JP2015134364A - レーザ加工装置およびレーザ加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加工物の表面の目標点にレーザ光を照射して当該目標点を溶融させて加工するレーザ加工装置において、加工溝内にドロスが溜まらないようにドロスを適切に除去できるようにする。【解決手段】加工物２００の表面２０１の目標点２０２に対してレーザ光を照射するレーザ照射部１０と、目標点２０２の側方に環状に設けられ加工物２００に向けてガスを噴射する４個のガスノズル２０と、を備え、各ガスノズル２０において、ガスの噴射角度θは、加工物２００の表面２０１に対して同一な鋭角とされており、各ガスノズル２０において、ガスの噴射方向軸２１は、目標点２０２から所定距離ａ１、オフセットして外れた位置を向いており、この所定距離ａ１はすべてのガスノズル２０で同一距離とされ、各ガスノズル２０から噴射されたガスは、目標点２０２回りに旋回する渦流れを形成する。【選択図】図２

Description

本発明は、加工物の表面の目標点にレーザ光を照射して当該目標点を溶融させて加工するレーザ加工装置、および、そのようなレーザ装置を用いたレーザ加工方法に関する。

従来のこの種のレーザ加工装置としては、加工物と対向して設けられ加工物表面の目標点に対してレーザ光を照射するレーザ照射部と、加工中に加工物表面に発生するドロスを除去するために加工物に向けて空気等のガスを噴射するガスノズルとを備えたものが一般的である（たとえば特許文献１参照）。

ここで、このようなレーザ加工の場合、加工物を溶かして目標点に加工溝を形成することで加工を行うため、その溶けた物質が、加工物表面、特に加工溝内に付着する。これがドロスと呼ばれるものである。そこで、従来では、ガスノズルによって、加工物上の目標点に対してレーザ光の照射軸と同軸方向から、ガスを吹き付けることによって、ドロスを除去するようにしている。

特開２００２−２３９７７０号公報

しかし、上記従来のように、ガスをレーザ光の照射軸と同軸方向から加工物表面に吹きつけると、加工物の表面近傍にガスウォールが発生する。このガスウォールの発生メカニズムについて、図５（ａ）、（ｂ）を参照して具体的に述べる。なお、図５（ａ）中の加工溝２０３は断面を示している。

まず、図５（ｂ）ではガスノズル２０からのガス流れを各矢印にて示しているが、この図５（ｂ）に示されるように、ガスウォールＧＷは、吹き付けガスＧ１と加工物２００の表面２０１から跳ね返った跳ね返りガスＧ２とが衝突して圧力が上昇（たとえば０．１５ＭＰａ以上）することにより発生する圧力壁である。

そして、レーザ加工においては、図５（ａ）に示されるように、上記ガスノズル２０からの吹き付けガスＧ１を上記同軸方向にて噴射しつつ、レーザ照射部１０から加工物２００の表面２０１の目標点２０２にレーザ光Ｌを照射することによって、加工溝２０３が形成される。このとき、図５（ａ）中の黒点に示されるように、ドロスＤが発生する。

ここで、上記ガスウォールＧＷが発生すると、図５（ａ）中の矢印Ｙに示されるように、加工物２００の表面２０１から飛散していくはずのドロスＤが、ガスウォールＧＷによって押さえ付けられてしまい、加工溝２０３内に残りやすくなる。

