(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被切断材に向けてレーザ光を照射すると共にアシストガスを噴射して該被切断材を切断する際に、被切断材に於ける被切断部位の近傍の温度を認識した後、前記被切断部位を切断するレーザ切断方法であって、
予め被切断材を切断して板厚や材質、切断する図形の形状、切断時間、被切断材に対する板取りを含む切断条件に応じた被切断材の温度を測定しておき、被切断材に対する切断条件に応じて前記予め測定した温度を被切断材に於ける被切断部位の近傍の温度として認識し、
且つ予め被切断材に対する切断を停止させる切断停止温度、又は被切断材に対する切断を開始させる切断開始温度を設定しておき、
被切断材に於ける被切断部位の近傍の温度を認識したとき、該認識した温度が切断停止温度よりも高い場合、被切断材に対する切断を停止して被切断材に対し冷却流体を噴射して冷却し、認識した温度が切断開始温度よりも低い場合に被切断材に対する切断を開始することを特徴とするレーザ切断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被切断材に向けてレーザ光を照射すると共にアシストガスを噴射して該被切断材を切断しつつ切断すべき部位の母材温度を認識し、認識した温度に応じて切断を継続し、又は切断を停止し、或いは切断すべき部位の周辺を冷却することでバーニングを防止し得るようにしたレーザ切断方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属からなる被切断材を切断する際に、レーザ切断法を採用することがある。このレーザ切断法は、被切断材に向けてレーザ切断ノズルからレーザ光を照射すると共にアシストガスを噴射して母材を蒸発又は溶融させ、且つ蒸発物及び溶融物を排除しつつ、レーザ切断ノズルと被切断材とを相対的に移動させることで連続した溝を形成して切断するものである。
【０００３】
特に、被切断材が鉄系金属である場合、良好な切断を実現するにはアシストガスとして純度の高い酸素ガスを使用するのが一般的である。即ち、酸素ガスからなるアシストガスと共にレーザ光をレーザ切断ノズルの中心に形成された噴射口から被切断材に向けて噴射することで、レーザ光が照射された部位の母材を燃焼させると共にアシストガスの噴射エネルギーによって蒸発物，溶融母材，溶融酸化物等を母材から排除して連続した溝を形成し、これにより、被切断材を切断している。
【０００４】
鉄系金属をレーザ切断する場合、レーザ出力，切断速度，アシストガスの流量等のバランスが崩れたとき、レーザ光の照射部位の近傍の母材が溶融或いは燃焼するバーニングと呼ばれる現象が発生することがあり、この現象が発生したとき、切断予定線の周囲に制御不能の窪みが生じて切断面の品質が劣化するという問題が生じる。このため、バーニングの発生を検知するための幾つかの技術が提案されている。
【０００５】
例えば、特許文献１に記載された技術は、レーザトーチの内部に配置されたＣＣＤカメラによってノズルを通して撮影した被切断材の表面の画像から光量を計測し、計測した光量を、現在の加工内容（切断か、ピアシングか）に応じて予め設定された標準的な光量の値と比較することで、目的の加工が円滑に行われているか否かを判断し得るようにしたものである。従って、目的の加工が切断である場合、計測された光量が予め設定された光量よりも大きいときにバーニングが発生しているとして認識し、異常切断状態である旨の信号を発生するものである。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３２０１４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記技術は、現在の切断が正常に行われているか、バーニングが発生しているかを判断するものであるため、バーニングが発生したことを検知したとき、切断を速やかに停止させて被切断材に生じる不具合を最小限にとどめることができる。しかし、バーニングが発生したと同時に製品が不良になってしまうため、バーニングの発生を検知し得たとしても不良の発生を防止し得るものではない。このため、切断中にバーニングが発生することのないレーザ切断方法の開発が要求されている。
【０００８】
本発明の目的は、レーザ切断の進行中に被切断材に於ける切断部位の周囲の温度を認識してバーニングが発生する可能性を想定し、バーニング発生の虞が高くなったときに所定の対応をすることで、バーニングを防止し得るようにしたレーザ切断方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本件発明者はレーザ切断に於けるバーニングの発生メカニズムについて追求している。その結果、バーニングが発生する際の原因の一つに被切断材の温度の上昇があることを確認した。
