JP7171431B2 - 遮蔽装置 - Google Patents

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。

従来、レーザを遮蔽する遮蔽装置として、レーザを受光するレーザ受光装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。レーザ受光装置は、液体を液膜状に噴射して供給する液体供給部を備えている。この液膜は、レーザの光路を遮断しており、レーザが液膜に照射されることでレーザのパワー密度を低下させている。

特開２０１８－９４５８７号公報

しかしながら、特許文献１のレーザ受光装置では、液膜に照射されたレーザの一部が、液膜の被照射面において反射してしまう場合がある。反射したレーザの一部は、照射されたレーザの光路と同一の光路を通って進む（戻る）ことで、レーザを発生させるレーザ発振器に照射される可能性がある。レーザ発振器に、反射したレーザが入射してしまうと、レーザ発振器が故障する等の不具合を発生させる恐れがある。

そこで、本発明は、レーザの反射による不具合を抑制しつつ、レーザの遮蔽を好適に行うことができる遮蔽装置を提供することを課題とする。

本発明の遮蔽装置は、レーザ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、を備え、前記液膜は、少なくとも前記レーザが照射される面である被照射面が、前記レーザの照射方向に直交する直交面に対して傾斜する。

この構成によれば、被照射面がレーザの照射方向に直交する直交面に対して傾斜していることから、反射したレーザの一部が、照射されたレーザの光路と同一の光路を通って進む（戻る）ことを抑制することができる。このため、レーザを発生させるレーザ発振器に、反射したレーザが入射することを抑制することができ、レーザ発振器の故障等の不具合を抑制しつつ、レーザの遮蔽を好適に行うことができる。なお、被照射面は、直交面に対して傾斜していればよいことから、例えば、水平面内において傾斜させてもよいし、鉛直面内において傾斜させてもよい。

また、前記液体カーテンは、前記液膜の前記被照射面が、前記直交面の水平方向に対して傾斜した傾斜方向に延在する傾斜面となるように、前記液膜を形成することが、好ましい。

この構成によれば、被照射面が傾斜面となる液膜を形成すればよいため、液体カーテンを簡易な構成とすることができる。また、被照射面が傾斜面となる液膜を形成することで、反射したレーザがレーザ発振器に入射することを抑制することができる。

また、前記液体カーテンは、前記液膜の前記被照射面が、前記直交面の水平方向に対して湾曲する湾曲面となるように、前記液膜を形成することが、好ましい。

この構成によれば、被照射面が湾曲面となる液膜を形成することで、反射したレーザがレーザ発振器に入射することを抑制することができる。

また、前記液体カーテンは、前記液膜の前記被照射面が、前記直交面の水平方向に対して傾斜する第１の傾斜面と、前記直交面の水平方向に対して前記第１の傾斜面とは反対側に傾斜する第２の傾斜面と、を含むように、前記液膜を形成することが、好ましい。

この構成によれば、第１の傾斜面及び第２の傾斜面を水平方向に並べた液膜とすることで、液膜が形成される空間を小さくすることができる。また、被照射面が第１の傾斜面と第２の傾斜面とを含む液膜を形成することで、反射したレーザがレーザ発振器に入射することを抑制することができる。

また、前記液体カーテンは、前記液膜の前記被照射面が、前記第１の傾斜面と前記第２の傾斜面とが水平方向に亘って交互に連続する山谷形状となるように、前記液膜を形成することが、好ましい。

この構成によれば、液膜が形成される空間をより小さくすることができる。

また、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、導入された前記レーザに交差する散乱層を形成する散乱層形成部を、さらに備え、前記散乱層形成部により形成される散乱層は、前記レーザを散乱させることが、好ましい。

この構成によれば、散乱層においてレーザを散乱させてレーザのパワー密度を低下させることができる。このため、パワー密度が低下したレーザが液膜に照射されるため、被照射面で反射したレーザを、パワー密度の低いものとすることができる。また、被照射面で反射したレーザは、再び、散乱層を通過することで散乱されるため、よりパワー密度の低いものとすることができる。

また、前記散乱層形成部は、前記液膜の前記被照射面において反射した前記レーザに交差するように、前記散乱層を形成することが、好ましい。

この構成によれば、被照射面で反射したレーザが、液膜と散乱層との間から出射して、筐体の内壁に照射されることを抑制することができる。

また、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、前記照射方向において、前記散乱層形成部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を、さらに備え、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が、好ましい。

