JP7210001B2 - 気体供給吸引装置およびレーザ処理装置 - Google Patents
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Description
図1は、レーザ処理装置の構成例を示す模式斜視図である。
図2は、レーザ処理装置の構成例を示す模式断面図である。
図1に示すレーザ処理装置100は、レーザ光LSのエネルギーを利用して対象物Wに所定の加工を行う装置である。本実施形態では、対象物Wを溶接するレーザ溶接装置を例とする。
レーザ処理装置100に用いられる気体供給吸引装置1は、レーザ出射ヘッド110と対象物Wとの間に配置される。すなわち、気体供給吸引装置1は、レーザ出射ヘッド110の対象物Wの側に取り付けられ、レーザ光LSによる処理を行う際には処理箇所Pの周りを囲むように配置される。
図3には、第1筒部10および第2筒部20の他端側(開放端側)からみた断面図が示される。
第1筒部10の第1ポート10pの位置と、第2筒部20の第2ポート20pの位置とは、中心(筒の中心、窓部45の中心およびレーザ光LSの光軸のいずれか)に対して互いに反対側に設けられている。すなわち、第1ポート10pは中心に対して一方側にオフセットして設けられ、第2ポート20pは中心に対して他方側にオフセットして設けられる。
図4には、気体供給吸引装置1の側面側からみた断面図が示される。
気体供給吸引装置1において、第2筒部20の他端20cは、第1筒部10の他端10cよりも対象物Wに近い位置に配置される。すなわち、第2筒部20の延出長さは第1筒部10の延出長さよりも短い。これにより、第2筒部20の他端20cと対象物Wとの間隔h1は、第1筒部10の他端10cと対象物Wとの間隔h2よりも狭くなる。その結果、対象物Wの処理箇所Pの周辺を第2筒部20で覆うとともに、第1筒部10の他端10c側の筒内に気体の供給および吸引を行う空間を確保することができる。
次に、気体供給吸引装置1による気体の流れについて詳細に説明する。
図5は、気体供給吸引装置による気体の流れを例示する模式断面図(その1)である。図5には、気体供給吸引装置1の側面側からみた断面図による気体の流れが例示される。
図6は、気体供給吸引装置による気体の流れを例示する模式断面図(その2)である。図6には、第1筒部10および第2筒部20の他端側(開放端側)からみた断面図による気体の流れが例示される。
供給路50から第1気体A1を供給すると、第1気体A1は第1ポート10pから第1筒部10内に送り込まれる。ここで、第1ポート10pは第1筒部10の中心に対してオフセットしているため、第1気体A1は第1筒部10の内周10aに沿って回転しながら供給される。図6に示す例では、第1気体A1は第1筒部10内で反時計回りに回転し、内側回転気流RA1となる。
吸引路60により気体吸引を行うと、第2気体A2が第2ポート20pから吸引路60に引き込まれる。ここで、第2ポート20pは第2筒部20の中心に対してオフセットしているため、第2気体A2は第2筒部20の内周20aに沿って回転しながら吸引される。第2ポート20pは、中心に対して第1ポート10pとは反対側にオフセットしていることから、第2気体A2の吸引による回転方向は、第1気体A1の供給による回転方向と同じ反時計回りに回転し、外側回転気流RA2となる。
次に、レーザ処理装置100によるレーザ溶接動作(レーザ処理方法)について説明する。
先ず、先に説明したように、気体供給吸引装置1によって第1気体A1の供給と、第2気体A2の吸引とを行う。次に、気体供給吸引装置1の中心位置の下方に処理箇所Pが位置するように配置する。これにより、処理箇所Pには内側回転気流RA1によって第1気体A1が吹き付けられ、処理箇所Pの周辺の第2気体A2が外側回転気流RA2によって吸い上げられる。
図7は、第2実施形態に係る気体供給吸引装置を例示する模式断面図である。
図7には、第2実施形態に係る気体供給吸引装置1Bの側面側からみた断面図が示される。
第2実施形態に係る気体供給吸引装置1Bでは、第1筒部10の長さを変更できる構成になっている。例えば、第1筒部10が一端側(壁部材40側)の第1部分11と、他端10c側(開放端側)の第2部分12とを有しており、第1部分11に対して第2部分12をスライドさせて伸縮できるようになっている。これにより、第1筒部10の延出方向の長さを調整できる。
図8は、第3実施形態に係る気体供給吸引装置を例示する模式断面図である。
図8には、第3実施形態に係る気体供給吸引装置1Cの側面側からみた断面図が示される。
第3実施形態に係る気体供給吸引装置1Cでは、第2筒部20の他端20cの形状を対象物Wの形状に対応させた構成となっている。例えば、対象物Wが湾曲していたり、曲面になっていたりした場合、この形状に合わせて第2筒部20の他端20cを曲面に構成している。これにより、第2筒部20の他端20cと対象物Wの表面との間隔G1がほぼ一定となり、この間隔G1から第2筒部20内への第2気体A2の吸い込みばらつきを抑制することができる。吸い込みのばらつきが抑制されると、第2気体A2による外側回転気流を安定して形成することができる。
図9は、第4実施形態に係る吸引装置を例示する模式断面図である。
図9に示す吸引装置2は、第1筒部10および第2筒部20の両方で気体の吸引を行う装置である。吸引装置2は、例えばレーザ処理装置100に用いられる。この場合、吸引装置2は、対象物Wとレーザ出射ヘッド110との間に配置される。
