JPH0663784A - レーザ加工用ノズル - Google Patents
レーザ加工用ノズルInfo
- Publication number
- JPH0663784A JPH0663784A JP4224332A JP22433292A JPH0663784A JP H0663784 A JPH0663784 A JP H0663784A JP 4224332 A JP4224332 A JP 4224332A JP 22433292 A JP22433292 A JP 22433292A JP H0663784 A JPH0663784 A JP H0663784A
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- Japan
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- nozzle
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- Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】圧延用ロールの表面をレーザにて粗面化する際
に穴の周囲が盛り上がった形状のドーナツ形のクレータ
を形成する。 【構成】レーザ加工用ノズルを使用し、集光レンズ3の
前にて完全にパルス化されたCO2 レーザビーム1で直
径600mmφの圧延用ロール6にレーザダル加工を施
した。アシストガスには空気を使用しレーザビームと同
軸に120ml/minをガス導入口7から供給し、一
方、ノズル先端に取付けた羽根車11をモータ8により
歯車9、10を介して強制的に回転させ、周縁部のアシ
ストガスを除去し、レーザビームによって溶融した金属
の中心部のみにガス圧力を集中させた。
に穴の周囲が盛り上がった形状のドーナツ形のクレータ
を形成する。 【構成】レーザ加工用ノズルを使用し、集光レンズ3の
前にて完全にパルス化されたCO2 レーザビーム1で直
径600mmφの圧延用ロール6にレーザダル加工を施
した。アシストガスには空気を使用しレーザビームと同
軸に120ml/minをガス導入口7から供給し、一
方、ノズル先端に取付けた羽根車11をモータ8により
歯車9、10を介して強制的に回転させ、周縁部のアシ
ストガスを除去し、レーザビームによって溶融した金属
の中心部のみにガス圧力を集中させた。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は圧延用ロールの粗面化方
法に関し、さらに詳しくは、金属圧延用のロールの表面
にパルスレーザビームにより形成する微小クレータの形
状及び寸法を制御するためのレーザ加工用ノズルに関す
る。
法に関し、さらに詳しくは、金属圧延用のロールの表面
にパルスレーザビームにより形成する微小クレータの形
状及び寸法を制御するためのレーザ加工用ノズルに関す
る。
【0002】
【従来の技術】金属圧延用ロールはしばしば粗面化加工
して用いられている。ロール表面を粗面化する方法とし
て従来広く用いられてきた技術としては、ショットブラ
スト及び放電加工が知られている。これに対し、最近レ
ーザを利用した粗面化加工法が試みられている。その1
例としては、回転しているロールの表面にパルス化した
レーザビームを照射し、パルス1個当り1個の微小なク
レータをロール表面に無数に配列することにより、規則
的なプロフィールを有する粗面を生成する方法がある。
して用いられている。ロール表面を粗面化する方法とし
て従来広く用いられてきた技術としては、ショットブラ
スト及び放電加工が知られている。これに対し、最近レ
ーザを利用した粗面化加工法が試みられている。その1
例としては、回転しているロールの表面にパルス化した
レーザビームを照射し、パルス1個当り1個の微小なク
レータをロール表面に無数に配列することにより、規則
的なプロフィールを有する粗面を生成する方法がある。
【0003】ショットブラストや放電加工により生成し
た粗面は不規則な山と谷で構成され、この粗面をもつロ
ールにより圧延された金属板の表面にはやはり同様の粗
面が構成される。このような鋼板はプレス加工を施すと
きに粗面の凹部に潤滑油が貯溜され、プレス作業が容易
になることはよく知られた事実であり、一方不規則な粗
面は塗装後の仕上がり品質、いわゆる光沢性、写像性を
低下させるという相反する効果があることもよく知られ
た事実である。
た粗面は不規則な山と谷で構成され、この粗面をもつロ
ールにより圧延された金属板の表面にはやはり同様の粗
面が構成される。このような鋼板はプレス加工を施すと
きに粗面の凹部に潤滑油が貯溜され、プレス作業が容易
になることはよく知られた事実であり、一方不規則な粗
面は塗装後の仕上がり品質、いわゆる光沢性、写像性を
