JP7719655B2 - Submerged laser processing equipment - Google Patents
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Description
本開示は、液中レーザ加工装置に関する。 This disclosure relates to a submerged laser processing device.
例えば、水中(液中)に加工対象物がある原子炉内構造物の解体作業では、加工対象物に対して水中でレーザを照射して加工(切断など)作業が行われる。このような加工作業に用いられる液中レーザ加工装置では、水を通過することによるレーザ減衰を抑制するために、レーザが照射されるノズルから加工箇所にアシストガスを供給し、加工箇所の表面や裏面に液体が存在しない空洞を形成することで、加工性能を向上する。例えば特許文献1には、加工対象物である原子炉内構造物に対してレーザ表面改質加工を行うためのレーザ加工ヘッド(ノズル)において、レーザを照射するための集光レンズと加工対象物との距離を一定に保持するためのヘッド形状が開示されている。 For example, in dismantling work on nuclear reactor internals, where the workpiece is submerged (submerged in liquid), a laser is irradiated onto the workpiece underwater to perform processing (such as cutting). In the submerged laser processing equipment used for such processing, an assist gas is supplied to the processing location from the nozzle through which the laser is irradiated to suppress laser attenuation caused by passing through water, and a cavity where no liquid is present is formed on the front or back surface of the processing location, thereby improving processing performance. For example, Patent Document 1 discloses a laser processing head (nozzle) for performing laser surface modification processing on the workpiece, which is a nuclear reactor internal, in which the head shape maintains a constant distance between the focusing lens for irradiating the laser and the workpiece.
上記特許文献1では、レーザ照射を行うノズルを加工対象物の表面に接触させながら加工を行うが、加工対象物の表面に凹凸がある場合、ノズルと加工対象物の表面との間に隙間が生じ、当該隙間から周囲の水(液体)が侵入することにより、安定した空洞を形成することが難しい。 In the above-mentioned Patent Document 1, processing is performed while the nozzle that irradiates the laser is in contact with the surface of the workpiece. However, if the surface of the workpiece is uneven, a gap will form between the nozzle and the surface of the workpiece, and surrounding water (liquid) will enter through this gap, making it difficult to form a stable cavity.
本開示の少なくとも一態様は上述の事情に鑑みなされたものであり、レーザが照射される加工箇所に対して周囲から液体の侵入を防止することにより、優れた加工性能を実現可能な液中レーザ加工装置を提供することを目的とする。 At least one aspect of the present disclosure has been made in consideration of the above circumstances, and aims to provide a submerged laser processing device that can achieve excellent processing performance by preventing liquid from entering the processing area where the laser is irradiated from the surrounding area.
本開示の少なくとも一態様に係る液中レーザ加工装置は、上記課題を解決するために、
液中でアシストガスを供給しながらレーザを照射することにより加工対象物を加工するための液中レーザ加工装置であって、
軸方向に沿って延在する本体部、及び、前記アシストガスの供給、及び、前記レーザの照射が可能な先端部を有するノズルと、
前記先端部に取り付けられ、前記ノズルが前記加工対象物に対向配置されたときに、前記先端部と前記加工対象物との間にある空間を囲むように構成されたアタッチメント部材と、
を備え、
前記アタッチメント部材は、前記ノズルに対して前記軸方向に沿って移動、又は、変形可能である。
In order to solve the above problems, the in-liquid laser processing apparatus according to at least one aspect of the present disclosure includes:
A submerged laser processing apparatus for processing an object by irradiating a laser while supplying an assist gas in liquid, comprising:
a nozzle having a main body extending along an axial direction and a tip end through which the assist gas can be supplied and the laser can be irradiated;
an attachment member attached to the tip portion and configured to surround a space between the tip portion and the workpiece when the nozzle is disposed opposite the workpiece;
Equipped with
The attachment member is movable or deformable along the axial direction relative to the nozzle.
本開示の少なくとも一態様によれば、レーザが照射される加工箇所に対して周囲から液体の侵入を防止することにより、優れた加工性能を実現可能な液中レーザ加工装置を提供できる。 At least one aspect of the present disclosure provides a submerged laser processing device that can achieve excellent processing performance by preventing liquid from entering the processing area where the laser is irradiated from the surrounding area.
以下、添付図面を参照して幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。 Several embodiments will be described below with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative positions, etc. of the components described in the embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the invention and are merely illustrative examples.
図1及び図2を参照して、一実施形態に係る液中レーザ加工装置1の構成について説明する。図1は一実施形態に係る液中レーザ加工装置1の全体構成図であり、図2は図1の先端部4bの近傍を示す拡大断面図である。 The configuration of a submerged laser processing device 1 according to one embodiment will be described with reference to Figures 1 and 2. Figure 1 is an overall configuration diagram of a submerged laser processing device 1 according to one embodiment, and Figure 2 is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of the tip 4b in Figure 1.
液中レーザ加工装置1は、液中にある加工対象物2に対してアシストガスGを供給しながらレーザLを照射することで、加工対象物2を加工するための装置である。本実施形態では、液中レーザ加工装置1の加工対象物2として、水中に浸漬された原子炉内構造物を例示する。原子炉内構造物は金属材料を含んで構成され、約5~10mの深さに浸漬されている。また原子炉内構造部の形状は任意でよく、本実施形態では、一例として、板状のテストピースを示している。また本実施形態では、加工対象物が浸漬している液体として水を例示するが、液体の種類は限定されない。 The submerged laser processing device 1 is a device for processing a workpiece 2 submerged in liquid by irradiating the workpiece 2 with a laser L while supplying an assist gas G to the workpiece 2. In this embodiment, the workpiece 2 of the submerged laser processing device 1 is exemplified as a nuclear reactor internal structure immersed in water. The nuclear reactor internal structure is composed of a metal material and is immersed to a depth of approximately 5 to 10 m. The shape of the nuclear reactor internal structure may be arbitrary, and in this embodiment, a plate-shaped test piece is shown as an example. In this embodiment, water is exemplified as the liquid in which the workpiece is immersed, but the type of liquid is not limited.
液中レーザ加工装置1は、このような加工対象物2に対して、アシストガスGの供給、及び、レーザLの照射を行うためのノズル4を備える。ノズル4は、本体部4aと、加工作業時に加工対象物2に対向するように配置される先端部4b(ヘッド)とを備える。ノズル4には、伝送ファイバ6を介してレーザ発振器8が接続されており、レーザ発振器8で発生されたレーザLが伝送ファイバ6を介して伝送され、集光レンズ(不図示)によって集光された後、ノズル4の先端部4bから軸方向Cに向けて射出されることで、加工対象物2に照射される。 The submerged laser processing device 1 is equipped with a nozzle 4 for supplying an assist gas G and irradiating the workpiece 2 with a laser beam L. The nozzle 4 comprises a main body 4a and a tip 4b (head) that is positioned to face the workpiece 2 during processing. A laser oscillator 8 is connected to the nozzle 4 via a transmission fiber 6. The laser beam L generated by the laser oscillator 8 is transmitted via the transmission fiber 6, focused by a focusing lens (not shown), and then emitted from the tip 4b of the nozzle 4 in the axial direction C, where it is irradiated onto the workpiece 2.
