(57)【要約】【課題】レーザ光線の照射点を高速で移動させることができ、面加工や幅の大きな溝加工及び切断加工などを効率良く行うことができるレーザ光線加工装置を提供することを課題とする。【解決手段】レーザ光線加工装置１Ａであって、レーザ光線Ｌを第一の軸線Ａに沿って照射する光源２０を有する基部１０と、高圧水Ｗ（液体）を第二の軸線Ｂに沿って噴射するノズル４０を有するノズル部３０と、を備え、基部１０とノズル部３０とは、第一の軸線Ａと第二の軸線Ｂとが交わるように連結され、ノズル部３０には、基部１０から入光されたレーザ光線Ｌを、第二の軸線Ｂに沿うように導光して、ノズル４０から噴射された噴流水Ｆ（液体噴流）内に導くためのミラー３５が設けられており、ノズル部３０は、基部１０に対して第一の軸線Ａ回りに回動自在であることを特徴としている。【選択図】図１
2009082938.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光線を第一の軸線に沿って照射する光源を有する基部と、
液体供給手段から供給された液体を第二の軸線に沿って噴射するノズルを有するノズル部と、を備え、
前記基部と前記ノズル部とは、前記第一の軸線と前記第二の軸線とが交わるように連結され、
前記ノズル部には、前記基部から入光された前記レーザ光線を、前記第二の軸線に沿うように導光して、前記ノズルから噴射された液体噴流内に導くためのミラーが設けられており、
前記ノズル部は、前記基部に対して前記第一の軸線回りに回動自在であることを特徴とするレーザ光線加工装置。
【請求項２】
レーザ光線を第一の軸線に沿って照射する光源を有する基部と、
液体供給手段から供給された液体を第二の軸線に沿って噴射するノズルを有するノズル部と、を備え、
前記基部と前記ノズル部とは、前記第一の軸線と前記第二の軸線とが平行するように連結され、
前記ノズル部には、前記基部から入光された前記レーザ光を、前記第二の軸線に沿うように導光して、前記ノズルから噴射された液体噴流内に導くための複数のミラーが設けられており、
前記ノズル部は、前記基部に対して前記第一の軸線回りに回動自在であることを特徴とするレーザ光線加工装置。
【請求項３】
レーザ光線を第一の軸線に沿って照射する光源を有する基部と、
液体供給手段から供給された液体を第二の軸線に沿って噴射するノズルを有するノズル部と、
前記第一の軸線に直交する第三の軸線回りに回動する回動部を有する駆動装置と、を備え、
前記基部と前記ノズル部とは、前記第一の軸線と前記第二の軸線とが交わるように連結され、
前記ノズル部には、前記基部から入光された前記レーザ光を、前記第二の軸線に沿うように導光して、前記ノズルから噴射された液体噴流内に導くためのミラーが設けられており、
前記ノズル部は、前記基部に対して前記第一の軸線方向に移動自在であるとともに、前記基部は、前記第三の軸線に平行し、前記第一の軸線に直交する第四の軸線回りに回動自在であり、
前記ノズル部には、前記駆動装置の前記回動部に連結される回動支軸が設けられ、前記回動支軸は、前記第三の軸線回りに回動自在であることを特徴とするレーザ光線加工装置。
【請求項４】
前記ノズル部は、中空な部材であり、その内部空間に前記ミラーが収容されており、
前記液体供給手段から供給された流体は、前記内部空間を通じて前記ノズルに供給されるように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のレーザ光線加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光線加工装置に関し、特に液体噴流内にレーザ光線を導き入れたレーザ光線加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光線によってワークを加工するレーザ光線加工装置としては、ノズルからワークに向けて噴射される液体噴流（例えばウォータジェット）内にレーザ光線を導き入れ、このレーザ光線によってワークの切断加工を行うものがある。このようなレーザ光線加工装置では、液体噴流によってワークを冷却しながら、ワークを切断加工することができるため、切断加工時の熱影響が少なくなるという特徴を有している。
【０００３】
前記した従来のレーザ光線加工装置では、テーブル上に載置されたワークの上方にノズルを配置し、ノズルに対してテーブルを移動させることで、レーザ光線の照射点をワークの加工面上で移動させている（例えば、特許文献１参照）。このようなレーザ光線加工装置では、レーザの焦点（レーザが集光された状態）が収束した液体噴流全体に存在することになるため、傾斜した面などの面加工に有利である。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−０９８４１８号公報（段落００１６〜００１７、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、ドライレーザを用いたレーザ光線加工装置では、ガルバノによってレーザ光線の照射点を高速で移動させるものがあるが、液体噴流内にレーザ光線を導き入れるレーザ光線加工装置では、レーザ光線の照射点を高速で移動させるものがなかった。また、レーザ光線加工装置のテーブルは、重量が大きく、大型であるため、その移動速度が遅くなっている。したがって、従来のレーザ光線加工装置では、レーザ光線の照射点の移動速度が遅くなり、バリ処理や表面改質などの面加工や、幅の大きな溝加工及び切断加工など、ワークの加工面全域に対してレーザ光線の照射点を移動させる加工処理に用いることが、作業効率の観点から難しいため、従来のレーザ光線加工装置は線状の切断加工のみに用いられている。
