JP2003154477A - レーザ切断方法および装置 - Google Patents
レーザ切断方法および装置Info
- Publication number
- JP2003154477A JP2003154477A JP2001350149A JP2001350149A JP2003154477A JP 2003154477 A JP2003154477 A JP 2003154477A JP 2001350149 A JP2001350149 A JP 2001350149A JP 2001350149 A JP2001350149 A JP 2001350149A JP 2003154477 A JP2003154477 A JP 2003154477A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- ring
- laser beam
- fiber
- cutting
- 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.)
- Granted
Links
Abstract
るとともにシャープな立ち上がりのレーザ強度分布を実
現し、断面品質に優れたレーザ切断方法及び装置を提供
すること。 【解決手段】 鋼板などの被加工物に対しレーザビーム
を照射して切断するレーザ切断方法において、前記被加
工物４に照射する集光レーザビームを複数９とし、該複
数のレーザビームのレーザ照射部位における合成された
強度分布がリング状になるようにして切断することを特
徴とするレーザ切断方法。
Description
いられるレーザ切断技術に関する。
に対するレーザ切断は高速切断ができ、また、寸法精度
も良好であるなどの点で優れた方法とされている。近
年、レーザ装置の高出力化に伴い、適用板厚の拡大が図
られ、厚鋼板のレーザ切断も普及しつつある。しかし、
厚鋼板ではしばしば切断面の品質が劣化する問題が生じ
ることがあり生産性の向上を阻害する要因となってい
る。すなわち、厚鋼板の切断においては、数kWレベルの
レーザ出力が必要となるが、レーザ出力の増大に伴いほ
ぼガウス分布をしたレーザビーム強度分布の裾野成分も
増大することから実際に切れ落ちる部分である切断カー
フ部の周辺部の加熱が強まり、温度上昇するため酸素雰
囲気下にある素材が自己発火して断面がえぐれる現象が
生じ易くなるのである。こうした切断不良は表面スケー
ルの剥離部などで生じ易いことがわかっているが、厚板
では鋼板表面のスケール密着性やスケール厚みの均一性
が薄板に比べて劣るため、切断不良頻度が増大する結果
となっているのが現状である。そこで、鋼材側の対策と
して表面スケール密着性の良い鋼板などが提案されてい
る（例えば、特開平８-３６９２号公報など参照）。一
方、レーザ切断装置側からの対策としては、レーザビー
ム強度分布として基本ガウスモードより裾野の分布が少
ない高次横モード（例えばＴＥＭ01 *モード（ドーナツ
形状）など）の適用やパルス運転などが提案されている
（例えば、溶接学会誌第６６巻第７号２８頁など参
照）。
モード制御技術ではＣＯ2レーザがベースとなってい
る。ＣＯ2レーザは、従来のレーザ切断装置にて一般的
に用いられているものであるが、発振器構成が２枚の対
向する共振器ミラー間にレーザ媒質を配した発振器構成
となっていることから、経時的にはどうしても２枚の共
振器ミラーの機械的な相対変位が避けられずレーザビー
ム強度分布が非対称となって切断性能の切断方向依存性
などの問題を生じていた。このため定期的な共振器アラ
イメント調整が必要となり、装置の稼働を休止すること
を余儀なくされていた。この調整作業は１〜２日の工程
を要し、稼働率が重視されるレーザ切断機においては重
大な能率低下と言わざるを得ない。
てなされたものであり、レーザ切断においてアライメン
ト調整を廃するとともにシャープな立ち上がりのレーザ
強度分布を実現し、断面品質に優れたレーザ切断方法及
び装置を提供することを目的とする。
するものであり、その要旨とするところは以下の通りで
ある。 （１）鋼板などの被加工物に対しレーザビームを照射し
て切断するレーザ切断方法において、前記被加工物に照
射する集光レーザビームを複数とし、該複数のレーザビ
ームのレーザ照射部位における合成された強度分布がリ
ング状になるようにして切断することを特徴とするレー
ザ切断方法。 （２）前記複数のレーザビームのそれぞれを等間隔に配
置し、レーザ照射部位における合成された強度分布がリ
ング状になるようにして切断することを特徴とする
（１）に記載のレーザ切断方法。 （３）前記複数のレーザビームをそれぞれ光ファイバか
ら出力するようにしたことを特徴とする（１）または
（２）に記載のレーザ切断方法。 （４）前記レーザビームがファイバレーザのレーザビー
ムであることを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１
項に記載のレーザ切断方法。 （５）鋼板などの被加工物に対しレーザビームを照射し
て切断するレーザ切断装置において、複数のレーザビー
ムを出力する複数のファイバレーザと、前記複数のファ
イバレーザの端部をリング状に配置した貫通孔にそれぞ
れ挿入し、反挿入側からリング状のレーザビームを出力
するリングビーム発生器と、前記リング状のレーザビー
ムを集光する光学素子と、前記リングビーム発生器と光
学素子とを保持する筒状のトーチと、前記筒状のトーチ
に結合され、集光したレーザビームを出力し、同時に集
光したレーザビームと同軸方向にアシストガスを流すノ
ズルと、から成ることを特徴とするレーザ切断装置。 （６）鋼板などの被加工物に対しレーザビームを照射し
て切断するレーザ切断装置において、複数のレーザビー
ムを出力する複数のファイバレーザと、前記複数のファ
イバレーザの端部と前記複数のファイバレーザに対応す
る光ファイバを接続および切離し可能にするファイバコ
ネクタと、前記ファイバコネクタに接続した光ファイバ
の端部をリング状に配置した貫通孔にそれぞれ挿入し、
反挿入側からリング状のレーザビームを出力するリング
ビーム発生器と、前記リング状のレーザビームを集光す
る光学素子と、前記リングビーム発生器と光学素子とを
