(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部材と第２部材が積層され、水中に配置された対象物をレーザで切断するレーザ切断装置であって、
前記第１部材に対面して配置される中空の管路であり、先端に前記管路の軸方向に開口が形成されたヘッドと、
前記ヘッドの中空の管路にガスを供給し、前記開口から噴射させるガス供給装置と、
前記ヘッドの中空の管路内を案内し、前記開口からレーザを照射するレーザ照射装置と、
前記ヘッドの前記開口を移動させる移動装置と、
前記対象物の前記第１部材と前記第２部材との間の前記レーザで切断される位置よりも鉛直方向上側を閉塞する上側閉塞機構と、を有することを特徴とするレーザ切断装置。
【請求項２】
前記対象物は、前記第１部材が筒形状であり、
前記上側閉塞機構は、前記第１部材と前記ヘッドとの間をさらに閉塞することを特徴とする請求項１に記載のレーザ切断装置。
【請求項３】
前記対象物の前記第１部材と前記第２部材との間の前記レーザで切断される位置よりも鉛直方向下側を閉塞する下側閉塞機構をさらに有することを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ切断装置。
【請求項４】
第１部材と第２部材が積層され、水中に配置された対象物をレーザで切断するレーザ切断装置であって、
前記第１部材に対面して配置される中空の管路であり、先端に前記管路の軸方向に開口が形成されたヘッドと、
前記ヘッドの中空の管路にガスを供給し、前記開口から噴射させるガス供給装置と、
前記ヘッドの中空の管路内を案内し、前記開口からレーザを照射するレーザ照射装置と、
前記ヘッドの前記開口を移動させる移動装置と、
前記対象物の前記第１部材と前記第２部材との間の前記レーザで切断される位置よりも鉛直方向下側を閉塞する下側閉塞機構と、を有することを特徴とするレーザ切断装置。
【請求項５】
前記対象物は、前記第１部材が筒形状であり、
前記下側閉塞機構は、前記第１部材の内側の空間をさらに閉塞することを特徴とする請求項３または４に記載のレーザ切断装置。
【請求項６】
第１部材と第２部材が積層され、水中に配置された対象物をレーザで切断するレーザ切断装置であって、
前記第１部材に対面して配置される中空の管路であり、先端に前記管路の軸方向に開口が形成されたヘッドと、
前記ヘッドの中空の管路にガスを供給し、前記開口から噴射させるガス供給装置と、
前記ヘッドの中空の管路内を案内し、前記開口からレーザを照射するレーザ照射装置と、
前記ヘッドの前記開口を移動させる移動装置と、
前記第１部材と前記第２部材との間にガスを供給するアシストガス供給装置と、を有することを特徴とするレーザ切断装置。
【請求項７】
前記開口の移動方向において、前記レーザの照射位置よりも後側の、前記第１部材の切断位置に閉塞材を供給する閉塞材供給装置をさらに有することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のレーザ切断装置。
【請求項８】
第１部材と第２部材が積層され、水中に配置された対象物をレーザで切断するレーザ切断装置であって、
前記第１部材に対面して配置される中空の管路であり、先端に前記管路の軸方向に開口が形成されたヘッドと、
前記ヘッドの中空の管路にガスを供給し、前記開口から噴射させるガス供給装置と、
前記ヘッドの中空の管路内を案内し、前記開口からレーザを照射するレーザ照射装置と、
前記ヘッドの前記開口を移動させる移動装置と、
前記開口の移動方向において、前記レーザの照射位置よりも後側の、前記第１部材の切断位置に閉塞材を供給する閉塞材供給装置と、を有することを特徴とするレーザ切断装置。
【請求項９】
前記開口の移動方向において、前記レーザの照射位置よりも後側の、前記ヘッドの外周に固定され、前記第１部材の切断位置に挿入される可撓性の遮蔽部材をさらに有することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のレーザ切断装置。
【請求項１０】
第１部材と第２部材が積層され、水中に配置された対象物をレーザで切断するレーザ切断装置であって、
前記第１部材に対面して配置される中空の管路であり、先端に前記管路の軸方向に開口が形成されたヘッドと、
前記ヘッドの中空の管路にガスを供給し、前記開口から噴射させるガス供給装置と、
前記ヘッドの中空の管路内を案内し、前記開口からレーザを照射するレーザ照射装置と、
前記ヘッドの前記開口を移動させる移動装置と、
前記開口の移動方向において、前記レーザの照射位置よりも後側の、前記ヘッドの外周に固定され、前記第１部材の切断位置に挿入される可撓性の遮蔽部材と、を有することを特徴とするレーザ切断装置。
【請求項１１】
前記開口の移動方向において、前記レーザの照射位置よりも後側の前記第１部材の切断位置に向けて水をジェット噴射する水噴射装置を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のレーザ切断装置。
【請求項１２】
前記対象物は、前記第１部材が内周管であり、前記第２部材が前記第１部材の外周に配置された外周管であり、
前記ヘッドは、前記内周管の内側に配置され、
前記移動装置は、前記ヘッドを回転させることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載のレーザ切断装置。
【請求項１３】
前記第１部材と前記ヘッドとの間の前記開口の周囲を閉塞する周囲閉塞機構を有することを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載のレーザ切断装置。
【請求項１４】
前記開口は、前記開口の移動方向において、前記レーザで前記第１部材に形成するカーフ幅以上の幅で前記ガスを噴射する形状であることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載のレーザ切断装置。
【請求項１５】
前記レーザ照射装置は、前記ガス供給装置から前記管路にガスが供給される位置よりも上流側に配置された集光光学系を有し、集光されたレーザが前記管路を通ることを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載のレーザ切断装置。
【請求項１６】
前記レーザ照射装置は、前記ガス供給装置から前記管路にガスが供給される位置よりも上流側に配置された平行光学系と、前記管路の前記開口側に前記ガスが流通可能な状態で配置された集光光学系と、を有し、平行光のレーザが前記管路を通ることを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載のレーザ切断装置。
【請求項１７】
前記集光光学系は、放物面ミラーであることを特徴とする請求項１６に記載のレーザ切断装置。
