JP2001170925A - Method for fusing non-metallic material by laser - Google Patents

Method for fusing non-metallic material by laser

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JP2001170925A
JP2001170925A JP36031099A JP36031099A JP2001170925A JP 2001170925 A JP2001170925 A JP 2001170925A JP 36031099 A JP36031099 A JP 36031099A JP 36031099 A JP36031099 A JP 36031099A JP 2001170925 A JP2001170925 A JP 2001170925A
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JP
Japan
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laser
concrete
assist gas
laser beam
gas
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Withdrawn
Application number
JP36031099A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuo Tanno
康雄 丹野
Mitsuaki Yoshikawa
光昭 吉川
Takashi Kurosawa
隆 黒沢
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fusing method by which even a non-metallic material such as concrete or rock can be efficiently cut or perforated. SOLUTION: The emission of a laser beam from a laser torch 11 is set at an upward angle with a concrete 14, and an assistant gas is supplied to a lser beam emitting part from a gas nozzle 13 under a pressure range of 0.25-1.0 (kg/cm2).

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、コンクリート、岩
石のような非金属材料による被溶断部にレーザ光を照射
して切断、穿孔のような溶断を行う溶断方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fusing method for cutting or piercing by irradiating a laser beam to a portion to be blown of a nonmetallic material such as concrete or rock.

【0002】[0002]

【従来の技術】レーザ光を使用して金属板を切断する方
法は良く知られている。一方、レーザ光による切断をコ
ンクリートのような非金属材料の切断、穿孔に利用する
試みがなされている。例えば、穿孔の場合、図3に示さ
れるように、レーザ発振器31からのレーザ光を光ファ
イバ32でレーザトーチ33に導き、レーザトーチ33
からのレーザ光の照射をコンクリート34に対して水平
方向から行うことで行われる。レーザ光の照射を水平方
向にするのは、コンクリート34の溶融部に発生する溶
融スラグをコンクリート34の表面側に流れ出やすくす
るためである。
2. Description of the Related Art A method of cutting a metal plate using a laser beam is well known. On the other hand, attempts have been made to use cutting by laser light for cutting and perforating non-metallic materials such as concrete. For example, in the case of perforation, as shown in FIG. 3, a laser beam from a laser oscillator 31 is guided to a laser torch 33 by an optical fiber 32, and the laser torch 33 is provided.
Irradiation of the laser beam from the concrete 34 is performed on the concrete 34 in the horizontal direction. The reason why the laser beam is irradiated in the horizontal direction is to make it easier for molten slag generated in the molten portion of the concrete 34 to flow to the surface side of the concrete 34.

【0003】しかしながら、コンクリートのような材料
の場合には、スラグ膜がコンクリート内部へのレーザ光
の侵入を妨害するように作用する結果、穿孔深さに制約
が生じている。これは、以下の理由による。一般に、コ
ンクリートのような材料における溶融スラグは各種酸化
物から構成されており、粘性及び融点が高く、レーザ光
を照射して切断や穿孔を行う際、溶融スラグが溶融状態
のスラグ膜を形成し、レーザ光が加工部位にまで到達す
るのを妨害する。
However, in the case of a material such as concrete, the slag film acts so as to hinder the penetration of the laser beam into the concrete, and as a result, the depth of the perforation is limited. This is for the following reason. In general, molten slag in materials such as concrete is composed of various oxides and has high viscosity and melting point.When cutting or drilling by irradiating laser light, the molten slag forms a molten slag film. And hinders the laser light from reaching the processing site.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】これに対し、コンクリ
ートの溶融部にアシストガスを供給する試みもなされて
いる。例えば、コンクリートの切断に際し、アシストガ
スとして圧力2(kg/cm2 )と5(kg/cm2
の酸素あるいは空気を供給して切断を行う試みがなされ
たが、効果はないという報告がなされている。
On the other hand, attempts have been made to supply an assist gas to a molten portion of concrete. For example, when cutting concrete, pressure 2 (kg / cm 2 ) and 5 (kg / cm 2 ) as assist gas
Attempts to cut by supplying oxygen or air have been reported, but have been reported to be ineffective.

