(57)【要約】  【課題】  パルスレーザの切断限界長さよりも長い箇所を有する金属材料の厚物材であっても、切断限界長さはそのままにパルスレーザ照射により切断する厚物材用レーザ切断方法を提供する。  【解決手段】  切断限界長さ以下の直線上の切断境界部を含むように切断面を形成する直線移動切断面形成を行い（切断順序Ｎ１）、レーザ照射部または厚物材を回転後停止させて切断面と同一面内の残りの接続部に対して新たに切断限界長さ以下の直線上の切断境界部を含むように切断面を形成する直線移動切断面形成を繰り返し行い（切断順序Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４）、最後に、残りの全ての接続部を切断する直線移動切断面形成を行って平面状に切断する（切断順序Ｎ５）厚物材用レーザ切断方法とした。【選択図】  図２
2005169472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルスレーザの切断限界長さよりも長い箇所を有する金属材料の厚物材に対してレーザ照射部または厚物材を移動させつつパルスレーザを照射して切断する、厚物材用レーザ切断方法において、
レーザ照射部または厚物材を移動させながらのパルスレーザ照射により厚物材を切断して切断限界長さ以下の直線上の切断境界部を含むように切断面を形成する直線移動切断面形成を行い、
以下、レーザ照射部または厚物材を回転後停止させ、形成した切断面と同一面内にあってさらにこの切断境界部と交差するようにパルスレーザを照射して切断面と同一面内の残りの接続部に対して新たに切断限界長さ以下の直線上の切断境界部を含むように切断面を形成する直線移動切断面形成を繰り返し行い、
最後に、レーザ照射部または厚物材を回転後停止させ、形成した切断面と同一面内にある残りの全ての接続部を切断する直線移動切断面形成を行って平面状に切断する、
ことを特徴とする厚物材用レーザ切断方法。
【請求項２】
パルスレーザの切断限界長さよりも長い箇所を有する金属材料の厚物材に対してレーザ照射部または厚物材を移動させつつパルスレーザを照射して切断する、厚物材用レーザ切断方法において、
レーザ照射部または厚物材を移動させながらのパルスレーザ照射により厚物材を切断して切断限界長さ以下の直線上の切断境界部を含むように切断面を形成する直線移動切断面形成を行い、
その後にレーザ照射部または厚物材を回転させながらのパルスレーザ照射により円状の切断境界部を含む切断面を形成する回転移動切断面形成を行い、
以下、直前に形成した切断面と同一面内にある残りの接続部に対して新たな直線移動切断面形成と回転移動切断面形成とを複数回にわたり交互に繰り返し行い、
最後に、直前に形成した切断面と同一面内にある残りの全ての接続部を切断する直線移動切断面形成を行って平面状に切断する、
ことを特徴とする厚物材用レーザ切断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属材料の厚物材をパルスレーザ照射により切断する厚物材用レーザ切断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
厚い板状金属材料のワーク（例えば厚さ数十ｍｍのステンレス鋼）や、太い丸棒状金属材料のワークを切断するには、アシストガスを併用したパルスレーザが有利である。このアシストガスとしては酸素を使用することが一般的である。ちなみにアシストガスに不活性ガスを使用すると、同じパルスレーザを用いる場合であっても切断できるワークの厚さ（以下、切断限界長さという）は半分以下となる。
【０００３】
アシストガスを酸素としてステンレスによるワークを切断する場合を考えると、パルスレーザのエネルギーに加え、さらに酸素によるステンレス中の鉄の酸化発熱反応を重畳させて利用するというものであり、切断能力を高めることができる。また、アシストガスはレーザによって加熱されて生じた溶融物をその風圧により排出・除去する役割も果たす。
【０００４】
このようなパルスレーザによる切断について図を参照しつつ説明する。図６はパルスレーザによる切断および切断面を説明する説明図である。切断用トーチ１がワーク２の表面に配置され、また、金属溶融物が除去される自由空間がワーク２の裏面にある。