この構成によれば、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。

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。

この構成によれば、集光性が低い高出力レーザであっても、反射した高出力レーザの一部が、レーザ発振器に入射することを抑制することができる。

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に係る遮蔽装置を上面から見たときの模式図である。 図４は、実施形態２に係る遮蔽装置を上面から見たときの模式図である。 図５は、実施形態３に係る遮蔽装置を上面から見たときの模式図である。 図６は、実施形態４に係る遮蔽装置を上面から見たときの模式図である。 図７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。 図８は、実施形態５に係る遮蔽装置を上面から見たときの模式図である。 図９は、実施形態６に係る遮蔽装置を側面から見たときの模式図である。 図１０は、実施形態６に係る遮蔽装置を上面から見たときの模式図である。 図１１は、実施形態７に係る遮蔽装置を側面から見たときの模式図である。 図１２は、実施形態７に係る遮蔽装置を上面から見たときの模式図である。 図１３は、実施形態８に係る遮蔽装置を側面から見たときの模式図である。 図１４は、実施形態８に係る遮蔽装置を上面から見たときの模式図である。 図１５は、実施形態９に係る遮蔽装置を上面から見たときの模式図である。

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。

［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に係る遮蔽装置を上面から見たときの模式図である。

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Ｌ（以下、単にレーザＬともいう）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Ｌ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Ｌ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Ｌの周囲には、レーザＬの照射方向に沿ってアシストガスＡＧが流通している。このため、遮蔽装置１０には、レーザＬと共にアシストガスＡＧが導入される。また、高出力レーザＬは、集光性の低いレーザとなっている。ここで、遮蔽装置１０内において反射された高出力レーザＬの一部が、高出力レーザＬの出射方向における光路と同じ光路をたどった場合、高出力レーザＬは、集光性の高いレーザと比べて分散し難いものとなっていることから、反射された高出力レーザＬは、エネルギー密度が高いものとなる。このため、高出力レーザＬを発生させるレーザ発振器には、エネルギー密度が高い反射された高出力レーザの一部が入射する可能性がある。

図１及び図２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、レーザ受け板１８と、水循環機構１９と、を備えている。

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Ｌ及びアシストガスＡＧ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Ｌ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。

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、水を流出させる流出口が形成されたノズル３１を含んで構成されている。ノズル３１は、筐体１５内部の天井に取り付けられており、所定の方向を長手方向として延在して設けられている。ノズル３１の内部に供給される水は、ノズル３１の長手方向に亘って行き渡る。ノズル３１は、内部に供給された水を、ノズル３１の下面側に設けられた流出口から流出させる。なお、水カーテン１６では、水を用いたが、レーザＬ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、ノズル３１の長手方向に亘って行き渡り、流出口から流出する。流出口から流出した水は、レーザＬの照射方向に交差する面を有する、カーテン状の水膜３５となる。

水カーテン１６により形成される水膜３５には、レーザＬが照射される。水膜３５は、レーザＬ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。なお、水膜３５の流速は、水膜３５にレーザＬが照射されることによって水が蒸発しないような流速となっており、また、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。

レーザ受け板１８は、水カーテン１６により減衰したレーザＬ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Ｌを受けることで、筐体１５内部においてレーザＬを遮蔽する。

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のノズル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。

次に、図３を参照して、水カーテン１６により形成される水膜３５について説明する。水膜３５は、少なくともレーザＬが照射される面である被照射面Ｐ１が、レーザＬの照射方向に直交する直交面Ｐ２に対して傾斜している。具体的に、実施形態１において、水カーテン１６は、水膜３５の被照射面Ｐ１の全面が、直交面Ｐ２の水平方向に対して傾斜した傾斜方向に延在する傾斜面となるように、水膜３５を形成している。つまり、水カーテン１６のノズル３１は、平面視において（鉛直方向の上方から見た面内において）、その長手方向が直交面Ｐ２に対して傾斜して配置されている。

このため、水カーテン１６に、水が供給され、ノズル３１の長手方向に亘って行き渡ると共に流出口から流出すると、流出口から流出した水は、レーザＬの照射方向に対して傾斜する被照射面Ｐ１を有する水膜３５となる。

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Ｌが照射されると、照射されたレーザＬは、レーザＬの周囲のアシストガスＡＧ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Ｌ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Ｌ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。また、レーザＬの一部が水膜３５の被照射面Ｐ１において反射した場合であっても、反射したレーザＬは、レーザＬの照射方向における光路とは異なる光路を進む。そして、水膜３５において減衰したレーザＬ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。