【0005】本発明は、アシストガスの圧力に再度着目
し、コンクリート、岩石のような非金属材料であっても
効率良く切断、穿孔を行うことのできる溶断方法を提供
することにある。
An object of the present invention is to provide a fusing method capable of efficiently cutting and perforating even non-metallic materials such as concrete and rock, focusing again on the pressure of the assist gas.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、コンクリー
ト、岩石のような非金属材料による被溶断部にレーザ光
を照射して切断、穿孔のような溶断を行う溶断方法にお
いて、前記被溶断部に対するレーザ光の照射が水平方向
を含む上向きの角度になるようにし、前記被溶断部に
は、0.25〜1.0(kg/cm2 )の圧力範囲でア
シストガスを供給することを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a fusing method for cutting and piercing by irradiating a laser beam to a fusible portion made of a nonmetallic material such as concrete or rock. The laser beam irradiation is performed at an upward angle including a horizontal direction, and an assist gas is supplied to the portion to be blown in a pressure range of 0.25 to 1.0 (kg / cm 2 ). And

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】本発明による溶断方法は、これま
で効果が無いと言われていたアシストガスを2(kg/
cm2 )未満の圧力で供給してレーザ光の侵入を妨害す
る溶融スラグ膜を破壊し、レーザ光が加工部位に到達で
きるようにして加工能力を上げるものである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The fusing method according to the present invention uses an assist gas of 2 (kg / kg) which has been said to be ineffective.
The laser beam is supplied at a pressure of less than 2 cm 2 ) to break the molten slag film which hinders the intrusion of the laser beam, so that the laser beam can reach the processing site to increase the processing capability.

【0008】図1に本溶断方法を用いる際の加工装置の
概要を示す。加工装置は、図示しないレーザ発振器から
のレーザ光を照射するレーザトーチ11とスラグ膜破壊
用のアシストガス供給装置12及びガスノズル13から
構成される。ここでは、レーザトーチ11、ガスノズル
13のいずれも、レーザ光、アシストガスを、コンクリ
ート14に対して上向きに照射、供給するようにしてい
る。特に、ガスノズル13の設置位置はガス流が直進性
を保つ(ガスが広がらない)ことのできる距離範囲に設
定する。
FIG. 1 shows an outline of a processing apparatus when the present fusing method is used. The processing device includes a laser torch 11 for irradiating a laser beam from a laser oscillator (not shown), an assist gas supply device 12 for breaking a slag film, and a gas nozzle 13. Here, both the laser torch 11 and the gas nozzle 13 irradiate and supply the laser beam and the assist gas upward to the concrete 14. In particular, the installation position of the gas nozzle 13 is set in a distance range in which the gas flow can maintain straightness (the gas does not spread).

【0009】本溶断方法で重要な要素は、供給するアシ
ストガスの圧力である。これまでの実験では、アシスト
ガスをおおよそガス圧2(kg/cm2 )〜8(kg/
cm 2 )で供給している。しかし、レーザ加工において
はこのような吹き付け条件は前述のスラグ膜破壊の他
に、アシストガスがレーザ照射部位に供給された熱を奪
い去る冷却の効果が勝るようになり、切断あるいは穿孔
の能率が上がらなくなっていると考えられる。
An important factor in the present cutting method is the reed
It is the pressure of strike gas. In previous experiments, assist
The gas is roughly gas pressure 2 (kg / cmTwo) To 8 (kg /
cm Two). However, in laser processing
These spraying conditions are in addition to the aforementioned slag film destruction.
The assist gas takes away the heat supplied to the laser
The effect of leaving cooling will be better, cutting or drilling
It is thought that the efficiency of has not improved.

【0010】このような観点から、アシストガスの圧力
を2(kg/cm2 )未満に下げ、冷却効果を無くして
やれば、レーザ光の侵入を妨げるスラグ膜を効果的に除
去でき、加工能力を上げることができる。
From such a viewpoint, if the pressure of the assist gas is reduced to less than 2 (kg / cm 2 ) and the cooling effect is eliminated, the slag film which hinders the penetration of the laser beam can be effectively removed, and the processing ability can be improved. Can be raised.

