JP7482647B2 - Laser processing nozzle and laser processing device - Google Patents

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Description

本開示は、レーザ加工用ノズル及びレーザ加工装置に関する。 This disclosure relates to a laser processing nozzle and a laser processing device.

レーザ加工用ノズルから被加工部材にレーザを照射して切断するレーザ加工装置が知られている。このようなレーザ加工装置として、例えばレーザ照射によって溶融した部材が冷えて固まる前に、レーザ加工用ノズルからアシストガスを噴射して溶融部材を吹き飛ばす構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。 Laser processing devices are known that cut workpieces by irradiating them with a laser from a laser processing nozzle. For example, one such laser processing device has been disclosed that injects assist gas from a laser processing nozzle to blow away the molten material before the material melted by the laser irradiation cools and solidifies (see, for example, Patent Document 1).

特開２０１９－１５５４４７号公報JP 2019-155447 A

特許文献１に記載のレーザ加工装置では、レーザ光及びアシストガスを通過させる共通の通路及び開口部がレーザ加工用ノズルに設けられる。レーザ光がレーザ加工用ノズルの通路及び開口部に干渉すると、つまり、レーザ光がレーザ加工用ノズルの通路の内壁及び開口部の内周に当たると、当該通路の内壁及び開口部の内周が溶融することがある。したがって、上記の通路及び開口部は、レーザ光が干渉することを防ぐため、レーザ光の有効径よりも径が大きくなっている。この構成では、開口部において、アシストガスがレーザ光の有効径よりも大きい噴流径で噴射される。そのため、開口部から噴射されるアシストガスの一部が、レーザ光の照射領域の周囲に広がってしまい、切断に寄与しないことになる。したがって、アシストガスを効率的に使用することが求められる。 In the laser processing device described in Patent Document 1, a common passage and opening for passing the laser light and the assist gas are provided in the laser processing nozzle. If the laser light interferes with the passage and opening of the laser processing nozzle, that is, if the laser light hits the inner wall of the passage and the inner periphery of the opening of the laser processing nozzle, the inner wall of the passage and the inner periphery of the opening may melt. Therefore, the above passage and opening have a diameter larger than the effective diameter of the laser light to prevent the laser light from interfering. In this configuration, the assist gas is injected at the opening with a jet diameter larger than the effective diameter of the laser light. Therefore, a part of the assist gas injected from the opening spreads around the irradiated area of the laser light and does not contribute to cutting. Therefore, it is required to use the assist gas efficiently.

本開示は、上記に鑑みてなされたものであり、アシストガスを効率的に使用することが可能なレーザ加工用ノズル及びレーザ加工装置を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in consideration of the above, and aims to provide a laser processing nozzle and laser processing device that can efficiently use assist gas.

本開示に係るレーザ加工用ノズルは、ノズル本体と、前記ノズル本体に軸方向に沿って設けられ、レーザ光及びアシストガスを前記軸方向に沿って通過させ、前記レーザ光を通過させかつ前記アシストガスを噴射する主開口部を前記軸方向の一端に有する通路と、前記通路のうち前記主開口部を含む部分に配置され、前記主開口部に向けて前記通路の径を縮小しかつ前記主開口部から噴射される前記アシストガスの噴流径が前記主開口部の径よりも小さくなるように前記軸方向の単位寸法あたりの前記通路の径の縮小量が設定される絞り部とを備える。 The laser processing nozzle according to the present disclosure comprises a nozzle body, a passage provided in the nozzle body along the axial direction for passing laser light and assist gas along the axial direction and having a main opening at one end of the axial direction through which the laser light passes and through which the assist gas is ejected, and a throttle section disposed in a portion of the passage including the main opening, which reduces the diameter of the passage toward the main opening and sets the amount of reduction in the diameter of the passage per unit dimension in the axial direction so that the diameter of the assist gas ejected from the main opening is smaller than the diameter of the main opening.

本開示に係るレーザ加工装置は、上記のレーザ加工用ノズルと、前記通路にレーザ光を供給するレーザ光照射装置と、前記通路にアシストガスを供給するアシストガス供給装置とを備える。 The laser processing device according to the present disclosure includes the above-mentioned laser processing nozzle, a laser light irradiation device that supplies laser light to the passage, and an assist gas supply device that supplies assist gas to the passage.

本開示によれば、アシストガスを効率的に使用することができる。 According to the present disclosure, the assist gas can be used efficiently.

図１は、第１実施形態に係るレーザ加工装置の一例を示す概略構成図（概略斜視図）である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram (schematic perspective view) showing an example of a laser processing device according to a first embodiment. 図２は、第１実施形態に係るレーザ加工装置の一例を示す概略構成図（概略断面図）である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram (schematic cross-sectional view) showing an example of the laser processing device according to the first embodiment. 図３は、図１におけるＡ－Ａ断面に沿った構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration along the cross section AA in FIG. 図４は、図３において矢印Ｑ１方向から見た構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the configuration as viewed from the direction of the arrow Q1 in FIG. 図５は、本実施形態に係るレーザ加工装置を用いて被加工部材を切断する様子を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing how a workpiece is cut using the laser processing device according to this embodiment. 図６は、変形例に係るノズルの構成を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing the configuration of a nozzle according to a modified example. 図７は、変形例に係るノズルの構成を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing the configuration of a nozzle according to a modified example. 図８は、第２実施形態に係るレーザ加工装置のノズルの一例を示す概略構成図である。FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing an example of a nozzle of the laser processing device according to the second embodiment. 図９は、図８における矢印Ｑ２方向から見た状態を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a state as viewed from the direction of the arrow Q2 in FIG. 図１０は、変形例に係るノズルの構成を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing the configuration of a nozzle according to a modified example. 図１１は、変形例に係るノズルの構成を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing the configuration of a nozzle according to a modified example. 図１２は、第３実施形態に係るレーザ加工装置のノズルの一例を示す概略構成図である。FIG. 12 is a schematic configuration diagram showing an example of a nozzle of the laser processing device according to the third embodiment.

以下、本開示に係るレーザ加工用ノズル及びレーザ加工装置の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記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。 Below, an embodiment of a laser processing nozzle and a laser processing device according to the present disclosure will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to these embodiments. Furthermore, the components in the following embodiments include those that are replaceable and easy for a person skilled in the art, or those that are substantially the same.

［第１実施形態］
図１及び図２は、第１実施形態に係るレーザ加工装置の一例を示す概略構成図である。図１は概略斜視図、図２は概略断面図である。図１及び図２に示すように、レーザ加工装置１００は、レーザ光により被加工部材Ｗ（図２等参照）を切断する装置である。レーザ加工装置１００は、ノズル（レーザ加工用ノズル）１０と、レーザ光照射装置２０と、アシストガス供給装置３０、４０とを備えている。なお、以下の説明において、レーザ加工装置１００の構成を説明するにあたり、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向を設定して説明する。この場合、ノズル１０の移動方向（矢印Ｔ方向）をＸ方向とし、後述するノズル本体１１の中心軸の軸方向をＺ方向とし、Ｘ方向及びＺ方向にそれぞれ直交する方向をＹ方向とする。 [First embodiment]
1 and 2 are schematic diagrams showing an example of a laser processing apparatus according to the first embodiment. FIG. 1 is a schematic perspective view, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view. As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the laser processing apparatus 100 is an apparatus for cutting a workpiece W (see FIG. 2, etc.) by laser light. The laser processing apparatus 100 includes a nozzle (laser processing nozzle) 10, a laser light irradiation device 20, and assist gas supply devices 30 and 40. In the following description, the configuration of the laser processing apparatus 100 will be described with X-direction, Y-direction, and Z-direction set. In this case, the movement direction of the nozzle 10 (arrow T direction) is the X-direction, the axial direction of the central axis of a nozzle main body 11 described later is the Z-direction, and the directions perpendicular to the X-direction and the Z-direction are the Y-direction.

