JP2013180310A - レーザ施工装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】レーザ施工装置による施工対象の加工を高精度かつ効率よく行うことができ、さらに、レーザ施工装置の小型化を図りながら、レーザ施工装置に備える光学部品に対する昇華蒸気の蒸着も抑制できるようにする。
【解決手段】施工対象の一部を包含する真空チャンバー2と、内部にガスが導入される筒状をなし、真空チャンバー2内に連通する一端から真空チャンバー2内にガスを導出するガス導出部3と、ガス導出部3の他端側から、ガス導出部3の一端を介して真空チャンバー2内の施工対象にレーザLを照射するレーザ照射部4と、を備え、ガス導出部3が、その他端側から一端に向かうに従って漸次縮径する縮径部31を有するレーザ施工装置1を提供する。
【選択図】図1
【解決手段】施工対象の一部を包含する真空チャンバー2と、内部にガスが導入される筒状をなし、真空チャンバー2内に連通する一端から真空チャンバー2内にガスを導出するガス導出部3と、ガス導出部3の他端側から、ガス導出部3の一端を介して真空チャンバー2内の施工対象にレーザLを照射するレーザ照射部4と、を備え、ガス導出部3が、その他端側から一端に向かうに従って漸次縮径する縮径部31を有するレーザ施工装置1を提供する。
【選択図】図1
Description
本発明は、レーザ施工装置に関する。
従来のレーザ施工装置には、例えば特許文献1のように、真空中でレーザを施工対象(例えば金属)に照射して、各種加工(例えば溶接加工、穴あけ加工、切断加工)を施すものがある。このようなレーザ施工装置では、真空の蒸気圧が大気の蒸気圧よりも低いことを利用することで、レーザによって溶融した施工対象の溶融部分が固相から気相に昇華し易くなるため、施工対象を効率よく溶融することが可能である。
この種のレーザ施工装置では、施工対象(特にレーザを照射する部分)を真空チャンバーにより包含して真空状態に保持する必要がある。そこで、特許文献1のレーザ施工装置では、レーザを真空チャンバーの外側から内側に透過させるためのレーザ透過ガラス(光学部品)を、真空チャンバーの壁部に嵌合させている。
この種のレーザ施工装置では、施工対象(特にレーザを照射する部分)を真空チャンバーにより包含して真空状態に保持する必要がある。そこで、特許文献1のレーザ施工装置では、レーザを真空チャンバーの外側から内側に透過させるためのレーザ透過ガラス(光学部品)を、真空チャンバーの壁部に嵌合させている。
ところで、真空中で施工対象にレーザを照射した場合には、施工対象が溶けて昇華した蒸気(以下、昇華蒸気と呼ぶ。例えば施工対象が金属である場合には金属蒸気。)が発生し、この昇華蒸気が勢いよく上昇してレーザ透過ガラスに付着(蒸着)してしまう。その結果、真空チャンバー内へのレーザの照射を阻害する、という問題が生じる。なお、大気中で施工対象にレーザを照射した場合には、昇華蒸気が発生したとしても大気と化学反応する(例えば、施工対象が金属である場合、金属蒸気は大気中の酸素と反応して酸化物(粉塵)となる。)等して昇華蒸気が上昇する勢いは弱まるが、真空中では大気中のように昇華蒸気の勢いを弱める要因が存在しないあるいは微小であるため、昇華蒸気が勢いよく上昇してレーザ透過ガラスに付着(蒸着)しやすい。
また、従来では、レーザ透過ガラスを使用せずに、レーザを光ファイバ等で真空チャンバー内に導入した上で、集光レンズ(光学部品)によってレーザの焦点を施工対象に合わせることも考えられる。しかしながら、この場合であっても、昇華蒸気が集光レンズに蒸着してしまう、という問題は生じる。
また、従来では、レーザ透過ガラスを使用せずに、レーザを光ファイバ等で真空チャンバー内に導入した上で、集光レンズ(光学部品)によってレーザの焦点を施工対象に合わせることも考えられる。しかしながら、この場合であっても、昇華蒸気が集光レンズに蒸着してしまう、という問題は生じる。
さらに、従来では、昇華蒸気がレーザ透過ガラスや集光レンズ等の光学部品に到達しないように、光学部品を施工対象から十分に離間させることも考えられているが、この場合には、レーザ施工装置の大型化が避けられず、レーザ施工装置の汎用性が低下する、という問題が生じる。また、この場合には、レーザの焦点距離が長くなることで焦点におけるレーザ径が大きくなり、さらに、焦点におけるレーザのエネルギー密度も低くなるため、施工対象に対して高精度な加工ができなくなったり、施工対象の加工を効率よく行えなかったりする問題も発生する。
本発明は、上述した事情に鑑みたものであって、施工対象の加工を高精度かつ効率よく行うことができ、さらに、小型化を図りながら、光学部品に対する昇華蒸気の蒸着も抑制できるレーザ施工装置を提供することを目的とする。
この課題を解決するために、本発明のレーザ施工装置は、施工対象の少なくとも一部を包含する真空チャンバーと、内部にガスが導入される筒状をなし、前記真空チャンバー内に連通する一端から該真空チャンバー内にガスを導出するガス導出部と、前記ガス導出部の他端側から、該ガス導出部の一端を介して前記真空チャンバー内の前記施工対象にレーザを照射するレーザ照射部と、を備え、前記ガス導出部が、その他端側から一端に向かうに従って漸次縮径する縮径部を有することを特徴とする。
上記レーザ施工装置では、レーザをレーザ照射部からガス導出部の他端から一端に通して、真空チャンバー内に位置する施工対象に照射することで、施工対象に対して各種加工を施すことができる。この際には、従来の場合と同様に、施工対象が溶けて昇華した昇華蒸気が発生する。
ここで、ガス導出部の一端側に位置する縮径部の一端の内径(開口径)は、縮径部の中で最も小さく設定されているため、ガス導出部が縮径部を有さない単純な筒状である場合と比較して、施工対象から勢いよく上昇する昇華蒸気が、ガス導出部の縮径部内に入り込み難くなる。
ここで、ガス導出部の一端側に位置する縮径部の一端の内径(開口径)は、縮径部の中で最も小さく設定されているため、ガス導出部が縮径部を有さない単純な筒状である場合と比較して、施工対象から勢いよく上昇する昇華蒸気が、ガス導出部の縮径部内に入り込み難くなる。
また、上記レーザ施工装置では、ガス導出部内のガスが、ガス導出部の一端に向かうに従って縮径する縮径部を通って真空チャンバー内に導出されるため、縮径部が無い場合と比較して、ガス導出部の一端から真空チャンバー内に導出されるガスの流速が高くなる。したがって、上述した昇華蒸気は、流速が高められた状態で真空チャンバー内に導出されるガスによっても、ガス導出部の縮径部内に入り込み難くなる。