【００１０】
通常、特定の材質と板厚を持った被切断材に対する切断速度等の切断仕様は、該被切断材が大気温度の状態（冷間）であることを前提として設定される。しかし、切断可能な速度は被切断材の温度の上昇に伴って上昇する。即ち、被切断材の被切断性能は母材温度の上昇に伴って上昇する。このため、母材の温度が上昇した被切断材では、被切断部位の周辺が燃焼し易くなり、冷間状態の被切断材に対する切断速度で切断していたのでは、相対的に切断可能な速度よりも遅い速度で切断していることとなる。
【００１１】
上記の如くして、切断速度と被切断材の被切断性能とのバランスが崩れることになり、これに伴ってバーニングが発生することになる。
【００１２】
バーニングは被切断材の表面に於いて発生する。即ち、被切断材の表面温度がバーニングを発生し易い温度以上に上昇したとき、極めて容易に発生する。従って、被切断材の表面温度がバーニングを発生し易い温度に対して如何なる関係にあるかを認識することで、バーニングの発生を防止することができる。
【００１３】
従って、本発明に係るレーザ切断方法は、被切断材に向けてレーザ光を照射すると共にアシストガスを噴射して該被切断材を切断する際に、被切断材に於ける被切断部位の近傍の温度を認識した後、前記被切断部位を切断するレーザ切断方法であって、予め被切断材を切断して板厚や材質、切断する図形の形状、切断時間、被切断材に対する板取りを含む切断条件に応じた被切断材の温度を測定しておき、被切断材に対する切断条件に応じて前記予め測定した温度を被切断材に於ける被切断部位の近傍の温度として認識し、且つ予め被切断材に対する切断を停止させる切断停止温度、又は被切断材に対する切断を開始させる切断開始温度を設定しておき、被切断材に於ける被切断部位の近傍の温度を認識したとき、該認識した温度が切断停止温度よりも高い場合、被切断材に対する切断を停止して被切断材に対し冷却流体を噴射して冷却し、認識した温度が切断開始温度よりも低い場合に被切断材に対する切断を開始することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
上記レーザ切断方法では、被切断材に於ける被切断部位の近傍の温度を認識した後切断するので、被切断部位の近傍の温度が高くバーニングを発生する虞があるような場合には切断を停止しておくことが出来る。このため、バーニングを発生させることがない。
【００１５】
また、予め被切断材に対する切断を実行して、板厚や材質、切断する図形の形状、切断時間、被切断材に対する板取りを含む切断条件に応じた被切断材の温度を測定しておくことで、前記各条件に対応させた被切断材の温度を想定することが出来る。従って、目的の被切断材に対する切断条件が設定されると、目的の被切断材に於ける被切断部位の近傍の温度を予測することが出来る。
【００１６】
このため、目的の被切断材に対する切断条件に応じて予測して温度を被切断部位の近傍の温度として認識し、この認識した温度がバーニングが発生する虞のある温度か否かを判断することができる。従って、前記判断に基づいて目的の被切断材に対する切断を進行させ、或いは切断を停止しておくことで、バーニングを発生させることなく、良好なレーザ切断を進行させることが出来る。
【００１７】
また、予めバーニングが発生する虞のある温度を基準として、被切断材に対する切断を停止させる切断停止温度、又は被切断材に対する切断を開始させる切断開始温度を設定しておき、目的の被切断材に於ける被切断部位の近傍の温度を認識したとき、認識した温度が切断停止温度よりも高い場合被切断材に対する切断を停止し、又は認識した温度が切断開始温度よりも低い場合被切断材に対する切断を開始することで、バーニングを発生させることなく、良好なレーザ切断を進行させることが出来る。
【００１８】
更に、被切断材に対し切断を停止して冷却流体を噴射して強制冷却することで、バーニングを発生させることなく、良好なレーザ切断を進行させることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係るレーザ切断方法の最良の形態について説明する。本発明に係るレーザ切断方法は、被切断材をレーザ切断する際に、該被切断材に於ける被切断部位の近傍の温度を認識し、認識した温度に対応させて、切断を継続又は停止させ、或いは強制的に冷却することによって、バーニングを生じさせることなく、円滑な切断を実行し得るようにしたものである。
【００２０】