ノズル１０は、被加工部材Ｗに対してレーザ光を通過させ、かつアシストガスを噴射する。ノズル１０は、不図示の加工ヘッドに装着される。レーザ光照射装置２０は、ノズル１０の主通路１２にレーザ光Ｌを照射可能である。アシストガス供給装置３０は、ノズル１０の主通路１２にアシストガスＧ１を供給可能である。アシストガス供給装置４０は、ノズル１０のガス通路１４に対してアシストガスＧ２を供給する。なお、アシストガス供給装置３０及びアシストガス供給装置４０は、一つのアシストガス供給装置とし、兼用してもよい。 The nozzle 10 passes laser light through the workpiece W and injects assist gas. The nozzle 10 is attached to a processing head (not shown). The laser light irradiation device 20 can irradiate the main passage 12 of the nozzle 10 with laser light L. The assist gas supply device 30 can supply assist gas G1 to the main passage 12 of the nozzle 10. The assist gas supply device 40 supplies assist gas G2 to the gas passage 14 of the nozzle 10. The assist gas supply device 30 and the assist gas supply device 40 may be used as a single assist gas supply device.

また、図１及び図２における矢印Ｔ方向は、被加工部材Ｗに対して加工を行う際にノズル１０を移動させる施工方向である。加工時において、レーザ光照射装置２０は、ノズル１０の主通路１２及び主開口部１３を通して被切断部材Ｗの表面Ｗ１に向けてレーザ光Ｌを照射する。また、アシストガス供給装置３０は、ノズル１０の主通路１２及び主開口部１３を通して被切断部材Ｗの表面Ｗ１におけるレーザ光Ｌの照射位置の周囲にアシストガスＧ１を噴出する。また、アシストガス供給装置４０は、ノズル１０のガス通路１４及びサブ開口部１５を通して被切断部材Ｗの表面Ｗ１におけるレーザ光Ｌの照射位置の隣接位置にアシストガスＧ２を噴出する。 The direction of the arrow T in Figures 1 and 2 is the direction in which the nozzle 10 is moved when processing the workpiece W. During processing, the laser light irradiation device 20 irradiates the laser light L toward the surface W1 of the workpiece W through the main passage 12 and main opening 13 of the nozzle 10. The assist gas supply device 30 ejects assist gas G1 around the irradiation position of the laser light L on the surface W1 of the workpiece W through the main passage 12 and main opening 13 of the nozzle 10. The assist gas supply device 40 ejects assist gas G2 through the gas passage 14 and sub-opening 15 of the nozzle 10 to a position adjacent to the irradiation position of the laser light L on the surface W1 of the workpiece W.

図３は、図１におけるＡ－Ａ断面に沿った構成を示す図である。図３は、ノズル１０の一例を示している。図４は、図３において矢印Ｑ１方向から見た構成を示している。図１から図４に示すように、ノズル１０は、ノズル本体１１と、主通路（通路）１２と、主開口部１３と、ガス通路１４と、サブ開口部１５と、絞り部１６とを備える。 Figure 3 is a diagram showing the configuration along the A-A cross section in Figure 1. Figure 3 shows an example of a nozzle 10. Figure 4 shows the configuration as seen from the direction of arrow Q1 in Figure 3. As shown in Figures 1 to 4, the nozzle 10 comprises a nozzle body 11, a main passage (passage) 12, a main opening 13, a gas passage 14, a sub-opening 15, and a throttling portion 16.

ノズル本体１１は、中心軸を有する柱状に形成される。ノズル本体１１は、中心軸の軸方向（Ｚ方向）の一端に噴射側端面１１ａを有し、Ｚ方向の他端に供給側端面１１ｂを有する。噴射側端面１１ａは、Ｚ方向に垂直であり、レーザ光Ｌ及びアシストガスＧ１、Ｇ２が噴射される側の端面である。供給側端面１１ｂは、レーザ光Ｌ及びアシストガスＧ１、Ｇ２が供給される側の端面である。 The nozzle body 11 is formed in a columnar shape having a central axis. The nozzle body 11 has an ejection side end face 11a at one end in the axial direction (Z direction) of the central axis, and a supply side end face 11b at the other end in the Z direction. The ejection side end face 11a is perpendicular to the Z direction and is the end face on the side from which the laser light L and assist gases G1, G2 are ejected. The supply side end face 11b is the end face on the side to which the laser light L and assist gases G1, G2 are supplied.

主通路１２は、ノズル本体１１の内部にＺ方向に沿って設けられる。主通路１２は、中心軸ＡＸ１が例えばＺ方向に対して傾いて配置される。この構成により、主通路１２を流れるアシストガスＧ１と後述するガス通路１４を流れるアシストガスＧ２とが合流しやすくなっている。なお、主通路１２は、中心軸ＡＸ１がＺ方向に平行に配置されてもよい。主通路１２は、ノズル本体１１の噴射側端面１１ａと供給側端面１１ｂとの間を連通する。主通路１２のうち供給側端面１１ｂ側の開口部は、レーザ光照射装置２０からのレーザ光Ｌ１が通過し、アシストガス供給装置３０からのアシストガスＧ１が通過する。主通路１２には、レーザ光照射装置２０から供給されるレーザ光Ｌが通過し、アシストガス供給装置３０からのアシストガスＧ１が通過する。主通路１２は、供給側端面１１ｂ側から噴射側端面１１ａ側に向けて、レーザ光Ｌ及びアシストガスＧ１をＺ方向に沿って通過させる。レーザ光Ｌからノズル本体１１を保護するため、主通路１２の径は、レーザ光Ｌの径（有効径）よりも大きくなっている。 The main passage 12 is provided inside the nozzle body 11 along the Z direction. The main passage 12 is arranged with the central axis AX1 tilted, for example, with respect to the Z direction. This configuration makes it easier for the assist gas G1 flowing through the main passage 12 and the assist gas G2 flowing through the gas passage 14 described later to merge. The central axis AX1 of the main passage 12 may be arranged parallel to the Z direction. The main passage 12 communicates between the ejection side end face 11a and the supply side end face 11b of the nozzle body 11. The opening of the main passage 12 on the supply side end face 11b side allows the laser light L1 from the laser light irradiation device 20 to pass through and the assist gas G1 from the assist gas supply device 30 to pass through. The laser light L supplied from the laser light irradiation device 20 passes through the main passage 12, and the assist gas G1 from the assist gas supply device 30 passes through. The main passage 12 allows the laser light L and the assist gas G1 to pass along the Z direction from the supply side end face 11b to the ejection side end face 11a. To protect the nozzle body 11 from the laser light L, the diameter of the main passage 12 is larger than the diameter (effective diameter) of the laser light L.

