JPH11151590A - レーザ切断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被切断材の材質や切断条件等によらず、溶融
金属やスパッタ等がピアシング位置や切断ノズルに付着
することを確実に防止できる技術の開発が求められてい
た。 【解決手段】 切断ノズル１の側方から被切断材３のレ
ーザビーム照射位置に向けて別途ブローガス１２を噴射
するブローガスノズル１０とを備え、前記ブローガスノ
ズル１０へブローガス１２を供給するブローガス供給路
１６の途中に、前記ブローガスノズル１０へ供給される
ブローガス１２中に霧化したオイル２２を混入するオイ
ル供給装置２１を備えたことを特徴とするレーザ切断装
置１Ａを提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ切断装置お
よびレーザ切断方法に係り、特に、切断開始時になされ
るピアシング作業を効率良く行うためのレーザ切断装置
およびレーザ切断方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、レーザによる厚板（板厚６ｍｍ
以上）の鋼板の切断では、ピアシング作業を実施してか
ら目的の切断作業を開始することが一般的である。一般
的にピアシング作業は、図７に示すように、切断ノズル
１からレーザビーム２を鋼板等の被切断材３に照射し、
レーザビーム２と同軸にアシストガス４を供給して被切
断材３を加熱溶融し、レーザビーム２の照射によって被
切断材３に形成されるピアシング孔５から溶融金属６を
アシストガス４の運動エネルギにより排除することによ
りなされる。ピアシング作業を実施した場合、溶融金属
６の一部はピアシング孔５の周囲に堆積し、また一部は
ピアシング孔５から離れた位置に飛散することになる。
アシストガス４としては、通常、酸素が使用される。酸
素ガスを使用してピアシング作業を実施した場合、酸素
ガスによる鋼板素材の酸化により高いエネルギが得られ
るので、ピアシング作業を効率良く行うことに有効であ
る。また、ピアシング時のレーザビーム２の照射条件
は、１００Ｈz以下のパルス発振が一般的であるが、連
続発振状態にしてレーザビーム２の出力を上げること
で、目的のピアシング孔５を短時間で形成することがで
き、ピアシング作業時間が短縮する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、レーザビー
ム２の出力を上げると、 ａ）ピアシング孔５径が増大する、 ｂ）溶融金属６の吹き上がりが過大になる、 ｃ）ｂ）により、切断ノズル１や集光レンズが損傷する
場合がある、 ｄ）被切断材３に付着するスパッタが増大する、 ｅ）ｄ）により目的の切断の開始時に切断不良が発生す
る といった問題点が発生する。また、前記問題に鑑みて近
年では、レーザビームのパルスのピーク出力を上げて高
速でピアシング作業を行うことも試みられているが、レ
ンズやノズルへのスパッタの付着等の問題が発生するた
め、問題の根本的な解決には至らなかった。さらに、ピ
アシング作業中にレーザビーム出力を制御することで、
溶融金属の吹き上がりやスパッタの付着を防止すること
も試みられているが、ピアシング速度が制御速度に従う
ことになり、速度の向上には限界がある。

【０００４】前記問題に鑑みて、本出願人は特願平９−
２９３８０号記載のレーザ切断装置を既に出願してい
る。このレーザ切断装置は切断ノズルのレーザビーム孔
からアシストガスを噴射し、さらに前記レーザビーム孔
の側方に設けたブローガスノズルからもアシストガスを
噴射しつつ被切断材をレーザビームにより切断する。こ
のレーザ切断装置では、特にブローガスノズルから高速
のアシストガスによって溶融金属やスパッタ等が吹き飛
ばされるため、レーザビーム出力を上げても前述のａ）
〜ｅ）の問題点を防止することができる。しかしなが
ら、ブローガスの速度、流量には限界があるため、被切
断材の材質や板厚、レーザビーム出力等の条件によって
はピアシング孔の周囲の被切断材や切断ノズルに溶融金
属やスパッタが付着することを完全に防止することが困
難になるケースがあった。また、ブローガスは被切断材
へのレーザビーム照射位置に向けて噴射されるため、切
断ノズル近傍ではブローガスによるスパッタの付着防止
等の効果が比較的低下してしまうといった不満もあっ
た。なお、切断ノズルと被切断材との間の静電容量を検
出する方式の高さ倣いセンサを採用している場合では、
溶融金属やスパッタが切断ノズルや被切断材に付着する
と静電容量の検出値に誤差が生じて、高さの検出精度が
低下してしまうといった問題もある。

