JPH10309515A - Method for removing coating by laser and laser processor - Google Patents

Method for removing coating by laser and laser processor

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JPH10309515A
JPH10309515A JP12123597A JP12123597A JPH10309515A JP H10309515 A JPH10309515 A JP H10309515A JP 12123597 A JP12123597 A JP 12123597A JP 12123597 A JP12123597 A JP 12123597A JP H10309515 A JPH10309515 A JP H10309515A
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JP
Japan
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laser
temp
temperature
laser beam
sensor
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP12123597A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akira Tsunemi
明良 常見
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Heavy Industries Ltd filed Critical Sumitomo Heavy Industries Ltd
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  • Coating Apparatus (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Cleaning By Liquid Or Steam (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make it possible to remove coating films without using chemicals by executing abnormality processing when a stage for removing the coating films compares the temp. obtd. by a stage for measuring temp. with a reference temp. and when this temp. is higher than the reference temp.. SOLUTION: A color sensor 43 and a temp. sensor 44 are mounted near the front end of a gas suction port 42. The color sensor 43 is constituted to include, for example, a CCD and detects the position of a work 1 to be irradiated with a laser beam and the color near this position. The temp. sensor 44 is, for example, a radiation thermometer and detects the temp. of the position on the surface of the work 1 to be irradiated with the laser beam and near the same. The output signal of the temp. sensor 44 is inputted to a temp. abnormality detector 45. This temp. abnormality detector 45 previously stores the reference temp. to be a criterion and compares the temp. detected by the temp. sensor 44 and the reference temp. and executes the abnormality processing when the detected temp. is higher than the reference temp. For example, the stoppage of the irradiation with the laser beam, etc., are executed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光を用いた
塗装除去方法及びその塗装除去方法に適したレーザ処理
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a coating removing method using laser light and a laser processing apparatus suitable for the coating removing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】航空機等の機体外板の塗装除去には、主
にメチレンクロライドと呼ばれる毒性の強い薬品が用い
られている。従来は、塗装表面にこの薬剤を吹き付け、
塗料を脆弱化させた後、手作業で塗装膜を機体外板表面
からかき落とすことによって除去していた。
2. Description of the Related Art A highly toxic chemical called methylene chloride is mainly used for removing paint on an outer body of an aircraft or the like. Conventionally, this agent is sprayed on the painted surface,
After weakening the paint, the paint film was manually removed by scraping off the surface of the fuselage skin.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の塗装膜除去
方法は危険であるばかりでなく、作業効率も低い。ま
た、除去物の回収及び廃棄処理にも問題がある。
The above-mentioned conventional method for removing a coating film is not only dangerous, but also has low working efficiency. There is also a problem in the collection and disposal of the removed material.

【0004】本発明の目的は、化学薬品を用いることな
く、塗装膜の除去が可能な塗装膜除去方法、及びその塗
装膜除去に適したレーザ処理装置を提供することであ
る。
An object of the present invention is to provide a paint film removing method capable of removing a paint film without using a chemical, and a laser processing apparatus suitable for removing the paint film.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の一観点による
と、レーザ光を処理対象物の表面に照射し、かつ該処理
対象物の表面におけるレーザ光のエネルギ密度を変化さ
せることができるエネルギ密度可変光学系を用いて、表
面に塗装膜が形成された処理対象物の該表面にレーザ光
を照射し、該塗装膜の少なくとも上層部分をアブレーシ
ョンにより除去する工程を有し、前記塗装膜を除去する
工程が、さらに、前記処理対象物の表面のレーザ光照射
部もしくはその近傍の温度を観測する工程と、前記温度
を観測する工程で得られた温度を基準温度と比較し、該
基準温度よりも高い場合には異常処理を実行する工程と
を含む塗装除去方法が提供される。
According to one aspect of the present invention, an energy density capable of irradiating a surface of a processing object with a laser beam and changing an energy density of the laser beam on the surface of the processing object is provided. Using a variable optical system, irradiating a laser beam to the surface of the processing object having a coating film formed on the surface, and removing at least an upper layer portion of the coating film by ablation, removing the coating film The step of observing the temperature of the laser beam irradiating part on the surface of the object to be processed or the vicinity thereof, and comparing the temperature obtained in the step of observing the temperature with a reference temperature. And carrying out the abnormal treatment when it is higher.

【0006】照射レーザ光のエネルギ密度が低すぎる
と、アブレーションが生じない。また、エネルギ密度が
高すぎると、塗装膜の下地材料が損傷を受けてしまう。
すなわち、塗装膜をアブレーションにより除去する際に
は、エネルギ密度の好適な範囲が存在する。エネルギ密
度可変光学系を用いることにより、エネルギ密度を好適
な範囲に設定することができる。アブレーション中の処
理対象物の表面温度が、基準温度以下となっているか否
かを確認することができる。
If the energy density of the irradiation laser beam is too low, ablation does not occur. If the energy density is too high, the base material of the coating film is damaged.
That is, when the coating film is removed by ablation, there is a suitable range of the energy density. By using the variable energy density optical system, the energy density can be set in a suitable range. It is possible to confirm whether or not the surface temperature of the processing target during the ablation is equal to or lower than the reference temperature.