【０００６】
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、レーザ光線の照射点を高速で移動させることができ、面加工や幅の大きな溝加工及び切断加工などを効率良く行うことができるレーザ光線加工装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明は、レーザ光線加工装置であって、レーザ光線を第一の軸線に沿って照射する光源を有する基部と、液体供給手段から供給された液体を第二の軸線に沿って噴射するノズルを有するノズル部と、を備え、基部とノズル部とは、第一の軸線と第二の軸線とが交わるように連結され、ノズル部には、基部から入光されたレーザ光線を、第二の軸線に沿うように導光して、ノズルから噴射された液体噴流内に導くためのミラーが設けられており、ノズル部は、基部に対して第一の軸線回りに回動自在であることを特徴としている。
【０００８】
この構成では、ノズル部を基部に対して第一の軸線回りに回動させることで、レーザ光線の照射方向を第一の軸線回りに揺動させることができる。このように、ノズル部を基部に対して相対移動させることで、ワークの加工面上でレーザ光線の照射点を高速で往復移動させることができるため、ワークの加工面全域に対してレーザ光線の照射点を移動させる加工処理を効率良く行うことができる。
【０００９】
本発明の他の構成としては、レーザ光線加工装置であって、レーザ光線を第一の軸線に沿って照射する光源を有する基部と、液体供給手段から供給された液体を第二の軸線に沿って噴射するノズルを有するノズル部と、を備え、基部とノズル部とは、第一の軸線と第二の軸線とが平行するように連結され、ノズル部には、基部から入光されたレーザ光を、第二の軸線に沿うように導光して、ノズルから噴射された液体噴流内に導くための複数のミラーが設けられており、ノズル部は、基部に対して第一の軸線回りに回動自在であることを特徴としている。
【００１０】
この構成では、ノズル部を基部に対して第一の軸線回りに回動させることで、レーザ光線の照射点を第一の軸線回りに円周移動させることができる。このように、ノズル部を基部に対して相対移動させることで、ワークの加工面上でレーザ光線の照射点を高速で円周移動させることができるため、ワークの加工面全域に対してレーザ光線の照射点を移動させる加工処理を効率良く行うことができる。
【００１１】
本発明の他の構成としては、レーザ光線を第一の軸線に沿って照射する光源を有する基部と、液体供給手段から供給された液体を第二の軸線に沿って噴射するノズルを有するノズル部と、第一の軸線に直交する第三の軸線回りに回動する回動部を有する駆動装置と、を備え、基部とノズル部とは、第一の軸線と第二の軸線とが交わるように連結され、ノズル部には、基部から入光されたレーザ光を、第二の軸線に沿うように導光して、ノズルから噴射された液体噴流内に導くためのミラーが設けられており、ノズル部は、基部に対して第一の軸線方向に移動自在であるとともに、基部は、第三の軸線に平行し、第一の軸線に直交する第四の軸線回りに回動自在であり、ノズル部には、駆動装置の回動部に連結される回動支軸が設けられ、回動支軸は、第三の軸線回りに回動自在であることを特徴としている。
【００１２】
この構成では、ノズル部の回動支軸が第三の軸線回りに回動するのに連動して、ノズル部が基部に対して第一の軸線方向に往復移動することで、レーザ光線の照射点を第三の軸線回りに円周移動させることができる。このように、ノズル部を基部に対して相対移動させることで、ワークの加工面上でレーザ光線の照射点を高速で円周移動させることができるため、ワークの加工面全域に対してレーザ光線の照射点を移動させる加工処理を効率良く行うことができる。
【００１３】
前記したレーザ光線加工装置において、ノズル部は、中空な部材であり、その内部空間にミラーが収容されており、液体供給手段から供給された流体は、内部空間を通じてノズルに供給されるように構成することができる。
【００１４】
