CN102369080A - 激光加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供可防止因激光加工时产生的溅射物、烟雾等高温异物向保护玻璃(32)附着而引起的保护玻璃(32)的透射率的下降，且可提高保护玻璃(32)的使用寿命的激光加工装置(1)。激光加工装置(1)，通过向工件(2)表面照射激光而使工件(2)表面熔融以施行加工，其中，具备：聚光透镜(31)，其将上述激光向工件(2)表面聚光；保护玻璃(32)，其在聚光透镜(31)的工件(2)侧配置，且保护聚光透镜(31)；焊枪(34)，其朝向工件(2)地配置，且使激光出射；和辅助气体供给单元(40)(冷却单元)，其冷却保护玻璃(32)。

Description

激光加工装置

技术领域

本发明涉及激光加工装置。

背景技术

用激光向工件照射并对工件施行切割、焊接等激光加工的激光加工装置正在广泛使用。

例如，以往的激光加工装置构成为以下的装置，其包括激光起振器、输送路径、加工头等，将由激光起振器生成的激光经输送路径输送到加工头，通过从加工头向工件照射激光而使工件表面熔融，并施行激光加工。

更具体地，如图18所示，以往的加工头100包括聚光透镜110、保护玻璃120、透镜壳体130和焊枪140等。

聚光透镜110是用于将由激光起振器生成的激光聚光而使其能量集中的透镜，保护玻璃120是用于防止在激光加工时产生的溅射物、烟雾等高温金属异物150向聚光透镜110附着的玻璃。

透镜壳体130是在内部收置聚光透镜110和保护玻璃120的壳体，用于保护该光学系统。焊枪140是配置在加工头100的前端，且用于防止由聚光透镜110聚光的激光的扩散以及来自外部的对激光的影响的壳体。

如上所述，在加工头100中，在透镜壳体130内由聚光透镜110聚光的激光经保护玻璃120而从焊枪140向工件照射。

此外，在激光加工时，特别地，为了防止焊接时的工件表面的氧化、杂质的熔入等且使焊接品质稳定，通常使用将氮气、氩气等辅助气体向工件表面喷吹而使焊接部分的气氛变为惰性的方法。

在以往的加工头100中，如图18所示，在高温异物150从焊枪140的开口部进入焊枪140内的情况下，直接到达保护玻璃120或在形成为平面的焊枪140的内壁反射而到达保护玻璃120，附着在保护玻璃120上，再有，在比玻璃熔融温度高的状态下附着的情况下熔入玻璃内而有时在保护玻璃120的表面牢固地固定，可产生保护玻璃120的表面劣化，保护玻璃120的损耗加剧的不良情况。

其结果，保护玻璃120的激光的透射率下降，导致激光输出的下降，对加工品质产生影响。此外，为了将激光输出保持为一定而需要频繁地更换保护玻璃120，在成本方面也不理想。

专利文献1公开的加工头是解决上述问题的一个手段，是在焊枪的内壁设置螺旋状的辅助气体流路的技术。这样，朝向工件的加工点形成螺旋状的辅助气体流，可抑制溅射物等高温异物进入加工头内。

但是，在专利文献1中公开的加工头中，不能完全防止以比辅助气体流高的速度飞溅的溅射物进入加工头内。因此，温度比保护玻璃的熔点高的金属异物(例如，工件的熔点以上的高温状态的溅射物)在保护玻璃上附着，可产生熔入(焊接于)保护玻璃的不良情况。特别地，在焊枪和工件的距离近的情况下，焊枪的开口面积相对于溅射物的进入路径变得较大，因此难以防止溅射物的进入。