また液中レーザ加工装置1は、アシストガスGを供給するためのアシストガス供給系10を有する。アシストガスGは、例えば圧縮空気である。アシストガス供給系10は、コンプレッサ12と、フィルタ14と、空配盤16と、供給管18とを含む。コンプレッサ12は、外気を圧縮することにより圧縮空気を生成する。コンプレッサ12によって生成された圧縮空気は、フィルタ14を通過することにより、粉塵などの異物が除去される。フィルタ14を通過した圧縮空気は、空配盤16から供給管18を介してノズル4の先端部4bに、アシストガスGとして供給される。 The submerged laser processing apparatus 1 also has an assist gas supply system 10 for supplying assist gas G. The assist gas G is, for example, compressed air. The assist gas supply system 10 includes a compressor 12, a filter 14, an air distribution panel 16, and a supply pipe 18. The compressor 12 generates compressed air by compressing outside air. The compressed air generated by the compressor 12 passes through the filter 14, where foreign matter such as dust is removed. The compressed air that has passed through the filter 14 is supplied as assist gas G from the air distribution panel 16 via the supply pipe 18 to the tip 4b of the nozzle 4.
このような構成を有する液中レーザ加工装置1は、ノズル4から加工対象物2に対してアシストガスGを供給しながらレーザLを照射することにより、レーザLによって加工対象物2にエネルギを付与して溶融させることで加工する。ノズル4は、このようなアシストガスGの供給、及び、レーザLの照射を行いながら加工対象物2に対して移動することで、所定のパターンに沿った加工が行われる。
尚、以下の説明では、加工の一例として切断作業について述べる。
The submerged laser processing device 1 having such a configuration processes the workpiece 2 by irradiating it with a laser L while supplying an assist gas G from the nozzle 4 to the workpiece 2, thereby imparting energy to the workpiece 2 with the laser L and melting it. The nozzle 4 moves relative to the workpiece 2 while supplying the assist gas G and irradiating it with the laser L, thereby processing the workpiece 2 according to a predetermined pattern.
In the following description, cutting work will be described as an example of processing.
ノズル4の先端部4bには、アタッチメント部材20が取り付けられる。前述したように、炉内構造物のような加工対象物2は数mもの深さに位置しており、また液中に供給されたアシストガスにより多量の気泡が発生し、作業中に、ノズル4の先端部4bと加工対象物2の表面との距離を目視で確認しながら一定に保つことは難しいが、このようなアタッチメント部材20を先端部4bに取り付けることにより、このような課題を好適に解消することができる。 An attachment member 20 is attached to the tip 4b of the nozzle 4. As mentioned above, the workpiece 2, such as a furnace internal structure, is located several meters deep, and the assist gas supplied into the liquid generates a large amount of bubbles, making it difficult to visually check and maintain a constant distance between the tip 4b of the nozzle 4 and the surface of the workpiece 2 during operation. However, by attaching such an attachment member 20 to the tip 4b, these issues can be effectively resolved.
アタッチメント部材20は、ノズル4の先端部4bが加工対象物2に対向配置されたときに、先端部4bと加工対象物2との間にある空間S(すなわちアシストガスGが供給されることで形成される空洞)を囲むように構成される。具体的には図2に示すように、加工作業時には、ノズル4は、アタッチメント部材20が加工対象物2の表面に接触するように操作され、アタッチメント部材20、ノズル4の先端部4b、及び、加工対象物2の表面によって空間Sが形成される。前述したように先端部4bからはアシストガスGが供給され、空間SはアシストガスGによって充填される。 When the tip 4b of the nozzle 4 is positioned facing the workpiece 2, the attachment member 20 is configured to surround the space S (i.e., the cavity formed by the supply of assist gas G) between the tip 4b and the workpiece 2. Specifically, as shown in FIG. 2, during processing, the nozzle 4 is operated so that the attachment member 20 comes into contact with the surface of the workpiece 2, and the space S is formed by the attachment member 20, the tip 4b of the nozzle 4, and the surface of the workpiece 2. As described above, assist gas G is supplied from the tip 4b, and the space S is filled with assist gas G.
アタッチメント部材20は加工対象物2の表面に接触することにより、空間Sには周囲からの水の侵入が防止される。好適には、アタッチメント部材20と加工対象物2の表面との間には隙間が生じないことが好ましいが、少なからず隙間が生じている場合であっても、ノズル4の先端部4bから圧縮空気がアシストガスGとして供給されるため、空間Sの圧力によって周囲からの水の侵入が良好に防止される。先端部4bから射出されるレーザLは、このようにアシストガスGによって充填された空間Sを通って加工対象物2の表面に至るため、水中を通過せずレーザ減衰が生じない。
尚、図2では、レーザLが照射されることで加工対象物2に形成された切断溝25が示されている。また空間Sに充填されたアシストガスGの一部は、切断溝25を通って、加工対象物2の裏面側に吹き抜けている様子が示されている。
The attachment member 20 comes into contact with the surface of the workpiece 2, thereby preventing water from entering the space S from the surroundings. Preferably, no gap is formed between the attachment member 20 and the surface of the workpiece 2, but even if a gap is formed to some extent, compressed air is supplied from the tip 4b of the nozzle 4 as assist gas G, and the pressure in the space S effectively prevents water from entering from the surroundings. The laser L emitted from the tip 4b passes through the space S filled with assist gas G in this way and reaches the surface of the workpiece 2, so that the laser does not pass through water and does not attenuate.
2 shows a cut groove 25 formed in the workpiece 2 by irradiation with the laser L. Also shown is a state in which a portion of the assist gas G filled in the space S passes through the cut groove 25 and blows through to the back side of the workpiece 2.
またノズル4は軸方向Cが加工対象物2の表面に対して傾斜するように操作される。これは、先端部4bから軸方向Cに沿って射出されるレーザLが、加工対象物2の表面から反射し、その反射光を先端部4bが直接受けないようにするためである。これに対応して、アタッチメント部材20のうち加工対象物2に対向する端面が軸方向Cに対して傾斜するように形成される。これにより、上記理由によってノズル4を傾斜して操作した場合に、アタッチメント部材20と、加工対象物2の表面との間に隙間が生じることを軽減し、空間に対する周囲からの水の侵入を効果的に抑制できる。 The nozzle 4 is also operated so that its axial direction C is inclined relative to the surface of the workpiece 2. This is to prevent the laser L emitted from the tip 4b along the axial direction C from reflecting off the surface of the workpiece 2 and directly receiving the reflected light from the tip 4b. Correspondingly, the end face of the attachment member 20 facing the workpiece 2 is formed so as to be inclined relative to the axial direction C. This reduces the occurrence of a gap between the attachment member 20 and the surface of the workpiece 2 when the nozzle 4 is operated at an angle for the reasons described above, effectively preventing water from entering the space from the surrounding area.
