JPH09234582A - レーザ切断方法 - Google Patents
レーザ切断方法Info
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- JPH09234582A JPH09234582A JP8041317A JP4131796A JPH09234582A JP H09234582 A JPH09234582 A JP H09234582A JP 8041317 A JP8041317 A JP 8041317A JP 4131796 A JP4131796 A JP 4131796A JP H09234582 A JPH09234582 A JP H09234582A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 中空部品内部への溶融物の付着防止はもちろ
んのこと、所望とする切断部位に照射されたレーザビー
ムが、その切断中に切断部位を通過し、中空部品内部の
対向する面に照射されることにより生ずる対向面への熱
的な損傷（「溶け」、「変形」、ひいては「破れ」や
「貫通」）をも解消できるレーザ切断方法を提供するこ
と。 【解決手段】 レーザビームの光路上にある、加工すべ
き第１の被加工物部位と上記光路の延長線上にある加工
を不要とする第２の被加工物部位とが存在する被加工物
を切断加工するレーザ切断方法において、上記第１の被
加工物部位と上記第２の被加工物部位との間で形成され
る空間に、上記第１の被加工物部位と上記第２の被加工
物部位とを結ぶ線分をはさんで対称な位置に、周囲雰囲
気より屈折率の大きな流体を流通させた状態で切断加工
するようにしたもの。
んのこと、所望とする切断部位に照射されたレーザビー
ムが、その切断中に切断部位を通過し、中空部品内部の
対向する面に照射されることにより生ずる対向面への熱
的な損傷（「溶け」、「変形」、ひいては「破れ」や
「貫通」）をも解消できるレーザ切断方法を提供するこ
と。 【解決手段】 レーザビームの光路上にある、加工すべ
き第１の被加工物部位と上記光路の延長線上にある加工
を不要とする第２の被加工物部位とが存在する被加工物
を切断加工するレーザ切断方法において、上記第１の被
加工物部位と上記第２の被加工物部位との間で形成され
る空間に、上記第１の被加工物部位と上記第２の被加工
物部位とを結ぶ線分をはさんで対称な位置に、周囲雰囲
気より屈折率の大きな流体を流通させた状態で切断加工
するようにしたもの。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、レーザビームの
照射方向の延長線上に、被加工物の中で所望とする切断
部位以外に少なくとも１ケ所以上の被加工物の一部が存
在する部品に対するレーザ切断方法に関するものであ
る。
照射方向の延長線上に、被加工物の中で所望とする切断
部位以外に少なくとも１ケ所以上の被加工物の一部が存
在する部品に対するレーザ切断方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】通常、レーザビームの照射方向の延長線
上に、被加工物の中で所望とする切断部位以外に少なく
とも１ケ所以上の被加工物の一部が存在する部品をレー
ザ切断する場合、その外部より所望とする切断部位にレ
ーザビームを照射して切断すると、所望とする切断部位
に照射されたレーザビームは、その切断中に切断部位を
通過して、部品内部の対向する面に照射されることによ
り、対向面に熱的な損傷を与えていた。
上に、被加工物の中で所望とする切断部位以外に少なく
とも１ケ所以上の被加工物の一部が存在する部品をレー
ザ切断する場合、その外部より所望とする切断部位にレ
ーザビームを照射して切断すると、所望とする切断部位
に照射されたレーザビームは、その切断中に切断部位を
通過して、部品内部の対向する面に照射されることによ
り、対向面に熱的な損傷を与えていた。
【０００３】このような問題を改善する方法として、例
えば従来には特開平５−２６１５８１で示される公報に
よる切断方法がある。図９は、中空部品として配管を取
り上げ、これをレーザ切断する場合の方法について説明
した概略図である。
えば従来には特開平５−２６１５８１で示される公報に
よる切断方法がある。図９は、中空部品として配管を取
り上げ、これをレーザ切断する場合の方法について説明
した概略図である。
【０００４】これによれば、まず、配管３１を同芯支持
器３３によりレーザカッタ３４の回転中心と同芯となる
様に支持する。図中、３２はメクラ栓、３４は回転しな
がら前記配管３１を溶断するレーザカッタである。前記
配管３１の内部を予め不活性ガスで置換しておき、前記
配管３１の一端の前記メクラ栓３２で閉塞し、更にもう