切断用トーチ１は、その内部に空間（図示せず）が、また、先端にはノズル孔（図示せず）が形成されてアシストガスを噴射するようになされている。さらに、切断用トーチ１の内部空間には集光レンズ（図示せず）が設けられており、レーザ発振器（図示せず）から照射されたパルスレーザビームは集光レンズでビームスポットに集束され、ノズル孔を通じてワーク２に照射するようになされている。
【０００５】
ワーク２の厚さがパルスレーザの切断限界長さよりも短い厚さの場合、パルスレーザはワーク２を貫通して裏面まで到達する。この際金属溶融物はワーク２の裏面から流出するが、アシストガスにより勢いよく流出されて金属溶融物が切断面内に残らない。このような切断は、切断用トーチ１あるいはワーク２の何れかを移動させて所望の切断を行うこととなる。
【０００６】
しかしながら、このようなパルスレーザによる切断では、ワーク２の厚さがパルスレーザの切断限界長さよりも長い厚さの場合に問題が生じていた。この点について図を参照しつつ説明する。図７はセルフバーニングを説明する説明図であり、図７（ａ）は正常に切断したときの切断開始側から切断進行方向に向けて眺めた側面図、図７（ｂ）はセルフバーニングが発生したときの切断開始側から切断進行方向に向けて眺めた側面図である。
【０００７】
パルスレーザの切断限界長さよりも薄いワーク２であるときには、図７（ａ）で示すようにパルスレーザがワーク２を貫通して線状の切断面が形成される。しかしながら、パルスレーザ出力等が同条件であっても切断限界長さよりも厚いワーク２であるときは、図７（ｂ）で示すようにパルスレーザがワーク２を貫通できずに、セルフバーニングが発生する。
【０００８】
このセルフバーニングとは、厚いワーク２を切断するときに厚さ方向の途中まで切断してもそれ以上の深さには進行できず、結果として、アシストガスとして使用した酸素と、金属溶融物とが過剰に留まるため、爆発的に燃焼が進行した後に後方（元に戻る方向・図７（ｂ）では上方向）へ噴出し、その結果、図７（ｂ）に示すように大きな穴（空洞）が生じる、というものである。このようにパルスレーザの切断ではパルスレーザの切断限界長さを超える厚さのワークを切断できないものであった。
【０００９】
しかしながら、レーザ切断においては、一層の厚物のワークを切断したいという要請があった。そこで、従来技術では、パルスレーザを二方向から照射して能力限界以上の厚さの切断を図っている。以下、直径１２０ｍｍのステンレス鋼を切断する場合を例として、切断限界長さの違いによる切断方法の相違について説明する。
特に図示しないがパルスレーザの切断限界長さが１２０ｍｍを超えるような場合、厚さ１２０ｍｍのワークを、問題なく切断できる。
しかしながら、パルスレーザの切断限界長さが１００ｍｍの場合には切断に工夫がいる。この点について図を参照しつつ説明する。図８はパルスレーザによる二方向からの照射による切断および切断面を説明する説明図であり、切断能力１００ｍｍで１２０ｍｍの金属丸棒ワークの繰り返し走査による切断方法の全体手順を示す。
【００１０】
図８に示すように、斜線太矢印Ａ１は切断開始時のパルスレーザの照射方向（以下、開始時レーザ照射方向）を示し、白抜き太矢印Ａ２は切断終了時のパルスレーザ照射方向（以下、終了時レーザ照射方向）を示し、黒色太矢印Ａ３は切断途中のパルスレーザ照射方向（以下、切断途中レーザ照射方向）を示し、何れも切断用トーチの位置を想定している。また、細矢印Ｂは切断用トーチの移動方向（以下、トーチ移動方向）を示している。ここにＡ３のレーザ照射線Ｔの長さは切断限界長さである１００ｍｍを示す。
まず、切断順序Ｎ１で示すように、開始時レーザ照射方向Ａ１を切断開始としてパルスレーザを照射しつつ、終了時レーザ照射方向Ａ２まで切断用トーチをトーチ移動方向Ｂへ移動させれば、切断境界部Ｌ１まで切断されて、点描画した面のような切断面Ｓ１ができる。
続いて、切断順序Ｎ２で示すように、切断用トーチを９０°回転させた状態で、開始時レーザ照射方向Ａ１を切断開始としてレーザを照射しつつ、終了時レーザ照射方向Ａ２まで切断用トーチをトーチ移動方向Ｂへ移動させれば、レーザ照射線Ｔにより切断されていって、最終的に残りのすべての面が切断される。