【０００５】また、このレーザ切断装置はブローガスノ
ズルをレーザビーム照射位置に対して接近離間させる移
動手段を具備しているが、この移動手段はブローガスの
噴射時にはブローガスノズルをレーザビーム照射位置に
接近させ、それ以外の時にはブローガスノズルをレーザ
ビーム照射位置から離間させるため、ブローガスの噴射
と連動させることが必要であり、例えば電気制御等によ
り駆動する構成を採用すると高価になってしまうといっ
た問題があった。前述のように、溶融金属やスパッタが
切断ノズルに付着すると様々な不都合が生じるため、こ
れを防止するべくブローガスノズルの移動は迅速に行わ
ねばならないことも、移動手段のコスト上昇の原因にな
っていた。しかも、切断ノズルを支持して切断定盤上を
移動する切断トーチに前記ブローガスノズルやその移動
手段を搭載する場合、ブローガスノズルを迅速に移動さ
せるために大型の駆動源を採用したり複雑な機構を採用
して切断トーチの重量を増大してしまうと、切断トーチ
の移動速度等にも影響を与えてしまう。したがって、軽
量かつ小型の移動手段の開発が求められていた。

【０００６】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
ので、（１）オイル供給装置によって霧状のオイルが混
入されたアシストガスを、ブローガスノズルから被切断
材のレーザビーム照射位置に向けて噴射して、前記レー
ザビーム照射位置近傍の被切断材や切断ノズルにオイル
を付着することにより、ピアシング作業や切断作業にて
生じる溶融金属やスパッタの付着を防止できる、（２）
ブローガスノズルに供給するアシストガス自体の圧力を
利用して駆動されるエアシリンダを、ブローガスノズル
を移動する移動手段の駆動源として採用したことによ
り、移動手段の小型化、低コスト化を図ることができ
る、レーザ切断装置を提供することを目的とするもので
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明では、被切断材に
照射するレーザビームが送り込まれるレーザビーム孔が
貫通されてなり該レーザビーム孔に送り込まれたアシス
トガスを被切断材に向けてレーザビームと同軸に噴射す
る切断ノズルと、前記レーザビーム孔の側方から被切断
材のレーザビーム照射位置に向けて別途アシストガスを
噴射するブローガスノズルとを備え、前記ブローガスノ
ズルへアシストガスを供給するブローガス供給路の途中
に、前記ブローガスノズルへ供給されるアシストガス中
に霧化したオイルを混入するオイル供給装置を備えたこ
とを特徴とするレーザ切断装置を前記課題の解決手段と
した。

【０００８】また、本発明では、請求項２記載のよう
に、前記ブローガスノズルを保持しかつ前記レーザビー
ム照射位置に近いブロー位置と前記レーザビーム照射位
置から前記ブロー位置よりも離間した位置との間にて前
記ブローガスノズルを往復動させる移動手段を備え、前
記ブローガスノズルが前記ブロー位置にて被切断材表面
に対して４５度以下の傾斜角度で前記アシストガスを噴
射するように構成されていることがより好ましい。

【０００９】また、本発明では、請求項３記載のよう
に、前記移動手段はエアシリンダを駆動源として備え、
前記エアシリンダには前記ブローガス供給路あるいは該
ブローガス供給路から分岐した分岐供給路を接続し、前
記ブローガス供給路あるいは前記分岐供給路内のアシス
トガス圧によって前記エアシリンダが駆動されて前記ブ
ローガスノズルが移動されるようになっている構成を採
用することがより好ましい。

【００１０】このレーザ切断装置によるピアシング作業
では、レーザビーム孔とブローガスノズルの双方からア
シストガスを供給しつつレーザビームを被切断材に照射
して、ピアシング孔を形成する。したがって、レーザビ
ームのパルスピーク時の出力を上げたり特別な出力制御
等を行うことなく、通常のピアシング作業時と同様のレ
ーザビームにより目的のピアシング孔が形成される。

【００１１】アシストガスとしては高純度酸素、空気、
窒素、その他各種不活性ガス等が採用される。ブローガ
スノズルから供給するアシストガス（以下、「ブローガ
ス」）はレーザビーム孔の側方からレーザビーム照射位
置に向けて噴射されるので、その噴射方向は、レーザビ
ーム孔から供給するアシストガスの噴射方向に対して傾
斜している。このため、ピアシング作業時には発生する
溶融金属やスパッタはブローガスによってピアシング位
置から吹き飛ばされる。しかも、ブローガスノズルにア
シストガスを供給するアシストガス供給路の途中に備え
たオイル供給装置により霧化したオイルをブローガス内
に混入するようにした構成を採用すると、ブローガスの
噴射と同時にブローガス内のオイルがピアシング位置近
傍の被切断材や切断ノズルに付着して、溶融金属やスパ
ッタが切断ノズル等に付着することが防止される。

