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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-07-29
(45)【発行日】2024-08-06
(54)【発明の名称】レーザによる孔形成方法
(51)【国際特許分類】
B23K 26/38 20140101AFI20240730BHJP
【ＦＩ】
B23K26/38 A
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2021122521
(22)【出願日】2021-07-27
(65)【公開番号】P2023018410
(43)【公開日】2023-02-08
【審査請求日】2023-04-13
(73)【特許権者】
【識別番号】518334668
【氏名又は名称】ＪＦＥ鋼材株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100103850
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 秀▲てつ▼
(74)【代理人】
【識別番号】100105854
【弁理士】
【氏名又は名称】廣瀬 一
(74)【代理人】
【識別番号】100116012
【弁理士】
【氏名又は名称】宮坂 徹
(74)【代理人】
【識別番号】100066980
【弁理士】
【氏名又は名称】森 哲也
(72)【発明者】
【氏名】猪砂 利次
(72)【発明者】
【氏名】前原 憲治
(72)【発明者】
【氏名】櫻井 大輔
【審査官】岩見 勤
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１４／１７１３２５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開平０９－２２０６８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０４－０３３７８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１９／００３５１３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開平０７－２８４９７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－０００４３４（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１０／０１０２０４５（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２３Ｋ ２６／３８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
レーザ光を鋼材に照射して丸孔を形成するレーザによる孔形成方法であって、前記丸孔に切断すべき円周経路以外の前記鋼材の部分を切り出し位置とし、該切り出し位置から直線状に切り出して、前記円周経路上の第１点に半径が１．０ｍｍ以下の円弧で接して入るように切断するとともに、前記第１点から前記円周経路に沿って一周回って前記第１点に至るまで切断し、その後、前記第１点から半径が１．０ｍｍ以下の円弧で接して出るように切り逃げることを特徴とするレーザによる孔形成方法。
【請求項2】
レーザ光を鋼材に照射して丸孔を形成するレーザによる孔形成方法であって、前記丸孔に切断すべき円周経路以外の前記鋼材の部分を切り出し位置とし、該切り出し位置から直線状に切り出して、前記円周経路上の第１点に、該第１点に接する接線に対して直角に入るように切断するとともに、前記第１点から前記円周経路に沿って一周回って前記第１点に至るまで切断し、その後、前記第１点から半径が１．０ｍｍ以下の円弧で接して出るように切り逃げることを特徴とするレーザによる孔形成方法。
【請求項3】
レーザ光を鋼材に照射して丸孔を形成するレーザによる孔形成方法であって、前記丸孔に切断すべき円周経路以外の前記鋼材の部分を切り出し位置とし、該切り出し位置から直線状に切り出して、前記円周経路上の第１点に、該第１点に接する接線に対して直角に入るように切断するとともに、前記第１点から前記円周経路に沿って一周回って前記第１点に至るまで切断し、その後、前記第１点から該第１点に接する接線に対して直角に直線状に出るように切り逃げ、
前記切り出し位置から前記第１点まで定常速度で切断するとともに、前記第１点から切断速度を前記定常速度から減速して前記第１点から前記円周経路上の進行方向に所定距離進んだ第２点まで切断し、前記第２点から前記定常速度まで切断速度を加速して一周回って前記第１点まで切断した後、前記定常速度で切り逃げることを特徴とするレーザによる孔形成方法。
【請求項4】
前記切り出し位置から前記第１点まで定常速度で切断するとともに、前記第１点から切断速度を前記定常速度から減速して前記第１点から前記円周経路上の進行方向に所定距離進んだ第２点まで切断し、前記第２点から前記定常速度まで切断速度を加速して一周回って前記第１点まで切断した後、前記定常速度で切り逃げることを特徴とする請求項２に記載のレーザによる孔形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、レーザ光を鋼材に照射して丸孔を形成するレーザによる孔形成方法に関する。
【背景技術】
【0002】
一般的に、鋼構造物の生産は、工場で加工した部材を現場に搬入し、ボルトや溶接で接合して組み立てることによって行われる。ここで、主要な部材のボルト接合に用いられるのが高力ボルトである。
高力ボルト用の孔には厳格な基準があり、従来、鋼材に高力ボルト用の孔を形成するに際しては、ドリルによる孔加工が行われてきた（非特許文献１参照）。しかし、ドリルによる孔加工設備は、レーザ切断設備とは異なるため、ドリルによる孔加工作業では、工程間の運搬や設定、重複した片づけなどの作業が発生し、工程負荷増やコスト増になり改善が求められていた。
高力ボルト用の孔には厳格な基準があり、従来、鋼材に高力ボルト用の孔を形成するに際しては、ドリルによる孔加工が行われてきた（非特許文献１参照）。しかし、ドリルによる孔加工設備は、レーザ切断設備とは異なるため、ドリルによる孔加工作業では、工程間の運搬や設定、重複した片づけなどの作業が発生し、工程負荷増やコスト増になり改善が求められていた。
【0003】
この問題を解決するため、同一のレーザ切断設備でのレーザによる孔あけが試行されてきた。しかし、鋼材に対し通常のレーザ孔あけ加工を行うと、孔周上の切断始端部と切断終端部との会合位置の円孔壁面に溶損ノッチと呼ばれるノッチ状の傷を生じる（非特許文献２、３参照）。つまり、丸孔に切断すべき円周経路以外の鋼材の部分を切り出し位置として当該切り出し位置から円周経路上の切断始端部まで切断し、当該切断始端部から１周切断して切断終端部から切り逃げる場合において、切断終端部手前の切断線が入る領域で、既切断線と近接する距離が長くなり、あるいは、切断終端部から切り逃げる際の切断線が出る領域で既切断線と近接する距離が長くなることで、切断始端部と切断終端部とが重なる領域周辺における製品側の孔周上の円孔壁面（切断面）が温度上昇し、その温度上昇により製品側の孔周上の切断始端部と切断終端部との会合位置の円孔壁面に溶損ノッチが生じるのである。このように、孔周上の切断始端部と切断終端部との会合位置の円孔壁面に溶損ノッチが発生すると、孔径の精度不良になるとともに、荷重の方向によっては疲労寿命が低下することが分かってきた（非特許文献３参照）。
【0004】
ここで、高力ボルトを用いた接合部には、様々な荷重が作用し、それらに耐えうる接合部性能が求められる。 通常の構造物の作用荷重は、自重、積載荷重、地震荷重、風荷重などであるが、用途によっては、繰り返し荷重が作用する構造物がある。例えば、工場のクレーンガーダーや橋梁の桁梁などである。これらクレーンガーダーや橋梁の桁梁などにおける高力ボルトを用いた接合部には、繰り返し荷重に対して耐えうる性能が求められ、鋼材に形成される高力ボルト用の孔には、ドリル加工と同程度の疲労特性が必要とされるのである。
【0005】
孔周上の切断始端部と切断終端部との会合位置の円孔壁面に発生した溶損ノッチを回復するためには、溶接による肉盛によって溶損ノッチを補修することが考えられる。しかし、ショートビードとなるばかりでなく、新たな欠陥の温床となるため、この溶接による肉盛は推奨できない（非特許文献２参照）。
一方、溶損ノッチをなくすために、積極的に切断始端部と切断終端部とを合さずに切り残して突起部を残す方法が提案されている（非特許文献２参照）。しかしながら、その突起部を残したままでは、孔径が小さくなり、工事段階で高力ボルトが通常よりも挿入しづらい、という問題が発生する。この問題を回避するために、切り残した突起部をグラインダーなどで削除することも考えられるが、全ての孔につきグラインダーで処理するためには多大な労力が発生するという問題があった。
一方、溶損ノッチをなくすために、積極的に切断始端部と切断終端部とを合さずに切り残して突起部を残す方法が提案されている（非特許文献２参照）。しかしながら、その突起部を残したままでは、孔径が小さくなり、工事段階で高力ボルトが通常よりも挿入しづらい、という問題が発生する。この問題を回避するために、切り残した突起部をグラインダーなどで削除することも考えられるが、全ての孔につきグラインダーで処理するためには多大な労力が発生するという問題があった。
【0006】
ここで、厚板（鋼材）に環状のレーザ切断加工を行うとき、切断終了領域における環状の穴の内周面に生じる傾向にある凹部の発生を抑制するものとして、従来、例えば、特許文献１に示すレーザ切断加工方法が知られている。
この特許文献１に示すレーザ切断加工方法は、アシストガスとして酸素を使用し、ピアス加工位置から環状に切断すべき環状経路に達した位置をＡ位置とし、このＡ位置からレーザ切断加工の進行方向に所定距離の位置をＢ位置とする。また、Ａ位置からレーザ進行方向の逆方向への所定距離の位置をＣ位置とする。このとき、Ａ位置からＢ位置を経てＣ位置へレーザ切断加工を行った後、Ｃ位置からＡ位置を経てＢ位置までレーザ切断加工を行う際、Ａ位置からＣ位置までのレーザ出力、切断速度に対してレーザ出力を小出力にすると共に切断速度を低速にしてＣ位置からＢ位置までのレーザ切断加工を行い、Ｂ位置においてレーザ出力を零にするものである。
この特許文献１に示すレーザ切断加工方法は、アシストガスとして酸素を使用し、ピアス加工位置から環状に切断すべき環状経路に達した位置をＡ位置とし、このＡ位置からレーザ切断加工の進行方向に所定距離の位置をＢ位置とする。また、Ａ位置からレーザ進行方向の逆方向への所定距離の位置をＣ位置とする。このとき、Ａ位置からＢ位置を経てＣ位置へレーザ切断加工を行った後、Ｃ位置からＡ位置を経てＢ位置までレーザ切断加工を行う際、Ａ位置からＣ位置までのレーザ出力、切断速度に対してレーザ出力を小出力にすると共に切断速度を低速にしてＣ位置からＢ位置までのレーザ切断加工を行い、Ｂ位置においてレーザ出力を零にするものである。
【0007】
この特許文献１に示すレーザ切断加工方法によれば、ワークに環状の切断加工を行うとき、環状の切断経路に沿ってレーザ切断を開始した位置からレーザ切断加工が進行し、レーザ切断の開始位置に達する前にレーザ出力を小さくし、レーザ切断速度を低速に制御する。これにより、切抜き片が傾斜して環状の内周面に接触した場合、切抜き片から内周面へ反射されるレーザ光は小出力であり、内周面に大きな凹部が形成されることを抑制することができる。
【0008】
また、例えば９ｍｍなどの比較的板厚の厚い鋼板においても高品質のレーザによる穴あけを実現できるものとして、従来、例えば、特許文献２に示すレーザ穴明け方法が知られている。
特許文献２に示すレーザ穴明け方法は、レーザ発振器より発生したレーザ光を被加工物に照射して穴明けを行なうレーザ穴明け方法であって、レーザ光の出力条件パラメータであるレーザ出力とパルスデューティ、及び加工条件パラメータである切断速度と加工ガス圧を、穴明け切断位置に応じて同時に適正値に制御して穴明け加工するようにしたものである。
