JP3083320B2 - 取り除き工具に対して移動される金属被加工物から物質を取り除く装置 - Google Patents

取り除き工具に対して移動される金属被加工物から物質を取り除く装置

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、取り除き工具に対して移動される金属被加
工物から物質を取り除くための装置、特に板金を切断す
るための装置に係る。前記装置における加工では、被加
工物の表面が融解されること無くある温度まで予備加熱
される。前記温度では、予備加熱された部分に加圧ジェ
ットとして吹き付けられる燃焼ガスによって発火が開始
し、このジェットによって被加工物の燃焼物質が、前記
燃焼によって生じる切削みぞから吹き飛ばされる。
前記被加工物の表面の、被加工物発火温度への予備加
熱は、加熱ガス、たとえばアセチレンと酸素がら成る混
合ガスを用いて行われる。この予備加熱処理の間に融解
点に達することはない。加熱ガスのエネルギーが、切り
口内にも入り込むことが重要であると見なされる。使用
される燃焼ガスは酸素で、これを用いて被加工物の物質
が燃焼されて酸化物となる。酸化物は燃焼ガスの圧力に
よって吹き飛ばされる。切り口すなわち滑らかな壁をも
つ切削みぞが作り出される。
一般に公知のレーザービームガス切断装置による切断
では、燃焼ガスのジェットと前記ジェットと同軸のレー
ザービームが、板金を切断するために用いられる。この
レーザービームガス切断装置における切断は、20mm以下
の厚さの板金のために使用されるとき、切削速度が従来
型の自生ガス切断装置による切断よりも大きくなる。し
かしながら、より厚めの板の切削面の品質は劣るであろ
う。およそ10mmおよびそれ以上の厚さを持つ板が切削さ
れるとき、焼かれてできた空洞の数は増加し、平均され
た山−谷間の高さは100μｍをしばしば超えるであろ
う。焼かれてできた空洞と表面の粗さは、融解・燃焼時
の入射レーザー光によって取り除き前端部上に生じる乱
流に起因する。発生する乱流は切削速度を低下させるで
あろう。
したがって本発明の目的は、上に述べた特徴を持つ従
来装置を、以下のように改良することである。すなわち
厚い被加工物たとえば30mm以上の厚さの鋼板も、50μｍ
以下の山−谷間高さの切削みぞ壁面を生成する高速物質
取り除き加工を受けられる。
前記目的は、燃焼ガスに加えてレーザービームをも切
削みぞに照射しそこでレーザ光が取り除き前端部にぶつ
かるという特徴によって達成される。
前記切断は、従来のレーザービームガス切断装置に関
連して知られているが、これらの従来装置では、板厚の
増加にしたがって、前記山−谷間高さの増加と切削速度
の低下が生じる。これに対して本発明は、厚板の場合に
おいて、山−谷間高さの増加と切削速度の減少は、レー
ザー放射が取り除き面上に突き当たる前に加工部分の表
面が予備加熱される場合には回避されるという重要な発
見を利用する。この場合にのみ、切削工程が被加工物の
表面から出発するとき、欠陥のない燃焼を期待すること
が可能であろう。この欠陥のない燃焼は自生ガス切断装
置における切断から公知である。本装置における切断で
は、取り除き前端部に照射されるレーザー放射は、切削
溝に熱エネルギーを追加的に結合するために役立ち、こ
うして融解工程にいかなる乱流も引き起こすことなく切
削速度を増大する。この結果、レーザー放射は、下側の
切断部で平らな取り除き前端部を加熱し平坦化する。予
備加熱が行われなければ、最初の加工すなわち切削加工
が開始される点に起因する不安定が生じる。この不安定
は、たとえば反射条件が変わることにより、導入される
放射エネルギーが変化することによって引き起こされ
る。
得られた結果は、燃切安定化レーザービームガス切断
である。厚さ30mm以上の板では、好ましくはRZ＜50μｍ
の山−谷間高さを持つ平滑切削面が得られるであろう。
切削はバリが無く、実際にはバリが生成する場合でも簡
単に除去することができよう。切削速度は増大し、たと
えば80mmの非常に厚い板を切断することもできよう。材
料の燃切安定化燃焼によって、時間に関して安定した発
熱反応が得られる。前記発熱反応では、燃焼ガスの最適
エネルギー利用が行われ、レーザー放射エネルギーは可
能な最上の方法で取り除き前端部に結合される。レーザ
ー放射の切削効率に対する燃焼ガスの切削効率の比は、
公知のレーザービームガス切断装置におけるより数倍も
