(57)【要約】      （修正有）【課題】レーザ切断に供するレーザエネルギーが得易く、切断前工程で被切断材の特別な表面処理を不要としたレーザ切断方法を提供する。【解決手段】被切断材Ｂのレーザ切断に先立って、予定される切断線23を含むその近傍の被切断材Ｂ表面にレーザエネルギーを吸収し得る皮膜17ａを形成した後、その皮膜17ａが形成された切断線23に沿ってレーザ切断するように構成する。【選択図】図３
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【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レーザ切断方法において、
前記被切断材のレーザ切断に先立って、予定される切断線を含むその近傍の該被切断材表面にレーザエネルギーを吸収し得る粉末の皮膜剤を熱源により熱溶解して吐出して皮膜を形成した後、その皮膜が形成された切断線に沿ってレーザ切断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、該被切断材を切断するレーザ切断方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、表面に塗装膜や黒皮を施した被切断材のレーザ切断では、塗装膜や黒皮の表面が光沢を有するため、その部位に照射されたレーザ光が反射し易くレーザ切断に供するレーザエネルギーが得難く、更には塗装膜等の成分や厚みにより切断品質が左右され、良好な切断面が得られない場合もあるため、レーザ切断前にショットブラストやサンドブラスト等の機械加工を施して予め塗装膜や黒皮を除去するのが一般である。
【０００３】
また、ショットブラストやサンドブラスト等の機械加工を施したり、錆が発生した被切断材の表面は粗くなるため、その部位に照射されたレーザ光が乱反射してレーザ切断に供するレーザエネルギーが得難いという問題がある。
【０００４】
一方、塗装膜や合成樹脂の被膜をレーザ光で焼き切るものも提案されている（例えば、特許文献１、２参照。）。
【０００５】
【特許文献１】特許第２８１５３５０号公報
【特許文献２】特開昭６０−１７４２８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述の従来例では、レーザ切断に供するレーザエネルギーが得難い塗装膜や黒皮をショットブラストやサンドブラスト等の機械加工を施しても、その表面が粗くなってレーザ切断に供するレーザエネルギーが得難いという問題があり、塗装膜等をレーザ光で焼き切る場合には、塗装膜等の燃焼と共に被切断材の表面も燃焼、溶融して良好な切断面が得られないという問題があった。
【０００７】
本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とするところは、レーザ切断に供するレーザエネルギーが得易く、レーザ切断の前工程で被切断材の特別な表面処理を不要としたレーザ切断方法を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するための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レーザ切断方法において、前記被切断材のレーザ切断に先立って、予定される切断線を含むその近傍の該被切断材表面にレーザエネルギーを吸収し得る粉末の皮膜剤を熱源により熱溶解して吐出して皮膜を形成した後、その皮膜が形成された切断線に沿ってレーザ切断することを特徴とする。
【０００９】
本発明は、上述の如く構成したので、被切断材のレーザ切断に先立って、レーザエネルギーを吸収し得る皮膜を予定される切断線を含むその近傍の該被切断材表面に形成することで、レーザ切断する際に切断線に沿って照射されたレーザ光のレーザエネルギーを皮膜が吸収することによって被切断材の温度を上昇させて、蒸発、溶融を促進させることが出来る。
【００１０】
また、前記皮膜形成は、レーザエネルギーを吸収し得る粉末として、エネルギー吸収率の大きい粉末、例えばカーボンブラック等の黒色の粉末等の皮膜剤を熱源により熱溶解して前記被切断材表面に吐出することが出来る。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、上述の如き構成と作用とを有するので、レーザ切断に供するレーザエネルギーが得易く、レーザ切断の前工程で被切断材の特別な表面処理を不要とすることが出来るため切断時間を短縮すると共に良好な切断面を得ることが出来る。
【００１２】
即ち、被切断材のレーザ切断に先立って、レーザエネルギーを吸収し得る皮膜を予定される切断線を含むその近傍の該被切断材表面に形成することで、レーザ切断する際に切断線に沿って照射されたレーザ光のレーザエネルギーを皮膜が吸収することによって被切断材の温度を上昇させて、蒸発、溶融を促進させることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図により本発明に係るレーザ切断方法の一実施形態を具体的に説明する。図１は本発明に係るレーザ切断方法が適用出来るレーザ切断装置の構成を示す斜視説明図、図２は図１のレーザ切断装置に設けられた皮膜剤供給装置の詳細を示す図、図３は予定される切断線を含むその近傍の被切断材表面に形成された皮膜の様子を示す断面説明図である。
【００１４】
先ず、図１を用いて本発明に係るレーザ切断方法が適用出来るレーザ切断装置の概略構成について説明する。図１において、レーザ切断装置Ａは、平行に敷設された一対のレール１上に載置されて走行し得るように構成され、鋼板等の被切断材Ｂに向けてレーザ光を照射すると共に酸素ガスからなるアシストガスを噴射しつつレーザトーチ７を移動させて切断するように構成されている。
【００１５】
即ち、レーザ切断装置Ａは、一対のレール１上に載置した一対のサドル２ａと、該レール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とを有し、該サドル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、このサドル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。
【００１６】
レーザ発振器４の出射口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との間に形成されるものであり、フレーム２におけるレーザトーチ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との間の光路長を一定に維持するための反転ミラー６が設けられている。
