JP2009184009A - 噴気式レーザー加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザーと流体を同時に使用して加工を行う噴気式レーザー加工装置を提供する。
【解決手段】噴気式レーザー加工装置１０は、気体供給手段１１、流体供給手段２１、回収手段３１、作動手段４１及びレーザー手段５１を備える。作動手段４１は外管４２を有し、内部に気体連結手段１１に連結される一つの第一通路４２１、流体供給手段２１に連結される少なくとも一つの第二通路４２２、回収手段３１に連結される少なくとも一つの第三通路４２３を有する。レーザー手段５１はレーザービームＢを生成し、レーザービームＢが第一通路４２１を貫通して工作対象物９９に照射することによりレーザー加工を行う。気体供給手段１１から供給される気体は第一通路４２１の底端から流出し、流体供給手段２１から供給される流体は第二通路４２２の底端から流出し、回収手段３１は第三通路４２３の底端から気体と流体を回収する。
【選択図】図２

Description

本発明は、加工装置、特に噴気式レーザー加工装置に関する。

従来の加工装置は、図５に示すように、高圧により水柱７１を導引して水ナイフを形成し、かつ水柱７１を導引する衝撃位置を変えることにより工作対象物７９に加工を行い、工作対象物７９を所定の大きさに裁断する。

しかし、従来の加工装置は開放式高圧により水柱７１を導引し、裁断を行うものであるが、加工過程において水柱７１を導引する際に工作対象物７９に液体が吹き付けられるため、工作対象物７９を裁断した後、清潔・乾燥処理を行わなければならないだけでなく手間もかかり、生産コストも増加するという欠点がある。また、吹き飛ばされた液体は、工作対象物７９を裁断した時に生じた屑７３を含んでおり、工作対象物７９に傷を付けてしまう、或いは工作対象物７９の表面の陥凹部または溝の中に落ちて思い掛けない傷を付けてしまう。また裁断する前に工作対象物７９に保護膜を予め加え、裁断した後、保護膜を除去すれば工作対象物７９の屑７３が工作対象物７９に損傷を与えてしまう事態を防止することが可能であるが、加工のステップが複雑になり、生産コストが増すという欠点がある。

またレーザーと液体を組み合せて工作対象物に加工を行う場合、液体がレーザーに干渉するか、一部分のレーザー（例えばＣＯ２レーザー）が水に吸収されて工作対象物に作用するエネルギーを減少させてしまうという問題が発生する。

本発明の主な目的は、レーザーと流体（気体、液体または気体と液体の混合物）を同時に使用して加工を行い、加工速度を上げることを可能にする噴気式レーザー加工装置を提供することである。
本発明のもう一つの目的は、加工の際の気体及び流体（気体、液体または気体と液体の混合物）を回収することにより、流体が吹き飛ばされることがなく、工作対象物を保護することを可能にする噴気式レーザー加工装置を提供することである。
本発明のまたもう一つの目的は、レーザーが気体のみを透過し、気体以外の流体を透過させないことにより、流体がレーザーに干渉しない噴気式レーザー加工装置を提供することである。

上述の目的を達成するために、本発明による噴気式レーザー加工装置は、工作対象物に加工を行うことが可能であり、噴気式レーザー加工装置は、気体供給手段、流体供給手段、回収手段、作動手段及びレーザー手段を備える。気体供給手段は気体を供給可能である。流体供給手段は流体を供給可能である。回収手段は気体と流体を受け取ることが可能である。作動手段は、その底端が工作対象物の近くに位置する外管を有し、外管は内部に一つの第一通路、少なくとも一つの第二通路及び少なくとも一つの第三通路を有する。第一通路の頂端は気体供給手段に連結され、第二通路の頂端は流体供給手段に連結され、第三通路の頂端は回収手段に連結される。レーザー手段はレーザービームを生成し、かつレーザービームが第一通路を貫通して工作対象物に照射することによりレーザー加工を行う。気体供給手段から供給される気体は第一通路の底端から流出し、流体供給手段から供給される流体は第二通路の底端から流出し、回収手段は第三通路の底端から気体と流体を吸収するため、レーザーと流体の同時作用を達成することが可能なだけでなく、流体がレーザーに干渉するという現象を発生させない効果を有する。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（第一実施例）
図１から図３に示すのは本発明の第一実施例による工作対象物９９の加工に用いられる噴気式レーザー加工装置１０である。噴気式レーザー加工装置１０は気体供給手段１１、流体供給手段２１、回収手段３１、作動手段４１及びレーザー手段５１から構成される。

