JPH09216081A - Laser beam cutting machine - Google Patents
Laser beam cutting machineInfo
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- JPH09216081A JPH09216081A JP9025154A JP2515497A JPH09216081A JP H09216081 A JPH09216081 A JP H09216081A JP 9025154 A JP9025154 A JP 9025154A JP 2515497 A JP2515497 A JP 2515497A JP H09216081 A JPH09216081 A JP H09216081A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザビームの照
射によって金属厚板などの被加工物を切断するレーザ切
断装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser cutting device for cutting a workpiece such as a metal thick plate by irradiating a laser beam.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、例えば廃炉解体などに際して、炉
内構造物の金属厚板をレーザビームによって切断する場
合、図４に示すような方法がとられている。すなわち、
レーザ切断ヘッド１において図示しないレーザ光源から
レーザビーム２を出射し、レーザ切断ヘッド１にレンズ
ホルダ３を介して取付けられた集光レンズ４により主ノ
ズル５の先端で集光して、被加工物６に照射することに
より、被加工物６の切断すべき箇所を加熱溶融する。2. Description of the Related Art Conventionally, when cutting a thick metal plate of a furnace internal structure with a laser beam in, for example, dismantling an abandoned furnace, a method shown in FIG. 4 has been adopted. That is,
A laser beam 2 is emitted from a laser light source (not shown) in the laser cutting head 1 and is condensed at the tip of the main nozzle 5 by a condenser lens 4 attached to the laser cutting head 1 via a lens holder 3 to be processed. By irradiating the workpiece 6, the portion of the workpiece 6 to be cut is heated and melted.
【０００３】また、このレーザビーム２の照射と同時
に、被加工物６の切断すべき箇所に主ノズル５からアシ
ストガス７（通常、Ｏ2 を用いる）を供給してガウジン
グすると共に、主ノズル５とは別個の補助ノズル（タン
デムノズル）８によって、高圧のアシストガス（通常、
Ｏ2 を用いる）を供給することにより、溶融部分を吹飛
ばしたり、あるいは残存板厚を溶融して切断を行う。こ
こで、従来のレーザ切断方法では補助ノズル８は主ノズ
ル５に対して切断方向後方に取り付けられている。Simultaneously with the irradiation of the laser beam 2, an assist gas 7 (usually O 2 is used) is supplied from the main nozzle 5 to a portion of the workpiece 6 to be cut, and gouging is performed. By an auxiliary nozzle (tandem nozzle) 8 separate from
O 2 is used) to blow away the melted portion or melt the remaining plate thickness to perform cutting. Here, in the conventional laser cutting method, the auxiliary nozzle 8 is attached to the main nozzle 5 rearward in the cutting direction.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のレーザ
切断方法では、図４に示すように切断方向（レーザビー
ム２の進行方向）に対して角度α傾いたドラグライン９
が生じる。このため、レーザビーム２は被加工物６上の
レーザ照射部から発生する金属蒸気等のプルームにより
吸収されて減衰し、切断効果が低下してしまう。In the conventional laser cutting method described above, as shown in FIG. 4, the drag line 9 is inclined at an angle α with respect to the cutting direction (the traveling direction of the laser beam 2).
Occurs. For this reason, the laser beam 2 is absorbed and attenuated by the plume of metal vapor or the like generated from the laser irradiation part on the workpiece 6, and the cutting effect is reduced.
【０００５】図５は切断速度とドラグライン９の角度α
の関係を示している。同図に示すように、切断速度を上
げるに従いドラグライン９の角度αは増大する。また、
この種のレーザ切断方法においては、アシストガス７の
圧力を十分高めることが要求されるが、集光レンズ４の
耐圧力が小さいため、アシストガス７は一般的に約３ｋ
ｇｆ／ｃｍ2 以下でしか使用できない。そこで、アシス
トガス７とは別に、レーザビーム２とは同軸でない補助
ノズル８により高圧のガスを供給することで、厚板の切
断を行っている。FIG. 5 shows the cutting speed and the angle α of the drag line 9.
Shows the relationship. As shown in the figure, the angle α of the drag line 9 increases as the cutting speed increases. Also,
In this type of laser cutting method, the pressure of the assist gas 7 is required to be sufficiently increased, but since the pressure resistance of the condenser lens 4 is small, the assist gas 7 is generally about 3 k.
It can be used only at gf / cm 2 or less. Therefore, apart from the assist gas 7, a high-pressure gas is supplied by an auxiliary nozzle 8 which is not coaxial with the laser beam 2, thereby cutting a thick plate.