【請求項１８】
前記集光光学系は、レンズを含むことを特徴とする請求項１６に記載のレーザ切断装置。
【請求項１９】
前記レーザ照射装置は、前記管路に前記ガスが流通可能な状態で配置された光ファイバを有し、レーザが前記管路内の前記光ファイバを通ることを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載のレーザ切断装置。
【請求項２０】
前記レーザ照射装置は、集光されたレーザを前記管路の軸方向に対して屈折させる反射光学系を有することを特徴とする請求項１から１９のいずれか一項に記載のレーザ切断装置。
【請求項２１】
前記ヘッドは、前記開口側の一部が、他の部分の軸に対して傾斜していることを特徴とする請求項２０に記載のレーザ切断装置。
【請求項２２】
前記移動装置は、前記開口側の一部を、他の部分に対して回転させることを特徴とする請求項１から２１のいずれか一項に記載のレーザ切断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中に配置され、かつ、２つ以上の部材が間隔を設けて積層された構造物を切断するレーザ切断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
対象の物体を切断する切断方法としては、特許文献１に記載されているように対象の物体にレーザを照射して切断するレーザ切断方法がある。また、切断方法としては、対象の物体に加工工具を接触させて切断する方法や、対象の物体に高圧水を噴射して切断するウォータジェット切断方法もある。
【０００３】
対象の物体としては、気中に配置された部材だけではなく、水中に配置され、かつ、２つ以上の部材が間隔を設けて積層された構造物を切断することが求められる場合がある。例えば、特許文献２には、水中に配置された二重管をウォータジェットで切断する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２２６５９０号公報
【特許文献２】特許第５１８７９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、特許文献１に記載されているようにレーザを用いて、水中にある対象の物体を切断する場合、レーザの経路に存在する水により対象物に照射されるレーザの出力が低下してしまう。これに対しては、レーザを照射する位置にガスを吹き付け、レーザが照射される位置をガス雰囲気に近づけることで、水によりレーザの出力が低下することを抑制することができる。
【０００６】
しかしながら、特許文献２に記載されているように、二重管を切断する場合、レーザの照射側にある１枚目の管と１枚目の管の奥にある２枚目の管との間にも水が充満している状態になる。そのため、２枚目の管にレーザが到達するまでにレーザの出力が減衰してしまう恐れがある。この場合、レーザの出力を高くする必要が生じ、効率よく切断することが困難になる。また、二重管以外の構造であっても、水中に配置され、かつ、２つ以上の部材が間隔を設けて積層された構造物は、同様の問題が生じる。
【０００７】
本発明は上述した課題を解決するものであり、水中に配置された対象物を効率よく切断することができるレーザ切断装置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】
【０００８】
上記の目的を達成するための本発明は、第１部材と第２部材とが積層され、水中に配置された対象物をレーザで切断するレーザ切断装置であって、前記第１部材に対面して配置される中空の管路であり、先端に前記管路の軸方向に開口が形成されたヘッドと、前記ヘッドの中空の管路にガスを供給し、前記開口から噴射させるガス供給装置と、前記ヘッドの中空の管路内を案内し、前記開口からレーザを照射するレーザ照射装置と、前記ヘッドの前記開口を移動させる移動装置と、を有することを特徴とする。
【０００９】
また、前記レーザ照射装置は、前記ガス供給装置から前記管路にガスが供給される位置よりも上流側に配置された集光光学系を有し、集光されたレーザが前記管路を通ることが好ましい。
【００１０】
また、前記レーザ照射装置は、前記ガス供給装置から前記管路にガスが供給される位置よりも上流側に配置された平行光学系と、前記管路の前記開口側に前記ガスが流通可能な状態で配置された集光光学系と、を有し、平行光のレーザが前記管路を通ることが好ましい。
【００１１】
また、前記集光光学系は、放物面ミラーであることが好ましい。
【００１２】
また、前記集光光学系は、レンズを含むことが好ましい。
【００１３】
また、前記レーザ照射装置は、前記管路に前記ガスが流通可能な状態で配置された光ファイバを有し、レーザが前記管路内の前記光ファイバを通ることが好ましい。
【００１４】
また、前記レーザ照射装置は、集光されたレーザを前記管路の軸方向に対して屈折させる反射光学系を有することが好ましい。
【００１５】
また、前記ヘッドは、前記開口側の一部が、他の部分の軸に対して傾斜していることが好ましい。
【００１６】
また、前記移動装置は、前記開口側の一部を、他の部分に対して回転させることが好ましい。
【００１７】
また、前記対象物の前記第１部材と前記第２部材との間の前記レーザで切断される位置よりも鉛直方向上側を閉塞する上側閉塞機構を有することが好ましい。
【００１８】
また、前記対象物は、前記第１部材が筒形状であり、前記上側閉塞機構は、前記第１部材と前記ヘッドとの間をさらに閉塞することが好ましい。
【００１９】
また、前記対象物の前記第１部材と前記第２部材との間の前記レーザで切断される位置よりも鉛直方向下側を閉塞する下側閉塞機構を有することが好ましい。
【００２０】
また、前記対象物は、前記第１部材が筒形状であり、前記下側閉塞機構は、前記第１部材の内側の空間をさらに閉塞することが好ましい。
【００２１】
また、前記第１部材と前記第２部材との間にガスを供給するアシストガス供給装置をさらに有することが好ましい。
【００２２】
また、前記対象物は、前記第１部材が内周管であり、前記第２部材が前記第１部材の外周に配置された外周管であり、前記ヘッドは、前記内周管の内側に配置され、前記移動装置は、前記ヘッドを回転させることが好ましい。
【００２３】
また、前記第１部材と前記ヘッドとの間の前記開口の周囲を閉塞する周囲閉塞機構を有することが好ましい。
【００２４】
また、前記開口は、前記開口の移動方向において、前記レーザで前記第１部材に形成するカーフ幅以上の幅で前記ガスを噴射する形状であることが好ましい。
【００２５】
また、前記開口の移動方向において、前記レーザの照射位置よりも後側の、前記第１部材の切断位置に閉塞材を供給する閉塞材供給装置を有することが好ましい。
【００２６】
また、前記開口の移動方向において、前記レーザの照射位置よりも後側の、前記ヘッドの外周に固定され、前記第１部材の切断位置に挿入される可撓性の遮蔽部材を有することが好ましい。
