DE19821211A1 - Verfahren zur Entfernung eines Beschichtungsfilms mit Laserstrahl- und Laserverarbeitungssystem - Google Patents

Verfahren zur Entfernung eines Beschichtungsfilms mit Laserstrahl- und Laserverarbeitungssystem

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DE19821211A1
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Akira Tsunemi
Teruhiko Takusagawa
Yukiko Funabiki
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Entfernen eines Beschichtungsfilms mit Laserstrahlen und auf ein Laserverarbeitungssystem, welches dazu geeig­ net ist, bei der Beschichtungsfilmentfernung verwendbar zu sein.
Bislang wurden Chemikalien, wie Methylenchlorid, die hoch giftig sind, hauptsächlich verwendet um eine Schicht oder Beschichtung auf einem Außenrahmen einer Maschine, wie beispielsweise einem Flugzeug zu entfernen. Herkömm­ licherweise wird dieser chemische Stoff auf die Ober­ fläche eines Beschichtungsfilms oder einer Filmbeschich­ tung (Schicht) aufgeblasen, um die Beschichtung oder den Überzug in Bruchstücke zu zerlegen und um sodann den Be­ schichtungsfilm von der Außenrahmenoberfläche einer Ma­ schine abzukratzen.
Ein solches herkömmliches Verfahren des Entfernens eines Beschichtungsfilms besitzt eine geringe Arbeitseffizienz und es treten Probleme beim Sammeln und beim Beseitigen des toxischen Abfalls auf.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Entfernung eines Beschichtungsfilms vorzusehen, und zwar ohne die Verwendung von Chemikalien. Die Erfindung sieht ferner ein Laserbearbeitungssystem vor, welches da­ zu geeignet ist, bei dem Beschichtungsfilmentfernungsver­ fahren eingesetzt zu werden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Entfernung eines Beschichtungsfilms vorge­ sehen, und zwar mit folgenden Schritten: Auftreffenlassen von Laserlicht auf eine Oberfläche eines zu bearbeitenden Objektes mit einem darauf ausgebildeten Beschichtungs­ film, wobei zumindest ein oberer Teil des Beschichtungs­ films durch Abrasion (Abrieb) entfernt wird, und zwar durch Verwendung eines in seiner Energiedichte variablen optischen Systems, welches in der Lage ist, Laserlicht auf die Oberfläche des Objektes aufzubringen, und wobei die Energiedichte des Laserlichtes auf der Oberfläche des Objektes verändert wird.
Wenn die Energiedichte des aufgestrahlten Laserlichtes zu gering ist, so tritt keine Abrasion oder kein Abrieb auf, wohingegen dann, wenn die Energiedichte zu hoch ist, das darunterliegende Material unter dem Beschichtungsfilm be­ schädigt wird. Es gibt daher einen richtigen Bereich für die Energiedichte, wenn der Beschichtungsfilm durch Abra­ sion entfernt wird. Durch Verwendung des erfindungsge­ mäßen optischen Systems mit variabler Energiedichte kann die Energiedichte auf den richtigen Bereich eingestellt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Laser­ bearbeitungssystem vorgesehen, welches folgendes auf­ weist: eine Linse zum Konvergieren oder Divergieren von Laserlicht und zum Aufbringen des Laserlichts auf eine Oberfläche eines zu bearbeitenden Objektes;
ein Linsentragmechanismus zum Tragen der Linse und zur Einstellung einer Höhe der Linse gegenüber der Oberfläche des Objektes gemäß einem externen Steuersignal; einen Hö­ hensensor zum Detektieren der Höhe der Linse gegenüber der Oberfläche des Objektes; Steuermittel zum Empfang ei­ nes Ausgangssignals von dem Höhensensor und zur Steuerung des Linsentragmechanismus um so die Höhe der Linse gegen­ über der Oberfläche des Objektes konstant zu machen; und einen ersten Deflektor (Ablenkvorrichtung) angeordnet in einem optischen Pfad des Laserlichtes das auf die Linse auffallen soll, um eine Strahlungsposition des Laserlich­ tes entlang einer ersten Richtung auf der Oberfläche des Objektes zu bewegen, und zwar durch Ändern der Übertra­ gungs- oder Transmissionsrichtung des Laserlichts.
