JP7181780B2 - Laser processing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、レーザ加工装置に関する。 The present invention relates to a laser processing apparatus.
近年、レーザ加工装置の大出力化が進んでいる。大出力レーザの応用技術の一つとして、レーザピーニングと称されるレーザ加工方法がある。レーザピーニングは、レーザ光を金属等の被加工物の表面に照射することで当該表面にプラズマを生成させ、プラズマ圧力によって生じた衝撃波によって当該表面を塑性変形させる加工技術である。この塑性変形により被加工物の表面に圧縮残留応力が付与されることによって、被加工物の表面の硬化、及び被加工物の表面の耐摩耗性の向上といった効果が見込まれる。このため、レーザピーニングは、例えば自動車又は航空機等の輸送機器の分野において部品の高強度化を図る加工技術として期待されている。 In recent years, the output of laser processing apparatuses has been increasing. A laser processing method called laser peening is one of the application techniques of high-output lasers. Laser peening is a processing technique in which plasma is generated on the surface of a workpiece such as metal by irradiating it with laser light, and the surface is plastically deformed by shock waves generated by the plasma pressure. This plastic deformation imparts a compressive residual stress to the surface of the workpiece, which is expected to have the effect of hardening the surface of the workpiece and improving the wear resistance of the surface of the workpiece. Therefore, laser peening is expected as a processing technique for increasing the strength of parts in the field of transportation equipment such as automobiles and aircraft.
特許文献1及び特許文献2には、このようなレーザピーニングを実施するためのレーザ加工装置が記載されている。特許文献1に記載のレーザ加工装置では、被加工物の表面におけるレーザ光の照射部分が液体に覆われた状態で、レーザピーニングによる被加工物の表面の加工が実施される。特許文献2には、レーザピーニングを実施する際に、被加工物が大気中又は真空中に設置され得ることが記載されている。
例えば特許文献1に記載のレーザ加工装置のように、被加工物の表面を液体中に配置した状態で被加工物の表面にレーザ光を照射する場合、被加工物の表面に生じたプラズマの閉じ込め効果が高くなる。従って、この場合、被加工物を大気中に配置した場合と比べて、被加工物の表面に十分な圧縮残留応力を容易に付与できる。しかし、このように被加工物を液体中に配置した状態でレーザピーニングを実施する場合、例えば液体の噴霧工程、液体の回収工程、及び被加工物の乾燥工程といった工程が必要になり、加工効率が低下する。
For example, as in the laser processing apparatus described in
その一方で、液体によるプラズマの閉じ込めを行わずに、高いピーク強度を有するレーザ光を被加工物の表面に照射することによって当該表面に圧縮残留応力を付与する手法が近年見出されている。しかし、大気中に配置された被加工物に対して上記手法を実施する場合、レーザ光のピーク強度が或る程度高くなると、レーザ光が被加工物の表面に到達する前に大気中で電離現象(ブレークダウン)が発生する可能性が高くなる。このように大気中で電離現象が発生すると、その熱によって被加工物の表面粗さの増大、及び被加工物の表面に付与される圧縮残留応力の低下といった問題が生じ得る。また、上記のように被加工物を液体中に配置しない状態でレーザピーニングを実施すると、レーザ光の照射によって生じる被加工物の飛沫が浮遊し易くなり、浮遊した飛沫へのレーザ光の照射によって飛沫のプラズマ化及びレーザ光の散乱といった問題が発生し易くなる。その結果、被加工物の表面に十分な圧縮残留応力を付与することが次第に困難となり、被加工物の表面の硬化、及び被加工物の表面の耐摩耗性の向上といった効果を得ることが困難となり得る。 On the other hand, in recent years, a technique has been discovered in which compressive residual stress is imparted to the surface of a workpiece by irradiating the surface of the workpiece with a laser beam having a high peak intensity without confining the plasma with liquid. However, when the above method is applied to a work piece placed in the air, if the peak intensity of the laser beam becomes high to some extent, ionization occurs in the air before the laser light reaches the surface of the work piece. A phenomenon (breakdown) is more likely to occur. When such an ionization phenomenon occurs in the atmosphere, the resulting heat can cause problems such as an increase in surface roughness of the workpiece and a decrease in compressive residual stress imparted to the surface of the workpiece. In addition, when laser peening is performed without placing the workpiece in the liquid as described above, the droplets of the workpiece generated by the irradiation of the laser beam tend to float, and the irradiation of the floating droplet with the laser beam causes Problems such as plasmification of droplets and scattering of laser light tend to occur. As a result, it becomes increasingly difficult to apply sufficient compressive residual stress to the surface of the workpiece, making it difficult to obtain the effects of hardening the surface of the workpiece and improving the wear resistance of the surface of the workpiece. can be.
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、加工効率の低下を抑えつつ、高いピーク強度を有するレーザ光を被加工物の表面に継続的に照射することができるレーザ加工装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and is a laser processing apparatus capable of continuously irradiating the surface of a workpiece with a laser beam having a high peak intensity while suppressing a decrease in processing efficiency. intended to provide
本発明の一実施形態によるレーザ加工装置は、被加工物の表面にレーザ光を照射して加工を行うレーザ加工装置であって、内面と表面とによって内部空間を画成し、該内部空間を大気圧よりも減圧された状態に維持する容器を備え、レーザ光を出射する光源と表面との間のレーザ光の光路のうち、表面におけるレーザ光の照射部分を含む少なくとも一部が内部空間に位置し、内部空間には、照射部分から生じる被加工物の飛沫を吸着する飛沫吸着体が設けられている。 A laser processing apparatus according to one embodiment of the present invention is a laser processing apparatus that performs processing by irradiating a laser beam onto a surface of a workpiece, wherein an inner space is defined by an inner surface and a surface, and the inner space is defined by an inner surface and a surface. At least part of the optical path of the laser light between the light source that emits the laser light and the surface, including the portion irradiated with the laser light on the surface, is in the internal space. A droplet adsorber is provided in the inner space for adsorbing droplets of the workpiece generated from the irradiated portion.
このレーザ加工装置では、容器の内部空間には、光源から出射されたレーザ光の光路のうち被加工物の表面の照射部分を含む少なくとも一部が位置しており、この内部空間は、大気圧よりも減圧された状態に維持されている。このように減圧状態とされた内部空間では、大気圧状態とされた場合と比べて、電離現象の発生条件となるレーザ光のピーク強度の閾値が高くなり、電離現象の発生が抑制される。このため、高いピーク強度を有するレーザ光を被加工物の表面に照射した場合であっても、レーザ光の光路の当該少なくとも一部が減圧状態とされることによって、被加工物の表面に到達する前に電離現象が発生する事態を抑制できる。これにより、被加工物の表面粗さの増大、及び被加工物の表面に付与される圧縮残留応力の低下といった問題の発生を抑制でき、高いピーク強度を有するレーザ光を用いて被加工物の表面に十分な圧縮残留応力を付与することが可能となる。更に、上述したレーザ加工装置では、容器の内面と被加工物の表面とによって画成される内部空間を減圧状態にしている。この構成によれば、被加工物の全体を容器に収容することなく、被加工物の表面における減圧状態を維持できるので、減圧状態にされる内部空間の体積を小さくすることができる。これにより、内部空間を減圧状態にする際に要する時間を低減できる。更に、上述した構成によれば、液体によるプラズマの閉じ込めを行うことなく、被加工物の表面に十分な圧縮残留応力を付与できるので、液体を用いることによる加工効率の低下を抑制できる。更に、上述したレーザ加工装置では、被加工物の表面の照射部分から生じる被加工物の飛沫を吸着する飛沫吸着体が容器の内部空間に設けられている。この飛沫吸着体が内部空間に設けられていることによって、内部空間において浮遊する飛沫を低減することができる。これにより、浮遊した飛沫へのレーザ光の照射による飛沫のプラズマ化及びレーザ光の散乱といった問題の発生を抑制できる。その結果、高いピーク強度を有するレーザ光を被加工物の表面に継続的に照射できると共に、被加工物の表面に付与される圧縮残留応力の低下を抑制できる。従って、上述したレーザ加工装置によれば、加工効率の低下を抑えつつ、高いピーク強度を有するレーザ光を被加工物の表面に継続的に照射することによって当該表面に十分な圧縮残留応力を容易に付与することが可能となる。 In this laser processing apparatus, at least part of the optical path of the laser beam emitted from the light source, including the irradiated portion of the surface of the workpiece, is located in the internal space of the container, and the internal space is at atmospheric pressure. maintained at a reduced pressure. In such a reduced pressure internal space, the threshold value of the peak intensity of the laser beam, which is a condition for the occurrence of the ionization phenomenon, is higher than in the case of the atmospheric pressure state, and the occurrence of the ionization phenomenon is suppressed. Therefore, even when a laser beam having a high peak intensity is irradiated onto the surface of the workpiece, the laser beam reaches the surface of the workpiece by reducing the pressure at least in part of the optical path of the laser beam. It is possible to suppress the occurrence of the ionization phenomenon before the As a result, problems such as an increase in surface roughness of the workpiece and a decrease in compressive residual stress applied to the surface of the workpiece can be suppressed. It becomes possible to apply sufficient compressive residual stress to the surface. Furthermore, in the laser processing apparatus described above, the internal space defined by the inner surface of the container and the surface of the workpiece is in a decompressed state. According to this configuration, the reduced pressure state can be maintained on the surface of the workpiece without housing the entire workpiece in the container, so the volume of the internal space to be reduced in pressure can be reduced. As a result, it is possible to reduce the time required to depressurize the internal space. Furthermore, according to the above-described configuration, sufficient compressive residual stress can be applied to the surface of the workpiece without confining the plasma with the liquid, so that it is possible to suppress the reduction in processing efficiency due to the use of the liquid. Furthermore, in the laser processing apparatus described above, a droplet adsorber is provided in the interior space of the container for adsorbing droplets of the workpiece generated from the irradiated portion of the surface of the workpiece. By providing this droplet adsorbent in the internal space, droplets floating in the internal space can be reduced. As a result, it is possible to suppress the occurrence of problems such as plasmification of the droplets and scattering of the laser beam due to irradiation of the floating droplets with the laser beam. As a result, it is possible to continuously irradiate the surface of the workpiece with a laser beam having a high peak intensity, and to suppress a decrease in compressive residual stress imparted to the surface of the workpiece. Therefore, according to the laser processing apparatus described above, it is possible to easily generate sufficient compressive residual stress on the surface of the workpiece by continuously irradiating the surface of the workpiece with a laser beam having a high peak intensity while suppressing a decrease in processing efficiency. can be given to
上述したレーザ加工装置では、容器は、内部空間を真空状態に維持してもよい。この場合、より高いピーク強度を有するレーザ光を用いて、より大きな圧縮残留応力を被加工物の表面に付与することができる。 In the laser processing apparatus described above, the container may maintain the internal space in a vacuum state. In this case, a laser beam having a higher peak intensity can be used to apply a greater compressive residual stress to the surface of the workpiece.
