JP6167055B2 - Laser nozzle, laser processing apparatus, and laser processing method - Google Patents

Laser nozzle, laser processing apparatus, and laser processing method Download PDF

Info

Publication number
JP6167055B2
JP6167055B2 JP2014044399A JP2014044399A JP6167055B2 JP 6167055 B2 JP6167055 B2 JP 6167055B2 JP 2014044399 A JP2014044399 A JP 2014044399A JP 2014044399 A JP2014044399 A JP 2014044399A JP 6167055 B2 JP6167055 B2 JP 6167055B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
opening
laser
flow path
gas
throat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2014044399A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2015167970A (en
Inventor
小松　由尚
由尚 小松
渡辺　眞生
眞生 渡辺
藤谷　泰之
泰之 藤谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2014044399A priority Critical patent/JP6167055B2/en
Publication of JP2015167970A publication Critical patent/JP2015167970A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6167055B2 publication Critical patent/JP6167055B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、レーザノズル、レーザ加工装置、及びレーザ加工方法に関する。   The present invention relates to a laser nozzle, a laser processing apparatus, and a laser processing method.

熱加工による部材の切断方法として、特許文献１に開示されているようなトーチ切断方法、及びレーザ切断方法などが知られている。レーザ切断方法は、部材にレーザ光を照射してその部材の一部を溶融させることによって部材を切断する方法である。   As a method for cutting a member by thermal processing, a torch cutting method and a laser cutting method disclosed in Patent Document 1 are known. The laser cutting method is a method of cutting a member by irradiating the member with laser light and melting a part of the member.

特許第４６２８３８２号公報Japanese Patent No. 4628382

レーザ光の照射により発生した溶融物はドロスと呼ばれる。発生したドロスを放置しておくと、加工後の部材の品質が低下する可能性がある。例えば、ドロスにより部材に対するレーザ光の照射が妨げられ、部材が良好に加工されない可能性がある。また、ドロスの再凝固により部材の切断面の品質が低下する可能性がある。そのため、発生したドロスを効率良く除去する必要がある。   The melt generated by laser light irradiation is called dross. If the generated dross is left untreated, the quality of the processed member may be deteriorated. For example, the dross may prevent the member from being irradiated with laser light, and the member may not be processed satisfactorily. Moreover, the quality of the cut surface of a member may fall by resolidification of dross. Therefore, it is necessary to efficiently remove the generated dross.

本発明の態様は、ドロスを効率良く除去してレーザ加工された部材の品質の低下を抑制できるレーザノズル、レーザ加工装置、及びレーザ加工方法を提供することを目的とする。   An object of an aspect of the present invention is to provide a laser nozzle, a laser processing apparatus, and a laser processing method capable of efficiently removing dross and suppressing deterioration of the quality of a laser processed member.

本発明の第１の態様は、レーザ光及びアシストガスを供給する第１開口と、前記第１開口の周囲の少なくとも一部に配置された第２開口と、シールドガス供給源からのシールドガスが供給される喉部と、前記喉部と前記第２開口とを結び、前記第２開口に向かって断面積が大きくなる拡散部と、を有する内部流路と、一端部が前記喉部と接続され、他端部が外部空間と接続され、前記外部空間の流体を前記内部流路に導入する導入流路と、を備え、前記シールドガス供給源からのシールドガスと前記外部空間の流体との混合流体が前記第２開口から供給されるレーザノズルを提供する。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a first opening for supplying a laser beam and an assist gas, a second opening disposed in at least a part of the periphery of the first opening, and a shield gas from a shield gas supply source. An internal flow path having a throat portion to be supplied, a diffusing portion that connects the throat portion and the second opening and increases in cross-sectional area toward the second opening, and one end portion connected to the throat portion The other end is connected to the external space, and an introduction flow path for introducing the fluid in the external space into the internal flow path, the shield gas from the shield gas supply source and the fluid in the external space A laser nozzle is provided in which a mixed fluid is supplied from the second opening.

本発明の第２の態様は、部材にレーザ光を照射して前記部材を加工するレーザ加工装置であって、第１の態様のレーザノズルと、前記部材を支持するテーブルと、を備え、前記レーザノズルの前記第１開口からの前記レーザ光及び前記アシストガスの供給と並行して、前記第２開口からの前記混合流体の供給を行うレーザ加工装置を提供する。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a laser processing apparatus for processing the member by irradiating the member with laser light, comprising the laser nozzle of the first aspect and a table for supporting the member, Provided is a laser processing apparatus for supplying the mixed fluid from the second opening in parallel with the supply of the laser light and the assist gas from the first opening of a laser nozzle.

本発明の第３の態様は、レーザノズルの第１開口から射出されたレーザ光を部材に照射することと、前記レーザ光の射出と並行して前記第１開口からアシストガスを供給して、前記レーザ光の照射により発生した前記部材のドロスを除去することと、喉部と、前記喉部と前記第１開口の周囲の少なくとも一部に配置された第２開口とを結び前記第２開口に向かって断面積が大きくなる拡散部と、を有し、前記レーザノズルの内部に形成された内部流路の前記喉部に、前記レーザ光の射出及び前記アシストガスの供給と並行して、シールドガス供給源からシールドガスを供給することと、前記喉部と前記レーザノズルの外部空間とを結ぶ導入流路を介して、前記シールドガス供給源からの前記シールドガスが流れる前記喉部と前記外部空間との圧力差により前記外部空間の流体を前記内部流路に導入することと、前記シールドガス供給源からの前記シールドガスと前記外部空間の流体との混合流体を前記第２開口から供給することと、を含むレーザ加工方法を提供する。   According to a third aspect of the present invention, the member is irradiated with the laser beam emitted from the first opening of the laser nozzle, and the assist gas is supplied from the first opening in parallel with the emission of the laser beam. Removing the dross of the member generated by the irradiation of the laser beam, and connecting the throat, the throat and the second opening disposed at least part of the periphery of the first opening, the second opening; A diffusion portion having a cross-sectional area that increases toward the throat, and in parallel with the emission of the laser light and the supply of the assist gas to the throat portion of the internal flow path formed inside the laser nozzle, Supplying the shield gas from a shield gas supply source, and the throat portion through which the shield gas from the shield gas supply source flows through an introduction flow path connecting the throat portion and the external space of the laser nozzle; With external space Introducing a fluid in the external space into the internal flow path by a force difference, and supplying a mixed fluid of the shield gas from the shield gas supply source and the fluid in the external space from the second opening; A laser processing method is provided.

本発明の態様によれば、ドロスを効率良く除去してレーザ加工された部材の品質の低下を抑制できる。   According to the aspect of the present invention, it is possible to suppress the deterioration of the quality of the laser processed member by efficiently removing the dross.

図１は、本実施形態に係るレーザ加工装置の一例を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a laser processing apparatus according to the present embodiment. 図２は、本実施形態に係るレーザノズルの一例を示す側断面図である。FIG. 2 is a side sectional view showing an example of the laser nozzle according to the present embodiment. 図３は、本実施形態に係るレーザノズルを下側から見た図である。FIG. 3 is a view of the laser nozzle according to the present embodiment as viewed from below. 図４は、本実施形態に係る内部流路の一部を拡大した断面図である。FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a part of the internal flow path according to the present embodiment. 図５は、本実施形態に係るレーザ光とアシストガスと混合ガスとの関係を模式的に示す図である。FIG. 5 is a diagram schematically showing the relationship between the laser beam, the assist gas, and the mixed gas according to the present embodiment.

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する各実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。   Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto. The components of each embodiment described below can be combined as appropriate. Some components may not be used. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily replaced by those skilled in the art or those that are substantially the same.

