JP2016175090A - 加工用ノズルおよび加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水中加工を行う際の気体領域の内側への水の流入を防止すること。【解決手段】ガス噴射ノズル３Ｂと、ガス噴射ノズル３Ｂの周囲を取り囲むと共にガス噴射ノズル３Ｂの向きに沿う方向に向けて配置された水噴射ノズル３Ｃと、水噴射ノズル３Ｃの周囲を取り囲むと共に水噴射ノズル３Ｃの噴射口３Ｃａの後側から前側に延在して配置され水噴射ノズル３Ｃとの間で水噴射ノズル３Ｃの向きに沿って連通する通路３Ｄａをなす補助ノズル３Ｄと、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、水中にて被加工物に対して加工を行う際に加工部位に向けて配置されて気体領域をなす加工用ノズル、および当該加工用ノズルが適用される加工装置に関する。

例えば、特許文献１に、レーザ切断装置が示されている。このレーザ切断装置は、レーザビームを通す切断用ノズルを備えている。切断用ノズルは、レーザビームによって溶融した溶融物を吹き飛ばすためのアシストガスを噴射するアシストガスノズルと、アシストガスを保護するためのシールドガスを噴射するシールドガスノズルとを有し、アシストガスノズルは、内側ノズルと外側ノズルとからなる二重ノズル構造を有し、内側ノズルは、レーザビームを通すとともに酸素含有ガスを噴射し、外側ノズルは、内側ノズルと同軸的に配置されることが示されている。また、特許文献１は、レーザ切断装置を水中切断に用いるため、アシストガス、シールドガスおよび加圧水カーテンを噴射することが示されている。加圧水カーテンは、アシストガスノズルおよびシールドガスノズルを囲むように環状に配置され、アシストガスノズルおよびシールドガスノズルに対して同軸的に配置される加圧水カーテンノズルにより噴射される。

特開２０１１−１７７７８８号公報

特許文献１に示されるような加圧水カーテンノズルは、アシストガスおよびシールドガスからなる気体領域であるドライスポットへの水の流入を防止する。そして、ドライスポットへの水の流入を安定して防止するには、加圧水カーテンノズルから噴射する加圧水が環状の加圧水カーテンを安定的に形成する必要がある。しかし、加圧水カーテンを安定的に形成するには、噴射される加圧水の環状の中心からの径方向の幅を広くすればよいが、多量の加圧水を噴射する必要があり、このような多量の加圧水を噴射するためのポンプや配管などの大型化や強度向上により周辺機器に係る設備コストが多大となる。一方、加圧水カーテンに代えてエアカーテンを用いる場合も考えられるが、加圧水カーテンと同様に、環状のエアカーテンを安定的に形成するには、噴射される加圧空気の環状の中心からの径方向の幅を広くすればよいが、多量の加圧空気を噴射する必要があり、このような多量の加圧空気を噴射するための送風機や配管などの大型化や強度向上により周辺機器に係る設備コストが多大となる。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、水中加工を行う際の気体領域の内側への水の流入を防止することのできる加工用ノズルおよび加工装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、第１の発明の加工用ノズルは、ガス噴射ノズルと、前記ガス噴射ノズルの周囲を取り囲むと共に前記ガス噴射ノズルの向きに沿う方向に向けて配置された水噴射ノズルと、前記水噴射ノズルの周囲を取り囲むと共に前記水噴射ノズルの噴射口の後側から前側に延在して配置され前記水噴射ノズルとの間で前記水噴射ノズルの向きに沿って連通する通路をなす補助ノズルと、を備えることを特徴とする。

この加工用ノズルによれば、ガス噴射ノズルから噴射されたガスにより被加工物の加工部位にドライスポットが形成され、かつ水噴射ノズルから噴射された水によりドライスポットの周囲に水カーテンが形成され、さらに、水噴射ノズルから噴射された水による引き込み作用により補助ノズルの通路に水流が発生し、水噴射ノズルから噴射された水による水カーテンの水量が増加される。この結果、水カーテンによるドライスポットへの水の流入の防止効果を向上することができる。

また、第２の発明の加工用ノズルは、第１の発明において、前記水噴射ノズルは、噴射口が外側に向けて配置され、前記補助ノズルは、前記水噴射ノズルの前記噴射口の向きに沿って前端が外側に広がって形成されていることを特徴とする。

この加工用ノズルによれば、水カーテンを被加工物に向けて末広がりに形成することができ、被加工物に衝突した水カーテンの水を外側に押し出すことで、ドライスポットへの水の流入の防止効果をさらに向上することができる。

また、第３の発明の加工用ノズルは、第１または第２の発明において、前記補助ノズルは、前記ガス噴射ノズルおよび前記水噴射ノズルの噴射口の前側にて前端に至る途中が窄まる狭窄部が形成されていることを特徴とする。

補助ノズルを設けない場合は、ガス噴射ノズルの噴射口を出た直後の位置で、アシストガスの圧力が最も降下する圧力降下ピーク点があり、当該圧力降下ピーク点から被加工物に向かって徐々に圧力が上昇する。このような場合、ガス噴射ノズルの噴射口の付近が圧力降下ピーク点であるため、圧力低下により周囲の水を引き込むことになり、ドライスポットへの水の流入の恐れがある。これに対し、この加工用ノズルによれば、補助ノズルに狭窄部を形成することで、狭窄部のノズル作用により圧力降下ピーク点がガス噴射ノズルの噴射口の付近から前側に離れた位置に移動すると共に、圧力降下ピークが大きくなる。この結果、水カーテンにおいては、その流速が増加することになり水量が増加するため、ドライスポットへの水の流入の防止効果をさらに向上することができる。

上述の目的を達成するために、第４の発明の加工装置は、第１〜第３のいずれか１つの発明に記載の加工用ノズルと、前記ガス噴射ノズルにガスを供給するガス供給部と、前記水噴射ノズルに水を供給する水供給部と、前記ガス噴射ノズルのガス噴射領域内を加工領域として設けられた加工ヘッドと、を備えることを特徴とする。

この加工装置によれば、水カーテンによるドライスポットへの水の流入の防止効果を向上することで、加工精度を向上することができる。

上述の目的を達成するために、第５の発明の加工用ノズルは、第一ガス噴射ノズルと、前記第一ガス噴射ノズルの周囲を取り囲むと共に前記第一ガス噴射ノズルの向きに沿う方向に向けて配置された第二ガス噴射ノズルと、前記第二ガス噴射ノズルの流路の内面に設けられた突状部と、を備えることを特徴とする。

この加工用ノズルによれば、第一ガス噴射ノズルから噴射されたガスにより被加工物の加工部位にドライスポットが形成され、かつ第二ガス噴射ノズルから噴射されたガスによりドライスポットの周囲にエアカーテンが形成され、さらに、第二ガス噴射ノズルから噴射されたガスが突状部により縦渦となり安定して直進する噴流となる。この結果、比較的少量のガスであってもエアカーテンを安定化させることができ、ドライスポットへの水の流入の防止効果を向上することができる。

また、第６の発明の加工用ノズルは、第５の発明において、前記突状部は、前記第二ガス噴射ノズルの流路の噴射口に向けて徐々に断面積を増加して形成されていることを特徴とする。

この加工用ノズルによれば、突状部の断面積が徐々に増加する内面に沿ってガスが流れ、断面積が最大となった部分で剥離することから縦渦が発生しやすくなるため、エアカーテンをより安定化させることができ、ドライスポットへの水の流入の防止効果をさらに向上することができる。