この特許文献２に示すレーザ穴明け方法によれば、穴内周の一部に生じる欠落をなくしたり、逆に切り残しのための穴内周の一部に生じる突起部が発生しないようにして、例えば９ｍｍなどの比較的板厚の厚い鋼板の穴明けの高品質化を目的とした加工が可能となる。
特許文献２に示すレーザ穴明け方法は、レーザ発振器より発生したレーザ光を被加工物に照射して穴明けを行なうレーザ穴明け方法であって、レーザ光の出力条件パラメータであるレーザ出力とパルスデューティ、及び加工条件パラメータである切断速度と加工ガス圧を、穴明け切断位置に応じて同時に適正値に制御して穴明け加工するようにしたものである。
この特許文献２に示すレーザ穴明け方法によれば、穴内周の一部に生じる欠落をなくしたり、逆に切り残しのための穴内周の一部に生じる突起部が発生しないようにして、例えば９ｍｍなどの比較的板厚の厚い鋼板の穴明けの高品質化を目的とした加工が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【文献】特開２０１２－１１５８９９号公報
【文献】特開平４－３３７８８号公報
【非特許文献】
【0010】
【文献】日本建築学会、建築工事標準仕様書 ＪＡＳＳ６ 鉄骨工事、２０１８
【文献】日本建築学会、鉄骨工事技術指針－工場製作編、Ｐ２６３－２６４、２０１８年１月
【文献】土木学会、レーザ加工孔を有する高力ボルト摩擦接合継手のすべり耐力と疲労強度、構造工学論文集 Ｖｏｌ．５５Ａ、２００９年３月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
しかしながら、これら特許文献１に示すレーザ切断加工方法及び特許文献２に示すレーザ穴明け方法にあっては、いずれの方法においても、切断終端部手前の切断線が入る領域における既切断線と近接する距離の長さ及び切断終端部から切り逃げる際の切断線が出る領域における既切断線と近接する距離の長さについて十分な考察がなされておらず、切断始端部と切断終端部とが重なる領域周辺における製品側の孔周上の円孔壁面（切断面）の温度上昇を十分に回避できず、製品側の孔周上の切断始端部と切断終端部との会合位置の円孔壁面に溶損ノッチが発生するのを十分に回避できなかった。
従って、本発明は、鋼材に形成される丸孔の孔周上の切断始端部と切断終端部との会合位置の円孔壁面に溶損ノッチが発生することを回避して孔径の精度を向上させることができる、レーザによる孔形成方法を提供することを目的とする。
従って、本発明は、鋼材に形成される丸孔の孔周上の切断始端部と切断終端部との会合位置の円孔壁面に溶損ノッチが発生することを回避して孔径の精度を向上させることができる、レーザによる孔形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るレーザによる孔形成方法は、レーザ光を鋼材に照射して丸孔を形成するレーザによる孔形成方法であって、前記丸孔に切断すべき円周経路以外の前記鋼材の部分を切り出し位置とし、該切り出し位置から切り出して、前記円周経路上の第１点に半径が１．０ｍｍ以下の円弧で接して入るように切断するとともに、前記第１点から前記円周経路に沿って一周回って前記第１点に至るまで切断し、その後、前記第１点から半径が１．０ｍｍ以下の円弧で接して出るように切り逃げることを要旨とする。
【0013】
また、本発明の別の態様に係るレーザによる孔形成方法は、レーザ光を鋼材に照射して丸孔を形成するレーザによる孔形成方法であって、前記丸孔に切断すべき円周経路以外の前記鋼材の部分を切り出し位置とし、該切り出し位置から直線状に切り出して、前記円周経路上の第１点に、該第１点に接する接線に対して直角に入るように切断するとともに、前記第１点から前記円周経路に沿って一周回って前記第１点に至るまで切断し、その後、前記第１点から半径が１．０ｍｍ以下の円弧で接して出るように切り逃げることを要旨とする。
【0014】
更に、本発明の別の態様に係るレーザによる孔形成方法は、レーザ光を鋼材に照射して丸孔を形成するレーザによる孔形成方法であって、前記丸孔に切断すべき円周経路以外の前記鋼材の部分を切り出し位置とし、該切り出し位置から直線状に切り出して、前記円周経路上の第１点に、該第１点に接する接線に対して直角に入るように切断するとともに、前記第１点から前記円周経路に沿って一周回って前記第１点に至るまで切断し、その後、前記第１点から該第１点に接する接線に対して直角に直線状に出るように切り逃げることを要旨とする。
【発明の効果】
【0015】
本発明に係るレーザによる孔形成方法によれば、切断終端部手前の切断線が入る領域における既切断線と近接する距離の長さを短くするとともに、切断終端部から切り逃げる際の切断線が出る領域における既切断線と近接する距離の長さを短くし、切断始端部と切断終端部とが重なる領域周辺における孔周上の円孔壁面（切断面）の温度上昇を回避してその温度上昇により孔周上の切断始端部と切断終端部との会合位置の円孔壁面に溶損ノッチが発生することを回避して孔径の精度を向上させることができる、レーザによる孔形成方法を提供できる。
【0016】
これにより、鋼材の外側を切断するレーザ切断設備と同一のレーザ切断設備において、本発明に係るレーザによる孔形成方法によって鋼材に孔あけ加工することにより、ドリル孔あけ加工との併用による工程間の運搬や設定、片付けなどの重複作業がなくなり、レーザ孔あけ加工による溶損ノッチの発生を回避し孔径の精度が向上することで、グラインダー処理をしないと高力ボルトが通常よりも挿入しづらいという問題を解決し、疲労寿命が荷重方向によらずドリル加工によるボルト孔と同等に優れたレーザ孔を得ることができる。このため、ボルト接合部のコストダウンや工期短縮、省力化を図ることができ、鋼構造物の競争力の強化や生産性向上に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明の第１乃至第３実施形態に係るレーザによる孔形成方法が適用されるレーザ孔あけ装置の概略構成図である。
【図3】本発明の第１実施形態に係るレーザによる孔形成方法を説明するための図である。
【図4】レーザによる孔形成方法の第１参考例を説明するための図である。
【図5】レーザによる孔形成方法の第２参考例を説明するための図である。
【図6】レーザによる孔形成方法の第３参考例を説明するための図である。
【図7】本発明の第２実施形態に係るレーザによる孔形成方法を説明するための図である。
【図8】本発明の第３実施形態に係るレーザによる孔形成方法を説明するための図である。
【図9】本発明の効果を検証するための実施例において作成したサンプル（鋼材）を説明するための平面図である。
【図10】サンプルに形成された丸孔の座標基準による内径の測定方法を説明するための図である。
【図11】サンプルに形成された丸孔の溶損ノッチ基準による内径の測定方法を説明するための図である。
【図12】サンプルに形成された丸孔の座標基準による内径及び溶損ノッチ基準による内径を測定する際の直角度を説明するための図である。
【図13】鋼材の板厚が６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのそれぞれのサンプルについての、実施例１による孔形成方法によって形成された丸孔の座標基準による内径Ａ（表）、Ｂ（表）、Ａ（裏）、Ｂ（裏）の測定結果を示すグラフである。
【図14】鋼材の板厚が６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのそれぞれのサンプルについての、実施例２による孔形成方法によって形成された丸孔の座標基準による内径Ａ（表）、Ｂ（表）、Ａ（裏）、Ｂ（裏）の測定結果を示すグラフである。
【図15】鋼材の板厚が６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのそれぞれのサンプルについての、実施例３による孔形成方法によって形成された丸孔の座標基準による内径Ａ（表）、Ｂ（表）、Ａ（裏）、Ｂ（裏）の測定結果を示すグラフである。
【図16】鋼材の板厚が６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのそれぞれのサンプルについての、実施例１による孔形成方法によって形成された丸孔の溶損ノッチ基準による表側内径Ｃ（表凹）、Ｃ（表凸）、Ｄ（表）、Ｅ（表）、Ｆ（表）の測定結果を示すグラフである。
【図17】鋼材の板厚が６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのそれぞれのサンプルについての、実施例２による孔形成方法によって形成された丸孔の溶損ノッチ基準による表側内径Ｃ（表凹）、Ｃ（表凸）、Ｄ（表）、Ｅ（表）、Ｆ（表）の測定結果を示すグラフである。
【図18】鋼材の板厚が６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのそれぞれのサンプルについての、実施例３による孔形成方法によって形成された丸孔の溶損ノッチ基準による表側内径Ｃ（表凹）、Ｃ（表凸）、Ｄ（表）、Ｅ（表）、Ｆ（表）の測定結果を示すグラフである。
【図19】鋼材の板厚が６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのそれぞれのサンプルについての、実施例１による孔形成方法によって形成された丸孔の溶損ノッチ基準による裏側内径Ｃ（裏凹）、Ｃ（裏凸）、Ｄ（裏）、Ｅ（裏）、Ｆ（裏）の測定結果を示すグラフである。
【図20】鋼材の板厚が６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのそれぞれのサンプルについての、実施例２による孔形成方法によって形成された丸孔の溶損ノッチ基準による裏側内径Ｃ（裏凹）、Ｃ（裏凸）、Ｄ（裏）、Ｅ（裏）、Ｆ（裏）の測定結果を示すグラフである。
【図21】鋼材の板厚が６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのそれぞれのサンプルについての、実施例３による孔形成方法によって形成された丸孔の溶損ノッチ基準による裏側内径Ｃ（裏凹）、Ｃ（裏凸）、Ｄ（裏）、Ｅ（裏）、Ｆ（裏）の測定結果を示すグラフである。
【図22】比較例１による孔形成方法を説明するための図である。
【図23】比較例２による孔形成方法を説明するための図である。
【図24】比較例３による孔形成方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明の実施形態に係るレーザによる孔形成方法について図面を参照して説明する。以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。
また、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。
また、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。
【0019】
（レーザ孔あけ装置の構成）
図１には、本発明の第１乃至第３実施形態に係るレーザによる孔形成方法が適用されるレーザ孔あけ装置の概略構成が示され、図２には、図１に示すレーザ孔あけ装置の基本構成が示されている。
図１及び図２に示すレーザ孔あけ装置１は、レーザ光ＬＢを鋼材Ｓに照射して丸孔Ｈを形成するものである。レーザ孔あけ装置１は、孔あけ対象となる鋼材Ｓの両端の外側に設置される一対のレール２上をＸ軸方向に走行可能な一対のＸ軸方向移動部材３と、一対のＸ軸方向移動部材３間を連結するＹ軸方向延伸部材４と、Ｙ軸方向延伸部材４に沿ってＹ軸方向に移動可能なレーザ加工ヘッド５とを備えている。レーザ加工ヘッド５は、Ｘ軸方向移動部材３がＸ軸方向に沿って走行することでＸ軸方向に移動し、Ｙ軸方向延伸部材４に沿って移動することでＹ軸方向に移動し、また、Ｚ軸方向にも移動可能となっている。また、レーザ孔あけ装置１は、Ｘ軸方向移動部材３のＸ軸方向の走行及びレーザ加工ヘッド５のＹ軸方向及びＺ軸方向の移動を制御するとともに、後述するレーザ発振器７の出力等を制御する制御装置を内蔵した制御ボックス６を備えている。
図１には、本発明の第１乃至第３実施形態に係るレーザによる孔形成方法が適用されるレーザ孔あけ装置の概略構成が示され、図２には、図１に示すレーザ孔あけ装置の基本構成が示されている。
