JP2844597B2 - レーザ切断における切断用ノズルの構造とその切断方法 - Google Patents
レーザ切断における切断用ノズルの構造とその切断方法Info
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- JP2844597B2 JP2844597B2 JP63007750A JP775088A JP2844597B2 JP 2844597 B2 JP2844597 B2 JP 2844597B2 JP 63007750 A JP63007750 A JP 63007750A JP 775088 A JP775088 A JP 775088A JP 2844597 B2 JP2844597 B2 JP 2844597B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野： この発明は、レーザビームにより厚板の被加工物の切
断及び高速切断を行うためのレーザ切断における切断用
ノズルの構造及びその切断方法に関するものである。
断及び高速切断を行うためのレーザ切断における切断用
ノズルの構造及びその切断方法に関するものである。
従来技術： 従来のレーザ切断用ノズル（51）は第３図に示すよう
に、先端中心部にレーザビームを通す小径のガス噴出孔
（52）を有する逆円すい状の筒体（53）である。この筒
体（53）内に例えば酸素ガス（55）等を送り込む。この
酸素ガス（55）はガス噴出孔（52）から被加工物（30）
のレーザビーム照射位置に噴射される。このレーザビー
ム照射位置では、酸素ガス（55）と被加工物（30）（例
えば鋼）との燃焼反応による熱エネルギーとレーザビー
ム（20）の入熱エネルギとで鋼を溶かし、酸素ガス（5
5）の付勢力で溶融された金属を吹き飛ばして切断を行
つている。しかし、この切断用ノズル（51）による切断
では、厚板の被加工物（30）の切断を行うには酸素ガス
（55）の噴射圧力を高くしている。その結果セルフバー
ニングを起こし、被加工物（30）の切断面は条痕が深く
なり全体的に切断面が粗くなる。又、切断能力を高める
ため切断速度を上げると熱エネルギ不足となり、切断の
下部が再び酸化反応熱で切断される。このため断面下部
ではガス切断のように後ろに流れて不整を生じ、切断面
の下部が広くなりドロスの着いた汚い加工面になる欠点
がある。
に、先端中心部にレーザビームを通す小径のガス噴出孔
（52）を有する逆円すい状の筒体（53）である。この筒
体（53）内に例えば酸素ガス（55）等を送り込む。この
酸素ガス（55）はガス噴出孔（52）から被加工物（30）
のレーザビーム照射位置に噴射される。このレーザビー
ム照射位置では、酸素ガス（55）と被加工物（30）（例
えば鋼）との燃焼反応による熱エネルギーとレーザビー
ム（20）の入熱エネルギとで鋼を溶かし、酸素ガス（5
5）の付勢力で溶融された金属を吹き飛ばして切断を行
つている。しかし、この切断用ノズル（51）による切断
では、厚板の被加工物（30）の切断を行うには酸素ガス
（55）の噴射圧力を高くしている。その結果セルフバー
ニングを起こし、被加工物（30）の切断面は条痕が深く
なり全体的に切断面が粗くなる。又、切断能力を高める
ため切断速度を上げると熱エネルギ不足となり、切断の
下部が再び酸化反応熱で切断される。このため断面下部
ではガス切断のように後ろに流れて不整を生じ、切断面
の下部が広くなりドロスの着いた汚い加工面になる欠点
がある。
上記の欠点を補なうものとして、例えば特公昭58−19
397号、実開昭60−186986号が開示されている。
397号、実開昭60−186986号が開示されている。
前者は、先端中心部に活性ガス吹出孔を設けた筒体
に、上記活性ガス吹出孔を囲繞するように形成された不
活性ガス吹出孔を備えたレーザガス切断用ノズルであ
る。
に、上記活性ガス吹出孔を囲繞するように形成された不
活性ガス吹出孔を備えたレーザガス切断用ノズルであ
る。
後者は、アシストガスを噴射するノズル本体の噴口の
周りにアシストガスと同質のガスを噴射するガス出口を
設けたノズル装置である。
周りにアシストガスと同質のガスを噴射するガス出口を
設けたノズル装置である。
発明が解決しようとする課題： しかし、両者共通していえることは、活性ガス吹出孔
