JP2019217509A - レーザ加工ヘッド及びレーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ加工ヘッドの大型化を抑制しつつ、保護ガラスの汚染をより良好に防止するレーザ加工ヘッドを提供する。【解決手段】保護ガラス(7c)は集束レンズ(7b)とノズル(9)との間に配置されている。旋回流路部(82a)は、外部から供給されたガス(G)を集束レンズ(7b)の光軸(CL7)のまわりに旋回させる。フィルタ(85)は、多孔質材料で形成され、旋回流路部(82a)の内部に収容されている。軸方向流路部(82b)は、フィルタ(85)を通過したガス(G)の流れを集束レンズ(7b)の光軸(CL7)に沿って保護ガラス(7c)に指向させる。偏向流路部(82e)は、軸方向流路部(82b)を通過したガス(G)の流れを保護ガラス(7c)のノズル(9)に近い側の表面(7c1)に沿って光軸(CL7)に向かう内向流(G4)とする。【選択図】図３

Description

本発明は、レーザ加工ヘッド及びレーザ加工装置に関する。

レーザ加工装置が備えるレーザ加工ヘッドは、内部に、集束レンズ及び集束レンズよりもノズル側に配置された保護ガラスを有する。
保護ガラスは、レーザ加工で生じたヒューム又はスパッタによる集束レンズの汚染を防止するために配置されている。

しかし、保護ガラスが汚染した場合には清掃が必要になる。そこで、保護ガラスの清掃工数を低減すべく保護ガラスの汚染抑制が検討されている。
特許文献１には、レーザ加工時にノズルから噴出させるアシストガスのレーザ加工ヘッド内の流路を、アシストガスが保護ガラスのノズル側の表面である下表面に沿って流れるように設ける技術が記載されている。

特許文献１に記載されたレーザ加工ヘッドは、環状の旋回流路と、旋回流生起流路と、ガス整流手段と、を有している。
そして、アシストガスを、環状の旋回流路内を一方向に流れる旋回流とした後にガス整流手段を通過させる。アシストガスは、ガス整流手段により旋回成分が減少すると共に周方向に均一な速度分布を有するよう整流されて保護ガラスの下表面を流れる。

特許第６１５９５８３号公報

レーザ加工ヘッドを長時間使用すると、保護ガラスも汚染する。そのため、保護ガラスの汚染をより良好に防止して保護ガラスのクリーニング工数を減らすことが望まれている。
特許文献１に記載されたレーザ加工ヘッドにおいて、保護ガラスの汚染を良好に防止するためには、より大流量のアシストガスを整流して保護ガラスの下表面に沿って流すことが検討される。

特許文献１に記載されたレーザ加工ヘッドは、旋回流路とガス整流手段とが、保護ガラスの下側において径方向に隣接配置されている。
大流量のアシストガスを整流するには、ガス整流手段内のアシストガスが通過する距離を、より長くする必要がある。すなわち、ガス整流手段の径方向厚さを厚くする必要がある。
その場合、レーザ加工ヘッドの外径が大型化し、省スペース化が難しく他部材との干渉回避の措置が必要になる、という問題が生じる。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、レーザ加工ヘッドの大型化を抑制しつつ、保護ガラスの汚染をより良好に防止するレーザ加工ヘッド及びレーザ加工装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明は次の構成を有する。
１） 集束レンズと、
ノズルと、
前記集束レンズと前記ノズルとの間に配置された保護ガラスと、
外部から供給されたガスを前記集束レンズの光軸のまわりに旋回させる旋回流路部と、
多孔質材料で形成され前記旋回流路部の内部に収容されたフィルタと、
前記フィルタを通過した前記ガスの流れを前記集束レンズの光軸に沿って前記保護ガラスに指向させる軸方向流路部と、
前記軸方向流路部を通過した前記ガスの流れを前記保護ガラスの前記ノズルに近い側の表面に沿って前記光軸に向かう内向流とする偏向流路部と、
を備えたレーザ加工ヘッドである。
２） 前記旋回流路部と前記偏向流路部との間にオリフィスを有することを特徴とする１）に記載のレーザ加工ヘッドである。
３） 前記フィルタは、前記光軸の方向からみて環状又は円弧状に形成され、縦断面形状において径方向の厚さよりも軸方向の長さの方が長いことを特徴とする１）又は２）に記載のレーザ加工ヘッドである。
４） レーザ発振器と、
ガス供給装置と、
レーザ加工ヘッドと、を備え、
前記レーザ加工ヘッドは、
前記レーザ発振器から供給されたレーザ光を所望の光束に整形する集束レンズと、
前記レーザ光を射出するノズルと、
前記集束レンズと前記ノズルとの間に配置され前記レーザ光が通過する保護ガラスと、
前記ガス供給装置から供給されたガスを前記集束レンズの光軸のまわりに旋回させる旋回流路部と、
多孔質材料で形成され前記旋回流路部の内部に収容されたフィルタと、
前記フィルタを通過した前記ガスの流れを前記集束レンズの光軸に沿って前記保護ガラスに指向させる軸方向流路部と、
前記軸方向流路部を通過した前記ガスの流れを前記保護ガラスの前記ノズルに近い側の表面に沿って前記光軸に向かう内向流とする偏向流路部と、
を有しているレーザ加工装置である。
５） 前記旋回流路部と前記偏向流路部との間にオリフィスを有することを特徴とする４）に記載のレーザ加工装置である。