【0011】供給するアシストガス圧の適正値は、実用
上アシストガスの効果としてアシストガス無しの場合の
穿孔深さに対して1.5倍の穿孔深さが得られる条件と
設定すると、図2に示されるように、0.25(kg/
cm2 )以上、1.0(kg/cm2 )以下とするのが
良い。この範囲の中でレーザの出力に合わせてアシスト
ガス供給圧力を選定することで加工効率を向上させるこ
とができる。
When the appropriate value of the assist gas pressure to be supplied is set under the condition that the drilling depth is 1.5 times the drilling depth without the assist gas as a practical effect of the assist gas, FIG. 0.25 (kg /
cm 2 ) to 1.0 (kg / cm 2 ). The processing efficiency can be improved by selecting the assist gas supply pressure according to the laser output within this range.

【0012】なお、図2は本溶断方法を確立するために
アシストガス圧を従来方法より下げて加工時間を一定に
したレーザでの穿孔試験を繰り返して得られたデータで
ある。従来方法のガス圧供給条件が入るアシストガス供
給圧1.5(kg/cm2 )以上の範囲では効果は無
い。
FIG. 2 shows data obtained by repeatedly performing a drilling test with a laser in which the assist gas pressure was reduced from that of the conventional method and the processing time was constant in order to establish the present fusing method. There is no effect in the range of the assist gas supply pressure of 1.5 (kg / cm 2 ) or more where the gas pressure supply conditions of the conventional method are included.

【0013】なお、被溶断部に対するレーザ光の照射角
度、アシストガスの供給角度は、被溶断部にどのような
加工を行うかによって異なる。例えば、図1は、コンク
リート14に、その面に垂直な穿孔を行う場合を示して
いる。この場合、レーザトーチ11、ガスノズル13の
位置は固定である。これに対し、図1において、図面に
対して垂直な切断を行う場合、レーザトーチ11及びガ
スノズル13を図示の位置関係のままで図面に対して垂
直な方向に移動させる。あるいはまた、レーザトーチ1
1及びガスノズル13を固定とし、コンクリート14を
図面に対して垂直な方向に移動させる。一方、コンクリ
ート14に斜めの穿孔を行う場合には、これに合わせて
レーザ光の照射角度、アシストガスの供給角度のうち少
なくともレーザ光の照射角度も斜めにする。いずれにし
ても、レーザ光の照射角度、アシストガスの供給角度の
うち少なくともレーザ光の照射角度は、溶融スラグを流
れ出易くするという観点からコンクリート14に対して
上向きかあるいは図3に示されるように少なくとも水平
方向にする必要がある。
The irradiation angle of the laser beam and the supply angle of the assist gas to the portion to be blown differ depending on what kind of processing is performed on the portion to be blown. For example, FIG. 1 shows a case where the concrete 14 is perforated perpendicular to its surface. In this case, the positions of the laser torch 11 and the gas nozzle 13 are fixed. On the other hand, in FIG. 1, when cutting perpendicular to the drawing is performed, the laser torch 11 and the gas nozzle 13 are moved in a direction perpendicular to the drawing while maintaining the positional relationship shown in the drawing. Alternatively, laser torch 1
1 and the gas nozzle 13 are fixed, and the concrete 14 is moved in a direction perpendicular to the drawing. On the other hand, when the oblique drilling is performed on the concrete 14, at least the laser light irradiation angle out of the laser light irradiation angle and the assist gas supply angle is also made oblique. In any case, at least the laser light irradiation angle out of the laser light irradiation angle and the assist gas supply angle is directed upward to the concrete 14 from the viewpoint of facilitating the flow of the molten slag or as shown in FIG. It must be at least horizontal.

【0014】[0014]

【実施例】使用したレーザ発振器は出力500(W)の
YAGレーザであり、アシストガスには酸素ガスを用
い、コンクリートに直径10mmの孔を穿孔した。この
ときのアシストガス供給圧は0.5(kg/cm2 )で
穿孔深さはアシストガス無しの場合の2倍以上が得られ
た。
EXAMPLE A laser oscillator used was a YAG laser having an output of 500 (W). An oxygen gas was used as an assist gas, and a hole having a diameter of 10 mm was formed in concrete. At this time, the assist gas supply pressure was 0.5 (kg / cm 2 ), and the perforation depth was at least twice as large as that without the assist gas.

