JP6971782B2

JP6971782B2 - Cloaking device

Info

Publication number: JP6971782B2
Application number: JP2017210868A
Authority: JP
Inventors: 宏樹森; 真之呉屋; 泰之藤谷; 秀峰坪田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2017-10-31
Filing date: 2017-10-31
Publication date: 2021-11-24
Anticipated expiration: 2037-10-31
Also published as: JP2019081193A

Description

本発明は、レーザを遮蔽する遮蔽装置に関するものである。 The present invention relates to a cloaking device that shields a laser.

従来、遮蔽装置として、レーザビームと、レーザビームを包囲するガス流とにより形成される切断ビームを遮蔽するビーム捕捉装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このビーム捕捉装置は、切断ビームに交差させて流体ジェットを衝突させることで、レーザビームのエネルギーと、ガス流の運動エネルギーとが、流体ジェットにより吸収されている。 Conventionally, as a shielding device, a beam capturing device that shields a cutting beam formed by a laser beam and a gas flow surrounding the laser beam is known (see, for example, Patent Document 1). In this beam capture device, the energy of the laser beam and the kinetic energy of the gas flow are absorbed by the fluid jet by colliding the fluid jet with the cutting beam.

特表２０１０−５０２４４２号公報Special Table 2010-502442

しかしながら、特許文献１のビーム捕捉装置では、流体ジェットを用いており、流体ジェットは、水と気泡を含んでいることから、流体ジェットにおける水の割合は、少ないものとなっている。流体ジェットにおける水の割合が少ないと、レーザビームのエネルギーを吸収する効率、すなわちレーザビームの遮蔽効率（吸収効率）が低いことから、特に、高出力レーザを用いる場合には、高出力レーザを好適に遮断することができない可能性がある。また、レーザビームは、流体ジェットの水滴によって散乱することから、散乱するレーザビームの照射方向を制御することができず、装置の筐体内部に照射される可能性がある。 However, the beam capture device of Patent Document 1 uses a fluid jet, and since the fluid jet contains water and bubbles, the proportion of water in the fluid jet is small. When the proportion of water in the fluid jet is small, the efficiency of absorbing the energy of the laser beam, that is, the shielding efficiency (absorption efficiency) of the laser beam is low. Therefore, a high-power laser is particularly suitable when a high-power laser is used. It may not be possible to block it. Further, since the laser beam is scattered by the water droplets of the fluid jet, the irradiation direction of the scattered laser beam cannot be controlled, and the inside of the housing of the apparatus may be irradiated.

そこで、本発明は、レーザの散乱を抑制しつつ、レーザの遮蔽効率を向上させることができる遮蔽装置を提供することを課題とする。 Therefore, it is an object of the present invention to provide a shielding device capable of improving the shielding efficiency of the laser while suppressing the scattering of the laser.

本発明の遮蔽装置は、レーザを遮蔽する遮蔽装置において、前記レーザの周囲には、前記レーザの照射方向に沿ってアシストガスが流通しており、前記レーザ及び前記アシストガスを内部に導入する開口が形成された筐体と、前記筐体内部において、導入された前記レーザに交差する液膜を形成する液体カーテンと、前記照射方向において、前記液体カーテンの上流側の前記筐体内部に設けられ、導入された前記アシストガスに交差するガス膜を形成するガスカーテンと、を備え、前記液体カーテンにより形成される液膜は、前記レーザを遮蔽し、前記ガスカーテンにより形成されるガス膜は、前記アシストガスの前記液膜への流通を遮蔽することを特徴とする。 The shielding device of the present invention is a shielding device that shields a laser, in which an assist gas flows around the laser along the irradiation direction of the laser, and an opening for introducing the laser and the assist gas inside. A housing in which the gas is formed, a liquid curtain that forms a liquid film that intersects the introduced laser inside the housing, and a liquid curtain that is provided inside the housing on the upstream side of the liquid curtain in the irradiation direction. A gas curtain that forms a gas film that intersects the introduced assist gas, the liquid film formed by the liquid curtain shields the laser, and the gas film formed by the gas curtain comprises. It is characterized in that the flow of the assist gas to the liquid film is blocked.

この構成によれば、液体カーテンにより形成される液膜には、レーザが照射される。このとき、液膜は、気泡をほぼ含まないことから、液体の割合が多いものとなるため、レーザの照射エネルギーを効率よく吸収することができる。また、液膜は、水滴形状ではないことから、レーザの散乱を抑制することができる。さらに、ガスカーテンは、アシストガスの液体カーテンへの流通を遮蔽することから、アシストガスにより液膜が揺れることを抑制できるため、液膜によるレーザのエネルギーの吸収を安定的に行うことができる。なお、液体としては、例えば、水が用いられ、また、アシストガスとしては、例えば、空気、または不活性ガスが用いられるが、アシストガスにより液膜が揺れることを抑制できるものであれば、アシストガスの種類は限定されない。 According to this configuration, the liquid film formed by the liquid curtain is irradiated with a laser. At this time, since the liquid film contains almost no bubbles, the proportion of the liquid is large, so that the irradiation energy of the laser can be efficiently absorbed. Further, since the liquid film is not in the shape of water droplets, it is possible to suppress the scattering of the laser. Further, since the gas curtain shields the flow of the assist gas to the liquid curtain, it is possible to suppress the liquid film from shaking due to the assist gas, so that the laser energy can be stably absorbed by the liquid film. As the liquid, for example, water is used, and as the assist gas, for example, air or an inert gas is used, but if the assist gas can suppress the liquid film from shaking, the assist gas is used. The type of gas is not limited.

また、前記ガスカーテンは、前記ガス膜の流通方向が、前記液膜へ向かう前記アシストガスの流通方向に対して相殺する方向となるように、前記ガス膜を形成することが、好ましい。 Further, it is preferable that the gas film is formed so that the flow direction of the gas film cancels out the flow direction of the assist gas toward the liquid film.

この構成によれば、アシストガスの液膜への流入をより遮蔽することができる。 According to this configuration, the inflow of the assist gas into the liquid film can be further blocked.

また、前記レーザは、加工機械で用いられるｋＷオーダーの出力となる高出力レーザであることが、好ましい。 Further, it is preferable that the laser is a high-power laser having an output on the order of kW used in a processing machine.

この構成によれば、液膜により高出力レーザのエネルギーを効率よく吸収できることから、レーザが高出力レーザであっても適用することが可能となる。 According to this configuration, since the energy of the high-power laser can be efficiently absorbed by the liquid film, it can be applied even if the laser is a high-power laser.

また、前記液体カーテンにより形成される前記液膜の流速は、２ｍ／ｓ以上２８ｍ／ｓ以下の範囲となっていることが、好ましい。 Further, the flow velocity of the liquid film formed by the liquid curtain is preferably in the range of 2 m / s or more and 28 m / s or less.

この構成によれば、液膜の流速を２８ｍ／ｓ以下とすることで、液膜の流速がジェット流とはならないことから、気泡の発生を抑制すると共に、遮蔽効率の高い液膜を形成することができる。また、液膜の流速を２ｍ／ｓ以上とすることで、ｋｗ級高出力レーザ使用時のエネルギーにより液膜から気体が発生することを抑制することができる。なお、より低いレーザ出力においては、２ｍ／ｓ以下でも使用することができる。 According to this configuration, by setting the flow velocity of the liquid film to 28 m / s or less, the flow velocity of the liquid film does not become a jet flow, so that the generation of bubbles is suppressed and a liquid film having high shielding efficiency is formed. be able to. Further, by setting the flow velocity of the liquid film to 2 m / s or more, it is possible to suppress the generation of gas from the liquid film due to the energy when the kW class high-power laser is used. At a lower laser output, it can be used even at 2 m / s or less.

