JP3394334B2 - レーザ加熱による厚板切断装置 - Google Patents
レーザ加熱による厚板切断装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、厚板のワークに穿孔
あるいは切断加工を行う際に、レーザビームをワークに
照射し加熱を与え、この加熱部分に可燃性ガスを与えて
穿孔あるいは切断加工を行うようにしたレーザ加熱によ
る厚板切断装置に関する。
あるいは切断加工を行う際に、レーザビームをワークに
照射し加熱を与え、この加熱部分に可燃性ガスを与えて
穿孔あるいは切断加工を行うようにしたレーザ加熱によ
る厚板切断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、厚板のワークに切断加工を行う切
断手段としては、高出力レーザによる切断、ガス切断
（熔断）あるいはプラズマ切断が知られている。
断手段としては、高出力レーザによる切断、ガス切断
（熔断）あるいはプラズマ切断が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の高出力レーザによる切断では５ＫＷ級以上のレーザ
発振器が必要で高コストがかかってしまうと共に効率よ
い切断が出来ない。また、従来のガス切断、プラズマ切
断では切断面の厚さ方向の直角度が得にくいという問題
がある。
来の高出力レーザによる切断では５ＫＷ級以上のレーザ
発振器が必要で高コストがかかってしまうと共に効率よ
い切断が出来ない。また、従来のガス切断、プラズマ切
断では切断面の厚さ方向の直角度が得にくいという問題
がある。
【０００４】この発明の目的は、比較的低出力な２ＫＷ
級以下のレーザ発振器を用いて例えば厚板２０ｍｍ以上
のワークを効率よく切断すると共に、厚板の切断加工に
おいて、直線と円弧を組合せた輪郭形状の切断加工を実
現し、しかも厚さ方向の直角度を得るようにしたレーザ
加熱による厚板切断装置を提供することにある。
級以下のレーザ発振器を用いて例えば厚板２０ｍｍ以上
のワークを効率よく切断すると共に、厚板の切断加工に
おいて、直線と円弧を組合せた輪郭形状の切断加工を実
現し、しかも厚さ方向の直角度を得るようにしたレーザ
加熱による厚板切断装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は前述のごとき従
来の問題に鑑みてなされたもので、請求項１に係る発明
は、ＸＹ方向に相対的に移動自在のワークの上面に対し
て垂直方向から可燃性ガスを噴射する切断用ガスノズル
と、前記切断用ガスノズルから前記ワークへ可燃性ガス
が噴射される部分を加熱すべく前記ワークへレーザビー
ムを照射するレーザ照射ヘッドとを備えてなるレーザ加
熱による厚板切断装置において、前記レーザ照射ヘッド
から前記ワークへレーザビームが照射された部分は加工
進行方向に長い長円形状であり、前記切断用ガスノズル
から前記ワークへ噴射される可燃性ガスの噴射箇所は前
記レーザビームが照射された前記長円形状内であり、か
つ当該長円形状部分の中央部である。
来の問題に鑑みてなされたもので、請求項１に係る発明
は、ＸＹ方向に相対的に移動自在のワークの上面に対し
て垂直方向から可燃性ガスを噴射する切断用ガスノズル
と、前記切断用ガスノズルから前記ワークへ可燃性ガス
が噴射される部分を加熱すべく前記ワークへレーザビー
ムを照射するレーザ照射ヘッドとを備えてなるレーザ加
熱による厚板切断装置において、前記レーザ照射ヘッド
から前記ワークへレーザビームが照射された部分は加工
進行方向に長い長円形状であり、前記切断用ガスノズル
から前記ワークへ噴射される可燃性ガスの噴射箇所は前
記レーザビームが照射された前記長円形状内であり、か
つ当該長円形状部分の中央部である。
【０００６】請求項２に係る発明は、請求項１に記載の
厚板切断装置において、前記レーザ照射ヘッドに備えた
レーザ噴出口近傍に、溶融金属の付着あるいは進入を防
ぐためのエアカーテンを形成するエアカーテンノズルを
備えた構成である。
厚板切断装置において、前記レーザ照射ヘッドに備えた
レーザ噴出口近傍に、溶融金属の付着あるいは進入を防
ぐためのエアカーテンを形成するエアカーテンノズルを
備えた構成である。
【０００７】
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【００３０】
【００３１】
【００３２】
【００３３】
【００３４】
【００３５】
【００３６】
【００３７】
【００３８】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基いて詳細
に説明する。
に説明する。
【００３９】図１にはレーザ加熱による厚板切断装置の
第１実施例が示されている。図１においてレーザ加熱に
よる厚板切断装置１は、例えばＸ軸方向（図１において
左右方向）およびＹ軸方向（図１において紙面に対して
直交する方向）へ移動自在な図示省略のワークテーブル
上に載置されたワークＷとこのワークＷの上方に固定さ
れた加工ヘッド部３とを備えている。ワークＷと加工ヘ
ッド部３とは相対的に移動すればよいのでワークＷを固