【0015】なお、本発明は、コンクリートの溶断のみ
ならず、岩石やセラミックスのような非金属材料にも有
効である。また、レーザ発振器はYAGレーザに限定さ
れるものではない。
The present invention is effective not only for fusing concrete, but also for non-metallic materials such as rocks and ceramics. Further, the laser oscillator is not limited to the YAG laser.

【0016】[0016]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の溶断方法
によれば、アシストガスを適切な圧力で使用することに
よりコンクリートのような非金属材料に対する穿孔、切
断加工の効率を向上させることができる。
As described above, according to the fusing method of the present invention, the efficiency of perforating and cutting a nonmetallic material such as concrete can be improved by using an assist gas at an appropriate pressure. it can.

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

【図1】本発明の溶断方法に使用される加工装置の概略
構成を示した図である。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a processing apparatus used for a fusing method of the present invention.

【図2】本発明の溶断方法の試験結果としてアシストガ
ス圧力と穿孔深さの関係を測定した結果を示した図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing the results of measuring the relationship between assist gas pressure and drilling depth as test results of the fusing method of the present invention.

【図3】レーザ光による切断をコンクリートのような非
金属材料の穿孔に利用する試みを説明するための図であ
る。
FIG. 3 is a diagram for explaining an attempt to use laser beam cutting for drilling a non-metallic material such as concrete.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11、33 レーザトーチ 12 アシストガス供給装置 13 ガスノズル 14、34 コンクリート 32 光ファイバ 11, 33 laser torch 12 assist gas supply device 13 gas nozzle 14, 34 concrete 32 optical fiber

フロントページの続き (72)発明者 黒沢 隆 神奈川県平塚市夕陽ヶ丘63番30号 住友重 機械工業株式会社平塚事業所内 Fターム(参考) 3C069 AA01 AA04 BA08 BB03 BB04 CA01 CA07 EA01 4E068 AE01 AF01 CA08 CG01 DB00Continuing from the front page (72) Inventor Takashi Kurosawa 63-30 Yuyugaoka, Hiratsuka-shi, Kanagawa F-term in Hiratsuka Works, Sumitomo Heavy Industries, Ltd. 3C069 AA01 AA04 BA08 BB03 BB04 CA01 CA07 EA01 4E068 AE01 AF01 CA08 CG01 DB00

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 コンクリート、岩石のような非金属材料
による被溶断部にレーザ光を照射して切断、穿孔のよう
な溶断を行う溶断方法において、前記被溶断部に対する
レーザ光の照射が水平方向を含む上向きの角度になるよ
うにし、 前記被溶断部には、0.25〜1.0(kg/cm2
の圧力範囲でアシストガスを供給することを特徴とする
非金属材料の溶断方法。
In a fusing method for irradiating a laser beam to a cut-off portion made of a non-metallic material such as concrete or rock to perform cutting or piercing, the laser beam irradiation on the cut-off portion is performed in a horizontal direction. And an angle of upward including 0.25 to 1.0 (kg / cm 2 )
A method for fusing a non-metallic material, comprising supplying an assist gas in a pressure range of:
JP36031099A 1999-12-20 1999-12-20 Method for fusing non-metallic material by laser Withdrawn JP2001170925A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008090692A1 (en) 2007-01-26 2008-07-31 Japan Drilling Co., Ltd. Method of working rock with laser and apparatus therefor
JP2017025630A (en) * 2015-07-24 2017-02-02 鹿島建設株式会社 Method for dismantling structure

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008090692A1 (en) 2007-01-26 2008-07-31 Japan Drilling Co., Ltd. Method of working rock with laser and apparatus therefor
US8256530B2 (en) 2007-01-26 2012-09-04 Japan Drilling Co., Ltd. Method of processing rock with laser and apparatus for the same
JP2017025630A (en) * 2015-07-24 2017-02-02 鹿島建設株式会社 Method for dismantling structure

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