５は、オーバーフロー配管３１を含む。オーバーフロー配管３１は、貯液槽２と外部タンク２５とに接続されている。貯液槽２内の液位が所定の上限高さ以上になった場合に、貯液槽２内の遮光液Ｌ１が、オーバーフロー配管３１を通して、外部タンク２５へ排出される。

【0023】

液位調整装置５は、排出配管３２と排出バルブ３３とを含む。排出配管３２は、貯液槽２と外部タンク２５とに接続されている。排出バルブ３３は、排出配管３２に接続されている。排出バルブ３３が開かれることで、遮光液Ｌ１が、貯液槽２から排出配管３２を通って外部タンク２５へ排出される。

【0024】

遮光液Ｌ１は、上述したレーザ光の透過を抑制する。遮光液Ｌ１における０．７μｍ以上、１０μｍ以下の波長域における光の透過率は、例えば１０％／ｃｍ以下である。好ましくは、遮光液Ｌ１における０．７μｍ以上、１０μｍ以下の波長域における光の透過率は、５％／ｃｍ以下である。より好ましくは、遮光液Ｌ１における０．７μｍ以上、１０μｍ以下の波長域における光の透過率は、３％／ｃｍ以下である。

【0025】

本実施形態において、遮光液Ｌ１は、遮光性を有する添加剤を水溶液中に分散させたものである。添加剤は、例えばカーボンブラックを含む。ただし、添加剤は、レーザ光に対して高い遮光性を有する他の物質であってもよい。カーボンブラックの濃度は、例えば４．０～２０．０重量％である。好ましくは、カーボンブラックの濃度は、５．０～１０．０重量％である。

【0026】

レーザ加工機１は、液位センサ３４と透過率センサ３５とを備えている。液位センサ３４は、貯液槽２内の遮光液Ｌ１の液位を検出する。液位センサ３４は、液位を示す信号を出力する。透過率センサ３５は、貯液槽２内の遮光液Ｌ１のレーザ光に対する透過率を検出する。透過率センサ３５は、透過率を示す信号を出力する。

【0027】

レーザ加工機１は、コントローラ３６と入力装置３７とを備えている。コントローラ３６は、ＣＰＵなどのプロセッサとメモリとを含む。コントローラ３６は、レーザ加工機１を制御するためのプログラムとデータとを記憶している。駆動装置４とレーザ発生器１９とは、コントローラ３６からの信号によって制御される。供給バルブ２４と、加圧バルブ２８と、減圧バルブ２９とは、コントローラ３６からの信号によって制御される。コントローラ３６は、液位センサ３４と透過率センサ３５とからの信号を受信する。

【0028】

入力装置３７は、レーザ加工機１のオペレータによって操作可能である。入力装置３７は、例えばスイッチを含む。入力装置３７は、タッチパネルを含んでもよい。入力装置３７は、外部の記録媒体の接続ポートを含んでもよい。入力装置３７は、外部のコンピュータであってもよい。オペレータは、入力装置３７を用いて加工条件を入力することができる。加工条件は、ワークＷ１の板厚、材質、加工速度、設計形状などを含む。入力装置３７は、加工条件を示す信号をコントローラ３６に出力する。

【0029】

コントローラ３６は、プログラム及び加工条件に従いレーザ加工機１を制御することで、ワークＷ１を所望の形状に切断する。コントローラ３６は、液位調整装置５を制御して、貯液槽２内の遮光液Ｌ１の液位を変更する。コントローラ３６は、レーザ発生器１９を制御して、レーザヘッド３からレーザ光をワークＷ１に照射する。コントローラ３６は、駆動装置４を制御して、レーザヘッド３をワークＷ１の上方で移動させる。

【0030】

本実施形態に係るレーザ加工機１は、図３に示すように、遮光液Ｌ１の液位がワークＷ１の上方に位置している状態で、ワークＷ１の加工を行う。図４に示すように、レーザヘッド３にはノズルユニット６が取り付けられている。レーザヘッド３は、ノズルユニット６からレーザ光Ｌ２をワークＷ１に照射する。

【0031】

また、レーザヘッド３は、ノズルユニット６から、ガスをワークＷ１に向けて吹き付ける。それにより、ワークＷ１の表面から遮光液Ｌ１を除去すると共に、レーザ光Ｌ２によりワークＷ１を加工する。その際、ワークＷ１の表面の加工範囲以外の部分は、遮光液Ｌ１によって覆われている。また、図２に示すように、レーザヘッド３には、遮光カバー３８が取り付けられている。加工範囲から上方へのレーザ光の漏れは、遮光カバー３８によって防止される。加工範囲は、ワークＷ１の表面において、ガスが吹き付けられている範囲である。加工範囲は、ワークＷ１の表面でのレーザ光Ｌ２の照射点を含む。加工範囲は、少なくともノズルユニット６が向かい合う範囲を含む。

