レーザー切断機の原理

レーザーは、欠陥検出、洗浄、切断、溶接など、産業界で幅広く利用されています。中でも、レーザー切断機は完成品の加工に最も一般的に使用されている機械です。レーザー加工機の原理は、材料の表面を溶融させるか、材料内部を溶融させることにあります。今回は、MimoWorkがレーザー切断機の原理について解説します。

1. レーザー技術の概要

レーザー切断技術は、レーザー光を布地に照射した際に放出されるエネルギーを利用します。布地は溶融し、溶融した金属片はガスによって吹き飛ばされます。レーザー出力は非常に集中しているため、金属板の他の部分への熱伝達はごくわずかであり、結果として変形はほとんど、あるいは全く生じません。レーザーを用いることで、複雑な形状の素材も非常に高い精度で切断でき、切断後の素材は追加加工を必要としません。

レーザー光源は一般的に、150～800ワットの出力を持つ二酸化炭素レーザー光です。この出力は、レンズとミラーによってレーザー光が狭い領域に集中する多くの家庭用電気ヒーターに必要な出力よりも低くなっています。エネルギーが集中することで、布片を素早く局所的に加熱して溶解させることができます。

2. レーザー管の概要

レーザー切断機において、主要な役割を果たすのはレーザー管であるため、レーザー管とその構造を理解する必要がある。

二酸化炭素レーザーは層状スリーブ構造を採用しており、内側の層は放電管である。ただし、二酸化炭素レーザーの放電管の直径は、レーザー管自体の直径よりも太い。放電管の太さは、スポットサイズによって生じる回折反応に比例する。管の長さと放電管の出力も比例関係にある。

3. 水冷チラーの概要

レーザー切断機の運転中、レーザー管は大量の熱を発生するため、切断機の正常な動作に影響を及ぼします。そのため、レーザー管を冷却し、レーザー切断機が一定温度で正常に動作するようにするには、専用のフィールドチラーが必要です。MimoWorkは、各機種に最適な水冷式チラーを選定しています。