JPH09141483A - レーザ切断ノズル - Google Patents

レーザ切断ノズル

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JPH09141483A
JPH09141483A JP7300273A JP30027395A JPH09141483A JP H09141483 A JPH09141483 A JP H09141483A JP 7300273 A JP7300273 A JP 7300273A JP 30027395 A JP30027395 A JP 30027395A JP H09141483 A JPH09141483 A JP H09141483A
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JP
Japan
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nozzle
gas
curtain
assist gas
laser cutting
Prior art date
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Pending
Application number
JP7300273A
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English (en)
Inventor
Naoya Horiuchi
直也 堀内
Shunei Fujii
俊英 藤井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tanaka Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Tanaka Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Priority to JP7300273A priority Critical patent/JPH09141483A/ja
Publication of JPH09141483A publication Critical patent/JPH09141483A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 噴出角度を有したカーテン用ガスの噴出によ
ってシステムガスの噴出領域内へ流入するノズル先端部
の空気およびカーテン用ガスを遮断し、レーザ切断領域
へより安定した高純度のシステムガスを供給することを
課題とする。 【解決手段】 ノズル先端部1は、レーザ光を導きアシ
ストガス4を噴出させる主ノズル2と、前記主ノズル2
を囲繞して先端方向へ漸次拡大してなるカーテンノズル
3とから構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ切断機のカ
ーテンノズルに関する。
【0002】
【従来の技術】カーテン用ガスを用いて鋼材を切断する
レーザ切断機のノズルは図3に示すような先端開口部を
形成したものが一般的に知られている。上記ノズル11
は主通路を囲繞してカーテン用ガス16(不活性ガス)
を導くカーテンノズル13を主ノズル12の先端開口部
に向けて垂直に設けたことにより、噴出された不活性ガ
スがアシストガス14の噴出領域内へ流入する先端開口
部周囲の空気を遮断し、その結果、高純度のアシストガ
ス14が送られて被切断材の切断速度を向上させるとい
うものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記カーテ
ンノズル13の場合、噴出口が主ノズル12の先端開口
部に向けて垂直に設けられているため、高圧力で被切断
材15に垂直に吹き付けられたカーテン用ガス16は被
切断材15と強く衝突することにより噴出軸に対し反主
ノズル12側の外側方向と主ノズル12側の内側方向の
両方向にガス流を発生させることとなる。このとき、外
側方向に流れたカーテン用ガス流16aは先端開口部周
囲の空気を巻き込んでアシストガス14の噴出領域内へ
の空気の侵入を遮断するものの、内側に流れたカーテン
用ガス16bは、アシストガス14の噴出領域内に流入
することとなり該アシストガス14の気流を乱す原因と
なっていた。このため、アシストガス14の噴出時の圧
力を安定させることが困難となり、高純度のアシストガ
ス14を供給することができず、その結果、被切断材1
5の切断面にドロスが付着して良質な切断が行えなくな
