特開 2024-38732 レーザプロファイル計測装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024038732

(43)【公開日】2024-03-21

(54)【発明の名称】レーザプロファイル計測装置

(51)【国際特許分類】

   G01J 1/02 20060101AFI20240313BHJP

   B22F 12/90 20210101ALI20240313BHJP

   B22F 10/28 20210101ALN20240313BHJP

【ＦＩ】

G01J1/02 L

B22F12/90

B22F10/28

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022142974

(22)【出願日】2022-09-08

(71)【出願人】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100162868

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 英輔

(74)【代理人】

【識別番号】100161702

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(72)【発明者】

【氏名】成田 竜一

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 俊哉

(72)【発明者】

【氏名】田原 諭

【テーマコード（参考）】

2G065

4K018

【Ｆターム（参考）】

2G065AA11

2G065AB09

2G065AB20

2G065BA05

2G065BB10

2G065BB14

2G065BB19

2G065BB49

2G065CA04

2G065CA18

2G065DA05

4K018CA44

4K018DA18

4K018EA51

4K018EA60

(57)【要約】

【課題】より小型で、より正確なレーザプロファイルの計測を行うことが可能なレーザプロファイル計測装置を提供する。
【解決手段】レーザプロファイル計測装置は、第一方向から入射されたレーザの少なくとも一部を透過させて第一方向に進行する計測対象レーザを生成するとともに、レーザの残余の成分を第一方向とは異なる第二方向に反射させることで減衰レーザを生成する反射減衰部と、第一方向における反射減衰部の一方側に設けられ、計測対象レーザを捕捉する捕捉部と、第一方向に延びるとともに、反射減衰部、及び捕捉部を外側から覆うケーシングと、第一方向から見て、ケーシングの周方向の少なくとも一部に設けられた減衰冷却体と、ケーシング、及び減衰冷却体を、レーザの入射方向に向かうように回動可能に支持する回動支持部と、を備える。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第一方向から入射されたレーザの少なくとも一部を透過させて前記第一方向に進行する計測対象レーザを生成するとともに、前記レーザの残余の成分を前記第一方向とは異なる第二方向に反射させることで減衰レーザを生成する反射減衰部と、
前記第一方向における前記反射減衰部の一方側に設けられ、前記計測対象レーザを捕捉する捕捉部と、
前記第一方向に延びるとともに、前記反射減衰部、及び前記捕捉部を外側から覆うケーシングと、
前記第一方向から見て、前記ケーシングの周方向の少なくとも一部に設けられた減衰冷却体と、
前記ケーシング、及び前記減衰冷却体を、前記レーザの入射方向に向かうように回動可能に支持する回動支持部と、
を備えるレーザプロファイル計測装置。

【請求項2】

前記減衰冷却体は、前記第二方向に交差する方向に延びるとともに前記減衰レーザを多重反射させる第一減衰通路、及び該第一減衰通路に連通する第二減衰空間を有する請求項１に記載のレーザプロファイル計測装置。

【請求項3】

前記減衰冷却体は、前記第二方向から見て前記第一減衰通路の入口側端部とは異なる面を通る第一分割面と、前記第二方向から見て前記第二減衰空間を分割する第二分割面と、前記第一分割面及び前記第二分割面とを接続する接続分割面と、によって分割された分割体を有する請求項２に記載のレーザプロファイル計測装置。

【請求項4】

前記第二減衰空間は、前記第一減衰通路に交差する方向に延びている請求項２又は３に記載のレーザプロファイル計測装置。

【請求項5】

前記第二減衰空間は、前記第一方向と前記第二方向に直交する方向から見て、前記第一減衰通路の延びる方向に直交する斜辺、及び前記第二方向に延びる底辺を有する三角形状の断面形状を有する請求項２又は３に記載のレーザプロファイル計測装置。

【請求項6】

前記減衰冷却体は、前記第一減衰通路、及び前記第二減衰空間を有する冷却体本体と、
該冷却体本体の外面に設けられた複数のフィンと、
を有する請求項２に記載のレーザプロファイル計測装置。