以上のように、上記レーザ施工装置では、縮径部の形状、及び、流速が高められたガスによって、昇華蒸気がガス導出部の縮径部内に入り込み難くなるため、筒状に形成されたガス導出部の軸線方向の長さを短く設定しても、昇華蒸気はガス導出部の他端側に到達し難くなる。
言い換えれば、ガス導出部の他端側に、レーザの焦点を施工対象に合わせるレーザ照射部の集光レンズや、真空チャンバーの外側から内側にレーザを透過させるレーザ透過部材等の光学部品が配される場合に、施工対象から光学部品までの距離を小さく設定しても、これら光学部品に上述した昇華蒸気が付着(蒸着)することを抑制できる。
言い換えれば、ガス導出部の他端側に、レーザの焦点を施工対象に合わせるレーザ照射部の集光レンズや、真空チャンバーの外側から内側にレーザを透過させるレーザ透過部材等の光学部品が配される場合に、施工対象から光学部品までの距離を小さく設定しても、これら光学部品に上述した昇華蒸気が付着(蒸着)することを抑制できる。
また、ガス導出部の軸線方向の長さを小さく設定できることから、レーザ施工装置の小型化が可能となり、レーザ施工装置の汎用性を向上できる。
さらに、施工対象から集光レンズまでの距離を小さく設定できることから、レーザの焦点距離を短く設定して、焦点におけるレーザ径を小さくし、また、焦点におけるレーザのエネルギー密度も高めることができる。したがって、施工対象に対して高精度な加工を施せると共に、施工対象の加工を効率よく行うことが可能となる。
さらに、施工対象から集光レンズまでの距離を小さく設定できることから、レーザの焦点距離を短く設定して、焦点におけるレーザ径を小さくし、また、焦点におけるレーザのエネルギー密度も高めることができる。したがって、施工対象に対して高精度な加工を施せると共に、施工対象の加工を効率よく行うことが可能となる。
そして、前記レーザ施工装置においては、前記レーザの光軸及び前記ガス導出部の軸線は、前記レーザが照射される前記施工対象の被照射面に直交する方向に対して傾斜しているとよい。
上記レーザ施工装置によれば、縮径部の一端の開口は、昇華蒸気の発生位置に対して被照射面に沿う方向にずれて位置することになるため、昇華蒸気が施工対象から被照射面の上方に上昇しても、縮径部の一端の開口に近づき難くなる。
さらに、ガス導出部から真空チャンバー内に導出されるガスは、ガス導出部の軸線方向に沿って流れ、被照射面において斜めに反射するため、反射したガスは縮径部の一端の開口から離れる方向に流れ、縮径部の一端の開口に近づくことは無い。すなわち、昇華蒸気がガスの流れに乗って縮径部の一端の開口に近づくことも無い。
以上のことから、昇華蒸気はさらに縮径部内に入り込み難くなる。
さらに、ガス導出部から真空チャンバー内に導出されるガスは、ガス導出部の軸線方向に沿って流れ、被照射面において斜めに反射するため、反射したガスは縮径部の一端の開口から離れる方向に流れ、縮径部の一端の開口に近づくことは無い。すなわち、昇華蒸気がガスの流れに乗って縮径部の一端の開口に近づくことも無い。
以上のことから、昇華蒸気はさらに縮径部内に入り込み難くなる。
また、前記レーザ施工装置においては、前記ガス導出部が、前記縮径部の前記一端側に連設されて前記一端に向かうに従って漸次拡径する拡径部を備えることが好ましい。
また、前記レーザ施工装置においては、前記ガス導出部が、前記縮径部の前記一端側に連設されて前記一端に向かうに従って漸次拡径する拡径部を備えていてもよい。
これらレーザ施工装置では、縮径部の一端に連設された拡径部や筒状部によって、昇華蒸気が縮径部内に入り込むことをさらに抑制することが可能である。
なお、縮径部の一端に拡径部が連設されたレーザ施工装置では、縮径部及び拡径部によって所謂ラバール・ノズルが構成されるように、縮径部及び拡径部の形状を設定することにより、縮径部において加速されたガスを、拡径部においてさらに加速させることが可能となる。すなわち、ガス導出部の一端から真空チャンバー内に導出されるガスの流速をさらに高めることで、縮径部内への昇華蒸気の侵入をさらに抑制することができる。
なお、縮径部の一端に拡径部が連設されたレーザ施工装置では、縮径部及び拡径部によって所謂ラバール・ノズルが構成されるように、縮径部及び拡径部の形状を設定することにより、縮径部において加速されたガスを、拡径部においてさらに加速させることが可能となる。すなわち、ガス導出部の一端から真空チャンバー内に導出されるガスの流速をさらに高めることで、縮径部内への昇華蒸気の侵入をさらに抑制することができる。
また、縮径部の一端に筒状部が連設されたレーザ施工装置では、小さい内径を有する筒状部が縮径部の一端からガス導出部の一端側に延長しているため、縮径部によって高められたガスの流速を筒状部内で保持しながら、ガスを真空チャンバー内に導出することができる。このように、筒状部内においてガスの流速が保持されていることで、昇華蒸気が縮径部内に入り込むことをさらに抑制することができる。
また、前記レーザ施工装置においては、前記縮径部が、前記ガス導出部の軸線方向に複数連設され、前記軸線方向に隣り合う二つの縮径部のうち一方の縮径部の前記他端側の内径が、当該一方の縮径部の前記他端側に開口する他方の縮径部の前記一端側の内径よりも大きく設定されているとよい。
すなわち、上記レーザ施工装置では、一方の縮径部が他方の縮径部よりもガス導出部の一端側に配されている。
すなわち、上記レーザ施工装置では、一方の縮径部が他方の縮径部よりもガス導出部の一端側に配されている。
上記レーザ施工装置によれば、一方の縮径部はその一端側から他端側に向かうに従って漸次拡径しているため、仮に、昇華蒸気が一方の縮径部の一端から一方の縮径部内に入り込んだとしても、一方の縮径部内に入り込んだ昇華蒸気は、一方の縮径部の一端側から他端側に向かうに従って拡散することになる。
そして、一方の縮径部の他端側には、当該他端側の内径よりも小さい他方の縮径部の一端が開口しているため、昇華蒸気は、一方の縮径部から他方の縮径部に入り込み難くなる。したがって、仮に昇華蒸気が一方の縮径部に入り込んだとしても、昇華蒸気はガス導出部の他端にさらに到達し難くなる。
そして、一方の縮径部の他端側には、当該他端側の内径よりも小さい他方の縮径部の一端が開口しているため、昇華蒸気は、一方の縮径部から他方の縮径部に入り込み難くなる。したがって、仮に昇華蒸気が一方の縮径部に入り込んだとしても、昇華蒸気はガス導出部の他端にさらに到達し難くなる。