この構成では、レーザ光線の照射によって加熱されるミラーを内部空間に供給された液体によって冷却することができ、ミラーの熱膨張による光軸のずれを防ぐことができるため、レーザ光線の照射点を高速かつ正確に移動させることができ、加工精度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のレーザ光線加工装置によれば、ノズル部を基部に対して相対移動させることで、ワークの加工面上でレーザ光線の照射点を高速で移動させることができ、ワークの加工面全域に対してレーザ光線の照射点を移動させる面加工や幅の大きな溝加工及び切断加工などを効率良く行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、各実施形態の説明において、同一の構成要素に関しては同一の符号を付し、重複した説明は省略するものとする。
【００１７】
［第一実施形態］
第一実施形態のレーザ光線加工装置１Ａは、図１に示すように、レーザ光線Ｌを第一の軸線Ａに沿って照射する光源２０を有する基部１０と、図示しない液体供給手段（例えば給水ポンプ及び貯水タンク）から供給された液体である高圧水Ｗを第二の軸線Ｂに沿って噴射するノズル４０を有するノズル部３０と、を備えている。
このレーザ光線加工装置１Ａは、ノズル４０から噴射される噴流水Ｆ内に導かれたレーザ光線Ｌを、図示しないテーブル上に載置されたワークの加工面に照射し、ノズル４０に対してテーブルを相対移動させることで、ワークの表面加工を行うものである。
なお、以下の説明では、図１の右側を基端側とし、左側を先端側として説明する。
【００１８】
基部１０は、水平に配置された第一の軸線Ａを中心軸とする有底の円筒状部材であり、基端部１１には底部１１ａが形成され、先端部１２には開口部１２ａが形成されている。底部１１ａの中心位置には取付孔１１ｂが形成されており、この取付孔１１ｂには光源２０が挿入されている。なお、基部１０は、図示しない支持台に支持されることで、所定高さに配置されている。
【００１９】
光源２０は、図示しないレーザ発振器から延ばされた光ファイバ２１によって伝搬されたレーザ光線Ｌを基部１０の内部空間１３に照射するものであり、その光軸は第一の軸線Ａに設定されている。この実施形態では、水に吸収され難いグリーンレーザをレーザ光線Ｌとして照射しているが、レーザ光線Ｌの種類は限定されるものではなく、例えば、光ファイバ２１における伝搬性を考慮して、ＹＡＧ基本波（波長１０６４ｎｍ）レーザを用いてもよい。
【００２０】
基部１０の内部空間１３において、第一の軸線Ａ方向の略中央には、光源２０から拡散して照射されたレーザ光線Ｌを、第一の軸線Ａに沿うように集束させるコリメータレンズ１４が設けられている。
【００２１】
ノズル部３０では、垂直に配置された第二の軸線Ｂを中心軸とする円筒状の垂直部３１と、第一の軸線Ａを中心軸として、垂直部３１の上端部から基端側に延びている円筒状の水平部３２とが形成されている。
垂直部３１の下端部に形成された底部３１ａにはノズル４０が設けられており、水平部３２の基端部３２ａには開口部３２ｂが形成されている。
【００２２】
水平部３２の基端部３２ａは、基部１０の先端部１２に外嵌されており、基部１０とノズル部３０とは、第一の軸線Ａと第二の軸線Ｂとが直交するように連結されている。
水平部３２の基端部３２ａの内周面と、基部１０の先端部１２の外周面との間には、環状のベアリングＢ１，Ｂ１が取り付けられており、ノズル部３０は、基部１０に対して第一の軸線Ａ回りに回動自在となっている（図２参照）。
【００２３】
水平部３２の基端部３２ａの外周面には、従動ギヤ３３が形成されている。また、ノズル部３０上方には、図示しない支持台に取り付けられた駆動モータ５０が配置されている。
駆動モータ５０は、駆動軸５１を正転・逆転可能なモータであり、駆動軸５１の中心軸が第一の軸線Ａに平行して配置され、駆動軸５１の先端部には円板状の駆動ギヤ５２が取り付けられている。なお、駆動モータ５０の駆動方式は、電動式や油圧式など限定されるものではない。
駆動ギヤ５２は、水平部３２に形成された従動ギヤ３３に噛み合っており、駆動ギヤ５２を回動させることで、ノズル部３０が第一の軸線Ａ回りに回動し、垂直部３１が第一の軸線Ａ回りに揺動する（図２参照）。
【００２４】
垂直部３１の底部３１ａに設けられたノズル４０では、図示しない流体供給手段から供給された高圧水Ｗが充填される高圧チャンバ４１と、この高圧チャンバ４１から第二の軸線Ｂを中心軸として底部３１ａの下面まで貫通している噴射孔４２と、高圧チャンバ４１からノズル部３０の内部空間３４に通じている連通孔４３と、高圧チャンバ４１からノズル４０の外周側面まで貫通している給水孔４４と、が形成されている。
【００２５】
ノズル４０の外周面に形成された給水孔４４の開口部には、図示しない液体供給手段から延ばされた給水管４５の一端が接続されており、給水管４５から給水孔４４を通じて、高圧チャンバ４１内に高圧水Ｗが給水される。
【００２６】
高圧チャンバ４１とノズル部３０の内部空間３４とを連通する連通孔４３は、透明なガラス材で形成されたウインド４６によって塞がれており、高圧チャンバ４１内の高圧水Ｗがノズル部３０の内部空間３４側に流入するのを防いでいる。
【００２７】