【０００６】しかしながら、補助ノズル８により供給さ
れる高圧ガスは、レーザビーム２と同軸でないため、補
助ノズル８を小型化（小径化）したとしても、被加工物
６の板厚方向とは、ある程度の角度が付いてしまうこと
になる。このため、補助ノズル８から供給される高圧ガ
スによる溶融金属吹飛ばし効果を最大限に発揮すること
ができない。However, since the high-pressure gas supplied by the auxiliary nozzle 8 is not coaxial with the laser beam 2, even if the auxiliary nozzle 8 is miniaturized (smaller in diameter), the plate thickness direction of the workpiece 6 is to some extent. The angle of will be attached. Therefore, the effect of blowing away the molten metal by the high-pressure gas supplied from the auxiliary nozzle 8 cannot be maximized.
【０００７】さらに、従来のレーザ切断方法では補助ノ
ズル８が主ノズル５に対して切断方向後方に取り付けら
れているため、補助ノズル８による切断は二方向のみし
かできない。Further, in the conventional laser cutting method, since the auxiliary nozzle 8 is attached to the rear side of the main nozzle 5 in the cutting direction, the cutting by the auxiliary nozzle 8 can be performed only in two directions.
【０００８】本発明は、このような従来の問題点を解決
するためになされたもので、その目的とするところは二
方向以上の方向において切断を行うことができるレーザ
切断装置を提供することにある。The present invention has been made in order to solve such a conventional problem, and an object thereof is to provide a laser cutting apparatus capable of cutting in two or more directions. is there.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係るレーザ切断装置は、レーザビームの照
射と同時にアシストガスの噴射を行う主ノズルの周囲
に、高圧のアシストガスの噴射を行う複数個の補助ノズ
ルを主ノズルに対して傾けて配置したことを特徴として
いる。In order to solve the above-mentioned problems, a laser cutting apparatus according to the present invention is designed to inject high-pressure assist gas around a main nozzle that injects assist gas at the same time as laser beam irradiation. It is characterized in that a plurality of auxiliary nozzles for performing the above are arranged to be inclined with respect to the main nozzle.
【００１０】このように主ノズルの周囲に複数個の補助
ノズルを傾けて配置すると、主ノズルの切断方向後方ま
たはその近傍のみの補助ノズルから高圧ガスを噴射する
ことで、被加工物の相対移動方向によらず、高圧ガスが
被加工物の切断溝内に確実に噴射され、切断が可能とな
る。When a plurality of auxiliary nozzles are arranged so as to be inclined around the main nozzle in this manner, the high pressure gas is jetted from the auxiliary nozzle only behind or in the vicinity of the cutting direction of the main nozzle, whereby the relative movement of the work piece is performed. Regardless of the direction, the high-pressure gas is surely injected into the cutting groove of the workpiece, and the cutting can be performed.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。図１は本発明の一実施形態を説明す
るための図であり、レーザ切断装置の要部と被加工物の
断面図を示している。同図に示すように、レーザ切断ヘ
ッド１１において図示しないレーザ光源からレーザビー
ム１２を出射させ、レーザ切断ヘッド１１にレンズホル
ダ１３を介して取付けられた集光レンズ１４により主ノ
ズル１５の先端で集光し、被加工物１６にある前進角θ
をもって入射させる。この前進角（入射角）は、被加工
物１６の板厚および切断速度による決まるドラグライン
の角度α（図４、図５参照）以内に選定される。こうし
て被加工物１６に照射されたレーザビーム１２は、被加
工物１６の切断すべき箇所を加熱溶融する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram for explaining one embodiment of the present invention, and shows a cross-sectional view of a main part of a laser cutting device and a workpiece. As shown in the figure, a laser beam 12 is emitted from a laser light source (not shown) in the laser cutting head 11 and is collected at the tip of the main nozzle 15 by a condenser lens 14 attached to the laser cutting head 11 via a lens holder 13. Light is emitted and the advance angle θ on the workpiece 16
Incident. This advancing angle (incident angle) is selected within the angle α (see FIGS. 4 and 5) of the drag line determined by the plate thickness of the workpiece 16 and the cutting speed. The laser beam 12 applied to the workpiece 16 in this way heats and melts the portion of the workpiece 16 to be cut.
【００１２】ここで、レーザビーム１２の入射方向は、
被加工物１６に対して垂直面からβなる角度だけ傾くこ
とになるため、レーザビーム１２は被加工物１６のレー
ザ照射部から発生する金属蒸気等のプルームにより妨げ
られて減衰することがなく、またレーザビーム１２の切
断時の溶融境界面での吸収が促進される。従って、レー
ザビーム１２が被加工物１６に効率よく照射され、かつ
効率よく吸収されることにより、被加工物１６が金属厚
板の場合でも、容易に切断ができる。Here, the incident direction of the laser beam 12 is
Since the laser beam 12 is inclined by an angle β from the vertical plane with respect to the workpiece 16, the laser beam 12 is not obstructed by the plume of the metal vapor generated from the laser irradiation portion of the workpiece 16 and is not attenuated. Further, absorption at the melting boundary surface at the time of cutting the laser beam 12 is promoted. Therefore, the laser beam 12 efficiently irradiates the workpiece 16 and is efficiently absorbed, so that the workpiece 16 can be easily cut even when the workpiece 16 is a thick metal plate.