このように、パルスレーザの切断限界長さが１００ｍｍであっても多数の切断を行うことにより、結果として直径１２０ｍｍの丸棒を２回の走査で切断できることになる。
【００１１】
しかしながら、パルスレーザの切断限界長さ９０ｍｍとした場合には、先に説明した方法と同様な方法であっても問題が生じる。この点について図を参照しつつ説明する。図９はパルスレーザによる二方向からの照射により切断および切断面を説明する説明図であり、切断能力９０ｍｍで１２０ｍｍの金属丸棒ワークの繰り返し走査による切断方法の全体手順金属ワーク切断不具合例を示す図である。ここにＡ３のレーザ照射線Ｔの長さは切断限界長さである９０ｍｍを示す。
図９の切断順序Ｎ１で示すように、開始時レーザ照射方向Ａ１を切断開始としてレーザを照射しつつ、終了時レーザ照射方向Ａ２まで切断用トーチをトーチ移動方向Ｂへ移動させれば、切断境界部Ｌ１まで分断され、点描画した面のような切断面Ｓ１ができる。
しかしながら、切断順序Ｎ２で示すように、切断用トーチを９０°回転させた状態で、レーザを照射してもこの切断は切断限界長さを超える切断であって、レーザ照射線Ｔは切断境界部Ｌ１まで到達しない。このため、切断用トーチをワークの外部に設定、および、レーザ照射の裏面側に自由空間という切断条件を満足できずに、セルフバーニングが発生するおそれがあり、万全な切断法ではなかった。
【００１２】
なお、レーザ加工技術の従来技術では、例えば、特許文献１（発明の名称：レーザ加工方法およびレーザ加工装置）に記載された発明が知られている。
しかしながら、特許文献１にも、パルスレーザの切断限界長さよりも長い厚さのワークを切断する技術について開示されていなかった。
【００１３】
【特許文献１】特開平１１−１０３８０号公報（図３，図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
そこで、上記した問題点に鑑みて本発明はなされたものであり、その目的は、パルスレーザの切断限界長さよりも長い箇所を有する金属材料の厚物材であっても、切断限界長さはそのままにパルスレーザ照射により切断する厚物材用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】
【００１５】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る発明の厚物材用レーザ切断方法は、
パルスレーザの切断限界長さよりも長い箇所を有する金属材料の厚物材に対してレーザ照射部または厚物材を移動させつつパルスレーザを照射して切断する、厚物材用レーザ切断方法において、
レーザ照射部または厚物材を移動させながらのパルスレーザ照射により厚物材を切断して切断限界長さ以下の直線上の切断境界部を含むように切断面を形成する直線移動切断面形成を行い、
以下、レーザ照射部または厚物材を回転後停止させ、形成した切断面と同一面内にあってさらにこの切断境界部と交差するようにパルスレーザを照射して切断面と同一面内の残りの接続部に対して新たに切断限界長さ以下の直線上の切断境界部を含むように切断面を形成する直線移動切断面形成を繰り返し行い、
最後に、レーザ照射部または厚物材を回転後停止させ、形成した切断面と同一面内にある残りの全ての接続部を切断する直線移動切断面形成を行って平面状に切断する、
ことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の請求項２に係る発明の厚物材用レーザ切断方法は、
パルスレーザの切断限界長さよりも長い箇所を有する金属材料の厚物材に対してレーザ照射部または厚物材を移動させつつパルスレーザを照射して切断する、厚物材用レーザ切断方法において、
レーザ照射部または厚物材を移動させながらのパルスレーザ照射により厚物材を切断して切断限界長さ以下の直線上の切断境界部を含むように切断面を形成する直線移動切断面形成を行い、
その後にレーザ照射部または厚物材を回転させながらのパルスレーザ照射により円状の切断境界部を含む切断面を形成する回転移動切断面形成を行い、