また、前記ガスカーテンにより形成される前記ガス膜と、前記液体カーテンにより形成される前記液膜との間に設けられ、前記アシストガスの前記液膜への流通を阻害する遮蔽板を、さらに備え、前記遮蔽板は、前記レーザを通過させるレーザ通過穴を有することが、好ましい。 Further, a shielding plate provided between the gas film formed by the gas curtain and the liquid film formed by the liquid curtain and obstructing the flow of the assist gas to the liquid film is further provided. It is preferable that the shielding plate has a laser passage hole through which the laser is passed.

この構成によれば、遮蔽板は、レーザの通過を許容しつつ、アシストガスの液膜への流通を抑制することができる。このため、アシストガスにより液膜が揺れることをより抑制することができる。 According to this configuration, the shielding plate can suppress the flow of the assist gas to the liquid film while allowing the passage of the laser. Therefore, it is possible to further suppress the liquid film from shaking due to the assist gas.

また、前記レーザ通過穴は、前記レーザの前記照射方向において、上流側から下流側に向かって広がる形状となっていることが、好ましい。 Further, it is preferable that the laser passage hole has a shape that expands from the upstream side to the downstream side in the irradiation direction of the laser.

この構成によれば、アシストガスがレーザ通過穴を通過する場合であっても、レーザ通過穴は、上流側から下流側に向かって広がる形状となっていることから、レーザ通過穴においてアシストガスが分散し、アシストガスの流速が低下するため、アシストガスによる液膜への影響を低減できる。 According to this configuration, even when the assist gas passes through the laser passing hole, the laser passing hole has a shape that expands from the upstream side to the downstream side, so that the assist gas can be passed through the laser passing hole. Since it is dispersed and the flow velocity of the assist gas is reduced, the influence of the assist gas on the liquid film can be reduced.

また、前記レーザは、照射方向に交差する面内において移動可能となっており、前記遮蔽板に設けられる前記レーザ通過穴を、前記レーザの移動に追従させて移動させる穴移動機構を、さらに備えることが、好ましい。 Further, the laser is movable in a plane intersecting the irradiation direction, and further includes a hole moving mechanism for moving the laser passing hole provided in the shielding plate so as to follow the movement of the laser. Is preferable.

この構成によれば、レーザの移動に追従して、レーザ通過穴を移動させることができるため、レーザが遮蔽板に照射されることなく、レーザによる遮蔽板への損傷を抑制することができる。 According to this configuration, since the laser passage hole can be moved following the movement of the laser, damage to the shielding plate by the laser can be suppressed without irradiating the shielding plate with the laser.

また、前記筐体内部のガスを排出するガス排出流路をさらに備えることが、好ましい。 Further, it is preferable to further provide a gas discharge flow path for discharging the gas inside the housing.

この構成によれば、筐体内部に、アシストガスおよびガス膜が導入されても、ガス排出流路を介して、ガスを好適に排出することができるため、筐体内部に滞留するガスによる液膜への影響を低減できる。 According to this configuration, even if the assist gas and the gas film are introduced inside the housing, the gas can be suitably discharged through the gas discharge flow path, so that the liquid due to the gas staying inside the housing can be suitably discharged. The effect on the membrane can be reduced.

また、前記液膜を形成する液体の供給流量を調整する流量調整部と、前記流量調整部を制御する制御部と、をさらに備え、前記制御部は、所定の周期で、前記供給流量を増減することで、前記液体カーテンは、前記液膜の表面形状を、鉛直方向に亘って凹凸状に形成することが、好ましい。 Further, a flow rate adjusting unit for adjusting the supply flow rate of the liquid forming the liquid film and a control unit for controlling the flow rate adjusting unit are further provided, and the control unit increases or decreases the supply flow rate in a predetermined cycle. Therefore, it is preferable that the surface shape of the liquid film of the liquid curtain is formed into an uneven shape in the vertical direction.

この構成によれば、液膜によりレーザを鉛直方向に散乱させることができる。このため、レーザのエネルギー密度を低下させることができ、レーザを効率よく減衰させることができる。 According to this configuration, the liquid film can scatter the laser in the vertical direction. Therefore, the energy density of the laser can be reduced, and the laser can be efficiently attenuated.

また、前記液体カーテンは、前記液膜を複数形成する場合、表面形状が鉛直方向に亘って凹凸状に形成された前記液膜である鉛直凹凸液膜を、前記レーザの前記照射方向において、最上流側に形成することが、好ましい。 Further, in the case of forming a plurality of the liquid films, the liquid curtain has a vertically uneven liquid film having a surface shape formed in an uneven shape in the vertical direction at the maximum in the irradiation direction of the laser. It is preferable to form it on the upstream side.

この構成によれば、最上流側において、鉛直凹凸液膜によりレーザを散乱させて、レーザのエネルギー密度を低下させ、エネルギー密度が低下したレーザを、下流側の水膜に入射させることができる。このため、レーザを効率よく減衰させることができる。 According to this configuration, the laser can be scattered by the vertical concavo-convex liquid film on the most upstream side to reduce the energy density of the laser, and the laser having the reduced energy density can be incident on the water film on the downstream side. Therefore, the laser can be efficiently attenuated.

また、前記液体カーテンは、前記液膜を形成する液体を流出させる流出口を有し、前記流出口は、前記液膜の表面形状を、水平方向に亘って凹凸状に形成する形状となっていることが、好ましい。 Further, the liquid curtain has an outlet for flowing out the liquid forming the liquid film, and the outlet has a shape in which the surface shape of the liquid film is formed into an uneven shape in the horizontal direction. Is preferable.

この構成によれば、液膜によりレーザを水平方向に散乱させることができる。このため、レーザのエネルギー密度を低下させることができ、レーザを効率よく減衰させることができる。 According to this configuration, the liquid film can scatter the laser in the horizontal direction. Therefore, the energy density of the laser can be reduced, and the laser can be efficiently attenuated.

図１は、実施形態１に係る遮蔽装置を側面から見たときの模式図である。FIG. 1 is a schematic view of the shielding device according to the first embodiment when viewed from the side surface. 図２は、実施形態１に係る遮蔽装置を正面から見たときの模式図である。FIG. 2 is a schematic view of the shielding device according to the first embodiment when viewed from the front. 図３は、実施形態１に係る水カーテンの流出口に係る模式図である。FIG. 3 is a schematic view relating to the outlet of the water curtain according to the first embodiment. 図４は、実施形態２に係る遮蔽装置を側面から見たときの模式図である。FIG. 4 is a schematic view of the shielding device according to the second embodiment when viewed from the side surface. 図５は、実施形態３に係る遮蔽装置を側面から見たときの模式図である。FIG. 5 is a schematic view of the shielding device according to the third embodiment when viewed from the side. 図６は、実施形態３に係る遮蔽装置の遮蔽板を示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view showing a shielding plate of the shielding device according to the third embodiment. 図７は、遮蔽板のレーザ通過穴を鉛直方向に切ったときの断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view when the laser passage hole of the shielding plate is cut in the vertical direction. 図８は、レーザ通過穴の移動に関する説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram regarding the movement of the laser passing hole. 図９は、レーザ通過穴の大きさの変化に関する説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram regarding a change in the size of the laser passage hole. 図１０は、実施形態４に係る遮蔽装置の水カーテンを正面から見たときの模式図である。FIG. 10 is a schematic view of the water curtain of the shielding device according to the fourth embodiment when viewed from the front. 図１１は、実施形態４に係る遮蔽装置の水カーテンを側面から見たときの模式図である。FIG. 11 is a schematic view of the water curtain of the shielding device according to the fourth embodiment when viewed from the side surface. 図１２は、水カーテンに供給される水の供給流量の変化を示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing changes in the supply flow rate of water supplied to the water curtain. 図１３は、実施形態５に係る遮蔽装置を側面から見たときの模式図である。FIG. 13 is a schematic view of the shielding device according to the fifth embodiment when viewed from the side surface. 図１４は、実施形態６に係る遮蔽装置の水カーテンを正面から見たときの模式図である。FIG. 14 is a schematic view of the water curtain of the shielding device according to the sixth embodiment when viewed from the front. 図１５は、実施形態６に係る遮蔽装置の他の水カーテンを正面から見たときの模式図である。FIG. 15 is a schematic view of another water curtain of the shielding device according to the sixth embodiment when viewed from the front. 図１６は、実施形態６に係る遮蔽装置の他の水カーテンを正面から見たときの模式図である。FIG. 16 is a schematic view of another water curtain of the shielding device according to the sixth embodiment when viewed from the front. 図１７は、実施形態６に係る水カーテンの流出口に係る模式図である。FIG. 17 is a schematic view relating to the outlet of the water curtain according to the sixth embodiment. 図１８は、実施形態６に係る他の水カーテンの流出口に係る模式図である。FIG. 18 is a schematic view relating to the outlet of another water curtain according to the sixth embodiment.

