JPS58157587A - レ−ザ切断方法およびその装置 - Google Patents
レ−ザ切断方法およびその装置Info
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- JPS58157587A JPS58157587A JP57040134A JP4013482A JPS58157587A JP S58157587 A JPS58157587 A JP S58157587A JP 57040134 A JP57040134 A JP 57040134A JP 4013482 A JP4013482 A JP 4013482A JP S58157587 A JPS58157587 A JP S58157587A
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- JP
- Japan
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- cutting
- cooling
- laser beam
- laser
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- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
- B23K26/1462—Nozzles; Features related to nozzles
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- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/228—Selection of materials for cutting
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の枝術分野〕
この発明は比較的厚い鋼板等の材料を適切に切断するレ
ーザ切断方法およびその装置に関する。
ーザ切断方法およびその装置に関する。
〔発明の技術的背景およびその間電点〕レーザ光による
鋼板等の厚物切断は一般の浴断加二りと同様熱源が異な
る以外は大差ないものでるる。すなわち、集束されたレ
ーザー光を酸素ガスとともにノズルより放出せし、めて
切断している。
鋼板等の厚物切断は一般の浴断加二りと同様熱源が異な
る以外は大差ないものでるる。すなわち、集束されたレ
ーザー光を酸素ガスとともにノズルより放出せし、めて
切断している。
また、扱き板切断加工や、スリット加工では加工開始部
分に下穴をあける工程が必要になるが、この下穴加工に
対してはドリル加工やもしくはレーザ光の照射にある加
工が選ばれる。前者の加工では工程や労力の増加のため
、切断加工に供される後者の加工によって行われること
が多いが、酸素ガスの供給なしでは溶融物が下穴加工部
分に付着することから切断時と同様に酸素ガスの供給の
下に行なわれる。しかしながら、このようにして下穴加
工すると、穴の大きさは切断される加工物の厚さに比例
して大きくなる。たとえば９關厚の場合では約１００径
の穴になる。
分に下穴をあける工程が必要になるが、この下穴加工に
対してはドリル加工やもしくはレーザ光の照射にある加
工が選ばれる。前者の加工では工程や労力の増加のため
、切断加工に供される後者の加工によって行われること
が多いが、酸素ガスの供給なしでは溶融物が下穴加工部
分に付着することから切断時と同様に酸素ガスの供給の
下に行なわれる。しかしながら、このようにして下穴加
工すると、穴の大きさは切断される加工物の厚さに比例
して大きくなる。たとえば９關厚の場合では約１００径
の穴になる。
さらに、切断中においてレーザ光とともに供給される酸
素ガス雰囲気の純度が空気の混入で低下すると、酸化反
応に支障をき丸し、レーザー光の照射部分は十分に吹き
飛ばされずに木切断部を形成する。この木切断部におい
て、切除予定部分はり、切断加工を停止せざるを得なく
なる。
素ガス雰囲気の純度が空気の混入で低下すると、酸化反
応に支障をき丸し、レーザー光の照射部分は十分に吹き
飛ばされずに木切断部を形成する。この木切断部におい
て、切除予定部分はり、切断加工を停止せざるを得なく
なる。
この発明は、自己発火現象が起こることきく正常にレー
ザ切断できる方法および装置を提供するものである。
ザ切断できる方法および装置を提供するものである。
〔発明の［＊Ｊ