【0032】

以下、レーザヘッド３及びノズルユニット６の構造について詳細に説明する。ノズルユニット６は、レーザヘッド３の先端に取り付けられる。図５は、レーザヘッド３の断面図である。図５に示すように、レーザヘッド３は、ノズル台座４１と、第１ガスポート４２と、第２ガスポート４３と、第３ガスポート４４とを含む。

【0033】

ノズル台座４１には、ノズルユニット６が着脱可能に取り付けられる。ノズル台座４１は、取付孔４５を含む。取付孔４５は、ノズル台座４１の先端面４６から上方に延びている。ノズルユニット６の一部は、取付孔４５内に配置される。ノズル台座４１は、レーザ通路４７とガス通路４８とを含む。レーザ通路４７は、軸線方向に延びている。

【0034】

なお、以下の説明において、「軸線方向」は、ノズルユニット６の軸線方向、及び、ノズルユニット６の軸線方向に平行な方向を意味する。「径方向」は、ノズルユニット６の径方向、及びノズルユニット６の径方向に平行な方向を意味する。レーザ通路４７には、レーザ発生器１９からのレーザ光Ｌ２が通る。ガス通路４８は、レーザ通路４７から区画されている。ガス通路４８は、レーザ通路４７の径方向における外方に配置されている。

【0035】

第１ガスポート４２と第２ガスポート４３と第３ガスポート４４とは、ノズル台座４１に接続されている。第１ガスポート４２と第２ガスポート４３とは、ノズル台座４１内のガス通路４８に連通している。第１ガスポート４２には、第１ガス配管５１が接続される。第２ガスポート４３には、第２ガス配管５２が接続される。第３ガスポート４４は、ノズル台座４１内のレーザ通路４７に連通している。第３ガスポート４４には、図２に示す第３ガス配管５３が接続される。

【0036】

図２に示すように、レーザ加工機１は、ガス制御装置７を備えている。ガス制御装置７は、レーザヘッド３から吹き出されるガスを制御する。ガス制御装置７は、第１ガスバルブ５４と第２ガスバルブ５５とを含む。第１ガスバルブ５４と第２ガスバルブ５５とは、コントローラ３６からの信号によって制御される。第１ガス配管５１と第２ガス配管５２とは、第１ガスバルブ５４を介して、図示しないガス供給源に接続される。第１ガス配管５１と第２ガス配管５２とを通って、シールドガスが、レーザヘッド３に供給される。第３ガス配管５３は、第２ガスバルブ５５を介して、図示しないガス供給源に接続される。第３ガス配管５３を通って、アシストガスがレーザヘッド３に供給される。

【0037】

軟鋼あるいは低炭素鋼の加工の場合には、酸化還元反応を利用するために、アシストガスとして、例えば酸素が使用される。ステンレス鋼の加工の場合には、酸化還元反応が利用できないため、切断面での酸化物発生を防止するために、アシストガスとして、例えば窒素が使用される。シールドガスについては、ワークＷ１の表面から遮光液Ｌ１を除去するために用いられるため、例えば安価な圧縮空気が使用される。

【0038】

ノズルユニット６は、レーザヘッド３に対して着脱可能に取り付けられる。すなわち、ノズルユニット６は、レーザヘッド３に対して交換可能に取り付けられる。なお、以下のノズルユニット６についての説明では、ノズルユニット６の基端から先端に向かう方向が、下方と定義される。また、ノズルユニット６の先端から基端に向かう方向が、上方と定義される。

【0039】

ノズルユニット６の先端は、ノズルユニット６の軸線方向における端部のうちワークＷ１と向かい合う方を意味する。ノズルユニット６の基端は、ノズルユニット６の軸線方向において、ノズルユニット６の先端の反対に位置する。図６は、ノズルユニット６の断面図である。図７は、ノズルユニット６の拡大断面図である。ノズルユニット６は、第１ノズル６１と、第２ノズル６２と、第３ノズル６３とを含む。

【0040】

図８は、第１ノズル６１の断面図である。第１ノズル６１は、導電性を有する金属製である。例えば、第１ノズル６１は、銅製である。ただし、第１ノズル６１は、銅以外の金属製であってもよい。第１ノズル６１は、第１貫通孔６４を含む。第１貫通孔６４は、軸線方向に第１ノズル６１を貫通している。

