(57)【要約】【課題】レーザ加工装置から照射されたレーザを長時間、受光することができるレーザ受光装置及びレーザ加工ユニットを提供すること。【解決手段】レーザ加工装置４から出力されたレーザを受光するレーザ受光装置６であって、高融点金属で形成された高融点金属層と、高融点金属層の前記レーザが照射される面とは反対側の面に配置され、高融点金属層を冷却する冷却装置と、を有することを特徴とする。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザを受光するレーザ受光装置であって、
高融点金属で形成された高融点金属層と、
前記高融点金属層の前記レーザが照射される面とは反対側の面に配置され、前記高融点金属層を冷却する冷却装置と、を有することを特徴とするレーザ受光装置。
【請求項２】
前記冷却装置は、前記高融点金属層と接する金属板と、前記金属板の内部に冷却液体を流通させる冷却液体循環機構と、を有することを特徴とする請求項１に記載のレーザ受光装置。
【請求項３】
前記高融点金属は、融点が２０００℃以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ受光装置。
【請求項４】
前記高融点金属層は、前記高融点金属の厚みが１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のレーザ受光装置。
【請求項５】
前記高融点金属層の前記レーザが照射される面に耐酸化材料が積層された耐酸化層をさらに有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のレーザ受光装置。
【請求項６】
前記耐酸化層は、厚みが０．０５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載のレーザ受光装置。
【請求項７】
前記耐酸化材料は、イットリア安定化ジルコニアであることを特徴とする請求項５または６に記載のレーザ受光装置。
【請求項８】
前記レーザを受光する受光面が凹凸面であることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のレーザ受光装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載のレーザ受光装置と、
加工対象物を介して前記レーザ受光装置と対面する位置に配置され、前記加工対象物及び前記レーザ受光装置に向けて前記レーザを照射するレーザ加工装置と、を有することを特徴とするレーザ加工ユニット。
【請求項１０】
前記レーザ加工装置は、前記レーザを発振するレーザ発振器と、
前記レーザ発振器から発振された前記レーザを伝播する光ファイバと、
前記光ファイバから入射した前記レーザを前記加工対象物に出射するヘッドと、を備え、
前記ヘッドは、出射する前記レーザの焦点位置を任意に変更可能な焦点位置変更光学系を有することを特徴とする請求項９に記載のレーザ加工ユニット。
【請求項１１】
前記レーザ受光装置は、第１駆動部を有し、
前記レーザ加工装置は、第２駆動部を有し、
前記第１駆動部と前記第２駆動部とで、前記レーザ受光装置の前記レーザを受光する面と、前記レーザ加工装置で前記レーザを照射する位置とを同期して移動させることを特徴とする請求項９または１０に記載のレーザ加工ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工対象物を加工するレーザを受光するレーザ受光装置及びこれを有するレーザ加工ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
加工対象物を加工する方法及び装置として、レーザを用いるレーザ加工方法及びレーザ加工装置がある。例えば、特許文献１には、レーザビームを照射して被加工物を切断するレーザ切断方法において、レーザビームと同軸的に配置され、レーザビームの照射と同時にアシストガスの噴射を行う主ノズルと、この主ノズルの周囲に該主ノズルに対して傾けて配置された高圧ガスの噴射を行う複数個の補助ノズルを用い、主ノズルからのレーザビームを被加工物に対し前進角をつけて入射させると同時に、補助ノズルから噴射される高圧ガスを被加工物にほぼ垂直に噴射することを特徴とするレーザ切断方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２８４６２９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、レーザ加工装置は、切断及び穴あけ等の加工を行う加工対象物として種々の部材に用いることができることが望まれている。レーザ加工装置は、大型の加工対象物を加工するために出力が増大してきている。ここで、高い出力のレーザが、加工対象物以外に照射され、照射された部材を加工してしまうと問題である。また、高い出力のレーザである場合、照射された部材がすぐに加工されてしまい、レーザを遮蔽する部材を設けても、すぐに交換が必要になってしまう。
【０００５】
本発明は上述した課題を解決するものであり、レーザ加工装置から照射されたレーザを長時間、受光することができるレーザ受光装置及びレーザ加工ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、レーザを受光するレーザ受光装置であって、高融点金属で形成された高融点金属層と、前記高融点金属層の前記レーザが照射される面とは反対側の面に配置され、前記高融点金属層を冷却する冷却装置と、を有することを特徴とする。
【０００７】
前記冷却装置は、前記高融点金属層と接する金属板と、前記金属板の内部に冷却液体を流通させる冷却液体循環機構と、を有することが好ましい。
【０００８】
また、前記高融点金属は、融点が２０００℃以上であることが好ましい。
【０００９】
また、前記高融点金属層は、前記高融点金属の厚みが１ｍｍ以上であることが好ましい。
【００１０】
また、前記高融点金属層の前記レーザが照射される面に耐酸化材料が積層された耐酸化層をさらに有することが好ましい。
【００１１】
また、前記耐酸化層は、厚みが０．０５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１２】
また、前記耐酸化材料は、イットリア安定化ジルコニアであることが好ましい。
【００１３】
また、前記レーザを受光する受光面が凹凸面であることが好ましい。
【００１４】