【請求項7】

前記減衰冷却体を収容するとともに、内部に冷媒流路を形成するハウジングと、
前記冷媒流路に冷媒ガスを供給するガス供給部と、
をさらに備える請求項１に記載のレーザプロファイル計測装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、レーザプロファイル計測装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ＳＬＭ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｌａｓｅｒ Ｍｅｌｔｉｎｇ）と呼ばれる三次元積層造形方法が知られている。この方法では、チャンバ内に敷き詰められた金属粉末に対してレーザによって熱を加えてこれを溶融・硬化させる工程を層ごとに複数回繰り返すことで目的の造形物が得られる。

【0003】

ここで、良好な造形物を得るためには、レーザのプロファイルを精密に把握・調整しておくことが必要である。レーザのプロファイルとは、レーザのビーム径や空間的な強度分布を指す。ＳＬＭ造形装置では、実際の加工に用いられるレーザ自体のプロファイルを直接的に計測することが肝要である。このため、チャンバ内に計測装置を配置する必要がある。この種の計測装置として、下記特許文献１に記載されたものが知られている。下記特許文献１に係る計測装置は、レーザを減衰させる装置と、減衰したレーザのプロファイルを計測する計測部と、を主に備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第６３８４５８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、ＳＬＭ造形装置では、チャンバ内に方形の加工領域が設定されている。加工領域の中央部でレーザプロファイルを計測することは無論のこと、周縁部でも同様にレーザプロファイルを計測する必要がある。しかしながら、上記特許文献１に係る計測装置は、寸法体格が大きいのみならず、予め決められた一方向のレーザを計測することしかできない。このため、レーザが中央部とは異なる方向・角度から照射される周縁部では正確なレーザプロファイルの計測が行えないという課題があった。

【0006】

本開示は上記課題を解決するためになされたものであって、より小型で、より正確なレーザプロファイルの計測を行うことが可能なレーザプロファイル計測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】

【0007】

上記課題を解決するために、本開示に係るレーザプロファイル計測装置は、第一方向から入射されたレーザの少なくとも一部を透過させて前記第一方向に進行する計測対象レーザを生成するとともに、前記レーザの残余の成分を前記第一方向とは異なる第二方向に反射させることで減衰レーザを生成する反射減衰部と、前記第一方向における前記反射減衰部の一方側に設けられ、前記計測対象レーザを捕捉する捕捉部と、前記第一方向に延びるとともに、前記反射減衰部、及び前記捕捉部を外側から覆うケーシングと、前記第一方向から見て、前記ケーシングの周方向の少なくとも一部に設けられた減衰冷却体と、前記ケーシング、及び前記減衰冷却体を、前記レーザの入射方向に向かうように回動可能に支持する回動支持部と、を備える。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、より小型で、より正確なレーザプロファイルの計測を行うことが可能なレーザプロファイル計測装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示の第一実施形態に係るレーザ加工装置の構成の一例を示す模式図である。

【図2】本開示の第一実施形態に係るレーザプロファイル計測装置の移動機構の構成を示す平面図である。

【図3】本開示の第一実施形態に係るレーザプロファイル計測装置の回動支持部の構成を示す説明図である。

【図4】本開示の第一実施形態に係るレーザプロファイル計測装置の構成を示す断面図である。

【図5】本開示の第一実施形態に係る減衰冷却体の構成を示す平面図である。

【図6】本開示の第一実施形態に係る減衰冷却体の構成を示す断面図である。

【図7】本開示の第一実施形態に係る減衰冷却体の分割面を第二方向から見た図である。

【図8】本開示の第一実施形態に係る減衰冷却体の分割面を第三方向から見た図である。

【図9】本開示の第一実施形態に係る減衰冷却体の変形例を示す断面図である。

【図10】本開示の第二実施形態に係る減衰冷却体、及びハウジングの構成を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

＜第一実施形態＞
以下、本開示の第一実施形態に係るレーザ加工装置１、及びレーザプロファイル計測装置２について、図１から図８を参照して説明する。

【0011】

（レーザ加工装置の構成）
本実施形態に係るレーザ加工装置１は、ＳＬＭ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｌａｓｅｒ Ｍｅｌｔｉｎｇ）と呼ばれる三次元積層造形方法を用いた造形装置である。この方法では、チャンバ１０内に敷き詰められた金属粉末に対してレーザによって熱を加えてこれを溶融・硬化させる工程を複数の層ごとに繰り返すことで目的の造形物が得られる。

