JPH02155588A - レーザ切断方法とその装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、板材のレーザ切断方法とその装置に関する。

（従来の技術） 従来から、レーザ光で切断された金属板の裏面に残るド
ロスを減らすために、種々の提案がなされている。

例えば、金属板のレーザ照射・切断部の裏面の両側の切
断進行方向の横方向からガスを吹きつけて、裏面に出て
きたドロスを吹き飛ばす方法が試みられ（日経メカニカ
ル、１９８４年７月２日号、Ｐ。

１１８参照）、この飛ばしたドロスを集める第４図のよ
うな集塵装置も実用化されている。

ところで、この集塵装置１は、下部の逆Ω字状の集塵箱
２の右側壁に、図示しない排気装置に接続された図示し
ないダクトが接続される排気ダクト接続口２ａが設けら
れ、この排気ダクト接続口２ａの内側には、集塵箱２内
を縦に仕切った挿脱自在のエアフィルタ２ｂが設けられ
ている。更に、集塵箱２の上面には、吸引ダクト３の下
端が連結され、この吸引ダクト３の内部には上下に貫通
した略円筒状の排気路３ａが設けられ、この排気路３ａ
の上端は円錐台形となって上端には吸引口３ｂを形成し
ている。又、吸引ダクト３の上面には左右にノ）字状に
吹出穴３Ｃが設けられ、この吹出穴３Ｃの下端は互いに
連通していて、右側の連通穴は右側面に設けられた圧縮
空気接続栓３ａに連通している。

そして、この吸引ダクト３と集塵箱２で構成する集塵装
置１は、切断されるワーク５が載置された図しないしテ
ーブルの中間に設けられた図示しない切欠部の下部に設
けられ、ワーク５の切断部下面に付着したドロスは、吹
出穴３Ｃから吹きつけられる圧縮空気で下方の集塵箱２
内に落とされる。

ところが、この方法では、ワーク５の下面へのドロスの
付着を多少減らすことはできるが、レーザ切断進行方向
前方にドロスが移動して、とくにドロスが残り易いステ
ンレス材などでは切断部の下面に小さいぼり状となって
残る。これは、切断部の両側から吹きつけられた圧縮空
気が切断部の下方で衝突して流速が相殺されるためとも
考えられる。

そこで、更にドロスの付着量を減らすために、第５図〜
第６図で示すような方法が試みられている。（昭和６０
年度精機学会秋季大会学術講演会論文集Ｐ、６８５及び
昭和６１年度同上論文集Ｐ、６６１集参照）。

この方法は、第５図のようにステンレス鋼（ＳＯ３３０
４）板の′ワーク５の上方から窒素ガスを供給しなから
レーザ光４を照射し、第６図のように裏面右下方から圧
縮空気７を切断進行方向４ａに直角又は前側にβ２、後
側にβ１（いづれも３０°以内）傾けて吹きつけて、ド
ロス５ａの付着を左側だけにすることで、右側のドレス
レス製品を得るものである。

（発明が解決しようとする課題） ところがこの方法は、ワーク５の切断形状が直線のとき
は、圧縮空気７のノズルを常に切断進行方向と所定の角
度内に追従させることができるが、小さい曲率部のある
ワークでは、ノズルの向きをレーザ切断方向の急激な変
化に追従させるのはむづかしい。

そこで本発明の目的は、ステンレス鋼板などのワークを
容易にドロスレス切断することのできるレーザ切断方法
とその装置を得ることである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段および作用）本発明は、片
側に不活性ガスを供給し、レーザ光を照射して金属板を
切断するレーザ切断方法とその装置において、金属板の
他側に上記不活性ガスが切断部を経て流入する吸入装置
を設け、この吸入装置の中間部に少なくとも５にｇｆ／
　ｃｄの圧力の圧縮空気を供給して不活性ガスを排出し
、レーザ光として高速軸流形炭酸ガスレーザ装置の出射
光を用いることで、ステンレス鋼材などの切断部裏面に
ドロスが付かず１面粗さの小さい切断面を得るレーザ切
断方法とその装置である。