上述したレーザ加工装置は、光源を更に備え、光源は、フェムト秒レーザ光源であってもよい。この場合、高いピーク強度を有するレーザ光を用いて被加工物の表面に十分な圧縮残留応力を付与する構成を好適に実現できる。 The laser processing apparatus described above may further include a light source, and the light source may be a femtosecond laser light source. In this case, it is possible to suitably realize a configuration in which sufficient compressive residual stress is applied to the surface of the workpiece using a laser beam having a high peak intensity.
上述したレーザ加工装置では、飛沫吸着体は、被加工物の材料と同一の材料を含んでもよい。この場合、被加工物の飛沫が飛沫吸着体に吸着し易くなるので、容器の内部空間に浮遊する飛沫を効果的に低減できる。 In the laser processing apparatus described above, the droplet adsorbent may contain the same material as the material of the workpiece. In this case, droplets of the workpiece are more likely to be adsorbed by the droplet adsorber, so the droplets floating in the internal space of the container can be effectively reduced.
上述したレーザ加工装置では、容器は、表面に沿った方向において被加工物に対して相対的に移動してもよい。この構成によれば、内部空間の減圧状態を維持しながら、被加工物の表面の照射部分を任意の位置に移動させることができる。 In the laser processing apparatus described above, the container may move relative to the workpiece in the direction along the surface. According to this configuration, it is possible to move the irradiated portion of the surface of the workpiece to an arbitrary position while maintaining the decompressed state of the internal space.
上述したレーザ加工装置では、光源は、容器の外部に配置され、容器は、レーザ光の光路上に配置されると共にレーザ光を透過する光学窓を有してもよい。この場合、容器の内部空間に浮遊する飛沫を飛沫吸着体が吸着することによって、レーザ光の光路上の光学窓への飛沫の付着を抑制できる。すなわち、レーザ光の光路上における飛沫の残留を抑制できる。これにより、被加工物の表面へのレーザ光の継続的な照射をより確実に実現できると共に、被加工物の表面に付与される圧縮残留応力の低下をより確実に抑制できる。更に、上記の構成によれば、光源が容器の外部に配置されるので、容器の外形寸法の増大を抑制でき、レーザ加工装置の大型化を回避できる。更に、この構成によれば、減圧状態にされる内部空間の体積を小さくすることができる。これにより、内部空間を減圧状態にする際に要する時間を低減できる。 In the laser processing apparatus described above, the light source may be arranged outside the container, and the container may have an optical window arranged on the optical path of the laser beam and transmitting the laser beam. In this case, droplets floating in the inner space of the container are adsorbed by the droplet adsorber, whereby adhesion of the droplets to the optical window on the optical path of the laser beam can be suppressed. That is, it is possible to suppress the droplets from remaining on the optical path of the laser beam. As a result, continuous irradiation of the laser beam onto the surface of the workpiece can be realized more reliably, and reduction in compressive residual stress imparted to the surface of the workpiece can be more reliably suppressed. Furthermore, according to the above configuration, since the light source is arranged outside the container, it is possible to suppress an increase in the outer dimensions of the container and avoid an increase in the size of the laser processing apparatus. Furthermore, according to this configuration, the volume of the internal space to be decompressed can be reduced. As a result, it is possible to reduce the time required to depressurize the internal space.
上述したレーザ加工装置では、容器は、表面に沿った一方向と交差する方向に延在する壁部を有し、光学窓は、壁部に設けられており、レーザ光は、壁部の外側から一方向に沿って光学窓に入射し、内部空間には、光学窓を透過したレーザ光を表面の照射部分に向けて反射するミラーが設けられていてもよい。この構成では、光源から出射されたレーザ光は、表面に沿った一方向に沿って光学窓に入射するので、レーザ光による加工の際にレーザ光(若しくはその反射光)が作業者に向くことを抑制できる。これにより、作業者の安全性を高めることが可能となる。 In the laser processing apparatus described above, the container has a wall portion extending in a direction that intersects with one direction along the surface, the optical window is provided in the wall portion, and the laser beam is directed to the outside of the wall portion. A mirror may be provided in the internal space for reflecting the laser light that has passed through the optical window toward the irradiated portion of the surface. In this configuration, the laser light emitted from the light source is incident on the optical window along one direction along the surface. can be suppressed. This makes it possible to improve the safety of workers.
上述したレーザ加工装置では、ミラーは、照射部分を起点として被加工物の表面の法線方向から傾斜した方向に配置されていてもよい。照射部分から生じる被加工物の飛沫は、被加工物の表面の法線方向に多く浮遊する傾向がある。そこで、レーザ光の光路上のミラーを上記のように法線方向に配置しない構成にすることによって、ミラーへの飛沫の付着を抑制できる。すなわち、レーザ光の光路上に飛沫が残留することを抑制できる。これにより、被加工物の表面へのレーザ光の継続的な照射をより確実に実現できると共に、被加工物の表面に付与される圧縮残留応力の低下をより確実に抑制できる。 In the laser processing apparatus described above, the mirror may be arranged in a direction inclined from the normal direction of the surface of the workpiece with the irradiated portion as a starting point. The droplets of the workpiece generated from the irradiated portion tend to float more in the normal direction of the surface of the workpiece. Therefore, by adopting a configuration in which the mirrors on the optical path of the laser light are not arranged in the normal direction as described above, adhesion of droplets to the mirrors can be suppressed. That is, it is possible to suppress the droplets from remaining on the optical path of the laser beam. As a result, continuous irradiation of the laser beam onto the surface of the workpiece can be realized more reliably, and reduction in compressive residual stress imparted to the surface of the workpiece can be more reliably suppressed.
上述したレーザ加工装置では、飛沫吸着体は、表面の法線方向において照射部分に対向していてもよい。上述したように、照射部分から生じる被加工物の飛沫は、被加工物の表面の法線方向に多く浮遊する傾向がある。そこで、飛沫吸着体を法線方向において照射部分に対向させることによって、容器の内部空間における飛沫の浮遊を効果的に低減できる。 In the laser processing apparatus described above, the droplet adsorbent may face the irradiated portion in the normal direction of the surface. As described above, droplets of the workpiece generated from the irradiated portion tend to float in the normal direction of the surface of the workpiece. Therefore, the floating of the droplets in the internal space of the container can be effectively reduced by placing the droplet adsorbent in the normal direction opposite to the irradiated portion.
上述したレーザ加工装置では、容器は、開口が設けられた本体部と、開口を塞ぐ蓋部とを有し、蓋部は、内部空間を構成する内面の一部を含み、本体部に対して開閉可能に設けられており、飛沫吸着体は、蓋部の内面の一部に対して取り外し可能に取り付けられていてもよい。この構成によれば、容器の内部空間の飛沫を吸着した飛沫吸着体を定期的に取り換えることが可能となる。このように飛沫吸着体を定期的に取り換えることによって、飛沫吸着体による飛沫の吸着を長時間にわたって継続的に行うことが可能となる。 In the laser processing apparatus described above, the container has a main body portion provided with an opening and a lid portion that closes the opening. It is provided to be openable and closable, and the droplet adsorbent may be detachably attached to a portion of the inner surface of the lid. According to this configuration, it is possible to periodically replace the droplet adsorbent that has adsorbed the droplets in the internal space of the container. By periodically replacing the droplet adsorbent in this way, it is possible to continuously adsorb droplets by the droplet adsorbent over a long period of time.