特に、複数回のレーザ照射で切断加工する場合は、１回のレーザ照射では加工溝２０３が貫通しないため、加工完了までに加工溝２０３内にドロスＤが溜まりやすい。そして、加工溝２０３内にドロスＤが付着して残ると、次のレーザ照射時には、ドロスＤに遮られて加工物２００までレーザ光Ｌが届きにくくなる。そのため、加工完了までに要するレーザ照射回数が多くなる等の問題が生じる。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、加工物の表面の目標点にレーザ光を照射して当該目標点を溶融させて加工するレーザ加工装置において、加工溝内にドロスが溜まらないようにドロスを適切に除去できるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、加工物（２００）の表面（２０１）の目標点（２０２）にレーザ光を照射して当該目標点を溶融させて加工するレーザ加工装置であって、
加工物と対向して設けられ加工物に対してレーザ光を照射するレーザ照射部（１０）と、目標点の側方に環状に設けられ加工物に向けてガスを噴射する３個以上のガスノズル（２０）と、を備え、ガスノズルのそれぞれにおいて、ガスの噴射角度（θ）は、加工物の表面に対して同一な鋭角とされており、ガスノズルのそれぞれにおいて、ガスの噴射方向軸（２１）は、目標点から所定距離（ａ１）オフセットして外れた位置を向いており、このオフセットの所定距離はすべてのガスノズルで同一距離とされており、それぞれのガスノズルから噴射されたガスは、目標点回りに旋回する渦流れを形成するようになっていることを特徴とする。

それによれば、３個以上のガスノズルを目標点回りに環状に配置し、各ガスノズルのガス噴射方向軸を目標点から同一距離、オフセットさせるとともに、さらにガスの噴射角度を加工物の表面に対して鋭角にすることで斜め方向から噴射する構成となる。

そのため、すべてのガスノズルから噴射されたガスが目標点に集中せず、目標点から同一距離、離れた部位に吹き付けられることになる。これにより、すべてガスノズルからのガスが１点に集中することによるガス圧力の上昇が防止でき、ひいてはガスウォールの形成を防止できる。

また、この構成により、上記した渦流れが形成されるから、目標点に形成される加工溝内のドロスを適切に吹き上げて除去することが可能となる。また、一方向からのガス噴射では、曲線状の溝加工の場合、加工溝内のドロスを除去しにくいが、渦流れなので当該曲線加工にも対応できる。よって、本発明によれば、加工溝内にドロスが溜まらないようにドロスを適切に除去することができる。

また、請求項６に記載の発明は、加工物（２００）と対向して設けられ加工物の表面（２０１）の目標点（２０２）に対してレーザ光を照射するレーザ照射部（１０）と、目標点の側方に環状に設けられ加工物に向けてガスを噴射する３個以上のガスノズル（２０）と、を備えるレーザ加工装置を用いて、加工物を加工するレーザ加工方法であり、さらに、次のような特徴点を有するものである。

・レーザ照射部から、目標点にレーザ光を照射して当該目標点を溶融させるレーザ照射工程と、レーザ光の照射時に３個以上のガスノズルから、加工物に向けてガスを噴射するガス噴射工程と、を備えること。

・ガス噴射工程では、ガスノズルのそれぞれにおいて、ガスの噴射角度（θ）を、加工物の表面に対して同一な鋭角とするとともに、ガスの噴射方向軸（２１）を、目標点から所定距離（ａ１）オフセットして外れた位置に向けつつ、このオフセットの所定距離をすべての前記ガスノズルで同一距離とした状態とし、この状態で、それぞれのガスノズルからガスを噴射することにより、当該噴射されたガスによって、目標点回りに旋回する渦流れを形成するようにしたこと。請求項６は、このような特徴点を有するレーザ加工方法を提供するものである。

それによれば、上記請求項１に記載のレーザ加工装置を用いて、加工溝内にドロスが溜まらないようにドロスを適切に除去することのできるレーザ加工方法を実現することができる。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

本発明の実施形態にかかるレーザ加工装置を示す概略断面図である。 図１中のヘッド近傍を拡大して示す概略断面図である。 図１中の複数個のガスノズルの平面的な配置関係を示す概略平面図である。 図１中のガスノズルによるガスの噴射角度とガス流れの様子を示す図である。 ガスウォールの発生メカニズムを示す図であり、（ａ）はガスウォールによるドロスの跳ね返りの様子を示す一部切り欠き断面図、（ｂ）はガスウォールを発生するガス流れの様子を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

まず、本実施形態にかかるレーザ加工装置について、図１〜図４を参照して述べる。このレーザ加工装置は、たとえば自動車などの車両に搭載される車両用の各種電子装置における部品を加工、製造するための装置として適用されるものである。