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。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせることも可能である。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to this embodiment. In addition, the components in the following embodiments include those that can be easily replaced by those skilled in the art, or those that are substantially the same. Further, the components described below can be appropriately combined, and when there are a plurality of embodiments, each embodiment can be combined.

［実施形態１］
図１は、実施形態１に係る遮蔽装置を側面から見たときの模式図である。図２は、実施形態１に係る遮蔽装置を正面から見たときの模式図である。図３は、実施形態１に係る水カーテンの流出口に係る模式図である。 [Embodiment 1]
FIG. 1 is a schematic view of the shielding device according to the first embodiment when viewed from the side surface. FIG. 2 is a schematic view of the shielding device according to the first embodiment when viewed from the front. FIG. 3 is a schematic view relating to the outlet of the water curtain according to the first embodiment.

実施形態１に係る遮蔽装置１０は、加工機械に設けられるものであり、加工機械において使用される加工用の高出力レーザを遮蔽する装置となっている。ここで、遮蔽装置１０によって遮蔽される高出力レーザは、ｋＷオーダーの出力となっており、レーザの照射エネルギーが大きいことから、遮蔽装置１０は、高出力レーザの照射エネルギーを効率よく吸収可能なものとなっている。また、レーザの周囲には、レーザの照射方向に沿ってアシストガスが流通している。このため、遮蔽装置１０には、レーザと共にアシストガスが導入される。 The shielding device 10 according to the first embodiment is provided in the processing machine, and is a device that shields the high-power laser for processing used in the processing machine. Here, since the high-power laser shielded by the shielding device 10 has an output on the order of kW and the irradiation energy of the laser is large, the shielding device 10 can efficiently absorb the irradiation energy of the high-power laser. It has become a thing. Further, an assist gas is circulated around the laser along the irradiation direction of the laser. Therefore, the assist gas is introduced into the shielding device 10 together with the laser.

図１に示すように、遮蔽装置１０は、筐体１５と、水カーテン（液体カーテン）１６と、ガスカーテン１７と、レーザ受け板１８と、水循環機構１９と、制御部２０と、を備えている。 As shown in FIG. 1, the shielding device 10 includes a housing 15, a water curtain (liquid curtain) 16, a gas curtain 17, a laser receiving plate 18, a water circulation mechanism 19, and a control unit 20. There is.

筐体１５は、方形の箱状に形成されており、その内部に、水カーテン１６、ガスカーテン１７及びレーザ受け板１８を収容している。筐体１５は、その内部にレーザ及びアシストガスを導入する開口２５が貫通形成され、開口２５は、筐体１５の側面に貫通形成されている。このため、開口２５を介して筐体１５内部に導入されるレーザは、その照射方向が水平方向となる。また、筐体１５は、内部の下部側が、水カーテン１６で用いられる水（液体）を溜める水槽２６となっている。この水槽２６には、後述する水循環機構１９が接続されている。さらに、筐体１５には、内部に導入されるアシストガス及びガスカーテン１７で用いられるガスを排出するためのガス排出口（ガス排出流路）２７が形成される。ガス排出口２７は、ガスカーテン１７から噴射されるガスが吹き当たる筐体１５の側面の部位、または、ガスカーテン１７から噴射されるガスの流れ方向の下流側近傍の筐体１５の側面の部位に貫通形成される。 The housing 15 is formed in a square box shape, and houses the water curtain 16, the gas curtain 17, and the laser receiving plate 18 inside the housing 15. The housing 15 has an opening 25 through which a laser and an assist gas are introduced, and the opening 25 is formed through the side surface of the housing 15. Therefore, the irradiation direction of the laser introduced into the housing 15 through the opening 25 is the horizontal direction. Further, the lower portion of the housing 15 is a water tank 26 for storing water (liquid) used in the water curtain 16. A water circulation mechanism 19, which will be described later, is connected to the water tank 26. Further, the housing 15 is formed with a gas discharge port (gas discharge flow path) 27 for discharging the assist gas introduced inside and the gas used in the gas curtain 17. The gas discharge port 27 is a portion on the side surface of the housing 15 to which the gas injected from the gas curtain 17 is blown, or a portion on the side surface of the housing 15 near the downstream side in the flow direction of the gas injected from the gas curtain 17. Is formed through.

水カーテン１６は、筐体１５内部において、水膜（液膜）３５を形成している。水カーテン１６は、スリット開口（流出口）３２が形成されたチャンバ３１を含んで構成されている。チャンバ３１は、筐体１５内部の天井に取り付けられ、レーザの照射方向に対して直交する方向を長手方向とし、長手方向に延在して設けられている。チャンバ３１の内部に供給される水は、チャンバ３１の長手方向に亘って行き渡る。スリット開口３２は、チャンバ３１内に供給された水を流出させる流出口となっており、チャンバ３１の下面側に設けられている。また、スリット開口３２は、チャンバ３１の長手方向に延在して形成されている。なお、水カーテン１６では、水を用いたが、レーザの照射エネルギーを吸収可能な液体であればいずれであってもよい。この水カーテン１６に、水が供給されると、水は、チャンバ３１の長手方向に亘って行き渡り、スリット開口３２から流出する。スリット開口３２から流出した水は、レーザの照射方向に直交する面を有する、カーテン状の水膜３５となる。 The water curtain 16 forms a water film (liquid film) 35 inside the housing 15. The water curtain 16 includes a chamber 31 in which a slit opening (outlet) 32 is formed. The chamber 31 is attached to the ceiling inside the housing 15, and is provided so as to extend in the longitudinal direction with the direction orthogonal to the irradiation direction of the laser as the longitudinal direction. The water supplied to the inside of the chamber 31 is distributed in the longitudinal direction of the chamber 31. The slit opening 32 is an outlet for flowing out the water supplied into the chamber 31, and is provided on the lower surface side of the chamber 31. Further, the slit opening 32 is formed so as to extend in the longitudinal direction of the chamber 31. Although water is used in the water curtain 16, any liquid may be used as long as it can absorb the irradiation energy of the laser. When water is supplied to the water curtain 16, the water spreads in the longitudinal direction of the chamber 31 and flows out from the slit opening 32. The water flowing out from the slit opening 32 becomes a curtain-shaped water film 35 having a surface orthogonal to the irradiation direction of the laser.

水カーテン１６により形成される水膜３５には、レーザが照射される。水膜３５は、レーザの照射エネルギーを吸収しており、鉛直方向の上方側から下方側に向かって流れる。つまり、水膜３５は、筐体１５内部の上部の天井側から、筐体１５内部の下部の水槽２６に向かって流れる。水膜３５は、レーザの照射方向における厚さである膜厚が、１０ｍｍ程度となっている。また、水膜３５は、その流速が、２ｍ／ｓ以上２８ｍ／ｓ以下の範囲となっている。ここで、下限となる水膜３５の流速は、水膜３５にレーザが照射されることにより水が蒸発しないような流速である。また、上限となる水膜３５の流速は、ジェット流のような気泡が発生し易い流速とはなっておらず、気泡が発生し難い流速となっている。 The water film 35 formed by the water curtain 16 is irradiated with a laser. The water film 35 absorbs the irradiation energy of the laser and flows from the upper side to the lower side in the vertical direction. That is, the water film 35 flows from the ceiling side of the upper part inside the housing 15 toward the water tank 26 at the lower part inside the housing 15. The water film 35 has a film thickness of about 10 mm, which is the thickness in the irradiation direction of the laser. Further, the flow velocity of the water film 35 is in the range of 2 m / s or more and 28 m / s or less. Here, the flow velocity of the water film 35, which is the lower limit, is such that the water does not evaporate when the water film 35 is irradiated with the laser. Further, the flow velocity of the water film 35, which is the upper limit, is not a flow velocity at which bubbles are likely to be generated like a jet flow, and is a flow velocity at which bubbles are unlikely to be generated.