吸引装置2の構成は、先に説明した気体供給吸引装置1、1Bおよび1Cと同様であるが、第1筒部10の第1ポート10pには供給路50の代わりに吸引路65が接続される。ここで、第1筒部10の第1ポート10pに接続される吸引路65は第1吸引路であり、第2筒部20の第2ポート20pに接続される吸引路60は第2吸引路である。
したがって、処理箇所Pの上方で発生する内側回転気流RA1による吸引が主となり、この周囲で発生する外側回転気流RA2による吸引が従となって、全体として効率のよい吸引を行うことができる。
図10は、第5実施形態に係る吸引装置を例示する模式断面図である。
図10に示す吸引装置2Bは、図9に示す吸引装置2と同様に、第1筒部10および第2筒部20の両方で気体の吸引を行う装置である。吸引装置2Bは、例えばレーザ処理装置100に用いられる。
吸引装置2Bでは、第1筒部10に接続される吸引路65の内径が吸引装置2における吸引路65の内径よりも大きく設けられている。吸引装置2Bにおける吸引路65の内径の最大は、第1筒部10の内径である。
(付記)
第1筒部と、
前記第1筒部の外周を囲むように配置される第2筒部と、
前記第1筒部の内周に沿って第1媒体を供給または吸引する第1流路と、
前記第2筒部の内周に沿って第2媒体を吸引または供給する第2流路と、
を備えた媒体供給吸引装置。
ここで、媒体は気体、液体、ゲルなどの各種の状態の物質を含む。第1流路によって媒体を供給する場合は第2流路によって媒体を吸引し、第1流路によって媒体を吸引する場合は第2流路によって媒体を供給する。第2媒体は第2筒部内の媒体および第1媒体を含む。
2,2B…吸引装置
10…第1筒部
10a…内周
10b…外周
10c…他端
10p…第1ポート
11…第1部分
12…第2部分
20…第2筒部
20a…内周
20c…他端
20p…第2ポート
30…第3筒部
30b…外周
30c…他端
40…壁部材
45…窓部
50…供給路
60,65…吸引路
80…制御部
100…レーザ処理装置
110…レーザ出射ヘッド
111…光源
112…光学系
A1…第1気体
A2…第2気体
G1…間隔
LS…レーザ光
P…処理箇所
RA1…内側回転気流
RA2…外側回転気流
W…対象物
d1…第1隙間
d2…第2隙間
h1,h2…間隔
Claims (9)
- 対象物と、前記対象物にエネルギーを照射する照射装置との間に配置され、気体の供給および吸引を行う気体供給吸引装置であって、
前記エネルギーの照射方向に延在する第1筒部と、
前記第1筒部の外周を囲むように配置される第2筒部と、
前記第1筒部の内側に配置され、前記エネルギーが通される第3筒部と、
前記第1筒部に設けられた第1ポートに接続され、前記第1筒部の内周に沿って第1気体を供給する供給路と、
前記第2筒部に設けられた第2ポートに接続され、前記第2筒部の内周に沿って気体を吸引する吸引路と、
前記エネルギーを通過させる窓部を有し、前記第1筒部、前記第2筒部および前記第3筒部の一端側に設けられ、前記第1筒部と前記第2筒部との間および前記第1筒部と前記第3筒部との間を塞ぐ壁部材と、
を備え、
前記第3筒部は、前記第1ポートと対向する位置に設けられ、
前記供給路から前記第1気体を供給することで前記第3筒部と前記第1筒部との間で前記第1気体を旋回させて前記第1筒部内に前記第1気体による内側回転気流を形成するとともに、前記吸引路での気体吸引によって前記第1筒部と前記第2筒部との間で前記第2気体を旋回させて前記第2筒部内に外側回転気流を形成する、気体供給吸引装置。 - 前記第1ポートの位置と、前記第2ポートの位置とは、前記第1筒部および前記第2筒部における筒の中心に対して互いに反対側にオフセットしており、前記内側回転気流と前記外側回転気流の回転方向が互いに同じになる、請求項1記載の気体供給吸引装置。
- 前記第2筒部の他端は、前記第1筒部の他端よりも前記対象物に近い位置に配置され、
前記第3筒部の前記壁部材からの長さは、前記第2筒部の前記壁部材からの長さよりも短い、請求項1記載の気体供給吸引装置。 - 前記照射方向にみて、前記第1筒部と前記第3筒部との隙間である第1隙間は、前記第1筒部と前記第2筒部との隙間である第2隙間よりも狭い、請求項1記載の気体供給吸引装置。
- 前記供給路での前記第1気体の流速は、前記吸引路での気体吸引の流速よりも速い、請求項1から4のいずれか1項に記載の気体供給吸引装置。
- 前記供給路での前記第1気体の流量は、前記吸引路での気体吸引の流量よりも少ない、請求項5記載の気体供給吸引装置。
- 前記第1筒部内の気圧を第2筒部内の気圧に対して相対的に高くすることで、前記内側回転気流となった前記第1気体が前記第1筒部の他端から吹き出して前記対象物まで到達してから前記外側回転気流に引き込まれるよう構成された、請求項1から6のいずれか1項に記載の気体供給吸引装置。
- 前記第1筒部は、延出方向の長さを調整可能に構成された、請求項1から7のいずれか1項に記載の気体供給吸引装置。
- 対象物に照射するレーザ光を出射するレーザ出射ヘッドと、
前記対象物と前記レーザ出射ヘッドとの間に配置された請求項1から8のいずれか1項に記載の気体供給吸引装置と、
を備えたレーザ処理装置。
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