【００２７】
また、前記開口の移動方向において、前記レーザの照射位置よりも後側の前記第１部材の切断位置に向けて水をジェット噴射する水噴射装置を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、水中に配置された対象物を効率よく切断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、本実施形態のレーザ切断装置を表す概略構成図である。
【図２】図２は、図１に示すレーザ切断装置を他の方向から見た概略構成図である。
【図３】図３は、ヘッドの内部の構造を示す概略構成図である。
【図４】図４は、レーザ照射装置の他の例を示す概略構成図である。
【図５】図５は、レーザ照射装置の他の例を示す概略構成図である。
【図６】図６は、レーザ切断装置の動作の一例を説明するためのフローチャートである。
【図７】図７は、レーザ切断装置の動作の一例を説明するためのフローチャートである。
【図８】図８は、レーザ切断装置の動作の一例を説明するためのフローチャートである。
【図９】図９は、レーザ切断装置の他の例を示す概略構成図である。
【図１０】図１０は、図９に示すレーザ切断装置の回転軸とレーザの位置との関係を示す模式図である。
【図１１】図１１は、レーザ切断装置の他の例を示す概略構成図である。
【図１２】図１２は、レーザ切断装置の他の例を示す概略構成図である。
【図１３】図１３は、レーザ切断装置の動作の一例を説明するためのフローチャートである。
【図１４】図１４は、レーザ切断装置の他の例を示す概略構成図である。
【図１５】図１５は、レーザ切断装置の他の例を示す概略構成図である。
【図１６】図１６は、レーザ切断装置の他の例を示す概略構成図である。
【図１７】図１７は、レーザ切断装置の他の例を示す概略構成図である。
【図１８】図１８は、レーザ切断装置の他の例を示す概略構成図である。
【図１９】図１９は、レーザ切断装置の他の例を示す概略構成図である。
【図２０】図２０は、レーザ切断装置の他の例を示す概略構成図である。
【図２１】図２１は、他の実施形態のレーザ切断装置を表す概略構成図である。
【図２２】図２２は、図２１に示すレーザ切断装置を他の方向から見た概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。
【００３１】
図１は、本実施形態のレーザ切断装置を表す概略構成図である。図２は、図１に示すレーザ切断装置を他の方向から見た概略構成図である。図３は、ヘッドの内部の構造を示す概略構成図である。
【００３２】
図１から図３に示すレーザ切断装置２０は、対象物（二重管）１０を切断する。対象物１０は、水中に配置されており、内周管（第１部材）１２と外周管（第２部材）１４とが積層されている二重管である。内周管１２は、円筒形状の部材である。外周管１４は、内周管１２の外周面を覆うように配置された円筒形状の部材である。また、内周管１２と外周管１４との間には隙間があり、隙間にも水が充満している。
【００３３】
図１から図３に示すように、レーザ切断装置２０は、レーザ照射装置２２と、ガス供給装置２４と、ヘッド２５と、移動装置２６と、制御装置２７と、支持装置２８と、を有する。まず、ヘッド２５について説明する。ヘッド２５は、移動装置２６により設置位置を移動させ、対象物１０の切断時に対象物１０の内周管１２と対面する位置に配置される。ヘッド２５は、内部が中空の管状の部材であり、先端（鉛直方向下側の端部）に開口３８が形成されている。開口３８は、中空の管路の側面に形成されている。ヘッド２５は、レーザ照射装置２２から出力されたレーザＬが内部を通過し、通過したレーザが開口３８から内周管１２に向けて照射される。またヘッド２５は、ガス供給装置２４から供給されたガスＧが管路を通過し、通過したガスＧが開口３８から内周管１２に向けて噴射される。
【００３４】
次に、移動装置２６は、ヘッド２５を支持し、ヘッド２５を対象物１０に対して移動させる。移動装置２６は、ヘッド２５を対象物１０に対して三次元方向に移動させる三次元移動機構２６ａと、ヘッド２５の先端を含む部分を対象物１０に対して回転させる回転移動機構２６ｂと、を有する。三次元移動機構２６ａは、例えばアームと昇降装置とを組み合わせた機構であり、ヘッド２５を水平方向及び鉛直方向に移動させる。回転移動機構２６ｂは、ヘッド２５の一部に設けられている。回転移動機構２６ｂは、固定部９０と、回転部９２と、を有する。固定部９０は、ヘッド２５の基部側（三次元移動機構２６ａに固定されている側）を支持している。回転部９２は、ヘッド２５の先端側（三次元移動機構２６ａに固定されていない側で、開口３８が形成されている側）を支持している。回転移動機構２６ｂは、ヘッド２５の基部側に対して、ヘッド２５の先端側を移動方向２９に移動させることで、ヘッド２５の管路の中心軸周りに開口３８を回転させる。回転移動機構２６ｂを設けるヘッド２５の管路上の位置は特に限定されず、三次元移動機構２６ａに近い側に設けてもよい。
【００３５】
レーザ照射装置２２は、レーザ光源８０と、平行光学系８２と、放物ミラー（集光光学系）８４と、を有する。レーザ光源８０は、レーザを出力する発光源である。レーザ光源８０は、レーザをヘッド２５に入射する。レーザ照射装置２２は、レンズ、ミラー等の光学系や光ファイバを用いて、レーザ光源８０から出力されたレーザをヘッド２５に入射する。レーザ照射装置２２は、ヘッド２５の端面にレーザ光源８０を設置し、レーザ光源８０とヘッド２５を一体で移動する機構とし、レーザ光源８０からヘッド２５に直接レーザを入射させるようにしてもよい。
【００３６】
平行光学系８２は、ヘッド２５の内部に配置されている。平行光学系８２は、ヘッド２５の開口３８と反対側の端部近傍に配置されている。平行光学系８２は、レーザ光源８０から出力されたレーザＬを平行光として、放物ミラー８４に向けて案内する。
【００３７】
放物ミラー８４は、ヘッド２５の先端側、つまり回転移動機構２６ｂで回転される部分に配置されている。放物ミラー８４は、平行光で入射したレーザを反射しつつ、集光する。放物ミラー８４は、ヘッド２５の管路に沿って進むレーザを開口３８に向けて反射させる。
【００３８】
レーザ照射装置２２は、レーザ光源８０から照射されたレーザを平行光学系８２で平行にしてヘッド２５の管路内を管路の軸方向に沿って案内した後、放物ミラー８４で開口３８を通過する向きに反射しつつ、集光する。レーザ照射装置２２は、開口３８の形成された方向に沿ってレーザＬを照射する。レーザ照射装置２２は、移動装置２６でヘッド２５が移動され、開口３８が対象物１０の切断位置と対面する位置で停止し、レーザＬを照射しながら移動機構２６で開口３８及び放物ミラー８４を１回転（または、複数回転）することで、内周管１２及び外周管１４を切断する。
