JPH10225788A - レーザ切断方法及びレーザ切断トーチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザ切断における切断材である鋼板等には
防錆塗料やマーキング等が塗装されていることが多く、
これら弊害物が切断に際して燃焼し、二次生成物として
多くの粉塵、ヒュームを生成する。このヒューム等によ
りレーザ光の透過度が低下したり、またアシストガスの
純度が低下して切断効率に影響を及ぼす場合がある。 【解決手段】 上記課題を解決するための本発明に係る
レーザ切断方法は切断に際して前記ノズルに取り付けら
れ又は設けられた吸引手段により前記アシストガスの外
側から吸引を行うことを特徴とし、これを実現するため
の装置は前記レーザ切断ノズルの孔の近傍に配置された
開口部と、気体を吸引される吸引孔と、前記開口部と前
記吸引孔とを接続する吸引通路とからなる吸引手段を有
することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面に防錆塗装な
どの弊害物が付着した切断材を切断するレーザ切断方法
及びこれに使用されるレーザ切断トーチに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】一般にレーザ切断は、発振させたレーザ
光を集光レンズにより集光して切断材に照射しつつアシ
ストガスとして酸素を供給し、レーザ光による熱によっ
て切断材を燃焼、溶解、昇華させると共に、アシストガ
スにて燃焼の促進、溶融物の排除を行うことにより切断
している。

【０００３】しかし切断材である鋼板等には防錆塗料や
マーキング等が塗装されていることが多く、これら弊害
物が切断に際して燃焼し、二次生成物として多くの粉
塵、ヒュームを生成する。このヒューム等によりレーザ
光の透過度が低下したり、またアシストガスの純度が低
下して切断効率に影響を及ぼす場合がある。従来からこ
のヒューム等が切断に与える影響を排除するために、様
々な工夫がなされている。

【０００４】例えば、特開平６−３０４７７３号公報
に、レーザ切断を行う前に、レーザ光を母材を切断しな
い程度の低出力とすると共に焦点位置を切断材から離間
させた状態で切断経路に照射するレーザ切断方法が開示
されている。これにより切断作業前に切断経路上の弊害
物を焼却することができ、切断材の表面を地肌に近い状
態にできるため、切断速度が向上すると共に良好な切断
面を得る効果があるとされている。

【０００５】また例えば特開平７−８８６７１号公報
に、ノズルを二重構造とし、アシストガスの周辺に第二
のガスを供給するレーザ切断用ノズルが開示されてい
る。これによりアシストガスの周囲を第二のガスがシー
ルドすることとなり、弊害物の燃焼によりヒューム等が
発生しても、切断部位周辺のアシストガスの純度の低下
を抑えることができるとされている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記従来例に於
いても、例えば特開平６−３０４７７３号公報に記載さ
れた切断方法に於いては、同一の切断経路を二回加工す
ることとなり、作業効率が低下するという問題がある。

【０００７】また例えば特開平７−８８６７１号公報に
記載されたノズルに於いては、アシストガスの純度維持
の効率が低く、切断面の劣化、切断性能の不安定化が避
けられない。またヒューム等が飛散するために回収が困
難となり、作業環境の悪化を招く虞があるという問題が
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明に係るレーザ切断方法は、発振させたレーザ光
を集光レンズにより集光しノズルの先端から切断対象材
に照射すると共にアシストガスを噴出して切断を行うレ
ーザ切断方法であって、切断に際して発生するヒューム
を切断トーチ近傍から吸引することを特徴とする。

【０００９】上記の如き方法によって、切断に際して弊
害物の燃焼により切断部位に発生する二次生成物を回収
することができ、二次生成物の飛散を防止することがで
きる。

【００１０】また上記課題を解決するための本発明に係
るレーザ切断トーチは、レーザ光を集光する集光レンズ
と、アシストガスを供給する供給孔と、前記集光された
レーザ光及び前記アシストガスを通過させる孔とを有す
るレーザ切断トーチであって、前記レーザ切断トーチの
孔の近傍に配置された開口部と、吸引装置に接続される
吸引孔と、前記開口部と前記吸引孔とを接続する吸引通
路とからなる吸引手段を有し、切断に際して発生するヒ
ュームを吸引するよう構成したことを特徴とする。ま
た、前記吸引手段の開口部を前記レーザ切断トーチの前
記孔と同心上に配置することが望ましい。

【００１１】上記の如くレーザ切断トーチ先端部に吸引
手段を設けたことにより、切断時に発生する二次生成物
を吸引することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明に係るレーザ切断トーチに
ついて図を用いて説明し、併せてレーザ切断方法につい
ても説明する。図１に示すのは第一実施形態に係るレー
ザ切断トーチの部分断面図、図２はレーザ切断トーチと
吸引装置との接続を示す図である。

