JPH11841A - レーザ・ウォータジェット複合切断装置 - Google Patents
レーザ・ウォータジェット複合切断装置Info
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- JPH11841A JPH11841A JP9156338A JP15633897A JPH11841A JP H11841 A JPH11841 A JP H11841A JP 9156338 A JP9156338 A JP 9156338A JP 15633897 A JP15633897 A JP 15633897A JP H11841 A JPH11841 A JP H11841A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーザ出力を増大させ、高速に厚板まで切断
でき火災や燃焼の恐れがない切断装置を提供する。 【解決手段】 高圧水を切断対象物１にほぼ垂直に噴射
するウォータジェットヘッド３と、このウォータジェッ
トヘッド３の周囲に設けられレーザ光を高圧水の噴射さ
れている切断対象部分に集光して溶融する複数のレーザ
ヘッド２と、を備える。
でき火災や燃焼の恐れがない切断装置を提供する。 【解決手段】 高圧水を切断対象物１にほぼ垂直に噴射
するウォータジェットヘッド３と、このウォータジェッ
トヘッド３の周囲に設けられレーザ光を高圧水の噴射さ
れている切断対象部分に集光して溶融する複数のレーザ
ヘッド２と、を備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、切断対象物をレー
ザで溶融し高圧水で溶融部を除去して切断を行なうレー
ザ・ウォータジェット複合切断装置に関する。
ザで溶融し高圧水で溶融部を除去して切断を行なうレー
ザ・ウォータジェット複合切断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】金属材料、石材などのセラミック、ＦＲ
Ｐ（繊維強化プラスチック）材などの幅広い材料の切断
に対して、レーザ切断やウォータジェット切断が用いら
れている。レーザ切断は、レーザ光によって照射部を加
熱溶融させ、その溶融部をガスジェット（例えば、酸
素、窒素、空気など）で吹き飛ばし、分離切断を行な
う。一方ウォータジェット切断は、高圧で噴出する水の
運動エネルギにより噴射した部分を吹き飛ばし切断する
もので、水だけを噴射する場合と、水に研磨材を混入す
る場合とがあり、後者の場合、運動エネルギに研磨作用
が付加され切断能力が増大する。
Ｐ（繊維強化プラスチック）材などの幅広い材料の切断
に対して、レーザ切断やウォータジェット切断が用いら
れている。レーザ切断は、レーザ光によって照射部を加
熱溶融させ、その溶融部をガスジェット（例えば、酸
素、窒素、空気など）で吹き飛ばし、分離切断を行な
う。一方ウォータジェット切断は、高圧で噴出する水の
運動エネルギにより噴射した部分を吹き飛ばし切断する
もので、水だけを噴射する場合と、水に研磨材を混入す
る場合とがあり、後者の場合、運動エネルギに研磨作用
が付加され切断能力が増大する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】レーザ切断は、切断速
度は速いが、最大切断板厚はレーザ発生装置のレーザ出
力によって制限される。また使用頻度の大きい炭素鋼な
どの場合、ガスジェットとして酸素を用い酸化反応を利
用して切断能力を増大しているが、酸素を使用するため
この酸素に引火する恐れがあり使用環境が制限される。
またＦＲＰ材の切断では燃焼する恐れがある。
度は速いが、最大切断板厚はレーザ発生装置のレーザ出
力によって制限される。また使用頻度の大きい炭素鋼な
どの場合、ガスジェットとして酸素を用い酸化反応を利
用して切断能力を増大しているが、酸素を使用するため
この酸素に引火する恐れがあり使用環境が制限される。
またＦＲＰ材の切断では燃焼する恐れがある。
【０００４】ウォータジェット切断は水だけの場合、切
断板厚は薄いものに限られる。研磨材を混入すると厚板
まで切断可能であるが、研磨材が散乱し環境を汚染する
ので使用に制限を受ける。また切断開始位置の制約があ
り、例えば平板の場合、周囲から中心側に切断してゆく
ことはできるが、中心部のように端部のないところから
は切断開始できない。この場合、切断開始位置に予め穴
などを開けてそこから切断開始をしなければならない。
さらにウォータジェットを噴出するノズルの価格は極め
て高価（例えば数百万円）であり、研磨材を使用すると
消耗が激しく経済的に使用できない場合がある。
断板厚は薄いものに限られる。研磨材を混入すると厚板
まで切断可能であるが、研磨材が散乱し環境を汚染する
ので使用に制限を受ける。また切断開始位置の制約があ
り、例えば平板の場合、周囲から中心側に切断してゆく
ことはできるが、中心部のように端部のないところから
