JPH06320295A - レーザー切断トーチ - Google Patents

レーザー切断トーチ

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JPH06320295A
JPH06320295A JP5134125A JP13412593A JPH06320295A JP H06320295 A JPH06320295 A JP H06320295A JP 5134125 A JP5134125 A JP 5134125A JP 13412593 A JP13412593 A JP 13412593A JP H06320295 A JPH06320295 A JP H06320295A
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JP
Japan
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nozzle
oxygen gas
cut
passage
laser beam
Prior art date
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Pending
Application number
JP5134125A
Other languages
English (en)
Inventor
Hitoshi Ueno
等 上野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koike Sanso Kogyo Co Ltd
Original Assignee
Koike Sanso Kogyo Co Ltd
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Publication date
Application filed by Koike Sanso Kogyo Co Ltd filed Critical Koike Sanso Kogyo Co Ltd
Priority to JP5134125A priority Critical patent/JPH06320295A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】レーザー切断トーチのノズルから噴射される酸
素ガスの純度を保持することで切断速度を向上させると
共に作業性を向上させる。 【構成】レーザービーム3に沿って酸素ガスを噴射させ
るノズル8の周囲にシールドガスを噴射する二次ノズル
9を設ける。筒体1の内部に酸素ガスの通路4aを形成
すると共に該通路4aと導通する酸素ガス供給孔6を設
けると共に二次ノズル9と接続された通路10と導通する
シールドガス供給孔7を形成する。筒体1の先端に中心
にノズル8を形成し且つノズル8の周囲に二次ノズル9
を形成したノズル部材2を取り付ける。ノズル8から噴
射された酸素ガス気流の周囲に二次ノズル9から噴射さ
れたシールドガス気流の層を形成することで、酸素ガス
気流に対する空気の巻き込みを防止し、該酸素ガス気流
の純度を保持する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は被切断材に対しレーザー
ビームを照射すると共に酸素ガスを噴射して切断するレ
ーザー切断トーチに関するものである。
【0002】
【従来の技術】鋼板やステンレス鋼板或いは合板やプラ
スチック板等の被切断材にレーザービームを照射すると
共に該レーザービームに沿ってアシストガスを噴射して
切断するレーザー切断が行われている。最近ではレーザ
ー発振器の出力が大きくなり、従来ガス切断やプラズマ
切断の領域とされていた厚板まで切断し得るようになっ
ている。
【0003】レーザービームに沿って噴射されるアシス
トガスは、レーザービームの照射に伴って発生する溶融
母材の排除、及び蒸発した母材がレンズに付着すること
を防止する機能を有している。またアシストガスは、被
切断材の材質や切断目的に応じて酸素ガスや窒素ガス,
アルゴンガス等の不活性ガスの中から選択的に使用され
る。
【0004】特に、鋼板やステンレス鋼板等の鉄系金
属、或いは真鍮等の非鉄金属等の金属を切断する場合、
アシストガスとして酸素ガスを用いることで、他のガス
を用いた場合と比較してより厚い板を切断することが出
来る。この場合、酸素ガスは一般に 0.3kgf/cm2 〜 0.5
kgf/cm2 の圧力で供給される。従って、レーザービーム
に沿って噴射する酸素ガスの流速は亜音速領域である。
【0005】一方、ガス切断の技術分野では、ガス切断
