JP7028683B2

JP7028683B2 - レーザ加工装置

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Publication number: JP7028683B2
Application number: JP2018044730A
Authority: JP
Inventors: 真之呉屋
Original assignee: 日本電産マシンツール株式会社
Priority date: 2018-03-12
Filing date: 2018-03-12
Publication date: 2022-03-02
Anticipated expiration: 2038-03-12
Also published as: JP2019155413A

Description

本発明は、レーザ加工装置に関する。

真空などの低圧雰囲気下で、レーザ加工装置を用いて被溶接部材の溶接を行う技術が知られている。

特許文献１は、厚板に対して、高品質のレーザ溶接を簡便かつ安定的に行うことができるレーザ溶接方法を開示している。

特開２０１６－１２０５０６号公報

特許文献１に記載のレーザ溶接装置は、レーザヘッドをチャンバに固定し、チャンバ内の被溶接部材を移動させることによって溶接を行っている。この場合、被溶接部材が大きくなるにつれて、被溶接部材を移動させるための移動機構や、チャンバも大きくなり、設備が大型化してしまう。設備の大型化を抑制するために、レーザヘッドをチャンバの内部に設け、レーザヘッドを移動させることが考えられる。

レーザヘッドにレーザ光を伝搬する光ファイバケーブルは、光ファイバを金属メッシュや、樹脂などの数種類の部材で包み込んだ多重構造となっているため、内部には空気が蓄えられている。このため、レーザヘッドをチャンバの内部に設けると、光ファイバケーブル内の空気が、チャンバ内に漏れてしまう恐れがある。また、光ファイバケーブルは、チャンバの側壁に設けられた導入部からチャンバの内部に導入することになるため、光ファイバケーブルと導入部との隙間から、大気中の空気がチャンバの内部に流入してしまう恐れもある。この場合、チャンバ内の圧力が高くなり、適切な溶接ができなくなる可能性がある。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、光ファイバケーブルに起因する空気の漏れを防止することのできるレーザ加工装置を提供することを目的とする。

本発明のレーザ加工装置は、チャンバと、前記チャンバの外部に設けられ、レーザ光を発振するレーザ発振器と、前記チャンバの内部に設けられ、前記レーザ光を照射するレーザヘッドと、前記レーザ発振器と、前記レーザヘッドとを接続する光ファイバケーブルと、前記レーザヘッドと、前記光ファイバケーブルとの接続部を覆うボックスと、前記ボックスに設けられ、前記ボックスと、前記光ファイバケーブルとの間を封止する半割れ形状の一対の第１シール部と、前記光ファイバケーブルを前記チャンバ内に導入するチャンバ壁に設けられ、前記チャンバと、前記光ファイバケーブルとの間を封止する半割れ形状の一対の第２シール部とを備える。

この構造により、光ファイバケーブルとボックスとの間、及び光ファイバケーブルと、チャンバとの間を封止することができる。したがって、光ファイバケーブルに起因する空気の漏れを防止することができる。

また、前記第１シール部及び前記第２シール部は、シール面に溝を有する半割れの一対のフランジ部と、前記溝に嵌め込まれる半割れの一対のＯリングと、を有することが好ましい。

この構造により、光ファイバケーブルとボックスとの間、および光ファイバケーブルと、チャンバとの間を確実に封止することができる。したがって、光ファイバケーブルに起因する空気の漏れをより防止することができる。

また、前記第１シール部及び前記第２シール部は、シール面を有する半割れの一対のフランジ部と、前記光ファイバケーブルと前記シール面との間に充填される接着剤と、を有することが好ましい。

この構造により、第１シール部及び第２シール部は、接着剤のみで光ファイバケーブルとボックスとの間、及び光ファイバケーブルと、チャンバとの間を封止することができる。したがって、光ファイバケーブルとボックスとの間、および光ファイバケーブルと、チャンバとの間を封止することが容易になる。また、フランジ部に溝を形成する必要がなくなるので、コストの観点からも有利となる。

また、前記一対のフランジ部の合わせ面に充填された前記接着剤を更に有することが好ましい。

この構造により、第１シール部及び第２シール部のシール性が向上する。したがって、光ファイバケーブルに起因する空気の漏れをより防止することができる。

また、前記溝には細溝が設けられ、前記細溝に充填された接着剤を更に有することが好ましい。

この構造により、この構造により、光ファイバケーブルとボックスとの間、および光ファイバケーブルと、チャンバとの間を確実に封止することができる。したがって、光ファイバケーブルに起因する空気の漏れをより防止することができる。

また、前記第１シール部によりシールされる前記光ファイバケーブルの部位の外周、及び前記第２シール部によりシールされる前記光ファイバケーブルの部位の外周を取り囲むように設けられる円環部品をさらに備えることが好ましい。

この構造により、光ファイバケーブルの外周に精度のよい被シール面を形成できるため、光ファイバケーブルを締め付けることができる。したがって、光ファイバケーブルに起因する空気の漏れをより防止することができる。