図１及び図２に示すレーザ孔あけ装置１は、レーザ光ＬＢを鋼材Ｓに照射して丸孔Ｈを形成するものである。レーザ孔あけ装置１は、孔あけ対象となる鋼材Ｓの両端の外側に設置される一対のレール２上をＸ軸方向に走行可能な一対のＸ軸方向移動部材３と、一対のＸ軸方向移動部材３間を連結するＹ軸方向延伸部材４と、Ｙ軸方向延伸部材４に沿ってＹ軸方向に移動可能なレーザ加工ヘッド５とを備えている。レーザ加工ヘッド５は、Ｘ軸方向移動部材３がＸ軸方向に沿って走行することでＸ軸方向に移動し、Ｙ軸方向延伸部材４に沿って移動することでＹ軸方向に移動し、また、Ｚ軸方向にも移動可能となっている。また、レーザ孔あけ装置１は、Ｘ軸方向移動部材３のＸ軸方向の走行及びレーザ加工ヘッド５のＹ軸方向及びＺ軸方向の移動を制御するとともに、後述するレーザ発振器７の出力等を制御する制御装置を内蔵した制御ボックス６を備えている。
【0020】
そして、レーザ孔あけ装置１のレーザ加工ヘッド５は、図２に示すように、レーザ発振器７から発振されたレーザ光ＬＢを、内装した集光レンズ８によって集光して鋼材Ｓに照射する。また、レーザ加工ヘッド５には、鋼材Ｓに対して丸孔を形成する際に、アシストガスを鋼材Ｓへ噴射するためのアシストガス供給手段９が接続されている。レーザ発振器７は、ＣＯ２レーザ発振器あるいはファイバーレーザ発振器である。また、アシストガスは、酸素である。
【0021】
（第１実施形態）
次に、図１及び図２に示すレーザ孔あけ装置１を用いて、レーザ光ＬＢを鋼材Ｓに照射して丸孔Ｈを形成する本発明の第１実施形態に係るレーザによる孔形成方法について、図３を参照して説明する。
孔あけの対象となる鋼材Ｓの板厚は、特に限定されないが、本実施形態では、６ｍｍ～１６ｍｍ程度とする。また、鋼材Ｓの材質は、炭素鋼、ステンレス鋼など特に限定されない。
レーザ光ＬＢを鋼材Ｓに照射して丸孔Ｈを形成するに際し、レーザ加工ヘッド５のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の移動を制御することで、次のように切断する。
先ず、丸孔Ｈに切断すべき円周経路１１以外の鋼材Ｓの部分を切り出し位置ＣＰとする。
次に、図１及び図２に示すレーザ孔あけ装置１を用いて、レーザ光ＬＢを鋼材Ｓに照射して丸孔Ｈを形成する本発明の第１実施形態に係るレーザによる孔形成方法について、図３を参照して説明する。
孔あけの対象となる鋼材Ｓの板厚は、特に限定されないが、本実施形態では、６ｍｍ～１６ｍｍ程度とする。また、鋼材Ｓの材質は、炭素鋼、ステンレス鋼など特に限定されない。
レーザ光ＬＢを鋼材Ｓに照射して丸孔Ｈを形成するに際し、レーザ加工ヘッド５のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の移動を制御することで、次のように切断する。
先ず、丸孔Ｈに切断すべき円周経路１１以外の鋼材Ｓの部分を切り出し位置ＣＰとする。
【0022】
次いで、切り出し位置ＣＰから直線状に切り出して、円周経路１１上の第１点Ｐ１に半径Ｒ１が１．０ｍｍ以下の円弧１３で接して入るように切断する。本実施形態では、具体的に、半径Ｒ１が１．０ｍｍの円弧１３で第１点Ｐ１に接して入るように切断する。
次いで、第１点Ｐ１から円周経路１１に沿って一周回って第１点Ｐ１に至るまで切断する。
その後、第１点Ｐ１から半径Ｒ２が１．０ｍｍ以下の円弧１６で接して直線状に出るように切り逃げる。本実施形態では、具体的に、半径Ｒ２が１．０ｍｍの円弧１３で第１点Ｐ１から出るように切断する。
次いで、第１点Ｐ１から円周経路１１に沿って一周回って第１点Ｐ１に至るまで切断する。
その後、第１点Ｐ１から半径Ｒ２が１．０ｍｍ以下の円弧１６で接して直線状に出るように切り逃げる。本実施形態では、具体的に、半径Ｒ２が１．０ｍｍの円弧１３で第１点Ｐ１から出るように切断する。
【0023】
これにより、鋼材Ｓに丸孔Ｈ（図２に示すように鋼材Ｓを貫通する貫通孔）が形成される。
この丸孔Ｈの形成における切り出し位置ＣＰから最後までの切断線は、切り出し位置ＣＰから円弧１３に至るまでの直線状の切断線１２、円弧１３、第１点Ｐ１から円周経路１１上に沿って１８０°進行した所定点に至るまでの切断線１４、この所定点から第１点Ｐ１に至るまでの切断線１５、円弧１６、及びこの円弧１６の端部から最後までの直線状の切断線１７となる。
この丸孔Ｈの形成における切り出し位置ＣＰから最後までの切断線は、切り出し位置ＣＰから円弧１３に至るまでの直線状の切断線１２、円弧１３、第１点Ｐ１から円周経路１１上に沿って１８０°進行した所定点に至るまでの切断線１４、この所定点から第１点Ｐ１に至るまでの切断線１５、円弧１６、及びこの円弧１６の端部から最後までの直線状の切断線１７となる。
【0024】
なお、レーザ光ＬＢによる切断速度は、鋼材Ｓの板厚に応じて適宜決定され、本実施形態においては、切り出し位置ＣＰの切り出しから最後の切り逃げまで一定の速度（例えば、１２００ｍｍ／ｍｉｎ）で切断を行う。また、レーザ発振器７の出力は、切り出し位置ＣＰの切り出しから最後の切り逃げまで一定の出力（例えば、３０００ｋｗ）である。また、レーザ発振器７の周波数は、切り出し位置ＣＰの切り出しから最後の切り逃げまで一定の周波数（例えば、１０００Ｈｚ）である。また、レーザ発振器７のデューティ比は、切り出し位置ＣＰの切り出しから最後の切り逃げまで一定のデューティ比（例えば、６０％）である。また、アシストガスとしての酸素のガス圧力は、切り出し位置ＣＰの切り出しから最後の切り逃げまで一定のガス圧（例えば、２７ＫＰａ）である。
【0025】
このように、丸孔Ｈに切断すべき円周経路１１以外の鋼材Ｓの部分を切り出し位置ＣＰとし、切り出し位置ＣＰから直線状に切り出して、円周経路１１上の第１点Ｐ１に半径Ｒ１が１．０ｍｍ以下の円弧１３で接して入るように切断する。そして、第１点Ｐ１から円周経路１１に沿って一周回って第１点Ｐ１に至るまで切断し、その後、第１点Ｐ１から半径Ｒ２が１．０ｍｍ以下の円弧１６で接して出るように切り逃げる。
【0026】
これにより、切断終端部（第１点Ｐ１）手前の切断線１５が入る領域における既切断線１２及び円弧１３と近接する距離の長さを短くするとともに、切断終端部（第１点Ｐ１）から切り逃げる際の円弧１６及び切断線１７が出る領域における既切断線１４と近接する距離の長さを短くし、切断始端部（第１点Ｐ１）と切断終端部（第１点Ｐ１）とが重なる領域周辺における丸孔Ｈの孔周上の円孔壁面（切断面）の温度上昇を回避してその温度上昇により製品側の孔周上の切断始端部と切断終端部との会合位置の円孔壁面に溶損ノッチが発生するのを回避して孔径の精度を向上させることができる。
【0027】
これにより、鋼材Ｓの外側を切断するレーザ切断設備と同一のレーザ切断設備において、第１実施形態に係るレーザによる孔形成方法によって鋼材Ｓに孔あけ加工することにより、ドリル孔あけ加工との併用による工程間の運搬や設定、片付けなどの重複作業がなくなり、レーザ孔あけ加工による溶損ノッチの発生を回避し孔径の精度が向上することで、グラインダー処理をしないと高力ボルトが通常よりも挿入しづらいという問題を解決し、疲労寿命が荷重方向によらずドリル加工によるボルト孔と同等に優れたレーザ孔を得ることができる。このため、ボルト接合部のコストダウンや工期短縮、省力化を図ることができ、鋼構造物の競争力の強化や生産性向上に寄与する。
【0028】
ここで、切り出し位置ＣＰから切り出して、円周経路１１上の第１点Ｐ１に半径Ｒ１が１．０ｍｍより大きな円弧１３で接して入るように切断すると、所定点から第１点Ｐ１に至るまでの切断線１５が、切断済みの切り出し位置ＣＰから円弧１３に至るまでの切断線１２及び円弧１３と近接状態にある距離が長くなる。このため、切断終端部（第１点Ｐ１）周辺で、急激な温度上昇によるセルフバーニング現象が発生し、切断線１５の外側（製品側）の切断面に溶損ノッチや凹凸が発生し、切断面の粗さが著しく低下する。このため、切り出し位置ＣＰから切り出して、円周経路１１上の第１点Ｐ１に半径Ｒ１が１．０ｍｍ以下の円弧１３で接して入るように切断する。
【0029】
また、第１点Ｐ１から半径Ｒ２が１．０ｍｍよりも大きな円弧１６で接して出るように切り逃げるとすると、円弧１６及び円弧１６の端部から最後までの直線状の切断線１７が、切断済みの第１点Ｐ１から円周経路１１上に沿って１８０°進行した所定点に至るまでの切断線１４と近接状態にある距離が長くなる。このため、溶損ノッチが発生し易く、また、切断線１４の外側（製品側）の孔内壁への熱影響が大きくなることで、表面形状を損ねることになる。このため、第１点Ｐ１から半径Ｒ２が１．０ｍｍ以下の円弧１６で接して出るように切り逃げる。
【0030】
次に、図４に示す第１参考例に係るレーザによる孔形成方法について、説明する。
第１参考例に係るレーザによる孔形成方法の場合、先ず、丸孔Ｈに切断すべき円周経路１１以外の鋼材Ｓの部分を切り出し位置ＣＰとする。
次いで、切り出し位置ＣＰから直線状に切り出して、円周経路１１上の前述の第１点Ｐ１よりも進行方向に所定距離離れた点Ｐ１１に比較的大きな半径の円弧１１２で接して入るように切断する。
次いで、点Ｐ１１から円周経路１１に沿って一周回って前述の第１点Ｐ１に対し進行逆方向に所定距離離れた点Ｐ１２に至るまで切断する。
その後、点Ｐ１２から比較的大きな半径の円弧１１５で接して直線状に出るように切り逃げる。
第１参考例に係るレーザによる孔形成方法の場合、先ず、丸孔Ｈに切断すべき円周経路１１以外の鋼材Ｓの部分を切り出し位置ＣＰとする。
次いで、切り出し位置ＣＰから直線状に切り出して、円周経路１１上の前述の第１点Ｐ１よりも進行方向に所定距離離れた点Ｐ１１に比較的大きな半径の円弧１１２で接して入るように切断する。
次いで、点Ｐ１１から円周経路１１に沿って一周回って前述の第１点Ｐ１に対し進行逆方向に所定距離離れた点Ｐ１２に至るまで切断する。
その後、点Ｐ１２から比較的大きな半径の円弧１１５で接して直線状に出るように切り逃げる。
【0031】
この第１参考例に係るレーザによる孔形成方法の場合、図４に示すように、丸孔Ｈの孔周上の切断始端部（点Ｐ１１）の周辺と切断終端部（点Ｐ１２）の周辺とが重なることが回避されているので、丸孔Ｈの孔周上の円孔壁面に溶損ノッチが発生することはない。しかし、円弧１１２と円弧１１５との間に突起部１１６が形成されるので、レーザによる孔形成後に突起部１１６を除去する必要がある。この突起部１１６をグラインダーなどで除去する場合、全ての孔につきグラインダーで処理するためには多大な労力が発生する。
これに対して、第１実施形態に係るレーザによる孔形成方法の場合、丸孔Ｈを形成した後に丸孔Ｈの内周面に突起部が残ることはないので、グラインダーなどで除去する必要はない。
これに対して、第１実施形態に係るレーザによる孔形成方法の場合、丸孔Ｈを形成した後に丸孔Ｈの内周面に突起部が残ることはないので、グラインダーなどで除去する必要はない。
【0032】
次に、図５に示す第２参考例に係るレーザによる孔形成方法について、説明する。
第２参考例に係るレーザによる孔形成方法の場合、先ず、丸孔Ｈに切断すべき円周経路１１以外の鋼材Ｓの部分であって前述の第１点Ｐ１に対して進行方向と反対側の部分を切り出し位置ＣＰとする。
次いで、切り出し位置ＣＰから曲線状に切り出して、円周経路１１上の前述の第１点Ｐ１よりも進行方向に所定距離離れた点Ｐ１３に比較的大きな半径の円弧１１８で接して入るように切断する。
次いで、点Ｐ１３から円周経路１１に沿って一周回って前述の第１点Ｐ１に対し進行逆方向に所定距離離れた点Ｐ１４に至るまで切断する。
その後、点Ｐ１４から比較的大きな半径の円弧１２１で接して曲線状に前述の第１点Ｐ１に対して進行方向側に出るように切り逃げる。
第２参考例に係るレーザによる孔形成方法の場合、先ず、丸孔Ｈに切断すべき円周経路１１以外の鋼材Ｓの部分であって前述の第１点Ｐ１に対して進行方向と反対側の部分を切り出し位置ＣＰとする。
次いで、切り出し位置ＣＰから曲線状に切り出して、円周経路１１上の前述の第１点Ｐ１よりも進行方向に所定距離離れた点Ｐ１３に比較的大きな半径の円弧１１８で接して入るように切断する。
次いで、点Ｐ１３から円周経路１１に沿って一周回って前述の第１点Ｐ１に対し進行逆方向に所定距離離れた点Ｐ１４に至るまで切断する。
その後、点Ｐ１４から比較的大きな半径の円弧１２１で接して曲線状に前述の第１点Ｐ１に対して進行方向側に出るように切り逃げる。
【0033】