さらに、前記レーザ施工装置においては、前記ガス導出部に、少なくとも当該ガス導出部の他端側を前記真空チャンバー内に対して区画する遮蔽板が設けられ、該遮蔽板には、前記ガス導出部の他端側から照射される前記レーザによって厚さ方向に貫通する貫通孔が形成されていることが好ましい。
すなわち、上記レーザ施工装置では、貫通孔の孔径が、遮蔽板を配した位置におけるレーザ径と同等になる。また、この貫通孔によってガス導出部の他端側と真空チャンバー内とが連通することになる。
すなわち、上記レーザ施工装置では、貫通孔の孔径が、遮蔽板を配した位置におけるレーザ径と同等になる。また、この貫通孔によってガス導出部の他端側と真空チャンバー内とが連通することになる。
上記レーザ施工装置によれば、ガス導出部の他端側と真空チャンバー内とを連通させる貫通孔の孔径が、レーザを通過させるための最小限の径寸法に設定されるため、昇華蒸気が、真空チャンバー内からガス導出部の他端に到達することをさらに抑えることが可能となる。
また、遮蔽板の貫通孔は、遮蔽板をガス導出部に取り付けた後にレーザ施工装置のレーザによって形成されるため、予めレーザ径と同等の貫通孔が形成された遮蔽板をガス導出部に取り付ける場合と比較して、貫通孔が形成された遮蔽板を、高い位置精度で容易に設けることができる。
また、遮蔽板の貫通孔は、遮蔽板をガス導出部に取り付けた後にレーザ施工装置のレーザによって形成されるため、予めレーザ径と同等の貫通孔が形成された遮蔽板をガス導出部に取り付ける場合と比較して、貫通孔が形成された遮蔽板を、高い位置精度で容易に設けることができる。
そして、前記レーザ施工装置において、前記ガス導出部が、前記真空チャンバーに一体に固定される場合には、前記ガス導出部の他端側に、前記真空チャンバー内を該真空チャンバーの外側に対して気密に封止すると共に、前記レーザを透過可能な光学部品が設けられているとよい。
本発明によれば、真空中でのレーザ照射による施工対象の加工を高精度かつ効率よく行いながら、光学部品に対する昇華蒸気の蒸着も抑制することが可能となる。また、レーザ施工装置の小型化が可能となるため、レーザ施工装置の汎用性向上を図ることも可能となる。
〔第一実施形態〕
以下、図1を参照して本発明の第一実施形態について説明する。
本実施形態に係るレーザ施工装置は、図1に示すように、施工対象W上で移動させながら真空中でレーザLによる施工対象の溶接加工を施す局所真空型レーザ溶接装置である。このレーザ施工装置1は、真空チャンバー2と、ガス導出部3と、レーザ照射部4と、を備えている。
以下、図1を参照して本発明の第一実施形態について説明する。
本実施形態に係るレーザ施工装置は、図1に示すように、施工対象W上で移動させながら真空中でレーザLによる施工対象の溶接加工を施す局所真空型レーザ溶接装置である。このレーザ施工装置1は、真空チャンバー2と、ガス導出部3と、レーザ照射部4と、を備えている。
真空チャンバー2は、施工対象Wのうち溶接箇所を含む表面(被照射面)Waの一部を覆う箱状に形成された局所真空チャンバーである。この真空チャンバー2により施工対象Wの表面Waを覆った状態では、真空チャンバー2と施工対象Wの表面Waとによって区画される真空チャンバー2の内部空間21が画成されている。
そして、施工対象Wの表面Waに接触する真空チャンバー2の開口端は、施工対象Wの表面Waと真空チャンバー2との隙間を埋めるシール部22によって構成されている。したがって、真空チャンバー2を施工対象Wの表面Waに配した状態では、真空チャンバー2内(内部空間21)が真空チャンバー2の外側に対して気密に封止されている。なお、図示例のシール部22は、ブラシシールであるが、これに限ることは無い。
この真空チャンバー2には、真空ポンプ等の減圧手段23が接続されている。この減圧手段23により真空チャンバー2内を減圧することで、真空チャンバー2内を真空状態に保持することができる。
そして、施工対象Wの表面Waに接触する真空チャンバー2の開口端は、施工対象Wの表面Waと真空チャンバー2との隙間を埋めるシール部22によって構成されている。したがって、真空チャンバー2を施工対象Wの表面Waに配した状態では、真空チャンバー2内(内部空間21)が真空チャンバー2の外側に対して気密に封止されている。なお、図示例のシール部22は、ブラシシールであるが、これに限ることは無い。
この真空チャンバー2には、真空ポンプ等の減圧手段23が接続されている。この減圧手段23により真空チャンバー2内を減圧することで、真空チャンバー2内を真空状態に保持することができる。
ガス導出部3は、筒状に形成されると共に、真空チャンバー2の内部空間21を真空チャンバー2の外側に連通させるように、真空チャンバー2の壁部に一体に固定されている。なお、図示例では、ガス導出部3が、施工対象Wの表面Waに対向する真空チャンバー2の上壁部24に固定されているが、例えば上壁部24から施工対象Wの表面Waに向けて延びる側壁部25に固定されてもよい。また、図示例では、ガス導出部3の軸線O方向の一端側が真空チャンバー2内に挿入されているが、例えば挿入されていなくてもよい。
このガス導出部3の他端側には、ガス導出部3の内部空間を、真空チャンバー2内に連通するガス導出部3の軸線O方向の一端側の空間と、真空チャンバー2の外側に連通するガス導出部3の他端側の空間とに区画するレーザ透過部材(光学部品)32が設けられている。真空チャンバー2内の気密性は、このレーザ透過部材32によって保たれるようになっている。なお、レーザ透過部材32は、真空チャンバー2内の施工対象Wに照射するレーザ照射部4のレーザLを、ガス導出部3の他端側から一端側に透過可能なガラス等の光透過性材料によって形成されている。
また、ガス導出部3には、レーザ透過部材32よりもガス導出部3の他端側において、ガス導出部3の内周面に開口するガス供給管33が接続されている。これにより、ガス供給源34からのガスを、ガス導出部3の内部に導入して、ガス導出部3の一端から真空チャンバー2内に導出することが可能となっている。なお、本実施形態においてガス導出部3に導入されるガスは、溶接加工に好適な窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガスである。
そして、本実施形態のガス導出部3は、その他端側から一端側に向かうに従って漸次縮径する縮径部31のみによって構成されている。なお、縮径部31の一端の内径(開口径)は、少なくともレーザLが通過できる大きさに設定されていればよいが、縮径部31の一端におけるレーザ径との差が小さいことがより好ましい。