【００１３】図１に示すレーザ切断トーチ１は、ノズル
10及びその先端に螺合されるキャップ12、及びノズル10
内に配置された集光レンズ11から構成されている。

【００１４】ノズル10の内部に集光レンズ11が取り付け
られており、該集光レンズ11のノズル10先端側に室10ａ
が形成されている。ノズル10の側面所定位置にはアシス
トガスを供給される供給孔10ｃが設けられ、該供給孔10
ｃを介して室10ａ内に図示しないアシストガス供給装置
から所定の圧力のアシストガスを供給し得るよう構成さ
れている。また、ノズル10の外周には雄ねじ10ｄが形成
されている。

【００１５】集光レンズ11にはレーザ発振器３から出射
されたレーザ光５が、図示しないミラー、プリズム等か
らなる光学系を介して導かれている。集光レンズ11によ
って集光されたレーザ光５は、図示しない切断材の所定
位置に於いて結像するよう構成されている。

【００１６】キャップ12はノズル10の先端部の外周を所
定の間隔を有して取り囲む形状に形成され、先端にノズ
ル10の先端よりも大きい径を有する孔12ａを設けると共
に、側面所定位置に吸引器４と接続する吸引孔７ｃが設
けられている。またキャップ12の内周面には雌ねじ12ｂ
が螺刻され、これを上述の雄ねじ10ｄと螺合させること
によりノズル10に取り付けられている。

【００１７】キャップ12をノズル10に取り付けた際には
キャップ12の先端面とノズル10の先端面が略同一平面、
またはキャップ12が若干突出するように構成されてお
り、ノズル10先端外周と孔12ａとの間にリング状の間隙
が形成されて、開口部７ａが形成される。またキャップ
12がノズル10の外周から所定の間隔を有するように形成
されていることにより、開口部７ａと吸引孔７ｃを連結
する吸引通路７ｂが形成されており、これら開口部７
ａ、吸引通路７ｂ、吸引孔７ｃにより吸引手段７が構成
されている。

【００１８】図２に示すように、吸引孔７ｃには吸引器
４が接続されている。吸引器４はインゼクタ構造をなし
ており、高速の流体を流入口４ｂから流出口４ｃに流す
ことによって内部圧力を低減させ、吸引孔７ｃに接続さ
れた吸引管４ａより気体を吸引するよう構成されてい
る。

【００１９】次に、本実施例に係るレーザ切断方法を説
明する。本実施形態に於ける切断材６は、表面に防錆塗
装等の弊害物６ａが塗装されている。

【００２０】切断に際しては、図２に示すレーザ発振器
３から所定の出力のレーザ光を出射すると共に供給孔10
ｃにアシストガスを供給する。そして集光レンズ11によ
ってレーザ光を収束させると共に、ノズル10の孔10ｂか
らレーザ光及びこれに添付する如くアシストガスを噴射
する。また同時に吸引器４を作動させて、吸引孔７ｃを
介して開口部７ａより吸引を開始する。

【００２１】切断材６にレーザ光を照射することによ
り、塗料などの弊害物６ａ及び切断材６が燃焼、溶融す
る。これにアシストガスの酸素を噴射することによって
燃焼が促進されると共に、アシストガスの運動エネルギ
ーによって溶融物がスラグとなって物理的に排除され、
切断が進行する。

【００２２】このとき弊害物６ａが燃焼して粉塵、ヒュ
ーム等の二次生成物が多量に発生する。この二次生成物
は主に切断材６の表面側に於いて発生し、アシストガス
の純度を低下させると共にレーザ光の透過度を低減させ
る。

【００２３】ここで本発明に係るレーザ切断トーチ１を
上述の如く構成したことにより、その先端に設けた開口
部７ａより吸引を行うことができる。これにより切断部
位に立ちこめるヒューム等を回収することができ、これ
が周囲に飛散してアシストガスに混入することを防ぎ、
またレーザ光に影響を及ぼす虞がない。

【００２４】従って予め弊害物６ａを排除する作業を必
要とすることなく、弊害物６ａの燃焼による二次生成物
が切断に与える影響を排除することができる。これによ
り切断面の劣化を防ぐと共に、作業効率を向上させるこ
とができる。

【００２５】次に、本発明に係るレーザ切断方法及びレ
ーザ切断トーチの第二実施形態について説明する。なお
上記第一実施形態と説明の重複する部分については同一
の符号を付して説明を省略する。図３は第二実施形態に
係るレーザ切断トーチの部分断面図である。

【００２６】図３に示すレーザ切断トーチ２のノズル20
は、上記第一実施形態に示すノズル10と同様に、内部に
室20ａを形成されており、該ノズル20の先端にレーザ及
びアシストガスを噴出する孔20ｂが形成されている。ま
たノズル20の側面所定位置にはアシストガスを供給され
る供給孔20ｃが形成され、図示しないアシストガス供給
から所定の圧力のアシストガスを室20ａ内に供給し得る
よう構成されている。

【００２７】ノズル20の外周面に沿う如く、吸引手段で
ある吸引ノズル８が取り付けられている。吸引ノズル８
は吸引通路８ｂを有する管状の部材であって、一端をノ
ズル20先端近傍にて開口する開口部８ａとすると共に、
他端を図示しない吸引器に接続される吸引孔８ｃとし、
接続部８ｄにてノズル20に取り付けられている。