ガスカーテン１７は、筐体１５内部において、ガス膜３６を形成している。ガスカーテン１７は、ガスを噴射する１以上の噴射ノズル３７を有している。噴射ノズル３７は、図１において、筐体１５内部の天井に取り付けられる例を示しており、また、図２において、筐体１５内部の側面に取り付けられる例を示している。噴射ノズル３７は、噴射するガスの流れ方向が一方向となるように設けられる。このため、噴射ノズル３７を複数設ける場合には、噴射されるガス同士が対向する方向とならないように、複数の噴射ノズル３７が配置される。ガスカーテン１７で用いられるガスは、例えば、空気または不活性ガスである。このガスカーテン１７に、ガスが供給されると、ガスは、噴射ノズル３７から噴射される。噴射されたガスは、レーザの照射方向に直交する面を有するガス膜３６となる。 The gas curtain 17 forms a gas film 36 inside the housing 15. The gas curtain 17 has one or more injection nozzles 37 for injecting gas. FIG. 1 shows an example in which the injection nozzle 37 is attached to the ceiling inside the housing 15, and FIG. 2 shows an example in which the injection nozzle 37 is attached to the side surface inside the housing 15. The injection nozzle 37 is provided so that the flow direction of the injected gas is one direction. Therefore, when a plurality of injection nozzles 37 are provided, the plurality of injection nozzles 37 are arranged so that the injected gases do not face each other. The gas used in the gas curtain 17 is, for example, air or an inert gas. When gas is supplied to the gas curtain 17, the gas is injected from the injection nozzle 37. The injected gas becomes a gas film 36 having a surface orthogonal to the irradiation direction of the laser.

ガスカーテン１７により形成されるガス膜３６には、レーザの周囲にあるアシストガスが噴き当たる。ガス膜３６は、噴き当たるアシストガスの水膜３５への流入を抑制している。このガス膜３６は、図１において、鉛直方向の上方側から下方側に向かって流れ、図２において、水平方向の一方側から他方側に向かって流れる。つまり、ガス膜３６は、図１において、筐体１５内部の上部の天井側から、筐体１５内部の下部の水槽２６に向かって流れ、図２において、筐体１５内部の一方の側面から、筐体１５内部の他方の側面に向かって流れる。 The assist gas around the laser is sprayed onto the gas film 36 formed by the gas curtain 17. The gas film 36 suppresses the inflow of the assist gas that is ejected into the water film 35. The gas film 36 flows from the upper side to the lower side in the vertical direction in FIG. 1, and flows from one side to the other side in the horizontal direction in FIG. 2. That is, in FIG. 1, the gas film 36 flows from the upper ceiling side inside the housing 15 toward the lower water tank 26 inside the housing 15, and in FIG. 2, from one side surface inside the housing 15. It flows toward the other side surface inside the housing 15.

また、水カーテン１６とガスカーテン１７とは、レーザの照射方向に並んで配置されており、水カーテン１６が、ガスカーテン１７に対して照射方向の下流側に配置され、換言すれば、ガスカーテン１７が、水カーテン１６に対して照射方向の上流側に配置されている。 Further, the water curtain 16 and the gas curtain 17 are arranged side by side in the irradiation direction of the laser, and the water curtain 16 is arranged on the downstream side in the irradiation direction with respect to the gas curtain 17, in other words, the gas curtain. 17 is arranged on the upstream side in the irradiation direction with respect to the water curtain 16.

レーザ受け板１８は、水カーテン１６により減衰したレーザを受ける部材であり、例えば、金属を用いた金属板となっている。レーザ受け板１８は、レーザを受けることで、筐体１５内部においてレーザを遮蔽する。 The laser receiving plate 18 is a member that receives the laser attenuated by the water curtain 16, and is, for example, a metal plate made of metal. The laser receiving plate 18 shields the laser inside the housing 15 by receiving the laser.

水循環機構１９は、筐体１５の水槽２６に溜まった水を、水カーテン１６に循環させる機構となっている。水循環機構１９は、循環流路４１と、循環流路４１に設けられるポンプ４２と、を有している。循環流路４１は、その一方が筐体１５の水槽２６に接続され、その他方が水カーテン１６のチャンバ３１に接続されている。ポンプ４２は、水槽２６に溜まった水を、水カーテン１６へ向けて圧送する。 The water circulation mechanism 19 is a mechanism for circulating the water collected in the water tank 26 of the housing 15 to the water curtain 16. The water circulation mechanism 19 has a circulation flow path 41 and a pump 42 provided in the circulation flow path 41. One of the circulation flow paths 41 is connected to the water tank 26 of the housing 15, and the other is connected to the chamber 31 of the water curtain 16. The pump 42 pumps the water collected in the water tank 26 toward the water curtain 16.

制御部２０は、遮蔽装置１０の作動を制御するものであり、各部の動作を制御する。具体的に、制御部２０は、ポンプ４２に接続されており、ポンプ４２を作動させることで、水カーテン１６に向けて水を供給したり、ポンプ４２の作動を停止させることで、水カーテン１６への水の供給を停止したりする。 The control unit 20 controls the operation of the shielding device 10 and controls the operation of each unit. Specifically, the control unit 20 is connected to the pump 42, and by operating the pump 42, water is supplied to the water curtain 16 or by stopping the operation of the pump 42, the water curtain 16 is used. Stop the water supply to.

上記の遮蔽装置１０において、加工機械で使用される高出力レーザ等のレーザが照射されると、照射されたレーザは、レーザの周囲のアシストガスと共に、筐体１５の開口２５を介して、筐体１５内部に導入される。筐体１５内部に導入されたレーザ及びアシストガスは、先ず、ガスカーテン１７により形成されるガス膜３６と交差する。アシストガスは、ガス膜３６と交差することで、水膜３５への流通が阻まれる。一方で、レーザは、ガス膜３６を通過する。ガス膜３６を通過したレーザは、水カーテン１６により形成される水膜３５と交差する。レーザは、水膜３５と交差することで、照射エネルギーが吸収されることで減衰する。減衰したレーザは、レーザ受け板１８に入射し、レーザ受け板１８により遮蔽される。 In the above-mentioned shielding device 10, when a laser such as a high-power laser used in a processing machine is irradiated, the irradiated laser is housed through the opening 25 of the housing 15 together with the assist gas around the laser. Introduced inside the body 15. The laser and the assist gas introduced into the housing 15 first intersect the gas film 36 formed by the gas curtain 17. By intersecting the gas film 36, the assist gas is blocked from flowing to the water film 35. On the other hand, the laser passes through the gas film 36. The laser that has passed through the gas film 36 intersects the water film 35 formed by the water curtain 16. When the laser intersects with the water film 35, the irradiation energy is absorbed and attenuated. The attenuated laser is incident on the laser receiving plate 18 and is shielded by the laser receiving plate 18.

以上のように、実施形態１によれば、ほぼ気泡を含まない水膜３５により、レーザの照射エネルギーを効率よく吸収することができる。また、水膜３５は、水滴形状ではないことから、レーザの散乱を抑制することができる。さらに、ガスカーテン１７は、アシストガスの水カーテン１６への流通を遮蔽することから、アシストガスにより水膜３５が揺れることを抑制できるため、水膜３５によるレーザのエネルギーの吸収を安定的に行うことができる。 As described above, according to the first embodiment, the laser irradiation energy can be efficiently absorbed by the water film 35 containing almost no bubbles. Further, since the water film 35 is not in the shape of water droplets, it is possible to suppress the scattering of the laser. Further, since the gas curtain 17 shields the flow of the assist gas to the water curtain 16, the water film 35 can be suppressed from shaking due to the assist gas, so that the water film 35 stably absorbs the laser energy. be able to.