主開口部１３は、ノズル本体１１の噴射側端面１１ａ、すなわち主通路１２の一端に設けられる。主開口部１３は、レーザ光Ｌ及びアシストガスＧ１を噴射する。レーザ光からノズル本体１１を保護するため、主開口部１３の径は、レーザ光Ｌの径よりも大きくなっている。主開口部１３は、Ｚ方向視において例えば円形状であるが、これに限定されず、他の形状であってもよい。 The main opening 13 is provided on the ejection side end surface 11a of the nozzle body 11, i.e., one end of the main passage 12. The main opening 13 ejects the laser light L and the assist gas G1. To protect the nozzle body 11 from the laser light, the diameter of the main opening 13 is larger than the diameter of the laser light L. The main opening 13 is, for example, circular when viewed in the Z direction, but is not limited to this and may be another shape.

ガス通路１４は、ノズル本体１１の内部にＺ方向に沿って設けられる。ガス通路１４は、主通路１２と並列にノズル本体１１の噴射側端面１１ａと供給側端面１１ｂとの間を連通する。ガス通路１４のうち供給側端面１１ｂ側の開口部には、アシストガス供給装置４０が接続される。ガス通路１４には、アシストガス供給装置４０からアシストガスＧ２が供給される。ガス通路１４は、供給側端面１１ｂ側から噴射側端面１１ａ側に向けて、アシストガスＧ２をＺ方向に沿って通過させる。 The gas passage 14 is provided inside the nozzle body 11 along the Z direction. The gas passage 14 communicates between the ejection side end face 11a and the supply side end face 11b of the nozzle body 11 in parallel with the main passage 12. An assist gas supply device 40 is connected to the opening of the gas passage 14 on the supply side end face 11b side. Assist gas G2 is supplied to the gas passage 14 from the assist gas supply device 40. The gas passage 14 passes the assist gas G2 along the Z direction from the supply side end face 11b side toward the ejection side end face 11a side.

サブ開口部１５は、ノズル本体１１の噴射側端面１１ａ、すなわちガス通路１４の一端に設けられる。サブ開口部１５は、アシストガスＧ２を噴射する。サブ開口部１５は、主開口部１３に対して例えばＸ方向にずれた位置に配置される。サブ開口部１５は、Ｚ方向視において例えば矩形形状であるが、これに限定されず、他の形状であってもよい。サブ開口部１５は、Ｙ方向の長さがレーザ光Ｌ１の溶融径に対応するように設定することが好ましい。 The sub-opening 15 is provided on the ejection side end surface 11a of the nozzle body 11, i.e., one end of the gas passage 14. The sub-opening 15 ejects the assist gas G2. The sub-opening 15 is disposed at a position offset, for example, in the X direction with respect to the main opening 13. The sub-opening 15 has, for example, a rectangular shape when viewed in the Z direction, but is not limited to this and may have other shapes. It is preferable that the length of the sub-opening 15 in the Y direction is set to correspond to the melting diameter of the laser light L1.

絞り部１６は、主開口部１３に向けて主通路１２の径を縮小する。本実施形態において、絞り部１６は、主通路１２における流路断面積の変化が急峻な部位である。つまり、絞り部１６は、主通路１２における流路断面積が主開口部１３に向けて急峻に縮小される部位である。絞り部１６は、主通路１２のうち主開口部１３を含む部分に配置される。絞り部１６は、主通路１２の一端において主通路１２の一部を覆うように板状に形成される。絞り部１６は、ノズル本体１１の噴射側端面１１ａの一部を構成する。 The throttling portion 16 reduces the diameter of the main passage 12 toward the main opening 13. In this embodiment, the throttling portion 16 is a portion of the main passage 12 where the flow path cross-sectional area changes sharply. In other words, the throttling portion 16 is a portion where the flow path cross-sectional area of the main passage 12 is sharply reduced toward the main opening 13. The throttling portion 16 is disposed in a portion of the main passage 12 that includes the main opening 13. The throttling portion 16 is formed in a plate shape at one end of the main passage 12 so as to cover a portion of the main passage 12. The throttling portion 16 constitutes a portion of the ejection side end surface 11a of the nozzle body 11.

絞り部１６は、主開口部１３から噴射されるアシストガスＧ１の噴流径ｒ２が主開口部１３の径ｒ１よりも小さくなるように構成される。つまり、絞り部１６によってアシストガスＧ１の流れが急激に変化させられることにより、後述するように、アシストガスＧ１の流れが剥離し、有効な流路断面積が縮小する。これにより、アシストガスＧ１の流量が同一の場合、流路断面積が縮小された分だけ流速が増加するため、アシストガスＧ１の流体力を増強することができる。例えば、絞り部１６は、主開口部１３から噴射されるアシストガスＧ１の噴流径ｒ２が主開口部１３の径ｒ１よりも小さくなるようにＺ方向について単位寸法あたりの主通路１２の径の変化量が設定される。本実施形態では、絞り部１６により、Ｚ方向の寸法ｔ（絞り部１６のＺ方向の寸法）に対して、主通路１２の径が変化量ｄで縮小されている。すなわち、軸方向の単位寸法あたりの主通路１２の径の変化量は、ｄ／ｔで表すことができる。 The throttle section 16 is configured so that the jet diameter r2 of the assist gas G1 injected from the main opening 13 is smaller than the diameter r1 of the main opening 13. In other words, the flow of the assist gas G1 is suddenly changed by the throttle section 16, and as described later, the flow of the assist gas G1 is separated and the effective flow path cross-sectional area is reduced. As a result, when the flow rate of the assist gas G1 is the same, the flow rate increases by the amount of the reduced flow path cross-sectional area, so that the fluid force of the assist gas G1 can be strengthened. For example, the throttle section 16 sets the change in the diameter of the main passage 12 per unit dimension in the Z direction so that the jet diameter r2 of the assist gas G1 injected from the main opening 13 is smaller than the diameter r1 of the main opening 13. In this embodiment, the throttle section 16 reduces the diameter of the main passage 12 by a change amount d with respect to the dimension t in the Z direction (the dimension of the throttle section 16 in the Z direction). In other words, the change in the diameter of the main passage 12 per unit dimension in the axial direction can be expressed as d/t.

絞り部１６は、主通路１２に面する通路側端面１６ａと、中心軸ＡＸ１の方向に形成された貫通孔１６ｂとを有する。通路側端面１６ａは、後述する角部１６ｄにおいてアシストガスＧ１の流れに剥離が生じるように、アシストガスＧ１の流れを急激に変化させる。 The throttle portion 16 has a passage-side end surface 16a facing the main passage 12 and a through hole 16b formed in the direction of the central axis AX1. The passage-side end surface 16a abruptly changes the flow of the assist gas G1 so that separation occurs in the flow of the assist gas G1 at a corner portion 16d described below.