以下、直前に形成した切断面と同一面内にある残りの接続部に対して新たな直線移動切断面形成と回転移動切断面形成とを複数回にわたり交互に繰り返し行い、
最後に、直前に形成した切断面と同一面内にある残りの全ての接続部を切断する直線移動切断面形成を行って平面状に切断する、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
以上のような本発明によれば、パルスレーザの切断限界長さよりも長い箇所を有する金属材料の厚物材であっても、切断限界長さはそのままにパルスレーザ照射により切断する厚物材用レーザ切断方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
続いて、本発明を実施するための最良の形態について、図を参照しつつ説明する。図１，図２は本形態の厚物材用レーザ切断方法の説明図であり、切断能力８０ｍｍに対して厚物材として直径１２０ｍｍのステンレス丸棒のワークを繰り返し走査により切断する方法の全体手順を示す図である。
本形態の厚物材用レーザ切断方法は、レーザ照射部の一具体例として先に図６を用いて説明したような切断用トーチ、さらに回転・水平方向移動が可能な移動保持部（図示せず）と、が設けられた装置により切断される。この装置では、切断用トーチの位置を変更せず、ワークを所定の位置になるように回転・水平方向に移動させて切断するものである。この移動保持部はワーク２が取り付けられ所望位置に回転・水平方向移動させることができる。
なお、ワーク２を移動させるのではなく、切断用トーチ１を移動させるような装置、例えばロボットアームで切断用トーチ１を把持し、ロボットアームを水平方向移動および回転移動させるようにしてもよい。
いずれにせよ切断用トーチ１とワーク２とは相対的に回転・水平移動がなされるように構成されていれば本発明の厚物材用レーザ切断方法を実施可能である。
【００１９】
切断用トーチはアシストガスとともにパルスレーザビームを出力し、切断限界長さを超える切断を行う。パルスレーザとして具体的にはパルスＹＡＧレーザ出力とし、切断能力として厚さ８０ｍｍのステンレス鋼を切断できる能力を確保する。このパルスレーザ出力を光ファイバで伝送して切断用トーチからパルスレーザをアシストガスとともに出力させ、直径１２０ｍｍのステンレス丸棒を以下の方法にて切断する。
【００２０】
この際、図１，図２に示すように５回の繰り返し走査で切断する。円の直径は、図１で示すように、１２０ｍｍのステンレス丸棒を示している。なお、切断境界線Ｌ１〜Ｌ４およびレーザ照射線Ｔは切断限界長さとなる８０ｍｍを示している。
切断は切断順序Ｎ１から開始する。図１，図２で示すように、円外の斜線太矢印Ａ１は開始時レーザ照射方向を、白抜き太矢印Ａ２は終了時レーザ照射方向を示し、切断用トーチの位置を示す。切断は、開始が開始時レーザ照射方向Ａ１の位置から始まり、終了が終了時レーザ照射方向Ａ２の位置で終わるものとする。
【００２１】
図１で示すように、切断用トーチを円外から細矢印Ｂのトーチ移動方向に移動させながらのパルスレーザ照射により厚物材を切断して切断限界長さの切断境界部Ｌ１を含むように切断面Ｓ１を形成する。この切断境界部Ｌ１は、切断限界長さとちょうど同じの長さ８０ｍｍであり、第１回目の切断順序Ｎ１でそこまでは切断できることを意味している。このような直線移動切断面形成を行って、図２で示すように、円内の切断面Ｓ１の部分のみを切断・除去する。
これは、切断限界長さが８０ｍｍと短いが、図８，図９で示した切断順序Ｎ１と同様の切断であり、セルフバーニングが起こることなく、レーザ照射による金属溶融物は除去される範囲内のみを切断することになる。
【００２２】
次に、図１の切断順序Ｎ２で示す同様の直線移動切断面形成による切断（矢印Ａ１から矢印Ａ２までの切断用トーチの矢印Ｂ方向の移動による切断）により、図２で示すように、円内の切断面Ｓ２の部分を切断・除去する。このとき、切断境界線Ｌ２は、切断境界線Ｌ１の中心ａを通過するように設定されている。つまり、切断順序Ｎ２の切断終了地点は切断順序Ｎ１で切断された最深部ａとしている。
