JP2000202678A - Nozzle for laser beam cutting and laser beam cutting device - Google Patents

Nozzle for laser beam cutting and laser beam cutting device

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JP2000202678A
JP2000202678A JP11005297A JP529799A JP2000202678A JP 2000202678 A JP2000202678 A JP 2000202678A JP 11005297 A JP11005297 A JP 11005297A JP 529799 A JP529799 A JP 529799A JP 2000202678 A JP2000202678 A JP 2000202678A
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JP
Japan
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cutting
gas
laser
nozzle
laser beam
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Application number
JP11005297A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Yamamoto
博之 山本
Hirofumi Imai
浩文 今井
Katsuhiro Minamida
勝宏 南田
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To conduct high speed cutting or thick plate cutting in high quality by straightening a shield gas in a nozzle for maintaining oxygen purity and realizing gas flow having better efficiency in laser beam cutting with using an unstable type resonator, in particular, laser beam cutting with a high output laser beam. SOLUTION: In laser beam cutting by a high output laser beam with using an assist gas, a pool part 17 for a gas for curtain is arranged in a nozzle for laser beam cutting, a passage from the pool for curtain gas is arranged as having an angle to the direction rotating around a laser beam optical axis, a slit shaped outlet for curtain gas is arranged on a concentric circle more outside than the outlet ejecting a cutting assist gas and a laser beam, gas for curtain flow is straightened in the direction facing outward for the laser beam optical axis, supply of a high purity cutting assist gas is possible as compared to a conventional way, high speed cutting or thick plate cutting is done in high quality.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ切断におい
てレーザ光の照射、アシストガスの噴射、カーテン用ガ
スの噴射を行うレーザ切断用ノズルとレーザ切断装置に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser cutting nozzle and a laser cutting apparatus for irradiating a laser beam, jetting an assist gas, and jetting a curtain gas in laser cutting.

【0002】[0002]

【従来の技術】酸素をアシストガスとした酸化発熱反応
を利用する鋼材のレーザ切断では、切断点での酸素純度
が切断品質を大きく左右する。図9は従来の典型的なレ
ーザ切断装置の概略図である。レーザ発振器1から出力
されたレーザ光2を集光レンズあるいは集光ミラー4に
よって集光し、切断用の高純度の酸素ガス等のアシスト
ガス13をレーザ光と同軸に噴射しながら切断を行う。
このとき使用する酸素ガスは99.0%以上の高純度の
ものを使用する必要がある。
2. Description of the Related Art In laser cutting of a steel material utilizing an oxidative exothermic reaction using oxygen as an assist gas, the oxygen purity at the cutting point greatly affects the cutting quality. FIG. 9 is a schematic view of a conventional typical laser cutting apparatus. The laser beam 2 output from the laser oscillator 1 is condensed by a condensing lens or a converging mirror 4, and cutting is performed while injecting an assist gas 13 such as a high-purity oxygen gas for cutting coaxially with the laser beam.
At this time, it is necessary to use oxygen gas having a high purity of 99.0% or more.

【0003】従来、レーザ切断では切断時もアシストガ
スの純度を保つため、図8の様にレーザ光軸とアシスト
ガスの噴射用のノズルの外周を取り巻くようにノズル6
の下面から被切断材8の表面に対してほぼ垂直にカーテ
ン状にガス14を流し、カーテン内側のシールド領域内
への外気の進入を遮断しアシストガスの純度が低下する
のを防いでいた。
Conventionally, in laser cutting, in order to maintain the purity of the assist gas even at the time of cutting, the nozzle 6 is arranged so as to surround the laser optical axis and the outer periphery of the nozzle for assist gas injection as shown in FIG.
The gas 14 flows in a curtain shape from the lower surface of the workpiece 8 in a direction substantially perpendicular to the surface of the material 8 to be cut off, thereby preventing the outside air from entering the shield area inside the curtain to prevent the purity of the assist gas from being reduced.