低下させるという相反する効果があることもよく知られ
た事実である。
【0004】これに対し、レーザを用いて規則的な粗面
プロフィールを与えたロールにより圧延された金属板
は、上記の2つの矛盾した潤滑性と光沢性の要求を双方
共も満足させることができる性質を有することが判明
し、レーザによる粗面加工法の重要性が注目されるに至
った。特公昭60−2156号公報には、ビーム径を調
節することにより穴径を調節し、同一穴に対するビーム
照射時間(Qスイッチングの回数)の調整により、穴深
さを調整する方法が示されている。しかしながら穴の形
状、すなわち溶融メタルの断面形状を制御した形状を持
つクレータを生成させることには触れていない。
プロフィールを与えたロールにより圧延された金属板
は、上記の2つの矛盾した潤滑性と光沢性の要求を双方
共も満足させることができる性質を有することが判明
し、レーザによる粗面加工法の重要性が注目されるに至
った。特公昭60−2156号公報には、ビーム径を調
節することにより穴径を調節し、同一穴に対するビーム
照射時間(Qスイッチングの回数)の調整により、穴深
さを調整する方法が示されている。しかしながら穴の形
状、すなわち溶融メタルの断面形状を制御した形状を持
つクレータを生成させることには触れていない。
【0005】パルスレーザビームにより圧延ロール表面
に生成されるクレータ形状は、このロールを用いて圧延
された金属板の表面性状に大きな影響を与えると同時
に、圧延によって生じるロール表面の摩耗あるいは塑性
変形による粗度低下に対する耐久力に大きな影響を及ぼ
す。そのために、最も望ましいクレータ形状としては、
図5に示すような溶融金属12が穴の周囲に均等に盛り
上がった盛り上り16をもつドーナツ形状のクレータで
ある。このようなクレータを生成することができれば、
前述の圧延板のプレス加工性を向上させることができる
と共にロールの耐摩耗性を向上させることができる。そ
のため、図7に示すような形状のクレータを形成するた
めにアシストガスをレーザビームと同軸方向から加工面
に垂直に噴射することが述べられている。
に生成されるクレータ形状は、このロールを用いて圧延
された金属板の表面性状に大きな影響を与えると同時
に、圧延によって生じるロール表面の摩耗あるいは塑性
変形による粗度低下に対する耐久力に大きな影響を及ぼ
す。そのために、最も望ましいクレータ形状としては、
図5に示すような溶融金属12が穴の周囲に均等に盛り
上がった盛り上り16をもつドーナツ形状のクレータで
ある。このようなクレータを生成することができれば、
前述の圧延板のプレス加工性を向上させることができる
と共にロールの耐摩耗性を向上させることができる。そ
のため、図7に示すような形状のクレータを形成するた
めにアシストガスをレーザビームと同軸方向から加工面
に垂直に噴射することが述べられている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】レーザビームの照射方
向と同一な方向からアシストガスを吹き付けるノズルは
広範囲に見れば多種多様なものがあるが、正確にレーザ
ビームの照射軸と同一な方向からアシストガスを吹き付
ける構造のレーザ加工用ノズルは公知のものとしては図
8に示すものがある。図8に示すノズルの問題点は、プ
ラスの圧力をレーザ照射時の溶融メタル全体に対して作
用させてしまうという点である。
向と同一な方向からアシストガスを吹き付けるノズルは
広範囲に見れば多種多様なものがあるが、正確にレーザ
ビームの照射軸と同一な方向からアシストガスを吹き付
ける構造のレーザ加工用ノズルは公知のものとしては図
8に示すものがある。図8に示すノズルの問題点は、プ
ラスの圧力をレーザ照射時の溶融メタル全体に対して作
用させてしまうという点である。
【0007】したがって、このようなノズルでは、本発
明が目的とする微細加工において、溶融メタルの中心部
のみにプラスの圧力を作用させることができない。その
ために穴の周囲に均等に盛り上がった盛り上り16をも
つドーナツ形状のクレータにおいても、盛り上り16の
高さをあまり大きくすることができない。従って、この
ロールを用いて圧延した鋼板は、凹部に潤滑油が貯留す
る量がそれほど多くならない。その結果、プレス加工性
は従来のショットブラスト等による粗面化されたものよ
りは向上するが、より高度のプレス加工性を要求される
ものについては不足することがある。
明が目的とする微細加工において、溶融メタルの中心部
のみにプラスの圧力を作用させることができない。その
ために穴の周囲に均等に盛り上がった盛り上り16をも
つドーナツ形状のクレータにおいても、盛り上り16の
高さをあまり大きくすることができない。従って、この
ロールを用いて圧延した鋼板は、凹部に潤滑油が貯留す
る量がそれほど多くならない。その結果、プレス加工性