高圧チャンバ４１から底部３１ａの下面まで貫通している噴射孔４２では、上部に拡径部が形成されており、この拡径部にはノズルチップ４７が嵌め込まれている。ノズルチップ４７の中心軸（第二の軸線Ｂ）にはノズル孔４７ａが貫通している。そして、高圧チャンバ４１内の高圧水Ｗが、ノズル孔４７ａを通過して下方に排水されることで、噴射孔４２から噴流水Ｆが第二の軸線Ｂに沿って下方に噴射される。
【００２８】
ノズル部３０の内部空間３４において、垂直部３１と水平部３２との角部には、基部１０から第一の軸線Ａに沿って、内部空間３４に入光されたレーザ光線Ｌを、第二の軸線Ｂに沿わせるように導光するミラー３５が設けられている。
ミラー３５は、反射面３５ａを図１の右斜め下方に向けて４５度の角度で傾斜させて取り付けられており、水平に配置された第一の軸線Ａに沿って入光されたレーザ光線Ｌは、反射面３５ａで９０度下向きに反射することで、垂直に配置された第二の軸線Ｂに沿うように導光される。
【００２９】
垂直部３１内の下部には、ミラー３５によって第二の軸線Ｂに沿って導光されたレーザ光線Ｌが、ノズルチップ４７のノズル孔４７ａに入光するように、レーザ光線Ｌを集束させる集束レンズ４８が設けられている。
集束レンズ４８で集束されたレーザ光線Ｌは、連通孔４３のウインド４６を通過して、ノズルチップ４７のノズル孔４７ａに入光され、ノズル孔４７ａから下方に向けて噴射される噴流水Ｆ内に導かれる。このようにして、レーザ光線Ｌは噴流水Ｆに導かれた状態で、噴射孔４２から第二の軸線Ｂに沿って下方に照射される。
【００３０】
なお、ミラー３５には、反射面３５ａの傾斜角度を調整するための調整部材（例えば調整ねじ）が設けられており、この調整部材を用いて反射面３５ａの傾斜角度を調整することで、レーザ光線Ｌの中心をノズル孔４７ａに合わせることができる。
また、集束レンズ４８とノズルチップ４７との距離を調整することで、ノズル孔４７ａの位置でレーザ光線Ｌを集束させることができる。
【００３１】
以上のような第一実施形態のレーザ光線加工装置１Ａによれば、図２に示すように、ノズル部３０を基部１０に対して第一の軸線Ａ回りに回動させることで、レーザ光線Ｌの照射方向を第一の軸線Ａ回りに揺動させることができる。このように、ノズル部３０を基部１０に対して相対移動させることで、ワークの加工面上でレーザ光線Ｌの照射点を高速で往復移動させることができる。したがって、ワークが載置されたテーブルをノズル４０に対して相対移動させるとともに、ノズル４０自体を回動させることで、バリ処理や表面改質などの面加工や、幅の大きな溝加工及び切断加工など、ワークの加工面全域に対してレーザ光線Ｌの照射点を移動させる加工処理を効率良く行うことができる。
【００３２】
以上、本発明の第一実施形態について説明したが、本発明は前記第一実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に設計変更が可能である。例えば、第一実施形態では、第一の軸線Ａを水平に配置し、第二の軸線Ｂを垂直に配置しているが、第一の軸線Ａと第二の軸線Ｂとが交わるように配置されていればよく、第一の軸線Ａ又は第二の軸線Ｂを斜めに配置したり、第一の軸線Ａを垂直に配置し、第二の軸線Ｂを水平に配置したりしてもよい。
【００３３】
また、ノズル部３０を基部１０に対して回動させる駆動装置は、第一実施形態に示した正転・逆転可能な駆動モータ５０に限定されるものではなく、例えば揺動シリンダや往復リンク機構など、各種の駆動機構を用いることができる。
【００３４】
また、水平部３２の基端部３２ａの内周面と、基部１０の先端部１２の外周面との間にベアリングＢ１，Ｂ１を取り付けることで、ノズル部３０が基部１０に対して第一の軸線Ａ回りに回動するように構成されているが、ノズル部３０を基部１０に対して回動させるための軸受けの構成は限定されるものではない。さらには、水平部３２の基端部３２ａの内周面と、基部１０の先端部１２の外周面とが直接摺動することで、ノズル部３０が基部１０に対して回動するように構成してもよい。
【００３５】
［第二実施形態］
第二実施形態のレーザ光線加工装置１Ｂは、図３に示すように、レーザ光線Ｌを第一の軸線Ａに沿って照射する光源２０を有する基部１０と、高圧水Ｗを第二の軸線Ｂに沿って噴射するノズル４０を有するノズル部６０と、を備えている。
【００３６】
基部１０は、垂直に配置された第一の軸線Ａを中心軸とする有底の円筒状部材であり、上端部には底部１１ａが形成され、下端部には開口部１２ａが形成されている。底部１１ａの中心位置に形成された取付孔１１ｂには光源２０が挿入されている。
【００３７】
光源２０は、レーザ光線Ｌを基部１０の内部空間１３に照射するものであり、その光軸は第一の軸線Ａに設定されている。
【００３８】
基部１０の内部空間１３において、第一の軸線Ａ方向の略中央には、光源２０から拡散して照射されたレーザ光線Ｌを、第一の軸線Ａに沿うように集束させるコリメータレンズ１４が設けられている。
【００３９】