以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部の位置関係について説明する。所定面内の一方向をＸ軸方向、所定面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれと直交する方向をＺ軸方向とする。本実施形態において、所定面（ＸＹ平面）は、水平面である。なお、所定面は、水平面に対して傾斜した面でもよい。   In the following description, an XYZ orthogonal coordinate system is set, and the positional relationship of each part will be described with reference to this XYZ orthogonal coordinate system. One direction in the predetermined plane is defined as the X-axis direction, the direction orthogonal to the X-axis direction in the predetermined plane is defined as the Y-axis direction, and the direction orthogonal to each of the X-axis direction and the Y-axis direction is defined as the Z-axis direction. In the present embodiment, the predetermined plane (XY plane) is a horizontal plane. The predetermined surface may be a surface inclined with respect to the horizontal plane.

図１は、本実施形態に係るレーザ加工装置１００の一例を示す模式図である。図１に示すように、レーザ加工装置１００は、レーザ発振器１１と、レーザ発振器１１に接続された光ファイバ１２と、光ファイバ１２の他端に接続されたレーザヘッド１３と、レーザヘッド１３に設けられたレーザノズル２０と、加工対象の部材（ワーク）Ｗを支持して移動可能なテーブル１８と、テーブル１８を移動可能な駆動装置１９と、レーザ加工装置１００を制御する制御装置１０と、を備えている。   FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a laser processing apparatus 100 according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, a laser processing apparatus 100 is provided in a laser oscillator 11, an optical fiber 12 connected to the laser oscillator 11, a laser head 13 connected to the other end of the optical fiber 12, and the laser head 13. A laser nozzle 20, a table 18 that can move while supporting a member (work) W to be processed, a drive device 19 that can move the table 18, and a control device 10 that controls the laser processing device 100. I have.

また、レーザ加工装置１００は、アシストガス配管１５を介してレーザヘッド１３と接続されたアシストガス供給源１４と、シールドガス配管１７を介してレーザヘッド１３と接続されたシールドガス供給源１６とを備えている。   Further, the laser processing apparatus 100 includes an assist gas supply source 14 connected to the laser head 13 via an assist gas pipe 15 and a shield gas supply source 16 connected to the laser head 13 via a shield gas pipe 17. I have.

レーザ加工装置１００は、テーブル１８に支持された部材Ｗにレーザノズル２０から射出されたレーザ光ＬＢを照射して、その部材Ｗを加工する。本実施形態において、レーザ光ＬＢによる部材Ｗの加工は、部材Ｗの切断加工、及び部材Ｗの穴あけ加工の少なくとも一方を含む。   The laser processing apparatus 100 processes the member W by irradiating the member W supported by the table 18 with the laser beam LB emitted from the laser nozzle 20. In the present embodiment, the processing of the member W by the laser beam LB includes at least one of cutting processing of the member W and drilling processing of the member W.

本実施形態において、部材Ｗは、板状の部材である。なお、部材Ｗは、ブロック状の部材でもよいし、球状の部材でもよい。本実施形態においては、部材Ｗは、金属製である。なお、部材Ｗは、非金属製でもよい。部材Ｗは、鋼、炭素鋼、耐熱鋼、ステンレス、チタン、タングステン、Ｎｉ基耐熱合金、セラミックス、シリコン、合成樹脂、及び繊維強化プラスチックの少なくとも一つでもよい。   In the present embodiment, the member W is a plate-like member. The member W may be a block-shaped member or a spherical member. In the present embodiment, the member W is made of metal. The member W may be made of a nonmetal. The member W may be at least one of steel, carbon steel, heat resistant steel, stainless steel, titanium, tungsten, Ni-based heat resistant alloy, ceramics, silicon, synthetic resin, and fiber reinforced plastic.

レーザ発振器１１は、レーザ光ＬＢを発生する。レーザ発振器１１で発生したレーザ光ＬＢは、光ファイバ１２を介してレーザヘッド１３に供給される。レーザヘッド１３は、光学系を有する。本実施形態において、光学系の光軸ＡＸは、Ｚ軸と平行である。レーザヘッド１３の光学系を通過したレーザ光ＬＢは、レーザノズル２０に供給される。   The laser oscillator 11 generates a laser beam LB. The laser beam LB generated by the laser oscillator 11 is supplied to the laser head 13 via the optical fiber 12. The laser head 13 has an optical system. In the present embodiment, the optical axis AX of the optical system is parallel to the Z axis. The laser beam LB that has passed through the optical system of the laser head 13 is supplied to the laser nozzle 20.

アシストガス供給源１４は、アシストガスＧａを供給する。本実施形態において、アシストガスＧａは、不活性ガスである。不活性ガスは、窒素ガス及びアルゴンガスの少なくとも一方を含む。なお、アシストガスＧａは、酸素ガスでもよいし、空気でもよい。アシストガスＧａの種類に応じて、レーザ光ＬＢによる加工速度を含む加工条件を調整することができる。アシストガス供給源１４から送出されたアシストガスＧａは、アシストガス配管１５及びレーザヘッド１３を介して、レーザノズル２０に供給される。   The assist gas supply source 14 supplies assist gas Ga. In the present embodiment, the assist gas Ga is an inert gas. The inert gas includes at least one of nitrogen gas and argon gas. The assist gas Ga may be oxygen gas or air. The processing conditions including the processing speed by the laser beam LB can be adjusted according to the type of the assist gas Ga. The assist gas Ga delivered from the assist gas supply source 14 is supplied to the laser nozzle 20 via the assist gas pipe 15 and the laser head 13.

シールドガス供給源１６は、シールドガスＧｓを供給する。本実施形態において、シールドガスＧｓは、アシストガスＧａと同じ種類のガスである。なお、シールドガスＧｓは、アシストガスＧａと異なる種類のガスでもよい。シールドガスＧｓは、窒素ガス、アルゴンガス、酸素ガス、及び空気から選択されてもよい。シールドガス供給源１６から送出されたシールドガスＧｓは、シールドガス配管１７及びレーザヘッド１３を介して、レーザノズル２０に供給される。   The shield gas supply source 16 supplies the shield gas Gs. In the present embodiment, the shield gas Gs is the same type of gas as the assist gas Ga. The shield gas Gs may be a different type of gas from the assist gas Ga. The shield gas Gs may be selected from nitrogen gas, argon gas, oxygen gas, and air. The shield gas Gs sent from the shield gas supply source 16 is supplied to the laser nozzle 20 via the shield gas pipe 17 and the laser head 13.

テーブル１８は、部材Ｗを支持した状態で、レーザノズル２０から射出されるレーザ光ＬＢの照射位置を含む所定面内（ＸＹ平面内）を移動可能である。テーブル１８は、駆動装置１９により、ＸＹ平面内において移動する。   The table 18 is movable in a predetermined plane (in the XY plane) including the irradiation position of the laser beam LB emitted from the laser nozzle 20 while supporting the member W. The table 18 is moved in the XY plane by the driving device 19.

