(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光を発生するレーザー発振器と、被加工物に噴流液体を噴射するノズルと、このノズルに前記噴流液体を供給する液体供給手段と、を有し、前記ノズルから噴射された噴流液柱内に導かれたレーザー光によって被加工物を加工するレーザー加工装置であって、
前記ノズルと前記被加工物との間に配置され前記ノズルを保護するプロテクタキャップと、
前記ノズルと前記プロテクタキャップとの間に形成される空間にエアを供給するエア供給手段と、を備え、
前記プロテクタキャップは、前記噴流液柱が通過可能な流通路を有し、
前記プロテクタキャップと前記ノズルとの間の前記空間の前記ノズル側の面及び前記プロテクタキャップ側の面の少なくとも一部は、前記空間内側に向かって突出する凸形状部で境界付けられる、
ことを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項２】
前記エア供給手段は、前記ノズルの噴射口の周囲で前記空間に連通して前記空間内にエアを供給するエア供給口と、前記流通路の周囲で前記空間に連通して前記空間内からエアを排出するエア排出口と、を備える、
請求項１に記載のレーザー加工装置。
【請求項３】
前記エア供給口は、前記ノズル側の前記凸形状部の最も突出した位置よりも前記ノズル側に位置し、
前記エア排出口は、前記プロテクタキャップ側の前記凸形状部の最も突出した位置よりも前記プロテクタキャップ側に位置する、
請求項２に記載のレーザー加工装置。
【請求項４】
前記空間の前記ノズル側の前記凸形状部は、前記ノズルの前記空間に露出する面、または前記ノズルを支持するノズル押さえの前記空間に露出する面に形成される、
請求項１から請求項３の何れか１項に記載のレーザー加工装置。
【請求項５】
前記空間の前記ノズル側及び前記プロテクタキャップ側の前記凸形状部は、円柱形または円錐台形である、
請求項１から請求項４のいずれか1項に記載のレーザー加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー加工装置に関し、特に、ノズルから噴射された噴流液柱内に導かれたレーザー光によって被加工物を加工するレーザー加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ノズルから噴射された噴流液柱内に導かれたレーザー光によって被加工物を加工するレーザー加工装置の一例として、例えば特許文献１や特許文献２に記載されるものが知られている。
【０００３】
特許文献１に記載されるレーザー加工装置は、被加工物に水を噴射すると共に水柱に導かれたレーザー光で被加工物を加工するが、被加工物に当たってはね返った水がノズルに付着して水柱の流れを乱すのを防止するために、ノズルと被加工物との間に、ノズルを保護するプロテクタを設けている。このプロテクタは、薄板で構成され、加工を開始する際にレーザー加工装置に取り付けた後、水柱に導かれたレーザー光で、水柱及びレーザー光の通過する孔を形成する。このような方法で孔を加工することにより、プロテクタを水柱及びレーザー光の通過位置に位置合わせする必要がなく、プロテクタの取付作業が簡単になる。
【０００４】
また、特許文献２に記載されるレーザー加工装置では、液体室ハウジング下方にエア導入ハウジングを設け、エア流入口からエア導入ハウジング内にエアを導入する。エア導入ハウジング内に導入されたエアは、エア導入ハウジングに形成されたパイプ内を通過し、パイプ内を通る液柱を囲繞して液柱を整流する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２２１２６５号公報
【特許文献２】特開２０１１−１２５８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述の特許文献１のレーザー加工装置では、プロテクタに最初に孔加工を施す際、プロテクタに孔が形成されるまでの間に、プロテクタとノズルとの間の空間に水が溜まってしまう。この溜まった水は、ノズルから噴射される水柱の流れを乱す可能性がある。