また、第７の発明の加工用ノズルは、第５の発明において、前記第二ガス噴射ノズルは、前記第一ガス噴射ノズルの周囲を取り囲む複数の流路を有し、前記突状部は、前記第二ガス噴射ノズルの各流路の内側内面に螺旋状に設けられていることを特徴とする。

この加工用ノズルによれば、突状部が第二ガス噴射ノズルの流路の内側内面に螺旋状に設けられているため、縦渦が発生しやすくなり、エアカーテンをより安定化させることができ、ドライスポットへの水の流入の防止効果をさらに向上することができる。

また、第８の発明の加工用ノズルは、第５〜第７のいずれか１つの発明において、前記第二ガス噴射ノズルは、外側に向けて配置されていることを特徴とする。

この加工用ノズルによれば、エアカーテンを被加工物に向けて末広がりに形成することができ、被加工物に衝突したエアカーテンのシールドガスを外側に押し出すことで、ドライスポットへの水の流入の防止効果をさらに向上することができる。

また、第９の発明の加工用ノズルは、第５〜第８のいずれか１つの発明において、前記第二ガス噴射ノズルの全周囲を取り囲む筒状に形成されて前記第二ガス噴射ノズル側の端部が閉塞されつつ前記第二ガス噴射ノズルの向きに沿って延在して設けられており弾性部材で形成されると共に外側に拡張可能に形成された被覆部材をさらに備えることを特徴とする。

この加工用ノズルによれば、被覆部材の延在端が被加工物に当接し、この被覆部材が弾性により変形しつつ外側に拡張することで、エアカーテンと共にドライスポットの周囲を覆うため、ドライスポットへの水の流入の防止効果を向上することができる。

上述の目的を達成するために、第１０の発明の加工装置は、第５〜第９のいずれか１つの発明に記載の加工用ノズルと、前記第一ガス噴射ノズルにガスを供給する第一ガス供給部と、前記第二ガス噴射ノズルにガスを供給する第二ガス供給部と、前記第一ガス噴射ノズルのガス噴射領域内を加工領域として設けられた加工ヘッドと、を備える。

この加工装置によれば、エアカーテンによるドライスポットへの水の流入の防止効果を向上することで、加工精度を向上することができる。

上述の目的を達成するために、第１１の発明の加工用ノズルは、第一ガス噴射ノズルと、前記第一ガス噴射ノズルの周囲を取り囲むと共に前記第一ガス噴射ノズルの向きに沿う方向に向けて配置された第二ガス噴射ノズルと、前記第二ガス噴射ノズルの全周囲を取り囲む筒状に形成されて前記第二ガス噴射ノズル側の端部が閉塞されつつ前記第二ガス噴射ノズルの向きに沿って延在して設けられており弾性部材で形成されると共に外側に拡張可能に形成された被覆部材と、を備えることを特徴とする。

この加工用ノズルによれば、第一ガス噴射ノズルから噴射されたガスにより被加工物の加工部位にドライスポットが形成され、かつ第二ガス噴射ノズルから噴射されたガスによりドライスポットの周囲にエアカーテンが形成され、さらに、第二ガス噴射ノズルによるエアカーテンの周囲が被覆部材で被覆される。被覆部材は、延在端が被加工物に当接し、この被覆部材が弾性により変形しつつ外側に拡張することで、エアカーテンと共にドライスポットの周囲を覆うため、ドライスポットへの水の流入の防止効果を向上することができる。

上述の目的を達成するために、第１２の発明の加工装置は、第１１の発明に記載の加工用ノズルと、前記第一ガス噴射ノズルにガスを供給する第一ガス供給部と、前記第二ガス噴射ノズルにガスを供給する第二ガス供給部と、前記第一ガス噴射ノズルのガス噴射領域内を加工領域として設けられた加工ヘッドと、を備えることを特徴とする。

この加工装置によれば、エアカーテンに加えて被覆部材によりドライスポットへの水の流入の防止効果を向上することで、加工精度を向上することができる。

本発明によれば、水中加工を行う際の気体領域の内側への水の流入を防止することができる。

図１は、本発明の実施形態１に係る加工装置の概略構成図である。 図２は、図１のＡ−Ａ断面拡大図である。 図３は、本発明の実施形態１に係る加工装置の加工用ノズルの概略構成図である。 図４は、本発明の実施形態１に係る加工装置の加工用ノズルの概略構成図である。 図５は、本発明の実施形態１に係る加工装置の他の例の概略構成図である。 図６は、本発明の実施形態２に係る加工装置の概略構成図である。 図７は、図６のＢ−Ｂ断面拡大図である。 図８は、他の例を示す図６のＢ−Ｂ断面拡大図である。 図９は、本発明の実施形態２に係る加工装置の加工用ノズルにおける突状部の拡大斜視図である。 図１０は、本発明の実施形態２に係る加工装置の加工用ノズルにおける突状部の拡大断面図である。 図１１は、本発明の実施形態２に係る加工装置の加工用ノズルの概略構成図である。 図１２は、本発明の実施形態２に係る加工装置の他の例の概略構成図である。 図１３は、本発明の実施形態３に係る加工装置の概略構成図である。 図１４は、図１３のＣ−Ｃ断面拡大図である。 図１５は、本発明の実施形態３に係る加工装置の加工用ノズルにおける被覆部材の概略構成図である。 図１６は、本発明の実施形態３に係る加工装置の加工用ノズルの概略構成図である。 図１７は、本発明の実施形態３に係る加工装置の他の例の概略構成図である。

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

［実施形態１］
図１は、本実施形態に係る加工装置の概略構成図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面拡大図である。図３は、本実施形態に係る加工装置の加工用ノズルの概略構成図である。図４は、本実施形態に係る加工装置の加工用ノズルの概略構成図である。

図１に示すように、本実施形態の加工装置１は、水中において被加工物１００を加工するものである。加工としては、例えば、溶接、切断があり、加工方法としては、例えば、レーザ加工がある。本実施形態では、レーザ加工による肉盛溶接を主として説明する。

本実施形態の加工装置１は、図１に示すように、加工ヘッド２、加工用ノズル３、ガス供給部４、水供給部５を備えている。

加工ヘッド２は、レーザビーム２Ａを照射するもので加工用ノズル３に取り付けられている。

加工用ノズル３は、加工ヘッド２から照射されたレーザビーム２Ａを、水中の被加工物１００の加工部位１００Ａの加工に適した距離で照射するように図示しない保持手段（例えば、マニピュレータ）により水中にて保持される。この加工用ノズル３は、レーザ照射ノズル３Ａ、ガス噴射ノズル３Ｂ、水噴射ノズル３Ｃ、補助ノズル３Ｄを備えている。

レーザ照射ノズル３Ａは、加工用ノズル３の中央に設けられて加工ヘッド２から照射されたレーザビーム２Ａを通過させる穴であってレーザビーム１２Ａを被加工物１００の加工部位１００Ａに照射するための照射口３Ａａを有する。