以上のように構成されるガス導出部3の軸線O方向は、真空チャンバー2を施工対象W上に配した状態において、施工対象Wの表面Waに直交する方向に設定されている。すなわち、ガス導出部3の一端の開口が施工対象Wの表面Wa(特にレーザLが照射される領域)に対向することになる。
そして、本実施形態のガス導出部3は、その他端側から一端側に向かうに従って漸次縮径する縮径部31のみによって構成されている。なお、縮径部31の一端の内径(開口径)は、少なくともレーザLが通過できる大きさに設定されていればよいが、縮径部31の一端におけるレーザ径との差が小さいことがより好ましい。
以上のように構成されるガス導出部3の軸線O方向は、真空チャンバー2を施工対象W上に配した状態において、施工対象Wの表面Waに直交する方向に設定されている。すなわち、ガス導出部3の一端の開口が施工対象Wの表面Wa(特にレーザLが照射される領域)に対向することになる。
レーザ照射部4は、ガス導出部3の他端側から、ガス導出部3の一端を介して真空チャンバー2内の施工対象WにレーザLを照射するものである。
具体的に説明すれば、本実施形態のレーザ照射部4は、レーザ発振器41、集光部42及び光ファイバ43を備えている。なお、レーザ発振器41の具体例としては、例えばCO2レーザ、YAGレーザ等が挙げられる。また、集光部42は、筒状ケース44及び集光レンズ(光学部品)45を備えている。なお、本実施形態では、集光部42の筒状ケース44がガス導出部3の他端に一体に固定されており、これによって、集光部42はガス導出部3と共に施工ヘッド5を構成している。また、集光レンズ45は、筒状ケース44の内部空間を、ガス導出部3側に開口する一端側の空間と、レーザLが導入される他端側の空間とに区画するように配されている。
具体的に説明すれば、本実施形態のレーザ照射部4は、レーザ発振器41、集光部42及び光ファイバ43を備えている。なお、レーザ発振器41の具体例としては、例えばCO2レーザ、YAGレーザ等が挙げられる。また、集光部42は、筒状ケース44及び集光レンズ(光学部品)45を備えている。なお、本実施形態では、集光部42の筒状ケース44がガス導出部3の他端に一体に固定されており、これによって、集光部42はガス導出部3と共に施工ヘッド5を構成している。また、集光レンズ45は、筒状ケース44の内部空間を、ガス導出部3側に開口する一端側の空間と、レーザLが導入される他端側の空間とに区画するように配されている。
以上のように構成されるレーザ照射部4では、レーザ発振器41から出力されたレーザLが、ガス導出部3内を通過して施工対象Wに照射されるように、光ファイバ43によって集光部42の筒状ケース44内に導入される。さらに、レーザLの焦点は、筒状ケース44内に配された集光レンズ45によって施工対象Wに合うように設定されている。
なお、このレーザ照射部4において、ガス導出部3を通過するレーザLの光軸は、図示例のようにガス導出部3の軸線O方向に一致することが好ましいが、少なくともガス導出部3の一端から施工対象Wに向けて照射されれば、例えばガス導出部3の軸線O方向に対して傾斜していても構わない。
なお、このレーザ照射部4において、ガス導出部3を通過するレーザLの光軸は、図示例のようにガス導出部3の軸線O方向に一致することが好ましいが、少なくともガス導出部3の一端から施工対象Wに向けて照射されれば、例えばガス導出部3の軸線O方向に対して傾斜していても構わない。
次に、上記構成のレーザ施工装置1の使用方法について説明する。
レーザ施工装置1を用いて施工対象Wに溶接加工を施す場合には、はじめに、施工対象Wのうち表面Waのうち溶接加工を施す部分を真空チャンバー2により覆った上で、減圧手段23により真空チャンバー2内(内部空間)を減圧して真空状態に保持する。また、ガス供給源34からガス導出部3内にガスを導入して、ガス導出部3の一端から真空チャンバー2内にガスを導出する。これにより、真空チャンバー2内に導出されたガスは、施工対象WのうちレーザLが照射される部分に向けて流れることになる。
レーザ施工装置1を用いて施工対象Wに溶接加工を施す場合には、はじめに、施工対象Wのうち表面Waのうち溶接加工を施す部分を真空チャンバー2により覆った上で、減圧手段23により真空チャンバー2内(内部空間)を減圧して真空状態に保持する。また、ガス供給源34からガス導出部3内にガスを導入して、ガス導出部3の一端から真空チャンバー2内にガスを導出する。これにより、真空チャンバー2内に導出されたガスは、施工対象WのうちレーザLが照射される部分に向けて流れることになる。
そして、この状態において、施工対象Wに向けてレーザLを照射することにより、照射された施工対象Wの部分が溶け、施工対象Wに溶接加工が施される。なお、本実施形態のレーザ施工装置1では、真空チャンバー2内の真空状態を保持しながら、真空チャンバー2を施工対象W上で移動させることが可能であり、これによって、広範囲の溶接加工を施すことができる。
ところで、上記のようにレーザLを照射すると、施工対象Wの部分が溶けて昇華した蒸気(昇華蒸気)が発生する。この昇華蒸気は、真空中で生じるため、ガス導出部3の一端の開口に向けて勢いよく上昇しようとする。
ところで、上記のようにレーザLを照射すると、施工対象Wの部分が溶けて昇華した蒸気(昇華蒸気)が発生する。この昇華蒸気は、真空中で生じるため、ガス導出部3の一端の開口に向けて勢いよく上昇しようとする。
ここで、ガス導出部3内のガスは、ガス導出部3の一端に向かうに従って漸次縮径する縮径部31を通って真空チャンバー2内に導出されるため、ガスはその流速が縮径部31によって加速された状態で真空チャンバー2内に導出されることになる。すなわち、縮径部31がない場合と比較して、真空チャンバー2内に導出されるガスの流速が高くなる。さらに、真空チャンバー2内に導出されるガスが流れる向きは、ガス導出部3の軸線O方向となるため、本実施形態では、昇華蒸気の上昇方向と逆向きとなる。したがって、このガスの流れによって昇華蒸気が上昇する勢いを効果的に弱めることができる。
また、真空チャンバー2内に開口する縮径部31の一端の内径(開口径)は、縮径部31の中で最も小さく設定されているため、ガス導出部3が縮径部31を有さない単純な筒状である場合と比較して、ガス導出部3に向けて上昇する昇華蒸気は、ガス導出部3の縮径部31内に入り込み難くなる。
また、真空チャンバー2内に開口する縮径部31の一端の内径(開口径)は、縮径部31の中で最も小さく設定されているため、ガス導出部3が縮径部31を有さない単純な筒状である場合と比較して、ガス導出部3に向けて上昇する昇華蒸気は、ガス導出部3の縮径部31内に入り込み難くなる。