一端から配管３１内部に不活性ガスを供給し、該配管３
１内部を外部に対して正圧とする。この状態で前記同芯
支持器３３で配管を固定し、切断所要箇所を前記レーザ
カッタ３４で全周溶断する。
器３３によりレーザカッタ３４の回転中心と同芯となる
様に支持する。図中、３２はメクラ栓、３４は回転しな
がら前記配管３１を溶断するレーザカッタである。前記
配管３１の内部を予め不活性ガスで置換しておき、前記
配管３１の一端の前記メクラ栓３２で閉塞し、更にもう
一端から配管３１内部に不活性ガスを供給し、該配管３
１内部を外部に対して正圧とする。この状態で前記同芯
支持器３３で配管を固定し、切断所要箇所を前記レーザ
カッタ３４で全周溶断する。
【０００５】これにより、切断時に配管３１内部に充填
された正圧不活性ガスが切断部から配管３１外部に流出
することによって、蒸発金属に生成される微粒子やそれ
等の化合物、又、大気中の浮遊物が配管３１内部に混入
するのを防ぐことができる。
された正圧不活性ガスが切断部から配管３１外部に流出
することによって、蒸発金属に生成される微粒子やそれ
等の化合物、又、大気中の浮遊物が配管３１内部に混入
するのを防ぐことができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来切
断法では、部品の内部に溶融物が付着するのを防止する
効果はあるものの、所望とする切断部位に照射されたレ
ーザビームが、その切断中に切断部位を通過し、部品内
部の対向する面に照射されることにより対向面に熱的な
損傷（対向面の「溶け」、「変形」、ひいては「破れ」
や「貫通」）を与えるという問題を防止することはでき
なかった。
断法では、部品の内部に溶融物が付着するのを防止する
効果はあるものの、所望とする切断部位に照射されたレ
ーザビームが、その切断中に切断部位を通過し、部品内
部の対向する面に照射されることにより対向面に熱的な
損傷（対向面の「溶け」、「変形」、ひいては「破れ」
や「貫通」）を与えるという問題を防止することはでき
なかった。
【０００７】また、特開昭５７−１３８６００では中空
部品の内部に冷却ガスを流通させる方法を、あるいは、
実開平５−４９１８６では中空部品内に高圧気体を流入
・吸引させた方法について提案されているが、これらは
いずれも、中空部品の内部に付着する溶融物を防止する
のみであり、所望とする切断部位に照射されたレーザビ
ームが、その切断中に切断部位を通過し、中空部品内部
の対向する面に照射されることによる対向面への熱的な
損傷（対向面の「溶け」、「変形」ひいては「破れ」や
「貫通」）を防止するものではなかった。
部品の内部に冷却ガスを流通させる方法を、あるいは、
実開平５−４９１８６では中空部品内に高圧気体を流入
・吸引させた方法について提案されているが、これらは
いずれも、中空部品の内部に付着する溶融物を防止する
のみであり、所望とする切断部位に照射されたレーザビ
ームが、その切断中に切断部位を通過し、中空部品内部
の対向する面に照射されることによる対向面への熱的な
損傷（対向面の「溶け」、「変形」ひいては「破れ」や
「貫通」）を防止するものではなかった。
【０００８】さらに、特開昭６０−１８４４８７、ある
いは、実開平１−１５３８７４では、中空部品内部の対
向する面に照射されることによる対向面への熱的な損傷
を防止する方法が提案されているものの、具体的な手段
としては、通過したレーザビームを対向面から遮蔽する
目的で、金属製パイプや管を中空部品の内部に挿入する
方法を採っている。したがって、通過ビームにより遮蔽
用のパイプ・管等が損傷を受けるという挿入部材の寿命
の問題と、中空部品の形状によっては、これら遮蔽用パ
イプ・管を挿入することができないケースも多くあり、
特に、密閉型中空部品へは挿入が不可能であるといった
問題があった。
いは、実開平１−１５３８７４では、中空部品内部の対
向する面に照射されることによる対向面への熱的な損傷
を防止する方法が提案されているものの、具体的な手段
としては、通過したレーザビームを対向面から遮蔽する
目的で、金属製パイプや管を中空部品の内部に挿入する
方法を採っている。したがって、通過ビームにより遮蔽
用のパイプ・管等が損傷を受けるという挿入部材の寿命
の問題と、中空部品の形状によっては、これら遮蔽用パ
イプ・管を挿入することができないケースも多くあり、
特に、密閉型中空部品へは挿入が不可能であるといった
問題があった。
【０００９】そこで、本発明は、上記に示した従来の問
題点に鑑みてなされたものであり、部品内部への溶融物
の付着防止、および、所望とする切断部位に照射された
レーザビームが、その切断中に切断部位を通過し、中空
部品内部の対向する面に照射されることにより生ずる対
向面への熱的な損傷（対向面の「溶け」、「変形」、ひ
