JP6312476B2

JP6312476B2 - レーザ切断装置

Info

Publication number: JP6312476B2
Application number: JP2014056864A
Authority: JP
Inventors: 小松　由尚; 由尚小松; 赤羽　崇; 崇赤羽; 真大平; 藤谷　泰之; 泰之藤谷
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2014-03-19
Filing date: 2014-03-19
Publication date: 2018-04-18
Anticipated expiration: 2034-03-19
Also published as: JP2015178125A

Description

本発明は、被切断部材に対してレーザを照射させることで、切断部を溶融させて切断するレーザ切断装置及び方法に関するものである。

被切断部材にレーザを照射させて切断する場合、溶融部材を吹飛ばす必要があることから、レーザ加工ヘッドに隣接してアシストガス噴出装置が設けられている。そのため、レーザ加工ヘッドから被切断部材の切断部に向けてレーザを照射すると共に、アシストガス噴出装置からアシストガスを噴出する。すると、レーザが被切断部材を溶断してアシストガスが切断溝へ流入する溶融金属（ドロス）を排出することで、被切断部材を適正に切断することができる。

このようなレーザ切断装置としては、例えば、下記特許文献に記載されたものがある。この特許文献１に記載された微細加工装置および微細加工方法は、真空中で被加工材料にレーザービームを照射してレーザーアブレーションを生ぜしめてイオン化された荷電粒子を飛散させ、被加工材料に電圧印加してこの印加された電界と磁界とで飛散した荷電粒子を電磁的に加工部位から移動させると共に、移動した荷電粒子をレーザービームの導入される石英窓にぶつけないように電磁的に誘導し、加工と残渣除去を交互に行うものである。

特開平０６−３１０４７３号公報

ところで、レーザ加工切断作業では、切断速度の向上が求められている。従来のレーザ切断装置にあっては、被切断部材へのレーザの照射に同期してアシストガスを噴射して溶融金属を排除するようにしている。ところが、レーザ切断装置から被切断部材までの距離が遠い場合、アシストガスでは溶融金属を適正に排除することが困難となる。即ち、噴射されたアシストガスは、被切断部材に到達するまでに拡散して減衰してしまい、溶融金属を排除する力が不十分となる。この場合、アシストガスの噴射力を高くすることが考えられるが、必要な駆動力が大きくなり、装置の大型化や高コスト化を招いてしまう。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、レーザ加工切断作業における切断速度の向上を図ることができると共に構造の簡素化及び小型化を可能にするレーザ切断装置及び方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明のレーザ切断装置は、レーザ光を照射可能なレーザ光照射装置と、圧力波を照射することで前記レーザ光による溶断部にせん断力を付与する圧力波照射装置と、を有することを特徴とするものである。

従って、レーザ光照射装置は、部材の切断位置に向けてレーザ光を照射することで、このレーザ光により部材を溶断し、圧力波照射装置は、圧力波を照射することでレーザ光による溶断部にせん断力を付与することで、溶融部材が排除される。ここで、圧力波は減衰しないことから、圧力波照射装置が部材から遠距離であっても、圧力波により溶融部材を適正に排除することができ、レーザ加工切断作業における切断速度を向上することができると共に、構造の簡素化及び小型化を可能にすることができる。

本発明のレーザ切断装置では、前記レーザ光照射装置は、レーザ加工ヘッドを有し、前記圧力波照射装置は、超音波振動子を有し、前記レーザ加工ヘッドと前記超音波振動子は、同一の基板に支持されることを特徴としている。

従って、レーザ加工ヘッドと超音波振動子が同一の基板に支持されることで、取扱性を向上することができる。

本発明のレーザ切断装置では、前記レーザ加工ヘッドの周囲に前記超音波振動子が複数配置されることを特徴としている。

従って、レーザ加工ヘッドの周囲に複数の超音波振動子を配置することで、溶断部に超音波を集束させやすくなり、溶融部材を適正に排除することができる。

本発明のレーザ切断装置では、前記圧力波照射装置は、前記レーザ光による溶断部に圧力波を照射することを特徴としている。

従って、部材の切断位置に向けてレーザ光を照射することでレーザ光により部材を溶断し、この溶断部に圧力波を照射することで溶断部にせん断力を付与して溶融部材を適正に排除することができる。