図2に示すアタッチメント部材20は、空間Sを周方向に沿って囲む側壁22を有する。側壁22には、空間Sと外部とを連通する少なくとも1つの開孔24が設けられる。本実施形態では、側壁22のうち端面の近傍に周方向に沿って複数の開孔24が設けられる。仮に空間Sの圧力が過大になると、空間Sの圧力によってアタッチメント部材20の端面が、加工対象物2の表面から浮き上がり、周囲から空間Sに水が浸入するおそれがある。それに対して本実施形態では、このように側壁22に開孔24が設けられることにより、空間Sに供給されたアシストガスGの一部が開孔24を介して外部に逃がすことで、空間Sの圧力を適切に保つことができる。 The attachment member 20 shown in FIG. 2 has a sidewall 22 that circumferentially surrounds the space S. The sidewall 22 has at least one opening 24 that connects the space S to the outside. In this embodiment, multiple openings 24 are provided in the sidewall 22 along the circumferential direction near the end face. If the pressure in the space S becomes excessive, the pressure in the space S may cause the end face of the attachment member 20 to lift off the surface of the workpiece 2, causing water to enter the space S from the surrounding area. In contrast, in this embodiment, by providing the openings 24 in the sidewall 22 in this manner, a portion of the assist gas G supplied to the space S can escape to the outside through the openings 24, thereby maintaining an appropriate pressure in the space S.
またレーザLを用いた切断加工では、レーザLを照射して加工対象物2が溶融して発生するドロスを、切断溝25を介して外部の液中に適切に排出する必要がある(仮にドロスの排出が良好に行われないと、空間SにアシストガスGによる気相が安定して形成されたとしても良好な切断加工速度を実現することができない)。本実施形態では、空間SにアシストガスGを供給することで、空間Sにおける流体力(圧力)を適切に付与できる。特に側壁22に設けられる開口24による圧損抵抗を適切に設計することにより、空間SからのアシストガスGの逃し量が適正化され、裏面まで貫通する流量を十分に確保でき、空間Sにおける流体力(圧力)を適切に保つことができる。このようにアシストガスGは空間Sに対する周囲からの液体の侵入防止を図って気相を安定的に形成することで、安定な空間Sを形成できる。これにより、アシストガスの勢いが高いまま(速度が大きい状態で)切断溝25を通過し、その勢いをもってドロスを吹き飛ばすように振る舞うことで、切断溝25からドロスを良好に排出することができる。 Furthermore, when cutting using a laser L, dross generated when the workpiece 2 is melted by irradiating the laser L must be properly discharged into the external liquid through the cutting groove 25 (if dross discharge is not performed properly, good cutting speeds cannot be achieved even if a stable gas phase is formed in the space S by the assist gas G). In this embodiment, by supplying assist gas G to the space S, the fluid force (pressure) in the space S can be appropriately applied. In particular, by appropriately designing the pressure drop resistance of the openings 24 provided in the side wall 22, the amount of assist gas G escaping from the space S is optimized, ensuring a sufficient flow rate penetrating to the back surface and maintaining an appropriate fluid force (pressure) in the space S. In this way, the assist gas G prevents liquid from entering the space S from the surroundings and stably forms a gas phase, thereby forming a stable space S. As a result, the assist gas passes through the cutting groove 25 with high momentum (high speed) and acts to blow away the dross with that momentum, allowing the dross to be efficiently discharged from the cutting groove 25.
尚、側壁22に設けられる開孔24の数、大きさ、配置及び形状は、例えば空間Sに供給されるアシストガスGの圧力に応じて適宜設計変更可能である。 The number, size, arrangement, and shape of the openings 24 provided in the side wall 22 can be appropriately modified in design, for example, depending on the pressure of the assist gas G supplied to the space S.
またアタッチメント部材20は、ノズル4に対して軸方向Cに沿って移動可能に構成される(図2の矢印aを参照)。そのため加工対象物2の表面の凹凸があったり、ノズル4の操作が上下方向にずれたとしても、アタッチメント部材20の軸方向Cに沿った移動が許容されることにより、アタッチメント部材20が加工対象物2の表面から乖離して隙間が生じ、周囲から空間に水が浸入(又は空間からアシストガスGが漏洩)することを防止できる。 The attachment member 20 is also configured to be movable along the axial direction C relative to the nozzle 4 (see arrow a in Figure 2). Therefore, even if the surface of the workpiece 2 is uneven or the operation of the nozzle 4 is shifted up or down, the attachment member 20 is allowed to move along the axial direction C, preventing the attachment member 20 from moving away from the surface of the workpiece 2, creating a gap and preventing water from entering the space from the surrounding area (or assist gas G from leaking from the space).
ノズル4の先端部4bは、一端側が他端側に比べて外径が大きくなるように構成される。具体的には、先端部4bは、本体部4a側に位置する小径部4b1と、小径部4b1より径方向サイズが大きな大径部4b2とを備えて構成される。小径部4b1と大径部4b2との間には、両者の径方向サイズの違いに対応する段差部4b3が形成されている。 The tip 4b of the nozzle 4 is configured so that one end has a larger outer diameter than the other end. Specifically, the tip 4b is configured with a small diameter portion 4b1 located on the main body 4a side and a large diameter portion 4b2 that is larger in radial size than the small diameter portion 4b1. A step portion 4b3 is formed between the small diameter portion 4b1 and the large diameter portion 4b2 to correspond to the difference in radial size between the two portions.
アタッチメント部材20は、このような構造を有する先端部4bに対して、軸方向Cに沿って移動可能に取り付けられる。アタッチメント部材20は、先端部4bのうち小径部4b1側(他端側)の内径が、大径部4b2側(一端側)の外径より小さく形成される。これにより、アタッチメント部材20は軸方向Cに沿って段差部4b3に当接するまで移動可能となるように移動範囲が規制される。これにより、アタッチメント部材20の軸方向Cに沿った移動を許容しつつ、ノズル4の先端部4bからの脱落を効果的に防止できる。 The attachment member 20 is attached to the tip portion 4b having this structure so as to be movable along the axial direction C. The attachment member 20 is formed so that the inner diameter of the small diameter portion 4b1 side (other end side) of the tip portion 4b is smaller than the outer diameter of the large diameter portion 4b2 side (one end side). This restricts the movement range of the attachment member 20 so that it can move along the axial direction C until it abuts against the stepped portion 4b3. This allows the attachment member 20 to move along the axial direction C, while effectively preventing it from falling off the tip portion 4b of the nozzle 4.
尚、アタッチメント部材20は、先端部4bに対する軸方向Cに沿った移動が円滑に行えるように、先端部4bに対して摺動抵抗が小さく、また優れた耐熱性なる材料(例えば金属やセラミックスなど)から形成されてもよい。
またアタッチメント部材20は、比較的比重が大きな材料から形成されていてもよい。例えば、アタッチメント部材20は、加工対象物2が浸漬される液体より比重が大きな材料から形成される。この場合、空間SにアシストガスGが充填した場合に、加工対象物2の表面からアタッチメント部材20の浮き上がりを抑制し、アタッチメント部材20と加工対象物2の表面との接触状態を良好に確保できる。
Furthermore, the attachment member 20 may be formed from a material (such as metal or ceramics) that has low sliding resistance relative to the tip portion 4b and excellent heat resistance, so that it can move smoothly along the axial direction C relative to the tip portion 4b.