本発明によれば、レーザ加工ヘッドの大型化を抑制しつつ、保護ガラスの汚染をより良好に防止できる、という効果が得られる。

図１は、本発明の実施の形態に係るレーザ溶接装置の実施例であるレーザ溶接装置５１の全体構成を示す図である。 図２は、レーザ溶接装置５１が備えるレーザ加工ヘッド１のノズルホルダ８及びノズル９を示す縦断面図である。 図３は、ノズルホルダ８における整流部１０の構造を示す部分縦断面図である。 図４は、整流部１０における旋回流路部８２ａを流れるガス流Ｇ２を説明するための横断面図である。 図５は、整流部１０の、インナースリーブ８４を取り外した状態を示す部分縦断面図である。 図６は、インナースリーブ８４を示す縦断面図である。 図７は、ノズルホルダ８におけるアシストガスの流れを説明するための模式的縦断面図である。 図８は、整流部１０のフィルタ８５を外したノズルホルダ８Ｐにおけるアシストガスの流れを説明するための模式的縦断面図である。 図９は、整流部１０の変形例である整流部１０Ａを示す横断面図である。 図１０は、整流部１０Ａを有するノズルホルダ８Ａにおけるアシストガスの流れを説明するための模式的縦断面図である。 フィルタ８５の変形例であるフィルタ８５１を示す平面図である。

本発明の実施の形態に係るレーザ加工装置を、その実施例であるレーザ加工装置５１により説明する。

（実施例）
図１は、レーザ加工装置５１を示す構成図である。
レーザ加工装置５１は、レーザ加工ヘッド１，制御装置２，レーザ発振器３，及びガス供給装置４を含んで構成されている。
レーザ加工装置５１は、ワークＷに対し、レーザ加工ヘッド１の先端からレーザ光Ｌｓを照射して切断又は孔明けなどの加工を行う。

レーザ加工ヘッド１は、本体部７と、本体部７の先端に取り付けられたノズルホルダ８と、ノズルホルダ８の先端に着脱自在に取り付けられたノズル９と、を有する。
レーザ加工ヘッド１の内部には、ノズル９に対し遠い側から、コリメートレンズ７ａ，集束レンズ７ｂ，及び保護ガラス７ｃが配置されている。すなわち、保護ガラス７ｃは集束レンズ７ｂとノズル９との間に配置されている。
保護ガラス７ｃは、ノズル９側から到来するヒューム又はスパッタが集束レンズ７ｂに付着することを防止する。

レーザ発振器３は、例えばファイバレーザ発振器であって、レーザ光を生成して出力する。出力されるレーザ光は、ファイバケーブル５を通してレーザ加工ヘッド１に供給される。
ガス供給装置４は、ガス源に窒素ボンベを用い、アシストガスとする高純度の窒素ガスをガス供給ホース６を通してレーザ加工ヘッド１に供給する。
ガス供給装置４は、ガス源を窒素ボンベではなく空気とし、中空糸膜などの分離フィルタにより酸素を分離して窒素リッチガスを生成し、レーザ加工ヘッド１に供給するものであってもよい。以下、ガス供給装置４からレーザ加工ヘッド１に供給されるガスを、ガスＧと称する。