【００１３】一方、このレーザビーム１２の照射と同時
に、切断すべき箇所にレーザビーム１２と同軸に主ノズ
ル１５からアシストガス１７（例えばＯ2 ガス）を供給
すると共に、主ノズル１５とは別個にレーザ切断ヘッド
１１と機械的に一体に設けられた補助ノズル１８から、
被加工物１６に対してほぼ垂直に高圧ガス（例えばＯ2
ガス）を供給する。ここで、アシストガス１７はノズル
１５を被加工物１６から跳ね返るスパッタ粒子等から防
護する。On the other hand, simultaneously with the irradiation of the laser beam 12, an assist gas 17 (for example, O 2 gas) is supplied from a main nozzle 15 to a portion to be cut coaxially with the laser beam 12, and separately from the main nozzle 15. From the auxiliary nozzle 18 mechanically integrated with the laser cutting head 11,
High-pressure gas (eg, O 2
Gas). Here, the assist gas 17 protects the nozzle 15 from sputtered particles and the like that bounce off the workpiece 16.
【００１４】補助ノズル１８からの高圧ガスは、被加工
物１６の溶融部分を吹飛ばす作用をなすが、被加工物１
６に対してほぼ垂直方向に最短距離で照射されるため
に、その吹飛ばし効果は従来技術に比較して格段に大き
い。これにより切断限界速度の向上、切断板厚の増大お
よび切断面品質の向上を図ることができる。The high-pressure gas from the auxiliary nozzle 18 acts to blow off the molten portion of the work piece 16, but the work piece 1
Since the light is emitted in the shortest distance in the direction substantially vertical to 6, the blowing effect is significantly larger than that of the conventional technique. As a result, it is possible to improve the cutting speed limit, increase the thickness of the cut plate, and improve the quality of the cut surface.
【００１５】図２は、本発明の他の実施形態におけるレ
ーザ切断装置の断面図である。このレーザ切断装置は、
主ノズル１５の周囲の円周上に複数個この例では８個）
の補助ノズル（タンデムノズル）１８を配置し、これら
の補助ノズル１８からそれぞれ選択的に高圧ガス（アシ
ストガス）を噴出させ、図示しない被加工物に照射する
ように構成されている。FIG. 2 is a sectional view of a laser cutting device according to another embodiment of the present invention. This laser cutting device
A plurality on the circumference of the main nozzle 15 and eight in this example)
The auxiliary nozzles (tandem nozzles) 18 are disposed, and high pressure gas (assist gas) is selectively ejected from each of the auxiliary nozzles 18 to irradiate a workpiece (not shown).
【００１６】この実施形態においても、先の実施形態と
同様にレーザビーム１２を集光レンズ１４により主ノズ
ル１５の先端で集光し、被加工物にある前進角をもって
入射させることにより、被加工物のレーザ照射部から発
生する金属蒸気等のプルームによる減衰を防ぐと共に、
レーザビーム１２の切断時の溶融境界面での吸収を促進
させることで、切断効率を上げると同時に、補助ノズル
１８により、被加工物にほぼ垂直に高圧ガスを照射する
ことにより、溶融金属を効果的に吹飛ばすことができ
る。Also in this embodiment, as in the previous embodiment, the laser beam 12 is condensed by the condenser lens 14 at the tip of the main nozzle 15 and is incident on the workpiece at a certain advancing angle, so that the workpiece is machined. Prevents the attenuation of plume such as metal vapor generated from the laser irradiation part of the object,
By promoting absorption of the laser beam 12 at the melting boundary surface at the time of cutting, the cutting efficiency is increased, and at the same time, the auxiliary nozzle 18 irradiates the work piece with a high-pressure gas almost perpendicularly, thereby making the molten metal effective. Can be blown away.
【００１７】そして、この実施形態では更に複数の補助
ノズル１８を主ノズル１５の周囲に傾けて配置し、主ノ
ズル１８の切断方向後方またはその近傍のみの補助ノズ
ルから高圧ガスを噴出させることで、レーザ切断装置に
対する被加工物の相対移動方向によらず、高圧ガス（ア
シストガス）を被加工物の切断溝内に照射することがで
きる。Further, in this embodiment, a plurality of auxiliary nozzles 18 are arranged so as to be inclined around the main nozzle 15, and the high-pressure gas is ejected from the auxiliary nozzle only behind or in the vicinity of the cutting direction of the main nozzle 18, The high-pressure gas (assist gas) can be irradiated into the cutting groove of the workpiece regardless of the relative movement direction of the workpiece with respect to the laser cutting device.