トーチのノズルから噴射される切断酸素気流の運動エネ
ルギを高めることで切断速度を向上させることが知られ
ている。即ち、ノズルから切断酸素を音速或いは超音速
で噴射することによって、燃焼温度まで加熱された母材
を燃焼させると共に燃焼生成物を機械的に排除して切断
を継続し得ることが知られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】レーザー切断トーチの
ノズルから噴射された酸素ガスは空気の巻き込みにより
純度が低下する。またノズルから噴射された酸素ガス気
流は図5(a),(b)に示すように流速が減衰する。
【0007】然し、レーザービームは直進して被切断材
に照射されるため、切断に際し図6に示すように、ノズ
ル51から噴射された酸素ガス気流52にはノズル51の移動
速度(被切断材53に対する切断速度)に応じた遅れが生
じ、該気流52が被切断材53に到達する点とレーザービー
ム54の被切断材53に対する照射点であるスポット55との
間にズレが生じる。
【0008】このため、被切断材53を切断する場合、酸
素ガス気流52が被切断材53の燃焼を維持し得る純度を保
持する範囲とスポット55との位置関係によって切断速度
の上限が設定される。即ち、切断速度を上昇させるのに
伴って酸素ガス気流52の遅れが増加し、スポット55に対
して純度の低い酸素ガスが供給されることとなる。切断
速度がある速度を超えると、スポット55が形成されてい
るにも関わらず該スポット55に供給された酸素ガスでは
被切断材53の燃焼を維持し得なくなり切断が停止する。
従って、被切断材53の燃焼を維持し得る限界速度が切断
速度となる。
【0009】切断速度を向上させることを目的として、
酸素ガス気流52の流速を高めるために酸素ガスの供給圧
を上昇させることがある。この場合、セルフバーニング
(過剰酸化反応により、定常的な連続燃焼反応を逸脱し
て無制御状態の周期的燃焼反応が継続する状態)やノッ
チ(単発的なセルフバーニングや単発的外乱による切断
現象の不連続により切断面に生じる荒れ)が発生すると
いう問題がある。
【0010】このため、酸素ガス気流52の純度保持を目
的としてノズル51と被切断材53との距離を1mm〜2mmに
設定して接近させる方法が採用されている。この場合、
オペレーターが前記距離を正確に設定することは困難で
あり、且つ被切断材に歪みが生じると、ノズルが被切断
材に衝突する虞があるという問題がある。
【0011】本発明の目的は、切断速度を向上させると
共に被切断材からの高さを高くすることが出来るレーザ
ー切断トーチを提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係る代表的なレーザー切断トーチは、被切断
材に向けてレーザービームを照射すると共に該レーザー
ビームに沿って酸素ガスを噴射して被切断材を燃焼させ
て切断するレーザー切断トーチに於いて、前記レーザー
ビーム及び酸素ガスを噴射するノズルと、前記ノズルの
周囲に配置され前記ノズルから噴射される酸素ガスの純
度を保持するシールドガスを噴射する二次ノズルとを有
して構成されるものである。
【0013】
【作用】上記レーザー切断トーチ(以下『トーチ』とい
う)によれば、レーザービームに沿ってノズルから噴射
される酸素ガスを二次ノズルから噴射されるシールドガ
スによって純度を保持することが可能となり、切断速度
を向上させると共に被切断材からの高さを高くして切断
作業を行うことが出来る。
【0014】即ち、ノズルから酸素ガスを噴射すると同
時に二次ノズルからシールドガスを噴射すると、大気中
に噴射された酸素ガス気流の周囲にシールドガス気流に
よるシールド層が形成される。このため、空気はシール
ドガス気流に巻き込まれ、酸素ガス気流の純度を低下さ
せることがない。従って、切断速度を上昇させてもレー
ザービームの照射点であるスポットには高い純度を保持
した酸素ガスが供給されることとなり、被切断材の燃焼
を継続させることが出来る。
【0015】またシールドガス気流によってノズルから
噴射した酸素ガスの純度を保持することが出来るため、
ノズルの被切断材に対する高さ、即ちトーチの高さを高
くしても被切断材の燃焼を継続させることが可能とな
り、トーチの取扱いを容易とすることが出来る。
【0016】
【実施例】以下、上記トーチの一実施例について図を用
いて説明する。図1はトーチの構造を説明する半断面
図、図2は第1実施例に係るトーチの要部構造を説明す
る半断面図、図3はノズルの正面図、図4は第2実施例
に係るトーチの要部構造を説明する半断面図である。
【0017】図1〜図3に於いて、トーチAは円筒状の
筒体1の先端にノズル部材2を着脱可能に取り付けて構