【００１２】この時、請求項２記載のように、ブローガ
スの噴射方向が被切断材表面に対して４５度以下で傾斜
されていると、溶融金属やスパッタをピアシング位置か
ら効率良く吹き飛ばすことができる。また、ブローガス
を使用しない時には、移動手段によりブローガスノズル
をレーザビーム照射位置から離間させることにより、ブ
ローガスノズルを溶融金属やスパッタ等の付着から保護
することができる。なお、ブローガスは、ピアシング位
置へのアシストガス気流の供給を妨げない程度の流速で
噴射する必要がある。ピアシング作業が完了したらブロ
ーガスの供給を停止し、目的の切断作業に移行すること
になる。なお、アシストガスとブローガスとは種類を異
ならせることも可能である。

【００１３】移動手段は、ピアシング作業時以外では、
ブローガスノズルをピアシング位置（レーザビーム照射
位置）から離間した位置に支持している。そして、ピア
シング作業のためアシストガス供給路にブローガスが供
給されると、アシストガス供給路あるいは分岐供給路内
のブローガス圧がエアシリンダに作用して該エアシリン
ダが駆動され、このエアシリンダの駆動力によって移動
手段が駆動されてブローガスノズルがブロー位置に移動
される。また、ブロー位置へのブローガスノズルの移動
とほぼ同時にブローガスノズルからブローガスが噴射さ
れる。したがって、移動手段は、ブローガス圧力を利用
して駆動されるため、電動モータ等の駆動装置を別途必
要としないので、小型化、低コスト化できる。

【００１４】請求項４記載のように、前記オイル供給装
置は、前記ブローガス供給路の途中に設けられオイルを
貯留する容器と、該容器から前記ブローガス供給路内に
導かれたオイルを、該ブローガス供給路内を流れるブロ
ーガス流によって分散させることにより霧状にして供給
するオイル霧化手段とを備えてなる構成を採用すること
がより好ましい。このオイル供給装置は、ブローガスの
流速によってオイルを霧状にしてブローガス内に混入す
る構成であり、オイル霧化手段としては、いわゆるオリ
フィス構造やベンチュリー原理を利用したもの等の、い
ずれもオイルをブローガス流に接触させることで霧化で
きる構成が採用され、別途駆動装置の設置が不要であ
る。このオイル供給装置では、ブローガス供給路にブロ
ーガス流を形成するだけで、このブローガス自体の流速
によって自動的にオイルが霧化され、ブローガス内に混
入される。霧化したオイルのブローガスへの混入は、ブ
ローガス流の形成と同時であり、オイル混入のタイミン
グを制御する制御装置等は不要である。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明のレーザ切断装置の
１実施形態を図１から図６を参照して説明する。なお、
図中、図７と同一の構成部分には同一の符号を付し、そ
の説明を簡略化する。図１に示すように、このレーザ切
断装置１Ａは切断ノズル１とブローガスノズル１０とを
備えている。ブローガスノズル１０は切断ノズル１と別
体であり切断ノズル１の側部にて移動手段１１によって
保持され、ピアシング位置（ピアシング孔５の形成位
置。請求項１記載のレーザビーム照射位置に対応する）
に向けてブローガス１２を噴射する。したがって、この
ブローガスノズル１０が噴射するブローガス１２噴流は
レーザビーム２の光軸に対して傾斜している。レーザビ
ーム２は切断ノズル１を貫通するレーザビーム孔７を通
って被切断材３に照射される。ブローガス１２噴流はレ
ーザビーム孔７から噴射されるアシストガス４に対して
も傾斜していることになる。前記移動手段１１は、例え
ば図２に示す構成であり、保持したブローガスノズル１
０をピアシング位置に対して接近離間させる。