The attachment member 20 may also be made of a material with a relatively high specific gravity. For example, the attachment member 20 is made of a material with a higher specific gravity than the liquid in which the workpiece 2 is immersed. In this case, when the space S is filled with the assist gas G, the attachment member 20 is prevented from floating up from the surface of the workpiece 2, and good contact between the attachment member 20 and the surface of the workpiece 2 can be ensured.
またアタッチメント部材20の端面側の端部は、軸方向Cに沿った断面において、曲面状に形成されてもよい。これにより、加工対象物2の表面を切削方向に移動する際に、アタッチメント部材20が接触する加工対象物2の表面に凹凸がある場合であっても、アタッチメント部材20の端部が曲面状に形成されることで、端部が凹凸に引っかかることなく、アタッチメント部材20がスムーズに軸方向Cに沿って移動し、凹凸の影響を吸収できる。 The end of the attachment member 20 on the end face side may be formed into a curved surface in cross section along the axial direction C. As a result, even if the surface of the workpiece 2 that the attachment member 20 comes into contact with is uneven when moving in the cutting direction across the surface, the curved end of the attachment member 20 prevents the end from getting caught on the unevenness, allowing the attachment member 20 to move smoothly along the axial direction C and absorb the effects of the unevenness.
このような構成を有するアタッチメント部材20は、図3に示すように、軸方向Cに沿って分割可能な複数の部材20a、20bが組み合わされて構成されてもよい。図3では、複数の部材20a、20bはそれぞれ半円筒形状を有しており、互いにボルトなどの締結部材(不図示)によって組み合わされることで、図2に示す構成が実現される(図3では、当該締結部材が挿入される締結穴部26が示されている)。このように、アタッチメント部材20を複数の部材20a、20bの組み合わせとして構成することで、ノズル4に対する脱着を容易にすることができる。 As shown in Figure 3, an attachment member 20 having such a configuration may be formed by combining multiple members 20a, 20b that can be separated along the axial direction C. In Figure 3, the multiple members 20a, 20b each have a semi-cylindrical shape, and are combined with each other using fastening members (not shown) such as bolts to achieve the configuration shown in Figure 2 (Figure 3 shows fastening holes 26 into which the fastening members are inserted). In this way, by configuring the attachment member 20 as a combination of multiple members 20a, 20b, it is possible to easily attach and detach the attachment member 20 to and from the nozzle 4.
図4は図2の第1変形例を概略的に示す断面図である。尚、図4ではアタッチメント部材20の構成をわかりやすく示すために、アタッチメント部材20のうち加工対象物2側の端面が軸方向Cに対して略垂直にしているが、図2と同様に、軸方向Cに対して傾斜するように構成してもよい。 Figure 4 is a cross-sectional view schematically showing the first modified example of Figure 2. Note that in Figure 4, to clearly show the configuration of the attachment member 20, the end face of the attachment member 20 facing the workpiece 2 is approximately perpendicular to the axial direction C, but it may also be configured to be inclined with respect to the axial direction C, as in Figure 2.
第1変形例では、アタッチメント部材20は、軸方向Cに沿って設けられた付勢部材30を介して、ノズル4に支持される。ノズル4の先端部4bは、前述したように小径部4b1及び大径部4b2によって形成される段差部4b3を有しており、付勢部材30は段差部4b3とアタッチメント部材20との間に設けられる。 In the first variant, the attachment member 20 is supported by the nozzle 4 via a biasing member 30 arranged along the axial direction C. As described above, the tip 4b of the nozzle 4 has a stepped portion 4b3 formed by a small diameter portion 4b1 and a large diameter portion 4b2, and the biasing member 30 is arranged between the stepped portion 4b3 and the attachment member 20.
これにより、加工対象物2の表面に凹凸がある場合に、アタッチメント部材20が付勢部材30の付勢力に抗して軸方向Cに沿って移動が許容されることで、凹凸の影響を柔軟に吸収することができる。また付勢部材30の付勢力によってアタッチメント部材20が加工対象物2の表面に押し付けられるため、両者の接触状態を良好に維持し、周囲から空間への水の侵入を防止できる。 As a result, if the surface of the workpiece 2 is uneven, the attachment member 20 is allowed to move along the axial direction C against the biasing force of the biasing member 30, allowing the effects of the unevenness to be flexibly absorbed. Furthermore, because the biasing force of the biasing member 30 presses the attachment member 20 against the surface of the workpiece 2, good contact between the two is maintained, preventing water from entering the space from the surrounding area.
尚、図4では付勢部材30としてばね機構を例示しているが、これに限られない。また図4では、ノズル4から空間Sに供給されるアシストガスGの流れを矢印bで示しており、ノズル4の本体部4aの内部を軸方向Cに沿ってアシストガスGが空間Sに導入され、アタッチメント部材20の側壁22に設けられた開孔24から外部に向けて抜け出る様子が示されている。 Note that while Figure 4 illustrates a spring mechanism as an example of the biasing member 30, this is not limited to this. Also in Figure 4, the flow of assist gas G supplied from the nozzle 4 to the space S is indicated by arrow b, and the assist gas G is shown being introduced into the space S along the axial direction C inside the main body 4a of the nozzle 4 and escaping to the outside through an opening 24 provided in the side wall 22 of the attachment member 20.
図5は図2の第2変形例を概略的に示す断面図である。尚、図5ではアタッチメント部材20の構成をわかりやすく示すために、アタッチメント部材20のうち加工対象物2側の端面が軸方向Cに対して略垂直にしているが、図2と同様に、軸方向Cに対して傾斜するように構成してもよい。 Figure 5 is a cross-sectional view schematically illustrating the second modified example of Figure 2. Note that in Figure 5, to clearly show the configuration of the attachment member 20, the end face of the attachment member 20 facing the workpiece 2 is approximately perpendicular to the axial direction C, but it may also be configured to be inclined with respect to the axial direction C, as in Figure 2.
第2変形例では、アタッチメント部材20の側壁22の少なくとも一部が、所定の開口率を有するメッシュ部材40として構成されている。メッシュ部材40は所定のパターンで開口が形成された網状部材や多孔胴であってもよく、図2に示すように開孔24が設けられたアタッチメント部材20と同様に、空間に供給されたアシストガスGの一部を外部に逃がすことで、空間の圧力を適切に保つことができる。 In the second variant, at least a portion of the side wall 22 of the attachment member 20 is configured as a mesh member 40 with a predetermined opening ratio. The mesh member 40 may be a net-like member or a porous body with openings formed in a predetermined pattern, and similar to the attachment member 20 with openings 24 as shown in Figure 2, it is possible to maintain an appropriate pressure in the space by allowing a portion of the assist gas G supplied to the space to escape to the outside.
図6は図2の第3変形例を概略的に示す断面図であり、図7は図6のアタッチメント部材20を抽出して示す斜視図である。尚、図6及び図7ではアタッチメント部材20の構成をわかりやすく示すために、アタッチメント部材20のうち加工対象物2側の端面が軸方向Cに対して略垂直にしているが、図2と同様に、軸方向Cに対して傾斜するように構成してもよい。 Figure 6 is a cross-sectional view showing a schematic representation of the third modified example of Figure 2, and Figure 7 is a perspective view showing the attachment member 20 of Figure 6. Note that in Figures 6 and 7, to clearly show the configuration of the attachment member 20, the end face of the attachment member 20 facing the workpiece 2 is shown to be approximately perpendicular to the axial direction C, but it may also be configured to be inclined with respect to the axial direction C, as in Figure 2.