本発明のレーザ切断装置では、前記圧力波照射装置は、被切断部に圧力波を照射することを特徴としている。

従って、部材の切断位置に向けてレーザ光を照射することでレーザ光により部材を溶断し、被切断部に圧力波を照射することで溶断部にせん断力を付与して溶融部材を適正に排除することができる。

本発明のレーザ切断装置では、前記圧力波照射装置からの圧力波を集束して照射する圧力波集束装置が設けられることを特徴としている。

従って、圧力波を集束して溶断部に照射することで、溶融部材を適正に排除することができる。

また、本発明のレーザ切断方法は、切断位置に向けてレーザ光を照射する工程と、前記レーザ光による溶断部に圧力波を照射する工程と、を有することを特徴とするものである。

従って、部材の切断位置に向けてレーザ光を照射することでレーザ光により部材を溶断し、この溶断部に圧力波を照射することで溶断部にせん断力を付与して溶融部材を排除することができる。ここで、圧力波は減衰しないことから、圧力波照射装置が部材から遠距離であっても、圧力波により溶融部材を適正に排除することができ、レーザ加工切断作業における切断速度を向上することができると共に、構造の簡素化及び小型化を可能にすることができる。

本発明のレーザ切断方法は、切断位置に向けてレーザ光を照射する工程と、前記レーザ光により切断された被切断部に圧力波を照射する工程と、を有することを特徴とするものである。

従って、部材の切断位置に向けてレーザ光を照射することでレーザ光により部材を溶断し、被切断部に圧力波を照射することで溶断部にせん断力を付与して溶融部材を排除することができる。ここで、圧力波は減衰しないことから、圧力波照射装置が部材から遠距離であっても、圧力波により溶融部材を適正に排除することができ、レーザ加工切断作業における切断速度を向上することができると共に、構造の簡素化及び小型化を可能にすることができる。

本発明のレーザ切断装置及び方法によれば、レーザ光を照射可能なレーザ光照射装置と、圧力波を照射することでレーザ光による溶断部にせん断力を付与する圧力波照射装置とを設けるので、レーザ加工切断作業における切断速度を向上することができると共に、構造の簡素化及び小型化を可能にすることができる。

図１は、第１実施形態におけるレーザ切断装置を表す概略図である。図２は、第２実施形態におけるレーザ切断装置を表す概略図である。図３は、第３実施形態におけるレーザ切断装置を表す概略図である。図４は、第４実施形態におけるレーザ切断装置を表す概略図である。図５は、第５実施形態におけるレーザ切断装置を表す概略図である。

以下に添付図面を参照して、本発明のレーザ切断装置及び方法の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態におけるレーザ切断装置を表す概略図である。

第１実施形態にて、図１に示すように、レーザ切断装置１０は、被切断部材Ａの切断位置Ｂにレーザ光（レーザビーム）Ｌを照射可能なレーザ光照射装置１１と、被切断部材Ａの溶断部Ｃに超音波（圧力波）Ｕを照射することでレーザ光Ｌによる溶断部Ｃにせん断力を付与する圧力波照射装置１２とを有している。

レーザ光照射装置１１は、レーザ加工ヘッド２１を有しており、レーザ加工ヘッド２１は、レーザ発振装置２２が接続されている。そのため、レーザ加工ヘッド２１は、レーザ発振装置２２からのレーザ光Ｌを被切断部材Ａの切断位置Ｂに照射することができる。このレーザ加工ヘッド２１は、円板形状をなす基板２３の中央部に取付けられている。