いては「破れ」や「貫通」）をも解消し、中空部品への
本格的な高品位レーザ切断を可能とすることを目的とす
る。
題点に鑑みてなされたものであり、部品内部への溶融物
の付着防止、および、所望とする切断部位に照射された
レーザビームが、その切断中に切断部位を通過し、中空
部品内部の対向する面に照射されることにより生ずる対
向面への熱的な損傷（対向面の「溶け」、「変形」、ひ
いては「破れ」や「貫通」）をも解消し、中空部品への
本格的な高品位レーザ切断を可能とすることを目的とす
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明に係わるレーザ
切断方法は、レーザビームの光路上にある、加工すべき
第１の被加工物部位と上記光路の延長線上にある加工を
不要とする第２の被加工物部位とが存在する被加工物を
切断加工するレーザ切断方法において、上記第１の被加
工物部位と上記第２の被加工物部位との間で形成される
空間に、上記第１の被加工物部位と上記第２の被加工物
部位とを結ぶ線分をはさんで対称な位置に、周囲雰囲気
より屈折率の大きな流体を流通させた状態で切断加工す
るようにしたものである。
切断方法は、レーザビームの光路上にある、加工すべき
第１の被加工物部位と上記光路の延長線上にある加工を
不要とする第２の被加工物部位とが存在する被加工物を
切断加工するレーザ切断方法において、上記第１の被加
工物部位と上記第２の被加工物部位との間で形成される
空間に、上記第１の被加工物部位と上記第２の被加工物
部位とを結ぶ線分をはさんで対称な位置に、周囲雰囲気
より屈折率の大きな流体を流通させた状態で切断加工す
るようにしたものである。
【００１１】また、レーザビームの光路上にある、加工
すべき第１の被加工物部位と上記光路の延長線上にある
加工を不要とする第２の被加工物部位とが存在する被加
工物を切断加工するレーザ切断方法において、上記第１
の被加工物部位と上記第２の被加工物部位との間で形成
される空間に、周囲雰囲気より屈折率の大きな流体を一
筋、その中心軸を上記第１の被加工物部位と上記第２の
被加工物部位とを結ぶ線分からわずかにずらして流通さ
せた状態で切断加工するようにしたものである。
すべき第１の被加工物部位と上記光路の延長線上にある
加工を不要とする第２の被加工物部位とが存在する被加
工物を切断加工するレーザ切断方法において、上記第１
の被加工物部位と上記第２の被加工物部位との間で形成
される空間に、周囲雰囲気より屈折率の大きな流体を一
筋、その中心軸を上記第１の被加工物部位と上記第２の
被加工物部位とを結ぶ線分からわずかにずらして流通さ
せた状態で切断加工するようにしたものである。
【００１２】また、上記流体はその温度を周囲雰囲気の
温度より上昇させたものである。
温度より上昇させたものである。
【００１３】また、上記流体は、不活性ガスであるもの
である。
である。
【００１４】
発明の実施の形態１．以下、この発明の第１の実施の形
態を図について説明する。図１及び図２は、本発明によ
る切断方法を説明する説明図であり、レーザビームの光
路（照射方向）の延長線上に、被加工物の中で所望とす
る切断部位Ａ以外に少なくとも１ケ所以上の被加工物の
一部Ｂｎ（ｎ＝１，２，３…）が存在する加工対象物と
して、例えばパイプへのレーザ穴加工をする場合につい
て説明する。
態を図について説明する。図１及び図２は、本発明によ
る切断方法を説明する説明図であり、レーザビームの光
路（照射方向）の延長線上に、被加工物の中で所望とす
る切断部位Ａ以外に少なくとも１ケ所以上の被加工物の
一部Ｂｎ（ｎ＝１，２，３…）が存在する加工対象物と
して、例えばパイプへのレーザ穴加工をする場合につい
て説明する。
【００１５】被加工物１であるパイプの開口部４、及び
開口部５のうち一方の開口部より、流体として、周囲雰
囲気（大気）よりも屈折率の大きな気体（例えばアルゴ
ンガス）６を二筋流入させ、被加工物１のもう一方の開
口部５より、該気体を流出させる。
開口部５のうち一方の開口部より、流体として、周囲雰
囲気（大気）よりも屈折率の大きな気体（例えばアルゴ
ンガス）６を二筋流入させ、被加工物１のもう一方の開
口部５より、該気体を流出させる。
【００１６】ここで、気体６を流通させる位置は、所望
とする加工穴の中心点Ａと対向面上の点Ｂを結ぶ線分Ａ
Ｂをはさんで対称な位置に、わずかな距離だけ離して、
周囲雰囲気より屈折率の大きな気体を二筋流通させる。
とする加工穴の中心点Ａと対向面上の点Ｂを結ぶ線分Ａ
Ｂをはさんで対称な位置に、わずかな距離だけ離して、
周囲雰囲気より屈折率の大きな気体を二筋流通させる。
【００１７】このような状況のもとで、被加工物１に対
して加工部位２のレーザ切断を実施する。
して加工部位２のレーザ切断を実施する。
【００１８】従来、被加工物１に対してレーザビーム３