Durch die Änderung der Höhe der Linse gegenüber der Ob­ jektoberfläche kann die Energiedichte des Laserlichts auf der Oberfläche des Objektes geändert werden. Durch Bewe­ gung der Laserstrahlungsposition kann das Laserlicht auf eine breite Fläche aufgebracht werden.
Da die Abrasion oder Abrieb verwendet wird, kann der Be­ schichtungsfilm auf der Oberfläche des Objektes ohne Ver­ wendung von Chemikalien entfernt werden.
Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbei­ spielen anhand der Zeichnungen, in der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Umrisses eines Laserbearbeitungssystems gemäß einem Ausführungs­ beispiel der Erfindung;
Fig. 2 einen Querschnitt des Laserstrahlungskopfes gemäß Fig. 1;
Fig. 3 ein die Laserstrahlabtastung veranschaulichendes Diagramm.
Ins Einzelne gehende Beschreibung bevorzugter Ausfüh­ rungsbeispiele
Fig. 1 ist eine schematische perspektivische Ansicht ei­ ner Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einem Ausführungs­ beispiel der Erfindung. Ein Laserstrahlkopf 10 steht in Berührung mit einem zu bearbeitenden Objekt 1. Der Laser­ strahlkopf 10 wird durch einen kastenförmigen Behälter 11 gebildet mit einer Öffnung auf einer Seite des Objektes 1 und mit optischen Komponenten, die in dem kastenförmigen Behälter untergebracht sind. Ein transparentes Fenster 12 ist in der Seitenwand des kastenförmigen Behälters 11 derart ausgebildet, daß die Innenseite des Behälters 11 dahin durch beobachtet werden kann. Der kastenartige Be­ hälter 11 selbst kann aus einem transparenten Material hergestellt sein.
Der Laserstrahlungskopf 10 ist am entfernt gelegenen Ende eines Manipulators 50 angebracht. Der Manipulator 50 wird durch eine Manipulatorsteuereinheit 51 gesteuert, die dem Laserstrahlungskopf 10 trägt und in eine gewünschte Posi­ tion der Oberfläche des Objektes 1 bewegt. Vorzugsweise ist der Laserstrahlungskopf 10 mindestens in einem Qua­ drat der Größe 1 m×1 m beweglich, um einen Beschich­ tungsfilm auf einem Flugzeug oder dergleichen zu ent­ fernen.
Eine Laserstrahlausgangsgröße von einem Laserstrahlgene­ rator 60 wird in den Laserstrahlungskopf 10 über eine strahlformende optische Einheit 61 und einen Strahlüber­ tragungsarm 62 eingegeben.
Der Laserstrahlgenerator 60 kann ein Lasersystem der Transversalrichtungsanregung mit atmosphärischem Druck des CO2-Lasertype sein (TEA-CO2-Lasersystem). Das TEA-CO2-Lasersystem gibt einen Laserstrahl impulsförmig ab, und zwar mit einer Wellenlänge von 9 bis 11 µm.
Die optische Strahlformungseinheit 61 formt den Quer­ schnitt einer Laserstrahlausgangsgröße von dem Laser­ strahlgenerator 60 auf eine gewünschte Form. Beispiels­ weise besitzt diese Einheit eine Öffnung mit einem recht­ eckigen hindurchgehenden Loch, welches den Laser­ strahlquerschnitt auf ein Rechteck formt.
Der Strahlübertragungsarm 62 ist derart aufgebaut, daß er ausfahrbar ist, beispielsweise dadurch, daß eine Vielzahl von Gelenken vorgesehen ist. Der Strahlübertragungsarm 62 bewegt sich einer Laserstrahlkopf-10-Bewegung folgend, um auf diese Weise den durch die optische Strahlformungs­ einheit 61 gelangten Strahl zum Laserstrahlkopf 10 zu leiten.