本実施形態のレーザ加工装置は、加工物２００の表面２０１の目標点２０２にレーザ光を照射して当該目標点２０２を溶融させて加工するものである。具体的には、当該目標点２０２にて加工溝を形成するものである。

このレーザ加工装置は、大きくは、加工物２００と対向して設けられ加工物２００に対してレーザ光を照射するレーザ照射部１０と、目標点２０２の側方に環状に設けられ加工物２００に向けてガスを噴射する３個以上のガスノズル２０と、を備えて構成されている。ここでは、ガスノズル２０は４個設けられている（図４参照）。

加工物２００はＳｉＣやＳｉ等の半導体、金属、セラミックあるいは樹脂等よりなる。ここで、目標点２０２とは、レーザ光が照射される点（照射点）であり、この目標点２０２にて加工溝が形成されるようになっている。

図１に示されるように、レーザ照射部１０は、レーザ光を発振する光源１１と、光源１１から発振されたレーザ光を目標点２０２にて集約するためのレンズ１２とにより構成されている。ここで、光源１１から発振されるレーザ光としては、ＹＡＧ、ＣＯ２（二酸化炭素）、半導体等のレーザが挙げられる。そして、図１に示されるレーザ光の照射軸１３に沿って、レーザ光はレーザ照射部１０から目標点２０２に到達する。

なお、本実施形態では、図１に示されるように、レーザ照射部１０の下方において、後述する中空部５１とレーザ照射部１０との間、具体的には中空部５１とレンズ１２との間には、レーザ照射部１０を保護する保護フィルタ１４が設けられている。この保護フィルタ１４は、レーザ光を透過するがドロス等の汚れを透過しないものであり、材質は限定しないが、たとえばガラス等よりなる。

そして、図１、図２に示されるように、４個のガスノズル２０は、一体部材３０におけるヘッド４０に一体に設けられている。ここで、一体部材３０は、目標点２０２とレーザ照射部１０および保護フィルタ１４との間に配置されたもので、ヘッド４０と中空構造体５０とが一体化されたものである。

中空構造体５０は、レーザ光の照射軸１３方向に延びる中空部５１を有する円筒状をなすものである（図１、図２参照）。この中空部５１は、目標点２０２に面して開口する円柱状の空間形状をなしており、レーザ照射部１０からのレーザ光を目標点２０２まで通すものである。

図１、図２に示されるように、ヘッド４０は、中空構造体５０の先端部（目標点２０２側の端部）に位置し、円筒形状である中空構造体５０よりも外径が大きく突出する円筒形状をなしている。このようなヘッド４０および中空構造体５０よりなる一体部材３０は、アルミニウム等の金属よりなる。

ここで、一体部材３０の表面、特に、レーザ光に面する表面である中空部５１の内面やヘッド４０の表面には、黒色処理がなされ、レーザ光によるダメージを防止するようにしている。このような黒色処理は、たとえば、アルミニウムに対するアルマイト処理等によりなされている。

そして、図１〜図４に示されるように、それぞれのガスノズル２０は、ヘッド４０内にて細長の直線的な円筒状の通路として構成されている。このガスノズル２０は、限定するものではないが、たとえば直径１ｍｍの円筒とされる。それぞれのガスノズル２０からは、加工物２００の表面２０１に向けてガスが噴射されるようになっている。

このガスは典型的には空気だが、その他、窒素や不活性ガス等が使用される。具体的には、ガスノズル２０に対して、図示しない配管を介して工業エアやガスボンベからガスが送られるようになっている。ここで、ガスの噴射圧、すなわち吹き付け圧力は、限定するものではないが、たとえば０．６ＭＰａ程度である。

また、本実施形態では、図２、図３に示されるように、４個のガスノズル２０のそれぞれにおいて、ガスの噴射角度θは、加工物２００の表面２０１に対して４個ともに同一な鋭角とされている。ここでは、ガスの噴射角度θとは、円筒状通路であるガスノズル２０の中心軸と加工物２００の表面２０１とのなす角度である。