第3変形例では、図6に示すように、アタッチメント部材20は、軸方向Cに沿った断面において、空間を外部に連通し、延在方向が少なくとも1回以上変化するラビリンス構造を有する連通路50を有する。 In the third variant, as shown in Figure 6, the attachment member 20 has a communication passage 50 in a cross section along the axial direction C that connects the space to the outside and has a labyrinth structure in which the extension direction changes at least once.
この変形例では、アタッチメント部材20は外側部材52及び内側部材54を備え、連通路50は外側部材52及び内側部材54の間にある隙間として構成されている。外側部材52は、ノズル4の先端部4bの縁に沿って加工対象物2側に延び、加工対象物2に対向する端面に径方向内側に向けて延びるフランジ部56を有する。内側部材54は、軸方向Cから見た場合に、外側部材52より径方向内側に配置されており、外側部材52のフランジ部56より小径で軸方向Cに沿って延びる略円筒形状のうち、ノズル4の先端部4b側の端部に部分的に径方向外側に向けて延びる突出部58を有する。突出部58は、図7に示すように、周方向に沿って90度間隔で設けられる。
尚、突出部58が周方向に沿って設けられる間隔は、前述の90度の他に、例えば45度、60度、120度、180度などに設定してもよい。
In this modified example, the attachment member 20 includes an outer member 52 and an inner member 54, and the communication passage 50 is configured as a gap between the outer member 52 and the inner member 54. The outer member 52 extends toward the workpiece 2 along the edge of the tip 4b of the nozzle 4 and has a flange portion 56 extending radially inward on its end surface facing the workpiece 2. When viewed from the axial direction C, the inner member 54 is disposed radially inward from the outer member 52. The inner member 54 has a generally cylindrical shape with a smaller diameter than the flange portion 56 of the outer member 52 and extending along the axial direction C, and has a protrusion 58 at its end on the tip 4b side of the nozzle 4 that partially extends radially outward. As shown in FIG. 7 , the protrusions 58 are provided at 90-degree intervals along the circumferential direction.
The intervals at which the protrusions 58 are provided in the circumferential direction may be set to, for example, 45 degrees, 60 degrees, 120 degrees, 180 degrees, etc., in addition to the aforementioned 90 degrees.
このような構成を有するアタッチメント部材20では、内側部材54の端部が外側部材52より外側に突出しており、加工対象物2の表面から受ける力に応じて、内側部材54は軸方向Cに沿ってノズル4の先端部4bに固定される外側部材52に対して相対的に移動が許容される。この内側部材54の移動範囲は、内側部材54の突出部58が外側部材52のフランジ部56に当接することで規制され、内側部材54の外側部材52からの脱落が防止される。 In the attachment member 20 having this configuration, the end of the inner member 54 protrudes outward beyond the outer member 52, and the inner member 54 is allowed to move along the axial direction C relative to the outer member 52, which is fixed to the tip 4b of the nozzle 4, in response to the force received from the surface of the workpiece 2. The range of movement of the inner member 54 is restricted by the protruding portion 58 of the inner member 54 abutting against the flange portion 56 of the outer member 52, preventing the inner member 54 from falling off the outer member 52.
連通路50は外側部材52及び内側部材54の間にある隙間として構成されており、図6に示すように、延在方向が少なくとも1回以上変化するラビリンス構造を有する。このようなラビリンス構造は一例であり、その構造に応じた連通路50を流れるアシストガスGは流動抵抗を受ける。図6では、ノズル4の先端部4bの内側を通って空間Sに導入されるアシストガスGの流れが矢印cで示されるとともに、空間Sからラビリンス構造を介して外部に抜け出るアシストガスGの流れが矢印dで示されている。これにより、連通路50のラビリンス構造によって、前述の実施形態における開孔24と同様に、アタッチメント部材によって囲まれる空間に供給されたアシストガスGを適宜逃がすことで、空間Sの圧力を適正値に維持するとともに、外部からの水の侵入を好適に防止できる。 The communicating passage 50 is configured as a gap between the outer member 52 and the inner member 54, and as shown in FIG. 6, has a labyrinth structure in which the extension direction changes at least once. This labyrinth structure is one example, and the assist gas G flowing through the communicating passage 50 experiences flow resistance depending on the structure. In FIG. 6, arrow c indicates the flow of assist gas G being introduced into the space S through the inside of the tip 4b of the nozzle 4, while arrow d indicates the flow of assist gas G escaping from the space S to the outside via the labyrinth structure. As a result, the labyrinth structure of the communicating passage 50 allows assist gas G supplied to the space surrounded by the attachment member to escape appropriately, similar to the opening 24 in the previous embodiment, thereby maintaining the pressure in the space S at an appropriate value and effectively preventing water from entering from the outside.
図8は図2の第4変形例を示す断面図である。尚、図8ではアタッチメント部材20の構成をわかりやすく示すために、アタッチメント部材20のうち加工対象物2側の端面が軸方向Cに対して略垂直にしているが、図2と同様に、軸方向Cに対して傾斜するように構成してもよい。 Figure 8 is a cross-sectional view showing a fourth modified example of Figure 2. Note that in Figure 8, to clearly show the configuration of the attachment member 20, the end face of the attachment member 20 facing the workpiece 2 is approximately perpendicular to the axial direction C, but it may also be configured to be inclined with respect to the axial direction C, as in Figure 2.
第4変形例は、第3変形例に比べて、アタッチメント部材20を構成する内側部材54が、軸方向Cに沿って設けられた付勢部材30を介して、ノズル4に支持される点で異なる(その他の構成は、第3変形例と共通であるため、ここでは詳述を省略する)。 The fourth variant differs from the third variant in that the inner member 54 constituting the attachment member 20 is supported by the nozzle 4 via a biasing member 30 arranged along the axial direction C (other configurations are the same as the third variant, so detailed description will be omitted here).
これにより、加工対象物2の表面に凹凸があったり、ノズル4を支持する支持部材(不図示)が上下に変動した場合に、アタッチメント部材20のうち内側部材54が付勢部材30の付勢力に抗して軸方向Cに沿って移動が許容されることで、凹凸の影響を柔軟に吸収することができる。また付勢部材30の付勢力によってアタッチメント部材20の内側部材54が加工対象物2の表面に押し付けられるため、両者の接触状態を良好に維持し、周囲から空間への水の侵入を防止できる。 As a result, if the surface of the workpiece 2 is uneven or if the support member (not shown) supporting the nozzle 4 moves up and down, the inner member 54 of the attachment member 20 is allowed to move along the axial direction C against the biasing force of the biasing member 30, thereby flexibly absorbing the effects of the unevenness. Furthermore, because the biasing force of the biasing member 30 presses the inner member 54 of the attachment member 20 against the surface of the workpiece 2, good contact between the two is maintained, preventing water from entering the space from the surrounding area.