通路側端面１６ａは、主通路１２の中心軸ＡＸ１に垂直に配置される。つまり、通路側端面１６ａと中心軸ＡＸ１との成す角度θ１（図３参照）は、９０°又はほぼ９０°である。なお、角度θ１の値は、９０°又はほぼ９０°に限定されない。角度θ１の値は、アシストガスの流れに剥離を生じさせることが可能な範囲で設定することができる。本実施形態では、中心軸ＡＸ１がＺ方向に対して傾いて配置されるため、通路側端面１６ａと噴射側端面１１ａとが傾いた状態となっている。つまり、絞り部１６の厚さ（Ｚ方向の寸法）がＸ方向について変化している。なお、中心軸ＡＸ１がＺ方向に平行に配置される構成では、通路側端面１６ａと噴射側端面１１ａとが平行な状態、つまり絞り部１６の厚さがＺ方向に均一な状態となる。なお、絞り部１６の厚さは、主開口部１３の径ｒ１の１倍未満とすることができる。例えば、絞り部１６の厚さは、主開口部１３の径ｒ１の０．５倍未満とすることが好ましい。 The passage side end face 16a is disposed perpendicular to the central axis AX1 of the main passage 12. That is, the angle θ1 (see FIG. 3) between the passage side end face 16a and the central axis AX1 is 90° or approximately 90°. The value of the angle θ1 is not limited to 90° or approximately 90°. The value of the angle θ1 can be set within a range that can cause separation in the flow of the assist gas. In this embodiment, since the central axis AX1 is disposed at an angle with respect to the Z direction, the passage side end face 16a and the injection side end face 11a are in an inclined state. That is, the thickness (dimension in the Z direction) of the throttling portion 16 changes in the X direction. In a configuration in which the central axis AX1 is disposed parallel to the Z direction, the passage side end face 16a and the injection side end face 11a are parallel, that is, the thickness of the throttling portion 16 is uniform in the Z direction. The thickness of the throttling portion 16 can be less than 1 time the diameter r1 of the main opening 13. For example, it is preferable that the thickness of the narrowed portion 16 be less than 0.5 times the diameter r1 of the main opening 13.

貫通孔１６ｂは、通路側端面１６ａとノズル本体１１の噴射側端面１１ａとを連通する貫通孔１６ｂとを有する。貫通孔１６ｂは、例えば通路側端面１６ａ側から噴射側端面１１ａ側に向けて広がるようにテーパ状に形成される。本実施形態では、貫通孔１６ｂの内周面１６ｃにおいて噴射方向の手前側（図中左側）の端部が主開口部１３となっている。通路側端面１６ａと内周面１６ｃとの間には、角部１６ｄが形成される。角部１６ｄは、図３の断面視において鋭角状である。角部１６ｄを断面視において鋭角状とすることにより、アシストガスＧ１の剥離位置を安定的に形成することができる。 The through hole 16b has a through hole 16b that communicates with the passage side end face 16a and the injection side end face 11a of the nozzle body 11. The through hole 16b is formed, for example, in a tapered shape so as to widen from the passage side end face 16a toward the injection side end face 11a. In this embodiment, the end of the inner peripheral surface 16c of the through hole 16b on the near side in the injection direction (left side in the figure) is the main opening 13. A corner 16d is formed between the passage side end face 16a and the inner peripheral surface 16c. The corner 16d is acute-angled in the cross-sectional view of FIG. 3. By making the corner 16d acute-angled in the cross-sectional view, the separation position of the assist gas G1 can be stably formed.

また、絞り部１６は、図４に示すように、主通路１２の中心軸ＡＸ１が主開口部１３の中心軸Ｐ１に対してサブ開口部１５とは反対側にずれるように設けられる。 As shown in FIG. 4, the throttle section 16 is arranged so that the central axis AX1 of the main passage 12 is shifted to the opposite side of the sub-opening 15 with respect to the central axis P1 of the main opening 13.

主通路１２を流れるアシストガスＧ１は、通路側端面１６ａにおいて流れが急激に変化し、角部１６ｄにおいて流れが剥離する。これにより、貫通孔１６ｂにおいて、アシストガスＧ１の噴流径の径方向の内側に向けた流れが生じる。この流れにより、主開口部１３から噴射されるアシストガスＧ１の噴流径ｒ２は、主開口部１３の径ｒ１よりも小さくなる。このように、絞り部１６は、アシストガスＧ１の流れに剥離を生じさせることにより、主開口部１３から噴射されるアシストガスＧ１の噴流径ｒ２を主開口部１３の径ｒ１よりも小さくする。 The assist gas G1 flowing through the main passage 12 changes abruptly at the passage side end face 16a, and the flow separates at the corner 16d. As a result, a flow is generated in the through hole 16b toward the inside in the radial direction of the jet diameter of the assist gas G1. Due to this flow, the jet diameter r2 of the assist gas G1 injected from the main opening 13 becomes smaller than the diameter r1 of the main opening 13. In this way, the constriction section 16 causes a separation in the flow of the assist gas G1, thereby making the jet diameter r2 of the assist gas G1 injected from the main opening 13 smaller than the diameter r1 of the main opening 13.

アシストガスＧ１の剥離は、主通路１２における流路断面積の変化が急であるほど生じやすい。本実施形態では、絞り部１６によって流路断面積が急激に変化するため、剥離を生じやすくすることができる。また、通路側端面１６ａが中心軸ＡＸ１に垂直に配置されるため、流路断面積を急激に変化させることができる。また、絞り部１６が主通路１２の中心位置ではなく、ガス通路１４に偏った位置に配置されるため、主開口部１３から噴射されるアシストガスＧ１をサブ開口部１５から噴射されるアシストガスＧ２に容易に合流させることができる（図３参照）。 The more abrupt the change in the cross-sectional area of the main passage 12, the more likely the separation of the assist gas G1 will occur. In this embodiment, the flow path cross-sectional area changes abruptly due to the throttling portion 16, making separation more likely to occur. In addition, the passage side end face 16a is positioned perpendicular to the central axis AX1, so the flow path cross-sectional area can be changed abruptly. In addition, the throttling portion 16 is positioned not in the center position of the main passage 12, but in a position biased toward the gas passage 14, so the assist gas G1 injected from the main opening 13 can be easily merged with the assist gas G2 injected from the sub-opening 15 (see FIG. 3).

図５は、本実施形態に係るレーザ加工装置１００を用いて被加工部材Ｗを切断する様子を示す図である。図５に示すように、レーザ加工装置１００は、ノズル１０の噴射側端面１１ａを被加工部材Ｗに対向させた状態とし、主開口部１３からレーザ光Ｌを照射すると共にアシストガスＧ１を噴射し、サブ開口部１５からアシストガスＧ２を噴射する。 Figure 5 is a diagram showing how the workpiece W is cut using the laser processing device 100 according to this embodiment. As shown in Figure 5, the laser processing device 100 has the ejection side end face 11a of the nozzle 10 facing the workpiece W, and irradiates laser light L from the main opening 13 while ejecting assist gas G1 and ejects assist gas G2 from the sub-opening 15.

レーザ光Ｌが照射されることにより、被加工部材Ｗが表面側から溶融する。アシストガスＧ１が噴射されることにより、被加工部材Ｗのうちレーザ光Ｌの照射範囲及びその周囲に存在する溶融部材が吹き飛ばされて除去される。アシストガスＧ２が噴射されることにより、ノズル１０の移動方向の下流側に存在する溶融部材が吹き飛ばされて除去される。この状態でノズル１０を矢印Ｔ方向に移動させることにより、ノズル１０の噴射側端面１１ａに溶融部材が付着することを抑制しつつ、被加工部材Ｗに切断カーフＷａを形成することができる。 By irradiating the laser light L, the workpiece W melts from the surface side. By injecting the assist gas G1, the molten material present in the irradiated area of the laser light L and its surroundings of the workpiece W is blown away and removed. By injecting the assist gas G2, the molten material present downstream in the movement direction of the nozzle 10 is blown away and removed. By moving the nozzle 10 in the direction of the arrow T in this state, a cutting kerf Wa can be formed in the workpiece W while preventing the molten material from adhering to the injection side end face 11a of the nozzle 10.