【００１６】図２は移動手段１１の一例を示す。図２に
おいて、ブローガスノズル１０は、切断ノズル１が下端
に組み込まれてなる切断トーチ１３の上部（図２上方）
にて軸１４によって回転自在に軸支された支持材１５の
下端に支持され、該支持材１５が前記軸１４を中心とし
て垂直面内を回転することにより、前記切断ノズル１下
方のピアシング位置に近いブロー位置１５ａと、前記ピ
アシング位置から離間した待機位置１５ｂとの間を往復
動可能になっている。なお、前記支持材１５はブローガ
スノズル１０へブローガス１２を供給するための配管を
兼ねる。前記移動手段１１は、スプリング等の図示しな
い付勢手段によって支持材１５を常時待機位置１５ｂ方
向に付勢するとともに、切断トーチ１３の上部に取り付
けたエアシリンダ１１ａのピストンロッド１１ｂの伸縮
によって前記支持材１５を回転駆動するようになってい
る。前記ピストンロッド１１ｂの先端は、支持材１５か
ら該支持材１５の前記軸１４による回転径方向に突出し
た支圧部１５ｃ先端に当接するようになっているので、
前記ピストンロッド１１ｂを伸長すると前記支持材１５
を前記付勢手段の付勢力に抗してブロー位置１５ａ方向
へ簡単に回転させることができる。前記付勢手段として
は、支持材１５に直接取り付けたスプリングや、エアシ
リンダ１１ａ内蔵のスプリングであり、その種類、設置
位置等は各種採用可能である。

【００１７】図２中符号１６はブローガスノズル１０へ
ブローガス１２を供給するブローガス供給路１６であ
り、支持材１５との連結部近傍ではゴムホース等により
可撓性を有している。また、切断トーチ１３近傍では、
このブローガス供給路１６から分岐供給路１６ａを分岐
してエアシリンダ１１ａに接続している。前記エアシリ
ンダ１１ａは、分岐供給路１６ａ内のブローガス１２圧
によってピストンロッド１１ｂが伸長されるようになっ
ている。ピストンロッド１１ｂが所定長さ伸長される
と、ブローガスノズル１０がブロー位置１５ａに移動さ
れる。ブローガスノズル１０は、支持材１５が図示しな
いストッパに押圧されることによりブロー位置１５ａに
安定に支持される。したがって、ピアシング作業にてブ
ローガス１２をブローガスノズル１０から噴射する際に
は、ブローガス１２自体の供給圧によってブローガスノ
ズル１０がブロー位置１５ａに自動的に移動され、ブロ
ーガス１２の供給を停止すると移動手段１１の付勢手段
の付勢力によってブローガスノズル１０は待機位置１５
ｂに自動的に復帰する。また、移動手段１１に、ブロー
ガス１２自体の供給圧によって駆動されるエアシリンダ
１１ａを採用したことは、移動手段１１の小型化、低コ
スト化、軽量化に寄与する。移動手段１１の軽量化は、
切断トーチ１３を移動するための装置に小型のものを使
用することを可能にし、切断トーチ１３の移動速度等に
影響を与えない。なお、エアシリンダ１１ａのブローガ
ス１２出入り口は１ポートのみであり、ブローガス１２
の損失が無いため、ブローガス１２圧をピストンロッド
１１ｂの伸長に利用してもブローガス供給路１６内のブ
ローガス１２圧に与える影響は無く、ブローガスノズル
１０からは目的の圧力、流速のブローガス１２が噴射さ
れる。

【００１８】また、ブローガス供給路１６の途中には、
霧状のオイルをブローガス１２に混入させるオイル供給
装置２１を取り付けている。このオイル供給装置２０の
取り付け位置は、ブローガス供給路１６の前記分岐供給
路１６ａが分岐された位置よりも上流側であるため、オ
イル供給装置２０によって霧状のオイルが混入されたブ
ローガス１２がブローガスノズル１０およびエアシリン
ダ１１ａの双方に供給される。オイル供給装置２０には
ブローガス１２を使用する度にオイルが供給されるの
で、その作動性能を長期にわたって確保することができ
る。