レーザ加工ヘッド１は、レーザ発振器３から供給されたレーザ光を、内部に配置されたコリメートレンズ７ａ及び集束レンズ７ｂによって所望の特性の光束に整形し、保護ガラス７ｃを通してノズル９の先端の開口部９ａから外部にレーザ光Ｌｓとして射出する。
レーザ加工ヘッド１は、供給されたガスＧを、内部の流路を通してノズル９の開口部９ａから噴射する。

制御装置２は、レーザ発振器３の動作，ガス供給装置４の動作，及びレーザ加工ヘッド１の集束レンズ７ｂによる光束整形のための動作を制御する。

次に、図２〜図６を参照して、レーザ加工ヘッド１におけるノズルホルダ８の構造を詳述する。
図２は、レーザ加工ヘッド１のノズルホルダ８の詳細構造を説明するための縦断面図である。図３は、図２における基部８２の拡大縦断面図であり、図４は、図３におけるＳ４−Ｓ４位置での横断面図である。
また、図５は、図３に示されたノズルホルダ８からフィルタ８５（後述）を外した状態を示す縦断面図であり、図６は、インナースリーブ８４（後述）を示す縦断面図である。説明の便宜上、上下方向を図２に示された矢印の方向に規定する。

図２に示されるように、ノズルホルダ８は、基部８２を有する整流部１０，中継部８１，及びプレート８３を有する。
整流部１０は、基部８２と、基部８２に取り付けられた保護ガラス７ｃ，インナースリーブ８４，及びフィルタ８５と、を有する。
中継部８１は、上部にフランジ８１１を有し、下端にノズル９がねじなどにより交換可能に装着されている。中継部８１は、基部８２とプレート８３との間にフランジ８１１を挟み込んだ状態でねじＮ１によって基部８２に固定される。

図２及び図３に示されるように、基部８２は、中心が軸線ＣＬ７なる貫通孔８２１を有し、概ね角柱状の外観を呈する。軸線ＣＬ７は集束レンズ７ｂの光軸と一致している。
貫通孔８２１の上部には周縁の棚段として棚部８２２が形成されている。棚部８２２には、押さえプレート８７によって、保護ガラス７ｃが、棚部８２２に対しＯリング８６を圧縮した状態で保持されている。
貫通孔８２１は、棚部８２２のすぐ下側に、小さい内径Ｄａ（図５参照）となっている縮径部８２ｃを有する。また、貫通孔８２１は、縮径部８２ｃから下側へ向かうに従って径が拡大する軸方向流路部８２ｂ及び軸線ＣＬ７に沿って同じ内径で延びる旋回流路部８２ａを有する。
また貫通孔８２１は、旋回流路部８２ａの下側に縮径部８２ｃよりも小径の内フランジ部８２ｄを有する。

インナースリーブ８４は、図６に示されるように、外径Ｄｂの基部８４ａと基部８４ａよりも小径の小径突出部８４ｃとを有する。小径突出部８４ｃは、基部８２の内フランジ部８２ｄに隙間なく嵌合する。
インナースリーブ８４の内周面８４ｂは、基部８４ａ側から小径突出部８４ｃに向かうに従って径が縮小する傾斜周面となっている。
外径Ｄｂは、基部８２の縮径部８２ｃの内径Ｄａよりも僅かに小さく設定されている。

インナースリーブ８４は、基部８２の貫通孔８２１に対し、上方から挿入し、小径突出部８４ｃを内フランジ部８２ｄに嵌め込むことで基部８２に取り付けられている。既述のように、基部８２の縮径部８２ｃと、インナースリーブ８４の基部８４ａの外周面８４ａ１との間に、半径方向で距離ｄ１の環状の隙間としてのオリフィス空間Ｖｃが形成されている。
すなわち、縮径部８２ｃと基部８４ａとにより、軸線ＣＬ７に直交する面における断面積が旋回流路部８２ａと基部８４ａとにより形成される旋回空間Ｖａの横断面積よりも小さいオリフィス８９が形成されている。