本実施形態において、レーザ加工装置１００は、少なくともレーザノズル２０を収容するチャンバ装置９を備えている。レーザノズル２０は、チャンバ装置９の内部空間ＨＣに配置される。チャンバ装置９は、空調ユニットを含み、レーザノズル２０が配置されている内部空間ＨＣを大気圧空間に調整する。チャンバ装置９の内部空間ＨＣは、気体Ｇｈで満たされる。本実施形態において、気体Ｇｈは、空気である。なお、気体Ｇｈは、窒素ガス又はアルゴンガスのような不活性ガスでもよいし、酸素ガスでもよい。   In the present embodiment, the laser processing apparatus 100 includes a chamber apparatus 9 that houses at least the laser nozzle 20. The laser nozzle 20 is disposed in the internal space HC of the chamber device 9. The chamber device 9 includes an air conditioning unit, and adjusts the internal space HC in which the laser nozzle 20 is disposed to an atmospheric pressure space. The internal space HC of the chamber device 9 is filled with the gas Gh. In the present embodiment, the gas Gh is air. The gas Gh may be an inert gas such as nitrogen gas or argon gas, or may be oxygen gas.

図２は、本実施形態に係るレーザノズル２０の一例を示す側断面図である。図３は、本実施形態に係るレーザノズル２０を下側（−Ｚ側）から見た図である。図２及び図３に示すように、レーザノズル２０は、レーザ光ＬＢ及びアシストガスＧａを供給する第１開口２１と、第１開口２１の周囲の少なくとも一部に配置された第２開口２２と、第１開口２１と接続され、レーザ光ＬＢ及びアシストガスＧａが通る内部通路３０と、第２開口２２と接続され、少なくとも一部においてシールドガスＧｓが通る内部流路４０とを備えている。   FIG. 2 is a side sectional view showing an example of the laser nozzle 20 according to the present embodiment. FIG. 3 is a view of the laser nozzle 20 according to the present embodiment as viewed from the lower side (−Z side). As shown in FIGS. 2 and 3, the laser nozzle 20 includes a first opening 21 that supplies the laser beam LB and the assist gas Ga, and a second opening 22 that is disposed at least partially around the first opening 21. The internal passage 30 is connected to the first opening 21 and through which the laser beam LB and the assist gas Ga pass, and the internal passage 40 is connected to the second opening 22 and through which the shield gas Gs passes at least partially.

本実施形態において、レーザノズル２０は、実質的に筒状の部材である。レーザノズル２０の中心軸は、光軸ＡＸ（Ｚ軸）と平行である。本実施形態において、レーザノズル２０の中心軸と光軸ＡＸとは一致する。なお、光軸ＡＸに対してレーザノズル２０の中心軸がＸＹ平面内においてシフトしてもよい。   In the present embodiment, the laser nozzle 20 is a substantially cylindrical member. The central axis of the laser nozzle 20 is parallel to the optical axis AX (Z axis). In the present embodiment, the center axis of the laser nozzle 20 and the optical axis AX coincide. Note that the central axis of the laser nozzle 20 may be shifted in the XY plane with respect to the optical axis AX.

レーザノズル２０は、部材Ｗが対向可能な下面２３と、下面２３の周囲に配置された外周面２４とを有する。下面２３は、ＸＹ平面と平行である。外周面２４は、光軸ＡＸに対する放射方向に関して外側に向かって上方に傾斜する。   The laser nozzle 20 has a lower surface 23 to which the member W can face and an outer peripheral surface 24 arranged around the lower surface 23. The lower surface 23 is parallel to the XY plane. The outer peripheral surface 24 is inclined upward toward the outside with respect to the radiation direction with respect to the optical axis AX.

第１開口２１は、レーザノズル２０の下面２３に配置される。第１開口２１は、下面２３の中央部に設けられる。光軸ＡＸは、第１開口２１を通る。   The first opening 21 is disposed on the lower surface 23 of the laser nozzle 20. The first opening 21 is provided at the center of the lower surface 23. The optical axis AX passes through the first opening 21.

内部通路３０は、レーザノズル２０の内部に形成される。光軸ＡＸは、内部通路３０を通る。レーザ発振器１１で発生し、レーザヘッド１３の光学系を通過したレーザ光ＬＢは、内部通路３０を通る。内部通路３０を通過したレーザ光ＬＢは、第１開口２１から射出される。第１開口２１から射出されたレーザ光ＬＢは、部材Ｗに供給される。第１開口２１から射出されたレーザ光ＬＢが部材Ｗに照射されることによって、その部材Ｗの一部が溶融する。部材Ｗの一部が溶融することにより、その部材Ｗがレーザ光ＬＢで加工される。部材Ｗの一部が溶融することにより、部材Ｗが切断される。なお、部材Ｗの一部が溶融することにより、部材Ｗに孔があけられてもよい。   The internal passage 30 is formed inside the laser nozzle 20. The optical axis AX passes through the internal passage 30. The laser beam LB generated by the laser oscillator 11 and passing through the optical system of the laser head 13 passes through the internal passage 30. The laser beam LB that has passed through the internal passage 30 is emitted from the first opening 21. The laser beam LB emitted from the first opening 21 is supplied to the member W. By irradiating the member W with the laser beam LB emitted from the first opening 21, a part of the member W is melted. When a part of the member W is melted, the member W is processed with the laser beam LB. When part of the member W is melted, the member W is cut. The member W may be perforated by melting a part of the member W.

レーザ光ＬＢの照射により、部材Ｗにドロスが発生する。ドロスは、レーザ光ＬＢの照射により部材Ｗに発生した溶融物である。発生したドロスを放置しておくと、加工後の部材Ｗの品質が低下する可能性がある。例えば、ドロスにより部材Ｗに対するレーザ光ＬＢの照射が妨げられ、部材Ｗが良好に加工されない可能性がある。また、ドロスの再凝固により部材Ｗの切断面の品質が低下する可能性がある。   Dross is generated in the member W by the irradiation with the laser beam LB. Dross is a melt generated in the member W by the irradiation of the laser beam LB. If the generated dross is left untreated, the quality of the processed member W may deteriorate. For example, the dross may prevent the member W from being irradiated with the laser beam LB, and the member W may not be processed satisfactorily. Moreover, the quality of the cut surface of the member W may fall by resolidification of dross.

本実施形態において、レーザ加工装置１００は、部材ＷにアシストガスＧａを供給して、部材Ｗに発生したドロスを除去する。アシストガスＧａが供給されることにより、ドロスが部材Ｗから吹き飛ばされる。これにより、ドロスが部材Ｗから除去される。   In the present embodiment, the laser processing apparatus 100 removes dross generated in the member W by supplying the assist gas Ga to the member W. The dross is blown off from the member W by supplying the assist gas Ga. Thereby, dross is removed from the member W.

アシストガス供給源１４から送出され、アシストガス配管１５を通過したアシストガスＧａは、内部通路３０を通る。内部通路３０を通過したアシストガスＧａは、第１開口２１から噴射される。第１開口２１から噴射されたアシストガスＧａは、部材Ｗに供給される。第１開口２１から噴射されたアシストガスＧａが部材Ｗに吹き付けられることによって、部材Ｗのドロスが吹き飛ばされる。これにより、部材Ｗからドロスが除去される。   The assist gas Ga sent from the assist gas supply source 14 and passed through the assist gas pipe 15 passes through the internal passage 30. The assist gas Ga that has passed through the internal passage 30 is injected from the first opening 21. The assist gas Ga injected from the first opening 21 is supplied to the member W. When the assist gas Ga injected from the first opening 21 is blown onto the member W, the dross of the member W is blown away. Thereby, dross is removed from the member W.

本実施形態においては、第１開口２１から部材Ｗに対してレーザ光ＬＢ及びアシストガスＧａの両方が供給される。レーザ光ＬＢとアシストガスＧａとは同時に供給される。アシストガスＧａは、レーザ光ＬＢの光路を流れる。換言すれば、レーザ光ＬＢ及びアシストガスＧａのそれぞれが、レーザノズル２０の中心軸を通った後、部材Ｗに供給される。   In the present embodiment, both the laser beam LB and the assist gas Ga are supplied from the first opening 21 to the member W. The laser beam LB and the assist gas Ga are supplied simultaneously. The assist gas Ga flows through the optical path of the laser beam LB. In other words, each of the laser beam LB and the assist gas Ga is supplied to the member W after passing through the central axis of the laser nozzle 20.

