JPH10156567A - 厚鋼板のレーザ切断方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コーナ部等においても切断条件を変化させる
ことなく、簡単な手順で厚鋼板を切断することが可能な
レーザ切断方法を提供する。 【解決手段】 レーザビームを用いて厚鋼板９から１枚
又は複数枚の小板１を切り出す厚鋼板のレーザ切断方法
において、小板１のコーナ部Ｂに２つの切断線ＡＢ，Ｂ
Ｃの端部がある場合は、いずれか一方の切断線の端部を
その切断線の延長線上に移動させる（図では、線分ＡＢ
を太線矢印１ａのように延長する）切断線延長処理を行
うことを特徴とする厚鋼板のレーザ切断方法。さらに、
小板の切り出しの順序に従い各小板毎にその切り出しに
必要な切断線に順序をつけ、次いで切断線延長処理を行
い、その後、切断線同士について重なる部分がある場合
は、切断線の順序が後の切断線からこの重なる部分を削
除する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、厚鋼板をレーザ
ビームを用いて切断する厚鋼板のレーザ切断方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、レーザ発生装置の大容量化に伴
い、レーザ切断が厚鋼板の切断にも利用されて来てい
る。レーザ切断は、切断線の幅が狭く寸法精度の高い切
断が可能であり、また、複雑な形状の切断も可能であ
る。その反面、コーナ部や２本の切断線が交差する交差
部では、材料がオーバーヒートするため溶け落ち等の切
断トラブルが発生する。

【０００３】そこで、このような切断トラブルへの対策
として、幾つかの方法が提案されている。例えば、特開
平５−２７７７７３号公報には、コーナ部における切断
トラブルの防止方法が記載されている。

【０００４】図６はこの従来技術による切断方法を示す
図である。図中、１は小板、１ａ、１ｂは切断線、Ａは
コーナ部、８は設定区間をそれぞれ示す。

【０００５】この技術によれば、まず、コーナ部Ａまで
の切断線１ａについて、通常の切断条件で切断加工を行
う。次いで、切断線１ａから切断線１ｂへ方向転換する
が、切断線１ｂの設定区間８においては別の切断条件で
切断加工を行う。その後、再び通常の切断条件に戻り、
切断線１ｂの切断加工を行う。

【０００６】ここで、上記の設定区間８の距離とそこで
の切断条件は、切断材料（小板１）の材質・板厚・コー
ナ部Ａの角度によりそれぞれ決定する。このようにし
て、この技術では、コーナ部の切断におけるドロスの吹
上や材料の溶け落ちを防止している。

【０００７】図７は、この従来技術における切断加工の
制御方法を示すフローチャートである。Ｓ９１で加工制
御情報を先読みし、それに基づきＳ９２でコーナ部１２
の角度計算を行う。Ｓ９３でこのコーナ部の角度と設定
角度との比較を行う。コーナ部の角度が設定角度より大
きければ、Ｓ９４で通常の切断条件で切断加工を行う。

【０００８】Ｓ９３でのコーナ部の角度と設定角度との
比較で、コーナ部の角度が設定角度より小さければ、Ｓ
９５でコーナ部の角度により予め決められた距離を設定
区間として、別の切断制御ブロックに分割する。Ｓ９６
では、この設定区間における切断条件を条件テーブルよ
り読み込む。Ｓ９７では、この読み込んだ切断条件に基
づき、切断加工を行う。

【０００９】また、特開平６−６３７７８号公報には、
コーナ部や交差部における切断モードを変えて切断加工
する技術が記載されている。この技術では、通常の切断
条件としては高速切断モード、コーナ部や交差部におけ
る所定の区間については切断条件としてパルス切断モー
ドを用いている。このようにして、材料が溶け落ちるバ
ーニング現象の発生を防止している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来技術においては、以下のような問題点がある。

【００１１】上記のいずれの技術においても、切断材料
の板厚が厚くなると、前述のコーナ部や交差部の所定の
区間において、切断条件としてとり得る条件の範囲が狭
くなる。従って、厚鋼板ではコーナ部や交差部の切断条
件の設定が容易ではない。特に、板厚２０ｍｍ以上の鋼
板切断においては、実際には切断条件を調節しても切断
作業が安定しない。

【００１２】また、従来技術においては、切断条件を変
化させる場合、材料の溶け落ちを防ぐため切断速度を低
下させることになり、切断作業の効率低下を招く。ま
た、装置の運転の観点からは、レーザ切断装置のトーチ
の移動速度を変更（低下）させる必要があり、操作が複
雑となる。

【００１３】例えば、特開平５−２７７７７３号公報記
載の技術では、切断加工制御においてコーナ部毎に角度
判断を行う必要がある。その結果によっては設定区間を
別ブロック化し、制御条件をテーブルから読み出して制
御プログラムを組み直しており、制御プログラムが複雑
となっている。その結果、この従来技術では、制御プロ
グラムのデバッグ等が容易ではない。