Der Laserstrahlkopf 10 besitzt ein Gaseinlaßrohr 13 und ein Gasauslaßrohr 15 darauf angeordnet. Das Gaseinlaßrohr 13 ist mit einer Gasversorgungseinheit 14 verbunden, die Gas über die Gaseinlaßleitung bzw. das Gaseinlaßrohr 13 zur Innenseite des Laserstrahlungskopfes 10 liefert. Das Gasauslaßrohr 15 ist mit einer Gasablaßeinheit 16 gekop­ pelt, welches das Gas im Laserstrahlkopf 10 über das Gas­ auslaßrohr 15 abläßt.
Fig. 2 ist ein schematischer Querschnitt des in Fig. 1 gezeigten Laserstrahlungskopfes 10. Der vorzugsweise ka­ stenförmige Behälter 11 besitzt eine Öffnung, die zum Objekt 1 hinweist und ist derart gehaltert, daß das nahe­ gelegene Gebiet seiner Öffnung nahezu in Kontakt mit der Oberfläche des Objektes 1 steht. Der Laserübertragungsarm 62 ist mit einem hindurchgehenden Loch 17 gekoppelt, wel­ che in der Wand entgegengesetzt zur Öffnung des kastenar­ tigen Behälters 11 ausgeformt ist. Ein Laserstrahl 63 übertragen in dem Laserübertragungsarm 62 wird über das hindurchgehende Loch 17 in den kastenförmigen Behälter 11 eingeführt.
Der in den kastenförmigen Behälter 11 eingeführte La­ serstrahl wird durch einen Halbspiegel 20 und eine Ho­ mogenisiervorrichtung 21 übertragen und wird durch De­ flektoren 21 und 22 reflektiert und trifft auf eine Kon­ vergierlinse 23 auf. Die Deflektoren 21 und 22 deflektie­ ren oder lenken den Laserstrahl ab, um die Laserstrahlpo­ sition längs orthogonaler X- und Y-Achsen auf der Ober­ fläche des Objektes 1 zu bewegen, wobei diese Deflektoren oder Ablenkvorrichtungen Galvanospiegel sein können. Der durch die Konvergierlinse 23 konvergierte Laserstrahl wird auf die Oberfläche des Objektes 1 aufgebracht.
Der Halbspiegel 20 reflektiert den Laserstrahl partiell, um ihn auf einen Energiesensor 30 auffallen zu lassen, der die Energie des Laserstrahls mißt.
Die Homogenisiervorrichtung 31 macht die Intensitäts­ verteilung des Laserstrahls in seiner Querschnittsebene nahezu gleichförmig.
Wenn die Deflektoren oder Ablenkvorrichtungen 21 und 22 als Galvanospiegel ausgebildet sind, so ist es vorzuzie­ hen eine Orcus Sinus-Linse als Konvergierlinse 23 vorzu­ ziehen, um die Bewegungsgeschwindigkeit des Laserstrah­ lungspunktes konstant zu halten. Aus dem gleichen Grund ist eine fθ Linse als Konvergierlinse 23 zu verwenden, wenn ein Deflexions- oder Ablenkungswinkel des Laser­ strahls gegeben durch die Deflektoren 21 und 22 sich pro­ portional mit der Zeit ändert. Die Deflektoren 21 und 22 können drehbare Polygonspiegel sein. Selbst wenn die fθ-Linse verwendet wird, ist es möglich, die Bewegungsge­ schwindigkeit der Laserstrahlungsposition konstant zu halten, und zwar durch Steuern der Winkeländerung der Galvanospiegel auf eine nicht-lineare Änderung mit der Zeit.
Die Konvergierlinse 23 ist an der Seitenwand des kasten­ förmigen Behälters 11 angebracht, und zwar durch einen Konvergierlinsentragmechanismus 24. Dieser Konvergierlin­ sentragmechanismus 24 kann die Höhe der Konvergierlinse 23 von der Oberfläche des Objektes 1 einstellen. Ein Hö­ hensensor 25 ist auf der Konvergierlinse 23 angebracht. Der Höhensensor 25 detektiert die Höhe der Konvergier­ linse 23 von der Oberfläche des Objekts 1 und schickt ein Detektionssignal an eine Höhensteuervorrichtung 26.