【0041】

第１貫通孔６４は、本体孔部６５と第１ラバルノズル部６６とを含む。本体孔部６５は、第１ノズル６１の基端６１０から下方へ延びている。本体孔部６５は、軸線方向に直線状に延びている。第１ラバルノズル部６６は、第１ノズル６１の先端６１１から上方へ延びている。第１ラバルノズル部６６は、第１入口部６６１と、第１中間部６６２と、第１出口部６６３とを含む。第１ラバルノズル部６６は、第１中間部６６２において狭まった形状を有している。

【0042】

第１入口部６６１は、本体孔部６５に接続されている。第１入口部６６１の内径は、本体孔部６５の内径よりも小さい。第１入口部６６１は、第１ノズル６１の先端６１１に向かって径方向に縮小するように傾斜している。第１中間部６６２は、第１入口部６６１と第１出口部６６３との間に位置する。第１出口部６６３は、第１ノズル６１の先端６１１に接続されている。第１出口部６６３は、第１ノズル６１の先端６１１に向かって径方向に拡大するように傾斜している。

【0043】

第１ノズル６１の外面は、第１本体部６７と、第１先端部６８と、第１段部６９とを含む。第１本体部６７は、第１先端部６８の外径よりも大きな外径を有する。第１本体部６７は、第１ノズル６１の基端６１０から下方に延びている。第１先端部６８は、第１本体部６７から下方へ突出している。第１先端部６８は、第１ノズル６１の先端６１１から上方へ延びている。第１段部６９は、第１本体部６７と第１先端部６８との間に設けられている。

【0044】

第２ノズル６２は、第１ノズル６１の外側に配置される。第２ノズル６２は、絶縁体製である。例えば、第２ノズル６２は、セラミック製である。或いは、第２ノズル６２は、樹脂などの他の絶縁体製であってもよい。図９は、第２ノズル６２の断面図である。図１０は、第２ノズル６２の斜視図である。

【0045】

第２ノズル６２は、第２貫通孔７１を含む。第２貫通孔７１は、軸線方向において第２ノズル６２を貫通している。第２貫通孔７１内には、第１ノズル６１の第１先端部６８が配置される。図９に示すように、第２貫通孔７１は、ノズル連結部７２と第２ラバルノズル部７３とを含む。

【0046】

ノズル連結部７２は、第２ノズル６２の基端６２０から下方に延びる。ノズル連結部７２の縁は、面取りされている。ノズル連結部７２は、第１ノズル６１の第１先端部６８に固定される。ノズル連結部７２は、例えば圧入により、第１先端部６８に固定される。或いは、ノズル連結部７２は、ネジの螺合などの他の固定手段により、第１先端部６８に固定されてもよい。ノズル連結部７２は、第１先端部６８と接触している。それにより、第１先端部６８とノズル連結部７２との間が封止される。

【0047】

第２ラバルノズル部７３は、ノズル連結部７２に接続されている。第２ラバルノズル部７３は、第２ノズル６２の先端６２１から上方へ延びている。第２ラバルノズル部７３は、第２入口部７３１と、第２中間部７３２と、第２出口部７３３とを含む。第２ラバルノズル部７３は、第２中間部７３２において狭まった形状を有している。

【0048】

第２入口部７３１は、ノズル連結部７２に接続されている。第２入口部７３１は、ノズル連結部７２の内径よりも大きな内径を有している。第２中間部７３２は、第２入口部７３１に接続されている。第２中間部７３２は、第２入口部７３１の内径よりも小さな内径を有している。第２出口部７３３は、第２中間部７３２に接続されている。第２出口部７３３は、第２ノズル６２の先端６２１から上方に延びている。第２出口部７３３は、第２ノズル６２の先端６２１に向かって径方向に拡大するように傾斜している。

【0049】

第２ノズル６２の外面は、第２本体部７４と、第２先端部７５と、第２段部７６とを含む。第２本体部７４は、第２ノズル６２の基端６２０から下方に延びている。図１０に示すように、第２本体部７４は、角柱部７７と筒状部７８とを含む。角柱部７７は、多角柱状の形状を有している。角柱部７７の角は、面取りされている。本実施形態において、角柱部７７は、６角柱状の形状を有している。ただし、角柱部７７は、他の角柱状の形状を有してもよい。

【0050】

図１１は、図７におけるXI－XI断面図である。筒状部７８の外径は、角柱部７７の対角長よりも小さい。筒状部７８の外径は、角柱部７７の対辺の距離と同じである。ただし、筒状部７８の外径は、角柱部７７の対辺の距離より小さくてもよい。筒状部７８は、第２先端部７５の外径よりも大きな外径を有する。第２先端部７５は、筒状部７８から下方へ突出している。第２先端部７５は、第２ノズル６２の先端６２１から上方へ延びている。第２段部７６は、第２本体部７４と第２先端部７５との間に設けられている。