ノズル部６０では、垂直に配置された第一の軸線Ａを中心軸とする円筒状の第一垂直部６１と、第一の軸線Ａに平行して配置された第二の軸線Ｂを中心軸とする円筒状の第二垂直部６２と、第一垂直部６１の下端部と第二垂直部６２の上端部とを連通させる円筒状の水平部６３と、が形成されている。
【００４０】
第一垂直部６１に形成された上端開口部には、基部１０の下部が挿入されており、基部１０とノズル部６０とは、第一の軸線Ａと第二の軸線Ｂとが平行するように連結されている。
第一垂直部６１の上端開口部の内周面と、基部１０の下端部の外周面との間には、環状のベアリングＢ２，Ｂ２が取り付けられており、第一垂直部６１は、基部１０に対して第一の軸線Ａ回りに回動自在となっている（図４参照）。
【００４１】
第一垂直部６１の上端部の外周面には、全周に亘って従動ギヤ６４が形成されている。また、第一垂直部６１の上端部の側方（図３の右側）には、図示しない支持台に取り付けられた駆動モータ５０が配置されている。
駆動モータ５０の駆動軸５１は、その中心軸が第一の軸線Ａに平行して配置されており、先端部には円板状の駆動ギヤ５２が取り付けられている。
駆動ギヤ５２は、第一垂直部６１の従動ギヤ６４に噛み合っており、駆動ギヤ５２を回動させることで、第一垂直部６１が第一の軸線Ａ回りに回動する。
【００４２】
第二垂直部６２は、第一の軸線Ａに平行して配置された第二の軸線Ｂを中心軸としているため、第一垂直部６１が第一の軸線Ａ回りに回動したときには、第二垂直部６２は、第一の軸線Ａ回りに回動することになる（図４参照）。
また、第二垂直部６２に形成された下端開口部には、後記するノズル４０の上部が挿入されている。
【００４３】
水平部６３の内部には、基部１０から第一の軸線Ａに沿って第一垂直部６１内に入光されたレーザ光線Ｌを、第二の軸線Ｂに向けて水平方向に導光する第一ミラー６５Ａと、この第一ミラー６５Ａによって水平方向に導光されたレーザ光線Ｌを、第二の軸線Ｂに沿うように導光する第二ミラー６５Ｂと、が設けられている。
【００４４】
第一ミラー６５Ａは、反射面６５ａ１が図３の左斜め上方に向けて４５度の角度で傾斜しており、第一の軸線Ａに沿って上方から入光されたレーザ光線Ｌは、反射面６５ａ１で９０度横向きに反射することで、水平方向に向けて導光される。
第二ミラー６５Ｂは、反射面６５ａ２が図３の右斜め下方に向けて４５度の角度で傾斜しており、水平方向に導光されたレーザ光線Ｌは、反射面６５ａ２で９０度下向きに反射することで、第二の軸線Ｂに沿うように下方に向けて導光される。
【００４５】
ノズル４０は、垂直に配置された第二の軸線Ｂを中心軸とする有底の円筒状部材であり、上端部には開口部４０ａが形成され、下端部には底部４０ｂが形成されている。
ノズル４０の上端部は、ノズル部６０の第二垂直部６２の下端開口部に挿入されている。このように、ノズル４０は、第一の軸線Ａに平行する第二の軸線Ｂ上に配置されており、ノズル部６０を基部１０に対して第一の軸線Ａ回りに回動させたときには、ノズル４０は第一の軸線Ａ回りに円周移動することになる。
また、ノズル部６０の第二垂直部６２の下端開口部の内周面と、ノズル４０の上端部の外周面との間には、環状のベアリングＢ３，Ｂ３が取り付けられており、ノズル４０は、第二垂直部６２に対して第二の軸線Ｂ回りに回動自在となっている（図４参照）。
【００４６】
ノズル４０には、高圧水Ｗが充填される高圧チャンバ４１と、この高圧チャンバ４１から第二の軸線Ｂを中心軸として底部４０ｂの下面まで貫通している噴射孔４２と、高圧チャンバ４１からノズル４０の内部空間４０ｃに通じている連通孔４３と、高圧チャンバ４１からノズル４０の外周側面まで貫通している給水孔４４と、が形成されている。なお、連通孔４３は透明なウインド４６によって塞がれており、高圧チャンバ４１内の高圧水Ｗがノズル４０の内部空間４０ｃ側に流入するのを防いでいる。
【００４７】
ノズル４０では、高圧チャンバ４１内に給水された高圧水Ｗが、噴射孔４２に嵌め込まれたノズルチップ４７のノズル孔４７ａを通過して下方に排水されることで、噴射孔４２から噴流水Ｆが第二の軸線Ｂに沿って下方に噴射される。
【００４８】
ノズル４０の内部空間４０ｃにおいて、ウインド４６の上方近傍には、第二ミラー６５Ｂによって第二の軸線Ｂに沿って導光されたレーザ光線Ｌが、ノズルチップ４７のノズル孔４７ａに入光するように、レーザ光線Ｌを集束させる集束レンズ４８が設けられている。この集束レンズ４８で集束されたレーザ光線Ｌは、ノズルチップ４７のノズル孔４７ａに入光され、噴流水Ｆ内に導かれた状態で、噴射孔４２から第二の軸線Ｂに沿って下方に照射される。
【００４９】
以上のような第二実施形態のレーザ光線加工装置１Ｂによれば、図４に示すように、ノズル部６０を基部１０に対して第一の軸線Ａ回りに回動させることで、レーザ光線Ｌの照射点を第一の軸線Ａ回りに円周移動させることができる。このように、ノズル部６０を基部１０に対して相対移動させることで、ワークの加工面上でレーザ光線Ｌの照射点を高速で円周移動させることができる。したがって、ワークが載置されたテーブルをノズル４０に対して相対移動させるとともに、ノズル４０自体を回動させることで、バリ処理や表面改質などの面加工や、幅の大きな溝加工及び切断加工など、ワークの加工面全域に対してレーザ光線Ｌの照射点を移動させる加工処理を効率良く行うことができる。