Die Höhensteuervorrichtung 26 speichert im voraus einen Höhenziel- oder Targetwert. Gemäß einem vom Höhensensor 25 ausgesandten Detektionssignal stellt die Höhensteuer­ vorrichtung 26 die Höhe der Konvergierlinse 23 ein, und zwar durch Steuern des Konvergierlinsentragmechanismus 24, um so die Höhe der Konvergierlinse 23 auf einem Wert nahe dem Höhenzielwert zu bringen.
Ein visuelles Lichtlasersystem 32 ist in dem kastenför­ migen Behälter 11 installiert. Das visuelle Lichtlaser­ system 32 kann ein He-Ne-Lasersystem sein. Die visuelle Lichtlaserstrahlausgangsgröße von dem visuellen Licht­ lasersystem 32 wird durch den Halbspiegel 20 reflektiert und entlang der gleichen optischen Achse übertragen wie der aus dem hindurchgehenden Loch 17 austretende Laser­ strahl. Daher wird der visuelle Lichtstrahl im allge­ meinen auf das gleiche Oberflächengebiet des Objektes aufgebracht, wie der TEA-CO2 Laserstrahl. Es ist daher möglich, die Laserstrahlstrahlungsposition durch das transparente Fenster 12 gemäß Fig. 1 zu beobachten.
Düsen 40 und 41 sind in bzw. an dem kastenförmigen Behäl­ ter 11 angebracht. Diese Düsen 40 und 41 stehen mit dem Gaseinlaßrohr 13 angebracht auf der Seitenwand des ka­ stenförmigen Behälters 11 in Verbindung. Die Düse 40 strahlt Gas zu der Laserstrahlungsposition und das nahe­ bei gelegene Gebiet auf der Oberfläche des Objektes 1 aus. Die Düse 41 strahlt Gas heraus zur Vorderoberfläche der Konvergierlinse 23 auf der Seite des Objektes 1. Die­ se Gasströmung unterdrückt das Anhaften der von der Ober­ fläche des Objekts 1 wegfliegenden Fremdmaterialien an der Oberfläche der Konvergierlinse 23.
Ein Gasansauganschluß 42 ist in dem kastenförmigen Be­ hälter 11 angeordnet und steht mit dem Gasauslaßrohr an­ gebracht an der Seitenwand des kastenförmigen Behälters 11 in Verbindung. Die Spitze des Gassauganschlusses weist zu der Laserstrahlposition auf der Oberfläche des Ob­ jektes 1 hin. Der Gasansauganschluß 42 kann Gas in den kastenförmigen Behälter 11 ablassen und kann von der La­ serstrahlungsfläche weg fliegende Substanzen ableiten.
Ein Farbsensor 43 und ein Temperatursensor 44 sind nahe der Spitze des Gasansauganschlusses 42 angebracht. Der Farbsensor 43 kann einen CCD aufweisen, um Farben der La­ serstrahlungsposition zu detektieren und von der nahe ge­ legenen Fläche des Objekts 1. Der Temperatursensor 44 kann ein Strahlungsthermometer sein um die Temperatur der Laserstrahlstrahlungsposition und der nahe gelegenen Flä­ che des Objektes 1 zu detektieren. Wenn beispielsweise ein Überzugsfilm auf der Außenrahmenoberfläche eines Flugzeugs entfernt werden soll, so ist es notwendig, ei­ nen Laserstrahl aufzubringen, während die Temperatur der Außenrahmenoberfläche des Flugzeuges auf 80°C oder nied­ riger gehalten wird. Durch ständige Überwachung der Ober­ flächentemperatur mit dem Temperatursensor 44 wird es möglich die Laserstrahlung zu stoppen, bevor die Tempera­ tur der Außenrahmenoberfläche eines Flugzeuges auf 80°C oder höher ansteigt, um andere notwendige Maßnahmen zu ergreifen. Beispielsweise wurde eine Temperatur von 80°C oder niedriger zuvor als eine Sicherheitstemperatur ein­ gestellt und wenn die gemessene Temperatur diese Sicher­ heitstemperatur übersteigt, so wird die Laserstrahlung gestoppt.
Als nächstes sei die Arbeitsweise des in den Fig. 1 und 2 gezeigten Laserbearbeitungssystems beschrieben, wobei als ein Beispiel das Entfernen einer Beschichtung (Überzugs­ film) aus der Oberfläche eines Objektes betrachtet sei.