保持する筒状のトーチと、前記筒状のトーチに結合さ
れ、集光したレーザビームを出力し、同時に集光したレ
ーザビームと同軸方向にアシストガスを流すノズルと、
から成ることを特徴とするレーザ切断装置。 （７）前記リングビーム発生器の貫通孔が互いに等間隔
に配置されリング状を成すようにしたことを特徴とする
（５）または（６）に記載のレーザ切断装置。
詳らかとするため、以下、添付の図面に基づき説明を行
う。図２は、本発明によるレーザ切断方法の概念を説明
する図であり、被切断鋼板上に集光されたレーザビーム
を模式的に示している。複数のレーザビームをリング状
に配設することが本発明の特徴である。これは切断面品
質に関して方向性のないレーザ切断に必要な集光レーザ
強度分布の対称性を発現するためである。図２は８個の
レーザビームを円周上に等間隔に配した場合を示す。な
お、図２にて示した概念は複数のＹＡＧレーザなどのビ
ーム合成によっても実現できるが、以下では特にファイ
バレーザを用いる場合について述べる。
例を示す図である。リング状ビーム発生器１は８本の光
ファイバ２の端部を正８角形に配列させる円筒状のホル
ダーに固定したものである。また、ホルダーは切断トー
チ３に取り外し可能に固定している。光ファイバ２はそ
れぞれコア径５０μｍ、外径７５μｍのステップインデ
ックス型光ファイバであり、リング状ビーム発生器１内
で例えば直径２００μｍの円に内接する正8角形の各頂
点を中心として配列されている。この場合ビーム直径と
対角線長さの比は1対４となる。この程度の緊密さでビ
ームを配列することにより被切断材から見て実質的に連
続的なリング状光源とみなすことができる。
μｍ、外径７５μｍのステップインデックス型ファイバ
レーザ６と接続される。ファイバレーザ６はそれぞれ波
長１．０６μｍ付近にて平均出力５００Ｗを出力する。
出力端でのパワー密度はそれぞれ２５MW／cm2となり鋼
の溶融に十分な値を持っている。光ファイバ２に伝送さ
れたファイバレーザ光はリング状ビーム発生器１から出
た後、集光レンズ７にて被切断鋼板４上に1対１結像さ
れる。この際のトータルの伝送効率は９０％である。し
たがって、それぞれの集光スポットのパワー密度は２
２．５MW/cm2となる。トータルの照射パワーは３．６kW
となる。トータルのパワーは直径３００μｍの円内に存
在するので全体の平均パワー密度は５MW/cm2となる。切
断トーチ３の先端にノズル８が接続されており、レーザ
光と同軸でアシストガスの酸素ガスを噴出する。出口口
径は２．５mmとした。
レーザ切断を行ったところ、方向性のない切断が可能で
あった。本装置によれば、ビームのパターンはリング状
ビーム発生器にて固定されており可動部が存在しないの
でアライメント調整の必要がない。また、個々のビーム
は５０μｍに絞られており強度分布の立ち上がりが鋭い
ため切断不良が発生しにくい。また、個々のビームは集
光性が良いのでビームを全体としての焦点深度も大きく
なり、より厚手の材料に対する適用性が向上した。さら
に、故障の際の復元もファイバーコネクタ、リング状ビ
ーム発生器等切り離し可能なので先端部だけの交換が可
能となり迅速である。
光方法として1対1結像を示したが、結像倍率を変更して
良い。また、集光光学系としてはリング状ビーム発生器
の後で一旦コリメートしてから一括して集光してもよ
い。さらに、ファイバレーザは一部を連続波、他をパル
スのように組み合わせても良い。波長も１．０６μｍに
限るものではなく単一の波長でなくても良い。さらにま
た、ファイバレーザとリング状ビーム発生器とを連絡す
る光ファイバは通常の受動素子型のファイバでも良いし
ファイバレーザと同一のものでも良い。本発明のリング
状ビーム発生器に配列するファイバは１重ではなく２重
以上としても良い。最終的にリングの中心に位置するフ
ァイバがあっても良い。
イメント調整を廃するとともにシャープな立ち上がりの
レーザ強度分布を実現し、断面品質に優れたレーザ切断
方法とその装置を提供することができる。
面的鳥瞰図。
Claims (7)
- 【請求項１】 鋼板などの被加工物に対しレーザビーム
を照射して切断するレーザ切断方法において、前記被加
工物に照射する集光レーザビームを複数とし、該複数の
レーザビームのレーザ照射部位における合成された強度
分布がリング状になるようにして切断することを特徴と
するレーザ切断方法。 - 【請求項２】 前記複数のレーザビームのそれぞれを等
間隔に配置し、レーザ照射部位における合成された強度
分布がリング状になるようにして切断することを特徴と
する請求項１に記載のレーザ切断方法。 - 【請求項３】 前記複数のレーザビームをそれぞれ光フ
ァイバから出力するようにしたことを特徴とする請求項
１または請求項２に記載のレーザ切断方法。 - 【請求項４】 前記レーザビームがファイバレーザのレ
ーザビームであることを特徴とする請求項１〜請求項３
のいずれか１項に記載のレーザ切断方法。 - 【請求項５】 鋼板などの被加工物に対しレーザビーム
を照射して切断するレーザ切断装置において、複数のレ
ーザビームを出力する複数のファイバレーザと、前記複
数のファイバレーザの端部をリング状に配置した貫通孔
にそれぞれ挿入し、反挿入側からリング状のレーザビー
ムを出力するリングビーム発生器と、前記リング状のレ
ーザビームを集光する光学素子と、前記リングビーム発
生器と光学素子とを保持する筒状のトーチと、前記筒状
のトーチに結合され、集光したレーザビームを出力し、
同時に集光したレーザビームと同軸方向にアシストガス
を流すノズルと、から成ることを特徴とするレーザ切断
装置。 - 【請求項６】 鋼板などの被加工物に対しレーザビーム
を照射して切断するレーザ切断装置において、複数のレ
ーザビームを出力する複数のファイバレーザと、前記複
数のファイバレーザの端部と前記複数のファイバレーザ
に対応する光ファイバを接続および切離し可能にするフ
ァイバコネクタと、前記ファイバコネクタに接続した光
ファイバの端部をリング状に配置した貫通孔にそれぞれ
挿入し、反挿入側からリング状のレーザビームを出力す
るリングビーム発生器と、前記リング状のレーザビーム
を集光する光学素子と、前記リングビーム発生器と光学