この第２参考例に係るレーザによる孔形成方法の場合、図５に示すように、丸孔Ｈの孔周上の切断始端部（点Ｐ１３）の周辺と切断終端部（点Ｐ１４）の周辺とが重なることが回避されているので、丸孔Ｈの孔周上の円孔壁面に溶損ノッチが発生することはない。しかし、円弧１１８と円弧１２１との間に突起部１２２が形成されるので、レーザによる孔形成後に突起部１２２を除去する必要がある。この突起部１２２をグラインダーなどで除去する場合、全ての孔につきグラインダーで処理するためには多大な労力が発生する。
【0034】
次に、図６に示す第３参考例に係るレーザによる孔形成方法について、説明する。
第３参考例に係るレーザによる孔形成方法の場合、先ず、丸孔Ｈに切断すべき円周経路１１以外の鋼材Ｓの部分を切り出し位置ＣＰとする。
次いで、切り出し位置ＣＰから直線状に切り出して、円周経路１１上の前述の第１点Ｐ１に半径０ｍｍの円弧である直角に入るように切断する。
次いで、第１点Ｐ１から円周経路１１に沿って一周回って第１点Ｐ１に対し進行逆方向に所定距離離れた点Ｐ１５に至るまで切断し、切断を終了する。
第３参考例に係るレーザによる孔形成方法の場合、先ず、丸孔Ｈに切断すべき円周経路１１以外の鋼材Ｓの部分を切り出し位置ＣＰとする。
次いで、切り出し位置ＣＰから直線状に切り出して、円周経路１１上の前述の第１点Ｐ１に半径０ｍｍの円弧である直角に入るように切断する。
次いで、第１点Ｐ１から円周経路１１に沿って一周回って第１点Ｐ１に対し進行逆方向に所定距離離れた点Ｐ１５に至るまで切断し、切断を終了する。
【0035】
この第３参考例に係るレーザによる孔形成方法の場合、図６に示すように、丸孔Ｈの孔周上の切断始端部（第１点Ｐ１）の周辺と切断終端部（点Ｐ１５）の周辺とが重なることが回避されているので、丸孔Ｈの孔周上の円孔壁面に溶損ノッチが発生することはない。しかし、第１点Ｐ１と点Ｐ１５との間に突起部１２６が形成されるので、この突起部１２６を叩いて削除する必要がある。全ての孔につき突起部１２６を叩いて削除するためには多大な労力が発生する。
これに対して、第１実施形態に係るレーザによる孔形成方法の場合、丸孔Ｈを形成した後に丸孔Ｈの内周面に突起部が残ることはないので、グラインダーなどで除去する必要はない。
これに対して、第１実施形態に係るレーザによる孔形成方法の場合、丸孔Ｈを形成した後に丸孔Ｈの内周面に突起部が残ることはないので、グラインダーなどで除去する必要はない。
【0036】
（第２実施形態）
次に、図１及び図２に示すレーザ孔あけ装置１を用いて、レーザ光ＬＢを鋼材Ｓに照射して丸孔Ｈを形成する本発明の第２実施形態に係るレーザによる孔形成方法について、図７を参照して説明する。
孔あけの対象となる鋼材Ｓの板厚及び材質は、第１実施形態に係るレーザによる孔形成方法の孔あけの対象となる鋼材Ｓと同様である。
レーザ光ＬＢを鋼材Ｓに照射して丸孔Ｈを形成するに際し、レーザ加工ヘッド５のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の移動を制御することで、次のように切断する。
先ず、第１実施形態に係るレーザによる孔形成方法と同様に、丸孔Ｈに切断すべき円周経路１１以外の鋼材Ｓの部分を切り出し位置ＣＰとする。
次に、図１及び図２に示すレーザ孔あけ装置１を用いて、レーザ光ＬＢを鋼材Ｓに照射して丸孔Ｈを形成する本発明の第２実施形態に係るレーザによる孔形成方法について、図７を参照して説明する。
孔あけの対象となる鋼材Ｓの板厚及び材質は、第１実施形態に係るレーザによる孔形成方法の孔あけの対象となる鋼材Ｓと同様である。
レーザ光ＬＢを鋼材Ｓに照射して丸孔Ｈを形成するに際し、レーザ加工ヘッド５のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の移動を制御することで、次のように切断する。
先ず、第１実施形態に係るレーザによる孔形成方法と同様に、丸孔Ｈに切断すべき円周経路１１以外の鋼材Ｓの部分を切り出し位置ＣＰとする。
【0037】
次いで、切り出し位置ＣＰから直線状に切り出して、円周経路１１上の第１点Ｐ１に、第１点Ｐ１に接する接線３０に対して直角に入るように切断する。
次いで、第１点Ｐ１から円周経路１１に沿って一周回って第１点Ｐ１に至るまで切断する。
その後、第１点Ｐ１から半径Ｒ３が１．０ｍｍ以下の円弧２１で接して直線状に出るように切り逃げる。本実施形態では、具体的に、半径Ｒ３が１．０ｍｍの円弧２１で第１点Ｐ１から出るように切断する。
次いで、第１点Ｐ１から円周経路１１に沿って一周回って第１点Ｐ１に至るまで切断する。
その後、第１点Ｐ１から半径Ｒ３が１．０ｍｍ以下の円弧２１で接して直線状に出るように切り逃げる。本実施形態では、具体的に、半径Ｒ３が１．０ｍｍの円弧２１で第１点Ｐ１から出るように切断する。
【0038】
これにより、鋼材Ｓに丸孔Ｈ（図２に示すように鋼材Ｓを貫通する貫通孔）が形成される。
この丸孔Ｈの形成における切り出し位置ＣＰから最後までの切断線は、切り出し位置ＣＰから第１点Ｐ１に至るまでの直線状の切断線１８、第１点Ｐ１から円周経路１１上に沿って１８０°進行した所定点に至るまでの切断線１９、この所定点から第１点Ｐ１に至るまでの切断線２０、円弧２１、及びこの円弧２１の端部から最後までの直線状の切断線２２となる。
この丸孔Ｈの形成における切り出し位置ＣＰから最後までの切断線は、切り出し位置ＣＰから第１点Ｐ１に至るまでの直線状の切断線１８、第１点Ｐ１から円周経路１１上に沿って１８０°進行した所定点に至るまでの切断線１９、この所定点から第１点Ｐ１に至るまでの切断線２０、円弧２１、及びこの円弧２１の端部から最後までの直線状の切断線２２となる。
【0039】
なお、レーザ光ＬＢによる切断速度につき説明すると、切り出し位置ＣＰから第１点Ｐ１まで定常速度（例えば、１２００ｍｍ／ｍｉｎ）で切断する。この定常速度は、鋼材Ｓの板厚に応じて適宜決定される。そして、第１点Ｐ１から切断速度を定常速度から減速（例えば、９０％程度減速≒１１０ｍｍ／ｍｉｎまで減速）して第１点Ｐ１から円周経路１１上の進行方向に所定距離（例えば、２ｍｍ程度）進んだ第２点Ｐ２まで切断する。その後、第２点Ｐ２から切断速度を前述の定常速度まで加速して一周回って第１点Ｐ１まで切断した後、前述の記定常速度で切り逃げる。
【0040】
また、レーザ発振器７の出力は、定常速度で切断する場合及び減速した速度で切断する場合とも、一定の出力（例えば、３０００ｋｗ）である。また、レーザ発振器７の周波数は、定常速度で切断する場合が一定の周波数（例えば、１０００Ｈｚ）、減速した速度で切断する場合が一定の周波数（例えば、１０Ｈｚ）である。また、また、レーザ発振器７のデューティ比は、定常速度で切断する場合が、一定のデューティ比（例えば、６０％）、減速した速度で切断する場合、一定のデューティ比（例えば、２５％）である。また、アシストガスとしての酸素のガス圧力は、定常速度で切断する場合が、一定のガス圧（例えば、２７ＫＰａ）、減速した速度で切断する場合、一定のガス圧（例えば、３５ＫＰａ）である。
【0041】
このように、丸孔Ｈに切断すべき円周経路１１以外の鋼材Ｓの部分を切り出し位置ＣＰとし、切り出し位置ＣＰから直線状に切り出して、円周経路１１上の第１点Ｐ１に、第１点Ｐ１に接する接線３０に対して直角に入るように切断する。そして、第１点Ｐ１から円周経路１１に沿って一周回って第１点Ｐ１に至るまで切断し、その後、第１点Ｐ１から半径Ｒ３が１．０ｍｍ以下の円弧２１で接して出るように切り逃げる。
【0042】
これにより、切断終端部（第１点Ｐ１）手前の切断線２０が入る領域における既切断線１８と近接する距離の長さを短くするとともに、切断終端部（第１点Ｐ１）から切り逃げる際の円弧２１及び切断線２２が出る領域における既切断線１９と近接する距離の長さを短くし、切断始端部（第１点Ｐ１）と切断終端部（第１点Ｐ１）とが重なる領域周辺における丸孔Ｈの孔周上の円孔壁面（切断面）の温度上昇を回避してその温度上昇により製品側の孔周上の切断始端部と切断終端部との会合位置の円孔壁面に溶損ノッチが発生するのを回避して孔径の精度を向上させることができる。
【0043】
これにより、鋼材Ｓの外側を切断するレーザ切断設備と同一のレーザ切断設備において、第２実施形態に係るレーザによる孔形成方法によって鋼材Ｓに孔あけ加工することにより、ドリル孔あけ加工との併用による工程間の運搬や設定、片付けなどの重複作業がなくなり、レーザ孔あけ加工による溶損ノッチの発生を回避し孔径の精度が向上することで、グラインダー処理をしないと高力ボルトが通常よりも挿入しづらいという問題を解決し、疲労寿命が荷重方向によらずドリル加工によるボルト孔と同等に優れたレーザ孔を得ることができる。このため、ボルト接合部のコストダウンや工期短縮、省力化を図ることができ、鋼構造物の競争力の強化や生産性向上に寄与する。
【0044】
ここで、切り出し位置ＣＰから切り出して、円周経路１１上の第１点Ｐ１に、第１点Ｐ１に接する接線３０に対し直角に入るように切断するので、所定点から第１点Ｐ１に至るまでの切断線２０が、切断済みの切り出し位置ＣＰから第１点Ｐ１に至るまでの切断線１８と近接状態にある距離がほとんどない。このため、切断終端部（第１点Ｐ１）周辺で、急激な温度上昇によるセルフバーニング現象が発生することはなく、切断線２０の外側（製品側）の切断面に溶損ノッチや凹凸が発生することが回避され、切断面の粗さが著しく低下することはない。
なお、円周経路１１上の第１点Ｐ１に、接線３０に対し直角に入るように切断するのが好ましいが、若干鋭角になったり鈍角になっても構わない。
なお、円周経路１１上の第１点Ｐ１に、接線３０に対し直角に入るように切断するのが好ましいが、若干鋭角になったり鈍角になっても構わない。
【0045】
また、第１点Ｐ１から半径Ｒ３が１．０ｍｍよりも大きな円弧２１で接して出るように切り逃げるとすると、円弧２１及び円弧２１の端部から最後までの直線状の切断線２２が、切断済みの第１点Ｐ１から円周経路１１上に沿って１８０°進行した所定点に至るまでの切断線１９と近接状態にある距離が長くなる。このため、溶損ノッチが発生し易く、また、切断線１４の外側（製品側）の孔内壁への熱影響が大きくなることで、表面形状を損ねることになる。このため、第１点Ｐ１から半径Ｒ３が１．０ｍｍ以下の円弧２１で接して出るように切り逃げる。
【0046】
また、第２実施形態に係るレーザによる孔形成方法では、切り出し位置ＣＰから第１点Ｐ１まで定常速度で切断するとともに、第１実施形態に係るレーザによる孔形成方法と異なり、第１点Ｐ１から切断速度を定常速度から減速して第１点Ｐ１から円周経路１１上の進行方向に所定距離進んだ第２点Ｐ２まで切断する。これにより、機体の一次停止状態から切断に移行する際の、急激な速度変化による、切断面品質の不良抑制という効果が得られる。
【0047】
なお、第１点Ｐ１から第２点Ｐ２までの切断における減速する速度は、切り出し位置ＣＰから第１点Ｐ１に至るまでの切断における定常速度に対し、５．０％～１０．０％まで減速することが好ましい。１０．０％超えへの減速では、減速すると同時にレーザビームのデューティ比を落として鋼板にかかる熱量を落としているため、速度のわりに熱量が不足して、切断面品質が悪化するというデメリットがある。一方、５．０％未満への減速では、通常切断速度との差異が大きくなって、通常切断速度に加速する際の速度差がより大きくなり、切り替え時の切断面品質が悪化するリスクが増大するというデメリットがある。
そして、第２実施形態に係るレーザによる孔形成方法では、第２点Ｐ２から定常速度まで加速して一周回って第１点Ｐ１まで切断した後、定常速度で切り逃げる。
そして、第２実施形態に係るレーザによる孔形成方法では、第２点Ｐ２から定常速度まで加速して一周回って第１点Ｐ１まで切断した後、定常速度で切り逃げる。
【0048】
（第３実施形態）
次に、図１及び図２に示すレーザ孔あけ装置１を用いて、レーザ光ＬＢを鋼材Ｓに照射して丸孔Ｈを形成する本発明の第３実施形態に係るレーザによる孔形成方法について、図８を参照して説明する。
孔あけの対象となる鋼材Ｓの板厚及び材質は、第１実施形態に係るレーザによる孔形成方法の孔あけの対象となる鋼材Ｓと同様である。
レーザ光ＬＢを鋼材Ｓに照射して丸孔Ｈを形成するに際し、レーザ加工ヘッド５のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の移動を制御することで、次のように切断する。
次に、図１及び図２に示すレーザ孔あけ装置１を用いて、レーザ光ＬＢを鋼材Ｓに照射して丸孔Ｈを形成する本発明の第３実施形態に係るレーザによる孔形成方法について、図８を参照して説明する。