また、特許文献２のレーザー加工装置では、被加工物に当たった液体や加工時に発生するドロス等を排出するためにエア流量を大きくしようとすると、大きな流量のエアによって液柱が乱れ、加工効率が低下する場合がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、液柱の良好な整流効果を得られるレーザー加工装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明は、レーザー光を発生するレーザー発振器と、被加工物に噴流液体を噴射するノズルと、このノズルに前記噴流液体を供給する液体供給手段と、を有し、ノズルから噴射された噴流液柱内に導かれたレーザー光によって被加工物を加工するレーザー加工装置であって、ノズルと被加工物との間に配置されノズルを保護するプロテクタキャップと、ノズルとプロテクタキャップとの間に形成される空間にエアを供給するエア供給手段と、を備え、プロテクタキャップは、噴流液柱が通過可能な流通路を有し、プロテクタキャップとノズルとの間の空間のノズル側の面及びプロテクタキャップ側の面の少なくとも一部は、空間内側に向かって突出する凸形状部で境界付けられる、ことを特徴としている。
【０００９】
このように構成された本発明においては、液体供給手段から供給された液体がノズルから噴射されて噴流液柱を形成し、この噴流液柱内に導かれたレーザー光は、被加工物に到達して被加工物を加工する。エア供給手段によって空間に供給されたエアは、空間内及びプロテクタキャップの流通路を通る間に噴流液柱の周りを囲んで噴流液柱を整流する。
【００１０】
ノズルと被加工物との間にプロテクタキャップが設けられているので、被加工物に当たった液体がはね返ってノズルに付着するのが防止される。これにより、ノズルから噴射される噴流液柱が乱れるのが防止される。
また、プロテクタキャップとノズルとの間の空間のプロテクタキャップ側の面の少なくとも一部が、空間内側に向かって突出する凸形状部で境界付けられているので、噴射液柱が例えば加工初期に乱れて噴流液体がプロテクタキャップの流通路を通らず空間内に残ったり、はね返った液滴が流通路を通って空間に侵入しても、噴流液体がプロテクタキャップ側の凸形状部に沿って空間外側（被加工物側）に向かって移動するので、液体が流通路を塞ぐのが防止される。したがって、空間内に入った液体による噴流液柱の乱れが防止される。
【００１１】
更に、空間のプロテクタキャップ側の面及びノズル側の面の両方が、空間内側に向かって突出する凸形状部で境界付けられているので、空間内に入ったエアが両側の凸形状部に案内されて流れ、ノズルから噴射された噴流液柱に直接当たりにくくなる。これにより、エア流量を増大してもエアによる噴流液柱の乱れが防止され、加工効率が低下するのが抑制される。
【００１２】
本発明において、好ましくは、エア供給手段は、ノズルの噴射口の周囲で空間に連通して空間内にエアを供給するエア供給口と、流通路の周囲で空間に連通して空間内からエアを排出するエア排出口と、を備える。
このように構成された本発明においては、エア供給手段のエア供給口が、ノズルの噴射口の周囲で空間に連通し、エア排出口が、流通路の周囲で空間に連通するので、エア供給口から空間内に供給されたエアは、ノズル側の面の凸形状部にガイドされながらプロテクタキャップ側に流れ、その後プロテクタキャップ側の面の凸形状部にガイドされて、エア排出口から排出される。空間内に供給されたエアが、ノズルから流通路を通る噴流液柱に直接当たるのを抑制することができるので、噴流液柱の乱れを防止しながらエア流量を増大させることができる。エア流量の増大により、空間内への液滴やドロスの侵入をより確実に防止し、被加工物上の液体やドロスの排除をより効率よく行うことができる。
また、エア排出口が設けられているので、空間内に液体が入った場合でも、エア排出口からエアと共に液体を排出することができるから、空間内に液体が溜まるのを防止することができる。
【００１３】
本発明において、好ましくは、エア供給口は、ノズル側の凸形状部の最も突出した位置よりもノズル側に位置し、エア排出口は、プロテクタキャップ側の凸形状部の最も突出した位置よりもプロテクタキャップ側に位置する。
このように構成された本発明においては、エア供給口がノズル側の凸形状部の最も突出した位置よりもノズル側に位置し、エア排出口がプロテクタキャップ側の凸形状部の最も突出した位置よりもプロテクタキャップ側に位置するので、エア供給口を出たエア、及びエア排出口に入る前のエアが、凸形状部に沿って移動しやすくなり、空間内のエアの移動を効果的に制御することができる。
【００１４】
本発明において、好ましくは、空間のノズル側の凸形状部は、ノズルの空間に露出する面、またはノズルを支持するノズル押さえの空間に露出する面に形成される。