は切断開始できない。この場合、切断開始位置に予め穴
などを開けてそこから切断開始をしなければならない。
さらにウォータジェットを噴出するノズルの価格は極め
て高価（例えば数百万円）であり、研磨材を使用すると
消耗が激しく経済的に使用できない場合がある。
【０００５】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
もので、レーザ出力を増大させ、高速に厚板まで切断で
き火災や燃焼の恐れがない切断装置を提供することを目
的とする。
もので、レーザ出力を増大させ、高速に厚板まで切断で
き火災や燃焼の恐れがない切断装置を提供することを目
的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明では、高圧水を切断対象物にほぼ垂
直に噴射するウォータジェットヘッドと、このウォータ
ジェットヘッドの周囲に設けられレーザ光を高圧水の噴
射されている切断対象部分に集光して溶融する複数のレ
ーザヘッドと、を備える。
め、請求項１の発明では、高圧水を切断対象物にほぼ垂
直に噴射するウォータジェットヘッドと、このウォータ
ジェットヘッドの周囲に設けられレーザ光を高圧水の噴
射されている切断対象部分に集光して溶融する複数のレ
ーザヘッドと、を備える。
【０００７】レーザ光で切断部を照射して溶融させ、こ
の溶融部をウォータジェットで吹き飛ばすことにより切
断する。ガスで溶融部を吹き飛ばす従来の方法より高圧
水の運動エネルギが大きくかつ高圧水自身が切断能力を
持っているため切断能力が増大し、より厚板の切断が可
能になる。しかし１台のレーザ発生装置によるレーザ光
の出力には限界があるので、複数のレーザ発生装置にそ
れぞれ接続されたレーザヘッドからのレーザ光で切断部
を照射することにより、切断部に多量のレーザ光を投入
できる。これにより切断可能な板厚を大きくすることが
できる。また酸素ガスを使用しないので火災の恐れもな
い。さらにレーザ光で溶融してもすぐに高圧水が噴射さ
れるのでＦＲＰの切断に使用しても燃える恐れはない。
また切断速度は従来のレーザ切断と同様高速切断でき
る。
の溶融部をウォータジェットで吹き飛ばすことにより切
断する。ガスで溶融部を吹き飛ばす従来の方法より高圧
水の運動エネルギが大きくかつ高圧水自身が切断能力を
持っているため切断能力が増大し、より厚板の切断が可
能になる。しかし１台のレーザ発生装置によるレーザ光
の出力には限界があるので、複数のレーザ発生装置にそ
れぞれ接続されたレーザヘッドからのレーザ光で切断部
を照射することにより、切断部に多量のレーザ光を投入
できる。これにより切断可能な板厚を大きくすることが
できる。また酸素ガスを使用しないので火災の恐れもな
い。さらにレーザ光で溶融してもすぐに高圧水が噴射さ
れるのでＦＲＰの切断に使用しても燃える恐れはない。
また切断速度は従来のレーザ切断と同様高速切断でき
る。
【０００８】請求項２の発明では、前記高圧水には切断
対象物を摩耗する研磨材が含まれている。
対象物を摩耗する研磨材が含まれている。
【０００９】研磨材を用いることにより高圧水による切
断能力が増大するので、レーザ光の溶融部を吹き飛ばす
能力が増大する。その結果レーザ光とウォータジェット
を用いる切断方法の切断能力が増大し、より厚板まで切
断可能になる。研磨材が飛散しても問題のない環境で使
用する。
断能力が増大するので、レーザ光の溶融部を吹き飛ばす
能力が増大する。その結果レーザ光とウォータジェット
を用いる切断方法の切断能力が増大し、より厚板まで切
断可能になる。研磨材が飛散しても問題のない環境で使
用する。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態について、
図面を参照して説明する。図１は本実施形態のレーザ・
ウォータジェット複合切断装置の構成を示すブロック図
である。加工装置１０は切断対象物１をセットし、ウォ
ータジェットヘッド３とこれを中心にして切断進行方向
前後に配置されたレーザヘッド２とを移動して所望の形
状に切断を行なう装置でヘッド駆動部とも言う。レーザ
発生装置４は各レーザヘッド２毎に設けられ、切断対象
物１の厚みに応じた出力でレーザ光を発生しレーザヘッ
ド２に送出する装置である。高圧水供給部５は高圧水を
ウォータジェットヘッド３へ送出する装置である。研磨
材供給部６は研磨材を供給する装置で、高圧水との混合
はウォータジェットヘッド３で行われる。操作盤１１で
はレーザ発生装置４、高圧水供給部５、研磨材供給部６
及び加工装置１０を制御して切断対象物１の切断を行な
う。
図面を参照して説明する。図１は本実施形態のレーザ・
ウォータジェット複合切断装置の構成を示すブロック図
である。加工装置１０は切断対象物１をセットし、ウォ
ータジェットヘッド３とこれを中心にして切断進行方向
前後に配置されたレーザヘッド２とを移動して所望の形