孔あけの対象となる鋼材Ｓの板厚及び材質は、第１実施形態に係るレーザによる孔形成方法の孔あけの対象となる鋼材Ｓと同様である。
レーザ光ＬＢを鋼材Ｓに照射して丸孔Ｈを形成するに際し、レーザ加工ヘッド５のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の移動を制御することで、次のように切断する。
【0049】
先ず、第１実施形態に係るレーザによる孔形成方法と同様に、丸孔Ｈに切断すべき円周経路１１以外の鋼材Ｓの部分を切り出し位置ＣＰとする。
次いで、切り出し位置ＣＰから直線状に切り出して、円周経路１１上の第１点Ｐ１に、第１点Ｐ１に接する接線３０に対して直角に入るように切断する。
次いで、第１点Ｐ１から円周経路１１に沿って一周回って第１点Ｐ１に至るまで切断する。
その後、第１点Ｐ１から第１点Ｐ１に接する接線３０に対して直角に直線状に出るように切り逃げる。
次いで、切り出し位置ＣＰから直線状に切り出して、円周経路１１上の第１点Ｐ１に、第１点Ｐ１に接する接線３０に対して直角に入るように切断する。
次いで、第１点Ｐ１から円周経路１１に沿って一周回って第１点Ｐ１に至るまで切断する。
その後、第１点Ｐ１から第１点Ｐ１に接する接線３０に対して直角に直線状に出るように切り逃げる。
【0050】
これにより、鋼材Ｓに丸孔Ｈ（図２に示すように鋼材Ｓを貫通する貫通孔）が形成される。
この丸孔Ｈの形成における切り出し位置ＣＰから最後までの切断線は、切り出し位置ＣＰから第１点Ｐ１に至るまでの直線状の切断線２３、第１点Ｐ１から円周経路１１上に沿って１８０°進行した所定点に至るまでの切断線２４、この所定点から第１点Ｐ１に至るまでの切断線２５、及びこの第１点Ｐ１から最後までの直線状の切断線２６となる。
この丸孔Ｈの形成における切り出し位置ＣＰから最後までの切断線は、切り出し位置ＣＰから第１点Ｐ１に至るまでの直線状の切断線２３、第１点Ｐ１から円周経路１１上に沿って１８０°進行した所定点に至るまでの切断線２４、この所定点から第１点Ｐ１に至るまでの切断線２５、及びこの第１点Ｐ１から最後までの直線状の切断線２６となる。
【0051】
なお、レーザ光ＬＢによる切断速度につき説明すると、切り出し位置ＣＰから第１点Ｐ１まで定常速度（例えば、１２００ｍｍ／ｍｉｎ）で切断する。この定常速度は、鋼材Ｓの板厚に応じて適宜決定される。そして、第１点Ｐ１から切断速度を定常速度から減速（例えば、９０％程度減速≒１１０ｍｍ／ｍｉｎまで減速）して第１点Ｐ１から円周経路１１上の進行方向に所定距離（例えば、２ｍｍ程度）進んだ第２点Ｐ２まで切断する。その後、第２点Ｐ２から切断速度を前述の定常速度まで加速して一周回って第１点Ｐ１まで切断した後、前述の定常速度で切り逃げる。
【0052】
また、レーザ発振器７の出力は、定常速度で切断する場合及び減速した速度で切断する場合とも、一定の出力（例えば、３０００ｋｗ）である。また、レーザ発振器７の周波数は、定常速度で切断する場合が一定の周波数（例えば、１０００Ｈｚ）、減速した速度で切断する場合が一定の周波数（例えば、１０Ｈｚ）である。また、また、レーザ発振器７のデューティ比は、定常速度で切断する場合が、一定のデューティ比（例えば、６０％）、減速した速度で切断する場合、一定のデューティ比（例えば、２５％）である。また、アシストガスとしての酸素のガス圧力は、定常速度で切断する場合が、一定のガス圧（例えば、２７ＫＰａ）、減速した速度で切断する場合、一定のガス圧（例えば、３５ＫＰａ）である。
【0053】
このように、丸孔Ｈに切断すべき円周経路１１以外の鋼材Ｓの部分を切り出し位置ＣＰとし、切り出し位置ＣＰから直線状に切り出して、円周経路１１上の第１点Ｐ１に、第１点Ｐ１に接する接線３０に対して直角に入るように切断する。そして、第１点Ｐ１から円周経路１１に沿って一周回って第１点Ｐ１に至るまで切断し、その後、第１点Ｐ１から第１点Ｐ１に接する接線３０に対して直角に直線状に出るように切り逃げる。
【0054】
これにより、切断終端部（第１点Ｐ１）手前の切断線２５が入る領域における既切断線２３と近接する距離の長さを短くするとともに、切断終端部（第１点Ｐ１）から切り逃げる際の切断線２６が出る領域における既切断線２４と近接する距離の長さを短くし、切断始端部（第１点Ｐ１）と切断終端部（第１点Ｐ１）とが重なる領域周辺における丸孔Ｈの孔周上の円孔壁面（切断面）の温度上昇を回避してその温度上昇により製品側の孔周上の切断始端部と切断終端部との会合位置の円孔壁面に溶損ノッチが発生するのを回避して孔径の精度を向上させることができる。
【0055】
これにより、鋼材Ｓの外側を切断するレーザ切断設備と同一のレーザ切断設備において、第３実施形態に係るレーザによる孔形成方法によって鋼材Ｓに孔あけ加工することにより、ドリル孔あけ加工との併用による工程間の運搬や設定、片付けなどの重複作業がなくなり、レーザ孔あけ加工による溶損ノッチの発生を回避し孔径の精度が向上することで、グラインダー処理をしないと高力ボルトが通常よりも挿入しづらいという問題を解決し、疲労寿命が荷重方向によらずドリル加工によるボルト孔と同等に優れたレーザ孔を得ることができる。このため、ボルト接合部のコストダウンや工期短縮、省力化を図ることができ、鋼構造物の競争力の強化や生産性向上に寄与する。
【0056】
ここで、切り出し位置ＣＰから切り出して、円周経路１１上の第１点Ｐ１に、第１点Ｐ１に接する接線３０に対して直角に入るように切断するので、所定点から第１点Ｐ１に至るまでの切断線２５が、切断済みの切り出し位置ＣＰから第１点Ｐ１に至るまでの切断線２３と近接状態にある距離がほとんどない。このため、切断終端部（第１点Ｐ１）周辺で、急激な温度上昇によるセルフバーニング現象が発生することはなく、切断線２５の外側（製品側）の切断面に溶損ノッチや凹凸が発生することが回避され、切断面の粗さが著しく低下することはない。
なお、円周経路１１上の第１点Ｐ１に、接線３０に対し直角に入るように切断するのが好ましいが、若干鋭角になったり鈍角になっても構わない。
なお、円周経路１１上の第１点Ｐ１に、接線３０に対し直角に入るように切断するのが好ましいが、若干鋭角になったり鈍角になっても構わない。
【0057】
また、第１点Ｐ１から第１点Ｐ１に接する接線３０に対して直角に直線状に出るように切り逃げるので、第１点Ｐ１から最後までの直線状の切断線２６が、切断済みの第１点Ｐ１から円周経路１１上に沿って１８０°進行した所定点に至るまでの切断線２４と近接状態にある距離がほとんどない。このため、溶損ノッチが発生し難く、また、切断線２４の外側（製品側）の孔内壁への熱影響が小さくなることで、表面形状を損ねることはない。
ここで、第１点Ｐ１から第１点Ｐ１に接する接線３０に対して直角に直線状に出るように切り逃げるのが好ましいが、若干鋭角になったり鈍角になっても構わない。
ここで、第１点Ｐ１から第１点Ｐ１に接する接線３０に対して直角に直線状に出るように切り逃げるのが好ましいが、若干鋭角になったり鈍角になっても構わない。
【0058】
また、第３実施形態に係るレーザによる孔形成方法では、切り出し位置ＣＰから第１点Ｐ１まで定常速度で切断するとともに、第１実施形態に係るレーザによる孔形成方法と異なり、第１点Ｐ１から切断速度を定常速度から減速して第１点Ｐ１から円周経路１１上の進行方向に所定距離進んだ第２点Ｐ２まで切断する。これにより、機体の一時停止状態から切断に移行する際の、急激な速度変化による、切断面品質の不良抑制という効果が得られる。
【0059】
なお、第１点Ｐ１から第２点Ｐ２までの切断における減速する速度は、切り出し位置ＣＰから第１点Ｐ１に至るまでの切断における定常速度に対し、５．０％～１０．０％まで減速することが好ましい。１０．０％超えへの減速では、減速すると同時にレーザビームのデューティ比を落として鋼板にかかる熱量を落としているため、速度のわりに熱量が不足して、切断面品質が悪化するというデメリットがある。一方、５．０％未満への減速では、通常切断速度との差異が大きくなって、通常切断速度に加速する際の速度差がより大きくなり、速度切り替え時の切断面品質が悪化するリスクが増大するというデメリットがある。
【0060】
そして、第３実施形態に係るレーザによる孔形成方法では、第２点Ｐ２から切断速度を定常速度まで加速して一周回って第１点Ｐ１まで切断した後、定常速度で切り逃げる。
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに、種々の変更、改良を行うことができる。
例えば、切断速度、レーザ発振器７の出力、レーザ発振器７の周波数、レーザ発振器７のデューティ比、アシストガスとしての酸素のガス圧力は、説明した例に限られない。
また、第２実施形態及び第３実施形態に係るレーザによる孔形成方法において、第１点Ｐ１から定常速度を減速して第１点Ｐ１から円周経路１１上の進行方向に所定距離進んだ第２点Ｐ２まで切断しているが、第１点Ｐ１から第２点まで切断速度を減速せずに定常速度で切断しても良い。
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに、種々の変更、改良を行うことができる。
例えば、切断速度、レーザ発振器７の出力、レーザ発振器７の周波数、レーザ発振器７のデューティ比、アシストガスとしての酸素のガス圧力は、説明した例に限られない。
また、第２実施形態及び第３実施形態に係るレーザによる孔形成方法において、第１点Ｐ１から定常速度を減速して第１点Ｐ１から円周経路１１上の進行方向に所定距離進んだ第２点Ｐ２まで切断しているが、第１点Ｐ１から第２点まで切断速度を減速せずに定常速度で切断しても良い。
【実施例】
【0061】
本発明の効果を検証すべく、鋼材Ｓの材質が規格ＳＳ４００、鋼材Ｓの板幅Ｗが１５０ｍｍ、鋼材Ｓの板長Ｌが３００ｍｍ、鋼材Ｓの板厚Ｔが６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのそれぞれの鋼材Ｓにつき、図９に示すように、実施例１による孔形成方法によって２つ、実施例２による孔形成方法によって丸孔２つ、実施例３による孔形成方法によって丸孔４つを形成したサンプル（合計３つ）を作成した。
各サンプルにおいて、表面処理は黒皮のままであった。
各サンプルにおいて、表面処理は黒皮のままであった。
【0062】
また、実施例１による孔形成方法、実施例２による孔形成方法、及び実施例３による孔形成方法によって形成される丸孔は、真円でそれぞれの孔径はΦ２１．６５ｍｍであり、レーザ孔あけ装置として、ＣＯ２レーザ切断機を用いた。
実施例１による孔形成方法は、第１実施形態に係るレーザによる孔形成方法（図３参照）に対応し、先ず、丸孔Ｈに切断すべき円周経路１１以外の鋼材Ｓの部分を切り出し位置ＣＰとし、切り出し位置ＣＰから直線状に切り出して、円周経路１１上の第１点Ｐ１に半径Ｒ１が１．０ｍｍの円弧１３で接して入るように切断する。そして、第１点Ｐ１から円周経路１１に沿って一周回って第１点Ｐ１に至るまで切断し、その後、第１点Ｐ１から半径Ｒ２が１．０ｍｍの円弧１６で接して直線状に出るように切り逃げた。
実施例１による孔形成方法は、第１実施形態に係るレーザによる孔形成方法（図３参照）に対応し、先ず、丸孔Ｈに切断すべき円周経路１１以外の鋼材Ｓの部分を切り出し位置ＣＰとし、切り出し位置ＣＰから直線状に切り出して、円周経路１１上の第１点Ｐ１に半径Ｒ１が１．０ｍｍの円弧１３で接して入るように切断する。そして、第１点Ｐ１から円周経路１１に沿って一周回って第１点Ｐ１に至るまで切断し、その後、第１点Ｐ１から半径Ｒ２が１．０ｍｍの円弧１６で接して直線状に出るように切り逃げた。
【0063】