また、本発明において、好ましくは、空間のノズル側及びプロテクタキャップ側の凸形状部は、円柱形または円錐台形である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るレーザー加工装置の全体概略図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るレーザー加工装置の一部拡大図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係るレーザー加工装置の一部拡大図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係るレーザー加工装置の一部拡大図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係るレーザー加工装置の一部拡大図である。
【図６】本発明の第５実施形態に係るレーザー加工装置の一部拡大図である。
【図７】本発明の第６実施形態に係るレーザー加工装置の一部拡大図である。
【図８】本発明の第７実施形態に係るレーザー加工装置の一部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面を参照して説明する。なお、第２実施形態以降では、第１実施形態と同様の構成には、図面に第１実施形態と同一符号を付し、その説明を簡略化または省略する。
【００１７】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係るレーザー加工装置１の全体概略図である。なお、図１における上下方向を本実施形態におけるレーザー加工装置１の上下方向として説明する。
図１に示すように、本実施形態のレーザー加工装置１は、レーザー加工ヘッド２と、このレーザー加工ヘッド２を通って被加工物Ｗにレーザーを照射する光学装置４と、被加工物Ｗに噴流液体である水を高圧で噴射するための液体噴射手段６と、噴射された液柱を整流するための整流手段８と、を備えている。
【００１８】
レーザー加工ヘッド２は、略円筒形状に形成されたハウジング１０を備え、ハウジング１０内の上方には光学装置４の一部が収容され、ハウジング１０内の下方には液体噴射手段６の一部が設けられている。ハウジング１０の内部下方には、噴流液柱Ｆを噴射するためのノズル孔１２が形成されたノズル１４が設けられている。ノズル１４は、その下方をノズル押さえ１５によって支持され固定されている。ノズル孔１２は、ノズル１４の中央に、上下方向に貫通している。ノズル孔１２は、上部が円柱形に、また下部が下方に向かって末広がりとなる円錐台に形成されている。
【００１９】
光学装置４は、所定の位置にレーザーを集光させるレーザー光学系１６と、レーザー光学系１６にレーザーを入射させるレーザー発振器１８とを備える。
レーザー光学系１６は、レーザー発振器１８から出射されたレーザーを光ファイバ等でレーザー加工ヘッド２に導くと共に、このレーザーをレーザー加工ヘッド２内のノズル１孔２の上端の開口近傍の位置で集光させるように構成されている。なお、図１においては、レーザー光学系１６は一部を模式化して図示しており、レーザーを最終的に集光させる１枚の集光レンズ２０のみ示している。
【００２０】
レーザー発振器１８は、所定強度のレーザーを生成するように構成されている。本実施形態においては、レーザーとしてグリーンレーザーを使用しているが、水に吸収されにくい吸収率の低いレーザーであれば、その種類は任意に選択することができる。
グリーンレーザーは、２倍波(ＳＨＧ)ＹＡＧレーザーであり、波長が５３２ｎｍである。グリーンレーザーは、ＹＡＧレーザー(波長１０６４ｎｍ)やＣＯ2レーザー(波長１０．６μｍ)と異なり、水を通過しやすい特徴を有するため、噴流液体として安価で入手が容易な水を使用する場合には、レーザーの伝搬効率を向上させることができる。また、水に吸収され難いため、熱レンズの発生を抑制することで、レーザー加工ヘッド２内のノズル孔１２の開口近傍の位置に精度よくレーザーを導くことが容易となる。このため、ノズル１４の損傷を防止するとともに、安定した加工品質を確保することができる。
【００２１】
液体噴射手段６は、液体供給源２２と、液体供給源２２からの液体からイオンを除去する等の処理を行う液体処理装置２４と、液体供給源２２から供給された液体をレーザー加工ヘッド２に圧送する高圧ポンプ２６と、高圧ポンプ２６とレーザー加工ヘッド２の間に設けられ、液体から不純物等を除去するための高圧フィルタ２８と、レーザー加工ヘッド２内に形成され、高圧ポンプ２６から送られた高圧の液体をノズル１４に導く液体流路３０と、を備える。本実施形態では、液体として水を採用している。
【００２２】