以上説明したように、本実施形態のレーザ施工装置1によれば、流速が高められたガス、及び、縮径部31の形状によって、昇華蒸気が縮径部31内に入り込み難くなる。このため、ガス導出部3の他端側に配されたレーザ透過部材32から施工対象Wまでの距離が短くなるように、ガス導出部3の軸線O方向の長さを短く設定しても、昇華蒸気はレーザ透過部材32に到達し難くなる。すなわち、レーザ透過部材32に昇華蒸気が付着(蒸着)することを抑制できる。
さらに、施工対象Wから集光レンズ45までの長さも短く設定することも可能となる。このため、レーザLの焦点距離を短く設定して、焦点におけるレーザLの径を小さくし、また、焦点におけるレーザLのエネルギー密度も高めることができる。したがって、施工対象Wに対して高精度な加工を施せると共に、施工対象Wの加工を効率よく行うことが可能となる。
また、ガス導出部3や筒状ケース44の軸線O方向の長さを短く設定できることから、レーザ施工装置1の小型化が可能となり、レーザ施工装置1の汎用性を向上できる。特に、本実施形態のレーザ施工装置1では、小型化によって施工ヘッド5を一体に固定した真空チャンバー2を移動させ易くなる、という利点がある。
また、ガス導出部3や筒状ケース44の軸線O方向の長さを短く設定できることから、レーザ施工装置1の小型化が可能となり、レーザ施工装置1の汎用性を向上できる。特に、本実施形態のレーザ施工装置1では、小型化によって施工ヘッド5を一体に固定した真空チャンバー2を移動させ易くなる、という利点がある。
なお、上記第一実施形態では、ガス導出部3の軸線Oが、施工対象Wの表面Waの直交方向に設定されているが、例えば図2に示すように、施工対象Wの表面Waの直交方向に対して傾斜していてもよい。この場合、レーザLの光軸も同様にして施工対象Wの表面Waの直交方向に対して斜めに傾斜することになる。
この構成のレーザ施工装置では、縮径部31の一端の開口が、昇華蒸気の発生位置に対して施工対象Wの表面Waに沿う方向にずれて位置することになるため、昇華蒸気が施工対象Wから施工対象Wの表面Waの上方に上昇しても、縮径部31の一端の開口に近づき難くなる。
この構成のレーザ施工装置では、縮径部31の一端の開口が、昇華蒸気の発生位置に対して施工対象Wの表面Waに沿う方向にずれて位置することになるため、昇華蒸気が施工対象Wから施工対象Wの表面Waの上方に上昇しても、縮径部31の一端の開口に近づき難くなる。
さらに、ガス導出部3から真空チャンバー2内に導出されるガスは、ガス導出部3の軸線O方向に流れ、施工対象Wの表面Waにおいて斜めに反射するため、反射したガスは縮径部31の一端の開口から離れる方向に流れ、縮径部31の一端の開口に近づくことは無い。すなわち、昇華蒸気がガスの流れに乗って縮径部31の一端の開口に近づくことも無い。
以上のことから、昇華蒸気はさらに縮径部31内に入り込み難くなる。
以上のことから、昇華蒸気はさらに縮径部31内に入り込み難くなる。
〔第二実施形態〕
次に、図3を参照して本発明の第二実施形態について説明する。なお、この実施形態のレーザ施工装置は、ガス導出部3の構成のみについて第一実施形態と異なっているため、第一実施形態のレーザ施工装置1の構成要素と同一の部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
図3に示すように、本実施形態に係るレーザ施工装置のガス導出部3は、第一実施形態と同様の縮径部31に加え、縮径部31の一端側に連接された拡径部35を備えて構成されている。この拡径部35は、縮径部31側からガス導出部3の一端に向かうに従って漸次拡径するように形成されている。すなわち、本実施形態のガス導出部3では、拡径部35がガス導出部3の一端の開口をなしている。
次に、図3を参照して本発明の第二実施形態について説明する。なお、この実施形態のレーザ施工装置は、ガス導出部3の構成のみについて第一実施形態と異なっているため、第一実施形態のレーザ施工装置1の構成要素と同一の部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
図3に示すように、本実施形態に係るレーザ施工装置のガス導出部3は、第一実施形態と同様の縮径部31に加え、縮径部31の一端側に連接された拡径部35を備えて構成されている。この拡径部35は、縮径部31側からガス導出部3の一端に向かうに従って漸次拡径するように形成されている。すなわち、本実施形態のガス導出部3では、拡径部35がガス導出部3の一端の開口をなしている。
このように構成されるガス導出部3では、縮径部31及び拡径部35によって所謂ラバール・ノズルが構成されている。具体的に説明すれば、縮径部31において加速されたガスが縮径部31の一端(拡径部35の他端)において音速となるように、また、縮径部31の一端から拡径部35に入り込んだガスが超音速でさらに加速されるように、縮径部31及び拡径部35の形状が設定されている。
したがって、本実施形態のレーザ施工装置では、第一実施形態と同様の効果を奏する他、ガス導出部3の一端から真空チャンバー2に導出されるガスの流速がさらに高めることもできるため、縮径部31内への昇華蒸気の侵入をさらに抑制することが可能となる。
したがって、本実施形態のレーザ施工装置では、第一実施形態と同様の効果を奏する他、ガス導出部3の一端から真空チャンバー2に導出されるガスの流速がさらに高めることもできるため、縮径部31内への昇華蒸気の侵入をさらに抑制することが可能となる。
なお、上記第二実施形態のガス導出部3は、縮径部31の一端側に拡径部35を連接して構成されているが、例えば図4に示すように、縮径部31の一端側に筒状部36を連接して構成されてもよい。この筒状部36の内径は、縮径部31の一端側の開口径と同一に設定されている。
この構成では、小さい内径を有する筒状部36が縮径部31の一端からガス導出部3の一端側に延長しているため、縮径部31によって高められたガスの流速を筒状部36内で保持しながら、ガスを真空チャンバー2内に導出することができる。このように、筒状部36内においてガスの流速が保持されていることで、昇華蒸気が縮径部31内に入り込むことをさらに抑制することができる。
上述した図3,4の構成は、図1,2に示す構成にも各々適用することが可能である。
この構成では、小さい内径を有する筒状部36が縮径部31の一端からガス導出部3の一端側に延長しているため、縮径部31によって高められたガスの流速を筒状部36内で保持しながら、ガスを真空チャンバー2内に導出することができる。このように、筒状部36内においてガスの流速が保持されていることで、昇華蒸気が縮径部31内に入り込むことをさらに抑制することができる。