（噴口）の周りに設けた不活性ガス（アシストガスと同
質のガス）を噴き出す不活性ガス吹出孔（ガス出口）の
形状は全周にわたりリング状に開口しているため活性ガ
ス（アシストガス）を囲繞するには多くのガス量が必要
である。又、リング状開口部から吹き出すガス流には、
部分的に圧力差が生じて活性ガス（アシストガス）を均
一に囲繞することは困難であり、部分的に希薄となつた
不活性ガス（アシストガスと同質のガス）の膜から外部
の空気を混入したり、活性ガス（アシストガス）の拡散
が起こつたりして活性ガス（アシストガス）の純度を保
ち得なくなつて切断作業に支障を来した。
（噴口）の周りに設けた不活性ガス（アシストガスと同
質のガス）を噴き出す不活性ガス吹出孔（ガス出口）の
形状は全周にわたりリング状に開口しているため活性ガ
ス（アシストガス）を囲繞するには多くのガス量が必要
である。又、リング状開口部から吹き出すガス流には、
部分的に圧力差が生じて活性ガス（アシストガス）を均
一に囲繞することは困難であり、部分的に希薄となつた
不活性ガス（アシストガスと同質のガス）の膜から外部
の空気を混入したり、活性ガス（アシストガス）の拡散
が起こつたりして活性ガス（アシストガス）の純度を保
ち得なくなつて切断作業に支障を来した。
課題を解決するための手段： このような難点を解決するために本発明は、アシスト
ガスの周りに動粘性係数が高い可燃性ガスを、点在する
ガス噴射孔から噴射させてアシストガスを取巻き、周囲
の空気の混入を防ぐと共にアシストガスが拡散するのを
防止し、アシストガスの純度を保ち得るようにしたもの
である。
ガスの周りに動粘性係数が高い可燃性ガスを、点在する
ガス噴射孔から噴射させてアシストガスを取巻き、周囲
の空気の混入を防ぐと共にアシストガスが拡散するのを
防止し、アシストガスの純度を保ち得るようにしたもの
である。
すなわち、本発明によるレーザ切断における切断用ノ
ズルの構造は、筒体先端に、レーザビームの照射および
アシストガスの噴射のためのノズル孔を有する主ノズル
部を設けるとともに、このノズル孔を包囲するように、
かつ同心円状に等間隔に分布・点在するように互いに独
立する複数個のガス噴出孔を設け、これら複数個のガス
噴出孔に動粘性係数の高い可燃性ガスの供給路を連通さ
せることを特徴とするものである。
ズルの構造は、筒体先端に、レーザビームの照射および
アシストガスの噴射のためのノズル孔を有する主ノズル
部を設けるとともに、このノズル孔を包囲するように、
かつ同心円状に等間隔に分布・点在するように互いに独
立する複数個のガス噴出孔を設け、これら複数個のガス
噴出孔に動粘性係数の高い可燃性ガスの供給路を連通さ
せることを特徴とするものである。
また、本発明によるレーザ切断における切断方法は、
レーザ切断用ノズルのノズル孔を包囲するとともに、同
心円状に等間隔に分布・点在するように設けられる互い
に独立する複数個のガス噴出孔から、レーザビームの照
射位置に噴出されるアシストガスを取巻くように、動粘
性係数の高い可燃性ガスを噴射することを特徴とするも
のである。
レーザ切断用ノズルのノズル孔を包囲するとともに、同
心円状に等間隔に分布・点在するように設けられる互い
に独立する複数個のガス噴出孔から、レーザビームの照
射位置に噴出されるアシストガスを取巻くように、動粘
性係数の高い可燃性ガスを噴射することを特徴とするも
のである。
作用： レーザ発振器により発振されたレーザビームは、レン
ズによつて集束され、切断用ノズルの主ノズル部中心の
噴出孔を通つて被加工物を照射する。この照射位置には
ノズルに設けたアシストガス供給口（図示せず。）より
導入したアシストガスが同ノズル内を通り噴出孔を介し
て噴射される。そして複数個のガス噴出孔からは、ノズ
ルに設けた可燃性ガス供給口（図示せず。）より導入し
た可燃性ガスが同方向に噴射され、上記アシストガスを
取巻く。
ズによつて集束され、切断用ノズルの主ノズル部中心の
噴出孔を通つて被加工物を照射する。この照射位置には
ノズルに設けたアシストガス供給口（図示せず。）より
導入したアシストガスが同ノズル内を通り噴出孔を介し
て噴射される。そして複数個のガス噴出孔からは、ノズ
ルに設けた可燃性ガス供給口（図示せず。）より導入し
た可燃性ガスが同方向に噴射され、上記アシストガスを