【００３９】
また、本実施形態のレーザ照射装置２２は、加工装置と切断装置を兼用するものであり、対象物としての外周管１４及び内周管１２の上端部に係止孔（把持部）３４、３５を形成すると共に、外周管１４及び内周管１２の所定位置を切断する。把持部３４、３５は必ずしもレーザ照射装置２２で形成しなくてもよい。
【００４０】
ここで、図３に示すレーザ照射装置２２は、ヘッド２５の入り口側に配置した平行光学系８２で平行光としたレーザを放物ミラー８４で向きを変えつつ集光して、対象物１０に集光したレーザを照射したがこれに限定されない。例えば、放物ミラー８４に換えて、集光光学系と反射ミラーを配置してもよい。
【００４１】
図４は、レーザ照射装置の他の例を示す概略構成図である。図４に示すレーザ照射装置２２ａは、レーザ光源８０（図示省略）と、集光光学系８５と、反射ミラー８６と、を有する。レーザ光源８０は、レーザを出力する発光源である。レーザ光源８０は、レーザをヘッド２５に入射する。
【００４２】
集光光学系８５は、ヘッド２５の内部に配置されている。集光光学系８５は、ヘッド２５の開口３８と反対側の端部近傍に配置されている。集光光学系８４は、レーザ光源８０から出力されたレーザＬを集光光として、反射ミラー８６に向けて案内する。集光光学系８５は、焦点の位置が反射ミラー８６よりも先の位置となる長焦点（焦点距離が長い）の集光光学系である。
【００４３】
反射ミラー８６は、ヘッド２５の先端側、つまり回転移動機構２６ｂで回転される部分に配置されている。反射ミラー８６は、集光で入射したレーザを反射する。反射ミラー８６は、ヘッド２５の管路に沿って進むレーザを開口３８に向けて反射させる。
【００４４】
レーザ切断装置２０は、レーザ照射装置２２ａのように集光しているレーザがヘッド２５の管路を進み、反射ミラー８６で開口３８に向けて反射させるようにしてもよい。
【００４５】
図５は、レーザ照射装置の他の例を示す概略構成図である。図５に示すレーザ照射装置２２ｂは、レーザ光源８０（図示省略）と、光ファイバ８７と、集光光学系８８と、反射ミラー８９と、を有する。レーザ光源８０は、レーザを出力する発光源である。レーザ光源８０は、レーザをヘッド２５に入射する。光ファイバ８７は、ヘッド２５に入射したレーザＬをヘッド２５の先端に向けて案内する。光ファイバ８７は、回転移動機構２６ｂと対面する位置まで配置されている。光ファイバ８７は、レーザ光源８０と接続され、ヘッド２５の外からつながっていてもよい。また光ファイバ８７は、ヘッド２５の管路よりも径が小さい線状の部材である。これにより、ヘッド２５は、光ファイバ８７と管路との間にガスＧが流れる空間が確保されている。
【００４６】
集光光学系８８は、ヘッド２５の先端側、つまり回転移動機構２６ｂで回転される部分に配置されている。集光光学系８８は、光ファイバ８７の端面から出力されたレーザＬを集光光として、反射ミラー８９に向けて案内する。集光光学系８８は、焦点の位置が反射ミラー８９よりも先の位置となる集光光学系である。
【００４７】
反射ミラー８９は、ヘッド２５の先端側、つまり回転移動機構２６ｂで回転される部分に配置されている。反射ミラー８９は、集光で入射したレーザを反射する。反射ミラー８９は、ヘッド２５の管路に沿って進むレーザを開口３８に向けて反射させる。
【００４８】
レーザ切断装置２０は、レーザ照射装置２２ｂのように光ファイバ８７をヘッド２５の管路の内部に配置し、光ファイバ８７の内部をレーザＬが移動するようにしてもよい。
【００４９】
次に、ガス供給装置２４は、ガス供給源７０と、ガス供給管７２と、を有する。ガス供給源７０は、ガスを送る圧縮ポンプ等を有する。ガス供給源７０は、ガス供給管７２を介してヘッド２５と連結している。ガス供給管７２は、ヘッド２５の平行光学系８２が配置されている位置よりも先端側に接続されている。ガス供給装置２４は、ガス供給源７０から送られたガスＧを、ガス供給管７２を介してヘッド２５に供給する。ヘッド２５に供給されたガスＧは、ヘッド２５内の管路を基部から先端に向かって流れ、開口３８から噴射される。このようにガス供給装置２４は、ガスＧをヘッド２５の管路を流して、開口３８から噴射させることで、対面する位置の内周管１２に向けて、ガスＧを噴射する。ガス供給装置２４は、レーザＬとともに開口３８からガスＧを噴射することで、内周管１２のレーザＬが照射される位置とレーザ照射装置２２から対象物１０までのレーザＬの経路となる位置に向けてガスＧを噴射する。ここで、ガスＧは、レーザＬの出力を水よりも減衰しない物質である。ガスＧとしては、大気、アルゴンガス、窒素ガス等を用いることができる。
【００５０】
制御装置２７は、レーザ照射装置２２、ガス供給装置２４及び移動装置２６の動作を制御する。
【００５１】
支持装置２８は、外周管１４に対する第１把持装置４１と、内周管１２に対する第２把持装置４２を有している。第１把持装置４１は、外周管１４の外側に配置され、第２把持装置４２は、内周管１２の内側に配置されている。そのため、第１把持装置４１は、外周管１４の外側からアクセスし、第２把持装置４２は、内周管１２の内側からアクセスする。支持装置２８は、第１把持装置４１の内側に第２把持装置４２が配置され、第１把持装置４１と第２把持装置４２は、径方向に対向して配置されており、ほぼ同様の構成となっている。
【００５２】
第１把持装置４１は、外周管１４の周方向に等間隔に配置される複数（好ましくは、３個以上で、係止孔３４と同位置）の把持ヘッド５１を有している。この各把持ヘッド５１は、外周管１４の上端部における外周側に移動することができる。また、第１把持装置４１は、各把持ヘッド５１から外周管１４の係止孔３４に向けて移動可能な係止部材５２を有している。第２把持装置４２は、内周管１２の周方向に等間隔に配置される複数（好ましくは、３個以上で、係止孔３５と同位置）の把持ヘッド６１を有している。また、第２把持装置４２は、各把持ヘッド６１から内周管１２の係止孔３５に向けて移動可能な係止部材６２を有している。
【００５３】
レーザ切断装置２０は、ガス供給装置２４からヘッド２５にガスＧを供給し、ヘッド２５を介して開口３８からガスＧを噴射することで、対象物１０に向けてガスＧを噴射する。また、レーザ切断装置２０は、レーザ照射装置２２からヘッド２５にレーザＬを照射し、ヘッド２５を通過させて開口３８から対象物１０に向けてレーザＬを照射する。これにより、レーザＬの経路にガスＧが供給され、ガスＧを供給しない状態よりもレーザＬの減衰を抑制される。これにより、対象物１０により強い出力でレーザＬを照射することができる。また、レーザ切断装置２０は、開口３８から対象物１０に向けてガスを噴射し、レーザ照射装置２２から対象物１０に向けてレーザを照射している状態で、移動装置２６で開口３８及び放物ミラー８４（レーザの照射向きを移動させる機構）を移動方向２９に移動させることで、内周管１２に移動方向２９に沿った、つまり回転に沿った貫通部１００を形成し、外周管１４に移動方向２９に沿った切断部１０２を形成することができる。貫通部１００、切断部１０２は、レーザによって切断された部分である。