ガス噴射ノズル３Ｂは、アシストガスを噴射するもので、図１および図２に示すように、レーザ照射ノズル３Ａの周囲を取り囲むように配置され、レーザ照射ノズル３Ａの向きに沿う方向に向けた穴として形成されている。本実施形態において、ガス噴射ノズル３Ｂは、図２に示すように、レーザ照射ノズル３Ａの周囲を取り囲むように環状の穴として形成されている。その他、ガス噴射ノズル３Ｂは、図には明示しないが、レーザ照射ノズル３Ａの周囲を取り囲むように複数の穴として形成されていてもよい。なお、本実施形態において、ガス噴射ノズル３Ｂは、図１に示すように、レーザ照射ノズル３Ａの照射口３Ａａと同じ平面上に噴射口３Ｂａが形成されている。その他、ガス噴射ノズル３Ｂは、図には明示しないが、レーザ照射ノズル３Ａの照射口３Ａａに対してレーザ照射ノズル３Ａの向きの後側（レーザビーム２Ａが照射される向きの反対側）に窪んだ位置に噴射口３Ｂａが設けられていてもよく、レーザ照射ノズル３Ａの照射口３Ａａに対してレーザ照射ノズル３Ａの向きの前側（レーザビーム２Ａが照射される側）に突出した位置に噴射口３Ｂａが設けられていてもよい。

水噴射ノズル３Ｃは、水を噴射するもので、図１および図２に示すように、ガス噴射ノズル３Ｂの周囲を取り囲むように配置され、ガス噴射ノズル３Ｂの向きに沿う方向に向けた穴として形成されている。本実施形態において、水噴射ノズル３Ｃは、図２に示すように、ガス噴射ノズル３Ｂの周囲を取り囲むように環状の穴として形成されている。その他、水噴射ノズル３Ｃは、図には明示しないが、ガス噴射ノズル３Ｂの周囲を取り囲むように複数の穴として形成されていてもよい。なお、本実施形態において、水噴射ノズル３Ｃは、図１に示すように、ガス噴射ノズル３Ｂの噴射口３Ｂａと同じ平面上に噴射口３Ｃａが形成されている。その他、水噴射ノズル３Ｃは、図には明示しないが、ガス噴射ノズル３Ｂの噴射口３Ｂａに対してガス噴射ノズル３Ｂの向きの後側（アシストガスが噴射される向きの反対側）に窪んだ位置に噴射口３Ｃａが設けられていてもよく、ガス噴射ノズル３Ｂの噴射口３Ｂａに対してガス噴射ノズル３Ｂの向きの前側（アシストガスが噴射される側）に突出した位置に噴射口３Ｃａが設けられていてもよい。

補助ノズル３Ｄは、図１および図２に示すように、水噴射ノズル３Ｃの外壁との間に隙間を有するように水噴射ノズル３Ｃの周囲を取り囲み、かつ水噴射ノズル３Ｃの噴射口３Ｃａの後側（水が噴射される向きの反対側）から前側（水が噴射される側）に延在して配置されている。これにより、補助ノズル３Ｄは、水噴射ノズル３Ｃの外周において、水噴射ノズル３Ｃと外壁との間の隙間により水噴射ノズル３Ｃの向きに沿って連通する通路３Ｄａをなす。本実施形態において、補助ノズル３Ｄは、水噴射ノズル３Ｃの周囲を取り囲む筒状部材として形成され、筒状部材の一端側の開口３Ｄｂが水噴射ノズル３Ｃの噴射口３Ｃａに対して水噴射ノズル３Ｃの向きの後側（水が噴射される向きの反対側）の位置にあり、筒状部材の他端の開口３Ｄｃが水噴射ノズル３Ｃの噴射口３Ｃａに対して水噴射ノズル３Ｃの向きの前側（水が噴射される側）の位置にあることで、水噴射ノズル３Ｃの外周において、水噴射ノズル３Ｃと外壁との間の隙間により水噴射ノズル３Ｃの向きに沿って連通する通路３Ｄａをなす。また、筒状部材として形成された補助ノズル３Ｄは、その内側から突出する支持片３Ｄｄが複数（本実施形態では周方向に４つ）設けられて隙間である通路３Ｄａが維持できるように水噴射ノズル３Ｃの周囲に取り付けられている。なお、補助ノズル３Ｄは、開口３Ｄｂおよび開口３Ｄｃを有する通路３Ｄａが形成するものであればよく、図には明示しないが、筒状部材として形成されている以外に複数の筒体が水噴射ノズル３Ｃの周囲を取り囲んで配置されている構成であってもよい。さらに、補助ノズル３Ｄは、開口３Ｄｂおよび開口３Ｄｃを有する通路３Ｄａが形成するものであればよく、図には明示しないが、筒状部材として形成されている以外に複数の板材が水噴射ノズル３Ｃの周囲を取り囲んで配置されている構成であってもよい。板材の間は隙間があってもよい。

ガス供給部４は、ガス噴射ノズル３Ｂにアシストガスを供給するものである。ガス供給部４は、ガス噴射ノズル３Ｂに対してガス供給管４Ａを介して接続されており、水中から出た場所に配置された図示しないガス貯留タンクを備え、このガス貯留タンクからガス供給管４Ａにガスをコンプレッサなどで圧送することでガス噴射ノズル３Ｂにアシストガスを供給し、ガス噴射ノズル３Ｂからアシストガスを噴射させる。

水供給部５は、水噴射ノズル３Ｃに水を供給するものである。水供給部５は、水噴射ノズル３Ｃに対して水供給管５Ａを介して接続されており、水中から出た場所に配置された図示しない水貯留タンクを備え、この水貯留タンクから水供給管５Ａに水をポンプなどで圧送することで水噴射ノズル３Ｃに水を供給し、水噴射ノズル３Ｃから水を噴射させる。なお、水供給部５は、加工用ノズル３が配置される水をポンプなどで圧送することで水噴射ノズル３Ｃに水を供給し、水噴射ノズル３Ｃから水を噴射させる構成であってもよい。

このような加工装置１は、図１に示すように、加工用ノズル３が、水中の被加工物１００の加工部位１００Ａに対して所定間隔をおいてレーザ照射ノズル３Ａの照射口３Ａａを向けた形態で保持される。そして、加工装置１は、ガス供給部４により供給されたアシストガスがガス噴射ノズル３Ｂから噴射される。ガス噴射ノズル３Ｂから噴射されたアシストガスは、レーザビーム２Ａが照射される周囲で被加工物１００の加工部位１００Ａの一部に至り、当該部分のガス噴射領域が気体領域であるドライスポットＤとして形成される。加工ヘッド２は、ガス噴射ノズル３Ｂのガス噴射領域内を加工領域として設けられる。また、加工装置１は、水供給部５により供給された水が水噴射ノズル３Ｃから噴射される。水噴射ノズル３Ｃから噴射された水は、ドライスポットＤの周囲で被加工物１００に至り、ドライスポットＤの周囲に水流により水カーテンＷＳを形成する。この水カーテンＷＳによりドライスポットＤへの水の流入を防ぐ。

さらに、本実施形態の加工装置１は、水噴射ノズル３Ｃから噴射された水が、水噴射ノズル３Ｃの噴射口３Ｃａを出た直後に圧力が下がることで、その外側の水を引き込むことになる。そして、この水の引き込み作用により、補助ノズル３Ｄにおける開口３Ｄｃ付近の水が水噴射ノズル３Ｃから噴射された水に沿って流動し、これに伴い開口３Ｄｂから通路３Ｄａ内に水が流入することで、補助ノズル３Ｄの通路３Ｄａに水流が発生する。この水流は、水噴射ノズル３Ｃから噴射された水と共に、ドライスポットＤの周囲で水カーテンＷＳをなす。この結果、水カーテンＷＳの水量が増すため、ドライスポットＤへの水の流入の防止効果を向上することができる。