Ein in den in Fig. 2 gezeigten Laserstrahlungskopf 10 eingetretener Laserstrahl wird auf die Oberfläche des Ob­ jektes 1 auftreffen lassen, um durch Abrasion einen Be­ schichtungsfilm oder Überzugsfilm (Überzug) zu entfernen.
Wenn die auf die Oberfläche des Objektes 1 aufgebrachte Energiedichte (Flußrate) des Laserstrahls zu niedrig ist, so kann der Beschichtungsfilm durch Abrasion oder Abrieb nicht entfernt werden, wohingegen dann, wenn die Energie­ dichte zu hoch ist, das unter dem Beschichtungsfilm lie­ gende Material beschädigt werden kann. Es ist daher vor­ zuziehen, die Energiedichte in einem Bereich einzustel­ len, der für das darunterliegende Material nicht schäd­ lich ist und die Entfernung des Beschichtungsfilms durch Abrasion gestattet. Wenn die Energiedichte der Laser­ strahlausgangsgröße vom Laserstrahlgenerator hinreichend nolch ist, so kann möglicherweise an Stelle der Konver­ gierlinse 23 eine Divergierlinse verwendet werden.
Die Energiedichte kann dadurch eingestellt werden, daß man die Strahlungsfläche ändert, und zwar durch Verä­ nderung der Höhe der Konvergierlinse 23 gegenüber der Oberfläche des Objektes 1 mittels des Konvergierlin­ sentragmechanismus 24. Der richtige Bereich für die Ener­ giedichtenänderungen hängt von der Art des darunter­ liegenden Materials und des Beschichtungsfilmes ab. Es ist daher vorzuziehen, vorläufige Experimente bei un­ terschiedlichen Energiedichten vorzunehmen, um einen richtigen Energiedichtebereich zu bestimmen, d. h. die richtige Höhe für die Konvergierlinse 23.
Die Höhensteuervorrichtung 26 speichert im voraus eine richtige Höhe der Konvergierlinse 23. Die Höhensteuer­ vorrichtung 26 vergleicht die zuvor gespeicherte richtige Höhe mit einer durch den Höhensensor 25 detektierten Höhe und steuert den Konvergierlinsentragmechanismus 24 der­ art, daß die Höhe der Konvergierlinse 23 einen Wert nahe der richtigen Höhe einnimmt. Durch diese Höhensteuerung wird die Abrasion oder der Abrieb stets mit einer richti­ gen Energiedichte realisiert.
Der Deflektor 22 tastet die Laserstrahlstrahlungsposition entlang der X-Achsenrichtung ab und danach sieht der De­ flektor 21 die Verschiebung entlang der Y-Achsenrichtung vor. Als nächstes tastet der Deflektor 22 wiederum den Laserstrahl entlang der X-Achsenrichtung durch die glei­ che Größe oder um die gleiche Größe wie die vorhergehende Abtastung. Diese Abtastungen werden wiederholt, so daß der Beschichtungsfilm in einer gewünschten Oberfläche oder in einem gewünschten Oberflächengebiet des Objektes 1 durch Abrasion entfernt werden kann.
Der Manipulatorarm 50 in Fig. 1 wird angetrieben um die Position des Laserstrahlungskopfes 10 zu ändern und so­ dann wird die Abtastung entlang der X- und Y-Achsen wie oben beschrieben wiederholt. Auf diese Weise kann der Be­ schichtungsfilm in einer breiten Oberfläche oder in einem breiteren Oberflächengebiet des Objektes 1 durch Abrasion entfernt werden.
Die Höhe der Konvergierlinse 23 von der Oberfläche des Objekts 1 kann sich bei der Bewegung des Laserstrahlkopfs 10 verändern, da eine Änderung der Oberflächenkrümmung des Objekts 1 oder eine unregelmäßige Oberfläche des Ob­ jekts 1 vorliegen kann. In einem solchen Fall kann die Höhe der Konvergierlinse 23 mit Hilfe des Höhensensors 25 und der Höhensteuervorrichtung 26 konstant gehalten wer­ den. Es ist daher möglich, die Energiedichte des Laser­ strahls auf der Oberfläche des Objekts 1 konstant zu hal­ ten und eine stabile Abrasion oder einen stabilen Abrieb zu gestatten.