【００１７】
レーザ光のレーザエネルギーを吸収し得る皮膜剤17を吐出する皮膜剤供給装置15及びレーザトーチ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に対して直交する方向に横行させることが可能である。
【００１８】
また、レーザトーチ７はキャリッジ８に沿って昇降可能に設けた昇降ブラケット18に搭載されており、昇降ブラケット18に設けた昇降モータ19を制御することでレーザトーチ７の高さを制御することが出来る。
【００１９】
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を利用して形成される。即ち、レーザ光路５はレーザ発振器４の出射口からガーター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形成されている。
【００２０】
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。
【００２１】
レーザ光路５におけるレーザ発振器４の出射口からレーザトーチ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。
【００２２】
制御盤12にはレーザ切断装置Ａを制御する数値制御（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、皮膜剤供給装置15による皮膜剤17の吐出、昇降モータ19、レーザ発振器４によるレーザ光の出射等を順次制御することで被切断材Ｂに対する皮膜剤17の吐出及びレーザ切断を実行することが可能である。
【００２３】
図２はレーザ切断装置Ａに設けられた皮膜剤供給装置15の詳細を示す図であり、皮膜剤タンク22内に収容された粉末状の皮膜剤17をエアー或いは酸素ガス等を図示しない電磁弁等により制御して供給することで、図３に示すように、酸素ガスと燃焼ガスが供給されて点火されたガスバーナ20の火炎21の中心部から粉末状の皮膜剤17を熱源となる火炎21の燃焼熱により熱溶解して被切断材Ｂ表面に吐出する。尚、図２中、16はガスバーナ20の高さを調節したり退避させるためのエアシリンダである。
【００２４】
皮膜剤17はレーザトーチ７から照射されるレーザ光のレーザエネルギーを吸収し得る粉末材料であり、エネルギー吸収率の大きい粉末、例えばカーボンブラック等の黒色の粉末を適用することが出来る。
【００２５】
次に上記レーザ切断装置Ａを用いて本発明に係るレーザ切断方法について説明する。先ず、被切断材Ｂのレーザ切断に先立って、入力装置13により入力された切断すべき図形情報に基づいてレーザ切断装置Ａの制御を開始することで、走行モータ３、横行モータ９、皮膜剤供給装置15等を順次制御することで被切断材Ｂに対する皮膜剤17の吐出を実行する。
【００２６】
皮膜剤供給装置15は、図３に示すように、点火されたガスバーナ20の火炎21の中心部から粉末状の皮膜剤17を吐出し、吐出された皮膜剤17は、その周囲の熱源となる火炎21の燃焼熱により熱溶解して、予定される切断線23を含むその近傍の被切断材Ｂ表面に吐出され皮膜17ａが形成される。
【００２７】
このように被切断材Ｂ表面の切断すべき図形の全切断線23に沿って皮膜17ａを形成した後、レーザトーチ７をホームポジション（ピアシングポイント）に復帰させ、再度、入力装置13により入力された切断すべき図形情報に基づいてレーザ切断装置Ａの制御を開始することで、走行モータ３、横行モータ９、昇降モータ19、レーザ発振器４等を順次制御することで被切断材Ｂに対するレーザ切断を実行する。
【００２８】
尚、前記実施形態では、被切断材Ｂ表面に皮膜17ａを形成するに際して、ガスバーナ20の火炎による燃焼熱を熱源とした場合の一例について説明したが、溶射等の熱源として一般的に利用されているプラズマアークにより発生する熱源やレーザ光により発生する熱源等を利用して、これ等の熱源により粉末の皮膜剤17を熱溶解して被切断材Ｂ表面に吐出するように構成することも出来る。
【００２９】
上記構成によれば、レーザ切断に供するレーザエネルギーが得難い塗装膜や黒皮、或いは錆等の上から皮膜剤17を吐出、塗布、或いは吹き付けることで、レーザトーチ７によりレーザ切断する際に切断線23に沿って照射されたレーザ光のレーザエネルギーを皮膜17ａが吸収することによって被切断材Ｂの温度を上昇させて、蒸発、溶融を促進させることが出来る。従って、レーザ切断の前工程で被切断材Ｂの特別な表面処理が不要である。
【００３０】
尚、前記実施形態では、皮膜剤供給装置15により被切断材Ｂ表面の切断すべき図形の全切断線23に沿って皮膜17ａを形成する第１工程が完了した後、レーザトーチ７により皮膜17ａの上からレーザ切断する第２工程を実施する構成としたが、皮膜剤供給装置15により予定される切断線23に沿って皮膜17ａを形成しつつ、その後を追ってレーザトーチ７により皮膜17ａの上からレーザ切断するように皮膜剤供給装置15とレーザトーチ７とを同時進行させて制御する構成とすることも出来る。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明の活用例として、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レーザ切断方法に適用出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係るレーザ切断方法が適用出来るレーザ切断装置の構成を示す斜視説明図である。
【図２】図１のレーザ切断装置に設けられた皮膜剤供給装置の詳細を示す図である。
【図３】予定される切断線を含むその近傍の被切断材表面に形成された皮膜の様子を示す断面説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
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
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
15…皮膜剤供給装置
16…エアシリンダ
17…皮膜剤
17ａ…皮膜
18…昇降ブラケット
19…昇降モータ
20…ガスバーナ
21…火炎
22…皮膜剤タンク
23…切断線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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