本実施形態では、主開口部１３から噴射されるアシストガスＧ１の噴流径ｒ２（図３参照）が主開口部１３の径ｒ１（図３参照）よりも小さくなる。このため、主開口部１３から噴射されるアシストガスＧ１は、レーザ光Ｌによる溶融範囲に沿って切断カーフＷａ内に噴射される。したがって、切断カーフＷａからはみ出して被加工部材Ｗの表面に広がるアシストガスＧ１が低減されるため、アシストガスＧ１を無駄なく効率的に利用可能となる。 In this embodiment, the jet diameter r2 (see FIG. 3) of the assist gas G1 injected from the main opening 13 is smaller than the diameter r1 (see FIG. 3) of the main opening 13. Therefore, the assist gas G1 injected from the main opening 13 is injected into the cutting kerf Wa along the melting range caused by the laser light L. Therefore, the amount of assist gas G1 that spills out of the cutting kerf Wa and spreads onto the surface of the workpiece W is reduced, making it possible to use the assist gas G1 efficiently and without waste.

図６及び図７は、変形例に係るノズルの構成を示す断面図である。図６及び図７で示すノズルの断面は、図３に示すノズル１０の断面に対応している。図６に示すノズル１０Ａのノズル本体１１Ａでは、絞り部１６の貫通孔１６ｂの内周面１６ｃが、通路側端面１６ａとの間で鈍角を形成している。また、図７に示すノズル１０Ｂのノズル本体１１Ｂでは、絞り部１６の貫通孔１６ｂの内周面１６ｃが、通路側端面１６ａとの間で直角を形成している。図６及び図７に示す構成では、内周面１６ｃのうち噴射方向の先端側（図中右側）の端部が主開口部１３となる。このように、通路側端面１６ａと貫通孔１６ｂの内周面１６ｃとの間の角度は、鋭角に限定されず、鈍角または直角であってもよい。 6 and 7 are cross-sectional views showing the configuration of a nozzle according to a modified example. The cross sections of the nozzle shown in FIGS. 6 and 7 correspond to the cross section of the nozzle 10 shown in FIG. 3. In the nozzle body 11A of the nozzle 10A shown in FIG. 6, the inner circumferential surface 16c of the through hole 16b of the throttling portion 16 forms an obtuse angle with the passage side end face 16a. In the nozzle body 11B of the nozzle 10B shown in FIG. 7, the inner circumferential surface 16c of the through hole 16b of the throttling portion 16 forms a right angle with the passage side end face 16a. In the configuration shown in FIGS. 6 and 7, the end of the inner circumferential surface 16c on the tip side (right side in the figure) in the injection direction becomes the main opening 13. In this way, the angle between the passage side end face 16a and the inner circumferential surface 16c of the through hole 16b is not limited to an acute angle, and may be an obtuse angle or a right angle.

以上のように、本開示に係るノズル１０は、ノズル本体１１と、ノズル本体１１に軸方向に沿って設けられ、レーザ光及びアシストガスを軸方向に沿って通過させ、レーザ光を通過させかつアシストガスを噴射する主開口部１３を軸方向の一端に有する主通路１２と、主通路１２のうち主開口部１３を含む部分に配置され、主開口部１３に向けて主通路１２の径を縮小しかつ主開口部１３から噴射されるアシストガスＧ１の噴流径ｒ２が主開口部１３の径ｒ１よりも小さくなるように軸方向の単位寸法あたりの主通路１２の径の縮小量が設定される絞り部１６とを備える。 As described above, the nozzle 10 according to the present disclosure comprises a nozzle body 11, a main passage 12 that is provided in the nozzle body 11 along the axial direction, allows the laser light and assist gas to pass along the axial direction, and has a main opening 13 at one axial end that allows the laser light to pass and injects the assist gas, and a throttling section 16 that is disposed in a portion of the main passage 12 that includes the main opening 13, reduces the diameter of the main passage 12 toward the main opening 13, and sets the amount of reduction in the diameter of the main passage 12 per unit dimension in the axial direction so that the jet diameter r2 of the assist gas G1 injected from the main opening 13 is smaller than the diameter r1 of the main opening 13.

従って、主開口部１３から噴射されるアシストガスの噴流径がレーザ光の有効径に近づくように縮小される。これにより、アシストガスがレーザ光の照射領域の周囲に広がることを抑制できるため、アシストガスを効率的に使用することが可能となる。 Therefore, the diameter of the assist gas jet injected from the main opening 13 is reduced to approach the effective diameter of the laser light. This prevents the assist gas from spreading around the area irradiated by the laser light, making it possible to use the assist gas efficiently.

また、絞り部１６は、主通路１２内におけるアシストガスＧ１の流路断面積を急峻に縮小させる通路側端面１６ａを有する。アシストガスＧ１の流路断面積を急峻に縮小することにより、アシストガスＧ１の流れに剥離を生じさせることができる。また、剥離により、主開口部１３から噴射されるアシストガスＧ２の噴流の流速を増加させることができる。 The throttle portion 16 also has a passage side end surface 16a that abruptly reduces the cross-sectional area of the flow path of the assist gas G1 in the main passage 12. By abruptly reducing the cross-sectional area of the flow path of the assist gas G1, separation can be caused in the flow of the assist gas G1. Furthermore, the separation can increase the flow velocity of the jet of the assist gas G2 injected from the main opening 13.

また、通路側端面１６ａは、主通路１２の中心軸ＡＸ１に垂直に配置される。従って、アシストガスの流れにより確実に剥離を生じさせることができる。 In addition, the passage side end surface 16a is disposed perpendicular to the central axis AX1 of the main passage 12. Therefore, separation can be reliably caused by the flow of assist gas.

また、絞り部は、通路側端面１６ａの内周部に角部１６ｄを有する。従って、角部１６ｄにおいて、剥離を確実に発生させることができる。 The constriction portion also has a corner 16d on the inner periphery of the passage-side end face 16a. Therefore, peeling can be reliably generated at the corner 16d.

また、絞り部１６は、主通路１２の一端において主通路１２の一部を覆うように板状に形成される。従って、簡単な構成によりアシストガスＧ１の流れに効率的に剥離を生じさせることができる。 The throttle portion 16 is formed in a plate shape at one end of the main passage 12 so as to cover a part of the main passage 12. Therefore, with a simple configuration, separation can be efficiently caused in the flow of the assist gas G1.

また、ノズル本体１１は、主通路１２に沿って設けられアシストガスＧ２を通過させるガス通路１４と、ガス通路１４の一端かつ主開口部１３の近傍に設けられアシストガスＧ２を噴射するサブ開口部１５とを有し、絞り部１６は、主通路１２の中心軸が主開口部１３の中心軸に対してサブ開口部１５とは反対側にずれるように設けられる。絞り部１６が主通路１２の中心位置ではなく、ガス通路１４に偏った位置に配置されるため、主開口部１３から噴射されるアシストガスＧ１は、サブ開口部１５側に向けて噴流径が縮小される。これにより、主開口部１３から噴射されるアシストガスＧ１と、サブ開口部１５から噴射されるアシストガスＧ２とが合流しやすくなる。 The nozzle body 11 also has a gas passage 14 that is provided along the main passage 12 and allows the assist gas G2 to pass through, and a sub-opening 15 that is provided at one end of the gas passage 14 and near the main opening 13 and that injects the assist gas G2, and the throttling section 16 is provided so that the central axis of the main passage 12 is shifted to the opposite side of the sub-opening 15 with respect to the central axis of the main opening 13. Since the throttling section 16 is not located at the center of the main passage 12 but is located at a position biased toward the gas passage 14, the jet diameter of the assist gas G1 injected from the main opening 13 is reduced toward the sub-opening 15. This makes it easier for the assist gas G1 injected from the main opening 13 and the assist gas G2 injected from the sub-opening 15 to merge.

