JP2022181075A - 真空レーザ加工装置 - Google Patents

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Abstract

Figure 2022181075000001
【課題】金属蒸気およびスパッタが光学系に付着する事態を抑えること。
【解決手段】真空レーザ加工装置２１は、レーザ光Ｌを照射する光学系および照射されるレーザ光Ｌを通す照射室４を有するレーザ光照射部２０と、レーザ光照射部２０の照射室４が接続されてレーザ光Ｌによって施工される加工対象物１００が配置される施工室５と、施工室５の内部を真空状態とする真空装置部６と、照射室４のレーザ光Ｌの出口である照射口４ａにおいてレーザ光Ｌに向けてクロスジェットガスを噴射するガスノズル８ｂａを有するガス供給部８と、を備える。
【選択図】図１

Description

本開示は、真空レーザ加工装置に関する。
例えば、特許文献１に、レーザ光の透過窓に金属蒸気が付着することを抑制することにより、高品質の溶接を安定して行うことを目的としたレーザ溶接装置が開示されている。このレーザ溶接装置は、低真空雰囲気下で、レーザ光により溶接を行うレーザ溶接装置であって、レーザ光の光軸に沿って、溶接部と所定の間隔を設けて配置され、上端には透過窓が設けられ、下端は雰囲気制御域内に開口しているシールドガス筒と、シールドガス筒の透過窓側からシールドガス筒内部へシールドガスを導入するシールドガス供給手段と、を備える。
特許第５２３４４７１号公報
金属蒸気は、比較的軽く、特許文献１に記載されたシールドガスによってレーザ光の透過窓への付着を抑制することが可能である。しかし、溶接において施工対象から飛散するスパッタは、金属蒸気と比較して数グラムと重いため、溶接部からシールドガス筒へ侵入し、レーザ光の透過窓に付着するおそれがある。
本開示は上述した課題を解決するものであり、金属蒸気およびスパッタがレーザ光を照射する光学系に付着する事態を抑えることのできる真空レーザ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、本開示の一態様に係る真空レーザ加工装置は、レーザ光を照射する光学系および照射される前記レーザ光を通す照射室を有するレーザ光照射部と、前記レーザ光照射部の前記照射室が接続されて前記レーザ光によって施工される加工対象物が配置される施工室と、前記施工室の内部を真空状態とする真空装置部と、前記照射室の前記レーザ光の出口において前記レーザ光に向けてクロスジェットガスを噴射するガスノズルを有するガス供給部と、を備える。
本開示は、金属蒸気およびスパッタがレーザ光を照射する光学系に付着する事態を抑えることができる。
図１は、実施形態１に係る真空レーザ加工装置の概略図である。 図２は、実施形態１に係る真空レーザ加工装置の部分断面概略図である。 図３は、実施形態１に係る真空レーザ加工装置の他の例の概略図である。 図４は、実施形態１に係る真空レーザ加工装置の他の例の概略図である。 図５は、実施形態１に係る真空レーザ加工装置の他の例の概略図である。 図６は、実施形態１に係る真空レーザ加工装置の他の例の概略図である。 図７は、実施形態１に係る真空レーザ加工装置の他の例の概略図である。 図８は、実施形態１に係る真空レーザ加工装置の他の例の概略図である。 図９は、実施形態１に係る真空レーザ加工装置の他の例の概略図である。 図１０は、実施形態１に係る真空レーザ加工装置の他の例の概略図である。 図１１は、実施形態２に係る真空レーザ加工装置の概略図である。 図１２は、実施形態２に係る真空レーザ加工装置の他の例の概略図である。 図１３は、実施形態２に係る真空レーザ加工装置の他の例の概略図である。 図１４は、実施形態２に係る真空レーザ加工装置の他の例の概略図である。 図１５は、実施形態２に係る真空レーザ加工装置の他の例の概略図である。 図１６は、実施形態２に係る真空レーザ加工装置の他の例の概略図である。 図１７は、実施形態３に係る真空レーザ加工装置の概略図である。
以下に、本開示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。また、下記実施形態における構成要素は、適宜組み合わせが可能である。
［実施形態１］
図１は、実施形態１に係る真空レーザ加工装置の概略図である。図２は、実施形態１に係る真空レーザ加工装置の部分断面概略図である。図３から図９は、実施形態１に係る真空レーザ加工装置の他の例の概略図である。
図１に示すように、実施形態１の真空レーザ加工装置２１は、加工対象物１００にレーザ光Ｌを照射して、加工対象物１００を加工することが可能な装置となっている。真空レーザ加工装置２１は、例えば、加工対象物１００である第一配管１００ａと第二配管１００ｂとの接合部分にレーザ光Ｌを照射し、相互を接合する。真空レーザ加工装置２１は、レーザ光照射部２０と、施工室５と、真空装置部６と、ガス供給部８と、を備える。
レーザ光照射部２０は、レーザ発振器１、光ファイバケーブル２、レーザヘッド３、および照射室４を含む。レーザ発振器１は、加工対象物１００に対して照射するためのレーザを発振する。光ファイバケーブル２は、レーザ発振器１で発振したレーザをレーザヘッド３に伝搬する。レーザヘッド３は、光ファイバケーブル２によって伝搬されたレーザを、光軸Ｓを中心とするレーザ光Ｌとして加工対象物１００に照射する。レーザヘッド３は、光学系として、内部に集光レンズなど（図示省略）が設けられ、かつレーザ光Ｌの照射部に保護窓３ａが設けられる。照射室４は、レーザ照射ノズルとも言い、レーザヘッド３の照射部に固定された筒状部材であり、レーザヘッド３の保護窓３ａを透過したレーザ光Ｌが通過する。照射室４は、照射口４ａの内径Ｈ３（図２参照）を、レーザ光Ｌが干渉しない範囲で極力小さい寸法とする。照射室４は、その内径を、レーザ光Ｌの外形に沿ってレーザ光Ｌの照射口４ａに向かって窄まる形状であってもよい。
施工室５は、チャンバとも言い、密閉容器である。施工室５は、レーザ光照射部２０の照射室４の照射口４ａが接続される開口部５ａを有する。従って、施工室５は、レーザ光Ｌが内部に照射される。施工室５は、照射されたレーザ光Ｌによって加工される加工対象物１００が内部に配置される。施工室５は、内部に移動機構７が配置される。移動機構７は、施工室５の内部において、加工対象物１００を互いに直交する多軸に基づいて移動（回転移動やスライド移動）させる。従って、加工対象物１００は、移動機構７によって位置を変更されつつレーザ光Ｌによって加工される。施工室５は、開口部５ａの内径Ｈ３（図２参照）を、レーザ光Ｌが干渉しない範囲で極力小さい寸法とする。
真空装置部６は、施工室５の密閉容器の内部空間を真空にする。真空装置部６は、真空排気管６ａ、真空ポンプ６ｂ、真空弁６ｃ、および捕集部６ｄを含む。真空排気管６ａは、施工室５の内部から外部に通じる配管である。真空ポンプ６ｂは、真空排気管６ａに設けられ、真空排気管６ａを介して施工室５の内部の空気を排気する。真空弁６ｃは、真空排気管６ａにおける真空ポンプ６ｂによる排気の上流側に配置され、真空排気管６ａの開度を調整する。捕集部６ｄは、真空排気管６ａにおける真空ポンプ６ｂによる排気の上流側であって真空排気管６ａの下流側に配置され、真空排気管６ａを通過する異物（主にスパッタ）を捕集する。捕集部６ｄは、例えば、フィルタ式やサイクロン式がある。真空装置部６は、図示しない制御装置によって真空ポンプ６ｂの排気および真空弁６ｃの開放が制御されることによって、施工室５の内部空間を真空レーザ加工に必要な１／１００気圧以下の真空にする。また、真空装置部６は、捕集部６ｄによって、異物を除去し、異物による真空ポンプ６ｂの故障などを防ぐ。
ガス供給部８は、クロスジェットガスを供給する。ガス供給部８は、ガス貯留部８ａ、ガス供給管８ｂ、およびガス弁８ｃを含む。ガス貯留部８ａは、圧縮空気（ドライエア）、窒素、もしくは不活性ガス（アルゴン：Ａｒ、ヘリウム：Ｈｅ、二酸化炭素：ＣＯ２）などのガスを貯留する。ガス供給管８ｂは、ガス貯留部８ａから施工室５の内部空間に至り設けられ、ガス貯留部８ａのガスを施工室５の内部空間に供給する。ガス供給管８ｂは、施工室５の内部の端部にガスノズル８ｂａが設けられる。ガス弁８ｃは、ガス供給管８ｂに設けられ、図示しない制御装置によってガス供給管８ｂの開度を調整する。従って、ガス供給部８は、ガス貯留部８ａに貯留したガスをガス供給管８ｂのガスノズル８ｂａからクロスジェットガスとして施工室５の内部空間に供給する。なお、ガス供給部８は、施工室５の内部空間を真空にする真空装置部６の機能を妨げないような気圧でクロスジェットガスを施工室５の内部空間に供給するように制御される。言い換えれば、真空装置部６は、ガス供給部８によるクロスジェットガスの供給があっても、施工室５の内部空間を真空にするように制御される。
ガス供給部８は、ガス供給管８ｂのガスノズル８ｂａが、施工室５の内部の開口部５ａの直近において、レーザ光Ｌに向けてクロスジェットガスを噴射するように構成される。ガスノズル８ｂａは、レーザ光Ｌが干渉しない範囲で極力レーザ光Ｌの近くに配置される。施工室５の内部の開口部５ａは、レーザ光照射部２０の照射室４の照射口４ａが接続されるため、ガス供給部８は、ガス供給管８ｂのガスノズル８ｂａが、照射室４の照射口４ａにおいて、レーザ光Ｌに向けてクロスジェットガスを噴射するように構成される。ガスノズル８ｂａは、レーザ光Ｌの光軸Ｓに対して交差する向きに配置される。従って、ガス供給部８は、レーザ光Ｌの光軸Ｓに交差する方向にクロスジェットガスを噴射する。図１に示す形態の真空レーザ加工装置２１では、ガス供給部８は、ガスノズル８ｂａがレーザ光Ｌの光軸Ｓに対して直交する向きに配置され、レーザ光Ｌの光軸Ｓに直交してクロスジェットガスを噴射する。
このように、実施形態１の真空レーザ加工装置２１は、レーザ光Ｌを照射する光学系および照射されるレーザ光Ｌを通す照射室４を有するレーザ光照射部２０と、レーザ光照射部２０の照射室４が接続されてレーザ光Ｌによって施工される加工対象物１００が配置される施工室５と、施工室５の内部を真空状態とする真空装置部６と、照射室４のレーザ光Ｌの出口である照射口４ａにおいてレーザ光Ｌに向けてクロスジェットガスを噴射するガスノズル８ｂａを有するガス供給部８と、を備える。
従って、実施形態１の真空レーザ加工装置２１によれば、照射室４の照射口４ａにおいてレーザ光Ｌに向けてクロスジェットガスを噴射するため、施工によって生じる金属蒸気およびスパッタが照射口４ａから照射室４の内部に侵入することを阻止する。このため、この真空レーザ加工装置２１によれば、金属蒸気およびスパッタがレーザ光Ｌを照射する光学系に付着する事態を抑えることができる。この結果、この真空レーザ加工装置２１は、金属蒸気およびスパッタによる光学系への汚れ付着、損傷を防止できる。これにより、この真空レーザ加工装置２１は、安定した真空レーザ溶接が可能になり、施工品質、施工能率を改善することができる。なお、クロスジェットガスは、金属蒸気およびスパッタを吹き飛ばして除去することと、施工室５の真空度（１／１００気圧以下）を担保するため、０．１ＭＰａ以上の圧力で、１０Ｌ／ｍｉｎ以上且つ真空ポンプ排気量の１／１０以下とすることが好ましい。
また、実施形態１の真空レーザ加工装置２１では、図２に示すように、ガスノズル８ｂａは、レーザ光Ｌへの噴射位置において、レーザ光Ｌの径Ｈ２よりも大きい幅Ｈ１を有する。この真空レーザ加工装置２１の場合、ガスノズル８ｂａは、ノズル形が、幅Ｈ１を有するスリット形状や、幅Ｈ１を有する円形状や、幅Ｈ１を有する楕円形状や、幅Ｈ１を有する多角形状を含む。
従って、この真空レーザ加工装置２１によれば、ガスノズル８ｂａの幅Ｈ１をレーザ光Ｌの径Ｈ２よりも大きくすることで、レーザ光Ｌの全範囲に向けてクロスジェットガスを噴射する。このため、この真空レーザ加工装置２１によれば、施工によって生じる金属蒸気およびスパッタが照射口４ａから照射室４の内部に侵入することをより阻止できる。この結果、この真空レーザ加工装置２１は、金属蒸気およびスパッタによる光学系への汚れ付着、損傷を防止する効果を顕著に得られる。
なお、実施形態１の真空レーザ加工装置２１では、さらに、ガスノズル８ｂａは、照射室４の照射口４ａおよび施工室５の開口部５ａの内径Ｈ３よりも大きい幅Ｈ１を有することが好ましい。従って、この真空レーザ加工装置２１によれば、施工によって生じる金属蒸気およびスパッタが照射口４ａから照射室４の内部に侵入することをより阻止できる。この結果、この真空レーザ加工装置２１は、金属蒸気およびスパッタによる光学系への汚れ付着、損傷を防止できる効果を顕著に得られる。
また、実施形態１の真空レーザ加工装置２１では、図３に示すように、ガスノズル８ｂａは、レーザ光Ｌの光軸Ｓを間において複数配置される。図３では、複数のガスノズル８ｂａは、レーザ光Ｌの光軸Ｓを間において対向して配置される。なお、複数のガスノズル８ｂａは、レーザ光Ｌの光軸Ｓを中心として３以上配置されてもよい。
従って、この真空レーザ加工装置２１によれば、照射室４の照射口４ａにおいて、レーザ光Ｌの光軸Ｓを間においた複数方向からレーザ光Ｌに向けてクロスジェットガスを噴射するため、レーザ光Ｌが照射される照射口４ａをクロスジェットガスで遮る。このため、この真空レーザ加工装置２１によれば、施工によって生じる金属蒸気およびスパッタが照射口４ａから照射室４の内部に侵入することをより阻止できる。この結果、この真空レーザ加工装置２１は、金属蒸気およびスパッタによる光学系への汚れ付着、損傷を防止できる効果を顕著に得られる。
また、実施形態１の真空レーザ加工装置２１では、図４に示すように、ガスノズル８ｂａは、レーザ光Ｌの光軸Ｓを間において複数配置される形態について、レーザ光Ｌの照射方向に向けて傾斜して配置される。
従って、この真空レーザ加工装置２１によれば、レーザ光Ｌの光軸Ｓを間においた複数方向からレーザ光Ｌの照射方向に向けてクロスジェットガスを噴射するため、施工によって生じる金属蒸気およびスパッタを、レーザ光Ｌが照射される照射口４ａからより遠ざける。このため、この真空レーザ加工装置２１によれば、金属蒸気およびスパッタが照射口４ａから照射室４の内部に侵入することをより阻止できる。この結果、この真空レーザ加工装置２１は、金属蒸気およびスパッタによる光学系への汚れ付着、損傷を防止できる効果を顕著に得られる。
また、実施形態１の真空レーザ加工装置２１では、図４に示すように、ガスノズル８ｂａは、レーザ光Ｌの光軸Ｓを間において複数配置される形態について、レーザ光Ｌの照射方向に向け、レーザ光Ｌの光軸Ｓに対して１０度以上７０度以下の角度θで傾斜して配置される。
従って、この真空レーザ加工装置２１によれば、レーザ光Ｌの光軸Ｓを間においた複数方向からレーザ光Ｌの照射方向に向け、レーザ光Ｌの光軸Ｓに対して１０度以上７０度以下の角度θでクロスジェットガスを噴射するため、施工によって生じる金属蒸気およびスパッタを、レーザ光Ｌが照射される照射口４ａから遠ざけつつ、レーザ光Ｌが照射される照射口４ａをクロスジェットガスで遮る。角度θがレーザ光Ｌの光軸Ｓに対して１０度以上だと、金属蒸気およびスパッタをレーザ光Ｌが照射される照射口４ａから遠ざける効果が顕著に得られる。一方、角度θがレーザ光Ｌの光軸Ｓに対して７０度以下だと、レーザ光Ｌが照射される照射口４ａをクロスジェットガスで遮る効果が顕著に得られる。このため、この真空レーザ加工装置２１によれば、金属蒸気およびスパッタが照射口４ａから照射室４の内部に侵入することをより阻止できる。この結果、この真空レーザ加工装置２１は、金属蒸気およびスパッタによる光学系への汚れ付着、損傷を防止できる効果を顕著に得られる。
また、実施形態１の真空レーザ加工装置２１では、図５に示すように、ガスノズル８ｂｂは、レーザ光Ｌの光軸Ｓの周りを囲んで配置される。
従って、この真空レーザ加工装置２１によれば、照射室４の照射口４ａにおいて、レーザ光Ｌの光軸Ｓの周りからレーザ光Ｌに向けてクロスジェットガスを噴射するため、レーザ光Ｌが照射される照射口４ａをクロスジェットガスで遮る。このため、この真空レーザ加工装置２１によれば、施工によって生じる金属蒸気およびスパッタが照射口４ａから照射室４の内部に侵入することをより阻止できる。この結果、この真空レーザ加工装置２１は、金属蒸気およびスパッタによる光学系への汚れ付着、損傷を防止できる効果を顕著に得られる。なお、この場合、ガスノズル８ｂｂは、レーザ光Ｌの光軸Ｓを連続して囲むように形成されていても、レーザ光Ｌの光軸Ｓを断続して囲むように形成されていてもよい。また、この真空レーザ加工装置２１の場合、ガスノズル８ｂｂは、レーザ光Ｌの照射方向に向けて傾斜して配置され、好ましくは、レーザ光Ｌの光軸Ｓに対して１０度以上７０度以下の角度θ（図４参照）で傾斜して配置されていることが、顕著な効果を得るうえで好ましい。
また、実施形態１の真空レーザ加工装置２１では、図６に示すように、ガスノズル８ｂａは、レーザ光Ｌの光軸Ｓに沿って複数配置される。図６では、複数のガスノズル８ｂａは、レーザ光Ｌの光軸Ｓに沿って光軸Ｓに向く同方向で配置される。なお、複数のガスノズル８ｂａは、レーザ光Ｌの光軸Ｓに沿って光軸Ｓに向く多方向で配置されてもよい。なお、複数のガスノズル８ｂａは、レーザ光Ｌの光軸Ｓに沿って等間隔または不当間隔で配置される。
従って、この真空レーザ加工装置２１によれば、レーザ光Ｌの光軸Ｓに沿った複数方向からレーザ光Ｌに向けてクロスジェットガスを噴射するため、施工によって生じる金属蒸気およびスパッタを、レーザ光Ｌが照射される照射口４ａからより遠ざける。このため、この真空レーザ加工装置２１によれば、金属蒸気およびスパッタが照射口４ａから照射室４の内部に侵入することをより阻止できる。この結果、この真空レーザ加工装置２１は、金属蒸気およびスパッタによる光学系への汚れ付着、損傷を防止できる効果を顕著に得られる。
また、実施形態１の真空レーザ加工装置２１では、図７に示すように、ガスノズル８ｂａがレーザ光Ｌの光軸Ｓに沿って複数配置される形態について、複数のガスノズル８ｂａの間に仕切板９を備える。仕切板９は、レーザ光Ｌを通過させるレーザ光通過孔９ａを有する。
従って、この真空レーザ加工装置２１によれば、仕切板９によって光学系側への金属蒸気およびスパッタの飛散をさらに低減する。この結果、この真空レーザ加工装置２１は、金属蒸気およびスパッタによる光学系への汚れ付着、損傷を防止できる効果を顕著に得られる。
また、実施形態１の真空レーザ加工装置２１では、図１や図６や図７などに示すように、ガスノズル８ｂａは、レーザ光Ｌの光軸Ｓを間に置いて対向しない場合、レーザ光Ｌの光軸Ｓに対して直交してクロスジェットガスを噴射する態様で設けられることが好ましい。
従って、この真空レーザ加工装置２１によれば、施工によって生じる金属蒸気およびスパッタを、レーザ光Ｌが照射される照射口４ａから遠ざけるようにレーザ光Ｌの光軸Ｓと直交する方向に吹き飛ばす。このため、この真空レーザ加工装置２１によれば、金属蒸気およびスパッタが照射口４ａから照射室４の内部に侵入することをより阻止できる。この結果、この真空レーザ加工装置２１は、金属蒸気およびスパッタによる光学系への汚れ付着、損傷を防止できる効果を顕著に得られる。
また、実施形態１の真空レーザ加工装置２１では、図８に示すように、ガス排出部１０を備える。ガス排出部１０は、ガスノズル８ｂａから噴射されたクロスジェットガスを吸引し施工室５の外部に排出する。ガス排出部１０は、ガス排出管１０ａ、ガス排出ポンプ（真空ポンプ６ｂ）、調整弁１０ｂ、および捕集部６ｄを含む。ガス排出管１０ａは、施工室５の内部から外部に通じる配管である。ガス排出管１０ａは、施工室５の内部の吸引ノズル１０ａａが、ガスノズル８ｂａに対してレーザ光Ｌの光軸Ｓを挟んで向き合って設けられる。吸引ノズル１０ａａは、レーザ光Ｌが干渉しない範囲で極力レーザ光Ｌの近くに配置される。吸引ノズル１０ａａは、ガスノズル８ｂａに向き合う位置において、ガスノズル８ｂａと同様に、レーザ光Ｌの径Ｈ２よりも大きい幅を有する（図２参照）。吸引ノズル１０ａａは、ノズル形が、前記幅を有するスリット形状や、前記幅を有する円形状や、前記幅を有する楕円形状や、前記幅を有する多角形状を含む。また、実施形態のガス排出部１０では、ガス排出管１０ａは、施工室５の外部の端部が、真空装置部６の真空排気管６ａにおける真空弁６ｃの上流側に接続される。この場合、ガス排出管１０ａが接続された真空排気管６ａの上流側にさらに真空弁６ｅが設けられる。このように、実施形態のガス排出部１０では、真空装置部６に調整弁１０ｂを介して接続されており、ガス排出ポンプは、真空ポンプ６ｂが適用され、真空排気管６ａの一部を介して施工室５の内部の空気を排気する。さらに、実施形態のガス排出部１０では、捕集部６ｄを有する。調整弁１０ｂは、ガス排出管１０ａに配置され、ガス排出管１０ａの開度を調整する。ガス排出部１０は、図示しない制御装置によって真空ポンプ６ｂの排気、調整弁１０ｂの開放、および真空弁６ｃ，６ｅの開放が制御されることによって、ガスノズル８ｂａから噴射されたクロスジェットガスを吸引し施工室５の外部に排出する。なお、図には明示しないが、ガス排出部１０は、ガス排出管１０ａが真空装置部６の真空排気管６ａに接続されず真空装置部６とは独立し、調整弁１０ｂの下流側に、捕集部とガス排気ポンプが設けられていてもよい。真空装置部６とは独立した場合、ガス排出部１０は、施工室５の内部空間を真空レーザ加工に必要な１／１００気圧以下の真空に維持できるように、図示しない制御装置によってガス排気ポンプの排気、および調整弁１０ｂの開放が制御される。ガス排出径であるガス排出管１０ａと、真空排気系である真空排気管６ａとを並列して調整弁１０ｂおよび真空弁６ｅを設けることで真空度の制御を容易に行える。
従って、この真空レーザ加工装置２１によれば、クロスジェットガスによって照射口４ａからより遠ざけられる金属蒸気およびスパッタを、ガス排出部１０によって吸引し施工室５の外部に排出する。このため、この真空レーザ加工装置２１によれば、施工によって生じる金属蒸気およびスパッタが照射口４ａから照射室４の内部に侵入することをより阻止できる。この結果、この真空レーザ加工装置２１は、金属蒸気およびスパッタによる光学系への汚れ付着、損傷を防止できる効果を顕著に得られる。また、この真空レーザ加工装置２１によれば、ガス排出部１０が、真空装置部６に調整弁１０ｂを介して接続されることで、部品点数を削減でき、構成を簡素化できる。
また、実施形態１の真空レーザ加工装置２１では、図９に示すように、補助ガス供給部１１を備える。補助ガス供給部１１は、照射室４の内部にガス供給部８のクロスジェットガスよりも高圧の補助ガスを噴射する。補助ガス供給部１１は、補助ガス貯留部１１ａ、補助ガス供給管１１ｂ、および補助ガス弁１１ｃを含む。補助ガス貯留部１１ａは、圧縮空気（ドライエア）、窒素、もしくは不活性ガス（アルゴン：Ａｒ、ヘリウム：Ｈｅ、二酸化炭素：ＣＯ２）などのガスを貯留する。補助ガス供給管１１ｂは、補助ガス貯留部１１ａから照射室４の内部空間に至り設けられ、補助ガス貯留部１１ａの補助ガスを照射室４の内部空間に供給する。補助ガス供給管１１ｂは、照射室４の内部の端部に補助ガスノズル１１ｂａが設けられる。補助ガス弁１１ｃは、補助ガス供給管１１ｂに設けられ、図示しない制御装置によって補助ガス供給管１１ｂの開度を調整する。従って、補助ガス供給部１１は、補助ガス貯留部１１ａに貯留したガスを補助ガス供給管１１ｂの補助ガスノズル１１ｂａから補助ガスとして照射室４の内部空間に供給する。
補助ガス供給部１１は、補助ガス供給管１１ｂの補助ガスノズル１１ｂａが、照射室４の内部で保護窓３ａの直近において、レーザ光Ｌに向けて補助ガスを噴射するように構成される。補助ガスノズル１１ｂａは、レーザ光Ｌが干渉しない範囲で極力レーザ光Ｌの近くに配置される。補助ガスノズル１１ｂａは、レーザ光Ｌの光軸Ｓに対して交差する向きに配置される。従って、補助ガス供給部１１は、レーザ光Ｌの光軸Ｓに交差する方向にク補助ガスを噴射する。図９に示す形態の真空レーザ加工装置２１では、補助ガス供給部１１は、補助ガスノズル１１ｂａがレーザ光Ｌの光軸Ｓに対して直交する向きに配置され、レーザ光Ｌの光軸Ｓに直交して補助ガスを噴射する。補助ガスノズル１１ｂａは、レーザ光Ｌへの噴射位置において、ガスノズル８ｂａと同様に、レーザ光Ｌの径よりも大きい幅を有する（図２参照）。補助ガスノズル１１ｂａは、ノズル形が、前記幅を有するスリット形状や、前記幅を有する円形状や、前記幅を有する楕円形状や、前記幅を有する多角形状を含む。なお、補助ガス供給部１１は、施工室５の内部空間を真空にする真空装置部６の機能を妨げないような気圧で補助ガスを照射室４の内部空間に供給するように制御される。言い換えれば、真空装置部６は、補助ガス供給部１１による補助ガスの供給があっても、施工室５の内部空間を真空にするように制御される。
従って、この真空レーザ加工装置２１によれば、照射室４の内部にガス供給部８のクロスジェットガスよりも高圧の補助ガスを噴射するため、照射室４の気圧を施工室５よりも高くして、施工によって生じる金属蒸気およびスパッタが照射室４に侵入する事態を防ぐ。このため、この真空レーザ加工装置２１によれば、金属蒸気およびスパッタが照射口４ａから照射室４の内部に侵入することをより阻止できる。この結果、この真空レーザ加工装置２１は、金属蒸気およびスパッタによる光学系への汚れ付着、損傷を防止できる効果を顕著に得られる。
また、実施形態１の真空レーザ加工装置２１では、図１０に示すように、補助施工室１５を備える。補助施工室１５は、筒形状（実施形態では円筒形状）の一端が開放し他端が閉塞して形成されている。補助施工室１５は、開放した一端が施工室５に形成されたフランジ部１６に対して着脱可能に設けられ、フランジ部１６に取り付けられた状態で施工室５の内部と自身の内部とが連通する。また、補助施工室１５は、本体部１５ａと扉１５ｂとを有する。本体部１５ａは、補助施工室１５の開放した一端側を構成し、上記の如くフランジ部１６に着脱可能に設けられている。扉１５ｂは、補助施工室１５の閉塞した他端側を構成し、本体部１５ａと相互に、補助施工室１５がなす円筒形状を斜めにカットした形状に形成されている。扉１５ｂは、補助施工室１５がなす円筒形状の円形状に沿って本体部１５ａに対して回転移動が可能に設けられ、当該回転移動によって、本体部１５ａを開閉する。補助施工室１５は、扉１５ｂによって本体部１５ａが閉じられることで気密性を有し、連通した状態の施工室５と共に真空度が確保される。また、補助施工室１５は、扉１５ｂによって本体部１５ａが開かれることで、連通した状態の施工室５に加工対象物１００を挿入したり、施工室５にある加工対象物１００を取り出したりすることができる。また、補助施工室１５は、その内部であって本体部１５ａに支持機構１７が設けられる。支持機構１７は、施工室５に配置されて本体部１５ａ側に延在する加工対象物１００の一部を支持する。支持機構１７は、施工室５の内部に配置された移動機構７による加工対象物１００の移動を案内する。なお、図１０に示す真空レーザ加工装置２１において、真空装置部６は、その設置位置が先に説明した図１から図９とは異なるが、補助施工室１５を示すための便宜上のものであり、先に説明した構成と実質的に同様である。
このように、実施形態１の真空レーザ加工装置２１では、施工室５に対して着脱可能に設けられ、施工室５と連通して加工対象物１００の一部が配置される補助施工室１５を備える。従って、この真空レーザ加工装置２１によれば、例えば、加工対象物１００が施工室５に収まらないような長い配管である場合、施工室５に収まらない加工対象物１００の一部を補助施工室１５に収容できる。この結果、この真空レーザ加工装置２１は、加工対象物１００全体を施工室５と同様の真空度の雰囲気中に配置でき、当該真空度の雰囲気中で加工を実施できる。また、実施形態１の真空レーザ加工装置２１では、補助施工室１５は、加工対象物１００を出し入れ可能に開閉する扉１５ｂを有する。従って、この真空レーザ加工装置２１によれば、加工対象物１００の出し入れを補助施工室１５を介して実施できる。また、実施形態１の真空レーザ加工装置２１では、補助施工室１５は、加工対象物１００を支持する支持機構１７を有する。従って、この真空レーザ加工装置２１によれば、施工室５から補助施工室１５に延在する加工対象物１００を支持機構１７によって支持し、加工対象物１００を安定して加工を実施できる。
［実施形態２］
図１１は、実施形態２に係る真空レーザ加工装置の概略図である。図１２から図１５は、実施形態２に係る真空レーザ加工装置の他の例の概略図である。
実施形態２の真空レーザ加工装置２２は、実施形態１の真空レーザ加工装置２１に対し、除去室１２を備える点が異なる。従って、実施形態２の真空レーザ加工装置２２において、実施形態１の真空レーザ加工装置２１と同等部分には同一の符号を付して説明を省略する。
図１１に示すように、除去室１２は、施工室５の内部に配置される。除去室１２は、照射室４のレーザ光Ｌの出口である照射口４ａを囲むように箱状に形成される。除去室１２は、レーザ光Ｌを施工室５に通過させるレーザ光通過孔１２ａを有する。従って、除去室１２は、照射室４と施工室５の間に介在される。除去室１２は、レーザ光通過孔１２ａの内径を、レーザ光Ｌが干渉しない範囲で極力小さい寸法とする。また、除去室１２は、レーザ光Ｌと関わらない場所に、ガス排出孔１２ｂが貫通して設けられる。なお、除去室１２の箱状は、照射口４ａを囲む円筒状や角筒状の筒部にガス排出孔１２ｂが貫通して設けられ、筒部の端部にレーザ光通過孔１２ａが貫通する蓋部が形成される。
除去室１２は、その内部にガス供給部８のガス供給管８ｂが貫通して設けられてガスノズル８ｂａが配置される。ガスノズル８ｂａは、実施形態１の真空レーザ加工装置２１と同様に、レーザ光Ｌに向けてクロスジェットガスを噴射する。ガスノズル８ｂａは、レーザ光Ｌが干渉しない範囲で極力レーザ光Ｌの近くに配置される。ガスノズル８ｂａは、レーザ光Ｌの光軸Ｓに対して交差する向きに配置され、レーザ光Ｌの光軸Ｓに交差する方向にクロスジェットガスを噴射する。図１１に示す形態の真空レーザ加工装置２２では、ガスノズル８ｂａは、レーザ光Ｌの光軸Ｓに対して直交する向きに配置され、レーザ光Ｌの光軸Ｓに直交してクロスジェットガスを噴射する。そして、除去室１２の内部でレーザ光Ｌに噴射されたクロスジェットガスは、ガス排出孔１２ｂから除去室１２の外部である施工室５に排出される。
このように、実施形態２の真空レーザ加工装置２２は、レーザ光Ｌを照射する光学系および照射されるレーザ光Ｌを通す照射室４を有するレーザ光照射部２０と、レーザ光照射部２０の照射室４が接続されてレーザ光Ｌによって施工される加工対象物１００が配置される施工室５と、施工室５の内部を真空状態とする真空装置部６と、照射室４のレーザ光Ｌの出口である照射口４ａを囲むように施工室５の内部に設けられ、レーザ光Ｌを施工室５に通過させるレーザ光通過孔１２ａを有する除去室１２と、除去室１２の内部であって照射室４のレーザ光Ｌの出口である照射口４ａにおいてレーザ光Ｌに向けてクロスジェットガスを噴射するガスノズル８ｂａを有するガス供給部８と、を備える。
従って、実施形態２の真空レーザ加工装置２２によれば、除去室１２の内部であって、照射室４の照射口４ａにおいてレーザ光Ｌに向けてクロスジェットガスを噴射するため、施工によって生じる金属蒸気およびスパッタが除去室１２を経て照射口４ａから照射室４の内部に侵入することを阻止する。このため、この真空レーザ加工装置２２によれば、金属蒸気およびスパッタがレーザ光Ｌを照射する光学系に付着する事態を抑えることができる。この結果、この真空レーザ加工装置２２は、金属蒸気およびスパッタによる光学系への汚れ付着、損傷を防止できる。これにより、この真空レーザ加工装置２２は、安定した真空レーザ溶接が可能になり、施工品質、施工能率を改善することができる。実施形態２の真空レーザ加工装置２２は、除去室１２の内部で照射室４の照射口４ａにおいてレーザ光Ｌに向けてクロスジェットガスを噴射するため、実施形態１の真空レーザ加工装置２１と比較し、金属蒸気およびスパッタがレーザ光Ｌを照射する光学系に付着する事態をより抑えることができる。なお、クロスジェットガスは、金属蒸気およびスパッタを吹き飛ばして除去することと、施工室５の真空度（１／１００気圧以下）を担保するため、０．１ＭＰａ以上の圧力で、１０Ｌ／ｍｉｎ以上且つ真空ポンプ排気量の１／１０以下とすることが好ましい。
なお、実施形態２の真空レーザ加工装置２２は、図１１に示すように、ガスノズル８ｂａが照射口４ａよりもレーザ光通過孔１２ａの間近に配置される。従って、この真空レーザ加工装置２２によれば、金属蒸気およびスパッタがレーザ光通過孔１２ａから除去室１２の内部に侵入する事態を防ぎ、金属蒸気およびスパッタが照射口４ａから照射室４の内部に侵入することをより阻止する。
また、実施形態２の真空レーザ加工装置２２では、図２を参照するように、ガスノズル８ｂａは、レーザ光Ｌへの噴射位置において、レーザ光Ｌの径Ｈ２よりも大きい幅Ｈ１を有する。この真空レーザ加工装置２２の場合、ガスノズル８ｂａは、ノズル形が、幅Ｈ１を有するスリット形状や、幅Ｈ１を有する円形状や、幅Ｈ１を有する楕円形状や、幅Ｈ１を有する多角形状を含む。
従って、この真空レーザ加工装置２２によれば、ガスノズル８ｂａの幅Ｈ１をレーザ光Ｌの径Ｈ２よりも大きくすることで、レーザ光Ｌの全範囲に向けてクロスジェットガスを噴射する。このため、この真空レーザ加工装置２２によれば、施工によって生じる金属蒸気およびスパッタが照射口４ａから照射室４の内部に侵入することをより阻止できる。この結果、この真空レーザ加工装置２２は、金属蒸気およびスパッタによる光学系への汚れ付着、損傷を防止する効果を顕著に得られる。
なお、実施形態２の真空レーザ加工装置２２では、さらに、ガスノズル８ｂａは、照射室４の照射口４ａ、施工室５の開口部５ａ、およびレーザ光通過孔１２ａの径よりも大きい幅を有することが好ましい。従って、この真空レーザ加工装置２２によれば、施工によって生じる金属蒸気およびスパッタが照射口４ａから照射室４の内部に侵入することをより阻止できる。この結果、この真空レーザ加工装置２２は、金属蒸気およびスパッタによる光学系への汚れ付着、損傷を防止できる効果を顕著に得られる。
また、実施形態２の真空レーザ加工装置２２では、除去室１２の内部の気圧Ｐ１と、施工室５の内部の気圧Ｐ２とが、Ｐ２×１０≦Ｐ１の関係を満たす。
気圧Ｐ１と気圧Ｐ２との関係は、図１１に示す形態の場合、ガス供給部８によるクロスジェットの供給量、真空装置部６の真空ポンプ６ｂの排気量、施工室５の真空度（１／１００気圧以下）、および除去室１２のレーザ光通過孔１２ａの開口面積を考慮し、除去室１２のガス排出孔１２ｂの開口面積を適宜設定することによって満たされる。
従って、この真空レーザ加工装置２２によれば、除去室１２の内部の気圧Ｐ１を施工室５の内部の気圧Ｐ２よりも大きくし、施工によって生じる金属蒸気およびスパッタが除去室１２を経て照射口４ａから照射室４の内部に侵入することをより阻止する。このため、この真空レーザ加工装置２２によれば、金属蒸気およびスパッタがレーザ光Ｌを照射する光学系に付着する事態をより抑えることができる。この結果、この真空レーザ加工装置２２は、金属蒸気およびスパッタによる光学系への汚れ付着、損傷を防止する効果を顕著に得られる。
また、実施形態２の真空レーザ加工装置２２では、図１２（および図１３，図１４）に示すように、ガス排出部１０を備える。ガス排出部１０は、ガスノズル８ｂａから噴射されたクロスジェットガスを除去室１２の内部から吸引し施工室５の外部に排出する。ガス排出部１０は、ガス排出管１０ａ、ガス排出ポンプ（真空ポンプ６ｂ）、調整弁１０ｂ、および捕集部６ｄを含む。ガス排出管１０ａは、除去室１２の内部から施工室５の外部に通じる配管である。ガス排出管１０ａは、施工室５の内部の吸引ノズル１０ａａが、ガスノズル８ｂａに対してレーザ光Ｌの光軸Ｓを挟んで向き合って設けられる。吸引ノズル１０ａａは、レーザ光Ｌが干渉しない範囲で極力レーザ光Ｌの近くに配置される。吸引ノズル１０ａａは、ガスノズル８ｂａに向き合う位置において、ガスノズル８ｂａと同様に、レーザ光Ｌの径Ｈ２よりも大きい幅を有する（図２参照）。吸引ノズル１０ａａは、ノズル形が、前記幅を有するスリット形状や、前記幅を有する円形状や、前記幅を有する楕円形状や、前記幅を有する多角形状を含む。また、実施形態のガス排出部１０では、ガス排出管１０ａは、施工室５の外部の端部が、真空装置部６の真空排気管６ａにおける真空弁６ｃの上流側に接続される。この場合、ガス排出管１０ａが接続された真空排気管６ａの上流側にさらに真空弁６ｅが設けられる。このように、実施形態のガス排出部１０では、真空装置部６に調整弁１０ｂを介して接続されており、ガス排出ポンプは、真空ポンプ６ｂが適用され、真空排気管６ａの一部を介して施工室５の内部の空気を排気する。さらに、実施形態のガス排出部１０では、捕集部６ｄを有する。調整弁１０ｂは、ガス排出管１０ａに配置され、ガス排出管１０ａの開度を調整する。ガス排出部１０は、図示しない制御装置によって真空ポンプ６ｂの排気、調整弁１０ｂの開放、および真空弁６ｃ，６ｅの開放が制御されることによって、ガスノズル８ｂａから噴射されたクロスジェットガスを吸引し施工室５の外部に排出する。なお、図には明示しないが、ガス排出部１０は、ガス排出管１０ａが真空装置部６の真空排気管６ａに接続されず真空装置部６とは独立し、調整弁１０ｂの下流側に、捕集部とガス排気ポンプが設けられていてもよい。真空装置部６とは独立した場合、ガス排出部１０は、施工室５の内部空間を真空レーザ加工に必要な１／１００気圧以下の真空に維持できるように、図示しない制御装置によってガス排気ポンプの排気、および調整弁１０ｂの開放が制御される。ガス排出径であるガス排出管１０ａと、真空排気系である真空排気管６ａとを並列して調整弁１０ｂおよび真空弁６ｅを設けることで真空度の制御を容易に行える。
なお、ガス排出部１０を有する真空レーザ加工装置２２の場合、上述した気圧Ｐ１と気圧Ｐ２との関係は、ガス供給部８によるクロスジェットの供給量、真空装置部６の真空ポンプ６ｂの排気量、施工室５の真空度（１／１００気圧以下）、および除去室１２のレーザ光通過孔１２ａの開口面積を考慮し、調整弁１０ｂによる開度を適宜設定することによって満たされる。
従って、この真空レーザ加工装置２２によれば、除去室１２の内部において、クロスジェットガスによって照射口４ａからより遠ざけられる金属蒸気およびスパッタを、ガス排出部１０によって吸引し施工室５の外部に排出する。このため、この真空レーザ加工装置２２によれば、施工によって生じる金属蒸気およびスパッタが照射口４ａから照射室４の内部に侵入することをより阻止できる。この結果、この真空レーザ加工装置２２は、金属蒸気およびスパッタによる光学系への汚れ付着、損傷を防止できる効果を顕著に得られる。また、この真空レーザ加工装置２２によれば、ガス排出部１０が、真空装置部６に調整弁１０ｂを介して接続されることで、部品点数を削減でき、構成を簡素化できる。
また、実施形態２の真空レーザ加工装置２２では、図１３に示すように、ガスノズル８ｂａは、除去室１２の内部において、レーザ光Ｌの光軸Ｓに沿って複数配置される。図１３では、複数のガスノズル８ｂａは、レーザ光Ｌの光軸Ｓに沿って光軸Ｓに向く同方向で配置される。なお、複数のガスノズル８ｂａは、レーザ光Ｌの光軸Ｓに沿って光軸Ｓに向く多方向で配置されてもよい。なお、複数のガスノズル８ｂａは、レーザ光Ｌの光軸Ｓに沿って等間隔または不当間隔で配置される。
従って、この真空レーザ加工装置２２によれば、レーザ光Ｌの光軸Ｓに沿った複数方向からレーザ光Ｌに向けてクロスジェットガスを噴射するため、施工によって生じる金属蒸気およびスパッタを、レーザ光Ｌが照射される照射口４ａからより遠ざける。このため、この真空レーザ加工装置２２によれば、金属蒸気およびスパッタが照射口４ａから照射室４の内部に侵入することをより阻止できる。この結果、この真空レーザ加工装置２２は、金属蒸気およびスパッタによる光学系への汚れ付着、損傷を防止できる効果を顕著に得られる。
また、実施形態２の真空レーザ加工装置２２では、図１４に示すように、除去室１２の内部において、ガスノズル８ｂａがレーザ光Ｌの光軸Ｓに沿って複数配置される形態について、複数のガスノズル８ｂａの間に仕切板９を備える。仕切板９は、レーザ光Ｌを通過させるレーザ光通過孔９ａを有する。
従って、この真空レーザ加工装置２２によれば、仕切板９によって光学系側への金属蒸気およびスパッタの飛散をさらに低減する。この結果、この真空レーザ加工装置２２は、金属蒸気およびスパッタによる光学系への汚れ付着、損傷を防止できる効果を顕著に得られる。
また、実施形態２の真空レーザ加工装置２２では、ガスノズル８ｂａは、レーザ光Ｌの光軸Ｓに対して直交してクロスジェットガスを噴射する態様で設けられることが好ましい。
従って、この真空レーザ加工装置２２によれば、施工によって生じる金属蒸気およびスパッタを、レーザ光Ｌが照射される照射口４ａから遠ざけるようにレーザ光Ｌの光軸Ｓと直交する方向に吹き飛ばす。このため、この真空レーザ加工装置２２によれば、金属蒸気およびスパッタが照射口４ａから照射室４の内部に侵入することをより阻止できる。この結果、この真空レーザ加工装置２２は、金属蒸気およびスパッタによる光学系への汚れ付着、損傷を防止できる効果を顕著に得られる。
なお、図には明示しないが、実施形態２の真空レーザ加工装置２２では、ガスノズル８ｂａは、レーザ光Ｌの光軸Ｓを間において複数配置されてもよい（図３および図４参照）。例えば、複数のガスノズル８ｂａは、レーザ光Ｌの光軸Ｓを間において対向して配置される。なお、複数のガスノズル８ｂａは、レーザ光Ｌの光軸Ｓを中心として３以上配置されてもよい。また、実施形態２の真空レーザ加工装置２２では、ガスノズル８ｂａは、レーザ光Ｌの光軸Ｓの周りを囲んで配置されてもよい（図５参照）。なお、この場合、ガスノズル８ｂａは、レーザ光Ｌの光軸Ｓを連続して囲むように形成されていても、レーザ光Ｌの光軸Ｓを断続して囲むように形成されていてもよい。
従って、この真空レーザ加工装置２２によれば、照射室４の照射口４ａにおいて、レーザ光Ｌの光軸Ｓを間においた複数方向からレーザ光Ｌに向けてクロスジェットガスを噴射するため、レーザ光Ｌが照射される照射口４ａをクロスジェットガスで遮る。このため、この真空レーザ加工装置２２によれば、施工によって生じる金属蒸気およびスパッタが照射口４ａから照射室４の内部に侵入することをより阻止できる。この結果、この真空レーザ加工装置２２は、金属蒸気およびスパッタによる光学系への汚れ付着、損傷を防止できる効果を顕著に得られる。また、この真空レーザ加工装置２２の場合、ガスノズル８ｂａは、レーザ光Ｌの照射方向に向けて傾斜して配置され、好ましくは、レーザ光Ｌの光軸Ｓに対して１０度以上７０度以下の角度θで傾斜して配置されていることが、顕著な効果を得るうえで好ましい。
また、実施形態２の真空レーザ加工装置２２では、図１５に示すように、補助ガス供給部１１を備える。補助ガス供給部１１は、照射室４の内部にガス供給部８のクロスジェットガスよりも高圧の補助ガスを噴射する。補助ガス供給部１１は、補助ガス貯留部１１ａ、補助ガス供給管１１ｂ、および補助ガス弁１１ｃを含む。補助ガス貯留部１１ａは、圧縮空気（ドライエア）、窒素、もしくは不活性ガス（アルゴン：Ａｒ、ヘリウム：Ｈｅ、二酸化炭素：ＣＯ２）などのガスを貯留する。補助ガス供給管１１ｂは、補助ガス貯留部１１ａから照射室４の内部空間に至り設けられ、補助ガス貯留部１１ａの補助ガスを照射室４の内部空間に供給する。補助ガス供給管１１ｂは、照射室４の内部の端部に補助ガスノズル１１ｂａが設けられる。補助ガス弁１１ｃは、補助ガス供給管１１ｂに設けられ、図示しない制御装置によって補助ガス供給管１１ｂの開度を調整する。従って、補助ガス供給部１１は、補助ガス貯留部１１ａに貯留したガスを補助ガス供給管１１ｂの補助ガスノズル１１ｂａから補助ガスとして照射室４の内部空間に供給する。
補助ガス供給部１１は、補助ガス供給管１１ｂの補助ガスノズル１１ｂａが、照射室４の内部で保護窓３ａの直近において、レーザ光Ｌに向けて補助ガスを噴射するように構成される。補助ガスノズル１１ｂａは、レーザ光Ｌが干渉しない範囲で極力レーザ光Ｌの近くに配置される。補助ガスノズル１１ｂａは、レーザ光Ｌの光軸Ｓに対して交差する向きに配置される。従って、補助ガス供給部１１は、レーザ光Ｌの光軸Ｓに交差する方向にク補助ガスを噴射する。図１５に示す形態の真空レーザ加工装置２２では、補助ガス供給部１１は、補助ガスノズル１１ｂａがレーザ光Ｌの光軸Ｓに対して直交する向きに配置され、レーザ光Ｌの光軸Ｓに直交して補助ガスを噴射する。補助ガスノズル１１ｂａは、レーザ光Ｌへの噴射位置において、ガスノズル８ｂａと同様に、レーザ光Ｌの径よりも大きい幅を有する（図２参照）。補助ガスノズル１１ｂａは、ノズル形が、前記幅を有するスリット形状や、前記幅を有する円形状や、前記幅を有する楕円形状や、前記幅を有する多角形状を含む。なお、補助ガス供給部１１は、施工室５の内部空間を真空にする真空装置部６の機能を妨げないような気圧で補助ガスを照射室４の内部空間に供給するように制御される。言い換えれば、真空装置部６は、補助ガス供給部１１による補助ガスの供給があっても、施工室５の内部空間を真空にするように制御される。
従って、この真空レーザ加工装置２２によれば、照射室４の内部にガス供給部８のクロスジェットガスよりも高圧の補助ガスを噴射するため、照射室４の気圧を除去室１２よりも高くして、施工によって生じる金属蒸気およびスパッタが照射室４に侵入する事態を防ぐ。このため、この真空レーザ加工装置２２によれば、金属蒸気およびスパッタが照射口４ａから照射室４の内部に侵入することをより阻止できる。この結果、この真空レーザ加工装置２２は、金属蒸気およびスパッタによる光学系への汚れ付着、損傷を防止できる効果を顕著に得られる。
また、実施形態２の真空レーザ加工装置２２では、図１６に示すように、実施形態１の真空レーザ加工装置２１と同様に補助施工室１５を備える。従って、この真空レーザ加工装置２２によれば、真空レーザ加工装置２１と同様の効果が得られる。
［実施形態３］
図１７は、実施形態３に係る真空レーザ加工装置の概略図である。
実施形態３の真空レーザ加工装置２３は、実施形態１，２の真空レーザ加工装置２１，２２に対し、収容容器１３および移動機構１４を備える点が異なる。従って、実施形態３の真空レーザ加工装置２３において、実施形態１，２の真空レーザ加工装置２１，２２と同等部分には同一の符号を付して説明を省略する。
収容容器１３は、レーザ光照射部２０を収容する。図１７に示す真空レーザ加工装置２３は、レーザ光照射部２０において、光ファイバケーブル２の一部、レーザヘッド３、および照射室４を内部に収容する構成であるが、レーザ発振器１や光ファイバケーブル２を収容してもよい。収容容器１３は、施工室５の内部に配置される。図１７において、収容容器１３は、その内部に光ファイバケーブル２の一部、レーザヘッド３、および照射室４が固定される。収容容器１３は、照射室４を固定する部分に、照射室４の照射口４ａに対応する部分が開口した開口部１３ａが形成される。従って、収容容器１３は、開口部１３ａにレーザ光Ｌが通過し、外部に照射される。収容容器１３は、開口部１３ａのみが開口する。収容容器１３は、開口部１３ａが形成された部分に、除去室１２が固定される。除去室１２を有する構成は実施形態２の真空レーザ加工装置２２と同様である。
移動機構１４は、施工室５の内部において、収容容器１３を互いに直交する多軸に基づいて移動させる。従って、収容容器１３は、移動機構１４によって位置を変更されつつレーザ光Ｌを照射する。
図１７に示す形態の真空レーザ加工装置２３は、収容容器１３の内部に光ファイバケーブル２の一部、レーザヘッド３、および照射室４が収容される。このため、光ファイバケーブル２の他の一部は、収容容器１３の外部において施工室５の内部に配置され、施工室５の外部に引き出されてレーザ発振器１に接続される。ここで、真空レーザ加工装置２３は、収容容器１３が移動機構１４によって施工室５の内部に移動可能に設けられるため、光ファイバケーブル２も収容容器１３と共に移動する。このため、真空レーザ加工装置２３は、光ファイバケーブル２が折れ曲がったり張り詰めたりすることで損傷がないように、少なくとも施工室５に配置される部分が可動スリーブ２ａに挿通される。可動スリーブ２ａは、例えば、蛇腹状に形成されて収容容器１３が移動しても伸縮や湾曲が自在に構成される。可動スリーブ２ａは、施工室５に配置される光ファイバケーブル２を挿通し、光ファイバケーブル２が挿通される収容容器１３の部分に一端が固定され、光ファイバケーブル２が挿通される施工室５の部分に他端が固定される。光ファイバケーブル２は、可動スリーブ２ａに挿通されつつ、収容容器１３および施工室５に対して自由な状態で配置される。従って、真空レーザ加工装置２３は、収容容器１３が移動しても光ファイバケーブル２に負荷が掛かることを防止する。
また、図１７に示す形態の真空レーザ加工装置２３は、照射室４のレーザ光Ｌの出口である照射口４ａにおいて、レーザ光Ｌに向けてクロスジェットガスを噴射するガスノズル８ｂａが配置される。このガスノズル８ｂａも、レーザ光Ｌに対して固定されるため、収容容器１３と共に移動する。このため、真空レーザ加工装置２３は、ガスノズル８ｂａを有するガス供給管８ｂにおける少なくとも施工室５に配置される部分が可動部８ｂｃで構成される。可動部８ｂｃは、例えば、蛇腹状に形成されて収容容器１３が移動しても伸縮や湾曲が自在に構成される。従って、真空レーザ加工装置２３は、収容容器１３が移動してもガス供給管８ｂに負荷が掛かることを防止する。
なお、図１７に示す真空レーザ加工装置２３は、実施形態２の真空レーザ加工装置２２のように除去室１２を有する構成として示しているが、実施形態１の真空レーザ加工装置２１のように除去室１２を有さない構成であってもよい。また、図には明示しないが、実施形態３の真空レーザ加工装置２３では、上述した真空レーザ加工装置２１，２２と同様に補助施工室１５を備えることで、同様の効果が得られる。
このように、実施形態３の真空レーザ加工装置２３は、レーザ光Ｌを照射する光学系および照射されるレーザ光Ｌを通す照射室４を有するレーザ光照射部２０と、レーザ光照射部２０の照射室４が接続されてレーザ光Ｌによって施工される加工対象物１００が配置される施工室５と、施工室５の内部を真空状態とする真空装置部６と、照射室４のレーザ光Ｌの出口である照射口４ａにおいてレーザ光Ｌに向けてクロスジェットガスを噴射するガスノズル８ｂａを有するガス供給部８と、レーザ光照射部２０（図１７では光ファイバケーブル２の一部、レーザヘッド３、および照射室４）を収容する収容容器１３を備え、収容容器１３を施工室５の内部に配置する。
従って、実施形態３の真空レーザ加工装置２３によれば、レーザ光照射部２０を施工室５の内部で収容容器１３に収容することで、光学系を施工室５の内部で移動可能に構成できる。この結果、この真空レーザ加工装置２３によれば、光学系と加工対象物１００とを互いに相対移動させることができ加工の自由度を向上できる。
１ レーザ発振器
２ 光ファイバケーブル
４ 照射室
４ａ 照射口
５ 施工室
６ 真空装置部
６ａ 真空排気管
６ｂ 真空ポンプ
６ｃ 真空弁
６ｄ 捕集部
８ ガス供給部
８ｂａ，８ｂｂ ガスノズル
９ 仕切板
９ａ レーザ光通過孔
１０ ガス排出部
１１ 補助ガス供給部
１２ 除去室
１２ａ レーザ光通過孔
１３ 収容容器
１５ 補助施工室
１５ａ 扉
１７ 支持機構
２０ レーザ光照射部
２１，２２，２３ 真空レーザ加工装置
１００ 加工対象物
Ｌ レーザ光
Ｓ 光軸

Claims (19)

  1. レーザ光を照射する光学系および照射される前記レーザ光を通す照射室を有するレーザ光照射部と、
    前記レーザ光照射部の前記照射室が接続されて前記レーザ光によって施工される加工対象物が配置される施工室と、
    前記施工室の内部を真空状態とする真空装置部と、
    前記照射室の前記レーザ光の出口において前記レーザ光に向けてクロスジェットガスを噴射するガスノズルを有するガス供給部と、
    を備える、真空レーザ加工装置。
  2. 前記ガスノズルは、前記レーザ光の光軸を間において複数配置される、請求項１に記載の真空レーザ加工装置。
  3. 前記ガスノズルは、前記レーザ光の光軸の周りを囲んで配置される、請求項１または２に記載の真空レーザ加工装置。
  4. 前記ガスノズルは、前記レーザ光の照射方向に向けて傾斜して配置される、請求項２または３に記載の真空レーザ加工装置。
  5. 前記ガスノズルは、前記レーザ光の光軸に対して１０度以上７０度以下に傾斜して配置される、請求項４に記載の真空レーザ加工装置。
  6. 前記ガスノズルは、前記レーザ光の光軸に沿って複数配置される、請求項１に記載の真空レーザ加工装置。
  7. 複数の前記ガスノズルの間に設けられ、前記レーザ光を通過させるレーザ光通過孔を有する仕切板を備える、請求項６に記載の真空レーザ加工装置。
  8. 前記ガスノズルは、前記レーザ光の光軸に対して直交してクロスジェットガスを噴射する態様で設けられる、請求項１、６、７のいずれか１項に記載の真空レーザ加工装置。
  9. 前記ガスノズルは、前記レーザ光への噴射位置において、前記レーザ光の径よりも大きい幅を有する、請求項１から８のいずれか１項に記載の真空レーザ加工装置。
  10. 前記照射室の前記レーザ光の出口を囲むように前記施工室に設けられ、前記レーザ光を前記施工室に通過させるレーザ光通過孔を有し、前記ガス供給部の前記ガスノズルが配置される除去室を備える、請求項１から９のいずれか１項に記載の真空レーザ加工装置。
  11. 前記除去室の内部の気圧Ｐ１と、前記施工室の内部の気圧Ｐ２とが、Ｐ２×１０≦Ｐ１の関係を満たす、請求項１０に記載の真空レーザ加工装置。
  12. 前記ガスノズルから噴射されたクロスジェットガスを前記施工室の外部に排出するガス排出部を備える、請求項１から１１のいずれか１項に記載の真空レーザ加工装置。
  13. 前記ガス排出部は、前記真空装置部に調整弁を介して接続される、請求項１２に記載の真空レーザ加工装置。
  14. 前記真空装置部は、前記施工室に接続される真空排気管と、前記真空排気管に設けられる真空ポンプと、前記真空排気管における前記真空ポンプの上流側に配置された捕集部と、を備える、請求項１から１３のいずれか１項に記載の真空レーザ加工装置。
  15. 前記照射室の内部に前記ガス供給部のクロスジェットガスよりも高圧の補助ガスを噴射する補助ガス供給部を備える、請求項１から１４のいずれか１項に記載の真空レーザ加工装置。
  16. 前記レーザ光照射部を収容する収容容器を備え、前記収容容器を前記施工室の内部に配置する、請求項１から１５のいずれか１項に記載の真空レーザ加工装置。
  17. 前記施工室に対して着脱可能に設けられ、前記施工室と連通して前記加工対象物の一部が配置される補助施工室をさらに備える、請求項１から１６のいずれか１項に記載の真空レーザ加工装置。
  18. 前記補助施工室は、前記加工対象物を出し入れ可能に開閉する扉を有する、請求項１７に記載の真空レーザ加工装置。
  19. 前記補助施工室は、前記加工対象物を支持する支持機構を有する、請求項１７または１８に記載の真空レーザ加工装置。
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