この実施例１による孔形成方法におけるレーザ光ＬＢによる切断速度は、板厚Ｔが６ｍｍのサンプルでは、切り出し位置ＣＰの切り出しから最後の切り逃げまで１２００ｍｍ／ｍｉｎで切断を行い、板厚Ｔが９ｍｍのサンプルでは、切り出し位置ＣＰの切り出しから最後の切り逃げまで１１００ｍｍ／ｍｉｎで切断を行い、板厚Ｔが１２ｍｍのサンプルでは、切り出し位置ＣＰの切り出しから最後の切り逃げまで１０００ｍｍ／ｍｉｎで切断を行った。また、レーザ発振器７の出力は、板厚Ｔが６ｍｍのサンプルでは、切り出し位置ＣＰの切り出しから最後の切り逃げまで３０００ｋｗであり、板厚Ｔが９ｍｍのサンプルでも切り出し位置ＣＰの切り出しから最後の切り逃げまで３０００ｋｗであり、板厚Ｔが１２ｍｍのサンプルでは、切り出し位置ＣＰの切り出しから最後の切り逃げまで３２００ｋｗであった。また、レーザ発振器７の周波数は、板厚Ｔが６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのサンプルで、切り出し位置ＣＰの切り出しから最後の切り逃げまで１０００Ｈｚであった。また、レーザ発振器７のデューティ比は、板厚Ｔが６ｍｍのサンプルでは、切り出し位置ＣＰの切り出しから最後の切り逃げまで６０％であり、板厚Ｔが９ｍｍのサンプルでは、切り出し位置ＣＰの切り出しから最後の切り逃げまで６５％であり、板厚Ｔが１２ｍｍのサンプルでは、切り出し位置ＣＰの切り出しから最後の切り逃げまで６５％であった。また、アシストガスとしての酸素のガス圧力は、板厚Ｔが６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍとも、切り出し位置ＣＰの切り出しから最後の切り逃げまで２７ＫＰａであった。
【0064】
実施例２による孔形成方法は、第２実施形態に係るレーザによる孔形成方法（図７参照）に対応し、丸孔Ｈに切断すべき円周経路１１以外の鋼材Ｓの部分を切り出し位置ＣＰとし、切り出し位置ＣＰから直線状に切り出して、円周経路１１上の第１点Ｐ１に、第１点Ｐ１に接する接線３０に対して直角に入るように切断する。そして、第１点Ｐ１から円周経路１１に沿って一周回って第１点Ｐ１に至るまで切断し、その後、第１点Ｐ１から半径Ｒ３が１．０ｍｍ以下の円弧２１で接して直線状に出るように切り逃げた。
【0065】
この実施例２による孔形成方法におけるレーザ光ＬＢによる切断速度は、板厚Ｔが６ｍｍのサンプルでは、切り出し位置ＣＰから第１点Ｐ１まで１２００ｍｍ／ｍｉｎで切断し、第１点Ｐ１から切断速度を１１０ｍｍ／ｍｉｎまで減速して第１点Ｐ１から円周経路１１上の進行方向に所定距離（２ｍｍ）進んだ第２点Ｐ２まで切断し、第２点Ｐ２から前述の１２００ｍｍ／ｍｉｎまで加速して一周回って第１点Ｐ１まで切断した後、１２００ｍｍ／ｍｉｎで切り逃げた。また、板厚Ｔが９ｍｍのサンプルでは、切り出し位置ＣＰから第１点Ｐ１まで定常速度１１００ｍｍ／ｍｉｎで切断し、第１点Ｐ１から切断速度を９５ｍｍ／ｍｉｎまで減速して第１点Ｐ１から円周経路１１上の進行方向に所定距離（２ｍｍ）進んだ第２点Ｐ２まで切断し、第２点Ｐ２から前述の１１００ｍｍ／ｍｉｎまで加速して一周回って第１点Ｐ１まで切断した後、１１００ｍｍ／ｍｉｎで切り逃げた。また、板厚Ｔが１２ｍｍのサンプルでは、切り出し位置ＣＰから第１点Ｐ１まで１０００ｍｍ／ｍｉｎで切断し、第１点Ｐ１から切断速度を７５ｍｍ／ｍｉｎまで減速して第１点Ｐ１から円周経路１１上の進行方向に所定距離（２ｍｍ）進んだ第２点Ｐ２まで切断し、第２点Ｐ２から前述の１０００ｍｍ／ｍｉｎまで加速して一周回って第１点Ｐ１まで切断した後、１０００ｍｍ／ｍｉｎで切り逃げた。
【0066】
また、レーザ発振器７の出力は、板厚Ｔが６ｍｍ、９ｍｍのサンプルでは、定常速度で切断する場合及び減速した速度で切断する場合とも、３０００ｋｗであり、板厚Ｔが１２ｍｍのサンプルでは、定常速度で切断する場合が３２００ｋｗ、減速した速度で切断する場合が３２００ｋｗであった。
また、レーザ発振器７の周波数は、板厚Ｔが６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍの場合とも、定常速度で切断する場合が１０００Ｈｚ、減速した速度で切断する場合が１０Ｈｚ）であった。また、レーザ発振器７のデューティ比は、板厚Ｔが６ｍｍの場合には、定常速度で切断する場合が６０％、減速した速度で切断する場合が２５％であり、板厚Ｔが９ｍｍ、１２ｍｍの場合には、定常速度で切断する場合が６５％、減速した速度で切断する場合が２５％であった。また、アシストガスとしての酸素のガス圧力は、板厚Ｔが６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍの場合とも、定常速度で切断する場合が２７ＫＰａ、減速した速度で切断する場合が３５ＫＰａであった。
また、レーザ発振器７の周波数は、板厚Ｔが６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍの場合とも、定常速度で切断する場合が１０００Ｈｚ、減速した速度で切断する場合が１０Ｈｚ）であった。また、レーザ発振器７のデューティ比は、板厚Ｔが６ｍｍの場合には、定常速度で切断する場合が６０％、減速した速度で切断する場合が２５％であり、板厚Ｔが９ｍｍ、１２ｍｍの場合には、定常速度で切断する場合が６５％、減速した速度で切断する場合が２５％であった。また、アシストガスとしての酸素のガス圧力は、板厚Ｔが６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍの場合とも、定常速度で切断する場合が２７ＫＰａ、減速した速度で切断する場合が３５ＫＰａであった。
【0067】
また、実施例３による孔形成方法は、第３実施形態に係るレーザによる孔形成方法（図８参照）に対応し、丸孔Ｈに切断すべき円周経路１１以外の鋼材Ｓの部分を切り出し位置ＣＰとし、切り出し位置ＣＰから直線状に切り出して、円周経路１１上の第１点Ｐ１に、第１点Ｐ１に接する接線３０に対して直角に入るように切断する。そして、第１点Ｐ１から円周経路１１に沿って一周回って第１点Ｐ１に至るまで切断し、その後、第１点Ｐ１から第１点Ｐ１に接する接線３０に対して直角に直線状に出るように切り逃げた。
【0068】
この実施例３による孔形成方法におけるレーザ光ＬＢによる切断速度は、板厚Ｔが６ｍｍのサンプルでは、切り出し位置ＣＰから第１点Ｐ１まで定常速度１２００ｍｍ／ｍｉｎで切断し、第１点Ｐ１から切断速度を１１０ｍｍ／ｍｉｎまで減速して第１点Ｐ１から円周経路１１上の進行方向に所定距離（２ｍｍ）進んだ第２点Ｐ２まで切断し、第２点Ｐ２から前述の１２００ｍｍ／ｍｉｎまで加速して一周回って第１点Ｐ１まで切断した後、１２００ｍｍ／ｍｉｎで切り逃げた。また、板厚Ｔが９ｍｍのサンプルでは、切り出し位置ＣＰから第１点Ｐ１まで定常速度１１００ｍｍ／ｍｉｎで切断し、第１点Ｐ１から切断速度を９５ｍｍ／ｍｉｎまで減速して第１点Ｐ１から円周経路１１上の進行方向に所定距離（２ｍｍ）進んだ第２点Ｐ２まで切断し、第２点Ｐ２から前述の１１００ｍｍ／ｍｉｎまで加速して一周回って第１点Ｐ１まで切断した後、１１００ｍｍ／ｍｉｎで切り逃げた。また、板厚Ｔが１２ｍｍのサンプルでは、切り出し位置ＣＰから第１点Ｐ１まで定常速度１０００ｍｍ／ｍｉｎで切断し、第１点Ｐ１から切断速度を７５ｍｍ／ｍｉｎまで減速して第１点Ｐ１から円周経路１１上の進行方向に所定距離（２ｍｍ）進んだ第２点Ｐ２まで切断し、第２点Ｐ２から前述の１０００ｍｍ／ｍｉｎまで加速して一周回って第１点Ｐ１まで切断した後、１０００ｍｍ／ｍｉｎで切り逃げた。
【0069】
また、レーザ発振器７の出力、レーザ発振器７の周波数、レーザ発振器７のデューティ比、及びアシストガスとしての酸素のガス圧力については、実施例２による孔形成方法と同様である。
そして、鋼材Ｓの板厚Ｔが６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのそれぞれのサンプルにつき、実施例１による孔形成方法によって形成された丸孔、実施例２による孔形成方法によって形成された丸孔、及び実施例３による孔形成方法によって形成された丸孔のそれぞれの座標基準による内径Ａ（表）、Ｂ（表）、Ａ（裏）、Ｂ（裏）（図１０及び図１２参照）、溶損ノッチ基準による表側内径Ｃ（表凹）、Ｃ（表凸）、Ｄ（表）、Ｅ（表）、Ｆ（表）、及び溶損ノッチ基準による裏側内径Ｃ（裏凹）、Ｃ（裏凸）、Ｄ（裏）、Ｅ（裏）、Ｆ（裏）（図１１及び図１２参照）を測定した。
そして、鋼材Ｓの板厚Ｔが６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのそれぞれのサンプルにつき、実施例１による孔形成方法によって形成された丸孔、実施例２による孔形成方法によって形成された丸孔、及び実施例３による孔形成方法によって形成された丸孔のそれぞれの座標基準による内径Ａ（表）、Ｂ（表）、Ａ（裏）、Ｂ（裏）（図１０及び図１２参照）、溶損ノッチ基準による表側内径Ｃ（表凹）、Ｃ（表凸）、Ｄ（表）、Ｅ（表）、Ｆ（表）、及び溶損ノッチ基準による裏側内径Ｃ（裏凹）、Ｃ（裏凸）、Ｄ（裏）、Ｅ（裏）、Ｆ（裏）（図１１及び図１２参照）を測定した。
【0070】
鋼材Ｓの板厚Ｔが６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのそれぞれのサンプルについての、実施例１による孔形成方法によって形成された丸孔の座標基準による内径Ａ（表）、Ｂ（表）、Ａ（裏）、Ｂ（裏）の測定結果を表１及び図１３に示す。表１及び図１３における測定結果においては、各板厚Ｔが６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのそれぞれのサンプルについての内径Ａ（表）、Ｂ（表）、Ａ（裏）、Ｂ（裏）のそれぞれの平均値を示している。
【0071】
【表1】
【0072】
また、鋼材Ｓの板厚Ｔが６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのそれぞれのサンプルについての、実施例２による孔形成方法によって形成された丸孔の座標基準による内径Ａ（表）、Ｂ（表）、Ａ（裏）、Ｂ（裏）の測定結果を表２及び図１４に示す。表２及び図１４における測定結果においては、各板厚Ｔが６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのそれぞれのサンプルについての内径Ａ（表）、Ｂ（表）、Ａ（裏）、Ｂ（裏）のそれぞれの平均値を示している。
【0073】
【表2】
【0074】
また、鋼材Ｓの板厚Ｔが６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのそれぞれのサンプルについての、実施例３による孔形成方法によって形成された丸孔の座標基準による内径Ａ（表）、Ｂ（表）、Ａ（裏）、Ｂ（裏）の測定結果を表３及び図１５に示す。表３及び図１５における測定結果においては、各板厚Ｔが６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのそれぞれのサンプルについての内径Ａ（表）、Ｂ（表）、Ａ（裏）、Ｂ（裏）のそれぞれの平均値を示している。
【0075】
【表3】
【0076】
また、鋼材Ｓの板厚Ｔが６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのそれぞれのサンプルについての、実施例１による孔形成方法によって形成された丸孔の溶損ノッチ基準による表側内径Ｃ（表凹）、Ｃ（表凸）、Ｄ（表）、Ｅ（表）、Ｆ（表）の測定結果を表４及び図１６に示す。表４及び図１６における測定結果においては、各板厚Ｔが６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのそれぞれのサンプルについての表側内径Ｃ（表凹）、Ｃ（表凸）、Ｄ（表）、Ｅ（表）、Ｆ（表）のそれぞれの平均値を示している。
【0077】
【表4】
【0078】
また、鋼材Ｓの板厚Ｔが６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのそれぞれのサンプルについての、実施例２による孔形成方法によって形成された丸孔の溶損ノッチ基準による表側内径Ｃ（表凹）、Ｃ（表凸）、Ｄ（表）、Ｅ（表）、Ｆ（表）の測定結果を表５及び図１７に示す。表５及び図１７における測定結果においては、各板厚Ｔが６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのそれぞれのサンプルについての表側内径Ｃ（表凹）、Ｃ（表凸）、Ｄ（表）、Ｅ（表）、Ｆ（表）のそれぞれの平均値を示している。
【0079】
【表5】
【0080】