バーニングは被切断材の表面を起点として発生する。このため、バーニングが発生するか否かを判定するための被切断材の温度としては、該被切断材の表面温度として差し支えない。従って、予めバーニングが発生する温度を実験的に測定しておき、被切断材の表面温度を認識したとき、認識した温度が前記バーニングが発生する温度の上下何れにあるかを判定することで、バーニングが発生し易いか否かを判断することが可能である。
【００２１】
被切断材の温度を認識する方法としては、赤外線温度計等の温度計を利用して実測する方法がある。この方法では、被切断材に於ける実際の被切断部位の近傍の表面温度を高い信頼性を持って認識することが可能であるため好ましい。しかし、この方法では、被切断材の表面の状態によっては必ずしも正確な温度を測定し得ない場合も生じる。
【００２２】
被切断材の温度を認識する他の方法としては、被切断材に対し如何なる形状の切断を行おうとしているか、或いは現在切断中の被切断材に対し如何なる切断が施されたか、特に、現在進行中の切断線の近傍に既に如何なる切断がなされ、且つその切断がなされた後、如何なる時間が経過しているか、等の切断予定或いは切断実績を検討することで、被切断材がバーニングを発生する温度に達する可能性があるか否か、或いは被切断材がバーニング温度に達しているか否かを認識し得るようにすることも可能である。
【００２３】
上記の如き、切断予定或いは切断実績によって被切断材の温度を認識するには、被切断材に対する種々の形状の切断を行って、該切断線の近傍に於ける被切断材の経時的な温度変化を測定し、この測定結果から信頼性を発揮し得る値を求めることが可能である。
【００２４】
例えば、被切断材に対し直線切断を行っている場合、切断の際に被切断材の切断部位の熱は周囲に略均等に伝達されて被切断材の温度を上昇させる。同時に被切断材は大気によって冷却されるため、切断部位の近傍の温度は、切断部分が最も高く、該切断部分から離隔するに従って低くなり、且つ経時的に降下してゆく。
【００２５】
従って、予め被切断材に於ける切断部分からの距離に対応させた温度分布と、切断終了後の経過時間に対応させた温度分布を測定することが可能である。そして、被切断材を切断しようとする場合、切断予定線と、既に被切断材に対する切断が行われていた場合には、既切断線からの温度分布に基づいて予定切断線の近傍の温度を認識することが可能である。
【００２６】
また被切断材に対し曲線（特に円）或いは角（特に鋭角）を切断するような場合、円の中心側、角の鋭角側は、切断の進行に伴って母材から切り離されるため、熱容量が小さくなる。このため、極めて短時間で高温に上昇し、この結果、円や鋭角の切断途中で、これから切断しようとする部位の温度が上昇してしまうことになる。
【００２７】
従って、予定切断線に円や鋭角が存在する場合、これらの予定切断線の近傍では極めて高い温度（バーニングが発生する可能性の高い温度）として認識することが可能である。
【００２８】
本件発明者の実験では、例えば被切断材が鋼板である場合、バーニングが発生する温度は約７０℃であった。また切断予定線が直径約２０ｍｍ以下の円である場合、この円を切断している最中に被切断材はバーニングを発生する温度まで上昇してしまうという結果を得ている。更に、切断予定線が約４５度以下の鋭角である場合も、この切断を行っている最中に被切断材はバーニングを発生する温度まで上昇してしまうという結果を得ている。
【００２９】
また被切断材に対し既に切断されている線が存在する場合、この既切断線から５ｍｍ以内の範囲の温度は、該既切断線に対する切断が終了した後、大気により冷却されるものの空冷時間が１０分以下ではバーニングを発生する温度よりも充分に低い温度まで冷却されず、１０分が経過した時点で充分に低い温度に冷却されるという結果を得ている。
【００３０】
従って、予定切断線が既切断線から５ｍｍ以内に存在する場合（予定切断線が既切断線と交叉する場合も含む）、既切断線の切断終了後１０分以内に予定切断線を切断しようとすると、バーニングが発生する可能性があることになる。
【００３１】
更に、被切断材にレーザトーチによる穴明け加工（ピアシング）が行われているような場合、このピアシング点から半径約１０ｍｍ程度の範囲の温度は、ピアシング終了後１０分以下ではバーニングを発生する温度よりも充分に低い温度まで冷却されず、１０分が経過した時点で充分に低い温度に冷却されるという結果を得ている。
【００３２】
また、本件発明者の実験では、バーニングが発生し易い被切断材の温度は、材質によって多少の差が生じるものの略一定の温度を境界とし、被切断材の温度がバーニングが発生する温度を超えるとバーニングが発生し易く、バーニングが発生する温度以下ではバーニングは発生し難い。