圧力波照射装置１２は、複数の超音波振動子２４を有しており、この複数の超音波振動子２４は、基板２３におけるレーザ加工ヘッド２１の周囲に周方向に均等間隔で取付けられている。複数の超音波振動子２４は、超音波発振器２５が接続されている。そのため、超音波振動子２４は、超音波発振器２５からの超音波Ｕを被切断部材Ａの溶断部Ｃに照射することができる。

なお、圧力波照射装置１２に超音波を集束して照射する圧力波集束装置を設けてもよい。例えば、複数の超音波振動子２４は、図示しないが、アレイ探触子（フェイズドアレイプローブ）として構成する。即ち、このアレイ探触子は、多数の個別振動素子から構成され、振動素子はプログラム化されたパターンで別々に発信のタイミングが制御される。そのため、複数の超音波振動子２４は、超音波Ｕを集束することで指向性を高め、溶断部Ｃに照射することができる。

ここで、第１実施形態のレーザ切断装置１０による被切断部材Ａの切断作業について説明する。

第１実施形態のレーザ切断装置１０による被切断部材Ａのレーザ切断方法は、切断位置Ｂに向けてレーザ光Ｌを照射する工程と、レーザ光Ｌによる溶断部Ｃに圧力波Ｕを照射する工程とを有している。

具体的に説明すると、まず、レーザ光照射装置１１を作動し、レーザ加工ヘッド２１は、レーザ発振装置２２からのレーザ光Ｌを被切断部材Ａの切断位置Ｂに照射する。このとき、図示しない移動装置により基板２３を被切断部材Ａの切断方向に沿って移動する。すると、被切断部材Ａは、レーザ光Ｌにより切断位置Ｂから基板２３の移動方向に沿って溶断され、被切断部材Ａの溶融金属が溶けた溶断部Ｃが形成される。続いて、圧力波照射装置１２を作動し、超音波振動子２４は、超音波発振器２５からの超音波Ｕを被切断部材Ａの溶断部Ｃに照射する。すると、被切断部材Ａは、溶断部Ｃが超音波Ｕからせん断力を受け、溶断部Ｃの溶融金属が後方に排除される。そのため、被切断部材Ａは、切断位置Ｂで適正に切断される。

このように第１実施形態のレーザ切断装置にあっては、レーザ光Ｌを照射可能なレーザ光照射装置１１と、超音波Ｕを照射することでレーザ光Ｌによる溶断部Ｃにせん断力を付与する圧力波照射装置１２とを設けている。

従って、レーザ光照射装置１１は、被切断部材Ａの切断位置Ｂに向けてレーザ光Ｌを照射することで、このレーザ光Ｌにより被切断部材Ａを溶断し、圧力波照射装置１２は、超音波Ｕを溶断部Ｃに照射することで、レーザ光Ｌによる溶断部Ｃにせん断力を付与して溶融金属が排除され、被切断部材Ａが切断される。ここで、超音波Ｕは減衰しないことから、圧力波照射装置１２が被切断部材Ａから遠距離であっても、超音波Ｕにより溶融金属を適正に排除することができ、レーザ加工切断作業における切断速度を向上することができると共に、構造の簡素化及び小型化を可能にすることができる。

第１実施形態のレーザ切断装置では、レーザ光照射装置１１は、レーザ加工ヘッド２１を有し、圧力波照射装置１２は、超音波振動子２４を有し、レーザ加工ヘッド２１と超音波振動子２４を同一の基板２３に支持している。従って、レーザ加工ヘッド２１と超音波振動子２４が同一の基板２３に支持されることで、レーザ加工ヘッド２１と超音波振動子２４を所定の位置に高精度に装着することができ、取扱性を向上することができる。また、レーザ切断作業を行うとき、レーザ加工ヘッド２１と超音波振動子２４を同時に移動することとなり、作業性を向上することができる。

第１実施形態のレーザ切断装置では、レーザ加工ヘッド２１の周囲に複数の超音波振動子２４を配置している。従って、複数の超音波振動子２４の配置位置を工夫することで、装置の小型化に寄与することができ、また、溶断部Ｃに超音波Ｕを集束させやすくなり、溶融金属を適正に排除することができる。