また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、レーザ加工ユニットであって、上記のいずれかに記載のレーザ受光装置と、加工対象物を介して前記レーザ受光装置と対面する位置に配置され、前記加工対象物及び前記レーザ受光装置に向けて前記レーザを照射するレーザ加工装置と、を有することを特徴とする。
【００１５】
また、前記レーザ加工装置は、前記レーザを発振するレーザ発振器と、前記レーザ発振器から発振された前記レーザを伝播する光ファイバと、前記光ファイバから入射した前記レーザを前記加工対象物に出射するヘッドと、を備え、前記ヘッドは、出射する前記レーザの焦点位置を任意に変更可能な焦点位置変更光学系を有することが好ましい。
【００１６】
また、前記レーザ受光装置は、第１駆動部を有し、前記レーザ加工装置は、第２駆動部を有し、前記第１駆動部と前記第２駆動部とで、前記レーザ受光装置の前記レーザを受光する面と、前記レーザ加工装置で前記レーザを照射する位置とを同期して移動させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、レーザ加工装置から照射されたレーザを長時間受光することができ、レーザ加工装置の出力が高い場合も長時間継続して加工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本実施形態に係るレーザ加工ユニットの概略構成を示す模式図である。
【図２】図２は、レーザ加工装置の概略構成を示す模式図である。
【図３】図３は、図２に示すレーザ加工装置のヘッドの構成を示す模式図である。
【図４】図４は、図３に示す焦点位置変更光学系を説明するための模式図である。
【図５】図５は、図４に示すレンズホルダの構造を示す縦断面図である。
【図６】図６は、図５に示すレンズホルダのＶＩ−ＶＩ横断面図である。
【図７】図７は、レーザ加工装置のヘッドの構成の他の例を示す模式図である。
【図８】図８は、図７に示す焦点位置変更光学系を説明するための模式図である。
【図９】図９は、レーザ受光装置の概略構成を示す模式図である。
【図１０】図１０は、受光部の概略構成を示す模式図である。
【図１１】図１１は、冷却機構の概略構成を示す模式図である。
【図１２】図１２は、他の例の受光部の概略構成を示す模式図である。
【図１３】図１３は、他の実施形態に係るレーザ加工ユニットの概略構成を示す模式図である。
【図１４】図１４は、他の実施形態に係るレーザ加工ユニットの概略構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換または変更を行うことができる。また、本実施形態の加工は、レーザが加工対象物を貫通する場合がある加工であり、切断、穴あけの切削加工が含まれる。
【００２０】
図１は、本実施形態に係るレーザ加工ユニットの概略構成を示す模式図である。図１に示すようにレーザ加工ユニット１は、加工対象物Ｔを加工する機構であり、レーザ加工装置４と、レーザ受光装置６と、各部の動作を制御する制御装置８と、を有する。レーザ加工ユニット１は、レーザ加工装置４から加工対象物Ｔに向けてレーザＬを照射し、加工対象物Ｔを加工する。また、レーザ受光装置６は、加工対象物Ｔの間や加工が終了することで、加工対象物Ｔを通過するレーザを受光する。制御装置８は、レーザ加工装置４が照射するレーザの位置と、レーザ受光装置６の位置を制御し、加工対象物Ｔを通過したレーザＬをレーザ受光装置６で受光させる。以下、各部について説明する。
【００２１】
まず、図２から図８を用いてレーザ加工装置４について説明する。図２は、レーザ加工装置の概略構成を示す模式図である。図２に示すように、レーザ加工装置４は、走行装置１１と、加工装置本体１２と、を有する。加工装置本体１２は、レーザを出射するヘッド１３から数メートル離れた対象物を切断するためのもので、ヘッド１３から出射されるレーザＬの焦点位置を任意に変更可能である。
【００２２】
図２に示すように、加工装置本体１２は、自走式の走行装置１１に搭載され、レーザＬの出射に適した位置に移動可能である。走行装置１１は、加工装置本体１２のヘッド１３が搭載されている部分を回転させる回転機構をさらに有し、移動しつつ、ヘッド１３の向きを変えることで、任意の位置から任意の向きにレーザＬを照射させることができる。また、加工装置本体１２は、さらに、レーザ発振器２１、制御部２２、光ファイバ２３、ヘッド１３を備えている。
【００２３】
レーザ発振器２１は、レーザＬを発振するためのものである。レーザＬには、強度分布が中心で大きく周辺で確率分布的に小さくなるシングルモードと、これ以外のマルチモードとがある。本実施形態に係るレーザ発振器２１は、コストに優れたマルチモードのレーザＬを発振するものを用いるが、マルチモードのレーザＬを発振するものに限られるものではなく、シングルモードのレーザを発振するものであってもよい。またレーザ発振器２１は、加工対象物の種別、ヘッド１３から加工対象物（焦点位置）までの距離により任意のものが選択される。具体的には、加工対象物Ｔ１，Ｔ２の種別、ヘッド１３から加工対象物Ｔ１，Ｔ２までの距離により、発振するレーザＬの波長、最大出力、パルス幅、発振モード（連続波、パルス波の別）等、好適なものが選択される。例えば、近時では、最大出力が１００ｋＷのレーザ発振器も選択可能である。
【００２４】
制御部２２は、レーザ発振器２１を統括的に制御するためのもので、選択されたレーザ発振器２１において、波長、出力、パルス幅、発振モード等を調整可能な範囲で制御する。光ファイバ２３は、レーザ発振器２１から発振されたレーザＬを伝播するためのもので、本実施形態では、レーザ発振器２１から発振されたレーザＬをヘッド１３に伝播する。ヘッド１３は、光ファイバ２３を通り伝播されたレーザＬを鋼材やコンクリート等の加工対象物Ｔ１，Ｔ２に集光するためのものである。
【００２５】
図３は、図２に示すレーザ加工装置のヘッドの構成を示す模式図である。図４は、図３に示す焦点位置変更光学系を説明するための模式図である。図５は、図４に示すレンズホルダの構造を示す縦断面図である。図６は、図５に示すレンズホルダのＶＩ−ＶＩ横断面図である。図３及び図４に示すように、ヘッド１３は、円筒状に形成され、その内部に焦点位置変更光学系１４を有する。焦点位置変更光学系１４は、ヘッド１３から出射されたレーザの焦点位置を任意に変更する。焦点位置変更光学系１４は、図４に示すように、集光レンズ（群）４１、第１レンズ（群）４２、第２レンズ（群）４３で構成されている。
【００２６】