【0051】

第２ノズル６２は、複数の孔７８０を含む。複数の孔７８０は、第２ノズル６２の第２貫通孔７１から第２ノズル６２の外面まで、径方向に延びている。複数の孔７８０は、第２ノズル６２の第２貫通孔７１から、放射状に延びている。詳細には、複数の孔７８０は、第２ノズル６２の第２入口部７３１から筒状部７８まで延びている。複数の孔７８０は、第２ノズル６２の中心からオフセットして配置されている。或いは、複数の孔７８０は、径方向に対して傾斜していてもよい。なお、図面においては、複数の孔７８０の一部のみに符号７８０が付されており、他の複数の孔７８０の符号は省略されている。

【0052】

図１２は、第２ノズル６２を先端側から見た図である。図１２に示すように、第２ノズル６２は、環状溝７６０と複数の溝７６１とを含む。環状溝７６０と複数の溝７６１とは、第２段部７６上に設けられている。環状溝７６０は、第２先端部７５の周囲に配置される。複数の溝７６１は、環状溝７６０から第２ノズル６２の外面まで、径方向に延びている。複数の溝７６１は、環状溝７６０から、放射状に延びている。詳細には、複数の溝７６１は、環状溝７６０から筒状部７８まで延びている。複数の溝７６１は、第２ノズル６２の中心からオフセットして配置されている。或いは、複数の溝７６１は、径方向に対して傾斜していてもよい。なお、図面においては、複数の溝７６１の一部のみに符号７６１が付されており、他の複数の溝７６１の符号は省略されている。

【0053】

第３ノズル６３は、第２ノズル６２の外側に配置される。図１３は、第３ノズル６３の断面図である。図１３に示すように、第３ノズル６３は、第３貫通孔７９を含む。第３貫通孔７９は、軸線方向において第３ノズル６３を貫通している。第３貫通孔７９内に、第１ノズル６１と第２ノズル６２とが配置される。第３貫通孔７９は、第３入口部８１と、第３出口部８２と、第３段部８３とを含む。第３入口部８１は、第３ノズル６３の基端６３０から下方へ延びている。第３出口部８２は、第３ノズル６３の先端６３１から上方に延びている。第３出口部８２は、第３入口部８１の内径よりも小さな内径を有している。第３段部８３は、第３入口部８１と第３出口部８２との間に設けられる。

【0054】

第３ノズル６３は、アウターキャップ８４と、シールド８５と、絶縁ガイド８６とを含む。シールド８５とアウターキャップ８４と絶縁ガイド８６とは、一体化されている。シールド８５とアウターキャップ８４と絶縁ガイド８６とは、例えば圧入、或いは接着により、互いに接合されている。或いは、シールド８５とアウターキャップ８４と絶縁ガイド８６とは、ネジの螺合によって、互いに接合されてもよい。

【0055】

アウターキャップ８４は、セラミックなどの絶縁体製である。ただし、アウターキャップ８４は、樹脂などの他の絶縁体製であってもよい。アウターキャップ８４は、キャップ本体部８４０と、キャップ先端部８４１とを含む。キャップ本体部８４０は、筒状の形状を有している。キャップ本体部８４０の一部は、ノズル台座４１の取付孔４５内に配置される。

【0056】

キャップ本体部８４０は、第１凹溝８４２を含む。第１凹溝８４２は、キャップ本体部８４０の外周面において周方向に延びている。第１凹溝８４２には、図５に示す第１Ｏリング５６が配置される。第１Ｏリング５６によって、キャップ本体部８４０と取付孔４５との間がシールされる。第１Ｏリング５６によって、レーザヘッド３の内部への遮光液Ｌ１の浸入が防止される。

【0057】

キャップ先端部８４１は、先端６３１に向かって径方向に縮小するように傾斜したテーパ面８４３を含む。テーパ面８４３と先端６３１との間の角は、丸められて円滑化されている。キャップ先端部８４１は、レーザヘッド３の外部に露出している。キャップ先端部８４１は、第２ノズル６２の第２先端部７５の外周に配置される。

【0058】

シールド８５は、アウターキャップ８４の内側に配置される。シールド８５は、導電性を有する金属製である。例えば、シールド８５は、真鍮製である。ただし、シールド８５は、真鍮以外の金属製であってもよい。

【0059】

シールド８５は、シールド本体部８５１とユニット連結部８５２を含む。シールド本体部８５１は、アウターキャップ８４内に配置される。ユニット連結部８５２は、アウターキャップ８４から上方へ突出している。ユニット連結部８５２は、ノズルユニット６の外部に露出して配置される。ノズルユニット６は、ユニット連結部８５２においてノズル台座４１に取り付けられる。例えば、ユニット連結部８５２に雄ネジが設けられ、取付孔４５に雌ネジが設けられる。ユニット連結部８５２の雄ネジが、取付孔４５の雌ネジに螺合する。それにより、ノズルユニット６がノズル台座４１に固定される。