上述したレーザ加工装置では、内部空間には、表面の法線方向において照射部分に対向すると共に飛沫を遮蔽する遮蔽板が設けられ、光学窓は、法線方向において遮蔽板に対して照射部分とは反対側に配置されており、光源と遮蔽板との間の光路上には、レーザ光を照射部分に向けて集光するレンズが設けられており、遮蔽板は、レーザ光を通過させる貫通孔を含み、貫通孔の面積は、光学窓の面積よりも小さくてもよい。このように、遮蔽板の貫通孔を通過するレーザ光をレンズによって集光することによって、貫通孔の面積をレーザ光の集光径に応じて小さくすることができる。この貫通孔の面積を光学窓の面積よりも小さくすることによって、照射部分から貫通孔を通過して光学窓に向かう飛沫を低減することができ、光学窓への飛沫の付着を効果的に抑制できる。これにより、被加工物の表面へのレーザ光の継続的な照射をより確実に実現できると共に、被加工物の表面に付与される圧縮残留応力の低下をより確実に抑制できる。 In the laser processing apparatus described above, the inner space is provided with a shielding plate that faces the irradiated portion in the normal direction of the surface and shields the droplets, and the optical window is provided with the irradiated portion in the normal direction with respect to the shielding plate. is arranged on the opposite side, and a lens is provided on the optical path between the light source and the shielding plate to condense the laser beam toward the irradiated portion. Including holes, the area of the through holes may be smaller than the area of the optical window. By condensing the laser light passing through the through-hole of the shielding plate with the lens in this way, the area of the through-hole can be reduced according to the focused diameter of the laser light. By making the area of the through-hole smaller than the area of the optical window, it is possible to reduce droplets that pass through the through-hole from the irradiated portion and travel toward the optical window, effectively suppressing adhesion of the droplets to the optical window. can. As a result, continuous irradiation of the laser beam onto the surface of the workpiece can be realized more reliably, and reduction in compressive residual stress imparted to the surface of the workpiece can be more reliably suppressed.
上述したレーザ加工装置では、貫通孔は、レンズによるレーザ光の焦点位置に配置されていてもよい。この場合、光源からのレーザ光を通過させる貫通孔の面積を極力小さくすることができるので、照射部分から貫通孔を通過して光学窓に向かう飛沫を更に低減することができる。これにより、光学窓への飛沫の付着を一層効果的に抑制できる。 In the laser processing apparatus described above, the through hole may be arranged at the focal position of the laser beam by the lens. In this case, the area of the through-hole through which the laser beam from the light source passes can be minimized, so that droplets from the irradiated portion that pass through the through-hole toward the optical window can be further reduced. As a result, adhesion of droplets to the optical window can be more effectively suppressed.
上述したレーザ加工装置では、飛沫吸着体は、遮蔽板であってもよい。この場合、飛沫吸着体が遮蔽板を兼ねることで、レーザ加工装置の構成の簡単化が図られる。 In the laser processing apparatus described above, the droplet attracting body may be a shielding plate. In this case, since the droplet attracting body also serves as a shielding plate, the configuration of the laser processing apparatus can be simplified.
本発明によれば、加工効率の低下を抑えつつ、高いピーク強度を有するレーザ光を被加工物の表面に継続的に照射することができるレーザ加工装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a laser processing apparatus capable of continuously irradiating the surface of a workpiece with a laser beam having a high peak intensity while suppressing a decrease in processing efficiency.
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係るレーザ加工装置1について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
Hereinafter, a
図1は、本実施形態に係るレーザ加工装置1を示す概略構成図である。図1には、理解の容易のため、XYZ直交座標系が示されている。レーザ加工装置1は、レーザ光Lを被加工物2の表面2aに照射することで表面2aにプラズマを生成し、プラズマ圧力によって生じた衝撃波で表面2aを塑性変形させる装置である。被加工物2は、例えば、自動車又は航空機等の輸送機器に用いられる部品であり、例えば銅、アルミニウム、鋼板、チタン、又はそれらの合金といった金属材料によって構成されている。被加工物2の表面2aには、例えば研磨等の表面加工が施されている。この表面加工によって表面2aは平滑化されている。以下の説明において、X方向及びY方向のそれぞれは、表面2aに沿った方向を示しており、Z方向は、表面2aの法線方向を示している。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a
図1に示されるように、レーザ加工装置1は、レーザ光Lを出射する光源10と、被加工物2の表面2a上に配置された容器20とを備えている。光源10は、例えばフェムト秒レーザ光源であり、レーザ光LをY方向に出射する。レーザ光Lのピーク強度は、被加工物2の表面2a(集光後)において例えば1.0×1014W/cm2以上且つ1.0×1015W/cm2以下の範囲内に設定される。レーザ光Lのパルス幅及び繰り返し周波数は、ピーク強度の上記の範囲内において表面2aの粗さを増大させない程度に設定される。レーザ光Lのパルス幅は、例えば200fs以下である。光源10は、容器20の外部に配置されており、一例では、Y方向において容器20に対向している。光源10から出射されたレーザ光Lは、容器20を介して被加工物2の表面2aに照射される。なお、光源10は、フェムト秒レーザ光源に限られず、他の光源であってもよい。例えば、光源10は、ナノ秒レーザ光源又はピコ秒レーザ光源であってもよい。
As shown in FIG. 1, the
容器20は、表面2aの一部を気密に保持する中空容器であり、例えば銅、アルミニウム、又は鋼板等の金属材料を含んで構成されている。容器20は、Z方向における一方側、すなわち表面2a側が開口した中空の直方体状を呈しており、Z方向から見た容器20は、長手方向であるY方向、及び短手方向であるX方向の双方に延びる矩形状を呈している。容器20のY方向における長さd1は例えば500mmであり、容器20のX方向における幅d2は例えば300mmであり、容器20のZ方向における高さd3は例えば150mmである。容器20のZ方向における高さd3は、Y方向における長さd1及びX方向における幅d2よりも小さい。容器20は、X方向及びY方向において表面2aに対して摺動することで、表面2aに対して相対移動可能に配置されている。
The
図2は、レーザ光Lの光軸を含むYZ平面でレーザ加工装置1を切断したときのレーザ加工装置1を示す概略断面図である。なお、図2では、光源10を省略して示している。図1及び図2に示されるように、容器20は、Z方向における両端のそれぞれに開口21a及び21bが設けられた矩形筒状の本体部21と、開口21aを塞ぐ矩形板状の蓋部25とを有している。開口21bは、本体部21のZ方向における表面2a側に設けられており、開口21aは、開口21bとは反対側に設けられている。本体部21は、開口21a及び21bを構成する4つの側壁部22を含んでいる。各側壁部22は、XZ平面又はYZ平面に沿って延在する矩形板状を呈しており、Z方向において表面2aと蓋部25との間に配置されている。各側壁部22は、本体部21の内側を向く内面22aを含んでいる。内面22aは、開口21aから開口21bまでZ方向に沿って延在している。4つの側壁部22のうちの1つである側壁部22Aは、本体部21のY方向における光源10側に配置されており、XZ平面に沿って延在している。側壁部22Aは、Y方向において光源10と対向している。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the