定し、加工ヘッド部３をＸ軸，Ｙ軸方向へ移動せしめる
ようにしてもよいものである。
第１実施例が示されている。図１においてレーザ加熱に
よる厚板切断装置１は、例えばＸ軸方向（図１において
左右方向）およびＹ軸方向（図１において紙面に対して
直交する方向）へ移動自在な図示省略のワークテーブル
上に載置されたワークＷとこのワークＷの上方に固定さ
れた加工ヘッド部３とを備えている。ワークＷと加工ヘ
ッド部３とは相対的に移動すればよいのでワークＷを固
定し、加工ヘッド部３をＸ軸，Ｙ軸方向へ移動せしめる
ようにしてもよいものである。
【００４０】この加工ヘッド部３は図示省略のＺ軸駆動
モータによってＺ軸方向（図１において上下方向）へ移
動自在なＺ軸５の下部に設けられている。このＺ軸５に
はギヤ７が嵌合されており、このギヤ７には別のギヤ９
が噛合されている。このギヤ９はＣ軸駆動モータ１１の
出力軸１３に嵌着されている。
モータによってＺ軸方向（図１において上下方向）へ移
動自在なＺ軸５の下部に設けられている。このＺ軸５に
はギヤ７が嵌合されており、このギヤ７には別のギヤ９
が噛合されている。このギヤ９はＣ軸駆動モータ１１の
出力軸１３に嵌着されている。
【００４１】上記構成により、Ｃ軸駆動モータ１１を駆
動せしめると、出力軸１３を介してギヤ９が回転され
る。このギヤ９の回転によりギヤ７を介してＺ軸５がＺ
軸５を中心にしてＣ軸方向（Ｚ軸５の中心廻り方向）へ
回転されることになる。
動せしめると、出力軸１３を介してギヤ９が回転され
る。このギヤ９の回転によりギヤ７を介してＺ軸５がＺ
軸５を中心にしてＣ軸方向（Ｚ軸５の中心廻り方向）へ
回転されることになる。
【００４２】前記Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸およびＣ軸を制御せ
しめる制御装置１５が設けられている。
しめる制御装置１５が設けられている。
【００４３】前記加工ヘッド部３には切断用ガスノズル
１７と、レーザ照射ヘッド１９とを備えている。本実施
例においては、切断用ガスノズル１７が前記Ｚ軸５にブ
ラケット２１を介してＺ軸５より任意の距離Ｌだけ隔て
てＺ軸方向へ位置決めされて設けられている。レーザ照
射ヘッド１９はＺ軸５と同軸すなわちＺ軸５の下部に一
体化されており、Ｚ軸５内には集光レンズ２３を備えて
いると共に、前記レーザ照射ヘッド１９内には反射ミラ
ー２５がＸＹ平面に対して照射角度θだけ傾いて備えら
れている。しかも、レーザ照射ヘッド１９の図１におい
て左側下部に出射ノズル２７が設けられている。この出
射ノズル２９のレーザ射出口２９は切断用ガスノズル１
７の噴射方向に対して斜めの任意の角度より、反射ミラ
ー２５で反射されたレーザビームＬＢを加工進行と同一
線上に出射するように設けられている。
１７と、レーザ照射ヘッド１９とを備えている。本実施
例においては、切断用ガスノズル１７が前記Ｚ軸５にブ
ラケット２１を介してＺ軸５より任意の距離Ｌだけ隔て
てＺ軸方向へ位置決めされて設けられている。レーザ照
射ヘッド１９はＺ軸５と同軸すなわちＺ軸５の下部に一
体化されており、Ｚ軸５内には集光レンズ２３を備えて
いると共に、前記レーザ照射ヘッド１９内には反射ミラ
ー２５がＸＹ平面に対して照射角度θだけ傾いて備えら
れている。しかも、レーザ照射ヘッド１９の図１におい
て左側下部に出射ノズル２７が設けられている。この出
射ノズル２９のレーザ射出口２９は切断用ガスノズル１
７の噴射方向に対して斜めの任意の角度より、反射ミラ
ー２５で反射されたレーザビームＬＢを加工進行と同一
線上に出射するように設けられている。
【００４４】上記構成により、ワークＷに対してＺ軸を
図１において矢印で示したごとく加工進行方向へ移動せ
しめる。その際、図示省略のレーザ発振器より発振され
たレーザビームＬＢはＺ軸５内を通って集光レンズ２３
で集光される。集光レンズ２３で集光されたレーザビー
ムＬＢは反射ミラー２５で反射されて出射ノズル２７の
レーザ噴出口２９からワークＷへ照射されて加熱される
ことになる。
図１において矢印で示したごとく加工進行方向へ移動せ
しめる。その際、図示省略のレーザ発振器より発振され
たレーザビームＬＢはＺ軸５内を通って集光レンズ２３
で集光される。集光レンズ２３で集光されたレーザビー
ムＬＢは反射ミラー２５で反射されて出射ノズル２７の
レーザ噴出口２９からワークＷへ照射されて加熱される
ことになる。
【００４５】ワークＷの加熱された加熱部分の温度はワ
ークＷの少なくとも燃焼温度であって融解温度まで達し
ないものである。このワークＷの加熱された加熱部分に
切断用ガスノズル１７から酸素などの可燃性ガスが噴射
されることによりワークＷに切断加工が行われることに
なる。
ークＷの少なくとも燃焼温度であって融解温度まで達し
ないものである。このワークＷの加熱された加熱部分に
切断用ガスノズル１７から酸素などの可燃性ガスが噴射
されることによりワークＷに切断加工が行われることに
なる。
【００４６】図２には第２実施例のレーザ加熱による厚
板切断装置が示されている。図２において図１における
部品と同じ部品には同一符号を符して説明する。すなわ
ち、図２において前記加工ヘッド部３には前記Ｚ軸５と