以上のように、実施形態１によれば、水膜３５の被照射面Ｐ１がレーザＬの照射方向に直交する直交面に対して傾斜していることから、反射したレーザＬの一部が、照射されたレーザＬの光路と同一の光路を通って進む（戻る）ことを抑制することができる。このため、集光性が低い高出力レーザであっても、水膜３５の被照射面Ｐ１が直交面に対して傾斜しているため、レーザＬを発生させるレーザ発振器に、反射したレーザＬが入射することを抑制することができる。よって、レーザ発振器の故障等の不具合を抑制しつつ、レーザＬの遮蔽を好適に行うことができる。

また、実施形態１によれば、被照射面Ｐ１が傾斜面となる水膜３５を形成するために、水カーテン１６の長手方向を傾けて配置すればよいため、簡易な構成とすることができる。

なお、実施形態１において、水膜３５は、平面視（水平面内）において、被照射面Ｐ１が直交面Ｐ２に対して傾斜するように形成されたが、この構成に特に限定されない。被照射面Ｐ１は、直交面Ｐ２に対して傾斜していればよいことから、例えば、水膜３５は、レーザの照射方向に沿った鉛直面内において、被照射面Ｐ１が直交面Ｐ２に対して傾斜するように形成されていてもよい。

［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に係る遮蔽装置を上面から見たときの模式図である。

実施形態２の遮蔽装置５０は、水カーテン５１により形成される水膜５３が、実施形態１の水膜３５と異なっている。具体的に、実施形態２において、水カーテン５１は、被照射面Ｐ１が湾曲面となるように、水膜５３を形成している。湾曲面となる被照射面Ｐ１は、その全面において、レーザＬの照射方向に直交する直交面Ｐ２に対して傾斜するように湾曲している。このような水膜５３を形成するべく、水カーテン５１のノズル５２は、平面視において、その長手方向が湾曲して配置されている。

このため、水カーテン５１に、水が供給され、ノズル５２の長手方向に亘って行き渡ると共に流出口から流出すると、流出口から流出した水は、レーザＬの照射方向に対して傾斜する湾曲面となる被照射面Ｐ１を有する水膜５３となる。このため、レーザＬの一部が水膜５３の被照射面Ｐ１において反射した場合であっても、反射したレーザＬは、レーザＬの照射方向における光路とは異なる光路を進む。

以上のように、実施形態２によれば、被照射面Ｐ１が湾曲面となる水膜５３を形成することで、反射したレーザＬがレーザ発振器に入射することを抑制することができる。

［実施形態３］
次に、図５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に係る遮蔽装置を上面から見たときの模式図である。

実施形態３の遮蔽装置６０は、水カーテン６１により形成される水膜６３が、実施形態１の水膜３５と異なっている。具体的に、実施形態３において、水カーテン６１は、被照射面Ｐ１が、直交面Ｐ２の水平方向に対して傾斜する第１の傾斜面Ｐ１ａと、直交面Ｐ２の水平方向に対して第１の傾斜面Ｐ１ａとは反対側に傾斜する第２の傾斜面Ｐ１ｂとを含むように、水膜６３を形成している。２つの傾斜面Ｐ１ａ、Ｐ１ｂは、端部同士が接することで、水膜６３の被照射面Ｐ１は、Ｖ字形状に形成されている。このような水膜６３を形成するべく、水カーテン６１のノズル６２は、平面視において、直交面Ｐ２に対して傾斜する第１の長手方向に延在する第１の部位６２ａと、直交面Ｐ２に対して傾斜する第２の長手方向に延在する第２の部位６２ｂとを含む。そして、第１の部位６２ａの第１の長手方向における端部と、第２の部位６２ｂの第２の長手方向における端部とが連通して配置されることで、Ｖ字形状となるノズル６２となる。

このため、水カーテン６１に、水が供給され、ノズル６２の第１の長手方向及び第２の長手方向に亘って水が行き渡ると共に流出口から流出する。すると、流出口から流出した水は、レーザＬの照射方向に対して傾斜する２つの傾斜面Ｐ１ａ、Ｐ１ｂを含むＶ字形状の被照射面Ｐ１を有する水膜６３となる。このため、レーザＬの一部が水膜６３の被照射面Ｐ１において反射した場合であっても、反射したレーザＬは、レーザＬの照射方向における光路とは異なる光路を進む。