加工開始における下穴の加工時には純ｉ！ＩＸ以外の空
気等の補助ガスのもとにレーザ加工し穴あけされた冷却
した後、切断中に用いる酸素ガスを高純健νＣ保ってレ
ーザ切断するようにしたものである。
気等の補助ガスのもとにレーザ加工し穴あけされた冷却
した後、切断中に用いる酸素ガスを高純健νＣ保ってレ
ーザ切断するようにしたものである。
第１図はこの発明の全体構成を示すもので、レーザ発振
器（１）と、この発振器（１）から放出されたレーザ光
（２）を導入する鏡筒（３）と、この鏡筒（３）を主体
にして各種の補助ガスを上記鏡筒（３）で形成された集
束レーザ光とともに補助ガスを加工部に吹きつける照射
部（４；と、レーザ光（２）を鏡筒（３）へ導＜＄１１
１の反射１ｍ（５Ｊｌ）と、−筒（３）内に設けられた
第１の反射ｍ＜５８）の反射光を受けて上記加工部へ偏
向するための第２の反射鏡（５ｂ）と、第１の反射鏡（
５ｍ） ！鏡筒（３）を矢印Ａで示すＸ方向に同期的に
走査させる第１の駆動機構（６）と、！ｉ１筒（３）の
みを矢印Ｂで示すＹ方向に独立して走査させる第２の駆
動機構（７）と、レーザ発振器（１）と第１の反射ｊｉ
ｌ（５ｍ棲の間の光路（２）に第３の反射鏡（８）を出
入自在にする第３の駆動機構（９）と、第３の反射鏡（
８）による反射光を導入する熱吸収体−，および上記第
１乃至第３の駆動機構（６）？ ＜７）、 （９）と上
記照射部（４）Ｋおける補助ガス噴出用の後述する電磁
開閉弁（１１ａ）、（Ｌｌｂ）、 （ｌｌｃハ（１ｘｄ
）とを加工工程に従って駆動または作動制御する制御装
置ｌとから構成されている。ここで上記照射部（４）の
部分を第２図にて詳細に説明する。
器（１）と、この発振器（１）から放出されたレーザ光
（２）を導入する鏡筒（３）と、この鏡筒（３）を主体
にして各種の補助ガスを上記鏡筒（３）で形成された集
束レーザ光とともに補助ガスを加工部に吹きつける照射
部（４；と、レーザ光（２）を鏡筒（３）へ導＜＄１１
１の反射１ｍ（５Ｊｌ）と、−筒（３）内に設けられた
第１の反射ｍ＜５８）の反射光を受けて上記加工部へ偏
向するための第２の反射鏡（５ｂ）と、第１の反射鏡（
５ｍ） ！鏡筒（３）を矢印Ａで示すＸ方向に同期的に
走査させる第１の駆動機構（６）と、！ｉ１筒（３）の
みを矢印Ｂで示すＹ方向に独立して走査させる第２の駆
動機構（７）と、レーザ発振器（１）と第１の反射ｊｉ
ｌ（５ｍ棲の間の光路（２）に第３の反射鏡（８）を出
入自在にする第３の駆動機構（９）と、第３の反射鏡（
８）による反射光を導入する熱吸収体−，および上記第
１乃至第３の駆動機構（６）？ ＜７）、 （９）と上
記照射部（４）Ｋおける補助ガス噴出用の後述する電磁
開閉弁（１１ａ）、（Ｌｌｂ）、 （ｌｌｃハ（１ｘｄ
）とを加工工程に従って駆動または作動制御する制御装
置ｌとから構成されている。ここで上記照射部（４）の
部分を第２図にて詳細に説明する。
すなわち、鏡筒（３）内にはレーザ光（２）透過させ加
工物０に集束レーず光（２）を照射するための集光レン
ズＱ４）が保持されている。集束レーザ光（２）の出口
側になる鏡筒（３）の先ｎＡｓには連結具μ＄を介しノ
ズル−が取り付けられている。を九鏡筒（３）には供給
管ａηが集光レンズａ荀とノズル四との闇の鏡筒（３）
内部に連通するように接続されている。供給管Ｑ？ｌは
それぞれ電磁開閉弁（１１ａ）、（ｏｂ）の設けられて
いる加圧空気供給管鱒および加圧空気供給管（至）に分
岐して接続されている。上記ノズルａすにはその中央部
に集光レンズａ４を透過した集束レーザ光＜ｉｔを透過
させる通過孔ｖｊ）とこの通過孔ｑ瀞の周囲に複数個の
補助用の通気孔（２２・・・）とが穿設され、それぞれ
供給管（１７）より送られてくるガスの噴射口になって
いる。通気孔（２２・・・）は例えば８個等角度に塊状
を呈するように形成してもよいが、第３図（１１）およ
び（ｂ＋に示すようにほぼ半円弧状の二つのスリ。
工物０に集束レーず光（２）を照射するための集光レン
ズＱ４）が保持されている。集束レーザ光（２）の出口
側になる鏡筒（３）の先ｎＡｓには連結具μ＄を介しノ
ズル−が取り付けられている。を九鏡筒（３）には供給
管ａηが集光レンズａ荀とノズル四との闇の鏡筒（３）
内部に連通するように接続されている。供給管Ｑ？ｌは
それぞれ電磁開閉弁（１１ａ）、（ｏｂ）の設けられて
いる加圧空気供給管鱒および加圧空気供給管（至）に分
岐して接続されている。上記ノズルａすにはその中央部
に集光レンズａ４を透過した集束レーザ光＜ｉｔを透過