【００１４】本発明は、コーナ部等においても切断条件
を変化させることなく、簡単な手順で厚鋼板を切断する
ことが可能なレーザ切断方法を提供する。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、レー
ザビームを用いて厚鋼板から１枚又は複数枚の小板を切
り出す厚鋼板のレーザ切断方法において、小板のコーナ
部に２つの切断線の端部がある場合は、いずれか一方の
切断線の端部をその切断線の延長線上に移動させる切断
線延長処理を行うことを特徴とする厚鋼板のレーザ切断
方法である。

【００１６】この発明では、コーナ部ではいずれか一方
の切断線が延長されるので、２つの切断線は丁字形に配
置されることになる。このようにすると、コーナ部を構
成する２つの切断線は、コーナ部で連続して切断加工せ
ず、途中にいずれか一方の切断線の延長線上の切断加工
が入る。切断線がコーナ部で連続していないので、切断
加工を通常条件のまま行っても、前述のようなコーナ部
特有の切断トラブルは、本質的に発生しなくなる。

【００１７】このようにすると、片方の切断加工から他
方の切断加工に直ちに移る場合に比べて、コーナ部の温
度が低下してから次の切断加工が行われることになる。
その結果、コーナ部がオーバーヒートしにくくなり、溶
け落ち等の切断トラブルを防止できる。

【００１８】また、２つの切断線の終点がコーナ部で一
致すると、切断面の不良が発生し易くなるが、この発明
ではコーナ部の切断線を延長したことにより、この問題
も解決される。

【００１９】請求項２の発明は、小板の切り出しの順序
に従い各小板毎にその切り出しに必要な切断線に順序を
つけ、次いで切断線延長処理を行い、その後、切断線同
士について重なる部分がある場合は、切断線の順序が後
の切断線からこの重なる部分を削除することを特徴とす
る請求項１記載の厚鋼板のレーザ切断方法である。

【００２０】この発明では、小板を１枚ずつ切り出すの
で、１つの小板の切り出しが完了するまでは、その小板
の切り出しとは無関係な切断線に沿っての切断加工は行
わない。例えば、複数列の切断線で材料を切断加工して
おき、それを横切る切断線により一度に複数の小板を切
り出すようなことは行わない。従って、切断線が別の切
断線と交差することは起こらず、前述の交差部における
切断トラブルを解消できる。

【００２１】また、この発明では、順序が先の切断線の
延長線と一致する切断線においては、切断線の一部が既
に切断済みとなっていることがある。これは、例えば先
の切断線がコーナ部で延長された場合が相当する。この
場合、先の切断線と重なる部分は、切断線の重なり除去
により後の切断線より削除され、レーザ切断装置の無駄
な動作が省略される。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の切断方法の実
施の形態の一例を示す平面図であり、（ａ）は厚鋼板と
そこから切り出す小板の関係、（ｂ）は小板を切り出す
ための切断線をそれぞれ示す。図中、１は小板、９は厚
鋼板、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは小板のコーナ部、１ａ，１ｂ，
１ｃ，１ｄは切断線（矢印付きの太線で表す）をそれぞ
れ示す。ここで、切断線の矢印の方向は切断方向を示し
ており、矢印の起点が切断線の始点、矢印の先端が切断
線の終点をそれぞれ示す。

【００２３】このように、小板のコーナ部では、いずれ
か一方の切断線が延長されている。例えば、コーナ部
Ｂ，Ｃ，Ｄでは切断線１ａ，１ｂ，１ｃの終点が、それ
ぞれ延長されている。コーナ部Ａでは、既に切断線１ａ
の始点が延長されているので、切断線１ｄの終点を延長
する必要はない。なお、切断線１ａの始点が延長されて
いるのは、これが最初の切断線であり、厚鋼板９の端面
から切断を開始するためである。なお、切断線を延長す
る長さは、板厚と同程度又はそれ以上とすればよい。

【００２４】図２は、この発明における切断制御の手順
を示すフローチャートである。Ｓ１では、切断順序を作
成する。ここでは、小板を切り出す順序と切断順序を決
定する。小板の切り出し順序は、自動的に行ってもよい
が、必要に応じて手入力で与えてもよい。切断線の切断
順序は、各小板毎に時計回り又は反時計回りに連続さ
せ、切断方向も同じ方向にとることが、切断効率上望ま
しい。このようにすると、前の小板の切り出しが完了し
てから、次の小板の切り出しが始まることになる。