上述した図3,4の構成は、図1,2に示す構成にも各々適用することが可能である。
〔第三実施形態〕
次に、図5を参照して本発明の第三実施形態について説明する。なお、この実施形態のレーザ施工装置は、ガス導出部3の構成のみについて第一実施形態と異なっているため、第一実施形態のレーザ施工装置1の構成要素と同一の部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
図5に示すように、本実施形態に係るレーザ施工装置のガス導出部3は、縮径部31をガス導出部3の軸線O方向に二つ連接して構成されている。
具体的に説明すれば、各縮径部31は、第一実施形態の場合と同様に、ガス導出部3の他端側から一端側に向かうに従って漸次縮径するように形成されている。
次に、図5を参照して本発明の第三実施形態について説明する。なお、この実施形態のレーザ施工装置は、ガス導出部3の構成のみについて第一実施形態と異なっているため、第一実施形態のレーザ施工装置1の構成要素と同一の部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
図5に示すように、本実施形態に係るレーザ施工装置のガス導出部3は、縮径部31をガス導出部3の軸線O方向に二つ連接して構成されている。
具体的に説明すれば、各縮径部31は、第一実施形態の場合と同様に、ガス導出部3の他端側から一端側に向かうに従って漸次縮径するように形成されている。
そして、隣り合う二つの縮径部31のうちガス導出部3の一端側に配される第一縮径部(一方の縮径部)31Aは、第一実施形態の縮径部31と同様に、真空チャンバー2の壁部に一体に固定されており、ガス導出部3の一端をなす第一縮径部31Aの一端が真空チャンバー2内に開口している。なお、図示例では、第一縮径部31Aの一端側が真空チャンバー2内に挿入されているが、例えば挿入されなくてもよい。また、第一縮径部31Aには、第一実施形態と同様に、その内部にガスを導入するためのガス供給管33Aが接続されている。そして、第一縮径部31Aの他端の開口は、閉塞壁部37によって閉塞されている。
一方、第一縮径部31Aに対してガス導出部3の他端側に隣り合わせて配される第二縮径部31B(他方の縮径部)31Bのうち、ガス導出部3の他端をなす部分(第二縮径部31Bの他端)は、第一実施形態の縮径部31と同様に、レーザ照射部4の筒状ケース44に固定されている。また、第二縮径部31Bの他端側には、第二縮径部31Bの内部空間を、ガス導出部3の軸線O方向の一端側の空間と、筒状ケース44内に連通するガス導出部3の他端側の空間とに区画する第一実施形態と同様のレーザ透過部材32が設けられている。さらに、第二縮径部31Bには、第一実施形態と同様に、第二縮径部31Bの内部のうちレーザ透過部材32よりもガス導出部3の一端側の空間にガスを導入するためのガス供給管33Bが接続されている。
そして、前述した第一縮径部31Aの他端側に位置する第二縮径部31Bの一端は、第一縮径部31Aの閉塞壁部37に固定され、第一縮径部31A内に開口している。ここで、閉塞壁部37に固定される第二縮径部31Bの一端側の内径は、第一縮径部31Aの他端の内径よりも小さく設定されている。なお、図示例では、第二縮径部31Bの一端側が第一縮径部31A内に挿入されているが、例えば挿入されなくてもよい。
そして、前述した第一縮径部31Aの他端側に位置する第二縮径部31Bの一端は、第一縮径部31Aの閉塞壁部37に固定され、第一縮径部31A内に開口している。ここで、閉塞壁部37に固定される第二縮径部31Bの一端側の内径は、第一縮径部31Aの他端の内径よりも小さく設定されている。なお、図示例では、第二縮径部31Bの一端側が第一縮径部31A内に挿入されているが、例えば挿入されなくてもよい。
以上のように構成される本実施形態のレーザ施工装置は、第一実施形態と同様の縮径部31(特に第一縮径部31A)を備えているため、第一実施形態と同様の効果を奏する。
また、このレーザ施工装置では、第一縮径部31Aがその一端側から他端側に向けて漸次拡径しているため、仮に、昇華蒸気が第一縮径部31Aの一端から第一縮径部31A内に入り込んだとしても、第一縮径部31A内に入り込んだ昇華蒸気は、第一縮径部31Aの一端側から他端側に向かうに従って拡散することになる。
そして、第一縮径部31Aの他端側には、当該他端側の内径よりも小さい第二縮径部31Bの一端が開口しているため、昇華蒸気は、第一縮径部31Aから第二縮径部31Bに入り込み難くなる。したがって、仮に昇華蒸気が第一縮径部31Aに入り込んだとしても、この昇華蒸気はガス導出部3の他端側(特にレーザ透過部材32)にさらに到達し難くなる。
また、このレーザ施工装置では、第一縮径部31Aがその一端側から他端側に向けて漸次拡径しているため、仮に、昇華蒸気が第一縮径部31Aの一端から第一縮径部31A内に入り込んだとしても、第一縮径部31A内に入り込んだ昇華蒸気は、第一縮径部31Aの一端側から他端側に向かうに従って拡散することになる。
そして、第一縮径部31Aの他端側には、当該他端側の内径よりも小さい第二縮径部31Bの一端が開口しているため、昇華蒸気は、第一縮径部31Aから第二縮径部31Bに入り込み難くなる。したがって、仮に昇華蒸気が第一縮径部31Aに入り込んだとしても、この昇華蒸気はガス導出部3の他端側(特にレーザ透過部材32)にさらに到達し難くなる。
なお、縮径部31は、上記第三実施形態のように二つ連接されることに限らず、例えば三つ以上連接されていてもよい。
また、複数の縮径部31を連接する構成では、上記第三実施形態のように、全ての縮径部31内部に対してガスが導入されることに限らず、少なくとも一つの縮径部31内部にガスが導入されればよい。
以上説明した本実施形態の構成は、図1〜4に示す構成にも各々適用することが可能である。
また、複数の縮径部31を連接する構成では、上記第三実施形態のように、全ての縮径部31内部に対してガスが導入されることに限らず、少なくとも一つの縮径部31内部にガスが導入されればよい。
以上説明した本実施形態の構成は、図1〜4に示す構成にも各々適用することが可能である。
〔第四実施形態〕
次に、図6を参照して本発明の第四実施形態について説明する。なお、この実施形態のレーザ施工装置は、ガス導出部3の構成のみについて第一実施形態と異なっているため、第一実施形態のレーザ施工装置1の構成要素と同一の部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
