WO1992018285A1 - Laser processing device - Google Patents

Description

明 細 書 レーザ加工装置 技 術 分 野

本発明はレーザビームを照射して被加工物を加工するレーザ 加工装置に関し、 特に加工へッ ド内へのスパッタ等の侵入を防 ぐようにしたレーザ加工装置に関する。 背 景 技 術

近年、 レーザ加工装置を用いた金属加工技術が飛躍的に増加 している。 図 4は従来から多く使用されているレーザ加工装置 の概略構成図である。 このレーザ加工装置では、 レーザ発振器

1より出射されたレーザビーム 2は、 導光路 1 2内のミ ラー 3 および 4で反射し加工へッ ド 5内へ進む。 そして放物面鏡 6で 集光され、 被加工物 7表面に照射される。 一方、 図示されてい ないガスボンベからは、 補助ガス 1 0がガス配管 8を通じてガ ス烘給部 9に導かれる。 補助ガス 1 0は、 ガス供給部 9から出 射され、 ノ ズル 1 1で絞られ被加工物 7に供給される。 被加工 物 Ίの表面は、 レーザビーム 2 と補助ガス 1 0 との相互作用に より溶融し、 それにより レーザ加工が達成される。

しかし、 図 4のレーザ加工装置では、 被加工物 7からスパッ タ、 オイ ルミ ス ト （汚染ガス） 等の多量の汚染物質 1 3が飛散 し、 加工へッ ド 5内に侵入してしまう。 この汚染物質 1 3は、 放物面鏡 6を汚染し、 さ に導光路 1 2、 ミ ラー 3， 4等をも 汚染する。 したがって、 これらの部品を頻繁に清浄しなければ ならず、 保守が困難になるという問題がある。 さらに、 3次元 加工用のレーザ加工機を用いて加工を行う場合には、 加工へッ ド 5の向きが横や上を向くので、 スパッタ等により一層汚染さ れやすくなる。 このため、 3次元加工では、 レーザ加工のァプ リケーショ ンに大きな制約があった。 発 明 の 開 示

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、 加工へ ッ ド内部への汚染物質の侵入を防ぐことのできるレーザ加工装 置を提洪することを目的とする。

また、 本発明の他の目的は、 3次元加工等におけるアブ ¹ Jケ ーショ ンの拡大を図ったレーザ加工装置を提供することである。 本発明では上記課題を解決するために、

レーザビームを照射して被加工物を加工するレーザ加工装置 において、 前記レーザビームの導光路を構成する光学部品と、 前記光学部品と前記被加工物との間に設けられ高速で回転する 羽車と、 を有することを特徵とするレーザ加工装置が、 提供さ れる。

レーザビームの導光路を構成する光学部品と、 レーザ加工の 被加工物との間に羽車を設け、 高速で回転させる。 このため、 レーザ加工時に発生するスパッタゃオイ ルミ ス ト等の汚染物質 が加工へッ ドの内部に侵入してきても、 その汚染物質は羽車に よって弾き飛ばされる。 したがって、 レーザビームの導光路を 構成する光学部品等の汚染を防止することができる。 一方、 レ —ザビームは羽車によつて若干妨げられるが、 光速であるため カッ トされる部分はごくわずかであり、 レーザ加工に影響はな い。 図 面 の 簡 単 な 説 明 図 1 は、 本発明の一実施例であるレーザ加工装置の概略構成 図、

図 2 は、 図 1の羽車の A矢視図、

図 3は、 本発明の第 2の実施例を示す図、

図 4は、 従来のレーザ加工装置の概略構成図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

図 1 は本発明の一実施例であるレーザ加工装置の概略構成図 である。 図 1 において、 図 4と同一の構成要素には同一の符号 が付してある。 レーザビーム 2は、 導光路 1 2内のミ ラー 4で 反射し加工へッ ド 5内へ進む。 そして放物面鏡 6で集光され、 被加工物 7表面の焦点 7 aに照射される。 一方、 図示されてい ないガスボンベからは、 補助ガス 1 0がガス配管 8を通じてガ ス供給部 9に導かれる。 補助ガス 1 0は、 ガス供給部 9から出 射され、 ノ ズル 1 1で絞られ被加工物 7 に供給される。 被加工 物 Ίの表面は、 レーザビーム 2 と補助ガス 1 0 との相互作用に より溶融し、 それにより レーザ加工が達成される。

加工へッ ド 5の放物面鏡 6 と被加工物 7 との間には羽車 2 0 が設けられる。 モータ 2 1 は加工へッ ド 5の側壁部分 5 1 に固 定され、 羽車 2 0を駆動する。 羽車 2 0はモータ 2 1 によって 高速回転する。

