JP2016074001A - Laser cutting method of pipe material and sputter adhesion prevention fixture - Google Patents
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Description
本発明は、例えば丸パイプや角パイプなどのパイプ材のレーザ切断加工方法及びそのレーザ切断加工方法に用いるスパッタ付着防止治具に係り、さらに詳細には、パイプ材において対向した内面へのレーザ光の照射を防止でき、また対向した内面へのスパッタの付着を抑制することができるパイプ材のレーザ切断加工方法及びスパッタ付着防止治具に関する。 The present invention relates to a laser cutting method for a pipe material such as a round pipe and a square pipe, and a spatter adhesion preventing jig used in the laser cutting processing method, and more specifically, laser light to inner surfaces facing each other in the pipe material. The present invention relates to a laser cutting method of a pipe material and a spatter adhesion preventing jig that can prevent the irradiation of spatter and can suppress the adhesion of spatter to the inner surfaces facing each other.
丸パイプや角パイプなどのパイプ材のレーザ切断加工を行うとき、パイプ材の外表面から内部へ貫通したレーザビームがレーザ加工位置に対向した内面へ照射されることがあると共に、レーザ加工時に生じたスパッタが対向した前記内面に付着することがある。そこで、パイプ材が丸パイプである場合には、レーザ切断加工の対象となるパイプ材内に小径のパイプ材を配置することが行われている(例えば特許文献1,2参照)。
When laser cutting processing of pipe materials such as round pipes and square pipes, a laser beam penetrating from the outer surface of the pipe material to the inside may be irradiated to the inner surface facing the laser processing position, and occurs during laser processing. Sputtering may adhere to the opposed inner surface. Therefore, when the pipe material is a round pipe, a pipe material having a small diameter is arranged in the pipe material to be laser-cut (for example, see
また、角パイプの内部に、当該角パイプにおける角部内側へ冷却媒体を噴出する冷却媒体供給ヘッドを角パイプの長手方向へ移動自在に挿入することも提案されている(例えば特許文献3参照)。 It has also been proposed to insert a cooling medium supply head for ejecting a cooling medium into the corner of the square pipe so as to be movable in the longitudinal direction of the square pipe (for example, see Patent Document 3). .
前記特許文献1の図1に示されているように、レーザ切断加工を行う丸パイプ内に小径のパイプを単に配置した構成においては、小径のパイプ外周面にスパッタが付着し、レーザ切断加工対象の丸パイプに対して相対的に転動回転するものであるから、小径のパイプ外周に不均一に付着したスパッタに起因して、丸パイプの回転時に振動を生じ易い、という問題がある。また、例えば矩形状の角パイプに対しては対応が難しいものである。
As shown in FIG. 1 of
また、特許文献2に記載されているように、レーザ切断加工される丸パイプ内にスパッタ付着防止用部材を挿通し、このスパッタ付着防止用部材の両端部を支持部材によって支持する構成においては、パイプ材が短い場合であっても長いスパッタ付着防止用部材が必要であると共に支持部材が必要であり、構成の簡素化を図ることが難しいものである。また、例えば矩形状の角パイプに対しては対応が難しいものである。 Further, as described in Patent Document 2, in a configuration in which a spatter adhesion preventing member is inserted into a round pipe to be laser cut, and both ends of the spatter adhesion preventing member are supported by support members, Even when the pipe material is short, a long spatter adhesion preventing member is required and a supporting member is necessary, and it is difficult to simplify the configuration. Further, for example, it is difficult to cope with a rectangular square pipe.
特許文献3に記載の構成においては、冷却媒体を噴出するために、角パイプ内に長手方向に移動自在に挿入した冷却媒体供給ヘッドとホースとをロータリージョイントでもって接続する必要があり、構成の簡素化を図る上において問題がある。 In the configuration described in Patent Document 3, in order to eject the cooling medium, it is necessary to connect the cooling medium supply head inserted into the square pipe so as to be movable in the longitudinal direction and the hose with a rotary joint. There is a problem in the simplification.
本発明は、前述のごとき問題に鑑みてなされたもので、パイプ材のレーザ切断加工方法であって、パイプ材において対向した内面へのレーザビームの照射を防止し、又は内面へのスパッタの付着を抑制するために、前記パイプ材において対向する内面の間に位置し、かつ前記パイプ材の内部空間を複数の空間に区画すると共に前記パイプ材の内部との接触部を先鋭に形成してあるスパッタ付着防止治具を、前記パイプ材においてレーザ加工を行う範囲の全長に亘ってパイプ材内に配置し、前記スパッタ付着防止治具を長手方向に移動することなく前記パイプ材をレーザ加工ヘッドに対して相対的に回動してレーザ切断加工を行うことを特徴とするものである。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and is a laser cutting method for a pipe material, which prevents irradiation of a laser beam to the inner surface facing the pipe material, or adhesion of spatter to the inner surface. In order to suppress this, the pipe material is located between the opposing inner surfaces, the internal space of the pipe material is partitioned into a plurality of spaces, and the contact portion with the inside of the pipe material is formed sharply. A spatter adhesion preventing jig is arranged in the pipe material over the entire length of the range where laser processing is performed on the pipe material, and the pipe material is used as a laser processing head without moving the spatter adhesion preventing jig in the longitudinal direction. In contrast, the laser cutting process is performed by relatively rotating.