従って、上述したように、本実施形態の加工用ノズル３は、ガス噴射ノズル３Ｂと、ガス噴射ノズル３Ｂの周囲を取り囲むと共にガス噴射ノズル３Ｂの向きに沿う方向に向けて配置された水噴射ノズル３Ｃと、水噴射ノズル３Ｃの周囲を取り囲むと共に水噴射ノズル３Ｃの噴射口３Ｃａの後側から前側に延在して配置され水噴射ノズル３Ｃとの間で水噴射ノズル３Ｃの向きに沿って連通する通路３Ｄａをなす補助ノズル３Ｄと、を備える。

この加工用ノズル３によれば、ガス噴射ノズル３Ｂから噴射されたアシストガスにより被加工物１００の加工部位１００ＡにドライスポットＤが形成され、かつ水噴射ノズル３Ｃから噴射された水によりドライスポットＤの周囲に水カーテンＷＳが形成され、さらに、水噴射ノズル３Ｃから噴射された水による引き込み作用により補助ノズル３Ｄの通路３Ｄａに水流が発生し、水噴射ノズル３Ｃから噴射された水による水カーテンＷＳの水量が増加される。この結果、水カーテンＷＳによるドライスポットＤへの水の流入の防止効果を向上することができる。

なお、本実施形態の加工用ノズル３では、図３に示すように、水噴射ノズル３Ｃは、噴射口３Ｃａが外側に向けて配置され、補助ノズル３Ｄは、水噴射ノズル３Ｃの噴射口３Ｃａの向きに沿って前端が外側に広がって形成されている。

この加工用ノズル３によれば、水カーテンＷＳを被加工物１００に向けて末広がりに形成することができ、被加工物１００に衝突した水カーテンＷＳの水を外側に押し出すことで、ドライスポットＤへの水の流入の防止効果をさらに向上することができる。

また、本実施形態の加工用ノズル３では、図４に示すように、補助ノズル３Ｄは、ガス噴射ノズル３Ｂおよび水噴射ノズル３Ｃの噴射口３Ｂａ，３Ｃａの前側にて前端に至る途中が窄まる狭窄部３Ｄｅが形成されている。即ち、補助ノズル３Ｄは、ガス噴射ノズル３Ｂおよび水噴射ノズル３Ｃの噴射口３Ｂａ，３Ｃａの前側にて狭窄部３Ｄｅにより内側に窄まってから前端が外側に広がって形成されている。

補助ノズル３Ｄを設けない場合は、ガス噴射ノズル３Ｂの噴射口３Ｂａを出た直後の位置で、アシストガスの圧力が最も降下する圧力降下ピーク点Ｐ１があり、当該圧力降下ピーク点Ｐ１から被加工物１００に向かって徐々に圧力が上昇する。このような場合、ガス噴射ノズル３Ｂの噴射口３Ｂａの付近が圧力降下ピーク点Ｐ１であるため、圧力低下により周囲の水を引き込むことになり、ドライスポットＤへの水の流入の恐れがある。これに対し、この加工用ノズル３によれば、図４に示すように、補助ノズル３Ｄに狭窄部３Ｄｅを形成することで、狭窄部３Ｄｅのノズル作用により圧力降下ピーク点がガス噴射ノズル３Ｂの噴射口３Ｂａの付近から前側に離れた位置Ｐ２に移動すると共に、圧力降下ピークが大きくなる。この結果、水カーテンＷＳにおいては、その流速が増加することになり水量が増加するため、ドライスポットＤへの水の流入の防止効果をさらに向上することができる。

なお、この図４に示す補助ノズル３Ｄの構成は、図３に示すように、水噴射ノズル３Ｃの噴射口３Ｃａが外側に向けて配置され、補助ノズル３Ｄが水噴射ノズル３Ｃの噴射口３Ｃａの向きに沿って前端が外側に広がって形成されている構成において適用してもよく、双方の作用により、ドライスポットＤへの水の流入の防止効果をより顕著に向上することができる。

また、本実施形態の加工用ノズル３では、補助ノズル３Ｄにおいて、開口３Ｄｂ，３Ｄｃの隙間（開口径）や通路３Ｄａ内の隙間（内径）は、ドライスポットＤの範囲や、レーザ照射ノズル３Ａの照射口３Ａａの被加工物１００への距離や、ガス噴射ノズル３Ｂの噴射口３Ｂａの被加工物１００への距離や、水噴射ノズル３Ｃの噴射口３Ｃａの被加工物１００への距離などに応じて適宜決定するものである。

また、本実施形態の加工用ノズル３が適用される加工装置１にあっては、上述した加工用ノズル３と、ガス噴射ノズル３Ｂにアシストガスを供給するガス供給部４と、水噴射ノズル３Ｃに水を供給する水供給部５と、ガス噴射ノズル３Ｂのガス噴射領域内を加工領域として設けられた加工ヘッド２と、を備える。

この加工装置１によれば、水カーテンＷＳによるドライスポットＤへの水の流入の防止効果を向上することで、加工精度を向上することができる。

ところで、図５は、本実施形態に係る加工装置の他の例の概略構成図である。図５に示す加工装置１は、ＴＩＧ溶接を行うものである。従って、加工ヘッド６は、溶接トーチ６Ａを備える。溶接トーチ６Ａは、加工用ノズル３のトーチ挿入ノズル３Ｅを貫通して設けられている。また、加工装置１は、溶接トーチ６Ａの先端部に対応する位置に溶接ワイヤ６Ｂを備える。溶接ワイヤ６Ｂは、加工用ノズル３を貫通して支持されている。このような構成により、本実施形態の加工装置１は、ＴＩＧ溶接を行うことも可能である。

［実施形態２］
図６は、本実施形態に係る加工装置の概略構成図である。図７は、図６のＢ−Ｂ断面拡大図である。図８は、他の例を示す図６のＢ−Ｂ断面拡大図である。図９は、本実施形態に係る加工装置の加工用ノズルにおける突状部の拡大斜視図である。図１０は、本実施形態に係る加工装置の加工用ノズルにおける突状部の拡大断面図である。図１１は、本実施形態に係る加工装置の加工用ノズルの概略構成図である。

図６に示すように、本実施形態の加工装置１１は、水中において被加工物１００を加工するものである。加工としては、例えば、溶接、切断があり、加工方法としては、例えば、レーザ加工がある。本実施形態では、レーザ加工による肉盛溶接を主として説明する。

本実施形態の加工装置１１は、図６に示すように、加工ヘッド１２、加工用ノズル１３、第一ガス供給部１４、第二ガス供給部１５を備えている。

加工ヘッド１２は、レーザビーム１２Ａを照射するもので加工用ノズル１３に取り付けられている。

加工用ノズル１３は、加工ヘッド１２から照射されたレーザビーム１２Ａを、水中の被加工物１００の加工部位１００Ａの加工に適した距離で照射するように図示しない保持手段（例えば、マニピュレータ）により水中にて保持される。この加工用ノズル１３は、レーザ照射ノズル１３Ａ、第一ガス噴射ノズル１３Ｂ、第二ガス噴射ノズル１３Ｃ、突状部１３Ｄを備えている。

レーザ照射ノズル１３Ａは、加工用ノズル１３の中央に設けられて加工ヘッド１２から照射されたレーザビーム１２Ａを通過させる穴であってレーザビーム１２Ａを被加工物１００の加工部位１００Ａに照射するための照射口３Ａａを有する。