【００５０】
また、ノズル４０はノズル部６０に対して第二の軸線Ｂ回りに回動自在となっており、ノズル４０を第一の軸線Ａ回りに円周移動させたときには、ノズル４０は給水管４５の取り付け部位の向きを保とうとして、ノズル部６０に対して第二の軸線Ｂ回りに相対的に回動する。このように、ノズル４０を円周移動させたときに、給水管４５の向きが一定に保たれるため、ノズル部６０をスムーズに回動させることができる。
【００５１】
以上、本発明の第二実施形態について説明したが、本発明は前記第二実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に設計変更が可能である。例えば、第二実施形態では、第一の軸線Ａ及び第二の軸線Ｂを垂直に配置しているが、第一の軸線Ａと第二の軸線Ｂとが平行に配置されていればよく、第一の軸線Ａ及び第二の軸線Ｂを水平や斜めに配置してもよい。さらには、第二の軸線Ｂを第一の軸線Ａに対して僅かに傾斜させてもよく、この場合にはレーザ光線Ｌは垂直軸回りに円錐状に回動することになり、特殊な加工に適用することができる。
【００５２】
また、ノズル部６０を基部１０に対して回動させるための軸受け、及びノズル４０をノズル部６０に対して回動させるため軸受けの構成は限定されるものではなく、さらには、各部材が直接摺動することで回動するように構成してもよい。
【００５３】
［第三実施形態］
第三実施形態のレーザ光線加工装置１Ｃは、図５に示すように、レーザ光線Ｌを第一の軸線Ａに沿って照射する光源２０を有する基部１０と、図示しない液体供給手段から供給された高圧水Ｗを第二の軸線Ｂに沿って噴射するノズル４０を有するノズル部３０と、を備えている。以下の説明では、図５の右側を基端側とし、左側を先端側として説明する。
【００５４】
基部１０は、水平に配置された第一の軸線Ａを中心軸とする有底の円筒状部材であり、基端部１１には底部１１ａが形成され、先端部１２には開口部１２ａが形成されている。底部１１ａの中心位置に形成された取付孔１１ｂには光源２０が挿入されている。
【００５５】
光源２０は、レーザ光線Ｌを基部１０の内部空間１３に照射するものであり、その光軸は第一の軸線Ａに設定されている。
【００５６】
基部１０の内部空間１３の基端側には、光源２０から拡散して照射されたレーザ光線Ｌを、第一の軸線Ａに沿うように集束させるコリメータレンズ１４が設けられている。
【００５７】
また、基部１０の基端部１１には、垂直に配置された第四の軸線Ｄに沿って上下方向に突出した支軸１５，１５が設けられている。各支軸１５，１５は、その軸部に周設された環状のベアリングＢ４を介して、支持台２に形成された支持穴２ａに内嵌されており、基部１０は第四の軸線Ｄ回りに回動自在となっている。
【００５８】
ノズル部３０では、垂直に配置された第二の軸線Ｂを中心軸とする円筒状の垂直部３１と、第一の軸線Ａを中心軸として、垂直部３１の上端部から基端側に延びている円筒状の水平部３２とが形成されている。
垂直部３１の下端部に形成された底部３１ａにはノズル４０が設けられており、水平部３２の基端部３２ａには開口部３２ｂが形成されている。
【００５９】
水平部３２の基端部３２ａは、基部１０の先端部１２の開口部１２ａに挿入されており、基部１０とノズル部３０とは、第一の軸線Ａと第二の軸線Ｂとが交わるように連結されている。
また、水平部３２の基端部３２ａの外周面と、基部１０の先端部１２の内周面との間には、環状のベアリングＢ５が取り付けられており、ノズル部３０は、基部１０に対して第一の軸線Ａ方向に移動自在となっている。
【００６０】
水平部３２の先端部３２ｃの外周面には、第二の軸線Ｂに沿うように、上方に向けて突出した回動支軸３６が設けられている。回動支軸３６は、その軸部に環状のベアリングＢ６が周設されている。
【００６１】
また、水平部３２の先端部３２ｃの上方には、支持台２に取り付けられた駆動モータ５０が配置されている。
駆動モータ５０は、駆動軸５１の中心軸が第三の軸線Ｃに配置されている。第三の軸線Ｃは、第二の軸線Ｂに平行しており、第二の軸線Ｂよりも基端側に配置されている。
【００６２】
駆動モータ５０の駆動軸５１の下端部には、円板状の回動部５３が取り付けられている。この回動部５３の下面には、回動支軸３６の上端部がベアリングＢ６を介して内嵌される取付穴５３ａが形成されており、回動支軸３６は回動部５３に対して第三の軸線Ｃ回りに回動自在となっている。
【００６３】
このような第三実施形態のレーザ光線加工装置１Ｃでは、図６（ａ）に示すように、ノズル部３０の回動支軸３６が最も先端側に配置された状態から、図６（ｂ）に示すように、駆動モータ５０（図５参照）の回動部５３を右回りに回転させると、回動支軸３６が第三の軸線Ｃ回りに右回転するのに連動して、ノズル部３０は基部１０内に収縮する。このとき、基部１０は第四の軸線Ｄ回りに上側に揺動する。