また、レーザ切断加工を行うパイプ材内に配置されるスパッタ付着防止治具であって、前記パイプ材において対向する内面の間に配置されて前記パイプ材の内部空間を複数の空間に区画すると共に前記パイプ材内の内部との接触部を先鋭に形成してあることを特徴とするものである。 Further, a spatter adhesion preventing jig disposed in a pipe material for performing laser cutting processing, and disposed between the opposed inner surfaces of the pipe material, and divides the internal space of the pipe material into a plurality of spaces. The contact part with the inside in the said pipe material is formed sharply, It is characterized by the above-mentioned.
また、前記スパッタ付着防止治具において、当該スパッタ付着防止治具は、前記パイプ材の内部と接触する両側縁部に、先端部を先鋭に形成した複数の突出部を適宜間隔に備えた複数枚の適宜形状の板材を組合せた構成であることを特徴とするものである。 Further, in the spatter adhesion preventing jig, the spatter adhesion preventing jig includes a plurality of protrusions having a plurality of projecting portions formed with sharpened tip portions at appropriate intervals on both side edges that contact the inside of the pipe material. It is the structure which combined the board | plate material of the said appropriate shape.
本発明によれば、パイプ材における内部空間を複数の空間に区画すると共にパイプ材の対向した内面間に位置し、かつパイプ材の内部と接触する接触部を先鋭に形成したスパッタ付着防止具を、パイプ材内に配置してレーザ切断加工を行うものである。したがって、パイプ材の外表面から内部へ貫通したレーザビームが、レーザ加工位置に対向した内面へ照射されることが防止されると共に、パイプ材内へ飛散したスパッタがレーザ加工位置に対向した内面に付着することが防止できる。 According to the present invention, there is provided the spatter adhesion preventing device in which the internal space in the pipe material is divided into a plurality of spaces and located between the opposed inner surfaces of the pipe material, and the contact portion that contacts the inside of the pipe material is sharply formed. The laser cutting process is performed by placing the pipe material. Therefore, the laser beam penetrating from the outer surface of the pipe material to the inside is prevented from being irradiated to the inner surface facing the laser processing position, and spatter scattered into the pipe material is applied to the inner surface facing the laser processing position. It can be prevented from adhering.
また、スパッタ付着防止具がパイプ材の内部と接触する部分は先鋭に形成してあるので、レーザ加工時に、前記スパッタ付着防止具がパイプ材内に溶着するようなことはないものである。 Further, since the portion where the spatter adhesion preventing tool comes into contact with the inside of the pipe material is formed sharply, the spatter adhesion preventing tool is not welded into the pipe material during laser processing.
以下、図面を用いて本発明の実施形態に係るスパッタ付着防止治具について説明するに、スパッタ付着防止治具1は、図1に示すように、複数の板材3A,3BをX字形状に組合せて構成してある。より詳細には、前記板材3A,3Bは同一形状であって、図2に示すように、当該板材3A,3Bの幅方向の中央部に、一端側から長手方向の中央部に至るスリット5が形成してある。そして、図1に示すように、互の板材3A,3Bのスリット5が噛合うように咬合することによって、X字形状に組合せてある。前記スパッタ付着防止治具1をパイプ材(図1,2には図示省略)内へ配置したとき、パイプ材の内部と接触する両側部(長手方向の両側部)の接触部7は、図1,2に示すように、三角形状に形成してあって、その頂部は先鋭な形状に形成してある。
Hereinafter, the spatter adhesion preventing jig according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The spatter
したがって、図3(A)に示すように、角パイプP1内に前記スパッタ付着防止具1を全長に亘って配置すると、スパッタ付着防止治具1における各板材3A,3Bの長手方向の両側は、パイプ材P1の各角部の内側に接触することになる。この際、各板材3A,3Bにおいてパイプ材P1の内側に接触する部分は三角形状の頂部であって先鋭に形成してある。したがって、各板材3A,3Bにおいて角パイプP1における角部の内側に接触する部分は、前記三角形状の頂部であって、各板材3A,3Bにおける板厚方向の両側部、すなわち角部となるものである。よって、前記スパッタ付着防止治具1は、パイプ材P1の内部と点接触となるものである。なお、図3(B)に示すように、丸パイプP2内にスパッタ付着防止治具1を全長に亘って配置した場合にも、前述と同様に、スパッタ付着防止治具1はパイプ材P2の内部と点接触することになるものである。
Therefore, as shown in FIG. 3A, when the spatter
したがって、レーザ加工機(図示省略)に回転自在に備えたワーククランプ(図示省略)によって、例えばパイプ材P1を挟持し、レーザ加工ヘッド9に対して回転し、かつパイプ材P1に対してレーザ加工ヘッド9を相対的に長手方向へ移動しつつレーザビームLBをパイプ材P1の外周面に照射することにより、パイプ材P1のレーザ切断加工が行われることになる。前述のように、パイプ材P1のレーザ切断加工を行うとき、パイプ材P1内にはスパッタが飛散し、かつレーザビームLBが内部へ照射されることになる。 Therefore, for example, the pipe material P1 is sandwiched by a work clamp (not shown) rotatably provided in a laser processing machine (not shown), is rotated with respect to the laser processing head 9, and is laser-processed with respect to the pipe material P1. By irradiating the outer peripheral surface of the pipe material P1 with the laser beam LB while moving the head 9 relatively in the longitudinal direction, laser cutting of the pipe material P1 is performed. As described above, when laser cutting of the pipe material P1 is performed, spatter is scattered in the pipe material P1, and the laser beam LB is irradiated inside.