Die Abtastrichtungen durch die Deflektoren 21 und 22 sind nicht notwendigerweise orthogonal, sondern es können auch andere Richtungen verwendet werden, wenn sie sich gegen­ seitig schneiden.
In dem oben beschriebenen Abtastverfahren wird eine zwei­ dimensionale Abtastung durch Deflektoren oder Ablenkvor­ richtungen 21 und 22 verwendet. Die eindimensionale Abta­ stung kann durch Verwendung eines der Deflektoren 21 und 22 ausgeführt werden. In diesem Falle wird der Laser­ strahlungskopf 10 entlang einer Richtung bewegt, die die Abtastrichtung schneidet, und zwar unter Verwendung des Manipulatorarms 50, wie er in Fig. 1 dargestellt ist. In den oben beschriebenen Arten kann der Laserstrahl auf ein breiteres Oberflächengebiet des Objektes 1 aufgebracht werden.
Ein Temperaturanstieg an der Oberfläche des Objektes 1 kann dadurch unterdrückt werden, daß man Gas von der Düse 40 auf die Oberfläche des Objektes 1 bläst. Als das abzu­ blasende Gas ist ein das Objekt 1 nicht oxidierendes Gas vorzuziehen, wobei dafür inertes Gas, wie beispielsweise Ar-Gas und He-Gas und N2-Gas in Frage kommt. Wenn Mate­ rial mit hohem Oxidationswiderstand verarbeitet werden soll, so kann Luft aufgeblasen werden. Die von der Ober­ fläche des Objektes 1 entfernten und weg fliegenden Sub­ stanzen werden durch den Gassauganschluß 42 abgeführt.
Die Verwendung der Abrasion oder des Abriebs gestattet das Entfernen des Überzugs oder des Beschichtungsfilms ohne die Verwendung von toxischen Chemikalien.
Als nächstes werden die Ergebnisse der Experimente des Entfernens von Beschichtungsfilmen unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben. Für die Experimente verwendete Proben sind Aluminiumplatten mit einem Beschichtungsfilm von un­ gefähr 80 µm Dicke, wie der möglicherweise für den An­ strich der Rahmenoberfläche eines Flugzeugs verwendet wird. Der Laserlichtgenerator 60 war ein TEA-CO2 Laser­ system, das einen gepulsten Laserstrahl mit einer Wieder­ holfrequenz von 100 Hz abgibt. Die Energiedichte des La­ serstrahls auf der Oberfläche des Objektes 1 war ungefähr 5 J/cm2 und die Form der Strahlungsfläche war ein Recht­ eck von ungefähr 14 mm×1 mm, und zwar länger in der Y-Achsenrichtung. Eine Fläche oder ein Gebiet entfernt durch die Abrasion war ein Rechteck von ungefähr 5 mm×0,5 mm. Ein Bewegungsabstand zwischen Läufen entlang der X-Achsenrichtung betrug ungefähr 0,5 mm und die Abtastge­ schwindigkeit der Laserstrahlstrahlungsposition entlang der X-Achsenrichtung war 25 mm/s.
Fig. 3 veranschaulicht eine Laserstrahlstrahlungsge­ schichte oder -historie. Als erstes war der Laserstrahl um ungefähr 5 cm in der X-Achsenrichtung durch den De­ flektor 22, wie durch einen Pfeil S1 gezeigt, getastet. Als nächstes wurde der Laserstrahl um ungefähr 0,5 cm in der Y-Achsenrichtung durch den Deflektor 21 verschoben und die Abtastung in der X-Achsenrichtung um die gleiche Größe wie die erste Abtastung ist durch den Pfeil S2 dar­ gestellt. Der Laserstrahl war ferner verschoben um unge­ fähr 0,5 cm in der Y-Achsenrichtung und abgetastet in der X-Achsenrichtung durch die gleiche Größe, wie dies durch einen Pfeil S3 gezeigt ist. Mit den durch die Pfeile S1 bis S3 gezeigten Abtastungen war der Laserstrahl in der Lage, auf eine rechteckige Fläche von ungefähr 5 cm×1,5 cm aufgestrahlt zu werden. Die Abtastungen gezeigt durch die Pfeile S1 bis S3 wurden dreimal wiederholt.
