JPH09103895A - 加工物の切断装置 - Google Patents

加工物の切断装置

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JPH09103895A
JPH09103895A JP8206018A JP20601896A JPH09103895A JP H09103895 A JPH09103895 A JP H09103895A JP 8206018 A JP8206018 A JP 8206018A JP 20601896 A JP20601896 A JP 20601896A JP H09103895 A JPH09103895 A JP H09103895A
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cutting
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oxygen
cutting device
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 一つの分光ビームがもう一方の分光ビームよ
りも深い焦点深度を有するようにレーザを分光すること
により、低出力のレーザにより、形材とした厚い鋼を切
断するときの効率を向上させる、レーザ切断装置を提供
すること。 【解決手段】 加工物の切断装置は、レーザエネルギビ
ームを二つの別個のビーム８、１０に分光すべく単一の
切断ヘッド６内に配置された光学手段４を備えている。
この切断ヘッド６は、加圧された酸素の入口１６と、酸
素の出口に対するノズル１４とを備える。少なくとも一
つの分光ビーム８が加工物の表面よりも上方の位置に焦
点決めされ、使用時、その分光ビーム８が衝突する加工
物の表面積が、酸素がノズル１４から去るときに衝突す
る加工物の面積よりも大きいようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、材料の切断方法及
びその装置、特に、低出力のレーザ・カッターを使用し
て、形材とした厚い鋼の切断方法及びその装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】切断すべき材料の表面に比較的高出力の
レーザ・ビームを照射して、材料を切断するレーザ切断
方法が公知である。このレーザエネルギは、材料をその
融点に保ち、また高速度のジェットがその溶融した材料
を吹飛ばして切断を行う。この公知の方法は、その切断
深さの全体に亙ってレーザエネルギを提供するから、許
容可能な切断を為すためには、高出力で高品質のビーム
が必要とされる。
【０００３】欧州特許第０４５８１８０号には、共に、
一つのノズルを通じて方向決めされるレーザ・ビームと
高圧のガス流とを使用して加工物を切断する方法が記載
されている。このレーザビームの焦点は、切断すべき加
工物の表面の上方の距離の位置に配置され、レーザビー
ムは、焦点外れビームとしてその表面を照射する。この
レーザは、高圧の酸素、又は酸素濃度の濃いガスジェッ
トと共に、切断面に平滑できれいな縁部を付与し、又、
高品質の表面仕上げ状態にする。
【０００４】米国特許第３６０４８９０号には、レーザ
ビームのエネルギが一部分に銀を被覆した反射面に衝突
し、そのビームが二つの別個のビームに分光されるよう
にするレーザ切断システムが記載されている。そのビー
ムの各々は、その後に、個々のレンズ系によって焦点決
めされ、一方のビームが切断すべき加工物の略表面の一
点に焦点決めされる一方、第二のビームは、上記点に亙
って、上記第一のビームの焦点深度よりも深い焦点深度
に焦点決めされる。各レンズ系は、それ自体の関係する
切断ヘッドを有しており、該切断ヘッドは、関係するビ
ームが焦点決めされる加工物の領域に、加圧ガスを向け
るガス入口を有している。二つのレンズ系、及び二つの
切断ヘッドを使用する結果、切断システムは複雑で且つ
製造費用が高くなり、特に、プロファイル切断のために
経済的に組み立てることができなくなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、特
に、一つの分光ビームがもう一方の分光ビームよりも深
い焦点深度を有するようにレーザを分光することによ
り、低出力のレーザを使用して、形材とした厚い鋼を切
断するときの効率を向上させることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、レーザエネル
ギ源と、該レーザエネルギ源から放射されたレーザエネ
ルギのビーム２を二つビーム８、９に分光する光学手段
４とを備え、分光された二つのビームは加工物に対して
所定の位置に夫々焦点決めされ、一方のビーム１０が他
方のビーム８よりも焦点度が深い、加工物の切断装置に
おいて、加圧酸素及び酸素濃度の濃いガスの入口１６
と、酸素又は酸素濃度の濃いガスの出口に対するノズル
１４とを有する単一の切断ヘッド６内に配置され、少な
くとも一方のビーム８が加工物の表面よりも上方の位置
に焦点決めされ、使用時、前記一方のビーム８が衝突す
る加工物の表面面積が、酸素、又は酸素濃度の濃いガス
がノズル１４から去るときに加工物に衝突する面積より
も大きいようにしたことを特徴とする。
【０００７】本発明の一実施例において、光学手段は、