【００５４】
図６は、レーザ切断装置の動作の一例を説明するためのフローチャートである。次に、図６を用いてレーザ切断装置の動作の一例について説明する。図６では、レーザ切断装置２０が、対象物１０を切断する場合として説明する。
【００５５】
レーザ切断装置２０は、対象物に対面する位置に、レーザ照射装置２２とガス供給装置２４を設置する（ステップＳ１２）。つまり、レーザ照射装置２２とガス供給装置２４を水中の内周管１２と対面する位置に設置する。レーザ照射装置２２とガス供給装置２４の設置は、レーザ切断装置２０全体を移動させて設置してもよいし、配置されているレーザ照射装置２２とガス供給装置２４を移動装置２６によって移動させてもよい。
【００５６】
レーザ切断装置２０は、レーザ照射装置２２とガス供給装置２４を設置したら、加工条件を決定する（ステップＳ１４）。加工条件は、レーザ照射装置２２から照射するレーザの出力、角度、ガス供給装置２４から噴射するガスの流速、流量、角度、レーザ照射装置２２及びガス供給装置２４と、対象物１０との相対移動速度、レーザの移動速度、ガスの噴射位置の移動速度等がある。
【００５７】
レーザ切断装置２０は、加工条件を決定したら、レーザ照射装置２２及びガス供給装置２４と、対象物１０との相対移動を開始する（ステップＳ１６）。つまり、移動装置２６によりレーザ照射装置２２及びガス供給装置２４を移動させ、レーザ照射装置２２及びガス供給装置２４と、対象物１０との相対移動を開始する。
【００５８】
レーザ切断装置２０は、相対移動を開始したら、対象物１０の内周管１２に向けてガスを噴射しつつ、レーザを照射することで、内周管１２に貫通部１００を形成しつつ、外周管１４を切断する（ステップＳ１８）。レーザ切断装置２０は、レーザ照射装置２２及びガス供給装置２４と、対象物１０との相対移動を行いつつ、レーザの照射とガスの噴射を行い、線上の内周管１２の貫通部１００と外周管１４の切断部１０２を形成することで、内周管１２及び外周管１４を貫通部１００と切断部１０２で切断することができる。
【００５９】
レーザ切断装置２０は、以上のように、レーザＬとガスＧとをヘッド２５の管路を通過させ、開口３８から噴射、照射することで、ガスＧをレーザＬが照射される領域に噴射することができる。これにより、レーザＬの出力の減衰を抑制することができ、対象物１０を好適に切断することができる。また、レーザ切断装置２０は、レーザＬとガスＧとをヘッド２５の管路を通過させることで、ガスＧを噴射する位置とレーザＬを照射する位置を同軸上で回転させることができ、対象物に挿入する管路を細くすることができる。
【００６０】
ここで、上記実施形態では、内周管の貫通部と外周管の切断部を同じ加工タイミングで、つまり同一パスで実行したが、これに限定されない。図７は、レーザ切断装置の動作の一例を説明するためのフローチャートである。次に、図７を用いてレーザ切断装置の動作の他の例について説明する。
【００６１】
レーザ切断装置２０は、対象物に対面する位置に、レーザ照射装置２２とガス供給装置２４を設置する（ステップＳ３０）。レーザ切断装置２０は、レーザ照射装置２２とガス供給装置２４を設置したら、加工条件を決定する（ステップＳ３２）。図７に示す処理の場合、加工条件として、内周管１２に貫通部１００を形成する加工条件と、外周管１４に切断部１０２を形成する加工条件の少なくとも２つの条件を設定する。
【００６２】
レーザ切断装置２０は、加工条件を決定したら、レーザ照射装置２２及びガス供給装置２４と、対象物１０との相対移動を開始する（ステップＳ３４）。レーザ切断装置２０は、相対移動を開始したら、対象物１０の内周管１２に向けてガスを噴射しつつ、レーザを照射することで、内周管１２に貫通部１００を形成する（ステップＳ３６）。
【００６３】
次に、レーザ切断装置２０は、内周管１２に貫通部１００を形成したら、レーザ照射装置２２及びガス供給装置２４と、対象物１０との相対移動を開始する（ステップＳ３８）。ここで、レーザ切断装置２０は、対象物１０の貫通部１００が形成された位置に対してレーザＬとガスＧを噴射できる位置にレーザ照射装置２２及びガス供給装置２４を移動させる。レーザ切断装置２０は、相対移動を開始したら、対象物１０の内周管１２の貫通部１００を通過した後、外周管１４に向かうようにガスＧを噴射しつつ、レーザＬを照射することで、外周管１４に切断部１０２を形成し、外周管１４を切断する（ステップＳ４０）。
【００６４】
レーザ切断装置は、図７に示すように、内周管１２に貫通部１００を形成する加工と、外周管１４に切断部１０２を形成する加工を別のステップ、異なるパスで行うようにしてもよい。このように、別々の処理で行うことで、レーザを内周管１２に照射する場合と外周管１４に照射する場合の焦点位置を換えることができ、レーザを高い出力密度で内周管１２、外周管１４に照射することができる。
【００６５】
図８は、レーザ切断装置の動作の一例を説明するためのフローチャートである。次に、図８を用いてレーザ切断装置の動作の他の例について説明する。レーザ切断装置２０は、対象物に対面する位置に、レーザ照射装置２２とガス供給装置２４を設置する（ステップＳ７０）。レーザ切断装置２０は、レーザ照射装置２２とガス供給装置２４を設置したら、加工条件を決定する（ステップＳ７２）。加工条件は、レーザ照射装置２２から照射するレーザの出力、角度、ガス供給装置２４から噴射するガスの流速、流量、角度等がある。また、図８に示す例では、ステップで移動させる相対移動量も含まれる。
【００６６】
レーザ切断装置２０は、加工条件を決定したら、レーザ照射装置２２及びガス供給装置２４と、対象物１０とを相対移動させ、加工位置まで移動させた後、停止させる（ステップＳ７４）。
【００６７】
レーザ切断装置２０は、加工位置に移動させたら、対象物１０の内周管１２に向けてガスを噴射しつつ、レーザを照射することで、内周管１２に貫通部１００を形成しつつ、外周管１４を切断する（ステップＳ７６）。レーザ切断装置２０は、加工位置の内周管１２及び外周管１４を切断（穴を開けたら）切断終了かを判定する（ステップＳ７８）。レーザ切断装置２０は、切断終了ではない（ステップＳ７８でＮｏ）と判定した場合、ステップＳ７４に戻り、次の加工位置の切断を行う。レーザ切断装置２０は、切断終了である（ステップＳ７８でＹｅｓ）と判定した場合、本処理を終了する。
【００６８】
レーザ切断装置２０は、図８に示すように、相対位置を固定した状態で加工を行い、その後、加工位置を移動させて次の位置の加工を行うことで、つまり、ステップ移動で加工を行うことで、レーザＬの照射方向とガスＧの噴射方向とのずれを発生しにくくすることができる。これにより、ガスＧを効率よく使用することができ、加工に必要なガス量を低減することができる。