前記レーザ照射ヘッド１９とを連結した連結管３１が設
けられている。この連結管３１を介して前記Ｚ軸５と同
軸に前記切断用ガスノズル１７が設けられている。しか
も切断用ガスノズル１７内には集光レンズ３３が備えら
れている。
板切断装置が示されている。図２において図１における
部品と同じ部品には同一符号を符して説明する。すなわ
ち、図２において前記加工ヘッド部３には前記Ｚ軸５と
前記レーザ照射ヘッド１９とを連結した連結管３１が設
けられている。この連結管３１を介して前記Ｚ軸５と同
軸に前記切断用ガスノズル１７が設けられている。しか
も切断用ガスノズル１７内には集光レンズ３３が備えら
れている。
【００４７】前記連結管３１の図２において左側にはハ
ーフミラー３５が備えられていると共に右側には反射ミ
ラー３７が備えられている。それ以外の構成は図１にお
ける構成と同じであるから説明を省略する。
ーフミラー３５が備えられていると共に右側には反射ミ
ラー３７が備えられている。それ以外の構成は図１にお
ける構成と同じであるから説明を省略する。
【００４８】上記構成により、ワークＷに対してＺ軸を
図２において矢印で示した如く加工進行方向へ移動せし
める。その際、図示省略のレーザ発振器より発振された
レーザビームＬＢの一部はＺ軸５内を通ってハーフミラ
ー３５で反射されると共に反射ミラー３７でも反射され
て集光レンズ２３で集光される。集光レンズ２３で集光
されたレーザビームＬＢは反射ミラー２５で反射されて
出射ノズル２７のレーザ噴出口２９からワークＷへ照射
されて上述と同様の加熱温度で加熱されることになる。
図２において矢印で示した如く加工進行方向へ移動せし
める。その際、図示省略のレーザ発振器より発振された
レーザビームＬＢの一部はＺ軸５内を通ってハーフミラ
ー３５で反射されると共に反射ミラー３７でも反射され
て集光レンズ２３で集光される。集光レンズ２３で集光
されたレーザビームＬＢは反射ミラー２５で反射されて
出射ノズル２７のレーザ噴出口２９からワークＷへ照射
されて上述と同様の加熱温度で加熱されることになる。
【００４９】ハーフミラー３５で透過されたレーザビー
ムＬＢが集光レンズ３３で集光される。集光されたレー
ザビームＬＢが切断用ガスノズル１７の一部に設けられ
たガス入口３９から供給されたアシストガスと共に、ワ
ークＷの加熱された加熱部分に照射されることによりワ
ークＷに切断加工が行われることになる。
ムＬＢが集光レンズ３３で集光される。集光されたレー
ザビームＬＢが切断用ガスノズル１７の一部に設けられ
たガス入口３９から供給されたアシストガスと共に、ワ
ークＷの加熱された加熱部分に照射されることによりワ
ークＷに切断加工が行われることになる。
【００５０】図３には第３実施例のレーザ加熱による厚
板切断装置が示されている。図３において図２における
部品と同じ部品には同一分号を符して説明する。すなわ
ち、図３において、前記連結管３１の左側に図２におけ
るハーフミラー３５の代りに反射ミラー４１を設けると
共に連結管３１の左側下部にブラケット４３を介して切
断用ガスノズル１７を設けたものである。それ以外は図
２における構成と同じであるから説明を省略する。
板切断装置が示されている。図３において図２における
部品と同じ部品には同一分号を符して説明する。すなわ
ち、図３において、前記連結管３１の左側に図２におけ
るハーフミラー３５の代りに反射ミラー４１を設けると
共に連結管３１の左側下部にブラケット４３を介して切
断用ガスノズル１７を設けたものである。それ以外は図
２における構成と同じであるから説明を省略する。
【００５１】上記構成により、ワークＷに対してＺ軸を
図３において矢印で示した如く加工進行方向へ移動せし
める。その際、図示省略のレーザ発振器より発振された
レーザビームＬＢはＺ軸５内を通って反射ミラー４１で
反射されると共に、反射ミラー３７でも反射されて集光
レンズ２３で集光される。集光レンズ２３で集光された
レーザビームＬＢは反射ミラー２５で反射されて出射ノ
ズル２７のレーザ噴出口２９からワークＷへ照射されて
上述と同様の加熱温度で加熱されることになる。
図３において矢印で示した如く加工進行方向へ移動せし
める。その際、図示省略のレーザ発振器より発振された
レーザビームＬＢはＺ軸５内を通って反射ミラー４１で
反射されると共に、反射ミラー３７でも反射されて集光
レンズ２３で集光される。集光レンズ２３で集光された
レーザビームＬＢは反射ミラー２５で反射されて出射ノ
ズル２７のレーザ噴出口２９からワークＷへ照射されて
上述と同様の加熱温度で加熱されることになる。
【００５２】このワークＷの加熱された加熱部分に、切
断用ガスノズル１７から可燃性ガスが噴射されることに
よりワークＷに切断加工が行われることになる。
断用ガスノズル１７から可燃性ガスが噴射されることに
よりワークＷに切断加工が行われることになる。
【００５３】図４には第４実施例のレーザ加熱による厚
板切断装置が示されている。図４において図３における
部品と同じ部品には同一符号を符して説明する。すなわ
ち、図４において連結管３１が図３に示したごとく水平
でなく、右斜め上りに傾斜されていて、この連結管３１
の左側下部に反射ミラー４１を、連結管３１の右側上部