本開示に係るレーザ加工装置１００は、上記のノズル１０と、主通路１２にレーザ光を供給するレーザ光照射装置２０と、主通路１２にアシストガスＧ１を供給するアシストガス供給装置３０とを備える。従って、アシストガスＧ１を効率的に使用することが可能なノズル１０が用いられるため、アシストガスの消費量を抑えつつ、被加工部材Ｗを加工することができる。 The laser processing apparatus 100 according to the present disclosure includes the nozzle 10, a laser light irradiation device 20 that supplies laser light to the main passage 12, and an assist gas supply device 30 that supplies assist gas G1 to the main passage 12. Therefore, since the nozzle 10 that can efficiently use the assist gas G1 is used, the workpiece W can be processed while suppressing the consumption of the assist gas.

［第２実施形態］
図８は、第２実施形態に係るレーザ加工装置２００のノズル１１０の一例を示す概略構成図である。図８に示すように、レーザ加工装置２００に設けられるノズル（レーザ加工用ノズル）１１０は、第１実施形態におけるガス通路１４及びサブ開口部１５に対応する部分が設けられない構成となっている。つまり、ノズル１１０は、ノズル本体１１１と、主通路１１２と、主噴射口１１３と、絞り部１１６とを備える構成である。 [Second embodiment]
Fig. 8 is a schematic diagram showing an example of a nozzle 110 of a laser processing device 200 according to the second embodiment. As shown in Fig. 8, the nozzle (laser processing nozzle) 110 provided in the laser processing device 200 is configured to have no parts corresponding to the gas passage 14 and the sub-opening 15 in the first embodiment. In other words, the nozzle 110 is configured to include a nozzle body 111, a main passage 112, a main injection port 113, and a throttling portion 116.

主通路１１２は、ノズル本体１１１の内部にＺ方向に沿って設けられる。主通路１１２は、中心軸ＡＸ２が例えばＺ方向に平行に配置される。主通路１１２の供給側端面（不図示）側の開口部には、第１実施形態と同様のレーザ光照射装置２０及びアシストガス供給装置３０が接続される。主通路１１２には、レーザ光照射装置２０からレーザ光Ｌが供給され、アシストガス供給装置３０からアシストガスＧ１が供給される。主通路１１２は、供給側端面側から噴射側端面１１１ａ側に向けて、レーザ光Ｌ及びアシストガスＧ１をＺ方向に沿って通過させる。レーザ光Ｌからノズル本体１１１を保護するため、主通路１１２の径は、レーザ光Ｌの径よりも大きくなっている。 The main passage 112 is provided inside the nozzle body 111 along the Z direction. The main passage 112 is arranged such that the central axis AX2 is parallel to the Z direction, for example. The opening on the supply side end face (not shown) side of the main passage 112 is connected to the laser light emitting device 20 and the assist gas supply device 30 similar to those in the first embodiment. The laser light L is supplied to the main passage 112 from the laser light emitting device 20, and the assist gas G1 is supplied from the assist gas supply device 30. The main passage 112 allows the laser light L and the assist gas G1 to pass along the Z direction from the supply side end face side toward the ejection side end face 111a side. In order to protect the nozzle body 111 from the laser light L, the diameter of the main passage 112 is larger than the diameter of the laser light L.

主噴射口１１３は、ノズル本体１１１の噴射側端面１１１ａ、すなわち主通路１１２の一端に設けられる。主噴射口１１３は、レーザ光Ｌ及びアシストガスＧ１を噴射する。レーザ光Ｌからノズル本体１１１を保護するため、主噴射口１１３の径ｒ３は、レーザ光Ｌの径よりも大きくなっている。 The main injection port 113 is provided on the injection side end face 111a of the nozzle body 111, i.e., on one end of the main passage 112. The main injection port 113 injects the laser light L and the assist gas G1. To protect the nozzle body 111 from the laser light L, the diameter r3 of the main injection port 113 is larger than the diameter of the laser light L.

絞り部１１６は、主噴射口１１３に向けて主通路１１２の径を縮小する。絞り部１１６は、主通路１１２のうち主噴射口１１３を含む部分に配置される。絞り部１１６は、主通路１１２の一端において主通路１１２の一部を覆うように板状に形成される。絞り部１１６は、ノズル本体１１１の噴射側端面１１１ａの一部を構成する。絞り部１１６は、主通路１１２に面する通路側端面１１６ａと、中心軸ＡＸ２の方向に形成された貫通孔１１６ｂとを有する。本実施形態では、第１実施形態と同様に、絞り部１１６は、アシストガスＧ１の流れに剥離を生じさせることにより、主噴射口１１３から噴射されるアシストガスＧ１の噴流径ｒ４を主噴射口１１３の径ｒ３よりも小さくする。なお、絞り部１１６の厚さ（Ｚ方向の寸法）は、主噴射口１１３の径ｒ３の１倍未満とすることができる。例えば、絞り部１１６の厚さは、主噴射口１１３の径ｒ３の０．５倍未満とすることが好ましい。 The throttling portion 116 reduces the diameter of the main passage 112 toward the main injection port 113. The throttling portion 116 is disposed in a portion of the main passage 112 including the main injection port 113. The throttling portion 116 is formed in a plate shape so as to cover a portion of the main passage 112 at one end of the main passage 112. The throttling portion 116 constitutes a portion of the injection side end face 111a of the nozzle body 111. The throttling portion 116 has a passage side end face 116a facing the main passage 112 and a through hole 116b formed in the direction of the central axis AX2. In this embodiment, as in the first embodiment, the throttling portion 116 causes separation in the flow of the assist gas G1, thereby making the jet diameter r4 of the assist gas G1 injected from the main injection port 113 smaller than the diameter r3 of the main injection port 113. The thickness (dimension in the Z direction) of the throttling portion 116 can be less than one time the diameter r3 of the main injection port 113. For example, it is preferable that the thickness of the constriction portion 116 be less than 0.5 times the diameter r3 of the main injection port 113.

図９は、図８における矢印Ｑ２方向から見た状態を示す図である。図９に示すように、主噴射口１１３は、Ｚ方向視において例えば円形状であるが、これに限定されず、他の形状であってもよい。また、図９に示すように、絞り部１１６は、主通路１１２の中心軸ＡＸ２と主噴射口１１３の中心軸Ｐ２とが一致するように設けられる。本実施形態では、主噴射口１１３を構成する貫通孔１１６ｂの内周面１１６ｃと、絞り部１１６の外周部分とが同心円となるように配置される。 Figure 9 is a diagram showing the state as viewed from the direction of arrow Q2 in Figure 8. As shown in Figure 9, the main injection port 113 is, for example, circular when viewed in the Z direction, but is not limited to this and may be another shape. Also, as shown in Figure 9, the throttling portion 116 is provided so that the central axis AX2 of the main passage 112 and the central axis P2 of the main injection port 113 coincide with each other. In this embodiment, the inner circumferential surface 116c of the through hole 116b constituting the main injection port 113 and the outer circumferential portion of the throttling portion 116 are arranged to be concentric circles.

