WO1991005631A1 - Laser cutting method - Google Patents

Description

明 細 害

レ ー ザー切断方法

発明の技術分野

こ の発明 は レ ー ザー ビー ム を用 いて鋼板な どの ワ ー ク を切断す る レ ー ザー切断法に関す る。

発明の背景技術

従来 レ ー ザ加工機を用 いて鋼板な ど の ワ ー ク を切断す る場合、 レ ー ザー ビー ム の焦点を ワ ー ク の表面に設定 し た状態でア シ ス ト ガス と し て 0 , 5 〜 6 kgZ crf 程度の 0 2 ガス を使用 し てい る が、 1 mm以下 と厚 さ の薄い ヮ 一 ク の場合は ド ロ ス （ D R O S S ) の付着が少な い こ と か ら ア シ ス ト ガス と し て空気を使用す る こ と も あ る。

し力、 し ア シ ス ト ガス に 0 ₂ を用 い た場合、 ワ ー ク が钦 網材であれば特に問題 はな いが、 ス テ ン レ ス鋼ゃァ ノレ ミ ニ ゥ ム の よ う に溶融す る と 粘度の高い材料では、 切断時 に発生 し た ド ロ スが切断面に付着 し て き れい な切断面が 得 ら れな い。

上記不具合を改善す る た め に は、 ガス圧を上げて ド ロ ス を吹き飛.ばせばよ いが、 ガス圧を上げ る と ガ ス の消費 量が増大 し て ラ ンニ ン グ コ ス ト が嵩むな どの不具合があ つ た 0

ま た ア シ ス ト ガス に エア を用 い た場合は、 0 2 に比較 し て ド ロ ス の酸化度合が低い た め、 ド ロ スが切断面に付 着 し やす く 、 こ の た め き れい な切断面が得 ら れな い こ と か ら 切断後、 切断面を加工す る必要があ る な ど後処理に 多 く の工数を要す る 不具合があ っ た。

発明の概要

本発明 は従来技術にお け る上記 し た事情に鑑みてな さ れた も のであ っ て、 そ の 目 的 と す る と こ ろ は、 ド ロ ス の 付着がな い き れいな切断面が容易に得 ら れる レ ーザー切 断方法を提供す る こ と であ る。

上記 目 的を達成す る た めに、 本発明の一つ の態様に よ れば、 低圧エア のア シ ス ト ガス を用 いて ワ ー ク 表面に設 定 し た焦点に向 けて レ ー ザー ビー ム を照射す る こ と に よ つ て ビス シ ン グす る こ と と 、 レ ー ザー加工機の ノ ズル本 体よ り ワ ー ク に向 けて照射 さ れ る レ ー ザー ビー ム の焦点 を ワ ー ク の裏面ま た はそ の近傍に設定 し た状態で、 前記 ノ ズル本体よ り ワ ー ク の切断部に向 けて高圧エア を噴出 さ せ る こ と と 、 そ し て切断時に、 発生 し た ド ロ ス を前記 噴出高圧エ ア に よ っ て吹 き飛 し なが ら ワ ー ク を切断す る こ と の各ス テ ッ プか ら成 る レ ーザー切断方法が提供 さ れ る o

上記態様において、 高圧エア源 と し て 8 〜 1 5 kg Z cif の圧力供給が可能な高圧 コ ン プ レ ッ ザが用 い ら れ る 。

ま た、 本発明の第 2 態様に よれば、 上記第 1 態様に記 載の方法であ っ て、 前記 ピア シ ン グ後、 切断方向への ノ ズル本体の送 り 速度が設定速度の 1 0 % , 2 0 % , 4 0

% と 段階的に変化 させ ら れる こ と を特徵 と す る レ ー ザー 切断方法が提供 さ れ る。

上記各態様を有す る 本発明 に よれば、 レ ー ザー ビー ム の焦点を ワ ー ク の裏面ま た は そ の近傍に設定す る と と も に ノ ズルよ り 8 〜 1 S kg Z crf の高圧エア を噴出 し て レ ー ザ ビー ム に よ り ワ ー ク を切断す る よ う に し た こ と か ら 、 ワ ー ク の切断が効率よ く 行え る と共に、 高圧エア に よ り 切断時発生 し た ド ロ ス を吹き飛ばすよ う に し た た め、 ス テ ン レ ス銅ゃァ ノレ ミ ニ ゥ ム の よ う に溶融時の粘度が高い 材料で も 、 切断面に ド ロ スが付着す る こ と も な く 、 き れ い な切断面が得 ら れ る よ う に な る。