状に切断を行なう装置でヘッド駆動部とも言う。レーザ
発生装置４は各レーザヘッド２毎に設けられ、切断対象
物１の厚みに応じた出力でレーザ光を発生しレーザヘッ
ド２に送出する装置である。高圧水供給部５は高圧水を
ウォータジェットヘッド３へ送出する装置である。研磨
材供給部６は研磨材を供給する装置で、高圧水との混合
はウォータジェットヘッド３で行われる。操作盤１１で
はレーザ発生装置４、高圧水供給部５、研磨材供給部６
及び加工装置１０を制御して切断対象物１の切断を行な
う。
【００１１】図２はレーザヘッドとウォータジェットヘ
ッドの関係を示す図である。ウォータジェットヘッド３
は切断対象物１に対して垂直になるよう配置され先端に
設けられたノズル３ａより高圧水を噴射する。ウォータ
ジェットヘッド３を挟んで切断進行方向前後にレーザヘ
ッド２を配置し、それぞれレーザ光を高圧水が噴射され
る位置に集光させるよう傾斜させる。レーザ発生装置４
から光ファイバ７を介して送られてくるレーザ光をレー
ザヘッド２で切断位置に集光させ溶融する。レーザヘッ
ド２の光学系はファイバコネクタ７ａからのレーザ光を
集光する集光レンズ２ａと、この集光レンズ２ａからの
平行光を反射する反射鏡２ｂと、この反射鏡２ｂの反射
光を切断位置に集光する凹面鏡２ｃとからなる。レーザ
光は水に吸収されない性質のものを用い、例えばＹＡＧ
レーザ光を用いる。レーザヘッド２およびレーザ発生装
置４を２組使用することにより２倍のエネルギを照射す
ることができ、厚い板の切断が可能になる。
ッドの関係を示す図である。ウォータジェットヘッド３
は切断対象物１に対して垂直になるよう配置され先端に
設けられたノズル３ａより高圧水を噴射する。ウォータ
ジェットヘッド３を挟んで切断進行方向前後にレーザヘ
ッド２を配置し、それぞれレーザ光を高圧水が噴射され
る位置に集光させるよう傾斜させる。レーザ発生装置４
から光ファイバ７を介して送られてくるレーザ光をレー
ザヘッド２で切断位置に集光させ溶融する。レーザヘッ
ド２の光学系はファイバコネクタ７ａからのレーザ光を
集光する集光レンズ２ａと、この集光レンズ２ａからの
平行光を反射する反射鏡２ｂと、この反射鏡２ｂの反射
光を切断位置に集光する凹面鏡２ｃとからなる。レーザ
光は水に吸収されない性質のものを用い、例えばＹＡＧ
レーザ光を用いる。レーザヘッド２およびレーザ発生装
置４を２組使用することにより２倍のエネルギを照射す
ることができ、厚い板の切断が可能になる。
【００１２】ウォータジェットヘッド３は切断対象物１
に対して垂直に、かつレーザ光の照射部（溶融部）に高
圧水を噴射するように配置されている。レーザ光によっ
て溶融した溶融物は高圧水によりその噴射方向に吹き飛
ばされる。垂直に噴射することにより最も効率よく溶融
物を吹き飛ばすことができる。高圧水は先端のノズル３
ａから噴射され、その噴射面積の直径は、例えば０．３
ｍｍ程度である。ウォータジェットヘッド３には高圧水
供給部５より高圧水が配管８を介して供給され、さらに
研磨材供給部６から配管９を介して研磨材が供給され高
圧水に混合される。高圧水は従来のガスで吹き飛ばす方
法に比して運動エネルギが大きいので溶融部を吹き飛ば
すだけではなく、高圧水自身も切断する能力を有してい
るので、レーザ光の溶融力と高圧水の切断能力が相乗さ
れて高効率で切断される。さらに、高圧水に研磨材を混
入すると切断能力が増大する。一例としてレーザの出力
を一定とし高圧水のみの場合、従来のレーザ光で溶融し
ガスで吹き飛ばす方法に比べ２割程度厚い鋼板までほぼ
同じ速度で切断できる。研磨材を高圧水に混入するとさ
らに厚い鋼板まで切断できる。しかし研磨材が飛散する
のでこの回収装置を設けるとか、飛散しても支障のない
環境で使用する。
に対して垂直に、かつレーザ光の照射部（溶融部）に高
圧水を噴射するように配置されている。レーザ光によっ
て溶融した溶融物は高圧水によりその噴射方向に吹き飛
ばされる。垂直に噴射することにより最も効率よく溶融
物を吹き飛ばすことができる。高圧水は先端のノズル３
ａから噴射され、その噴射面積の直径は、例えば０．３
ｍｍ程度である。ウォータジェットヘッド３には高圧水
供給部５より高圧水が配管８を介して供給され、さらに
研磨材供給部６から配管９を介して研磨材が供給され高
圧水に混合される。高圧水は従来のガスで吹き飛ばす方
法に比して運動エネルギが大きいので溶融部を吹き飛ば
すだけではなく、高圧水自身も切断する能力を有してい
るので、レーザ光の溶融力と高圧水の切断能力が相乗さ
れて高効率で切断される。さらに、高圧水に研磨材を混
入すると切断能力が増大する。一例としてレーザの出力
を一定とし高圧水のみの場合、従来のレーザ光で溶融し
ガスで吹き飛ばす方法に比べ２割程度厚い鋼板までほぼ
同じ速度で切断できる。研磨材を高圧水に混入するとさ
らに厚い鋼板まで切断できる。しかし研磨材が飛散する
のでこの回収装置を設けるとか、飛散しても支障のない
環境で使用する。