また、インナースリーブ８４の上方の先端部８４ｄと、保護ガラス７ｃとの間に、上下方向の距離が距離ｔａの頂上空間Ｖｄが形成される。
また、インナースリーブ８４の基部８４ａと基部８２の旋回流路部８２ａとにより囲まれた空間として旋回空間Ｖａが形成され、基部８４ａと軸方向流路部８２ｂとにより囲まれた空間として導入空間Ｖｂが形成される。
旋回空間Ｖａは、縦断面形状が矩形となる環状に形成され、導入空間Ｖｂは、縦断面形状が上方を頂点とする直角三角形を呈する。
インナースリーブ８４の内部空間は、上下逆の円錐台状形状の空間であって、基部内空間Ｖｅと称する。

旋回空間Ｖａには、環状に形成されたフィルタ８５が収容されている。フィルタ８５は、旋回空間Ｖａの下側において、少なくとも径方向には隙間なく充填されている。この例において、フィルタ８５は、縦断面形状において、径方向の厚さｄ２よりも軸方向の長さＬ２の方が大きく形成されている。
フィルタ８５は、多孔質金属や多孔質樹脂などのいわゆる多孔質材料あるいはそれに相当する材料で形成されている。多孔質材料は、例えば焼結金属や焼結樹脂であり、相当する材料は、例えばグラスウール又は金網である。
多孔質金属の例として、住友電気工業株式会社製の「セルメット（登録商標）」がある。

図４及び図５に示されるように、基部８２は、旋回流路部８２ａに対応した軸方向位置に、軸線ＣＬ７に直交して延びるガス導入路８８を有する。
ガス導入路８８は、基部８２の側面８２３に接続口８２４として開口する有底孔であり、奥側が旋回流路部８２ａに対しガス導入口８８ａにより連通している。
図３及び図５に示されるように、旋回流路部８２ａにおけるガス導入口８８ａの上下方向の位置Ｐ１は、下方側に寄っている。

図４に戻り、ガス導入路８８の接続口８２４には、図１に示されるガス供給ホース６が接続されている。これによりガス供給装置４からガス供給ホース６を介して供給されたガスＧは、接続口８２４を通りガス導入路８８のガス導入口８８ａから旋回流路部８２ａにガス流Ｇ１として進入する。
ガス導入路８８は、旋回流路部８２ａに対し概ね接線方向に延びるように形成されている。そのため、ガス導入口８８ａから進入したガス流Ｇ１は、旋回流路部８２ａ内をその環状形状に沿って軸線ＣＬ７を中心として旋回するように流れる。この流れを便宜的に旋回流Ｇ２と称する。旋回流Ｇ２の旋回方向は、図４における反時計回り方向である。

旋回流Ｇ２は、旋回流路部８２ａに収められたフィルタ８５の内部を図４の反時計回り方向に流れようとする。既述のようにフィルタ８５は多孔質材料で形成されているため、流れに対する抵抗は大きい。
そのため、旋回流Ｇ２は、旋回流路部８２ａの出口となる上方に向かって旋回しながら流れるに従い、流速が周方向で均一化されると共に旋回成分は減少する。

フィルタ８５は、横断面形状における半径上の厚さｄ２よりも軸線ＣＬ７方向の長さＬ２が長い筒状形状とされている。そのため、旋回流Ｇ２がフィルタ８５から上方へ抜けるときには、その流速は十分に均一化され、旋回成分のない上方流Ｇ３となっている。上方流Ｇ３は、旋回することなく平行に上昇して保護ガラスを指向する流れである。
フィルタ８５から上方へ抜け出て保護ガラス７ｃを指向する上方流Ｇ３は、導入空間Ｖｂからオリフィス空間Ｖｃへと流れる。
すなわち、導入空間Ｖｂを形成する軸方向流路部８２ｂは、ガスＧの流れを、上方流Ｇ３として保護ガラス７ｃに指向させる。