図6(a)に示すように、本実施形態に係るレーザ施工装置のガス導出部3は、第一実施形態と同様に一つの縮径部31を備えて構成されている。そして、このガス導出部3の一端には、該一端の開口を塞ぐように、遮蔽板38が設けられており、この遮蔽板38によってガス導出部3の内部空間が、真空チャンバー2内に対して区画されている。そして、この遮蔽板38には、ガス導出部3の他端側から一端側に向けて照射されるレーザ照射部4(図1参照)のレーザLによって、遮蔽板38の厚さ方向に貫通する貫通孔39が形成されている(図6(b)参照)。
次に、図6を参照して本発明の第四実施形態について説明する。なお、この実施形態のレーザ施工装置は、ガス導出部3の構成のみについて第一実施形態と異なっているため、第一実施形態のレーザ施工装置1の構成要素と同一の部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
図6(a)に示すように、本実施形態に係るレーザ施工装置のガス導出部3は、第一実施形態と同様に一つの縮径部31を備えて構成されている。そして、このガス導出部3の一端には、該一端の開口を塞ぐように、遮蔽板38が設けられており、この遮蔽板38によってガス導出部3の内部空間が、真空チャンバー2内に対して区画されている。そして、この遮蔽板38には、ガス導出部3の他端側から一端側に向けて照射されるレーザ照射部4(図1参照)のレーザLによって、遮蔽板38の厚さ方向に貫通する貫通孔39が形成されている(図6(b)参照)。
すなわち、遮蔽板38の貫通孔39は、施工ヘッド5を組み立てた後に、レーザ照射部4のレーザLを遮蔽板38に照射することによって形成される。ここで、遮蔽板38の厚さは、レーザLによって貫通孔39を容易に形成できるように、箔や薄膜等のように薄いことが好ましい。このような遮蔽板38の具体例としては、例えばアルミ箔、銅箔、セラミックス薄膜などが挙げられる。
このように貫通孔39が形成されることで、貫通孔39の孔径は、遮蔽板38を配した位置におけるレーザLの径と同等になる。また、ガス導出部3の内部空間は、この貫通孔39のみによって真空チャンバー2内に連通することになる。
このように貫通孔39が形成されることで、貫通孔39の孔径は、遮蔽板38を配した位置におけるレーザLの径と同等になる。また、ガス導出部3の内部空間は、この貫通孔39のみによって真空チャンバー2内に連通することになる。
本実施形態のレーザ施工装置によれば、第一実施形態と同様の効果を奏する。
また、ガス導出部3の内部空間と真空チャンバー2内とを連通させる貫通孔39の孔径が、レーザLを通過させるための最小限の径寸法に設定されるため、昇華蒸気が、真空チャンバー2内からガス導出部3内に入り込み、ガス導出部3の他端側(特にレーザ透過部材32)に到達することをさらに抑えることが可能となる。
さらに、遮蔽板38の貫通孔39は、遮蔽板38をガス導出部3に取り付けた後にレーザ照射部4のレーザLによって形成されるため、予めレーザLの径と同等の貫通孔39が形成された遮蔽板38をガス導出部3に取り付ける場合と比較して、貫通孔39が形成された遮蔽板38を、高い位置精度で容易に設けることができる。
また、ガス導出部3の内部空間と真空チャンバー2内とを連通させる貫通孔39の孔径が、レーザLを通過させるための最小限の径寸法に設定されるため、昇華蒸気が、真空チャンバー2内からガス導出部3内に入り込み、ガス導出部3の他端側(特にレーザ透過部材32)に到達することをさらに抑えることが可能となる。
さらに、遮蔽板38の貫通孔39は、遮蔽板38をガス導出部3に取り付けた後にレーザ照射部4のレーザLによって形成されるため、予めレーザLの径と同等の貫通孔39が形成された遮蔽板38をガス導出部3に取り付ける場合と比較して、貫通孔39が形成された遮蔽板38を、高い位置精度で容易に設けることができる。
なお、遮蔽板38は、上記第四実施形態のようにガス導出部3の一端に設けられることに限らず、少なくともガス導出部3の他端側を真空チャンバー2内に対して区画するように設けられればよい。したがって、遮蔽板38は、例えば図7に示すように、ガス導出部3の内部空間を一端側と他端側とに区画するように、ガス導出部3の内部に設けられてもよい。なお、図7に示す構成では、遮蔽板38よりもガス導出部3の一端側の内部空間にガスが導入されるが、例えば図6の場合と同様に、遮蔽板38よりもガス導出部3の他端側の内部空間にガスが導入されても構わない。
以上説明した本実施形態の構成は、図1〜5に示す構成にも各々適用することが可能である。
以上説明した本実施形態の構成は、図1〜5に示す構成にも各々適用することが可能である。
以上、本発明の詳細について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。
例えば、上述した全ての実施形態では、ガス導出部3内にレーザ透過部材32が配されているが、特に配されなくてもよい。この構成では、例えば、集光部42に備えてガス導出部3の他端側に配される集光レンズ(光学部品)45によって、真空チャンバー2の内部空間21が真空チャンバー2の外側に対して気密に封止されればよい。
例えば、上述した全ての実施形態では、ガス導出部3内にレーザ透過部材32が配されているが、特に配されなくてもよい。この構成では、例えば、集光部42に備えてガス導出部3の他端側に配される集光レンズ(光学部品)45によって、真空チャンバー2の内部空間21が真空チャンバー2の外側に対して気密に封止されればよい。
このようにレーザ透過部材32が無い構成であっても、上記実施形態でも述べたように、昇華蒸気はガス導出部3の他端まで到達し難いため、集光レンズ45に昇華蒸気が付着(蒸着)することを抑制できる。
また、この構成では、レーザ透過部材32を有する上記実施形態の構成と比較して、集光レンズ45から施工対象までの距離を短く設定できるため、施工ヘッド5の軸線O方向の長さをさらに短く設定して、レーザ施工装置のさらなる小型化も図ることができる。
また、この構成では、レーザ透過部材32を有する上記実施形態の構成と比較して、集光レンズ45から施工対象までの距離を短く設定できるため、施工ヘッド5の軸線O方向の長さをさらに短く設定して、レーザ施工装置のさらなる小型化も図ることができる。
さらに、上述した全ての実施形態では、レーザLが照射される施工対象Wの表面Waが平坦面となっているが、これに限ることは無く、例えば曲面であってもよい。