に反射ミラー３７を備えたものである。また、レーザ照
射ヘッド１９内に反射ミラー２７をなくすと共にレーザ
照射ヘッド１９の先端にレーザ噴出口２９を備えるよう
にした。それ以外の構成は図３と同じであるので、説明
を省略する。
板切断装置が示されている。図４において図３における
部品と同じ部品には同一符号を符して説明する。すなわ
ち、図４において連結管３１が図３に示したごとく水平
でなく、右斜め上りに傾斜されていて、この連結管３１
の左側下部に反射ミラー４１を、連結管３１の右側上部
に反射ミラー３７を備えたものである。また、レーザ照
射ヘッド１９内に反射ミラー２７をなくすと共にレーザ
照射ヘッド１９の先端にレーザ噴出口２９を備えるよう
にした。それ以外の構成は図３と同じであるので、説明
を省略する。
【００５４】上記構成により、ワークＷに対してＺ軸を
図４において矢印で示した如く加工進行方向へ移動せし
める。その際、図示省略のレーザ発振器より発振された
レーザビームＬＢはＺ軸５内を通って反射ミラー４１で
反射されると共に反射ミラー３７でも反射されて集光レ
ンズ２３で集光される。集光レンズ２３て集光されたレ
ーザビームＬＢはレーザ噴出口２９からワークＷへ照射
されて上述と同様の加熱温度で加熱されることになる。
図４において矢印で示した如く加工進行方向へ移動せし
める。その際、図示省略のレーザ発振器より発振された
レーザビームＬＢはＺ軸５内を通って反射ミラー４１で
反射されると共に反射ミラー３７でも反射されて集光レ
ンズ２３で集光される。集光レンズ２３て集光されたレ
ーザビームＬＢはレーザ噴出口２９からワークＷへ照射
されて上述と同様の加熱温度で加熱されることになる。
【００５５】このワークＷの加熱された加熱部分に、切
断用ガスノズル１７から可燃性ガスが噴射されることに
よりワークＷに切断加工が行われることになる。
断用ガスノズル１７から可燃性ガスが噴射されることに
よりワークＷに切断加工が行われることになる。
【００５６】図５には第５実施例のレーザ加熱による厚
板切断装置が示されている。図５において図４における
部品と同じ部品には同一の符号を符して説明する。すな
わち、図５において、連結管３１を右斜め上りとせずに
水平に設け、この連結管３１の左側に反射ミラー４１を
備えると共に連結管３１の右側には集光ミラー４５を備
えたものである。そして、レーザ照射ヘッド１９内には
集光レンズ、反射ミラーを設けずにレーザ照射ヘッド１
９の先端にレーザ噴出口２９を備えたものである。それ
以外の構成は図４における構成と同じであるから、説明
を省略する。
板切断装置が示されている。図５において図４における
部品と同じ部品には同一の符号を符して説明する。すな
わち、図５において、連結管３１を右斜め上りとせずに
水平に設け、この連結管３１の左側に反射ミラー４１を
備えると共に連結管３１の右側には集光ミラー４５を備
えたものである。そして、レーザ照射ヘッド１９内には
集光レンズ、反射ミラーを設けずにレーザ照射ヘッド１
９の先端にレーザ噴出口２９を備えたものである。それ
以外の構成は図４における構成と同じであるから、説明
を省略する。
【００５７】上記構成により、ワークＷを図５において
矢印で示した如く加工進行方向へ移動せしめる。その
際、図示省略のレーザ発振器より発振されたレーザビー
ムＬＢはＺ軸５内を通って反射ミラー４１で反射される
と共に集光ミラー４５で集光される。集光ミラー４５で
集光されたレーザビームＬＢはレーザ噴出口２９からワ
ークＷへ照射されて上述と同様の加熱温度で加熱される
ことになる。
矢印で示した如く加工進行方向へ移動せしめる。その
際、図示省略のレーザ発振器より発振されたレーザビー
ムＬＢはＺ軸５内を通って反射ミラー４１で反射される
と共に集光ミラー４５で集光される。集光ミラー４５で
集光されたレーザビームＬＢはレーザ噴出口２９からワ
ークＷへ照射されて上述と同様の加熱温度で加熱される
ことになる。
【００５８】このワークＷの加熱された加熱部分に、切
断用ガスノズル１７から可燃性ガスが噴射されることに
よりワークＷに切断加工が行われることになる。
断用ガスノズル１７から可燃性ガスが噴射されることに
よりワークＷに切断加工が行われることになる。
【００５９】図１〜図５に示した第１実施例から第５実
施例までの実施例においては、比較的低出力な、２ＫＷ
級以下のレーザ発振器を用いて例えば板厚２０ｍｍ以上
の極厚板を効率よく切断することができる。しかも、図
６に示されているように、出射ノズル２７から照射され
るレーザビームＬＢは、加工進行方向が長くなる長円形
状に照射される。そして、ワークＷに対する前記切断用
ガスノズル１７の直径の投影箇所は、レーザビームＬＢ
がワークＷに照射された長円形の中央部分を照射基準位
置として設定してあり、かつ図６，７より明らかなよう
に、切断用ガスノズル１７からワークＷへの可燃性ガス
の噴射は、レーザビームＬＢがワークＷに照射された長
円形内であって、この長円形の中央部であり、良好な切
断加工を行うことができる。
施例までの実施例においては、比較的低出力な、２ＫＷ
級以下のレーザ発振器を用いて例えば板厚２０ｍｍ以上