図２は、本発明の第１実施形態に係るレーザー加工装置１の一部拡大図である。この図２に示すように、整流手段８は、ノズル１４の下方でハウジング１０に固定されるとともに、被加工物Ｗに当たってはね返った水や加工時に発生するドロスからノズル１４を保護するためのプロテクタキャップ３２と、ノズル押さえ１５とプロテクタキャップ３２との間に形成された空間３４内にエアを供給するエア供給手段３６と、を備える。
【００２３】
プロテクタキャップ３２は、略円柱状に形成され、ハウジング１０の下部開口に挿入され保持されている。プロテクタキャップ３２の上面３８には、上方に突出する円柱状の凸形状部４０が形成されている。この凸形状部４０の直径は、プロテクタキャップ３２の直径より小さく、したがって、プロテクタキャップ３２の上面３８は、凸形状部４０の周りに、凸形状部４０よりも下方に位置する環状の平面が形成された、段差を有する形状となっている。プロテクタキャップ３２の中央には、上下方向軸線に沿って噴流液柱Ｆ及びレーザー光が通過する流通路４２が形成されている。プロテクタキャップ３２の下面は、下方に突出する円錐台形に形成されている。なお、流通路４２の直径は、エアを一定流量吐出することができ、それにより被加工物Ｗからの水やドロスのはね返りが空間３４内に侵入するのを防止することができるように、０．３〜１ｍｍの範囲内であることが望ましい。
【００２４】
ノズル押さえ１５の下面４４には、下方に突出する円柱状の凸形状部４６が形成されている。この凸形状部４６の直径は、ノズル押さえ１５の直径よりも小さく、したがって、ノズル押さえ１５の下面４４は、凸形状部４６の周りに、凸形状部４６よりも上方に位置する環状の平面が形成された、段差を有する形状となっている。ノズル押さえ１５の中央には、上下軸線に沿って噴流液柱Ｆ及びレーザー光が通過するための貫通孔４８が形成されている。
なお、ノズル押さえ１５の凸形状部４６の下面と、プロテクタキャップ３２の凸形状部４０の上面との間の距離Ｌは、１〜３ｍｍの範囲内に設定されることが好ましい。
【００２５】
以上のようなプロテクタキャップ３２の上面３８の凸形状部４０と、ノズル押さえ１５の下面４４の凸形状部４６により、プロテクタキャップ３２とノズル押さえ１５との間の空間３４は、上下軸線方向に直交する方向（図１の紙面に垂直な方向）から見て、断面略Ｈ字形に形成され、その上面、即ちノズル１４側の面、及び下面、即ちプロテクタキャップ３２側の面、がそれぞれ空間内側に凹んだ形状となっている。
【００２６】
エア供給手段３６は、エア供給源５０と、エア供給源５０から供給される圧縮空気の圧力を制御するエアコントローラ５２と、エアを空間３４内に供給するためのエア供給通路５４と、空間３４内のエアを外部に排出するためのエア排出通路５６と、を有する。
エア供給通路５４は、ハウジングブロック１０内に形成された主通路５８と、主通路５８と連通し、ノズル１４の周囲に全周にわたって環状に形成された分配通路６０と、分配通路６０に等間隔に複数（本実施形態では４つ）設けられ、分配通路６０と空間３４とを連通する連通路６２とを有する。連通路６２は、ノズル加工ヘッド２の上下方向軸線に平行に延び、ノズル押さえ１５の下面４４の、凸形状部４６より外側の位置において開口するエア供給口６４を形成している。したがって、エア供給口６４は、ノズル押さえ１５の貫通孔４８の外周側で、且つ貫通孔４８の下端、即ち凸形状部４６の下端よりも上方に位置している。
【００２７】
エア排出通路５６は、プロテクタキャップ３２の外周に上下方向軸線に平行な方向に貫通する、周方向に等間隔で形成された複数（本実施形態では４つ）の溝によって形成されている。したがって、エア排出通路５６一方の端部は、プロテクタキャップ３２の上面３８の、凸形状部４０より外側の位置において開口するエア排出口６６を形成している。つまり、エア排出口６６は、プロテクタキャップ３２の流通路４２の外周側で、且つ流通路４２の上端、即ち凸形状部４０の上端よりも下方に位置している。
エア排出通路５６の他方の端部は、プロテクタキャップ３２の下面に開口し、これによりエア排出通路５６は、空間３４とレーザー加工ヘッド２の外側とを連通している。
【００２８】
このように構成された本実施形態によるレーザー加工装置１は、次のように動作する。
被加工物Ｗをレーザー加工する場合には、被加工物Ｗをノズル１２の下方の載置台Ｔに載置する。次に、レーザー発振器１８からレーザーを出射させると、レーザーは、レーザー光学系１６に入射し、レーザー加工ヘッド２内に導かれる。レーザーは、レーザー光学系１６の集光レンズ２０等によって、ノズル孔１２の上端開口の位置近傍に集光される。