ここで、このガスの噴射角度θは３０°以下であることが望ましい。本発明者の実験やシミュレーションによれば、ガスの噴射角度θを３０°以下とすれば、跳ね返りガスＧ２が少なくなり、圧力上昇が抑えられ、ガスウォールの発生を防止できることを確認している。

なお、ガスの噴射角度θが３０°を超えると、図３中の矢印に示されるように、吹き付けガスＧ１と跳ね返りガスＧ２とが発生し、これらが衝突することでガスウォールＧＷが発生しやすくなる。さらに、ガスの噴射角度θを２５°以下とすれば、より確実にガスウォールＧＷの発生防止を行える。

また、本実施形態では、図４に示されるように、目標点２０２の側方に環状に設けられた４個のガスノズル２０は、目標点２０２を中心に対称的に配置されている。そして、図２、図４に示されるように、ガスノズル２０のそれぞれにおいて、ガスの噴射方向軸２１は、目標点２０２から所定距離ａ１、オフセットして外れた位置を向いており、このオフセットの所定距離ａ１はすべてのガスノズル２０で同一距離とされている。

なお、本実施形態では、ガスの噴射方向軸２１は、上記した円筒状通路であるガスノズル２０の中心軸であり、この噴射方向軸２１と加工物２００の表面２０１とのなす角度が、上記したガスの噴射角度θである。

つまり、上記オフセット構成とは、ガスの噴射方向軸２１が、目標点２０２を向いておらず、目標点２０２よりも外側に所定距離ａ１、離れた点を向いていることを意味する。さらに言うならば、それぞれのガスノズル２０におけるガスの噴射方向軸２１が加工物２００の表面２０１と交わる点は、目標点２０２を中心として当該所定距離ａ１を半径とする円周上に位置している。

たとえば、このオフセットの所定距離ａ１は、限定するものではないが、各ガスノズル２０について０．５ｍｍである。なお、オフセットの所定距離ａ１がすべてのガスノズル２０で同一距離であることとは、完全に同一であることのみを意味するものではなく、加工誤差や組み付け誤差等を含めて均等論の範囲で同一であることを意味するものであることはもちろんである。

そして、本実施形態では、３個以上（本実施形態では４個）のガスノズル２０を目標点２０２回りに環状に配置し、さらに上記オフセット構成とすることで、それぞれのガスノズル２０から噴射されたガスは、加工物２００の表面２０１上にて目標点２０２回りに旋回する渦流れＦ１を形成するようになっている。

ここで、渦流れＦ１は、図１中の２個の波線矢印で示してある。この渦流れＦ１は、上記オフセット構成により、各ガスノズル２０からのガスが合成された流れとなって、当該ガスが目標点２０２回りに旋回するものであり、加工物２００の表面２０１の上方に向かって旋回していくものである。

ここでは、目標点２０２の上方に中空構造体５０の中空部５１が設けられているため、図１に示されるように、渦流れＦ１は、レーザ照射部１０に向かって中空部５１内を昇っていく。これにより、渦流れＦ１とともにドロスが中空部５１に入っていくようにすることができるため、ドロスが加工物２００の表面２０１に散在しにくくなるという利点がある。

さらに言えば、中空部５１の開口サイズは、上記したオフセットの所定距離ａ１を半径とする円よりも大きいことが望ましい。それによれば、中空部５１の開口サイズを渦流れＦ１における旋回の直径よりも大きいものにできることから、ドロスが、渦流れＦ１とともに、より中空部５１に入り込みやすくなる。

ここで、図２に示されるようにヘッド４０の先端面と加工物２００の表面２０１とは離れていることはもちろんであるが、これら両者の距離ａ２は、たとえば１ｍｍ程度であることが望ましい。これにより、渦流れＦ１が適切に中空部５１に入っていく。この距離ａ２が大きすぎると、渦流れＦ１の一部が中空部５１に入らず、ヘッド４０の先端面に沿って中空部５１の側方にはみ出してしまいやすくなる。