図１は、本発明の各実施形態が適用されるレーザ加工装置の概略を示す模式図である。図２は、本発明の第１実施形態に係るレーザ加工装置における光ファイバケーブルを封止する構成の一例を示す図である。図３は、本発明の第１実施形態に係るフランジの構成の一例を示す模式図である。図４は、本発明の第１実施形態に係るシール部を拡大して示した模式図である。図５は、光ファイバケーブルを締め付けた際の、Ｏリングの断面を示す模式図である。図６は、図５とは異なるＯリングの断面を示す模式図である。図７は、本発明の第１実施形態の変形例に係るフランジの構成の一例を示す模式図である。図８は、２組の一対の半割れのＯリングを使用する一例を説明するための模式図である。図９は、本発明の第１実施形態に係るフランジの構成の一例を示す側面図である。図１０は、本発明の第２実施形態に係るレーザ加工装置における光ファイバケーブルを封止する構成の一例を示す図である。図１１は、本発明の第２実施形態に係るフランジの構成の一例を示す側面図である。図１２は、本発明の第３実施形態に係るレーザ加工装置における光ファイバケーブルを封止する構成の一例を示す図である。図１３は、本発明の第３実施形態に係るフランジの構成の一例を示す側面図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係るレーザ加工装置の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、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て構成するものも含む。

図１を用いて、本発明の実施形態に係るレーザ加工装置の概略について説明する。図１は、本発明の実施形態に係るレーザ加工装置の概略を示す模式図である。なお、本発明と直接的に関連のない構成要素については、詳細な説明および図示を省略している。

図１に示すように、レーザ加工装置１０は、チャンバ１１と、レーザ発振器１２と、シールドガス噴射装置１３と、排気装置１４と、移動機構１５と、制御装置１６と、光ファイバケーブル２１と、レーザヘッド３０と、第１シール部４１と、第２シール部５１と、ボックス６０とを備える。本実施形態において、レーザ加工装置１０は、例えば、真空中において、加工対象物Ｔを溶接するための装置である。

チャンバ１１は、その内部空間において、真空を形成する容器である。本実施形態において、真空とは、例えば、１０^－1（Ｐａ：パスカル）オーダー以下の高真空を想定している。

レーザ発振器１２は、チャンバ１１の外部に設けられ、加工対象物Ｔに対して照射するための、レーザを発振する。レーザ発振器１２は、光ファイバケーブル２１を介して、レーザヘッド３０と接続されている。この場合、レーザ発振器１２によって発振されたレーザは、光ファイバケーブル２１を介してレーザヘッド３０に伝搬された後、レーザ光Ｌとして加工対象物Ｔに照射される。

シールドガス噴射装置１３は、チャンバ１１の外部に設けられ、シールドガス供給配管２２を介して、レーザヘッド３０が有するレーザ照射ノズル３１の内部空間にシールドガスを供給する。シールドガス噴射装置１３には、圧力調整器１３１と、流量調整器１３２とが接続されている。圧力調整器１３１は、シールドガス噴射装置１３がレーザ照射ノズル３１の内部に噴射するシールドガスの圧力を調整する。流量調整器１３２は、シールドガス噴射装置１３がレーザ照射ノズル３１の内部に噴射するシールドガスの流量を調整する。本実施形態において、シールドガスは、窒素、アルゴンなどである。

排気装置１４は、チャンバ１１の外部に設けられ、チャンバ１１の内部の空気を排気することによって、チャンバ１１の内部に真空を形成する。排気装置１４は、例えば、真空ポンプで実現することができる。

移動機構１５は、チャンバ１１の内部に設けられ、チャンバ１１の内部において、レーザヘッド３０を移動させる。移動機構１５に特に制限はないが、例えば、移動機構１５は、レーザヘッド３０を、３次元の方向に加え、光軸を中心とする角度方向に移動させる。なお、図１では、直交座標系を使用しており、ｘ方向は左右方向、ｙ方向は前後方向(奥行方向)、ｚ方向は高さ方向である。

制御装置１６は、チャンバ１１の外部に設けられ、レーザ発振器１２と、シールドガス噴射装置１３と、圧力調整器１３１と、流量調整器１３２と、排気装置１４と、移動機構１５とに接続されている。制御装置１６は、各装置を制御することによって、レーザ加工装置１０の動作を制御している。制御装置１６は、例えば、レーザ発振器１２を制御することで、レーザヘッド３０から照射されるレーザ光Ｌの条件を調整する。制御装置１６は、例えば、シールドガス噴射装置１３と、圧力調整器１３１と、流量調整器１３２を制御することで、レーザ照射ノズル３１の内部に噴射されるシールドガスの圧力と、流量とを調整する。制御装置１６は、例えば、排気装置１４を制御することで、チャンバ１１内部の圧力を調整する。制御装置１６は、例えば、移動機構１５を制御することで、レーザヘッド３０を移動させ、加工対象物Ｔに対するレーザ光Ｌの照射位置を調整する。このような制御装置１６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を含む電子的な回路を備えた装置で実現することができる。