図３及び図４に示すように、集光レンズ４１は、ヘッド１３の出射側に固定されるレンズであって、ヘッド１３から出射されるレーザＬを集光するためのものである。集光レンズ４１は、その光軸がヘッド１３の中心を通る軸線上に位置するように固定されている。図４に示すように、集光レンズ４１は、メニスカスレンズ４１１と両凸レンズ４１２とを有する。
【００２７】
メニスカスレンズ４１１と両凸レンズ４１２とでは、メニスカスレンズ４１１がレーザＬの入射側に配置され、両凸レンズ４１２がレーザＬの出射側に配置されている。メニスカスレンズ４１１は、凸側が両凸レンズ４１２に対向し、メニスカスレンズ４１１には凹側からレーザＬが入射する。両凸レンズ４１２は、曲率半径が大きい側がメニスカスレンズ４１１に対向し、両凸レンズ４１２には曲率半径が大きい側からレーザＬが入射する。
【００２８】
図３及び図４に示すように、第１レンズ４２は、ヘッド１３の入射側に固定されるレンズであって、光ファイバ２３から出射されたレーザＬを受け入れるためのものである。第１レンズ４２は、集光レンズ４１と同様に、その光軸がヘッド１３の中心を通る軸線上に位置するように固定されている。図４に示すように、第１レンズ４２は、収差の低減を目的として、二枚の平凸レンズ４２１，４２２を組み合わせて構成されている。ここで、レーザＬの入射側となる平凸レンズ４２１は、凸側が出射側となる平凸レンズ４２２に対向する。これにより、レーザＬの入射側となる平凸レンズ４２１には平側からレーザＬが入射する。また、レーザＬの出射側となる平凸レンズ４２２は、凸側が入射側となる平凸レンズ４２１に対向する。これにより、レーザＬの出射側となる平凸レンズ４２２には凸側からレーザＬが入射する。
【００２９】
第２レンズ４３は、集光レンズ４１と第１レンズ４２との間を移動可能なレンズであって、上述した第１レンズ４２とともに、集光レンズ４１の焦点位置を変更するものである。第２レンズ４３は、後述する移動モジュール１５により、その光軸がヘッド１３の中心を通る軸線上を移動する。第２レンズ４３は、メニスカスレンズ４３１と両凹レンズ４３２を組み合わせて構成されている。メニスカスレンズ４３１と両凹レンズ４３２とでは、メニスカスレンズ４３１がレーザＬの入射側に配置され、両凹レンズ４３２がレーザＬの出射側に配置されている。メニスカスレンズ４３１は、凸側が両凹レンズ４３２に対向し、メニスカスレンズ４３１には凹側からレーザＬが入射する。両凹レンズ４３２は、曲率半径が小さい側がメニスカスレンズ４３１に対向し、両凹レンズ４３２には曲率半径が小さい側からレーザＬが入射する。
【００３０】
第２レンズ４３は、移動モジュール１５に内蔵され、上述したように、その光軸がヘッド１３の中心を通る軸線上を移動する。移動モジュール１５は、溝付固定内筒５１、レンズホルダ５２、溝付外筒５３により構成される。
【００３１】
溝付固定内筒５１は、ヘッド１３に内蔵された円筒状のガイド部材であって、その中心を通る軸線はヘッド１３の中心を通る軸線と一致する。溝付固定内筒５１には、その中心を通る軸線を対称軸とする一対の案内構５１１が設けられている。そして、案内構５１１は、溝付固定内筒５１の中心を通る軸線と平行をなす。
【００３２】
レンズホルダ５２は、第２レンズ４３を保持するためのもので、円筒状に形成されている。レンズホルダ５２は、溝付固定内筒５１に摺動可能に嵌め込まれ、その中心を通る軸線は溝付固定内筒５１の中心を通る軸線と一致する。これにより、レンズホルダ５２の中心を通る軸線はヘッド１３の中心を通る軸線とも一致する。また、レンズホルダ５２の外周には、その中心を通る軸線を対称軸とする一対のガイドピン５２１が設けられている。ガイドピン５２１は、上述した溝付固定内筒５１に設けられた案内構５１１に挿通され、レンズホルダ５２は溝付固定内筒５１の中心を通る軸線方向に沿ってガイドされる。
【００３３】
図５及び図６に示すように、レンズホルダ５２には第２レンズ４３が嵌め込まれ、Ｏリング５２２，５２３によりシールされている。そして、第２レンズ４３の中心を通る光軸はレンズホルダ５２の中心を通る軸線と一致する。これにより、第２レンズ４３の中心を通る光軸は、溝付固定内筒５１の中心を通る軸線及びヘッド１３の中心を通る軸線と一致し、集光レンズ４１の光軸及び第１レンズ４２の光軸とも一致する。
【００３４】
具体的には、第２レンズ４３を構成するメニスカスレンズ４３１と両凹レンズ４３２とが嵌め込まれ、Ｏリング５２２，５２３によりシールされている。メニスカスレンズ４３１、両凹レンズ４３２のそれぞれの中心を通る光軸はレンズホルダ５２の中心を通る軸線と一致する。これにより、メニスカスレンズ４３１と両凹レンズ４３２の中心を通る光軸は、集光レンズ４１の光軸及び第１レンズ４２の光軸とも一致する。
【００３５】
また、図５及び図６に示すように、第２レンズ４３を構成するメニスカスレンズ４３１と両凹レンズ４３２のまわりには流路５２５が設けられている。流路５２５は、第２レンズ４３を冷却するためのもので、図６に示すように、一対のガイドピン５２１の一方に流路５２５に連通する供給口５２６が設けられ、他方に流路５２５に連通する排出口５２７が設けられている。これにより、溝付固定内筒５１の外からガイドピン５２１に設けられた供給口５２６を通り、流路５２５に冷媒（例えば、冷却水）が供給され、流路５２５からガイドピン５２１に設けられた排出口５２７を通り、溝付固定内筒５１の外に冷媒が排出される。このようにして、レーザＬの集光により加熱された第２レンズ４３は冷却される。
【００３６】
溝付外筒５３は、第２レンズ４３をレーザＬの光軸方向に沿って移動させるためのもので、図３に示すように、溝付固定内筒５１が嵌る円筒状に形成されている。溝付外筒５３は、溝付固定内筒５１の外周に対して回転可能、かつ、レーザＬの光軸方向に移動不能に取り付けられている。
【００３７】
溝付外筒５３には、その中心を通る軸線を対称軸とする一対の作動溝５３１が設けられている。作動溝５３１は、螺旋状に形成され、それぞれには上述した一対のガイドピン５２１がそれぞれ挿通されている。これにより、レンズホルダ５２に設けられた一対のガイドピン５２１は、溝付固定内筒５１に設けられた案内構５１１、溝付外筒５３に設けられた作動溝５３１に拘束され、溝付外筒５３を回転させると、一対のガイドピン５２１が拘束されたレンズホルダ５２がレーザＬの光軸方向に沿って移動する。これにより、第２レンズ４３がレーザＬの光軸方向に沿って移動する。
【００３８】