【0004】その他、従来技術では次の方法で行ってい
る。特開平9−141483号公報のレーザ切断ノズル
では、カーテン用ガスに噴出角度を設けシステムガス領
域内への空気の流入を防止し高純度ガスを供給してい
る。次に、特開昭62−214893号公報のレーザ加
工用ノズルでは、加工ノズルの外周面をほぼ垂直、もし
くは通路のテーパと逆向きのテーパにすることで、大気
の混入を防ぎアシストガスの純度を高めている。
In the prior art, the following method is used. In the laser cutting nozzle disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-141483, a high-purity gas is supplied by providing an ejection angle to the curtain gas to prevent air from flowing into the system gas region. Next, in the laser processing nozzle disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-214893, the outer peripheral surface of the processing nozzle is made almost vertical or tapered in a direction opposite to the taper of the passage, thereby preventing entry of air and preventing the purity of the assist gas. Is increasing.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来のレーザ切断用の
ノズルは、ノズルの被切断材と対向する面から被切断材
に対しほぼ垂直にカーテン用ガスを噴射していた。この
方法では、切断用ノズルから噴射されたガスが広がり角
度を持って噴出されるため、カーテン用ガスが切断用ア
シストガスのシールド領域の内側に入り込み、切断用ア
シストガスの流れを乱し、切断品質を低下させたり切断
速度を低下させ、良好切断領域を狭くしていた。あるい
はカーテン用ガスが高純度のアシストガスに混入してし
まい、酸素純度を低下させたり、カーテン外部の大気を
巻き込みシールド領域内の酸素純度を低下させたりする
ことで、切断品質を悪化させたり切断速度を低下させド
ロスフリー切断の領域を狭くしていた。
In a conventional laser cutting nozzle, a curtain gas is injected substantially perpendicularly to a material to be cut from a surface of the nozzle facing the material to be cut. In this method, the gas injected from the cutting nozzle is jetted at a spread angle, so that the curtain gas enters inside the shield region of the cutting assist gas, disturbs the flow of the cutting assist gas, and cuts. The quality or the cutting speed was reduced, and the good cutting area was narrowed. Alternatively, the curtain gas is mixed into the high-purity assist gas, which lowers the oxygen purity or reduces the oxygen purity in the shield area by entraining the atmosphere outside the curtain, thereby deteriorating the cutting quality or cutting. It reduced the speed and narrowed the area of dross-free cutting.

【0006】次に、特開平9−141483号公報のレ
ーザ切断ノズルでは、カーテン用ガスが外側を向き切断
用ガスの流れはカーテン用ガスによって乱されず、カー
テン外部の大気を巻き込みにくくなっているが、巻き込
み量は少しあり、シールドガスの純度の低下は若干みら
れる。また、特開昭62−214893号公報のレーザ
加工用ノズルにおいても、カーテン用ガスの流れ方向は
被切断材に対して垂直に噴射しており、切断用アシスト
ガスのシールドガスの領域内にカーテン用ガスの混入が
若干あるため、切断用アシストガスの流れを乱す等の問
題がある。
[0006] Next, in the laser cutting nozzle disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-141483, the curtain gas faces outward and the flow of the cutting gas is not disturbed by the curtain gas, so that the air outside the curtain is hardly entrained. However, the entrainment amount was small, and the purity of the shielding gas was slightly reduced. Also, in the laser processing nozzle disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-214893, the flow direction of the curtain gas is jetted perpendicularly to the material to be cut, so that the curtain is positioned within the shield gas region of the assist gas for cutting. There is a problem that the flow of the cutting assist gas is disturbed due to the mixing of the cutting gas.

