JPH01181991A - 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

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JPH01181991A
JPH01181991A JP63007750A JP775088A JPH01181991A JP H01181991 A JPH01181991 A JP H01181991A JP 63007750 A JP63007750 A JP 63007750A JP 775088 A JP775088 A JP 775088A JP H01181991 A JPH01181991 A JP H01181991A
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cutting
nozzle hole
laser
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Kanji Katada
堅田 寛治
Hideo Hisada
久田 秀夫
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Komatsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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。
従来技術: 従来のレーザ切断用ノズルH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イ匈を
有する逆円すい状の筒体−である。
この筒体(転)内に例えば酸素ガス霞等を送り込む。
この酸素ガス!5均はガス噴出孔開から被加工物(至)
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、酸素ガス部均と被加工物00(例えば
鋼)との燃焼反応による熱エネルギとレーザビーム(イ
)の入熱エネルギとで鋼を溶かし、酸素ガスQIIFA
の付勢力で溶融された金属を吹き飛ばして切断を行って
いる。しかし、この切断用ノズル(5υによる切断では
、厚板の被加工物(至)の切断を行うには酸素がスφ四
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(7)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58−1
9397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。
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。
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)を吹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、部分的に希薄となった不
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
起こったりして活性ガス(アシストガス)の純度を保ち
得なくなっ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。
すなわち、筒体先端のほぼ中央部には、レーザビームを
照射すると共に、この照射位置にアシストガスを噴射す
るためのノズル孔を設けて主ノズル部に形成し、この主
ノズル部の下面には、例えばこのノズル孔を中心として
同心円上に複数個のガス噴出孔を等間隔に穿設し、この
ガス噴出孔に可燃性ガスの供給路を付設したレーザ切断
用ノズルとする。この切断用ノズルのガス噴出孔からは
、レーザビームの照射位置に噴射させたアシストガスを
取巻くようにして可燃性ガスを噴射する構成としたもの
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
によって集束され、切断用ノズルの主ノズル部中心の噴
出孔を通っ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。
この可燃性ガスが燃焼している高温下においては動粘性
係数が高いため比較的少量のガス量であっても隣りあっ
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、空気の混入を防ぐと共にアシストガスが拡散する
のを防止するのである。
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。
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)
を設けである。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α℃が通るガス供給路(6)
が設けである。そして、アシストガスαO及び可燃性ガ
ス(溶接用ガス、都市ガス等)αの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で
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。
このように構成した切断用ノズル(1)は、被加工物(
至)から所定間隔をあけた位置にセットし、レーザ発振
器により発振されたレーザビーム(1)はレンズによっ
て集束され、切断用ノズル(1)の中心を通って被加工
物(7)を照射する。そして、このレーザビーム照射位
置00にはアシストガスαOが噴射される。レーザビー
ム(イ)の照射と同方向に噴射される可燃性ガスαつは
、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
ほぼ一定圧になった可燃性ガスα℃が、各ガス噴出孔(
5)からアシストガスαOの周囲に均一に噴射して、こ
のアシストガス00を取巻く。これによりアシストガス
00の純度は維持され、アシストガスQ0のガス圧を上
げることなく被加工物(ト)の下部にまで供給できるの
で厚板の被加工物(7)であっ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。
【図面の簡単な説明】
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)t51]・・・レーザ切断用ノズル (2)・・
・主ノズル部(3) (531・・・筒体(4)・・・
ノズル孔(5)(ハ)ト・・ガス噴出孔    (6)
・・・ガス供給路00・・・ アシストガス    0
℃・・・可燃性ガス(イ)・・・レーザビーム    
 (7)・・・被加工物■・・・レーザビーム照射位置
 軽重・・酸素ガス第1 に  rfO ! ぐ= \  − (bン 図 う升22を一一一一 第2図 1間) 第3図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 筒体先端を、レーザビームの照射及びアシストガス
    を噴射するためのノズル孔を設けた主ノズル部に形成し
    ; このノズル孔を包囲し、かつ均等に分布・点在する独立
    のガス噴出孔を複数個配設し; この複数個のガス噴出孔に可燃性ガスの供給路を付設し
    た; 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。 2 レーザ切断用ノズルのノズル孔を包囲する複数個の
    ガス噴出孔から、レーザビームの照射位置に噴射したア
    シストガスを取巻くように、可燃性ガスを噴射するよう
    にしたことを特徴とするレーザ切断における切断方法。
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