第一ガス噴射ノズル１３Ｂは、アシストガスを噴射するもので、図６および図７に示すように、レーザ照射ノズル１３Ａの周囲を取り囲むように配置され、レーザ照射ノズル１３Ａの向きに沿う方向に向けた穴として形成されている。本実施形態において、第一ガス噴射ノズル１３Ｂは、図７に示すように、レーザ照射ノズル１３Ａの周囲を取り囲むように環状の穴として形成されている。その他、第一ガス噴射ノズル１３Ｂは、図には明示しないが、レーザ照射ノズル１３Ａの周囲を取り囲むように複数の穴として形成されていてもよい。なお、本実施形態において、第一ガス噴射ノズル１３Ｂは、図６に示すように、レーザ照射ノズル１３Ａの照射口１３Ａａと同じ平面上に噴射口１３Ｂａが形成されている。その他、第一ガス噴射ノズル１３Ｂは、図には明示しないが、レーザ照射ノズル１３Ａの照射口１３Ａａに対してレーザ照射ノズル１３Ａの向きの後側（レーザビーム１２Ａが照射される向きの反対側）に窪んだ位置に噴射口１３Ｂａが設けられていてもよく、レーザ照射ノズル１３Ａの照射口１３Ａａに対してレーザ照射ノズル１３Ａの向きの前側（レーザビーム１２Ａが照射される側）に突出した位置に噴射口１３Ｂａが設けられていてもよい。

第二ガス噴射ノズル１３Ｃは、シールドガスを噴射するもので、図６および図７に示すように、第一ガス噴射ノズル１３Ｂの周囲を取り囲むように配置され、第一ガス噴射ノズル１３Ｂの向きに沿う方向に向けた穴として形成されている。本実施形態において、第二ガス噴射ノズル１３Ｃは、図７に示すように、第一ガス噴射ノズル１３Ｂの周囲を取り囲むように環状の穴として形成されている。その他、第二ガス噴射ノズル１３Ｃは、図８に示すように、第一ガス噴射ノズル１３Ｂの周囲を取り囲むように複数の穴として形成されていてもよい。なお、本実施形態において、第二ガス噴射ノズル１３Ｃは、図６に示すように、第一ガス噴射ノズル１３Ｂの噴射口１３Ｂａと同じ平面上に噴射口１３Ｃａが形成されている。その他、第二ガス噴射ノズル１３Ｃは、図には明示しないが、第一ガス噴射ノズル１３Ｂの噴射口１３Ｂａに対して第一ガス噴射ノズル１３Ｂの向きの後側（アシストガスが噴射される向きの反対側）に窪んだ位置に噴射口１３Ｃａが設けられていてもよく、第一ガス噴射ノズル１３Ｂの噴射口１３Ｂａに対して第一ガス噴射ノズル１３Ｂの向きの前側（アシストガスが噴射される側）に突出した位置に噴射口１３Ｃａが設けられていてもよい。

突状部１３Ｄは、図６および図７に示すように、第二ガス噴射ノズル１３Ｃの流路の内面に突出して設けられている。図６および図７に示す突状部１３Ｄは、環状に形成された第二ガス噴射ノズル１３Ｃの流路の内側内面に突出して設けられ、環状の周方向に所定間隔をおいて複数設けられている。また、図８に示す突状部１３Ｄは、第二ガス噴射ノズル１３Ｃが第一ガス噴射ノズル１３Ｂの周囲を取り囲む複数の穴からなる流路を有し、第二ガス噴射ノズル１３Ｃの各流路の内側内面に突出して設けられている。突状部１３Ｄは、第二ガス噴射ノズル１３Ｃの流路に設けられているが、好ましくは第二ガス噴射ノズル１３Ｃの噴出口１３Ｃａの近傍（内縁）に設けられていることが好ましい。なお、突状部１３Ｄは、第二ガス噴射ノズル１３Ｃの流路の内面に突出して設けられたものと説明したが、第二ガス噴射ノズル１３Ｃの流路の内面に形成された複数の溝により当該溝の間で突出するものであってもよい。なお、図には明示しないが、また、突状部１３Ｄは、環状に形成された第二ガス噴射ノズル１３Ｃの流路の外側内面に突出して設けられ、環状の周方向に所定間隔をおいて複数設けられていてもよく、第二ガス噴射ノズル１３Ｃが第一ガス噴射ノズル１３Ｂの周囲を取り囲む複数の穴からなる流路を有し、第二ガス噴射ノズル１３Ｃの各流路の外側内面に突出して設けられていてもよい。

第一ガス供給部１４は、第一ガス噴射ノズル１３Ｂにアシストガスを供給するものである。第一ガス供給部１４は、第一ガス噴射ノズル１３Ｂに対して第一ガス供給管１４Ａを介して接続されており、水中から出た場所に配置された図示しないガス貯留タンクを備え、このガス貯留タンクから第一ガス供給管１４Ａにガスをコンプレッサなどで圧送することで第一ガス噴射ノズル１３Ｂにアシストガスを供給し、第一ガス噴射ノズル１３Ｂからアシストガスを噴射させる。

第二ガス供給部１５は、第二ガス噴射ノズル１３Ｃにシールドガスを供給するものである。第二ガス供給部１５は、第二ガス噴射ノズル１３Ｃに対して第二ガス供給管１５Ａを介して接続されており、水中から出た場所に配置された図示しないガス貯留タンクを備え、このガス貯留タンクから第二ガス供給管１５Ａにガスをコンプレッサなどで圧送することで第二ガス噴射ノズル１３Ｃにシールドガスを供給し、第二ガス噴射ノズル１３Ｃからシールドガスを噴射させる。

このような加工装置１１は、図６に示すように、加工用ノズル１３が、水中の被加工物１００の加工部位１００Ａに対して所定間隔をおいてレーザ照射ノズル１３Ａの照射口１３Ａａを向けた形態で保持される。そして、加工装置１１は、第一ガス供給部１４により供給されたアシストガスが第一ガス噴射ノズル１３Ｂから噴射される。第一ガス噴射ノズル１３Ｂから噴射されたアシストガスは、レーザビーム１２Ａが照射される周囲で被加工物１００の加工部位１００Ａの一部に至り、当該部分のガス噴射領域が気体領域であるドライスポットＤとして形成される。加工ヘッド１２は、第一ガス噴射ノズル１３Ｂのガス噴射領域内を加工領域として設けられる。また、加工装置１１は、第二ガス供給部１５により供給されたシールドガスが第二ガス噴射ノズル１３Ｃから噴射される。第二ガス噴射ノズル１３Ｃから噴射されたシールドガスは、ドライスポットＤの周囲で被加工物１００に至り、ドライスポットＤの周囲に気流によりエアカーテンＡＳを形成する。このエアカーテンＡＳによりドライスポットＤへの水の流入を防ぐ。

さらに、本実施形態の加工装置１１は、第二ガス噴射ノズル１３Ｃから噴射されるシールドガスが、突状部１３Ｄの外面に沿って流れ、その後に当該突状部１３Ｄから剥離する際に流れ方向で旋回する縦渦が発生する。そして、この縦渦により第二ガス噴射ノズル１３Ｃの噴射口１３Ｃａから噴射されたシールドガスが安定して直進する噴流となるため、形成されるエアカーテンＡＳを安定化させることができ、ドライスポットＤへの水の流入の防止効果を向上することができる。

従って、上述したように、本実施形態の加工用ノズル１３は、第一ガス噴射ノズル１３Ｂと、第一ガス噴射ノズル１３Ｂの周囲を取り囲むと共に第一ガス噴射ノズル１３Ｂの向きに沿う方向に向けて配置された第二ガス噴射ノズル１３Ｃと、第二ガス噴射ノズル１３Ｃの流路の内面に設けられた突状部１３Ｄと、を備える。

