レーザー加工機のトラブル

レーザー加工機は高出力の光エネルギーを照射してワークを加工する工業機器であり、誤った使い方をすると機器の故障や火災、さらに失明など様々なトラブルのリスクを高めます。このページではレーザー加工機のトラブルについてまとめました。

レーザー加工機で起こりやすいトラブルとは

装置が停止する

レーザー加工機で起こりやすいトラブルとして、装置が停止したり、レーザーの照射位置が想定のポイントとずれてしまったりといった動作や駆動に関連するものが挙げられます。

装置が緊急停止する場合、まずは何かしらの安全装置が作動して非常停止につながっている可能性が高いため、そのまま再稼働させるのではなく、エラー表示の有無をチェックした上で電源をオフにして機器の状態を確認しなければなりません。

問題が解決したと思っても機器が正常に動作しなかったり、装置が停止したりする場合、メーカーへ連絡してプロの目できちんと状態確認やメンテナンスを行ってもらいましょう。

ファイバーの損傷

光ファイバーを搭載しているファイバーレーザー加工機の場合、光ファイバーが損傷するとレーザー加工機として使えなくなる可能性が高まります。

通常、光ファイバーは自然な経年劣化を起こしにくいパーツであり、基本的に定期的な部品交換の対象品には指定されていません。しかし光ファイバーの取り外しの際に、過度な力がかかり損傷するケースやファイバーの端面にゴミや汚れが付着して不良が発生する恐れはあります。

アシストガス切れ・ガス漏れ

アシストガスを使ってレーザー加工を行う加工機の場合、事前の生産計画と実際のガスの消費量に差が生じると、アシストガスが切れるほかガス配管や接続部位に劣化が生じてガス漏れが発生する可能性が高くなります。

シストガスが切れた場合、ガスを充填しなければレーザー加工は再開できません。ガス漏れや圧力調整器の不具合は加工品質を低下させる原因になります。

ノズルの消耗

レーザーの発射口ともいえるノズルは消耗品なので、使用し続けることで徐々に劣化していきます。ノズルが劣化して発射口としての品質が落ちると、レーザー加工機の精密性が損なわれて適切な加工処理ができません。

ノズルの消耗スピードは機種や使用頻度、レーザーの出力や種類によって異なり、早ければ半日程度で交換しなければならないケースもあります。

加工材料と機器の接触による変形

レーザー加工機は加工したいワークの部位へレーザーの焦点を合わせる必要があり、焦点距離を調整するためにレーザーのノズルをワークへ近づけるといった位置調整を行います。この際にノズルとワークが接触してしまい、物理的な衝撃によってノズルやレーザー加工機、もしくはワークへダメージが発生してしまうこともあります。

ノズルの変形や破損は加工品質を低下させるため、位置調整は慎重に行ってください。

反射光によるトラブル

表面の金属光沢が顕著な素材や鏡面加工を施されたワークの場合、レーザーが反射して加工機にダメージを与えたり、周辺の作業員に当たって労働災害を発生させたりするリスクがあります。

レーザー加工における反射光の影響は、状況によってレーザー加工機の故障や作業員の失明といった事故にも発展しかねないため、適切な素材選定や安全な作業手順を遵守しましょう。

トラブルが起こった際に確認すべきこと

機器の動作・接続確認

例えばレーザー加工機が停止したり加工品質が低下したりする場合、テスト運転を行って機器の動作が適正に再現されているかどうかチェックしなければなりません。清掃後やメンテナンス後に機器の動作停止が起きたり不具合が発生した場合、各部位の接続や位置調整が適切に行われていない可能性もあります。

機器の接続が不十分であった場合、仮にレーザー加工機が動作していても、加工の途中で部品が外れたり動作が停止したりといったトラブルにつながるため、セルフメンテナンスを行った後はいきなり本加工に入らず、まず試運転で状態の確認を行いましょう。

動作の不具合や接続異常が解決しない場合、使用を停止してメーカーの指示に従ってください。

安全装置が作動していないか

通常の作業において過剰な煙の発生やワークから発火した場合は、レーザー加工機の安全装置が作動して動作が停止します。

安全装置の作動中はレーザー加工機の操作パネルにエラーが表示されるほか、警告灯が点灯したり警告音が鳴ったりするので、安全装置が確実に作動していることがわかります。

対応不可の材料を使用していないか

レーザー加工機の機種やレーザーの種類によっては加工可能な素材やサイズが限定されており、対応不可のワークを設置した時には正常な動作が行えなくなります。

対応可能なワークはマニュアルで説明されていますが、新素材や複合素材だとマニュアルだけで確認できないケースがあります。メーカーへ問い合わせて対応の可否を調べましょう。

機器トラブルが原因で起こる事故

火災

レーザー加工機に何かしらのトラブルが発生して、それを解決しないまま継続使用したり、そもそも安全な使用法を守らなかったりした場合、まず懸念すべきは火災事故の危険です。

レーザー加工機によっては煙感知器や燃焼感知器といった安全装置が搭載されているものもあり、それらの適切な動作も火災予防に貢献します。

粉塵爆発

粉塵爆発とは、可燃性の物質が細かな粉状になって空間を満たした時に、一気に燃焼が広がって爆発を発生させる現象のこと。レーザー加工機によって可燃性素材の切断や彫刻といった加工を続けていると、人間の目には見えにくい素材の粉塵が作業空間に蓄積・充満して粉塵爆発のリスクが発生します。

排気装置や集塵機が正常に作動すれば粉塵爆発は予防できますが、言い換えればそれらの安全装置やシステムが正常に稼働していない場合、爆発事故の危険が高まってしまうため注意してください。

有毒ガスやレーザー照射によるケガなど

レーザー加工機の排気システムが故障すると、加工中に発生する有毒ガスが作業エリアに拡散し、作業者に健康被害をもたらす可能性があります。

またレーザー機器の設定を誤ってしまうと、レーザー光が予期しない方向に反射し、周囲の人へ怪我を負わせてしまいます。レーザー光は高エネルギーのため、目に照射されると視力低下や失明のリスクがあります。

対策として、排気システムの定期点検とメンテナンスで故障を早期発見し修正することが求められます。作業者は保護メガネや防護服を着用し、安全対策を徹底することが必要です。

実際の事故事例

過燃焼による火災

レーザー加工機の内部パーツに可燃性のアクリル板など樹脂製品が使用されている機種に関して、加工機内で可燃性ワークへレーザーを照射した際に過燃焼が発生し、その炎がアクリル板へ燃え移って加工機内部で燃え広がり、さらに建物にも延焼した事故の事例です。

レーザー加工機の内部で発生した燃焼の熱により防護カバーとして使われていたアクリル板が溶解して、内部の炎が機械の上部に噴出し、機器の周辺へ燃え移って室内の火災事故につながりました。

アクリル板でなく耐火ガラス・耐炎ガラスを使用している場合、内部で火災が発生しても外部に燃え広がらず、機器内部の消火作業だけで沈静化させられる可能性が高まります。

参照元：株式会社コマックス　https://commax.co.jp/焼損事故発生/

レーザー光による火傷

一般社団法人日本鍛圧機械工業会が発行している「レーザ加工機取扱作業者用安全講習テキスト」では、レーザー加工機やレーザー光による事故として、人体に対する失明や火傷のリスクが注意喚起されています。特にCO2レーザーやYAGレーザーを使った加工機では危険性の高いクラス4レーザーが使用されており、さらにレーザー光は目に見えないため、作業員が自覚するより先にレーザー光が目や肌に当たって事故につながります。

対策としては管理区域の設定や防護装備の使用などが挙げられます。