以上のように、実施形態３によれば、被照射面Ｐ１が、第１の傾斜面Ｐ１ａ及び第２の傾斜面Ｐ１ｂを含むＶ字形状の水膜６３を形成することで、水膜６３を屈曲させることができる分、水膜６３が形成される空間を小さくすることができる。また、被照射面Ｐ１がＶ字形状となる水膜６３を形成することで、反射したレーザＬがレーザ発振器に入射することを抑制することができる。

［実施形態４］
次に、図６を参照して、実施形態３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６は、実施形態４に係る遮蔽装置を上面から見たときの模式図である。

実施形態４の遮蔽装置７０は、水カーテン７１により形成される水膜７３が、実施形態１の水膜７３と異なっている。具体的に、実施形態４において、水カーテン７１は、被照射面Ｐ１が、直交面Ｐ２の水平方向に対して傾斜する第１の傾斜面Ｐ１ａと、直交面Ｐ２の水平方向に対して第１の傾斜面Ｐ１ａとは反対側に傾斜する第２の傾斜面Ｐ１ｂとを含むように、水膜６３を形成している。２つの傾斜面Ｐ１ａ、Ｐ１ｂは、水平方向に亘って交互に連続するように形成されることで、水膜７３の被照射面Ｐ１は、山谷形状に形成されている。このような水膜７３を形成するべく、水カーテン７１のノズル７２は、平面視において、直交面Ｐ２に対して傾斜する第１の長手方向に延在する第１の部位７２ａと、直交面Ｐ２に対して傾斜する第２の長手方向に延在する第２の部位７２ｂとを含む。そして、第１の部位７２ａと第２の部位７２ｂとは、水平方向に交互に配置されると共に連通して配置されることで、水平方向に山谷形状となるノズル７２となる。

このため、水カーテン７１に、水が供給され、ノズル７２の第１の長手方向及び第２の長手方向に亘って水が行き渡ると共に流出口から流出する。すると、流出口から流出した水は、レーザＬの照射方向に対して傾斜する傾斜面を含む山谷形状の被照射面Ｐ１を有する水膜７３となる。このため、レーザＬの一部が水膜７３の被照射面Ｐ１において反射した場合であっても、反射したレーザＬは、レーザＬの照射方向における光路とは異なる光路を進む。

以上のように、実施形態４によれば、被照射面Ｐ１が、第１の傾斜面Ｐ１ａ及び第２の傾斜面Ｐ１ｂを含む山谷形状の水膜７３を形成することで、水膜７３を複数屈曲させることができる分、水膜７３が形成される空間をより小さくすることができる。また、被照射面Ｐ１が山谷形状となる水膜７３を形成することで、反射したレーザＬがレーザ発振器に入射することを抑制することができる。

［実施形態５］
次に、図７及び図８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７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。図８は、実施形態５に係る遮蔽装置を上面から見たときの模式図である。

実施形態５の遮蔽装置８０は、実施形態１から４の遮蔽装置１０，５０，６０，７０に加えて、散乱層８３を形成する散乱層形成部８１をさらに備えた装置となっている。なお、図８では、図６に示す遮蔽装置７０において、散乱層８３を形成した場合を示している。

図７及び図８に示すように、実施形態５の遮蔽装置８０において、散乱層形成部８１は、筐体１５内部において、散乱層８３を形成している。散乱層８３は、例えば、霧または気泡含有液膜である。気泡含有液膜としては、例えば、気泡を含むカーテン状の水膜である。つまり、散乱層形成部８１は、レーザを散乱する散乱物質として水を用いている。実施形態５では、散乱層形成部８１は、散乱層８３として、霧を形成している。このため、散乱層形成部８１は、水を散布して霧を形成するノズル８２を有している。

ノズル８２は、図７において、筐体１５内部の天井に取り付けられており、所定の方向を長手方向として延在して設けられている。ノズル８２は、内部に供給された水を噴射することで、霧となる散乱層８３を形成する。なお、散乱層形成部８１では、水を用いたが、レーザＬの照射エネルギーを散乱可能な液体であればいずれであってもよい。形成された散乱層８３は、レーザＬの照射方向に交差して形成される。