【0007】本発明の他の観点によると、レーザ光を集
光もしくは発散し処理対象物の表面に照射するレンズ
と、前記レンズを支持し、前記処理対象物表面から前記
レンズまでの高さを調節可能なレンズ支持機構と、前記
処理対象物の表面のレーザ光照射部もしくはその近傍の
温度を検出する温度センサとを有するレーザ処理装置が
提供される。
According to another aspect of the present invention, a lens for converging or diverging a laser beam to irradiate the surface of a processing object, supporting the lens, and adjusting a height from the processing object surface to the lens. There is provided a laser processing apparatus having an adjustable lens support mechanism and a temperature sensor for detecting a temperature of a laser beam irradiating portion on the surface of the processing target or a temperature in the vicinity thereof.

【0008】処理対象物表面からレンズまでの高さを変
えることにより、処理対象物表面におけるレーザ光のエ
ネルギ密度を変えることができる。温度センサにより、
アブレーション中の処理対象物の表面温度を検出するこ
とができる。
By changing the height from the surface of the processing object to the lens, the energy density of the laser beam on the surface of the processing object can be changed. With the temperature sensor,
The surface temperature of the processing target during ablation can be detected.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施例によるレ
ーザ処理装置の概略斜視図を示す。処理対象物1の表面
にレーザ照射ヘッド10が接触している。レーザ照射ヘ
ッド10は、処理対象物1側に開口を有する箱型容器1
1と、その内部に収納された光学部品を含んで構成され
ている。箱型容器11の側面に透明窓12が取り付けら
れており、透明窓12を通して内部を目視観察すること
ができる。なお、箱型容器11自体を透明な材料で形成
してもよい。
FIG. 1 is a schematic perspective view of a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention. The laser irradiation head 10 is in contact with the surface of the processing target 1. The laser irradiation head 10 is a box-shaped container 1 having an opening on the processing object 1 side.
1 and optical components housed therein. A transparent window 12 is attached to a side surface of the box-shaped container 11, and the inside can be visually observed through the transparent window 12. Note that the box-shaped container 11 itself may be formed of a transparent material.

【0010】レーザ照射ヘッド10は、マニピュレータ
アーム50の先端に取り付けられている。マニピュレー
タアーム50は、マニピュレータ本体51により制御さ
れ、レーザ照射ヘッド10を処理対象物1の表面の所望
の位置に移動させ支持する。
The laser irradiation head 10 is attached to the tip of a manipulator arm 50. The manipulator arm 50 is controlled by the manipulator body 51 and moves and supports the laser irradiation head 10 to a desired position on the surface of the processing target 1.

【0011】レーザ光発生装置60から出力したレーザ
ビームが、ビーム整形用光学部品61、ビーム伝送用ア
ーム62を通ってレーザ照射ヘッド10内に導かれる。
The laser beam output from the laser light generator 60 is guided into the laser irradiation head 10 through a beam shaping optical component 61 and a beam transmission arm 62.

【0012】レーザ光発生装置60は、例えば横方向励
起大気圧型CO2 レーザ装置(TEA−CO2 レーザ装
置)である。TEA−CO2 レーザ装置は、波長9〜1
1μmのレーザビームをパルス的に出力する。
The laser light generator 60 is, for example, a transversely pumped atmospheric pressure type CO 2 laser device (TEA-CO 2 laser device). The TEA-CO 2 laser device has a wavelength of 9-1.
A 1 μm laser beam is output as a pulse.

【0013】ビーム整形用光学部品61は、レーザ光発
生装置60から出力したレーザビームの断面形状を所望
の形に整形する。例えば、矩形状の貫通孔を有するアパ
ーチャにより構成され、レーザビームの断面形状を矩形
状に整形する。
The beam shaping optical component 61 shapes the cross section of the laser beam output from the laser light generator 60 into a desired shape. For example, it is constituted by an aperture having a rectangular through-hole, and shapes the cross-sectional shape of the laser beam into a rectangular shape.

【0014】ビーム伝送用アーム62は、例えば複数の
関節を有する屈伸可能なアームであり、レーザ照射ヘッ
ド10の移動に追随し、ビーム整形用光学部品61を通
過したレーザビームをレーザ照射ヘッド10まで導く。
The beam transmitting arm 62 is, for example, a bendable arm having a plurality of joints. The beam transmitting arm 62 follows the movement of the laser irradiation head 10 and transmits the laser beam passing through the beam shaping optical component 61 to the laser irradiation head 10. Lead.