側壁部22Aは、レーザ光Lを透過する光学窓23を含んでいる。光学窓23は、例えば石英ガラス等のガラス材料によって構成されている。光学窓23は、光源10と表面2aとの間のレーザ光Lの光路上に配置されている。具体的には、光学窓23は、側壁部22Aの開口21a寄りの部分に形成された開口に嵌め込まれている。光学窓23の光入射面及び光出射面は、XZ平面に沿って延在しており、Y方向から見て例えば円形状を呈している。Y方向から見た光学窓23の面積は、光学窓23を透過する際のレーザ光Lの光路面積よりも大きい。光学窓23には、光源10から出射されたレーザ光LがY方向に入射する。
The
各側壁部22のZ方向における表面2a側の端面22cには、本体部21の開口21bを包囲するように延在する環状の溝22dが設けられている。溝22dの延在方向に直交する断面において、溝22dは例えば矩形状を呈している。溝22d内には、容器20の内部空間Vを気密に封止するための封止部材30が配置されている。封止部材30は、溝22dに沿って延在する環状の部材であり、例えばゴム等の弾性体によって構成されている。封止部材30の延在方向に直交する断面において、封止部材30は例えば円形状を呈している。
An
封止部材30の延在方向に直交する断面における封止部材30の外径は、溝22dの深さ(具体的には溝22dの底面から端面22cまでのZ方向における距離)よりも大きく、封止部材30は、溝22dの底面、及び被加工物2の表面2aの双方に接触している。封止部材30は、溝22dの底面と表面2aとによって押圧されて弾性変形する。これにより、本体部21の開口21bが表面2aによって閉塞され、内部空間Vが気密に封止される。各側壁部22には、グリス又はオイル等の潤滑剤を容器20の外部から封止部材30に供給する潤滑剤供給管31が設けられている。潤滑剤供給管31は、容器20の外部から側壁部22の内部を通って溝22dの底面に達している。潤滑剤供給管31から供給される潤滑剤によって、封止部材30と表面2aとの間の摩擦抵抗を低減する。これにより、容器20と被加工物2との摺動による相対移動を容易に行うことが可能になる。
The outer diameter of the sealing
レーザ光Lによる表面2aの加工を行う前に封止部材30に潤滑材が供給されることによって、摩擦熱による封止部材30及び表面2aの熱損傷を抑制でき、封止部材30及び表面2aによる内部空間Vの封止を維持できる。これにより、内部空間Vの圧力を維持することが可能となる。更に、潤滑剤供給管31からの潤滑材が封止部材30を介して表面2aに供給されつつ容器20が表面2aに対して相対移動することで、潤滑剤による薄い被膜が表面2aに形成される。このように表面2aに形成された被膜では、潤滑剤がレーザ光に対して透明である場合、レーザ光Lの照射によって表面2aに生じるプラズマの閉じ込め効果が発揮される。これにより、加工に必要なレーザ光Lのピーク強度を低減することが可能となる。すなわち、ピーク強度を或る程度抑えたレーザ光Lを表面2aに照射した場合であっても、十分な残留圧縮応力を表面2aに付与することが可能となる。一方、潤滑剤がレーザ光を吸収する場合、表面2aに形成された被膜にレーザ光Lが照射されると、潤滑剤がレーザ光Lを吸収してプラズマを生成する。これにより、表面2aの荒れを抑制できる。
By supplying the lubricant to the sealing
更に、レーザ光Lによる表面2aの加工を行った後に、潤滑材による被膜を表面2aに形成することによって、表面2aの酸化(錆)の発生を抑制することが可能となる。また、潤滑剤にカーボン粒子を含有させることによって、封止部材30と表面2aとの間の摩擦抵抗を更に低減することが可能となる。更に、カーボン粒子を含有する潤滑剤による被膜を表面2aに形成した場合、この被膜では、レーザ光Lの光吸収量が更に増加すると共に、潤滑材のヤング率が増加することでプラズマの閉じ込め効果が向上する。これにより、加工に必要なレーザ光Lのピーク強度を更に低減することが可能となる。
Furthermore, after processing the
容器20の蓋部25は、本体部21に対して開閉可能に設けられている。具体的には、蓋部25は、例えばゴム等の弾性体(例えばOリング)を介して本体部21の開口21aに嵌合されることによって、本体部21に取り付けられている。或いは、蓋部25は、例えば、ゴム等の弾性体(例えばOリング)を介してネジ止めされることによって、本体部21に取り付けられてもよい。蓋部25は、容器20の内側を向く内面25aを含んでいる。内面25aは、XY平面に沿って延在しており、Z方向において表面2aに対向している。内面25aは、各側壁部22のZ方向における開口21a側の一端に接している。内面25a及び各内面22aは、容器20の内面20aを構成する。
A
容器20の内部空間Vは、容器20の内面20aと被加工物2の表面2aとによって画成される略直方体状の気密空間である。内部空間Vには、光源10と表面2aとの間のレーザ光Lの光路のうち、表面2aにおけるレーザ光Lの照射部分Pを含む一部分Laが位置している。すなわち、内部空間Vは、レーザ光Lの光路の一部分Laを含んでいる。一部分Laは、レーザ光Lが光学窓23を透過してから照射部分Pに至るまでの光路である。なお、内部空間Vは、光源10と表面2aとの間のレーザ光Lの全ての光路を含んでもよい。
The internal space V of the
内部空間Vは、蓋部25に設けられた排気機構35によって、大気圧よりも減圧された状態に維持されている。本実施形態では、内部空間Vは、真空状態に維持されている。真空状態とは、内部空間Vの圧力が例えば0.1MPa以下である状態をいう。排気機構35は、蓋部25をZ方向に貫通すると共に内部空間Vに連通する排気孔36と、容器20の外部に配置されると共に内部空間Vを排気する排気ポンプ37と、排気孔36と排気ポンプ37とを互いに接続する排気管38と、排気管38に設けられると共に内部空間Vの排気量を調整するバルブ39と、を含んで構成されている。
The internal space V is maintained in a state where the pressure is reduced below the atmospheric pressure by an
内部空間Vには、光学窓23を透過したレーザ光Lを表面2aの照射部分Pに向けて反射すると共に照射部分Pに向けて集光する凹状の反射面40a(ミラー)を有する凹面鏡40が設けられている。凹面鏡40は、側壁部22Aに対してY方向に対向する側壁部22の内面22aと、蓋部25の内面25aとが成す隅部に設けられている。反射面40aは、その焦点位置が被加工物2の表面2aの照射部分Pに一致するように設定された放物面状を呈しており、Y方向において光学窓23と対向すると共にZ方向において表面2aと対向している。反射面40aは、照射部分Pを起点としてZ方向から傾斜した方向に設けられている。すなわち、反射面40aは、Z方向において照射部分Pに対向する位置を除く位置に設けられている。光学窓23から内部空間Vに進入したレーザ光Lは、反射面40aにおいて照射部分Pに向けて反射されると共に照射部分Pに向けて集光される。このとき、レーザ光Lは、照射部分Pを起点としてZ方向に対して傾斜した方向から、照射部分Pに照射される。反射面40aから照射部分Pに至るレーザ光Lの光軸と、表面2aの照射部分Pにおける接平面とが成す角度は、例えば60°以下とされている。
In the internal space V, there is a
容器20の内部空間Vには、照射部分Pから生じる被加工物2の飛沫Sを吸着する飛沫吸着体(飛沫吸着部)50が更に設けられている。被加工物2の飛沫Sとは、表面2aの照射部分Pにおけるプラズマ化によって発生する、プラズマ中のイオン種である。飛沫吸着体50は、XY平面に沿って延びる板状の部材である。飛沫吸着体50は、例えば、ガラス、樹脂、セラミックス、又は、純金属或いは合金等の金属材料を含んで構成される。本実施形態では、飛沫吸着体50は、被加工物2の材料と同一の材料を含んで構成されている。すなわち、飛沫吸着体50は、例えば銅、アルミニウム、又は鋼板といった金属材料を含んで構成されている。飛沫吸着体50の表面には、例えば、砂ズリ、光学研磨、メッキ、又は接着材塗布等による表面処理が施されている。
In the internal space V of the
飛沫吸着体50は、例えば、Z方向において表面2aの照射部分Pに対向するように配置されている。すなわち、飛沫吸着体50は、Z方向から見て、照射部分Pに重なるように配置されている。本実施形態では、飛沫吸着体50は、蓋部25の内面25aに配置されている。飛沫吸着体50は、Z方向において照射部分Pに対向する表面50aと、表面50aとは反対側に位置すると共に内面25aに対向(一例では接触)する裏面50bとを含んでいる。表面50a及び裏面50bのそれぞれは、XY平面に沿って延在している。Z方向から見た飛沫吸着体50の表面50aの面積は、Z方向から見た照射部分Pの面積に対して十分に大きく、飛沫吸着体50のZ方向における厚さ(すなわち表面50aと裏面50bとの間の距離)は、内部空間Vにおけるレーザ光Lの光路の一部分Laに達しない程度に薄い。
The
飛沫吸着体50は、具体的には、蓋部25の内面25aに対して取り外し可能に取り付けられている。図3は、蓋部25の内面25aに飛沫吸着体50が取り付けられる様子を示した図である。図3に示されるように、蓋部25は、飛沫吸着体50を内面25aに取り付けるための複数(本実施形態では3つ)のレール26A,26B,及び26Cを有している。レール26A及び26Bのそれぞれは、内面25aの中央付近において、Y方向に沿って延びると共にX方向に沿って互いに対向しており、飛沫吸着体50は、レール26A及び26Bに沿ってY方向に摺動可能とされている。
Specifically, the
レール26Aは、内面25aからZ方向に突出すると共にY方向に沿って延びる第1突出部26aと、第1突出部26aのZ方向における先端部からX方向に突出する第2突出部26bとを含んでおり、第1突出部26aと第2突出部26bとによってL字に屈曲されている。同様に、レール26Bは、内面25aからZ方向に突出すると共にY方向に沿って延びる第1突出部26cと、第1突出部26cのZ方向における先端部からX方向に突出する第2突出部26dとを含んでおり、第1突出部26cと第2突出部26dとによってL字に屈曲されている。
The
第1突出部26a及び26cは、X方向において所定距離を空けて互いに対向しており、第1突出部26a及び26cの間のX方向における距離は、飛沫吸着体50のX方向における幅と同じか僅かに大きい。第2突出部26b及び26dは、X方向において互いに対向しており、互いの対向方向に向かって突出している。また、第2突出部26b及び26dは、Z方向において内面25aに対向しており、第2突出部26b及び26dと内面25aとの間の距離は、飛沫吸着体50のZ方向における厚さと同じか僅かに大きい。
The
レール26Cは、内面25aの中央付近においてX方向に沿って延びており、レール26A及び26BによってY方向に摺動される飛沫吸着体50のY方向の位置を規定するストッパとしての機能を有する。レール26Cは、X方向から見てレール26A及び26BからY方向に離間した位置に配置されている。レール26Cは、内面25aからZ方向に突出すると共にX方向に沿って延びる第1突出部26eと、第1突出部26eのZ方向における先端部からレール26A及び26B側に向かってY方向に突出する第2突出部26fとを含んでおり、第1突出部26eと第2突出部26fとによってL字に屈曲されている。第2突出部26fは、Z方向において内面25aに対向しており、第2突出部26fと内面25aとの間の距離は、飛沫吸着体50のZ方向における厚さと同じか僅かに大きい。