【００６９】
次に、図９から図２０を用いて、レーザ切断装置の他の例について説明する。図９は、レーザ切断装置の他の例を示す概略構成図である。図１０は、図９に示すレーザ切断装置の回転軸とレーザの位置との関係を示す模式図である。図９及び図１０に示すレーザ切断装置は、ヘッド２５ａの先端側の一部がヘッド２５ａの管路の回転軸１３４に対して、傾いている。また、レーザ照射装置２２は、先端側に反射ミラー１３０、１３２を有する。反射ミラー１３０、１３２は、ヘッド２５ａの先端の変形に合わせて、レーザＬの光路（経路）を屈折させている。図９及び図１０に示すレーザ切断装置は、先端側のレーザＬの光路を屈折させることで、レーザＬの経路をより長くすることができる。これにより、レーザＬの焦点距離をより長くすることができ、集光角をより小さくすることができる。集光角を小さくできることで、レーザＬの出力が強い部分の距離を長くすることができ、焦点距離を調整しなくても、内周管１２と外周管１４を好適に切断することができる。
【００７０】
図１１は、レーザ切断装置の他の例を示す概略構成図である。また、図９及び図１０では、ヘッド２５ａの形状をオフセットさせたが、ヘッド２５は、直管形状とし、反射ミラー１３６、１３８を設けて、レーザＬの光路を屈折させてもよい。
【００７１】
ここで、レーザ切断装置は、内周管１２と外周管１４との間の空間を閉塞する閉塞機構及びヘッド２５と内周管１２との間を閉塞する閉塞機構、内周管１２を閉塞する機構の少なくとも１つを設けることが好ましい。以下、図１２から図２０を用いて説明する。ここで、図１２から図２０に示すレーザ切断装置の基本的な構成は、図１に示すレーザ切断装置と同様であるので、以下各例に特有の構成について説明する。
【００７２】
図１２は、レーザ切断装置の他の例を示す概略構成図である。図１２に示すレーザ切断装置は、上側閉塞機構１４０を有する。上側閉塞機構１４０は、レーザＬによって切断する位置よりも鉛直方向上側で、内周管１２と外周管１４との間の空間を塞いでいる。本実施形態の上側閉塞機構１４０は、内周管１２と外周管１４の上端を閉塞している。上側閉塞機構１４０を設けることで、レーザＬによって切断する位置よりも鉛直方向上側で、内周管１２と外周管１４との間から空気や水が漏れない形状となる。
【００７３】
図１３は、レーザ切断装置の動作の一例を説明するためのフローチャートである。次に、図１３を用いてレーザ切断装置の動作の他の例について説明する。
【００７４】
レーザ切断装置２０は、対象物に対面する位置に、レーザ照射装置２２とガス供給装置２４を設置する（ステップＳ９０）。レーザ切断装置２０は、レーザ照射装置２２とガス供給装置２４を設置したら、加工条件を決定する（ステップＳ９２）。図１３に示す処理の場合、加工条件として、内周管１２に貫通部１００を形成する加工条件と、外周管１４に切断部１０２を形成する加工条件、内周管１２と外周管１４との間にガスを充填する条件の少なくとも３つの条件を設定する。
【００７５】
レーザ切断装置２０は、加工条件を決定したら、レーザ照射装置２２及びガス供給装置２４と、対象物１０との相対移動を開始する（ステップＳ９４）。レーザ切断装置２０は、相対移動を開始したら、対象物１０の内周管１２に向けてガスを噴射しつつ、レーザを照射することで、内周管１２に貫通部１００を形成する（ステップＳ９６）。
【００７６】
次に、レーザ切断装置２０は、内周管１２に貫通部１００を形成したら、内周管１２と外周管１４との間にガスを充填する（ステップＳ９８）。具体的には、内周管１２の貫通部１００よりも鉛直方向上側の内周管１２と外周管１４との間を閉塞し、閉塞した空間にガスを注入する。これにより、内周管１２の貫通部１００より上側の内周管１２と外周管１４との間に水がない状態となり、ガス雰囲気となる。なお、ガスの注入は、ガス供給装置２４から行っても別のガスを供給する装置から供給してもよい。
【００７７】
次に、レーザ切断装置２０は、ガスを充填したら、レーザ照射装置２２及びガス供給装置２４と、対象物１０との相対移動を開始する（ステップＳ１００）。ここで、レーザ切断装置２０は、対象物１０の内周管１２の貫通部１００が形成された位置に対してレーザＬとガスＧを噴射できる位置にレーザ照射装置２２及びガス供給装置２４を移動させる。レーザ切断装置２０は、相対移動を開始したら、対象物１０の内周管１２の貫通部１００を通過した後、外周管１４に向かうようにガスＧを噴射しつつ、レーザＬを照射することで、外周管１４に切断部１０２を形成し、外周管１４を切断する（ステップＳ１０２）。
【００７８】
レーザ切断装置は、図１２に示すように、上側閉塞機構１４０を設置し、内周管１２と外周管１４との間にガスを供給し、内周管１２と外周管１４との間にガスＧを充填することで、外周管１４の切断時に内周管１２を通過したレーザＬが通過する領域をより確実にガス雰囲気にすることができる。これにより、外周管１４に到達するレーザＬの出力をより強くすることができる。また、内周管１２と外周管１４との間にガスＧを充填できることで、切断時に、内周管１２と外周管１４との間に供給するガスの量を少なくしても気中にすることができ、ガスの使用量を少なくすることができる。
【００７９】
なお、図１３に示す処理では、より確実にガスを充填できるため、内周管１２と外周管１４との間にガスを供給する工程を設けたが、切断時に供給されるガスＧが内周管１２と外周管１４との間に貯留するため、ガスを供給する工程を設けなくてもよい。
【００８０】
また、上記実施形態の上側閉塞機構は、内周管１２と外周管１４の上端を閉塞したが、レーザＬによって切断する位置よりも鉛直方向上側を閉塞すればよい。
【００８１】
次に、図１４及び図１５を用いて、閉塞機構の他の例について説明する。図１４は、レーザ切断装置の他の例を示す概略構成図である。図１４に示すレーザ切断装置は、上側閉塞機構１４０ａと、下側閉塞機構１４２と、閉塞機構設置装置１４４と、アシストガス供給装置１４６と、配管１４８と、を有する。上側閉塞機構１４０ａは、レーザＬによって切断する位置よりも鉛直方向上側で、内周管１２と外周管１４との間の空間を塞いでいる。本実施形態の上側閉塞機構１４０ａは、内周管１２と外周管１４の上端よりも鉛直方向下側を閉塞している。下側閉塞機構１４２は、レーザＬによって切断する位置よりも鉛直方向下側で、内周管１２と外周管１４との間の空間を塞いでいる。上側閉塞機構１４０ａと下側閉塞機構１４２とを設けることで、レーザＬによって切断する位置を含む内周管１２と外周管１４との間の空間は、貫通部１００及び切断部１０２以外からは空気や水が漏れない形状となる。
【００８２】
閉塞機構設置装置１４４は、上側閉塞機構１４０ａと下側閉塞機構１４２とをそれぞれの位置に設置する装置である。閉塞機構設置装置１４４は、アームや挿入するための棒等を有する。