【００２５】次いで、Ｓ２では、コーナ部における切断
線の延長処理を行う。切断線の延長処理は、コーナ部の
２つの切断線のうち、延長可能な方について行う。例え
ば、その延長線上に別の小板がない切断線、あるいはそ
の延長線が別の小板の切断線に一致する切断線は、延長
可能である。２つの切断線のいずれも延長可能な場合
は、いずれか一方を延長する。

【００２６】このようにして作成された切断線につい
て、Ｓ３で切断線の重なり除去を行う。ここで、２本の
切断線の重なりの有無を判断する方法としては、例え
ば、２本の切断線の端点（始点と終点：合計４点）が一
直線上にあり、かつ一方の端点が他方の切断線に含まれ
る場合、重なり有りと判断すればよい。

【００２７】特に、切り出す小板がいずれも矩形の場合
は、切断線の方向を直交座標軸（Ｘ，Ｙ）に平行にとっ
ておけば、判断し易くなる。この場合、２本の切断線の
４つの端点のＸ（又はＹ）座標が等しく、かつ一方のＹ
（又はＸ）座標が他方の切断線に含まれる場合、重なっ
ていることになる。

【００２８】このように２本の切断線が重なっている場
合は、後の切断線からその重なっている部分（一方の端
点から他方の端点までの部分）を除去する。なお、２つ
の小板が切断線を共有する場合、後の切断線全体が先の
切断線に含まれることがあるが、その場合は、後の切断
線全体が除去され、切断不要となることは言うまでもな
い。

【００２９】以上で、コーナ部等の切断条件を変化させ
ずに厚鋼板を切断するというこの発明の課題を解決でき
るが、更に、切断方向の適正化（図中、Ｓ４）を行うの
が望ましい。これは、２つの切断線の終点が一致するこ
とを避けるために行う。

【００３０】一般に、切断線の終点では、切断加工の機
構が非定常状態となり切断面の性状が悪化する傾向があ
る。ここで、非定常部が後の切断線の終点のみであれ
ば、定常部との違いは実用上差し支えない範囲に止ま
る。しかし、先の切断線の終点部に後の切断線の終点部
が重なると、非定常部を再び非定常状態で切断すること
になり、切断面が悪化（最終切断部の凹凸等の形状悪
化）し易くなる。

【００３１】Ｓ４では、２つの切断線の終点が一致して
いる場合、後の切断線の始点と終点を入れ換えて、切断
線の終点の一致を回避する。その結果、上記のような切
断面の悪化が発生することを防止できる。

【００３２】図３は、この発明の１実施例の手順を示す
フローチャートである。Ｓ１では、切断順序の基本ロジ
ックを作成する。この段階では、コーナ部の座標を与え
暫定的な切断線の端点（始点と終点）とすればよい。

【００３３】次いで、Ｓ２１では、前後する２つの切断
線の終点と始点が一致するかどうか判定し、一致しない
場合はＳ３１に行き、一致する場合はＳ２２に進む。Ｓ
２２では、先の切断線の終点が延長可能かどうか判定す
る。延長可能であれば、Ｓ２３で先の切断線の終点を所
定距離（ここでは５０ｍｍ）延長し、その後Ｓ３１に進
む。

【００３４】Ｓ２２の判定で、先の切断線の終点が延長
できない場合は、Ｓ２４に進む。Ｓ２４では、後の切断
線の始点が延長可能かどうか判定し、延長可能であれば
Ｓ２５に進む。Ｓ２５では、切断線の始点を厚鋼板の端
面まで延長する。Ｓ２４で切断線の始点の延長が不可能
ならば、Ｓ２６で後の切断線の始点と終点を入替え、終
点を所定距離（ここでは５０ｍｍ）延長又は切り抜け処
理（厚鋼板の端面まで切断）とする。これらの処理の終
了後、いずれの場合もＳ３１に進む。

【００３５】その後、Ｓ３１では、各切断線について、
その切断線より先の切断線と重なる部分の有無を調べ、
重なりが有る場合はＳ３２に進む。Ｓ３２では、後の切
断線からその重なる部分を削除する。その結果、後の切
断線の始点又は終点は短縮され、あるいは、後の切断線
が先の切断線に含まれている場合は、後の切断線自体が
削除される。これをすべての切断線について繰り返し、
重なりが無くなるとＳ３１から４１に進む。

【００３６】最後に、Ｓ４１以降で切断方向の適正化を
行う。Ｓ４１では、各切断線について、終点が先の切断
線の終点と一致しているかどうか調べる。２つの切断線
の終点が一致している場合は、Ｓ４２で後の切断線の始
点と終点を入れ換える。これらの処理が終了すると、す
べての処理が終了する。

【００３７】図４は、小板の配置とその切断線の１例を
示す平面図であり、（ａ）は厚鋼板とそこから切り出す
小板の関係、（ｂ）は小板を切り出すための切断線をそ
れぞれ示す。図中、１ないし４は小板、９は厚鋼板、添
字ａ，ｂ，ｃ，ｄは小板の切断線をそれぞれ示し、その
他、切断線等の表示は図１に同じである。