の極厚板を効率よく切断することができる。しかも、図
６に示されているように、出射ノズル２７から照射され
るレーザビームＬＢは、加工進行方向が長くなる長円形
状に照射される。そして、ワークＷに対する前記切断用
ガスノズル１７の直径の投影箇所は、レーザビームＬＢ
がワークＷに照射された長円形の中央部分を照射基準位
置として設定してあり、かつ図６，７より明らかなよう
に、切断用ガスノズル１７からワークＷへの可燃性ガス
の噴射は、レーザビームＬＢがワークＷに照射された長
円形内であって、この長円形の中央部であり、良好な切
断加工を行うことができる。
【００６０】また、上記各実施例においては、Ｚ軸５を
制御装置１５によりＣ軸方向に回転制御することができ
るから、直線と円弧を組み合せた輪郭形状の切断加工を
実現させることができる。例えば図７（Ａ）に示されて
いるように、Ｃ軸はＸＹ平面の現在位置を基準として、
単位時間後の移動ベクトル方向に位置決め制御を行うこ
とができる。また、図７（Ｂ）に示されているように、
加工経路上の交点では、次のベクトルの移動方向に前記
Ｃ軸を位置決め後、ＸＹ平面上の移動を開始することが
できる。さらに、図７（Ｃ）に示されているように、加
工経路上の円弧の始点では、前記ベクルの移動方向に前
記Ｃ軸を位置決めと同時に、予め任意に設定した角度
θ′だけ振ることもできる。また、前記円弧の終点では
始点で振った角度θ′をゼロに戻すこともできる。しか
も角度θ′は加工進行方向に対して±２０度以内が望ま
しいものである。したがって、直線と円弧を組み合せた
輪郭形状の切断加工を行うことができる。
制御装置１５によりＣ軸方向に回転制御することができ
るから、直線と円弧を組み合せた輪郭形状の切断加工を
実現させることができる。例えば図７（Ａ）に示されて
いるように、Ｃ軸はＸＹ平面の現在位置を基準として、
単位時間後の移動ベクトル方向に位置決め制御を行うこ
とができる。また、図７（Ｂ）に示されているように、
加工経路上の交点では、次のベクトルの移動方向に前記
Ｃ軸を位置決め後、ＸＹ平面上の移動を開始することが
できる。さらに、図７（Ｃ）に示されているように、加
工経路上の円弧の始点では、前記ベクルの移動方向に前
記Ｃ軸を位置決めと同時に、予め任意に設定した角度
θ′だけ振ることもできる。また、前記円弧の終点では
始点で振った角度θ′をゼロに戻すこともできる。しか
も角度θ′は加工進行方向に対して±２０度以内が望ま
しいものである。したがって、直線と円弧を組み合せた
輪郭形状の切断加工を行うことができる。
【００６１】前記図４における第４実施例においては、
光学系とワークＷとの間の距離を比較的長くとれるた
め、スパッタ等の付着に対して防止効果を高めることが
できる。また、図５における第５実施例においては、光
学系の使用枚数を削減することができる。
光学系とワークＷとの間の距離を比較的長くとれるた
め、スパッタ等の付着に対して防止効果を高めることが
できる。また、図５における第５実施例においては、光
学系の使用枚数を削減することができる。
【００６２】図８には第６実施例のレーザ加熱による厚
板切断装置が示されている。図８において図３における
部品と同じ部品には同一の符号を符して説明する。図８
において図３における連結管３１の代りに、Ｚ軸５とレ
ーザ照射ヘッド１９との間に回動自在なＡ軸４７を連結
したものである。このＡ軸４７はＡ軸駆動モータ４９で
Ａ軸方向へ回動されるものである。前記Ａ軸４７内の左
側には反射ミラー５１が備えられていると共に右側には
反射ミラー５３が備えられている。それ以外の構成は図
３における構成と同じであるから説明を省略する。
板切断装置が示されている。図８において図３における
部品と同じ部品には同一の符号を符して説明する。図８
において図３における連結管３１の代りに、Ｚ軸５とレ
ーザ照射ヘッド１９との間に回動自在なＡ軸４７を連結
したものである。このＡ軸４７はＡ軸駆動モータ４９で
Ａ軸方向へ回動されるものである。前記Ａ軸４７内の左
側には反射ミラー５１が備えられていると共に右側には
反射ミラー５３が備えられている。それ以外の構成は図
３における構成と同じであるから説明を省略する。
【００６３】上記構成により、ワークＷを図８において
矢印で示した如く加工進行方向へ移動せしめる。その際
に、図示省略のレーザ発振器より発振されたレーザービ
ームＬＢはＺ軸５内を通って反射ミラー５１で反射され
ると共に反射ミラー５３でも反射されて集光レンズ２３
で集光される。集光レンズ２３で集光されたレーザビー
ムＬＢは反射ミラー２５で反射されて出射ノズル２７の
レーザ出射口２９からワークＷへ照射されて上述と同様
の加熱温度で加熱されることになる。
矢印で示した如く加工進行方向へ移動せしめる。その際
に、図示省略のレーザ発振器より発振されたレーザービ
ームＬＢはＺ軸５内を通って反射ミラー５１で反射され
ると共に反射ミラー５３でも反射されて集光レンズ２３
で集光される。集光レンズ２３で集光されたレーザビー
ムＬＢは反射ミラー２５で反射されて出射ノズル２７の
レーザ出射口２９からワークＷへ照射されて上述と同様
の加熱温度で加熱されることになる。
【００６４】このワークＷの加熱された加熱部分に、切