此外，在使用激光加工装置来在工件上施行焊接的情况下，通常使用使辅助气体的流动缓慢且产生加工点的惰性气氛的技术。

因此，在将专利文献1记载的加工头用于激光焊接的情况下，为了防止高温异物进入焊枪内而增加辅助气体的流速是不适当的，导致使焊接品质下降。

专利文献1：特开平11-245077号公报

发明内容

发明所要解决的问题

本发明的目的是提供可防止因激光加工时产生的溅射物、烟雾等高温异物向保护玻璃附着而引起的保护玻璃的透射率的下降，且可提高保护玻璃的使用寿命的激光加工装置。

用于解决问题的手段

本发明的一种激光加工装置，通过向工件表面照射激光而使上述工件表面熔融以施行加工，其中，具备：聚光透镜，其将上述激光向上述工件表面聚光；保护玻璃，其在上述聚光透镜的工件侧配置，且保护上述聚光透镜；焊枪，其朝向上述工件地配置，且使上述激光出射；和冷却单元，其冷却上述保护玻璃。

优选的是，所述冷却单元通过向所述保护玻璃喷射冷却气体来冷却所述保护玻璃和所述焊枪内的保护玻璃周围的气氛。

优选的是，所述冷却气体是通过在所述工件的加工时被喷射到工件表面而在该工件表面形成惰性气氛的辅助气体。

优选的是，所述冷却单元具有喷射所述辅助气体的多个喷射口，所述辅助气体从所述多个喷射口向所述保护玻璃的表面喷射。

优选的是，所述冷却单元的多个喷射口配置成朝向所述焊枪的内部，且分别在所述焊枪的周向上留有间隔地配置。

此外，在本发明的激光加工装置中，优选的是，还具备将所述焊枪内的气氛向焊枪外部排出的排出单元。

优选的是，所述排出单元具有：将所述焊枪内的气氛向焊枪外部排出的排出口；和调整向所述焊枪外排出的焊枪内气氛的流量的单元。

此外，在本发明的激光加工装置的另一实施方式中，优选的是，上述焊枪的内壁形成为凹凸面。

优选的是，形成在所述焊枪的内壁的凹凸面具有与所述工件表面相对的面，与所述工件表面相对的面形成为使从所述工件表面放射线状地扩展的直线的在与该工件表面相对的面的反射线在与所述保护玻璃不同的方向上前进。

优选的是，形成在所述焊枪的内壁的凹凸面由形成为从所述焊枪的内壁向外壁侧陷入的凹形状、并且从所述焊枪的前端部向基端部设置的多个槽构成。

此外，在本发明的激光加工装置的另一实施方式中，优选的是，在所述焊枪的前端，设置向所述工件表面延伸的焊嘴，所述焊嘴的开口面积设定得比所述焊枪的开口面积小。

优选的是，所述焊嘴的内周面与所述焊枪的内壁连续。

优选的是，上述焊嘴与上述焊枪分体地设置。

发明的效果

根据本发明，可防止因激光加工时产生的溅射物、烟雾等高温异物向保护玻璃附着而引起的保护玻璃的透射率的下降，且可提高保护玻璃的使用寿命。

附图说明

图1是表示激光加工装置的概要图。

图2是表示激光加工装置的加工头的概要剖视图。

图3是表示激光加工装置的冷却单元的图。

图4是表示焊枪(ト一チ)内的辅助气体的流动的图。

图5是表示冷却单元的配置构成的图，是图4的A-A线剖视图。

图6是表示辅助气体的供给构成的图。

图7是表示激光加工装置的排出单元的图。

图8是激光加工装置的排出单元的另一实施方式图。

图9是表示在焊枪的内壁设置的凹凸面的图。

图10是表示凹凸面的放大图。

图11是表示凹凸面的另一实施方式的图。

图12是表示凹凸面的另一实施方式的图。

图13是表示激光加工装置的焊嘴(チツプ)的图，是图14的B-B线剖视图。

图14是表示焊嘴的前端的图。

图15是表示焊嘴的开口部的图，是图14的C-C线剖视图。

图16是表示焊嘴和焊枪的开口面积的比较的图，(a)表示焊嘴的前端，(b)是图16的E-E线剖视图，表示焊枪的前端。

图17是表示加工头的前端处的辅助气体的流动的图。

图18是表示以往的激光加工装置的加工头的概要图。

附图标记说明：

1激光加工装置    2工件    30加工头    31聚光透镜    32保护玻璃    34焊枪    40辅助气体供给单元(冷却单元)    45辅助气体(冷却气体)    50排出单元(排出单元)