図 2は図 1の羽車の A矢視図である。 羽車 2 0は 8枚の羽 2 2から成る。 各羽 2 2は肉厚の薄い矩形状のものであり、 耐熱 性金属またはセラ ミ ックによって形成される。 また、 レーザビ ームを反射する材質 （例えば、 鋦、 真鍮、 アルミ、 タ ンダステ ン） によって形成してもよい。 この場合、 羽 2 2はレーザビー ムを吸収しないので高温にならないという効果をもつ。 なお、 羽車 2 0は必要に応じて冷却される。

レーザ加工時には被加工物 7から加工へッ ド 5内にスパッタ 等の汚染物質 1 3が飛んでく る。 しかし、 羽車 2 0は高速で回 転しているためにこれらの汚染物質 1 3は跳ね飛ばされる。 す なわち、 汚染物質 1 3が飛んできて羽 2 2に到達し、 羽 2 2の 幅 Wを通過しようとしても、 次の羽 2 2が回転してく るために、 その羽 2 2によって確実に跳ね飛ばされる。

ここで、 例えば、 羽 2 2の枚数を 8枚、 羽 2 2の幅 Wを 4 0 随、 焦点 7 aと羽 2 2との距離を 1 0 0 随、 スパッタが飛ぶ高 さを 5 0 O mraなどとして、 羽 2 2がスパッタを確実に跳ね飛ば すのに必要な回転数を求めると、 2 8 5 0 r p mとなる。 とこ ろで、 レーザビーム 2が羽 2 2によって妨げられることが考え られるが、 レーザビ一厶 2 2の速度は光.速であり、 羽 2 2の回 転速度に比べてはるかに速い。 したがって、 羽 2 2によって力 ッ トされる部分はごくわずかであり、 レーザ加工に影響はない。 このように、 加工へッ ド 5の放物面鏡 6と被加工物 Ί との間 に羽車 2 0を設け、 その羽車 2 0を高速回転させるように構成 した。 このため、 レーザ溶接時に被加工物 7から加工ヘッ ド 5 内に飛んできたスパッタ等の汚染物質 1 3は、 羽 2 2によって 確実に跳ね飛ばされる。 したがって、 レーザの導光路 1 2内に 設けられる放物面鏡 6、 ミ ラ一 3及び 4等の光学部品を、 汚染 - -

物質 1 3による汚染から完全に防護することができる。 さらに 3次元加工時に、 加工へッ ド 5の向きが横や上を向いても、 汚 染物質 1 3は羽車 2 0によって確実に跳ね飛ばされる。 このた め、 3次元レーザ加工でのアブリケ一シ ョ ンが制約を受けるこ ともない。

図 3は本発明の第 2の実施例を示す図である。 この実施例で は、 羽車 2 0を噴射ノズル 2 3から噴射される高速ガス流によ つて駆動する。 このときの高速ガスはコ ンプレッサ 2 4から供 給される。 この噴射ノズル 2 3は羽車 2 0を冷却する効果をも 有する。 さらに、 噴射ノズル 2 3を加工へッ ド 5の内部に設け ると、 汚染物質 1 3の羽 2 2による除去効果だけでなく、 高速 ガス流による除去効果をも期待することができる。

¾上説明したように本発明では、 レーザビームの導光路を構 成する光学部品と、 被加工物との間に羽車を設け、 その羽車を 高速回転させるように構成した。 このため、 レーザ溶接時に被 加工物からレーザビームの加工ヘッ ド内に飛んできたスパッタ 等の汚染物質は、 羽によって確実に跳ね飛ばされる。 したがつ て、 導光路内に設けられる放物面鏡、 ミ ラー等の光学部品を、 汚染物質による汚染から完全に防護することができる。 さらに、 3次元加工時に、 加工へッ ドの向きが橫ゃ上を向いても、 汚染 物質は羽車によって確実に跳ね飛ばされる。 このため、 3次元 レーザ加工でのァプリケーショ ンが制約を受けることもない。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . レーザビームを照射して被加工物を加工するレーザ加工 装置において、

前記レーザビームの導光路を構成する光学部品と、

前記光学部品と前記被加工物との間に設けられ高速で回転す る羽車と、

を有することを特徵とするレーザ加工装置。

2 . 前記羽車は、 耐熱性金属またはセラ ミ ックから成ること を特徵とする請求項 1記載のレーザ加工装置。

3 . 前記羽車は、 前記レーザビームを反射する材質から成る ことを特徵とする請求項 1記載のレーザ加工装置。

4 . 前記羽車は、 モータによって駆動することを特徵とする 請求項 1記載のレーザ加工装置。

5 . 前記羽車は、 高速ガス流によって駆動することを特徵と する請求項 1記載のレーザ加工装置。

6 . 前記羽車は前記レーザビームの導光路を構成する最^の 光学部品と前記被加工物の間に設けたことを特徵とする請求項 1記載のレーザ加工装置。