ここで、水カーテン７１と散乱層形成部８１とは、レーザＬの照射方向に並んで配置されており、水カーテン７１が、散乱層形成部８１に対して照射方向の下流側に配置されている。換言すれば、散乱層形成部８１が、水カーテン７１に対して照射方向の上流側に配置されている。

上記の遮蔽装置８０において、レーザＬが、筐体１５の開口２５を介して、筐体１５内部に導入されると、筐体１５内部に導入されたレーザＬは、散乱層形成部８１により形成される散乱層８３と交差する。散乱層８３を通過したレーザＬは、散乱されることで、照射エネルギーが減衰し、この後、水カーテン７１により形成される水膜７３と交差する。レーザＬは、水膜７３と交差することで、照射エネルギーが吸収されることでさらに減衰する。また、レーザＬの一部が水膜７３の被照射面Ｐ１において反射した場合であっても、反射したレーザＬは、レーザＬの照射方向における光路とは異なる光路を進む。また、反射したレーザＬは、再び散乱層８３と交差することで、照射エネルギーがより減衰する。そして、水膜７３において減衰したレーザＬ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。

以上のように、実施形態５によれば、散乱層８３においてレーザＬを散乱させてレーザＬのパワー密度を低下させることができる。このため、パワー密度が低下したレーザＬが水膜７３に照射されるため、被照射面Ｐ１で反射したレーザを、パワー密度の低いものとすることができる。また、被照射面Ｐ１で反射したレーザＬは、再び、散乱層８３を通過することで散乱されるため、よりパワー密度の低いものとすることができる。

［実施形態６］
次に、図９及び図１０を参照して、実施形態６に係る遮蔽装置８５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９は、実施形態６に係る遮蔽装置を側面から見たときの模式図である。図１０は、実施形態６に係る遮蔽装置を上面から見たときの模式図である。

実施形態６の遮蔽装置８５は、実施形態１から５の遮蔽装置１０，５０，６０，７０，８０に加えて、ガス膜３６を形成するガスカーテン１７をさらに備えた装置となっている。なお、図１０では、図８に示す遮蔽装置８０において、ガス膜３６を形成した場合を示している。

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９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１０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Ｌの照射方向に直交する面を有するガス膜３６となる。

ガスカーテン１７により形成されるガス膜３６には、レーザＬの周囲にあるアシストガスＡＧが噴き当たる。ガス膜３６は、噴き当たるアシストガスＡＧの散乱層８３及び水膜３５への流入を抑制している。このガス膜３６は、図９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１０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９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１０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。

また、水カーテン１６と散乱層形成部８１とガスカーテン１７とは、レーザＬの照射方向に並んで配置されており、上流側から、ガスカーテン１７、散乱層形成部８１、水カーテン１６の順に配置されている。換言すれば、レーザＬの照射方向において、下流側から、水カーテン１６、散乱層形成部８１、ガスカーテン１７の順に配置されている。

上記の遮蔽装置８５において、レーザＬ及びアシストガスＡＧが、筐体１５の開口２５を介して、筐体１５内部に導入されると、筐体１５内部に導入されたレーザＬ及びアシストガスＡＧ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ＡＧは、ガス膜３６と交差することで、水膜３５及び散乱層８３への流通が阻まれる。一方で、レーザＬは、ガス膜３６を通過する。ガス膜３６を通過したレーザは、散乱層形成部８１により形成される散乱層８３と交差する。散乱層８３を通過したレーザＬは、散乱されることで、照射エネルギーが減衰し、この後、水カーテン７１により形成される水膜７３と交差する。レーザＬは、水膜７３と交差することで、照射エネルギーが吸収されることでさらに減衰する。また、レーザＬの一部が水膜７３の被照射面Ｐ１において反射した場合であっても、反射したレーザＬは、レーザＬの照射方向における光路とは異なる光路を進む。また、反射したレーザＬは、再び散乱層８３と交差することで、照射エネルギーがより減衰する。そして、水膜７３において減衰したレーザＬ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。

以上のように、実施形態６によれば、ガスカーテン１７は、アシストガスＡＧの水カーテン１６及び散乱層形成部８１への流通を遮蔽することから、アシストガスＡＧにより水膜３５及び散乱層８３が揺れることを抑制できるため、水膜３５及び散乱層８３によるレーザのエネルギーの吸収及び散乱を安定的に行うことができる。