光ファイバケーブル２１は、チャンバ１１の外部に設けられたレーザ発振器１２と、チャンバ１１の内部に設けられたレーザヘッド３０とを接続している。光ファイバケーブル２１は、レーザ発振器１２で発振されたレーザ光をレーザヘッド３０に伝搬する。

レーザヘッド３０は、チャンバ１１の内部に設けられ、レーザ照射ノズル３１と、集光レンズ３２と、保護窓３３とを有する。レーザ照射ノズル３１は、例えば、円筒形状を有しており、内部において、レーザ発振器１２から供給されたレーザ光を通過させるノズルである。集光レンズ３２は、レーザ照射ノズル３１の内部において、レーザ発振器１２から供給されたレーザを集光する。保護窓３３は、レーザ照射ノズル３１の内部において、集光レンズ３２よりもレーザ光Ｌの照射方向の下流側に設けられ、加工対象物Ｔにレーザ光Ｌが照射された際に発生するヒュームなどの蒸発物質から集光レンズ３２を保護する。これにより、レーザ照射ノズル３１の先端から保護窓３３を介してレーザ光Ｌが照射される。

第１シール部４１は、具体的には後述するが、チャンバ１１の内部に設けられており、光ファイバケーブル２１と、レーザヘッド３０との接続部を覆うボックス６０と、光ファイバケーブル２１との間を封止するシール部材である。

第２シール部５１は、具体的には後述するが、チャンバ１１の側壁に設けられており、光ファイバケーブル２１をチャンバ１１内に導入する導入部において、チャンバ１１と、光ファイバケーブル２１との間を封止するシール部材である。

図２を用いて、光ファイバケーブル２１と、ボックス６０との間、及び光ファイバケーブル２１と、チャンバ１１との間を封止する構成の一例について説明する。図２は、光ファイバケーブル２１と、レーザヘッド３０との間、及び光ファイバケーブル２１と、チャンバ１１との間を封止する構成の一例を示す図である。

図２に示すように、光ファイバケーブル２１は、一端には第１コネクタ２１ａが設けられ、他端には第２コネクタ２１ｂが設けられている。第１コネクタ２１ａは、チャンバ１１の側壁に設けられた導入部１１ａからチャンバ１１の内部に導入され、レーザヘッド３０に接続されている。第１コネクタ２１ａの周囲には、第１コネクタ２１ａを保護するための保護部２３が設けられている。第２コネクタ２１ｂは、チャンバ１１の外部に設けられたレーザ発振器に接続される。

レーザヘッド３０には、第１コネクタ２１ａと、レーザヘッド３０との接続部を含む、光ファイバケーブル２１の先端部分を覆うようにボックス６０が設けられている。ボックス６０は、例えば、レーザヘッド３０にボルトによって固定されている。光ファイバケーブル２１は、ボックス６０に設けられた開口部６０ａからボックス６０の外部に引き出されている。ボックス６０の内部の圧力は、大気圧に保たれている。

第１シール部４１は、ボックス６０の開口部６０ａにおいて、光ファイバケーブル２１と、ボックス６０との間を封止するように設けられており、第１フランジ部６１と、第２フランジ部６２と、第１Ｏリング７１ａと、第２Ｏリング７１ｂと、第３Ｏリング７２ａと、第４Ｏリング７２ｂとを有する。

第１フランジ部６１と、第２フランジ部６２とは、ボックス６０の開口部６０ａにおいて、光ファイバケーブル２１と、ボックス６０との間を封止するように設けられている。第１フランジ部６１と、第２フランジ部６２とは、具体的には後述するが、円形のフランジを半分に分割した半円状の形状（以後、半割れ形状と称する）を有している。

第１Ｏリング７１ａは、第１フランジ部６１の内周面に形成された溝に嵌め込まれたＯリングである。第２Ｏリング７１ｂは、第１フランジ部６１の軸方向の端面に形成された溝に嵌め込まれたＯリングである。すなわち、第１Ｏリング７１ａと、第２Ｏリング７１ｂとは、半割れ形状のＯリングである。

第３Ｏリング７２ａは、第２フランジ部６２の内周面に形成された溝に嵌め込まれたＯリングである。第４Ｏリング７２ｂは、第２フランジ部６２の軸方向の端面に形成された溝に嵌め込まれたＯリングである。すなわち、第３Ｏリング７２ａと、第４Ｏリング７２ｂとは、半割れ形状のＯリングである。