【００３３】
従って、予め被切断材に於けるバーニングが発生する温度を実験的に測定し、測定した温度を基準として、切断停止温度、切断開始温度、強制冷却温度を夫々設定することが好ましい。実験的に測定されたバーニングが発生する温度は、確実に被切断材にバーニングが発生する温度であるため、被切断材に対する切断を行ってはならない。即ち、前記バーニングが発生する温度は、切断を停止すべき温度であり、強制冷却温度を兼ねても良い。また、前記バーニングが発生する温度よりも低い温度が切断開始温度となる。
【００３４】
切断停止温度は、必ずしもバーニングが発生する温度と一致している必要はなく、該温度よりも５％〜１０％程度低い温度を切断停止温度として設定することが好ましい。このように、バーニングが発生する温度よりも低い温度で切断を停止させることで、バーニングの発生を確実に防止することが可能である。
【００３５】
また切断開始温度は、バーニングが発生する温度よりも少なくとも１０％〜２０％、好ましくは５０％程度低い温度で、且つ切断停止温度と同じ温度を共有することがないように設定することが好ましい。このように、切断開始温度をバーニングが発生する温度よりも充分に低い温度に設定することで安定した切断を継続することが可能である。
【００３６】
また強制冷却温度は、必ずしもバーニングが発生する温度と一致させる必要はなく、適宜設定することが可能である。例えば、強制冷却温度がバーニングが発生する温度と一致して設定されている場合、或いは切断停止温度と一致して設定されている場合、被切断材に対する切断を停止した状態で該被切断材を強制的に冷却することが可能である。
【００３７】
被切断材に対する強制冷却を行う場合、該強制冷却に伴う被切断材の温度を測定することなく、予め設定された時間の強制冷却を行うことで、被切断材が切断開始温度まで降下した、として認識し得るようにすることが好ましい。強制冷却の作動を時間に換算して行うことによって、被切断材に対する切断の再開を確実に行うことが可能となる。
【００３８】
このため、強制冷却のための装置を設定すると共に、該装置の稼働に伴う被切断材の温度降下を測定し、被切断材が強制冷却温度に達した後、強制冷却装置の稼働開始から切断開始温度まで降下するのに充分確実な時間を設定しておくことが好ましい。
【００３９】
強制冷却のための装置としては、例えばレーザトーチの周囲にノズルを配置しておき、被切断材に向けてこのノズルから冷却媒体を噴射し得るように構成したものを利用することが可能である。また冷却媒体としては、被切断材を冷却し得るものであれば良く、冷却水、圧縮空気、窒素ガスを含む不活性ガス等の流体を選択的に利用することが可能である。
【実施例１】
【００４０】
次に、本発明の実施例について説明する。本実施例では、被切断材に於ける被切断部位の近傍の温度を認識する手段は、予め実験により測定した切断部位からの距離と経過時間を基準として設定した温度とした。また予め実験により測定したバーニングが発生する温度を基準とし、被切断材に対する切断を停止させる切断停止温度はバーニングが発生する温度よりも約１５％低い温度として設定した。また被切断材に対する切断を開始する切断開始温度はバーニングが発生する温度よりも約４５％低い温度として設定した。また被切断材に対する強制冷却を行う強制冷却温度はバーニングが発生する温度よりも約１５％低い温度として設定した。この強制冷却温度は切断停止温度と同じ温度として設定されている。
【００４１】
先ず、被切断材に於けるバーニングが発生する温度について実験的に測定したところ、鋼板，ステンレス鋼板の何れの場合も板厚の如何に関わらず約７０℃〜約９０℃であった。このため、バーニングが発生する温度を７０℃として設定し、この温度を基準として、切断停止温度及び強制冷却温度を約１５％低い６０℃として設定し、更に、切断開始温度を約４５％低い４０℃として設定した。
【００４２】
また被切断材を直線切断した後、該切断部分（切断面の上縁）から離隔した部位の温度と、時間の経過に伴う温度の変化について測定した。この場合、最も温度条件が過酷なのは切断部分そのものである。また、一度切断した部位の近傍を再度切断する場合、既切断線に交叉する場合を除くと、既切断線に最も接近した位置でも５ｍｍであり、それ以上接近（例えば３ｍｍ）することはないので、切断部分から５ｍｍ離隔した位置の温度の変化を測定した。
【００４３】
この結果、前記位置では、切断が開始されるまでは常温を保持しており、切断の終了直後から温度が上昇し、最も高い温度になるのは切断が終了してから約１分半後であり、このときの温度は約７５℃に達した。その後、徐々に温度が降下し、８分後には約６５℃に１０分後には約６０℃に達した。