【００８３】
アシストガス供給装置１４６は、アシストガスＧａを供給する供給源である。アシストガスＧａは、ガスＧと同様の気体を用いることができる。配管１４８は、アシストガス供給装置１４６と上側閉塞機構１４０ａとを接続している。配管１４８は、アシストガス供給装置１４６から供給されるアシストガスＧａを上側閉塞機構１４０ａと下側閉塞機構１４２とで囲われた空間に案内する。
【００８４】
図１４に示すレーザ切断装置は、閉塞機構設置装置１４４で上側閉塞機構１４０ａと下側閉塞機構１４２とを設置することで、レーザＬによって切断する位置を含む内周管１２と外周管１４との間の空間を、貫通部１００及び切断部１０２以外から水や空気が流入しない、または流入しにくい構造にすることができる。これにより、レーザＬが通過する内周管１２と外周管１４との間の空間をより気中に近づけることができ、レーザＬの出力が減衰することを抑制できる。また、アシストガス供給装置１４６でアシストガスＧａを供給することで、レーザＬが通過する内周管１２と外周管１４との間の空間に効率よくガスを供給することができる。これにより、ガスの使用量を少なくすることができる。
【００８５】
なお、上側閉塞機構１４０ａと下側閉塞機構１４２との両方を設ける場合は、上側閉塞機構１４０ａと下側閉塞機構１４２との少なくとも一方の空気や水が通過する穴や内周管１２と外周管１４との隙間を設けることが好ましい。空気や水が通過する穴や隙間を設けることで、ガスＧが供給された場合に上側閉塞機構１４０ａと下側閉塞機構１４２とで囲われた空間にある水を空間の外に排出しやすくすることができる。また、レーザ切断装置は、より好適にガスをレーザＬが通過する領域に保持することができるため、上側閉塞機構１４０ａを設けることが好ましいが、下側閉塞機構１４２のみを設けてもよい。
【００８６】
図１５は、レーザ切断装置の他の例を示す概略構成図である。図１５に示すレーザ切断装置は、上側閉塞機構１４０ｂと、下側閉塞機構１４２ａと、閉塞機構設置装置１４４と、アシストガス供給装置１４６と、配管１４８と、を有する。上側閉塞機構１４０ｂは、管間閉塞部１５０と、管内閉塞部１５２とを有する。管間閉塞部１５０は、上述した上側閉塞機構１４０ａｂと同様の構造であり、レーザＬによって切断する位置よりも鉛直方向上側で、内周管１２と外周管１４との間の空間を塞いでいる。管内閉塞部１５２は、レーザＬによって切断する位置よりも鉛直方向上側で、ヘッド２５と内周管１２との間の空間を塞いでいる。
【００８７】
下側閉塞機構１４２ａは、管間閉塞部１５４と、管内閉塞部１５６とを有する。管間閉塞部１５４は、上述した下側閉塞機構１４２と同様の構造であり、レーザＬによって切断する位置よりも鉛直方向下側で、内周管１２と外周管１４との間の空間を塞いでいる。管内閉塞部１５６は、レーザＬによって切断する位置よりも鉛直方向下側の内周管１２の内側の空間を塞いでいる。
【００８８】
上側閉塞機構１４０ｂと下側閉塞機構１４２ａとは、管内閉塞部１５２、１５６を設けることで、レーザＬによって切断する位置を含む内周管１２の内側の空間が、貫通部１００及び切断部１０２以外からは空気や水が漏れない形状とすることができる。
【００８９】
閉塞機構設置装置１４４は、上側閉塞機構１４０ｂと下側閉塞機構１４２ａとをそれぞれの位置に設置する装置である。閉塞機構設置装置１４４は、アームや挿入するための棒等を有する。
【００９０】
アシストガス供給装置１４６は、アシストガスＧａを供給する供給源である。アシストガスＧａは、ガスＧと同様の気体を用いることができる。配管１４８は、アシストガス供給装置１４６と上側閉塞機構１４０ｂとを接続している。配管１４８は、アシストガス供給装置１４６から供給されるアシストガスＧａを上側閉塞機構１４０ｂと下側閉塞機構１４２ａとで囲われた空間に案内する。
【００９１】
図１５に示すレーザ切断装置は、上側閉塞機構１４０ｂと下側閉塞機構１４２ａとを設置することで、レーザＬによって切断する位置を含む内周管１２と外周管１４との間の空間を、貫通部１００及び切断部１０２以外から水や空気が流入しない、または流入しにくい構造にすることができる。これにより、レーザＬが通過する内周管１２と外周管１４との間の空間をより気中に近づけることができ、レーザＬの出力が減衰することを抑制できる。
【００９２】
さらに、上側閉塞機構１４０ｂと下側閉塞機構１４２ａとの管内閉塞部１５２、１５６を設置することで、レーザＬによって切断する位置を含む内周管１２の内側の空間も、貫通部１００以外から水や空気が流入しない、または流入しにくい構造にすることができる。これにより、レーザＬが通過する内周管１２の内側の空間をより気中に近づけることができ、レーザＬの出力が減衰することを抑制できる。また、ガスを保持しやすい構造になるため、ガスの使用量も低減することができる。
【００９３】
なお、管内閉塞部１５２、１５６の両方を設ける場合も、管内閉塞部１５２、１５６の少なくとも一方の空気や水が通過する穴や内周管１２とヘッド２５との隙間を設けることが好ましい。空気や水が通過する穴や隙間を設けることで、ガスＧが供給された場合に管内閉塞部１５２、１５６で囲われた空間にある水を空間の外に排出しやすくすることができる。また、レーザ切断装置は、より好適にガスをレーザＬが通過する領域に保持することができるため、管内閉塞部１５２、１５６の両方を設けることが好ましいが、管内閉塞部１５２、１５６の一方のみを設けてもよい。
【００９４】
また、図１５に示すように、管内閉塞部１５２、１５６を設ける場合、内周管の切断の前に、ガスを供給し、内部を気中雰囲気にするようにしてもよい。
【００９５】
次に、図１６は、レーザ切断装置の他の例を示す概略構成図である。図１６に示すレーザ切断装置は、周囲閉塞機構１６０を有する。周囲閉塞機構１６０は、ヘッド２５及び開口３８の回転方向において、内周管１２とヘッド２５との間の開口３８以外の部分を閉塞する。周囲閉塞機構１６０は、ヘッド２５の先端側に固定されており、開口３８とともに回転する。周囲閉塞機構１６０は、レーザＬ及びガスＧが通過する位置の周囲の内周管１２とヘッド２５とを囲う構造である。周囲閉塞機構１６０を設けることで、内周管１２とヘッド２５との間に水がレーザＬの経路に侵入することを抑制することができる。なお、本実施形態では、ヘッド２５の周囲の全周に設けたが、開口３８の周囲を囲っていればよい。
【００９６】
図１７は、レーザ切断装置の他の例を示す概略構成図である。図１７に示すレーザ切断装置は、アシストガスＧｂを供給する開口１７０を有する。開口１７０は、開口の回転方向において、レーザの照射位置よりも後側に設けられており、レーザの照射位置よりも後側にアシストガスＧｂを供給する。図１７に示すレーザ切断装置は、開口１７０を設けることで、レーザで内周管に形成するカーフ幅以上の幅でガスを噴射する。これにより、レーザＬが通過する領域に水が浸入しにくい状態とすることができる。なお本実施形態では、開口３８とは別に開口１７０を設けたが、開口３８を、開口３８の回転方向において、レーザで内周管に形成するカーフ幅以上の幅でガスを噴射する形状としてもよい。