【0007】従って、本発明は、切断用ガスの流れの乱
れとカーテンガスと大気の巻き込みの問題を解決し、切
断点での酸素純度を安定して確保できるレーザ切断用ノ
ズルとレーザ切断装置を提供することを課題とする。
Accordingly, the present invention provides a laser cutting nozzle and a laser cutting apparatus which can solve the problems of the turbulence of the flow of the cutting gas and the entrainment of the curtain gas and the atmosphere, and can stably secure the oxygen purity at the cutting point. The task is to provide.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】前記課題は、 (1)ノズル内部に、レーザ光軸を中心としレーザ光の
光路とアシストガスの流路の外側にリング状のカーテン
用ガスの溜まり部と、該カーテン用ガスの溜まり部の下
方でレーザ光軸を中心としレーザ光の光路とアシストガ
スの流路の外側に、ノズル先端部に開口する円筒状のス
リットを設けるとともに、該カーテン用ガスの溜まり部
と該円筒状のスリットとを連結する複数の流路を設け、
該円筒状のスリット内を流れるカーテン用ガスが旋回す
るようにしたことを特徴とするレーザ切断用ノズル。 (2)ノズル内部に、レーザ光軸を中心としレーザ光の
光路とアシストガスの流路の外側にリング状のカーテン
用ガスの溜まり部を設け、該カーテン用ガスの溜まり部
から複数の流路をレーザ光軸に対して角度をつけ、レー
ザ光軸に平行な面上にそれぞれ配置し、環状にノズル先
端部に開口させたことを特徴とするレーザ切断用ノズ
ル。および、 (3)予め溝形成用レーザを切断部に照射して切断部に
溝を形成し、次いで前記溝に切断レーザを照射して鋼板
を切断するレーザ切断装置において、上記(1)または
(2)に記載のレーザ切断用ノズルを使用したレーザ切
断装置。により解決できる。
The object of the present invention is to provide: (1) a ring-shaped curtain gas accumulating portion outside the optical path of the laser beam around the laser optical axis and the flow path of the assist gas inside the nozzle; A cylindrical slit opening at the tip of a nozzle is provided below the curtain gas reservoir outside the optical path of the laser beam and the flow path of the assist gas around the laser optical axis, and the reservoir of the curtain gas. Providing a plurality of flow paths connecting the portion and the cylindrical slit,
A nozzle for laser cutting, wherein a curtain gas flowing in the cylindrical slit is swirled. (2) Inside the nozzle, a ring-shaped curtain gas reservoir is provided outside the optical path of the laser beam around the laser optical axis and the flow path of the assist gas, and a plurality of flow paths are formed from the curtain gas reservoir. A laser cutting nozzle, characterized in that each of the nozzles is arranged on a plane parallel to the laser optical axis at an angle with respect to the laser optical axis, and is opened at the tip of the nozzle in a ring shape. And (3) a laser cutting device for irradiating a groove forming laser in advance to the cutting portion to form a groove in the cutting portion, and then irradiating the groove with a cutting laser to cut the steel plate. A laser cutting device using the laser cutting nozzle according to 2). Can be solved.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明におけるレーザ切断用ノズ
ルは、レーザ光及び切断用シールドガスの射出口を取り
囲むように被切断材の表面に対しカーテン用ガスを流
し、切断用アシストガスに対する外乱を防止する機構を
有する。このカーテン用ガスは、切断用アシストガスと
同じ酸素ガスや不活性カスを使用する。カーテン用ガス
は、一旦カーテン用ガス溜まりに溜められ圧力を一定に
する。その後、レーザ光軸を中心として渦巻き状に回転
しながら内向する通路を通し、ノズル内部で再び合流し
ながら円筒状のスリットを通してカーテン用ガスをノズ
ルから被切断材に向けて噴射する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A laser cutting nozzle according to the present invention allows a curtain gas to flow over the surface of a material to be cut so as to surround an exit of a laser beam and a shielding gas for cutting, thereby reducing disturbance to an assist gas for cutting. Has a mechanism to prevent. As the curtain gas, the same oxygen gas or inert gas as the cutting assist gas is used. The curtain gas is temporarily stored in the curtain gas reservoir to keep the pressure constant. After that, the curtain gas is ejected from the nozzle toward the material to be cut through the cylindrical slit while passing through the inward passage while rotating spirally around the laser optical axis and merging again inside the nozzle.