Gemäß der experimentellen Ergebnisse wurde der Beschich­ tungsfilm auf der Oberfläche der Aluminiumplatte im all­ gemeinen perfekt entfernt und die Oberfläche der Alumini­ umbasismaterialplatte wurde freigelegt. Auf der Oberflä­ che der Aluiniumplatte wurde keine Schädigung beobachtet.
In den obigen Experimenten wurde die gleiche Oberfläche oder das gleiche Oberflächengebiet des Objektes dreimal mit dem Laserstrahl beaufschlagt. Durch Reduzierung der Anzahl der Laserstrahlbestrahlungen kann nur der Ober­ schichtteil des Beschichtungsfilms entfernt werden, wobei der untere Schichtteil zurückgelassen wird. Ein Beschich­ tungsfilm auf der Außenrahmenoberfläche eines Flugzeugs wird im allgemeinen durch eine Primärschicht und eine darauf ausgebildete Oberbeschichtungsschicht gebildet, wobei die Primärschicht als eine bindende und rostsichere Schicht dient und wobei die Oberbeschichtungsschicht als eine dekorative Schicht dient. Beispielsweise kann durch Einstellung der Anzahl von Laserstrahlungen nur die obere Beschichtungsschicht entfernt werden.
Obwohl in obigem Ausführungsbeispiel ein TEA-CO2-La­ sersystem der Pulsoszillationsbauart als Laserlichtge­ nerator verwendet wurde, können auch andere Lasersysteme verwendet werden, wie beispielsweise ein Nd : YAG-La­ sersystem, ein Nd : YLF-Lasersystem und ein Anregungs- oder Exzimerlasersystem. Die Art der Oszillation ist nicht nur auf die Pulsoszillationsart beschränkt, sondern es kann auch die kontinuierliche Oszillationsart verwen­ det werden. Höhere harmonische beispielsweise die zweiten bis fünften harmonischen oder Raman gestreutes Licht ei­ ner Laserstrahlausgangsgröße von diesen Lasersystemen könnte auch verwendet werden. Gleichfalls kann ein Kup­ ferdampflasersystem, ein CO-Lasersystem, ein Halbleiter­ lasersystem und dergleichen verwendet werden. Die vorlie­ gende Erfindung wurde in Verbindung mit bevorzugten Aus­ führungsbeispielen beschrieben, sie ist aber nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt sondern Abwandlun­ gen sind dem Fachmann gegeben.
Zusammenfassend sieht die Erfindung folgendes vor:
Laserlicht wird auf die Oberfläche eines zu bearbeitenden Objektes aufgebracht das mit einem Beschichtungsüberzug ausgebildet ist und mindestens ein oberer Teil des Be­ schichtungsfilmes wird durch Abrasion oder Abrieb ent­ fernt, und zwar durch Verwendung eines optischen Systems mit variabler Energiedichte, das in der Lage ist einen Laserlichtstrahl an die Oberfläche des Objektes aufzu­ bringen und wobei es möglich ist, die Energiedichte des Laserlichtes auf der Oberfläche des Objektes zu verän­ dern. Der Beschichtungsfilm kann ohne die Verwendung von Chemikalien entfernt werden.

Claims (11)

1. Verfahren zum Entfernen einer Überzugsschicht oder eines Überzugfilms, wobei die folgenden Schritte vorgesehen sind:
Aufbringen von Laserlicht auf eine Oberfläche eines zu bearbeitenden Objektes, welches mit einem Be­ schichtungsfilm darauf ausgebildet ist und Entfernen von mindestens einem oberen Teil der Beschichtungs­ schicht oder des Beschichtungsfilmes durch Abrasion, und zwar unter Verwendung eines in seiner Energie­ dichte variablen optischen Systems, welches in der Lage ist ein Laserlicht auf die Oberfläche des Ob­ jektes aufzubringen und die Energiedichte des Laser­ lichtes auf der Oberfläche des Objektes zu verän­ dern.