第２開口２２は、レーザノズル２０の下面２３に配置される。第２開口２２は、第１開口２１の周囲の少なくとも一部に配置される。図３に示すように、第２開口２２は、ＸＹ平面内において環状である。第２開口２２は、第１開口２１の周囲に配置される。なお、第２開口２２は、第１開口２１の周囲の一部に配置されてもよい。第２開口２２は、第１開口２１の周囲において、間隔をあけて複数配置されてもよい。   The second opening 22 is disposed on the lower surface 23 of the laser nozzle 20. The second opening 22 is disposed at least at a part around the first opening 21. As shown in FIG. 3, the second opening 22 is annular in the XY plane. The second opening 22 is disposed around the first opening 21. The second opening 22 may be disposed at a part of the periphery of the first opening 21. A plurality of the second openings 22 may be arranged around the first opening 21 with an interval therebetween.

内部流路４０は、レーザノズル２０の内部に形成される。内部流路４０は、光軸ＡＸに対して内部通路３０の外側に配置される。内部流路４０は、光軸ＡＸに対する放射方向に関して外側に向かって上方に傾斜するように設けられる。シールドガス供給源１６から送出され、シールドガス配管１７を通過したシールドガスＧｓは、内部流路４０を通る。   The internal flow path 40 is formed inside the laser nozzle 20. The internal flow path 40 is disposed outside the internal passage 30 with respect to the optical axis AX. The internal flow path 40 is provided so as to incline upward toward the outside in the radial direction with respect to the optical axis AX. The shield gas Gs sent from the shield gas supply source 16 and passed through the shield gas pipe 17 passes through the internal flow path 40.

なお、本実施形態において、レーザノズル２０は、内部通路３０が設けられた筒状の第１部材２０１と、第１部材２０１の周囲に配置される筒状の第２部材２０２とを有する。すなわち、本実施形態において、レーザノズル２０は、第１部材２０１と第２部材２０２とを組み合わせることによって製造される。内部流路４０は、第１部材２０１の外周面と第２部材２０２の内周面との間に設けられる。なお、レーザノズル２０は、単一部材で形成されてもよい。   In the present embodiment, the laser nozzle 20 includes a cylindrical first member 201 provided with the internal passage 30 and a cylindrical second member 202 disposed around the first member 201. That is, in this embodiment, the laser nozzle 20 is manufactured by combining the first member 201 and the second member 202. The internal flow path 40 is provided between the outer peripheral surface of the first member 201 and the inner peripheral surface of the second member 202. The laser nozzle 20 may be formed of a single member.

本実施形態において、内部流路４０は、光軸ＡＸを囲むように環状に形成されている。換言すれば、光軸ＡＸ（レーザノズル２０の中心軸）と平行な面内（ＸＹ平面内）において、内部流路４０は、環状である。なお、第１部材２０１と第２部材２０２とを連結する連結部材（不図示）によって、第１部材２０１と第２部材２０２とが一体化されている。   In the present embodiment, the internal flow path 40 is formed in an annular shape so as to surround the optical axis AX. In other words, the internal flow path 40 is annular in a plane (in the XY plane) parallel to the optical axis AX (the central axis of the laser nozzle 20). The first member 201 and the second member 202 are integrated by a connecting member (not shown) that connects the first member 201 and the second member 202.

次に、内部流路４０について説明する。図４は、本実施形態に係る内部流路４０の一部を拡大した断面図である。図２、図３、及び図４に示すように、レーザノズル２０は、シールドガス供給源１６からのシールドガスＧｓが供給され、第２開口２２と結ばれる内部流路４０を有する。また、レーザノズル２０は、内部流路４０の一部とレーザノズル２０の外部空間とを結ぶ導入流路５０を備えている。本実施形態において、レーザノズル２０の外部空間は、チャンバ装置９の内部空間ＨＣであり、大気圧空間である。以下の説明においては、チャンバ装置９の内部空間ＨＣを適宜、レーザノズル２０の外部空間ＨＣ、と称する。   Next, the internal flow path 40 will be described. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a part of the internal flow path 40 according to the present embodiment. As shown in FIGS. 2, 3, and 4, the laser nozzle 20 has an internal flow path 40 that is supplied with the shield gas Gs from the shield gas supply source 16 and is connected to the second opening 22. Further, the laser nozzle 20 includes an introduction flow path 50 that connects a part of the internal flow path 40 and the external space of the laser nozzle 20. In the present embodiment, the external space of the laser nozzle 20 is the internal space HC of the chamber device 9 and is an atmospheric pressure space. In the following description, the internal space HC of the chamber device 9 is appropriately referred to as an external space HC of the laser nozzle 20.

内部流路４０は、シールドガス供給源１６からのシールドガスＧｓが供給される喉部４１と、喉部４１と第２開口２２とを結び、第２開口２２に向かって断面積が大きくなる拡散部４２とを有する。また、内部流路４０は、喉部４１に向かって断面積が小さくなる収束部４３と、シールドガス供給源１６と収束部４３との間に配置されたバッファ空間４５とを有する。   The internal flow path 40 connects the throat portion 41 to which the shield gas Gs from the shield gas supply source 16 is supplied, the throat portion 41 and the second opening 22, and diffusion that increases in cross-section toward the second opening 22. Part 42. Further, the internal flow path 40 includes a converging part 43 whose sectional area decreases toward the throat part 41 and a buffer space 45 disposed between the shield gas supply source 16 and the converging part 43.

本実施形態において、内部流路４０の断面積とは、光軸ＡＸ（レーザノズル２０の中心軸）と平行な面内（ＸＹ平面内）における断面積をいう。図２及び図４においては、説明のため、ＸＺ平面と平行な断面（側断面）における収束部４３の形状が喉部４１に向かって極端に窄まるように図示している。側断面における収束部４３の幅は一定でもよい。収束部４３は、光軸ＡＸを囲むように環状に形成されている。収束部４３は、光軸ＡＸに対する放射方向に関して内側に向かって下方に傾斜している。そのため、側断面における収束部４３の幅が一定でも、ＸＹ平面内における断面（平断面）の収束部４３の面積（断面積）は、喉部４１に向かって小さくなる。   In the present embodiment, the cross-sectional area of the internal flow path 40 refers to a cross-sectional area in a plane (in the XY plane) parallel to the optical axis AX (the central axis of the laser nozzle 20). 2 and 4, for the sake of explanation, the shape of the converging portion 43 in the cross section (side cross section) parallel to the XZ plane is illustrated so as to be extremely narrowed toward the throat portion 41. The width of the converging part 43 in the side cross section may be constant. The converging part 43 is formed in an annular shape so as to surround the optical axis AX. The converging part 43 is inclined downward inward with respect to the radiation direction with respect to the optical axis AX. Therefore, even if the width of the converging part 43 in the side cross section is constant, the area (cross-sectional area) of the converging part 43 in the cross section (planar cross section) in the XY plane decreases toward the throat part 41.