【0010】この噴出したカーテン用ガスは、管状の出
口の接線方向に進むため噴出口の外側を向き、カーテン
用ガスよりも内側において、外部からのガスの進入はな
く高純度のアシストガスを維持することができる。ま
た、円筒状のスリットを設けず、カーテン用ガスの溜ま
り部から環状に配置した流路を通してノズル先端より噴
出させ、ノズル外部で旋回流を含むカーテンを形成する
こともできる。
[0010] The jetted curtain gas is directed to the outside of the jet outlet because it proceeds in the tangential direction of the tubular outlet, and the inside of the gas for the curtain does not enter the gas from the outside and maintains the high-purity assist gas. can do. Further, without providing a cylindrical slit, a curtain containing a swirling flow can be formed outside the nozzle by ejecting the gas from the nozzle tip through a circularly arranged flow path from a reservoir for the curtain gas.

【0011】[0011]

【実施例】[実施例1]図1及び図2は、この発明の実
施例である。図において、1は切断用レーザ発振器、2
は切断用レーザ光、3は集光レンズ、4は集光ミラー、
5はアシストガス供給装置、6は切断用ノズル、7はカ
ーテンガス供給装置、8は被切断材である。
[Embodiment 1] FIGS. 1 and 2 show an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a cutting laser oscillator, 2
Is a cutting laser beam, 3 is a condenser lens, 4 is a condenser mirror,
5 is an assist gas supply device, 6 is a cutting nozzle, 7 is a curtain gas supply device, and 8 is a material to be cut.

【0012】本実施例では図1の方法を使用した。切断
用ノズル6に供給するアシストガス以外に、カーテンガ
ス供給装置7を設置してカーテン用のガス供給経路を別
に設けた。また、ノズル6の内部にカーテン用ガスのリ
ング状のガス溜まり17を設け、ここから幅1mm、高さ
10mmの円筒状のスリットに沿って下方に噴出させてい
る。この時カーテン用ガスは、一方向に向けたガス通路
19を経て噴出口16に供給しているので、図4の様に
A−A′平面内で旋回する。図5は切断用ノズルの被切
断材に対向する最下面のカーテン用ガス噴射口16であ
る。カーテン用ガスの出口は被切断材に対するノズル最
下面にある。このようにすることで噴出したカーテン用
ガスに外向する成分を与えることができ、その結果カー
テン用ガスの内側のシールドガス領域内に外気の巻き込
みは無く、酸素純度をロス無く保持できた。
In this embodiment, the method shown in FIG. 1 is used. In addition to the assist gas supplied to the cutting nozzle 6, a curtain gas supply device 7 was installed to separately provide a curtain gas supply path. Further, a ring-shaped gas reservoir 17 for curtain gas is provided inside the nozzle 6, from which it is jetted downward along a cylindrical slit having a width of 1 mm and a height of 10 mm. At this time, since the curtain gas is supplied to the jet port 16 through the gas passage 19 directed in one direction, the curtain gas turns in the AA 'plane as shown in FIG. FIG. 5 shows a curtain gas injection port 16 on the lowermost surface of the cutting nozzle facing the material to be cut. The outlet of the curtain gas is at the lowermost surface of the nozzle for the material to be cut. This makes it possible to provide an outward component to the ejected curtain gas. As a result, no outside air is trapped in the shield gas region inside the curtain gas, and oxygen purity can be maintained without loss.

【0013】カーテン用ガスは幅0.5mmの環状スリッ
トから噴射する。切断ノズルと被切断材との距離は1mm
として、カーテン用ガスには純度99.9%の高純度酸
素ガスを使用し流量は100L/min とした。切断用レー
ザは出力12kW、切断速度1.0m/min 、集光ミラー4
は焦点距離FL=20″のパラボリックミラーを使用し
た。切断用アシストガスには純度99.9%の高純度酸
素ガスを使用した。
The curtain gas is injected from an annular slit having a width of 0.5 mm. The distance between the cutting nozzle and the workpiece is 1mm
A high purity oxygen gas having a purity of 99.9% was used as the curtain gas, and the flow rate was 100 L / min. Cutting laser output 12kW, cutting speed 1.0m / min, focusing mirror 4
Used a parabolic mirror having a focal length FL = 20 ″. A high-purity oxygen gas having a purity of 99.9% was used as an assist gas for cutting.

