(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧液体を噴出しながら、被加工物を加工する工作機械において、
液体を加圧するポンプと、
前記ポンプで加圧された液体を所定の圧力に減圧する圧力調整弁と、
前記ポンプで加圧した後、前記圧力調整弁で減圧した液体を被加工物へ向けて噴出するノズルと、
前記ポンプの吐出口と前記圧力調整弁との間に配設され、管を複数回巻いてまたは複数回往復するように屈曲させて形成した脈動除去配管と、
を具備することを特徴とした工作機械。
【請求項２】
前記工作機械はレーザ加工機であり、前記ノズルは前記ポンプで加圧された液体をレーザビームの光軸に沿って噴出するようになっている請求項１に記載の工作機械。
【請求項３】
前記脈動除去配管は、弾性変形可能なホースによって形成される請求項１または２に記載の工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加圧した液体を被加工物へ向けて噴出しながら加工を行う工作機械であって、液体の圧力脈動を低減した工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、高圧の液体を送液するポンプと、このポンプから送液された液体を貯溜するとともに貯溜した液体を吐出するアキュムレータと、液体を液柱状にして被加工物に向けて噴射させるとともに上記液柱状の液体内を通過したレーザ光を被加工物に照射させる加工ヘッドとを備えて、加工ヘッドと被加工物とを相対移動させることにより、被加工物に所要の加工を施すようにしたハイブリッドレーザ加工方法が記載されている。アキュムレータは、その内部に封入しているガス圧を変更することで蓄圧力を調整可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−０９８４１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
然しながら、特許文献１に記載されているようなレーザ加工機には、非常に高圧の水が供給されるため、アキュムレータのガス圧も高圧となる。そのため、例えばレーザ加工機を製造工場からユーザーの工場へ航空機で輸送するとき、輸送に先立って高圧ガスをアキュムレータから抜き取り、レーザ加工機をユーザーの工場に設置した後に高圧ガスをアキュムレータに再充填する必要がある。そのため、レーザ加工機を設置するために要するコストが増大する問題がある。【０００５】
本発明は、こうした従来技術の問題を解決することを技術課題としており、本発明の目的は、加圧した液体を被加工物へ向けて噴出しながら加工を行う工作機械において、アキュムレータのように加圧ガスを用いることなく、被加工物へ向けて噴出される加圧液体の圧力脈動を低減または除去することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するために、本発明によれば、加圧液体を噴出しながら、被加工物を加工する工作機械において、液体を加圧するポンプと、前記ポンプで加圧された液体を所定の圧力に減圧する圧力調整弁と、前記ポンプで加圧した後、前記圧力調整弁で減圧した液体を被加工物へ向けて噴出するノズルと、前記ポンプの吐出口と前記圧力調整弁との間に配設され、管を複数回巻いてまたは複数回往復するように屈曲させて形成した脈動除去配管とを具備する工作機械が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ポンプとノズルとの間に脈動除去配管を配設し、ポンプからノズルまでの管路長を長くすると共に、ポンプからノズルまでの配管の容積を増大することによって、ノズルへ供給される液体の圧力変動が低減または除去される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明を適用する工作機械の一例としてレーザ加工機の光学ヘッドの略示断面図である。
【図２】螺旋状に複数回巻いた形態の脈動除去配管を示す略図である。
【図３】直管部と曲り管部とを交互に繰り返して往復する形態の脈動除去配管を示す略図である。