（実施例） 以下、本発明のレーザ切断方法とその装置の一実施例を
図面を参照して説明する。

第１図において、図示しないＸＹ子テーブル上には、ス
テンレス鋼（ＳＯ５３０４）材の３ｍ厚のワーク５が載
置され、このワーク５の下面には、ワーク５の裏面と０
．５ａｍ程度離して断面７字状の吸入管１１が設けられ
、この吸入管１１の下端には外筒１２ａと内筒１２ｂ″
ｃ′構成した排出管１２の上端が嵌合し、外筒１２ａは
上部外筒１２ａ工と下部外筒１２ａ２が結合されて構成
し、上部外筒１２ａ、の側面には工場内で使われる少な
くとも５　Ｋｇｆ／−の圧力の圧縮空気７を供給する配
管１２ｃの継手が接続され、下部外筒１２ａ２の上端の
フランジ部は下部の集塵箱２の上面に取付られている。

このように構成されたレーザ切断装置で図示しないＸＹ
テーブル上に載置されたワーク５を切断するときには、
配Ｉｅ１２　ｃの端部に設けられた図示しない弁を開い
て圧縮空気７を排出管１２内に送り込むとともに、図示
しないレーザノズル内に窒素ガス６を送り、レーザ光４
をワーク５上に照射して図示しないＸＹ子テーブル駆動
する。すると、図示しないレーザノズルから切断部に供
給された窒素ガス６は、外筒１２ａの下端で加速されて
排気される圧縮空気７で切断部を層流となって抜け、矢
印６ａのように下方に吸引され矢印６ｂのように外部へ
排出される。

第２図は、本レーザ切断装置による切断結果を示す図で
、第３図は第１図の圧縮空気７が供給されないときの切
断結果を比較例として示す図である。

切断条件は、 レーザ光；　１．２ＫＷ高速軸流形炭酸ガスレーザ横モ
ードは、シングルモード（ＴＥＭｏ。

モード） テーブル移動速度；　１．５ｍ／ｍｉｎワーク；ステン
レス鋼（ＳＵＳ３０４）板、３．０ｍｍ厚ノズル噴出口
径；２ｍ ノズル下端とワークとの間隙：約１ｍ 吸入管上端の内径；　１３０ｍｍ 吸入管上端とワークとの間隙；約０．５＋＋ｎ窒素ガス
の圧力；　７Ｋｇｆ／ａＪ 圧縮空気の圧力；　５Ｋｇｆ／ｃＪ である。

第２図において、（ａ）は切断したワーク５を示す写真
、（ｂ）は切断面の拡大写真、（ｃ）は切断部の板厚方
向中央部の面あらさを触針式表面あらさ測定機で測った
結果を示すグラフである。

第２図（ａ）で示すように、本レーザ切断方法とその装
置で切断されたワークは、裏面にドロスが付着がないだ
けでなく、切断面は第２図（ｂ）のように酸化せず、第
２図（ａ）のように光沢があり。

第２図（Ｃ）で示すように面あらさの小さい切断部とな
った。

これに対し、第３図の比較例では、第３図（ａ）。

（ｂ）のようにドロスが残り、第３図（ｃ）のように切
断面のあらさば第２図（ｃ）と比べて平均値（Ｒａ）で
２倍強、最大値（Ｒｍａｘ）で約４倍となった。

このように、本発明によれば、従来ドロスレス切断が困
難とされてきたステンレス鋼板などの切断を酸化被膜な
しに光沢のある切断面でドロスレスで切断でき、高速軸
流形炭酸ガスレーザ加工機の特長をステンレス鋼板でも
発揮させることができた。

なお、上記実施例では、ＸＹ子テーブル動く場合で説明
したが、レーザノズルを動かすときは吸収管１１も同じ
ＮＣ装置で動かし、配管１２ｃは可撓性のあるホースに
かえることででき、第６図のように、圧縮空気７の吹付
角度をレーザ切断線の方向の変化に従って変える必要は
ない。