【００１９】図３はオイル供給装置２１の一例を示す。
図３において、このオイル供給装置２１は、オイル２２
を貯留するオイル溜まり２３を有する容器２４を備えて
いる。前記容器２４にはブローガス供給路１６が前記オ
イル溜まり２３内のオイル上面２２ａより上方にて貫通
して設けられ、しかもこの容器２４内では、前記ブロー
ガス供給路１６側面にガス圧作用窓２５とオイル吸い上
げ細管２６とを形成している。ガス圧作用窓２５は、前
記ブローガス供給路１６内のブローガス１２供給方向
（図３中矢印）下流側、オイル吸い上げ細管２６は前記
ガス圧作用窓２５よりも上流側に形成している。ガス圧
作用窓２５は、ブローガス供給路１６から前記ブローガ
ス１２供給方向下流側に向けて傾斜している。また、ブ
ローガス供給路１６側面におけるガス圧作用窓２５の開
口面積はオイル吸い上げ細管２６の開口面積の数倍程度
である。一方、オイル吸い上げ細管２６のブローガス供
給路１６との取付部２６ａは該ブローガス供給路１６か
らブローガス１２供給方向上流側に向けて傾斜されてい
るので、ブローガス供給路１６に目的供給圧でブローガ
ス１２が供給されると負圧が作用する。したがって、こ
のオイル供給装置２１では、ガス圧作用窓２５から作用
したブローガス１２供給圧によってオイル溜まり２３内
のオイル２２のオイル上面２２ａが押圧され、オイル溜
まり２３下端に到達されているオイル吸い上げ細管２６
からブローガス供給路１６へオイル２２が吸い上げられ
る。そして、オイル吸い上げ細管２６の取付部２６ａに
到達したオイル２２は、ブローガス供給路１６内に噴出
された際に該ブローガス供給路１６内を高速で流れるブ
ローガス１２によって霧状になってブローガス１２中に
混入される。なお、ガス圧作用窓２５およびオイル吸い
上げ細管２６は、請求項４記載のオイル霧化手段に相当
する。

【００２０】このように、このオイル供給装置２１で
は、ブローガス１２自体の供給圧によってブローガス１
２に霧状のオイル２２を混入することができ、構成が簡
便であり、小型化、低コスト化することができる。な
お、オイル供給装置２１は、前述の構成に限定されず、
各種構成が採用可能であることは言うまでも無い。例え
ば、ブローガス供給路１６に設けたオリフィスの近傍に
設置すると、オイル２２の霧化やブローガス１２への混
入を一層効率良く行うことができる。また、このオイル
供給装置２１を、ブローガス供給路１６からオイル混入
用に分岐した供給路に設置することも可能である。ま
た、オイル供給装置２１は、分岐供給路１６ａよりも下
流側に設置することも可能である。この場合では、エア
シリンダ１１ａにオイル２２が供給されないため、エア
シリンダ１１ａは別途メンテナンス等を行う必要があ
る。

【００２１】図１中符号１７はブローガス制御機構を示
す。このブローガス制御機構１７はレーザビーム孔７へ
のアシストガス４の供給圧を計測する圧力センサ１８
と、該圧力センサ１８の計測圧力に対応してブローガス
１２の供給圧を換算して設定するレベル変換器１９と、
該レベル変換器１９が設定した圧力に基づいてブローガ
スの供給圧を調整する圧力調整器２０とを備えて構成さ
れている。圧力センサ１８は切断ノズル１に取り付けら
れて、レーザビーム孔７内のアシストガス４圧力を計測
する。すなわち、このブローガス制御機構１７は、図４
に示すように、圧力センサ１８が計測したアシストガス
４の圧力Ｐ１の計測信号がレベル変換器１９に入力され
ると、レベル変換器１９がＰ１に対応する適切なブロー
ガス１２の供給圧力Ｐ２を算出して圧力調整器２０に指
示信号を発信し、これにより圧力調整器２０がブローガ
ス１２の供給圧をＰ２に調整する。

【００２２】ブローガスノズル１０から噴射されるブロ
ーガス１２流速はアシストガス４気流のピアシング位置
への供給を妨げず、かつ、ブローガス１２に充分な運動
エネルギを確保してピアシング孔５の形成を促進するこ
とができる範囲に調整する必要がある。このブローガス
１２流速は、ブローガスノズル１０噴射側先端における
ガス流路断面積に対するブローガス１２供給圧Ｐ２によ
って決まる。図５は、本出願人の実験によって得られた
アシストガス４供給圧Ｐ１（Ｋｇ／ｃｍ²）とこのＰ１
に対する適切なブローガス１２供給圧Ｐ２（Ｋｇ／ｃｍ
²）との関係を示す。図５によれば、Ｐ１に対する適切
Ｐ２を Ｐ２＝ａ×Ｐ１＋ｂ で示すことができ、ａは２．５、ｂは０．５〜１．０の
範囲である。したがって、Ｐ２は、Ｐ１に対してレベル
変換によって容易に設定することができる。

【００２３】次に、このレーザ切断装置１Ａの作用およ
び効果を説明する。このレーザ切断装置１Ａでは、切断
トーチ１３を図示しない駆動機構により３次元方向に移
動して被切断材３に目的の切断加工を行う。この時、ブ
ローガスノズル１０および移動手段１１も切断トーチ１
３とともに一体的に移動する。このレーザ切断装置１Ａ
による厚板の切断では、まず、ピアシング作業によりピ
アシング孔５を形成した後、目的の切断作業に移行す
る。