具体实施方式

下面参照附图来对作为本发明涉及的激光加工装置的一个实施方式的激光加工装置1进行说明。激光加工装置1通过对工件2的表面照射激光来使工件2的表面熔融，并施行切割、焊接等激光加工。工件2是铝、铁等金属制部件，可相对于激光加工装置1移动地配置。

如图1所示，激光加工装置1具备激光起振器10、光纤20、加工头30等。

激光起振器10是产生并输出YAG(钇铝石榴石，Yttrium AluminumGarnet)激光(以下简记为“激光”)的装置。激光起振器10生成预定输出(功率)的激光。

光纤20是在激光起振器10产生的激光的输送路径，与激光起振器10的输出侧连接，并且与加工头30的基端侧连接。激光经光纤20从激光起振器10向加工头30输送。

加工头30是激光加工装置1的激光的出射部，朝向工件2地配置。激光从加工头30的前端向工件2的表面照射。

如上所述，激光加工装置1将由激光起振器10产生的激光经光纤20向加工头30输送，并从加工头30的前端向工件2照射激光，从而使工件2的表面熔融以进行加工。

下面，参照图2来对加工头30的各部位进行概要说明。

如图2所示，加工头30具备聚光透镜31、保护玻璃32、透镜壳体33、焊枪34。

聚光透镜31是使激光聚光以将能量集中的凸透镜，设定成在工件2的表面(加工点)聚成焦点。经聚光透镜31透射的激光向工件2的加工点聚光。

保护玻璃32是保护聚光透镜31不受在加工时从工件2的表面产生的溅射物、烟雾等高温异物、在焊枪34内产生的尘埃等的影响的平板状的玻璃。保护玻璃32配置在聚光透镜31和工件2之间。即，在加工头30内，在聚光透镜31的工件2侧配置有保护玻璃32，以保护玻璃32为边界而将聚光透镜31侧和其相反侧(焊枪34侧)隔离。

此外，经聚光透镜31透射的激光又经保护玻璃32透射而向工件2照射。

透镜壳体33是收置聚光透镜31、保护玻璃32等的光学系统的壳体，在前端侧的一面具有开口部33a。透镜壳体33的基端侧与光纤20连接，在透镜壳体33内照射激光。在透镜壳体33内照射的激光由聚光透镜31聚光以在工件2的加工点形成焦点，之后，经保护玻璃32、开口部33a被导向焊枪34。

焊枪34是与透镜壳体33连续地设置的空心的大体圆锥形状的部件，具有从基端向前端地直径缩小的前端细形状。焊枪34在基端具有与透镜壳体33的开口部33a的形状对应的开口部34a，并且在前端具有出射口34b。焊枪34的开口部34a与透镜壳体的开口部33a连接，焊枪34的内部空间与透镜壳体33的内部空间连通。从透镜壳体33导向焊枪34内的激光从出射口34b出射。

此外，焊枪34也作为用于防止激光的扩散以及激光受到外部影响的壳体发挥功能。

如上所述，在加工头30中，在聚光透镜31和焊枪34之间夹设有保护玻璃32，通过保护玻璃32来进行保护以在激光加工时使进入焊枪34内的溅射物、烟雾等高温异物不会到达聚光透镜31。

如图3～图6所示，加工头30还具备辅助气体供给单元40。

辅助气体供给单元40是在激光加工时向保护玻璃32供给辅助气体45的冷却单元，配置在焊枪34的基端。即，辅助气体供给单元40向比加工头30的保护玻璃32靠前端侧(特别地，保护玻璃32和焊枪34的内部空间)供给辅助气体45。