は従来のショットブラスト等による粗面化されたものよ
りは向上するが、より高度のプレス加工性を要求される
ものについては不足することがある。
【0008】本発明はパルスビームにより生成された個
々のクレータに関してビーム照射時の溶融メタルの流動
を制御し、穴の形状を所望の形状にしようというもので
ある。
々のクレータに関してビーム照射時の溶融メタルの流動
を制御し、穴の形状を所望の形状にしようというもので
ある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、圧延用ロール
の表面をレーザにて粗面化する際に使用するレーザ加工
用ノズルにおいて、レーザ光の投射中心軸の周囲に、レ
ーザ光の投射方向と同じ方向からアシストガスを噴出さ
せる環状スリットを配置すると共に、スリットの外周部
に、噴出ガスの周縁部のガス衝突圧を減殺するガス圧力
調整装置を配置したことを特徴とするレーザ加工用ノズ
ルを提供するものである。
の表面をレーザにて粗面化する際に使用するレーザ加工
用ノズルにおいて、レーザ光の投射中心軸の周囲に、レ
ーザ光の投射方向と同じ方向からアシストガスを噴出さ
せる環状スリットを配置すると共に、スリットの外周部
に、噴出ガスの周縁部のガス衝突圧を減殺するガス圧力
調整装置を配置したことを特徴とするレーザ加工用ノズ
ルを提供するものである。
【0010】噴出ガスの周縁部のガス衝突圧を減殺する
ガス圧力調整装置としては具体的には、ガスを発散させ
る羽根車、ガスを吸引除去する吸引装置等を用いること
ができる。
ガス圧力調整装置としては具体的には、ガスを発散させ
る羽根車、ガスを吸引除去する吸引装置等を用いること
ができる。
【0011】
【作用】レーザ加工用ノズルのレーザ光の投射中心軸の
周囲に、レーザ光の投射方向と同じ方向からアシストガ
スを噴出させる環状スリットを配置した場合のアシスト
ガスの圧力の作用範囲を図4に示した。図4(a)は図
8に示す従来のノズルを用いて被加工物を加工したとき
の加工点におけるアシストガスの圧力分布状態を表わし
ている。プラスのアシストガス圧力13が溶融金属12
の全体に作用している。
周囲に、レーザ光の投射方向と同じ方向からアシストガ
スを噴出させる環状スリットを配置した場合のアシスト
ガスの圧力の作用範囲を図4に示した。図4(a)は図
8に示す従来のノズルを用いて被加工物を加工したとき
の加工点におけるアシストガスの圧力分布状態を表わし
ている。プラスのアシストガス圧力13が溶融金属12
の全体に作用している。
【0012】これに対して図4(b)は、アシストガス
の周縁部の圧力を減殺し、溶融金属12の中央部のみに
プラスの圧力13が作用しているため、結果的に図4
(c)に示すような断面をもつクレータを加工する状態
となる。本発明のレーザ加工用ノズルは、アシストガス
がレーザ加工部のみに作用するようなガス圧力制御装置
の一例として、図1、図2に示すようにノズル5の先端
部に羽根車11を取付けた。この羽根車11を強制的に
回転させることによって、加工点周囲に負圧を生じさせ
ることができ、結果的にアシストガスのプラスの圧力1
3の作用範囲を小さくすることができた。また、この羽
根車11の回転数を調整することによって、圧力の作用
範囲をコントロールすることができる。言い換えればク
レータの形状を所望の形状に容易に設定することがで
き、また、安定で均一な加工が可能となる。なお、圧力
調整装置としては、図3に示すようなフード23をノズ
ルの先端に設け、このフード23からアシストガスを吸
引するスリットを設けてガス抜き(抽気24)を行うも
のでもよい。
の周縁部の圧力を減殺し、溶融金属12の中央部のみに
プラスの圧力13が作用しているため、結果的に図4
(c)に示すような断面をもつクレータを加工する状態
となる。本発明のレーザ加工用ノズルは、アシストガス
がレーザ加工部のみに作用するようなガス圧力制御装置
の一例として、図1、図2に示すようにノズル5の先端
部に羽根車11を取付けた。この羽根車11を強制的に
回転させることによって、加工点周囲に負圧を生じさせ
ることができ、結果的にアシストガスのプラスの圧力1
3の作用範囲を小さくすることができた。また、この羽
根車11の回転数を調整することによって、圧力の作用
範囲をコントロールすることができる。言い換えればク
レータの形状を所望の形状に容易に設定することがで
き、また、安定で均一な加工が可能となる。なお、圧力
調整装置としては、図3に示すようなフード23をノズ
ルの先端に設け、このフード23からアシストガスを吸
引するスリットを設けてガス抜き(抽気24)を行うも
のでもよい。
【0013】
【実施例】図1に示すレーザ加工用ノズルを使用し、ミ
ラー2、集光レンズ3の前にて完全にパルス化されたC
O2 レーザビーム1で直径600mmφの圧延用ロール