The
飛沫吸着体50を蓋部25の内面25aに取り付ける際には、Y方向においてレール26A及び26Bに対してレール26Cとは反対側から飛沫吸着体50をレール26A及び26BのL字の内側部分に差し込む。その後、飛沫吸着体50を、レール26Cの第1突出部26eに当接するまでレール26A及び26Bの当該内側部分に沿ってY方向に摺動させる。飛沫吸着体50を内面25aから取り外す際には、レール26A及び26Bに対してレール26Cとは反対側に飛沫吸着体50を摺動させる。これにより、飛沫吸着体50がレール26A,26B,及び26Cから外れ、飛沫吸着体50が内面25aから取り外される。
When attaching the
以上の構成を備えたレーザ加工装置1では、光源10から出射されたレーザ光Lは、Y方向に沿って進行したのち、光学窓23を透過して容器20の内部空間Vに進入する。内部空間Vに進入したレーザ光Lは、Y方向に沿って進行したのち、凹面鏡40の反射面40aに入射する。その後、レーザ光Lは、反射面40aによって表面50aの照射部分Pに向けて反射されると共に照射部分Pに向けて集光される。レーザ光Lが照射部分Pに照射されると、高いピーク強度を有するレーザ光Lによって被加工物2の表面2aの照射部分Pが瞬時に蒸発し、照射部分Pにて高圧のプラズマが発生・膨張する。
In the
このとき、高圧のプラズマが膨張する際の反作用によって照射部分Pが塑性変形し、照射部分Pに圧縮残留応力が付与される。その後、被加工物2に対して容器20をX方向及びY方向に相対移動させながら、被加工物2の表面2aにおける所望の領域(例えば表面2aの全領域)に圧縮残留応力を順次付与し、被加工物2に対するレーザピーニング処理が完了する。レーザ光Lを照射部分Pに照射する際、照射部分Pから被加工物2の飛沫Sが生じる。照射部分Pから生じた飛沫Sの多くは、Z方向に浮遊し、蓋部25の内面25aに取り付けられた飛沫吸着体50の表面50aに吸着される。
At this time, the irradiated portion P is plastically deformed due to reaction when the high-pressure plasma expands, and compressive residual stress is applied to the irradiated portion P. After that, while moving the
以上に説明した、本実施形態に係るレーザ加工装置1によって得られる効果を説明する。レーザ加工装置1では、容器20の内部空間Vには、光源10から出射されたレーザ光Lの光路の一部分Laが位置しており、内部空間Vは、大気圧よりも減圧された状態(本実施形態では真空状態)に維持されている。このように減圧状態とされた内部空間Vでは、大気圧状態とされた場合と比べて、電離現象の発生条件となるレーザ光Lのピーク強度の閾値が高くなり、電離現象の発生が抑制される。図4は、電離現象の発生条件となるレーザ光Lのピーク強度の閾値と圧力との関係を示すグラフである。図4において、縦軸は、レーザ光Lのピーク強度(W/cm2)を示しており、横軸は、圧力(Pa)を示している。グラフG10は、電離現象の発生条件となるレーザ光Lのピーク強度の閾値を示している。
Effects obtained by the
図4において、或る圧力下におけるレーザ光Lのピーク強度がグラフG10の下側(ハッチングで示された部分)に位置する場合、当該ピーク強度が、電離現象の発生条件となるレーザ光Lのピーク強度の閾値に達していないことを意味している。逆に、或る圧力下におけるレーザ光Lのピーク強度がグラフG10の上側に位置する場合、当該ピーク強度が、電離現象の発生条件となるレーザ光Lのピーク強度の閾値を超えていることを意味している。従って、高いピーク強度を有するレーザ光Lを用いて被加工物2の加工を行う場合、内部空間Vの圧力をグラフG10の下側に位置するように減圧することで、内部空間Vにおける電離現象の発生を抑制することが可能となる。
In FIG. 4, when the peak intensity of the laser light L under a certain pressure is located on the lower side of the graph G10 (the hatched portion), the peak intensity of the laser light L is the condition for generating the ionization phenomenon. It means that the peak intensity threshold has not been reached. Conversely, when the peak intensity of the laser beam L under a certain pressure is located on the upper side of the graph G10, it means that the peak intensity exceeds the threshold of the peak intensity of the laser beam L, which is the condition for generating the ionization phenomenon. means. Therefore, when the
例えば、パルス幅100fs、及びピーク強度1.0×1015W/cm2を有するレーザ光Lを用いて被加工物2の加工を行う場合、電離現象の発生条件となるレーザ光Lのピーク強度の閾値を示すプロットP10の左側に位置するように、すなわち1.0×104Pa以下となるように、内部空間Vの圧力を減圧することで、内部空間Vにおける電離現象の発生を抑制することが可能となる。このように、高いピーク強度を有するレーザ光Lを被加工物2の表面2aに照射した場合であっても、レーザ光Lの光路の一部分Laが減圧状態の内部空間Vに位置することによって、被加工物2の表面2aに到達する前に電離現象が発生する事態を抑制できる。
For example, when the
その結果、大気圧下で被加工物2の加工を行う場合に比べて4桁~5桁程度高いピーク強度を有するレーザ光Lを用いて、被加工物2の表面2aに十分な圧縮残留応力を付与することが可能となり、被加工物2の表面2aの硬度を向上させることが可能となる。ここで、レーザ光Lのピーク強度と被加工物2の表面2aの硬度との関係について、図5を用いて説明する。図5は、レーザ光Lのピーク強度と、レーザ光Lに照射される被加工物2の半価幅との関係を示すグラフである。図5において、横軸は、表面2aにおけるレーザ光Lのピーク強度(W/cm2)を示しており、縦軸は、表面2aの半価幅(°)を示している。半価幅は、被加工物2へのX線の照射により得られるX線回折ピーク強度の半分におけるX線回折ピークの幅を示しており、被加工物2の表面2aの硬度が大きくなるほど大きくなる。なお、図5は、被加工物2の材料として高張力鋼を用いた場合を例示している。
As a result, using the laser beam L having a peak intensity about four to five orders of magnitude higher than when the
従って、被加工物2の表面2aの硬度が向上したか否かは、この半価幅の大きさを測定することによって判断することが可能となる。図5において、半価幅Aは、本来の被加工物2の半価幅を示している。本来の被加工物2の半価幅とは、被加工物2に対してレーザ光Lを照射する前であって、被加工物2に対して表面加工等の加工も行っていない状態の半価幅(すなわち、被加工物2の母材の材料の半価幅)を示している。測定した被加工物2の半価幅が半価幅Aよりも大きい場合、被加工物2の表面2aの硬度が本来の被加工物2よりも大きいことを表す。図5において、黒丸で示したプロットは、表面2aにレーザ光Lを照射した後(以下、単に「照射後」と言う)の表面2aの半価幅を示しており、白丸で示したプロットは、表面2aにレーザ光Lを照射する前(以下、単に「照射前」と言う)の表面2aの半価幅を示している。
Therefore, whether or not the hardness of the
図5に示されるように、照射前の表面2aの半価幅は、本来の被加工物2の表面2aの半価幅Aよりも小さくなっている。これは、被加工物2の表面2aに対して研磨等の表面加工が行われる際に、表面2aに生じる摩擦熱等の影響を受けるためである。一方、照射後の表面2aの半価幅は、照射前の表面2aの半価幅よりも大きくなっている。照射前の表面2aに対する、レーザ光Lの照射後の表面2aの半価幅の変動の大きさ(上昇幅)は、表面2aに照射するレーザ光Lのピーク強度の大きさに依存する。図5に示されるように、レーザ光Lのピーク強度が1.0×108W/cm2~1.0×1010W/cm2程度に低く設定されている場合、照射後の表面2aの半価幅の、照射前の表面2aの半価幅からの上昇幅は小さく、照射後の表面2aの半価幅は、本来の被加工物2の表面2aの半価幅Aを下回っている。
As shown in FIG. 5, the half-value width of the
一方、レーザ光Lのピーク強度が1.0×1014W/cm2~1.0×1015W/cm2程度に高く設定されている場合、照射後の表面2aの半価幅の、照射前の表面2aの半価幅からの上昇幅は大きく、照射後の表面2aの半価幅は、本来の被加工物2の表面2aの半価幅Aを上回っている。このように、高いピーク強度を有するレーザ光Lを用いて被加工物2の加工を行うことによって、被加工物2の表面2aの硬度を向上できることが分かる。また、レーザ光Lのピーク強度を1.0×1015W/cm2よりも大きくすると、被加工物2の表面粗さが増大しやすくなる(例えば10μm以上)。従って、表面粗さの増大を抑えつつ、被加工物2の表面2aの硬度を向上させるためには、レーザ光Lのピーク強度を1.0×1014W/cm2~1.0×1015W/cm2程度(図5において一点鎖線で囲まれた領域Rの範囲)に設定することが望ましい。
On the other hand, when the peak intensity of the laser beam L is set to a high value of about 1.0×10 14 W/cm 2 to 1.0×10 15 W/cm 2 , the half-value width of the
更に、本実施形態に係るレーザ加工装置1によれば、液体によるプラズマの閉じ込めを行うことなく、表面2aに十分な圧縮残留応力を付与できるので、液体を用いることによる加工効率の低下を抑制できる。更に、レーザ加工装置1では、容器20の内面20aと被加工物2の表面2aとによって画成される内部空間Vを減圧状態にしている。この構成によれば、被加工物2の全体を容器20に収容することなく、被加工物2の表面2aにおける減圧状態を維持できるので、減圧状態にされる内部空間Vの体積を小さくすることができる。これにより、内部空間Vを減圧状態にする際に要する時間を低減できる。更に、レーザ加工装置1では、表面2aの照射部分Pから生じる被加工物2の飛沫Sを吸着する飛沫吸着体50が内部空間Vに設けられている。飛沫吸着体50が内部空間Vに設けられていることによって、内部空間Vにおいて浮遊する飛沫Sを低減することができる。これにより、浮遊した飛沫Sへのレーザ光Lの照射による飛沫Sのプラズマ化及びレーザ光Lの散乱といった問題の発生を抑制できる。その結果、高いピーク強度を有するレーザ光Lを表面2aに継続的に照射できると共に、表面2aに付与される圧縮残留応力の低下を抑制できる。従って、本実施形態に係るレーザ加工装置1によれば、加工効率の低下を抑えつつ、高いピーク強度を有するレーザ光Lを表面2aに継続的に照射することによって表面2aに十分な圧縮残留応力を容易に付与することが可能となる。その結果、表面2aの硬化、及び表面2aの耐摩耗性の向上といった効果を容易に得ることが可能となる。