成されている。筒体1の内部にはレーザービーム3を通
過させると共に酸素ガスを流通させる通路4aが形成さ
れており、該通路4aの上方(図1に於ける上側、以下
同じ)所定位置にレンズ5が装着されている。
【0018】筒体1の上方側の所定位置には外部に設け
た図示しない供給装置と接続され該供給装置から供給さ
れた酸素ガスを通路4aに流通させる酸素ガス供給孔6
が形成されており、また下方側の所定位置には外部に設
けた図示しない供給装置と接続され該供給装置から供給
されたシールドガスを後述する二次ノズル9に流通させ
るシールドガス供給孔7が形成されている。
【0019】ノズル部材2の上方側の端部にはネジ2a
が形成されており、該ネジ2aを筒体1に形成されたネ
ジ1aに螺合させることで、該ノズル部材2は筒体1に
着脱可能に取り付けられている。ノズル部材2の内部に
は筒体1に形成された通路4aと接続する通路4bが形
成されている。このノズル部材2は、内部部材2bと外
部部材2cとを有しており、外部部材2cの内部に内部
部材2bを嵌合して構成されている。
【0020】ノズル部材2の下方側(図1に於ける下
側、以下同じ)の端部には、レーザービーム3を出射す
ると共に該レーザービーム3に沿って酸素ガスを噴射す
るノズル8が形成され、該ノズル8の周囲にシールドガ
スを噴射する二次ノズル9が形成されている。
【0021】上記二次ノズル9は、ノズル部材2に形成
されたシールドガス通路10を介してシールドガス供給孔
7と接続されている。従って、ノズル8と二次ノズル9
に対し、夫々独立した通路4a,4b及びシールドガス
通路10を介して酸素ガス,シールドガスを供給すること
が可能である。
【0022】二次ノズル9の形状は特に限定するもので
はない。即ち、図3(a)に示すように、内部部材2b
の中心にノズル8を形成すると共に外周に複数のスリッ
トを形成し、該スリットによって形成された通路を二次
ノズル9とすることが可能である。また同図(b)に示
すように、内部部材2bの外周と外部部材2cの内周を
同心円状に形成してリング状の通路を形成し、該リング
状の通路を二次ノズル9とすることも可能である。
【0023】上記の如く構成されたトーチAでは、酸素
ガス供給孔6に接続された供給装置から所定の圧力(
0.3kgf/cm2 〜 0.5kgf/cm2 )に調整された酸素ガスを
供給すると共にシールドガス供給孔7と接続された供給
装置からシールドガス(例えば酸素ガス)を供給する
と、これ等のガスは夫々ノズル8,二次ノズル9から独
立して図示しない被切断材に向けて噴射される。
【0024】従って、ノズル8から噴射された酸素ガス
気流の周囲には二次ノズル9から噴射されたシールドガ
ス気流の層が形成され、該層によって酸素ガス気流に対
する空気の巻き込みを防止することが可能となり、これ
により、高い酸素純度を保持することが可能となる。
【0025】このため、切断に際し図示しない被切断材
に向けてノズル8からレーザービーム3を照射すると共
に該ビーム3に沿って酸素ガスを噴射し、同時に二次ノ
ズル9からシールドガスを噴射することで、被切断材に
於けるレーザースポットの形成点に対し高い純度に保持
された酸素ガスを供給して被切断材の燃焼を継続させる
ことが可能となる。
【0026】特に、二次ノズル9から噴射されたシール
ドガス気流がノズル8から噴射された酸素ガス気流の周
囲に一様な層を形成するため、ノズル部材2と被切断材
との間に於ける酸素ガス気流に対する空気の巻き込みを
防止するのみならず、シールドガス気流が被切断材に形
成された切溝の内部に入り込むことによって、酸素ガス
気流の略全長にわたって空気の巻き込みを防止すること
が可能である。
【0027】図4は第2実施例に係るノズル部材の構成
を説明する図である。尚、図に於いて前述の実施例と同
一の部分及び同一の機能を有する部分には同一の符号を
付して説明を省略する。図に於いて、ノズル部材11は内
部部材11bと外部部材11cとによって構成されている。
ノズル部材11の内部にはレーザービーム3及び酸素ガス
を流通させる通路4bが形成されている。
【0028】内部部材11bの外周には二次ノズル9と接
続された通路12が形成されており、この通路12とノズル
部材11の内部に形成された通路4bを接続して導通路13
が形成されている。従って、酸素ガス供給孔6を介して
筒体1の内部に形成された通路4aに酸素ガスを供給す
ると、この酸素ガスは通路4bから導通路13を介してノ
ズル部材11の通路12に導入されて二次ノズル9から外部
に噴射する。
【0029】従って、ノズル8から噴射する酸素ガス気
流と二次ノズル9から噴射する酸素ガス気流は圧力の等