辅助气体45是用于防止激光加工装置1所进行的激光加工时的工件2表面的氧化、杂质向工件2的加工点熔入等的惰性气体，例如，氮气、氩气等可用作辅助气体45。

通过将辅助气体45向工件2的加工点喷射，而在工件2的表面形成惰性气氛。

此外，在本实施方式中，辅助气体45以常温(25℃左右)供给，作为冷却焊枪34内用的冷却气体而使用。

如图3～图6所示，辅助气体供给单元40包括一个或多个(本实施方式中为四个)供给管41、辅助气体供给源42等。

各供给管41设置成一侧从焊枪34的外周部经喷射口41a朝向内部空间，其相反侧与辅助气体供给源42连接。

辅助气体供给源42储存辅助气体45并且将辅助气体45向各供给管41供给。

如图3所示，各供给管41的喷射口41a配置成从焊枪34的内周部向保护玻璃32侧突出。此外，各喷射口41a配置成位于激光的聚光范围外。

更具体地，各供给管41配置成使辅助气体45相对于保护玻璃32的表面整个区域大体均匀地散布，且配置成向保护玻璃32的中心部喷射辅助气体45。

即，通过多个供给管41而分别向保护玻璃32喷射的辅助气体45在保护玻璃32的表面上从周缘部向中央部流动。这样，保护玻璃32的表面整个区域由辅助气体45的强制对流热传递来冷却。再有，通过向保护玻璃32连续地供给辅助气体45，可将保护玻璃32的周围的气氛温度维持在低温度。

如上所述，在使用激光加工装置1来进行工件2的加工时，通过用辅助气体供给单元40从各供给管41向保护玻璃32喷射常温的辅助气体45来作为冷却气体，而将保护玻璃32的表面强制冷却，且将保护玻璃32周围的气氛温度冷却。此外，在溅射物、烟雾等激光加工时产生的高温的金属异物(以下简记为“高温异物”)进入焊枪34内的情况下，也通过高温异物与辅助气体45接触而将高温异物直接冷却。

这样，高温异物在直到到达保护玻璃32的期间使温度下降，从而可使该高温异物的温度比形成高温异物的金属的熔点(例如600℃左右)或保护玻璃32的熔融温度(例如400℃左右)低。特别地，在将高温异物充分冷却而在到达保护玻璃32之前完全固化的情况下，不会附着在保护玻璃32上。

因此，可抑制高温状态的异物向保护玻璃32附着，且可抑制金属异物向保护玻璃32熔入(焊接)，因此可提高其使用寿命，并且维持保护玻璃32的透射率，可维持激光输出。

此外，由于将在激光加工时易于成为高温的保护玻璃32直接冷却，因此可抑制保护玻璃32的热膨胀。再有，由于将在靠近聚光透镜31和焊枪34的位置配置的保护玻璃32冷却，因此可促进加工头30的各部位的冷却。这样，可减小聚光透镜31的热膨胀所导致的焦点位置的变化、焊枪34内的激光的折射率的变化等可在激光加工时产生的热影响。

另外，在激光加工装置1所进行的激光加工时，通过将以加工品质的确保为目的而使用的辅助气体45用作冷却保护玻璃32的冷却气体，从而不需新导入冷却单元，可高效地使用已有的设备。

如图4所示，辅助气体45在从各供给管41向保护玻璃32喷射之后，在保护玻璃32的中央部互相碰撞，变为从保护玻璃32朝向焊枪34的出射口34b的流动。这样，将从各供给管41向保护玻璃32喷射的辅助气体45良好地向工件2侧导引，在工件2的加工点产生足够的惰性气氛。

如图5所示，供给管41使其配置个数为四个，且在将各供给管41在焊枪34的周向上每隔90°偏移相位的状态下配置。即，各供给管41的喷射口41a在焊枪34的内周面的周向上留有相等间隔地配置。

这样，实现辅助气体45在保护玻璃32表面上的均匀碰撞，且形成从保护玻璃32朝向焊枪34的出射口34b的稳定流动。因此，通过对保护玻璃32的冷却使用辅助气体45，也不会损害辅助气体45本来的功能，因此可确保激光加工装置1所进行的激光加工的品质。

此外，通过从多个供给管41喷射辅助气体45，可扩大保护玻璃32表面上的冷却范围，且可高效地冷却保护玻璃32和其周围的气氛。

再有，在本实施方式中，使供给管41的配置个数为四个，且在将各供给管41在焊枪34的周向上每隔90°偏移相位的状态下配置，但是，并不限于此，只要能实现辅助气体45在保护玻璃32表面上的均匀碰撞，且形成从保护玻璃32朝向焊枪34的出射口34b的稳定流动即可。