上方流Ｇ３が流れる流路の断面積は、導入空間Ｖｂからオリフィス８９に至るまでに急激に減少する。そのため、上方流Ｇ３の速度は急激に大きくなってオリフィス８９のオリフィス空間Ｖｃを通過する。
オリフィス８９の上方には、保護ガラス７ｃが対向配置されて上進する進路を塞ぎ、流路の径方向外側はＯリング８６によって塞がれ、径方向内側が基部内空間Ｖｅに連通している。そのため、オリフィス８９を通過した上方流Ｇ３は、保護ガラス７ｃに当たって径方向内側へ偏向して内向流Ｇ４となる。
内向流Ｇ４は、インナースリーブ８４の上方の先端部８４ｄと保護ガラス７ｃとの間の空間である頂上空間Ｖｄを通過して、保護ガラス７ｃのノズル９に近い側の表面７ｃ１に沿って中心の軸線ＣＬ７に向かう。すなわち、頂上空間Ｖｄを形成する基部８２とインナースリーブ８４と保護ガラス７ｃとは、上方流Ｇ３を内向流Ｇ４に偏向する偏向流路部８２ｅとなる。
この内向流Ｇ４は、既述のように旋回成分を実質的に有していないので、径方向で中心に向かって進行したのち軸線ＣＬ７に沿って下方へ向かう下方流Ｇ５となる。
上述のように、オリフィス８９は、ガスＧの流路において、旋回流路部８２ａと偏向流路部８２ｅとの間に設けられている。

図７は、基部内空間Ｖｅ及び中継部内空間Ｖｆにおける下方流Ｇ５の流れをシミュレーションした結果を示す模式図である。中継部内空間Ｖｆは、ノズルホルダ８及びノズル９内の空間である。図７では中心の代表的な流れのみを示してある。

内向流Ｇ４が、旋回成分を有さず周方向での速度のばらつきもないことから、下方流Ｇ５は、基部内空間Ｖｅ及び中継部内空間Ｖｆを、軸線ＣＬ７に平行にほぼ直線状に下降する流れとなる。
これにより、ノズル９の開口部９ａから外部に噴出するアシストガスＧａは、拡散しない収束した流れとなる。

図８は、図７に対する比較例として、ノズルホルダ８の替わりにノズルホルダ８からフィルタ８５を取り除いたノズルホルダ８Ｐとして、他は同じ条件でシミュレーションした結果を示す模式図である。
比較例のノズルホルダ８Ｐは、フィルタ８５が取り付けられていないことから、下方流Ｇ５に相当する流れは旋回成分を有する下方流Ｇ５Ｐとして生成され、基部内空間Ｖｅ及び中継部内空間Ｖｆを旋回して下降する。
これにより、下方流Ｇ５Ｐがノズル９の開口部９ａから外部に噴出するアシストガスＧａＰは、旋回して拡散する流れとなり、切断加工において切断面の面品質に方向性が生じ得る。
これに対し、ノズルホルダ８は、旋回成分を有していない或いは旋回成分が僅かな下方流Ｇ５を生成する。そのため、アシストガスＧａは収束する流れとなりノズルホルダ８を備えたレーザ加工ヘッド１を用いた切断加工では、切断面の面品質に方向性が生じにくい。

上述のように、レーザ加工ヘッド１のノズルホルダ８は、ガス供給装置４から供給されたガスＧのガス流Ｇ１を、旋回流路部８２ａにおいて一方向に旋回させるように環状の弦方向又は接線方向に導入するガス導入路８８を有している。
また、ノズルホルダ８は、環状の旋回流路部８２ａの内部に、多孔質材料で形成され軸線ＣＬ７方向に長く延びるフィルタ８５を有している。

これにより、旋回流路部８２ａに進入して当初旋回する旋回流Ｇ２は、フィルタ８５による抵抗によって出口のある上方に向かって流れるに従い、徐々に旋回成分が除去され、周方向での流速が均一化する。
そのため、ノズルホルダ８の内部空間である中継部内空間Ｖｆを下降する下方流Ｇ５は、旋回成分のない実質的に平行な流れとなってノズル９から噴出するアシストガスＧａは、拡散しない収束した流れとなる。従って、切断面の面品質に方向性が生じにくく、良好な面品質が得られる。

また、ノズルホルダ８は、旋回流路部８２ａの上方に環状のオリフィス８９を有する。これにより、上方流Ｇ３は高速化して内向流Ｇ４となり、保護ガラス７ｃへの汚れの付着をより良好に防止する。また、ノズル９から噴出するアシストガスＧａも高速化するのでガス供給装置４で消費するガス量が低減し、コスト抑制効果が得られる。