Furthermore, according to the
レーザ加工装置1では、容器20は、内部空間Vを真空状態に維持している。これにより、より高いピーク強度を有するレーザ光Lを用いて、より大きな圧縮残留応力を表面2aに付与することができる。
In the
レーザ加工装置1では、光源10は、フェムト秒レーザ光源である。これにより、高いピーク強度を有するレーザ光Lを用いて表面2aに十分な圧縮残留応力を付与する構成を好適に実現できる。
In the
レーザ加工装置1では、飛沫吸着体50は、被加工物2の材料と同一の材料を含んでいる。これにより、被加工物2の飛沫Sが飛沫吸着体50に吸着し易くなるので、容器20の内部空間Vに浮遊する飛沫Sを効果的に低減できる。
In the
レーザ加工装置1では、容器20は、X方向及びY方向において被加工物2に対して相対的に移動する。この構成によれば、内部空間Vの減圧状態(本実施形態では真空状態)を維持しながら、被加工物2の表面2aの照射部分Pを任意の位置に移動させることができる。すなわち、照射部分Pを任意の位置に移動させる度に容器20を表面2aから外して内部空間Vを真空状態にする事態を回避できる。これにより、照射部分Pを任意の位置に移動させる際の手間を省くことができると共に、減圧の回数を減らして加工時間の短縮を図ることが可能となる。
In the
レーザ加工装置1では、光源10は、容器20の外部に配置され、容器20は、レーザ光Lの光路上に配置されると共にレーザ光Lを透過する光学窓23を有している。これにより、容器20の内部空間Vに浮遊する飛沫Sを飛沫吸着体50が吸着することによって、レーザ光Lの光路上の光学窓23への飛沫Sの付着を抑制できる。すなわち、レーザ光Lの光路上における飛沫Sの残留を抑制できる。これにより、表面2aへのレーザ光Lの継続的な照射をより確実に実現できると共に、表面2aに付与される圧縮残留応力の低下をより確実に抑制できる。更に、上記の構成によれば、光源10が容器20の外部に配置されるので、容器20の外形寸法の増大を抑制でき、レーザ加工装置1の大型化を回避できる。更に、この構成によれば、減圧状態にされる内部空間Vの体積を小さくすることができる。これにより、内部空間Vを減圧状態にする際に要する時間を低減できる。
In the
レーザ加工装置1では、光学窓23は、側壁部22Aに設けられており、レーザ光Lは、側壁部22Aの外側からY方向に沿って光学窓23に入射し、内部空間Vには、光学窓23を透過したレーザ光Lを表面2aの照射部分Pに向けて反射する反射面40aを有する凹面鏡40が設けられている。この構成では、光源10から出射されたレーザ光Lは、表面2aに沿ったY方向に沿って光学窓23に入射するので、レーザ光Lによる加工の際にレーザ光L(若しくはその反射光)が作業者に向くことを抑制できる。これにより、作業者の安全性を高めることが可能となる。また、X方向及びY方向において容器20を被加工物2に対して相対的に移動させる場合に、容器20の外側から光学窓23に向かうレーザ光Lの光路の延在方向(Y方向)に沿って容器20を移動させることで、光源10の位置を移動させることなく、表面2aのY方向に沿った各位置にレーザ光Lの照射を行うことができる。その後、必要に応じてX方向に光源10及び容器20を移動させた後、再び容器20をY方向に移動させながら表面2aのY方向に沿った各位置にレーザ光Lの照射を行うという動作を繰り返すことで、表面2aのX方向及びY方向に沿った所望の領域へのレーザ光Lの照射を簡易な動作でより確実に行うことができる。
In the
レーザ加工装置1では、凹面鏡40の反射面40aは、Z方向から傾斜した方向に配置されている。照射部分Pから生じる被加工物2の飛沫Sは、Z方向に多く浮遊する傾向がある。そこで、レーザ光Lの光路上の反射面40aを上記のようにZ方向に配置しない構成にすることによって、反射面40aへの飛沫Sの付着を抑制できる。すなわち、レーザ光Lの光路上に飛沫Sが残留することを抑制できる。これにより、表面2aへのレーザ光Lの継続的な照射をより確実に実現できると共に、表面2aに付与される圧縮残留応力の低下をより確実に抑制できる。
In the
レーザ加工装置1では、飛沫吸着体50は、Z方向において照射部分Pに対向している。上述したように、照射部分Pから生じる被加工物2の飛沫Sは、Z方向に多く浮遊する傾向がある。そこで、飛沫吸着体50をZ方向において照射部分Pに対向させることによって、容器20の内部空間Vにおける飛沫Sの浮遊を効果的に低減できる。
In the
レーザ加工装置1では、容器20は、開口21aが設けられた本体部21と、開口21aを塞ぐ蓋部25とを有し、蓋部25は、内部空間Vを構成する内面20aの一部である内面25aを含み、本体部21に対して開閉可能に設けられており、飛沫吸着体50は、内面25aに対して取り外し可能に取り付けられている。この構成によれば、容器20の内部空間Vの飛沫Sを吸着した飛沫吸着体50を定期的に取り換えることが可能となる。このように飛沫吸着体50を定期的に取り換えることによって、飛沫吸着体50による飛沫Sの吸着を長時間にわたって継続的に行うことが可能となる。
In the
以上、本発明の一実施形態について説明してきたが、本発明は上述した実施形態に限定されず、種々の変更を行うことができる。例えば、図6~図9に示される各種の変形態様を採ってもよい。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made. For example, various modifications shown in FIGS. 6 to 9 may be adopted.
図6は、第1変形例に係るレーザ加工装置1Aを示す概略断面図である。本変形例と上記実施形態との相違点は、容器20Aの蓋部25Aにガス供給機構60が更に設けられている点である。ガス供給機構60は、容器20Aの内部空間VにガスGを供給するために設けられる。ガスGは、炭素を含むガスである。本変形例では、ガスGがアセチレンガスであり、被加工物2が鋼板である場合を例示する。ガス供給機構60は、蓋部25AをZ方向に貫通すると共に内部空間Vに連通する供給孔61と、供給孔61に接続されると共にガスGが流入する供給管62と、供給管62に流入したガスGの流量を調整するバルブ63と、を含んで構成されている。供給管62に流入したガスGは、バルブ63による流量の調整が行われた後、供給孔61を経て内部空間Vに供給される。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a
本変形例に係るレーザ加工装置1Aでは、まず、上述した実施形態と同様に、レーザ光Lを照射部分Pに照射することによって照射部分Pに圧縮残留応力を付与する。その後、ガス供給機構60によってガスGを内部空間Vに供給した後、レーザ光Lを照射部分Pに再度照射する。このとき照射するレーザ光Lのピーク強度及びパルス幅は、照射部分Pを溶解せずにアセチレンガスを炭素と水素とに分解させる温度であって、分解した炭素を照射部分Pに拡散させる温度となるように設定される。この温度は、本変形例のように被加工物2が鋼板である場合、例えば900℃である。このように設定されたレーザ光Lが、内部空間VにガスG(すなわちアセチレンガス)が供給された状態で照射部分Pに照射されると、アセチレンガスが炭素と水素とに分解され、分解された炭素が照射部分Pに拡散して照射部分Pに埋め込まれる。すなわち、照射部分Pが浸炭化される。
In the
上記のように照射部分Pが浸炭化されると、照射部分Pの硬度が高められる。従って、本変形例に係るレーザ加工装置1Aによれば、被加工物2の表面2aの硬度の更なる向上を図ることが可能となる。なお、ガスGは、アセチレンガスに限らず、炭素を含む他のガスであってもよい。炭素を含む他のガスの例として、例えば、メタン、エチレン、又はプロパンといったガスが挙げられる。なお、ガスGを用いずに、被加工物2の表面2aに溶接用黒鉛ペースト材を塗布することにより、表面2aの浸炭を行ってもよい。また、ガスGは、炭素を含むガスに、窒素を含むガスを混合させた混合ガスであってもよい。例えば、ガスGは、アセチレンガスにアンモニアガスを混合させた混合ガスであってもよい。この場合、アセチレンガスに含まれる炭素によって照射部分Pが浸炭化されると共に、アンモニアガスに含まれる窒素によって照射部分Pが窒化される。これにより、被加工物2の表面2aの硬度の更なる向上が見込まれる。また、内部空間Vに窒素を導入した後、レーザ光Lを被加工物2の表面2aに照射することにより、表面2aでの窒素分子のプラズマ化による表面2aの窒化を行ってもよい。
When the irradiated portion P is carburized as described above, the hardness of the irradiated portion P is increased. Therefore, according to the
図7は、第2変形例に係るレーザ加工装置1Bを示す概略断面図である。本変形例では、光学窓23が、容器20Bの蓋部25Bに設けられており、容器20Bの内部空間Vに、飛沫吸着体50に代えて飛沫吸着体50Aが設けられている。飛沫吸着体50Aは、Z方向において蓋部25Bと照射部分Pとの間に配置されている。光学窓23は、Z方向において飛沫吸着体50Aに対して照射部分Pとは反対側に配置されている。すなわち、光学窓23は、蓋部25Bにおいて照射部分Pに対向する位置に配置されている。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a
また、容器20Bの内部空間Vには、凹面鏡40が設けられておらず、光源10と飛沫吸着体50Aとの間のレーザ光Lの光路上にレンズ70が設けられている。レンズ70は、レーザ光Lを集光する集光レンズである。レンズ70は、例えば、容器20Bの外部に配置されており、光源10と光学窓23との間のレーザ光Lの光路上に配置されている。本変形例では、レンズ70は、Z方向において光学窓23に対向する位置に配置されている。光源10から出射されたレーザ光Lは、レンズ70によって集光されながら光学窓23にZ方向に沿って入射する。光学窓23に入射したレーザ光Lは、光学窓23を透過して内部空間VをZ方向に沿って進行する。
Further, the
飛沫吸着体50Aは、飛沫Sを吸着する機能に加えて飛沫Sを遮蔽する遮蔽板としての機能を併せ持つ点で、上記実施形態の飛沫吸着体50とは相違する。飛沫吸着体50Aは、Z方向において光学窓23及び照射部分Pのそれぞれから離間した位置に配置されており、飛沫Sの光学窓23への浮遊を遮るようにXY平面に沿って延在している。飛沫吸着体50Aは、例えば、側壁部22の内面22aに設けられる保持部(不図示)によって保持されている。また、飛沫吸着体50Aは、表面50aから裏面50bまでZ方向に貫通する貫通孔50cを有している。
The