【００２４】ピアシング作業は、まず、切断ノズル１を
目的のピアシング位置に移動し、切断ノズル１からアシ
ストガス４を噴射するとともに、圧力調整器２０からブ
ローガス供給路１６にブローガス１２を送り込む。この
時、ブローガス供給路１６にブローガス１２が供給され
るとほぼ同時にエアシリンダ１１ａ（図２参照）が作動
してブローガスノズル１０がブロー位置１５ａに位置決
めされ、さらにこれとほぼ同時にブローガスノズル１０
からブローガス１２がピアシング位置に噴射される。そ
して、この状態にてレーザビーム２を被切断材３に照射
してピアシング孔５を形成する。

【００２５】目的のピアシング孔５が形成されたなら、
ブローガスノズル１０からのブローガス１２の噴射を停
止し、切断ノズル１からのアシストガス４の噴射を継続
しつつレーザビーム２により目的の切断を開始する。こ
の時、ブローガスノズル１０からのブローガス１２の噴
射を停止すると同時にエアシリンダ１１ａの駆動力（ピ
ストンロッド１１ｂの伸長力）が解除されるため、移動
手段１１の図示しない付勢手段の付勢力によってブロー
ガスノズル１０がピアシング位置から待機位置１５ｂに
自動的に待避し、切断作業時に発生するスパッタ等がブ
ローガスノズル１０に付着することが防止される。

【００２６】図６は、このレーザ切断装置１Ａによるピ
アシング作業を示す。ピアシング作業時には、アシスト
ガス４の２倍以上の流速のブローガス１２によって、溶
融金属６やスパッタが発生と同時にピアシング位置から
順次吹き飛ばされるので、被切断材３や切断ノズル１等
に付着することは無い。すなわち、このピアシング作業
では、溶融金属６やスパッタをその発生と同時に被切断
材３から排除しつつピアシング孔５を形成する。しか
も、ブローガス１２に混入されたオイル２２がピアシン
グ孔５周囲の被切断材３に付着して溶融金属６やスパッ
タ等が被切断材３に付着することを防止する。したがっ
て、溶融金属６等がピアシング孔５の近傍に付着するこ
とは無く、目的形状のピアシング孔５が得られるととも
に、ピアシング作業から切断作業に移行した際の切り込
みがスムーズになされる。また、被切断材３の材質やレ
ーザビーム出力などの切断条件等によって、溶融金属６
やスパッタの飛散量が多い場合であっても、溶融金属６
やスパッタが被切断材３に付着することを確実に防止で
きる。このように、本実施形態のレーザ切断装置１Ａに
よれば、ピアシング位置に接近させたブローガスノズル
１０からブローガス１２を噴射するだけでピアシング作
業を効率良く行うことができるので、レーザビームのパ
ルスピーク時の出力を上げたり、出力調整を図る従来例
に比べて、極めて簡単な操作（制御）によりピアシング
作業を行うことができる。

【００２７】ブローガス１２気流は切断ノズル１にも吹
き付けられることが好ましく、これにより該ブローガス
１２気流および切断ノズル１に付着したオイル２２によ
って、切断ノズル１への溶融金属６やスパッタの付着も
防止される。静電容量式高さ倣い制御を採用している切
断ノズル１では倣い精度を維持することができ、これに
より目的の切断作業では切断不良が発生する心配が無
く、切断した製品の品質が向上する。また、ブローガス
１２気流によって切断ノズル１に組み込んだ集光レンズ
やブローガスノズル１０等への溶融金属６やスパッタ等
の付着も防止できるので、これによっても切断品質の向
上が得られる。

【００２８】なお、図１では、レーザビーム２の光軸お
よびアシストガス４噴流は平板状の被切断材３に対して
垂直になっているため、ブローガス１２噴流は被切断材
３に対して傾斜しており、ブローガス１２によって溶融
金属６やスパッタを効率良くピアシング位置から吹き飛
ばすことができる。 また、レーザビーム２の光軸に対
して被切断材３が傾斜している場合には、ブローガス１
２噴流の向きを被切断材３に対して垂直にならないよう
に調整することが好ましい。