【００４４】
従って、本実施例では、既切断線が直線である場合、該既切断線から５ｍｍの位置では１０分が経過するまでは、切断停止温度且つ強制冷却温度に対応する温度として認識している。そして１０分が経過した後は、既切断線から５ｍｍ離隔した位置でも切断可能温度に対応する温度として認識している。
【００４５】
また被切断材に対するピアシングを行った後、該ピアシング点から離隔した部位の温度と、時間の経過に伴う温度の変化について測定した。ピアシング作業は、レーザトーチを停止させた状態で被切断材に対するレーザ光の照射及びアシストガスの噴射を行うため、多くの熱を与える過酷な作業となる。このため、ピアシング点から１０ｍｍ離隔した位置の温度の変化を測定した。
【００４６】
この結果、上記位置では、ピアシングが開始されるまでは常温を保持しており、ピアシングの予熱開始から徐々に温度が上昇してゆき、ピアシングが終了するのと略同時に温度が約７０℃に達した。その後、徐々に温度が降下し、８分後には約６５℃に、１０分後には約６０℃に達した。
【００４７】
従って、本実施例では、ピアシング点からの距離が１０ｍｍの位置では１０分が経過するまでは、切断停止温度且つ強制冷却温度に対応する温度として認識している。そして１０分が経過した後は、切断可能温度に対応する温度として認識している。
【００４８】
また被切断材に対する予定切断線が円、鋭角の角を持った２辺である場合について切断を行って円の中心側の温度、角の内側の温度、及び温度の降下について測定した。前述したように円の中心側、角の内側では、切断の進行に伴って熱容量の小さい片が形成されることとなり、過酷な切断となる。
【００４９】
この結果、直径２０ｍｍ以下の円、又は角度４５度以下の鋭角では、切断途中でバーニングが発生する温度である７０℃を超えてしまうことが判明した。このため、予定切断線が前記円又は鋭角である場合には、円の略半分の位置、鋭角の一辺まで切断したときに、切断停止温度且つ強制冷却温度に対応する温度として認識している。更に、上記の如き円又は鋭角を切断した後は、既切断線が直線の場合と同様に扱っている。
【００５０】
上記の如く、本実施例では、被切断材に対して設定された予定切断線と、該予定切断線に対する過去１０分以内の既切断線との位置関係を考慮し、既切断線が上記関係にあるとき、切断停止温度且つ強制冷却温度に対応する温度として認識し、それ以外の部位では切断可能温度に対応する温度として認識している。
【実施例２】
【００５１】
次に本発明に係るレーザ切断方法を実施する装置の例について図を用いて簡単に説明する。図１はレーザ切断装置の構成を概略的に説明する図である。図２は被切断材を強制冷却する冷却装置の例を説明する図である。図３はレーザ切断装置の制御系のブロック図である。
【００５２】
図１に示すレーザ切断装置Ａは、数値制御（ＮＣ）装置によって制御される切断装置であり、予め被切断材Ｂに対する予定切断線のプログラムを記憶させた後、このプログラムを実行することで、所望の形状を切断し得るように構成されている。
【００５３】
図に於いて、レーザ切断装置Ａは、平行に敷設された一対のレール１上に載置したサドル２ａとレール１に対して直交する方向に配置された２本のガーター２ｂ，２ｃとからなり、サドル２ａとガーター２ｂ，２ｃとを接続して構成したフレーム２を有しており、サドル２ａのレール１と対応する位置に走行モータ３を取り付け、ガーター２ｃの上部にレーザ発振器４を載置している。
【００５４】
レーザ発振器４の出射口４ａを始点としてレーザ光路５が形成されている、このレーザ光路５は、レーザ発振器４とレーザトーチ７の間に形成されるものであり、フレーム２に於けるレーザトーチ７の位置に関わらず、該レーザトーチ７とレーザ発振器４との間の距離が一定に維持するための反転ミラー６が設けられている。
【００５５】
レーザトーチ７はフレーム２を構成するガーター２ｂに沿って横行可能に設けたキャリッジ８に搭載されている。従って、キャリッジ８に設けた横行モータ９の回転を制御することで、ガーター２ｂに沿ってレール１に対し直交する方向に横行させることが可能である。
【００５６】
キャリッジ８がガーター２ｂに沿って横行し得るように構成されるため、レーザ光路５もガーター２ｂを利用して構成されている。即ち、レーザ光路５はレーザ白金既４の出射口４ａからガーター２ｂに沿って該レーザ発振器４の反対方向に戻り、反転ミラー６によって反転して再度ガーター２ｂに沿ってレーザ発振器４の出射口４ａの方向に方向変換してレーザトーチ７に入射し得るように構成されている。
【００５７】