【0012】

図１に示すように、レーザ加工装置１は、チャンバ１０と、レーザ照射部１１と、を備えている。チャンバ１０は、内部の底面に方形の加工領域１２を有する箱状をなしている。レーザ照射部１１は、上方に設けられた照射点１３から加工領域１２に向かってレーザＬを照射・走査する。不図示の粉末供給装置から金属粉末を供給した状態で、レーザＬを予め定められた経路に沿って照射・走査することにより、金属粉末が溶融・硬化して造形物の１つの層が形成される。この動作を複数層にわたって繰り返すことによって造形物が形成される。

【0013】

（レーザプロファイル計測装置の構成）
上記のレーザ加工装置１によって良好な造形物を得るためには、レーザＬのプロファイルを精密に把握・調整しておくことが必要である。レーザＬのプロファイルとは、レーザＬのビーム径や空間的な強度分布を指す。本実施形態に係るレーザプロファイル計測装置２は、このようなレーザＬのプロファイルを、加工領域１２の中央部１４、及び周縁部１５でそれぞれ計測するために用いられる。なお、ここで言う周縁部１５とは、方形の加工領域１２の角部や、辺部に沿った部分を指す。

【0014】

図２に示すように、このレーザプロファイル計測装置２は、加工領域１２の平面内でＸ軸方向とＹ軸方向に自在にその位置を変えることが可能とされている。具体的には、加工領域１２には、Ｘ軸レール９１と、Ｙ軸レール９２と、θ軸回動部９３と、が設けられている。Ｘ軸レール９１は、レーザプロファイル計測装置２をＸ軸に沿って移動させる。Ｙ軸レール９２は、Ｘ軸に直交する方向に延びており、当該Ｘ軸レール９１上でＸ軸方向に移動可能である。また、レーザプロファイル計測装置２は、このＹ軸レール９２上でＹ軸方向に移動可能である。θ軸回動部９３は、レーザプロファイル計測装置２を、鉛直方向に延びる回動軸Ｘ回りに回動可能に支持している。これらＸ軸レール９１、Ｙ軸レール９２、θ軸回動部９３による動作は、不図示のアクチュエータ、及びエンコーダを用いて自律的に制御されることが望ましい。

【0015】

さらに、図３に示すように、レーザプロファイル計測装置２は、回動支持部２４によって下方から支持されている。回動支持部２４は、レーザプロファイル計測装置２をレーザＬの入射方向に向かうように回動可能な状態で支持する。特に、レーザプロファイル計測装置２のうち、レーザＬを捕捉する捕捉部２１（後述）がレーザＬの入射方向に向かうようにレーザプロファイル計測装置２の姿勢を変える。

【0016】

回動支持部２４は、レーザプロファイル計測装置２が設置されるステージ６１と、ステージ６１を下方から支持する支持台６２と、を有する。ステージ６１の下面は円弧面状に突出している。支持台６２の上面はステージ６１の下面に対応する円弧面状に凹没している。この円弧面に沿ってステージ６１を回動させることで、当該ステージ６１は、水平方向に延びる回動軸Ｘ回りに回動する。回動支持部２４として具体的にはゴニオステージが好適に用いられる。この回動支持部２４の回転中心は、レーザＬの照射点１３に一致するように設定されている。

【0017】

以上のような、Ｘ軸レール９１、Ｙ軸レール９２、θ軸回動部９３、及び回動支持部２４によってレーザプロファイル計測装置２の位置と姿勢を三次元的に変化させることが可能とされている。なお、Ｘ軸とＹ軸に直交するＺ軸方向の移動は、レーザ加工装置１自体の加工領域１２を上下動させる機能によって補完されている。つまり、このレーザプロファイル計測装置２は５軸１０方向にわたってその位置と姿勢を変化させることができる。