【0060】

絶縁ガイド８６は、シールド８５の内側に配置される。絶縁ガイド８６は、第１ノズル６１及び第２ノズル６２とシールド８５との間に配置される。絶縁ガイド８６は、第１ノズル６１及び第２ノズル６２の外側に配置される。シールド８５は、アウターキャップ８４と絶縁ガイド８６とによって覆われている。絶縁ガイド８６は、樹脂などの電気絶縁性を有する材料製である。或いは、絶縁ガイド８６は、セラミックなどの他の絶縁材料製であってもよい。

【0061】

絶縁ガイド８６は、ガイド本体部８６１とガイドシール部８６２とを含む。ガイド本体部８６１は、シールド８５内に配置される。ガイドシール部８６２は、シールド８５から上方に突出している。ガイドシール部８６２は、ノズルユニット６の外部に露出して配置される。ガイドシール部８６２の外周面は、第２凹溝８６３を含む。第２凹溝８６３は、ガイドシール部８６２の外周面において周方向に延びている。第２凹溝８６３には、図５に示す第２Ｏリング５７が配置される。第２Ｏリング５７によって、第３ノズル６３と取付孔４５との間がシールされる。第２Ｏリング５７によって、シールドガスの漏れが防止される。

【0062】

図６及び図７に示すように、ノズルユニット６は、第１通路９１と第１吹出口９２とを含む。第１通路９１は、第１ノズル６１の第１貫通孔６４によって形成される。図５に示すように、第１通路９１は、ノズル台座４１内のレーザ通路４７に接続される。第１吹出口９２は、第１通路９１に接続されている。第１吹出口９２は、第１ノズル６１の先端６１１に設けられる。

【0063】

ノズルユニット６は、第２通路９３と第２吹出口９４とを含む。第２通路９３は、第１ノズル６１と第２ノズル６２との間に設けられる。詳細には、第２通路９３は、第１ノズル６１の第１先端部６８と、第２ノズル６２の第２入口部７３１と第２中間部７３２と第２出口部７３３との間に設けられる。第２通路９３は、環状の形状を有している。第２吹出口９４は、第２通路９３に接続されている。第２吹出口９４は、第２ノズル６２の先端６２１に設けられる。

【0064】

ノズルユニット６は、第３通路９５と第３吹出口９６とを含む。第３通路９５は、第１ノズル６１と第３ノズル６３との間と、第２ノズル６２と第３ノズル６３との間とに設けられる。第３通路９５は、環状の形状を有している。詳細には、第３通路９５は、第１ノズル６１の第１本体部６７と、第３ノズル６３の第３入口部８１との間に設けられる。第３通路９５は、第２本体部７４と第３入口部８１との間に設けられる。図１１に示すように、角柱部７７の角は、第３入口部８１に接触している。第３通路９５は、角柱部７７の側面と第３入口部８１との間の隙間に設けられる。第３通路９５は、第２ノズル６２の複数の溝７６１と、第３段部８３との間に設けられる。第３通路９５は、第２先端部７５と第３出口部８２との間に設けられる。第３吹出口９６は、第３通路９５に接続されている。第３吹出口９６は、第３ノズル６３の先端６３１に設けられる。第２通路９３は、第２ノズル６２の複数の孔７８０を通って、第３通路９５に連通している。

【0065】

第１吹出口９２は、第２吹出口９４よりも下方へ突出している。第２吹出口９４は、第３吹出口９６よりも下方へ突出している。図１４は、ワークＷ１切断時のワークＷ１とノズルユニット６とを示す図である。図１４に示すように、ワークＷ１に対する第３吹出口９６の高さＨ３は、ワークＷ１に対する第２吹出口９４の高さＨ２より高い。ワークＷ１に対する第２吹出口９４の高さＨ２は、ワークＷ１に対する第１吹出口９２の高さＨ１より高い。

【0066】

図１５は、ノズルユニット６の第１～第３吹出口９２，９４，９６近傍の拡大断面図である。図１５に示すように、軸線方向に対する第２出口部７３３の傾斜角度θ２は、軸線方向に対する第１出口部６６３の傾斜角度θ１よりも大きい。第３出口部８２は、軸線方向に直線状に延びている。すなわち、第３出口部８２の傾斜角度は０度である。