本実施形態において、側断面における内部流路４０の形状は任意である。内部流路４０は光軸ＡＸを囲む環状の流路であるため、収束部４３は、平断面における断面積が喉部４１に向かって小さくなるように形成されていればよい。同様に、拡散部４２は、平断面における断面積が第２開口２２に向かって大きくなるように形成されていればよい。   In the present embodiment, the shape of the internal flow path 40 in the side cross section is arbitrary. Since the internal flow path 40 is an annular flow path that surrounds the optical axis AX, the converging portion 43 only needs to be formed so that the cross-sectional area in the flat cross section decreases toward the throat portion 41. Similarly, the diffusing portion 42 only needs to be formed so that the cross-sectional area in the plane cross section increases toward the second opening 22.

喉部４１は、内部流路４０において断面積が最も小さい部分である。シールドガス供給源１６から内部流路４０に流入したシールドガスＧｓは、喉部４１を流れる。内部流路４０を流れるシールドガスＧｓの圧力は喉部４１において最も低くなる。喉部４１は、シールドガスＧｓの圧力を低減する減圧部として機能する。   The throat portion 41 is a portion having the smallest cross-sectional area in the internal flow path 40. The shield gas Gs that has flowed into the internal flow path 40 from the shield gas supply source 16 flows through the throat portion 41. The pressure of the shield gas Gs flowing through the internal flow path 40 is lowest at the throat 41. The throat part 41 functions as a pressure reducing part that reduces the pressure of the shielding gas Gs.

拡散部４２は、喉部４１と第２開口２２とを結ぶように形成される。拡散部４２の上端と喉部４１とが結ばれる。拡散部４２の下端と第２開口２２とが結ばれる。拡散部４２は、喉部４１から第２開口２２に向かって断面積が徐々に大きくなるように形成される。   The diffusion part 42 is formed so as to connect the throat part 41 and the second opening 22. The upper end of the diffusion part 42 and the throat part 41 are connected. The lower end of the diffusion part 42 and the second opening 22 are connected. The diffusion part 42 is formed so that the cross-sectional area gradually increases from the throat part 41 toward the second opening 22.

収束部４３は、バッファ空間４５と喉部４１とを結ぶように形成される。収束部４３の上端とバッファ空間４５とが結ばれる。収束部４３の下端と喉部４１とが結ばれる。収束部４３は、流入口から喉部４１に向かって断面積が徐々に小さくなるように形成される。   The converging part 43 is formed so as to connect the buffer space 45 and the throat part 41. The upper end of the convergence part 43 and the buffer space 45 are connected. The lower end of the convergence part 43 and the throat part 41 are connected. The converging part 43 is formed so that the cross-sectional area gradually decreases from the inflow port toward the throat part 41.

バッファ空間４５は、内部流路４０において断面積が最も大きい部分である。シールドガス供給源１６から内部流路４０に流入したシールドガスＧｓは、バッファ空間４５及び収束部４３において整流される。バッファ空間４５及び収束部４３は、内部流路４０の周方向に関して、シールドガスＧｓの圧量及び流量が均一化されるように、シールドガス供給源１６からのシールドガスＧｓを整流する。バッファ空間４５及び収束部４３により、光軸ＡＸの周方向に関して、喉部４１に供給されるシールドガスＧｓの圧力及び流量が均一化される。   The buffer space 45 is a portion having the largest cross-sectional area in the internal flow path 40. The shield gas Gs flowing into the internal flow path 40 from the shield gas supply source 16 is rectified in the buffer space 45 and the converging unit 43. The buffer space 45 and the converging unit 43 rectify the shield gas Gs from the shield gas supply source 16 so that the pressure amount and flow rate of the shield gas Gs are made uniform in the circumferential direction of the internal flow path 40. The buffer space 45 and the converging part 43 make the pressure and flow rate of the shield gas Gs supplied to the throat part 41 uniform in the circumferential direction of the optical axis AX.

導入流路５０は、内部流路４０の喉部４１とレーザノズル２０の外部空間ＨＣとを結ぶ。上述のように、レーザノズル２０の外部空間ＨＣは、チャンバ装置９の内部空間であり、大気圧空間である。内部流路４０は、導入流路５０を介して大気開放されている。導入流路５０の一端部５１は、喉部４１と接続される。導入流路５０の他端部５２は、レーザノズル２０の外周面２４に設けられた開口と接続される。導入流路５０の他端部５２は、外周面２４の開口を介して、外部空間ＨＣと接続される。導入流路５０は、外部空間ＨＣの気体Ｇｈを内部流路４０（喉部４１）に導入可能である。外部空間ＨＣの気体Ｇｈは、導入流路５０を介して、内部流路４０（喉部４１）に流入する。   The introduction flow path 50 connects the throat portion 41 of the internal flow path 40 and the external space HC of the laser nozzle 20. As described above, the external space HC of the laser nozzle 20 is an internal space of the chamber device 9 and an atmospheric pressure space. The internal flow path 40 is open to the atmosphere via the introduction flow path 50. One end 51 of the introduction channel 50 is connected to the throat 41. The other end 52 of the introduction channel 50 is connected to an opening provided on the outer peripheral surface 24 of the laser nozzle 20. The other end 52 of the introduction flow path 50 is connected to the external space HC through the opening of the outer peripheral surface 24. The introduction flow path 50 can introduce the gas Gh in the external space HC into the internal flow path 40 (throat part 41). The gas Gh in the external space HC flows into the internal flow path 40 (throat part 41) through the introduction flow path 50.

内部流路４０を流れるシールドガスＧｓの圧力は、喉部４１において低下する。喉部４１におけるシールドガスＧｓの圧力は、大気圧よりも低い。導入流路５０の一端部５１の圧力は、喉部４１の圧力と等価である。導入流路５０の他端部５２の圧力は、外部空間ＨＣの圧力（大気圧）と等価である。すなわち、導入流路５０の一端部５１の圧力は、他端部５２の圧力よりも低い。一端部５１と他端部５２との圧力差（圧力勾配）により、外部空間ＨＣの気体Ｇｈは、導入流路５０を介して喉部４１に流入する。   The pressure of the shield gas Gs flowing through the internal flow path 40 decreases at the throat 41. The pressure of the shielding gas Gs in the throat 41 is lower than atmospheric pressure. The pressure at one end 51 of the introduction channel 50 is equivalent to the pressure at the throat 41. The pressure at the other end 52 of the introduction channel 50 is equivalent to the pressure (atmospheric pressure) in the external space HC. That is, the pressure at the one end 51 of the introduction channel 50 is lower than the pressure at the other end 52. Due to the pressure difference (pressure gradient) between the one end portion 51 and the other end portion 52, the gas Gh in the external space HC flows into the throat portion 41 through the introduction flow path 50.

収束部４３を介してシールドガス供給源１６から喉部４１に供給されたシールドガスＧｓと、導入流路５０を介して外部空間ＨＣから喉部４１に供給された気体Ｇｈとは、喉部４１において混合する。すなわち、喉部４１において、シールドガス供給源１６からのシールドガスＧｓと外部空間ＨＣからの気体Ｇｈとの混合ガスＧｍが生成される。喉部４１において生成された混合ガスＧｍは、拡散部４２を流れた後、第２開口２２から噴射される。第２開口２２は、混合ガスＧｍを、第１開口２１から噴射されたアシストガスＧａの周囲の空間に供給する。第２開口２２から噴射された混合ガスＧｍは、第１開口２１から噴射されたアシストガスＧａの周囲の空間を流れた後、部材Ｗに供給される。   The shield gas Gs supplied from the shield gas supply source 16 to the throat part 41 via the converging part 43 and the gas Gh supplied from the external space HC to the throat part 41 via the introduction flow path 50 are the throat part 41. Mix in. That is, in the throat 41, a mixed gas Gm of the shield gas Gs from the shield gas supply source 16 and the gas Gh from the external space HC is generated. The mixed gas Gm generated in the throat part 41 flows through the diffusion part 42 and is then ejected from the second opening 22. The second opening 22 supplies the mixed gas Gm to the space around the assist gas Ga injected from the first opening 21. The mixed gas Gm injected from the second opening 22 flows through the space around the assist gas Ga injected from the first opening 21 and then is supplied to the member W.