また、第１実施形態のレーザ切断方法にあっては、切断位置Ａに向けてレーザ光Ｌを照射する工程と、レーザ光Ｌによる溶断部Ｃに超音波Ｕを照射する工程とを有している。

従って、被切断部材Ａの切断位置Ｂに向けてレーザ光Ｌを照射することでレーザ光Ｌにより被切断部材Ａを溶断し、溶断部Ｃに超音波Ｕを照射することで溶断部Ｃにせん断力を付与して溶融金属が排除され、被切断部材Ａが切断される。ここで、超音波Ｕは減衰しないことから、圧力波照射装置１２が被切断部材Ａから遠距離であっても、超音波Ｕにより溶融金属を適正に排除することができ、レーザ加工切断作業における切断速度を向上することができる。

［第２実施形態］
図２は、第２実施形態におけるレーザ切断装置を表す概略図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

第２実施形態にて、図２に示すように、レーザ切断装置３０は、被切断部材Ａの切断位置Ｂにレーザ光Ｌを照射可能なレーザ光照射装置３１と、被切断部材Ａの溶断部Ｃに超音波Ｕを照射することでレーザ光Ｌによる溶断部Ｃにせん断力を付与する圧力波照射装置３２とを有している。

レーザ光照射装置３１は、レーザ加工ヘッド４１を有しており、レーザ加工ヘッド４１は、レーザ発振装置４２が接続されている。そのため、レーザ加工ヘッド４１は、レーザ発振装置４２からのレーザ光Ｌを被切断部材Ａの切断位置Ｂに照射することができる。

圧力波照射装置３２は、矩形状をなす基板４３に装着された複数の超音波振動子４４を有しており、この複数の超音波振動子４４は、この基板４３に格子状（または、千鳥格子状、リング状）をなして取付けられている。複数の超音波振動子４４は、超音波発振器４５が接続されている。そのため、超音波振動子４４は、超音波発振器４５からの超音波Ｕを被切断部材Ａの溶断部Ｃに照射することができる。

レーザ光照射装置３１と圧力波照射装置３２は、それぞれ独立して配置されている。例えば、レーザ光照射装置３１を被切断部材Ａの正面に対向して配置し、圧力波照射装置３２を被切断部材Ａに斜めに対向して配置している。但し、この配置構成に限定されるものではない、圧力波照射装置３２を周囲の部材を邪魔することがない適当な位置に配置することができる。

第２実施形態のレーザ切断装置３０による被切断部材Ａのレーザ切断方法において、まず、レーザ光照射装置３１を作動し、レーザ加工ヘッド４１は、レーザ発振装置４２からのレーザ光Ｌを被切断部材Ａの切断位置Ｂに照射する。このとき、図示しない移動装置によりレーザ加工ヘッド４１を被切断部材Ａの切断方向に沿って移動する。すると、被切断部材Ａは、レーザ光Ｌにより切断位置Ｂからレーザ加工ヘッド４１の移動方向に沿って溶断され、被切断部材Ａの溶融金属が溶けた溶断部Ｃが形成される。続いて、圧力波照射装置３２を作動し、超音波振動子４４は、超音波発振器４５からの超音波Ｕを被切断部材Ａの溶断部Ｃに照射する。このとき、図示しない移動装置により基板４３を被切断部材Ａの切断方向に沿って移動する。すると、被切断部材Ａは、溶断部Ｃが超音波Ｕからせん断力を受け、溶断部Ｃの溶融金属が後方に排除される。そのため、被切断部材Ａは、切断位置Ｂで適正に切断される。

このように第２実施形態のレーザ切断装置にあっては、レーザ光Ｌを照射可能なレーザ光照射装置３１と、超音波Ｕを照射することでレーザ光Ｌによる溶断部Ｃにせん断力を付与する圧力波照射装置３２とを設けている。