また、整流部１０は、フィルタ８５を通過する流路方向を、従来の径方向ではなく軸方向としている。これにより、レーザ加工ヘッド１が大型化することはなく、省スペース化が図られ、他部材と干渉しにくくなることからレーザ加工装置５１の設計自由度が向上する。

本発明の実施例は、上述した構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形例としてもよい。

上述のレーザ加工装置５１におけるフィルタ８５として、環状のものを説明したが、弧状としても旋回成分の減少効果が得られる。
図９は、フィルタ８５の替わりに広がり角度１３５°の弧状のフィルタ８５Ａを旋回流路部８２ａに装着した整流部１０Ａの例を示す横断面図である。図９は図４に対応し比較可能な図である。

図９に示されるように、フィルタ８５Ａは、旋回流路部８２ａに開口するガス導入口８８ａを塞ぐように装着すると、旋回流Ｇ２の旋回成分が良好に低減できるのでよりよい。

図１０は、フィルタ８５Ａを有するノズルホルダ８Ａの、内部を流れるガス流をシミュレーションした結果を示す模式図である。図１０には、中心の代表的な流れのみが示されている。
図１０に示されるように、ノズルホルダ８Ａの内部の基部内空間Ｖｅ及び中継部内空間Ｖｆを流れる下方流Ｇ５Ａは、ノズルホルダ８Ａがノズルホルダ８よりも旋回成分の減少程度が少ないことからわずかな旋回を伴って下方に流れる。そして、ノズル９の開口部９ａからアシストガスＧａＡとして外部に噴出する。ただ、下方流Ｇ５Ａの旋回成分はわずかであるので、噴出したアシストガスＧａＡは実質的に拡散せず、概ね収束した流れとなる。

フィルタ８５，８５Ａは、それぞれ３６０°の環状，１３５°の円弧状に、一体形成されているものに限定されない。小さい角度の円弧状に形成されたものを周方向に複数繋げて、或いは周方向に離隔配置して用いてもよい。
例えば、図１１に示されるように、フィルタ８５の替わりに複数のフィルタ８５１と一つのフィルタ８５２とを用いて、概ね３６０°の環状のフィルタとしてもよい。

環状のフィルタ８５が一体形成されている場合には、ノズルホルダ８の基部８２を、例えば、図４に示される位置Ｐ１で上下に分割して組み合わせる構造とすることでフィルタ８５を旋回流路部８２ａに収めることができる。
基部８２が上下分割しない構造とした場合は、図１１に示されるように、フィルタ８５１を、その円弧の弦に相当する長さＬ２を、基部８２の縮径部８２ｃの内径Ｄａよりも小さく設定することで、旋回流路部８２ａに装着することができる。
また、図１１の例では、フィルタ８５１を４個装着したのち、残りの隙間に装着可能な幅のフィルタ８５２を装着する。この場合、フィルタ８５２と両隣のフィルタ８５１との間に。平面視で三角形状の隙間が生じるが、フィルタの全体に対する隙間の割合はわずかであるため、下方流Ｇ５は、実質的に旋回性をもたない良好な流れとなる。

ガス導入口８８ａは、１つに限らず複数設けてもよい。ガス導入口８８ａを複数設ける場合、ガス導入路８８は、ガス導入口８８ａそれぞれに対応して設けてもよいし、一つのガス導入路８８を共有し、各ガス導入口８８ａに分岐して接続する構造にしてもよい。
また、複数のガス導入口８８ａは、旋回流路部８２ａにおける旋回流Ｇ２の均一化の観点から、周方向に等角度間隔で設けるとよい。例えば、ガス導入口８８ａを２つ設ける場合は、１８０°離隔した位置（径方向で対向した位置）に設けるとよい。

レーザ発振器３の種類は、ファイバレーザに限定されるものではない。炭酸ガスレーザ，ディスクレーザ，ＹＡＧレーザ，ダイオードレーザ，エキシマレーザなどであってもよい。
制御装置２は、レーザ加工装置５１に構造として一体的に備えていなくてもよい。制御装置２を、レーザ加工ヘッド１，レーザ発振器３，及びガス供給装置４に対して別体とし、これらと無線又は有線で通信可能なように配置してもよい。