【0018】

図４に示すように、レーザプロファイル計測装置２は、反射減衰部２０と、捕捉部２１と、ケーシング２２と、減衰冷却体２３と、上述の回動支持部２４と、を有する。

【0019】

反射減衰部２０は、入射されたレーザＬの少なくとも一部を入射方向とは異なる方向に反射させるとともに、反射しなかった残余の成分を減衰させることで、計測対象レーザＬ３を生成する。ここで、レーザＬの入射する方向を第一方向Ｄ１と呼ぶ。

【0020】

反射減衰部２０は、反射減衰素子３１と、近接場結合素子３２と、を有する。反射減衰素子３１は、板状に形成された光学素子であり、第一方向Ｄ１に対して約４５°傾いた状態でレーザＬの経路上に配置されている。反射減衰素子３１は、入射したレーザＬの少なくとも一部を、第一方向Ｄ１に対して９０°交差する方向（以下、第二方向Ｄ２と呼ぶことがある。）に反射させることで、第一反射光Ｌ１（減衰レーザ）を生成する。レーザＬの全成分のうち、第一反射光Ｌ１を除く残余の成分は第一方向Ｄ１に進行する。

【0021】

第一方向Ｄ１における反射減衰素子３１の一方側（下方）には、近接場結合素子３２が設けられている。近接場結合素子３２は、例えば国際公開第２０１７／２０９２７７号明細書に示されているように、公知の光学素子である。近接場結合素子３２は、２つのプリズムを、隙間をあけて対向配置させることで構成されている。対向面同士の間における近接場光の発生と結合によって、プリズムから出射される光と反射される光出力の比率を変化させることが可能とされている。

【0022】

本実施形態では、この近接場結合素子３２に対して上述のレーザＬが入射することで、その一部の成分が反射されて第一方向Ｄ１とは異なる方向に進行する（第二反射光Ｌ２）。レーザＬのうち、第二反射光Ｌ２を除く残余の成分は近接場結合素子３２を透過して第一方向Ｄ１に進行する。このように反射減衰素子３１、及び近接場結合素子３２を通過して第一方向Ｄ１に進行する光を計測対象レーザＬ３と呼ぶ。計測対象レーザＬ３は、反射減衰素子３１に入射する前のレーザＬに比べて出力が低下している一方で、ビーム径や空間的な強度分布は反射減衰素子３１に入射する前のレーザＬと同様である。

【0023】

反射減衰部２０の下方（第一方向Ｄ１における一方側）には、捕捉部２１が設けられている。捕捉部２１は、例えばＣＣＤカメラである。捕捉部２１は、計測対象レーザＬ３を捕捉して、外部の演算装置等に画像データとして送信する。当該演算装置での演算を経て、計測対象レーザＬ３のレーザプロファイルが得られる。

【0024】

上記した反射減衰部２０、及び捕捉部２１は、ケーシング２２によって外側から覆われている。ケーシング２２は、第一方向Ｄ１から見て、矩形や多角形、又は円形状をなす筒体である。ケーシング２２の上方は、レーザＬを入射させるために開口している。ケーシング２２の周方向の一部には、上記の第一反射光Ｌ１を透過させるための開口部２５が形成されている。つまり、開口部２５は、第一方向Ｄ１において、反射減衰部２０と重なる位置に形成されている。また、開口部２５は、第一方向Ｄ１に対する周方向において、第一反射光Ｌ１の照射方向と一致する位置に形成されている。開口部２５は、ケーシング２２を第一方向Ｄ１に対する径方向に貫通している。

【0025】

減衰冷却体２３は、上記の第一反射光Ｌ１を減衰させつつ、その熱エネルギーを外部に放散させるために設けられている。図５に示すように、減衰冷却体２３は、第一方向Ｄ１から見てケーシング２２の外周面における第一方向Ｄ１の周方向の一部のみに集約して設けられている。つまり、減衰冷却体２３は、ケーシング２２が矩形状、多角形状をなしている場合には、ある特定の一の面のみに取り付けられている。図５の例では図示簡略化のため、ケーシング２２が矩形断面を有している例について示している。なお、減衰冷却体２３は、ケーシング２２における第一方向Ｄ１の周方向の少なくとも一部に設けられていればよい。