従って、レーザ光照射装置３１は、被切断部材Ａの切断位置Ｂに向けてレーザ光Ｌを照射することで、このレーザ光Ｌにより被切断部材Ａを溶断し、圧力波照射装置３２は、超音波Ｕを溶断部Ｃに照射することで、レーザ光Ｌによる溶断部Ｃにせん断力を付与して溶融金属が排除され、被切断部材Ａが切断される。ここで、超音波Ｕは減衰しないことから、圧力波照射装置３２が被切断部材Ａから遠距離であっても、超音波Ｕにより溶融金属を適正に排除することができ、レーザ加工切断作業における切断速度を向上することができると共に、構造の簡素化及び小型化を可能にすることができる。

［第３実施形態］
図３は、第３実施形態におけるレーザ切断装置を表す概略図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

第３実施形態にて、図３に示すように、レーザ切断装置５０は、被切断部材Ａの切断位置Ｂにレーザ光Ｌを照射可能なレーザ光照射装置５１と、被切断部材Ａの溶断部Ｃに超音波Ｕを照射することでレーザ光Ｌによる溶断部Ｃにせん断力を付与する圧力波照射装置５２とを有している。

レーザ光照射装置５１は、レーザ加工ヘッド６１を有しており、レーザ加工ヘッド６１は、レーザ発振装置６２が接続されている。そのため、レーザ加工ヘッド６１は、レーザ発振装置６２からのレーザ光Ｌを被切断部材Ａの切断位置Ｂに照射することができる。

圧力波照射装置５２は、矩形状をなす基板６３に装着された複数の超音波振動子６４を有しており、この複数の超音波振動子６４は、この基板６３に格子状をなして取付けられている。複数の超音波振動子６４は、超音波発振器６５が接続されている。そのため、超音波振動子６４は、超音波発振器６５からの超音波Ｕを後述する反射板（圧力波集束装置）６７を介して被切断部材Ａの溶断部Ｃに照射することができる。

レーザ光照射装置５１と圧力波照射装置５２は、それぞれ独立して配置されている。そして、圧力波照射装置５２からの圧力波Ｕを集束して照射する圧力波集束装置としての反射板６７が設けられている。即ち、レーザ加工ヘッド６１は、基板６６が固定されており、反射板６７がこの基板６６に取付けられている。この反射板６７は、凹んだ曲面形状（例えば、放物曲面形状や球面形状）をなし、複数の超音波振動子６４から照射された圧力波Ｕを集束して指向性を持たせることができる。レーザ光照射装置５１は、被切断部材Ａの正面に対向して配置されており、レーザ加工ヘッド６１に隣接して反射板６７が配置されている。一方、圧力波照射装置５２は、レーザ光照射装置５１と被切断部材Ａとの間で反射板６７に対向して配置されている。

第３実施形態のレーザ切断装置５０による被切断部材Ａのレーザ切断方法において、まず、レーザ光照射装置５１を作動し、レーザ加工ヘッド６１は、レーザ発振装置６２からのレーザ光Ｌを被切断部材Ａの切断位置Ｂに照射する。このとき、図示しない移動装置によりレーザ加工ヘッド６１を被切断部材Ａの切断方向に沿って移動する。すると、被切断部材Ａは、レーザ光Ｌにより切断位置Ｂからレーザ加工ヘッド６１の移動方向に沿って溶断され、被切断部材Ａの溶融金属が溶けた溶断部Ｃが形成される。続いて、圧力波照射装置５２を作動し、超音波振動子６４が超音波発振器６５からの超音波Ｕを照射すると、この複数の超音波Ｕが反射板６７により集束されて指向性を持ち、被切断部材Ａの溶断部Ｃに照射される。このとき、図示しない移動装置により基板６６または反射板６７を移動する。すると、被切断部材Ａは、溶断部Ｃが超音波Ｕからせん断力を受け、溶断部Ｃの溶融金属が後方に排除される。そのため、被切断部材Ａは、切断位置Ｂで適正に切断される。