さらに、図６（ｃ）に示すように、回動部５３を第三の軸線Ｃ回りに右回転させ、回動支軸３６が最も基端側まで移動させた状態では、ノズル部３０の水平部３２の殆どが基部１０内に収まり、ノズル部３０と基部１０とが最も収縮した状態となる。
図６（ｃ）の状態から回動部５３を第三の軸線Ｃ回りに右回転させると、図６（ｄ）に示すように、回動支軸３６が第三の軸線Ｃ回りに右回転するのに連動して、ノズル部３０は基部１０内から伸長する。このとき、基部１０は第四の軸線Ｄ回りに下側に揺動する。
このように、第三実施形態のレーザ光線加工装置１Ｃでは、レーザ光線Ｌ（図５参照）の照射点を第三の軸線Ｃ回りに円周移動させることができる。
【００６４】
図５に示すように、ノズル４０には、高圧水Ｗが充填される高圧チャンバ４１と、この高圧チャンバ４１から第二の軸線Ｂを中心軸として底部３１ａの下面まで貫通している噴射孔４２と、高圧チャンバ４１からノズル４０の内部空間４０ｃに通じている連通孔４３と、高圧チャンバ４１からノズル４０の外周側面まで貫通している給水孔４４と、が形成されている。なお、連通孔４３は透明なウインド４６によって塞がれており、高圧チャンバ４１内の高圧水Ｗがノズル部３０の内部空間３４側に流入するのを防いでいる。
【００６５】
ノズル４０では、給水管４５から給水孔４４を通じて高圧チャンバ４１内に給水された高圧水Ｗが、噴射孔４２に嵌め込まれたノズルチップ４７のノズル孔４７ａを通過して排水されることになり、ノズル４０の噴射孔４２から噴流水Ｆが第二の軸線Ｂに沿って下方に向けて噴射される。
【００６６】
ノズル部３０の内部空間３４において、垂直部３１と水平部３２との角部には、基部１０から第一の軸線Ａに沿って入光されたレーザ光線Ｌを、第二の軸線Ｂに沿わせるように導光するミラー３５が設けられている。
ミラー３５は、反射面３５ａが図５の右斜め下方に向けて４５度の角度で傾斜するように取り付けられており、水平に配置された第一の軸線Ａに沿って入光されたレーザ光線Ｌは、反射面３５ａで９０度下向きに反射することで、垂直に配置された第二の軸線Ｂに沿うように下方に向けて導光される。
【００６７】
垂直部３１内の下部には、ミラー３５によって第二の軸線Ｂに沿って導光されたレーザ光線Ｌが、ノズルチップ４７のノズル孔４７ａに入光するように、レーザ光線Ｌを集束させる集束レンズ４８が設けられている。
集束レンズ４８で集束されたレーザ光線Ｌは、ノズルチップ４７のノズル孔４７ａに入光され、噴流水Ｆ内に導かれた状態で、噴射孔４２から第二の軸線Ｂに沿って下方に照射される。
【００６８】
以上のような第三実施形態のレーザ光線加工装置１Ｃによれば、図６（ａ）〜（ｄ）に示すように、ノズル部３０の回動支軸３６が第三の軸線Ｃ回りに回動するのに連動して、ノズル部３０が基部１０に対して第一の軸線Ａ方向に往復移動することで、レーザ光線Ｌ（図５参照）の照射点を第三の軸線Ｃ回りに円周移動させることができる。このように、ノズル部３０を基部１０に対して相対移動させることで、ワークの加工面上でレーザ光線Ｌの照射点を高速で円周移動させることができる。したがって、ワークが載置されたテーブルをノズル４０に対して相対移動させるとともに、ノズル４０自体を回動させることで、バリ処理や表面改質などの面加工や、幅の大きな溝加工及び切断加工など、ワークの面全域に対してレーザ光線Ｌの照射点を移動させる加工処理を効率良く行うことができる。
【００６９】
以上、本発明の第三実施形態について説明したが、本発明は前記第三実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に設計変更が可能である。例えば、第三実施形態では、レーザ光線Ｌの照射点を第三の軸線Ｃ回りに円周移動させているが、駆動モータ５０を往復モータとして、ノズル部３０が基部１０に対して第一の軸線Ａ方向に往復移動のみを行うように構成して、レーザ光線Ｌの照射点を高速で往復移動させてもよい。なお、この構成では、基部１０を第四の軸線Ｄ回りに回動させる必要がない。
【００７０】
また、第三実施形態では、第一の軸線Ａを水平に配置し、第二の軸線Ｂを垂直に配置しているが、第一の軸線Ａと第二の軸線Ｂとが交わるように配置されていればよく、第一の軸線Ａ又は第二の軸線Ｂを斜めに配置したり、第一の軸線Ａを垂直に配置し、第二の軸線Ｂを水平に配置したりしてもよい。
【００７１】
また、ノズル部３０を基部１０に対して回動させるための軸受け、及びノズル部３０を基部１０に対して相対移動させるための軸受けの構成は限定されるものではなく、さらには、各部材が直接摺動することで回動及び相対移動するように構成してもよい。
【００７２】
［第四実施形態］
図７に示す第四実施形態のレーザ光線加工装置１Ｄは、前記した第一実施形態のレーザ光線加工装置１Ａ（図１参照）と略同様の構成であり、図示しない液体供給手段から供給された高圧水Ｗが、中空な部材である基部１０及びノズル部３０の内部空間１３，３４を通じて、ノズル４０に供給されることが異なっている。そのため、第四実施形態では、高圧水Ｗを供給する構成以外の説明については省略する。