また、実施形態１によれば、水膜３５によるレーザの遮蔽効率が高いことから、高出力レーザを適用することが可能である。 Further, according to the first embodiment, since the shielding efficiency of the laser by the water film 35 is high, it is possible to apply a high-power laser.

また、実施形態１によれば、水膜３５の流速を２ｍ／ｓ以上２８ｍ／ｓ以下の範囲とすることで、水膜３５における気泡の発生を抑制し、また、レーザの照射による水蒸気の発生を抑制できる。 Further, according to the first embodiment, by setting the flow velocity of the water film 35 in the range of 2 m / s or more and 28 m / s or less, the generation of bubbles in the water film 35 is suppressed, and the generation of water vapor due to the irradiation of the laser is performed. Can be suppressed.

また、実施形態１によれば、筐体１５内部に、アシストガスおよびガス膜３６が導入されても、ガス排出口２７を介して、ガスを好適に排出することができるため、筐体内部に滞留するガスによる水膜３５への影響を低減できる。 Further, according to the first embodiment, even if the assist gas and the gas film 36 are introduced inside the housing 15, the gas can be suitably discharged through the gas discharge port 27, so that the gas can be suitably discharged inside the housing. The influence of the stagnant gas on the water film 35 can be reduced.

［実施形態２］
次に、図４を参照して、実施形態２に係る遮蔽装置５０について説明する。なお、実施形態２では、重複した記載を避けるべく、実施形態１と異なる部分について説明し、実施形態１と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図４は、実施形態２に係る遮蔽装置を側面から見たときの模式図である。 [Embodiment 2]
Next, the shielding device 50 according to the second embodiment will be described with reference to FIG. In the second embodiment, in order to avoid duplicate description, the parts different from the first embodiment will be described, and the parts having the same configuration as the first embodiment will be described with the same reference numerals. FIG. 4 is a schematic view of the shielding device according to the second embodiment when viewed from the side surface.

実施形態２の遮蔽装置５０は、ガスカーテン１７により形成されるガス膜３６が、実施形態１のガス膜３６と異なっている。具体的に、遮蔽装置５０に設けられる噴射ノズル３７は、噴射ノズル３７から噴射されるガスの流れ方向が、つまり、ガス膜３６の形成される方向が、アシストガスの流れ方向に対して、相殺する方向に傾いた方向となっている。具体的に、ガス膜３６の流れ方向は、アシストガスの流れ方向の下流側から上流側に向かうベクトルと、鉛直方向のベクトルとを合成した方向となっている。 In the shielding device 50 of the second embodiment, the gas film 36 formed by the gas curtain 17 is different from the gas film 36 of the first embodiment. Specifically, in the injection nozzle 37 provided in the shielding device 50, the flow direction of the gas injected from the injection nozzle 37, that is, the direction in which the gas film 36 is formed cancels out with respect to the flow direction of the assist gas. The direction is tilted in the direction of the gas. Specifically, the flow direction of the gas film 36 is a combined direction of a vector from the downstream side to the upstream side in the flow direction of the assist gas and a vector in the vertical direction.

以上のように、実施形態２によれば、ガス膜３６によりアシストガスの流れをより好適に阻害できるため、アシストガスの水膜３５への流入をより遮蔽することができる。 As described above, according to the second embodiment, the gas film 36 can more preferably obstruct the flow of the assist gas, so that the inflow of the assist gas into the water film 35 can be further blocked.

［実施形態３］
次に、図５から図９を参照して、実施形態３に係る遮蔽装置６０について説明する。なお、実施形態３でも、重複した記載を避けるべく、実施形態１及び２と異なる部分について説明し、実施形態１及び２と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図５は、実施形態３に係る遮蔽装置を側面から見たときの模式図である。図６は、実施形態３に係る遮蔽装置の遮蔽板を示す斜視図である。図７は、遮蔽板のレーザ通過穴を鉛直方向に切ったときの断面図である。図８は、レーザ通過穴の移動に関する説明図である。図９は、レーザ通過穴の大きさの変化に関する説明図である。 [Embodiment 3]
Next, the shielding device 60 according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 5 to 9. Also in the third embodiment, in order to avoid duplicate description, the parts different from the first and second embodiments will be described, and the parts having the same configuration as those of the first and second embodiments will be described with the same reference numerals. FIG. 5 is a schematic view of the shielding device according to the third embodiment when viewed from the side. FIG. 6 is a perspective view showing a shielding plate of the shielding device according to the third embodiment. FIG. 7 is a cross-sectional view when the laser passage hole of the shielding plate is cut in the vertical direction. FIG. 8 is an explanatory diagram regarding the movement of the laser passing hole. FIG. 9 is an explanatory diagram regarding a change in the size of the laser passage hole.

実施形態３の遮蔽装置６０は、実施形態１の遮蔽装置１０に加えて、遮蔽板６１と、穴移動機構６２と、をさらに備えた装置となっている。 The shielding device 60 of the third embodiment is a device further including a shielding plate 61 and a hole moving mechanism 62 in addition to the shielding device 10 of the first embodiment.

遮蔽板６１は、アシストガスの水膜３５への流通を阻害する板となっており、その板面が、レーザの照射方向に直交するように配置されている。遮蔽板６１は、ガスカーテン１７により形成されるガス膜３６と、水カーテン１６により形成される水膜３５との間に設けられている。遮蔽板６１は、レーザを通過させるレーザ通過穴６５が貫通して設けられている。 The shielding plate 61 is a plate that obstructs the flow of the assist gas to the water film 35, and the plate surface thereof is arranged so as to be orthogonal to the irradiation direction of the laser. The shielding plate 61 is provided between the gas film 36 formed by the gas curtain 17 and the water film 35 formed by the water curtain 16. The shielding plate 61 is provided with a laser passing hole 65 through which a laser is passed.

穴移動機構６２は、遮蔽板６１に設けられるレーザ通過穴６５を移動させる機構となっている。ここで、加工機械において用いられるレーザは、照射方向を変えずに、水平方向に平行移動可能となっている。このため、穴移動機構６２は、レーザの移動に追従させてレーザ通過穴６５を水平方向に移動させている。 The hole moving mechanism 62 is a mechanism for moving the laser passing hole 65 provided in the shielding plate 61. Here, the laser used in the processing machine can be translated in the horizontal direction without changing the irradiation direction. Therefore, the hole moving mechanism 62 moves the laser passing hole 65 in the horizontal direction by following the movement of the laser.

レーザ通過穴６５は、断面円形状となっており、図７に示すように、レーザの照射方向において、上流側から下流側に向かって拡径するテーパ形状となっている。 The laser passage hole 65 has a circular cross-section, and as shown in FIG. 7, has a tapered shape that expands in diameter from the upstream side to the downstream side in the laser irradiation direction.

また、穴移動機構６２は、水平方向の一方側に設けられる一方側プレート６８ａと、水平方向の他方側に設けられる他方側プレート６８ｂと、からなる一対のプレート６８を含んで構成されている。一対のプレート６８が突き合わされる部位には、それぞれ切り欠きが形成されており、また、遮蔽板６１には、水平方向に延在するスリット６９が形成されている。一対のプレート６８は、遮蔽板６１のスリット６９を覆うように配置され、一対のプレート６８の切り欠きによって、スリット６９が覆われない部位がレーザ通過穴６５となっている。 Further, the hole moving mechanism 62 includes a pair of plates 68 including a one-side plate 68a provided on one side in the horizontal direction and a other-side plate 68b provided on the other side in the horizontal direction. Notches are formed in the portions where the pair of plates 68 are abutted, and slits 69 extending in the horizontal direction are formed in the shielding plate 61. The pair of plates 68 are arranged so as to cover the slit 69 of the shielding plate 61, and the portion where the slit 69 is not covered is the laser passage hole 65 due to the notch of the pair of plates 68.