一方、液体噴射手段６は、液体供給源２２からの水を高圧ポンプ２６で圧送し、液体流路３０を通ってノズル１４から噴流液柱Ｆを被加工物Ｗに向かって噴出する。なお、このとき、噴出された噴流液柱Ｆの径は、ノズル孔１２の孔径よりもわずかに大きくなる。噴流液柱Ｆは、ノズル押さえ１５の貫通孔４８及びプロテクタキャップ３２の流通路４２を通って被加工物Ｗに到達する。レーザー光学系１６によってノズル孔１２の上端開口近傍に集光されたレーザーは、噴流液柱Ｆ内を全反射しながら噴流液柱Ｆに導かれ、被加工物Ｗまで到達して被加工物Ｗをレーザー加工する。
【００２９】
整流手段８は、エア供給源５０からエアを供給し、このエアは、エア供給通路５４を通ってエア供給口６４から空間３４に供給される。空間３４内に入ったエアは、ノズル押さえ１５の下面４４の凸形状部４６の外面及びプロテクタキャップ３２の上面３８の凸形状部４０の外面で案内されながら下方に流れ、ノズル押さえ１５の貫通孔４８を出た噴流液柱Ｆを囲んで噴流液柱Ｆの流れを整える。また、空間３４内のエアは、プロテクタキャップ３２の流通路４２内にも入り、噴流液柱Ｆの周りを囲んでその流れを整えるとともに、プロテクタキャップ３２から出た後は、被加工物Ｗに当たった水や加工時に発生したドロス等を被加工物Ｗ上から排除する。空間３４内のエアのうち、流通路４２を通らないエアは、エア排出口６６からエア排出通路５６を通って外部に排出される。
【００３０】
このように構成された本実施形態によれば、次のような優れた効果を得ることができる。
ノズル１４の下方にプロテクタキャップ３２が設けられているので、噴流液柱Ｆが被加工物にＷに当たってはね返っても、水滴がノズル１４に付着するのを防止することができる。これにより、ノズル１４から噴射される噴流液柱Ｆの乱れを防止することができる。
【００３１】
ノズル１４とプロテクタキャップ３２との間の空間３４にエア供給手段３６によってエアを供給するので、ノズル１４から噴射された噴流液柱Ｆがエアによって整流され、より安定した噴流液柱Ｆが得られる。これにより、噴流液柱Ｆに導光されるレーザー光の伝搬効率が向上するため、レーザー加工装置１の加工能力を向上させることができる。
【００３２】
ノズル１４とプロテクタキャップ３２の間の空間３４が、ノズル押さえ１５の下面４４の凸形状部４６とプロテクタキャップ３２の上面３８の凸形状部４０とによって境界付けられ、したがって空間３４の上下面が内側に凹んだ形状となっているので、エア供給口６４から供給されたエアが、凸形状部４６，４０によって案内されながら下方に流れ、噴流液柱Ｆに直接当たらない。したがって、空間３４に供給されたエアが噴流液柱Ｆの流れを乱すのを防止することができるので、乱れのない安定した噴流液柱Ｆが得られる。
【００３３】
また、凸形状部４６，４０により、エアが噴流液柱Ｆに直接当たって噴流液柱Ｆを乱すのを防止することができるため、空間３４に供給するエアの流量を従来よりも増やすことができる。これにより、流通路４２から噴流液柱Ｆと共に噴射されたエアが被加工物Ｗ上の水やドロスをより効果的に排除することができる。
更に、プロテクタキャップ３２の凸形状部４０により、万が一空間３４に水が入った場合でも、流通路４２の周りに水が溜まりにくい。これにより、流通路４２に水が付着するのを防止することができる。
【００３４】
エア供給口６４が、ノズル押さえ１５の凸形状部４６の周囲に位置し、エア排出口６６がプロテクタキャップ３２の凸形状部４０の周囲に位置するので、空間３４内で噴流液柱Ｆの周りに上下方向のエアの流れが生じやすく、噴流液柱Ｆを乱すことなく整流することができる。
また、エア排出口６６がプロテクタキャップ３２の凸形状部４０の周囲に位置するので、万が一、水が空間３４内に入っても、水をエア排出口６６からエアと共に排出することができる。
【００３５】
エア供給口６４がノズル押さえ１５の凸形状部４６の下端よりも上方に位置し、エア排出口６６がプロテクタキャップ３２の凸形状部４０の上端よりも下方に位置するので、空間３４内のエアが凸形状部４６，４０の外面で案内されやすく、空間３４内のエアの流れを制御しやすくなる。
【００３６】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係るレーザー加工装置７０について説明する。第２実施形態に係るレーザー加工装置７０は、第１実施形態に係るレーザー加工装置１とは、エア排出通路の構成が異なる他は、第１実施形態に係るレーザー加工装置１と同様の構成である。
図３は、本発明の第２実施形態に係るレーザー加工装置７０の一部拡大図である。図３に示すように、レーザー加工装置７０のエア排出通路７２は、空間３４の下端において、ハウジング１０に複数（本実施形態では４つ）形成されている。したがって、エア排出口７４は、ハウジング１０の内面に開口する。エア排出通路７２は、ノズル１４の中心軸線から放射状に、且つ外側に向かって下方に傾斜しており、ハウジング１０の外面に開口している。