此外，在供给管41的配置个数过多的情况下，来自各供给管41的流量下降，但是，从作为本发明的本质部分的将焊枪34内冷却的观点来看，需要使辅助气体45以预定的流速以上向保护玻璃32喷射。虽然通过缩小供给管41的喷射口41a的直径可增加辅助气体45的流速，但是，为了辅助气体45实现本来的目的，而需要设定为不会将在焊枪34内的喷射口41a的周围存在的氧气卷入辅助气体45中的程度。即，供给管41的配置个数优选设定为满足该流速条件。

如图6所示，辅助气体供给源42包括：储存辅助气体45的气罐42a、成为从气罐的送给路径的送给管42a、42b…、调整向各送给管42b送给的流量的阀42c等。

在辅助气体供给源42，辅助气体45从一个气罐42a经阀42c而被向多个送给管42b等分割以向各供给管41送给。再有，辅助气体45通过各供给管41的喷射口41a而被导入焊枪34内，从焊枪34的出射口34b向工件2的加工点供给。

在阀42c，由适当的传感器来总是测定向各送给管42b送给的辅助气体45的流量，通过各送给管42b的辅助气体45的流量调整为一定。即，将从各供给管41喷射的辅助气体45的流量保持为预定的流量。

再有，从上述辅助气体供给源42供给的辅助气体45的流量根据对于工件2的加工方式(激光焊接、激光切割等)来适当调整。

在本实施方式中，基于防止设备的长大化、复杂化的观点、最大限度利用已有设备的观点等，而从一个气罐42a经阀42c、送给管42a、42b…向各供给管41分割以送给辅助气体45，但是，并不限于此，也可在各供给管41准备一个气罐42a、送给管42b和阀42c，在该情况下，具有可容易地微调整从各供给管41喷射的辅助气体45的流动(压力、流量等)的优点。

如图7所示，加工头30还具备排出单元50。

排出单元50是在激光加工时将焊枪34内的气氛(包括由保护玻璃32反射的辅助气体45的一部分和高温异物的一部分)向加工头30的外部排出的排出单元，在焊枪34的中途部配置。

如图7所示，排出单元50包括一个或多个(在本实施方式中为四个)吸取管51、吸取泵、吸取量调整阀(皆未图示)等。

各吸取管51设置成一侧从焊枪34的外周部经吸取口51a朝向内部空间，其相反侧与吸取泵连接。

吸取泵经吸取管51的吸取口51a而吸取、排出焊枪34内的气氛。吸取泵和各吸取管51经吸取量调整阀而连接，通过使吸取量调整阀工作，从而可适当地调整吸取泵所进行的吸取量。

如图7所示，各吸取管51的吸取口51a配置在焊枪34的中途部，且配置在比各供给管41的喷射口41更靠焊枪34的出射口34b处。吸取口51a配置成位于激光的聚光范围外。

从各吸取管51吸取焊枪34内的气氛。即，吸引向焊枪34内供给的辅助气体45的一部分和进入焊枪34内的高温异物的一部分(特别是烟雾)。

吸取泵由普通的定量泵等构成，通过对各吸取管51施加负压，来经各吸取口51a吸取焊枪34内的气氛。在吸取管51和吸取泵之间，夹设有吸取量调整阀。

吸取量调整阀由普通的变量阀等构成，调整吸取泵所进行的吸取量。即，吸取量调整阀调整从焊枪34内排出到外部的流量。

此外，在吸取量调整阀，由适当的传感器总是测定从各吸取管51吸取的流量，且进行调整以使通过各吸取管51的焊枪34内的压力为一定，即，使从焊枪34的出射口34b向工件2的加工点供给的辅助气体45的流量为一定。

如上所述，在排出单元50，在使用激光加工装置1进行工件2的加工时，将含有通过辅助气体供给单元40向焊枪34内供给的辅助气体45的一部分和高温异物的一部分的焊枪34内的气氛排出到焊枪34外。

