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1. WO1992018285 - DISPOSITIF DE TRAVAIL AU LASER

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[ JA ]
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。