【0067】

レーザ発生器１９からのレーザ光Ｌ２は、レーザ通路４７から第１通路９１内へ入る。レーザ光Ｌ２は、第１通路９１を通り、第１吹出口９２からワークＷ１へ向けて照射される。また、アシストガスは、レーザ通路４７から第１通路９１内へ入る。図７に示すように、アシストガスＧ１は、第１通路９１を通り、第１吹出口９２からワークＷ１へ向けて吹き出される。

【0068】

シールドガスは、ガス通路４８から第３通路９５内へ入る。シールドガスの一部は、第３通路９５から第２ノズル６２の複数の孔７８０を通って、インナーシールドガスＧ２として、第２通路９３内へ入る。インナーシールドガスＧ２は、複数の孔７８０を通ることで、旋回流となる。インナーシールドガスＧ２は、第２通路９３を通り、第２吹出口９４からワークＷ１へ向けて吹き出される。残りのシールドガスは、アウターシールドガスＧ３として、第３通路９５を通る。アウターシールドガスＧ３は、複数の溝７６１を通ることで、旋回流となる。アウターシールドガスＧ３は、第３吹出口９６からワークＷ１へ向けて吹き出される。

【0069】

図２に示すように、レーザ加工機１は、ノズルセンサ２０を備えている。ノズルセンサ２０は、ワークＷ１に対する第１ノズル６１の高さを検出する。詳細には、ノズルセンサ２０は、第１ノズル６１とワークＷ１との間の静電容量を検出する。コントローラ３６は、静電容量によってワークＷ１に対する第１ノズル６１の高さを、算出する。 コントローラ３６は、駆動装置４を制御して、第１ノズル６１の高さに基づいて、レーザヘッド３を高さ方向に移動させる。以下、コントローラ３６によるレーザ加工機１の制御について説明する。

【0070】

まず、図２に示すように、遮光液Ｌ１の液位が載置台１１より下方である状態で、ワークＷ１が載置台１１に設置される。コントローラ３６は、入力装置３７から加工の開始指令を受信すると、液位調整装置５を制御して、遮光液Ｌ１の液位を上昇させる。コントローラ３６は、図３に示すように、ワークＷ１の上方の所定位置まで、液位を上昇させる。それにより、ワークＷ１が、遮光液Ｌ１中に沈められる。例えば、加工時の液位は、ワークＷ１から上方に数ｍｍ～十数ｍｍの位置である。なお、コントローラ３６は、液位センサ３４からの信号に基づいて、液位を取得する。コントローラ３６は、透過率センサ３５からの信号に基づいて、遮光液Ｌ１の透過率を検出する。

【0071】

次に、コントローラ３６は、駆動装置４を制御して、レーザヘッド３を、ワークＷ１の加工開始位置の上方へ移動させる。レーザヘッド３が加工開始位置の上方に到着すると、コントローラ３６は、レーザヘッド３をワークＷ１へ向けて下降させながら、ガス制御装置７を制御して、ノズルユニット６からアシストガスＧ１とインナーシールドガスＧ２とアウターシールドガスＧ３とを吹き出させる。それにより、アシストガスＧ１とシールドガスＧ２，Ｇ３とがワークＷ１の表面に吹き付けられ、図４に示すように、ワークＷ１の表面の加工範囲から遮光液Ｌ１が除去される。

【0072】

その際、第２吹出口９４からのインナーシールドガスＧ２の流速は、第３吹出口９６からのアウターシールドガスＧ３の流速よりも速い。また、第１吹出口９２からのアシストガスＧ１の流速は、第２吹出口９４からのインナーシールドガスＧ２の流速よりも速い。

【0073】

コントローラ３６は、ノズルセンサ２０からの信号に基づいて、ワークＷ１からの第１ノズル６１の高さを取得する。コントローラ３６は、ワークＷ１の上方の所定の高さ位置まで第１ノズル６１を下降させる。コントローラ３６は、加工条件に従って、レーザ光Ｌ２によるワークＷ１の加工を開始する。コントローラ３６は、レーザ発生器１９を制御して、レーザヘッド３からワークＷ１へレーザ光Ｌ２を照射し、ワークＷ１を切断する。コントローラ３６は、駆動装置４を制御して、レーザヘッド３を縦方向（Ｘ）及び横方向（Ｙ）に移動させる。それにより、ワークＷ１が加工条件に従った形状に切断される。なお、遮光液Ｌ１の透過率が所定の閾値以上であるときには、コントローラ３６は、開始指令を受けても、加工を開始させずに、警報を発してもよい。

【0074】

ワークＷ１の加工が完了すると、コントローラ３６は、レーザ光Ｌ２の照射とガスの吹出とを停止させる。また、コントローラ３６は、レーザヘッド３を上昇させ、所定の待機位置へ移動させる。コントローラ３６は、遮光液Ｌ１の液位を、ワークＷ１よりも下方の位置まで下降させる。それにより、切断されたワークＷ１が載置台１１から搬送可能となる。