取巻く。
この可燃性ガスは、燃焼している高温下において動粘
性係数が高く、また同心円状に等間隔に分布・点在する
ように設けられる互いに独立する複数個のガス噴出孔か
ら噴射されるので、比較的少量のガス量であっても互い
に隣りあった可燃性ガス同士が互いにからみあって連続
的気相を形成し、周囲の空気の混入を防止することがで
きるとともに、アシストガスの拡散を防止してそのアシ
ストガスの純度を保持することができるのである。
性係数が高く、また同心円状に等間隔に分布・点在する
ように設けられる互いに独立する複数個のガス噴出孔か
ら噴射されるので、比較的少量のガス量であっても互い
に隣りあった可燃性ガス同士が互いにからみあって連続
的気相を形成し、周囲の空気の混入を防止することがで
きるとともに、アシストガスの拡散を防止してそのアシ
ストガスの純度を保持することができるのである。
実施例： 以下、本発明の１実施例を図面に基づいて詳記すれば
次のとおりである。
次のとおりである。
第１図（ａ）（ｂ）及び第２図に示すように、レーザ
切断用ノズル（１）の主ノズル部（２）は先端を狭さく
部とした筒体（３）のほぼ中心に小径のノズル孔（４）
を設けてある。この主ノズル部（２）のノズル孔（４）
を中心として、同心円上に適宜間隔をあけて等分に小径
のガス噴出孔（５）が複数個穿設してあり、このガス噴
出孔（５）には可燃性ガス（11）が通るガス供給路
（６）が設けてある。そして、アシストガス（10）及び
可燃性ガス（溶接用ガス、都市ガス等）（11）を導入す
る各ガス供給口は、ノズル（１）本体の外側適所にそれ
ぞれ設けてある。
切断用ノズル（１）の主ノズル部（２）は先端を狭さく
部とした筒体（３）のほぼ中心に小径のノズル孔（４）
を設けてある。この主ノズル部（２）のノズル孔（４）
を中心として、同心円上に適宜間隔をあけて等分に小径
のガス噴出孔（５）が複数個穿設してあり、このガス噴
出孔（５）には可燃性ガス（11）が通るガス供給路
（６）が設けてある。そして、アシストガス（10）及び
可燃性ガス（溶接用ガス、都市ガス等）（11）を導入す
る各ガス供給口は、ノズル（１）本体の外側適所にそれ
ぞれ設けてある。
なお、第１図（ａ）（ｂ）に示す実施例では、複数個
のガス噴出孔（５）はノズル孔（４）を中心とする同心
円上に配設しているが、これらのガス噴出孔（５）はノ
ズル孔（４）を包囲し、独立にかつ均等に分布・点在す
るものであれば同じ効果を達成できる。
のガス噴出孔（５）はノズル孔（４）を中心とする同心
円上に配設しているが、これらのガス噴出孔（５）はノ
ズル孔（４）を包囲し、独立にかつ均等に分布・点在す
るものであれば同じ効果を達成できる。
このように構成した切断用ノズル（１）は、被加工物
（30）から所定間隔をあけた位置にセツトし、レーザ発
振器により発振されたレーザビーム（20）はレンズによ
つて集束され、切断用ノズル（１）の中心を通つて被加
工物（30）を照射する。そして、このレーザビーム照射
位置（40）にはアシストガス（10）が噴射される。レー
ザビーム（20）の照射と同方向に噴射される可燃性ガス
（11）は、可燃性ガス供給口から一旦切断用ノズル
（１）内の上部に設けたガス溜り部（図示せず。）に送
られ、ここでほぼ一定圧になつた可燃性ガス（11）が、
各ガス噴出孔（５）からアシストガス（10）の周囲に均
一に噴射して、このアシストガス（10）を取巻く。これ
によりアシストガス（10）の純度は維持され、アシスト
ガス（10）のガス圧を上げることなく被加工物（30）の
下部にまで供給できるので厚板の被加工物（30）であつ
ても切断面は美麗に、かつ高速化した切断作業が行え
る。
（30）から所定間隔をあけた位置にセツトし、レーザ発
振器により発振されたレーザビーム（20）はレンズによ
つて集束され、切断用ノズル（１）の中心を通つて被加
工物（30）を照射する。そして、このレーザビーム照射
位置（40）にはアシストガス（10）が噴射される。レー
ザビーム（20）の照射と同方向に噴射される可燃性ガス
（11）は、可燃性ガス供給口から一旦切断用ノズル
（１）内の上部に設けたガス溜り部（図示せず。）に送
られ、ここでほぼ一定圧になつた可燃性ガス（11）が、
各ガス噴出孔（５）からアシストガス（10）の周囲に均