【００１８】例えば、この相対移動方向が図３（ａ）に
示す方向の場合は、補助ノズル１８のうちの「イ」か
ら、また同図（ｂ）に示す方向の場合は「ハ」から、さ
らに同図（ｃ）に示す方向の場合は「ロ」または「ハ」
からという様に、被加工物の進行方向（切断方向）に対
して後方、または後方近くの補助ノズルからアシストガ
スを被加工物の切断溝内に噴射することにより、いずれ
の進行方向の場合も切断が可能となる。なお、図２に示
したレーザ切断装置は、レーザビームを前進角をつけず
に被加工物に入射してレーザ切断を行う場合にも適用す
ることができる。For example, if the relative movement direction is the direction shown in FIG. 3 (a), from the auxiliary nozzle 18 "a", and if it is the direction shown in FIG. 3 (b), from the "c". Furthermore, in the case of the direction shown in FIG.
As described above, by injecting the assist gas into the cutting groove of the work piece from an auxiliary nozzle located at the rear of the work piece (cutting direction) or near the back of the work piece, Can be cut. The laser cutting device shown in FIG. 2 can also be applied to a case where a laser beam is incident on a workpiece without making an advance angle to perform laser cutting.
【００１９】[0019]
【発明の効果】本発明によれば、複数の補助ノズルを主
ノズルの周囲に設けてレーザ切断装置を構成することに
より、被加工物の移動方向によらず、高圧ガスを被加工
物の切断溝内に照射して、二方向以上の切断を可能とす
ることができる。According to the present invention, by providing a plurality of auxiliary nozzles around the main nozzle to form a laser cutting device, the high pressure gas is cut into the workpiece regardless of the moving direction of the workpiece. It is possible to irradiate the inside of the groove to enable cutting in two or more directions.
【図１】本発明の一実施形態を説明するための断面図FIG. 1 is a sectional view for explaining an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の他の実施形態を説明するための断面図
および平面図FIG. 2 is a sectional view and a plan view for explaining another embodiment of the present invention.
【図３】図３は図２の実施形態の作用を説明するための
図FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the embodiment of FIG.
【図４】従来のレーザ切断方法を説明するための断面図FIG. 4 is a sectional view for explaining a conventional laser cutting method.
【図５】図４に示した方法における切断速度とドラグラ
イン角度の関係を示す図5 is a diagram showing the relationship between the cutting speed and the drag line angle in the method shown in FIG.
１１…レーザ切断ヘッド １２…レーザビーム １３…レンズホルダ １４…集光レンズ １５…主ノズル １６…被加工物 １７…アシストガス １８…補助ノズル 11 ... Laser cutting head 12 ... Laser beam 13 ... Lens holder 14 ... Condensing lens 15 ... Main nozzle 16 ... Workpiece 17 ... Assist gas 18 ... Auxiliary nozzle
Claims (1)
るためのレーザ切断装置において、 レーザビームと同軸的に配置され、レーザビームの照射
と同時にアシストガスの噴射を行う主ノズルと、 この主ノズルの周囲に該主ノズルに対して傾けて配置さ
れ、高圧のアシストガスの噴射を行う複数個の補助ノズ
ルとを具備することを特徴とするレーザ切断装置。1. A laser cutting apparatus for irradiating a laser beam to cut an object to be processed, comprising: a main nozzle arranged coaxially with the laser beam and for injecting an assist gas simultaneously with the irradiation of the laser beam; A laser cutting device comprising: a plurality of auxiliary nozzles arranged around the main nozzle and inclined with respect to the main nozzle to inject high-pressure assist gas.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9025154A JP2846297B2 (en) | 1997-02-07 | 1997-02-07 | Laser cutting method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9025154A JP2846297B2 (en) | 1997-02-07 | 1997-02-07 | Laser cutting method |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2333060A Division JP2659860B2 (en) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | Laser cutting method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09216081A true JPH09216081A (en) | 1997-08-19 |
| JP2846297B2 JP2846297B2 (en) | 1999-01-13 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9025154A Expired - Fee Related JP2846297B2 (en) | 1997-02-07 | 1997-02-07 | Laser cutting method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2846297B2 (en) |
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- 1997-02-07 JP JP9025154A patent/JP2846297B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JP2846297B2 (en) | 1999-01-13 |
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Legal Events
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