［実施形態７］
次に、図１１及び図１２を参照して、実施形態７に係る遮蔽装置９０について説明する。なお、実施形態７でも、重複した記載を避けるべく、実施形態１から６と異なる部分について説明し、実施形態１から６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１１は、実施形態７に係る遮蔽装置を側面から見たときの模式図である。図１２は、実施形態７に係る遮蔽装置を上面から見たときの模式図である。

実施形態７の遮蔽装置９０は、実施形態１から６の遮蔽装置１０，５０，６０，７０，８０，８５における水カーテン１６の水膜３５を、レーザＬの照射方向において複数並べて配置した装置となっている。なお、図１２では、図１０に示す遮蔽装置８５において、水膜３５を複数並べて形成した場合を示している。

実施形態７の水カーテン９１は、レーザＬの照射方向において、上流側に設けられたノズル３１ａと、ノズル３１ａの下流側に設けられたノズル３１ｂとを含んで構成されている。水カーテン９１のノズル３１ａは、被照射面Ｐ１が直交面Ｐ２の水平方向に対して傾斜する第１の傾斜面Ｐ１ａを含む水膜３５ａを、複数形成している。水カーテン９１のノズル３１ｂは、被照射面Ｐ１が直交面Ｐ２の水平方向に対して傾斜する第２の傾斜面Ｐ１ｂを含む水膜３５ｂを、複数形成している。複数の水膜３５ｂは、水平方向において、複数の水膜３５ａの間にそれぞれ位置するように配置されている。

このため、水カーテン９１に、水が供給され、ノズル３１ａ及びノズル３１ｂから水が流出する。すると、ノズル３１ａから流出した水は、レーザＬの照射方向に対して傾斜する傾斜面Ｐ１ａとなる被照射面Ｐ１を有する水膜３５ａとなる。この水膜３５ａは、複数形成され、水平方向に並べて形成される。また、ノズル３１ｂから流出した水は、レーザＬの照射方向に対して傾斜する傾斜面Ｐ１ｂとなる被照射面Ｐ１を有する水膜３５ｂとなる。この水膜３５ｂは、複数形成され、水平方向に並べて形成されると共に、複数の水膜３５ａの間にそれぞれ位置するように形成される。このため、レーザＬの一部が水膜６３の被照射面Ｐ１において反射した場合であっても、反射したレーザＬは、レーザＬの照射方向における光路とは異なる光路を進む。

以上のように、実施形態７によれば、ノズル３１ａにより被照射面Ｐ１が第１の傾斜面Ｐ１ａとなる水膜３５ａを水平方向に並べて複数形成すると共に、ノズル３１ｂにより被照射面Ｐ１が第２の傾斜面Ｐ１ｂとなる水膜３５ｂを水平方向に並べて複数形成することで、反射したレーザＬがレーザ発振器に入射することを抑制することができる。

［実施形態８］
次に、図１３及び図１４を参照して、実施形態８に係る遮蔽装置１００について説明する。なお、実施形態８でも、重複した記載を避けるべく、実施形態１から７と異なる部分について説明し、実施形態１から７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８に係る遮蔽装置を側面から見たときの模式図である。図１４は、実施形態７に係る遮蔽装置を上面から見たときの模式図である。

実施形態８の遮蔽装置１００は、実施形態７の遮蔽装置９０における水カーテン１６の水膜３５ａと水膜３５ｂとの間に、散乱層８３ｂをさらに形成した装置となっている。

実施形態８の散乱層形成部８１は、レーザＬの照射方向において、ガスカーテン１７と水カーテン９１のノズル３１ａとの間に設けられたノズル８２ａと、水カーテン９１のノズル３１ａとノズル３１ｂとの間に設けられたノズル８２ｂとを含んで構成されている。

散乱層形成部８１のノズル８２ａは、内部に供給された水を噴射することで、霧となる散乱層８３ａを形成する。形成された散乱層８３ａは、レーザＬの照射方向に交差して形成される。また、散乱層形成部８１のノズル８２ｂは、内部に供給された水を噴射することで、霧となる散乱層８３ｂを形成する。形成された散乱層８３ｂは、レーザＬの照射方向に交差して形成される。このように、遮蔽装置１００では、レーザＬの照射方向において、上流側から順に、ガス膜３６、散乱層８３ａ、水膜３５ａ、散乱層８３ｂ、水膜３５ｂを形成している。