レーザエネルギビームを二つの別個のビームに分光すべ
く、切断ヘッドの一端に配置された屈折型光学要素を備
え、その一方の分光ビームが、切断ヘッドの他端に隣接
して配置されたレンズに向けて方向決めされ、該切断ヘ
ッドが、上記分光された一方のビームを加工物の表面よ
りも上方の位置に焦点決めし、その残りの分光ビーム
が、変更されずにレンズを透過し得るように、屈折型光
学要素によって焦点決めされる。
【０００８】別実施例において、光学手段は、レーザエ
ネルギビームを二つの別個のビームに分光すべく切断ヘ
ッドの一端に配置された二重レンズ要素を備え、一方の
分光ビームが、切断ヘッドの他端に隣接して配置された
レンズに向けて方向決めされ、切断ヘッドが上記分光さ
れた一方のビームを加工物の表面よりも上方の位置に焦
点決めし、その残りの分光ビームは変更されずにレンズ
を透過し得るように、屈折型光学要素によって焦点決め
される。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下に、概略図である添付図面を
参照しつつ、単に一例として、本発明の実施の形態を説
明する。
【００１０】図１に図示するように、供給源（図示せ
ず）から放出されるレーザビーム２は切断ヘッド６の上
端（図示）に配置された屈折型の光学要素４を透過す
る。この屈折型の光学要素４を透過する間に、ビーム２
は、二つのビーム８、１０に分光され、その双方のビー
ムは、切断ヘッド６の下端（図示）に隣接する位置に配
置されたレンズ１２に向けられる。このビーム１０は、
屈折型の光学要素４により焦点決めされ、レンズ１２を
変更されずに透過し、ノズル１４内の一点に焦点決めさ
れる。このレンズ１２は、ビーム８をビーム１０と同一
の点、又は位置に焦点決めし、このため、その双方のビ
ーム８、１０は、切断すべき加工物（図示せず）の上方
の所定の距離の位置にてノズル１４内の一点に焦点決め
される。
【００１１】図１から明らかなように、ビーム１０はビ
ーム８よりも焦点深度が深い。
【００１２】より広く焦点決めされたビーム８は、予熱
発生器として機能し、加工物の表面におけるその幅の広
い拡がり部分にて、安定的な効果を付与する一方、より
深く焦点決めされたビーム１０は、切断部分の下方部分
にエネルギを付与し、より高速度の切断を可能にするこ
とが確認されている。
【００１３】図２には、図１に図示したものと同一の切
断ヘッド６が図示されているが、屈折型光学要素４及び
レンズ１２は、ビーム８、１０が離間した位置に焦点決
めされるように配置されており、ビーム８は、切断すべ
き加工物の上方の距離にてノズル１４内の一点に焦点決
めされる一方、ビーム１０は、加工物の表面上又はその
下方、即ち、切断部分の内部に焦点決めされる。
【００１４】図３に図示した実施の形態は、図１及び図
２に関して説明したものと略同一であり、同様の部分は
同様の参照符号で表示する。
【００１５】この実施の形態において、屈折型光学要素
４に代えて、二重要素レンズ５が使用されており、該レ
ンズは、同様の方法で効果的に作用し、ビーム２は該レ
ンズを透過するとき、二つのビーム８、１０に分光さ
れ、これらのビームが切断ヘッド６の内側に沿ってレン
ズ１２に向けて進み、該レンズ１２がノズル１４内の一
点にビーム８を焦点決めする。ビーム１０は二重要素レ
ンズ５により焦点決めされ、レンズ１２を変更されずに
透過する。図示するように、これらのビーム８、１０
は、加工物の表面の上方に位置する、ノズル１４内の同
一の点又は位置に焦点決めされる。切断すべき加工物は
ノズルから僅かに離れた距離の位置にてノズル１４の下
方を移動し、その双方のビームが加工物の表面を非焦点
決め状態で照射するようにすることが理解されよう。
【００１６】ビーム８は、非焦点決め状態にて表面を照
射するように加工物の表面の上方の位置に焦点決めすれ
ばよいことが理解されよう。ビーム１０は、加工物の表
面の上又はその下方、即ち切断部分の内部に焦点決めす
ることができ、またそのようにすることが好ましい。
【００１７】図１、図２及び図３に図示した切断ヘッド
の各々には、高圧の酸素又は酸素濃度の濃いガスを導入
すべくそれ自体公知の方法にてガス入口１６から供給さ
れ、この酸素又は酸素濃度の濃いガスは、ジェットとし
てノズル１４から放出され、加工物と反応し、溶融物質
を除去して切断が為されるようにする。ノズル１４及び
光学手段の寸法及び配置は、非焦点決め状態のビーム８
が衝突する加工物の表面積が常に、酸素又は酸素濃度の
濃いガスジェットが衝突する加工物の面積よりも広いよ
うに設定する。
【００１８】上述の実施の形態の特別な有利な点は、単
一の切断ヘッド内に配置された単一の光学手段を使用し
て、結果的に二つの別個のビームが発生されるようにす
ることであり、このことは、プロファイル切断工程のた
め組み立てることが遥かに容易である点で従来技術に優
る利点である。
【図面の簡単な説明】
【図１】レーザ切断装置の切断ヘッドの概略図的な断面
図である。
【図２】分光されたビームが離間した位置に焦点決めさ
れる状態を示す、図１の切断ヘッドの概略図的な断面図
である。
【図３】レーザ切断装置の代替的な切断ヘッドの概略図
的な断面図である。
【符号の説明】
２ レーザビーム ４ 屈折型光学要素 ５ 二重要素レンズ ６ 切断ヘッド ８、１０ ビーム １２ レンズ １４ ノズル １６ ガス入口