また、本実施形態では、ここで、図１に示されるように、一体部材３０は、中空構造体５０における上端側（レーザ照射部１０側）にて、金属等よりなる支持部材７０に固定されて支持されている。また、上述したが、レーザ照射部１０と中空部５１との間には、保護フィルタ１４が設けられている。

ここにおいて、本実施形態では、保護フィルタ１４の側方に位置する支持部材７０の部分に、ブローガスノズル６０が設けられている。このブローガスノズル６０は、中空部５１と保護フィルタ１４との間に対して、レーザ光の照射軸１３と直交する方向にブローガスＢＧを噴射するものである。

このブローガスＢＧは、上記ガスノズル２０からのガスと同様、典型的には空気だが、その他、窒素や不活性ガス等が使用される。具体的には、ブローガスノズル６０に対して、図示しない配管を介して工業エアやガスボンベからガスが送られるようになっている。このブローガスＢＧの噴射圧、すなわち吹き付け圧力は、限定するものではないが、たとえば最大０．６ＭＰａ程度である。

このブローガスノズル６０を備えた構成によれば、渦流れＦ１によって中空部５１からレーザ照射部１０側へ上がってくるドロスを、保護フィルタ１４に到達する前にブローガスＢＧで吹き飛ばして除去できる。そのため、保護フィルタ１４へのドロスの付着を防止することができる。

もし、ドロスが保護フィルタ１４に付着してしまうと、保護フィルタ１４を通過するレーザ透過率が低下し、レーザ光による加工物２００の加工ができなくなってしまう。しかし、本実施形態によれば、そのような不具合を回避できる。

なお、中空部５１と保護フィルタ１４とが接近し過ぎて当該両者の間隔が狭くなりすぎると、当該間隔にブローガスノズル６０を通過させてドロスを除去するには、かなりの吹き付け圧力を要するものになってしまう。そのため、当該間隔は或る程度の広さを持つことが望ましい。

限定するものではないが、たとえば、図１に示されるブローガスノズル６０の中心軸と保護フィルタ１４との距離ａ３は１０ｍｍ程度、ブローガスノズル６０の中心軸と中空部５１との距離は１５ｍｍ程度である。

以上のように、本実施形態によれば、４個のガスノズル２０を加工物２００の表面２０１上にて目標点２０２回りに環状に配置し、各ガスノズル２０のガスの噴射方向軸２１を目標点２０２から同一の所定距離ａ１、オフセットさせている。さらに、ガスの噴射角度θを加工物２００の表面２０１に対して鋭角にすることで斜め方向から噴射する構成とされている。

そのため、本実施形態のレーザ加工装置によれば、すべてのガスノズル２０から噴射されたガスが目標点２０２に集中することなく、目標点２０２から同一距離、離れた部位に吹き付けられることになる。これにより、すべてガスノズル２０からのガスが１点に集中することによるガス圧力の上昇が防止でき、ひいてはガスウォールＧＷの形成を防止することができる。

また、ガスの噴射角度θを３０°以下とした場合でも、当該ガスの１点集中による圧力上昇が発生するとガスウォールＧＷが発生する可能性があるが、所定距離ａ１、オフセットする構成によって、当該ガスの一点集中が防止できるので、ガスウォールＧＷ発生の懸念は無くなる。

また、上記オフセット構成により、上記渦流れＦ１が形成されるから、目標点２０２に形成される加工溝内のドロスを適切に吹き上げて除去することが可能となる。さらに、上述のように、渦流れＦ１を中空部５１内に入って行くようにすることで、加工物２００の表面２０１におけるドロスの散在を防止することができ、好ましい。

また、仮に、ガスノズル２０が１個の場合、ガスの噴射は一方向からとなる。この場合、直線的な加工溝を形成する場合にはさほど問題無いが、曲線状の加工溝を形成する場合には、曲がっていく加工溝内にガスを吹き付けるために１個のガスノズル２０を回転させる等の動作が必要となる。