このように第３実施形態のレーザ切断装置にあっては、レーザ光Ｌを照射可能なレーザ光照射装置５１と、超音波Ｕを照射する圧力波照射装置５２と、圧力波照射装置５２からの圧力波Ｕを集束してレーザ光Ｌによる溶断部Ｃにせん断力を付与する反射板６７とを設けている。

従って、レーザ光照射装置５１は、被切断部材Ａの切断位置Ｂに向けてレーザ光Ｌを照射することで、このレーザ光Ｌにより被切断部材Ａを溶断し、圧力波照射装置５２は、超音波Ｕを反射板６７で集束してから溶断部Ｃに照射することで、レーザ光Ｌによる溶断部Ｃにせん断力を付与して溶融金属が排除され、被切断部材Ａが切断される。ここで、超音波Ｕは減衰しないことから、圧力波照射装置５２が被切断部材Ａから遠距離であっても、超音波Ｕにより溶融金属を適正に排除することができ、レーザ加工切断作業における切断速度を向上することができると共に、構造の簡素化及び小型化を可能にすることができる。また、圧力波照射装置５２からの圧力波Ｕを反射板６７により集束して溶断部Ｃに照射することから、溶融金属を適正に排除することができる。

［第４実施形態］
図４は、第４実施形態におけるレーザ切断装置を表す概略図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

第４実施形態にて、図４に示すように、レーザ切断装置７０は、被切断部材Ａの切断位置Ｂにレーザ光Ｌを照射可能なレーザ光照射装置１１と、被切断部材Ａの被切断部Ｄに超音波Ｕを照射することでレーザ光Ｌによる溶断部Ｃにせん断力を付与する圧力波照射装置１２とを有している。

圧力波照射装置１２は、複数の超音波振動子２４を有しており、この複数の超音波振動子２４は、基板２３におけるレーザ加工ヘッド２１の周囲に周方向に均等間隔で取付けられている。複数の超音波振動子２４は、超音波発振器２５が接続されている。そのため、超音波振動子２４は、超音波発振器２５からの超音波Ｕを被切断部材Ａの被切断部Ｄに照射することができる。

本実施形態の被切断部材Ａは、上端部が壁部Ｆに固定された部材であり、レーザ切断装置７０は、この被切断部材Ａの中間部を切断し、被切断部Ｄを除去（解体）するものである。

ここで、第４実施形態のレーザ切断装置７０による被切断部材Ａの切断作業について説明する。

第４実施形態のレーザ切断装置７０による被切断部材Ａのレーザ切断方法は、切断位置Ｂに向けてレーザ光Ｌを照射する工程と、レーザ光Ｌにより切断された被切断部Ｄに圧力波Ｕを照射する工程とを有している。

具体的に説明すると、まず、レーザ光照射装置１１を作動し、レーザ加工ヘッド２１は、レーザ発振装置２２からのレーザ光Ｌを被切断部材Ａの切断位置Ｂに照射する。このとき、図示しない移動装置により基板２３を被切断部材Ａの切断方向に沿って移動する。すると、被切断部材Ａは、レーザ光Ｌにより切断位置Ｂから基板２３の移動方向に沿って溶断され、被切断部材Ａの溶融金属が溶けた溶断部Ｃが形成される。続いて、圧力波照射装置１２を作動し、超音波振動子２４は、超音波発振器２５からの超音波Ｕを被切断部材Ａにおける切断して除去する側の端部、つまり、被切断部Ｄに照射する。すると、被切断部材Ａは、図４に二点鎖線で示すように、被切断部Ｄが超音波Ｕの圧力を受けて溶断部Ｃを支点として屈曲し、この溶断部Ｃがせん断力を受け、溶断部Ｃの溶融金属が後方に排除される。そのため、被切断部材Ａは、切断位置Ｂで適正に切断される。

このように第４実施形態のレーザ切断装置にあっては、レーザ光Ｌを照射可能なレーザ光照射装置１１と、超音波Ｕを被切断部材Ａの被切断部Ｄに照射することで溶断部Ｃにせん断力を付与する圧力波照射装置１２とを設けている。