また、鋼材Ｓの板厚Ｔが６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのそれぞれのサンプルについての、実施例３による孔形成方法によって形成された丸孔の溶損ノッチ基準による表側内径Ｃ（表凹）、Ｃ（表凸）、Ｄ（表）、Ｅ（表）、Ｆ（表）の測定結果を表６及び図１８に示す。表６及び図１８における測定結果においては、各板厚Ｔが６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのそれぞれのサンプルについての表側内径Ｃ（表凹）、Ｃ（表凸）、Ｄ（表）、Ｅ（表）、Ｆ（表）のそれぞれの平均値を示している。
【0081】
【表6】
【0082】
更に、鋼材Ｓの板厚Ｔが６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのそれぞれのサンプルについての、実施例１による孔形成方法によって形成された丸孔の溶損ノッチ基準による裏側内径Ｃ（裏凹）、Ｃ（裏凸）、Ｄ（裏）、Ｅ（裏）、Ｆ（裏）の測定結果を表７及び図１９に示す。表７及び図１９における測定結果においては、各板厚Ｔが６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのそれぞれのサンプルについての裏側内径Ｃ（裏凹）、Ｃ（裏凸）、Ｄ（裏）、Ｅ（裏）、Ｆ（裏）のそれぞれの平均値を示している。
【0083】
【表7】
【0084】
また、鋼材Ｓの板厚Ｔが６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのそれぞれのサンプルについての、実施例２による孔形成方法によって形成された丸孔の溶損ノッチ基準による裏側内径Ｃ（裏凹）、Ｃ（裏凸）、Ｄ（裏）、Ｅ（裏）、Ｆ（裏）の測定結果を表８及び図２０に示す。表８及び図２０における測定結果においては、各板厚Ｔが６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのそれぞれのサンプルについての裏側内径Ｃ（裏凹）、Ｃ（裏凸）、Ｄ（裏）、Ｅ（裏）、Ｆ（裏）のそれぞれの平均値を示している。
【0085】
【表8】
【0086】
更に、鋼材Ｓの板厚Ｔが６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのそれぞれのサンプルについての、実施例３による孔形成方法によって形成された丸孔の溶損ノッチ基準による裏側内径Ｃ（裏凹）、Ｃ（裏凸）、Ｄ（裏）、Ｅ（裏）、Ｆ（裏）の測定結果を表９及び図２１に示す。表９及び図２１における測定結果においては、各板厚Ｔが６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのそれぞれのサンプルについての裏側内径Ｃ（裏凹）、Ｃ（裏凸）、Ｄ（裏）、Ｅ（裏）、Ｆ（裏）のそれぞれの平均値を示している。
【0087】
【表9】
【0088】
そして、鋼材Ｓの板厚Ｔが６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのそれぞれのサンプルについての、実施例１による孔形成方法によって形成された丸孔の座標基準による内径Ａ（表）、Ｂ（表）、Ａ（裏）、Ｂ（裏）の測定結果（表１、図１３）より算出された当該丸孔の直角度（平均値）及び真円度（平均値）、実施例１による孔形成方法によって形成された丸孔の溶損ノッチ基準による表側内径Ｃ（表凹）、Ｃ（表凸）、Ｄ（表）、Ｅ（表）、Ｆ（表）の測定結果（表４、図１６）から算出された表面側の溶損ノッチの深さ（平均値）、及び当該丸孔の溶損ノッチ基準による裏側内径Ｃ（裏凹）、Ｃ（裏凸）、Ｄ（裏）、Ｅ（裏）、Ｆ（裏）の測定結果（表７、図１９）から算出された裏面側の溶損ノッチの深さ（平均値）を、表１０に示す。
【0089】
【表10】
【0090】
また、鋼材Ｓの板厚Ｔが６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのそれぞれのサンプルについての、実施例２による孔形成方法によって形成された丸孔の座標基準による内径Ａ（表）、Ｂ（表）、Ａ（裏）、Ｂ（裏）の測定結果（表２、図１４）より算出された当該丸孔の直角度（平均値）及び真円度（平均値）、実施例２による孔形成方法によって形成された丸孔の溶損ノッチ基準による表側内径Ｃ（表凹）、Ｃ（表凸）、Ｄ（表）、Ｅ（表）、Ｆ（表）の測定結果（表５、図１７）から算出された表面側の溶損ノッチの深さ（平均値）、及び当該丸孔の溶損ノッチ基準による裏側内径Ｃ（裏凹）、Ｃ（裏凸）、Ｄ（裏）、Ｅ（裏）、Ｆ（裏）の測定結果（表８、図２０）から算出された裏面側の溶損ノッチの深さ（平均値）を、表１１に示す。
【0091】
【表11】
【0092】
更に、鋼材Ｓの板厚Ｔが６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのそれぞれのサンプルについての、実施例３による孔形成方法によって形成された丸孔の座標基準による内径Ａ（表）、Ｂ（表）、Ａ（裏）、Ｂ（裏）の測定結果（表３、図１５）より算出された当該丸孔の直角度（平均値）及び真円度（平均値）、実施例３による孔形成方法によって形成された丸孔の溶損ノッチ基準による表側内径Ｃ（表凹）、Ｃ（表凸）、Ｄ（表）、Ｅ（表）、Ｆ（表）の測定結果（表６、図１８）から算出された表面側の溶損ノッチの深さ（平均値）、及び当該丸孔の溶損ノッチ基準による裏側内径Ｃ（裏凹）、Ｃ（裏凸）、Ｄ（裏）、Ｅ（裏）、Ｆ（裏）の測定結果（表９、図２１）から算出された裏面側の溶損ノッチの深さ（平均値）を、表１２に示す。
【0093】
【表12】
【0094】
（座標基準による内径の測定結果について）
表１０に示すように、実施例１による孔形成方法によって形成された丸孔の座標基準による内径Ａ（表）、Ｂ（表）、Ａ（裏）、Ｂ（裏）の測定結果（表１、図１３）より算出された当該丸孔の直角度（平均値）は、鋼材Ｓの板厚Ｔが６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのサンプルにつき、－０．１３ｍｍ～＋０．０５ｍｍの範囲であった。また、実施例１による孔形成方法によって形成された丸孔の座標基準による内径Ａ（表）、Ｂ（表）、Ａ（裏）、Ｂ（裏）の測定結果（表１、図１３）より算出された当該丸孔の真円度（平均値）は、鋼材Ｓの板厚Ｔが６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのサンプルにつき、－０．０６ｍｍ～０．００ｍｍの範囲であった。
表１０に示すように、実施例１による孔形成方法によって形成された丸孔の座標基準による内径Ａ（表）、Ｂ（表）、Ａ（裏）、Ｂ（裏）の測定結果（表１、図１３）より算出された当該丸孔の直角度（平均値）は、鋼材Ｓの板厚Ｔが６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのサンプルにつき、－０．１３ｍｍ～＋０．０５ｍｍの範囲であった。また、実施例１による孔形成方法によって形成された丸孔の座標基準による内径Ａ（表）、Ｂ（表）、Ａ（裏）、Ｂ（裏）の測定結果（表１、図１３）より算出された当該丸孔の真円度（平均値）は、鋼材Ｓの板厚Ｔが６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのサンプルにつき、－０．０６ｍｍ～０．００ｍｍの範囲であった。
【0095】
また、表１１に示すように、実施例２による孔形成方法によって形成された丸孔の座標基準による内径Ａ（表）、Ｂ（表）、Ａ（裏）、Ｂ（裏）の測定結果（表２、図１４）より算出された当該丸孔の直角度（平均値）は、鋼材Ｓの板厚Ｔが６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのサンプルにつき、－０．０９ｍｍ～＋０．０２ｍｍの範囲であった。また、実施例２による孔形成方法によって形成された丸孔の座標基準による内径Ａ（表）、Ｂ（表）、Ａ（裏）、Ｂ（裏）の測定結果（表２、図１４）より算出された当該丸孔の真円度（平均値）は、鋼材Ｓの板厚Ｔが６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのサンプルにつき、－０．０５ｍｍ～＋０．０２ｍｍの範囲であった。
【0096】
更に、表１２に示すように、実施例３による孔形成方法によって形成された丸孔の座標基準による内径Ａ（表）、Ｂ（表）、Ａ（裏）、Ｂ（裏）の測定結果（表３、図１５）より算出された当該丸孔の直角度（平均値）は、鋼材Ｓの板厚Ｔが６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのサンプルにつき、－０．１１ｍｍ～＋０．０５ｍｍの範囲であった。また、実施例３による孔形成方法によって形成された丸孔の座標基準による内径Ａ（表）、Ｂ（表）、Ａ（裏）、Ｂ（裏）の測定結果（表３、図１５）より算出された当該丸孔の真円度（平均値）は、鋼材Ｓの板厚Ｔが６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのサンプルにつき、－０．０６ｍｍ～＋０．０５ｍｍの範囲であった。
【0097】
従って、実施例１乃至３による孔形成方法によって形成された丸孔の直角度（平均値）の絶対値はいずれも０．１３ｍｍ以下であり、当該丸孔の真円度（平均値）の絶対値はいずれも０．０６ｍｍ以下であり、当該丸孔の直角度及び真円度はいずれも十分に小さく、表面側、裏面側とも、内径の平坦部の測定結果全体のばらつきは少なかった。
【0098】
（溶損ノッチ基準による内径の測定結果について）
（１）表面側
表１０に示すように、実施例１による孔形成方法によって形成された丸孔の溶損ノッチ基準による表側内径Ｃ（表凹）、Ｃ（表凸）、Ｄ（表）、Ｅ（表）、Ｆ（表）の測定結果（表４、図１６）から算出された表面側の溶損ノッチの深さ（平均値）は、鋼材Ｓの板厚Ｔが６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのそれぞれのサンプルについて、０．００ｍｍ～＋０．０５ｍｍの範囲であった。
（１）表面側
表１０に示すように、実施例１による孔形成方法によって形成された丸孔の溶損ノッチ基準による表側内径Ｃ（表凹）、Ｃ（表凸）、Ｄ（表）、Ｅ（表）、Ｆ（表）の測定結果（表４、図１６）から算出された表面側の溶損ノッチの深さ（平均値）は、鋼材Ｓの板厚Ｔが６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのそれぞれのサンプルについて、０．００ｍｍ～＋０．０５ｍｍの範囲であった。
【0099】
また、表１１に示すように、実施例２による孔形成方法によって形成された丸孔の溶損ノッチ基準による表側内径Ｃ（表凹）、Ｃ（表凸）、Ｄ（表）、Ｅ（表）、Ｆ（表）の測定結果（表５、図１７）から算出された表面側の溶損ノッチの深さ（平均値）は、鋼材Ｓの板厚Ｔが６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのそれぞれのサンプルについて、－０．０４ｍｍ～＋０．０６ｍｍの範囲であった。
【0100】
更に、表１２に示すように、実施例３による孔形成方法によって形成された丸孔の溶損ノッチ基準による表側内径Ｃ（表凹）、Ｃ（表凸）、Ｄ（表）、Ｅ（表）、Ｆ（表）の測定結果（表６、図１８）から算出された表面側の溶損ノッチの深さ（平均値）は、鋼材Ｓの板厚Ｔが６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのそれぞれのサンプルについて、－０．０４ｍｍ～＋０．０６ｍｍの範囲であった。
【0101】
従って、実施例１乃至３による孔形成方法によって形成された丸孔の表面側の溶損ノッチの深さは、－０．０４ｍｍ～＋０．０６ｍｍの範囲であり、当該溶損ノッチの深さは十分に小さく、内径の測定結果全体のばらつきは少なかった。なお、ＪＡＳＳ６の基準では、溶損ノッチの深さは±０．５０ｍｍ以下で基準を満たし、正負計では溶損ノッチの深さは１．００ｍｍ以下で基準を満たす。
【0102】
（２）裏面側
表１０に示すように、実施例１による孔形成方法によって形成された丸孔の溶損ノッチ基準による裏側内径Ｃ（裏凹）、Ｃ（裏凸）、Ｄ（裏）、Ｅ（裏）、Ｆ（裏）の測定結果（表７、図１９）から算出された裏面側の溶損ノッチの深さ（平均値）は、鋼材Ｓの板厚Ｔが６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのそれぞれのサンプルについて、－０．０５ｍｍ～＋０．０７ｍｍの範囲であった。