この加工用ノズル１３によれば、第一ガス噴射ノズル１３Ｂから噴射されたアシストガスにより被加工物１００の加工部位１００ＡにドライスポットＤが形成され、かつ第二ガス噴射ノズル１３Ｃから噴射されたシールドガスによりドライスポットＤの周囲にエアカーテンＡＳが形成され、さらに、第二ガス噴射ノズル１３Ｃから噴射されたシールドガスが突状部１３Ｄにより縦渦となり安定して直進する噴流となる。この結果、比較的少量のシールドガスであってもエアカーテンＡＳを安定化させることができ、ドライスポットＤへの水の流入の防止効果を向上することができる。

また、本実施形態の加工用ノズル１３では、図９に示すように、突状部１３Ｄは、第二ガス噴射ノズル１３Ｃの流路の噴射口１３Ｃａに向けて徐々に断面積を増加して形成されている。図９では、突状部１３Ｄは、断面が三角形状であり、この三角形状の幅および高さが、シールドガスの流れる方向であって、第二ガス噴射ノズル１３Ｃの流路の噴射口１３Ｃａに向けて徐々に大きくなるように形成されている。

この加工用ノズル１３によれば、突状部１３Ｄの断面積が徐々に増加する内面に沿ってシールドガスが流れ、断面積が最大となった部分で剥離することから縦渦が発生しやすくなるため、エアカーテンＡＳをより安定化させることができ、ドライスポットＤへの水の流入の防止効果をさらに向上することができる。

また、本実施形態の加工用ノズル１３では、図１０に示すように、第二ガス噴射ノズル１３Ｃは、第一ガス噴射ノズル１３Ｂの周囲を取り囲む複数の流路を有し、突状部１３Ｄは、第二ガス噴射ノズル１３Ｃの各流路の内側内面に螺旋状に設けられている。

この加工用ノズル１３によれば、突状部１３Ｄが第二ガス噴射ノズル１３Ｃの流路の内側内面に螺旋状に設けられているため、縦渦が発生しやすくなり、エアカーテンＡＳをより安定化させることができ、ドライスポットＤへの水の流入の防止効果をさらに向上することができる。

また、本実施形態の加工用ノズル１３では、図１１に示すように、第二ガス噴射ノズル１３Ｃは、噴射口１３Ｃａが外側に向けて配置されている。

この加工用ノズル１３によれば、エアカーテンＡＳを被加工物１００に向けて末広がりに形成することができ、被加工物１００に衝突したエアカーテンＡＳのシールドガスを外側に押し出すことで、ドライスポットＤへの水の流入の防止効果をさらに向上することができる。

また、本実施形態の加工用ノズル１３では、突状部１３Ｄにおいて、その幅や高さや長さは、ドライスポットＤの範囲や、レーザ照射ノズル１３Ａの照射口１３Ａａの被加工物１００への距離や、第一ガス噴射ノズル１３Ｂの噴射口１３Ｂａの被加工物１００への距離や、第二ガス噴射ノズル１３Ｃの噴射口１３Ｃａの被加工物１００への距離などに応じて適宜決定するものである。

また、本実施形態の加工用ノズル１３が適用される加工装置１１にあっては、上述した加工用ノズル１３と、第一ガス噴射ノズル１３Ｂにアシストガスを供給する第一ガス供給部１４と、第二ガス噴射ノズル１３Ｃにシールドガスを供給する第二ガス供給部１５と、第一ガス噴射ノズル１３Ｂのガス噴射領域内を加工領域として設けられた加工ヘッド１２と、を備える。

この加工装置１１によれば、エアカーテンＡＳによるドライスポットＤへの水の流入の防止効果を向上することで、加工精度を向上することができる。

ところで、図１２は、本実施形態に係る加工装置の他の例の概略構成図である。図１２に示す加工装置１１は、ＴＩＧ溶接を行うものである。従って、加工ヘッド１６は、溶接トーチ１６Ａを備える。溶接トーチ１６Ａは、加工用ノズル１３のトーチ挿入ノズル１３Ｅを貫通して設けられている。また、加工装置１１は、溶接トーチ１６Ａの先端部に対応する位置に溶接ワイヤ１６Ｂを備える。溶接ワイヤ１６Ｂは、加工用ノズル１３を貫通して支持されている。このような構成により、本実施形態の加工装置１１は、ＴＩＧ溶接を行うことも可能である。

［実施形態３］
図１３は、本実施形態に係る加工装置の概略構成図である。図１４は、図１３のＣ−Ｃ断面拡大図である。図１５は、本実施形態に係る加工装置の加工用ノズルにおける被覆部材の概略構成図である。図１６は、本実施形態に係る加工装置の加工用ノズルの概略構成図である。

図１３に示すように、本実施形態の加工装置２１は、水中において被加工物１００を加工するものである。加工としては、例えば、溶接、切断があり、加工方法としては、例えば、レーザ加工がある。本実施形態では、レーザ加工による肉盛溶接を主として説明する。

本実施形態の加工装置２１は、図１３に示すように、加工ヘッド２２、加工用ノズル２３、第一ガス供給部２４、第二ガス供給部２５を備えている。

加工ヘッド２２は、レーザビーム２２Ａを照射するもので加工用ノズル２３に取り付けられている。

加工用ノズル２３は、加工ヘッド２２から照射されたレーザビーム２２Ａを、水中の被加工物１００の加工部位１００Ａの加工に適した距離で照射するように図示しない保持手段（例えば、マニピュレータ）により水中にて保持される。この加工用ノズル２３は、レーザ照射ノズル２３Ａ、第一ガス噴射ノズル２３Ｂ、第二ガス噴射ノズル２３Ｃ、被覆部材２３Ｄを備えている。

レーザ照射ノズル２３Ａは、加工用ノズル２３の中央に設けられて加工ヘッド２２から照射されたレーザビーム２２Ａを通過させる穴であってレーザビーム１２Ａを被加工物１００の加工部位１００Ａに照射するための照射口３Ａａを有する。

第一ガス噴射ノズル２３Ｂは、アシストガスを噴射するもので、図１３および図１４に示すように、レーザ照射ノズル２３Ａの周囲を取り囲むように配置され、レーザ照射ノズル２３Ａの向きに沿う方向に向けた穴として形成されている。本実施形態において、第一ガス噴射ノズル２３Ｂは、図１４に示すように、レーザ照射ノズル２３Ａの周囲を取り囲むように環状の穴として形成されている。その他、第一ガス噴射ノズル２３Ｂは、図には明示しないが、レーザ照射ノズル２３Ａの周囲を取り囲むように複数の穴として形成されていてもよい。なお、本実施形態において、第一ガス噴射ノズル２３Ｂは、図１３に示すように、レーザ照射ノズル２３Ａの照射口２３Ａａと同じ平面上に噴射口２３Ｂａが形成されている。その他、第一ガス噴射ノズル２３Ｂは、図には明示しないが、レーザ照射ノズル２３Ａの照射口２３Ａａに対してレーザ照射ノズル２３Ａの向きの後側（レーザビーム２２Ａが照射される向きの反対側）に窪んだ位置に噴射口２３Ｂａが設けられていてもよく、レーザ照射ノズル２３Ａの照射口２３Ａａに対してレーザ照射ノズル２３Ａの向きの前側（レーザビーム２２Ａが照射される側）に突出した位置に噴射口２３Ｂａが設けられていてもよい。