貫通孔50cは、例えば、飛沫吸着体50Aの中央付近に設けられており、Z方向から見て円形状を呈している。貫通孔50cは、光学窓23を透過してZ方向に沿って進行するレーザ光Lを通過させる。貫通孔50cは、例えば、レンズ70によるレーザ光Lの焦点位置Fに配置されている。具体的には、貫通孔50cは、X方向及びY方向から見て焦点位置Fに重なるように配置されている。すなわち、貫通孔50cは、その内部(例えば中心軸上)に焦点位置Fが位置するように配置されている。Z方向から見た貫通孔50cの面積は、Z方向から見た光学窓23の面積よりも小さい。本変形例では、Z方向から見た貫通孔50cの面積は、Z方向から見た照射部分Pの面積よりも小さく、且つ焦点位置Fにおけるレーザ光Lの光路面積よりも僅かに大きい。
The through-
光学窓23から内部空間Vに進入したレーザ光Lは、飛沫吸着体50Aの貫通孔50cをZ方向に沿って通過した後、表面2aの照射部分Pに照射される。照射部分Pから生じた被加工物2の飛沫Sの多くは、Z方向に浮遊する。ここで、貫通孔50cの面積は、上述したように光学窓23の面積よりも小さいので、光学窓23に向かう飛沫Sの一部は、飛沫吸着体50Aの貫通孔50cを除く部分に遮蔽されると共に吸着される。このように、貫通孔50cの面積を光学窓23の面積よりも小さくすることによって、照射部分Pから光学窓23に向かう飛沫Sを低減することができ、光学窓23への飛沫Sの付着を効果的に抑制できる。これにより、表面2aへのレーザ光Lの継続的な照射をより確実に実現できると共に、表面2aに付与される圧縮残留応力の低下をより確実に抑制できる。
The laser beam L that has entered the internal space V through the
更に、レーザ加工装置1Bでは、飛沫吸着体50Aは、レンズ70によるレーザ光Lの焦点位置に配置されている。これにより、光源10からのレーザ光Lを通過させる貫通孔50cの面積を極力小さくすることができるので、照射部分Pから光学窓23に向かう飛沫Sを更に低減することができる。これにより、光学窓23への飛沫Sの付着を一層効果的に抑制できる。更に、飛沫吸着体50Aが遮蔽板としての機能を兼ねることで、レーザ加工装置1Bの構成の簡単化が図られる。
Furthermore, in the
レーザ加工装置1Bにおいて、飛沫Sを吸着する飛沫吸着体と、貫通孔50cを有する部材(遮蔽板)とが別々に設けられてもよい。この場合、遮蔽板は、飛沫吸着体50Aと同様の形状及び配置態様を有する一方、飛沫吸着体は、貫通孔50cを有さず、飛沫吸着体50Aと同様の材料を含んで構成される。更に、この場合、飛沫吸着体は、内部空間Vにおいて、蓋部25Bの光学窓23と照射部分Pとの間のレーザ光Lの光路を除く位置に設けられる。なお、遮蔽板は、例えば、飛沫吸着体50Aと同様の材料を含んで構成されてもよい。この場合、遮蔽板は、例えば、ガラス、樹脂、セラミックス、又は、純金属或いは合金等の金属材料を含んで構成される。
In the
また、上記の飛沫吸着体及び遮蔽板のうち遮蔽板のみが内部空間Vに設けられた場合であっても、本変形例と同様の効果が得られる。すなわち、照射部分Pから生じた飛沫Sの大部分が、遮蔽板の貫通孔を除く部分によって遮蔽されることによって、光学窓23への飛沫Sの浮遊を抑制することが可能となり、光学窓23への飛沫Sの付着を抑制することが可能となる。これにより、表面2aへのレーザ光Lの継続的な照射をより確実に実現できると共に、表面2aに付与される圧縮残留応力の低下をより確実に抑制できる。
Further, even when only the shielding plate is provided in the internal space V out of the droplet adsorbing member and the shielding plate, the same effects as in this modified example can be obtained. That is, most of the droplets S generated from the irradiated portion P are shielded by the portion of the shielding plate excluding the through-holes, so that the droplets S can be suppressed from floating on the
図8は、第3変形例に係るレーザ加工装置の蓋部25Cの内面25aに飛沫吸着体50Bが取り付けられる様子を示した図である。本変形例では、飛沫吸着体50Bは、蓋部25Cの内面25aに対して複数(本変形例では4つ)の螺子80によって締結される。本変形例において、飛沫吸着体50Bは、表面50aから裏面50bまでZ方向に貫通する複数(本変形例では4つ)の貫通孔50dを有しており、蓋部25Cは、レール26A,26B,及び26Cに代えて、複数の貫通孔50dにそれぞれ対応する複数(本変形例では4つ)の螺子孔27を有している。複数の貫通孔50dは、例えば、飛沫吸着体50Bの4つの角部にそれぞれ設けられている。複数の螺子孔27は、内面25aから蓋部25Cの厚さ方向(Z方向)に延びており、複数の螺子80にそれぞれ螺合する。
FIG. 8 is a diagram showing how a
飛沫吸着体50Bを内面25aに取り付ける際には、飛沫吸着体50Bの表面50a側から各貫通孔50dに各螺子80が挿通され、各螺子80において裏面50b側から突出する部分が各螺子孔27に螺合する。各螺子80と各螺子孔27との螺合作用によって、飛沫吸着体50Bは、内面25aに対して取り外し可能に取り付けられる。このような形態であっても、内部空間Vの飛沫Sを吸着した飛沫吸着体50Bを定期的に取り換えることが可能となり、飛沫吸着体50Bによる飛沫Sの吸着を長時間にわたって継続的に行うことが可能となる。
When attaching the
図9は、第4変形例に係るレーザ加工装置の蓋部25Dの内面25aに飛沫吸着体50Cが取り付けられる様子を示した図である。本変形例では、飛沫吸着体50Cは、表面50aから裏面50bまでZ方向に貫通する一対の貫通孔50eを有しており、蓋部25Dは、レール26A,26B,及び26Cに代えて、一対の貫通孔50eにそれぞれ対応する一対の金具28を有している。一対の貫通孔50eは、例えば、Y方向において飛沫吸着体50Cの中央を挟んで両側にそれぞれ配置されている。各貫通孔50eは、円形の孔部50gと、孔部50gの一部から突出する孔部50fとを含んでおり、孔部50g及び50fによって全体として鍵穴の形状を呈している。
FIG. 9 is a diagram showing how a
各金具28は、内面25aからZ方向に突出する丸棒状の突出部28aと、突出部28aのZ方向における先端部からX方向及びY方向に張り出すように形成された円板状のフランジ部28bとを含んでいる。突出部28aのZ方向における長さは、飛沫吸着体50CのZ方向における厚さと同じか僅かに長い。突出部28aの外径は、孔部50fのX方向における幅と同じか僅かに小さい。フランジ部28bは、突出部28aの先端部において周方向に沿って連続的に設けられており、突出部28aと同軸に配置されている。フランジ部28bの外径は、孔部50fのX方向における幅よりも大きく、且つ孔部50gの内径よりも小さい。
Each metal fitting 28 has a round rod-shaped
飛沫吸着体50Cを内面25aに取り付ける際には、各金具28のフランジ部28bの全ての部分が、各貫通孔50eの孔部50gを通過して表面50aから突出するまで、各金具28を各貫通孔50eにZ方向に挿通させる。その後、飛沫吸着体50Cを蓋部25Dに対してY方向に相対移動させることで、各貫通孔50eの孔部50fに各金具28の突出部28aを嵌め込む。その結果、表面50aから突出したフランジ部29が、飛沫吸着体50Cの孔部50fの周囲の部分に引っ掛かる。これにより、飛沫吸着体50Cが内面25aに取り付けられる。
When attaching the
飛沫吸着体50Cを内面25aから取り外す際には、蓋部25Dに対する飛沫吸着体50CのY方向における相対移動によって、各貫通孔50eの孔部50fから各金具28の突出部28aを外す。そして、各金具28のフランジ部28bを各貫通孔50eの孔部50gに挿通させながら、飛沫吸着体50Cを内面25aからZ方向に離間させる。これにより、飛沫吸着体50Cが内面25aから取り外される。このような形態であっても、内部空間Vの飛沫Sを吸着した飛沫吸着体50Cを定期的に取り換えることが可能となり、飛沫吸着体50Cによる飛沫Sの吸着を長時間にわたって継続的に行うことが可能となる。
When removing the
本発明は、他に様々な変形が可能である。例えば、上述した実施形態及び各変形例を、必要な目的及び効果に応じて互いに組み合わせてもよい。また、上述した実施形態では、容器の内部空間が真空状態に維持されているが、内部空間は、大気圧より減圧されていればよく、真空状態に維持されなくてもよい。上述した実施形態では、光源は、容器の外部に配置されているが、容器の内部空間に配置されてもよい。上述した実施形態では、Z方向から見た容器は、矩形状を呈しているが、他の形状を呈してもよい。例えば、Z方向から見た容器は、三角形状又は五角形状等の多角形状を呈してもよく、円形状又は楕円形状を呈してもよい。 Various other modifications are possible for the present invention. For example, the embodiments and modifications described above may be combined with each other according to the desired purpose and effect. Further, in the above-described embodiments, the internal space of the container is maintained in a vacuum state, but the internal space may be depressurized below the atmospheric pressure, and does not need to be maintained in a vacuum state. In the embodiments described above, the light source is arranged outside the container, but it may also be arranged in the interior space of the container. In the above-described embodiments, the container viewed from the Z direction has a rectangular shape, but may have other shapes. For example, the container viewed from the Z direction may have a polygonal shape such as a triangular shape or a pentagonal shape, or may have a circular shape or an elliptical shape.