【0014】その結果、加工部分におけるアシストガス
の酸素純度を99.8%に維持することができ、16mm
厚さのSS400鋼材をドロスフリー切断する事ができ
た。これより被切断材料である軟鋼材料とアシストガス
である酸素との酸化発熱反応が効率的に利用することが
でき、切断をドロスフリーで安定して行え、切断速度を
約50%上げることができた。
As a result, the oxygen purity of the assist gas in the processing portion can be maintained at 99.8%,
Dross-free cutting of thick SS400 steel was possible. As a result, the oxidative exothermic reaction between the mild steel material to be cut and oxygen as the assist gas can be used efficiently, cutting can be stably performed dross-free, and the cutting speed can be increased by about 50%. Was.

【0015】なお、図2の様にカーテン用ガスを切断用
アシストガスと共用しても良い。すなわち、アシストガ
ス供給装置5から供給されたガスはガス溜まり18を経
て、一方の通路から切断用アシストガスとしてレーザ出
射口15周囲に噴出すると共に、他方の通路19を介し
て噴出口16からカーテン用ガスとして噴出する。
As shown in FIG. 2, the curtain gas may be shared with the cutting assist gas. That is, the gas supplied from the assist gas supply device 5 passes through the gas reservoir 18 and is ejected from one passage as a cutting assist gas to the vicinity of the laser emission port 15, and from the ejection port 16 via the other passage 19, the curtain is discharged. It gushes as a working gas.

【0016】[実施例2]本発明の別の実施例を図3に
示す。実施例1同様、鋼板の切断を図1の様にノズルに
供給するアシストガス以外にカーテン用のガス供給経路
を設けた。ノズル6の内部にカーテン用ガスのガス溜ま
り17を設け、ここから被切断材方向に出る12本の径
3mmのカーテン用ガスの通路19をレーザ光軸2に対し
て角度をつけて螺旋状にノズルの内部に配置した。カー
テン用ガスは捻り角度60度の角度を持つガス通路を通
ることで、被切断材に向けて噴出するカーテン用ガスに
外向する成分を与えられる。図6は切断用ノズル6の被
切断材に対向する最下面のカーテン用ガス噴射口16で
ある。こちらもカーテン用ガスの出口は被切断材料に対
向するノズル最下面にある。
[Embodiment 2] FIG. 3 shows another embodiment of the present invention. As in Example 1, a gas supply path for the curtain was provided in addition to the assist gas for supplying the nozzle to cut the steel sheet as shown in FIG. A gas reservoir 17 for curtain gas is provided inside the nozzle 6, and twelve 3 mm-diameter curtain gas passages 19, which emerge in the direction of the material to be cut, are spirally formed at an angle with respect to the laser optical axis 2. It was located inside the nozzle. The curtain gas passes through a gas passage having a twist angle of 60 degrees, so that an outward component is given to the curtain gas ejected toward the material to be cut. FIG. 6 shows a curtain gas injection port 16 on the lowermost surface of the cutting nozzle 6 facing the material to be cut. Here also, the outlet of the curtain gas is on the lowermost surface of the nozzle facing the material to be cut.

【0017】切断ノズルと被切断材との距離は1mmとし
て、カーテン用ガスには99.9%の高純度酸素ガスを
使用し流量は100L/min とした。切断用レーザは出力
12kW、切断速度1.0m/min 、集光ミラーは焦点距離
FL=20″のパラボリックミラーを使用した。切断用
アシストガスには純度99.9%高純度酸素ガスを使用
した。その結果、加工部分におけるアシストガスの酸素
純度を99.8%に維持することができ16mm厚さのS
S400鋼材をドロスフリー切断する事ができた。これ
より被切断材料である軟鋼材料とアシストガスである酸
素との酸化発熱反応が効率的に利用することができ、切
断をドロスフリーで安定して行え、切断速度を約50%
上げることができた。なお、この場合も図2の様にカー
テン用ガスを切断用アシストガスと共用しても良い。
The distance between the cutting nozzle and the material to be cut was 1 mm, high purity oxygen gas of 99.9% was used as the curtain gas, and the flow rate was 100 L / min. The cutting laser used was a 12 kW output, the cutting speed was 1.0 m / min, and the focusing mirror used was a parabolic mirror having a focal length of FL = 20 ″. The cutting assist gas used was 99.9% pure high-purity oxygen gas. As a result, the oxygen purity of the assist gas in the processing portion can be maintained at 99.8%, and the S gas having a thickness of 16 mm can be maintained.
S400 steel was dross-free cut. As a result, the oxidative exothermic reaction between the mild steel material as the material to be cut and oxygen as the assist gas can be efficiently used, the cutting can be stably performed dross-free, and the cutting speed is reduced by about 50%.
Could be raised. In this case, the curtain gas may be shared with the cutting assist gas as shown in FIG.