【0026】

減衰冷却体２３は、冷却体本体４０と、複数のフィン４１と、を有している。フィン４１は、冷却体本体４０の外面で互いに第一方向Ｄ１に延びるとともに第二方向Ｄ２に間隔をあけて複数配列されている。図６に示すように、冷却体本体４０の内部には、第一反射光Ｌ１を減衰させるための第一減衰通路５１、及び第二減衰空間５２が形成されている。第一減衰通路５１の入口側端部５３は、上述のケーシング２２の開口部２５に連通している。望ましくは、第一減衰通路５１は、第一反射光Ｌ１の進行方向である第二方向Ｄ２に対して４５°～７０°の範囲で交差する方向に延びている。なお、第一減衰通路５１の延びる方向は設計や仕様に応じて適宜変更することが可能である。詳しくは図示しないが、第一減衰通路５１の入口側端部５３を含む一部の区間では、内壁が鏡面仕上げとされている。残余の区間では、内壁に黒色塗料が塗布されている。

【0027】

第二減衰空間５２は、第一減衰通路５１と連通しつつ、交差する方向に延びている。より好ましくは、第二減衰空間５２は、第一減衰通路５１と直交する方向に延びている。第一方向Ｄ１と第二方向Ｄ２に直交する第三方向Ｄ３から見て、第二減衰空間５２は台形状の断面形状を有している。これは、機械加工上の理由によるものである。したがって、加工方法が許容する限りにおいては、第二減衰空間５２は長方形状の断面形状を有していてもよい。これら第一減衰通路５１、及び第二減衰空間５２に入射した第一反射光Ｌ１は、内壁面の間で多重反射を繰り返しながら減衰する。また、第一反射光Ｌ１の熱エネルギーは冷却体本体４０に吸収される。吸収された熱は、上記のフィン４１や冷却体本体４０の外面を通じて外部に放散される。

【0028】

次いで、冷却体本体４０の詳細な構成について、図７と図８を参照して説明する。冷却体本体４０は、一対の分割体８０によって構成されている。これら分割体８０は、第一分割面８１、第二分割面８２、及び接続分割面８３によって区画されている。図７に示すように、第一分割面８１は、第二方向Ｄ２から見て第一減衰通路５１の入口側端部５３とは異なる面を通っている。つまり、この入口側端部５３を含む領域では、第一減衰通路５１は内壁面が連続した管状の通路として形成されている。

【0029】

一方で、第二分割面８２は、第二方向Ｄ２から見て第二減衰空間５２を２つに分割している。つまり、第二方向Ｄ２から見て、第一分割面８１と第二分割面８２は、第三方向Ｄ３における位置が異なっている。接続分割面８３は、これら第一分割面８１と第二分割面８２とを第三方向Ｄ３に接続している。このため、図８に示すように、一方の分割体８０では、入口側端部５３側を除く第一減衰通路５１と、第二減衰空間５２をなす凹部とが露出している。上述した黒色塗料は、この露出している部分に塗布される。

【0030】

（作用効果）
レーザプロファイル計測装置２を使用するに当たっては、まずレーザ加工装置１の加工領域１２内にレーザプロファイル計測装置２を配置する。この時、上述したＸ軸レール９１、Ｙ軸レール９２、θ軸回動部９３を予め設置した上で、レーザプロファイル計測装置２をＹ軸レール９２上に設置する。その後、レーザプロファイル計測装置２の位置や姿勢を自動的に種々に変化させながら、加工領域１２の各所でレーザプロファイルの計測が行われる。

【0031】

ところで、ＳＬＭ造形装置では、加工領域１２の中央部１４でレーザプロファイルを計測することは無論のこと、周縁部１５でも同様にレーザプロファイルを計測する必要がある。しかしながら、従来の計測装置は、寸法体格が大きいのみならず、予め決められた一方向のレーザを計測することしかできない。このため、レーザが中央部１４とは異なる方向・角度から照射される周縁部１５では正確なレーザプロファイルの計測が行えないという課題があった。そこで、本実施形態では上述の各構成を採っている。