ま た高圧エア を使用す る た め、 0 ₂ ガス を使用す る も の に比べてラ ンニ ン グコ ス ト も大幅に低減す る こ と がで き る o

前記な ら びに他の本発明 の 目 的、 態様、 そ し て利点は 本発明の原理に合致す る好適な具体例が実施例 と し て示 さ れてい る 以下の記述お よ び添附の図面に関連 し て説明 さ れ る こ と に よ り 、 当該技術の熟達者に と っ て明 ら かに な るであ ろ う 。

図面の簡単な説明

第 1 図は本発明の方法を実施す る た め の シ ス テ ム を示 す回路図であ り 、

第 2 図は ノ ズル本 ^の拡大断面図であ り 、

第 3 図は切断時の ノ ズル送 り 速度を示す線図であ り 、 第 4 図は切断速度 と ド ロ ス付着量の関係を示す線図で あ り 、 そ し て

第 5 図 はア シ ス ト ガス圧 と ド ロ ス付着量の関係を示す 線図であ る 。

発明の詳細な説明

こ の発明の一実施例を添付の図面を参照 し て詳述す る 図において 1 は レ ー ザー加工機に設け られた ノ ズル本 体で、 第 2 図に示すよ う に内部に レ ンズホ ルダ 2 に支持 さ れた レ ン ズ 3 を有 し てい る 。

上記 レ ン ズ 3 はア シ ス ト ガス に高圧エア を使用す る た め、 耐圧 レ ン ズに よ り 形成 さ れてい て、 レ ン ズホ ルダ 2 の 内側に突設 さ れた環状支持部 2 a と の間に介在 さ れた 0 リ ン グ 4 に よ り 高い気密性が保持さ れてい る と 共に レ ン ズホ ルダ 2 の側方に はア シ ス ト ガス の供耠 ロ 1 a が開 口 さ れていて、 こ の 給 ロ l a よ り 8 〜 1 5 kg _ ci!の高 圧エアが ノ ズル本体 1 内へ供給 さ れ る よ う にな っ てい る 上記ノ ズル本体 1 内へ供給 さ れたエア は レ ン ズホ ルダ 2 と の隙間 1 1 b か ら ノ ズル本体 1 の先端側へ流入 し 、 先端部に取付け られた ノ ズル 5 よ り レ ン ズ 3 に よ り 集光 さ れた レ ー ザー ビー ム 6 と と も に ワ ー ク 7 へ向けて噴出 さ れる 。

ま た上記ノ ズル本体 1 の ア シ ス ト ガス供給口 1 a に は 第 1 図に示すア シ ス ト ガス供給回路 1 0 が接続 さ れてい 上記ア シ ス ト ガス 供耠回路 1 0 は高圧 コ ン プ レ ッ サ よ り な る エア源 1 1 と 、 0 2 ガス を収容 し た 0 2 ガ ス 源 1 2 を有 し て いて、 エア源 よ り 発生さ れた高圧エア は タ ン ク 1 3 内 に溜め ら れて圧力が一定に保持 さ れた後、 フ ィ ル タ 1 4 、 ミ ス ト セパ レ 一 夕 1 5 、 オ イ ルセ ノヽ。 レ ー 夕 1 6 及びエア ドラ イ ャ 9 を介 し て電磁弁 1 7 へ と達 し こ の電磁弁 1 7 の開放 と と ち に管路 1 8 を轻てア シ ス ト ガス供耠ロ 1 a へ と 供給 さ れ る よ う に な っ てい る 0

ま た 0 ₂ ガス源 1 2 の 0 2 ガス は、 レ ギ ユ レ 一 夕 1 9 に よ り 圧力が安定化 さ れた後電磁弁 2 0 の開放 と と も に 例え ば圧力を 3 段階に切換え る ガス圧切換え装置 2 1 へ 供耠さ れ、 こ の ガ ス圧切換え装置 2 1 に よ り 予め設定 さ れた ガ ス圧に変換 し てか ら上記ア シ ス ト ガス供給口 1 a へ供給 さ れる よ う な つ てい る