【図４】直管部と曲り管部とを交互に繰り返して複数回巻いた形態の脈動除去配管を示す略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１に、本発明を適用可能な工作機械の一例としてレーザ加工機の光学ヘッドを示す。図１において、光学ヘッド１０は、ハウジング１２内に配設され、レーザ発振器１４からのレーザ光を光ファイバーのような導光部材１４ａを介して受け取り、コリメーションレンズ１８へ向けて照射するレーザ照射ヘッド１６を具備している。レーザ照射ヘッド１６からのレーザ光は、コリメーションレンズ１８で平行光線となって、第１のミラー２０によって第２のミラー２２に向けて反射され、該第２のミラー２２によってフォーカスレンズ２４へ向けて反射される。フォーカスレンズ２４で絞られたレーザ光は、ノズルヘッド２６を通してハウジング１２の外部に照射される。このとき、光学ヘッド１０が照射するレーザ光の光軸はＺ軸に略平行となっている。
【００１０】
第１と第２のミラー２０、２２は平面状の反射面を有しており、該反射面の方向（反射面に垂直な方向）を調節し、光学ヘッド１０から照射されるレーザ光の方向を調節するためミラー配向変更手段としてモータ２０ａ、２２ａを有している。また、第１と第２のミラー２０、２２、特にフォーカスレンズ２４へ向けレーザ光を反射する第２のミラー２２は、レーザ発振器１４から照射されるレーザ光の波長に適合し、該レーザ光を反射し、かつ、該レーザ光の波長以外の波長の光を透過する誘電体多層膜を含んでいる。より詳細には、ガラス板にこうした誘電体多層膜を蒸着して形成されている。第２のミラー２２を誘電体多層膜から形成することによって、ノズル２６ｂから照射されるレーザ光とノズル２６ｂとの位置関係をカメラ３２によって監視することが可能となっている。
【００１１】
ノズルヘッド２６は、水供給装置４０から供給管路２８を介して水の供給を受ける中空状の部材である。ノズルヘッド２６のテーブル３６に対面する底壁にウォータジェットを噴出するノズル２６ｂが設けられ、該底壁の反対側のフォーカスレンズ２４に対面する上面にガラス等の透明な部材より成る窓２６ａが設けられている。ノズル２６ｂは光学ヘッド１０のハウジング１２の底面に形成された開口部を通じてハウジング１２の外部に連通している。ハウジング１２の下側には、レーザ加工機のテーブル３４が配置されており、ノズル２６ｂに対面するように被加工物Ｗが固定具３６を介してテーブル３４に固定される。
【００１２】
水供給装置４０は、液体、特に水を貯留するタンク４２と、該タンク４２の水を加圧して光学ヘッド１０へ供給するポンプ４４、供給管路２８に設けられた圧力調整弁４６およびポンプ４４の吐出管路４８に設けられた脈動除去配管５０を具備している。脈動除去配管５０は、例えば図２に示すように螺旋状に複数回巻いた形態、図３に示すように直管部と曲り管部とを交互に繰り返して往復する形態、或いは、図４に示すように直管部と曲り管部とを交互に繰り返して複数回巻いた形態とすることができる。また、脈動除去配管５０は、弾性変形するホースから形成してもよい。
【００１３】
こうして、タンク４２に貯留されている液体は、ポンプ４４で加圧され、吐出管路４８および脈動除去管路５０を介して圧力調整弁４６へ送られ、該圧力調整弁４６でレーザ加工機が要求する所定の圧力に減圧された後、供給管路２８を経てノズルヘッド２６のノズル２６ａから水柱３０となって被加工物Ｗへ向けて噴出される。
【００１４】
レーザ加工機では、通常１ｍｍ以下の直径の水柱３０を安定的に被加工物Ｗへ向けて噴出しなければならない。そのため、ノズルヘッド２６へ供給する液体は、例えば１００MPaのような高圧に加圧しなければならず、ポンプ４４は両頭ピストンポンプのような高圧ポンプが用いられる。そのため、ポンプ４４から吐出される液体の圧力はピストンの動作に同期して変動または脈動する。レーザ加工機の光学ヘッド１０に供給される液体の圧力が脈動すると、安定した水柱３０を形成することができず、該水柱３０内を通して被加工物Ｗへ向けて照射されるレーザビームもまた不安定となる。
【００１５】
本発明では、ポンプ４４とノズル２６ｂとの間、より好ましくはポンプ４４と圧力調整弁４６との間に脈動除去配管５０を配設し、ポンプ４４からノズル２６ｂまでの管路長を長くすると共に、ポンプ４４からノズル２６ｂまでの配管の容積を増大することによってノズル２６ｂへ供給される液体の圧力変動を除去するようにしている。また、脈動除去配管５０を弾性を有した高圧ホースで形成することによって脈動除去効果が一層高められる。
【符号の説明】
【００１６】
１０    光学ヘッド
２６    ノズルヘッド
２６ｂ    ノズル
２８    供給管路
３０    水柱
４０    水供給装置
４２    タンク
４４    ポンプ
４６    圧力調整弁
４８    吐出管路
５０    脈動除去配管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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