しい酸素ガスとなる。そしてノズル8から噴射した酸素
ガス気流の周囲に二次ノズル9から噴射した酸素ガス気
流によってシールド層を形成することが可能となり、空
気の巻き込みによる純度の低下を防止することが可能と
なる。
【0030】筒体1に上記の如く構成したノズル部材11
を取り付けた場合であっても、前述したノズル部材2を
取り付けた場合と同様にしてノズル8から噴射した酸素
ガスの純度を保持することが可能となり、切断速度を向
上させると共にトーチの高さを高くして切断することが
可能である。
【0031】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明に係る
レーザー切断トーチでは、レーザービームに沿って噴射
された酸素ガス気流の周囲に二次ノズルから噴射したシ
ールドガス気流によるシールド層を形成することが可能
となり、該シールド層によって酸素ガス気流に対する空
気の巻き込みを防止して酸素ガスの純度を保持すること
が出来る。
【0032】このため、被切断材に対する切断に際し、
レーザービームの照射点に純度を保持された酸素ガスを
供給することが可能となり、切断速度を向上させること
が出来る。またノズルから噴射された酸素ガスの純度を
高い状態で保持することが可能であるため、レーザー切
断トーチの被切断材からの高さを高く設定することが可
能となり、該トーチの取扱い、即ち、作業性を向上させ
ることが出来る等の特徴を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】トーチの構造を説明する半断面図である。
【図2】第1実施例に係るトーチの要部構造を説明する
半断面図である。
【図3】ノズルの正面図である。
【図4】第2実施例に係るトーチの要部構造を説明する
半断面図である。
【図5】課題を説明する図であり、ノズルから噴射され
た酸素ガス気流の流速分布を説明する図である。
【図6】課題を説明する図であり、切断速度を上昇させ
たときの被切断材に対するレーザービームの照射点と酸
素ガス気流の到達点の関係を説明する図である。
【符号の説明】
A トーチ 1 筒体 2,11 ノズル部材 2b,11b 内部部材 2c,11c 外部部材 3 レーザービーム 4a,4b,12 通路 6 酸素ガス供給孔 7 シールドガス供給孔 8 ノズル 9 二次ノズル 10 シールドガス通路 13 導通路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被切断材に向けてレーザービームを照射
    すると共に該レーザービームに沿って酸素ガスを噴射し
    て被切断材を燃焼させて切断するレーザー切断トーチに
    於いて、前記レーザービーム及び酸素ガスを噴射するノ
    ズルと、前記ノズルの周囲に配置され前記ノズルから噴
    射される酸素ガスの純度を保持するシールドガスを噴射
    する二次ノズルと、を有することを特徴としたレーザー
    切断トーチ。
  2. 【請求項2】 レーザービーム及び酸素ガスを噴射する
    ノズルとシールドガスを噴射する二次ノズルを導通さ
    せ、前記ノズルから酸素ガスを噴射すると同時に二次ノ
    ズルから酸素ガスを噴射し得るように構成したことを特
    徴とした請求項1記載のレーザー切断トーチ。
JP5134125A 1993-05-13 1993-05-13 レーザー切断トーチ Pending JPH06320295A (ja)

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JP5134125A JPH06320295A (ja) 1993-05-13 1993-05-13 レーザー切断トーチ

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002239770A (ja) * 2001-02-20 2002-08-28 Koike Sanso Kogyo Co Ltd レーザ切断用ノズル
WO2006090949A1 (en) * 2005-02-23 2006-08-31 Eo Technics Co., Ltd. Oxygen blocking device, and laser processing apparatus and method using the same
CN107738031A (zh) * 2016-08-11 2018-02-27 通快机床两合公司 用于进行具有优化的气体动态性能的激光切割的方法

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