【0032】

上記構成によれば、減衰冷却部がケーシング２２の周方向の一部のみに設けられている。加工領域１２における周縁部１５では、当該減衰冷却部が加工領域１２の内壁とは反対側に位置するように姿勢を変化させることで、内壁と減衰冷却体２３が干渉することがなくなる。これにより、内壁の近傍までレーザプロファイル計測装置２（ケーシング２２自体）を近接させることができる。その結果、周縁部１５を含めて、より広い範囲でレーザプロファイルを正確に計測することが可能となる。したがって、最終的に製品の加工精度を向上させることが可能となる。

【0033】

さらに、上記構成によれば、第一減衰通路５１、及び第二減衰空間５２内でレーザが多重反射することで減衰する。特に、第一減衰通路５１が第二方向Ｄ２に交差する方向に延びていることから、当該第一減衰通路５１にレーザが入射することで、当該レーザ（第一反射光Ｌ１）は、第一減衰通路５１の内壁に対して反射可能な範囲で入射することとなる。これにより、第一反射光Ｌ１の経路を変えるための他の装置を用いることなく、容易に多重反射経路を形成させることができる。その結果、装置の製造コストや運用コストを削減することができる。また、装置の部品点数の削減や寸法体格の小型化も実現することができる。

【0034】

また、上記構成によれば、減衰冷却体２３を製造するに当たって、第二分割面８２で分割された分割体８０のそれぞれに凹部を形成した後、当該分割体８０同士を組み合わせることで容易に第二減衰空間５２を形成することができる。他方で、第一分割面８１は第一減衰通路５１とは異なる面を通っている。これにより、第一減衰通路５１の入口側端部５３を含む区間は継ぎ目のない連続した管状となる。つまり、第一減衰通路５１の内壁面には不連続な分割線が発生しない。このため、反射直後の高強度のレーザが入射する入口側端部５３におけるレーザの拡散や予期せぬ経路での反射を防ぐことができる。その結果、レーザプロファイル計測装置２をより安定的に運用することが可能となる。

【0035】

さらに、上記構成によれば、第一減衰通路５１を通ったレーザは、当該第一減衰通路５１に交差する第二減衰空間５２に入射する際にさらに大きく減衰される。これにより、レーザを減衰させるための経路長を短くすることができる。その結果、減衰冷却体２３の寸法体格をさらに小さく抑えることができる。他方で、第一減衰通路５１のみ備える場合には、直線状の経路で減衰させなければならず、経路長が長くなり、装置が大型化する可能性がある。上記構成によれば、このような可能性を回避することができる。

【0036】

また、上記構成によれば、冷却体本体４０にフィン４１が設けられていることから、当該フィン４１の表面積の分だけ、外部との接触面積を増やすことが可能となる。これにより、冷却体本体４０の熱を外部に放散させやすくすることができる。したがって、レーザプロファイル計測装置２を長時間にわたってさらに安定的に運用し続けることが可能となる。

【0037】

以上、本開示の第一実施形態について説明した。なお、本開示の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。

【0038】

例えば、変形例として図９に示すように、第二減衰空間１５２の断面形状を変更することが可能である。同図の例では、第二減衰空間１５２は、第三方向Ｄ３から見て直角三角形状をなしている。第一減衰通路５１の端部は、第二減衰空間１５２の斜辺上に位置している。また、底辺は第二方向Ｄ２に延びている。この構成によれば、第一減衰通路５１を通ったレーザは、直角三角形状をなす第二減衰空間１５２内で多重反射を繰り返し、最終的にさらに大きく減衰された状態となる。これにより、計測対象レーザＬ３を正確かつ安定的に取り出すことができる。その結果、レーザプロファイルの計測を安定的に行うことができる。

【0039】

＜第二実施形態＞
続いて、本開示の第二実施形態について、図１０を参照して説明する。なお、上記第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図１０に示すように、本実施形態に係るレーザプロファイル計測装置２は、減衰冷却体２３を外側から覆うハウジング７０と、このハウジング７０内に冷媒ガスを供給するガス供給部７１と、をさらに備えている。