例えば、図３に示す例において、溝付外筒５３を時計まわりに回転させると、第２レンズ４３が集光レンズ４１に近づき、集光レンズ４１から出射されるレーザＬの焦点位置が奥側に遠ざかる。一方、溝付外筒５３を反時計まわりに回転させると、第２レンズ４３が第１レンズ４２に近づき、集光レンズ４１から出射されるレーザＬの焦点位置が手前側に近づく。
【００３９】
溝付外筒５３は、手動操作することにより、時計まわりあるいは反時計まわりに回転させるものとしてもよいが、溝付外筒５３を回転させるモータ等の駆動源を設け、上述した制御部２２からの指令により回転させるものとしてもよい。
【００４０】
上述した加工装置本体１２は、光ファイバ２３の出射端から出射されたレーザＬが広がりながら第１レンズ４２に入射する。そして、第１レンズ４２を通過したレーザＬは狭まりながら第２レンズ４３に入射する。そして、集光レンズ４１を通過したレーザＬは狭まりながら焦点位置（例えば、図２において加工対象物Ｔ１）で集光される。
【００４１】
この状態からレーザＬの焦点位置を奥側に遠ざける場合には、図３において、溝付外筒５３を時計まわりに回転させる。このように溝付外筒５３を時計まわりに回転させると、第２レンズ４３が集光レンズ４１に近づき、集光レンズ４１を通過したレーザＬは、上述した焦点位置（例えば、図２において加工対象物Ｔ１）よりも奥側（例えば、図２において加工対象物Ｔ２）で集光される。これにより、焦点位置は、奥側に遠ざかる。
【００４２】
一方、この状態からレーザＬの焦点位置を手前側に近づける場合には、図３において、溝付外筒５３を反時計まわりに回転させる。このように溝付外筒５３を反時計まわりに回転させると、第２レンズ４３が第１レンズ４２に近づき、集光レンズ４１を通過したレーザＬは、上述した焦点位置（例えば、図２において加工対象物Ｔ２）よりも手前側（例えば、図３において加工対象物Ｔ１）で集光される。これにより、焦点位置は、手前側に近づく。
【００４３】
上述した加工装置本体１２は、出射するレーザＬの焦点位置を任意に変更可能な焦点位置変更光学系１４を有するので、ヘッド１３から出射するレーザＬの焦点位置を任意に変更できる。これにより、加工装置本体１２を用いて構造物や建造物を解体する場合にも、鋼材やコンクリート等を切断するたびに加工装置本体１２を移動させる必要がない。
【００４４】
また、焦点位置変更光学系１４は、第１レンズ４２とともに第２レンズ４３が集光レンズ４１の焦点位置を任意に変更できる。これにより、鋼材やコンクリート等を切断するたびに加工装置本体１２を移動させる必要がない。
【００４５】
また、レーザ発振器２１は、マルチモードのレーザＬを発振するので、必要なレーザ強度を容易に得ることができる。これにより、任意の位置で必要なレーザ強度を得ることができる。
【００４６】
また、レンズホルダ５２は、第２レンズ４３のまわりに冷媒が流れる流路５２５を有するので、集光レンズ４１と第１レンズ４２との間に設けられ、レーザＬの集光により加熱された第２レンズ４３は効率的に冷却される。
【００４７】
なお、焦点位置変更光学系１４は、集光レンズ４１、第１レンズ４２、第２レンズ４３をそれぞれ二枚のレンズで構成したが、これに限られるものではなく、それぞれのレンズをさらに多数枚化し、それぞれの機能を持たせることも可能である。
【００４８】
また、上述した焦点位置変更光学系１４において、第２レンズ４３を保持するレンズホルダ５２に冷媒が流れる流路５２５を設け、第２レンズ４３を冷却するものとしたが、集光レンズ４１、第１レンズ４２のまわりにも冷媒が流れる流路を設け、集光レンズ４１、第１レンズ４２をも冷却するものとしてもよい。
【００４９】
また、上述した移動モジュール１５は、溝付固定内筒５１、レンズホルダ５２、溝付外筒５３で構成したが、これに限られるものではなく、例えば、レンズホルダ５２に、リニアガイド、ボールねじを組み合わせたもので構成してもよい。この構成において、レンズホルダ５２は、リニアガイドにガイドされ、レーザＬの光軸方向に移動可能となり、さらに、ボールねじに送られて、レーザＬの光軸方向に移動する。また、ボールねじを時計まわりあるいは反時計まわりに回転させるモータ等の駆動源を設け、上述した制御部２２からの指令により回転させるものとしてもよい。
【００５０】
また、加工対象物Ｔ１，Ｔ２までの距離を計測する距離計等の距離計測手段を設け、加工対象物Ｔ１，Ｔ２までの距離を計測し、計測結果に基づいてレーザＬの焦点位置を変更するものとしてもよい。
【００５１】
さらに、レーザＬが集光した加工対象物Ｔ１，Ｔ２にアシストガスを噴射するアシストガス噴射手段を設け、レーザＬで加工対象物Ｔ１，Ｔ２を切断する際にアシストガスを噴射し、切断をアシストするものとしてもよい。
【００５２】
図７は、レーザ加工装置のヘッドの構成の他の例を示す模式図である。図８は、図７に示す焦点位置変更光学系を説明するための模式図である。図７及び図８に示すヘッド１３は、円筒状に形成され、その内部に焦点位置変更光学系１６を有している。焦点位置変更光学系１６は、ヘッド１３から出射されたレーザＬの焦点位置を任意に変更するためのもので、図８に示すように、集光レンズ（群）６１、第１レンズ（群）６２、第２レンズ６３で構成されている。
【００５３】
図７及び図８に示すように、集光レンズ６１は、ヘッド１３の出射側に固定されるレンズであって、ヘッド１３から出射されるレーザＬを集光するためのものである。集光レンズ６１は、その光軸がヘッド１３の中心を通る軸線上に位置するように固定されている。図８に示す集光レンズ６１は、焦点距離の長い二枚の平凸レンズ６１１，６１２を組み合わせて構成されている。ここで、レーザＬの入射側となる平凸レンズ６１１は、凸側が出射側となる平凸レンズ６１２に対向する。これにより、レーザＬの入射側となる平凸レンズ６１１には平側からレーザＬが入射する。また、レーザＬの出射側となる平凸レンズ６１２は、平側が入射側となる平凸レンズ６１１に対向する。これにより、レーザＬの出射側となる平凸レンズ６１２には平側からレーザＬが入射する。
【００５４】
図７及び図８に示すように、第１レンズ６２は、ヘッド１３の入射側で移動可能なレンズであって、光ファイバ２３から出射されたレーザＬを受け入れるためのものである。第１レンズ６２は、後述する移動モジュール１７により、その光軸がヘッド１３の中心を通る軸線上を移動する。図８に示す第１レンズ６２は、収差の低減を目的として、平凸レンズ６２１と両凸レンズ６２２の二つを組み合わせて構成されている。平凸レンズ６２１と両凸レンズ６２２とでは、平凸レンズ６２１がレーザＬの入射側に配置され、両凸レンズ６２２がレーザＬの出射側に配置されている。平凸レンズ６２１は、凸側が両凸レンズ６２２に対向し、平凸レンズ６２１には平側からレーザＬが入射する。一方、両凸レンズ６２２は、入射側と出射側とが略同一形状を有し、入射側から入射された光は出射側で集光される。