第１シール部４１は、ボックス６０の開口部６０ａにおいて、第１フランジ部６１と、第２フランジ部６２と、第１Ｏリング７１ａと、第３Ｏリング７２ａとによって光ファイバケーブル２１を締め付ける。第１シール部４１は、光ファイバケーブル２１を締め付けた後、ボックス６０にボルトなどで固定される。これにより、第１シール部４１は、ボックス６０と、光ファイバケーブル２１との間を封止する。第１コネクタ２１ａと、レーザヘッド３０との接続部は、第１シール部４１によって密閉されたボックス６０の内部空間に収容される。このため、第１コネクタ２１ａから漏れ出した空気は、ボックス６０の外部に流出することなく、ボックス６０の内部空間に留まる。また、光ファイバケーブル２１は、第１シール部４１によって締め付けられているので、ｘ－ｙ－ｚ方向の動きが規制される。なお、シール性の向上という観点から、第１フランジ部６１と、ボックス６０との接触箇所、及び第２フランジ部６２と、ボックス６０との接触箇所には接着材が充填されてもよい。

第２Ｏリング７１ｂは、第１フランジ部６１の軸方向の端面と、ボックス６０との間を封止する。第４Ｏリング７２ｂは、第２フランジ部６２の軸方向の端面と、ボックス６０との間を封止する。すなわち、第１シール部４１と、ボックス６０との間における空気の漏れは、第２Ｏリング７１ｂと、第４Ｏリング７２ｂとによって防止される。

第２シール部５１は、チャンバ１１の導入部１１ａにおいて、チャンバ１１と、光ファイバケーブル２１との間を封止するように設けられており、第３フランジ部６３と、第４フランジ部６４と、第５Ｏリング７３ａと、第６Ｏリング７３ｂと、第７Ｏリング７４ａと、第８Ｏリング７４ｂとから構成されている。

第３フランジ部６３と、第４フランジ部６４とは、それぞれ、半割れ形状のフランジである。

第５Ｏリング７３ａは、第３フランジ部６３の内周面に形成された溝に嵌め込まれたＯリングである。第６Ｏリング７３ｂは、第３フランジ部６３の軸方向の端面に形成された溝に嵌め込まれたＯリングである。すなわち、第５Ｏリング７３ａと、第６Ｏリング７３ｂとは、半割れ形状のＯリングである。

第７Ｏリング７４ａは、第４フランジ部６４の内周面に形成された溝に嵌め込まれたＯリングである。第８Ｏリング７４ｂは、第４フランジ部６４の軸方向の端面に形成された溝に嵌め込まれたＯリングである。すなわち、第７Ｏリング７４ａと、第８Ｏリング７４ｂとは、半割れ形状のＯリングである。

第２シール部５１は、チャンバ１１の導入部１１ａにおいて、第３フランジ部６３と、第４フランジ部６４と、第５Ｏリング７３ａと、第７Ｏリング７４ａとによって光ファイバケーブル２１を締め付ける。第２シール部５１は、光ファイバケーブル２１を締め付けた後、ボルトなどでチャンバ１１に固定される。これにより、第２シール部５１は、チャンバ１１の側壁と、光ファイバケーブル２１との間を封止する。第２シール部５１によってチャンバ１１は密閉されるので、外部の空気がチャンバ１１に流入してしまうことが防止される。また、光ファイバケーブル２１は、第５Ｏリング７３ａと、第７Ｏリング７４ａとによって締め付けられているので、導入部１１ａにおいて、ｘ－ｙ－ｚ方向の動きが規制される。

第６Ｏリング７３ｂは、第３フランジ部６３の軸方向の端面と、チャンバ１１との間を封止する。第８Ｏリング７４ｂは、第４フランジ部６４の軸方向の端面と、チャンバ１１との間を封止する。すなわち、第２シール部５１と、チャンバ１１との間における空気の漏れは、第６Ｏリング７３ｂと、第８Ｏリング７４ｂとによって防止される。

ここで、図３と、図４とを用いて、光ファイバケーブル２１を封止する、第１シール部４１と、第２シール部５１とを構成するフランジの具体的な構成について説明する。図３は、第１フランジ部６１と、第２フランジ部６２との構成の一例を示す模式図である。図４は、第１フランジ部６１と、第２フランジ部６２との構成の一例を示す側面図である。なお、第３フランジ部６３と、第４フランジ部６４との構成は、第１フランジ部６１と、第２フランジ部６２と同様なので説明は省略する。

図３に示すように、第１フランジ部６１と、第２フランジ部６２とは、半割れ形状のフランジである。第１フランジ部６１は、ボルト挿入部６１－１と、図示しないボルト挿入部と、第１溝部６１ａと、第２溝部６１ｂとを有する。第２フランジ部６２は、第１ねじ穴部６２－１と、第２ねじ穴部６２－２と、第３溝部６２ａと、第４溝部６２ｂとを有する。