又、上記実施例では、吸入管１１の上端の内径をワーク
５が入る寸法としたが、なるべく小さく（例えば１０ｎ
ｎ）　シて、ワーク５下面からの空気の侵入を減らして
窒素ガス６に対する吸引力を上げてもよい。この場合は
さらにドロスの付着を防ぐ効果がある他、素材の端部に
近い部分でワーク５を切断するときでも使える利点もあ
る。

更に吸引管１１には、上端のフランジ部の下面に皿ばね
状の薄いポリエステル板などを取付けて、外周をワーク
５の素材に当てて空気の侵入を更に減らしてもよい。

なお、上記実施例では、ワーク５の材料をステンレスｍ
　（ＳＵＳ３０４）板としたが、他の材質のステンレス
鋼板でも、アルミニューム、チタンなどのドロスがつき
易い材料でもよい。

更に上記実施例においては、切断面に供給するガスとし
て窒素ガスを用いたが、他の不活性ガス（例えばアルゴ
ン、ヘリウム）でもよい。

〔発明の効果〕

以上、本発明によれば、金属板にレーザ光を照射し、ア
シストガスとして不活性ガスを供給してワークを切断す
るレーザ切断方法とその装置において、金属板の下側に
不活性ガスが切断部を通って流入する吸入装置を設け、
この吸入装置の中間部に少なくとも５　Ｋｇｆ／ａｌの
圧力の圧縮空気を供給して不活性ガスを加速排出し、レ
ーザ光として高速軸流形炭酸ガスレーザ装置の出射光を
用いたので、ドロスが付き易いステンレス材などのワー
クでも切断部下面にドロスが付かず、あらさの小さい切
断面とすることができるレーザ切断方法とその装置を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のレーザ切断方法とその装置の一実施例
を示す縦継面図、第２図は本発明のレーザ切断方法とそ
の装置の作用を示す図で、第２図（ａ）は全体の切断写
真、第２図（ｂ）は切断部の拡大写真、第２図（ｃ）は
切断部のあらさを示すグラフ、第３図は本発明のレーザ
切断方法とその装置の一実施例に対する比較例を示す図
、第４図は従来のレーザ切断方法とその装置の縦断面図
、第５図は第４図と異なる従来のレーザ切断方法を示す
縦断面図、第６図は第５図の底面図である。 ４・・・レーザ光　　　　　５・・ワーク６・・不活性
ガスとしての窒素ガス １１・・・吸入管　　　　　　１２・・・排出管（８７
３３）　　代理人　弁理士　猪　股　祥　晃（ほか１名
）図面の、５書 （Ｇ） 第２図 第３図 手続有■正書（自発） ！ 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）片側に不活性ガスが供給され、前記片側にレーザ
   光が照射されて金属板が切断されるレーザ切断方法にお
   いて、前記金属板の他側に前記不活性ガスが前記切断部
   を経て流入する吸入装置を設け、この吸入装置の中間部
   に少なくとも５Ｋｇｆ／ｃｍ＾２の圧力の圧縮空気を供
   給して前記不活性ガスを排出し、前記レーザ光に高速軸
   流形炭酸ガスレーザ装置の出射光を用いたことを特徴と
   するレーザ切断方法。
2. （２）片側に不活性ガスを供給され、前記片側にレーザ
   光が照射されて金属板が切断されるレーザ切断装置にお
   いて、前記レーザ光を出射する高速軸流形炭酸ガスレー
   ザ装置と、前記金属板の他側に上側が近接して設けられ
   中間部に少なくとも５Ｋｇｆ／ｃｍ＾２の圧力の圧縮空
   気が供給されて前記切断部から流入する前記不活性ガス
   を外部へ排出する吸入装置とを設けたことを特徴とする
   レーザ切断装置。