なお、切断方向の決定であるが、切断境界線Ｌ１に垂直の線であって、かつ丸棒の中心を通る一点鎖線α（ｙ軸と共通）を決定し、この波線αと切断境界線Ｌ１との交点ａを通り、円端から８０ｍｍの直線となるように決定した。これが一番中心に近い箇所まで切断できる切断方法である。この走査により、切断境界線Ｌ２まで切断される。
このとき切断順序Ｎ２で切断される箇所のレーザ照射に対する裏面は、すでに切断順序Ｎ１によって切断されているので、自由空間となっており、切断順序Ｎ２の切断で発生した金属溶融物は除去される。
【００２３】
次に、図１の切断順序Ｎ３で示す同様の直線移動切断面形成による切断（矢印Ａ１から矢印Ａ２までの切断用トーチの矢印Ｂ方向の移動による切断）により、図２で示すように、円内の切断面Ｓ３の部分を切断・除去する。このとき、切断境界線Ｌ３は、切断境界線Ｌ２の点ｂを通過して切断するように設定されている。
なお、切断方向の決定であるが、切断境界線Ｌ２に垂直の線であって、かつ丸棒の中心を通る波線βを決定し、この波線βと切断境界線Ｌ２との交点ｂを通り、円端から８０ｍｍの直線となるように決定した。これが一番中心に近い箇所まで切断できる切断方法である。この走査により、切断境界線Ｌ３まで切断される。
切断順序Ｎ３で切断される箇所のレーザ照射に対する裏面は、すでに切断順序Ｎ１，Ｎ２によって切断されているので、自由空間となっており、切断順序Ｎ３の切断で発生した金属溶融物は除去される。
【００２４】
次に、図１の切断順序Ｎ４で示す同様の直線移動切断面形成による切断（矢印Ａ１から矢印Ａ２までの切断用トーチの矢印Ｂ方向の移動による切断）により、図２で示すように、円内の切断面Ｓ４の部分を切断・除去する。このとき、切断用トーチの先端はステンレス丸棒の外側にあり、切断境界線Ｌ４は、切断境界線Ｌ２の点ｃを通過して切断するように設定されている。
なお、切断方向の決定であるが、切断境界線Ｌ３に垂直の線であって、かつ丸棒の中心を通る波線γを決定し、この波線γと切断境界線Ｌ３との交点ｃを通り、円端から８０ｍｍの直線となるように決定した。この走査により、切断境界線Ｌ４まで切断される。
切断順序Ｎ４で切断される箇所のレーザ照射に対する裏面は、すでに切断順序Ｎ２，Ｎ３によって切断されているので、自由空間となっており、切断順序Ｎ４の切断で発生した金属溶融物は除去される。
【００２５】
次に、図１の切断順序Ｎ５で示す同様の直線移動切断面形成による切断（矢印Ａ１から矢印Ａ２までの切断用トーチの矢印Ｂ方向の移動による切断）により、図２で示すように、円内の切断面Ｓ５の部分を切断・除去する。このとき、残りはレーザ照射線Ｔの直線８０ｍｍで示したように、切断限界長さ以内であるため、すべて切断できることになる。この切断順序Ｎ５の切断が一番切断長としては長くなる。
切断順序Ｎ５で切断される箇所のレーザ照射に対する裏面は、すでに切断順序Ｎ３，Ｎ４によって切断されているので、自由空間となっており、切断順序Ｎ５の切断で発生した金属溶融物は除去される。
【００２６】
以上の逐次切断されていく状況を、切断している箇所（斜線部）、すでに切断された箇所（白色部）、および未だ切断されていない箇所（描画部）を、それぞれ色分けして、図２に示す。それぞれの切断走査により、斜線で示された部分が切断・除去されていく。この結果、切断能力の厚さ８０ｍｍであっても、５回の繰り返し走査により、直径１２０ｍｍの丸棒をも切断することができる。
【００２７】
なお、この切断方法では、図１を用いて説明したように、各切断の最後で一番中心付近を通過するような切断境界線を形成するように切断することを原則として説明した。ワークを回転させる各角度は、コンピュータ等に計算で求めることができ、その計算結果に基づいて、移動保持部を移動させてワークの位置決めを行うこととなる。
【００２８】
ここで、図１の類似した角度として、それぞれ４５°ずつ回転していけば、レーザ照射方向の設定が容易になる。この点について図を参照しつつ説明する、図３は、簡易型の厚物材用レーザ切断方法の説明図である。図３で示すように、４５°ずつの回転として、図１と同様の切断法を示した図であるが、切断用トーチは円外にあり、直線の切断終端はすでに切断・除去された箇所にきていることがわかる。従って、４５°ずつのワークの回転を伴いつつ、逐次直線移動切断面形成を繰り返し行えば、図１の方法と同様に、８０ｍｍの切断能力で、直径１２０ｍｍの丸棒を切断できることがわかる。