従って、レーザ光照射装置１１は、被切断部材Ａの切断位置Ｂに向けてレーザ光Ｌを照射することで、このレーザ光Ｌにより被切断部材Ａを溶断し、圧力波照射装置１２は、超音波Ｕを被切断部Ｄに照射することで、レーザ光Ｌによる溶断部Ｃにせん断力を付与して溶融金属が排除され、被切断部材Ａが切断される。ここで、超音波Ｕは減衰しないことから、圧力波照射装置１２が被切断部材Ａから遠距離であっても、超音波Ｕにより溶融金属を適正に排除することができ、レーザ加工切断作業における切断速度を向上することができると共に、構造の簡素化及び小型化を可能にすることができる。

また、第４実施形態のレーザ切断方法にあっては、切断位置Ｂに向けてレーザ光Ｌを照射する工程と、レーザ光Ｌにより切断された被切断部Ｄに圧力波Ｕを照射する工程とを有している。

従って、被切断部材Ａの切断位置Ｂに向けてレーザ光Ｌを照射することでレーザ光Ｌにより被切断部材Ａを溶断し、被切断部Ｄに超音波Ｕを照射することで溶断部Ｃにせん断力を付与して溶融金属が排除され、被切断部材Ａが切断される。その結果、超音波Ｕにより溶融金属を適正に排除することができ、レーザ加工切断作業における切断速度を向上することができる。

［第５実施形態］
図５は、第５実施形態におけるレーザ切断装置を表す概略図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

第５実施形態にて、図５に示すように、レーザ切断装置８０は、被切断部材Ａの切断位置Ｂ１，Ｂ２にレーザ光Ｌ１，Ｌ２を照射可能なレーザ光照射装置８１，８２と、被切断部材Ａの被切断部Ｄに超音波Ｕを照射することでレーザ光Ｌ１，Ｌ２による溶断部Ｃ１，Ｃ２にせん断力を付与する圧力波照射装置８３とを有している。

レーザ光照射装置８１，８２は、ほぼ同様の構成をなし、所定距離だけ離間して配置されている。レーザ光照射装置８１は、レーザ加工ヘッド９１を有しており、レーザ加工ヘッド９１は、レーザ発振装置９２が接続されている。レーザ加工ヘッド８１は、レーザ発振装置８２からのレーザ光Ｌ１を被切断部材Ａの切断位置Ｂ１に照射することができる。レーザ光照射装置９２は、レーザ加工ヘッド９３を有しており、レーザ加工ヘッド９３は、レーザ発振装置９４が接続されている。そのため、レーザ加工ヘッド９３は、レーザ発振装置９４からのレーザ光Ｌ２を被切断部材Ａの切断位置Ｂ２に照射することができる。この各レーザ加工ヘッド９１，９３は、基板９５の各端部に取付けられている。

圧力波照射装置８３は、複数の超音波振動子９６を有しており、この複数の超音波振動子９６は、基板９５における各レーザ加工ヘッド９１，９３の間に均等間隔で取付けられている。複数の超音波振動子９６は、超音波発振器９７が接続されている。そのため、超音波振動子９６は、超音波発振器９７からの超音波Ｕを被切断部材Ａの被切断部Ｄに照射することができる。

本実施形態の被切断部材Ａは、上端部が壁部Ｆ１に固定され、下端部が壁部Ｆ２に固定された部材であり、レーザ切断装置８０は、この被切断部材Ａを２つの切断位置Ｂ１，Ｂ２で切断し、被切断部Ｄを除去（撤去）するものである。