次に、本実施形態に係るレーザ加工方法の一例について説明する。部材Ｗがテーブル１８に支持された状態で、レーザ発振器１１からレーザ光ＬＢが射出され、アシストガス供給源１４からアシストガスＧａが送出される。また、シールドガス供給源１６からシールドガスＧｓが供給される。アシストガス供給源１４は、圧縮されたアシストガスＧａを供給する。シールドガス供給源１６は、圧縮されたシールドガスＧｓを供給する。   Next, an example of the laser processing method according to this embodiment will be described. In a state where the member W is supported by the table 18, the laser light LB is emitted from the laser oscillator 11, and the assist gas Ga is sent from the assist gas supply source 14. Further, the shield gas Gs is supplied from the shield gas supply source 16. The assist gas supply source 14 supplies compressed assist gas Ga. The shield gas supply source 16 supplies the compressed shield gas Gs.

レーザ発振器１１から射出されたレーザ光ＬＢは、レーザノズル２０の第１開口２１から射出される。第１開口２１から射出されたレーザ光ＬＢは、部材Ｗに照射される。これにより、部材Ｗがレーザ光ＬＢで加工される。   The laser beam LB emitted from the laser oscillator 11 is emitted from the first opening 21 of the laser nozzle 20. The laser beam LB emitted from the first opening 21 is applied to the member W. Thereby, the member W is processed with the laser beam LB.

アシストガス供給源１４から送出されたアシストガスＧａは、レーザノズル２０の第１開口２１から噴射される。第１開口２１からのレーザ光ＬＢの射出と並行して、第１開口２１からのアシストガスＧａの供給が行われる。部材Ｗに対するアシストガスＧａの供給によって、レーザ光ＬＢの照射により発生した部材Ｗのドロスが部材Ｗから除去される。   The assist gas Ga delivered from the assist gas supply source 14 is ejected from the first opening 21 of the laser nozzle 20. In parallel with the emission of the laser beam LB from the first opening 21, the assist gas Ga is supplied from the first opening 21. By supplying the assist gas Ga to the member W, the dross of the member W generated by the irradiation with the laser beam LB is removed from the member W.

シールドガス供給源１６から送出されたシールドガスＧｓは、内部流路４０に流入する。レーザ光ＬＢの射出及びアシストガスＧａの供給と並行して、シールドガス供給源１６からシールドガスＧｓが供給される。   The shield gas Gs sent from the shield gas supply source 16 flows into the internal flow path 40. In parallel with the emission of the laser beam LB and the supply of the assist gas Ga, the shield gas Gs is supplied from the shield gas supply source 16.

シールドガスＧｓは、内部流路４０のバッファ空間４５及び収束部４３を流れた後、喉部４１に供給される。エジェクタ効果により喉部４１の圧力が低下する。喉部４１の圧力は、外部空間ＨＣの圧力よりも低い。喉部４１と外部空間ＨＣとの圧力差により、外部空間ＨＣの気体Ｇｈが導入流路５０を介して内部流路４０の喉部４１に導入される。   The shield gas Gs is supplied to the throat 41 after flowing through the buffer space 45 and the converging part 43 of the internal flow path 40. Due to the ejector effect, the pressure in the throat 41 decreases. The pressure in the throat 41 is lower than the pressure in the external space HC. Due to the pressure difference between the throat 41 and the external space HC, the gas Gh in the external space HC is introduced into the throat 41 of the internal flow path 40 via the introduction flow path 50.

喉部４１において、シールドガス供給源１６からのシールドガスＧｓと外部空間ＨＣの気体Ｇｈとの混合ガスＧｍが生成される。混合ガスＧｍは第２開口２２から供給される。   In the throat 41, a mixed gas Gm of the shield gas Gs from the shield gas supply source 16 and the gas Gh in the external space HC is generated. The mixed gas Gm is supplied from the second opening 22.

図５は、第１開口２１から供給されるレーザ光ＬＢ及びアシストガスＧａと、第２開口２２から供給される混合ガスＧｍとの関係を模式的に示す図である。レーザ光ＬＢの照射により、部材Ｗに切断溝（カーフ）が形成される。ドロスの少なくとも一部は、切断溝の内側に発生する。アシストガスＧａは、部材Ｗからドロスを除去するために供給される。ドロスを効率良く除去するために、アシストガスＧａは切断溝に供給されることが望ましい。上述のように、本実施形態において、アシストガスＧａは、レーザ光ＬＢの光路を流れる。したがって、アシストガスＧａは、レーザ光ＬＢの照射により形成された切断溝に円滑に供給される。   FIG. 5 is a diagram schematically showing the relationship between the laser beam LB and the assist gas Ga supplied from the first opening 21 and the mixed gas Gm supplied from the second opening 22. A cutting groove (kerf) is formed in the member W by irradiation with the laser beam LB. At least a part of the dross is generated inside the cutting groove. The assist gas Ga is supplied to remove dross from the member W. In order to remove dross efficiently, the assist gas Ga is desirably supplied to the cutting groove. As described above, in the present embodiment, the assist gas Ga flows through the optical path of the laser beam LB. Therefore, the assist gas Ga is smoothly supplied to the cutting groove formed by the irradiation with the laser beam LB.

第１開口２１からのレーザ光ＬＢの供給（射出）及び第１開口２１からのアシストガスＧａの供給と並行して、第２開口２２からの混合ガスＧｍの供給が行われる。混合ガスＧｍは、第１開口２１から供給されたアシストガスＧａが下面２３と部材Ｗの表面との間の空間の外側に流出（漏出）することを抑制する。すなわち、混合ガスＧｍは、アシストガスＧａの漏出を抑制するシール部として機能する。混合ガスＧｍのシール効果により、アシストガスＧａは、下面２３と部材Ｗの表面との間の空間の外側に漏出することなく、切断溝に効率良く供給される。   In parallel with the supply (injection) of the laser beam LB from the first opening 21 and the supply of the assist gas Ga from the first opening 21, the supply of the mixed gas Gm from the second opening 22 is performed. The mixed gas Gm suppresses the assist gas Ga supplied from the first opening 21 from flowing out (leaking) outside the space between the lower surface 23 and the surface of the member W. That is, the mixed gas Gm functions as a seal portion that suppresses leakage of the assist gas Ga. The assist gas Ga is efficiently supplied to the cutting groove without leaking to the outside of the space between the lower surface 23 and the surface of the member W due to the sealing effect of the mixed gas Gm.

第２開口２２から噴射される気体の流量（単位時間当たりの流量）が多い方が、高いシール効果を得ることができる。高いシール効果を得ることによって、第１開口２１から噴射されたアシストガスＧａは、切断溝に効率良く供給される。   The higher the gas flow rate (flow rate per unit time) injected from the second opening 22, the higher the sealing effect. By obtaining a high sealing effect, the assist gas Ga injected from the first opening 21 is efficiently supplied to the cutting groove.