素子とを保持する筒状のトーチと、前記筒状のトーチに
結合され、集光したレーザビームを出力し、同時に集光
したレーザビームと同軸方向にアシストガスを流すノズ
ルと、から成ることを特徴とするレーザ切断装置。 - 【請求項７】 前記リングビーム発生器の貫通孔が互い
に等間隔に配置されリング状を成すようにしたことを特
徴とする請求項５または請求項６に記載のレーザ切断装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001350149A JP3892711B2 (ja) | 2001-11-15 | 2001-11-15 | レーザ切断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001350149A JP3892711B2 (ja) | 2001-11-15 | 2001-11-15 | レーザ切断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003154477A true JP2003154477A (ja) | 2003-05-27 |
| JP3892711B2 JP3892711B2 (ja) | 2007-03-14 |
Family
ID=19162710
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001350149A Expired - Fee Related JP3892711B2 (ja) | 2001-11-15 | 2001-11-15 | レーザ切断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3892711B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006231358A (ja) * | 2005-02-23 | 2006-09-07 | Hamamatsu Photonics Kk | レーザ加工装置 |
| JP2008264839A (ja) * | 2007-04-20 | 2008-11-06 | Sumitomo Metal Ind Ltd | レーザ溶接装置、レーザ溶接方法及び金属板材の製造方法 |
| WO2013058072A1 (ja) * | 2011-10-20 | 2013-04-25 | 新日鐵住金株式会社 | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 |
| EP2732905A1 (en) | 2012-11-14 | 2014-05-21 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Laser cutting apparatus and method using an adjustable optical fibre |
| JP2014518771A (ja) * | 2011-05-16 | 2014-08-07 | レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード | 移動式要素を有するレーザノズル |
| JP2016507377A (ja) * | 2013-07-11 | 2016-03-10 | フラウンホッファー−ゲゼルシャフト ツァ フェルダールング デァ アンゲヴァンテン フォアシュンク エー．ファオ | 生成的部品製造装置および方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102355124B1 (ko) * | 2020-10-07 | 2022-01-24 | 주식회사 한화 | 다파장 빔 결합장치 및 이를 이용한 다파장 빔 결합방법 |
-
2001
- 2001-11-15 JP JP2001350149A patent/JP3892711B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006231358A (ja) * | 2005-02-23 | 2006-09-07 | Hamamatsu Photonics Kk | レーザ加工装置 |
| JP2008264839A (ja) * | 2007-04-20 | 2008-11-06 | Sumitomo Metal Ind Ltd | レーザ溶接装置、レーザ溶接方法及び金属板材の製造方法 |
| JP2014518771A (ja) * | 2011-05-16 | 2014-08-07 | レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード | 移動式要素を有するレーザノズル |
| WO2013058072A1 (ja) * | 2011-10-20 | 2013-04-25 | 新日鐵住金株式会社 | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 |
| JP5267755B1 (ja) * | 2011-10-20 | 2013-08-21 | 新日鐵住金株式会社 | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 |
| US9415465B2 (en) | 2011-10-20 | 2016-08-16 | Nippon Steel and Sumitomo Metal Corporation | Laser processing apparatus and laser processing method |
| EP2732905A1 (en) | 2012-11-14 | 2014-05-21 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Laser cutting apparatus and method using an adjustable optical fibre |
| US10207368B2 (en) | 2012-11-14 | 2019-02-19 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Laser cutting apparatus and laser cutting method |