【0015】レーザ照射ヘッド10に、ガス導入管13
及びガス排気管15が取り付けられている。ガス導入管
13はガス供給装置14に接続されており、ガス供給装
置14からガス導入管13を通してレーザ照射ヘッド1
0内にガスが導入される。ガス排気管15はガス排気装
置16に接続されており、ガス排気装置16は、ガス排
気管15を通してレーザ照射ヘッド10内のガスを排気
する。
The laser irradiation head 10 has a gas introduction pipe 13
And a gas exhaust pipe 15. The gas introduction pipe 13 is connected to a gas supply device 14, and is supplied from the gas supply device 14 through the gas introduction pipe 13.
Gas is introduced into 0. The gas exhaust pipe 15 is connected to a gas exhaust device 16, and the gas exhaust device 16 exhausts the gas in the laser irradiation head 10 through the gas exhaust pipe 15.

【0016】図2は、図1のレーザ照射ヘッド10の概
略断面図を示す。処理対象物1側の面が開口した箱型容
器11が、その開口の周囲を処理対象物1の表面にほぼ
接するように保持されている。箱型容器11の開口部と
対向する面に形成された貫通孔17にレーザ伝送用アー
ム62が連結されている。レーザ伝送用アーム62内を
伝送されたレーザビーム63が、貫通孔17を通って箱
型容器11内に導入される。
FIG. 2 is a schematic sectional view of the laser irradiation head 10 of FIG. A box-shaped container 11 having an open surface on the processing object 1 side is held so that the periphery of the opening is almost in contact with the surface of the processing object 1. A laser transmission arm 62 is connected to a through hole 17 formed on a surface of the box-shaped container 11 facing the opening. The laser beam 63 transmitted through the laser transmission arm 62 is introduced into the box-shaped container 11 through the through hole 17.

【0017】箱型容器11内に導入されたレーザビーム
は、ハーフミラー20及びホモジナイザ31を透過し偏
向器21及び22により反射され、集光レンズ23に入
射する。集光レンズ23により集光されたレーザビーム
は、処理対象物1の表面に照射される。
The laser beam introduced into the box-shaped container 11 passes through the half mirror 20 and the homogenizer 31, is reflected by the deflectors 21 and 22, and enters the condenser lens 23. The laser beam focused by the focusing lens 23 is applied to the surface of the processing target 1.

【0018】ハーフミラー20は、レーザビームの一部
を反射し、エネルギセンサ30に入射させる。エネルギ
センサ30は、レーザビームのエネルギを測定する。
The half mirror 20 reflects a part of the laser beam and makes it incident on the energy sensor 30. The energy sensor 30 measures the energy of the laser beam.

【0019】ホモジナイザ31は、レーザビームの断面
内の強度分布をほぼ一様にする。偏向器21及び22
は、それぞれレーザビームの照射位置を、処理対象物1
の表面内の相互に直交するY軸方向及びX軸方向に移動
させる。偏向器21及び22は、例えばガルバノミラー
により構成される。偏向器21及び22をガルバノミラ
ーとした場合、レーザ照射位置の移動速度を一定に保つ
ために、集光レンズ23をアークサインレンズとするこ
とが好ましい。偏向器21及び22によるレーザビーム
の偏向角が時間に比例して変化する場合には、同様の理
由から集光レンズ23をfθレンズとすることが好まし
い。なお、偏向器21及び22として回転ポリゴンミラ
ーを用いてもよい。また、fθレンズを用いた場合で
も、ガルバノミラーの角度変化が時間に対して非線形に
なるように動作させることにより、レーザ照射位置での
移動速度を一定に保つことが可能となる。
The homogenizer 31 makes the intensity distribution in the cross section of the laser beam substantially uniform. Deflectors 21 and 22
Indicates the irradiation position of the laser beam,
Are moved in the Y-axis direction and the X-axis direction which are orthogonal to each other in the surface of. The deflectors 21 and 22 are constituted by, for example, galvanomirrors. When the deflectors 21 and 22 are galvanomirrors, it is preferable that the condenser lens 23 be an arc sine lens in order to keep the moving speed of the laser irradiation position constant. When the deflection angle of the laser beam by the deflectors 21 and 22 changes in proportion to time, it is preferable that the condenser lens 23 be an fθ lens for the same reason. Note that rotating polygon mirrors may be used as the deflectors 21 and 22. Even when the fθ lens is used, the moving speed at the laser irradiation position can be kept constant by operating the galvanomirror so that the angle change becomes non-linear with respect to time.

【0020】集光レンズ23は、集光レンズ支持機構2
4により箱型容器11の側面に取り付けられている。集
光レンズ支持機構24は、処理対象物1の表面から集光
レンズ23までの高さを調節することができる。集光レ
ンズ23に、高さセンサ25が取り付けられている。高
さセンサ25は、処理対象物1の表面から集光レンズ2
3までの高さを検出し、高さ制御装置26に検出信号を
送出する。
The condenser lens 23 has a condenser lens support mechanism 2
4 attached to the side surface of the box-shaped container 11. The condenser lens support mechanism 24 can adjust the height from the surface of the processing target 1 to the condenser lens 23. A height sensor 25 is attached to the condenser lens 23. The height sensor 25 is provided between the surface of the processing target 1 and the condenser lens 2.
Detects a height up to 3 and sends a detection signal to the height controller 26.