図9は図2の第5変形例を概略的に示す断面図であり、図10は図9のアタッチメント部材20をノズル4とともに示す斜視図である。尚、図9及び図10ではアタッチメント部材20の構成をわかりやすく示すために、アタッチメント部材20のうち加工対象物2側の端面が軸方向Cに対して略垂直にしているが、図2と同様に、軸方向Cに対して傾斜するように構成してもよい。 Figure 9 is a cross-sectional view showing a schematic representation of the fifth modified example of Figure 2, and Figure 10 is a perspective view showing the attachment member 20 of Figure 9 together with the nozzle 4. Note that in Figures 9 and 10, to clearly show the configuration of the attachment member 20, the end face of the attachment member 20 facing the workpiece 2 is shown to be approximately perpendicular to the axial direction C, but it may also be configured to be inclined with respect to the axial direction C, as in Figure 2.
第5変形例では、アタッチメント部材20は、ノズル4の先端部4bを少なくとも部分的に覆うように設けられた弾性体として構成される。 In the fifth variant, the attachment member 20 is configured as an elastic body that at least partially covers the tip 4b of the nozzle 4.
弾性体は受ける力に応じて変形可能であるため、アタッチメント部材20が接触する加工対象物2の表面に接触した場合には、表面から受ける力によって軸方向Cに沿って変形する。これにより、アタッチメント部材20を加工対象物2の表面に良好に接触させ、両者の間に隙間が生じることを防止することで、周囲から空間への水の侵入を効果的に抑制できる。また加工対象物2の表面に凹凸がある場合にも、凹凸から受ける力によって弾性体が軸方向に沿って変形することで凹凸による影響を吸収することができる。 The elastic body is deformable in response to the force it receives, so when the attachment member 20 comes into contact with the surface of the workpiece 2, it deforms along the axial direction C due to the force it receives from the surface. This allows the attachment member 20 to make good contact with the surface of the workpiece 2, preventing gaps from forming between the two and effectively preventing water from entering the space from the surrounding area. Furthermore, even if the surface of the workpiece 2 is uneven, the force it receives from the unevenness causes the elastic body to deform along the axial direction, absorbing the effects of the unevenness.
アタッチメント部材20を形成する弾性体は、例えば所定の開口率を有してもよい。この場合、前述の実施形態における開孔24やメッシュ部材40と同様に、アタッチメント部材20によって囲まれる空間に供給されたアシストガスGを適宜逃がすことで、空間の圧力を適正値に維持するとともに、外部からの水の侵入を好適に防止できる。図9では、ノズル4の先端部4bの内側を通って空間Sに導入されるアシストガスGの流れが矢印cで示されるとともに、空間Sから弾性体を介して外部に抜け出るアシストガスGの流れが矢印eで示されている。 The elastic body forming the attachment member 20 may have, for example, a predetermined opening ratio. In this case, similar to the apertures 24 and mesh member 40 in the above-described embodiment, the assist gas G supplied to the space surrounded by the attachment member 20 can be appropriately released, thereby maintaining the pressure in the space at an appropriate value and effectively preventing the intrusion of water from the outside. In Figure 9, the flow of assist gas G introduced into the space S through the inside of the tip 4b of the nozzle 4 is indicated by arrow c, and the flow of assist gas G escaping from the space S to the outside through the elastic body is indicated by arrow e.
このような弾性体は、例えば、図9に示すように、所定の開口率を有する多孔体のような材料から構成されていてもよい。また図10に示すように、メッシュ部材40を例えば浮き輪状に成型したものを、ノズル4の先端部4bに沿ってリング状に形成してもよい。 Such an elastic body may be made of a porous material with a predetermined opening ratio, as shown in Figure 9. Alternatively, as shown in Figure 10, the mesh member 40 may be molded into the shape of a life jacket, for example, and formed into a ring shape along the tip 4b of the nozzle 4.
以上説明したように上記各実施形態によれば、アタッチメント部材20によって囲まれるノズル4の先端部4bと加工対象物2との間の空間に、安定的にアシストガスGを確保することができ、レーザLによる加工性能を良好に維持可能な液中レーザ加工装置1を提供することができる。 As described above, according to each of the above embodiments, it is possible to provide a submerged laser processing device 1 that can stably secure assist gas G in the space between the tip 4b of the nozzle 4, which is surrounded by the attachment member 20, and the workpiece 2, and that can maintain good processing performance using the laser L.
その他、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態を適宜組み合わせてもよい。 In addition, the components in the above-described embodiments may be replaced with well-known components as appropriate, and the above-described embodiments may be combined as appropriate, without departing from the spirit of this disclosure.
上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。 The contents described in each of the above embodiments can be understood, for example, as follows:
(1)一態様に係る液中レーザ加工装置は、
液中でアシストガス(G)を供給しながらレーザ(L)を照射することにより加工対象物(2)を加工するための液中レーザ加工装置(1)であって、
軸方向(C)に沿って延在する本体部(4a)、及び、前記アシストガスの供給、及び、前記レーザの照射が可能な先端部(4b)を有するノズル(4)と、
前記先端部に取り付けられ、前記ノズルが前記加工対象物に対向配置されたときに、前記先端部と前記加工対象物との間にある空間(S)を囲むように構成されたアタッチメント部材(20)と、
を備え、
前記アタッチメント部材は、前記ノズルに対して前記軸方向に沿って移動、又は、変形可能である。
(1) A submerged laser processing apparatus according to one aspect includes:
A submerged laser processing device (1) for processing a workpiece (2) by irradiating the workpiece with a laser (L) while supplying an assist gas (G) in the liquid, comprising:
a nozzle (4) having a main body (4a) extending along an axial direction (C) and a tip (4b) through which the assist gas can be supplied and the laser can be irradiated;
an attachment member (20) attached to the tip portion and configured to surround a space (S) between the tip portion and the workpiece when the nozzle is positioned opposite the workpiece;
Equipped with
The attachment member is movable or deformable along the axial direction relative to the nozzle.
上記(1)の態様によれば、ノズルの先端部にアタッチメント部材が取り付けられる。アタッチメント部材は、ノズルに対して軸方向に沿って移動又は変形が許容された構成を有するため、アタッチメント部材を加工対象物に接触させながら横移動させた場合に、加工対象物の表面に凹凸があったとしても、アタッチメント部材が表面から乖離して隙間から周囲にアシストガスが漏洩することを防止できる。そのため、アタッチメント部材によって囲まれるノズルの先端部と加工対象物との間の空間には、安定的にアシストガスを確保することができ、レーザによる加工性能を良好に維持することができる。 According to aspect (1) above, an attachment member is attached to the tip of the nozzle. The attachment member is configured to be able to move or deform along the axial direction relative to the nozzle. Therefore, when the attachment member is moved laterally while in contact with the workpiece, even if the workpiece has an uneven surface, the attachment member can be prevented from moving away from the surface and causing assist gas to leak into the surrounding area through gaps. Therefore, a stable supply of assist gas can be secured in the space between the nozzle tip and the workpiece, which is surrounded by the attachment member, and good laser processing performance can be maintained.