一に噴射して、このアシストガス（10）を取巻く。これ
によりアシストガス（10）の純度は維持され、アシスト
ガス（10）のガス圧を上げることなく被加工物（30）の
下部にまで供給できるので厚板の被加工物（30）であつ
ても切断面は美麗に、かつ高速化した切断作業が行え
る。
発明の効果： 本発明は、主ノズル部の周囲に穿設した複数個のガス
噴出孔から燃焼時に動粘性係数の高い可燃性ガスをレー
ザビームの照射方向及びアシストガスの噴射方向と同方
向に噴射することにより、この可燃性ガスは互いにから
みついてアシストガスの周囲を取巻き、空気の混入及び
アシストガスの拡散を防止して、アシストガスの純度を
保ち得ることができるので、厚板の被加工物の切断及び
切断の高速化が容易に達成され、切断面もドロスの付着
しないきれいな仕上り面とすることが可能であり、ガス
噴出孔を小孔にしたことと、ガス噴出孔から噴射するガ
スを動粘性係数の高い可燃性ガスにしたことにより、こ
のガスの使用量は少量で済み経済的である等多くの利点
を有し、産業上の利用度が大なるものである。
噴出孔から燃焼時に動粘性係数の高い可燃性ガスをレー
ザビームの照射方向及びアシストガスの噴射方向と同方
向に噴射することにより、この可燃性ガスは互いにから
みついてアシストガスの周囲を取巻き、空気の混入及び
アシストガスの拡散を防止して、アシストガスの純度を
保ち得ることができるので、厚板の被加工物の切断及び
切断の高速化が容易に達成され、切断面もドロスの付着
しないきれいな仕上り面とすることが可能であり、ガス
噴出孔を小孔にしたことと、ガス噴出孔から噴射するガ
スを動粘性係数の高い可燃性ガスにしたことにより、こ
のガスの使用量は少量で済み経済的である等多くの利点
を有し、産業上の利用度が大なるものである。
第１図（ａ）（ｂ）はこの発明の１実施例を示すもの
で、第１図（ａ）は縦断面図、第１図（ｂ）は第１図
（ａ）の下面を示す端面図、第２図は本発明の実施態様
を示す縦断面図、第３図は従来のレーザ切断用ノズルの
縦断面図である。 （１）（51）……レーザ切断用ノズル、（２）……主ノ
ズル部 （３）（53）……筒体、（４）……ノズル孔 （５）（52）……ガス噴出孔、（６）……ガス供給路 （10）……アシストガス、（11）……可燃性ガス （20）……レーザビーム、（30）……被加工物 （40）……レーザビーム照射位置、（55）……酸素ガス
で、第１図（ａ）は縦断面図、第１図（ｂ）は第１図
（ａ）の下面を示す端面図、第２図は本発明の実施態様
を示す縦断面図、第３図は従来のレーザ切断用ノズルの
縦断面図である。 （１）（51）……レーザ切断用ノズル、（２）……主ノ
ズル部 （３）（53）……筒体、（４）……ノズル孔 （５）（52）……ガス噴出孔、（６）……ガス供給路 （10）……アシストガス、（11）……可燃性ガス （20）……レーザビーム、（30）……被加工物 （40）……レーザビーム照射位置、（55）……酸素ガス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭62−82193（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭56−32077（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B23K 26/00
Claims (2)
- 【請求項１】筒体先端に、レーザビームの照射およびア
シストガスの噴射のためのノズル孔を有する主ノズル部
を設けるとともに、このノズル孔を包囲するように、か
つ同心円状に等間隔に分布・点在するように互いに独立
する複数個のガス噴出孔を設け、これら複数個のガス噴
出孔に動粘性係数の高い可燃性ガスの供給路を連通させ
ることを特徴とするレーザ切断における切断用ノズルの
構造。 - 【請求項２】レーザ切断用ノズルのノズル孔を包囲する
とともに、同心円状に等間隔に分布・点在するように設
けられる互いに独立する複数個のガス噴出孔から、レー
ザビームの照射位置に噴出されるアシストガスを取巻く
ように、動粘性係数の高い可燃性ガスを噴射することを