这样，可防止由辅助气体供给单元40所进行的辅助气体45的过剩供给导致焊枪34内成为需要以上的高压，因此在确保如上述那样将辅助气体45用作冷却气体时的对保护玻璃32和焊枪34内部的冷却性能的同时，可确保辅助气体45产生惰性气氛的本来功能。此外，可将在激光加工时易成为高温的焊枪34内的气氛排出到外部，可提高焊枪34的冷却效率。

此外，辅助气体供给单元40所形成的流量(供给量)和排出单元50所形成的吸取量(排出量)构成为可如上述那样分别独立地调整。这样，可进行最佳的辅助气体45的供给，且可确保激光加工的品质。

在本实施方式中，作为将焊枪34内的气氛向外部排出的排出单元，可采用上述构成，但是，并不限于此，例如，如图8所示，在焊枪34的中途部，可由将焊枪34的内外连通的一个或多个敞开窗56和调整敞开窗55的开口面积的开闭器57等来构成排出单元55。

该情况下，焊枪34内因辅助气体45的供给而成为比焊枪34外部的气氛高的高压，通过用敞开窗56将焊枪34的内外连通，而产生差压，将焊枪34内的气氛排出到外部。而且，经通过开闭器57的调整而成为预定的开口面积的敞开窗56将焊枪34内外的气氛连通，从而可将预定量的焊枪34内的气氛向焊枪34外排出。这样，排出单元55除了起到与排出单元50相同的效果之外还不需要吸取单元，因此在成本上有利。

如图9和图10所示，从焊枪34的内壁60的前端到基端，槽61、61…连续地设置，通过槽61、61…而在内壁60构成凹凸面。

内壁60是限定形成为大体圆锥形状的焊枪34的内部空间的内周面，与在焊枪34内通过的激光的间隙设定为预定的大小以下(例如，不妨碍激光的扩散的程度，并且，激光不会受到外部干扰的程度的大小)。

在内壁60的表面整个区域，连续地形成有多个槽61、61…。各槽61是在内壁60形成凹凸形状的凹部，通过该凹凸形状将从焊枪34的出射口34b进入的高温异物向与保护玻璃32不同的方向反射而扩散。

换言之，通过在焊枪34的内壁60形成槽61、61…，而用槽61、61…来使进入焊枪34内且与内壁60碰撞的高温异物不规则反射而减小到达保护玻璃32的机率。

如图9所示，各槽61以焊枪34的轴为中心在内壁60的内周面的一周形成，相对于焊枪34的轴向连续地形成。

此外，如图10所示，各槽61形成为从内壁60向焊枪34的外周侧凹形状地陷入。更具体地，槽61具有作为与工件2的加工点相对的基端部侧的垂直面而形成的反射面62，设定为在从工件2的加工点飞散的溅射物等高温异物碰撞到槽61的反射面62而反射的情况下，向与朝向保护玻璃32的方向不同的方向扩散(仅靠内壁60的一次反射就不能到达保护玻璃32)。

即，在焊枪34的内壁60形成的槽61、61…抑制在激光加工时从工件2的加工点飞散的高温异物从内壁60向保护玻璃32反射，该槽至少具有设定为以工件2的加工点为起点的放射线的入射角度不为预定的角度以下(保护玻璃32没有位于该放射线的反射线上的角度)的反射面62。

如上所述，在焊枪34的内壁60，槽61、61…从前端侧向基端侧连续地形成。各槽61形成为将从工件2的加工点飞散的高温异物从该槽61向与朝向保护玻璃32的方向不同的方向反射。

这样，在从焊枪34的出射口34b进入内部的高温异物碰撞到内壁60的槽61的情况下，通过向与保护玻璃32侧不同的方向反射而扩散，高温异物到达保护玻璃32的概率降低。此外，由槽61、61…多次反射而到达保护玻璃32的情况下，温度与反射次数对应地下降，在飞散中进行固化，因此可抑制向保护玻璃32的附着。

因此，可抑制高温异物向保护玻璃32的附着，且可抑制金属异物向保护玻璃32的熔透，因此可维持保护玻璃32的透射率，且可提高其使用寿命。特别地，与如以往那样将内壁60形成为平面的情况相比起到显著的效果。