を照射してレーザ切断を行う場合、そのレーザ切断中に
は、被加工物１を貫通したレーザビーム３が被加工物１
内部の対向面に照射される。その結果、従来は、対向面
にはレーザビーム照射に伴う熱的損傷が付き物となる
が、本実施の形態では、被加工物１に対してレーザビー
ム３を照射してレーザ切断を行う場合、そのレーザ切断
中に被加工物１を貫通したレーザビーム３は、図２に示
すように被加工物１内部に流通された二筋の屈折率の大
きな気体６によって大きく発散される。
を照射してレーザ切断を行う場合、そのレーザ切断中に
は、被加工物１を貫通したレーザビーム３が被加工物１
内部の対向面に照射される。その結果、従来は、対向面
にはレーザビーム照射に伴う熱的損傷が付き物となる
が、本実施の形態では、被加工物１に対してレーザビー
ム３を照射してレーザ切断を行う場合、そのレーザ切断
中に被加工物１を貫通したレーザビーム３は、図２に示
すように被加工物１内部に流通された二筋の屈折率の大
きな気体６によって大きく発散される。
【００１９】すなわち、図２から、集光レンズ７により
収束されたレーザビーム３は、被加工物１のＡ点を通過
した後わずかに拡散され、二筋の屈折率の大きな気体６
に突入する。この場合の気体６への入射角をθ１、気体
６での屈折角をθ２とする。また、気体６の屈折率をｎ
２とすると、周囲雰囲気の屈折率ｎ１＝１であることか
ら、 ｎ１ｓｉｎθ１＝ｎ２ｓｉｎθ２ の関係が成り立つため、周囲雰囲気の屈折率ｎ１より大
きな屈折率として、例えばｎ２＝１．２の気体を流通
し、気体６への入射角θ１＝３０゜とした場合、 θ２＝ａｒｃｓｉｎ（ｎ１／ｎ２×ｓｉｎθ１） ＝ａｒｃｓｉｎ（１／１．２×ｓｉｎ３０゜） ≒２５゜ となり、図２に示すように、さらにレーザビームは大き
く屈折され発散される。さらに、気体６の中を通過した
レーザビームが周囲雰囲気に抜け出た時には、屈折率が
大きな媒質（気体６）から屈折率が小さな媒質（大気）
に戻ることから、屈折率θ１＝３０゜で屈折され、図２
に示すように、最終的には元のレーザビームの進行方向
からさらに発散されて対向面上のＢ点に達する。
収束されたレーザビーム３は、被加工物１のＡ点を通過
した後わずかに拡散され、二筋の屈折率の大きな気体６
に突入する。この場合の気体６への入射角をθ１、気体
６での屈折角をθ２とする。また、気体６の屈折率をｎ
２とすると、周囲雰囲気の屈折率ｎ１＝１であることか
ら、 ｎ１ｓｉｎθ１＝ｎ２ｓｉｎθ２ の関係が成り立つため、周囲雰囲気の屈折率ｎ１より大
きな屈折率として、例えばｎ２＝１．２の気体を流通
し、気体６への入射角θ１＝３０゜とした場合、 θ２＝ａｒｃｓｉｎ（ｎ１／ｎ２×ｓｉｎθ１） ＝ａｒｃｓｉｎ（１／１．２×ｓｉｎ３０゜） ≒２５゜ となり、図２に示すように、さらにレーザビームは大き
く屈折され発散される。さらに、気体６の中を通過した
レーザビームが周囲雰囲気に抜け出た時には、屈折率が
大きな媒質（気体６）から屈折率が小さな媒質（大気）
に戻ることから、屈折率θ１＝３０゜で屈折され、図２
に示すように、最終的には元のレーザビームの進行方向
からさらに発散されて対向面上のＢ点に達する。
【００２０】このように、周囲雰囲気（大気）より大き
な屈折率を持つ気体６によって、被加工物１の内部にお
いてレーザビームは大きく拡散し、対向面上のＢ点での
照射ビーム径が大きくなる結果、対向面を熱的に溶融で
きるほどのエネルギーを有さないこととなる。
な屈折率を持つ気体６によって、被加工物１の内部にお
いてレーザビームは大きく拡散し、対向面上のＢ点での
照射ビーム径が大きくなる結果、対向面を熱的に溶融で
きるほどのエネルギーを有さないこととなる。
【００２１】また、被加工物１へのレーザ切断により、
被加工物１の加工部位２の裏側に付着が懸念される溶融
物についても、被加工物１内部に流通された気体の物理
的圧力によって溶融物付着を防止することもできる。
被加工物１の加工部位２の裏側に付着が懸念される溶融
物についても、被加工物１内部に流通された気体の物理
的圧力によって溶融物付着を防止することもできる。
【００２２】以上のように、部品内部において線分ＡＢ
をはさんで対称な位置に、わずかな距離だけ離して、周
囲雰囲気より屈折率の大きな気体を二筋流通させて切断
加工することにより、その切断中に切断部位を通過した
レーザビームは、周囲雰囲気のもつ屈折率と部品内部に
流通された気体の屈折率の差により、この部品内部にお
いてレーザビームは大きく発散される。その結果、対向
する面における照射ビーム径が大となるため、対向面へ
の熱的損傷を防止するとともに、流通された気体の圧力
により、加工部位裏側への溶融物の付着をも防止するこ
とができる。
をはさんで対称な位置に、わずかな距離だけ離して、周