させる通過孔ｖｊ）とこの通過孔ｑ瀞の周囲に複数個の
補助用の通気孔（２２・・・）とが穿設され、それぞれ
供給管（１７）より送られてくるガスの噴射口になって
いる。通気孔（２２・・・）は例えば８個等角度に塊状
を呈するように形成してもよいが、第３図（１１）およ
び（ｂ＋に示すようにほぼ半円弧状の二つのスリ。
ト（２３ａ）、（２３ｂ）を同心円的に形成したノズル
住ｓＴ。
住ｓＴ。
るいは出口部のみ通気孔（２２・・・）に連通する環状
スリ、ト＠に形成したノズル翰にしてもよい。なお、環
状スリット（財）にした場合はこのスリットとの境にな
る通気孔（２２・・）の端部は気体が拡散する形状にし
ておくことが望書しい。ところで、鏡筒（３）の外部に
は加工物ｔＬＩＫ向けて冷却用ガスを送る冷却管（至）
と、供給管ａηＫ１１ｉ続し、加工中生じる飛敏物を集
束レーザ光＋ｄの軸−Ｋａ［交する方向に吹き矯ばす除
去用ノズル（２）とが鏡筒（３）を関にし、支持部材（
２７ｍ）、（２７ｂ） Ｋよりて鏡筒（３）と一体に対
向して取り付けられている。上記の冷却管（ハ）と除加
圧Ｗ素供給管Ｑｌおよび加圧空気供給管（至）は睨筒（
３）の移動に追従するようにそれぞれ耐圧ゴム管のよう
な可佛管（至）≠ｔずに接続している。冷却管（２）の
先端部はノズルαＱの外１４ｉｉｓに取り付けられてい
る環状管（２）に接続されている。この環状管（２）は
加工物Ｑ島＠に向けて穿設された多数の噴出口（２９ａ
）を有した冷却用気体の出口部分圧なっている。（至）
は加工物Ｑ３１！置用のテーブルで鏡筒（３）が上記し
たような移動釜しない場合には、加工物０漕を任意の方
向に移動もしくは走査する機構が付加される。
スリ、ト＠に形成したノズル翰にしてもよい。なお、環
状スリット（財）にした場合はこのスリットとの境にな
る通気孔（２２・・）の端部は気体が拡散する形状にし
ておくことが望書しい。ところで、鏡筒（３）の外部に
は加工物ｔＬＩＫ向けて冷却用ガスを送る冷却管（至）
と、供給管ａηＫ１１ｉ続し、加工中生じる飛敏物を集
束レーザ光＋ｄの軸−Ｋａ［交する方向に吹き矯ばす除
去用ノズル（２）とが鏡筒（３）を関にし、支持部材（
２７ｍ）、（２７ｂ） Ｋよりて鏡筒（３）と一体に対
向して取り付けられている。上記の冷却管（ハ）と除加
圧Ｗ素供給管Ｑｌおよび加圧空気供給管（至）は睨筒（
３）の移動に追従するようにそれぞれ耐圧ゴム管のよう
な可佛管（至）≠ｔずに接続している。冷却管（２）の
先端部はノズルαＱの外１４ｉｉｓに取り付けられてい
る環状管（２）に接続されている。この環状管（２）は
加工物Ｑ島＠に向けて穿設された多数の噴出口（２９ａ
）を有した冷却用気体の出口部分圧なっている。（至）
は加工物Ｑ３１！置用のテーブルで鏡筒（３）が上記し
たような移動釜しない場合には、加工物０漕を任意の方
向に移動もしくは走査する機構が付加される。
次に上記の構成によるレーザ切断について第１図乃至第
４図とに基づいて説明する。
４図とに基づいて説明する。
先ずレーザ発ｆｉ器（りを作動し、第３の反射−（８）
を光路外に出し、放出されていたレーザ光（２）を一時
的に所定位置に停止している鏡筒（３）内に導入すると
と−に１電磁開閉弁（ＩＩＪおよび（１１ｄ）を−放し
、ノズルａＱの通過孔＠および通気孔（２２・・・）よ
り加圧空気を常時加工物（ＩＩＫ向けて噴出させ。
を光路外に出し、放出されていたレーザ光（２）を一時
的に所定位置に停止している鏡筒（３）内に導入すると
と−に１電磁開閉弁（ＩＩＪおよび（１１ｄ）を−放し
、ノズルａＱの通過孔＠および通気孔（２２・・・）よ
り加圧空気を常時加工物（ＩＩＫ向けて噴出させ。
また、同時に除去用ノズル（至）より集束レーザ光（２
５の＠ＲＫ＠交する方向に向けて噴出させなから上虻果
東レーザ光（７で加工’Ｉ’１ｌ（１１に下穴を開ける
加工をする。下穴の′＃投設後電磁開閉弁（ｘｔｂ）、
（ｏｄ）を閉じ、冷却管ＭＫｍ続している塊状管（至）
より冷却用気体すなわち、加圧空気を出し上記穿設され
た直後の下穴部分を好ましくは常温程度にまで冷却する
。この冷却においては、第３の駆動機構（９）により第
３の反射−（８）がレーザ光路（２′）上に移動されろ
う第３の反射鏡（８）によってレーザ光は熱吸収体ｕＩ
に導かれ、レーザ照射は停止状態になる。そ工位置に戻
されるとと−に、電磁開閉弁（ｌ１ｇ）。
５の＠ＲＫ＠交する方向に向けて噴出させなから上虻果
東レーザ光（７で加工’Ｉ’１ｌ（１１に下穴を開ける
加工をする。下穴の′＃投設後電磁開閉弁（ｘｔｂ）、