【００３８】ここで、小板１ないし４の切り出し順序は
１から４の順、切断線１ａ，１ｂ等の切断順序はその添
字ａ，ｂ，ｃ，ｄの順とする。切断方向は、切断順序が
時計回りとなっているので、それに沿った方向とする。

【００３９】小板１の切断線については、図１の説明に
同じである。小板２においては、切断線（２ａ）は小板
１の切断線１ｃに含まれており、切断線の重なり除去処
理（図２のＳ３、図３のＳ３１，Ｓ３２）により除去さ
れている。

【００４０】小板３においては、切断線３ｄは、大部分
が小板１の切断線１ｂで切断加工済となるため、ごく一
部のみの切断加工となっている。また、切断線３ｄの切
断方向は、小板３から見て反時計回りとなっているが、
これは、切断方向適正化（図２のＳ４、図３のＳ４１，
Ｓ４２）の結果である。これにより、切断線１ｂとこの
切断線３ｄの終点が一致することが避けられ、切断面の
悪化が防止されている。小板４においては、切断線（４
ａ）は、小板３の切断線３ｃに含まれるため除去されて
いる。

【００４１】なお、切断線１ｂの終点と切断線３ｄの始
点のように、既に切断加工が終了した切断線の終点を始
点として切断加工を開始する場合は、２ｍｍ程度ダブら
して切断加工するのが望ましい。このようにすること
で、切断線の継ぎ目が綺麗に仕上がる。

【００４２】図５は、小板の配置とその切断線の別の１
例を示す平面図であり、符号等は図４に同じである。小
板１においては、切断線１ｂはその終点の延長線に小板
２があり延長できないので、もう一方の切断線１ｃを延
長している。切断線１ｃは、厚鋼板の端面を始点とする
ため、切断方向が時計回りとは逆方向（図の左から右の
方向）となっている。

【００４３】小板２においては、切断線２ａは、小板１
の切断線１ｃと大部分重なっているため、一部のみ残っ
ている。また、切断線２ａはその終点に小板４があるの
で延長できず、もう一方の切断線２ｂを延長している。
切断線２ｂは、厚鋼板の端面を始点とするため、切断方
向が時計回りとは逆（図の下から上の方向）となってい
る。

【００４４】小板３においては、切断線３ｄは、小板１
の切断線１ｂに含まれるので、削除されている。小板４
においては、切断線（４ａ）は小板３の切断線３ｃに含
まれるため除去され、切断線４ｄは切断線２ｂと大部分
重なっているため一部のみ残っている。

【００４５】

【発明の効果】この発明では、コーナ部の２つの切断線
のうちいずれか一方を延長して切断加工を行うので、コ
ーナ部における切断線の方向転換に伴う切断トラブルを
防止できる。また、コーナ部においても切断条件を変化
させることなく安定した切断加工が可能となる。更に、
この発明の手順によれば切断線が交差しないので、切断
線の交差に伴う切断トラブルも防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の切断方法の実施の形態の一例を示す平面
図である。 （ａ）厚鋼板と小板の関係、（ｂ）小板を切り出すため
の切断線

【図２】発明における切断制御の手順を示すフローチャ
ートである。

【図３】発明の１実施例の手順を示すフローチャートで
ある。

【図４】小板の配置とその切断線の１例を示す平面図で
ある。 （ａ）厚鋼板と小板の関係、（ｂ）小板を切り出すため
の切断線

【図５】小板の配置とその切断線の別の例を示す平面図
である。 （ａ）厚鋼板と小板の関係、（ｂ）小板を切り出すため
の切断線

【図６】従来技術による切断方法を示す図である。

【図７】従来技術における切断加工の制御方法を示すフ
ローチャートである。

【符号の説明】

１ 小板 ９ 厚鋼板 Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ コーナ部 １ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ 切断線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 棚谷 重彦 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザビームを用いて厚鋼板から１枚又
   は複数枚の小板を切り出す厚鋼板のレーザ切断方法にお
   いて、小板のコーナ部に２つの切断線の端部がある場合
   は、いずれか一方の切断線の端部をその切断線の延長線
   上に移動させる切断線延長処理を行うことを特徴とする
   厚鋼板のレーザ切断方法。
2. 【請求項２】 小板の切り出しの順序に従い各小板毎に
   その切り出しに必要な切断線に順序をつけ、次いで切断
   線延長処理を行い、その後、切断線同士について重なる
   部分がある場合は、切断線の順序が後の切断線からこの
   重なる部分を削除することを特徴とする請求項１記載の
   厚鋼板のレーザ切断方法。