【００７３】
第四実施形態のレーザ光線加工装置１Ｄでは、基部１０の周壁部に給水孔１６が貫通している。給水孔１６の外周面側の開口部には、給水管４５の一端が接続されており、この給水管４５から給水孔１６を通じて、基部１０及びノズル部３０の内部空間３４に高圧水Ｗが給水される。
【００７４】
ノズル部３０の基端部３２ａの内周面と、基部１０の先端部１２の外周面との間において、各ベアリングＢ１，Ｂ１よりも先端側には、環状の防水用シール部材Ｓが取り付けられている。この防水用シール部材Ｓは、ノズル部３０の内部空間３４に充填された高圧水Ｗがノズル部３０と基部１０との間から漏れることを防いでいる。
【００７５】
ノズル部３０の垂直部３１の下部に設けられた集束レンズ４８の上方近傍には、ウインド４６が設けられている。また、垂直部３１の壁部において、ウインド４６及び集束レンズ４８の側方となる部位には、ウインド４６の上方から集束レンズ４８の下方に通じる迂回路３７が形成されている。第四実施形態のレーザ光線加工装置１Ｄでは、集束レンズ４８よりも下方の空間は高圧チャンバ４１となっている。
【００７６】
第四実施形態のレーザ光線加工装置１Ｄでは、給水管４５から給水孔１６を通じて、基部１０及びノズル部３０の内部空間１３，３４内に給水された高圧水Ｗが、ノズル部３０の垂直部３１に形成された迂回路３７を通じて高圧チャンバ４１内に供給される。そして、高圧チャンバ４１内の高圧水Ｗがノズルチップ４７のノズル孔４７ａを通過して下方に排水されることで、噴射孔４２から噴流水Ｆが第二の軸線Ｂに沿って下方に向けて噴射される。
【００７７】
以上のような第四実施形態のレーザ光線加工装置１Ｄによれば、レーザ光線Ｌが照射されることで加熱されるミラー３５及びレンズ１４，４８を、ノズル部３０の内部空間３４に供給された高圧水Ｗによって冷却することができ、ミラー３５及びレンズ１４，４８の熱膨張による光軸のずれを防ぐことができるため、レーザ光線Ｌの照射点を高速かつ正確に移動させることができ、ワークの加工精度を向上させることができる。
【００７８】
以上、本発明の第四実施形態について説明したが、本発明は前記第四実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に設計変更が可能である。例えば、第四実施形態では、図７に示すように、集束レンズ４８の上方近傍にウインド４６を配置しているが、図８に示すレーザ光線加工装置１Ｄ´のように、集束レンズ４８の上方近傍に同形の集束レンズ４８´を配置してもよい。この構成では、同形の集束レンズ４８，４８´を用いることで、レーザ光線加工装置１Ｄ´の製造コストを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】第一実施形態のレーザ光線加工装置を示した側断面図である。
【図２】第一実施形態のレーザ光線加工装置を先端側から見た図で、ノズルの動作を示した概略図である。
【図３】第二実施形態のレーザ光線加工装置を示した側断面図である。
【図４】第二実施形態のレーザ光線加工装置を上方から見た図で、ノズルの動作を示した概略図である。
【図５】第三実施形態のレーザ光線加工装置を示した側断面図である。
【図６】第三実施形態のレーザ光線加工装置を上方から見た図で、ノズルの動作を（ａ）〜（ｄ）の順に示した概略図である。
【図７】第四実施形態のレーザ光線加工装置を示した側断面図である。
【図８】第四実施形態のレーザ光線加工装置の他の構成を示した側断面図である。
【符号の説明】
【００８０】
１Ａ〜１Ｄ    レーザ光線加工装置
１０    基部
１４    コリメータレンズ
２０    光源
２１    光ファイバ
３０    ノズル部
３１    垂直部
３２    水平部
３３    従動ギヤ
３４    内部空間
３５    ミラー
３６    回動支軸
３７    迂回路
４０    ノズル
４１    高圧チャンバ
４２    噴射孔
４５    給水管
４６    ウインド
４７    ノズルチップ
４７ａ  ノズル孔
４８    集束レンズ
５０    駆動モータ
５２    駆動ギヤ
５３    回動部
６０    ノズル部
６１    第一垂直部
６２    第二垂直部
６３    水平部
６４    従動ギヤ
６５Ａ  第一ミラー
６５Ｂ  第二ミラー
Ａ      第一の軸線
Ｂ      第二の軸線
Ｃ      第三の軸線
Ｄ      第四の軸線
Ｆ      噴流水
Ｌ      レーザ光線
Ｗ      高圧水
【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】
2009082938.tif 000009
【図８】
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