（ｏｄ）を閉じ、冷却管ＭＫｍ続している塊状管（至）
より冷却用気体すなわち、加圧空気を出し上記穿設され
た直後の下穴部分を好ましくは常温程度にまで冷却する
。この冷却においては、第３の駆動機構（９）により第
３の反射−（８）がレーザ光路（２′）上に移動されろ
う第３の反射鏡（８）によってレーザ光は熱吸収体ｕＩ
に導かれ、レーザ照射は停止状態になる。そ工位置に戻
されるとと−に、電磁開閉弁（ｌ１ｇ）。
（ｌｌｂ）は切り換えられ、ノズル四より加圧酸素ガス
が噴出される。次いで第３の反射−（８）を光路外に１
１勤し、切哨加工図形に従りて第１−第２の駆動ＩＩ
ｍ ｃｚＵ ｋ ｔｉｌＪＨしつつｉｌｌの反射−（５
ａ）と−筒（３）とを移動させて切断加工を行う。この
切断加工ではノズル（ＩＩにおいて切断部分にレーザ照
射部およびその周囲を加圧酸素で吹きつけているので切
断部分は高純度の酸素雰囲気に保たれる。さらに切断中
電磁開閉弁（８Ｃ）は開放したままＫなっているので、
冷却管ａ９よりの加圧９気で切断された部分は切断加工
に追従しながら環状に冷却されていく。
が噴出される。次いで第３の反射−（８）を光路外に１
１勤し、切哨加工図形に従りて第１−第２の駆動ＩＩ
ｍ ｃｚＵ ｋ ｔｉｌＪＨしつつｉｌｌの反射−（５
ａ）と−筒（３）とを移動させて切断加工を行う。この
切断加工ではノズル（ＩＩにおいて切断部分にレーザ照
射部およびその周囲を加圧酸素で吹きつけているので切
断部分は高純度の酸素雰囲気に保たれる。さらに切断中
電磁開閉弁（８Ｃ）は開放したままＫなっているので、
冷却管ａ９よりの加圧９気で切断された部分は切断加工
に追従しながら環状に冷却されていく。
切断終了後、次の加工物がある場合は、上記の工程を繰
り返し、ない場合はいうまでもなくレーザ発振器（イ）
そＯ他の駆動や気体供給を停止し作業を終了する。
り返し、ない場合はいうまでもなくレーザ発振器（イ）
そＯ他の駆動や気体供給を停止し作業を終了する。
なお上記実施例で下穴加工に供するガスに＃素ガス以外
の気体として空気を用い九が、ｉ１素ガスでも代替でき
るが、加工時間は空気に比べて遅くなる。
の気体として空気を用い九が、ｉ１素ガスでも代替でき
るが、加工時間は空気に比べて遅くなる。
下穴加工において空気の如き純酸素以外の気体を吹きつ
けて行ったので、たとえば板厚が９騙以上でも直径が１
鵬程度の微小な下火が得られ輪の狭いスリット加工等が
可能となり加工範囲を拡げることかできた。また％穿設
された下火を一度冷却してから切断するので、切断加工
の開始時点でも発生していた自己発火現象を防止し、さ
らに切断加工中においても切断部分のｗ１木＃−気が高
純藏に保たれるので、切断部分に切り残しを生じなくな
り自己発火現象なく安定し九切断が達成された。
けて行ったので、たとえば板厚が９騙以上でも直径が１
鵬程度の微小な下火が得られ輪の狭いスリット加工等が
可能となり加工範囲を拡げることかできた。また％穿設
された下火を一度冷却してから切断するので、切断加工
の開始時点でも発生していた自己発火現象を防止し、さ
らに切断加工中においても切断部分のｗ１木＃−気が高
純藏に保たれるので、切断部分に切り残しを生じなくな
り自己発火現象なく安定し九切断が達成された。
第１−はこの発明の一実施例を示す模式図、第２図はＭ
１図における照射部の呼線を示す断面図、第３図ｔｉｔ
および（ｂ）はノズル構造の他の実施例を示す平面図、
第４図は上記第１因、第２図の構成による切断を説明す
る九めの工程図である。 （ＩＩ レーザ発振器 （３）・・鏡筒Ｕａ・・・
制御装置 ａ尋・・・集光レンズＵＳ・・・ノズ
ル 四・・・加圧酸素供給管（至）−・・加圧
空気供給管 ｒ２１）・・・通過孔１・・・通気孔
四・・・冷却管代理人 弁理士 則 近 唐
佑（ほか１名）第１図 １１Ｚ図
１図における照射部の呼線を示す断面図、第３図ｔｉｔ
および（ｂ）はノズル構造の他の実施例を示す平面図、
第４図は上記第１因、第２図の構成による切断を説明す
る九めの工程図である。 （ＩＩ レーザ発振器 （３）・・鏡筒Ｕａ・・・
制御装置 ａ尋・・・集光レンズＵＳ・・・ノズ
ル 四・・・加圧酸素供給管（至）−・・加圧
空気供給管 ｒ２１）・・・通過孔１・・・通気孔
四・・・冷却管代理人 弁理士 則 近 唐
佑（ほか１名）第１図 １１Ｚ図
Claims (3)
- （１） 加工物の加工開始部およびその周囲ＫｆＩＩ
ｔ本ガス以外ガス以外スを吹きつけながら集束レーザ光
を照射して下穴をあける工程と、上記集束レーザ光の照