本実施形態においては、内部流路４０に喉部４１が設けられ、その喉部４１にシールドガスＧｓが流れることによって発生するエジェクタ効果によって、外部空間ＨＣの気体Ｇｈが内部流路４０に導入（吸引）される。これにより、第２開口２２から噴射される気体（混合ガスＧｍ）の流量を多くすることができる。第２開口２２から噴射される混合ガスＧｍの流量は、シールドガス供給源１６から送出されたシールドガスＧｓの流量と、外部空間ＨＣから内部流路４０に導入された気体Ｇｈの流量との和に相当する。   In the present embodiment, a throat 41 is provided in the internal flow path 40, and the gas Gh in the external space HC is introduced into the internal flow path 40 by the ejector effect generated when the shield gas Gs flows through the throat 41 ( Sucked). Thereby, the flow volume of the gas (mixed gas Gm) injected from the 2nd opening 22 can be increased. The flow rate of the mixed gas Gm injected from the second opening 22 is the sum of the flow rate of the shield gas Gs sent from the shield gas supply source 16 and the flow rate of the gas Gh introduced into the internal flow path 40 from the external space HC. It corresponds to.

以上説明したように、本実施形態においては、内部流路４０に喉部４１が設けられ、その喉部４１に接続された導入流路５０を介して外部空間ＨＣの気体Ｇｈが導入されるため、第２開口２２から供給される混合ガスＧｍの流量を多くすることができる。本実施形態においては、例えば、シールドガス供給源１６の出力を増大させたり、大掛かりな設備を導入したりすることなく、喉部４１にシールドガスＧｓを流すことによって、第２開口２２から供給される混合ガスＧｍの流量を多くすることができる。   As described above, in the present embodiment, the inner channel 40 is provided with the throat portion 41, and the gas Gh in the external space HC is introduced through the introduction channel 50 connected to the throat portion 41. The flow rate of the mixed gas Gm supplied from the second opening 22 can be increased. In the present embodiment, for example, the shield gas Gs is supplied from the second opening 22 by flowing the shield gas Gs through the throat 41 without increasing the output of the shield gas supply source 16 or introducing a large facility. The flow rate of the mixed gas Gm can be increased.

したがって、混合ガスＧｍによる高いシール効果を得ることができる。これにより、第１開口２１から噴射されたアシストガスＧａは、切断溝に効率良く供給される。アシストガスＧａが切断溝に効率良く供給されることにより、部材Ｗのドロスを効率良く除去することができる。そのため、レーザ加工された部材Ｗの品質の低下が抑制される。   Therefore, a high sealing effect by the mixed gas Gm can be obtained. Thereby, the assist gas Ga injected from the first opening 21 is efficiently supplied to the cutting groove. When the assist gas Ga is efficiently supplied to the cutting groove, the dross of the member W can be efficiently removed. Therefore, the deterioration of the quality of the laser-processed member W is suppressed.

また、本実施形態において、外部空間ＨＣは大気圧空間であり、内部流路４０は導入流路５０を介して大気開放される。そのため、大掛かりな設備を使って外部空間ＨＣの環境を調整しなくても、外部空間ＨＣの気体Ｇｈを内部流路４０に導入することができる。   In the present embodiment, the external space HC is an atmospheric pressure space, and the internal flow path 40 is opened to the atmosphere via the introduction flow path 50. Therefore, the gas Gh in the external space HC can be introduced into the internal flow path 40 without adjusting the environment of the external space HC using a large facility.

また、本実施形態において、内部流路４０は、バッファ空間４５及び収束部４３を有する。これにより、光軸ＡＸの周方向に関して、喉部４１に供給されるシールドガスＧｓの圧力及び流量を均一化することができる。そのため、光軸ＡＸの周方向に関して、第２開口２２から噴射される混合ガスＧｍの流量の不均一化が抑制される。したがって、第１開口２１から噴射されたアシストガスＧａの周囲において、均一なシール効果を得ることができる。   In the present embodiment, the internal flow path 40 includes a buffer space 45 and a converging part 43. Thereby, the pressure and flow rate of the shield gas Gs supplied to the throat 41 can be made uniform in the circumferential direction of the optical axis AX. Therefore, non-uniform flow rate of the mixed gas Gm injected from the second opening 22 is suppressed in the circumferential direction of the optical axis AX. Therefore, a uniform sealing effect can be obtained around the assist gas Ga injected from the first opening 21.

なお、外部空間ＨＣが液体空間でもよい。例えば、部材Ｗ及びレーザノズル２０が水中に配置された状態で、レーザ光ＬＢを用いる部材Ｗの加工が行われてもよい。シールドガス供給源１６から内部流路４０にシールドガスＧｓが供給される。喉部４１には、外部空間ＨＣの液体が導入流路５０を介して喉部４１に導入される。喉部４１において、シールドガスＧｓと液体との混合流体が生成される。部材Ｗに対するレーザ光ＬＢの照射及び部材Ｗに対するアシストガスＧａの供給と並行して、シールドガスＧｓと液体との混合流体が第２開口２２から供給されることによって、レーザ加工された部材Ｗの品質の低下が抑制される。   The external space HC may be a liquid space. For example, the processing of the member W using the laser beam LB may be performed in a state where the member W and the laser nozzle 20 are disposed in water. The shield gas Gs is supplied from the shield gas supply source 16 to the internal flow path 40. The liquid in the external space HC is introduced into the throat 41 through the introduction channel 50 into the throat 41. In the throat 41, a mixed fluid of the shielding gas Gs and the liquid is generated. In parallel with the irradiation of the laser beam LB with respect to the member W and the supply of the assist gas Ga to the member W, the mixed fluid of the shield gas Gs and the liquid is supplied from the second opening 22, whereby the laser-processed member W of the member W is processed. Degradation of quality is suppressed.

９ チャンバ装置
１０ 制御装置
１１ レーザ発振器
１２ 光ファイバ
１３ レーザヘッド
１４ アシストガス供給源
１５ アシストガス配管
１６ シールドガス供給源
１７ シールドガス配管
１８ テーブル
１９ 駆動装置
２０ レーザノズル
２１ 第１開口
２２ 第２開口
２３ 下面
２４ 外周面
３０ 内部通路
４０ 内部流路
４１ 喉部
４２ 拡散部
４３ 収束部
４５ バッファ空間
５０ 導入流路
５１ 一端部
５２ 他端部
１００ レーザ加工装置
２０１ 第１部材
２０２ 第２部材
ＡＸ 光軸
Ｇａ アシストガス
Ｇｓ シールドガス
ＨＣ 外部空間
ＬＢ レーザ光
Ｗ 部材（ワーク）
DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 Chamber apparatus 10 Control apparatus 11 Laser oscillator 12 Optical fiber 13 Laser head 14 Assist gas supply source 15 Assist gas piping 16 Shield gas supply source 17 Shield gas piping 18 Table 19 Drive apparatus 20 Laser nozzle 21 1st opening 22 2nd opening 23 Lower surface 24 Outer peripheral surface 30 Internal passage 40 Internal flow path 41 Throat part 42 Diffusion part 43 Convergence part 45 Buffer space 50 Introduction flow path 51 One end part 52 Other end part 100 Laser processing apparatus 201 First member 202 Second member AX Optical axis Ga Assist gas Gs Shield gas HC External space LB Laser light W Member (work)

Claims (5)