【0021】高さ制御装置26には、予め高さ目標値が
記憶されている。高さ制御装置26は、高さセンサ25
から受信した検出信号に基づき、集光レンズ23の高さ
が目標値に近づくように集光レンズ支持機構24を制御
し、集光レンズ23の高さを調節する。
The height control unit 26 stores a height target value in advance. The height control device 26 includes a height sensor 25
And controls the condenser lens support mechanism 24 so that the height of the condenser lens 23 approaches the target value, and adjusts the height of the condenser lens 23 based on the detection signal received from.

【0022】箱型容器11内に、可視光レーザ装置32
が設置されている。可視光レーザ装置32は、例えばH
eNeレーザ装置等である。可視光レーザ装置32から
出力された可視レーザビームは、ハーフミラー20によ
り反射され、貫通孔17を通って入射したレーザビーム
と同一の光軸に沿って伝搬する。従って、可視レーザビ
ームは、処理対象物1の表面のうちTEA−CO2 レー
ザ光とほぼ同一の領域を照射する。このため、図1に示
す透明窓12を通してレーザビームの照射位置を目視観
察することができる。
A visible light laser device 32 is provided in the box-shaped container 11.
Is installed. The visible light laser device 32 is, for example, H
An eNe laser device or the like. The visible laser beam output from the visible light laser device 32 is reflected by the half mirror 20 and propagates along the same optical axis as the laser beam incident through the through hole 17. Therefore, the visible laser beam irradiates a region of the surface of the processing target 1 that is substantially the same as the TEA-CO 2 laser beam. Therefore, the irradiation position of the laser beam can be visually observed through the transparent window 12 shown in FIG.

【0023】箱型容器11内に、ノズル40と41が配
置されている。ノズル40と41は、箱型容器11の側
壁に取り付けられたガス導入管13に連通している。ノ
ズル40は、処理対象物1の表面のレーザビーム照射位
置及びその近傍にガスを噴出する。ノズル41は、集光
レンズ23の処理対象物1側の面に向かってガスを噴出
する。このガス流により、処理対象物1の表面からの飛
散物が集光レンズ23の表面に付着することを抑制する
ことができる。
In the box-shaped container 11, nozzles 40 and 41 are arranged. The nozzles 40 and 41 communicate with the gas introduction pipe 13 attached to the side wall of the box-shaped container 11. The nozzle 40 ejects gas to the laser beam irradiation position on the surface of the processing target 1 and its vicinity. The nozzle 41 ejects gas toward the surface of the condenser lens 23 on the processing object 1 side. By this gas flow, it is possible to suppress the scattered matter from the surface of the processing target 1 from adhering to the surface of the condenser lens 23.

【0024】箱型容器11内に配置されたガス吸引口4
2が、箱型容器11の側壁に取り付けられたガス排気管
15に連通している。ガス吸引口42の先端は、処理対
象物1の表面のレーザ照射位置の方を向く。ガス吸引口
42は、箱型容器11内のガスを排気するとともに、レ
ーザ照射部分から飛散した除去物を排出することができ
る。
Gas suction port 4 arranged in box type container 11
2 communicates with a gas exhaust pipe 15 attached to the side wall of the box-shaped container 11. The tip of the gas suction port 42 faces the laser irradiation position on the surface of the processing target 1. The gas suction port 42 can exhaust the gas in the box-shaped container 11 and discharge the scattered matter scattered from the laser irradiation part.

【0025】ガス吸引口42の先端近傍に、色センサ4
3及び温度センサ44が取り付けられている。色センサ
43は、例えばCCDを含んで構成され、処理対象物1
のレーザビーム照射位置及びその近傍の色を検出する。
温度センサ44は、例えば放射温度計であり、処理対象
物1の表面のレーザビーム照射位置及びその近傍の温度
を検出する。
A color sensor 4 is provided near the tip of the gas suction port 42.
3 and a temperature sensor 44 are attached. The color sensor 43 includes, for example, a CCD, and
Of the laser beam irradiation position and the color in the vicinity thereof are detected.
The temperature sensor 44 is, for example, a radiation thermometer, and detects a laser beam irradiation position on the surface of the processing target 1 and a temperature in the vicinity thereof.

【0026】温度センサ44の出力信号は、温度異常検
出装置45に入力される。温度異常検出装置45には、
予め判定基準となる基準温度が記憶されている。温度異
常検出装置45は、温度センサ44により検出された温
度と基準温度とを比較する。検出温度が基準温度よりも
高い場合には、異常処理を実行する。異常処理は、例え
ばレーザ光照射の停止等である。
The output signal of the temperature sensor 44 is input to a temperature abnormality detecting device 45. The temperature abnormality detection device 45 includes:
A reference temperature serving as a criterion is stored in advance. The temperature abnormality detection device 45 compares the temperature detected by the temperature sensor 44 with a reference temperature. If the detected temperature is higher than the reference temperature, an abnormality process is performed. The abnormality processing is, for example, stopping laser beam irradiation.