断用ガスノズル１７から可燃性ガスが噴射されることに
よりワークＷに切断加工が行われることになる。
断用ガスノズル１７から可燃性ガスが噴射されることに
よりワークＷに切断加工が行われることになる。
【００６５】図９には第７実施例のレーザ加熱による厚
板切断装置が示されている。図９において図８における
部品と同じ部品には同一の符号を符して説明する。すな
わち、図９において、前記Ａ軸４７内の左側に反射ミラ
ー５１を備えると共に右側に集光ミラー５５を備えてた
ものである。また、レーザ照射ヘッド１９内から集光レ
ンズ、反射ミラーを取り除いた。それ以外の構成は図８
における構成と同じであるから説明を省略する。
板切断装置が示されている。図９において図８における
部品と同じ部品には同一の符号を符して説明する。すな
わち、図９において、前記Ａ軸４７内の左側に反射ミラ
ー５１を備えると共に右側に集光ミラー５５を備えてた
ものである。また、レーザ照射ヘッド１９内から集光レ
ンズ、反射ミラーを取り除いた。それ以外の構成は図８
における構成と同じであるから説明を省略する。
【００６６】上記構成により、ワークＷを図９において
矢印で示したごとく加工進行方向へ移動せしめる。その
際、図示省略のレーザ発振器より発振されたレーザビー
ムＬＢはＺ軸５内を通って反射ミラー５１で反射される
と共に集光ミラー５５で集光される。集光ミラー５５で
集光されたレーザビームＬＢはレーザ照射ヘッド１９の
先端に備えられたレーザ射出口２９からワークＷへ照射
されて上述と同様の加熱温度で加熱されることになる。
矢印で示したごとく加工進行方向へ移動せしめる。その
際、図示省略のレーザ発振器より発振されたレーザビー
ムＬＢはＺ軸５内を通って反射ミラー５１で反射される
と共に集光ミラー５５で集光される。集光ミラー５５で
集光されたレーザビームＬＢはレーザ照射ヘッド１９の
先端に備えられたレーザ射出口２９からワークＷへ照射
されて上述と同様の加熱温度で加熱されることになる。
【００６７】このワークＷの加熱された加熱部分に、切
断用ガスノズル１７から可燃性ガスが噴射されることに
よりワークＷに切断加工が行われることになる。
断用ガスノズル１７から可燃性ガスが噴射されることに
よりワークＷに切断加工が行われることになる。
【００６８】上記図８，図９における第６，第７実施例
においては、制御装置１５によりＡ軸４７が制御される
から、加工進行方向に対して直角な左右方向に、Ｚ軸５
に対し微小角度±１５の傾斜角以内でＡ軸４７の回動に
よりレーザ照射ヘッド１９が回動して任意の角度に設定
され、ワークＷの厚さ方向の直角度を得るべく垂直切断
を行うことができる。この実施例においてもＺ軸５がＣ
軸方向へ回転制御されるから、上述した実施例における
効果を兼ね備えていることは言うまでもない。前記Ａ軸
４７の回動による傾斜角は±５度の調整範囲で行われる
のが望ましいものである。
においては、制御装置１５によりＡ軸４７が制御される
から、加工進行方向に対して直角な左右方向に、Ｚ軸５
に対し微小角度±１５の傾斜角以内でＡ軸４７の回動に
よりレーザ照射ヘッド１９が回動して任意の角度に設定
され、ワークＷの厚さ方向の直角度を得るべく垂直切断
を行うことができる。この実施例においてもＺ軸５がＣ
軸方向へ回転制御されるから、上述した実施例における
効果を兼ね備えていることは言うまでもない。前記Ａ軸
４７の回動による傾斜角は±５度の調整範囲で行われる
のが望ましいものである。
【００６９】図１，図２，図３および図８におけるレー
ザ照射ヘッド１９は、レーザビームＬＢを切断用ガスノ
ズル１７より噴射されたガス流のノズル先端より任意の
高さで、ＸＹ平面に対し１５〜７５度望ましくは３０〜
６０度の角度で交差させるように制御されるものであ
る。その結果、効率よく切断加工を行うこができる。
ザ照射ヘッド１９は、レーザビームＬＢを切断用ガスノ
ズル１７より噴射されたガス流のノズル先端より任意の
高さで、ＸＹ平面に対し１５〜７５度望ましくは３０〜
６０度の角度で交差させるように制御されるものであ
る。その結果、効率よく切断加工を行うこができる。
【００７０】図１０に示されているように、レーザ照射
ヘッド１９の軸心部にはノズル駆動歯車Ｚ１が回転自在
に設けられ、このノズル駆動歯車Ｚ１にはノズル伝達歯
車Ｚ４が噛合されている。このノズル伝達歯車Ｚ４の軸
にはミラー伝達歯車Ｚ３が設けられ、このミラー伝達歯
車Ｚ３にはミラー駆動歯車Ｚ２が噛合されている。
ヘッド１９の軸心部にはノズル駆動歯車Ｚ１が回転自在
に設けられ、このノズル駆動歯車Ｚ１にはノズル伝達歯
車Ｚ４が噛合されている。このノズル伝達歯車Ｚ４の軸
にはミラー伝達歯車Ｚ３が設けられ、このミラー伝達歯
車Ｚ３にはミラー駆動歯車Ｚ２が噛合されている。
【００７１】上記構成により、例えば、歯車比Ｚ１：Ｚ
４＝１：１，歯車比Ｚ２：Ｚ３＝２：１および歯車比Ｚ
１：Ｚ２＝１：２などとすることにより、出射ノズル２
７の角度を任意に調整可能とならしめ、出射ノズル２７
の角度に合わせて反射ミラー２５が出射ノズル２７の中
心にレーザビームＬＢを通過させるように回動させるこ
とができる。したがって、常にレーザビームＬＢの中心
を出射ノズル２７の中心に一致させて出射ノズル２７の