高い。したがってこれらの公知装置における切断が改良
されることは直ちに明かである。
レーザー放射で予備加熱部分を予備加熱することは適
切であろう。レーザー放射を用いた予備加熱は、あらゆ
る場合に使用でき、そして各々の加工の場合に適合され
るという利点を提供する。この予備加熱は、特に被加工
物の予備加熱と、切削みぞへの照射とのために同一のレ
ーザー発光源のレーザー放射を使用する可能性を提供す
る。この点に関して、１つのレーザービームを用いるこ
とが有利であろう。しかしながら、相互に別個に案内さ
れる２つのレーザービームを用いることも可能である。
したがって、公知のレーザービームガス切断の場合のよ
うに単一のレーザーだけが必要となる。
予備加熱部分の温度が、材料の少なくとも発火温度に
調節されるように制御することが有利であろう。予備加
熱部分の温度の調節は、切削作業中に前記温度が、予備
加熱部分の発火温度以下に落ちないことを保証するため
に用いられ、さらに溶解温度に達しないことを保証する
ために用いられる。前記制御は、とくに被加工物の表面
が、たとえば酸化によって、予備加熱部分ごとに異なる
発火作用を示すような場合に必要になるであろう。前記
制御は、特に被加工物の表面がレーザー放射に関して異
なる吸収作用を示す場合に、レーザー放射を用いる予備
加熱と関連して利点を提供するであろう。前記予備加熱
部分の温度を一定に保持することは、とくに、発火温度
と融解温度との間に僅かな差が存在する場合に被加工物
の最適加工を可能にするであろう。
本装置はまた、次の態様で行われる。すなわち、誘導
コイルおよび／またはアーク電極および／またはマイク
ロ波放射器および／またはガスバーナーが、予備加熱の
ために使用される。この場合、従来の加熱手段が用いら
れ、その特有の利点が有効に利用される。この態様では
たとえば、加熱ガスで予備加熱するために、環状ノズル
を備えたガスバーナーが用いられ、前記環状ノズルの加
熱廃ガスは燃焼ガスと同軸的に流出するようにして実行
される。前記燃焼ガスと同軸的に流出する加熱ガスは、
燃焼ガスジェットを支持する。したがって前記燃焼ガス
ジェットは、被加工物上に非常に小さな、すなわち拡が
らない直径でぶつかり、その結果切削みぞは小さいまま
に保たれる。これは板材加工では利点である。公知の自
生ガス切断装置における切断の場合と全く同様に、高比
率の加熱エネルギーが、切削みぞに侵入しここで融解加
工に関与するために利用される。
切削みぞに照射されるレーザー放射は、パルス状に放
射される態様であるのが有利であろう。レーザー放射が
パルス状に放射されるとき、結合される出力は変動され
得る。パルスの変動は加工速度の制御を可能にするばか
りではなく、局部的融解および燃焼加工の変動、したが
って切削された壁面の品質やその山−谷間高さの変動を
可能にする。
予備加熱部分を燃焼から保護する方策が極めて重要で
あることが分かった。前記燃焼は、切削みぞの横から漏
れ出る燃焼ガスによって、または周囲の大気との反応に
よって引き超こされる。前記保護は、他のガスとの早期
反応から守るガスを前記予備加熱部分に流すことによっ
て、および／または非反応ガスを燃焼ガスに混合するこ
とによって達成される。前記非反応ガスの混合は以下の
態様で行わねばならない。すなわち所望の切削効果は、
依然として前記被加工物材料と燃焼ガスとの発熱反応に
主として起因し、且つ、前記切削みぞの画面での早期反
応はもはや生じない。しかしながら前記非反応ガスは、
依然として前記被加工物の燃焼物質の排出と吹き払いに
関与する。前記非反応ガスとして用いられるガスは不活
性または還元冷却ガスまたは還元加熱ガス、たとえば窒
素である。前記早期反応から予備加熱部分を保護するた
めのガスを当該予備加熱部分に流すことは、燃焼ガスと
同軸的に流出する予備加熱環状ノズルの加熱ガスによっ
て達成することもできる。この場合、保護ガスまたは加
熱廃ガスによって、燃焼ガスジェットが偏向または汚染
されないように注意が払われなければならない。
たとえば100mm以上の厚さの非常に厚い板の場合は、
燃焼ガスに加えて切削溝に照射されるレーザー放射を、
弱めるかおよび／または切ることができるような態様で
本発明を実行することが有利であるかも知れない。前記
予備加熱のためにレーザー放射を用いることは依然とし
て有利であろう。
本発明は、取り除き工具に対して移動される金属被加
工物から物質を取り除くための装置、特に板金を切断す
るための装置に係る。前記装置は、燃焼ガスによって燃
焼が引き起こされる温度で、融解温度以下の温度に被加
工物の表面を予備加熱するための手段と、前記予備加熱
部分に加圧燃焼ガスを吹き付けるために用いられる前記
燃焼ガスのためのノズルと、を含んでいる。先に記載し
た課題の説明の方針に沿う装置を構成するために、前記
装置は、切削みぞの取り除き前端部に燃焼ガスと共にぶ
つかるレーザービームを備えるように構成される。
レーザービームの焦点が被加工物の上方に配置される
態様で、装置を構成することが有利であろう。前記焦点
のこのような配置は、切削速度の増加を助長することが
わかる。さらに、切削みぞに隣接する被加工物を、横方
向に照射するレーザービームの一部は予備加熱のために
用いることができる。この場合、レーザービームによっ
て生成された予備加熱部分は、燃焼ガスジェットか被加
工物上にぶつかる範囲よりも大きくなるであろう。前記
燃焼ガスジェットが予備加熱材料に常にぶつかること、
そしてまた切削速度が切削みぞに照射されたレーザービ
ームによって増加されることを保証するためには単一レ
ーザービームで充分である。
前記装置は、前記レーザービームが前記燃焼ガス用ノ
ズルを通過する場合には、被加工物に近接した部分が単
純化されるだろう。前記レーザービームが燃焼ガスジェ
ットと同軸的に配置されることによって次のことが保証
される。すなわち、特に様々な厚みの板が取り扱われる
場合に、レーザービームが、取り除き前端部の予め定め
られた位置に常にぶつかる。前記装置は、燃焼ガスのた
めのノズルが被加工物に向かって段階的に先細になるガ
ス切断ノズルであって、レーザービームの焦点は最も狭
いノズル段に配置されるように構成することができる。
前記燃焼ガスのためのノズルの段階構成は、一方では燃
焼ガスジェットを形づくるために備えられ、他方ではレ
ーザービームの、長さによって変わる断面に適合する効
果を奏する。最も狭いノズル段内へのレーザービームの
焦点の配置は、特にノズルの穴を可能な限り小さい寸法
に限定することができるという効果をもつ。このことは
ガスジェットのためのノズルの長い射程に関連して重要
である。
前記装置は、最小ノズル直径が予備加熱部分よりも小
さくなるように構成される。従って前記燃焼ガスジェッ
トの直径は出来るだけ小さく保持され、燃焼ガスジェッ
トの前記直径が切削みぞの幅をもっぱら決定する。
前記燃焼ガスジェットを良好に束ねることは、燃焼ガ
スのためのノズルが、少なくとも8:1の穴長対穴径比の
細い穴を有している場合に達成される。
様々な板厚に適合するようにされた前記装置において
前記取り除き効果を可能とするために、前記装置はその
ノズル直径が以下のようになるように構成されている。
log［sd/［mm］］＝６・s/［ｍ］＋ｂ sd＝ノズル径 ｓ＝鋼板の厚さ ｂ＝実験値（−0.4＜ｂ＜0.1） 前記装置はまた次のように構成されても良い。すなわ
ち、前記予備加熱部分を予備加熱するために用いられる
レーザービームが、ノズルの前方を走行し、且つ、前記
ノズルの長さ方向軸線に対して鋭角を成して延伸するよ
うに配置される。この構造設計は、レーザービームが、
非常に厚い板の取り除き前端部に殆ど放射されないか、
または一時的に全く放射されない場合に、あるいは燃焼
ガスと同軸のレーザービームに加えて前記同軸レーザー
ビームとは別個の予備加熱が行われるべき場合に特に有
利であろう。レーザービームの傾斜配置は、被加工物へ
向かって次第に細くなっている燃焼ガスノズルの外部構
造に特に適合される。円形断面を持つレーザービームに
よって、被加工物の予備加熱部分上に形成される予備加
熱スポットは楕円である。この長さ方向の伸長によっ
て、高い割合のレーザービームが切削みぞ内に放射され
る。そしてそのレーザービームは、傾斜姿勢にもかかわ
らず、特に大きな取り除き深さの場合に前記取り除き前
端部が浅くなる時に、取り除き前端部に対して照射され
る。
本装置の有利な一つの構造設計において、レーザービ
ームは、取り除き前端部に照射されそしてまた予備加熱
を行うためにも用いられる。これは２つの別々に誘導さ
れたビームによって達成される。このために、装置は次
のように構成される。すなわちレーザー発光源が備えら
れ、このレーザー発光源からのレーザービームがビーム
スプリッタに供給され、このビームスプリッタによって
反射された光線の第１成分が燃焼ガスと同軸に、取り除
き前端部に向かうようにされ、また第２成分は予備加熱
部分に向かうようにされる。前記レーザー発光源は、装
置全体について単一のレーザーとすることができる。
切削みぞ、および切削みぞの周りの領域の所望の位置
にレーザー放射を柔軟な態様で案内するために、光ファ
イバによってレーザー放射が伝送されるように、装置は
構成される。前記柔軟構成および光ファイバの採用は、
再加熱の実行、あるいは取り除き前端部の特定点へのレ
ーザービームの案内をも可能とする。
図示の実施例に基づいて本発明を説明する。ここに、
図１は、概略的に表した取り除き装置の垂直断面図を示
す。
図２は、図１と同様の図であり、ここではより大きな
予備加熱部分を作り出すためにレーザービームが前方を
走行する。
図３、図４は、レーザー放射により予備加熱し、且
つ、同時に取り除き前端部にレーザービームを照射する
ために用いられる装置を示す。
図５は、予備加熱部分の監視つき装置を示す。
図６は、予備加熱部分の温度を制御するためのブロッ
ク図を示す。
図７は、従来のレーザービームガス切断加工を受けた
被加工物の断面図を示す。
図８は、本発明のレーザービームガス切断加工を受け
た被加工物の断面図を示す。
図９は、従来のレーザービームガス切断加工および本
発明のレーザービームガス切断加工において、結合され
る各パワー比率を説明するための、送り速度に対するパ
ワーの依存性を示す概略図を表す。
図10は、板厚ｓに対する燃焼ガスノズルの最小直径sd
の依存性を示す概略図を示す。
図11は、レーザービームの断面の有利な強度分布を示
す。
図１は被加工物10すなわち、厚さｓの板金または板を
表す。この被加工物10とレーザービーム23との間では、
方向28に相対移動が行われる。レーザービーム23は、燃
焼ガスのためのノズル20と同軸的に配置される。このノ
ズルを用いて燃焼ガス12が被加工物10の表面11上に吹き
付けられる。燃焼ガス用ノズル20、或いはその穴24は、
被加工物10に向かって細くなる段に分割され、最も細い
ノズル段20′を有している。その穴径sdが図２に示され
る。この穴径sdは、穴24の長さに比較して非常に小さ
い。穴径sdに対する穴長25の比は少なくとも8:1であ
る。したがって燃焼ガス12のためのノズル20の最大可能
射程が得られる。このような長い射程によって、燃焼ガ
ス12は、実質的にジェットを拡張することなく比較的長
距離にわたって吹き出される。このことは狭い切削みぞ
14に対して有利である。切削工程で切り口として切削さ
れる切削みぞ14は、図１から図５において縦平行線を引
いて示されている。この切削みぞ14から、交差平行線を
引いた、まだ加工されていない被加工物10の領域への遷
移が取り除き前端部16を構成する。この取り除き前端部
16で、物質は溶かされ燃焼される。燃焼した物質すなわ
ちその酸化物は、燃焼ガスのジェットによって吹きとば
される。
レーザービーム23のレーザー放射15は、焦点距離30を
もつ焦点レンズ29を用いて集束される。焦点22は最も狭
いノズル段20内に配置される。前記集束はこのような性
質を有する。したがって穴24は、レーザー放射がノズル
20の内壁に接触しないように数段に分割されている。前
記焦点22が被加工物表面11の上方に配置されているとい
う事実によって、レーザービーム23はノズルから遠ざか
る方向において拡張する。そしてこの拡張により、ある
割合のレーザー放射が、切削みぞ14内の取り除き前端部
16に照射されず、取り除き前端部の周囲に位置する予備
加熱部分13内の物質を予備加熱する。
被加工物10は、予備加熱部分13の物質が燃焼ガス12に
よって発火するように予備加熱される。そして物質は酸
化作用で燃焼し、燃焼ガスジェット12の圧力によって吹
きとばされる。これにより切削みぞ14は、取り除き前端
部16を形成しながら深くなっていく。このことは概略的
に示されている。用いられる燃焼ガス12はたとえば酸素
である。鋼とチタンの場合には少なくとも99.5％の純度
の酸素の使用が有用であることが証明されている。燃焼
ガスすなわち混合ガスは切削されるべき物質と発熱的に
反応する。パワーはこうして解放され、切削前面に照射
された放射パワーが共に切削パワーを構成する。この切
削パワーは物質を融解し燃焼する。燃焼残留物31は、燃
焼ガス12のジェットによって吹きとばされる。
図９は、20mmの厚さの鋼板を切断するのに必要なパワ
ー32の曲線を、送り速度の関数として示す。カープ43
は、従来のレーザーガス切断装置における切断（すなわ
ち、酸素が被加工物の表面11に吹き付けられ、切削され
るべき物質を予備加熱するレーザー放射が結合される切
断）において要求されるレーザーパワーを示す。必要な
レーザーパワーを表す曲線43は、送り速度が上がるにつ
れてきわめて険しく上昇する。このことは、レーザーパ
ワーに対する、反応燃焼ガスジェットによって結合され
るパワーの割合が減少することと等価である。図７か
ら、50mmの厚さの鋼板が従来のレーザービームガス切断
装置で切断されるとき、表面粗さが大きくなり、さらに
切削速度すなわち被加工物の送り速度が比較的低くなる
ことが分かる。
図１によれば、予備加熱部分13は融解温度以下の温度
に予備加熱される。しかし前記温度は発火温度に等しい
かまたはこれより高い。予備加熱部分は比較的大きい。
したがって燃焼ガス12のジェットは、物質の発火可能表
面に突き当たり前記物質を燃焼する。予備加熱部分の寸
法が大きいために、切削領域はレーザー放射によって完
全に照射される。そしてこのことにより、過度の鉄−酸
素反応が行われるときに、取り除き前端部がレーザービ
ームの領域から離れるのが防止される。前記離反により
切削反応が終了する。そして前記は、取り除き前端部と
切削みぞの側壁とにおいて燃切りを引き超こすかもしれ
ない。しかし、物質の取り除きが、鋼板面上の予備加熱
部分において数100Wの発火パワーを有する予備加熱を伴
って行われるならば、切削作業は中断されず維持され
る。そして高い送り速読を可能とするために、取り除き
前端部16を介して結合されるレーザーパワーは比較的低
くなることが分かる（図９、曲線44）。さらに、図８か
ら表面の品質が非常に良好であることが分かる。
単一のレーザービーム23が、取り除き前端部16に作用
するためにも予備加熱を行うためにも用いられる場合に
は、レーザービーム23の幾何学的配置によって、極度に
高い割合の光線を予備加熱パワーとして用いることが容
易に発生するかもしれない。したがって、レーザービー
ム23内の強度分布が変動可能であると非常に有利であろ
う。これは特に図11に基づいて行うことができよう。前
記図11では、レーザービーム23は、ｒ＝０であるその中
央で最大値33を持つ。前記最大値33は、前記最大値33と
隔たる位置に存在し半径r1を持つ環状の二次最大値34に
よって取り囲まれる。図11の右側の図によれば、最大値
33の直径は切削みぞの幅ｗにほぼ対応する。したがって
レーザービーム23のパワーの主要な割合部分は、被加工
物10から物質を切削するために結合される。一方、予備
加熱部分13の予備加熱は二次最大値34によって達成され
る。エネルギー分布は最大値33と二次最大値34とを変動
することによって簡単に制御することができるという事
実から、送り速度に応答する適切な制御が何らの支障な
く実行される。
図２は燃焼ガスのためのノズル20を備えた物質取り除
きのための装置を示す。これは、図１に示された態様で
構成され配置されている。しかしながら前記ノズル20
は、レーザービームを通過せしめるためには用いられな
い。レーザービーム23は、その軸線23′がノズル20の縦
軸20″に関して角度αだけ傾斜するように配置されてい
る。前記傾斜は相対送り方向28において前方に傾斜して
いる。レンズ29による集束は以下のように行われる。す
なわち焦点22は被加工物表面11の上方に配置され、且
つ、レーザー放射17は、相対送り方向28に見て取り除き
前端部16の正面に位置する予備加熱部分13の上に当た
る。予備加熱部分13は少なくとも発火温度まで予備加熱
される。レーザービーム23の傾斜は楕円形のビームスポ
ットを生じる。このビームスポットは取り除き前端部16
の上端を超えて突出する。したがってレーザービーム15
の一部は切削みぞ14内に照射され、そして取り除き前端
部16が傾斜して延伸するとき、前記取り除き前端部にも
照射される。レーザービーム15のビームスポットと燃焼
ガス12のジェットスポットが重なり合わないとき、前記
は確実に阻害される。この場合、レーザービーム23は予
備加熱部分13の予備加熱を引き起こすだけであろう。切
断加工の進展は、レーザービームスポットと燃焼ガスジ
ェットスポットの相対位置によっても影響される。燃焼
ガス用ノズル20の穴24の外側でレーザー放射を使用する
ことは、ノズル20とレーザービーム15とを別々に、可能
な最適の態様で切断加工に適合させる可能性を与える。
燃焼ガスのためのノズル20の最適適合は、ノズル径sd
がつぎの寸法を持つ時に達成される。すなわち、 log［sd/［mm］］＝６・s/［ｍ］＋ｂ sd＝ノズル径 ｓ＝鋼板の厚さ ｂ＝実験値（−0.4＜ｂ＜0.1） この寸法は、図10に示した図によって明らかにされる。
パラメータｂの変動範囲は、ガス圧力が増えるときノズ
ル径sdが減るかもしれないという事実による。最小ノズ
ル径は超音速ノズルで実現される。
図３から図５は、予備加熱部分13が、特別に誘導され
るレーザービームによって予備加熱される場合に、材料
取り除きのための装置をどのようにして可能な最適の態
様で構成するかを示す。図３によれば、図示しない放射
源18のレーザー放射18′がビームスプリッタ26に供給さ
れる。このビームスプリッタは、被加工物10の表面11を
予備加熱するための手段19の構成部分である。ビームス
プリッタ26は、穴を備えた反射ミラーであり、第一の大
きな成分26′は集光ミラー35に反射される。この集光ミ
ラー35は、前記放射成分をレーザービーム23として、ノ
ズル20を通して切削みぞ14に集束する。ノズル20の段を
付けた構造設計は、レーザービームの焦点が切削みぞ内
に位置するこのレーザービーム23の構成の場合にも有利
だろう。第二の放射成分26″はビームスプリッタ26の穴
を通って集光ミラー36に集まる。予備加熱部分13はここ
からの放射に晒される。
図４はレーザービーム23を、集光レンズ29によって、
燃焼ガスノズル20のステップ穴24を通して切削みぞ14に
集束する態様を示す。予備加熱部分13の予備加熱は、手
段19の複数個の光ファイバ27を介して加工部分に誘導さ
れる別個のレーザービームによって行われる。光ファイ
バ27は、被加工物表面11の近傍の予備加熱効果を生じさ
せたい位置で終端する。レーザーヘッドの構造上の要求
に応じて、光ファイバ27は切削ガスノズル20の周囲に配
列される。これらの光ファイバによって達成される加熱
配置は、実際には加熱が加熱ガスを用いて実行される場
合に本件において用いられるように適合された形式の環
状ノズルの配置に対応する。
図５は、光ダイオード37の形式での放射検出器を含
む、図３と同様の実施例を示す。図６によれば、前記光
ダイオードは比較器40を介して制御ユニット39に接続さ
れる。光ダイオード37は予備加熱部分13から熱放射を受
け取り、受け取った出力ＰThにしたがって電圧ＵThを生
じる。増幅器38は前記電圧ＵThに対応する実際電圧Ｕis
tを比較器40に供給する。この比較器には、達成される
べき最低温度である、予備加熱部分13の発火温度に対応
する電圧Ｕgrenzが付加的に印加されている。Ｕgrenzと
Ｕistとの差は制御ユニット39に作動電圧Ｕdとして供給
される。そしてレーザーすなわちレーザー放射源18は、
前記制御ユニット39によって対応的に作動される。図示
の例では、ガス放電はレーザーの電極電圧の影響をうけ
る。したがって放射光すなわちレーザー放射は、予備加
熱部分13の温度を増加または低下しあるいは前記温度を
一定に保持する。
フロントページの続き (72)発明者 ヘルツァイガー、ゲルト ドイツ連邦共和国 ヴェー―5106 レー トゲン―ロート レンスバッハストラッ セ 40 アー (56)参考文献 特開 昭59−104289（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−101993（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−10092（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−87996（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−122657（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−41485（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 26/00 - 26/42

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】取り除き工具に対して移動される金属被加
    工物（10）から物質を取り除くための装置、特に板金を
    切断するための装置であって、燃焼ガス（12）によって
    発火される融解温度以下の温度に被加工物（10）の表面
    （11）を予備加熱するための手段（19）、加圧下で燃焼
    ガス（12）を予備加熱部分（13）に吹き付けるために用
    いる燃焼ガス用ノズル（20）と、を備えており、 燃焼ガス（12）に加えて、切削みぞ（14）の取り除き前
    端部（16）にぶつかるレーザーを備えており、 燃焼ガスのためのノズル（20）が少なくとも8:1の穴長
    （25）対穴径（sd）比の細い穴（24）を有している いることを特徴とする装置。
  2. 【請求項２】レーザービーム（23）の焦点（22）は、被
    加工物10の上方に配置されることを特等とする請求項１
    に記載の装置。
  3. 【請求項３】レーザービーム（23）は、燃焼ガス（12）
    のためのノズル（20）を通過することを特徴とする請求
    項１または２に記載の装置。
  4. 【請求項４】燃焼ガスのためのノズル（20）は、被加工
    物（10）に向かって段階的に細くなるガス切削ノズルで
    あること、およびレーザービーム（23）の焦点（22）が
    最も狭いノズル段（20′）に配置されることを特徴とす
    る請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
  5. 【請求項５】最小ノズル直径（sd）が予備加熱部分（1
    3）より小さいことを特徴とする請求項１から４のいず
    れか一項に記載の装置。
  6. 【請求項６】ノズル直径（sd）が以下のように寸法決定
    されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項
    に記載の装置。 log［sd/［mm］］＝６・s/［ｍ］＋ｂ sd＝ノズル径 ｓ＝鋼板の厚さ ｂ＝実験値（−0.4＜ｂ＜0.1）
  7. 【請求項７】レーザービーム（23）の強度分布がその中
    央で最大値（33）を持ち、前記最大値（33）の周りに円
    形の二次最大値（34）を持つことを特徴とする請求項１
    から６のいずれか一項に記載の装置。
  8. 【請求項８】取り除き工具に対して移動される金属被加
    工物（10）から物質を取り除くための装置、特に板金を
    切断するための装置であって、燃焼ガス（12）によって
    発火される融解温度以下の温度に被加工物（10）の表面
    （11）を予備加熱するための手段（19）と、加圧下で燃
    焼ガス（12）を予備加熱部分（13）に吹き付けるために
    用いる燃焼ガス用ノズル（20）と、を備えており、 燃焼ガス（12）に加えて、切削みぞ（14）の取り除き前
    端部（16）にぶつかるレーザーを備えており、 前記燃焼ガス用ノズルの直径（sd）が以下のように寸法
    決定されることを特徴とする装置。 log［sd/［mm］］＝６・s/［ｍ］＋ｂ sd＝ノズル径 ｓ＝鋼板の厚さ ｂ＝実験値（−0.4＜ｂ＜0.1）
  9. 【請求項９】レーザービーム（23）の焦点（22）は、被
    加工物10の上方に配置されることを特徴とする請求項８
    に記載の装置。
  10. 【請求項１０】レーザービーム（23）は、燃焼ガス（1
    2）のためのノズル（20）を通過することを特徴とする
    請求項８または９に記載の装置。
  11. 【請求項１１】燃焼ガスのためのノズル（20）は、被加
    工物（10）に向かって段階的に細くなるガス切削ノズル
    であること、およびレーザービーム（23）の焦点（22）
    が最も狭いノズル段（20′）に配置されることを特徴と
    する請求項８から10のいずれか一項に記載の装置。
  12. 【請求項１２】最小ノズル直径（sd）が予備加熱部分
    （13）より小さいことを特徴とする請求項８から11のい
    ずれか一項に記載の装置。
  13. 【請求項１３】レーザービーム（23）の強度分布がその
    中央で最大値（33）を持ち、前記最大値（33）の周りに
    円形の二次最大値（34）を持つことを特徴とする請求項
    ８から12のいずれか一項に記載の装置。
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