囲雰囲気より屈折率の大きな気体を二筋流通させて切断
加工することにより、その切断中に切断部位を通過した
レーザビームは、周囲雰囲気のもつ屈折率と部品内部に
流通された気体の屈折率の差により、この部品内部にお
いてレーザビームは大きく発散される。その結果、対向
する面における照射ビーム径が大となるため、対向面へ
の熱的損傷を防止するとともに、流通された気体の圧力
により、加工部位裏側への溶融物の付着をも防止するこ
とができる。
【００２３】発明の実施の形態２．次に、この発明の第
２の実施の形態を図について説明する。図３〜６は、本
実施の形態による切断方法を説明する説明図である。図
３は、被加工物として、レーザビームの光路（照射方
向）の延長線上に、被加工物の中で所望とする切断部位
Ａ以外に少なくとも１ケ所以上の被加工物の一部Ｂｎ
（ｎ＝１，２，３…）が存在するといった加工対象品の
具体例であり、この被加工物１に対する加工部位２は図
示したとおりである。また、切断部位の中で特に説明が
必要となる部分の加工部位詳細断面図を図４に示す。
２の実施の形態を図について説明する。図３〜６は、本
実施の形態による切断方法を説明する説明図である。図
３は、被加工物として、レーザビームの光路（照射方
向）の延長線上に、被加工物の中で所望とする切断部位
Ａ以外に少なくとも１ケ所以上の被加工物の一部Ｂｎ
（ｎ＝１，２，３…）が存在するといった加工対象品の
具体例であり、この被加工物１に対する加工部位２は図
示したとおりである。また、切断部位の中で特に説明が
必要となる部分の加工部位詳細断面図を図４に示す。
【００２４】まず図４において、被加工物１に対して照
射されたレーザビーム３は、被加工物１の一部であり所
望とされる加工部位Ａをレーザ切断するわけであるが、
この加工部位Ａをレーザ切断することにより、その加工
部位Ａを貫通したレーザビームは、その延長線８上に存
在する被加工物１の一部との交わる交点Ｂ１に照射され
る。したがって、従来はこの交点Ｂ１の部分にレーザビ
ーム貫通光が照射されることにより、交点Ｂ１の部分に
熱的損傷が発生し、ひいては、交点Ｂ１をも貫通してし
まい、さらにその延長上に存在する交点Ｂ２に対しても
熱的損傷を与えていたというケースも少なくなかった。
射されたレーザビーム３は、被加工物１の一部であり所
望とされる加工部位Ａをレーザ切断するわけであるが、
この加工部位Ａをレーザ切断することにより、その加工
部位Ａを貫通したレーザビームは、その延長線８上に存
在する被加工物１の一部との交わる交点Ｂ１に照射され
る。したがって、従来はこの交点Ｂ１の部分にレーザビ
ーム貫通光が照射されることにより、交点Ｂ１の部分に
熱的損傷が発生し、ひいては、交点Ｂ１をも貫通してし
まい、さらにその延長上に存在する交点Ｂ２に対しても
熱的損傷を与えていたというケースも少なくなかった。
【００２５】そこで、本発明の第２の実施の形態では、
図４及び図５に示すように、レーザビーム３の照射方向
の延長線８上に、被加工物１の中で所望とする切断部位
Ａと、最も切断部位Ａに近い被加工物の一部Ｂ１との間
で形成される空間に対し、線分ＡＢ１からわずかな距離
だけ離れた位置に、周囲雰囲気（大気）より屈折率の大
きな気体６を一筋流通させる。
図４及び図５に示すように、レーザビーム３の照射方向
の延長線８上に、被加工物１の中で所望とする切断部位
Ａと、最も切断部位Ａに近い被加工物の一部Ｂ１との間
で形成される空間に対し、線分ＡＢ１からわずかな距離
だけ離れた位置に、周囲雰囲気（大気）より屈折率の大
きな気体６を一筋流通させる。
【００２６】このような状況のもとで、被加工物１に対
して加工部位２のレーザ切断を実施する。
して加工部位２のレーザ切断を実施する。
【００２７】つまり、レーザ切断中に被加工物１を貫通
したレーザビーム３は、図４に示すように被加工物１内
部に流通された一筋の屈折率の大きな気体６によって、
その進路を大きく屈折されられる。
したレーザビーム３は、図４に示すように被加工物１内
部に流通された一筋の屈折率の大きな気体６によって、
その進路を大きく屈折されられる。
【００２８】つまり、図６から、切断部位２を貫通した
レーザビーム３は、一筋の屈折率の大きな気体６に突入
する。この場合の気体６への入射角をθ１、気体６での
屈折角をθ２とする。また、気体６の屈折率ｎ２とする
と、周囲雰囲気の屈折率ｎ１＝１であることから、 ｎ１ｓｉｎθ１＝ｎ２ｓｉｎθ２ の関係が成り立つため、周囲雰囲気の屈折率ｎ１より大
きな屈折率として、例えばｎ２＝１．２の気体を流通
し、気体６への入射角θ１＝４５゜とした場合、 θ２＝ａｒｃｓｉｎ（ｎ１／ｎ２×ｓｉｎθ１） ＝ａｒｃｓｉｎ（１／１．２×ｓｉｎ４５゜） ≒３６゜ となり、図６に示すように、レーザビーム３は図面上、
右側へ大きく屈折される。さらに、気体６の中を通過し