| JP2016507377A (ja) * | 2013-07-11 | 2016-03-10 | フラウンホッファー−ゲゼルシャフト ツァ フェルダールング デァ アンゲヴァンテン フォアシュンク エー．ファオ | 生成的部品製造装置および方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3892711B2 (ja) | 2007-03-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4505190B2 (ja) | レーザ切断装置 | |
| CN111526966B (zh) | 激光处理装置及方法 | |
| JP5267755B1 (ja) | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 | |
| JP5639046B2 (ja) | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 | |
| EP0929376B2 (en) | A method of processing a material by means of a laser beam | |
| JP6698701B2 (ja) | レーザー加工装置および方法ならびにその光学部品 | |
| TW201805100A (zh) | 雷射處理設備以及方法 | |
| US5168143A (en) | Method for laser cutting metal plates | |
| JP2020513325A (ja) | レーザ加工装置および方法 | |
| JP3978066B2 (ja) | レーザ加工装置 | |
| CN104334312A (zh) | 使一工件中具有延伸深度虚饰的激光切割 | |
| JP2013180295A (ja) | 加工装置及び加工方法 | |
| JP2008260688A (ja) | 平面ガラスシートの製造方法 | |
| CN107824959A (zh) | 一种激光打孔方法及系统 | |
| US20190193198A1 (en) | Laser Based Machining | |
| CN114269508A (zh) | 用于借助激光束进行火焰切割的方法 | |
| JP2003154477A (ja) | レーザ切断方法および装置 | |
| JP2005169395A (ja) | 固体レーザ加工装置およびレーザ溶接方法 | |
| JP6043773B2 (ja) | ダイレクトダイオードレーザ光による板金の加工方法及びこれを実行するダイレクトダイオードレーザ加工装置 | |
| GB2582331A (en) | Apparatus for laser processing a material | |
| Shiner | Fiber lasers for material processing | |
| WO2021184519A1 (zh) | 一种激光装置 | |
| JPH04238683A (ja) | 金属版のレーザー切断方法 | |
| JP2507222B2 (ja) | 多軸ビ―ムレ―ザ加工機 | |
| JPS5987995A (ja) | レ−ザ・ガス切断装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040227 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060324 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060404 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060602 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060815 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061012 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20061205 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20061207 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 3892711 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101215 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101215 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111215 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111215 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121215 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121215 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131215 Year of fee payment: 7 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131215 Year of fee payment: 7 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131215 Year of fee payment: 7 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |