JP6375031B2 - 加工用ノズル、加工ヘッドおよび光加工装置 - Google Patents
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Description
光源からの光を通過させる光線経路を内包するインナーコーンと、
前記インナーコーンの外側に配置されたアウターコーンと、
前記インナーコーンと前記アウターコーンとの間隙で形成され、加工用の粉体を含有する流体を加工面に向けて射出する射出口を備えた流体射出流路と、
前記インナーコーンの外周に設けられ、前記流体を導入する流入口を前記流体射出流路に対して前記光線経路側に有し、前記流入口から導入した前記流体を、前記流入口より前記光線経路から離れる方向に設けられた前記流体射出流路の上流端部に拡散させて誘導する流体誘導流路と、
を備える。
上記加工用ノズルを用いた。
上記加工用ノズルと、
前記光源と、
前記光源から発生した光を伝送する光伝送部と、
前記光伝送部から伝送された光を前記光線経路に誘導する光学系と、
をさらに有する。
上記加工ヘッドを備えた。
本発明の第1実施形態としての加工用ノズルについて、図1乃至図3を用いて説明する。図1は、本実施形態に係る加工用ノズル100の構成を説明する斜視図である。加工用ノズル100は、光加工装置のヘッド先端に配置され、取り付けられるものである。そして、加工用ノズル100を取り付けた光加工装置は、加工面160上の加工点161に向けてレーザ光などの光線190を集光させる。
次に本発明の第2実施形態に係る加工用ノズルについて、図4乃至図7を用いて説明する。図4は、本実施形態に係る加工用ノズルの構成を説明するための斜視図である。図5は、本実施形態に係る加工用ノズルによる流体供給の概要を説明するための概略側断面図である。本実施形態に係る加工用ノズルは、上記第1実施形態と比べると、粉体流の流入用パイプが設けられ、分岐部が上下2段構成になっている点で異なる。その他の構成および動作は、第1実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
次に本発明の第3実施形態に係る加工用ノズルについて、図8および図9を用いて説明する。図8は、本実施形態に係る加工用ノズル800の構成を説明するための斜視図である。なお、同図においては、インナーコーンとアウターコーンとで構成される加工用ノズルの先端部分などは適宜図示を省略している。本実施形態に係る加工用ノズル800は、上記第2実施形態と比べると、粉体流を順次2分岐、4分岐して最終的に8分岐する構成となっている点で異なる。その他の構成および動作は、第2実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
次に本発明の第4実施形態としての光加工装置(Optical Machining apparatus)1000について、図10を用いて説明する。光加工装置1000は、上述の実施形態で説明した加工用ノズル100、400、800のいずれかを含み、集光した光が生み出す熱で粉体流に含まれる材料を溶融することにより三次元造形物を造形したり、肉盛溶接を生成したりする装置である。ここでは一例として、加工ノズル200を備えた光加工装置1000について説明する。
光加工装置1000は、光源1001、光伝送部1015、ステージ1005、材料収容装置1006、材料供給部1030、加工ヘッド1008および制御部1007を備えている。
次に、光加工装置1000の動作について説明する。造形物1010は、ステージ1005の上で作成される。加工ヘッド1008から射出される射出光は、造形物1010上の加工面160において集光される。加工面160は、集光によって昇温され、溶融され、一部に溶融プール162を形成する。
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、それぞれの実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステムまたは装置も、本発明の範疇に含まれる。
Claims (10)
- 光源からの光を通過させる光線経路を内包するインナーコーンと、
前記インナーコーンの外側に配置されたアウターコーンと、
前記インナーコーンと前記アウターコーンとの間隙で形成され、加工用の粉体を含有する流体を加工面に向けて射出する射出口を備えた流体射出流路と、
前記インナーコーンの外周に設けられ、前記流体を導入する流入口を前記流体射出流路に対して前記光線経路側に有し、前記流入口から導入した前記流体を、前記流入口より前記光線経路から離れる方向に設けられた前記流体射出流路の上流端部に拡散させて誘導する流体誘導流路と、
を備える加工用ノズル。 - 前記インナーコーンと前記アウターコーンとは、同軸に配置され、前記流体誘導流路は、前記流体を前記流体射出流路に誘導するように開口された開口部を少なくとも1つ有し、前記開口部と前記流体射出流路との間に前記流体を拡散させるバッファを有する請求項1に記載の加工用ノズル。
- 前記流体誘導流路は、前記流入口を少なくとも1つ有し、
前記開口部の数は、前記流入口の数よりも多い請求項2に記載の加工用ノズル。 - 前記流体誘導流路は、シーケンシャルに並ぶ複数の分岐部により構成され、
各分岐部は、流体が流入する分岐部流入口と、前記流体が流出する分岐部開口部とを有し、
前記シーケンシャルに並ぶ複数の分岐部のうち最後の分岐部の分岐部流入口は、その分岐部の分岐部開口部よりも光線経路側に配置される請求項1乃至3のいずれか1項に記載の加工用ノズル。 - 前記複数の分岐部のうち特定の分岐部の分岐部流入口は、その分岐部の分岐部開口部よりも外側に配置されることにより、その分岐部に流れる前記流体を前記光線経路に近づく方向に誘導する請求項4に記載の加工用ノズル。
- 前記開口部は、前記光線経路を軸として、回転対称に配置されている請求項請求項3乃至5のいずれか1項に記載の加工用ノズル。
- 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の加工用ノズルを用いた光加工装置。
- 前記流体に含まれる材料を収容する材料収容部と、
前記流体を前記加工用ノズルに供給する材料供給部と、
をさらに備えた請求項7に記載の光加工装置。 - 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の加工用ノズルと、
前記光源と、
前記光源から発生した光を伝送する光伝送部と、
前記光伝送部から伝送された光を前記光線経路に誘導する光学系と、
をさらに有する加工ヘッド。 - 請求項9に記載の加工ヘッドを備えた光加工装置。
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