【0027】次に、図1及び図2に示すレーザ処理装置
の動作を、処理対象物表面の塗装膜を除去する場合を例
にとって説明する。
Next, the operation of the laser processing apparatus shown in FIGS. 1 and 2 will be described by taking as an example a case where the coating film on the surface of the processing object is removed.

【0028】図2に示すレーザ照射ヘッド10に入射し
たレーザビームが、処理対象物1の表面に照射され、塗
装膜がアブレーションにより除去される。処理対処物1
の表面におけるレーザビームのエネルギ密度(フルエン
ス)が低すぎる場合には、塗装膜はアブレーションされ
ない。また、エネルギ密度が高すぎる場合には、塗装膜
の下地材料が損傷を受けてしまう。従って、レーザビー
ムのエネルギ密度を、下地材料が損傷を受けず、かつ塗
装膜がアブレーションされるような範囲に設定すること
が好ましい。なお、レーザ光発生装置60から出力され
たレーザビームのエネルギ密度が十分高い場合には、集
光レンズ23の代わりに発散レンズを用いる場合もあり
得る。
The laser beam incident on the laser irradiation head 10 shown in FIG. 2 is irradiated on the surface of the processing object 1, and the coating film is removed by ablation. Processing object 1
If the energy density (fluence) of the laser beam on the surface of the substrate is too low, the coating film is not ablated. On the other hand, if the energy density is too high, the base material of the coating film will be damaged. Therefore, it is preferable to set the energy density of the laser beam in a range where the underlying material is not damaged and the coating film is ablated. When the energy density of the laser beam output from the laser light generator 60 is sufficiently high, a diverging lens may be used instead of the condenser lens 23.

【0029】集光レンズ支持機構24により、処理対象
物1の表面から集光レンズ23までの高さを調節して照
射領域の面積を変えることにより、エネルギ密度を調節
することができる。エネルギ密度の好適な範囲は、下地
材料及び塗装膜の種類によって異なる。従って、予め異
なるエネルギ密度で予備実験を行い、好適なエネルギ密
度の範囲、すなわち好適な集光レンズ23の高さを決定
しておくことが好ましい。
The energy density can be adjusted by adjusting the height from the surface of the processing object 1 to the condenser lens 23 by the condenser lens support mechanism 24 to change the area of the irradiation area. The preferable range of the energy density differs depending on the type of the base material and the coating film. Therefore, it is preferable that preliminary experiments are performed in advance at different energy densities to determine a suitable energy density range, that is, a suitable height of the condenser lens 23.

【0030】高さ制御装置26に、集光レンズ23の好
適な高さを記憶させておく。高さ制御装置26が、高さ
センサ25により検出された高さと、予め記憶されてい
る好適な高さとを比較し、好適な高さに近づくように集
光レンズ支持機構24を制御する。この高さ制御によ
り、常時好適なエネルギ密度でアブレーションを行うこ
とができる。
The preferred height of the condenser lens 23 is stored in the height controller 26. The height controller 26 compares the height detected by the height sensor 25 with a suitable height stored in advance, and controls the condenser lens support mechanism 24 so as to approach the suitable height. With this height control, ablation can always be performed with a suitable energy density.

【0031】偏向器22により、レーザビームの照射位
置をX軸方向に掃引し、その後偏向器21によりY軸方
向に照射位置をずらす。再び偏向器22により照射位置
をX軸方向に掃引し、X軸方向に関して前回の掃引と同
じ範囲にレーザ光を照射する。この掃引を繰り返すこと
により、処理対象物1の表面のある領域の塗装膜をアブ
レーションにより除去することができる。
The irradiation position of the laser beam is swept by the deflector 22 in the X-axis direction, and then the irradiation position is shifted by the deflector 21 in the Y-axis direction. The irradiation position is again swept in the X-axis direction by the deflector 22, and the laser beam is irradiated in the same range as the previous sweep in the X-axis direction. By repeating this sweep, the coating film in a certain area on the surface of the processing target 1 can be removed by ablation.

【0032】図1に示すマニピュレータアーム50を駆
動してレーザ照射ヘッド10の位置を移動させ、上記X
軸及びY軸方向の掃引を繰り返し実行する。このように
して、処理対象物1の表面の広い領域の塗装膜をアブレ
ーションにより除去することができる。
The position of the laser irradiation head 10 is moved by driving the manipulator arm 50 shown in FIG.
The sweep in the axis and Y axis directions is repeatedly executed. In this manner, the coating film in a wide area on the surface of the processing target 1 can be removed by ablation.

【0033】レーザ照射ヘッド10を移動させると、処
理対象物1の表面の曲率の変化、凹凸等により、その表
面から集光レンズ23までの高さが変動する場合があ
る。この場合、高さセンサ25と高さ制御装置26によ
り、集光レンズ23の高さを一定に保つことができる。
このため、処理対象物1の表面におけるレーザ光のエネ
ルギ密度を一定に維持することができ、安定したアブレ
ーションを行うことが可能になる。
When the laser irradiation head 10 is moved, the height from the surface to the condenser lens 23 may fluctuate due to a change in the curvature of the surface of the processing object 1 or unevenness. In this case, the height of the condenser lens 23 can be kept constant by the height sensor 25 and the height control device 26.
Therefore, the energy density of the laser beam on the surface of the processing target 1 can be kept constant, and stable ablation can be performed.