【００２９】
上述のように、直径１２０ｍｍの丸棒を切断する場合、切断能力８０ｍｍの場合には、５回の繰り返し走査で切断できる。ちなみに、切断能力９０ｍｍの場合には、３回の繰り返し走査で切断でき、また、切断能力７０ｍｍの場合には、１１回の繰り返し走査で切断できる。
なお、従来技術として説明したが、切断能力１００ｍｍの場合には、図８に示したように、２回の繰り返し走査で切断できる。
このような方法を使用することにより、丸棒の直径の半分を超える切断能力があれば、できる限り中心に近い切断終了線になるように逐次切断を繰り返すことにより、切断可能である。
【００３０】
また、他の切断方法として角材の切断方法について図を参照しつつ説明する。図４は角材の厚物材用レーザ切断方法の説明図である。切断能力が８０ｍｍであって１辺１２０ｍｍの正方形の角材を想定した切断法である。ここでは切断順序Ｎ１〜Ｎ７により上記と同様の切断を行って、７回の繰り返し走査で切断できることを示す。なお、Ｎ１〜Ｎ６の各線は切断境界線と一致しており、また、Ｎ７は、切断途中のレーザ照射線を表している。
【００３１】
このように本形態では、切断用トーチまたはワークを移動させながらのパルスレーザ照射によりワークを切断して切断限界長さ以下の直線上の切断境界部を含むように切断面を形成する直線移動切断面形成を行い（例えば本形態の切断順序Ｎ１）、
以下、切断用トーチまたはワークを回転後停止させ、形成した切断面と同一面内にあってさらにこの切断境界部と交差するようにパルスレーザを照射して切断面と同一面内の残りの接続部に対して新たに切断限界長さ以下の直線上の切断境界部を含むように切断面を形成する直線移動切断面形成を繰り返し行い（例えば本形態の切断順序Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４）、
最後に、切断用トーチまたはワークを回転後停止させ、形成した切断面と同一面内にある残りの全ての接続部を切断する直線移動切断面形成を行って平面状に切断する（例えば本形態の切断順序Ｎ５）ため、切断限界長さを超える厚物材であっても、切断できるような厚物材用レーザ切断方法とすることができる。
【００３２】
続いて、本発明を実施するための他の最良の形態について、図を参照しつつ説明する。図５は他の形態の厚物材用レーザ切断方法の説明図である。切断能力以上の太い金属ワークを逐次外周からの切断による切断全体手順を示す図である。
この場合にも、レーザ側の切断能力は８０ｍｍで、ワークは直径１２０ｍｍとし、各矢印、および符号は先の説明と同様であり、重複する説明を省略する。
【００３３】
まず、切断順序Ｎ１で切断用トーチ（またはワーク）を移動させて切断境界部Ｌ１まで切断して、円内の切断面Ｓ１の部分を切断・除去する直線移動切断面形成を行う。これは図１の切断面Ｓ１の切断とまったく同じである。この最終状態の終了時レーザ照射方向を維持してレーザ照射を行いつつ、切断順序Ｎ２のようにワーク（または切断用トーチ）を回転させて円状の切断境界部Ｌ２を形成していく。この結果、円内のドーナツ状の切断面Ｓ２を切断・除去する回転移動切断面形成を行う。
【００３４】
以下、同様に、切断順序Ｎ３で切断用トーチ（またはワーク）を移動させて切断境界部Ｌ３まで切断されて円内の切断面Ｓ３の部分を切断・除去する直線移動切断面形成を行い、この最終状態の終了時レーザ照射方向を維持してレーザ照射を行いつつ、次に切断順序Ｎ４のようにワーク（または切断用トーチ）を回転させて切断境界部Ｌ４を形成し、円内のドーナツ状の切断面Ｓ４を切断・除去する回転移動切断面形成を行う。
続いて、切断順序Ｎ５の切断用トーチ（またはワーク）を移動させて切断境界部Ｌ５まで切断されて円内の切断面Ｓ５の部分を切断・除去する直線移動切断面形成を行い、この最終状態の終了時レーザ照射方向を維持してレーザ照射を行いつつ、次に切断順序Ｎ６のようにワーク（または切断用トーチ）を回転させて切断境界部Ｌ６を形成し、円内のドーナツ状の切断面Ｓ６を切断・除去する回転移動切断面形成を行う。
【００３５】