【００１３】切断面は従来のレーザとガスによる場合よ
りも精度のよい面が得られる。切断対象物１としては金
属材、石などのセラミック材、ＦＲＰ材などや、これら
の合成物、例えば鉄筋コンクリートなどである。
りも精度のよい面が得られる。切断対象物１としては金
属材、石などのセラミック材、ＦＲＰ材などや、これら
の合成物、例えば鉄筋コンクリートなどである。
【００１４】上述の実施形態では、ウォータジェットヘ
ッド３の前後にそれぞれ１個のレーザヘッド２を設けた
場合を示したが、さらに左右に設けてもよく、またウォ
ータジェットヘッド３を中心とした円周上に複数個設け
てもよい。これらのレーザヘッド２はいずれもウォータ
ジェットヘッド３の噴射する位置とほぼ同じ位置にレー
ザ光を照射するように設定する。このように複数のレー
ザヘッド２とレーザ発生装置４を設けることにより厚い
材料でも高速に精度よく切断することができる。
ッド３の前後にそれぞれ１個のレーザヘッド２を設けた
場合を示したが、さらに左右に設けてもよく、またウォ
ータジェットヘッド３を中心とした円周上に複数個設け
てもよい。これらのレーザヘッド２はいずれもウォータ
ジェットヘッド３の噴射する位置とほぼ同じ位置にレー
ザ光を照射するように設定する。このように複数のレー
ザヘッド２とレーザ発生装置４を設けることにより厚い
材料でも高速に精度よく切断することができる。
【００１５】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、レ
ーザ光で溶融した溶融部を高圧水で吹き飛ばして切断す
ることにより次の効果を奏する。 レーザ光とガスを組み合わせた従来の装置に比べ切
断能力が増大する。切断速度は従来のレーザ切断と同様
高速であり、高品質の切断面が得られる。 レーザヘッドをウォータジェットヘッドのまわりに
複数個設けレーザ光を高圧水の噴射位置に集光させるこ
とにより切断能力を増大させることができる。 高圧水を用いることにより酸素を使用するときのよ
うな火災や爆発の恐れがない。また燃焼を抑えることが
できるのでＦＲＰの切断もできる。 ウォータジェット切断で高圧水のみによる切断では
薄い鋼板しか切断できないが、本発明では厚い鋼板まで
切断できる。 ウォータジェット切断では切断開始位置は端部やス
タート穴の開いた位置から切断を開始する必要がある
が、本発明ではこのような制約はなくどこからでも切断
開始できる。 高圧水に研磨材を混入することにより切断能力がさ
らに増大する。 研磨材を使用しない場合、ウォータジェットヘッド
の先端ノズルを長時間使用することができ、経済的な切
断を行なうことができる。
ーザ光で溶融した溶融部を高圧水で吹き飛ばして切断す
ることにより次の効果を奏する。 レーザ光とガスを組み合わせた従来の装置に比べ切
断能力が増大する。切断速度は従来のレーザ切断と同様
高速であり、高品質の切断面が得られる。 レーザヘッドをウォータジェットヘッドのまわりに
複数個設けレーザ光を高圧水の噴射位置に集光させるこ
とにより切断能力を増大させることができる。 高圧水を用いることにより酸素を使用するときのよ
うな火災や爆発の恐れがない。また燃焼を抑えることが
できるのでＦＲＰの切断もできる。 ウォータジェット切断で高圧水のみによる切断では
薄い鋼板しか切断できないが、本発明では厚い鋼板まで
切断できる。 ウォータジェット切断では切断開始位置は端部やス
タート穴の開いた位置から切断を開始する必要がある
が、本発明ではこのような制約はなくどこからでも切断
開始できる。 高圧水に研磨材を混入することにより切断能力がさ
らに増大する。 研磨材を使用しない場合、ウォータジェットヘッド
の先端ノズルを長時間使用することができ、経済的な切
断を行なうことができる。
【図１】本発明の実施形態の構成を示すブロック図であ
る。
る。
【図２】本発明の実施形態のレーザヘッドとウォータジ
ェットヘッドの構成を示す図である。
ェットヘッドの構成を示す図である。
１ 切断対象物 ２ レーザヘッド ２ａ 集光レンズ ２ｂ 反射鏡 ２ｃ 凹面鏡 ３ ウォータジェットヘッド ３ａ ノズル ４ レーザ発生装置 ５ 高圧水供給部 ６ 研磨材供給部 ７ 光ファイバ ７ａ ファイバコネクタ ８，９ 配管 １０ 加工装置 １１ 操作盤
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土屋 和之 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石 川島播磨重工業株式会社技術研究所内 (72)発明者 長澤 裕二 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石 川島播磨重工業株式会社横浜エンジニアリ ングセンター内
Claims (2)
- 【請求項１】 高圧水を切断対象物にほぼ垂直に噴射す
るウォータジェットヘッドと、このウォータジェットヘ