気体供給手段１１は気体を供給可能である。
流体供給手段２１は流体（気体または液体または気体と液体の混合物）を供給可能である。流体のうちの液体は、硫酸、塩酸、硝酸ナトリウム、塩類、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、フッ化水素酸から構成されるグループの中から選ばれる物質を含む液体である。流体のうちの気体は、一般の空気にすることが可能である。
回収手段３１は気体と流体を受け取ることが可能である。

作動手段４１は、底端が工作対象物９９の近くに位置する外管４２を有し、外管４２は内部に第一通路４２１、第二通路４２２及び第三通路４２３を有する。第一通路４２１の頂端は気体供給装置１１に連結され、第二通路４２２の頂端は流体供給装置２１に連結され、第三通路４２３の頂端は回収装置３１に連結される。本実施例では、外管４２は内部に中間管４４を有し、中間管４４は内部に内管４６を有する。第一通路４２１は内管４６の中に形成され、第二通路４２２は中間管４４と内管４６の間に形成され、第三通路４２３は外管４２と中間管４４の間に形成される。中間管４４と内管４６の底端は、外管４２の底端よりやや高い。

レーザー手段５１は、レーザービームＢを生成し、かつレーザービームＢが第一通路４２１を貫通して工作対象物９９に照射することによりレーザー加工を行う。
これにより、気体供給手段１１から供給される気体は第一通路４２１の底端から流出することが可能であり、流体供給手段２１から供給される流体は第二通路４２２の底端から流出することが可能であり、回収手段３１は第三通路４２３の底端から気体と流体を回収することが可能である。

続いて、第一実施例の操作状態について説明する。
本発明の第一実施例による噴気式レーザー加工装置１０を使用する際、まず外管４２の底部を工作対象物９９の表面または表面の近くに置き、所定の路線によって工作対象物９９の表面を移動する。この時、レーザー手段５１に生じるレーザービームＢは第一通路４２１を貫通し、工作対象物９９の表面に作用する。気体供給手段１１から供給される気体は第一通路４２１を貫通し、その底端から外側に流出する。流体供給手段２１から供給される流体は第二通路４２２を貫通し、その底端から気体とともに外側に流出する。かつ第一通路４２１の底部から気体が持続的に流出し、外部に追い出す力を生じさせるため、流体が第一通路４２１の底端まで流れるという現象は発生しない。回収手段３１は吸引力によって回収を行うため、第三通路４２３の底端に流れてきた気体と流体は第三通路４２３の奥まで吸引され、回収手段３１の中に入り込めば、回収作業が完了する。また本発明の第一実施例では、移動過程において、流体がレーザーの照射を受けて表面に高温が生じた工作対象物９９を冷却させるため、よりよい加工効果を有する。

またレーザービームＢと気体は、第一通路４２１を共用し、かつ上述した作動の説明から、流体は第一通路４２１に入り込まないため、流体がレーザービームＢに干渉するという現象は発生しない。また、工作対象物９９の屑は流体とともに回収されるため、屑が工作対象物９９に傷を付けてしまうという問題は解決される。また、本実施例では、流体とレーザーは工作対象物９９に同時に作用するため、加工速度を上げることが可能である。また内管４６と中間管４４の底端が外管４２の底端よりやや高いため、内管４６と中間管４４の下方の気体と流体の活動性を向上させ、回収をより容易にすることが可能である。

（第二実施例）
図４に示すように、本発明の第二実施例による噴気式レーザー加工装置６０は第一実施例とほぼ同じである。第一実施例との違いは次の通りである。
作動手段６１は外管６２の内部に中央管６６を有し、中央管６６と外管６６の間に複数の衛星管６４を有する。第一通路６２１は中央管６６の中に形成され、複数の第二通路６２２は衛星管６４の中に形成され、第三通路６２３は中央管６６、衛星管６４と外管６２の間に形成される。衛星管６４は中央管６６を囲むように配列される。中央管６６と衛星管６４の底端は、外管６２の底端よりやや高い。

これにより、第一通路６２１、第二通路６２２及び第三通路６２３によって気体供給、流体供給と回収などの作用を別々に果たすことが可能である。
第二実施例のほかの構造と工作方法は第一実施例と同じであるため、説明を省略する。