上記の遮蔽装置８５において、レーザＬ及びアシストガスＡＧが、筐体１５の開口２５を介して、筐体１５内部に導入されると、筐体１５内部に導入されたレーザＬ及びアシストガスＡＧ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ＡＧは、ガス膜３６と交差することで、水膜３５ａ，３５ｂ及び散乱層８３ａ，８３ｂへの流通が阻まれる。一方で、レーザＬは、ガス膜３６を通過する。ガス膜３６を通過したレーザは、散乱層形成部８１により形成される散乱層８３ａと交差する。散乱層８３ａを通過したレーザＬは、散乱されることで、照射エネルギーが減衰し、この後、水カーテン７１により形成される水膜３５ａまたは散乱層ｂと交差する。レーザＬは、水膜３５ａまたは散乱層ｂと交差することで、照射エネルギーが吸収または散乱されることでさらに減衰する。散乱層ｂを通過したレーザＬは、水カーテン７１により形成される水膜３５ｂと交差する。また、レーザＬの一部が水膜３５ａ，３５ｂの被照射面Ｐ１において反射した場合であっても、反射したレーザＬは、レーザＬの照射方向における光路とは異なる光路を進む。また、反射したレーザＬは、再び散乱層８３ａ，８３ｂと交差することで、照射エネルギーがより減衰する。そして、水膜７３において減衰したレーザＬ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。

以上のように、実施形態８によれば、散乱層形成部８１のノズル８２ａにより散乱層８３ａを形成すると共に、ノズル８２ｂにより散乱層８３ｂを形成することで、レーザＬを散乱させて、レーザＬのパワー密度をより低下させることができる。

［実施形態９］
次に、図１５を参照して、実施形態９に係る遮蔽装置１１０について説明する。なお、実施形態９でも、重複した記載を避けるべく、実施形態１から８と異なる部分について説明し、実施形態１から８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１５は、実施形態９に係る遮蔽装置を上面から見たときの模式図である。

実施形態９の遮蔽装置１１０は、実施形態５から８の遮蔽装置８０，８５，９０，１００において形成された散乱層８３が、水膜７３を囲い込む形状となるように形成する装置となっている。なお、図１５では、図８に示す遮蔽装置８０において、水膜７３を囲い込む形状に、散乱層１１３を形成した場合を示している。

実施形態９の遮蔽装置１１０において、散乱層形成部１１１は、筐体１５内部において、散乱層１１３を形成している。散乱層１１３は、レーザＬの照射方向に交差する中央の部位と、中央の部位の両側に設けられると共に中央の部位と水膜７３との間に設けられる両外側の部位とを含んでおり、平面視において、凹形状に形成されている。このため、散乱層形成部１１１は、水膜７３の被照射面Ｐ１において反射したレーザＬがいずれの方向に反射しても、反射したレーザＬに交差するように、散乱層１１３を形成する。

散乱層形成部１１１は、水を散布して凹形状の散乱層１１３を形成するノズル１１２を有している。ノズル１１２は、所定の方向を長手方向として延在して設けられる中央のノズルと、中央のノズルの両側に設けられると共にレーザＬの照射方向に延在して設けられる両外側のノズルとを含んでいる。ノズル１１２は、内部に供給された水を噴射することで、霧となる凹形状の散乱層１１３を形成する。

上記の遮蔽装置１１０において、レーザＬが、筐体１５の開口２５を介して、筐体１５内部に導入されると、筐体１５内部に導入されたレーザＬは、散乱層形成部１１１により形成される散乱層１１３と交差する。散乱層１１３を通過したレーザＬは、散乱されることで、照射エネルギーが減衰し、この後、水カーテン７１により形成される水膜７３と交差する。レーザＬは、水膜７３と交差することで、照射エネルギーが吸収されることでさらに減衰する。また、レーザＬの一部が水膜７３の被照射面Ｐ１において反射した場合であっても、反射したレーザＬは、レーザＬの照射方向における光路とは異なる光路を進む。また、反射したレーザＬは、何れの方向に反射しても、再び散乱層１１３と交差することで、照射エネルギーがより減衰する。そして、水膜７３において減衰したレーザＬ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。

以上のように、実施形態９によれば、散乱層１１３においてレーザＬを散乱させてレーザＬのパワー密度を低下させることができる。このため、パワー密度が低下したレーザＬが水膜７３に照射されるため、被照射面Ｐ１で反射したレーザを、パワー密度の低いものとすることができる。また、被照射面Ｐ１で反射したレーザＬは、再び、散乱層１１３を通過することで散乱されるため、よりパワー密度の低いものとすることができる。