【0075】

以上説明した本実施形態に係るレーザ加工機１では、第１～第３吹出口９２，９４，９６から吹き出されるガスが、ワークＷ１とノズルユニット６との間を通って、ノズルユニット６の径方向における外側へ向けて流れる。それにより、ワークＷ１の加工範囲への遮光液の浸入が効果的に抑えられる。

【0076】

図１４に示すように、ワークＷ１に対する第１～第３吹出口９２，９４，９６の高さＨ３は、第１～第３吹出口９２，９４，９６の順に高い。すなわち、ワークＷ１に対する第１～第３吹出口９２，９４，９６の位置が段階的に高くなっている。そのため、アシストガスＧ１とシールドガスＧ２，Ｇ３とによって、ワークＷ１に沿ってノズルユニット６の中心から外側へ向けてスムーズに流れるガス流Ｆ１が生成される。それにより、ノズルユニット６の直下に液滴が存在しても、ガス流Ｆ１によって、液滴を外側へ追い出し易い。それにより、液滴が第１ノズル６１に付着することが抑えられる。その結果、液滴の付着によって第１ノズル６１の静電容量が変化することが抑えられ、第１ノズル６１の高さの誤検出が抑えられる。

【0077】

第１出口部６６３は、軸線方向に対して傾斜している。それにより、図１６に示すように、アシストガスＧ１が第１出口部６６３に沿って流れることで、アシストガスＧ１が第１出口部６６３から剥離し難い。第２出口部７３３は、軸線方向に対して傾斜している。それにより、インナーシールドガスＧ２が第２出口部７３３に沿って流れることで、インナーシールドガスＧ２が第２出口部７３３から剥離し難い。

【0078】

また、軸線方向に対する第２出口部７３３の傾斜角度θ２は、軸線方向に対する第１出口部６６３の傾斜角度θ１よりも大きい。それにより、図１４に示すように、ガス流Ｆ１は、ノズルユニット６の中心から外側へ向けて、スムーズに流れる。それにより、ノズルユニット６の直下に液滴が存在しても、ガス流Ｆ１によって、液滴を外側へ追い出し易い。また、ノズルユニット６の直下では、アシストガスＧ１とシールドガスＧ２，Ｇ３とによって、渦が発生しやすい。この渦は、ワークＷ１の表面上でノズルユニット６の内周側から外周側へ向かおうとする液滴を、上方に持ち上げてノズルユニット６の内周側へと戻すように流れる。しかし、本実施形態に係るレーザ加工機１では、ノズルユニット６の直下において、アシストガスＧ１とシールドガスＧ２，Ｇ３とによる渦の発生が抑えられる。それにより、ノズルユニット６の直下に液滴が侵入しにくい。例えば、第１出口部６６３の軸線方向に対する傾斜角度θ１は、３度より小さい。第２出口部７３３の軸線方向に対する傾斜角度θ２は、９度より小さい。

【0079】

第２吹出口９４からのインナーシールドガスＧ２の流速は、第３吹出口９６からのアウターシールドガスＧ３の流速よりも速い。また、第１吹出口９２からのアシストガスＧ１の流速は、第２吹出口９４からのインナーシールドガスＧ２の流速よりも速い。例えば、アウターシールドガスＧ３の流速は１２０ｍ／ｓであり、インナーシールドガスＧ２の流速は７５ｍ／ｓであり、アウターシールドガスＧ３の流速は５０ｍ／ｓである。それにより、例えば、切断後のワークＷ１の縁の近傍における液滴の巻き上がりが抑えられる。

【0080】

第３ノズル６３は、テーパ面８４３を含む。そのため、テーパ面８４３が無い場合と比べて、第３ノズル６３の直下の空間が拡大する。例えば、テーパ面８４３の水平方向に対する傾斜角度は、４５度より大きい。それにより、図１４に示すように、第３ノズル６３の表面に沿って逆流するガス流Ｆ２の速度が低減される。その結果、逆流するガス流Ｆ２によって液滴がノズルユニット６の直下に侵入することが抑えられる。

【0081】

第３ノズル６３において、テーパ面８４３と第３ノズル６３の先端６３１との間の角にはアールが設けられている。例えば、アールの半径は、１ｍｍより大きい。それにより、テーパ面８４３と第３ノズル６３の先端６３１との間の角において、逆流するガス流Ｆ２の速度の急変が抑えられる。その結果、逆流するガス流Ｆ２によって液滴がノズルユニット６の直下に侵入することが抑えられる。