たレーザビームが周囲雰囲気（大気）に抜け出た時に
は、屈折率が大きな媒質（気体６）から屈折率が小さな
媒質（大気）に戻ることから、屈折率θ１＝４５゜で屈
折され、図のように最終的には元のレーザビームの進行
方向から大きく右側に逸れる。
レーザビーム３は、一筋の屈折率の大きな気体６に突入
する。この場合の気体６への入射角をθ１、気体６での
屈折角をθ２とする。また、気体６の屈折率ｎ２とする
と、周囲雰囲気の屈折率ｎ１＝１であることから、 ｎ１ｓｉｎθ１＝ｎ２ｓｉｎθ２ の関係が成り立つため、周囲雰囲気の屈折率ｎ１より大
きな屈折率として、例えばｎ２＝１．２の気体を流通
し、気体６への入射角θ１＝４５゜とした場合、 θ２＝ａｒｃｓｉｎ（ｎ１／ｎ２×ｓｉｎθ１） ＝ａｒｃｓｉｎ（１／１．２×ｓｉｎ４５゜） ≒３６゜ となり、図６に示すように、レーザビーム３は図面上、
右側へ大きく屈折される。さらに、気体６の中を通過し
たレーザビームが周囲雰囲気（大気）に抜け出た時に
は、屈折率が大きな媒質（気体６）から屈折率が小さな
媒質（大気）に戻ることから、屈折率θ１＝４５゜で屈
折され、図のように最終的には元のレーザビームの進行
方向から大きく右側に逸れる。
【００２９】このように、周囲雰囲気（大気）より大き
な屈折率を持つ気体６によって、被加工物１の内部にお
いてレーザビームは大きく屈折する結果、対向面上への
レーザビームの直射を回避することができる。
な屈折率を持つ気体６によって、被加工物１の内部にお
いてレーザビームは大きく屈折する結果、対向面上への
レーザビームの直射を回避することができる。
【００３０】また、被加工物１へのレーザ切断により、
被加工物１の加工部位２の裏側に付着が懸念される溶融
物についても、被加工物１内部に流通された気体の物理
的圧力によって溶融物付着を防止することもできる。
被加工物１の加工部位２の裏側に付着が懸念される溶融
物についても、被加工物１内部に流通された気体の物理
的圧力によって溶融物付着を防止することもできる。
【００３１】以上のように、部品内部において線分ＡＢ
１からわずかな距離だけ離れた位置に、周囲雰囲気（大
気）より屈折率の大きな気体６を一筋流通させて切断加
工することにより、その切断中に切断部位を通過したレ
ーザビームは、周囲雰囲気のもつ屈折率と部品内部に流
通された気体の屈折率の差により、この部品内部におい
てレーザビームは大きく屈折される。その結果、対向す
る面へのレーザビームの直射を回避することができると
ともに、流通された気体の圧力によって、加工部位裏側
への溶融物の付着をも防止することができる。
１からわずかな距離だけ離れた位置に、周囲雰囲気（大
気）より屈折率の大きな気体６を一筋流通させて切断加
工することにより、その切断中に切断部位を通過したレ
ーザビームは、周囲雰囲気のもつ屈折率と部品内部に流
通された気体の屈折率の差により、この部品内部におい
てレーザビームは大きく屈折される。その結果、対向す
る面へのレーザビームの直射を回避することができると
ともに、流通された気体の圧力によって、加工部位裏側
への溶融物の付着をも防止することができる。
【００３２】発明の実施の形態３．次に、この発明の第
３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態に
係わるレーザ切断方法は、周囲雰囲気（大気）より屈折
率の大きな気体に関して、その気体の温度を上昇させた
ことにより、周囲雰囲気のもつ屈折率と部品内部に流通
された気体の屈折率の差を、さらに大きくすることがで
きる。
３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態に
係わるレーザ切断方法は、周囲雰囲気（大気）より屈折
率の大きな気体に関して、その気体の温度を上昇させた
ことにより、周囲雰囲気のもつ屈折率と部品内部に流通
された気体の屈折率の差を、さらに大きくすることがで
きる。
【００３３】すなわち、気体の温度の上昇に応じて、そ
の屈折率も増大することはよく知られていることである
が、仮に、第１及び第２の実施の形態で用いた気体６の
屈折率ｎ２（＝１．２）が、気体の温度上昇によって、
ｎ２＝１．２→１．４に増大したとする。この結果、例
えば第１の実施の形態の場合であれば、気体６での屈折
率θ２は２５゜→２１゜となって、図７に示すように気
体６を抜け出たレーザビームの進行路３３は、第１の実
施の形態の場合のレーザビーム進行路３１に比べてさら
に大きく屈折される結果、対向面への照射ビーム径は一
段と大きくなる。一方、第２の実施の形態の場合であれ
ば、気体６での屈折率θ２は３６゜→３０゜となって、
図８に示すように気体６を抜け出たレーザビームの進行
路３３は、第２の実施の形態の場合のレーザビーム進行