り、さらに切断速度も低下させてしまうといった問題を
生じさせていた。
【0004】本発明の目的は、先端開口部周囲の空気お
よびカーテン用ガスがアシストガス噴出領域内に流入す
るのを防ぐことにより被切断材の切断速度を向上させ、
良質な切断を行う点にある。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、レー
ザ切断機の先端開口部にレーザ光を導くとともに、この
レーザの光路を囲繞してその同軸状にアシストガスを噴
出させる主通路を有する主ノズルと、この主ノズルを囲
繞して不活性ガスを噴出させるカーテンノズルとから構
成されるレーザ切断ノズルにおいて、前記カーテンノズ
ルは、前記カーテン用ガス流路の囲繞径が主ノズル先端
方向へ漸次拡大してなることを特徴とするものである。
請求項2の発明は、請求項1に記載のレーザ切断ノズル
の噴出角度を前記主ノズルの中心軸に対し45゜±30
゜としたことを特徴とするものである。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図1
を参照して以下に説明する。なお、本実施例のレーザ切
断機はアシストガスとして高純度の酸素ガスを用い、ま
た、カーテン用ガスには不活性ガスとして窒素ガスを用
いて被切断材を切断するものである。
【0007】図1は、本実施例のレーザ切断機における
ノズルの構造を示すものである。図中符号1は本発明の
レーザ切断機のノズル先端部を示すものである。前記ノ
ズル先端部1は、レーザ光を導くとともに、該レーザ光
を囲繞してその同軸状にアシストガス4(酸素ガス)を
噴出させる主ノズル2と、前記主ノズル2を囲繞してカ
ーテン用ガス6(窒素ガス)を噴出させるカーテンノズ
ル3とから構成されている。前記主ノズル2はノズル先
端部1の中心軸線上に設けられていて、通常、先端開口
部を被切断材5に対して垂直に向けて使用される。前記
カーテンノズル3は前記主ノズル2と軸線を共通にして
(同心状に)、かつ、先端へ向けて漸次その囲繞径が拡
大して設けられている。つまり、前記カーテンノズル3
は、基端上部から円筒状をなし、該先端開口部近くで徐
々に拡大して円錐状になっている。なお、符号5’は前
記主ノズル2より照射されたレーザ光によって生じる切
断溝を示している。
【0008】次に、主ノズル2およびカーテンノズル3
より噴出される各ガスの流れについて説明する。まず、
主ノズル2より噴出されるアシストガス4の流れについ
て説明する。被切断材5の面上に照射されるレーザ光と
同時に噴出されるアシストガス4は、高圧力で被切断材
5の面上に垂直に吹き付けられる。このとき、ノズル先
端部1の周囲の空気は該アシストガス4の自噴流により
生じる負圧によって、主ノズル2の噴出軸に対し外側方
向へ該アシストガス4とともに巻き込まれる。
【0009】これに対し、カーテン用ガス6はノズル先
端付近で外側方向へ角度θ傾いて設けられているカーテ
ンノズル3から噴出されるため、被切断材5の面上へは
外角が内角に比べ常に大きくなるように吹き付けられ
る。したがって、ノズル先端部1の周囲の空気は、この
吹き付けられたときの角度に沿って生じる該カーテン用
ガス6の自噴流の負圧によって外側方向へ該カーテン用
ガス6とともに巻き込まれる。また、この場合は、被切
断材5の面上に垂直にガスを噴出した場合と異なり、内
側方向へもガス流を生じるが、このとき生じるガス流の
負圧は外側方向へ流れるガス流の負圧よりも常に小さく
なるため、該カーテン用ガス6が前記アシストガス4の
噴出領域内へ流れ込み前記アシストガス噴出領域内の気
流を乱すといった障害を発生さることはない。この点に
おいて、カーテンノズルには噴出角度を持たせた方が優
れているといえる。
【0010】以上より、該アシストガス4の噴出領域内
へのカーテン用ガス6およびノズル先端部周囲1の空気
の流入はより効果的に遮断されるため、レーザ光照射域
に高純度のアシストガス4を安定して供給することが可
能となり、より良質の切断面を得ることが可能となる。
【0011】さらに、噴出角度θで噴出されたカーテン
用ガス6は、被切断材5に垂直に噴出した場合と比べ、
高純度のアシストガス4の噴出領域をより広範囲に設け
ることとなるため、レーザ切断速度をより向上させるこ
とが可能となる。
【0012】前記カーテン用ガス6の噴出角度θについ
て噴出角度の違いが及ぼす被切断材5への影響を切断面
の粗さRz(μm)を測定することにより求めたとこ
ろ、図2aに示すような結果を得た。これはレーザ光を
