JPH07501266A - 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

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】 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方法 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 めの方法、特に板金を切断するための方法に係る。前記方法は、被加工物の表面 を、融解すること無くある温度まで予備加熱する工程であって、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工程を含む。

前記方法は自生ガス切断法において用いられる。被加工物の表面の、前記被加工 物の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から成る混 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、そ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法では、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 ームガス切断法は２０ｍｍ以下の厚さの板金のために使用されるとき、切削速度 は従来型の自生ガス切断法よりも高くなる。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ｌＱｍｍ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１ ００μｍ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方法を、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、５ ０μｍ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。

この目的は、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。

前記方法は従来のレーザービームガス切断法に関連して知られているが、これら の従来法では、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。しかしながら本発明は、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法から公知であ る。本方法では、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、とくに下側 の切断部で平らになる取り除き前端部を加熱し、真っすぐにする効果を生じる。

しかし、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。前記不安定は、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、撚切安定化レーザービームガス切断法である。厚さ３０ｍｍ以 上の板では、好ましくはＲｚく５０μｍの山−谷間高さを持つ平滑切削面が得ら れるであろう。切削はパリが無く、実際にはパ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。材料の撚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 ビームガス切断法の場合の場合において、数倍も高い。したがってこれらの公知 の方法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、この方法が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法の場 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して 、この方法を実行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法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方法は、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。

本方法はまた、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。この方法はたとえば、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。これは板材加工工程では利点である。公知の 自生ガス切断法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がパルス状に放射される態様で、前記方法を 実行することが有利であろう。

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 応によって引き起こされる。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、前記切削みぞの側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換言加熱ガス、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 な態様で前記方法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。

本発明はさらに、取り除きり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も係る。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、燃焼ガスジェットが被加工物上にぶつ 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エ・ノドの直径は出来るだけ小さく保持され、燃焼ガス ジエツトの前記直径が切削みその幅をもっばら決定する。

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の大技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［ｓ　］−６・　ｓ　＋ｂ 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、高い割合のレーザビー ムが切削みぞ内に放射される。そしてそのレーザビームは、傾斜姿勢にもがかわ 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２ｏ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Ｓ　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に対する大技２５の比は少なくとも８：１である。したがっ て燃焼ガス１２のためのノスル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。カーブ４３は、従来のレーザーガス切断法、すなわち、 酸素が被加工物の表面１］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法、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、５０ｍ ｍの厚さの鋼板が従来のレーザービームガス切断法で切断されるとき、表面粗さ が大きくなり、さらに切削速度すなわち被加−Ｌ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は励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起こすかもしれない。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。そして高い送り速度 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、「−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３ ３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に示された態様て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たけ傾斜す るように配置されている。前記傾斜は）Ｅｌｌ送送方向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［４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がス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てあろう。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、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１ １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 上の要求に応して、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 は取った出力ＰＴｈにしたがって電圧ＵＴｈを生じる。増幅器３８は前記電圧Ｕ Ｔｈに対応する実際電圧Ｕ　を比較器４０に供給する。この比較器には、ｉｓＬ 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Ｕ 　が付加的に印加されていｒｅｎｚ る。Ｕ　とＵ　との差は制御ユニット３つに作動ｇｒｅｎｚ　ｉｓＬ 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 。