路３２に比べてさらに大きく屈折される結果、対向面へ
のレーザビーム直射の回避はより確実なものとなる。
の屈折率も増大することはよく知られていることである
が、仮に、第１及び第２の実施の形態で用いた気体６の
屈折率ｎ２（＝１．２）が、気体の温度上昇によって、
ｎ２＝１．２→１．４に増大したとする。この結果、例
えば第１の実施の形態の場合であれば、気体６での屈折
率θ２は２５゜→２１゜となって、図７に示すように気
体６を抜け出たレーザビームの進行路３３は、第１の実
施の形態の場合のレーザビーム進行路３１に比べてさら
に大きく屈折される結果、対向面への照射ビーム径は一
段と大きくなる。一方、第２の実施の形態の場合であれ
ば、気体６での屈折率θ２は３６゜→３０゜となって、
図８に示すように気体６を抜け出たレーザビームの進行
路３３は、第２の実施の形態の場合のレーザビーム進行
路３２に比べてさらに大きく屈折される結果、対向面へ
のレーザビーム直射の回避はより確実なものとなる。
【００３４】なお、流通された気体の圧力によって、加
工部位裏側への溶融物の付着をも防止できることは言う
までもない。
工部位裏側への溶融物の付着をも防止できることは言う
までもない。
【００３５】
【発明の効果】この発明は、以上に説明したように構成
されているので、以下に示すような効果を奏する。
されているので、以下に示すような効果を奏する。
【００３６】周囲雰囲気（大気）より大きな屈折率を持
つ気体６によって、被加工物１の内部においてレーザビ
ームは大きく拡散し、対向面上のＢ点での照射ビーム径
が大きくなるため、対向面への熱的損傷が防止できる。
しかも、流通された該気体の物理的圧力により加工部位
裏側への溶融物の付着をも防止することができる。
つ気体６によって、被加工物１の内部においてレーザビ
ームは大きく拡散し、対向面上のＢ点での照射ビーム径
が大きくなるため、対向面への熱的損傷が防止できる。
しかも、流通された該気体の物理的圧力により加工部位
裏側への溶融物の付着をも防止することができる。
【００３７】また、周囲雰囲気（大気）のもつ屈折率と
部品内部に流通された気体の屈折率の差により、この部
品内部においてレーザビームは大きく屈折されるため、
対向する面へのレーザビームの直射を回避することがで
きる。しかも、流通された気体の圧力によって、加工部
位裏側への溶融物の付着をも防止することができる。
部品内部に流通された気体の屈折率の差により、この部
品内部においてレーザビームは大きく屈折されるため、
対向する面へのレーザビームの直射を回避することがで
きる。しかも、流通された気体の圧力によって、加工部
位裏側への溶融物の付着をも防止することができる。
【００３８】また、気体の温度上昇による屈折率の増加
により、気体を抜け出たレーザビームの進行路はさらに
大きく屈折・発散される結果、対向面への照射ビームに
よる熱的損傷を防止または回避することができる。しか
も、流通された気体の圧力によって、加工部位裏側への
溶融物の付着をも防止することができる。
により、気体を抜け出たレーザビームの進行路はさらに
大きく屈折・発散される結果、対向面への照射ビームに
よる熱的損傷を防止または回避することができる。しか
も、流通された気体の圧力によって、加工部位裏側への
溶融物の付着をも防止することができる。
【図１】 本発明の第１の実施の形態による切断方法を
示す概略図である。
示す概略図である。
【図２】 本発明の第１の実施の形態による切断方法を
説明する説明図である。
説明する説明図である。
【図３】 本発明の第２の実施の形態による切断方法を
示す概略図である。
示す概略図である。
【図４】 本発明の第２の実施の形態による切断方法を
説明する説明図である。
説明する説明図である。
【図５】 本発明の第２の実施の形態による切断方法を
説明する説明図である。
説明する説明図である。
【図６】 本発明の第２の実施の形態による切断方法を
説明する説明図である。
説明する説明図である。
【図７】 本発明の第３の実施の形態による切断方法を
説明する説明図である。
説明する説明図である。
【図８】 本発明の第３の実施の形態による切断方法を
説明する説明図である。
説明する説明図である。
【図９】 従来の切断方法を示す概略図である。
１ 被加工物、２ 加工部位、３ レーザビーム、４，
５ 開口部、６ 気体、７ 集光レンズ、８ レーザビ
ーム照射方向の延長線、３１ レーザビーム進行路、３
２ レーザビーム進行路、３３ レーザビーム進行路。
５ 開口部、６ 気体、７ 集光レンズ、８ レーザビ
ーム照射方向の延長線、３１ レーザビーム進行路、３
２ レーザビーム進行路、３３ レーザビーム進行路。
Claims (4)
- 【請求項１】 レーザビームの光路上にある、加工すべ
き第１の被加工物部位と上記光路の延長線上にある加工