【００５５】
第２レンズ６３は、集光レンズ６１と第１レンズ６２との間を移動可能なレンズであって、上述した第１レンズ６２とともに、集光レンズ６１の焦点位置を変更するものである。第２レンズ６３は、上述した第１レンズ６２と同様、後述する移動モジュール１７により、その光軸がヘッド１３の中心を通る軸線上を移動する。第２レンズ６３は、平凹レンズ６３１で構成される。平凹レンズ６３１は、凹側がレーザＬの入射側を向く。これにより、平凹レンズ６３１には凹側からレーザＬが入射する。
【００５６】
第１レンズ６２と第２レンズ６３は、移動モジュール１７に内蔵され、上述したように、その光軸がヘッド１３の中心を通る軸線上を移動する。移動モジュール１７は、溝付固定内筒７１、第１レンズホルダ７２、第２レンズホルダ７３、溝付外筒７４により構成される。
【００５７】
溝付固定内筒７１は、ヘッド１３に内蔵された円筒状のガイド部材であって、その中心を通る軸線は、ヘッド１３の中心を通る軸線と一致する。溝付固定内筒７１には、その中心を通る軸線を対称軸とする一対の案内構７１１が設けられている。そして、案内構７１１は、溝付固定内筒７１の中心を通る軸線と平行をなす。
【００５８】
第１レンズホルダ７２は、第１レンズ６２を保持するためのもので、円筒状に形成されている。第１レンズホルダ７２は、溝付固定内筒７１に摺動可能に嵌め込まれ、その中心を通る軸線は、溝付固定内筒７１の軸線と一致する。これにより、第１レンズホルダ７２の中心を通る軸線は、ヘッド１３の中心を通る軸線とも一致する。また、第１レンズホルダ７２の外周には、その中心を通る軸線を対称軸とする一対のガイドピン７２１が設けられている。ガイドピン７２１は、上述した溝付固定内筒７１に設けられた案内構７１１に挿通され、第１レンズホルダ７２は溝付固定内筒７１の中心を通る軸線に沿ってガイドされる。
【００５９】
第１レンズホルダ７２には、上述した焦点位置変更光学系１４のレンズホルダ５２と同様、第１レンズ６２が嵌め込まれ、その中心を通る光軸は第１レンズホルダ７２の中心を通る軸線と一致する。これにより、第１レンズ６２の中心を通る光軸は、溝付固定内筒７１の中心を通る軸線と一致し、集光レンズ６１の光軸とも一致する。
【００６０】
具体的には、第１レンズ６２を構成する平凸レンズ６２１と両凸レンズ６２２とが嵌め込まれ、それぞれの中心を通る光軸は第１レンズホルダ７２の中心を通る軸線と一致する。これにより、平凸レンズ６２１と両凸レンズ６２２の中心を通る光軸は、集光レンズ６１の光軸とも一致する。
【００６１】
第２レンズホルダ７３は、第１レンズホルダ７２と同様、第２レンズ６３を保持するためのもので、円筒状に形成されている。第２レンズホルダ７３は、溝付固定内筒７１において第１レンズホルダ７２の反対側に摺動可能に嵌め込まれ、その中心を通る軸線は溝付固定内筒７１の軸線とも一致する。これにより、第２レンズホルダ７３の中心を通る軸線は、第１レンズホルダ７２の中心を通る軸線と一致し、ヘッド１３の中心を通る軸線とも一致する。また、第２レンズホルダ７３の外周には、その中心を通る軸線を対称軸とする一対のガイドピン７３１が設けられている。ガイドピン７３１は、上述した溝付固定内筒７１に設けられた案内構７１１に挿通され、第２レンズホルダ７３は、第１レンズホルダ７２と同様、溝付固定内筒７１の中心を通る軸線に沿ってガイドされる。
【００６２】
上述した第１レンズホルダ７２と同様、第２レンズホルダ７３には、第２レンズ６３が嵌め込まれ、その中心を通る光軸は第２レンズホルダ７３の中心を通る軸線と一致する。これにより、第２レンズ６３の中心を通る光軸は、溝付固定内筒７１の中心を通る軸線と一致し、集光レンズ６１の光軸、第１レンズ６２の光軸とも一致する。
【００６３】
具体的には、第２レンズ６３を構成する平凹レンズ６３１が嵌め込まれ、その中心を通る光軸は第２レンズホルダ７３の中心を通る軸線と一致する。これにより、平凹レンズ６３１の中心を通る光軸は、集光レンズ６１の光軸、第１レンズ６２の光軸とも一致する。
【００６４】
第２レンズホルダ７３は、上述した焦点位置変更光学系１４のレンズホルダ５２と同様に、第２レンズ６３を構成する平凹レンズ６３１のまわりに流路が設けられている。流路は、第２レンズ６３を冷却するためのもので、一対のガイドピン７３１の一方に流路に連通する供給口が設けられ、他方に流路に連通する排出口が設けられている。これにより、溝付固定内筒７１の外からガイドピン７３１に設けられた供給口を通り、流路に冷媒（例えば、冷却水）が供給され、流路からガイドピン７３１に設けられた排出口を通り、溝付固定内筒７１の外に冷媒が排出される。このようにして、レーザＬの集光により加熱された第２レンズ６３は冷却される。
【００６５】
溝付外筒７４は、第１レンズ６２と第２レンズ６３とが所定の関係を有する状態で、第１レンズ６２と第２レンズ６３とをレーザＬの光軸方向に沿って移動させるためのもので、図７に示すように、溝付固定内筒７１が嵌る円筒状に形成されている。溝付外筒７４は、溝付固定内筒７１の外周に対して回転可能、かつ、レーザＬの光軸方向に移動不能に取り付けられている。
【００６６】
溝付外筒７４には、その中心を通る軸線を対称軸とする一対の作動溝７４１，７４２が二つ設けられている。一方の作動溝７４１（以下、「第１作動溝７４１」という）は、レーザＬの入射側に設けられ、他方の作動溝７４２（以下、「第２作動溝７４２」という）は、レーザＬの出射側に設けられている。第１作動溝７４１と第２作動溝７４２は、所定の関係を有するように形成されている。第１作動溝７４１は、第１レンズ６２を移動させるためのもので、勾配が急な螺旋状に形成されている。第１作動溝７４１の対をなすそれぞれには、上述した第１レンズホルダ７２に設けられたガイドピン７２１が挿通されている。これにより、第１レンズホルダ７２に設けられた一対のガイドピン７２１は、溝付固定内筒７１に設けられた案内構７１１、溝付外筒７４に設けられた第１作動溝７４１に拘束され、溝付外筒７４を回転させると、一対のガイドピン７２１が拘束された第１レンズホルダ７２がレーザＬの光軸方向に沿って移動する。これにより、第１レンズ６２がレーザＬの光軸方向に沿って移動する。第２作動溝７４２は、第２レンズ６３を移動させるためのもので、第１作動溝７４１よりも勾配が緩やかな螺旋状に形成されている。第２作動溝７４２の対をなすそれぞれには、上述した第２レンズホルダ７３に設けられたガイドピン７３１が嵌め込まれている。これにより、第２レンズホルダ７３に設けられた一対のガイドピン７３１は、溝付固定内筒７１に設けられた案内構７１１、溝付外筒７４に設けられた第２作動溝７４２に拘束され、溝付外筒７４を回転させると、一対のガイドピン７３１が拘束された第２レンズホルダ７３がレーザＬの光軸方向に沿って移動する。これにより、第２レンズ６３がレーザＬの光軸方向に沿って移動する。