第１溝部６１ａは、第１フランジ部６１の内周面に形成されており、第１フランジ部６１と、光ファイバケーブル２１との間をシールするために使用する第１Ｏリング７１ａ(図２参照)を嵌め込むための溝である。第２溝部６１ｂは、軸方向の端面に形成されており、第１フランジ部６１と、ボックス６０との間をシールするために使用する第２Ｏリング７１ｂを嵌め込むための溝である。第１フランジ部６１の内周面と、軸方向の端面とは、併せてシール面と呼ばれることもある。

ボルト挿入部６１－１は、第１フランジ部６１と、第２フランジ部６２とを固定するためのボルト８１を挿入するための孔である。また、図示は省略しているが、第１フランジ部６１には、ボルト８２を挿入するためのボルト挿入部が設けられている。

第３溝部６２ａは、第２フランジ部６２の内周面に形成されており、第２フランジ部６２と、光ファイバケーブル２１との間をシールするために使用する第３Ｏリング７２ａ(図２参照)を嵌め込むための溝である。第４溝部６２ｂは、軸方向の端面に形成されており、第２フランジ部６２と、ボックス６０との間をシールするために使用する第４Ｏリング７２ｂを嵌め込むための溝である。

ここで、図４を用いて、第１溝部６１ａと、第３溝部６２ａと、第１Ｏリング７１ａと、第３Ｏリング７２ａとの関係についてより詳細に説明する。図４は、第１シール部４１を拡大して示した模式図である。

図４に示すように、第１Ｏリング７１ａは、第１フランジ部６１に設けられた第１溝部６１ａに嵌め込まれている。また、第３Ｏリング７２ａは、第２フランジ部６２に設けられた第３溝部６２ａに嵌め込まれている。第１溝部６１ａと、第３溝部６２ａとの幅Ｌは、例えば、４０ｍｍ程度である。また、第１溝部６１ａの底部から第３溝部６２ａの底部までの高さＤは、例えば、７６ｍｍである。このような構造を有することで、第１フランジ部６１と、第２フランジ部６２とは、ぞれぞれ、第１Ｏリング７１ａと、第３Ｏリング７２ａとによって、光ファイバケーブル２１を締め付けることができる。

次に図５を用いて、第１Ｏリング７１ａと、第３Ｏリング７２ａとの形状の一例について説明する。図５は、光ファイバケーブル２１を締め付けた際の、第１Ｏリング７１ａと、第３Ｏリング７２ａとの断面を示す模式図である。

図５に示す例では、第１Ｏリング７１ａと、第３Ｏリング７２ａとの幅Ｗは、例えば、４０ｍｍである。第３Ｏリング７２ａの底部から第１Ｏリング７１ａの頂部までの高さＨは、例えば、７６ｍｍであり、公差が０～＋０．５ｍｍである。第１Ｏリング７１ａと、第３Ｏリング７２ａによって形成される径Ｒは、例えば、１４ｍｍであり、公差が－０．５～０ｍｍである。なお、第１Ｏリング７１ａと、第３Ｏリング７２ａとの形状は、限定されるものではなく、光ファイバケーブル２１の形状や、チャンバ１１内の真空度に応じて適宜変更可能である。

図６は、図５とは異なる形状を有する第１Ｏリング７１ａと、第３Ｏリング７２ａとを示す模式図である。具体的には、図６は、図５と比べて、薄型に形成された第１Ｏリング７１ａと、第３Ｏリング７２ａとを示している。

図６に示す例では、第１Ｏリング７１ａと、第３Ｏリング７２ａとの幅Ｗは、例えば、１０ｍｍであり、公差が±０．０５ｍｍである。第３Ｏリング７２ａの底部から第１Ｏリング７１ａの頂部までの高さＨは、例えば、７６ｍｍであり、公差が－０．０５～＋０．１０ｍｍである。第１Ｏリング７１ａと、第３Ｏリング７２ａによって形成される径Ｒは、例えば、１３．６ｍｍであり、公差が＋０．０５～０．１０ｍｍである。また、第１Ｏリング７１ａと、第３Ｏリング７２ａとは、光ファイバケーブル２１が導入される側において、Ｃ面取りされている。このため、第１Ｏリング７１ａと、第３Ｏリング７２ａとは、光ファイバケーブル２１との接触面がより狭くなっている。これにより、第１Ｏリング７１ａと、第３Ｏリング７２ａとは、それぞれ、光ファイバケーブル２１との接触圧力が向上する。

図７は、本実施形態の変形例を示す模式図である。図７に示すように、第１溝部６１ａには第１細溝部６１ａ－１が設けられ、第３溝部６２ａには第２細溝部６２ａ－１が設けられている。

第１細溝部６１ａ－１と、第２細溝部６２ａ－１とには、それぞれ、接着剤が充填される。接着剤には、例えば、真空用の接着剤を用いることができる。これにより、第１溝部６１ａと、第１Ｏリング７１ａとの間のシール性、及び第３溝部６２ａと、第３Ｏリング７２ａとの間のシール性が向上する。