ッドの周囲に設けられレーザ光を高圧水の噴射されてい
る切断対象部分に集光して溶融する複数のレーザヘッド
と、を備えたことを特徴とするレーザ・ウォータジェッ
ト複合切断装置。 - 【請求項２】 前記高圧水には切断対象物を摩耗する研
磨材が含まれていることを特徴とする請求項１記載のレ
ーザ・ウォータジェット複合切断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15633897A JP4038741B2 (ja) | 1997-06-13 | 1997-06-13 | レーザ・ウォータジェット複合切断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15633897A JP4038741B2 (ja) | 1997-06-13 | 1997-06-13 | レーザ・ウォータジェット複合切断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11841A true JPH11841A (ja) | 1999-01-06 |
| JP4038741B2 JP4038741B2 (ja) | 2008-01-30 |
Family
ID=15625595
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15633897A Expired - Fee Related JP4038741B2 (ja) | 1997-06-13 | 1997-06-13 | レーザ・ウォータジェット複合切断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4038741B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4720846A (en) * | 1982-07-30 | 1988-01-19 | Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha | Automatic telephone answering and recording apparatus |
| JP2001260232A (ja) * | 1999-12-23 | 2001-09-25 | Leister Process Technologies | 高エネルギー密度のレーザー光線により少なくとも２個の素子を加熱する方法と装置 |
| CN107009278A (zh) * | 2017-05-15 | 2017-08-04 | 安徽理工大学 | 一种自动化盘式热熔磨料水射流熔切割设备 |
| CN109454560A (zh) * | 2018-11-06 | 2019-03-12 | 史振荣 | 一种工程机械用节水型高压水钢板切割机 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104289811A (zh) * | 2013-07-18 | 2015-01-21 | 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 | 一种多光束中心送丝激光加工头及其加工方法 |
-
1997
- 1997-06-13 JP JP15633897A patent/JP4038741B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4720846A (en) * | 1982-07-30 | 1988-01-19 | Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha | Automatic telephone answering and recording apparatus |
| JP2001260232A (ja) * | 1999-12-23 | 2001-09-25 | Leister Process Technologies | 高エネルギー密度のレーザー光線により少なくとも２個の素子を加熱する方法と装置 |
| CN107009278A (zh) * | 2017-05-15 | 2017-08-04 | 安徽理工大学 | 一种自动化盘式热熔磨料水射流熔切割设备 |
| CN109454560A (zh) * | 2018-11-06 | 2019-03-12 | 史振荣 | 一种工程机械用节水型高压水钢板切割机 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4038741B2 (ja) | 2008-01-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040512 |
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