【0034】なお、偏向器21による掃引方向と偏向器
22による掃引方向とは、必ずしも直交させる必要はな
い。両者の掃引方向が相互に交わる関係にあればよい。
Note that the sweep direction by the deflector 21 and the sweep direction by the deflector 22 need not necessarily be orthogonal. It suffices that the two sweep directions cross each other.

【0035】また、上述の掃引方法では、偏向器21と
22を用いて2次元的に掃引する場合を説明したが、い
ずれか一方の偏向器のみを用いて1次元的に掃引を行っ
てもよい。この場合、図1に示すマニピュレータアーム
50により、掃引方向に交わる方向にレーザ照射ヘッド
10を移動させる。このようにして、処理対処物1の表
面の広い領域にレーザビームを照射することができる。
In the above-described sweeping method, a case has been described in which the two-dimensional sweep is performed using the deflectors 21 and 22, but the one-dimensional sweep may be performed using only one of the deflectors. Good. In this case, the laser irradiation head 10 is moved by the manipulator arm 50 shown in FIG. 1 in a direction crossing the sweep direction. In this manner, the laser beam can be applied to a wide area on the surface of the processing target 1.

【0036】ノズル40から処理対象物1の表面にガス
を吹き付けることにより、表面の温度上昇を抑制するこ
とができる。なお、吹き付けガスとして、処理対象物1
を酸化しないガス、例えばArガス、Heガス等の不活
性ガス、もしくはN2 ガス等を用いることが好ましい。
なお、耐酸化性の高い材料を処理する場合には、空気を
吹き付けてもよい。また、処理対象物1の表面から飛散
した除去物は、ガス吸引口42から排出される。
By blowing gas from the nozzle 40 onto the surface of the processing object 1, a rise in surface temperature can be suppressed. In addition, the processing target 1
It is preferable to use a gas that does not oxidize, for example, an inert gas such as an Ar gas or a He gas, or an N 2 gas.
In the case of processing a material having high oxidation resistance, air may be blown. The removed matter scattered from the surface of the processing object 1 is discharged from the gas suction port 42.

【0037】レーザアブレーションによる塗装膜の除去
が行われている間も、温度異常検出装置45が、処理対
象物1の表面温度の正常性を監視している。処理対象物
1の表面温度が、予め設定されている基準温度を超える
と異常処理が実行される。異常処理は、例えば、レーザ
光照射の停止、警報の鳴動等である。なお、検出温度が
基準温度を超えた場合、レーザ光のパルス繰り返し周波
数を低下させてもよい。
While the coating film is being removed by laser ablation, the abnormal temperature detector 45 monitors the normality of the surface temperature of the processing target 1. When the surface temperature of the processing target 1 exceeds a preset reference temperature, abnormal processing is executed. The abnormality processing is, for example, stopping laser beam irradiation, sounding an alarm, or the like. When the detected temperature exceeds the reference temperature, the pulse repetition frequency of the laser light may be reduced.

【0038】このように、レーザアブレーションを利用
することにより、有毒な化学薬品を使用することなく塗
装膜の除去を行うことができる。また、アブレーション
中に処理対象物1の表面温度を監視しているため、温度
上昇による処理対象物1の損傷、変質等を防止すること
ができる。
As described above, by using laser ablation, the coating film can be removed without using toxic chemicals. Further, since the surface temperature of the processing target 1 is monitored during the ablation, it is possible to prevent the processing target 1 from being damaged or deteriorated due to a rise in temperature.

【0039】国際航空輸送協会(IATA)の基準によ
ると、航空機の機体表面の塗装膜を除去する際に、機体
表面温度を80℃以下に維持しなければならない。例え
ば、温度異常検出装置に設定しておく基準温度を75℃
とすることにより、機体表面温度がIATA基準を満た
しているか否かを確認しながら塗装膜の除去を行うこと
ができる。
According to the International Air Transport Association (IAT) standards, the temperature of the aircraft surface must be kept below 80 ° C. when removing the coating film on the surface of the aircraft body. For example, the reference temperature set in the temperature abnormality detection device is 75 ° C.
By doing so, it is possible to remove the coating film while checking whether the body surface temperature satisfies the IATA standard.