表１０に示すように、実施例１による孔形成方法によって形成された丸孔の溶損ノッチ基準による裏側内径Ｃ（裏凹）、Ｃ（裏凸）、Ｄ（裏）、Ｅ（裏）、Ｆ（裏）の測定結果（表７、図１９）から算出された裏面側の溶損ノッチの深さ（平均値）は、鋼材Ｓの板厚Ｔが６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのそれぞれのサンプルについて、－０．０５ｍｍ～＋０．０７ｍｍの範囲であった。
【0103】
また、表１１に示すように、実施例２による孔形成方法によって形成された丸孔の溶損ノッチ基準による裏側内径Ｃ（裏凹）、Ｃ（裏凸）、Ｄ（裏）、Ｅ（裏）、Ｆ（裏）の測定結果（表８、図２０）から算出された裏面側の溶損ノッチの深さ（平均値）は、鋼材Ｓの板厚Ｔが６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのそれぞれのサンプルについて、－０．０７ｍｍ～＋０．０７ｍｍの範囲であった。
【0104】
更に、表１２に示すように、実施例３による孔形成方法によって形成された丸孔の溶損ノッチ基準による裏側内径Ｃ（裏凹）、Ｃ（裏凸）、Ｄ（裏）、Ｅ（裏）、Ｆ（裏）の測定結果（表９、図２１）から算出された裏面側の溶損ノッチの深さ（平均値）は、鋼材Ｓの板厚Ｔが６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍのそれぞれのサンプルについて、－０．０７ｍｍ～＋０．０７ｍｍの範囲であった。
【0105】
従って、実施例１乃至３による孔形成方法によって形成された丸孔の裏面側の溶損ノッチの深さは、－０．０７ｍｍ～＋０．０７ｍｍの範囲であり、当該溶損ノッチの深さは十分に小さく、内径の測定結果全体のばらつきは少なかった。なお、ＪＡＳＳ６の基準では、溶損ノッチの深さは±０．５０ｍｍ以下で基準を満たし、正負計では溶損ノッチの深さは１．００ｍｍ以下で基準を満たす。
【0106】
また、本発明の効果を検証すべく、鋼材Ｓの材質が規格ＳＳ４００、鋼材Ｓの板幅Ｗが１５０ｍｍ、鋼材Ｓの板長Ｌが３００ｍｍ、鋼材Ｓの板厚Ｔが１２ｍｍの鋼材Ｓにつき、比較例１による孔形成方法によって丸孔６つ（図２２における半径Ｒ４が３ｍｍで切断するもの２つ、半径Ｒ４が４．５ｍｍで切断するもの２つ、半径Ｒ４が６ｍｍで切断するもの２つ）、比較例２による孔形成方法によって丸孔６つ（図２３における半径Ｒ５が３ｍｍで切断するもの２つ、半径Ｒ５が４．５ｍｍで切断するもの２つ、半径Ｒ５が６ｍｍで切断するもの２つ）、比較例３による孔形成方法によって丸孔６つ（図２４における半径Ｒ６及び半径Ｒ７が３ｍｍで切断するもの２つ、半径Ｒ６及び半径Ｒ７が４．５ｍｍで切断するもの２つ、半径Ｒ６及び半径Ｒ７が６ｍｍで切断するもの２つ）を形成したサンプル（合計９つ）を作成した。
各サンプルにおいて、表面処理は黒皮のままであった。
各サンプルにおいて、表面処理は黒皮のままであった。
【0107】
また、比較例１による孔形成方法、比較例２による孔形成方法、及び比較例３による孔形成方法によって形成される丸孔は、真円でそれぞれの孔径はΦ１８ｍｍであり、レーザ孔あけ装置として、ＣＯ２レーザ切断機を用いた。
比較例１による孔形成方法は、図２２に示されており、先ず、丸孔Ｈに切断すべき円周経路以外の鋼材Ｓの部分を切り出し位置ＣＰとし、切り出し位置ＣＰから直線状に切り出して、円周経路上の第１点Ｐ１に半径Ｒ４がＲｍｍ（３ｍｍ、４．５ｍｍ、６ｍｍ）の円弧で接して入るように切断し、第１点Ｐ１から円周経路に沿って一周回って第１点Ｐ１に至るまで切断し、その後、第１点Ｐ１から第１点Ｐ１に接する接線に対して直角に直線状に出るように切り逃げた（図２２においては第１点Ｐ１に接する接線は省略されている）。
比較例１による孔形成方法は、図２２に示されており、先ず、丸孔Ｈに切断すべき円周経路以外の鋼材Ｓの部分を切り出し位置ＣＰとし、切り出し位置ＣＰから直線状に切り出して、円周経路上の第１点Ｐ１に半径Ｒ４がＲｍｍ（３ｍｍ、４．５ｍｍ、６ｍｍ）の円弧で接して入るように切断し、第１点Ｐ１から円周経路に沿って一周回って第１点Ｐ１に至るまで切断し、その後、第１点Ｐ１から第１点Ｐ１に接する接線に対して直角に直線状に出るように切り逃げた（図２２においては第１点Ｐ１に接する接線は省略されている）。
【0108】
この比較例１による孔形成方法におけるレーザ光ＬＢによる切断速度は、切り出し位置ＣＰの切り出しから最後の切り逃げまで１０５０ｍｍ／ｍｉｎで切断を行った。また、レーザ発振器７の出力は、切り出し位置ＣＰの切り出しから最後の切り逃げまで３６００ｋｗであった。また、レーザ発振器７の周波数は、切り出し位置ＣＰの切り出しから最後の切り逃げまで１０００Ｈｚであった。また、レーザ発振器７のデューティ比は、切り出し位置ＣＰの切り出しから最後の切り逃げまで６０％であった。また、アシストガスとしての酸素のガス圧力は、切り出し位置ＣＰの切り出しから最後の切り逃げまで３６ＫＰａであった。
【0109】
比較例２による孔形成方法は、図２３に示されており、丸孔Ｈに切断すべき円周経路以外の鋼材Ｓの部分を切り出し位置ＣＰとし、切り出し位置ＣＰから直線状に切り出して、円周経路１１上の第１点Ｐ１に、第１点Ｐ１に接する接線に対して直角に入るように切断し、第１点Ｐ１から円周経路に沿って一周回って第１点Ｐ１に至るまで切断し、その後、第１点Ｐ１から半径Ｒ５がＲｍｍ（３ｍｍ、４．５ｍｍ、６ｍｍ）の円弧で接して直線状に出るように切り逃げた（図２３においては第１点Ｐ１に接する接線は省略されている）。
【0110】
この比較例２による孔形成方法におけるレーザ光ＬＢによる切断速度は、切り出し位置ＣＰから第１点Ｐ１まで１０５０ｍｍ／ｍｉｎで切断し、第１点Ｐ１から切断速度を８０ｍｍ／ｍｉｎまで減速して第１点Ｐ１から円周経路１１上の進行方向に所定距離（２ｍｍ）進んだ第２点Ｐ２まで切断し、第２点Ｐ２から切断速度を前述の１０５０ｍｍ／ｍｉｎまで加速して一周回って第１点Ｐ１まで切断した後、１０５０ｍｍ／ｍｉｎで切り逃げた。また、レーザ発振器７の出力は、定常速度で切断する場合及び減速した速度で切断する場合とも、３６００ｋｗであった。また、レーザ発振器７の周波数は、定常速度で切断する場合が１０００Ｈｚ、減速した速度で切断する場合が１０Ｈｚであった。また、レーザ発振器７のデューティ比は、定常速度で切断する場合が６０％、減速した速度で切断する場合が２５％であった。また、アシストガスとしての酸素のガス圧力は、定常速度で切断する場合が３６ＫＰａ、減速した速度で切断する場合が３７ＫＰａであった。
【0111】
また、比較例３による孔形成方法は、図２４に示されており、丸孔Ｈに切断すべき円周経路１１以外の鋼材Ｓの部分を切り出し位置ＣＰとし、切り出し位置ＣＰから直線状に切り出して、円周経路上の第１点Ｐ１に半径Ｒ６がＲｍｍ（３ｍｍ、４．５ｍｍ、６ｍｍ）の円弧で接して入るように切断し、第１点Ｐ１から円周経路に沿って一周回って第１点Ｐ１に至るまで切断し、その後、第１点Ｐ１から半径Ｒ７がＲｍｍ（３ｍｍ、４．５ｍｍ、６ｍｍ）の円弧で接して直線状に出るように切り逃げた。
【0112】
この比較例３による孔形成方法におけるレーザ光ＬＢによる切断速度は、切り出し位置ＣＰの切り出しから最後の切り逃げまで１０５０ｍｍ／ｍｉｎで切断を行った。また、レーザ発振器７の出力は、切り出し位置ＣＰの切り出しから最後の切り逃げまで３６００ｋｗであった。また、レーザ発振器７の周波数は、切り出し位置ＣＰの切り出しから最後の切り逃げまで１０００Ｈｚであった。また、レーザ発振器７のデューティ比は、切り出し位置ＣＰの切り出しから最後の切り逃げまで６０％であった。また、アシストガスとしての酸素のガス圧力は、切り出し位置ＣＰの切り出しから最後の切り逃げまで３６ＫＰａであった。
【0113】
そして、比較例１による孔形成方法によって丸孔６つ（図２２における半径Ｒ４が３ｍｍで切断するもの２つ、半径Ｒ４が４．５ｍｍで切断するもの２つ、半径Ｒ４が６ｍｍで切断するもの２つ）、比較例２による孔形成方法によって丸孔６つ（図２３における半径Ｒ５が３ｍｍで切断するもの２つ、半径Ｒ５が４．５ｍｍで切断するもの２つ、半径Ｒ５が６ｍｍで切断するもの２つ）、及び比較例３による孔形成方法によって丸孔６つ（図２４における半径Ｒ６及び半径Ｒ７が３ｍｍで切断するもの２つ、半径Ｒ６及び半径Ｒ７が４．５ｍｍで切断するもの２つ、半径Ｒ６及び半径Ｒ７が６ｍｍで切断するもの２つ）のそれぞれの丸孔について、切断面の品質について調査した。
調査結果を表１３に示す。
調査結果を表１３に示す。
【0114】
【表13】
【0115】
表１３に示すように、比較例１（円周経路上の第１点Ｐ１に半径Ｒ４がＲｍｍ（３ｍｍ、４．５ｍｍ、６ｍｍ）の円弧で接して入るように切断する場合）及び比較例３（円周経路上の第１点Ｐ１に半径Ｒ６がＲｍｍ（３ｍｍ、４．５ｍｍ、６ｍｍ）の円弧で接して入るように切断する場合）においては、円弧の半径が１．０ｍｍよりも大きく、１周切断後の切断線が入る領域（図２２及び図２４におけるＡ領域）で、既切断線と近接する距離が長くなるため、温度上昇により、新切断線の製品側切断面の品質が粗くなり、またノッチやバーニングが発生し、評価が×や△であった。
【0116】
また、比較例２（第１点Ｐ１から半径Ｒ５がＲｍｍ（３ｍｍ、４．５ｍｍ、６ｍｍ）の円弧で接して直線状に出るように切り逃げた場合）及び比較例３（第１点Ｐ１から半径Ｒ７がＲｍｍ（３ｍｍ、４．５ｍｍ、６ｍｍ）の円弧で接して直線状に出るように切り逃げた場合）においては、１周切断後の切断線が逃げる領域（図２３及び図２４におけるＢ領域）で、円弧の半径が１．０ｍｍよりも大きく、既切断線と近接する距離が長くなるため、Ａ領域ほどではないものの、温度上昇により、既切断線の製品側切断面の品質が粗くなり、またノッチやバーニングが発生し、評価が×や△であった。
【0117】
なお、切断面の品質における評価は、切断面の粗さ・性状につきＷＥＳ２８０１ １級（５０μ以下）の場合を○、切断面の粗さ・性状につきＷＥＳ２８０１ ２級（５０μ超え、１００μ以下）の場合を△、切断面の粗さ・性状につき１００μ超えまたは破面の場合を×とした。
従って、丸孔Ｈにおける切断面の品質を良好にするためには、切り出し、切り逃げにおける円弧の半径は十分に小さいことが求められることが証明されたため、本発明においては切り出し、切り逃げにおける円弧の半径を１．０ｍｍ以下に設定した。
従って、丸孔Ｈにおける切断面の品質を良好にするためには、切り出し、切り逃げにおける円弧の半径は十分に小さいことが求められることが証明されたため、本発明においては切り出し、切り逃げにおける円弧の半径を１．０ｍｍ以下に設定した。
【符号の説明】
【0118】
１ レーザ孔あけ装置
２ レール
３ Ｘ軸方向移動部材
４ Ｙ軸方向延伸部材
５ レーザ加工ヘッド
６ 制御ボックス
７ レーザ発振器
８ 集光レンズ
９ アシストガス供給手段
１１ 円周経路
１２ 切断線
１３ 円弧
１４ 切断線
１５ 切断線
１６ 円弧
１７ 切断線
１８ 切断線
１９ 切断線
２０ 切断線
２１ 円弧
２２ 切断線
２３ 切断線
２４ 切断線
２５ 切断線
２６ 切断線
１１１ 切断線
１１２ 円弧
１１３ 切断線
１１４ 切断線
１１５ 円弧
１１６ 突起部
１１７ 切断線
１１８ 円弧
１１９ 切断線
１２０ 切断線
１２１ 円弧
１２２ 突起部
１２３ 切断線
１２４ 切断線
１２５ 切断線
１２６ 突起部
ＣＰ 切り出し位置
Ｈ 丸孔
ＬＢ レーザ光
Ｐ１ 第１点
Ｐ２ 第２点
Ｐ１１ 点
Ｐ１２ 点
Ｐ１３ 点
Ｐ１４ 点
Ｐ１５ 点
Ｓ 鋼材
２ レール
３ Ｘ軸方向移動部材
４ Ｙ軸方向延伸部材
５ レーザ加工ヘッド
６ 制御ボックス
７ レーザ発振器
８ 集光レンズ
９ アシストガス供給手段
１１ 円周経路
１２ 切断線
１３ 円弧
１４ 切断線
１５ 切断線
１６ 円弧
１７ 切断線
１８ 切断線
１９ 切断線
２０ 切断線
２１ 円弧
２２ 切断線
２３ 切断線
２４ 切断線
２５ 切断線
２６ 切断線
１１１ 切断線
１１２ 円弧
１１３ 切断線
１１４ 切断線
１１５ 円弧
１１６ 突起部
１１７ 切断線
１１８ 円弧
１１９ 切断線
１２０ 切断線
１２１ 円弧
１２２ 突起部
１２３ 切断線
１２４ 切断線
１２５ 切断線
１２６ 突起部
ＣＰ 切り出し位置
Ｈ 丸孔
ＬＢ レーザ光
Ｐ１ 第１点
Ｐ２ 第２点
Ｐ１１ 点
Ｐ１２ 点
Ｐ１３ 点
Ｐ１４ 点
Ｐ１５ 点
Ｓ 鋼材
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】