回動に連動して反射ミラー２５を回動させることができ
る。
４＝１：１，歯車比Ｚ２：Ｚ３＝２：１および歯車比Ｚ
１：Ｚ２＝１：２などとすることにより、出射ノズル２
７の角度を任意に調整可能とならしめ、出射ノズル２７
の角度に合わせて反射ミラー２５が出射ノズル２７の中
心にレーザビームＬＢを通過させるように回動させるこ
とができる。したがって、常にレーザビームＬＢの中心
を出射ノズル２７の中心に一致させて出射ノズル２７の
回動に連動して反射ミラー２５を回動させることができ
る。
【００７２】図１１に示されているように、出射ノズル
２７のレーザ噴出口２９の近傍にはエアカーテンノズル
５７が設けられている。このエアカーテンノズル５７よ
り圧縮ガスを噴射せしめると、この圧縮ガスによエアカ
ーテンが形成される。このエアカーテンの形成により、
穿孔・切断時に発生する溶融金属の付着あるいは進入を
防止することができる。
２７のレーザ噴出口２９の近傍にはエアカーテンノズル
５７が設けられている。このエアカーテンノズル５７よ
り圧縮ガスを噴射せしめると、この圧縮ガスによエアカ
ーテンが形成される。このエアカーテンの形成により、
穿孔・切断時に発生する溶融金属の付着あるいは進入を
防止することができる。
【００７３】図１２および図１３に示されているよう
に、レーザ照射ヘッド１９の下部には冷却媒体噴射装置
５９を設けられている。この冷却媒体噴射装置５９内に
は水などの冷却媒体を通過せしめる通路６１が形成され
ていると共に、冷却媒体噴射装置５９の下面には複数の
噴射口６３が設けられている。
に、レーザ照射ヘッド１９の下部には冷却媒体噴射装置
５９を設けられている。この冷却媒体噴射装置５９内に
は水などの冷却媒体を通過せしめる通路６１が形成され
ていると共に、冷却媒体噴射装置５９の下面には複数の
噴射口６３が設けられている。
【００７４】上記構成により、通路６１に冷却媒体を供
給せしめると、複数の噴射口６３からワークＷへ向けて
冷却媒体が噴射されることになる。したがって、加熱さ
れた加熱部分の通過経路および切断を行っている場所、
すなわち、カッティングフロント（切断前線）を除き、
切断後の余分な熱滞留部分を切断直後に直ちに冷却する
ことができる。而して、他の部分への熱の滞留を最小限
に抑えることができ、さらに隣接する周辺部分の初期温
度を一定温度以下で抑えることができるので、切断品質
が安定し、接近した箇所でも連続的な加工を行うことが
できる。冷却媒体噴射装置５９はＺ軸５又はそれらに付
帯して取付けてもよいものである。
給せしめると、複数の噴射口６３からワークＷへ向けて
冷却媒体が噴射されることになる。したがって、加熱さ
れた加熱部分の通過経路および切断を行っている場所、
すなわち、カッティングフロント（切断前線）を除き、
切断後の余分な熱滞留部分を切断直後に直ちに冷却する
ことができる。而して、他の部分への熱の滞留を最小限
に抑えることができ、さらに隣接する周辺部分の初期温
度を一定温度以下で抑えることができるので、切断品質
が安定し、接近した箇所でも連続的な加工を行うことが
できる。冷却媒体噴射装置５９はＺ軸５又はそれらに付
帯して取付けてもよいものである。
【００７５】なお、この発明は、前述した実施例に限定
されることなく、適宜な変更を行うことにより、その他
の態様で実施し得るものである。
されることなく、適宜な変更を行うことにより、その他
の態様で実施し得るものである。
【００７６】
【発明の効果】以上のごとき実施例の説明より理解され
るように、本発明によれば、比較的低出力のレーザ発振
器を用いて例えば板厚２０ｍｍ以上の厚板を効率よく切
断することができる。
るように、本発明によれば、比較的低出力のレーザ発振
器を用いて例えば板厚２０ｍｍ以上の厚板を効率よく切
断することができる。
【００７７】
【００７８】
【００７９】
【００８０】
【００８１】
【００８２】請求項２に係る発明によれば、レーザ照射
ヘッドの出射口の近傍にエアカーテンノズルを設けたこ
とにより、エアカーテンノズルから噴射される圧縮ガス
によりエアカーテンが形成されて、穿孔・切断時に発生
する溶融金属の付着あるいは進入を防止することができ
る。
ヘッドの出射口の近傍にエアカーテンノズルを設けたこ
とにより、エアカーテンノズルから噴射される圧縮ガス
によりエアカーテンが形成されて、穿孔・切断時に発生
する溶融金属の付着あるいは進入を防止することができ
る。
【００８３】
【００８４】
【図１】この発明を実施する第１実施例のレーザ加熱に
よる厚板切断装置の説明図である。
よる厚板切断装置の説明図である。
【図２】この発明を実施する第２実施例のレーザ加熱に
よる厚板切断装置の説明図である。
よる厚板切断装置の説明図である。
【図３】この発明を実施する第３実施例のレーザ加熱に
よる厚板切断装置の説明図である。
よる厚板切断装置の説明図である。
【図４】この発明を実施する第４実施例のレーザ加熱に
よる厚板切断装置の説明図である。
よる厚板切断装置の説明図である。
【図５】この発明を実施する第５実施例のレーザ加熱に
よる厚板切断装置の説明図である。
よる厚板切断装置の説明図である。
【図６】切断用ガスノズルから噴射されるガス流とレー