【0018】[実施例3]上記切断用ノズルを溝形成用
レーザ併用レーザ切断の切断用ノズルとして適用した。
図10はこの時の鋼板における溝部12へのレーザ照射
図、図11は溝形成レーザ併用レーザ切断の概略斜視
図、及び図12は複合レーザ切断装置の1実施例を示す
図である。
Example 3 The above cutting nozzle was used as a cutting nozzle for laser cutting in combination with a groove forming laser.
FIG. 10 is a view showing laser irradiation on the groove 12 in the steel plate at this time, FIG. 11 is a schematic perspective view of laser cutting using a groove forming laser, and FIG. 12 is a view showing one embodiment of a composite laser cutting apparatus.

【0019】図12に示す如く、このレーザ切断装置
は、切断用レーザ光2に先行して溝形成用レーザ光22
を被切断材8上の所定の切断線にそって照射する手段を
設けたものである。このため溝形成レーザ発振器9、反
射ミラー20及び集光ミラー3を別途設けており、ま
た、この溝形成レーザ光22を照射する箇所に向けてス
パッタ除去ノズル10も設けている。図において、21
は切断部、23はスケール除去部を示している。本実施
例では図1のノズルを使用した。ノズルの内部にカーテ
ン用ガスのガス溜まりを設け、ここから幅1mm、高さ1
0mmの円筒状のスリットに沿って下方に噴出した。カー
テン用ガスの出口は被切断材に対するノズル最下面にあ
る。
As shown in FIG. 12, the laser cutting apparatus is arranged such that a groove forming laser beam 22
Is provided along a predetermined cutting line on the workpiece 8. For this purpose, a groove forming laser oscillator 9, a reflecting mirror 20 and a condensing mirror 3 are separately provided, and a sputter removing nozzle 10 is also provided toward a position where the groove forming laser light 22 is irradiated. In the figure, 21
Indicates a cutting portion, and 23 indicates a scale removing portion. In this embodiment, the nozzle of FIG. 1 is used. A gas reservoir for curtain gas is provided inside the nozzle, from which the width is 1 mm and the height is 1
It erupted downward along a 0 mm cylindrical slit. The outlet of the curtain gas is at the lowermost surface of the nozzle for the material to be cut.