射を断ち上記下穴の部分を冷却する工程と、上記冷却さ
れた下火より上記集束レーザ光照射を開始し照射部およ
びその周囲に純酸素ガスを吹き付けて切断する工程と、
上記切断中に読切断部を冷却する工程とを備えることを
特徴とするレーザ切断方法。 - （２） レーザ発振器と、鏡筒に保持され上記レーザ
発振器より放出されたレーザ光を加工物に集光する光学
系と、上記鏡筒に取り付けられ上記光学系を透過した集
束レーザ光の通過孔およびこの通過孔を包囲して穿設さ
れた通気孔とを有するノズルと、上記ノズルより加工工
程にし゛たがって酸素ガスとその他のガスの加圧気体を
別々に噴出させる加熱気体供給装置と、上記−簡の外部
に配設され加工部分を空冷する冷却装置と、加エエ鵬に
したがって上記加圧気体供給装置および冷却装置のそれ
ぞれの作動操作に基づく上記レーザ光照射の操作とを制
御する制御装置と、この制御装置の指令に基づいて上記
冷却装置を含むレーザ光照射系と゛■作物とを相対的に
移動する移動機構とを備えるレーザ切断装置。 - （３）冷却装置は円弧状噴出口４しくは多数の噴出孔を
もつ環状管からなる噴出部分がノズルの外側部に設けら
れていることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の
レーザ切断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57040134A JPS5944154B2 (ja) | 1982-03-16 | 1982-03-16 | レ−ザ切断方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57040134A JPS5944154B2 (ja) | 1982-03-16 | 1982-03-16 | レ−ザ切断方法およびその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58157587A true JPS58157587A (ja) | 1983-09-19 |
| JPS5944154B2 JPS5944154B2 (ja) | 1984-10-26 |
Family
ID=12572323
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57040134A Expired JPS5944154B2 (ja) | 1982-03-16 | 1982-03-16 | レ−ザ切断方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5944154B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60200909A (ja) * | 1984-03-26 | 1985-10-11 | Toyota Auto Body Co Ltd | レ−ザ加工による焼入れ方法およびその装置 |
| US5220149A (en) * | 1990-10-06 | 1993-06-15 | Trumpf Gmbh & Co. | Laser nozzle |
| KR100597907B1 (ko) | 2005-06-15 | 2006-07-06 | 한국기계연구원 | 레이저빔을 이용한 공작물 가공장치 및 가공방법 |
| WO2010049032A1 (de) * | 2008-10-29 | 2010-05-06 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Laserbearbeitungsdüse zum bearbeiten von blechen |
| CN105081579A (zh) * | 2015-08-04 | 2015-11-25 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 一种激光加工方法 |
| CN111185667A (zh) * | 2020-01-21 | 2020-05-22 | 上海精测半导体技术有限公司 | 一种抽排装置及激光切割装置 |
-
1982
- 1982-03-16 JP JP57040134A patent/JPS5944154B2/ja not_active Expired
Cited By (10)
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