ザビームとの関係を説明する説明図である。
ザビームとの関係を説明する説明図である。
【図７】本実施例でワークに切断加工を行う際の直線と
円弧との組み合せで輪郭部形状に切断する説明図であ
る。
円弧との組み合せで輪郭部形状に切断する説明図であ
る。
【図８】この発明を実施する第６実施例のレーザ加熱に
よる厚板切断装置の説明図である。
よる厚板切断装置の説明図である。
【図９】この発明を実施する第７実施例のレーザ加熱に
よる厚板切断装置の説明図である。
よる厚板切断装置の説明図である。
【図１０】レーザ照射ヘッドにおける出射ノズルと反射
ミラーとの関係を説明する説明図である。
ミラーとの関係を説明する説明図である。
【図１１】レーザ出射ノズルの近傍にエアカーテンノズ
ルを設けた説明図である。
ルを設けた説明図である。
【図１２】レーザ出射ヘッドの下部に冷却媒体噴射装置
を設けた説明図である。
を設けた説明図である。
【図１３】図１２における底面図である。
１ レーザ加熱による厚板切断装置
３ 加工ヘッド部
５ Ｚ軸
１５ 制御装置
１７ 切断用ガスノズル
１９ レーザ照射ヘッド
２３ 集光レンズ
２５ 反射ミラー
２７ 出射ノズル
２９ レーザ噴出口
４７ Ａ軸
Claims (2)
- 【請求項１】 ＸＹ方向に相対的に移動自在のワーク
（Ｗ）の上面に対して垂直方向から可燃性ガスを噴射す
る切断用ガスノズル（１７）と、前記切断用ガスノズル
（１７）から前記ワーク（Ｗ）へ可燃性ガスが噴射され
る部分を加熱すべく前記ワーク（Ｗ）へレーザビーム
（ＬＢ）を照射するレーザ照射ヘッド（１９）とを備え
てなるレーザ加熱による厚板切断装置において、前記レ
ーザ照射ヘッド（１９）から前記ワーク（Ｗ）へレーザ
ビーム（ＬＢ）が照射された部分は加工進行方向に長い
長円形状であり、前記切断用ガスノズル（１７）から前
記ワーク（Ｗ）へ噴射される可燃性ガスの噴射箇所は前
記レーザビーム（ＬＢ）が照射された前記長円形状内で
あり、かつ当該長円形状部分の中央部であることを特徴
とするレーザ加熱による厚板切断装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の厚板切断装置におい
て、前記レーザ照射ヘッド（１９）に備えたレーザ噴出
口（２９）近傍に、溶融金属の付着あるいは進入を防ぐ
ためのエアカーテンを形成するエアカーテンノズルを備
えたことを特徴とするレーザ加熱による厚板切断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22493794A JP3394334B2 (ja) | 1994-09-20 | 1994-09-20 | レーザ加熱による厚板切断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22493794A JP3394334B2 (ja) | 1994-09-20 | 1994-09-20 | レーザ加熱による厚板切断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0890262A JPH0890262A (ja) | 1996-04-09 |
| JP3394334B2 true JP3394334B2 (ja) | 2003-04-07 |
Family
ID=16821528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22493794A Expired - Fee Related JP3394334B2 (ja) | 1994-09-20 | 1994-09-20 | レーザ加熱による厚板切断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3394334B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5404198B2 (ja) * | 2009-06-12 | 2014-01-29 | 株式会社Ｉｈｉ | ハイブリッド溶接装置 |
| CN104162587A (zh) * | 2014-07-21 | 2014-11-26 | 苏州璟瑜自动化科技有限公司 | 带薄膜定位与激光切孔的冲孔装置 |
| KR101726137B1 (ko) | 2016-07-11 | 2017-04-12 | 주식회사 포스코 | 소재절단장치 및, 소재절단시스템 |
| CN109623173A (zh) * | 2019-01-31 | 2019-04-16 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 激光切割头及激光切割装置 |
-
1994
- 1994-09-20 JP JP22493794A patent/JP3394334B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0890262A (ja) | 1996-04-09 |
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