また、第１溝部６１ａと、第３溝部６２ａとには、１組の一対の半割れのＯリングが嵌め込まれているものとして説明したが、これに限定されない。第１溝部６１ａと、第３溝部６２ａとには、例えば、２組の一対の半割れのＯリングが嵌め込まれていてもよい。

図８は、第１溝部６１ａと、第３溝部６２ａとに、２組の一対の半割れのＯリングが嵌め込まれる場合の一例を示す模式図である。図８には、第１Ｏリング７１ａ－１と、第３Ｏリング７２ａ－１とで構成される一対のＯリングと、第１Ｏリング７１ａ－２と、第３Ｏリング７２ａ－２とで構成される一対のＯリングとの２組のＯリングが示されている。図８に示すように、２組のＯリングは、割れている方向が９０°異なっている。２組のＯリングを用いて、それぞれの割れの方向を９０°傾けることによって、第１フランジ部６１と、第２フランジ部６２との合わせ面におけるシール性を向上させることができる。

再び図３を参照する。第１ねじ穴部６２－１は、ボルト挿入部６１－１に挿入したボルト８１をねじ込むためのねじ穴である、第２ねじ穴部６２－２は、図示しない挿入部に挿入したボルト８２をねじ込むためのねじ穴である。

第１フランジ部６１と、第２フランジ部６２とで光ファイバケーブル２１を挟んだ状態で、ボルト８１と、ボルト８２とを、それぞれ、第１ねじ穴部６２－１と、第２ねじ穴部６２－２とにねじ込むことで、光ファイバケーブル２１を締め付けることができる。また、これにより、図９に示すように、第１フランジ部６１と、第２フランジ部６２とは固定される。なお、シール性の向上という観点から、第１フランジ部６１と、第２フランジ部６２とで光ファイバケーブル２１を締め付ける際に、第１ねじ穴部６２－１と、第２ねじ穴部６２－２とが設けられている面には、接着材が充填されていてもよい。また、第１フランジ部６１と、第２フランジ部６２とを固定した後の穴径Ｒは光ファイバケーブル２１の直径よりも小さいことが好ましい。これは、通常、光ファイバケーブル２１の表面は、比較的高い弾力性を有する樹脂で形成されている。このため、第１フランジ部６１と、第２フランジ部６２とで、光ファイバケーブル２１を締め付けた際に、第１Ｏリング７１ａと、第３Ｏリング７２ａとが、光ファイバケーブル２１の表面の樹脂に、より食い込むこととなる。これにより、光ファイバケーブル２１のずれがより防止されるとともに、シール性がより向上する。

上述のとおり、本実施形態では、チャンバ１１の内部において、光ファイバケーブル２１と、レーザヘッド３０との接続部はボックス６０に収容され、ボックス６０は第１シール部４１で封止されている。これにより、光ファイバケーブル２１から漏れ出した空気はボックス６０の内部に留まるため、光ファイバケーブル２１の端部から漏れ出した空気がチャンバ１１の内部に流出してしまうことを防止することができる。また、第１シール部４１において、光ファイバケーブル２１は、第１シール部４１が有する第１Ｏリング７１ａと、第３Ｏリング７２ａとによって締め付けられているので、動きが規制されている。これにより、光ファイバケーブル２１の位置ずれを防止することができる。

また、本実施形態では、チャンバ１１への導入部は、第２シール部５１によって封止されている。これにより、大気中の空気が、チャンバ１１の内部に流入してしまうことを防止することができる。また、第２シール部５１において、光ファイバケーブル２１は、第２シール部５１が有する第５Ｏリング７３ａと、第７Ｏリング７４ａとによって締め付けられているので、動きが規制されている。これにより、光ファイバケーブル２１の位置ずれを防止することができる。

[第２の実施形態]
図１０を用いて、本発明の第２の実施形態に係る第１シール部４１Ａと、第２シール部５１Ａとの構成について説明する。第１の実施形態と同様の構造については、同一の参照番号を付し、適宜説明は省略する。

第１の実施形態では、Ｏリングで光ファイバケーブル２１を締めつけている。第２の実施形態では、光ファイバケーブルを締めつける際に、Ｏリングを用いない点で、第１の実施形態と異なっている。

第１シール部４１Ａにおいて、ボックス６０と、第１フランジ部６１Ａとの間には、接着材９０ａが充填されている。光ファイバケーブル２１と、第１フランジ部６１Ａとの間には、接着材９０ｂが充填されている。ボックス６０と、第２フランジ部６２Ａとの間には、接着剤９０ｃが充填されている。光ファイバケーブル２１と、第２フランジ部６２Ａとの間には、接着剤９０ｄが充填されている。すなわち、本実施形態では、第１シール部４１Ａは、接着材９０ａ～９０ｄによって、ボックス６０を封止している。接着剤９０ａ～９０ｄは真空用の接着材であればよく、例えば、Ｖａｒｉａｎ社製の「ＴｏｒｒＳｅａｌ」、信越化学製の「ＲＴＶゴムＫＥ－４８９８－Ｗ」などを用いることができる。