此外，高温异物在由槽61多次反射之后，因锚定效果而在槽61的凹部内固化，在作为堆积异物65而向槽61的内部扩展的状态下被捕集。再有，各槽61凹设成从内壁60的内周面向外周侧后退，因此在槽61内堆积的堆积异物65与通过焊枪34内的激光接触的可能性降低。

这样，可抑制在焊枪34的内壁60(更严谨地，在槽61的内部)堆积的堆积异物65遮蔽激光，可维持激光输出。

再有，槽61不限于上述构成，如例如图11或图12所示，可构成为具有V形剖面的三角形形状或锯齿形状的槽，至少与工件2的加工点相对的面形成为将从该加工点放射线状地扩散的线的入射角度如上述那样设定的反射面62即可。

此外，随着从内壁60的前端部侧朝向基端部侧而使槽61的深度增大，或者使槽61的反射面62的倾斜角度在前端部侧较大等，从而可成为调整从工件2的加工点飞散的高温异物向在基端部侧配置的槽61的入射角度的构成。

如图13～图15所示，焊嘴70从焊枪34的前端延伸设置。

焊嘴70从焊枪34的前端向工件2侧延伸地安装。此外，焊嘴70是由以钼为主体的材料等耐热性和耐用性优良的材料构成的部件，与焊枪34分体地设置。

换言之，通过在焊枪34的前端设置焊嘴70，而将加工头30和工件2的加工点的距离设定得较短，从而使对于来自工件2的加工点的高温异物的进入路径的焊枪34的开口面积相对较小，以抑制从工件2的加工点飞散的高温异物进入焊枪34内。

如图14～图15所示，焊嘴70包括：具有作为与焊枪34的内周面连续的面而设置的内周面的开口部71；和作为从开口部71的周缘部的一部分朝向外周侧的狭槽而设置的辅助气体通路72等。

此外，焊嘴70从焊枪34的伸出长度，即，焊嘴70的前端和工件2的加工点的间隙，需要分别考虑激光加工时的熔融热的影响、高温异物的进入概率以及辅助气体45的流速，在本实施方式中，焊嘴70的伸出长度设定为满足上述要件且成为最低限度的距离。

如图15所示，开口部71的内周面与焊枪34的内周面同样地形成为随着从基端侧朝向前端侧而直径缩小的形状。此外，开口部71前端的内径D1设定为与激光的外径对应的大小(即，确保与激光有预定的间隙的最小限度的大小)，并且比焊枪34的出射口34b的内径D小地设定。这样，不遮蔽激光地缩小加工头30的前端的开口面积。

如图16所示，开口部71的开口面积S1和辅助气体通路72的开口面积S2的和设定为比焊枪34的出射口34b的开口面积S小。

此外，如图14所示，各辅助气体通路72形成为从开口部71的周缘部放射线状地开口的有底状的狭槽。辅助气体通路72的底部的内径设定为与焊枪34的出射口34b的内径相同。

另外，辅助气体通路72具有与焊枪34的内周面连续的内周面。这样，如图17所示，辅助气体45根据流体的流动特性而从焊枪34的内周面沿辅助气体通路72的内周面流动，因此可在工件2的加工点产生良好的惰性气氛。

如上所述，在焊枪34的前端，延伸设置有焊嘴70。焊嘴70具有：具有与通过焊枪34内的激光的外径对应的内径D1的开口部71；和从开口部71的周缘部的一部分向外周部开口的辅助气体通路72。

这样，焊嘴70前端的开口面积可设定得比焊枪34的出射口34b的开口面积小，因此可物理地减小从焊嘴70的前端进入焊枪34内的高温异物的量。

因此，可抑制高温异物对保护玻璃32的附着，且可抑制金属异物向保护玻璃32熔入，因此可维持保护玻璃32的透射率，并提高其使用寿命。特别地，与如以往那样对于高温异物的进入路径的开口面积大的情况相比起到显著的效果。