１ レーザ加工ヘッド
２ 制御装置
３ レーザ発振器
４ ガス供給装置
５ ファイバケーブル
６ ガス供給ホース
７ 本体部
７ａ コリメートレンズ、 ７ｂ 集束レンズ、 ７ｃ 保護ガラス
７ｃ１ 表面
８，８Ａ ノズルホルダ
８１ 中継部、 ８２ 基部、 ８２ａ 旋回流路部
８２ｂ 軸方向流路部、 ８２ｃ 縮径部、 ８２ｄ 内フランジ部
８２ｅ 偏向流路部、 ８２１ 貫通孔、 ８２２ 棚部
８２３ 側面、 ８２４ 接続口、 ８３ プレート
８４ インナースリーブ、 ８４ａ 基部、 ８４ａ１ 外周面
８４ｂ 内周面、 ８４ｃ 小径突出部、 ８４ｄ 先端部
８５，８５Ａ，８５１，８５２ フィルタ、 ８６ Ｏリング
８７ 押さえプレート、 ８８ ガス導入路、 ８８ａ ガス導入口
８９ オリフィス
９ ノズル、 ９ａ 開口部
１０，１０Ａ 整流部
５１ レーザ加工装置
ＣＬ７ 軸線
Ｄａ 内径、 Ｄｂ 外径
ｄ１ 距離、 ｄ２ 厚さ
Ｇ ガス、 Ｇａ，ＧａＡ アシストガス
Ｇ１ ガス流、 Ｇ２ 旋回流、 Ｇ３ 上方流、 Ｇ４ 内向流
Ｇ５，Ｇ５Ｐ，Ｇ５Ａ 下方流
Ｌｓ レーザ光
Ｌ２ 長さ
Ｎ１ ねじ
Ｐ１ 位置
ｔａ 距離
Ｖａ 旋回空間、 Ｖｂ 導入空間、 Ｖｃ オリフィス空間
Ｖｄ 頂上空間、 Ｖｅ 基部内空間、 Ｖｆ 中継部内空間
Ｗ ワーク

Claims (5)

1. 集束レンズと、
   ノズルと、
   前記集束レンズと前記ノズルとの間に配置された保護ガラスと、
   外部から供給されたガスを前記集束レンズの光軸のまわりに旋回させる旋回流路部と、
   多孔質材料で形成され前記旋回流路部の内部に収容されたフィルタと、
   前記フィルタを通過した前記ガスの流れを前記集束レンズの光軸に沿って前記保護ガラスに指向させる軸方向流路部と、
   前記軸方向流路部を通過した前記ガスの流れを前記保護ガラスの前記ノズルに近い側の表面に沿って前記光軸に向かう内向流とする偏向流路部と、
   を備えたレーザ加工ヘッド。
2. 前記旋回流路部と前記偏向流路部との間にオリフィスを有することを特徴とする請求項１記載のレーザ加工ヘッド。
3. 前記フィルタは、前記光軸の方向からみて環状又は円弧状に形成され、縦断面形状において径方向の厚さよりも軸方向の長さの方が長いことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のレーザ加工ヘッド。
4. レーザ発振器と、
   ガス供給装置と、
   レーザ加工ヘッドと、を備え、
   前記レーザ加工ヘッドは、
   前記レーザ発振器から供給されたレーザ光を所望の光束に整形する集束レンズと、
   前記レーザ光を射出するノズルと、
   前記集束レンズと前記ノズルとの間に配置され前記レーザ光が通過する保護ガラスと、
   前記ガス供給装置から供給されたガスを前記集束レンズの光軸のまわりに旋回させる旋回流路部と、
   多孔質材料で形成され前記旋回流路部の内部に収容されたフィルタと、
   前記フィルタを通過した前記ガスの流れを前記集束レンズの光軸に沿って前記保護ガラスに指向させる軸方向流路部と、
   前記軸方向流路部を通過した前記ガスの流れを前記保護ガラスの前記ノズルに近い側の表面に沿って前記光軸に向かう内向流とする偏向流路部と、
   を有しているレーザ加工装置。
5. 前記旋回流路部と前記偏向流路部との間にオリフィスを有することを特徴とする請求項４記載のレーザ加工装置。

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