また、レーザ発振器41から集光部42へのレーザLの導入は、上述した実施形態のように光ファイバ43によって行われることに限らず、例えば反射鏡など任意の部品を用いてもよい。さらに、例えば、レーザ発振器41を集光部42に固定して、レーザLをレーザ発振器41から直接集光部42に導入してもよい。
また、レーザ発振器41から集光部42へのレーザLの導入は、上述した実施形態のように光ファイバ43によって行われることに限らず、例えば反射鏡など任意の部品を用いてもよい。さらに、例えば、レーザ発振器41を集光部42に固定して、レーザLをレーザ発振器41から直接集光部42に導入してもよい。
そして、本発明のレーザ施工装置は、上述した実施形態のように、施工対象Wの一部のみを真空チャンバー2内に包含する局所真空型レーザ溶接装置に適用されることに限らず、例えば図8に示すように、施工対象Wの全体を真空チャンバー12内に包含(収容)する全真空型のレーザ溶接装置にも適用することが可能である。
具体的に説明すれば、図8に示すレーザ施工装置10は、上記実施形態と同様のガス導出部3及び集光部42からなる施工ヘッド5を、真空チャンバー12内に配して構成されている。また、この施工ヘッド5は、真空チャンバー12内のロボットアーム11に取り付けられ、ロボットアーム11の駆動力によって真空チャンバー12内において移動可能となっている。
具体的に説明すれば、図8に示すレーザ施工装置10は、上記実施形態と同様のガス導出部3及び集光部42からなる施工ヘッド5を、真空チャンバー12内に配して構成されている。また、この施工ヘッド5は、真空チャンバー12内のロボットアーム11に取り付けられ、ロボットアーム11の駆動力によって真空チャンバー12内において移動可能となっている。
なお、ガス導出部3内にガスを導入するガス供給源34は、真空チャンバー12の外側に配され、ガス供給源34のガスは、例えば真空チャンバー12の内外に挿通された配管40によって、真空チャンバー内のガス導出部3に導入される。また、レーザ発振器41も、真空チャンバー12の外側に配され、レーザ発振器41のレーザLは、真空チャンバーの内外に挿通された光ファイバ43によって真空チャンバー12内の集光部42に伝送される。
以上のように構成されるレーザ施工装置10では、前述した第一実施形態と同様の効果を奏する。特に、施工ヘッド5の小型化を図ることができるため、真空チャンバー12内において施工ヘッド5を移動させる自由度が向上する。すなわち、レーザ施工装置10の汎用性向上を図ることができる。
以上のように構成されるレーザ施工装置10では、前述した第一実施形態と同様の効果を奏する。特に、施工ヘッド5の小型化を図ることができるため、真空チャンバー12内において施工ヘッド5を移動させる自由度が向上する。すなわち、レーザ施工装置10の汎用性向上を図ることができる。
また、本発明のレーザ施工装置は、溶接装置に適用されることに限らず、少なくとも真空中でレーザLによる施工対象に、溶接加工、穴あけ加工、切断加工等の任意の加工を施すレーザ施工装置に適用することが可能である。また、これに伴って、ガス導出部3の内部に導出されるガスは、第一実施形態において示した不活性ガスに限らず、少なくとも施工対象Wに対するレーザLの照射を妨げないガスであればよい。すなわち、上記ガスは、施工対象Wに施す加工に応じて適宜変更することが可能であり、例えば酸素や大気成分と同様の空気などであってもよい。
1,10…レーザ施工装置、2,12…真空チャンバー、21…内部空間、3…ガス導出部、31…縮径部、31A…第一縮径部(一方の縮径部)、31B…第二縮径部(他方の縮径部)、32…レーザ透過部材(光学部品)、35…拡径部、36…筒状部、38…遮蔽板、39…貫通孔、4…レーザ照射部、45…集光レンズ(光学部品)、L…レーザ、
O…軸線、W…施工対象、Wa…表面(被照射面)
O…軸線、W…施工対象、Wa…表面(被照射面)
Claims (7)
- 施工対象の少なくとも一部を包含する真空チャンバーと、
内部にガスが導入される筒状をなし、前記真空チャンバー内に連通する一端から該真空チャンバー内にガスを導出するガス導出部と、
前記ガス導出部の他端側から、該ガス導出部の一端を介して前記真空チャンバー内の前記施工対象にレーザを照射するレーザ照射部と、を備え、
前記ガス導出部が、その他端側から一端に向かうに従って漸次縮径する縮径部を有することを特徴とするレーザ施工装置。 - 前記レーザの光軸及び前記ガス導出部の軸線は、前記レーザが照射される前記施工対象の被照射面に直交する方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項1に記載のレーザ施工装置。
- 前記ガス導出部が、前記縮径部の前記一端側に連設されて前記一端に向かうに従って漸次拡径する拡径部を備えることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のレーザ施工装置。
- 前記ガス導出部が、前記縮径部の前記一端側に連設されて、前記縮径部の前記一端側の開口径と同一の内径を有する筒状部を備えることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のレーザ施工装置。
- 前記縮径部が、前記ガス導出部の軸線方向に複数連設され、
前記軸線方向に隣り合う二つの縮径部のうち一方の縮径部の前記他端側の内径が、当該一方の縮径部の前記他端側に開口する他方の縮径部の前記一端側の内径よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のレーザ施工装置。 - 前記ガス導出部に、少なくとも当該ガス導出部の他端側を前記真空チャンバー内に対して区画する遮蔽板が設けられ、
該遮蔽板には、前記ガス導出部の他端側から照射される前記レーザによって厚さ方向に貫通する貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のレーザ施工装置。 - 前記ガス導出部が、前記真空チャンバーに一体に固定され、
前記ガス導出部の他端側には、前記真空チャンバー内を該真空チャンバーの外側に対して気密に封止すると共に、前記レーザを透過可能な光学部品が設けられていることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のレーザ施工装置。
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