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 レーザエネルギ源と、該レーザエネルギ
    源から放射されたレーザエネルギのビーム２を二つビー
    ム８、９に分光する光学手段４とを備え、分光された二
    つのビームは加工物に対して所定の位置に夫々焦点決め
    され、一方のビーム１０が他方のビーム８よりも焦点度
    が深い、加工物の切断装置であって、 前記光学手段４が、加圧された酸素、及び酸素濃度の濃
    いガスの入口１６と、酸素、又は酸素濃度の濃いガスの
    出口に対するノズル１４とを有する単一の切断ヘッド６
    内に配置され、少なくとも一方のビーム８が加工物の表
    面よりも上方の位置に焦点決めされ、使用時、前記一方
    のビーム８が衝突する加工物の表面面積が、酸素、又は
    酸素濃度の濃いガスがノズル１４から去るときに加工物
    に衝突する面積よりも大きいようにしたことを特徴とす
    る、加工物の切断装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の切断装置にして、前記
    光学手段４が、レーザエネルギのビームを二つの別個の
    ビーム８、１０に分光すべく、切断ヘッド６の一端に配
    置された屈折型の光学要素を備え、一方のビーム８が、
    加工物の表面上方の位置に前記一方の分光ビーム８を焦
    点決めする切断ヘッド６の他端に隣接する位置に配置さ
    れたレンズ１２に向けて照射され、残りの分光ビーム１
    ０が、レンズ１０を変更されずに透過するように、屈折
    型光学要素により焦点決めされることを特徴とする、加
    工物の切断装置。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載の切断装置にして、前記
    光学手段４が、レーザエネルギビームを二つの別個のビ
    ーム８、１０に分光すべく切断ヘッド６の一端に設けら
    れた二重要素レンズ５を備え、一方の分光ビーム８が、
    加工物の表面よりも上方の位置にて前記一つの分光ビー
    ムを焦点決めする切断ヘッド６の他端に隣接する位置に
    配置されたレンズ１２に向けて照射され、残りの分光ビ
    ーム１０が、レンズ１２を変更されずに透過するよう
    に、二重要素レンズにより焦点決めされることを特徴と
    する切断装置。
  4. 【請求項４】 請求項１乃至３の何れかの項に記載の切
    断装置にして、前記ノズル１４が加工物に近接する一端
    にて切断ヘッド６に取り付けられることを特徴とする切
    断装置。
  5. 【請求項５】 請求項１乃至４の何れかの項に記載の切
    断装置にして、前記一方の分光ビーム８が、ノズル内の
    一点に焦点決めされ、残りの分光ビーム１０が加工物の
    表面、又は該表面よりも下方の一点に焦点決めされるこ
    とを特徴とする切断装置。
JP8206018A 1995-08-05 1996-08-05 加工物の切断装置 Withdrawn JPH09103895A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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GBGB9516099.0A GB9516099D0 (en) 1995-08-05 1995-08-05 Laser cutting of materials
GB9516099.0 1995-08-05

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JPH09103895A true JPH09103895A (ja) 1997-04-22

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US (1) US5728993A (ja)
EP (1) EP0757932A1 (ja)
JP (1) JPH09103895A (ja)
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AU (1) AU6050896A (ja)
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