特徴とするレーザ切断における切断方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63007750A JP2844597B2 (ja) | 1988-01-18 | 1988-01-18 | レーザ切断における切断用ノズルの構造とその切断方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63007750A JP2844597B2 (ja) | 1988-01-18 | 1988-01-18 | レーザ切断における切断用ノズルの構造とその切断方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01181991A JPH01181991A (ja) | 1989-07-19 |
| JP2844597B2 true JP2844597B2 (ja) | 1999-01-06 |
Family
ID=11674371
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63007750A Expired - Lifetime JP2844597B2 (ja) | 1988-01-18 | 1988-01-18 | レーザ切断における切断用ノズルの構造とその切断方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2844597B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3092021B2 (ja) * | 1991-09-27 | 2000-09-25 | 三菱電機株式会社 | レーザ加工装置の切断加工ヘッド |
| TW270907B (ja) * | 1992-10-23 | 1996-02-21 | Mitsubishi Electric Machine | |
| US5609781A (en) * | 1992-10-23 | 1997-03-11 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Machining head and laser machining apparatus |
| US5477026A (en) * | 1994-01-27 | 1995-12-19 | Chromalloy Gas Turbine Corporation | Laser/powdered metal cladding nozzle |
| JP2846297B2 (ja) * | 1997-02-07 | 1999-01-13 | 三菱重工業株式会社 | レーザ切断方法 |
| JP5889555B2 (ja) * | 2011-07-05 | 2016-03-22 | 小池酸素工業株式会社 | レーザ切断方法及びレーザ切断装置 |
| DE102015015037A1 (de) * | 2015-11-23 | 2017-05-24 | Lubas Maschinen Gmbh | Vorrichtung an einer Schneidmaschine |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5632077A (en) * | 1979-08-22 | 1981-04-01 | Hitachi Ltd | Circuit for preventing reverse rotation of ignition means of internal combustion engine |
| JPS62187588A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-08-15 | Koike Sanso Kogyo Co Ltd | レ−ザ用ノズル高さの制御方法及び装置 |
| JPS6282193U (ja) * | 1985-11-08 | 1987-05-26 |
-
1988
- 1988-01-18 JP JP63007750A patent/JP2844597B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01181991A (ja) | 1989-07-19 |
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