【0040】次に、図3を参照して塗装膜除去の実験結
果について説明する。実験には、アルミ板の表面上に航
空機の機体の塗装に使用される厚さ約80μmの塗装膜
を形成したサンプルを用いた。レーザ光発生装置60
は、繰り返し周波数100Hzでパルスレーザ光を出力
するTEA−CO2 レーザ装置である。処理対象物1の
表面におけるレーザビームのエネルギ密度は約5J/c
2 、照射領域の形状は、約14mm×1mmの長方形
である。このとき、アブレーション除去される領域は約
5mm×0.5mmの長方形状である。ショット間の移
動距離は約0.5mmである。また、レーザビーム照射
位置のX軸方向の掃引速度を25mm/sとした。
Next, referring to FIG. 3, a description will be given of the result of an experiment for removing the coating film. In the experiment, a sample in which a coating film having a thickness of about 80 μm used for coating an aircraft body was formed on an aluminum plate surface was used. Laser light generator 60
Is a TEA-CO 2 laser device that outputs pulsed laser light at a repetition frequency of 100 Hz. The energy density of the laser beam on the surface of the object 1 is about 5 J / c.
m 2 , the shape of the irradiation area is a rectangle of about 14 mm × 1 mm. At this time, the area to be ablated is a rectangle of about 5 mm × 0.5 mm. The moving distance between shots is about 0.5 mm. Further, the sweep speed of the laser beam irradiation position in the X-axis direction was set to 25 mm / s.

【0041】図3は、レーザビーム照射履歴を示す。ま
ず、矢印S1で示すように偏向器22によりX軸方向に
約5cm掃引する。次に、偏向器21によりY軸方向に
約0.5cmずらし、矢印S2で示すように再び偏向器
22によりX軸方向に関して同じ範囲を掃引する。さら
に、Y軸方向に約0.5cmずらし、矢印S3で示すよ
うにX軸方向に関して同じ範囲を掃引する。矢印S1〜
S3の掃引により、約5cm×1.5cmの長方形の領
域にレーザビームを照射することができる。矢印S1〜
S3の掃引を3回繰り返し実行する。
FIG. 3 shows a laser beam irradiation history. First, as shown by the arrow S1, the beam is swept by about 5 cm in the X-axis direction by the deflector 22. Next, it is shifted by about 0.5 cm in the Y-axis direction by the deflector 21, and the same range is swept again by the deflector 22 in the X-axis direction as shown by the arrow S2. Further, it is shifted by about 0.5 cm in the Y-axis direction, and sweeps the same range in the X-axis direction as shown by an arrow S3. Arrow S1
By the sweep of S3, a rectangular area of about 5 cm × 1.5 cm can be irradiated with a laser beam. Arrow S1
The sweep of S3 is repeated three times.

【0042】その結果、アルミ板表面の塗装膜はほぼ完
全に除去され、母材であるアルミ板の表面が露出した。
アルミ板の表面の損傷は見られなかった。
As a result, the coating film on the surface of the aluminum plate was almost completely removed, and the surface of the aluminum plate as the base material was exposed.
No damage was observed on the surface of the aluminum plate.

【0043】上記実験では、処理対象物表面の同一領域
に3回のレーザ照射を行った。レーザ照射回数を減らす
ことにより、塗装膜の下層部分を残し、上層部分のみを
除去することができる。航空機の機体表面の塗装膜は、
通常、接着及び防錆のためのプライマ層と、その上に塗
布された化粧のためのトップコート層からなる。レーザ
照射回数を調節することにより、例えばトップコート層
のみを除去することが可能になる。
In the above experiment, laser irradiation was performed three times on the same region of the surface of the processing object. By reducing the number of laser irradiations, it is possible to leave the lower layer of the coating film and remove only the upper layer. The coating film on the aircraft body surface is
It usually consists of a primer layer for adhesion and rust prevention, and a cosmetic topcoat layer applied thereon. By adjusting the number of laser irradiations, for example, only the top coat layer can be removed.

【0044】上記実施例では、レーザ光発生装置として
パルス発振型のTEA−CO2 レーザ装置を用いた場合
を説明したが、その他のレーザ装置を用いてもよい。例
えば、Nd:YAGレーザ装置、Nd:YLFレーザ装
置、エキシマレーザ装置、銅蒸気レーザ装置、COレー
ザ装置、半導体レーザ装置等を用いてもよい。また、パ
ルス発振型に限る必要はなく、連続発振型のレーザ装置
を用いてもよい。また、これらレーザ装置から出力され
たレーザ光の高調波、例えば第2〜第5高調波、または
ラマン変換光等を用いてもよい。
In the above embodiment, the case where the pulse oscillation type TEA-CO 2 laser device is used as the laser light generator has been described, but other laser devices may be used. For example, an Nd: YAG laser device, an Nd: YLF laser device, an excimer laser device, a copper vapor laser device, a CO laser device, a semiconductor laser device, or the like may be used. Further, the present invention is not limited to the pulse oscillation type, and a continuous oscillation type laser device may be used. Further, harmonics of laser light output from these laser devices, for example, second to fifth harmonics, Raman-converted light, or the like may be used.