(2)他の態様では、上記(1)の態様において、
前記アタッチメント部材は、前記空間を囲む側壁(22)を有し、
前記側壁には、前記空間と外部とを連通する少なくとも1つの開孔(24)が設けられる。
(2) In another aspect, in the above aspect (1),
The attachment member has a side wall (22) that surrounds the space,
The side wall is provided with at least one opening (24) that connects the space to the outside.
上記(2)の態様によれば、アタッチメント部材は、ノズルの先端部と加工対象物との間にある空間を囲む側壁を有して構成される。この側壁には少なくとも1つの開孔が設けられており、ノズルから空間に供給されたアシストガスの一部が開孔を介して外部に逃げることができ、空間にアシストガスが過度に溜まって空間の圧力が上昇し、アタッチメント部材が加工対象物の表面から浮き上がることを効果的に防止できる。 According to the above aspect (2), the attachment member is configured with a side wall that surrounds the space between the tip of the nozzle and the workpiece. This side wall has at least one opening, allowing a portion of the assist gas supplied from the nozzle to the space to escape to the outside through the opening, effectively preventing the attachment member from floating above the surface of the workpiece due to an excessive accumulation of assist gas in the space, which would increase the pressure in the space.
(3)他の態様では、上記(2)の態様において、
前記アタッチメント部材は、前記ノズルが前記加工対象物に対向配置されたときに、前記加工対象物に対向する端面が前記軸方向に対して傾斜するように形成される。
(3) In another aspect, in the aspect (2),
The attachment member is formed so that, when the nozzle is disposed facing the workpiece, the end face facing the workpiece is inclined with respect to the axial direction.
上記(3)の態様によれば、加工対象物に対してノズルが傾斜した姿勢を有する場合においても、アタッチメント部材の端面が傾斜することで、アタッチメント部材と加工対象物との間に隙間が生じることを防止できる。 According to aspect (3) above, even when the nozzle is tilted relative to the workpiece, the inclined end face of the attachment member prevents a gap from forming between the attachment member and the workpiece.
(4)他の態様では、上記(2)又は(3)の態様において、
前記ノズルは、前記先端部が設けられた一端側が他端側に比べて外径が大きくなるように構成され、
前記アタッチメント部材は、前記他端側の内径が前記ノズルの前記一端側の外径より小さく形成されることにより、前記アタッチメント部材の前記ノズルに対する前記軸方向に沿った移動範囲が規制される。
(4) In another aspect, in the above aspect (2) or (3),
the nozzle is configured so that one end where the tip portion is provided has a larger outer diameter than the other end,
The attachment member is formed so that the inner diameter of the other end side is smaller than the outer diameter of the one end side of the nozzle, thereby restricting the range of movement of the attachment member along the axial direction relative to the nozzle.
上記(4)の態様によれば、一端側が他端側に比べて外径が大きくなるように構成されたノズルに対して、アタッチメント部材の他端側における内径が、ノズルの一端側の外径より小さく形成される。これにより、アタッチメント部材の前記ノズルに対する軸方向に沿った移動範囲が規制され、ノズルからアタッチメント部材が脱落することを防止できる。 According to aspect (4) above, for a nozzle configured so that one end has a larger outer diameter than the other end, the inner diameter of the other end of the attachment member is smaller than the outer diameter of the one end of the nozzle. This restricts the axial movement range of the attachment member relative to the nozzle, preventing the attachment member from falling off the nozzle.
(5)他の態様では、上記(2)の態様において、
前記アタッチメント部材は、前記軸方向に沿った断面において、前記空間を外部に連通し、延在方向が少なくとも1回以上変化するラビリンス構造を有する連通路(50)を有する。
(5) In another aspect, in the aspect (2),
The attachment member has, in a cross section along the axial direction, a communication passage (50) that connects the space to the outside and has a labyrinth structure in which the extending direction changes at least once.
上記(5)の態様によれば、アタッチメント部材は空間を外部に連通する連通路を有する。連通路は、延在方向が少なくとも1回以上変化するラビリンス構造を有することにより、アタッチメント部材によって囲まれる空間に供給されたアシストガスを適切な流路抵抗で外部に逃がすことができる。 According to aspect (5) above, the attachment member has a communication passage that connects the space to the outside. The communication passage has a labyrinth structure in which the extension direction changes at least once, allowing the assist gas supplied to the space surrounded by the attachment member to escape to the outside with appropriate flow resistance.
(6)他の態様では、上記(2)から(5)のいずれか一態様において、
前記アタッチメント部材は、前記軸方向に沿って設けられた付勢部材(30)を介して、前記ノズルに支持される。
(6) In another aspect, in any one of the above (2) to (5),
The attachment member is supported by the nozzle via a biasing member (30) provided along the axial direction.
上記(6)の態様によれば、アタッチメント部材が付勢部材を介してノズルに支持される。これにより、加工対象物の表面に凹凸がある場合にアタッチメント部材が付勢部材の付勢力に抗して軸方向に沿って移動することで凹凸の影響を柔軟に吸収するとともに、付勢部材の付勢力によってアタッチメント部材の加工対象物の表面に対する接触状態を良好に維持できる。 According to the above aspect (6), the attachment member is supported on the nozzle via the biasing member. As a result, if the surface of the workpiece is uneven, the attachment member moves axially against the biasing force of the biasing member, flexibly absorbing the effects of the unevenness, and the biasing force of the biasing member allows the attachment member to maintain good contact with the surface of the workpiece.
(7)他の態様では、上記(2)から(6)のいずれか一態様において、
前記アタッチメント部材は、前記軸方向に沿って分割可能な複数の部材(20a、20b)が組み合わされて構成される。
(7) In another aspect, in any one of the above (2) to (6),
The attachment member is configured by combining a plurality of members (20a, 20b) that can be separated along the axial direction.
上記(7)の態様によれば、ノズルの先端部に取り付けられるアタッチメント部材は、複数の部材が組み合わされて構成されることにより、ノズルに対する脱着が容易となる。 According to aspect (7) above, the attachment member attached to the tip of the nozzle is made up of a combination of multiple members, making it easy to attach and detach from the nozzle.
(8)他の態様では、上記(1)の態様において、
前記アタッチメント部材は、前記先端部を少なくとも部分的に覆うように設けられた弾性体である。
(8) In another aspect, in the aspect (1),
The attachment member is an elastic body provided so as to at least partially cover the tip portion.
上記(8)の態様によれば、アタッチメント部材は、弾性体から構成される。アタッチメント部材が接触する加工対象物の表面に凹凸がある場合には、凹凸から受ける力によって弾性体が軸方向に沿って変形することで凹凸による影響を吸収し、アタッチメント部材と加工対象物との隙間から空間に液体が真有することを効果的に防止できる。 According to aspect (8) above, the attachment member is made of an elastic body. If the surface of the workpiece with which the attachment member comes into contact is uneven, the elastic body deforms along the axial direction due to the force from the unevenness, absorbing the influence of the unevenness and effectively preventing liquid from entering the space through the gap between the attachment member and the workpiece.
(9)他の態様では、上記(8)の態様において、
前記弾性体は所定の開孔率を有する多孔体である。
(9) In another aspect, in the aspect (8),
The elastic body is a porous body having a predetermined porosity.