【0020】溝形成用レーザとしてパルスレーザを使用
し、平均パワー250W 、繰り返し周波数10kHz とし
た。集光レンズとして焦点距離FL=7.5″のレンズ
を使用した。また溝加工用のアシストガスには窒素を使
用し流量は100L/min として加工部分に吹き付けスパ
ッタを除去した。切断用レーザは出力12kW、切断速度
1.5m/min 、集光ミラーは焦点距離FL=20″を使
用した。切断用アシストガスには99.9%の高純度酸
素ガスを使用した。この結果、16mm厚さのSS400
厚鋼板をドロスフリー切断する事ができた。
A pulse laser was used as a groove forming laser, the average power was 250 W, and the repetition frequency was 10 kHz. A lens having a focal length FL = 7.5 ″ was used as a condensing lens. Nitrogen was used as an assist gas for groove processing, and a flow rate was set to 100 L / min. The output was 12 kW, the cutting speed was 1.5 m / min, and the focusing mirror used had a focal length FL = 20 ″. 99.9% high-purity oxygen gas was used as the cutting assist gas. As a result, SS400 with a thickness of 16 mm
Dross-free cutting of thick steel plate was possible.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、レーザ光
及び切断用アシストガスを照射、噴射する噴出口の外周
を取り巻くように、ノズルの同心円上にスリット状ある
いは多孔状のカーテン用ガスの噴射口を設け、かつカー
テン用ガスの通路がノズル内部でレーザ光軸に対して回
転する方向に角度を持たせることで、図7(a)のよう
にカーテン用ガスは被切断材上でレーザ光と同心円の接
線方向に噴出する。そして図7(b)の様にカーテン用
ガスがカーテン内のアシストガスのシールド領域に入り
込むことなく、加工時においてアシストガスへの混入が
防止でき外乱を防止する。また、カーテンの外部からの
外気の進入を防ぎ切断品質及び切断速度等の切断性能を
向上させるとともにドロスフリー領域を拡大し、安定し
た切断を実現する効果がある。
As described above, according to the present invention, a slit-shaped or perforated curtain gas is concentrically arranged on a nozzle so as to surround the outer periphery of a nozzle for irradiating and jetting a laser beam and a cutting assist gas. And the curtain gas passage is angled in the direction in which the curtain gas rotates with respect to the laser optical axis inside the nozzle, so that the curtain gas flows on the material to be cut as shown in FIG. It is emitted in the tangential direction of the concentric circle with the laser beam. As shown in FIG. 7B, the curtain gas does not enter the shield region of the assist gas in the curtain, so that mixing into the assist gas during processing can be prevented and disturbance can be prevented. Further, there is an effect of preventing the invasion of outside air from the outside of the curtain, improving cutting performance such as cutting quality and cutting speed, expanding a dross-free area, and realizing stable cutting.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のレーザ切断用ノズルの断面と切断装置
を示す図面。
FIG. 1 is a drawing showing a cross section of a laser cutting nozzle of the present invention and a cutting device.

【図2】本発明のレーザ切断用ノズルの断面と切断装置
を示す図面。
FIG. 2 is a drawing showing a cross section of a laser cutting nozzle of the present invention and a cutting device.

【図3】本発明のレーザ切断装置の構造を示す図面。FIG. 3 is a view showing the structure of a laser cutting device according to the present invention.

【図4】ノズル内でのカーテンガスの流れを示す図面。FIG. 4 is a view showing a flow of a curtain gas in a nozzle.

【図5】下面噴射口形状(スリット型)を示す図面。FIG. 5 is a view showing the shape of a lower surface injection port (slit type).

【図6】ノズル下面カーテンガス噴射口形状(多孔型)
を示す図面。
FIG. 6 shows the shape of a curtain gas injection port under the nozzle (porous type).
Drawing.

【図7】ノズルからのカーテンガス噴射方向を示す図
面。
FIG. 7 is a view showing a curtain gas injection direction from a nozzle.

【図8】従来技術のカーテンによるシールド方法を示す
図面。
FIG. 8 is a view showing a conventional shielding method using a curtain.

【図9】典型的な従来技術のレーザ切断装置の断面図。FIG. 9 is a cross-sectional view of a typical prior art laser cutting device.

【図10】鋼板における溝部へのレーザ照射を示す図
面。
FIG. 10 is a view showing laser irradiation on a groove in a steel plate.

【図11】溝形成レーザ併用レーザ切断技術の概略斜視
図。
FIG. 11 is a schematic perspective view of a laser cutting technique using a groove forming laser.