第２シール部５１Ａにおいて、チャンバ１１と、第３フランジ部６３Ａとの間には、接着材９０ｅが充填されている。光ファイバケーブル２１と、第３フランジ部６３Ａとの間には、接着材９０ｆが充填されている。ボックス６０と、第４フランジ部６４Ａとの間には、接着剤９０ｇが充填されている。光ファイバケーブル２１と、第４フランジ部６４Ａとの間には、接着剤９０ｈが充填されている。すなわち、本実施形態では、第２シール部５１Ａは、接着材９０ｅ～９０ｈによって、チャンバ１１を封止している。接着材９０ｅ～９０ｈは、接着材９０ａ～９０ｄと同一である。

図１１を用いて、第１シール部４１Ａと、第２シール部５１Ａとを構成するフランジの具体的な構成について説明する。図１１は、第１フランジ部６１Ａと、第２フランジ部６２Ａとの構成の一例を示す模式図である。第３フランジ部６３Ａと、第４フランジ部６４Ａとは、それぞれ、第１フランジ部６１Ａと、第２フランジ部６２Ａと同一の構成なので説明は省略する。

図１１に示すように、第１フランジ部６１Ａにおいて、内周面と、軸方向の端面とには、Ｏリングを嵌め込むための溝が形成されていない。第１フランジ部６１Ａの内周面と、軸方向の端面とには、光ファイバケーブル２１と、ボックス６０との間を封止するための接着材が充填される。第２フランジ部６２Ａにおいて、内周面と、軸方向の端面とには、Ｏリングを嵌め込むための溝が形成されていない。第２フランジ部６２Ａの内周面と、軸方向の端面とには、チャンバ１１と、光ファイバケーブル２１との間を封止するための接着材が充填される。

本実施形態では、Ｏリングを用いることなく、光ファイバケーブル２１と、ボックス６０との間、及びチャンバ１１と、光ファイバケーブル２１との間を封止している。これにより、各フランジ部にＯリングを嵌め込むための溝を形成する必要がなくなるので、コストの観点からより有利となる。

[第３の実施形態]
図１２と、図１３とを用いて、本発明の第３の実施形態に係る第１シール部４１Ｂと、第２シール部５１Ｂとの構成について説明する。図１２は、本発明の第３の実施形態に係る第１シール部４１Ｂと、第２シール部５１Ｂとの構成を示す図である。図１３は、第１フランジ部６１Ｂと、第２フランジ部６２Ｂとの構成の一例を示す模式図である。第３フランジ部６３Ｂと、第４フランジ部６４Ｂとは、それぞれ、第１フランジ部６１Ｂと、第２フランジ部６２Ｂと同一の構成なので説明は省略する。

図１２に示すように、光ファイバケーブル２１において、第１フランジ部６１Ｂと、第２フランジ部６２Ｂとによって締め付けられる箇所には第１円環部品１１０と、第２円環部品１２０とが設けられている。第１円環部品１１０と、第２円環部品１２０とは、円筒の円環部品を半分にした半割れ形状をした一対の円環部品である。第３の実施形態では、第１シール部４１Ｂにおいて、第１円環部品１１０と、第２円環部品１２０とを介して、光ファイバケーブル２１が締め付けられる。また、光ファイバケーブル２１において、第３フランジ部６３Ｂと、第４フランジ部６４Ｂとで締め付けられる箇所には、第３円環部品１３０と、第４円環部品１４０とが設けられている。第３円環部品１３０と、第４円環部品１４０とは、円筒の円環部品を半分にした半割れ形状をした一対の円環部品である。第３の実施形態では、第２シール部５１Ｂにおいて、第３円環部品１３０と、第４円環部品１４０とを介して、光ファイバケーブル２１が締め付けられる。第１円環部品１１０～第４円環部品１４０とは、例えば、接着剤によって光ファイバケーブル２１に接着されている。接着材は、蒸気圧の低い、真空用の接着剤を使用することが好ましい。

図１３に示すように、第１フランジ部６１Ｂは、第２溝部６１ｂと、ボルト挿入部６１－１と、図示しないボルト挿入部とを有する。すなわち、第１フランジ部６１Ｂには、軸方向の端面にはＯリングを嵌め込むための溝が設けられているが、内周面にはＯリングを嵌め込むための溝が設けられていない。第２フランジ部６２Ｂは、第４溝部６２ｂと、第１ねじ穴部６２－１と、第２ねじ穴部６２－２とを有する。すなわち、第２フランジ部６２Ｂには、軸方向の端面にはＯリングを嵌め込むための溝が設けられているが、内周面にはＯリングを嵌め込むための溝が設けられていない。