図１０及び図１１は、変形例に係るノズルの構成を示す断面図である。図１０及び図１１で示すノズルの断面は、図８に示すノズル１１０の断面に対応している。図１０に示すノズル１１０Ａのノズル本体１１１Ａでは、絞り部１１６の貫通孔１１６ｂの内周面１１６ｃが、通路側端面１１６ａとの間で鈍角を形成している。また、図１１に示すノズル１１０Ｂのノズル本体１１１Ｂでは、絞り部１１６の貫通孔１１６ｂの内周面１１６ｃが、通路側端面１１６ａとの間で直角を形成している。図１０及び図１１に示す構成では、内周面１１６ｃのうち噴射方向の先端側（図中右側）の端部が主噴射口１１３となる。このように、通路側端面１１６ａと貫通孔１１６ｂの内周面１１６ｃとの間の角度は、鋭角に限定されず、鈍角または直角であってもよい。 10 and 11 are cross-sectional views showing the configuration of a nozzle according to a modified example. The cross sections of the nozzle shown in FIG. 10 and FIG. 11 correspond to the cross section of the nozzle 110 shown in FIG. 8. In the nozzle body 111A of the nozzle 110A shown in FIG. 10, the inner circumferential surface 116c of the through hole 116b of the throttling portion 116 forms an obtuse angle with the passage side end face 116a. In the nozzle body 111B of the nozzle 110B shown in FIG. 11, the inner circumferential surface 116c of the through hole 116b of the throttling portion 116 forms a right angle with the passage side end face 116a. In the configuration shown in FIG. 10 and FIG. 11, the end of the inner circumferential surface 116c on the tip side (right side in the figure) in the injection direction becomes the main injection port 113. In this way, the angle between the passage side end face 116a and the inner circumferential surface 116c of the through hole 116b is not limited to an acute angle, and may be an obtuse angle or a right angle.

以上のように、第２実施形態に係るノズル１１０において、絞り部１１６は、主通路１１２の中心軸ＡＸ２と噴射口１１３の中心軸Ｐ２とが一致するように設けられる。従って、主噴射口１１３から噴射されるアシストガスＧ１は、主噴射口１１３のＰ２中心に向けて噴流径が縮小される。これにより、レーザ光Ｌの照射領域の中心に向けてアシストガスＧ１を噴射することができる。また、主通路１１２の中心軸ＡＸ２の軸回り方向の一周に亘ってアシストガスＧ１の流れに剥離を生じさせることができるため、主噴射口１１３から噴射されるアシストガスＧ１の噴流径ｒ４をより小さくすることができる。 As described above, in the nozzle 110 according to the second embodiment, the constriction section 116 is provided so that the central axis AX2 of the main passage 112 and the central axis P2 of the nozzle 113 coincide with each other. Therefore, the jet diameter of the assist gas G1 injected from the main nozzle 113 is reduced toward the center P2 of the main nozzle 113. This allows the assist gas G1 to be injected toward the center of the irradiation area of the laser light L. In addition, because separation can be caused in the flow of the assist gas G1 around one revolution in the axial direction of the central axis AX2 of the main passage 112, the jet diameter r4 of the assist gas G1 injected from the main nozzle 113 can be further reduced.

［第３実施形態］
図１２は、第３実施形態に係るレーザ加工装置３００のノズル２１０の一例を示す概略構成図である。図１２では、第１実施形態におけるガス通路１４及びサブ開口部１５に対応する構成を省略している。図１２に示すように、レーザ加工装置３００に設けられるノズル（レーザ加工用ノズル）２１０は、絞り部２１６の傾斜面２１６ａが、主通路２１２の径方向の外側に至るにつれて、主通路２１２の中心軸ＡＸ３に対して９０°未満の角度θ３で噴射方向の手前側（図中左側）に傾いた構成となっている。なお、他の構成については、第１実施形態と同様とすることができる。 [Third embodiment]
12 is a schematic diagram showing an example of a nozzle 210 of a laser processing device 300 according to the third embodiment. In FIG. 12, the configuration corresponding to the gas passage 14 and the sub-opening 15 in the first embodiment is omitted. As shown in FIG. 12, the nozzle (laser processing nozzle) 210 provided in the laser processing device 300 is configured such that the inclined surface 216a of the narrowing portion 216 is inclined toward the front side (left side in the figure) of the injection direction at an angle θ3 of less than 90° with respect to the central axis AX3 of the main passage 212 as it reaches the radial outside of the main passage 212. Other configurations can be the same as those of the first embodiment.

この場合、絞り部２１６は、主噴射口２１３から噴射されるアシストガスＧ１の噴流径ｒ６が主噴射口２１３の径ｒ５と同一又はほぼ同一となるようにＺ方向について単位寸法あたりの主通路２１２の径の変化量が設定される。本実施形態では、絞り部２１６により、Ｚ方向の寸法ｔ３（絞り部２１６のＺ方向の寸法）に対して、主通路２１２の径が変化量ｄ３で縮小されている。すなわち、軸方向の単位寸法あたりの主通路１２の径の変化量は、ｄ３／ｔ３で表すことができる。 In this case, the throttle section 216 sets the change in diameter of the main passage 212 per unit dimension in the Z direction so that the jet diameter r6 of the assist gas G1 injected from the main injection port 213 is the same or nearly the same as the diameter r5 of the main injection port 213. In this embodiment, the throttle section 216 reduces the diameter of the main passage 212 by a change d3 with respect to the Z direction dimension t3 (the Z direction dimension of the throttle section 216). In other words, the change in diameter of the main passage 212 per unit dimension in the axial direction can be expressed as d3/t3.

この構成により、主通路２１２を流れるアシストガスＧ１は、傾斜面２１６ａにより貫通孔２１６ｂ側に流れの方向が変化する。このため、貫通孔２１６ｂにおいては、アシストガスＧ１の噴流径の径方向の内側に向けた流れが生じる。この流れにより、主開口部１３から噴射されるアシストガスＧ１は、Ｘ方向について流速の分布Ｇｄが形成される。つまり、流速の分布Ｇｄは、Ｘ方向について主噴射口２１３の傾斜面２１６ａに近接するほど（図中の上側ほど）流速が遅く、主噴射口２１３の傾斜面２１６ａから離れるほど（図中の下側ほど）流速が速くなる。このように、絞り部２１６は、アシストガスＧ１の流れの方向を変化させ、主噴射口２１３から噴射されるアシストガスＧ１の流速に分布を形成する。 With this configuration, the assist gas G1 flowing through the main passage 212 changes its flow direction toward the through hole 216b by the inclined surface 216a. Therefore, in the through hole 216b, a flow toward the inside of the radial direction of the jet diameter of the assist gas G1 occurs. This flow causes the assist gas G1 injected from the main opening 13 to form a flow velocity distribution Gd in the X direction. In other words, the flow velocity distribution Gd becomes slower the closer to the inclined surface 216a of the main injection port 213 in the X direction (toward the upper side in the figure), and the faster the flow velocity becomes the farther away from the inclined surface 216a of the main injection port 213 in the X direction (toward the lower side in the figure). In this way, the narrowing section 216 changes the flow direction of the assist gas G1, forming a distribution in the flow velocity of the assist gas G1 injected from the main injection port 213.