【００３７】
このような第２実施形態に係るレーザー加工装置７０の構造によれば、第１実施形態と同様の効果が得られる他、エア排出通路７２がハウジング１０に形成され、ハウジング１０の外側の側面に開口しているので、エア排出通路７２から排出されたエアが、被加工物Ｗに当たらない。したがって、空間３４内に侵入した水等がエアと共にエア排出通路７２から排出された場合でも、排出物が被加工物Ｗの加工に与える影響を低減することができる。
【００３８】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係るレーザー加工装置８０について説明する。第３実施形態に係るレーザー加工装置８０は、第１実施形態に係るレーザー加工装置１とは、凸形状部の形状が異なる他は、第１実施形態に係るレーザー加工装置１と同様の構造である。
【００３９】
図４は、本発明の第３実施形態に係るレーザー加工装置８０の一部拡大図である。図４に示すように、レーザー加工装置８０のノズル押さえ８２の下面８４の中央には、下方に突出する円錐台形の凸形状部８６が形成されている。凸形状部８６の周囲には、凸形状部８６よりも上方に位置する、環状の平面部が形成されている。ここで、凸形状部８６の円錐台形を中心軸線に沿って切った場合の断面二等辺三角形の角度αは、本実施形態では１２０°である。なお、この角度αは、好ましくは、０°（つまり円柱形）〜１５０°、より好ましくは９０°〜１５０°の範囲内に設定される。
また、プロテクタキャップ８８の上面９０の中央には、上方に突出する円錐台形の凸形状部９２が形成されている。この凸形状部９２は、プロテクタキャップ８８の外周付近まで形成されており、その外周は、エア排出口６６の外縁まで延びている。したがって、凸形状部９２の周囲には、エア排出口６６の直径とほぼ同じ幅の環状の平面が形成されている。ここで、凸形状部９２の円錐台形を中心軸線に沿って切った場合の断面二等辺三角形の角度βは、本実施形態では１２０°である。なお、この角度βは、好ましくは、０°（つまり円柱形）〜１５０°、より好ましくは９０°〜１５０°の範囲内に設定される。
【００４０】
ノズル押さえ８２の下面８４及びプロテクタキャップ８８の上面９０の形状に境界付けられることにより、空間９４は、上下面が凸形状部８６，９２によって空間内側に凹んだ形状となっている。
このような構造の第３実施形態に係るレーザー加工装置８０は、エア供給口６４を出たエアが、ノズル押さえ８２の凸形状部８６に沿って移動するので、貫通孔４８から出た噴流液柱Ｆにエア供給口６４から出たエアを直接当てることなく、噴流液柱Ｆを整流することができる。
【００４１】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態に係るレーザー加工装置１００について説明する。第４実施形態にかかるレーザー加工装置１００は、第１実施形態に係るレーザー加工装置１とは、凸形状部の形状が異なる他は、第１実施形態に係るレーザー加工装置１と同様の構造である。
【００４２】
図５は、本発明の第４実施形態にかかるレーザー加工装置１００の一部拡大図である。図５に示すように、レーザー加工装置１００のノズル押さえ１０２の下面１０４の中央には、下方に突出する円錐台形の凸形状部１０６が形成されている。凸形状部１０６の周囲には、凸形状部１０６よりも上方に位置する、環状の平面部が形成されている。ここで、凸形状部１０６の円錐台形を中心軸線に沿って切った場合の断面二等辺三角形の角度αは、本実施形態では４０°である。
また、プロテクタキャップ１０８の上面１１０の中央には、上方に突出する円柱形の凸形状部１１２が形成されている。この凸形状部１１２の直径は、流通路４２の直径の２倍程度であり、この凸形状部１１２の周囲には、凸形状部１１２よりも下方に位置する、環状の平面が形成されている。
【００４３】
ノズル押さえ１０２の下面１０４及びプロテクタキャップ１０８の上面１１０の形状に境界付けられることにより、空間１１４の上下面は、凸形状部１０６，１１２によって空間内側に凹んだ形状となっている。
このような構造の第４実施形態に係るレーザー加工装置１００では、上記のような空間１１４の形状により、前述と同様の効果が得られる。
【００４４】
［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態に係るレーザー加工装置１２０について説明する。第５実施形態に係るレーザー加工装置１２０は、第１実施形態に係るレーザー加工装置１とは、凸形状部の形状が異なる他は、第１実施形態に係るレーザー加工装置１と同様の構造である。