続いて、切断順序Ｎ７の切断用トーチ（またはワーク）の移動により切断境界部Ｌ７まで切断されて円内の切断面Ｓ７の部分を切断・除去する直線移動切断面形成を行い、この最終状態の終了時レーザ照射方向を維持してレーザ照射を行いつつ、次に切断順序Ｎ８のようにワーク（または切断用トーチ）を回転させて切断境界部Ｌ８を形成し、円内のドーナツ状の切断面Ｓ８が切断・除去する回転移動切断面形成を行う。
最終的に切断順序Ｎ９のように残った部分を直線移動切断面形成により切断して切断を終了する。
最終的に、９回の走査で直径１２０ｍｍの丸棒を、切断能力８０ｍｍの性能で切断・分離できる。なお、切断用トーチはワーク外部にあり、レーザ照射裏面に相当する限界面はすでに切断・除去されているために、自由空間となっており、切断にとっては差し支えないことがわかる。
【００３６】
このような本形態の切断方法は、切断用トーチまたはワークを移動させながらのパルスレーザ照射によりワークを切断して切断限界長さ以下の直線上の切断境界部を含むように切断面を形成する直線移動切断面形成を行い（例えば本形態の切断順序Ｎ１）、
その後にパルスレーザ照射によりワークを回転させながらのパルスレーザ照射により円状の切断境界部を含む切断面を形成する回転移動切断面形成を行い（例えば本形態の切断順序Ｎ２）、
以下、直前に形成した切断面と同一面内にある残りの接続部に対して新たな直線移動切断面形成（例えば本形態の切断順序Ｎ３，Ｎ５，Ｎ７）と回転移動切断面形成（例えば本形態の切断順序Ｎ４，Ｎ６，Ｎ８）とを複数回にわたり交互に繰り返し行い（例えば本形態の切断順序Ｎ３→Ｎ４→Ｎ５→Ｎ６→Ｎ７→Ｎ８）、
最後に、直前に形成した切断面と同一面内にある残りの全ての接続部を切断する直線移動切断面形成を行って平面状に切断する（例えば本形態の切断順序Ｎ９）ため、切断限界長さを超える厚物材であっても、切断できるような厚物材用レーザ切断方法とすることができる。
【００３７】
以上説明した本発明の厚物材用レーザ切断方法について説明した。これら切断方法では、ピークパワーの高いパルスＹＡＧレーザの切断能力をより向上させている。しかもＹＡＧレーザは光ファイバにより、レーザエネルギーを伝送できることから、特殊な環境での切断が可能である。特に、放射性廃棄物処理の分野においては、光ファイバの一部、および切断用トーチとその制御部のみを放射線管理区域内に設置すればいいので、有効性は増す。
その結果、上記のようなパルスレーザの繰り返し走査による切断方法は、金属製のワークの半径を超える厚さに対する切断能力を有していれば、繰り返し走査による切断が可能である。当然、切断用トーチはワークの外部に設定でき、かつ裏面側はワークの溶融物の流出・除去ができる条件をみたす。その結果、多様なワークへ適用でき、汎用性は高い。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明を実施するための最良の形態の厚物材用レーザ切断方法の説明図である。
【図２】本発明を実施するための最良の形態の厚物材用レーザ切断方法の説明図である。
【図３】簡易型の厚物材用レーザ切断方法の説明図である。
【図４】角材の厚物材用レーザ切断方法の説明図である。
【図５】本発明を実施するための他の最良の形態の厚物材用レーザ切断方法の説明図である。
【図６】パルスレーザによる切断および切断面を説明する説明図である。
【図７】セルフバーニングを説明する説明図であり、図７（ａ）は正常に切断したときの切断開始側から切断進行方向に向けて眺めた側面図、図７（ｂ）はセルフバーニングが発生したときの切断開始側から切断進行方向に向けて眺めた側面図である。
【図８】パルスレーザを用いる二方向からの照射による切断および切断面を説明する説明図である。
【図９】パルスレーザを用いる二方向からの照射による切断および切断面を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
１：切断用トーチ
２：ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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