【００６７】
したがって、溝付外筒７４を回転させると、第１レンズホルダ７２と第２レンズホルダ７３とが所定の関係を有して移動する。これにより、第１レンズ６２と第２レンズ６３とが所定の関係を有して移動する。
【００６８】
例えば、図７に示す例において、溝付外筒７４を時計まわりに回転させると、第１レンズ６２と第２レンズ６３とが所定の関係を有して集光レンズ６１に近づき、集光レンズ６１から出射されるレーザＬの焦点位置が奥側に遠ざかる。一方、溝付外筒７４を反時計まわりに回転させると、第１レンズ６２と第２レンズ６３とが所定の関係を有して集光レンズ６１から遠ざかり、集光レンズ６１から出射されるレーザＬの焦点位置が手前側に近づく。
【００６９】
溝付外筒７４は、手動操作することにより、時計まわりあるいは反時計まわりに回転させるものとしてもよいが、溝付外筒７４を回転させるモータ等の駆動源を設け、上述した制御部２２からの指令により回転させるものとしてもよい。
【００７０】
図７及び図８に示す加工装置本体１２は、光ファイバ２３の出射端から出射されたレーザＬが広がりながら第１レンズ６２に入射する。そして、第１レンズ６２を通過したレーザＬは、狭まりながら第２レンズ６３に入射する。そして、第２レンズ６３を通過したレーザＬは略平行なレーザＬとなり、集光レンズ６１に入射する。そして、集光レンズ６１を通過したレーザＬは、狭まりながら焦点位置（例えば、図２において加工対象物Ｔ１）で集光される。
【００７１】
この状態からレーザＬの焦点位置を奥側に遠ざける場合には、図７において、溝付外筒７４を時計まわりに回転させる。このように溝付外筒７４を時計まわりに回転させると、第１レンズ６２と第２レンズ６３とが所定の関係を有したまま、集光レンズ６１に近づく。このように、第１レンズ６２と第２レンズ６３とが所定の関係を有したまま、集光レンズ６１に近づくと、集光レンズ６１を通過したレーザＬは、上述した焦点位置（例えば、図２において加工対象物Ｔ１）よりも奥側（例えば、図２において加工対象物Ｔ２）で集光される。これにより、レーザＬの焦点位置は奥側に遠ざかる。
【００７２】
一方、この状態からレーザＬの焦点位置を手前側に近づける場合には、図７において、溝付外筒７４を反時計まわりに回転させる。このように溝付外筒７４を反時計まわりに回転させると、第１レンズ６２と第２レンズ６３とが所定の関係を有したまま、集光レンズ６１から遠ざかる。このように、第１レンズ６２と第２レンズ６３とが所定の関係を有したまま、集光レンズ６１から遠ざかると、集光レンズ６１を通過したレーザＬは、上述した焦点位置（例えば、図２において加工対象物Ｔ２）よりも手前側（例えば、図２において加工対象物Ｔ１）で集光される。これにより、レーザＬの焦点位置は手前側に近づく。
【００７３】
図７及び図８に示す加工装置本体１２は、出射するレーザＬの焦点位置を任意に変更可能な焦点位置変更光学系１６を有するので、ヘッド１３から出射するレーザＬの焦点位置を任意に変更できる。これにより、加工装置本体１２を用いて構造物や建造物を解体する場合にも、鋼材やコンクリート等を切断するたびに加工装置本体１２を移動させる必要がない。
【００７４】
また、焦点位置変更光学系１６は、第１レンズ６３とともに第２レンズ６３が集光レンズ６１の焦点位置を任意に変更できる。これにより、鋼材やコンクリート等を切断するたびに加工装置本体１２を移動させる必要がない。
【００７５】
また、レーザ発振器２１は、マルチモードのレーザＬを発振するので、必要なレーザ強度を容易に得ることができる。これにより、任意の位置で必要なレーザ強度を得ることができる。
【００７６】
また、第２レンズホルダ７３は、第２レンズ６３のまわりに冷媒が流れる流路を有するので、集光レンズ６１と第１レンズ６２との間に設けられた第２レンズ６３を効率的に冷却することができる。
【００７７】
なお、焦点位置変更光学系１６は、集光レンズ６１及び第１レンズ６２をそれぞれ二枚のレンズで構成し、第２レンズ６３を一枚のレンズで構成したが、これに限られるものではなく、それぞれのレンズをさらに多数枚化し、それぞれの機能を持たせることも可能である。
【００７８】
また、焦点位置変更光学系１６において、第２レンズ６３を保持する第２レンズホルダ７３に冷媒が流れる流路を設け、第２レンズ６３を冷却するものとしたが、集光レンズ６１、第１レンズ６２のまわりにも冷媒が流れる流路を設け、集光レンズ６１、第１レンズ６２をも冷却するものとしてもよい。
【００７９】
また、上述した移動モジュール１７は、溝付固定内筒７１、第１レンズホルダ７２、第２レンズホルダ７３、溝付外筒７４で構成したが、これに限られるものではなく、第１レンズ６２と第２レンズ６３とを所定の関係を有して移動させるものであれば、任意のものを用いることができる。
【００８０】
また、加工対象物Ｔ１，Ｔ２までの距離を計測する距離計等の距離計測手段を設け、加工対象物Ｔ１，Ｔ２までの距離を計測し、計測結果に基づいてレーザＬの焦点位置を変更するものとしてもよい。
【００８１】
さらに、レーザＬが集光した加工対象物Ｔ１，Ｔ２にアシストガスを噴射するアシストガス噴射手段を設け、レーザＬで加工対象物Ｔ１，Ｔ２を切断する際にアシストガスを噴射し、切断をアシストするものとしてもよい。
【００８２】
次に、図９から図１１を用いて、レーザ受光装置６について説明する。図９は、レーザ受光装置の概略構成を示す模式図である。図１０は、受光部の概略構成を示す模式図である。図１１は、冷却機構の概略構成を示す模式図である。図９に示すように、レーザ受光装置６は、走行装置１０２と、支持部１０４と、受光部１０６と、を有する。走行装置１０２は、自走で走行をする機構であり、車両等である。走行装置１０２は、前後左右に走行可能であることが好ましい。走行装置１０２は、支持部１０４を介して受光部１０６を支持する。支持部１０４は、走行装置１０２に支持され、受光部１０６を支持している。
【００８３】