上記の穴移動機構６２は、一対のプレート６８をそれぞれ水平方向に移動させることで、図８に示すように、レーザ通過穴６５を水平方向に移動させたり、図９に示すように、レーザ通過穴６５の水平方向における径を変更したりすることが可能となっている。図８に示すように、レーザ通過穴６５を水平方向に移動させる場合には、一対のプレート６８同士の間を維持した状態で、一対のプレート６８を水平方向に移動させる。また、図９に示すように、レーザ通過穴６５の水平方向における径を変更する場合には、一対のプレート６８同士の間を変更する。 The hole moving mechanism 62 moves the pair of plates 68 in the horizontal direction to move the laser passing hole 65 in the horizontal direction as shown in FIG. 8, or the laser passing mechanism 62 as shown in FIG. It is possible to change the diameter of the hole 65 in the horizontal direction. As shown in FIG. 8, when the laser passage hole 65 is moved in the horizontal direction, the pair of plates 68 are moved in the horizontal direction while maintaining the space between the pair of plates 68. Further, as shown in FIG. 9, when changing the diameter of the laser passing hole 65 in the horizontal direction, the distance between the pair of plates 68 is changed.

そして、制御部２０は、穴移動機構６２に接続されており、レーザ通過穴６５がレーザの移動に追従するように、穴移動機構６２を制御する。 Then, the control unit 20 is connected to the hole moving mechanism 62, and controls the hole moving mechanism 62 so that the laser passing hole 65 follows the movement of the laser.

以上のように、実施形態３によれば、遮蔽板６１は、レーザの通過を許容しつつ、アシストガスの水膜３５への流通を抑制することができる。このため、アシストガスにより水膜３５が揺れることをより抑制することができる。 As described above, according to the third embodiment, the shielding plate 61 can suppress the flow of the assist gas to the water film 35 while allowing the passage of the laser. Therefore, it is possible to further suppress the water film 35 from shaking due to the assist gas.

また、実施形態３によれば、アシストガスがレーザ通過穴６５を通過する場合であっても、レーザ通過穴６５は、拡径するテーパ形状となっていることから、レーザ通過穴６５においてアシストガスが分散し、アシストガスの流速が低下するため、アシストガスによる水膜３５への影響を低減できる。 Further, according to the third embodiment, even when the assist gas passes through the laser passing hole 65, the laser passing hole 65 has a tapered shape with an enlarged diameter, so that the assist gas is formed in the laser passing hole 65. Is dispersed and the flow velocity of the assist gas is reduced, so that the influence of the assist gas on the water film 35 can be reduced.

また、実施形態３によれば、レーザの移動に追従して、レーザ通過穴６５を移動させることができるため、レーザが遮蔽板６１に照射されることなく、レーザによる遮蔽板６１への損傷を抑制することができる。 Further, according to the third embodiment, since the laser passing hole 65 can be moved following the movement of the laser, the laser does not irradiate the shielding plate 61, and the shielding plate 61 is damaged by the laser. It can be suppressed.

また、実施形態３によれば、レーザのスポット径に応じて、レーザ通過穴６５の径を適切に変更できるため、レーザの通過を許容しつつ、アシストガスの水膜３５への流通をより抑制することが可能となる。 Further, according to the third embodiment, the diameter of the laser passage hole 65 can be appropriately changed according to the spot diameter of the laser, so that the passage of the laser is allowed and the distribution of the assist gas to the water film 35 is further suppressed. It becomes possible to do.

［実施形態４］
次に、図１０から図１２を参照して、実施形態４に係る遮蔽装置７０について説明する。なお、実施形態４でも、重複した記載を避けるべく、実施形態１から３と異なる部分について説明し、実施形態１から３と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図１０は、実施形態４に係る遮蔽装置の水カーテンを正面から見たときの模式図である。図１１は、実施形態４に係る遮蔽装置の水カーテンを側面から見たときの模式図である。図１２は、水カーテンに供給される水の供給流量の変化を示すグラフである。 [Embodiment 4]
Next, the shielding device 70 according to the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 10 to 12. Also in the fourth embodiment, in order to avoid duplicate description, the parts different from the first to third embodiments will be described, and the parts having the same configuration as those of the first to third embodiments will be described with the same reference numerals. FIG. 10 is a schematic view of the water curtain of the shielding device according to the fourth embodiment when viewed from the front. FIG. 11 is a schematic view of the water curtain of the shielding device according to the fourth embodiment when viewed from the side surface. FIG. 12 is a graph showing changes in the supply flow rate of water supplied to the water curtain.

実施形態４の遮蔽装置７０は、実施形態１の遮蔽装置１０に加えて、水膜３５を形成する水の供給流量を調整する流量調整部７１をさらに備えた装置となっている。 The shielding device 70 of the fourth embodiment is a device further provided with a flow rate adjusting unit 71 for adjusting the supply flow rate of the water forming the water film 35, in addition to the shielding device 10 of the first embodiment.

図１０に示すように、遮蔽装置７０は、流量調整部７１により水カーテン１６へ供給する水の供給流量を調整することで、表面形状が鉛直方向において波状の凹凸形状となる水膜（鉛直凹凸液膜）３５を形成している。流量調整部７１は、水循環機構１９の循環流路４１に設けられる流量調整弁７５を含んで構成されており、流量調整弁７５は、制御部２０によって制御されている。 As shown in FIG. 10, the shielding device 70 adjusts the supply flow rate of water supplied to the water curtain 16 by the flow rate adjusting unit 71, so that the surface shape becomes a wavy uneven shape in the vertical direction (vertical unevenness). Liquid film) 35 is formed. The flow rate adjusting unit 71 includes a flow rate adjusting valve 75 provided in the circulation flow path 41 of the water circulation mechanism 19, and the flow rate adjusting valve 75 is controlled by the control unit 20.

制御部２０は、図１２に示すように、所定の周期Ｔで、流量調整弁７５の開度を大きくしたり小さくしたりすることで、水の供給流量が時間に応じて波状に増減するように制御している。ここで、制御部２０は、水カーテン１６によって形成される水膜３５の流速が、実施形態１と同様に、２ｍ／ｓ以上２８ｍ／ｓ以下の範囲となるように制御している。つまり、図１２に示す下限の供給流量Ｑｍｉｎは、水膜３５の流速が２ｍ／ｓ以上となる供給流量であり、上限の供給流量Ｑｍａｘは、水膜３５の流速が２８ｍ／ｓ以下となる供給流量となっている。 As shown in FIG. 12, the control unit 20 increases or decreases the opening degree of the flow rate adjusting valve 75 in a predetermined cycle T so that the water supply flow rate increases or decreases in a wavy manner according to time. It is controlled to. Here, the control unit 20 controls the flow velocity of the water film 35 formed by the water curtain 16 so as to be in the range of 2 m / s or more and 28 m / s or less, as in the first embodiment. That is, the lower limit supply flow rate Qmin shown in FIG. 12 is the supply flow rate at which the flow rate of the water film 35 is 2 m / s or more, and the upper limit supply flow rate Qmax is the supply at which the flow rate of the water film 35 is 28 m / s or less. It is a flow rate.

また、制御部２０は、水膜３５の表面形状を、下記の形状となるように、流量調整弁７５を制御している。波状の凹凸形状となる水膜３５は、その厚み方向が最大となる頂部３５ａと、厚み方向が最小となる底部３５ｂと、有している。頂部３５ａにおける水膜３５の膜厚Ｃは、実施形態１と同様に、１０ｍｍ程度となっている。また、底部３５ｂから頂部３５ａに突出する突出高さＢは、最大で１ｍｍ程度とすることがよい。突出高さＢは、レーザを散乱させるにあたって、効果の高いミー散乱を生じさせることが可能な高さとなっている。そして、頂部３５ａ同士の間の間隔をピッチＡとすると、「突出高さＢ：ピッチＡ＝１：２」の関係となっている。 Further, the control unit 20 controls the flow rate adjusting valve 75 so that the surface shape of the water film 35 has the following shape. The water film 35 having a wavy uneven shape has a top portion 35a having a maximum thickness direction and a bottom portion 35b having a minimum thickness direction. The film thickness C of the water film 35 at the top portion 35a is about 10 mm as in the first embodiment. Further, the protruding height B protruding from the bottom portion 35b to the top portion 35a may be about 1 mm at the maximum. The protrusion height B is a height capable of causing highly effective Mie scattering when scattering the laser. Then, assuming that the distance between the top portions 35a is pitch A, the relationship is "projection height B: pitch A = 1: 2".