２３′ −ＵΩ１− ５０ｍｍ鋼板５２のレーザービームガス切断−ｃｏ２レーザー、円偏向 一ビームバワー　２５００　Ｗ　ｃ　ｗ−焦点直径　０．６２ｍｍ −しイリー長さ　１２．８ｍｍ −焦点の位置　被加工物表面上方３ｒｎｍ−被加工物上の焦点斑点の直径　０． ６９ｍｍ−同軸ノズル径　ｏｌ、５ｍｍ、後行ノズル径　。　２．　０ｍｍ−ノ ズルおよび被加工物間の距離　３ｍｍ−ノズル間距離　４ｍｍ −切削速度　０．１２５ｍ／ｍｉｎ ８０ｍｍ鋼板５２のレーザービームガス切断−ビームパワー　１２００Ｗｃｗ（ 被加工物上）−７，５”　Ｚｎ５ｅレンズ −Ｍ点の位Ｍ　波加工物の上方８０ｍｍ−焦点スポットの直径　８．４ｍｍ −レイリー長さ　２．５１ｍｍ −垂直切削ノズルに対するレーザービーム軸の傾斜角　２０”　（ｉ１行）−加 熱時間（予備加熱）　１０ｓｅｃ −切削ノズルおよび被加工物間の距離　３ｍｍ−切削ノズル直径　３．　０ｍｍ −切削ガス圧　９５バール酸素３．５ −切削ノズル（自家製）、口ｉ￥比　１ｏ・１−切削速度　０．２ｍ／ｍｉｎ 国際調査報告 １＋＋＋＋＋＋＋ｌ＋Ａｈ＋＋−−ニー　ＰＣＴ／ＤＥ　９２１００９５０＋＋ ＋＋＋＋＋　ＰＣＴ／Ｄε　９２１００９５０フロントページの続き （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＥ、ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、ＳＥ）、ＪＰ 、ＵＳ （７２）発明者　へルツァイガー、ゲルト［ドイツ連邦共和国　ヴエー−５１０ ６レートゲンーロート　レンスバッハストラッセ４０　アー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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 ための方法、特に板金を切断するための方法であって、被加工物（１０）の表面 （１１）を、ある温度まで、融解すること無く予備加熱する工程を含み、前記温 度では、予備加熱部（１３）に加圧ジェットとして吹き付けられる燃焼ガス（１ ２）により発火が開始され、前記ジェットによって被加工物（１０）の燃焼物質 が前記燃焼によって生じる切削みぞ（１４）から吹き飛ばされ、燃焼ガス（１２ ）に加えてレーザービーム（１５）も切削みぞ（１４）内に照射され取り除き前 端部（１６）にぶつかることを特徴とする方法。 ２．予備加熱部分（１３）がレーザー放射（１７）を用いて予備加熱されること を特徴とする請求項１に記載の方法。 ３．同一のレーザー発光源（１８）から発するレーザー放射（１５，１７）が被 加工物（１０）の予備加熱と切削みぞ１４への照射のために使用されることを特 徴とする請求項２に記載の方法。 ４．予備加熱部分（１３）の温度を少なくとも材料の発火温度に合わせるように して制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項または数項に記載 の方法。 ５．予備加熱部分（１３）の温度が一定に保持されることを特徴とする請求項４ に記載の方法。 ６．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するために用いられることを特徴とする請求 項１から５のいずれか一項または数項に記載の方法。 ７．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（１２）と同軸的に流出することを 特徴とする請求項１から６のいずれか一項または数項に記載の方法。 ８．切削みぞ（１４）に照射されるレーザー放射（１５）はパルス状に照射され ることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項または数項に記載の方法。 ９．前記予備加熱部分を他のガスとの早期反応から保護するガスを当該予備加熱 部分（１３）に流すこと、および／または非反応ガスが燃焼ガス（１２）を混合 していることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項または数項に記載の方 法。 １０．燃焼ガス（１２）に加えて切削みぞ（１４）に照射されたレーザー放射（ １５）が、弱められるかおよび／または切られるかすることを可能にしたことを 特徴とする請求項１から９のいずれか一項又は数項に記載の方法。 １１．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 ザーを備えていることを特徴とする装置。 １２．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１１に記載の装置。 １３．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１１または１２に記載の装置。 １４．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１３のいずれか一項または数項に記載の装置。 １５．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１から１４のいずれか一項または数項に記載の装置。 １６．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）を有していることを特徴とする請求項１から１５ のいずれか一項または数項に記載の装置。 １７．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１６のいずれか一項または数項に記載の装置。 ｌｏｇ［ｓｄ］＝６・ｓ＋ｂ 　　　［ｍｍ］　　［ｍｍ］ ｓｄ＝ノズル径 ｓ＝鋼板の厚さ。