上記(9)の態様によれば、アタッチメント部材が有する弾性体が多孔体として構成される。これにより、ノズルから空間に供給されたアシストガスの一部が、弾性体が有する開孔を介して外部に逃げることができ、空間にアシストガスが過度に溜まって空間の圧力が上昇し、アタッチメント部材が加工対象物の表面から浮き上がることを効果的に防止できる。 According to the above aspect (9), the elastic body of the attachment member is configured as a porous body. This allows a portion of the assist gas supplied from the nozzle to the space to escape to the outside through the openings in the elastic body, effectively preventing the attachment member from floating above the surface of the workpiece due to an increase in pressure in the space caused by excessive accumulation of assist gas in the space.
(10)他の態様では、上記(1)から(9)のいずれか一態様において、
前記軸方向に沿った断面において、前記アタッチメント部材の端部が曲面状に形成される。
(10) In another aspect, in any one of the above (1) to (9),
In a cross section along the axial direction, the end of the attachment member is formed into a curved surface.
上記(10)の態様によれば、アタッチメント部材が接触する加工対象物の表面に凹凸がある場合、アタッチメント部材の端部が曲面状に形成されることで、端部が凹凸に引っかかることなくスムーズに軸方向に沿って移動又は変形することができる。 According to the above aspect (10), if the surface of the workpiece that the attachment member comes into contact with is uneven, the end of the attachment member is formed into a curved surface, allowing the end to move or deform smoothly along the axial direction without getting caught on the unevenness.
(11)他の態様では、上記(1)から(10)のいずれか一態様において、
前記ノズルは、前記加工対象部材を切断加工するために前記レーザを照射する。
(11) In another aspect, in any one of the above (1) to (10),
The nozzle irradiates the laser to cut the workpiece.
上記(11)の態様によれば、液中で加工対象物をレーザで切断加工する、いわゆるレーザ切断加工作業を効果的に行うことができる液中レーザ加工装置を実現できる。 According to the above aspect (11), it is possible to realize a submerged laser processing device that can effectively perform so-called laser cutting operations, which involve cutting an object to be processed in liquid with a laser.
1 液中レーザ加工装置
2 加工対象物
4 ノズル
4a 本体部
4b1 小径部
4b2 大径部
4b3 段差部
4b 先端部
6 伝送ファイバ
8 レーザ発振器
10 アシストガス供給系
12 コンプレッサ
14 フィルタ
16 空配盤
18 供給管
20 アタッチメント部材
20a 部材
22 側壁
24 開孔
26 ボルト
30 付勢部材
40 メッシュ部材
50 連通路
52 外側部材
54 内側部材
56 フランジ部
58 突出部
C 軸方向
G アシストガス
L レーザ
S 空間
1 Submerged laser processing device 2 Workpiece 4 Nozzle 4a Main body 4b1 Small diameter portion 4b2 Large diameter portion 4b3 Step portion 4b Tip portion 6 Transmission fiber 8 Laser oscillator 10 Assist gas supply system 12 Compressor 14 Filter 16 Air distribution board 18 Supply pipe 20 Attachment member 20a Member 22 Side wall 24 Opening 26 Bolt 30 Pressurizing member 40 Mesh member 50 Communication passage 52 Outer member 54 Inner member 56 Flange portion 58 Protrusion C Axial direction G Assist gas L Laser S Space
Claims (12)
軸方向に沿って延在する本体部、及び、前記軸方向に沿って前記アシストガスの供給、及び、前記レーザの照射が可能な先端部を有するノズルと、
前記先端部に取り付けられ、前記ノズルが前記加工対象物に対向配置されたときに、前記先端部と前記加工対象物との間にある空間を囲むように構成されたアタッチメント部材と、
を備え、
前記アタッチメント部材は、前記ノズルに対して前記軸方向に平行に移動可能であり、前記加工対象物に対向する端面が前記軸方向の垂直面に対して傾斜するように形成される、液中レーザ加工装置。 A submerged laser processing apparatus for processing an object by irradiating a laser while supplying an assist gas in liquid, comprising:
a nozzle having a main body extending along an axial direction and a tip end through which the assist gas can be supplied and the laser can be irradiated along the axial direction;
an attachment member attached to the tip portion and configured to surround a space between the tip portion and the workpiece when the nozzle is disposed opposite the workpiece;
Equipped with
The attachment member is movable relative to the nozzle in a direction parallel to the axial direction , and an end face facing the workpiece is formed so as to be inclined with respect to a plane perpendicular to the axial direction.
軸方向に沿って延在する本体部、及び、前記軸方向に沿って前記アシストガスの供給、及び、前記レーザの照射が可能な先端部を有するノズルと、
前記先端部に取り付けられ、前記ノズルが前記加工対象物に対向配置されたときに、前記先端部と前記加工対象物との間にある空間を囲むように構成されたアタッチメント部材と、
を備え、
前記アタッチメント部材は、前記ノズルに対して前記軸方向に沿って移動可能であり、前記空間を囲む側壁を有し、
前記側壁のうち前記加工対象物に対向する端面側には、前記軸方向に対して周方向に沿って前記空間と外部とを連通することにより、前記空間に供給された前記アシストガスの一部を前記外部に逃がすように形成された複数の開孔が部分的に設けられる、液中レーザ加工装置。 A submerged laser processing apparatus for processing an object by irradiating a laser while supplying an assist gas in liquid, comprising:
a nozzle having a main body extending along an axial direction and a tip end through which the assist gas can be supplied and the laser can be irradiated along the axial direction;
an attachment member attached to the tip portion and configured to surround a space between the tip portion and the workpiece when the nozzle is disposed opposite the workpiece;
Equipped with
the attachment member is movable along the axial direction relative to the nozzle and has a sidewall surrounding the space;
An in-liquid laser processing device in which a plurality of openings are partially provided on the end face of the side wall facing the workpiece, connecting the space to the outside along the circumferential direction relative to the axial direction, thereby allowing a portion of the assist gas supplied to the space to escape to the outside.
前記側壁のうち前記端面側には、前記軸方向に対して周方向に沿って前記空間と外部とを連通することにより、前記空間に供給された前記アシストガスの一部を前記外部に逃がすように形成された複数の開孔が設けられる、請求項1に記載の液中レーザ加工装置。 The attachment member has a side wall that surrounds the space,
The liquid laser processing device of claim 1, wherein the end face side of the side wall has a plurality of openings formed to connect the space to the outside along a circumferential direction relative to the axial direction, thereby allowing a portion of the assist gas supplied to the space to escape to the outside.
前記アタッチメント部材は、前記他端側の内径が前記ノズルの前記一端側の外径より小さく形成されることにより、前記アタッチメント部材の前記ノズルに対する前記軸方向に沿った移動範囲が規制される、請求項1から4のいずれか一項に記載の液中レーザ加工装置。 the nozzle is configured so that one end where the tip portion is provided has a larger outer diameter than the other end,
5. The submerged laser processing device according to claim 1, wherein the inner diameter of the attachment member on the other end side is smaller than the outer diameter of the one end side of the nozzle, thereby restricting the range of movement of the attachment member along the axial direction relative to the nozzle.
The submerged laser processing device according to claim 1 , wherein the nozzle irradiates the laser to cut the workpiece.
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