【００９７】
図１８は、レーザ切断装置の他の例を示す概略構成図である。図１８に示すレーザ切断装置は、閉塞材供給装置１８０を有する。閉塞材供給装置１８０は、開口３８の回転方向において、レーザＬの照射位置よりも後側の、内周管１２の貫通部１００つまり切断位置に閉塞材１８２を供給する。閉塞材１８２としては、例えばゴム等の耐火材を用いることができる。また、閉塞材１８２は、切断後、対象物を搬送する際にちぎれる材料である。閉塞材供給装置１８０は、レーザＬの照射位置よりも後側の、内周管１２の貫通部１００つまり切断位置に閉塞材１８２を供給することで、レーザＬの照射位置よりも後側から水が浸入することを抑制する。
【００９８】
図１９は、レーザ切断装置の他の例を示す概略構成図である。図１９に示すレーザ切断装置は、遮蔽部材１９０を有する。遮蔽部材１９０は、開口３８の回転方向において、レーザＬの照射位置よりも後側の、ヘッド２５の外周に固定され、内周管の貫通部１００に挿入される可撓性の部材である。遮蔽部材１９０としては、ワイヤブラシ等を用いることができる。図１９に示すレーザ切断装置は、遮蔽部材１９０を設け、レーザＬの照射位置よりも後側の、内周管１２の貫通部１００つまり切断位置に遮蔽部材１９０を挿入することで、レーザＬの照射位置よりも後側から水が浸入することを抑制する。
【００９９】
図２０は、レーザ切断装置の他の例を示す概略構成図である。図２０に示すレーザ切断装置は、水噴射装置１９６を有する。水噴射装置１９６は、開口３８の回転方向において、レーザＬの照射位置よりも後側の、ヘッド２５の外周に固定され、内周管の貫通部１００に水をジェット状に噴射する。つまり水噴射装置１９６は、ジェット水１９８を噴射する。図２０に示すレーザ切断装置は、水噴射装置１９６を設け、レーザＬの照射位置よりも後側の、内周管１２の貫通部１００つまり切断位置にジェット状の水を噴射することで、レーザＬの照射位置よりも後側から水が浸入することを抑制する。
【０１００】
レーザ切断装置は、図１６から図２０に示す機構を設けて、レーザＬの照射位置よりも後側から水が浸入することを抑制することで、レーザＬの出力が減衰することを抑制でき、かつ、ヘッド２５から供給するガスを効率よく利用することができる。
【０１０１】
また、上述した実施形態では、断面が円形状の二重管を対象物として切断する場合で説明したが、これに限定されない。本発明は、内周管と外周管が重なった形状で水中に配置された各種形状の構造物を切断することができる。対象物は、例えば、多角形形状の断面や曲線と直線とが組み合わされた断面の二重管などであってもよい。
【０１０２】
また、対象物は、第１部材、第２部材の両方が管路であり、第１部材が内周管で、第２部材が外周管である必要はなく、水中に配置され、かつ、２つ以上の部材が間隔を設けて積層された構造物であればよい。
【０１０３】
図２１は、他の実施形態のレーザ切断装置を表す概略構成図である。図２２は、図２１に示すレーザ切断装置を他の方向から見た概略構成図である。図２１及び図２２に示すよレーザ切断装置２２０は、対象物２１０の切断に用いられる。対象物２１０は、水中に配置されており、第１部材２１２と第２部材２１４とが積層している。第１部材２１２と第２部材２１４とは、板状の部材である。対象物２１０は、第１部材２１２と第２部材２１４と、間隔を開けて向かい合って配置されている。第１部材２１２と第２部材２１４との間には隙間があり、隙間にも水が充満している。
【０１０４】
図２１及び図２２に示すように、レーザ切断装置２２０は、レーザ照射装置２２と、ガス供給装置２４と、ヘッド２５と、移動装置２２６と、制御装置２７と、を有する。レーザ照射装置２２は、第１部材１２と対面する位置に配置され、第１部材１２に向けて、レーザＬを照射し、ガスＧを噴射する。レーザ照射装置２２と、ガス供給装置２４と、ヘッド２５と、制御装置２７と、は、レーザ切断装置２２と同様の構造である。移動装置２６は、ヘッド２５を支持し、対象物１０に対して始動させる。移動装置２６は、ヘッド２５を対象物１０に対して移動方向２２９に移動させる。
【０１０５】
レーザ切断装置２２０は、ガス供給装置２４からヘッド２５にガスＧを供給し、対象物１０に向けてガスＧを噴射しつつ、レーザ照射装置２２からヘッド２５にレーザを供給し、対象物１０に向けてレーザＬを照射する。また、レーザ切断装置２０は、ヘッド２５から対象物１０に向けてガスを噴射し、対象物１０に向けてレーザを照射している状態で、移動装置２６で移動方向２９に移動させることで、図２２に示すように、第１部材１２に移動方向２９に沿った貫通部２３０を形成し、第２部材１４に移動方向２９に沿った切断部２３２を形成することができる。貫通部２３０、切断部２３２は、レーザによって切断された部分である。
【０１０６】
このように、レーザ切断装置２２０は、対象物２１０が２枚の平板を重ねた形状であってもヘッド２５からレーザＬの照射とともにガスＧの噴射を行うことで、対象物２１０を効率よく切断することができる。
【符号の説明】
【０１０７】
１０、２１０  対象物
１２  内周管（第１部材）
１４  外周管（第２部材）
２０、２２０  レーザ切断装置
２２、２２ａ、２２ｂ  レーザ照射装置
２４  ガス供給装置
２５  ヘッド
２６  移動装置
２６ａ  三次元移動機構
２６ｂ  回転移動機構
２７  制御装置
２８  支持装置
２９  移動方向
３４、３５  係止孔（把持部）
３８、１７０  開口
４１  第１把持装置
４２  第２把持装置
５１、６１  把持ヘッド
５２、６２  係止部材
７０  ガス供給源
７２  ガス供給管
８０  レーザ光源
８２  平行光学系
８４  放物ミラー（集光光学系）
８５  集光光学系
８６、１３０、１３２、１３６、１３８  反射ミラー
８７  光ファイバ
１００  貫通部
１０２  切断部
１３４  回転軸
１４０、１４０ｂ  上側閉塞機構
１４２、１４２ａ  下側閉塞機構
１４４  閉塞機構設置装置
１４６  アシストガス供給装置
１４８  配管
１５０、１５４  管間閉塞部
１５２、１５６  管内閉塞部
１６０  周囲閉塞機構
１８０  閉塞材供給装置
１８２  閉塞材
１９０  遮蔽部材
１９６  水噴射装置
２１２  第１部材
２１４  第２部材
Ｇ  ガス
Ｇａ、Ｇｂ  アシストガス
Ｌ  レーザ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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