上記の如く構成されたレーザ光路５では、方向を変換する部位に夫々ミラー１０ａ〜１０ｃが設けられており、反転ミラー６には対向する位置に一対のミラー６ａ，６ｂが設けられている。尚、反転ミラー６はガーター２ｂに沿ってキャリッジ８の移動量の１／２の移動量で移動し得るように構成されている。
【００５８】
レーザ光路５に於けるレーザ発振器４の出射口４ａからレーザトーチ７に至る間の直線部分には、伸縮可能なジャバラや筒体からなるカバー１１が配置されており、該カバー１１によってレーザ光が暴露されることを防止し、且つレーザ光路５に空気中のホコリが入り込むことを防止している。
【００５９】
制御盤１２にはレーザ切断装置Ａを制御するＮＣ装置が組み込まれており、操作盤１２ａに設けたキーボードやスイッチ類からなる入力装置１３、及びディスプレイ１４を利用して被切断材Ｂの材質，厚さ等の情報や切断すべき図形の情報を入力して材料取りを行った後、制御を開始することで、走行モータ３，横行モータ９，レーザ発振器４によるレーザ光の出射を順次制御することで被切断材Ｂに対する切断を実行することが可能である。
【００６０】
図２に示すように、レーザトーチ７の先端には被切断材Ｂを冷却するための冷却ノズル２１が取り付けられており、更に、この冷却ノズル２１は電磁弁２２を介して図示しないエアコンプレッサーに接続されている。従って、電磁弁２２の開閉を制御することで、被切断材Ｂに向けて圧縮空気を噴射し、これにより、被切断材Ｂに於けるレーザトーチ７の近傍、即ち、被切断材Ｂに於ける切断部位の近傍を強制冷却することが可能である。
【００６１】
次に、レーザ切断装置Ａの制御系を図３のブロック図により説明する。
【００６２】
図に於いて、３１は制御装置であり、演算部３１ａと、予め設定された切断のためのプログラムが書き込まれたプログラム記憶部３１ｂと、入力装置１３から入力された被加工材Ｂの板厚等の切断条件等のデータを一時記憶する一時記憶部３１ｃを有して構成されている。
【００６３】
３２は被切断材Ｂの温度を認識する温度認識部であり、実施例１で説明した被切断材Ｂに於ける温度を認識する際の基準（即ち、既切断線が直線である場合、該既切断線から５ｍｍの位置では１０分が経過するまでは、切断停止温度且つ強制冷却温度に対応する温度として認識し、１０分が経過した後は、既切断線から５ｍｍ離隔した位置でも切断可能温度に対応する温度として認識する点、ピアシングを施した後は、ピアシング点からの距離が１０ｍｍの位置では１０分が経過するまでは切断停止温度且つ強制冷却温度に対応する温度として認識し、１０分が経過した後は切断可能温度に対応する温度として認識する点、予定切断線が直径２０ｍｍ以下の円、又は角度４５度以下の鋭角では、円の略半分の位置、鋭角の一辺まで切断したときに、切断停止温度且つ強制冷却温度に対応する温度として認識し、その後、既切断線が直線の場合と同様に認識する点）を記憶させておき、レーザ切断装置Ａの稼働に伴って切断した既切断線から５ｍｍ離隔した位置の座標データを順次、１０分間分記憶してゆき、現在のレーザトーチ７の座標データと比較して、被切断材Ｂに於ける現在のレーザトーチ７の座標の近傍の温度を認識する機能を有する。
【００６４】
上記の如く構成されたレーザ切断装置Ａでは、プログラム記憶部３１ｂに被切断材Ｂから切断すべき図形のプログラムを記憶させると共に、入力装置１３から被切断材Ｂの板厚や切断速度等の切断情報を入力して稼働させると、切断プログラムに従ってレーザトーチ７が被切断材Ｂに於けるピアシング点に移動し、該位置でピアシングを開始すると同時に温度認識部３２ではピアシング点を中心として１０ｍｍ離隔した位置の座標データと時間の積算を行う。
【００６５】
被切断材Ｂに対するピアシングが終了すると、レーザトーチ７はピアシング点から目的の図形上に移動して切断を開始する。目的の図形の切断に伴って、温度認識部３２では切断部分から両側に夫々５ｍｍ離隔した位置の座標データを記憶する。従って、温度認識部３２に記憶されている座標データの位置は、現在の温度が切断停止温度、強制冷却温度として認識されるものである。従って、プログラム記憶部３１ｂから読み出された予定切断線の座標データが、温度認識部３２に記憶されている座標データと重なる場合、被切断材Ｂに於ける予定切断線の近傍の温度は切断停止温度、強制冷却温度であるとして認識されることになる。
【００６６】
予定切断線の近傍の温度が切断停止温度、強制冷却温度であると認識したとき、制御装置３１からは走行モータ３、横行モータ９、レーザ発振器４に対する駆動信号が停止し、レーザトーチ７は原位置を保持する。また電磁弁２２に開放信号が出され、該電磁弁２２が開放して冷却ノズル２１から被切断材Ｂに向けて圧縮空気が噴射して、被切断材Ｂに於けるレーザトーチ７と対向する位置を強制的に冷却する。
