JPH04200888A - レーザ切断方法 - 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】 「産ス、Ｌの１１］用分野］ 本究明は、レーリ”ビームの１！クエ射によ−〕て金属
１９阪な占の彼加−［、物を切断するレーーリ゛切断方
法およびレーザ切断装置に関する。

［従来の技術］ 従来、例えば廃炉解体なとに際して、炉内構造物の金属
Ｎ板をレーザビームによって切断する場８、第４図に示
すような方法かとられている。すなわち、レーザ切断ヘ
ッド１において図示しないレーザ光源からレーザビーム
２を出射し７、レーザ切断ヘッド１にレンズホルダ３を
介して取付けられた集光レンズ４により主ノズル５の先
端で集光して、被加工物６に照射することにより、被加
工物６の切断ずべき箇所を加熱溶融する。

また、このレーザビ−ム２の照射と同時に、被加工物６
の切断すべき箇所に主ノズル５からアシストがスフ（通
常、０２を用いる）を供給し７てガウジングすると共に
、主ノズル５とは別個の補助ノズル（タンデムノズル）
８によって、高圧のアシストカス（通）：ζ、Ｏ７を用
いる）を７１、給することにより、溶融部分を吹飛ばし
たり、あるいは残存板厚を溶融１７て切断を行う。ここ
で、従来のレーザｔ；り話方法では補助ノズル８は主ノ
ズル５に対して切断方向後方に取り付けられている。

［発明が解決しようとする課題］ 上述した従来のレーザ切断方法では、第４図に示すよう
に切断方向（レーザビーム２の進行方向）に対して角度
α傾いたドラグライン９か生じる。このため、レーザビ
ーム２は被加工物６上のレーザ照射部から発生する金属
蒸気等のブルームにより吸収されて減衰し、切断効果が
低下してしまう。

第５図は切断速度とトラグライン９の角度αの関係を示
している。同図に示すように、切断速度を上げるに従い
トラグライン９の角度αは増大する。

また、この種のレーザ切断方法においては、アンストガ
スフの圧力を十分高めることが要求されるが、集光レン
ズ４の耐圧力か小さいため、アシストガス７は一般的に
約３ｋｇｆ／ｃＪ以下でしか使用できない。そこで、ア
シストガス７とは別に、レーザビーム２とは同軸でない
補助ノズル８により高圧のガスを供給することで、厚板
の切断を行っている。

しかしながら、補助ノズル８により供給される高圧ガス
は、レーザビーム２と同軸でないため、補助ノズル８を
小型化（小径化）したとしても、被加工物６の板厚方向
とは、ある程度の角度がイ」いてしまうことになる。こ
のため、補助ノズル８から供給される高圧ガスによる溶
融金属吹飛ばし効果を最大限に発揮することかできない
。

さらに、従来のレーザ切断方法では補助ノズル８か主ノ
ズル５に対して切断方向後方に取り付けられているため
、補助ノズル８による切断は二方向のみしかできない。

本発明は、このような従来の問題点を解決するためにな
されたもので、その目的とするところはレーザ照射部か
ら発生するプルームによるレーザビームの減衰を少なく
すると同時に、補助ノズルからの高圧ガス供給による溶
融金属吹飛ばし効果を増大させることにより、金属厚板
を容易に切断てきるレーザ切断方法を提供することにあ
る。

また、本発明の他の目的は上記のレーザ切断方法に適し
たレーザ切断装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記の課題を解決するため、本発明に係るレーザ切断方
法はレーザビームを照射して被加工物を切断するに際し
、レーザビームを被加工物に対し前進角をつけて入射さ
せると同時に、高圧ガスを被加工物にほぼ垂直に照射す
ることを第１の特徴としている。

また、本発明に係るレーザ切断装置は、レーザビームの
照射と同時にアシストガスの噴射を行う主ノズルの周囲
に複数個の補助ノズルを配置したことを特徴としている
。

［作用］ レーザビームの入射方向は、被加工物に対して垂直面か
ら傾くことになるため、レーザビームはレーザ照射部か
ら発生する金属蒸気等のプルームによる減衰を受けるこ
となく、被加工物に供給される。

一方、補助ノズルから供給される高圧ガスは、被加工物
に対してほぼ垂直方向に、すなわち最短距離で照射され
るため、溶融金属を効果的に吹飛ばす作用を持つ。

さらに、主ノズルの周囲に複数個の補助ノズルを配置し
たレーザ切断装置を用いると、上記のレーザ切断方法に
適用できるばかりでなく、主ノズルの切断方向後方また
はその近傍のみの補助ノズルから高圧ガスを噴射するこ
とで、被加工物の相対移動方向によらず、高圧ガスが被
加工物の切断溝内に確実に噴射され、切断が可能となる
。

［実施例コ 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例を説明するための図であり、
レーザ切断装置の要部と被加工物の断面図を示している
。同図に示すように、レーリ゛切断ヘッド１１において
図示しないし・−す光源からレーザビーム１２を出射さ
ぜ、レーザ切断ヘット１］にし゛／ズホルグ１″−３を
介して取付けらオーまた集光＋＝−ンス１４により主ノ
ズル１５の１１、’Ｒｕ−１ニー集光し２、披廂ｌ−物
１６にある前進角θをもりで入射さ１４る。この前進角
（入射角）は、被加二１−物１６の板厚および１，１］
断速度による決まる１・゛うグラインの角度α（第４図
、第５図診照）以内に選定される。こうり、て被加圧物
〕６に照射され？二し／−ザピーム１２は、被加工物１
６の切断ずべき箇所を加熱溶融する。