此外，通过焊嘴70，而使加工头30和工件2的加工点的间隙变短，因此需要对辅助气体45的流速等进行考虑，但是，设有具有与焊枪34的内周面连续的内周面的辅助气体通路72。

这样，沿焊枪34的内周面流动的辅助气体45在焊嘴70内将沿辅助气体通路72流动。即，辅助气体通路72作为辅助气体45的流路而发挥功能。此外，由于添加焊嘴70的前端的开口面积，因此辅助气体45的通路面积也扩大。

因此，可防止辅助气体45对于工件2的加工点的集中，且可防止从焊嘴70喷射的辅助气体45的流速增加。

此外，焊嘴70与焊枪34分体地设置。

这样，在焊嘴70的最佳材料的选定、焊嘴70的内周面(特别地，开口部71和辅助气体通路72的形状)的加工精度等的方面有利，可实现在将焊嘴70用于以往的激光加工装置时优良的通用性。

再有，在焊枪70上设有八个与焊枪34的轴向平行地开口的辅助气体通路72，但是，并不限于此，只要能确保预定的通路面积且不阻碍辅助气体45的流动的形状即可。

此外，开口部71的前端部分可成为从开口部71的周缘部向焊嘴70的外周侧扩张的形状。该情况下，可进一步改善辅助气体45的流动。

产业上的利用可能性

本发明可用于对工件施行焊接、切割等激光加工的激光加工装置，特别地，适用于保护作为激光加工装置的光学系统的一部分的保护玻璃的技术。

Claims (13)

1.一种激光加工装置，通过向工件表面照射激光而使所述工件表面熔融以施行加工，其中，具备：

聚光透镜，其将所述激光向所述工件表面聚光；

保护玻璃，其配置在所述聚光透镜的工件侧，保护所述聚光透镜；

焊枪，其朝向所述工件地配置，射出所述激光；和

冷却单元，其冷却所述保护玻璃。

2.根据权利要求1所述的激光加工装置，其中：

所述冷却单元通过向所述保护玻璃喷射冷却气体来冷却所述保护玻璃和所述焊枪内的保护玻璃周围的气氛。

3.根据权利要求2所述的激光加工装置，其中：

所述冷却气体是通过在所述工件的加工时被喷射到工件表面而在该工件表面形成惰性气氛的辅助气体。

4.根据权利要求3所述的激光加工装置，其中：

所述冷却单元具有多个喷射所述辅助气体的喷射口，

所述辅助气体从所述多个喷射口向所述保护玻璃的表面喷射。

5.根据权利要求4所述的激光加工装置，其中：

所述冷却单元的多个喷射口配置成朝向所述焊枪的内部，且分别在所述焊枪的周向上空出间隔地配置。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的激光加工装置，其中：

还具备将所述焊枪内的气氛向焊枪外部排出的排出单元。

7.根据权利要求6所述的激光加工装置，其中：

所述排出单元具有：将所述焊枪内的气氛向焊枪外部排出的排出口；和调整向所述焊枪外排出的焊枪内气氛的流量的单元。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的激光加工装置，其中：

所述焊枪的内壁形成为凹凸面。

9.根据权利要求8所述的激光加工装置，其中：

形成于所述焊枪的内壁的凹凸面具有与所述工件表面相对的面，

与所述工件表面相对的面形成为使从所述工件表面放射线状地扩展的直线的在与该工件表面相对的面的反射线在与所述保护玻璃不同的方向上前进。

10.根据权利要求8或9所述的激光加工装置，其中：

形成于所述焊枪的内壁的凹凸面由形成为从所述焊枪的内壁向外壁侧陷入的凹形状、并且设置于所述焊枪的前端部到基端部的多个槽构成。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的激光加工装置，其中：

在所述焊枪的前端，设置向所述工件表面延伸的焊嘴，

所述焊嘴的开口面积设定得比所述焊枪的开口面积小。

12.根据权利要求11所述的激光加工装置，其中：

所述焊嘴的内周面与所述焊枪的内壁连续。

13.根据权利要求11或12所述的激光加工装置，其中：

所述焊嘴与所述焊枪分体地设置。

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