以上のように、実施形態４によれば、鉛直方向において表面が凹凸形状となる水膜３５によりレーザを鉛直方向に散乱させることができる。このため、レーザのエネルギー密度を低下させることができ、レーザを効率よく減衰させることができる。 As described above, according to the fourth embodiment, the laser can be scattered in the vertical direction by the water film 35 having an uneven surface in the vertical direction. Therefore, the energy density of the laser can be reduced, and the laser can be efficiently attenuated.

［実施形態５］
次に、図１３を参照して、実施形態５に係る遮蔽装置８０について説明する。なお、実施形態５でも、重複した記載を避けるべく、実施形態１から４と異なる部分について説明し、実施形態１から４と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図１３は、実施形態５に係る遮蔽装置を側面から見たときの模式図である。 [Embodiment 5]
Next, the shielding device 80 according to the fifth embodiment will be described with reference to FIG. Also in the fifth embodiment, in order to avoid duplicate description, the parts different from the first to fourth embodiments will be described, and the parts having the same configuration as those of the first to fourth embodiments will be described with the same reference numerals. FIG. 13 is a schematic view of the shielding device according to the fifth embodiment when viewed from the side surface.

実施形態５の遮蔽装置８０は、水カーテン１６により形成される水膜３５が複数並べて設けられている。複数の水膜３５は、レーザの照射方向に並べて設けられている。なお、複数の水膜３５を設ける場合、実施形態４の表面が凹凸形状となる水膜３５を、レーザの照射方向において、最上流側に配置している。また、表面が凹凸形状となる水膜３５に対して、下流側に配置される水膜３５は、実施形態１の水膜であってもよいし、後述する実施形態６の水膜３５であってもよい。 In the shielding device 80 of the fifth embodiment, a plurality of water films 35 formed by the water curtain 16 are provided side by side. The plurality of water films 35 are provided side by side in the irradiation direction of the laser. When a plurality of water films 35 are provided, the water film 35 having an uneven surface in the fourth embodiment is arranged on the most upstream side in the laser irradiation direction. Further, the water film 35 arranged on the downstream side with respect to the water film 35 having an uneven surface may be the water film of the first embodiment or the water film 35 of the sixth embodiment described later. You may.

以上のように、実施形態５によれば、最上流側において、表面が凹凸形状となる水膜３５によりレーザを散乱させて、レーザのエネルギー密度を低下させ、エネルギー密度が低下したレーザを、下流側の水膜３５に入射させることができる。このため、レーザを効率よく減衰させることができる。 As described above, according to the fifth embodiment, on the most upstream side, the laser is scattered by the water film 35 having an uneven surface, the energy density of the laser is lowered, and the laser having the reduced energy density is downstream. It can be incident on the water film 35 on the side. Therefore, the laser can be efficiently attenuated.

［実施形態６］
次に、図１４から図１８を参照して、実施形態６に係る遮蔽装置９０について説明する。なお、実施形態６でも、重複した記載を避けるべく、実施形態１から５と異なる部分について説明し、実施形態１から５と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図１４は、実施形態６に係る遮蔽装置の水カーテンを正面から見たときの模式図である。図１５は、実施形態６に係る遮蔽装置の他の水カーテンを正面から見たときの模式図である。図１６は、実施形態６に係る遮蔽装置の他の水カーテンを正面から見たときの模式図である。図１７は、実施形態６に係る水カーテンの流出口に係る模式図である。図１８は、実施形態６に係る他の水カーテンの流出口に係る模式図である。 [Embodiment 6]
Next, the shielding device 90 according to the sixth embodiment will be described with reference to FIGS. 14 to 18. Also in the sixth embodiment, in order to avoid duplicate description, the parts different from the first to fifth embodiments will be described, and the parts having the same configuration as those of the first to fifth embodiments will be described with the same reference numerals. FIG. 14 is a schematic view of the water curtain of the shielding device according to the sixth embodiment when viewed from the front. FIG. 15 is a schematic view of another water curtain of the shielding device according to the sixth embodiment when viewed from the front. FIG. 16 is a schematic view of another water curtain of the shielding device according to the sixth embodiment when viewed from the front. FIG. 17 is a schematic view relating to the outlet of the water curtain according to the sixth embodiment. FIG. 18 is a schematic view relating to the outlet of another water curtain according to the sixth embodiment.

実施形態６の遮蔽装置９０は、実施形態１の水カーテン１６に、複数の流出口９１をさらに加えた構成となっている。水カーテン１６は、複数の流出口９１を設けることで、表面が水平方向において波状の凹凸形状となる水膜（水平凹凸液膜）３５を形成している。水カーテン１６は、スリット開口３２が形成されたチャンバ３１に、複数の流出口９１を形成している。なお、チャンバ３１は、実施形態１と同様であるため、説明を省略する。複数の流出口９１は、図１７に示すように、チャンバの長手方向に並べて設けられ、流出口９１同士の間の間隔は、所定の間隔となっている。なお、循環流路４１は、下流側が複数に分岐して、チャンバ３１及び流出口９１のそれぞれに接続される。 The shielding device 90 of the sixth embodiment has a configuration in which a plurality of outlets 91 are further added to the water curtain 16 of the first embodiment. The water curtain 16 is provided with a plurality of outlets 91 to form a water film (horizontal uneven liquid film) 35 whose surface has a wavy uneven shape in the horizontal direction. The water curtain 16 forms a plurality of outlets 91 in the chamber 31 in which the slit opening 32 is formed. Since the chamber 31 is the same as that of the first embodiment, the description thereof will be omitted. As shown in FIG. 17, the plurality of outlets 91 are provided side by side in the longitudinal direction of the chamber, and the intervals between the outlets 91 are predetermined intervals. The circulation flow path 41 has a plurality of branches on the downstream side and is connected to each of the chamber 31 and the outlet 91.

この水カーテン１６により形成される水膜３５は、スリット開口３２から流出する水によって形成される少量部位３５Ｌ、１つの流出口９１から流出する水によって形成される中量部位３５Ｍ、複数の流出口９１から流出する水が重なり合うことで形成される多量部位３５Ｈを有する。そして、水膜３５は、水の供給流量の少ない方から順に、少量部位３５Ｌ、中量部位３５Ｍ、多量部位３５Ｈとなっている。 The water film 35 formed by the water curtain 16 has a small amount portion 35L formed by water flowing out from the slit opening 32, a medium amount portion 35M formed by water flowing out from one outlet 91, and a plurality of outlets. It has a large amount of site 35H formed by overlapping the water flowing out of 91. The water film 35 has a small amount portion 35L, a medium amount portion 35M, and a large amount portion 35H in order from the one with the smallest water supply flow rate.

表面が水平方向において波状の凹凸形状となる水膜３５は、図１５においては、流出口９１の数、及び流出口９１同士の間隔を調整することで、少量部位３５Ｌ、中量部位３５Ｍ及び多量部位３５Ｈを含む凹凸形状を調整している。また、表面が水平方向において波状の凹凸形状となる水膜３５は、図１６においては、流出口９１の開口面積、及び水の供給流量を調整することで、少量部位３５Ｌ、中量部位３５Ｍ及び多量部位３５Ｈを含む凹凸形状を調整している。 In FIG. 15, the water film 35 having a wavy uneven surface in the horizontal direction has a small amount portion 35L, a medium amount portion 35M, and a large amount by adjusting the number of outlets 91 and the spacing between the outlets 91. The uneven shape including the portion 35H is adjusted. Further, in FIG. 16, the water film 35 having a wavy uneven surface in the horizontal direction has a small amount portion 35L, a medium amount portion 35M, and a water film 35 by adjusting the opening area of the outlet 91 and the water supply flow rate. The uneven shape including the large amount of portion 35H is adjusted.