【００６７】
更に、レーザトーチ７の停止状態が経過し、予定切断線の座標データと重なった温度認識部３２に記憶されている座標データの経過時間が１０分になったとき、被切断材Ｂに於ける予定切断線の近傍の温度は切断開始温度であると認識し、制御装置３１からは走行モータ３、横行モータ９、レーザ発振器４に対して駆動信号が出され、レーザトーチ７は予定切断線の切断を再開する。また電磁弁２２に出されていた開放信号が停止し、該電磁弁２２が閉鎖して冷却ノズル２１からの圧縮空気の噴射が停止する。
【００６８】
温度認識部３２に記憶した座標データは記憶開始後、１０分を経過した時点で順次消去される。即ち、被切断材Ｂに対するピアシング点から１０ｍｍ離隔した位置、切断部分から５ｍｍ離隔した位置は夫々ピアシング後、切断後、１０分を経過した時点で、ピアシングや切断に伴う温度の影響を受けることがなくなったとして、切断開始温度として認識されることになる。従って、レーザトーチ７が停止することなく、被切断材Ｂに対する切断を継続する。
【００６９】
またプログラム記憶部３１ｂから読み出した予定切断線に直径が２０ｍｍ以下の円や、角度が４５度以下の鋭角が存在する場合、これらの円や鋭角はプログラム上で認識され、円の半分、鋭角の一辺を切断した時点で切断停止温度、強制冷却温度であるとして認識される。これにより、レーザトーチ７の移動が停止すると共にレーザ発振器４の稼働が停止し、冷却ノズル２１から圧縮空気が噴射して被切断材Ｂに対する強制冷却を行う。そして、レーザトーチ７が停止してから１０分経過した後、レーザトーチ７が再稼働して切断が再開される。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
上記の如く構成した本発明のレーザ切断方法では、被切断材の温度を実測することなくバーニングの発生を防止して円滑な且つ安定した切断を行うことが可能となり有利である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】レーザ切断装置の構成を概略的に説明する図である。
【図２】被切断材を強制冷却する冷却装置の例を説明する図である。
【図３】レーザ切断装置の制御系のブロック図である。
【符号の説明】
【００７２】
Ａ                            レーザ切断装置
Ｂ                            被切断材
１                            レール
２                            フレーム
２ａ                          サドル
２ｂ，２ｃ                    ガーター
３                            走行モータ
４                            レーザ発振器
４ａ                          出射口
５                            レーザ光路
６                            反転ミラー
６ａ，６ｂ                    ミラー
７                            レーザトーチ
８                            キャリッジ
９                            横行モータ
１０ａ〜１０ｃ                ミラー
１１                          カバー
１２                          制御盤
１２ａ                        操作盤
１３                          入力装置
１４                          ディスプレイ
２１                          冷却ノズル
２２                          電磁弁
３１                          制御装置
３１ａ                        演算部
３１ｂ                        プログラム記憶部
３１ｃ                        一時記憶部
３２                          温度認識部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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