【００４５】
図６は、本発明の第５実施形態に係るレーザー加工装置１２０の一部拡大図である。図６に示すように、レーザー加工装置１２０のノズル押さえ１２２は、第３実施形態に係るレーザー加工装置８０のノズル押さえ８２と同様に、円錐台形の凸形状部１２４を有する。
また、プロテクタキャップ１２６の上面１２８の中央には、上方に突出する円錐台形の凸形状部１３０が形成されている。この凸形状部１３０の周囲には、凸形状部１３０よりも下方に位置する、環状の平面が形成されている。ここで、凸形状部１３０の円錐台形を中心軸線に沿って切った場合の断面二等辺三角形の角度βは、本実施形態では９０°である。
【００４６】
ノズル押さえ１２２の下面１２３及びプロテクタキャップ１２６の上面１２８の形状に境界付けられることにより、空間１３２の上下面は、凸形状部１２４，１３０によって空間内側に凹んだ形状となっている。
このような構造の第５実施形態に係るレーザー加工装置１２０では、上記のような空間１３２の形状により、前述と同様の効果が得られる。
【００４７】
［第６実施形態］
次に、本発明の第６実施形態に係るレーザー加工装置１４０について説明する。第６実施形態に係るレーザー加工装置１４０は、第１実施形態に係るレーザー加工装置１とは、プロテクタキャップの凸形状部の形状が異なる他は、第１実施形態に係るレーザー加工装置１と同様の構造である。
【００４８】
図７は、本発明の第６実施形態に係るレーザー加工装置１４０の一部拡大図である。図７に示すように、レーザー加工装置１４０のプロテクタキャップ１４２の上面１４４の中央には、第３実施形態のプロテクタキャップ８８と同様の、上方に突出する円錐台形の凸形状部１４６が形成されている。
したがって、ノズル押さえ１５の下面４４及びプロテクタキャップ１４２の上面１４４の形状に境界付けられることにより、空間１４８の上下面は、凸形状部４６，１４６によって空間内側に凹んだ形状となっている。
このような構造の第６実施形態に係るレーザー加工装置１４０では、上記のような空間１４８の形状により、前述と同様の効果が得られる。
【００４９】
［第７実施形態］
次に、本発明の第７実施形態に係るレーザー加工装置１５０について説明する。第７実施形態に係るレーザー加工装置１５０は、第１実施形態に係るレーザー加工装置１とは、ノズル及びノズル押さえの形状が異なる他は、第１実施形態に係るレーザー加工装置１と同様の構造である。
【００５０】
図８は、本発明の第７実施形態に係るレーザー加工装置１５０の一部拡大図である。図８に示すように、レーザー加工装置１５０のノズル１５２の下面の中央には、下方に突出する円柱状の凸形状部１５６が形成されている。この凸形状部１５６は、ノズル押さえ１５８に形成された取付孔１６０内に挿入され、ノズル押さえ１５８の下面から突出している。したがって、空間１６２の上面は、ノズル押さえ１５８の下面１６４と、ノズル１５２の凸形状部１５６によって境界付けられており、空間１６２の上下面は、凸形状部１５６，４０により、内側に凹んだ形状となっている。
このような構造の第７実施形態に係るレーザー加工装置１５０では、上記のような空間１６２の形状により、前述と同様の効果が得られる。
【００５１】
本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、例えば、前述の各実施形態で空間上方（ノズル側）の凸形状部及びプロテクタキャップ側の凸形状部が種々挙げられたが、これらの形状の組み合わせは任意に設定することができる。また、凸形状部は、円柱形、円錐台形に限らず、空間内に突出する形状であれば良く、例えば半球状であってもよい。
【００５２】
凸形状部は、前述の実施形態では、ノズルまたはノズル押さえの下面、及びプロテクタキャップの上面の一部から空間内部に突出するように形成されていたが、これに限らず、例えばノズルまたはノズル押さえの下面、及びプロテクタキャップの上面の全部が空間内側に向かって突出するように形成されていてもよい。要するに、凸形状部は、空間の上下面の少なくとも一部に形成されていればよい。
【００５３】
エア供給口は、前述の実施形態では、ノズル押さえの下面に形成されていたが、これに限らず、噴流液柱が空間内に噴射される位置または凸形状部の最も空間側に突出した位置、つまり前述の実施形態ではノズル押さえの貫通孔またはノズルの下面よりも上方の位置であれば、例えばハウジングの空間に露出する内面等、任意の箇所に形成することができる。また、エア供給口は、空間に供給されるエアが噴射された噴流液柱に直接当たらない位置であれば、必ずしも噴流液柱が空間内に噴射される位置または凸形状部の最も空間側に突出した位置よりも上方の位置でなくてもよい。