6を加工した。アシストガスには空気を使用し120m
l/minでガス導入口7から供給し、ノズル先端に取
付けた羽根車11はモータ8により歯車9、10を介し
て強制的に回転させた。羽根車は図2に示すような遠心
形の半径方向流動の後退形の羽根つきの羽根車11を用
いた。図2(a)は羽根車11の形状を示し、図2
(b)はノズル5への取付を示している。羽根車11は
ノズル5の先端に外嵌し、ストップリング22で保持さ
れている。なお、ノズル5の先端部は環状のセラミック
板21によって保護されている。
ラー2、集光レンズ3の前にて完全にパルス化されたC
O2 レーザビーム1で直径600mmφの圧延用ロール
6を加工した。アシストガスには空気を使用し120m
l/minでガス導入口7から供給し、ノズル先端に取
付けた羽根車11はモータ8により歯車9、10を介し
て強制的に回転させた。羽根車は図2に示すような遠心
形の半径方向流動の後退形の羽根つきの羽根車11を用
いた。図2(a)は羽根車11の形状を示し、図2
(b)はノズル5への取付を示している。羽根車11は
ノズル5の先端に外嵌し、ストップリング22で保持さ
れている。なお、ノズル5の先端部は環状のセラミック
板21によって保護されている。
【0014】羽根車の回転数が約500rpm以上とな
るとクレータ形状に影響を与えることを確認した。この
影響は羽根車の形状、加工するロールとの距離等の調整
によって変化する。結果を図6に示す。図6(a)は一
般的に行われているレーザダル加工時のクレータ形状で
ある。図6(b)は図8に示す装置により加工されたク
レータ形状である。図6(c)は本発明のレーザ加工用
ノズルを併用して加工したときのクレータ形状を示す。
これらの比較からもわかるように、本発明のレーザ加工
用ノズルを使用することによって真円に近く盛り上がり
が高いクレータを作ることが可能となった。
るとクレータ形状に影響を与えることを確認した。この
影響は羽根車の形状、加工するロールとの距離等の調整
によって変化する。結果を図6に示す。図6(a)は一
般的に行われているレーザダル加工時のクレータ形状で
ある。図6(b)は図8に示す装置により加工されたク
レータ形状である。図6(c)は本発明のレーザ加工用
ノズルを併用して加工したときのクレータ形状を示す。
これらの比較からもわかるように、本発明のレーザ加工
用ノズルを使用することによって真円に近く盛り上がり
が高いクレータを作ることが可能となった。
【0015】クレータ形状をこのような真円上のクレー
タにすることによって、金属板を圧延処理するロールの
凸部の面積率が従来のものより増加する。その結果、凸
部の面圧が低下し、耐摩耗性が向上するので圧延ロール
への粗面化加工する回数が減少する。従って、生産性が
向上する。さらに、ロール表面に形成されたクレータの
盛り上り部分の高さが大きくなるために、このロールに
よって圧延された鋼板はプレス加工性が向上する。
タにすることによって、金属板を圧延処理するロールの
凸部の面積率が従来のものより増加する。その結果、凸
部の面圧が低下し、耐摩耗性が向上するので圧延ロール
への粗面化加工する回数が減少する。従って、生産性が
向上する。さらに、ロール表面に形成されたクレータの
盛り上り部分の高さが大きくなるために、このロールに
よって圧延された鋼板はプレス加工性が向上する。
【0016】
【発明の効果】本発明によれば、圧延用ロールの表面に
真円に近い形状で周縁の盛り上がったクレータをレーザ
にて形成することができ、このロールを用いてプレス加
工性の高い鋼板を高能率で圧延することができる。
真円に近い形状で周縁の盛り上がったクレータをレーザ
にて形成することができ、このロールを用いてプレス加
工性の高い鋼板を高能率で圧延することができる。
【図1】本発明の実施例のレーザ加工用ノズルの縦断面
図である。
図である。
【図2】実施例の説明図である。
【図3】他の実施例の縦断面図である。
【図4】圧力の作用範囲と加工形状の関係の説明図であ
る。
る。
【図5】クレータの説明図である。
【図6】(a)一般的なレーザダル加工時のクレータ形
状である。 (b)従来のレーザダル加工時のクレータ形状である。 (c)実施例のレーザ加工用ノズルを使用してのレーザ
ダル加工時のクレータ形状である。
状である。 (b)従来のレーザダル加工時のクレータ形状である。 (c)実施例のレーザ加工用ノズルを使用してのレーザ
ダル加工時のクレータ形状である。
【図7】クレータ形状を示す斜視図である。
【図8】一般的なレーザ加工用ノズルの縦断面図であっ
た。
た。
1 レーザビーム 2 ミラー 3 集光レンズ 5 ノズル 6 ロール 7 ガス導入口 8 モータ 9、10 歯車 11 羽根車 12 溶融金属 13 圧力 14 凸部 15 凹部 16 盛り上り 21 セラミック板 22 ストップリング 23 フード 24 抽気