【００２９】レーザビーム２の出力を上げ、アシストガ
ス４、１２の供給圧Ｐ１、Ｐ２を上昇すると、ピアシン
グ孔５の形成時間を一層短縮することが可能であり、し
かも、溶融金属６やスパッタが被切断材３等に付着する
ことをアシストガス４、１２によって防止することがで
きる。アシストガス４に酸素を使用し、ブローガス１２
に窒素を使用した場合、酸素ガスによる過剰な反応を窒
素ガスにより抑制することができるので、ピアシング孔
５径のより小さい高品質のピアシングが可能となる。

【００３０】また、ブローガスノズル１０の構成が単純
であり、レーザビーム２のパルスピーク時の出力を上げ
る等の従来例に比べて、低コスト化することができる。
また、ブローガスノズル１０は切断ノズル１と別体であ
るから、既存のレーザ切断装置１Ａに容易に後付けする
ことができるといった優れた効果も得られる。また、ブ
ローガス制御機構１７によりＰ１に対してブローガス１
２の供給圧Ｐ２が自動制御されるので、常にブローガス
１２噴流を最適流速に安定に維持することができ、目的
形状のピアシング孔５が効率良く得られる。このレーザ
切断装置１Ａでは、ピアシング作業時にのみブローガス
ノズル１０をブロー位置１５ａに位置させ、切断作業時
にはブローガスノズル１０を待機位置１５ｂに移動する
ので、切断作業中にブローガスノズル先端１４に溶融金
属６やスパッタが付着することを防止して溶融金属６や
スパッタの付着がブローガス１２噴流に影響を与えるこ
とを防止できるとともに、ブローガスノズル１０が切断
作業の邪魔にならず切断作業性を確保することができ
る。

【００３１】なお、本発明は前記実施形態に記載の構成
に限定されず、例えば、切断ノズルやブローガスの形
状、支持材や移動手段の構成等は、適宜変更可能である
ことは言うまでも無い。また、ブローガスノズルの使用
は、ピアシング作業に限定されず、適宜切断作業にも適
用することも可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のレーザ切
断装置によれば、切断ノズルから噴射するアシストガス
に加えて、該切断ノズルのレーザビーム孔の側方に配置
したブローガスノズルからも高速のアシストガスをレー
ザビーム照射位置に向けて噴射しつつレーザビームによ
りピアシング作業を行い、これらアシストガスによっ
て、ピアシング位置で発生する溶融金属やスパッタを発
生と同時に順次吹き飛ばして排除し、しかもブローガス
ノズルから噴射したアシストガスにオイル供給装置によ
り混入した霧状のオイルを被切断材や切断ノズル等に付
着させるため、以下のような優れた効果が得られる。 （i）アシストガス気流とオイルの付着とによって、溶
融金属やスパッタがピアシング孔の近傍に付着すること
を確実に防止でき、目的形状のピアシング孔が得られ
る。 (ii）(i)により、溶融金属やスパッタがピアシング孔の
周囲の被切断材に付着することも確実に防止できるた
め、ピアシング作業から目的の切断作業に移行する際の
切り込み作業をスムーズに行うことができる。 (iii)被切断材、ブローガスノズル、切断ノズルに組み
込んだ集光レンズ等への溶融金属やスパッタの付着も防
止されるので、目的の切断作業では切断不良が発生する
心配が無く、切断した製品の品質が向上する。 (iv)アシストガス気流とオイルの付着とによって、溶融
金属やスパッタが切断ノズルに付着することを確実に防
止できるので、静電容量式高さ倣い制御を採用している
切断ノズルでは、倣い精度を維持することができ、高い
切断品質が確実に得られる。

【００３３】請求項２記載の構成を採用したレーザ切断
装置では、 （ｖ）レーザビーム照射位置に近いブロー位置とレーザ
ビーム照射位置から離間した位置との間にてブローガス
ノズルを往復動させる移動手段を備えるので、ブローガ
スを使用しない時にブローガスノズルをレーザビーム照
射位置から離間した位置へ待避させることにより、溶融
金属やスパッタの付着から保護することができる、 （vi）ブロー位置に支持されたブローガスノズルから、
被切断材に対して４５度以下の傾斜角度を以てブローガ
スを噴射するようにしたので、レーザビーム照射位置か
ら溶融金属やスパッタを効率良く排除することができ、
前記（i）〜（iv）の効果が一層有効に得られるといっ
た優れた効果を奏する。

【００３４】請求項３記載の構成を採用したレーザ切断
装置では、前記移動手段の駆動源として、ブローガスノ
ズルから噴射するアシストガスの供給圧によって駆動さ
れるエアシリンダを採用したことにより、 （ｖii）該移動手段の小型化、低コスト化、軽量化、 （viii）切断ノズルを移動するための装置の小型化およ
び低コスト化、 （ix）レーザ切断装置全体の低コスト化 を容易に実現できるといった優れた効果を奏する。

