JP2718224B2 - レーザ切断方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明はレーザ切断装置に関するものである。

＜従来の技術＞ レーザ切断装置では、高密度の光エネルギーを得るた
めに光学レンズでレーザビームを集束し、このレーザビ
ームを被加工物に照射している。この場合、レーザ光と
同軸で被加工物に吹きつけられるアシストガス（例え
ば、酸素、空気など）の圧力により、レーザ光で溶融さ
せた材料を吹き飛ばして切断加工を行っている。

実際の切断加工では、まず集束レンズを設けたレーザ
トーチよりレーザビームを被加工物に照射して、切断開
始点に孔あけ加工、いわゆるピアシング加工を施し、こ
の後レーザトーチと被加工物とを相対的に移動させつつ
被加工線方向に所望形状の切断を行っている。

ところでピアシング加工時において、孔が貫通するま
での間は、レーザ光により順次溶融される溶融物が、上
方へ、すなわちレーザトーチの基部側へと飛散する。

勿論これらの飛散物、いわゆるスパッタがレーザトー
チ内の集束レンズに付着し、この集束レンズに付着する
スパッタ量が増加するに伴なって、レーザ光が集束レン
ズを透過する際に集束レンズに吸収される熱吸収量が次
第に大きくなり、終には集束レンズの破壊を誘発すると
いう虞れがある。

ところで、レーザトーチに使用される集束レンズは高
価であって、この高価な集束レンズを破壊してしまうこ
とは経済的に大きな損失であるばかりでなく、当然新規
な集束レンズと取替えなければならないため、取替作業
を必要とし、かつ集束レンズを取替えるまでの間はレー
ザ加工が行なえないという問題が生じる。

従って、レーザ切断加工におけるピアシング加工にお
いては、集束レンズの保護を最優先させるために、スパ
ッタの発生を極力避けるように配慮する必要がある。

このため、薄板以外の切断時、例えば被加工物の板厚
が3.2mm以上のピアシング加工時には、パルス発振、即
ちレーザ光を断続的に被加工物に照射させて平均出力を
下げ、スパッタ量を少なくする方法がとられている。

＜発明が解決しようとする問題点＞ ところが、上記パルス発振によりピアシング加工を行
なう場合に、被加工物の板厚が大きくなるに伴なってピ
アシング加工時間が長くなり、このためレーザ切断の全
加工時間が長くなるという問題があった。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたもので、その目
的は、レーザ切断の全加工時間を可及的に短縮すること
ができ、かつレーザ用の高価な集束レンズの寿命を極端
に長く保つことができるレーザ切断方法を提供すること
である。

＜問題点を解決するための手段＞ 本第１の発明は、レーザトーチと被加工物とを相対移
動させて所望の形状のレーザ切断を行なうレーザ切断方
法に適用される。

その特徴とするところは、レーザトーチとプラズマア
ークトーチとを併設し、プラズマアークトーチによりレ
ーザ切断開始用の貫通孔を被加工物に穿設し、この後、
該貫通孔にレーザトーチを臨ませて、該貫通孔から所望
の形状のレーザ切断を行なうことである。

本第２の発明は、本第１の発明において、前記プラズ
マアークトーチの先端が、前記レーザトーチ先端から遠
ざかるように傾設されて、該両トーチを用いて被加工物
を切断することを特徴としている。

＜実施例＞ 以下、本発明を図示の実施例を参照して詳細に説明す
る。

第１図および第２図において、１および２はレーザト
ーチおよびプラズマアークトーチであり、例えば、これ
らのトーチ1,2はキャリジ３に固定されている。キャリ
ジ３は、例えば適宜の駆動手段によりＹ方向に移動され
る。４は加工テーブルであり、被加工物５を搭載してキ
ャリジ３の移動方向Ｙと直交する方向、例えばＸ方向に
適宜に移動される。６および７はキャリジ３、加工テー
ブル４の作動を制御するための例えば、操作盤およびNC
制御装置である。なお、アシストガスやレーザ発振器は
従来と同様のため説明を省略する。

上記１乃至７によりレーザ切断装置が構成されてい
る。

上記レーザ切断装置において、例えば予め設定したプ
ログラムにより、まずプラズマアークトーチ２が被加工
物５の切断開始点の上方に位置するようにキャリジ３及
び加工テーブル４が移動されて、プラズマアークトーチ
２により被加工物５への貫通孔の加工が行われる。