しかし、本実施形態では、４個のガスノズル２０からのガスによってガスの渦流れＦ１が形成されるので、加工溝が曲がって行ったとしても、それに合わせて各ガスノズル２０を移動させることなく、加工溝内のドロスを、ガスによって吹き上げることが可能となる。つまり、本実施形態によれば、曲線加工にも適切に対応が可能となる。

このように、本実施形態によれば、加工物２００の表面２０１の目標点２０２にレーザ光を照射して当該目標点２０２を溶融させて加工するレーザ加工装置として、曲線加工にも適切に対応しつつ、加工溝内にドロスが溜まらないようにドロスを適切に除去できる装置が提供される。

また、本実施形態では、すべてのガスノズル２０は、ヘッド４０に一体に設けられることで単一の部材で構成されている。そのため、各ガスノズル２０が独立した部材である場合に比べて、ガスノズル２０を装置に組み付ける際に、当該組み付けの簡素化や、当該組み付けによる各ガスノズル２０同士の位置ずれを防止できる等の利点がある。

また、本実施形態によれば、本実施形態のレーザ加工装置を用いて、曲線加工にも適切に対応しつつ、加工溝内にドロスが溜まらないようにドロスを適切に除去できるレーザ加工方法が提供される。

具体的に、このレーザ加工方法は、加工物２００と対向して設けられ加工物２００の表面２０１の目標点２０２に対してレーザ光を照射するレーザ照射部１０と、目標点２０２の側方に環状に設けられ加工物に向けてガスを噴射する４個のガスノズル２０と、を備えるレーザ加工装置を用いて、加工物２００を加工するレーザ加工方法である。

このレーザ加工方法では、レーザ照射部１０から、目標点２０２にレーザ光を照射して当該目標点２０２を溶融させるレーザ照射工程と、レーザ光の照射時に４個のガスノズル２０から、加工物２００に向けてガスを噴射するガス噴射工程と、を備える。つまり、加工物２００を加工するレーザ照射工程と、加工時に発生するドロスを除去するガス噴射工程とを、同時に行うことで、加工を行うものである。

ここにおいて、上記ガス噴射工程では、ガスノズル２０のそれぞれにおいて、ガスの噴射角度θを、加工物２００の表面２０１に対して同一な鋭角とする。それとともに、ガスの噴射方向軸２１を、目標点２０２から所定距離ａ１、オフセットして外れた位置に向けつつ、このオフセットの所定距離ａ１をすべてのガスノズル２０で同一距離とした状態とする。

そして、上記ガス噴射工程では、この状態で、それぞれのガスノズル２０からガスを噴射することにより、当該噴射されたガスによって、目標点２００回りに旋回する渦流れＦ１を形成するようにしている。本実施形態によれば、このような特徴点を有するレーザ加工方法が実現される。

それによれば、上記した本実施形態のレーザ加工装置を用いて、加工溝内にドロスが溜まらないようにドロスを適切に除去することのできるレーザ加工方法を提供することができるのである。

（他の実施形態）
なお、ガスノズル２０は、上記した目標点２０２回りの環状配置、噴射角度θおよびオフセット構成を持つものであれば、３個以上であればよい。３個以上であれば上記渦流れＦ１を形成できるためである。すなわち、ガスノズル２０は上記した４個以外にも、３個でもよいし、５個以上であってもよい。

また、上記したオフセットの所定距離ａ１、加工物２００の表面２０１とヘッド４０との距離ａ２については、ガスノズル２０の径、ヘッド４０の径、中空部５１の径等のパラメータにより、適宜変動するものである。

また、上記したレーザ加工装置におけるレーザ照射部１０、保護フィルタ１４、支持部材７０、および、一体部材３０といった各部材は、適宜、図示しない筺体等に固定されて組み付けられたものであることはもちろんである。