通常、光ファイバケーブル２１の表面は樹脂で覆われている。このため、光ファイバケーブル２１の表面には凹凸が存在する。このため、光ファイバケーブル２１をフランジで単に締め付けただけでは、表面の凹凸から空気が漏れてしまう恐れがある。そこで、第３の実施形態では、第１フランジ部６１Ｂと、第２フランジ部６２Ｂとで締め付ける箇所において、光ファイバケーブル２１の外周を取り囲むように第１円環部品１１０と、第２円環部品１２０とが設けられている。また、第３フランジ部６３Ｂと、第４フランジ部６４Ｂとで締め付ける箇所において、光ファイバケーブル２１の外周を取り囲むように第３円環部品１３０と、第４円環部品１４０とが設けられている。これにより、第１円環部品１１０～第４円環部品１４０は外周面が平坦に形成されているので、各フランジ部と、各円環部品とが密着した状態で、光ファイバケーブル２１が締め付けられる。なお、第１円環部品１１０～第４円環部品１４０は、第１の実施形態および第２の実施形態に適用してもよい。

本実施形態では、光ファイバケーブル２１の表面に部分的に円環部品を設け、円環部品の上から光ファイバケーブル２１の締め付けることで、光ファイバケーブル２１と、ボックス６０との間、及びチャンバ１１と、光ファイバケーブル２１との間を封止している。これにより、光ファイバケーブル２１の表面に凹凸に起因する空気の漏れを防止することができる。

また、本実施形態では、各フランジ部の内周面にＯリングを嵌め込むための溝を形成する必要がなくなるので、コストの観点からより有利となる。

１０レーザ加工装置
１１チャンバ
１１ａ導入部
１２レーザ発振器
１３シールドガス噴射装置
１４排気装置
１５移動機構
１６制御装置
２１光ファイバケーブル
２１ａ第１コネクタ
２１ｂ第２コネクタ
２２シールドガス供給配管
２３保護部
３０レーザヘッド
３１レーザ照射ノズル
３２集光レンズ
３３保護窓
４１，４１Ａ，４１Ｂ第１シール部
５１，５１Ａ，５１Ｂ第２シール部
６０ボックス
６０ａ開口部
６１，６１Ａ，６１Ｂ第１フランジ部
６１ａ第１溝部
６１ａ－１第１細溝部
６１ｂ第２溝部
６１－１ボルト挿入部
６２，６２Ａ，６２Ｂ第２フランジ部
６２ａ第３溝部
６２ａ－１第２細溝部
６２ｂ第４溝部
６２－１第１ねじ穴部
６２－２第２ねじ穴部
６３，６３Ａ，６３Ｂ第３フランジ部
６４，６４Ａ，６４Ｂ第４フランジ部
７１ａ，７１ａ－１，７１ａ－２第１Ｏリング
７１ｂ第２Ｏリング
７２ａ，７２ａ－１，７２ａ－２第３Ｏリング
７２ｂ第４Ｏリング
７３ａ第５Ｏリング
７３ｂ第６Ｏリング
７４ａ第７Ｏリング
７４ｂ第８Ｏリング
８１，８２ボルト
９０ａ，９０ｂ，９０ｃ，９０ｄ，９０ｅ，９０ｆ，９０ｇ接着剤
１１０第１円環部品
１２０第２円環部品
１３０第３円環部品
１４０第４円環部品

Claims

チャンバと、
前記チャンバの外部に設けられ、レーザ光を発振するレーザ発振器と、
前記チャンバの内部に設けられ、前記レーザ光を照射するレーザヘッドと、
前記レーザ発振器と、前記レーザヘッドとを接続する光ファイバケーブルと、
前記レーザヘッドと、前記光ファイバケーブルとの接続部を覆うボックスと、
前記ボックスに設けられ、前記ボックスと、前記光ファイバケーブルとの間を封止する半割れ形状の一対の第１シール部と、
前記光ファイバケーブルを前記チャンバ内に導入するチャンバ壁に設けられ、前記チャンバと、前記光ファイバケーブルとの間を封止する半割れ形状の一対の第２シール部とを備える、レーザ加工装置。
前記第１シール部及び前記第２シール部は、
シール面に溝を有する半割れの一対のフランジ部と、
前記溝に嵌め込まれる半割れの一対のＯリングと、を有する、請求項１に記載のレーザ加工装置。
前記溝には細溝が設けられ、
前記細溝に充填された接着剤を更に有する、請求項２に記載のレーザ加工装置。
前記第１シール部及び前記第２シール部は、
シール面を有する半割れの一対のフランジ部と、
前記光ファイバケーブルと前記シール面との間に充填される接着剤と、を有する、請求項１に記載のレーザ加工装置。
前記一対のフランジ部の合わせ面に充填された接着剤を更に有する、請求項２から４のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
前記第１シール部によりシールされる前記光ファイバケーブルの部位の外周、及び前記第２シール部によりシールされる前記光ファイバケーブルの部位の外周を取り囲むように設けられる円環部品をさらに備える、請求項１から５のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。