なお、実施形態９では、凹形状の散乱層１１３としたが、反射したレーザＬが交差する散乱層１１３であればよく、例えば、水膜７３から突出する凸となる湾曲形状の散乱層１１３として形成してもよい。

また、実施形態１から９において、水膜３５，５３，６３，７３及び散乱層８３において、十分にレーザＬを減衰可能であれば、レーザ受け板１８を省いた構成であってもよい。

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
２５ 開口
２６ 水槽
３１ ノズル
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）
５１ 水カーテン
５２ ノズル
５３ 水膜
６０ 遮蔽装置（実施形態３）
６１ 水カーテン
６２ ノズル
６３ 水膜
７０ 遮蔽装置（実施形態４）
７１ 水カーテン
７２ ノズル
７３ 水膜
８０ 遮蔽装置（実施形態５）
８１ 散乱層形成部
８２ ノズル
８３ 散乱層
８５ 遮蔽装置（実施形態６）
９０ 遮蔽装置（実施形態７）
９１ 水カーテン
１００ 遮蔽装置（実施形態８）
１１０ 遮蔽装置（実施形態９）
１１１ 散乱層形成部
１１２ ノズル
１１３ 散乱層
Ｐ１ 被照射面
Ｐ２ 直交面
Ｌ レーザ
ＡＧ アシストガス

Claims (8)

1. 照射方向が水平方向となるレーザ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、を備え、
   前記液体カーテンは、前記筐体内部の天井に設けられると共に所定の方向を長手方向として延在して設けられるノズルを有し、
   前記液膜は、
   前記ノズルから液体が鉛直方向の上方側から下方側に向かって流出することで形成され、
   前記液体カーテンは、
   前記レーザが照射される面である前記液膜の被照射面が、前記レーザの照射方向に直交する直交面内における水平方向に対して傾斜するように、前記鉛直方向から見た面内において、前記ノズルの長手方向が、前記直交面に対して傾斜して配置されている遮蔽装置。
2. 照射方向が水平方向となるレーザ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、を備え、
   前記液体カーテンは、前記筐体内部の天井に設けられると共に所定の方向を長手方向として延在して設けられるノズルを有し、
   前記液膜は、
   前記ノズルから液体が鉛直方向の上方側から下方側に向かって流出することで形成され、
   前記液体カーテンは、
   前記レーザが照射される面である前記液膜の被照射面が、前記レーザの照射方向に直交する直交面内における水平方向に対して湾曲する湾曲面となるように、前記鉛直方向から見た面内において、前記ノズルの長手方向が、前記直交面に対して湾曲して配置されている遮蔽装置。
3. 照射方向が水平方向となるレーザ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、を備え、
   前記液体カーテンは、前記筐体内部の天井に設けられると共に所定の方向を長手方向として延在して設けられるノズルを有し、
   前記液膜は、
   前記ノズルから液体が鉛直方向の上方側から下方側に向かって流出することで形成され、
   前記液体カーテンは、
   前記レーザが照射される面である前記液膜の被照射面が、前記レーザの照射方向に直交する直交面内における水平方向に対して傾斜する第１の傾斜面と、前記直交面内における水平方向に対して前記第１の傾斜面とは反対側に傾斜する第２の傾斜面と、を含むように、前記鉛直方向から見た面内において、前記ノズルの長手方向が、前記直交面に対して傾斜する第１の長手方向に延在する第１の部位と、前記直交面に対して傾斜する第２の長手方向に延在する第２の部位とを含んでいる遮蔽装置。
4. 前記液体カーテンは、前記液膜の前記被照射面が、前記第１の傾斜面と前記第２の傾斜面とが水平方向に亘って交互に連続する山谷形状となるように、前記液膜を形成する請求項３に記載の遮蔽装置。
5. 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、導入された前記レーザに交差する散乱層を形成する散乱層形成部を、さらに備え、
   前記散乱層形成部により形成される散乱層は、前記レーザを散乱させる請求項１から４のいずれか１項に記載の遮蔽装置。
6. 前記散乱層形成部は、前記液膜の前記被照射面において反射した前記レーザに交差するように、前記散乱層を形成する請求項５に記載の遮蔽装置。
7. 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、
   前記照射方向において、前記散乱層形成部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を、さらに備え、
   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請求項５または６に記載の遮蔽装置。
8. 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請求項１から７のいずれか１項に記載の遮蔽装置。

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