【0082】

第３ノズル６３は、アウターキャップ８４と、シールド８５と、絶縁ガイド８６との３重構造を有している。シールド８５により、図１７に示すように、遮光液Ｌ１の位置の変化による静電容量Ｃ２の変化を、第１ノズル６１とワークＷ１との間の静電容量Ｃ１の変化として誤検知することが抑えられる。また、シールド８５が、絶縁体であるアウターキャップ８４と絶縁ガイド８６とによって覆われている。それにより、シールド８５への液滴の付着が抑えられる。その結果、第１ノズル６１の高さの誤検出が抑えられる。

【0083】

また、アウターキャップ８４がセラミック製であることで、レーザによる切断時に発生するスパッタへの耐性が向上する。絶縁ガイド８６が樹脂製であることで、ノズル台座４１との密着性が向上する。それにより、シールドガスの漏れが抑えられる。

【0084】

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【0085】

レーザ加工機１の構成は、上記の実施形態のものに限らず、変更されてもよい。例えば、上記の実施形態では、レーザ加工機１はレーザ光によってワークＷ１を切断している。しかし、レーザ加工機１はレーザ光によってワークＷ１を溶接してもよい。

【0086】

レーザ発生器１９は、ファイバレーザに限らず、ＹＡＧレーザなどの固体レーザ、或いは炭酸ガスレーザなどの他の種類のレーザであってもよい。液位調整装置５の構成は、上記の実施形態のものに限らず、変更されてもよい。例えば、液位調整装置５は、貯液槽２への遮光液Ｌ１の供給量を制御することで、液位を変更してもよい。

【0087】

ノズルユニット６の構成は、上記の実施形態のものに限らず、変更されてもよい。例えば、上述したノズルユニット６の各部分の寸法は、例示であって、それらに限定されるものではない。

【0088】

上記の実施形態では、第３通路９５の第３出口部８２の傾斜角は０度である。しかし、図１８に示す第１変形例のように、第３出口部８２は、軸線方向に対して傾斜していてもよい。例えば、第３出口部８２の軸線方向に対する傾斜角度θ３は、９度より小さくてもよい。

【0089】

上記の実施形態では、第１ノズル６１の第１先端部６８の外周側は、軸線方向に直線状に延びている。しかし、図１９に示す第２変形例のように、第１先端部６８は、軸線方向に対して傾斜していてもよい。第１先端部６８は、第１ノズル６１の先端６１１に向かって径方向に拡大するように傾斜していてもよい。それにより、インナーシールドガスＧ２が第１先端部６８に沿って流れることで、インナーシールドガスＧ２が第１先端部６８から剥離し難い。例えば、第１先端部６８の傾斜角度は、第２出口部７３３の傾斜角度と同じであってもよい。

【0090】

上記の実施形態では、第２ノズル６２の第２先端部７５は、軸線方向に直線状に延びている。しかし、図１９に示すように、第２先端部７５は、軸線方向に対して傾斜していてもよい。第２先端部７５は、第２ノズル６２の先端６２１に向かって径方向に拡大するように傾斜していてもよい。それにより、アウターシールドガスＧ３が第２先端部７５に沿って流れることで、アウターシールドガスＧ３が第２先端部７５から剥離し難い。例えば、第２先端部７５の傾斜角度は、第３出口部８２の傾斜角度と同じであってもよい。

【0091】

第１～第３通路９１，９３，９５の形状は、上記の実施形態のものに限らず、変更されてもよい。例えば、図２０に示す第３変形例のように、第２吹出口９４が径方向における外方を向くように、第２通路９３が湾曲した形状であってもよい。第３吹出口９６が径方向における外方を向くように、第３通路９５が湾曲した形状であってもよい。この場合、ノズルユニット６へ向かってガスが逆流する空間が低減される。それにより、ノズルユニット６直下への液滴の侵入がさらに抑えられる。

【産業上の利用可能性】

【0092】

本発明によれば、レーザ加工機において、ワークの加工範囲への遮光液の浸入が効果的に抑えられる。それにより、ワークの加工品質が向上する。

【符号の説明】

【0093】

２：貯液槽、 ６：ノズルユニット、 ３：レーザヘッド、 ４：駆動装置、 １１：載置台、 １９：レーザ発生器、 ２０：ノズルセンサ、 ３６：コントローラ、 ６１：第１ノズル、 ６２：第２ノズル、 ６３：第３ノズル、 ８２：第３出口部、 ９１：第１通路、 ９２：第１吹出口、 ９３：第２通路、 ９４：第２吹出口、 ９５：第３通路、 ９６：第３吹出口、 ６６３：第１出口部、 ７３３：第２出口部、 Ｌ１：遮光液

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】