第５実施形態のレーザ切断装置８０による被切断部材Ａのレーザ切断方法において、まず、各レーザ光照射装置８１，８２を作動し、レーザ加工ヘッド９１，９３は、レーザ発振装置９２，９４からのレーザ光Ｌ１，Ｌ２を被切断部材Ａの各切断位置Ｂ１，Ｂ２に照射する。このとき、図示しない移動装置により基板９５を被切断部材Ａの切断方向に沿って移動する。すると、被切断部材Ａは、レーザ光Ｌ１，Ｌ２により切断位置Ｂ１，Ｂ２から基板９５の移動方向に沿って溶断され、被切断部材Ａの溶融金属が溶けた溶断部Ｃ１，Ｃ２が形成される。続いて、圧力波照射装置８３を作動し、超音波振動子９６は、超音波発振器９７からの超音波Ｕを被切断部材Ａにおける切断して除去する部分、つまり、被切断部Ｄに照射する。すると、被切断部材Ａは、図５に二点鎖線で示すように、被切断部Ｄが超音波Ｕの圧力を受けて溶断部Ｃ１，Ｃ２を支点として移動し、この溶断部Ｃ１，Ｃ２がせん断力を受け、溶断部Ｃ１，Ｃ２の溶融金属が排除される。そのため、被切断部材Ａは、切断位置Ｂ１，Ｂ２で適正に切断される。

このように第５実施形態のレーザ切断装置にあっては、レーザ光Ｌ１，Ｌ２を照射可能なレーザ光照射装置８１，８２と、超音波Ｕを被切断部材Ａの被切断部Ｄに照射することで溶断部Ｃ１，Ｃ２にせん断力を付与する圧力波照射装置８３とを設けている。

従って、レーザ光照射装置８１，８２は、被切断部材Ａの切断位置Ｂ１，Ｂ２に向けてレーザ光Ｌ１，Ｌ２を照射することで、このレーザ光Ｌ１，Ｌ２により被切断部材Ａを溶断し、圧力波照射装置８３は、超音波Ｕを被切断部Ｄに照射することで、レーザ光Ｌ１，Ｌ２による溶断部Ｃ１，Ｃ２にせん断力を付与して溶融金属が排除され、被切断部材Ａが切断される。ここで、超音波Ｕは減衰しないことから、圧力波照射装置８３が被切断部材Ａから遠距離であっても、超音波Ｕにより溶融金属を適正に排除することができ、レーザ加工切断作業における切断速度を向上することができると共に、構造の簡素化及び小型化を可能にすることができる。

なお、上述した実施形態では、圧力波を超音波としたが、これに限らず、例えば、マイクロ波を用いてもよい。

また、上述した実施形態にて、本発明のレーザ切断装置により切断する被切断部材は、どのような形状のものでもよく、棒材、パイプ、板材、ブロック材などを切断することができる。

１０，３０，５０，７０，８０レーザ切断装置
１１，３１，５１，８１，８２レーザ光照射装置
１２，３２，５２，８３圧力波照射装置
２１，４１，６１，９１，９３レーザ加工ヘッド
２２，４２，６２，９２，９４レーザ発振装置
２３，４３，６３，６６，９５基板
２４，４４，６４，９６超音波振動子
２５，４５，６５，９７超音波発振器
６７反射板（圧力波集束装置）
Ａ被切断部材
Ｂ，Ｂ１，Ｂ２切断位置
Ｃ，Ｃ１，Ｃ２溶断部
Ｄ被切断部
Ｆ，Ｆ１，Ｆ２壁部
Ｌ，Ｌ１，Ｌ２レーザ光
Ｕ超音波（圧力波）

Claims

レーザ光を照射可能なレーザ光照射装置と、
圧力波を照射することで前記レーザ光による溶断部にせん断力を付与する圧力波照射装置と、
を有し、前記レーザ光照射装置は、レーザ加工ヘッドを有し、前記圧力波照射装置は、複数の超音波振動子を有し、基板に前記レーザ加工ヘッドと前記複数の超音波振動子が支持され、前記基板は、移動装置により切断方向に沿って移動可能である、
ことを特徴とするレーザ切断装置。
前記レーザ加工ヘッドの周囲に前記超音波振動子が複数配置されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ切断装置。
前記圧力波照射装置は、前記レーザ光による溶断部に圧力波を照射することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーザ切断装置。
前記圧力波照射装置は、被切断部に圧力波を照射することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーザ切断装置。