JPS5987995A - レ−ザ・ガス切断装置 - 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】 本発明は物質の化学反応、燃焼反応で切断できる月料、
特に軟鋼の厚板をレーザ光及び酸素ガスにより切断する
レーザ・ガス切断装置に関する。

現在燃焼反応で材料を切断する方法所謂俗断に於いては
、ガス切断が主流である。

ガス切断は周知の様に切断点の周囲を予熱炎で予熱し、
該予熱炎で利料を燃焼可能な状態にして切断点に高純度
の酸素ガスを吹利け、ｌｕＪ断箇所を燃焼させつつ溶断
するものである。

斯かるガス切断に於いて、軟鋼の板厚６０πｍで７．　
ｍ／　ｍｉｎ程度の切断速度が理論的には可能であると
されているが、実際には板厚１２ｔｎ＋ｎで０８〜０．
９　ｍ　７ｍＩｎが限度である。これは予熱炎の熱密度
が低く切断点周囲を高速度で予熱し得ないことによる。

これに対し２、熱密度の高い熱源、即ちレーザ光により
、レーザ光を主切断エネルギとして溶断する方法が近年
開発されつつある。

第１図はレーザ光（１）をレンズ（２）により一ノ断点
に集光させ、被切断材（３）の切断点を溶融し、空気、
酸素、アルゴン、窒素等のアシストガス（４）を切断点
に吹付けて溶融した金属を吹飛し、又アンストガス（４
）で溶融金属の跳返りを防止している。この切断に供し
ないアシストガスは切断点を冷却するという弊害を有し
ており、レーザ光の熱をイ１効に切断に利用できない。

更に、レーザ光によって厚板を切断する為には、大電力
、大出力のレーザ発振器を要し、ランニングコスト、設
備費が高くなり、しかも最大の良質加工限度は板厚が１
０吐前後である。

その他、酸素プラズマによる切断方法もあるが、該ｑノ
断方法では切断面がテーパ状となると共に電極ノズルの
交換を必要として稼働率が悪い。又、大電力を要し、騒
音が甚しい等の欠点がある。

本発明は斯かる実情を鑑みなしたものであって、レーザ
光により切断点の周囲の高速予熱を行いつつガス切断を
可能とするレーザ・ガス切断装置を提供することを目的
とし、レーザ光を所要面積で被切断材に照射せしめるレ
ンズと、レーザの照射面積の径より小径で前記レンズの
光軸とＴＩＱＩＩ心が合致する様設けた切断酸素ガス用
ノズルを備え、被切断材に対する該ノズルの投影面周囲
に前記レーザ光により着火スポットを形成ぜしめると共
に前記ノズルより切断酸素ガスを噴出し得る様構成した
ことをＬ１〒徴とするものである。

以下図面を参照しつつ本発明の詳細な説明する。

第２図中（５）は１・−チ本体であり、該トーチ本体の
内部は中空となっており、該中空部にレンズ（２）ヲホ
ルダ（６）により固定しである。１・−テ本体（５）の
先や＋Ｍ部は逆円錐台状であり、前記レンズ（２）で仕
切られた先端部側の空間（７）も逆円鋸台状にハぞ成し
である。

１・−チ本体（５）の先端部に横方向から外管（８）を
固着し、前記空間（７）と連通せしめ、外管（８）を図
示し７ないアンストガス源と接続し、外管（８）よりア
シストガス（４）を供給すると前記空間（７）の内壁に
沿って１・−テ本体先端の開口より吐出し得る様ｌ（す
る。

又、前記外管（８）の内部には内管（９）を挿通し、先
端部を空間（７）に突出せしめると共に屈曲し、屈曲部
の軸心とレンズ（２）の元軸とを合致さぜ、その先端を
１・−チ本体（５）の先端より若干突出させておく。該
内管（９）の外面は金メッキ等を施しレーザ光（１）を
全反射する様にし、内管（９）を２重管構造とし、冷却
水を循環させ得る様にする。該内管（（））には図示し
ない高純度酸素ガス源を接続し、内省（９）の先端より
整圧した酸素ガスθ０）を噴出する様にして内管（９）
の先端を切断酸素噴出用ノズル（１１）とする。

前記したレンズ（２）は焦点がノズル（Ｊ］）先端の下
方となり、レーザ光（１）を照射した場合、照射面の径
がノズル０】）の外径より大径となる様、レンズの焦点
距離、レンズの数句位置等を定める。