照射された被切断材5の切断面5aを上部から上部表面
A、切断中面B、切断下面Cと区分し、切断中面Bと切
断下面Cの2箇所の切断面粗さRz(μm)について粗
さ計で測定したものである(図2b)。図2a中の破線
は、レーザ切断において従来のカーテンノズル13を使
用した場合に許容される切断面粗さRzの平均的な値
(約60μm)を示すものである。本測定の結果によれ
ば、切断中面Bおよび切断下面Cの面粗さRz(μm)
はいずれも噴出角度45゜のときに最小値をとってい
る。このことは、噴出角度θが45゜のときに最良の切
断面が得られることを意味している。また、レーザ切断
において許容される面粗さRz(約60μm)よりも小
さな値をとるのは、切断下面Cでは噴出角度θが45゜
±30゜の範囲のときである。切断中面Bは、切断下面
Cよりも常に小さな値をとることから、本実施例におけ
るレーザ切断機のカーテンノズル3の噴出角度θは45
゜±30゜のときに、レーザ切断で許容される切断面よ
りも良質の切断面5aを得ることができるといえる。
【0013】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わるレ
ーザ切断ノズルは、その先端開口部においてレーザ光を
導き、前記レーザ光路を囲繞してその同軸状にアシスト
ガスを噴出させる主通路を設けた主ノズルと、前記主ノ
ズルを囲繞して不活性ガスを噴出させるカーテンノズル
とから構成されるレーザ切断ノズルにおいて、前記カー
テン用ガス流路の囲繞径が主ノズルの先端方向へ向けて
漸次拡大してなるもので、その囲繞径が、該カーテン用
ガスの噴出角度θが45゜±30゜となるように設けら
れたカーテンノズルである。そのため、ストレートのカ
ーテンノズルを用いた場合と比べ、アシストガス噴出領
域内に流入するカーテン用ガスおよびノズル先端部の空
気を遮断する効果が高くなり、高純度のアシストガスを
安定して供給することが可能となる。さらに、アシスト
ガス噴出領域が拡大されることから、高速で行われるレ
ーザ切断を高精度で行うことが可能となり、より良質の
切断面を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例であるカーテンノズルの構造
を示すとともに、アシストガスおよびカーテン用ガスの
流れる方向とカーテン用ガスの噴出角度を示す部分断面
側面図である。
【図2】カーテンノズルに噴出角度を設け、カーテン用
ガスを噴出した際の被切断材の切断面における面粗さR
z(μm)を求めたもの図であり、(a)は、噴出角度
を変えたときの切断中面および切断下面の面粗さRz
(μm)の違いを表し、(b)は、被切断材の切断面に
おける面粗さRz(μm)の測定ケ所を示したものであ
る。
【図3】カーテンノズルの従来の構造と、アシストガス
およびカーテン用ガスの流れる方向を示す部分断面側面
図である。
【符号の説明】
1 先端開口部、 2 主ノズル、 3 カーテンノズル、 4 アシストガス(ガス流)、 5 被切断材、 6 カーテン用ガス(ガス流)。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ切断機の先端開口部においてレー
    ザ光を導き、前記レーザ光の光路を囲繞してその同軸状
    にアシストガスを噴出させる主ノズルと、 前記主ノズルを囲繞して不活性ガスを噴出させるカーテ
    ンノズルとから構成されるレーザ切断ノズルにおいて、 カーテンノズルは、前記カーテン用ガス流路の囲繞径が
    主ノズル先端方向へ漸次拡大してなることを特徴とする
    レーザ切断ノズル。
  2. 【請求項2】 前記カーテン用ガスは、前記主ノズルの
    中心軸に対し45゜±30゜の噴出角度で噴出されるこ
    とを特徴とする請求項1に記載のレーザ切断ノズル。
JP7300273A 1995-11-17 1995-11-17 レーザ切断ノズル Pending JPH09141483A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008523588A (ja) * 2004-12-07 2008-07-03 エーエスエムエル ホールディング エヌ.ブイ. フローカーテンを形成する、近接センサのノズルシュラウド
WO2020166327A1 (ja) * 2019-02-15 2020-08-20 株式会社アマダホールディングス レーザ加工用ノズル及びレーザ加工装置

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