上述した通り、本発明が達成した効果は次の通りである。
一、レーザーと流体を同時に使用して加工を行う。本発明の設計によりレーザービームと流体を工作対象物に同時に作用させて加工を行い、同時作用の結果で加工速度が高まり、生産能力も高まる。
二、工作対象物を保護する。本発明の設計により、流体と気体とも回収され、工作対象物から切削されて落ちた屑も流体とともに回収されるため、流体（液体または気体）が吹き飛ばされてしまうという事態は発生しないだけでなく、屑が飛ばされて工作対象物の表面に傷を付けてしまうことを防止することが可能である。

三、流体がレーザーに干渉することはない。本発明の設計により、レーザービームが貫通する第一通路は中に気体しか存在しない。かつ流体は第一通路に入り込まない。言い換えれば、レーザービームが第一通路を貫通して工作対象物の上に照射する全体過程において流体が存在しない。流体は第一実施例における内管、或は第二実施例における中央管の外側のみに存在するため、流体がレーザービームに干渉しないことを確保することが可能である。これにより、値段は安いが流体に吸収されるレーザー（例えばＣＯ２レーザー）の使用を図ることが可能となる。

本発明の第一実施例による噴気式レーザー加工装置が、加工過程において工作対象物に接触する状態を示す斜視図である。 本発明の第一実施例による噴気式レーザー加工装置を示す模式図である。 本発明の第一実施例による噴気式レーザー加工装置の底部を示す斜視図である。 本発明の第二実施例による噴気式レーザー加工装置の底部を示す斜視図である。 従来の加工装置を示す模式図である。

符号の説明

１０：噴気式レーザー加工装置、１１：気体供給手段、２１：流体供給手段、３１：回収手段、４１：作動手段、４２：外管、４２１：第一通路、４２２：第二通路、４２３：第三通路、４４：中間管、４６：内管、５１：レーザー手段、６０：噴気式レーザー加工装置、６１：作動手段、６２：外管、６２１：第一通路、６２２：第二通路、６２３：第三通路、６４：衛星管、６６：中央管、９９：工作対象物、Ｂ：レーザービーム

Claims (6)

1. 工作対象物の加工に用いられる噴気式レーザー加工装置であって、
   気体を供給可能である気体供給手段と、
   流体を供給可能である流体供給手段と、
   気体と流体を受け取ることが可能である回収手段と、
   底端が工作対象物の近くに位置する外管を有し、前記外管は内部に一つの第一通路と、少なくとも一つの第二通路及び少なくとも一つの第三通路を有し、前記第一通路の頂端は前記気体供給手段に連結され、前記第二通路の頂端は前記流体供給手段に連結され、前記第三通路の頂端は前記回収手段に連結される作動手段と、
   レーザービームを生成し、かつ前記レーザービームが前記第一通路を貫通して前記工作対象物に照射することによりレーザー加工を行うことが可能であるレーザー手段と、
   を備え、
   前記気体供給手段から供給される気体は前記第一通路の底端から流出し、前記流体供給手段から供給される流体は前記第二通路の底端から流出し、前記回収手段は前記第三通路の底端から気体と流体を回収することを特徴とする噴気式レーザー加工装置。
2. 前記外管は、内部に中間管を有し、前記中間管は内部に内管を有し、前記第一通路は前記内管の中に形成され、前記第二通路は前記中間管と前記内管の間に形成され、前記第三通路は前記外管と前記中間管の間に形成されることを特徴とする請求項１に記載の噴気式レーザー加工機。
3. 前記中間管と前記内管の底端が前記外管の底端より高いことを特徴とする請求項２に記載の噴気式レーザー加工装置。
4. 前記外管は、内部に中央管と、前記中央管と前記外管の間に配置される複数の衛星管とを有し、前記第一通路は前記中央管の中に形成され、複数の前記第二通路は前記衛星管の中に形成され、前記第三通路は前記中央管、前記衛星管及び前記外管の間に形成されることを特徴とする請求項１に記載の噴気式レーザー加工装置。
5. 前記中央管と前記衛星管の底端が前記外管の底端より高いことを特徴とする請求項４に記載の噴気式レーザー加工装置。
6. 前記衛星管は前記中央管を囲むように配置されることを特徴とする請求項４に記載の噴気式レーザー加工装置。

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