ここで、レーザビーム・］２の入射方向は、被加圧物１
６に対し−Ｃ垂直曲からβなる角度たｊｌ傾＜、′二と
になるため、１ノーサビーム１２は披加−「物１０のレ
ーザｊｊ、：（射部から発生ずる金属蒸気等のブルーｌ
いにより妨げられて減衰することかなく１．、ｌ：ｊ−
シー＋１１ビーム１２の切断時の溶融境界面での吸収か
（ｉＪ！進される。従−て、レーザビーム１２か被加二
り物〕６に効率よく照射され、か−）効率よく吸収さ第
１ることにより、袖加−「物１６が金属厚板の場合でも
、容易に切断ができる。

一力、このレーザビーム］２の照射と同時に、切断すべ
き箇所にレーザビーム１２と同軸に主ノズル１５からア
ンストノノス１７（例えば０゜ガス）を供給すると川に
、主ノズル１５とは別個にレーザ切断ヘツド１１と機械
的に一体に設りら第１た補助ノズル１８から、被加工物
］６に対しＣはぼ垂直に高圧ガス（例えば０２ガス）を
倶給憬る。ここで、アシストガス１７はノズル１５を被
加圧物］６から跳ね返るスパッタ粒子−等からμノ護す
る。

補助ノズル１８からの高圧ガスは、被加工物１０の溶融
部分を吹飛ばず作用をなすか、彼加二［物１６にり・１
してほぼ垂直方向に最短距離で照射されるために、その
吹飛ばし効果は従来技術に比較して格段に大きい。これ
により切断限界速度の向上、切断板厚の増大および切断
面品質の向−１−を図ることができる。

第２図は、本発明の他の実施例におけるレーザ切１１１
ｊ装置の断面図である。このレーザ切断装置は、主ノズ
ル１５の周囲の円周上に複数個この例では８個）の補助
ノズル（タンデム、ノズル）１８を配置Ｌ１これらの補
助ノズル１８からぞｉｔそれ選択的に高圧ガス（アシス
トガス）を噴出さぜ、図示Ｉ２ない被加工物に照射する
ように構成されている。

この実施例においでも、先の実弛例と同様にレー→ノ”
じ−１え１′２を集光し：、ズ１４により＋ノズル１５
の先端で集光し１、被加工物にある前進角をもって入射
させることにより、被加圧物のＬ／−ザ照射部から発生
Ｊる金属蒸気等のブルー１２による減衰を防く吉共に、
レーザビーム１２の切断時の溶融境界面での吸収を促進
させることで、切断効率を！−げろと同時に、補助ノズ
ル１８により、被加工物にほぼ垂直に高圧ガスを照射す
ることにより、溶融金属を効果的に吹飛ばずことかでき
る。

そ（２て、この実施例では更に複数の補助７ノスル〕８
を主２ノスル］５の周囲に配置し、４（ノスｑ　　、−
一 ル］８の切断方向後方またはその近傍のみの補助ノズル
から高圧ガスを噴出さぜることて、レーザ切断装置に対
する被加圧物の相対移動方向によらず、高圧ガス（アシ
ストガス）を被加圧物の切断溝内に照射することができ
る。

例えば、この相対移動方向か第１３図（ａ）に示す方向
の場合は、補助ノズル１８のうちの［イー１から、また
同図（１））に示す方向の場合は「ノ＼」から、さらに
同図（Ｃ）に示す方向の場合は「口」または「ハ」から
という様に、彼加１．物の進行方向（切断方向）に対１
．−Ｃ後方、または後方近くの補助７ノズルからアシス
トガスを被加圧物の切断溝内に噴射することにより、い
ずれの進行方向の場合も切断かｉｉＪ能となる。

なお、第２図に示し、たｌノ−サ切断装置は、レーザビ
ームを前進角をつけずに被加圧物に入射してレーザ切断
をｉ＋う場合にも適用することができる。

［発明の効ψ］ 本発明によれば、レーザビームをレーザ照射部から発生
ずる金属蒸気等のプルームによる減衰を受けることなく
、被加工物に照射でき、また補助ノズルから供給される
高圧ガスによって溶融金属を効果的に吹飛ばすことがで
きるので、切断限界速度の向上、切断板厚の増大および
切断面品質の向上を図ることができ、切断効率が向上し
、金属厚板を容易に品質よく切断することが可能となる
。

また、複数の補助ノズルを主ノズルの周囲に設けてレー
ザ鋭端装置を構成することで、上記のレーザ切断方法を
実施することができるばかりでなく、被加工物の移動方
向によらず、高圧ガスを被加工物の切断溝内に照射して
、二方向以上の切断を可能とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明するための断面図、第
２図（ａ）（ｂ）は本発明の他の実施例を説明するため
の断面図および平面図、第３図は第２図の実施例の作用
を説明するための図、第４図は従来のレーザ切断方法を
説明するための断面図、第５図は第４図に示した方法に
おける切断速度とドラグライン角度の関係を示す図であ
る。 ］１・・・レーザ切断ヘッド １２・・・レーザビーム ］３・・・レンズホルダ ］４・・・集光レンズ １５・・・主ノズル １６・・・被加工物 １７・・・アシストガス １８・・・補助ノズル 出願人代理人　弁理士　鈴汀武彦

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザビームを照射して被加工物を切断するに際
   し、レーザビームを被加工物に対し前進角をつけて入射
   させると同時に、高圧ガスを被加工物にほぼ垂直に照射
   することを特徴とするレーザ切断方法。
2. （２）レーザビームを照射して被加工物を切断するため
   のレーザ切断ノズルにおいて、 レーザビームの照射と同時にアシストガスの噴射を行う
   主ノズルの周囲に複数個の補助ノズルを配置したことを
   特徴とするレーザ切断装置。