Claims (1)
- 【請求項1】 圧延用ロールの表面をレーザにて粗面化
する際に使用するレーザ加工用ノズルにおいて、レーザ
光の投射中心軸の周囲に、レーザ光の投射方向と同じ方
向からアシストガスを噴出させる環状スリットを配置す
ると共に、該スリットの外周部に、噴出ガスの周縁部の
ガス衝突圧を減殺するガス圧力調整装置を配置したこと
を特徴とするレーザ加工用ノズル。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4224332A JPH0663784A (ja) | 1992-08-24 | 1992-08-24 | レーザ加工用ノズル |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4224332A JPH0663784A (ja) | 1992-08-24 | 1992-08-24 | レーザ加工用ノズル |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0663784A true JPH0663784A (ja) | 1994-03-08 |
Family
ID=16812102
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4224332A Withdrawn JPH0663784A (ja) | 1992-08-24 | 1992-08-24 | レーザ加工用ノズル |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0663784A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100815711B1 (ko) * | 2001-09-10 | 2008-03-20 | 주식회사 포스코 | 래들 노즐내 응고용강 자동제거장치 |
WO2013179356A1 (ja) * | 2012-05-31 | 2013-12-05 | 日鉄ハード株式会社 | 食品加工用ロールおよび食品加工用ロールの製造方法 |
US10603745B2 (en) | 2015-05-04 | 2020-03-31 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Cutting gas nozzle and laser cutting method having a displaceable sleeve for setting the flow characteristics |
-
1992
- 1992-08-24 JP JP4224332A patent/JPH0663784A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100815711B1 (ko) * | 2001-09-10 | 2008-03-20 | 주식회사 포스코 | 래들 노즐내 응고용강 자동제거장치 |
WO2013179356A1 (ja) * | 2012-05-31 | 2013-12-05 | 日鉄ハード株式会社 | 食品加工用ロールおよび食品加工用ロールの製造方法 |
JPWO2013179356A1 (ja) * | 2012-05-31 | 2016-01-14 | 日鉄住金ハード株式会社 | 食品加工用ロールおよび食品加工用ロールの製造方法 |
US10603745B2 (en) | 2015-05-04 | 2020-03-31 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Cutting gas nozzle and laser cutting method having a displaceable sleeve for setting the flow characteristics |
US10751836B2 (en) | 2015-05-04 | 2020-08-25 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Gas nozzle having a displaceable valve sleeve |
US11135675B2 (en) | 2015-05-04 | 2021-10-05 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Gas nozzle having a displaceable valve sleeve |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19991102 |