プラズマアークトーチ２により、被加工物５に貫通孔
が穿設された後、キャリジ３及び加工テーブル４が適宜
に移動されて、レーザトーチ１が穿設孔の上方に移送さ
れる。

この状態でレーザトーチ１から穿設孔へとレーザビー
ムを照射しつつ、穿設孔からレーザ切断を開始し、キャ
リジ３及び加工テーブル４が適宜に移動されて、被加工
物が所定の形状に切断される。

ところで、例えば厚さ9mmの軟鋼板のピアシング加工
に出力1kWのレーザビームを従来のごとくパルス発振さ
せて加工すると約30秒かかったが、プラズマアークトー
チを使用した場合、約0.5秒で貫通孔を穿設することが
できる。

第３図は本発明の他の実施例であって、プラズマアー
クトーチ２の先端をレーザトーチ１の先端から遠ざかる
ように傾設したものであって、このように、プラズマア
ークトーチ２の先端をレーザトーチ１の先端から遠ざか
るように傾設した状態で、プラズマアークトーチ２によ
り被加工物に貫通孔を穿設すれば、プラズマアークトー
チ２による貫通孔の穿設時に発生する、いわゆるスパッ
タがレーザトーチ１から遠ざかるように吹き飛ばされ
る。

すなわち貫通孔の穿設時のスパッタがレーザトーチ１
側に飛来することがなく、従って上記スパッタがレーザ
トーチ１の集束レンズに付着することをより効果的に防
止することができる。

勿論、被加工物の板厚が、例えば1.6mm以下の、いわ
ゆる薄板の場合には、従前のごとく、レーザビームによ
り孔加工および適宜の形状の切断加工を行なうこともで
きる。

なお、切断面の加工精度が要求されない場合や、被加
工物の板厚が極めて大い場合には、プラズマアークトー
チのみを用いて加工すれば加工時間を短縮することがで
きる。

本実施例では、プラズマアークトーチとレーザトーチ
とは上下方向に対しては固定されているが、スパッタの
付着をより少くするために、両トーチのうち使用してい
ない方のトーチを上方へ退避させる構造とすることがで
きる。

勿論、キャリジおよび加工テーブルのいずれかを相互
に直交する２方向に移動自在とし他方を固定とすること
ができる。

なお、レーザ加工工程において、貫通孔部、すなわち
ピアシング部は、所望とするレーザ切断部の系路外に設
けられるものであって、このピアシング部を製品として
使用することはないため、プラズマアーク切断による貫
通孔がレーザ加工による貫通孔よりも幾分大きくなる
が、切断加工後の製品に関して何ら問題がない。

＜発明の効果＞ 以上の説明で明らかなように、本発明によれば、レー
ザトーチとプラズマアークトーチとを併設し、プラズマ
アークトーチによりレーザ切断開始用の貫通孔を被加工
物に穿設し、この後、該貫通孔からレーザトーチにより
所望の形状のレーザ切断を行なうため、レーザトーチの
みの切断の場合に比べて貫通加工時間、すなわちピアシ
ング加工時間が大幅に短くなり、結果として切断の全加
工時間が短縮される。

またプラズマアークトーチによりレーザ切断開始用の
貫通孔を被加工物に穿設するため、該貫通穿設時のスパ
ッタがレーザトーチの内方に飛来することが殆んどな
く、このため従来のごとくレーザトーチにより貫通孔を
穿設する場合に比べて、レーザトーチの集束レンズにス
パッタが付着することが極めて少なくなり、レーザ用の
高価な集束レンズの寿命を極端に長く保つことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を説明するための斜視図、第２
図は第１図のレーザトーチとプラズマアークトーチとの
先端部の状態を示す概略断面図、第３図は本発明の他の
実施例を示す図であってプラズマアークトーチの先端を
レーザトーチの先端から遠ざかるよう傾設した状態を示
す概略図である。 １……レーザトーチ、２……プラズマアークトーチ ３……キャリジ、４……加工テーブル、５……被加工物 ６……操作盤、７……NC制御装置、 ８……レーザビーム用集束レンズ ９……プラズマアーク用電極

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザトーチと被加工物とを相対移動させ
   て所望の形状のレーザ切断を行なうレーザ切断方法にお
   いて、レーザトーチとプラズマアークトーチとを併設
   し、プラズマアークトーチによりレーザ切断開始用の貫
   通孔を被加工物に穿設し、この後、該貫通孔にレーザト
   ーチを臨ませて、該貫通孔から所望の形状のレーザ切断
   を行なうことを特徴とするレーザ切断方法。
2. 【請求項２】前記プラズマアークトーチの先端が、前記
   レーザトーチ先端から遠ざかるように傾設されて、該両
   トーチを用いて被加工物を切断することを特徴とする請
   求項１記載のレーザ切断方法。