受光部（受光装置本体）１０６は、支持部１０４に支持された部材であり、レーザＬの照射方向に直交する方向に沿って延在する受光面を有し、受光面でレーザＬを受光する。受光部１０６は、高融点金属層１４０と、冷却機構１５２と、耐酸化層１６０と、を有する。受光部１０６は、高融点金属層１４０のレーザＬが照射される側の面に耐酸化層１６０が積層され、高融点金属層１４０のレーザＬが照射される面とは反対側の面に冷却機構１５２が積層されている。
【００８４】
高融点金属層１４０は、板状の部材であり、受光面に沿って配置されている。高融点金属層１４０は、受光面に沿って配置されていればよく、平板でも曲面でもよい。また、後述するが、表面に凹凸が形成されていてもよい。
【００８５】
高融点金属層１４０に用いる高融点金属は、融点が２０００℃以上の金属であることが好ましい。具体的には、高融点金属としては、タングステン、モリブデン、タンタル、ニオブ、また、これらを含有する合金、超合金を用いることができる。
【００８６】
冷却機構１５２は、高融点金属層１４０のレーザＬが照射される面とは反対側の面に配置されている。冷却機構１５２は、銅板１７０と、銅板１７０との間で冷却水を循環させる冷却水供給機構１７２と、を有する。銅板１７０は、高融点金属層１４０のレーザＬが照射される面とは反対側の面に接している。銅板１７０は、ろう付け等で高融点金属層１４０に固定されている。なお、銅板１７０は、高融点金属層１４０に密着していればよく、取付方法は特に限定されない。また、本実施形態では、銅板１７０としたが、高融点金属層１４０との間で熱の授受が生じればよく、他の材料で形成してもよい。銅板１７０には、複数の冷却水通路１７４が並列に形成され、一方の端部にヘッダ１７６が接続され、他方の端部にヘッダ１７８が接続されている。冷却水供給機構１７２は、ヘッダ１７６とヘッダ１７８に接続され、ヘッダ１７６に冷却水を供給し、ヘッダ１７８から冷却水を回収する。冷却水供給機構１７２は、ポンプと、配管と、冷却水を冷却する冷却部と、を有する。配管がヘッダ１７６とヘッダ１７８に接続され、配管にポンプと冷却部が繋がっており、銅板１７０と、ポンプと冷却部で１つの閉じられた流路を形成している。なお、冷却水供給機構１７２は、閉じられた流路とせずに、使用した冷却水は廃棄するようにしてもよい。
【００８７】
冷却機構１５２は、冷却水供給機構１７２で、ヘッダ１７６、冷却水通路７４、ヘッダ７８の順で冷却水を流すことで、銅板１７０を冷却することで、高融点金属層１４０を冷却する。冷却機構１５２は、冷媒として液体を用いればよく、水以外の液体を循環させるようにしてもよい。
【００８８】
耐酸化層１６０は、高融点金属層１４０のレーザが照射される面に積層されている。耐酸化層１６０は、高融点金属層１４０の表面にコーティングされている。耐酸化層１６０は、耐酸化材料で形成されている。耐酸化材料としては、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）を用いることができる。ＹＳＺを耐酸化層１６０として用いることで、大気中での加工が可能となる。これにより、受光部１０６を好適に製造することができる。また、耐酸化材料としては、ＹＳＺ以外にもシリコンカーバイド（ＳｉＣ）、酸化シリコン(ＳｉＯ２)、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）、窒化タングステン、窒化タンタルなどを用いることができる。
【００８９】
レーザ受光装置６は、以上のような構成であり、レーザを受光部１０６で受光する。レーザを受光する受光部１０６に高融点金属層１４０を設けることで、レーザが照射された場合に、レーザが照射された部分が加工されることを抑制することができる。また、レーザ受光装置６は、高融点金属層１４０を冷却する冷却機構１５２を設けることで、レーザを受光し、加熱される部分を好適に冷却することができる。これにより、高融点金属層１４０がレーザにより加工され、穴が開くことを抑制することができ、冷却機構１５２にレーザが照射されることを抑制できる。
【００９０】
このように、レーザ受光装置６は、レーザを受光する面に高融点金属層１４０を設け、さらに高融点金属層１４０を冷却機構１５２で冷却することで、レーザを受光する面を溶解しにくくすることができる。これにより、レーザを長時間受光することが可能となり、レーザによる加工をより長時間実行することができる。
【００９１】
レーザ受光装置６は、高融点金属層１４０のレーザが照射される側の面に耐酸化層１６０を設けることで、高融点金属層１４０の酸化を抑制することができ、装置の耐久性を高くすることができ、より長い時間レーザを受光することができる。つまり、受光装置６で高エネルギ密度のレーザを長時間受光することができる。
【００９２】
また、レーザ加工ユニット１は、レーザ受光装置６で高エネルギ密度のレーザを受光できることで、本実施形態のようにレーザが収束された状態で長距離照射されるレーザ加工装置４を用いた場合でも、照射したレーザが加工対象物以外に照射されることを抑制することができる。
【００９３】
レーザ受光装置６は、高融点金属層１４０の高融点金属の厚みを１ｍｍ以上とすることが好ましい。レーザ受光装置６は、高融点金属の厚みを１ｍｍ以上とすることで、高融点金属層１４０がレーザの受光により溶解し、冷却機構１５２が露出することをより好適に抑制することができる。
【００９４】
レーザ受光装置６は、耐酸化層１６０の厚みを０．０５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下とすることが好ましい。耐酸化層１６０の厚みを０．０５ｍｍ以上とすることで、レーザの受光により耐酸化層１６０が溶解し、高融点金属層１４０が露出することをより確実に抑制することができる。また、耐酸化層１６０の厚みを３．０ｍｍ以下とすることで、耐酸化層１６０がガラス化してレーザの受光状態が変動することを抑制することができる。
【００９５】
また、レーザ受光装置６は、上述したように耐酸化層１６０を有することが好ましいが、備えていなくてもよい。つまり、レーザ受光装置６は、レーザが高融点金属層１４０に直接照射される構造としてもよい。
【００９６】
図１２は、他の例の受光部の概略構成を示す模式図である。図１２に示す受光部１０６ａは、高融点金属層１４０ａと、冷却機構１５２ａと、を有する。受光部１０６ａは、高融点金属層１４０ａと、冷却機構１５２ａの銅板１７０ａのレーザが照射される側の面に２つの凹部１８０が形成されている。これにより、冷却機構１５２ａは、レーザＬが照射される側の面に凹凸が形成される。
【００９７】