なお、実施形態６の遮蔽装置９０では、表面が水平方向において波状の凹凸形状となる水膜３５を形成すればよいことから、例えば、図１８に示す構成としてもよい。図１８に示す水カーテン１６は、チャンバ３１の形成されるスリット開口３２が、長手方向において波状に形成されている。そして、このスリット開口３２から流出する水により形成される水膜３５は、長手方向に波打つ水膜３５となっている。 In the shielding device 90 of the sixth embodiment, since the water film 35 having a wavy uneven surface in the horizontal direction may be formed, for example, the configuration shown in FIG. 18 may be used. In the water curtain 16 shown in FIG. 18, the slit opening 32 in which the chamber 31 is formed is formed in a wavy shape in the longitudinal direction. The water film 35 formed by the water flowing out from the slit opening 32 is a water film 35 that undulates in the longitudinal direction.

以上のように、実施形態６によれば、水平方向において表面が凹凸形状となる水膜３５によりレーザを鉛直方向に散乱させることができる。このため、レーザのエネルギー密度を低下させることができ、レーザを効率よく減衰させることができる。 As described above, according to the sixth embodiment, the laser can be scattered in the vertical direction by the water film 35 having an uneven surface in the horizontal direction. Therefore, the energy density of the laser can be reduced, and the laser can be efficiently attenuated.

１０遮蔽装置
１５筐体
１６水カーテン
１７ガスカーテン
１８レーザ受け板
１９水循環機構
２０制御部
２５開口
２６水槽
２７ガス排出口
３１チャンバ
３２スリット開口
３５水膜
３６ガス膜
３７噴射ノズル
４１循環流路
４２ポンプ
５０遮蔽装置（実施形態２）
６０遮蔽装置（実施形態３）
６１遮蔽板
６２穴移動機構
６５レーザ通過穴
６８プレート
６９スリット
７０遮蔽装置（実施形態４）
７１流量調整部
７５流量調整弁
８０遮蔽装置（実施形態５）
９０遮蔽装置（実施形態６） 10 Cloaking device 15 Housing 16 Water curtain 17 Gas curtain 18 Laser receiving plate 19 Water circulation mechanism 20 Control unit 25 Opening 26 Water tank 27 Gas outlet 31 Chamber 32 Slit opening 35 Water film 36 Gas film 37 Injection nozzle 41 Circulation flow path 42 Pump 50 Shielding device (Embodiment 2)
60 Cloaking device (Embodiment 3)
61 Shielding plate 62 Hole moving mechanism 65 Laser passing hole 68 Plate 69 Slit 70 Shielding device (Embodiment 4)
71 Flow rate adjusting unit 75 Flow rate adjusting valve 80 Cloaking device (Embodiment 5)
90 Cloaking device (Embodiment 6)

Claims

In a shielding device that shields a laser
Assist gas is distributed around the laser along the irradiation direction of the laser.
A housing having an opening for introducing the laser and the assist gas inside,
A liquid curtain that forms a liquid film that intersects the introduced laser inside the housing,
A gas curtain provided inside the housing on the upstream side of the liquid curtain in the irradiation direction and forming a gas film intersecting with the introduced assist gas is provided.
The liquid film formed by the liquid curtain shields the laser and
The gas film formed by the gas curtain shields the flow of the assist gas to the liquid film .
The gas curtain is a shielding device characterized in that the gas film is formed so that the flow direction of the gas film cancels out the flow direction of the assist gas toward the liquid film.

The shielding device according to claim 1, wherein the laser is a high-power laser having an output on the order of kW used in a processing machine.

The shielding device according to claim 1 or 2 , wherein the flow velocity of the liquid film formed by the liquid curtain is in the range of 2 m / s or more and 28 m / s or less.

A shielding plate provided between the gas film formed by the gas curtain and the liquid film formed by the liquid curtain and obstructing the flow of the assist gas to the liquid film is further provided.
The shielding device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the shielding plate has a laser passage hole through which the laser is passed.

The shielding device according to claim 4 , wherein the laser passing hole has a shape that expands from the upstream side to the downstream side in the irradiation direction of the laser.

The laser can move in a plane intersecting the irradiation direction.
The shielding device according to claim 4 or 5 , further comprising a hole moving mechanism for moving the laser passing hole provided in the shielding plate by following the movement of the laser.

The shielding device according to any one of claims 1 to 6 , further comprising a gas discharge flow path for discharging gas inside the housing.

A flow rate adjusting unit that adjusts the supply flow rate of the liquid forming the liquid film,
A control unit that controls the flow rate adjusting unit is further provided.
The control unit increases or decreases the supply flow rate in a predetermined cycle.
The shielding device according to any one of claims 1 to 7 , wherein the liquid curtain forms the surface shape of the liquid film in an uneven shape in the vertical direction.

When a plurality of the liquid films are formed, the liquid curtain has a vertically concavo-convex liquid film having a surface shape formed in an uneven shape in the vertical direction on the most upstream side in the irradiation direction of the laser. The shielding device according to claim 8 , wherein the shielding device is formed in.

The liquid curtain has an outlet for draining the liquid forming the liquid film.
The shielding device according to any one of claims 1 to 9 , wherein the outlet has a shape in which the surface shape of the liquid film is formed into an uneven shape in the horizontal direction.

In a shielding device that shields a laser
Assist gas is distributed around the laser along the irradiation direction of the laser.
A housing having an opening for introducing the laser and the assist gas inside,
A liquid curtain that forms a liquid film that intersects the introduced laser inside the housing,
A gas curtain provided inside the housing on the upstream side of the liquid curtain in the irradiation direction and forming a gas film intersecting with the introduced assist gas is provided.
The liquid film formed by the liquid curtain shields the laser and
The gas film formed by the gas curtain shields the flow of the assist gas to the liquid film.
A shielding plate provided between the gas film formed by the gas curtain and the liquid film formed by the liquid curtain and obstructing the flow of the assist gas to the liquid film is further provided.
The shielding plate has a laser passage hole through which the laser is passed.
A shielding device characterized in that the laser passage hole has a shape that expands from the upstream side to the downstream side in the irradiation direction of the laser.

In a shielding device that shields a laser
Around the laser, an assist gas is circulated along the irradiation direction of the laser.
A housing having an opening for introducing the laser and the assist gas inside,
A liquid curtain that forms a liquid film that intersects the introduced laser inside the housing,
A gas curtain provided inside the housing on the upstream side of the liquid curtain in the irradiation direction and forming a gas film intersecting with the introduced assist gas is provided.
The liquid film formed by the liquid curtain shields the laser and
The gas film formed by the gas curtain shields the flow of the assist gas to the liquid film.
A flow rate adjusting unit that adjusts the supply flow rate of the liquid that forms the liquid film,
A control unit that controls the flow rate adjusting unit is further provided.
The control unit increases or decreases the supply flow rate in a predetermined cycle.
The liquid curtain is a shielding device characterized in that the surface shape of the liquid film is formed into an uneven shape in the vertical direction.

In a shielding device that shields a laser
Around the laser, an assist gas is circulated along the irradiation direction of the laser.
A housing having an opening for introducing the laser and the assist gas inside,
A liquid curtain that forms a liquid film that intersects the introduced laser inside the housing,
A gas curtain provided inside the housing on the upstream side of the liquid curtain in the irradiation direction and forming a gas film intersecting with the introduced assist gas is provided.
The liquid film formed by the liquid curtain shields the laser and
The gas film formed by the gas curtain shields the flow of the assist gas to the liquid film.
The liquid curtain has an outlet for draining the liquid forming the liquid film.
The outlet is a shielding device characterized in that the surface shape of the liquid film is formed into an uneven shape in the horizontal direction.