ここで、レーザ光（１）により前記内管（９）の先端部
を加熱しない様、外管（８）の内部に内管（９）の上方
（レンズ側）に位置せしめた反射板θ力を挿通、先端部
を空間（７）に突出せしめて前記内管（９）の先端部を
反射板θカの影で覆い得る様にする。該反射板θ功は内
管（９）外面同様金メッキ等施しである。

次に本発明の作用について説明する。

アシストガス（４）を外管（８）と内管（９）との間隙
より空間（７）に供給し、空間（７）の内壁に沿ってド
ーナッツ状Ｉｔ（吐出する。レーザ光（丁）をレンズ（
２）を介して被切断月（３）に照射する。前記した様に
レンズ（２）はその焦点位１へかノズル（１１）の先端
より下方であるので、ノズルαυの投影面周囲をしかも
反射板０２の影によりＣ字状に照射する（第６図参照）
。レーザ光（１）Ｋより被切断拐（３）はノズル（１１
）の投影面周囲を燃焼反応可能な温度迄予熱され、着火
スポット（ｂ）ができる。ノズル（１υより整圧［７た
酸素ガス叫を噴出すれば、該酸素ガスθ（）−１被切断
材（３）の着火スポツｌ−（ｂ）部分と酸化燃焼反応を
起し、且酸化燃焼し生成したスラグを下刃−・吹飛ばす
。

而して、トーチを矢印（ＣＬ）の方向へ移動すれば切断
が行われる。

ここで、レーザ光（１）　１４熱密度が高いので急速予
熱が可能であり、トーチの移動速度を太きくしても、酸
素ガスθＯ１は常に充分予熱された着火スポットに噴射
されることになり円滑な切Ｉ０７を行うことができる。

従って、レーザ光（１）の照射面νしレーザ光の強度、
酸素カス００）の圧力を適宜考慮（〜でやれば、軟鋼の
板厚５０ｍｍで３　ｍ　／　ｍｌｎ迄の切断が可能であ
る。

尚、前記したアシストガス（アルゴン、−＼リュウノ１
、酸素、二酸化炭素等）は溶融金属が跳返り、ノズル０
υ、レンズ（２）等に付着するのを防止するものであり
低圧ガスでよい。

冑、上記実施例に於いて、反射板（２）を外管（８）よ
り空間（７）へ突出せしめたが、直接１・−チ本体（５
）に設けてもよい。又、内管（９）外面のメッキにより
レーザ光（１）を反射でき内管（９）を保護できれば、
反射板０■は特に必要でない。又、外管（８）、内管（
９）を２重構造とせずそれぞれ分離してトーチ本体（５
）に設けてもよい。その他、本発明の要旨を逸脱しない
範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。

以上述べた如く本発明によれば、 （１）　　レーザ光と酸素ガスによる切断で、レーザ光
により直接切１祈するのではなく、単に予熱すればよい
ので小出力レーザでよく、入熱量が少なく消費エネルギ
の少ない切断ができる、（１１）入熱量が少ないので高
精度の切断、歪の少ない切断が可能である、 （ｉｉｉ）　　レーザ光により急速予熱が可能であるの
で切断速度を大幅に増大させることができる、（１■）
　　カーフ幅が小さく、プラズマ切断の様にアークを使
用（〜ないのでフコー−ムがでキナい、（■）　　プラ
ズマ切断の様に電極ノズルの交換が不要なので無人運転
が可能である、 （ｖｉ）　　ｍ音が発生しにくい、 管種々の優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のレーザ光による切断を示す説明図、第２
図は本発明の部分設明図、第３図は本発明に於りるヒー
トスポット形状を示す説明図である。 （１）はレーザ光、（２）はレンズ、（３）は被切断利
、（９）ｔ」、内管、（ＩＱは酸素ガス、（１１）　ｕ
ノズルを示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）レーザ光を所要面積で被切断材に照射せしめるレン
   ズと、レーザの照射面積の径より小径で前記レンズの光
   軸と軸心が合致する様設けた切断酸素ガス用ノズルを備
   え、被切断材に対する該ノズルの投影面周囲に前記レー
   ザ光により着火スポットを形成せしめると共に前記ノズ
   ルより切断酸素ガスを噴出し得る様構成したことを特徴
   とするレーザ・ガス切断装置。