受光部１０６ａは、レーザＬが照射される面に凹部１８０を形成し、凹凸形状とすることで、レーザが照射される面の面積を大きくすることができ、レーザを受光する面の単位面積当たりのレーザのエネルギ密度を小さくすることができる。これにより、また、本実施形態では、凹部１８０を２つ形成し、凹凸をＷ形状としたが、凹部１８０を１つ設け、Ｖ形状としてもよい。また、本実施形態では凹部を形成したが、凸部を形成してもよい。凹凸形状は、レーザ光の照射方向に直交する面に対して傾斜した形状とすることが好ましい。これにより、レーザを受光する面の単位面積当たりのレーザのエネルギ密度を小さくすることができる。
【００９８】
また、レーザ加工ユニット１は、上述したように、レーザ加工装置４とレーザ受光装置６とを、走行装置１１、１０２で同期して移動させることが好ましい。これにより、レーザ加工装置４から照射されたレーザをレーザ受光装置６の受光部１０６で好適に移動させることができる。ここで、移動の制御は、予め設定されたプログラムに基づいて、同期させてもよいし、それぞれの位置情報を取得して、レーザの照射位置を特定し、レーザ受光装置６を移動させるようにしてもよい。
【００９９】
図１３は、他の実施形態に係るレーザ加工ユニットの概略構成を示す模式図である。図１３に示すレーザ加工ユニット１ａは、レーザ加工装置４ａと、レーザ受光装置６ａと、制御装置８と、を有する。レーザ加工装置４ａは、レーザＬが照射される位置までの距離を計測する距離センサ１９０を有する。レーザ受光装置６ａは、レーザ光を受光する位置の温度を計測する温度センサ１９２を有する。
【０１００】
レーザ加工ユニット１ａの制御装置８は、距離センサ１９０で計測した結果に基づいて、レーザ加工装置４ａとレーザ受光装置６ａとの位置を調整するようにしてもよい。例えば、制御装置８は、距離センサ１９０で計測した結果、レーザＬが加工対象物Ｔではなく、レーザ受光装置６ａに照射されていることを検出した場合（計測した距離が設定された閾値よりも長い場合）、レーザ加工装置４ａとレーザ受光装置６ａとの移動速度を速くし、レーザが加工対象物Ｔに照射される位置まで移動するようにする。
【０１０１】
また、レーザ加工ユニット１ａの制御装置８は、温度センサ１９２で計測した結果に基づいて、レーザ加工装置４ａとレーザ受光装置６ａとの位置を調整するようにしてもよい。例えば、制御装置８は、温度センサ１９２で計測した結果、レーザＬが加工対象物Ｔではなく、レーザ受光装置６ａに照射されていることを検出した場合（計測点での温度が上昇した場合）、レーザ加工装置４ａとレーザ受光装置６ａとの移動速度を速くし、レーザが加工対象物Ｔに照射される位置まで移動するようにする。
【０１０２】
このように、距離センサ１９０、温度センサ１９２の計測結果に基づいて、レーザがレーザ受光装置６ａに到達しているかを検出し、到達している場合、移動速度を速くすることで、レーザがレーザ受光装置６ａに照射される時間を短くすることができ、レーザ受光装置６ａの受光部の劣化を抑制することができ、レーザ加工ユニット１ａによる加工をより長時間行うことが可能となる。
【０１０３】
図１４は、他の実施形態に係るレーザ加工ユニットの概略構成を示す模式図である。図１４に示すレーザ加工ユニット１ｂは、レーザ加工装置４ｂと、レーザ受光装置６ｂと、を有する。レーザ加工装置４ｂは、所定の位置に固定され、レーザを照射するヘッドを回転させる機構を備えている。これによりレーザ加工装置４ｂは、レーザＬで示す向きからレーザＬａで示す向きまでレーザを照射させる向きを移動させることができる。レーザ受光装置６ｂは、加工対象物Ｔよりも遠くの位置で、レーザＬ、Ｌａが照射される領域に配置されている。レーザ受光装置６ｂは、レーザＬが照射される範囲の全域に配置され、固定されている。レーザ受光装置６ｂは、受光面がレーザ加工装置４ｂ側の任意の点を中心とした円弧形状である。
【０１０４】
図１４に示すレーザ加工ユニット１ｂのように、レーザ受光装置６ｂを固定した構造としても、レーザ受光装置６と同様の構造とすることで、レーザ加工装置４ｂから照射されたレーザを長時間受光することができ、加工を長時間行うことができる。また、レーザ受光装置６ｂを固定することで、レーザ加工装置４ｂの移動と、レーザ受光装置６ｂの移動の同期をとる必要が無くなるため、レーザの走査速度を速くすることができる。また、レーザが照射される範囲の全域にレーザ受光装置６ｂを設けることで、より安全にレーザによる加工を行うことができる。
【符号の説明】
【０１０５】
１  レーザ加工ユニット
４  レーザ加工装置
６  レーザ受光装置
８  制御装置
１１、１０２  走行装置
１２  加工装置本体
１３  ヘッド
１４、１６  焦点位置変更光学系
１５、１７  移動モジュール
２１  レーザ発振器
２２  制御部
２３  光ファイバ
４１  集光レンズ
４２  第１レンズ
４３  第２レンズ
５１  溝付固定内筒
５２  レンズホルダ
５３  溝付外筒
６１  集光レンズ
６２  第１レンズ
６３  第２レンズ
７１  溝付固定内筒
７２  第１レンズホルダ
７３  第２レンズホルダ
７４  溝付外筒
１０４  支持部
１０６  受光部
１４０  高融点金属層
１５２  冷却機構  
１６０  耐酸化層
１７０  銅板
１７４  冷却水通路  
１７６，１７８  ヘッダ
１８０  凹部
１９０  距離センサ
１９２  温度センサ
５１１  案内構
５２１  ガイドピン
５２５  流路
５２６  供給口
５２７  排出口
５３１  作動溝
７１１  案内構
７２１，７３１  ガイドピン
７４１  第１作動溝
７４２  第２作動溝
Ｌ  レーザ
Ｔ、Ｔ１，Ｔ２  加工対象物
【図１】
2015208778.tif 000003
【図２】
2015208778.tif 000004
【図３】
2015208778.tif 000005
【図４】
2015208778.tif 000006
【図５】
2015208778.tif 000007
【図６】
2015208778.tif 000008
【図７】
2015208778.tif 000009
【図８】
2015208778.tif 000010
【図９】
2015208778.tif 000011
【図１０】
2015208778.tif 000012
【図１１】
2015208778.tif 000013
【図１２】
2015208778.tif 000014
【図１３】
2015208778.tif 000015
【図１４】
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