【0040】

ハウジング７０は、減衰冷却体２３を内部に収容するとともに、その上方には開口が形成されている。ハウジング７０によって外側から覆われることで、フィン４１同士の間には第一方向Ｄ１に延びる複数の冷媒流路７２が形成される。また、減衰冷却体２３の下面とハウジング７０の底面との間には空間７３が形成されている。この空間７３の上面には焼結金属の板材７４が取り付けられている。ガス供給部７１は、この空間７３を通じて冷媒流路７２に冷媒ガスを供給する。冷媒ガスとしては、レーザ加工装置１の加工領域１２内に雰囲気ガスとして供給されるアルゴンが好適に用いられる。つまり、ガス供給部７１はこのアルゴンの供給源に接続されている。

【0041】

上記構成によれば、冷媒通路を流れる冷媒ガスによって減衰冷却体２３をより効率的かつ安定的に冷却することができる。また、冷媒ガスとして、レーザ加工に用いられるアルゴンをそのまま転用するため、他のガス供給源を設ける必要がない。これにより、運用コストの大幅な削減も実現することができる。

【0042】

以上、本開示の第二実施形態について説明した。なお、本開示の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。

【0043】

＜付記＞
各実施形態に記載のレーザプロファイル計測装置２は、例えば以下のように把握される。

【0044】

（１）第１の態様に係るレーザプロファイル計測装置２は、第一方向Ｄ１から入射されたレーザの少なくとも一部を透過させて前記第一方向Ｄ１に進行する計測対象レーザを生成するとともに、前記レーザの残余の成分を前記第一方向Ｄ１とは異なる第二方向Ｄ２に反射させることで減衰レーザを生成する反射減衰部２０と、前記第一方向Ｄ１における前記反射減衰部２０の一方側に設けられ、前記計測対象レーザを捕捉する捕捉部２１と、前記第一方向Ｄ１に延びるとともに、前記反射減衰部２０、及び前記捕捉部２１を外側から覆うケーシング２２と、前記第一方向Ｄ１から見て、前記ケーシング２２の周方向の少なくとも一部に設けられた減衰冷却体２３と、前記ケーシング２２、及び前記減衰冷却体２３を、前記レーザの入射方向に向かうように回動可能に支持する回動支持部２４と、を備える。

【0045】

上記構成によれば、減衰冷却部がケーシング２２の周方向の少なくとも一部に設けられている。これにより、ＳＬＭ造形装置の加工領域１２における周縁部１５では、当該減衰冷却部を加工領域１２の内壁とは反対側に位置するように姿勢を変化させることで、内壁の近傍までレーザプロファイル計測装置２を近接させることができる。これにより、より広い範囲でレーザプロファイルを正確に計測することが可能となる。

【0046】

（２）第２の態様に係るレーザプロファイル計測装置２は、（１）のレーザプロファイル計測装置２であって、前記減衰冷却体２３は、前記第二方向Ｄ２に交差する方向に延びるとともに前記減衰レーザを多重反射させる第一減衰通路５１、及び該第一減衰通路５１に連通する第二減衰空間５２を有する。

【0047】

上記構成によれば、第一減衰通路５１、及び第二減衰空間５２内でレーザが多重反射することで減衰する。特に、第一減衰通路５１が第二方向Ｄ２に交差する方向に延びていることから、当該第一減衰通路５１にレーザが入射することで、容易に多重反射経路を形成させることができる。

【0048】

（３）第３の態様に係るレーザプロファイル計測装置２は、（２）のレーザプロファイル計測装置２であって、前記減衰冷却体２３は、前記第二方向Ｄ２から見て前記第一減衰通路５１の入口側端部５３とは異なる面を通る第一分割面８１と、前記第二方向Ｄ２から見て前記第二減衰空間５２を分割する第二分割面８２と、前記第一分割面８１及び前記第二分割面８２とを接続する接続分割面８３と、によって分割された分割体８０を有する。