【００５４】
また、同様に、エア排出口は、第１実施形態等ではプロテクタキャップの上面に形成されていたが、これに限らず、プロテクタキャップの流通路の空間への開口位置または凸形状部の最も空間側に突出した位置よりも下方の位置であれば、例えば第２実施形態のプロテクタキャップのように、ハウジングの内面に形成してもよい。また、エア排出口は、エア供給口から供給されたエアが噴流液柱に直接当たることなくエア排出口まで案内される位置であれば、必ずしも流通路の空間への開口位置または凸形状部の最も空間側に突出した位置よりも下方の位置でなくてもよい。
【実施例１】
【００５５】
第３実施形態の構造のレーザー加工装置８０で、レーザー加工ヘッド２の下方にガラス板を配置して噴流液柱Ｆを噴射し、レーザー加工ヘッド２の最下方の位置、即ちプロテクタキャップ８８の下面とガラス板との間の距離を、噴流液柱Ｆが散らない距離である２５ｍｍに設定した。また、ノズル孔１２の直径を６０μｍ、噴流液体の噴射圧力を２５ＭＰａとした。
上記の条件下で、整流手段８を作動させ、噴流液柱Ｆを乱すことなくエアの流量をどの程度まで上げることができるかを確認した。
【実施例２】
【００５６】
実施例１のレーザー加工装置において、プロテクタキャップ８８側の凸形状部９２の角度βを９０°としたレーザー加工装置を用いて実施例１と同じ実験を行った。
【実施例３】
【００５７】
実施例１のレーザー加工装置において、プロテクタキャップ８８側の凸形状部９２の形状を円柱状とした構造のレーザー加工装置を用いて実施例１と同じ実験を行った。
【実施例４】
【００５８】
第６実施形態の構造のレーザー加工装置１４０を用いて実施例１と同じ実験を行った。
【実施例５】
【００５９】
実施例４のレーザー加工装置１４０において、プロテクタキャップ１４２の凸形状部１４６の角度βを９０°としたレーザー加工装置を用いて実施例１と同じ実験を行った。
【実施例６】
【００６０】
実施例４のレーザー加工装置１４０において、プロテクタキャップ１４２の凸形状部１４６を円柱状としたレーザー加工装置１を用いて実施例１と同じ実験を行った。
【００６１】
〔比較例１〕
第３実施形態のレーザー加工装置８０において、ノズル押さえ８２の凸形状部８６を削除して平坦な下面８４としたレーザー加工装置を用いて実施例１と同じ実験を行った。
【００６２】
〔比較例２〕
比較例１のレーザー加工装置において、プロテクタキャップ８８側の凸形状部９２の角度βを９０°としたレーザー加工装置を用いて実施例１と同じ実験を行った。
【００６３】
〔比較例３〕
比較例１のレーザー加工装置において、プロテクタキャップ８８側の凸形状部９２を円柱状としたレーザー加工装置を用いて実施例１と同じ実験を行った。
【００６４】
〔実施例と比較例の結果〕
実施例１〜６においては、噴流液柱Ｆを乱すことなく空間に供給することができるエアの最大流量は５Ｌ／ｍｉｎであった。
一方、比較例１〜３においては、噴流液柱Ｆを乱すことなく空間に供給することができるエアの最大流量は、それぞれ１．５Ｌ／ｍｉｎ、２．３Ｌ／ｍｉｎ、及び２．２Ｌ／ｍｉｎであった。
以上のように、本発明の構造のレーザー加工装置を用いれば、噴流液柱を乱すことなく空間に供給することができるエアの最大流量を従来よりも大きくすることができることが確認できた。
【符号の説明】
【００６５】
１，７０，８０，１００，１２０，１４０，１５０  レーザー加工装置
２  レーザー加工ヘッド
４  光学装置
６  液体噴射手段
８  整流手段
１０  ハウジング
１２  ノズル孔
１４，１５２  ノズル
１５，８２，１０２，１２２  ノズル押さえ
３２，８８，１０８，１２６，１４２  プロテクタキャップ
３４，９４，１１４，１３２，１４８，１６２  空間
４０，９２，１１２，１３０，１４６  凸形状部
４２  流通路
４６，８６，１０６，１２４，１５６  凸形状部
６４  エア供給口
６６，７４  エア排出口
【図１】
0005877432.tif 000002
【図２】
0005877432.tif 000003
【図３】
0005877432.tif 000004
【図４】
0005877432.tif 000005
【図５】
0005877432.tif 000006
【図６】
0005877432.tif 000007
【図７】
0005877432.tif 000008
【図８】
0005877432.tif 000009