第二ガス噴射ノズル２３Ｃは、シールドガスを噴射するもので、図１３および図１４に示すように、第一ガス噴射ノズル２３Ｂの周囲を取り囲むように配置され、第一ガス噴射ノズル２３Ｂの向きに沿う方向に向けた穴として形成されている。本実施形態において、第二ガス噴射ノズル２３Ｃは、図１４に示すように、第一ガス噴射ノズル２３Ｂの周囲を取り囲むように環状の穴として形成されている。その他、第二ガス噴射ノズル２３Ｃは、図には明示しないが、第一ガス噴射ノズル２３Ｂの周囲を取り囲むように複数の穴として形成されていてもよい。なお、本実施形態において、第二ガス噴射ノズル２３Ｃは、図１３に示すように、第一ガス噴射ノズル２３Ｂの噴射口２３Ｂａと同じ平面上に噴射口２３Ｃａが形成されている。その他、第二ガス噴射ノズル２３Ｃは、図には明示しないが、第一ガス噴射ノズル２３Ｂの噴射口２３Ｂａに対して第一ガス噴射ノズル２３Ｂの向きの後側（アシストガスが噴射される向きの反対側）に窪んだ位置に噴射口２３Ｃａが設けられていてもよく、第一ガス噴射ノズル２３Ｂの噴射口２３Ｂａに対して第一ガス噴射ノズル２３Ｂの向きの前側（アシストガスが噴射される側）に突出した位置に噴射口２３Ｃａが設けられていてもよい。

被覆部材２３Ｄは、図１３および図１５に示すように、第二ガス噴射ノズル２３Ｃの外側に配置されている。被覆部材２３Ｄは、第二ガス噴射ノズル２３Ｃの全周囲を取り囲む筒状に形成されて第二ガス噴射ノズル２３Ｃ側の端部が閉塞されている。そして、被覆部材２３Ｄは、第二ガス噴射ノズル２３Ｃの向きに沿って延在して設けられている。被覆部材２３Ｄの延在長さは、加工ヘッド２２から照射されるレーザビーム２２Ａによる加工位置（焦点位置）よりも長い。この被覆部材２３Ｄは、弾性部材で形成されると共に外側に拡張可能に形成されている。被覆部材２３Ｄにおいて外側に拡張可能な構成は、図１５に示すように、延在端部に折返状の重複部２３Ｄａを設ける。

第一ガス供給部２４は、第一ガス噴射ノズル２３Ｂにアシストガスを供給するものである。第一ガス供給部２４は、第一ガス噴射ノズル２３Ｂに対して第一ガス供給管２４Ａを介して接続されており、水中から出た場所に配置された図示しないガス貯留タンクを備え、このガス貯留タンクから第一ガス供給管２４Ａにガスをコンプレッサなどで圧送することで第一ガス噴射ノズル２３Ｂにアシストガスを供給し、第一ガス噴射ノズル２３Ｂからアシストガスを噴射させる。

第二ガス供給部２５は、第二ガス噴射ノズル２３Ｃにシールドガスを供給するものである。第二ガス供給部２５は、第二ガス噴射ノズル２３Ｃに対して第二ガス供給管２５Ａを介して接続されており、水中から出た場所に配置された図示しないガス貯留タンクを備え、このガス貯留タンクから第二ガス供給管２５Ａにガスをコンプレッサなどで圧送することで第二ガス噴射ノズル２３Ｃにシールドガスを供給し、第二ガス噴射ノズル２３Ｃからシールドガスを噴射させる。

このような加工装置２１は、図１３に示すように、加工用ノズル２３が、水中の被加工物１００の加工部位１００Ａに対して所定間隔をおいてレーザ照射ノズル２３Ａの照射口２３Ａａを向けた形態で保持される。そして、加工装置２１は、第一ガス供給部２４により供給されたアシストガスが第一ガス噴射ノズル２３Ｂから噴射される。第一ガス噴射ノズル２３Ｂから噴射されたアシストガスは、レーザビーム２２Ａが照射される周囲で被加工物１００の加工部位１００Ａの一部に至り、当該部分のガス噴射領域が気体領域であるドライスポットＤとして形成される。加工ヘッド２２は、第一ガス噴射ノズル２３Ｂのガス噴射領域内を加工領域として設けられる。また、加工装置２１は、第二ガス供給部２５により供給されたシールドガスが第二ガス噴射ノズル２３Ｃから噴射される。第二ガス噴射ノズル２３Ｃから噴射されたシールドガスは、ドライスポットＤの周囲で被加工物１００に至り、ドライスポットＤの周囲に気流によりエアカーテンＡＳを形成する。このエアカーテンＡＳによりドライスポットＤへの水の流入を防ぐ。

さらに、本実施形態の加工装置２１は、被覆部材２３Ｄの延在端が被加工物１００に当接し、この被覆部材２３Ｄが弾性により変形しつつ外側に拡張することで、エアカーテンＡＳと共にドライスポットＤの周囲を覆うことになる。この結果、エアカーテンＡＳの作用に加えて被覆部材２３Ｄの遮蔽機能が追加されるため、ドライスポットＤへの水の流入の防止効果を向上することができる。

従って、上述したように、本実施形態の加工用ノズル２３は、第一ガス噴射ノズル２３Ｂと、第一ガス噴射ノズル２３Ｂの周囲を取り囲むと共に第一ガス噴射ノズル２３Ｂの向きに沿う方向に向けて配置された第二ガス噴射ノズル２３Ｃと、第二ガス噴射ノズル２３Ｃの全周囲を取り囲む筒状に形成されて第二ガス噴射ノズル２３Ｃ側の端部が閉塞されつつ第二ガス噴射ノズル２３Ｃの向きに沿って延在して設けられており弾性部材で形成されると共に外側に拡張可能に形成された被覆部材２３Ｄと、を備える。

この加工用ノズル２３によれば、第一ガス噴射ノズル２３Ｂから噴射されたアシストガスにより被加工物１００の加工部位１００ＡにドライスポットＤが形成され、かつ第二ガス噴射ノズル２３Ｃから噴射されたシールドガスによりドライスポットＤの周囲にエアカーテンＡＳが形成され、さらに、第二ガス噴射ノズル２３ＣによるエアカーテンＡＳの周囲が被覆部材２３Ｄで被覆される。被覆部材２３Ｄは、延在端が被加工物１００に当接し、この被覆部材２３Ｄが弾性により変形しつつ外側に拡張することで、エアカーテンＡＳと共にドライスポットＤの周囲を覆うため、ドライスポットＤへの水の流入の防止効果を向上することができる。

また、本実施形態の加工用ノズル２３では、図１６に示すように、第二ガス噴射ノズル２３Ｃは、噴射口２３Ｃａが外側に向けて配置され、被覆部材２３Ｄは、第二ガス噴射ノズル２３Ｃの向きに沿って外側に向けて延在して配置される。

この加工用ノズル２３によれば、エアカーテンＡＳを被加工物１００に向けて末広がりに形成することができ、かつ被覆部材２３Ｄが被加工物１００に向けて末広がりになって当接するため、外側からの外力に抗する作用が増大し、ドライスポットＤへの水の流入の防止効果をさらに向上することができる。

また、本実施形態の加工用ノズル２３が適用される加工装置２１にあっては、上述した加工用ノズル２３と、第一ガス噴射ノズル２３Ｂにアシストガスを供給する第一ガス供給部２４と、第二ガス噴射ノズル２３Ｃにシールドガスを供給する第二ガス供給部２５と、第一ガス噴射ノズル２３Ｂのガス噴射領域内を加工領域として設けられた加工ヘッド２２と、を備える。

この加工装置２１によれば、エアカーテンＡＳに加えて被覆部材２３ＤによりドライスポットＤへの水の流入の防止効果を向上することで、加工精度を向上することができる。

なお、本実施形態の被覆部材２３Ｄは、上述した実施形態２において適用することが可能であり、これにより、実施形態２におけるドライスポットＤへの水の流入の防止効果をさらに向上することができる。