を不要とする第２の被加工物部位とが存在する被加工物
を切断加工するレーザ切断方法において、上記第１の被
加工物部位と上記第２の被加工物部位との間で形成され
る空間に、上記第１の被加工物部位と上記第２の被加工
物部位とを結ぶ線分をはさんで対称な位置に、周囲雰囲
気より屈折率の大きな流体を流通させた状態で切断加工
することを特徴とするレーザ切断方法。 - 【請求項２】 レーザビームの光路上にある、加工すべ
き第１の被加工物部位と上記光路の延長線上にある加工
を不要とする第２の被加工物部位とが存在する被加工物
を切断加工するレーザ切断方法において、上記第１の被
加工物部位と上記第２の被加工物部位との間で形成され
る空間に、周囲雰囲気より屈折率の大きな流体を一筋、
その中心軸を上記第１の被加工物部位と上記第２の被加
工物部位とを結ぶ線分からわずかにずらして流通させた
状態で切断加工することを特徴とするレーザ切断方法。 - 【請求項３】 上記流体は、その温度を周囲雰囲気の温
度より上昇させたことを特徴とする請求項１または２の
いずれかに記載のレーザ切断方法。 - 【請求項４】 上記流体は、不活性ガスであることを特
徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のレーザ切断方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8041317A JPH09234582A (ja) | 1996-02-28 | 1996-02-28 | レーザ切断方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8041317A JPH09234582A (ja) | 1996-02-28 | 1996-02-28 | レーザ切断方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09234582A true JPH09234582A (ja) | 1997-09-09 |
Family
ID=12605143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8041317A Pending JPH09234582A (ja) | 1996-02-28 | 1996-02-28 | レーザ切断方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09234582A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013086360A1 (en) * | 2011-12-07 | 2013-06-13 | Forsman Andrew C | Methods and systems for use in laser machining |
| WO2022024473A1 (ja) * | 2020-07-30 | 2022-02-03 | 株式会社日立ハイテクファインシステムズ | 加工システムおよび加工方法 |
| WO2022024474A1 (ja) * | 2020-07-30 | 2022-02-03 | 株式会社日立ハイテクファインシステムズ | 加工方法および加工装置 |
-
1996
- 1996-02-28 JP JP8041317A patent/JPH09234582A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013086360A1 (en) * | 2011-12-07 | 2013-06-13 | Forsman Andrew C | Methods and systems for use in laser machining |
| CN104254428A (zh) * | 2011-12-07 | 2014-12-31 | 通用原子公司 | 用于激光制造加工的方法和系统 |
| US9815141B2 (en) | 2011-12-07 | 2017-11-14 | General Atomics | Methods and systems for use in laser machining |
| WO2022024473A1 (ja) * | 2020-07-30 | 2022-02-03 | 株式会社日立ハイテクファインシステムズ | 加工システムおよび加工方法 |
| WO2022024474A1 (ja) * | 2020-07-30 | 2022-02-03 | 株式会社日立ハイテクファインシステムズ | 加工方法および加工装置 |
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