レーザ光及びアシストガスを供給する第１開口と、
前記第１開口の周囲の少なくとも一部に配置された第２開口と、
シールドガス供給源からのシールドガスが供給される喉部と、前記喉部と前記第２開口とを結び、前記第２開口に向かって断面積が大きくなる拡散部と、を有する内部流路と、
一端部が前記喉部と接続され、他端部が外部空間と接続され、前記外部空間の流体を前記内部流路に導入する導入流路と、を備え、
前記シールドガス供給源からのシールドガスと前記外部空間の流体との混合流体が前記第２開口から供給されるレーザノズル。 A first opening for supplying laser light and assist gas;
A second opening disposed at least partially around the first opening;
An internal flow path having a throat portion to which a shield gas from a shield gas supply source is supplied, and a diffusion portion that connects the throat portion and the second opening and increases in cross-sectional area toward the second opening; ,
One end portion is connected to the throat portion, the other end portion is connected to the external space, and an introduction flow path for introducing the fluid in the external space into the internal flow path,
A laser nozzle to which a mixed fluid of a shielding gas from the shielding gas supply source and a fluid in the external space is supplied from the second opening. 前記外部空間は大気圧空間であり、前記内部流路は前記導入流路を介して大気開放される請求項１に記載のレーザノズル。   The laser nozzle according to claim 1, wherein the external space is an atmospheric pressure space, and the internal flow path is opened to the atmosphere via the introduction flow path. 前記内部流路は、前記喉部に向かって断面積が小さくなる収束部と、前記シールドガス供給源と前記収束部との間に配置されたバッファ空間と、を有する請求項１又は請求項２に記載のレーザノズル。   The said internal flow path has the converging part whose cross-sectional area becomes small toward the said throat part, and the buffer space arrange | positioned between the said shield gas supply source and the said converging part. The laser nozzle described in 1. 部材にレーザ光を照射して前記部材を加工するレーザ加工装置であって、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のレーザノズルと、
前記部材を支持するテーブルと、
を備え、
前記レーザノズルの前記第１開口からの前記レーザ光及び前記アシストガスの供給と並行して、前記第２開口からの前記混合流体の供給を行うレーザ加工装置。 A laser processing apparatus for processing a member by irradiating the member with laser light,
The laser nozzle according to any one of claims 1 to 3,
A table for supporting the member;
With
A laser processing apparatus that supplies the mixed fluid from the second opening in parallel with the supply of the laser light and the assist gas from the first opening of the laser nozzle. レーザノズルの第１開口から射出されたレーザ光を部材に照射することと、
前記レーザ光の射出と並行して前記第１開口からアシストガスを供給して、前記レーザ光の照射により発生した前記部材のドロスを除去することと、
喉部と、前記喉部と前記第１開口の周囲の少なくとも一部に配置された第２開口とを結び前記第２開口に向かって断面積が大きくなる拡散部と、を有し、前記レーザノズルの内部に形成された内部流路の前記喉部に、前記レーザ光の射出及び前記アシストガスの供給と並行して、シールドガス供給源からシールドガスを供給することと、
前記喉部と前記レーザノズルの外部空間とを結ぶ導入流路を介して、前記シールドガス供給源からの前記シールドガスが流れる前記喉部と前記外部空間との圧力差により前記外部空間の流体を前記内部流路に導入することと、
前記シールドガス供給源からの前記シールドガスと前記外部空間の流体との混合流体を前記第２開口から供給することと、
を含むレーザ加工方法。 Irradiating the member with laser light emitted from the first opening of the laser nozzle;
Supplying assist gas from the first opening in parallel with the emission of the laser beam, and removing dross of the member generated by the irradiation of the laser beam;
And a diffusing portion that connects the throat portion and the second opening disposed at least at a part of the periphery of the first opening, and has a cross-sectional area that increases toward the second opening. Supplying shield gas from a shield gas supply source to the throat portion of the internal flow path formed inside the nozzle in parallel with the emission of the laser light and the supply of the assist gas;
The fluid in the external space is caused by the pressure difference between the throat and the external space through which the shield gas flows from the shield gas supply source via an introduction flow path connecting the throat and the external space of the laser nozzle. Introducing into the internal flow path;
Supplying a fluid mixture of the shield gas from the shield gas supply source and the fluid in the external space from the second opening;
A laser processing method including:
JP2014044399A 2014-03-06 2014-03-06 Laser nozzle, laser processing apparatus, and laser processing method Active JP6167055B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014044399A JP6167055B2 (en) 2014-03-06 2014-03-06 Laser nozzle, laser processing apparatus, and laser processing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014044399A JP6167055B2 (en) 2014-03-06 2014-03-06 Laser nozzle, laser processing apparatus, and laser processing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015167970A JP2015167970A (en) 2015-09-28
JP6167055B2 true JP6167055B2 (en) 2017-07-19

Family

ID=54201224

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014044399A Active JP6167055B2 (en) 2014-03-06 2014-03-06 Laser nozzle, laser processing apparatus, and laser processing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6167055B2 (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6713313B2 (en) * 2016-03-29 2020-06-24 株式会社Ｗｅｌ−Ｋｅｎ Processing head for laser processing equipment
JP2017177155A (en) * 2016-03-30 2017-10-05 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 Laser processing head
CN106312332B (en) * 2016-09-30 2018-07-06 广东工业大学 A kind of ceramic boring method of jet stream and gas auxiliary laser
JP2019093438A (en) * 2017-11-27 2019-06-20 小池酸素工業株式会社 Laser nozzle
JP6924715B2 (en) * 2018-03-15 2021-08-25 三菱重工業株式会社 Laser processing nozzle and laser processing equipment
JP6920237B2 (en) * 2018-03-15 2021-08-18 三菱重工業株式会社 Laser processing nozzle and laser processing equipment
DE102019103659B4 (en) * 2019-02-13 2023-11-30 Bystronic Laser Ag Gas guide, laser cutting head and laser cutting machine
JP6971427B1 (en) * 2021-07-16 2021-11-24 Dmg森精機株式会社 Laser laminated modeling equipment

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1365673A (en) * 1971-08-12 1974-09-04 British Oxygen Co Ltd Cutting materials
JPH0342389U (en) * 1989-09-04 1991-04-22
JP3532223B2 (en) * 1993-01-27 2004-05-31 株式会社アマダ Laser processing machine head

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015167970A (en) 2015-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6167055B2 (en) Laser nozzle, laser processing apparatus, and laser processing method
US10525554B2 (en) Water cooling of laser components
US10335899B2 (en) Cross jet laser welding nozzle
WO2013046950A1 (en) Powder-supplying nozzle and build-up-welding method
JP2006231408A (en) Process for spooling conduits and/or hollow spaces of laser beam machine
JP2016120506A (en) Laser welding method
WO2011122159A1 (en) Laser cutting method, laser cutting nozzle, and laser cutting device
JP2012000648A (en) Nozzle for use both in laser cutting and laser welding, laser beam machine using the same, and method of plate butt welding using the same
KR20150115600A (en) Metal powder processing device
JP5408678B2 (en) Laser processing equipment
JP5389822B2 (en) Laser welding using a nozzle that can stabilize the keyhole
JP2010234373A (en) Laser machining nozzle, and laser machining apparatus
US20160101484A1 (en) Powder cladding nozzle
CN113677475A (en) Protective gas nozzle for metal forming and laser metal forming device
WO2018143241A1 (en) Laser cutting method, nozzle of laser machining device, and laser machining device
JP2006218544A (en) Hybrid machining device and method
JP6109698B2 (en) Welding apparatus and welding method
JP2019093438A (en) Laser nozzle
JP2015013304A (en) Laser processing device and laser processing method
WO2019239974A1 (en) Laser machining head and laser machining device
JP3825433B2 (en) Laser welding apparatus and laser welding method
JP2008311249A (en) Laser processing apparatus
WO2016031546A1 (en) Laser processing head and laser processing machine
CN218341237U (en) Novel coaxial protection device for welding and laser welding equipment
JP6896599B2 (en) Welding equipment and welding method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160728

TRDD Decision of grant or rejection written
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170524

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170530

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170626

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6167055

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150