ここで、パイプ材P1内にスパッタ付着防止具1が配置されてない場合には、パイプ材P1の面F1のレーザ切断加工時に内部に飛散されたスパッタは、レーザ加工位置に対向した内面F2に付着する傾向にある。また、前記面F1を貫通したレーザビームLBは前記内面F2に照射される傾向にある。したがって、パイプ材P1を回転して前記内面F2側のレーザ切断加工を行う場合には、レーザ切断精度が低下する傾向にある。
Here, when the spatter
ところが、本実施形態においては、前述したように、X字形状に板材3A,3Bを組合せたスパッタ付着防止治具1をパイプ材P1内に配置するものである。上記スパッタ付着防止治具1は、図3(A),(B)より明らかなように、パイプ材P1において対向する内面の間に配置されるものである。そして、スパッタ付着防止治具1は、パイプ材P1の内部に配置されることにより、パイプ材P1の内部空間を複数の空間に区画する作用をなすものである。
However, in this embodiment, as described above, the spatter
したがって、パイプ材P1内にスパッタ付着防止治具1を配置すると、パイプ材P1の内部空間は、複数の空間11A,11B,11C,11Dに区画されるものである。よって、前記面F1のレーザ切断加工時に内部へ飛散するスパッタ及び面F1を貫通したレーザビームLBは区画された空間11Aにおいて受け止められることになるために、対向した内面F2にスパッタが付着することや、貫通したレーザビームLBが照射されることがないものである。
Therefore, when the spatter
前述のごとく、レーザ加工ヘッド9に対してパイプ材P1を相対的に回転してパイプ材P1のレーザ切断加工を行うとき、前記スパッタ付着防止治具1とパイプ材P1の内部との接触位置をレーザ切断加工することがある。この際、スパッタ付着防止治具1がパイプ材P1の内部と点接触しているものであるから、先鋭な接触部がパイプ材P1の内部と接触した部分は、パイプ材P1のレーザ切断加工と同時に溶融除去されて、接触が解除されることになる。したがって、前記接触部分のレーザ切断加工時に生じたスパッタや溶融金属は周辺に移動し易いものである。換言すれば、スパッタ付着防止治具1がパイプ材1の内部に溶着されるようなことはないものである。なお、丸パイプP2の場合においても同様の効果を奏し得るものである。
As described above, when the pipe material P1 is rotated relative to the laser processing head 9 to perform laser cutting of the pipe material P1, the contact position between the spatter
なお、前記スパッタ付着防止治具1は、パイプ材内において、対向する内面の間に位置し、かつパイプ材Pの内部空間を複数の空間に区画する機能を有し、さらに、パイプ材の内面と接触する接触部7を先鋭な形状に形成してあればよいものである。したがって、図4(A)に示すように、角パイプP1の対角線に沿って1枚の板材3Aを配置することも可能である。また、丸パイプP2の場合にも、1枚の板材3Aのみを配置することも可能である。
The spatter
さらに、複数枚の板材の組合せとしては、図4(C)に示すように、大略C形状に形成した2枚の板材3Cを互に反対方向に向けて組合せた構成とすることも可能である。
Furthermore, as a combination of a plurality of plate members, as shown in FIG. 4C, it is possible to adopt a configuration in which two
1 スパッタ付着防止治具
3A,3B 板材
5 スリット
7 接触部
9 レーザ加工ヘッド
11A,11B,11C,11D 空間
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