【図12】複合レーザ切断装置の1実施例を示す図面。FIG. 12 is a view showing one embodiment of a composite laser cutting device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 切断用レーザ発振器 2 切断用レーザ光 3 集光レンズ 4 集光ミラー 5 アシストガス供給装置 6 切断用ノズル 7 カーテンガス供給装置 8 被切断材 9 溝形成レーザ発振器 10 スパッタ除去ノズル 11 スケール 12 溝 13 切断用アシストガス 14 カーテン用ガス 15 レーザ出射口 16 カーテンガス噴射口 17 カーテンガス溜まり 18 アシストガス溜まり 19 カーテン用ガス通路 20 反射ミラー 21 切断部 22 溝形成レーザ光 23 スケール除去部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cutting laser oscillator 2 Cutting laser beam 3 Condensing lens 4 Condensing mirror 5 Assist gas supply device 6 Cutting nozzle 7 Curtain gas supply device 8 Material to be cut 9 Groove forming laser oscillator 10 Sputter removal nozzle 11 Scale 12 Groove 13 Cutting assist gas 14 Curtain gas 15 Laser emission port 16 Curtain gas injection port 17 Curtain gas reservoir 18 Assist gas reservoir 19 Curtain gas passage 20 Reflector mirror 21 Cutting unit 22 Groove forming laser beam 23 Scale removal unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 南田 勝宏 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 Fターム(参考) 4E068 AA05 AD00 AE00 CD15 CH02 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing from the front page (72) Inventor Katsuhiro Minami 20-1 Shintomi, Futtsu-shi, Chiba F-term in the Technology Development Division of Nippon Steel Corporation (reference) 4E068 AA05 AD00 AE00 CD15 CH02

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アシストガスを用いた高出力レーザによ
るレーザ切断に使用するレーザ切断用ノズルにおいて、
ノズル内部に、レーザ光軸を中心としレーザ光の光路と
アシストガスの流路の外側にリング状のカーテン用ガス
の溜まり部と、該カーテン用ガスの溜まり部の下方でレ
ーザ光軸を中心としレーザ光の光路とアシストガスの流
路の外側に、ノズル先端部に開口する円筒状のスリット
を設けるとともに、該カーテン用ガスの溜まり部と該円
筒状のスリットとを連結する複数の流路を設け、該円筒
状のスリット内を流れるカーテン用ガスが旋回するよう
にしたことを特徴とするレーザ切断用ノズル。
A laser cutting nozzle used for laser cutting with a high-power laser using an assist gas,
Inside the nozzle, a ring-shaped curtain gas reservoir outside the optical path of the laser light and the assist gas flow path around the laser optical axis, and the laser optical axis below the curtain gas reservoir. Outside the optical path of the laser beam and the flow path of the assist gas, a cylindrical slit opening at the tip of the nozzle is provided, and a plurality of flow paths connecting the reservoir for the curtain gas and the cylindrical slit are formed. A nozzle for laser cutting, wherein a curtain gas flowing in the cylindrical slit is swirled.
【請求項2】 アシストガスを用いた高出力レーザによ
るレーザ切断に使用するレーザ切断用ノズルにおいて、
ノズル内部に、レーザ光軸を中心としレーザ光の光路と
アシストガスの流路の外側にリング状のカーテン用ガス
の溜まり部を設け、該カーテン用ガスの溜まり部から複
数の流路をレーザ光軸に対して角度をつけ、レーザ光軸
に平行な面上にそれぞれ配置し、環状にノズル先端部に
開口させたことを特徴とするレーザ切断用ノズル。
2. A laser cutting nozzle used for laser cutting with a high-power laser using an assist gas,
Inside the nozzle, a ring-shaped curtain gas reservoir is provided outside the optical path of the laser light around the laser optical axis and the flow path of the assist gas, and a plurality of flow paths are formed from the curtain gas reservoir through the laser light. A laser cutting nozzle which is arranged at an angle with respect to an axis, is respectively arranged on a plane parallel to a laser optical axis, and has an annular opening at a nozzle tip.
【請求項3】 請求項1または2に記載のレーザ切断用
ノズルを有するレーザ切断装置において、レーザ切断用
ノズルとは別に溝形成用レーザ発振器を設け、予め切断
部に溝形成用レーザを照射して溝を形成し、該溝にレー
ザ切断用ノズルから切断レーザを照射して鋼板を切断す
ることを特徴とするレーザ切断装置。
3. A laser cutting apparatus having a laser cutting nozzle according to claim 1 or 2, further comprising a groove forming laser oscillator separately from the laser cutting nozzle, and irradiating the cutting section with a groove forming laser in advance. A laser cutting device for irradiating the groove with a cutting laser from a laser cutting nozzle to cut the steel plate.
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