また、レーザ加工装置としては、少なくとも上記したレーザ照射部１０と、複数個のガスノズル２０を有するものであればよく、たとえば、上記した中空構造体５０やブローガスノズル６０は省略された構成であってもよい。

仮に、中空構造体５０やブローガスノズル６０が省略されたものであっても、上記したオフセット構成を備えていることにより、ガスウォール発生防止および渦流れＦ１による加工溝内のドロス除去という格段の効果が発揮されることは言うまでもない。

また、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能であり、また、上記各実施形態は、上記の図示例に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。

１０ レーザ照射部
２０ ガスノズル
２１ ガスの噴射方向軸
２００ 加工物
２０１ 加工物の表面
２０２ 目標点
ａ１ オフセットの所定距離
θ ガスの噴射角度

Claims (7)

1. 加工物（２００）の表面（２０１）の目標点（２０２）にレーザ光を照射して当該目標点を溶融させて加工するレーザ加工装置であって、
   前記加工物と対向して設けられ前記加工物に対して前記レーザ光を照射するレーザ照射部（１０）と、
   前記目標点の側方に環状に設けられ前記加工物に向けてガスを噴射する３個以上のガスノズル（２０）と、を備え、
   前記ガスノズルのそれぞれにおいて、前記ガスの噴射角度（θ）は、前記加工物の表面に対して同一な鋭角とされており、
   前記ガスノズルのそれぞれにおいて、前記ガスの噴射方向軸（２１）は、前記目標点から所定距離（ａ１）オフセットして外れた位置を向いており、このオフセットの所定距離はすべての前記ガスノズルで同一距離とされており、
   それぞれの前記ガスノズルから噴射された前記ガスは、前記目標点回りに旋回する渦流れを形成するようになっていることを特徴とするレーザ加工装置。
2. 前記ガスの噴射角度は３０°以下であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
3. 前記目標点と前記レーザ照射部との間には、前記レーザ光の照射軸（１３）方向に延びるとともに前記目標点に面して開口する円柱状の空間形状をなし、且つ、前記レーザ光が通る中空部（５１）を有する中空構造体（５０）が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ加工装置。
4. 前記中空部の開口サイズは、前記オフセットの所定距離を半径とする円よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載のレーザ加工装置。
5. 前記レーザ照射部と前記中空部との間には、前記レーザ照射部を保護する保護フィルタ（１４）が設けられており、
   前記保護フィルタの側方には、前記中空部と前記保護フィルタとの間に対して、前記レーザ光の照射軸と直交する方向にブローガスを噴射するブローガスノズル（６０）が設けられていることを特徴とする請求項３または４に記載のレーザ加工装置。
6. 加工物（２００）と対向して設けられ前記加工物の表面（２０１）の目標点（２０２）に対してレーザ光を照射するレーザ照射部（１０）と、前記目標点の側方に環状に設けられ前記加工物に向けてガスを噴射する３個以上のガスノズル（２０）と、を備えるレーザ加工装置を用いて、
   前記加工物を加工するレーザ加工方法であって、
   前記レーザ照射部から、前記目標点に前記レーザ光を照射して当該目標点を溶融させるレーザ照射工程と、
   前記レーザ光の照射時に前記３個以上のガスノズルから、前記加工物に向けて前記ガスを噴射するガス噴射工程と、を備えており、
   前記ガス噴射工程では、前記ガスノズルのそれぞれにおいて、前記ガスの噴射角度（θ）を、前記加工物の表面に対して同一な鋭角とするとともに、前記ガスの噴射方向軸（２１）を、前記目標点から所定距離（ａ１）オフセットして外れた位置に向けつつ、このオフセットの所定距離をすべての前記ガスノズルで同一距離とした状態とし、
   この状態で、それぞれの前記ガスノズルから前記ガスを噴射することにより、当該噴射された前記ガスによって、前記目標点回りに旋回する渦流れを形成するようにしたことを特徴とするレーザ加工方法。
7. 前記ガスの噴射角度を３０°以下とすることを特徴とする請求項６に記載のレーザ加工方法。

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