【0045】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
The present invention has been described in connection with the preferred embodiments.
The present invention is not limited to these. For example, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レーザアブレーションを利用することにより、化学薬品
を使用することなく、処理対象物の表面に形成された塗
装膜を除去することができる。また、処理対象物表面か
ら集光レンズまでの高さを調節することにより、レーザ
ビームのエネルギ密度を好適な範囲に設定することがで
きる。
As described above, according to the present invention,
By using laser ablation, the coating film formed on the surface of the processing object can be removed without using a chemical. Further, by adjusting the height from the surface of the processing object to the condenser lens, the energy density of the laser beam can be set in a suitable range.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例によるレーザ処理装置の概略を
示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示すレーザ照射ヘッドの概略を示す断面
図である。
FIG. 2 is a sectional view schematically showing the laser irradiation head shown in FIG.

【図3】レーザビームの掃引の様子を説明するための図
である。
FIG. 3 is a diagram for explaining how a laser beam is swept.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 処理対象物 10 レーザ照射ヘッド 11 箱型容器 12 透明窓 13 ガス導入管 14 ガス供給装置 15 ガス排気管 16 ガス排気装置 17 貫通孔 20 ハーフミラー 21、22 偏向器 23 集光レンズ 24 集光レンズ支持機構 25 高さセンサ 26 高さ制御装置 30 エネルギセンサ 31 ホモジナイザ 32 可視光レーザ装置 40、41 ノズル 42 ガス吸引口 43 色センサ 44 温度センサ 45 温度異常検出装置 50 マニピュレータアーム 51 マニピュレータ本体 60 レーザ光発生装置 61 ビーム整形用光学部品 62 レーザ伝送用アーム 63 レーザビーム DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Processing target 10 Laser irradiation head 11 Box-shaped container 12 Transparent window 13 Gas introduction pipe 14 Gas supply device 15 Gas exhaust pipe 16 Gas exhaust device 17 Through hole 20 Half mirror 21, 22 Deflector 23 Condensing lens 24 Condensing lens Support mechanism 25 Height sensor 26 Height control device 30 Energy sensor 31 Homogenizer 32 Visible light laser device 40, 41 Nozzle 42 Gas suction port 43 Color sensor 44 Temperature sensor 45 Temperature abnormality detection device 50 Manipulator arm 51 Manipulator body 60 Laser light generation Device 61 Beam shaping optical component 62 Laser transmission arm 63 Laser beam

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザ光を処理対象物の表面に照射し、
かつ該処理対象物の表面におけるレーザ光のエネルギ密
度を変化させることができるエネルギ密度可変光学系を
用いて、表面に塗装膜が形成された処理対象物の該表面
にレーザ光を照射し、該塗装膜の少なくとも上層部分を
アブレーションにより除去する工程を有し、 前記塗装膜を除去する工程が、さらに、 前記処理対象物の表面のレーザ光照射部もしくはその近
傍の温度を観測する工程と、 前記温度を観測する工程で得られた温度を基準温度と比
較し、該基準温度よりも高い場合には異常処理を実行す
る工程とを含む塗装除去方法。
Irradiating a laser beam on a surface of an object to be processed;
Using a variable energy density optical system capable of changing the energy density of laser light on the surface of the processing object, irradiating the surface of the processing object having a coating film formed on the surface with laser light, A step of removing at least an upper layer portion of the coating film by ablation, wherein the step of removing the coating film further comprises a step of observing a temperature of a laser beam irradiating portion on a surface of the processing object or a vicinity thereof, Comparing the temperature obtained in the step of observing the temperature with a reference temperature, and performing an abnormal process when the temperature is higher than the reference temperature.
【請求項2】 レーザ光を集光もしくは発散し処理対象
物の表面に照射するレンズと、 前記レンズを支持し、前記処理対象物表面から前記レン
ズまでの高さを調節可能なレンズ支持機構と、 前記処理対象物の表面のレーザ光照射部もしくはその近
傍の温度を検出する温度センサとを有するレーザ処理装
置。
2. A lens for converging or diverging a laser beam to irradiate the surface of a processing object, and a lens supporting mechanism for supporting the lens and adjusting a height from the processing object surface to the lens. A laser processing apparatus comprising: a temperature sensor that detects a temperature of a laser beam irradiation part on a surface of the processing target or a vicinity thereof.
【請求項3】 さらに、基準温度を記憶し、前記温度セ
ンサにより検出された温度を前記基準温度と比較し、前
記基準温度よりも高い場合に、異常処理を実行する温度
異常検出手段を有する請求項2に記載のレーザ処理装
置。
3. A temperature abnormality detecting means for storing a reference temperature, comparing a temperature detected by the temperature sensor with the reference temperature, and executing an abnormality process when the temperature is higher than the reference temperature. Item 3. A laser processing apparatus according to item 2.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007184394A (en) * 2006-01-06 2007-07-19 Sekisui Chem Co Ltd Method of treating periphery of substrate
JP2007216085A (en) * 2006-02-14 2007-08-30 National Institute For Materials Science Injection method for organic molecule and its apparatus
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CN113649359A (en) * 2021-08-02 2021-11-16 江苏百世诺智能科技有限公司 Intelligent laser paint removing equipment, system and method for removing paint of complete airplane

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