以上のように、第３実施形態に係るノズル２１０において、絞り部２１６は、主通路１２を流れるアシストガスＧ１の流れを主開口部１３に向かう方向に変化させる傾斜面２１６ａを有し、主開口部１３から噴射されるアシストガスＧ１において、主噴射口２１３の傾斜面２１６ａに近接するほど流速が遅く、傾斜面２１６ａから離れるほど流速が速くなるように傾斜面２１６ａの角度θ３が設定される。従って、主開口部１３から噴射されるアシストガスＧ１の流速について、傾斜面２１６ａからの距離が離れるほど流速が速くなるように分布を形成することができる。 As described above, in the nozzle 210 according to the third embodiment, the throttling section 216 has an inclined surface 216a that changes the flow of the assist gas G1 flowing through the main passage 12 in a direction toward the main opening 13, and the angle θ3 of the inclined surface 216a is set so that the flow velocity of the assist gas G1 injected from the main opening 13 becomes slower the closer it is to the inclined surface 216a of the main injection port 213, and becomes faster the farther it is from the inclined surface 216a. Therefore, a distribution can be formed so that the flow velocity of the assist gas G1 injected from the main opening 13 becomes faster the farther it is from the inclined surface 216a.

本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。例えば、上記実施形態では、レーザ光Ｌの有効径がアシストガスＧ１の噴流径よりも大きい場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。レーザ光Ｌの有効径がアシストガスＧ１の噴流径よりも小さくてもよい。レーザ光Ｌの周辺はエネルギー密度が低いため、実質的に加工に寄与しないのであれば、例えばレーザ光Ｌの有効径がアシストガスＧ１の噴流径よりも大きくなるようにし、レーザ光ＬをアシストガスＧ１の噴流で遮蔽してもよい。 The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and appropriate modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above embodiment, the effective diameter of the laser light L is larger than the jet diameter of the assist gas G1, but the present invention is not limited to this. The effective diameter of the laser light L may be smaller than the jet diameter of the assist gas G1. If the energy density around the laser light L is low and does not substantially contribute to processing, for example, the effective diameter of the laser light L may be made larger than the jet diameter of the assist gas G1, and the laser light L may be shielded by the jet of the assist gas G1.

θ１，θ３ 角度
Ｇ１，Ｇ２ アシストガス
Ｌ，Ｌ１ レーザ光
Ｐ１，Ｐ２，ＡＸ１，ＡＸ２，ＡＸ３ 中心軸
Ｗ 被加工部材
ｄ，ｄ３ 変化量
ｒ１，ｒ３，ｒ５ 径
ｒ２，ｒ４，ｒ６ 噴流径
ｔ，ｔ３ 寸法
Ｇｄ 分布
Ｗａ 切断カーフ
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１１０，１１０Ａ，１１０Ｂ，２１０ ノズル
１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１１，１１１Ａ，１１１Ｂ ノズル本体
１１ａ，１１１ａ 噴射側端面
１１ｂ 供給側端面
１２，１１２，２１２ 主通路
１３，１１３，２１３ 主噴射口
１４ ガス通路
１５ ガス噴射口
１６，１１６，２１６ 絞り部
１６ａ，１１６ａ 通路側端面
１６ｂ，１１６ｂ，２１６ｂ 貫通孔
１６ｃ，１１６ｃ 内周面
１６ｄ 角部
２０ レーザ光照射装置
３０，４０ アシストガス供給装置
１００，２００，３００ レーザ加工装置
１１３ 噴射口
２１６ａ 傾斜面 θ1, θ3 Angles G1, G2 Assist gas L, L1 Laser light P1, P2, AX1, AX2, AX3 Central axis W Workpiece d, d3 Amount of change r1, r3, r5 Diameter r2, r4, r6 Jet diameter t, t3 Dimension Gd Distribution Wa Cut kerf 10, 10A, 10B, 110, 110A, 110B, 210 Nozzle 11, 11A, 11B, 111, 111A, 111B Nozzle body 11a, 111a Injection side end face 11b Supply side end face 12, 112, 212 Main passage 13, 113, 213 Main injection port 14 Gas passage 15 Gas injection port 16, 116, 216 Constriction portion 16a, 116a Passage side end face 16b, 116b, 216b Through hole 16c, 116c Inner circumferential surface 16d Corner portion 20 Laser light irradiation device 30, 40 Assist gas supply device 100, 200, 300 Laser processing device 113 Injection port 216a Inclined surface

Claims (8)

ノズル本体と、
前記ノズル本体に軸方向に沿って設けられ、レーザ光及びアシストガスを前記軸方向に沿って通過させ、前記レーザ光を通過させかつ前記アシストガスを噴射する主開口部を前記軸方向の一端に有する通路と、
前記通路のうち前記主開口部を含む部分に配置され、前記主開口部において前記通路の径を縮小することで前記主開口部から噴射される前記アシストガスの噴流径が前記主開口部の径よりも小さくなるオリフィス絞りと
を備えるレーザ加工用ノズル。 A nozzle body;
a passage provided in the nozzle body along an axial direction, through which a laser beam and an assist gas pass along the axial direction, the passage having a main opening at one end in the axial direction, through which the laser beam passes and through which the assist gas is ejected;
an orifice restriction that is disposed in a portion of the passage including the main opening and that reduces the diameter of the passage at the main opening so that a jet diameter of the assist gas sprayed from the main opening becomes smaller than the diameter of the main opening . 前記オリフィス絞りは、前記通路内における前記アシストガスの流路断面積を急峻に縮小させる通路側端面を有する
請求項１に記載のレーザ加工用ノズル。 2. The laser processing nozzle according to claim 1, wherein the orifice throttle has a passage side end surface that sharply reduces a flow passage cross-sectional area of the assist gas in the passage. 前記通路側端面は、前記通路の中心軸に垂直に配置される
請求項２に記載のレーザ加工用ノズル。 The laser processing nozzle according to claim 2 , wherein the passage side end face is disposed perpendicular to a central axis of the passage. 前記オリフィス絞りは、前記通路側端面の内周部に角部を有する
請求項２又は請求項３に記載のレーザ加工用ノズル。 4. The laser processing nozzle according to claim 2, wherein the orifice throttle has a corner on an inner periphery of the passage side end face. 前記オリフィス絞りは、前記通路の一端において前記通路の一部を覆うように板状に形成される
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のレーザ加工用ノズル。 The laser processing nozzle according to claim 1 , wherein the orifice throttle is formed in a plate shape at one end of the passage so as to cover a part of the passage. 前記ノズル本体は、前記通路に沿って設けられ前記アシストガスを通過させるガス通路と、前記ガス通路の一端かつ前記主開口部の近傍に設けられ前記アシストガスを噴射するサブ開口部とを有し、
前記オリフィス絞りは、前記通路の中心軸が前記主開口部の中心軸に対して前記サブ開口部とは反対側にずれるように設けられる
請求項５に記載のレーザ加工用ノズル。 the nozzle body has a gas passage provided along the passage for passing the assist gas, and a sub-opening provided at one end of the gas passage and in the vicinity of the main opening for injecting the assist gas,
The laser processing nozzle according to claim 5 , wherein the orifice throttle is provided such that a central axis of the passage is shifted from a central axis of the main opening to a side opposite to the sub-opening. 前記オリフィス絞りは、前記通路の中心軸と前記主開口部の中心軸とが一致するように設けられる
請求項５に記載のレーザ加工用ノズル。 The laser processing nozzle according to claim 5 , wherein the orifice throttle is provided so that a central axis of the passage coincides with a central axis of the main opening. 請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のレーザ加工用ノズルと、
前記通路にレーザ光を供給するレーザ光照射装置と、
前記通路にアシストガスを供給するアシストガス供給装置と
を備えるレーザ加工装置。
 The laser processing nozzle according to any one of claims 1 to 7 ,
a laser light irradiation device for supplying a laser light to the passage;
and an assist gas supply device for supplying an assist gas to the passage.
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