【0049】

上記構成によれば、減衰冷却体２３を製造するに当たって、第二分割面８２で分割された分割体８０のそれぞれに凹部を形成した後、当該分割体８０同士を組み合わせることで容易に第二減衰空間５２を形成することができる。他方で、第一分割面８１は第一減衰通路５１とは異なる面を通っている。これにより、第一減衰通路５１の内壁面には不連続な分割線が発生しない。このため、反射直後の高強度のレーザが入射する第一減衰通路５１におけるレーザの拡散や予期せぬ経路での反射を防ぐことができる。

【0050】

（４）第４の態様に係るレーザプロファイル計測装置２は、（２）又は（３）のレーザプロファイル計測装置２であって、前記第二減衰空間５２は、前記第一減衰通路５１に交差する方向に延びている。

【0051】

上記構成によれば、第一減衰通路５１を通ったレーザは、当該第一減衰通路５１に交差する第二減衰空間５２に入射する際にさらに大きく減衰される。これにより、経路長を短くすることができるため、減衰冷却体２３の寸法体格を小さく抑えることができる。

【0052】

（５）第５の態様に係るレーザプロファイル計測装置２は、（２）又は（３）のレーザプロファイル計測装置２であって、前記第二減衰空間５２は、前記第一方向Ｄ１と前記第二方向Ｄ２に直交する方向から見て、前記第一減衰通路５１の延びる方向に直交する斜辺、及び前記第二方向Ｄ２に延びる底辺を有する三角形状の断面形状を有する。

【0053】

上記構成によれば、第一減衰通路５１を通ったレーザは、三角形状をなす第二減衰空間５２内で多重反射を繰り返し、最終的に大きく減衰された状態となる。これにより、計測対象レーザを正確かつ安定的に取り出すことができる。その結果、レーザプロファイルの計測を安定的に行うことができる。

【0054】

（６）第６の態様に係るレーザプロファイル計測装置２は、（２）から（５）のいずれか一態様に係るレーザプロファイル計測装置２であって、前記減衰冷却体２３は、前記第一減衰通路５１、及び前記第二減衰空間５２を有する冷却体本体４０と、該冷却体本体４０の外面に設けられた複数のフィン４１と、を有する。

【0055】

上記構成によれば、冷却体本体４０にフィン４１が設けられていることから、外部との接触面積を増やすことが可能となる。これにより、冷却体本体４０の熱を外部に放散させやすくすることができる。

【0056】

（７）第７の態様に係るレーザプロファイル計測装置２は、（１）から（６）のいずれか一態様に係るレーザプロファイル計測装置２であって、前記減衰冷却体２３を収容するとともに、内部に冷媒流路７２を形成するハウジング７０と、前記冷媒流路７２に冷媒ガスを供給するガス供給部７１と、をさらに備える。

【0057】

上記構成によれば、冷媒通路７２を流れる冷媒ガスによって減衰冷却体２３をより効率的かつ安定的に冷却することができる。また、冷却機構をチャンバ１０の内部で完結することができ、チャンバ１０外部へのホース等の配線が不要となるため、装置全体の構成を簡素化することができる。

【符号の説明】

【0058】

１…レーザ加工装置
２…レーザプロファイル計測装置
１０…チャンバ
１１…レーザ照射部
１２…加工領域
１３…照射点
１４…中央部
１５…周縁部
２０…反射減衰部
２１…捕捉部
２２…ケーシング
２３…減衰冷却体
２４…回動支持部
２５…開口部
３１…反射減衰素子
３２…近接場結合素子
４０…冷却体本体
４１…フィン
５１…第一減衰通路
５２…第二減衰空間
５３…入口側端部
６１…ステージ
６２…支持台
７０…ハウジング
７１…ガス供給部
７２…冷媒流路
７３…空間
７４…板材
８０…分割体
８１…第一分割面
８２…第二分割面
８３…接続分割面
９１…Ｘ軸レール
９２…Ｙ軸レール
９３…θ軸回動部
１５２…第二減衰空間
Ｄ１…第一方向
Ｄ２…第二方向
Ｄ３…第三方向
Ｌ…レーザ
Ｌ１…第一反射光
Ｌ２…第二反射光
Ｌ３…計測対象レーザ
Ｘ…回動軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】