上述した実施形態では、容器は、被加工物の表面に対して相対移動可能に配置されているが、被加工物の表面に対して相対移動不能に配置されてもよい。また、容器の蓋部は、本体部に対して開閉不能に固定されてもよい。或いは、容器の蓋部は、本体部と一体的に形成されてもよい。すなわち、容器の蓋部は、本体部の一部を構成する天板及び側壁部の少なくとも一方であってもよい。上述した実施形態では、凹面鏡の反射面がレーザ光を照射部分に向けて反射すると共に照射部分に向けて集光しているが、反射面は、レーザ光を照射部分に向けて集光しなくてもよい。この場合、光源と照射部分との間の光路上に、レーザ光を集光するレンズが別途設けられてもよい。このレンズは、容器の外部に設けられてもよく、容器の内部空間に設けられてもよい。 In the above-described embodiments, the container is arranged so as to be movable relative to the surface of the workpiece, but it may be arranged so as to be immovable relative to the surface of the workpiece. Also, the lid portion of the container may be fixed to the main body portion so as not to be opened and closed. Alternatively, the lid portion of the container may be formed integrally with the body portion. That is, the lid portion of the container may be at least one of the top plate and the side wall portion that constitute a part of the main body portion. In the above-described embodiment, the reflecting surface of the concave mirror reflects the laser beam toward the irradiated portion and converges the laser beam toward the irradiated portion. may In this case, a lens for condensing the laser light may be separately provided on the optical path between the light source and the irradiated portion. This lens may be provided outside the container or may be provided in the interior space of the container.
上述した実施形態では、飛沫吸着体は、蓋部の内面に対して取り外し可能に取り付けられているが、例えば接着剤等によって蓋部の内面に対して取り外し不能に固定されてもよい。また、飛沫吸着体は、Z方向において表面の照射部分に対向する位置を除く位置に配置されていてもよい。例えば、飛沫吸着体は、蓋部の内面のうち、Z方向において照射部分に対向する部分を除く他の部分に配置されてもよく、容器の側壁部の内面に配置されていてもよい。また、飛沫吸着体は、被加工物の材料とは異なる材料によって構成されてもよい。また、飛沫吸着体は、容器と同じ材料によって構成されてもよい。また、飛沫吸着体は、容器と一体であってもよい。すなわち、飛沫吸着体は、容器の一部であってもよい。この場合、飛沫吸着体は、例えば、容器の蓋部の内面であってもよく、容器の側壁部の内面であってもよい。 In the above-described embodiments, the droplet adsorbent is detachably attached to the inner surface of the lid, but it may be fixed to the inner surface of the lid in a non-removable manner, for example, with an adhesive or the like. Also, the droplet adsorbent may be arranged at a position other than the position facing the irradiated portion of the surface in the Z direction. For example, the droplet adsorbent may be arranged on the inner surface of the lid portion other than the portion facing the irradiation portion in the Z direction, or may be arranged on the inner surface of the side wall portion of the container. Also, the droplet adsorber may be made of a material different from the material of the workpiece. Also, the droplet adsorbent may be made of the same material as the container. Also, the droplet adsorbent may be integrated with the container. That is, the droplet adsorbent may be part of the container. In this case, the droplet adsorbent may be, for example, the inner surface of the lid of the container or the inner surface of the side wall of the container.
1,1A,1B…レーザ加工装置、2…被加工物、2a…表面、10…光源、20,20A,20B…容器、20a…内面、21…本体部、21a,21b…開口、22,22A…側壁部、22a…内面、22c…端面、22d…溝、23…光学窓、25,25A,25B,25C,25D…蓋部、25a…内面、30…封止部材、31…潤滑剤供給管、35…排気機構、36…排気孔、37…排気ポンプ、38…排気管、39…バルブ、40…凹面鏡、40a…反射面、50,50A,50B,50C…飛沫吸着体、50a…表面、50b…裏面、70…レンズ、L…レーザ光、La…一部分、P…照射部分、R…領域、S…飛沫、V…内部空間。
DESCRIPTION OF
Claims (12)
内面と前記表面とによって内部空間を画成し、該内部空間を大気圧よりも減圧された状態に維持する容器を備え、
前記レーザ光を出射する光源と前記表面との間の前記レーザ光の光路のうち、前記表面における前記レーザ光の照射部分を含む少なくとも一部が前記内部空間に位置し、
前記内部空間には、前記照射部分から生じる前記被加工物の飛沫を吸着する飛沫吸着体が設けられており、
前記飛沫吸着体は、前記被加工物の材料と同一の材料を含む、レーザ加工装置。 A laser processing device that performs processing by irradiating a laser beam onto the surface of a workpiece,
A container defining an interior space with an inner surface and the surface, and maintaining the interior space in a state of reduced pressure below atmospheric pressure,
At least part of an optical path of the laser light between the light source for emitting the laser light and the surface, including a portion irradiated with the laser light on the surface, is located in the internal space;
The internal space is provided with a droplet adsorber that adsorbs droplets of the workpiece generated from the irradiated portion ,
A laser processing apparatus, wherein the droplet adsorbent includes the same material as the material of the workpiece.
前記光源は、フェムト秒レーザ光源である、請求項1又は2に記載のレーザ加工装置。 further comprising the light source;
3. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein said light source is a femtosecond laser light source.
前記容器は、前記レーザ光の前記光路上に配置されると共に前記レーザ光を透過する光学窓を有する、請求項1~4のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。 The light source is arranged outside the container,
5. The laser processing apparatus according to claim 1 , wherein said container has an optical window arranged on said optical path of said laser beam and transmitting said laser beam.
前記光学窓は、前記壁部に設けられており、
前記レーザ光は、前記壁部の外側から前記一方向に沿って前記光学窓に入射し、
前記内部空間には、前記光学窓を透過した前記レーザ光を前記表面の前記照射部分に向けて反射するミラーが設けられている、請求項5に記載のレーザ加工装置。 the container has a wall extending in a direction intersecting one direction along the surface;
The optical window is provided on the wall,
the laser light enters the optical window along the one direction from the outside of the wall,
6. The laser processing apparatus according to claim 5 , wherein said internal space is provided with a mirror for reflecting said laser beam transmitted through said optical window toward said irradiated portion of said surface.
前記蓋部は、前記内部空間を構成する前記内面の一部を含み、前記本体部に対して開閉可能に設けられており、
前記飛沫吸着体は、前記蓋部の前記内面の一部に対して取り外し可能に取り付けられている、請求項1~8のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。 The container has a body portion provided with an opening and a lid portion closing the opening,
The lid includes a part of the inner surface that forms the inner space, and is provided to be openable and closable with respect to the main body,
The laser processing apparatus according to any one of claims 1 to 8 , wherein said droplet adsorber is detachably attached to a portion of said inner surface of said lid.
前記光学窓は、前記法線方向において前記遮蔽板に対して前記照射部分とは反対側に配置されており、
前記光源と前記遮蔽板との間の光路上には、前記レーザ光を前記照射部分に向けて集光するレンズが設けられており、
前記遮蔽板は、前記レーザ光を通過させる貫通孔を含み、
前記貫通孔の面積は、前記光学窓の面積よりも小さい、請求項5に記載のレーザ加工装置。 The internal space is provided with a shielding plate that faces the irradiated portion in the normal direction of the surface and shields the droplets,
The optical window is arranged on the opposite side of the shielding plate to the irradiated portion in the normal direction,
A lens is provided on the optical path between the light source and the shielding plate for condensing the laser beam toward the irradiated portion,
The shielding plate includes a through hole that allows the laser beam to pass through,
6. The laser processing apparatus according to claim 5 , wherein an area of said through hole is smaller than an area of said optical window.
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