次に レ ー ザ一切断方法につ いて説明す る と 、 ま ず ヮ ー ク 7 を切断す る に 当 つ て ピア ッ シ ン グを α* う が、 ピア ツ シ ン グ はェ ァ 源 1 1 で発生 さ れた高圧の エア を電磁弁 2 2 を介 し てガス圧切換え装置 2 1 へ供給 し、 こ の ガ ス圧切 換え装置 2 1 で低圧に変換 し て ア シ ス ト ガス 供給口 1 a へ供耠す る こ と に よ り 、 低圧 ( 0 . 5 〜 ： L . 5 kg / ci ) の 工 ァ の ァ シ ス ト ガス を用 いて行 う 。

ま た ピァ ッ シ ン ク ¾ 効率よ く 行 う た め に は、 レ ー ザー ビ一ム 6 の焦点を ヮ ー ク 7 の表面側に設定す る O

上記の よ う に し て レ一ザ一 ビー ム 6 に よ る ヮ ー ク 7 の ピァ ッ シ ン グが完了 し た ら N C 制御装置 （図示せず） よ り 送 られる制御信号に よ り 予めプ ロ グラ ム さ れた指令に 応 じ た設定速度に な る ま で ノ ズル本体 1 の送 り が切断方 向へ加速さ れるが、 こ の と き 切断状態が不安定 と な り や す く 、 特に ア シ ス ト ガス にエア を使用 し た場合 0 ₂ ガス に比べて酸化が少な い こ と か ら こ の現象が発生 し ゃすい そ こ で こ の発明の切断方法では ノ ズル本体 1 の送 り 速 度を第 3 図に示すよ う に設定速度の 1 0 % , 2 0 % , 40 % と 段階的に変化 さ せ る と 同時に、 電磁弁 1 7 を開放 し て高圧 （ 8〜 1 5 kgZcif ) の エ ア をエ ア源 1 1 よ り 直接 ノ ズル本体 1 のア シ ス ト ガス供給口 1 a へ供給す る。

こ れに よ つ て切断開始時の不安定な切断状態がな く な る と共に、 切断時に発生す る ド ロ ス は高圧エア に よ り 吹 き飛ば さ れる た め、 切断面に付着す る こ と がな く き れい な切断面が得 ら れる よ う に な る。

な お レ ー ザー ビー ム 6 の焦点を ワ ー ク 7 の裏面に設定 し て切断 し た こ の発明の切断方法 と 、 6 kg/ ciiの 0 ₂ ガ ス を使用 し て、 ワ ー ク 表面に焦点を設定 し た従来の切断 方法にお け る ド ロ ス の付着重量の比較を第 4 図に示す。

こ の図で曲線 Aが こ の発明の切断方法に よ る も の、 曲 線 B は従来の も の、 そ し て曲線 C は比較例 と し てア シ ス ト ガス と し て高圧エア を使用 し たが、 レ ー ザー ビー ム 6 の焦点を ワ ー ク 7 の表面に合せた も の をそれぞれ示す。

ま た第 5 図はア シ ス ト ガス圧 と ド ロ ス付着量の関係を 示す線図であ る。

Claims

請求の範囲

1 . 低圧エア の ァ シ ス ト ガス を用 い て ヮ ー ク 表面 に設定 し た焦点に 向 けて レ ー ザー ビー ム を照射す る t_ と ίこ よ つ て ピ ス シ ン グす る こ と と 、 レ ー ザ一加工機の ノ ズル本体 よ り ワ ー ク に 向 けて照射 さ れる レ一ザー ビー ム の焦点を ワ ー ク の裏面ま た はそ の近傍に設定 し た状態で前記 ノ ズ ル本体よ り ワ ー ク の切断部に 向 けて高圧ェァ を噴出 さ せ る こ と と 、 そ し て切断時、 発生 し た ド ロ ス を前記高圧ェ ァ に よ っ て吹 き飛ば し なが ら ヮ ー ク を切断す る こ と の各 ス テ ッ プ力、 ら成 る レ ー ザー切断方 Ά O

2 . 第 1 請求項に記載の レ ー ザー切断方法であ っ て、 前 記 ピア シ ン グ後、 切断方向への ノ ズル本体の送 り 速度が 設定速度の 1 0 % , 2 0 % , 4 0 % と 段階的に変化 さ せ られる こ と を特徴 と す る レ ー ザ一 切断方法 ο

3 . 第 1 及び第 2 の いずれか一項に記載の レ ー ザ一 切断 方法であ っ て、 切断時に供耠 さ れ «3 问圧ェ ァ の供給源が 8〜 1 5 kg Z ciiの圧力供給が可能な高圧 コ ン プ レ ッ サで あ る こ と を特徵 と す る レ ー ザー切断力 0