【００２８】また、開口部８ａはノズル20先端の切断の
進行方向側に配置されている。即ち、切断に際しては常
に切断部位の前方から吸引を行うよう構成されている。

【００２９】次に、本実施例に係るレーザ切断方法を説
明する。切断に際して、塗料などの弊害物６ａは、切断
開始時を除いて常に切断の進行方向側に存在することに
なる。従って弊害物６ａの燃焼による粉塵、ヒューム等
の二次生成物も切断の進行方向側に於いて発生する。

【００３０】ここで上述の如く、本実施例に係るレーザ
切断トーチ２の吸引ノズル８の開口部８ａをノズル20先
端の切断の進行方向側に配置して構成したことにより、
切断部位に発生した二次生成物をノズル20の進行方向側
から重点的に吸引することができる。従って二次生成物
を効率的に回収することができ、アシストガスの純度を
保つことが可能となると共に、レーザ光に影響を及ぼす
虞がない。

【００３１】なお、上記第一実施形態に於いてはキャッ
プ12をノズル10の外周に螺合することにより吸引手段７
を形成するよう示したが、本発明はこれに限定するもの
ではなく、吸引手段としてリング状の開口部を有するノ
ズル部材を形成してノズル10外周面に取り付けたり、ま
たノズル10を二重構造として内部に吸引手段を設けるこ
とでもよい。

【００３２】また第二実施形態においては吸引手段であ
る吸引ノズル８を管状の部材として説明したが、先端の
開口部８ａ又は全体をノズル20の外周面に沿う偏平形状
とすることにより、切断の進行方向側に於いて更に広範
囲から吸引を行うことができ、効率的且つ確実にヒュー
ム等を回収することが可能となる。また開口部の位置を
切断の進行方向側に配置して示したが、切断の進行方向
に対して両側方に設けたり、進行方向及び両側方を覆う
円弧状としてもよい。

【００３３】また上記実施形態において吸引器４をイン
ゼクタ構造として説明したが、一般に知られるファンや
吸引ポンプ等を使用することも可能である。

【００３４】

【発明の効果】上記の説明したように、本発明に係るレ
ーザ切断方法及びレーザ切断トーチによれば、切断に際
して防錆塗装等の弊害物の燃焼により発生する粉塵やヒ
ューム等を回収することができる。したがってアシスト
ガスの純度を維持することが可能となると共に、ヒュー
ムがレーザ光に影響を及ぼす虞がない。これにより切断
面の劣化、切断性能の低下を抑えることができ、切断製
品の付加価値を高くすることができる。

【００３５】また事前に弊害物のみを焼却する等の作業
が不要となるため、作業効率が向上する。またヒューム
等の飛散を防止することから作業環境を向上させる等の
効果も有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一実施形態に係るレーザ切断トーチの部分断
面図である。

【図２】レーザ切断トーチと吸引装置との接続を示す図
である。

【図３】第二実施形態に係るレーザ切断トーチの部分断
面図である。

【符号の説明】

１、２…レーザ切断トーチ ３ …レーザ発振器 ４ …吸引器 ４ａ …吸引管 ４ｂ …流入口 ４ｃ …流出口 ５ …レーザ光 ６ …切断材 ６ａ …弊害物 ７ …吸引手段 ７ａ …開口部 ７ｂ …吸引通路 ７ｃ …吸引孔 ８ …吸引ノズル ８ａ …開口部 ８ｂ …吸引通路 ８ｃ …吸引孔 ８ｄ …接続部 10、20 …ノズル 10ａ、20ａ …室 10ｂ、20ｂ …孔 10ｃ、20ｃ …供給孔 10ｄ …雄ねじ 11 …集光レンズ 12 …キャップ 12ａ …孔 12ｂ …雌ねじ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発振させたレーザ光を集光レンズにより
   集光しノズルの先端から切断対象材に照射すると共にア
   シストガスを噴出して切断を行うレーザ切断方法であっ
   て、切断に際して発生するヒュームを切断トーチ近傍か
   ら吸引することを特徴とするレーザ切断方法。
2. 【請求項２】 レーザ光を集光する集光レンズと、アシ
   ストガスを供給する供給孔と、前記集光されたレーザ光
   及び前記アシストガスを通過させる孔とを有するレーザ
   切断トーチであって、 前記レーザ切断トーチの孔の近傍に配置された開口部
   と、吸引装置に接続される吸引孔と、前記開口部と前記
   吸引孔とを接続する吸引通路とからなる吸引手段を有
   し、切断に際して発生するヒュームを吸引するよう構成
   したことを特徴とするレーザ切断トーチ。
3. 【請求項３】 前記吸引手段の開口部を、前記レーザ切
   断トーチの前記孔と同心上に配置したことを特徴とする
   請求項３記載のレーザ切断トーチ。