ところで、図１７は、本実施形態に係る加工装置の他の例の概略構成図である。図１７に示す加工装置２１は、ＴＩＧ溶接を行うものである。従って、加工ヘッド２６は、溶接トーチ２６Ａを備える。溶接トーチ２６Ａは、加工用ノズル２３のトーチ挿入ノズル２３Ｅを貫通して設けられている。また、加工装置２１は、溶接トーチ２６Ａの先端部に対応する位置に溶接ワイヤ２６Ｂを備える。溶接ワイヤ２６Ｂは、加工用ノズル２３を貫通して支持されている。このような構成により、本実施形態の加工装置２１は、ＴＩＧ溶接を行うことも可能である。

なお、上述した各実施形態において、加工用ノズル３，１３，２３の外形を円柱形状として図示しているが、これに限らない。例えば、図には明示しないが、加工用ノズル３，１３，２３の外形は、多角柱形状としてもよく、この形状に応じて、レーザ照射ノズル３Ａや、ガス噴射ノズル３Ｂや、水噴射ノズル３Ｃや、補助ノズル３Ｄの形状や配置を適宜決定する。

１ 加工装置
２ 加工ヘッド
２Ａ レーザビーム
３ 加工用ノズル
３Ａ レーザ照射ノズル
３Ａａ 照射口
３Ｂ ガス噴射ノズル
３Ｂａ 噴射口
３Ｃ 水噴射ノズル
３Ｃａ噴射口
３Ｄ 補助ノズル
３Ｄａ 通路
３Ｄｂ，３Ｄｃ 開口
３Ｄｄ 支持片
３Ｄｅ 狭窄部
３Ｅ トーチ挿入ノズル
４ ガス供給部
４Ａ ガス供給管
５ 水供給部
５Ａ 水供給管
６ 加工ヘッド
６Ａ 溶接トーチ
６Ｂ 溶接ワイヤ
１１ 加工装置
１２ 加工ヘッド
１２Ａ レーザビーム
１３ 加工用ノズル
１３Ａ レーザ照射ノズル
１３Ａａ 照射口
１３Ｂ 第一ガス噴射ノズル
１３Ｂａ 噴射口
１３Ｃ 第二ガス噴射ノズル
１３Ｃａ 噴射口
１３Ｄ 突状部
１３Ｅ トーチ挿入ノズル
１４ 第一ガス供給部
１４Ａ 第一ガス供給管
１５ 第二ガス供給部
１５Ａ 第二ガス供給管
１６ 加工ヘッド
１６Ａ 溶接トーチ
１６Ｂ 溶接ワイヤ
２１ 加工装置
２２ 加工ヘッド
２２Ａ レーザビーム
２３ 加工用ノズル
２３Ａ レーザ照射ノズル
２３Ａａ 照射口
２３Ｂ 第一ガス噴射ノズル
２３Ｂａ 噴射口
２３Ｃ 第二ガス噴射ノズル
２３Ｃａ 噴射口
２３Ｄ 被覆部材
２３Ｄａ 重複部
２３Ｅ トーチ挿入ノズル
２４ 第一ガス供給部
２４Ａ 第一ガス供給管
２５ 第二ガス供給部
２５Ａ 第二ガス供給管
２６ 加工ヘッド
２６Ａ 溶接トーチ
２６Ｂ 溶接ワイヤ
１００ 被加工物
１００Ａ 加工部位
Ｄ ドライスポット
ＷＳ 水カーテン
ＡＳ エアカーテン
Ｐ１ 圧力降下ピーク点

Claims (12)

1. ガス噴射ノズルと、
   前記ガス噴射ノズルの周囲を取り囲むと共に前記ガス噴射ノズルの向きに沿う方向に向けて配置された水噴射ノズルと、
   前記水噴射ノズルの周囲を取り囲むと共に前記水噴射ノズルの噴射口の後側から前側に延在して配置され前記水噴射ノズルとの間で前記水噴射ノズルの向きに沿って連通する通路をなす補助ノズルと、
   を備えることを特徴とする加工用ノズル。
2. 前記水噴射ノズルは、噴射口が外側に向けて配置され、
   前記補助ノズルは、前記水噴射ノズルの前記噴射口の向きに沿って前端が外側に広がって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の加工用ノズル。
3. 前記補助ノズルは、前記ガス噴射ノズルおよび前記水噴射ノズルの噴射口の前側にて前端に至る途中が窄まる狭窄部が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の加工用ノズル。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の加工用ノズルと、
   前記ガス噴射ノズルにガスを供給するガス供給部と、
   前記水噴射ノズルに水を供給する水供給部と、
   前記ガス噴射ノズルのガス噴射領域内を加工領域として設けられた加工ヘッドと、
   を備えることを特徴とする加工装置。
5. 第一ガス噴射ノズルと、
   前記第一ガス噴射ノズルの周囲を取り囲むと共に前記第一ガス噴射ノズルの向きに沿う方向に向けて配置された第二ガス噴射ノズルと、
   前記第二ガス噴射ノズルの流路の内面に設けられた突状部と、
   を備えることを特徴とする加工用ノズル。
6. 前記突状部は、前記第二ガス噴射ノズルの流路の噴射口に向けて徐々に断面積を増加して形成されていることを特徴とする請求項５に記載の加工用ノズル。
7. 前記第二ガス噴射ノズルは、前記第一ガス噴射ノズルの周囲を取り囲む複数の流路を有し、
   前記突状部は、前記第二ガス噴射ノズルの各流路の内側内面に螺旋状に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の加工用ノズル。
8. 前記第二ガス噴射ノズルは、外側に向けて配置されていることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１つに記載の加工用ノズル。
9. 前記第二ガス噴射ノズルの全周囲を取り囲む筒状に形成されて前記第二ガス噴射ノズル側の端部が閉塞されつつ前記第二ガス噴射ノズルの向きに沿って延在して設けられており弾性部材で形成されると共に外側に拡張可能に形成された被覆部材をさらに備えることを特徴とする請求項５〜８のいずれか１つに記載の加工用ノズル。
10. 請求項５〜９のいずれか１つに記載の加工用ノズルと、
    前記第一ガス噴射ノズルにガスを供給する第一ガス供給部と、
    前記第二ガス噴射ノズルにガスを供給する第二ガス供給部と、
    前記第一ガス噴射ノズルのガス噴射領域内を加工領域として設けられた加工ヘッドと、
    を備えることを特徴とする加工装置。
11. 第一ガス噴射ノズルと、
    前記第一ガス噴射ノズルの周囲を取り囲むと共に前記第一ガス噴射ノズルの向きに沿う方向に向けて配置された第二ガス噴射ノズルと、
    前記第二ガス噴射ノズルの全周囲を取り囲む筒状に形成されて前記第二ガス噴射ノズル側の端部が閉塞されつつ前記第二ガス噴射ノズルの向きに沿って延在して設けられており弾性部材で形成されると共に外側に拡張可能に形成された被覆部材と、
    を備えることを特徴とする加工用ノズル。
12. 請求項１１に記載の加工用ノズルと、
    前記第一ガス噴射ノズルにガスを供給する第一ガス供給部と、
    前記第二ガス噴射ノズルにガスを供給する第二ガス供給部と、
    前記第一ガス噴射ノズルのガス噴射領域内を加工領域として設けられた加工ヘッドと、
    を備えることを特徴とする加工装置。

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