【００３５】請求項４記載のように、前記オイル供給装
置は、前記ブローガス供給路の途中に設けられオイルを
貯留する容器と、該容器から前記ブローガス供給路内に
導かれたオイルを、該ブローガス供給路内を流れるブロ
ーガス流によって分散させることにより霧状にして供給
するオイル霧化手段とを備えてなる構成を採用すると、 （ｘ）オイル霧化手段としては、いわゆるオリフィス構
造等の、駆動装置の不要な構成の採用が可能が可能であ
り、これにより低コスト化できる、 （xi）霧化したオイルのブローガスへの混入は、ブロー
ガス流の形成と同時であり、オイル混入のタイミングを
制御する制御装置等は不要であり、オイルが混入された
ブローガスをブローガスへ効率良く供給することができ
る といった優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のレーザ切断装置の１実施形態を示す
全体図である。

【図２】 同実施形態に使用される移動手段の一例を示
す正面図である。

【図３】 同実施形態に使用されるオイル供給装置を示
す正断面図である。

【図４】 同実施形態に使用されるブローガス制御機構
の構成を示すブロック図である。

【図５】 同実施形態のレーザ切断装置に使用されるア
シストガス供給圧に対するブローガスの適切供給圧を示
す図である。

【図６】 同実施形態のレーザ切断装置の作用を示す図
であって、ピアシング作業を示す正面図である。

【図７】 従来例の切断ノズル示す正面図である。

【符号の説明】

１…切断ノズル、１Ａ…レーザ切断装置、２…レーザビ
ーム、３…被切断材、４…アシストガス、７…レーザビ
ーム孔、１０…ブローガスノズル、１１…移動手段、１
１ａ…エアシリンダ、１２…アシストガス（ブローガ
ス）、１５ａ…ブロー位置、１５ｂ…待機位置、１６…
ブローガス供給路、１６ａ…分岐供給路、２１…オイル
供給装置、２２…オイル、２４…容器、２５…オイル霧
化手段（ガス圧作用窓）、２６…オイル霧化手段（オイ
ル吸い上げ細管）。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被切断材（３）に照射するレーザビーム
   （２）が送り込まれるレーザビーム孔（７）が貫通され
   てなり該レーザビーム孔に送り込まれたアシストガス
   （４）を被切断材に向けてレーザビームと同軸に噴射す
   る切断ノズル（１）と、前記レーザビーム孔の側方から
   被切断材のレーザビーム照射位置に向けて別途アシスト
   ガス（１２）を噴射するブローガスノズル（１０）とを
   備え、 前記ブローガスノズルへアシストガスを供給するブロー
   ガス供給路（１６）の途中に、前記ブローガスノズルへ
   供給されるアシストガス中に霧化したオイル（２２）を
   混入するオイル供給装置（２１）を備えたことを特徴と
   するレーザ切断装置（１Ａ）。
2. 【請求項２】 前記ブローガスノズルを保持しかつ前記
   レーザビーム照射位置に近いブロー位置（１５ａ）と前
   記レーザビーム照射位置から前記ブロー位置よりも離間
   した位置（１５ｂ）との間にて前記ブローガスノズルを
   往復動させる移動手段（１１）を備え、 前記ブローガスノズルが前記ブロー位置にて被切断材表
   面に対して４５度以下の傾斜角度で前記アシストガスを
   噴射するように構成されていることを特徴とする請求項
   １記載のレーザ切断装置。
3. 【請求項３】 前記移動手段はエアシリンダ（１１ａ）
   を駆動源として備え、前記エアシリンダには前記ブロー
   ガス供給路あるいは該ブローガス供給路から分岐した分
   岐供給路（１６ａ）を接続し、前記ブローガス供給路あ
   るいは前記分岐供給路内のアシストガス圧によって前記
   エアシリンダが駆動されて前記ブローガスノズルが移動
   されるようになっていることを特徴とする請求項２記載
   のレーザ切断装置。
4. 【請求項４】 前記オイル供給装置は、前記ブローガス
   供給路の途中に設けられオイルを貯留する容器（２４）
   と、該容器から前記ブローガス供給路内に導かれたオイ
   ルを、該ブローガス供給路内を流れるブローガス流によ
   って分散させることにより霧状にして供給するオイル霧
   化手段（２５、２６）とを備えてな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装置。