2. Verfahren zur Entfernung eines Beschichtungsfilmes gemäß Anspruch 1, wobei ferner der Schritt des Bewe­ gens einer Fläche in der Laserlicht aufgebracht wird auf der Oberfläche des Objektes vorzusehen.
3. Verfahren zur Entfernung eines Beschichtungsfilms gemäß Anspruch 1, wobei ferner die folgenden Schrit­ te vorgesehen sind:
Detektieren einer Temperatur in einer Fläche oder einem Gebiet in dem Laserlicht angelegt wird oder aufgebracht wird, und zwar auf der Oberfläche des Objektes; und
Vergleichen der detektierten Temperatur des Detek­ tierschritts mit einer Sicherheitstemperatur und
Stoppen der Strahlung des Laserlichts dann, wenn die detektierte Temperatur die Sicherheitstemperatur übersteigt
4. Laserbearbeitungssystem, das folgendes aufweist:
eine Linse zum Konvergieren oder Divergieren von La­ serlicht und zum Anlegen des Laserlichts auf einer Oberfläche eines zu bearbeitenden Objektes;
ein Linsentragmechanismus zum Tragen der Linse und zum Einstellen der Höhe der Linse gegenüber der Ob­ jektoberfläche gemäß einem externen Steuersignal;
ein Höhensensor zum Detektieren der Höhe der Linse gegenüber der Objektoberfläche;
Steuermittel zum Empfang eines Ausgangssignals von dem Höhensensor und zum Steuern des Linsentragmecha­ nismus derart, daß die Höhe der Linse gegenüber der Objektoberfläche konstant gemacht wird; und
einen ersten Deflektor oder eine erste Ablenkvor­ richtung angeordnet in einem optischen Pfad des auf die Linse auftreffenden Laserlichtes, und zwar zur Bewegung einer Strahlungsposition des Laserlichtes entlang einer ersten Richtung auf der Objektoberflä­ che durch Änderung der Übertragungs- oder Transmis­ sionsrichtung des Laserlichtes.
5. Laserbearbeitungssystem, nach Anspruch 4, wobei ferner ein erster Deflektor oder eine erste Ablenk­ vorrichtung vorgesehen ist, und zwar angeordnet in einem optischen Pfad des Laserlichtes, das auf die Linse auftrifft, und zwar zur Bewegung einer Strah­ lungsposition des Laserlichtes entlang einer zweiten Richtung die die erste Richtung schneidet, und zwar auf der Oberfläche des Objektes, und zwar durch Än­ dern der Übertragungs- oder Transmissionsrichtung des Laserlichtes.
6. Laserbearbeitungssystem nach Anspruch 4, wobei fer­ ner eine Öffnung oder Apertur in einem optischen Pfad des auf die Linse auftreffenden Laserlichtes angeordnet ist, und zwar zur Begrenzung einer Form oder Gestalt des Laserlichtes in seinem Querschnitt vertikal zu einer optischen Achse des Laserlichtes auf eine bestimmte Form.
7. Laserbearbeitungssystem nach Anspruch 4, wobei fer­ ner eine Homogenisiervorrichtung vorgesehen ist, und zwar angeordnet in einem optischen Pfad des Laser­ lichts das auf die Linse auftrifft um eine im allge­ meinen gleichförmige Intensitätsverteilung des La­ serlichtes in einem Querschnitt vertikal zu einer optischen Achse des Laserlichtes vorzusehen.
8. Laserbearbeitungssystem nach Anspruch 4, wobei fer­ ner ein Temperatursensor vorgesehen ist zum Detek­ tieren einer Temperatur der Oberfläche des Objekts auf den das Laserlicht auftrifft.
9. Laserbearbeitungssystem nach Anspruch 4, wobei fer­ ner eine sichtbare oder visuelle Laserlichtquelle vorgesehen ist, um ein sichtbares Laserlicht auf die Linse auftreffen zu lassen, und zwar entlang der gleichen optischen Achse wie das Laserlicht.
10. Laserbearbeitungssystem nach Anspruch 4, wobei fer­ ner Gasblasmittel vorgesehen sind um ein Gas auf die Oberfläche des Objektes aufzublasen auf das das La­ serlicht auftrifft.
11. Laserbearbeitungssystem nach Anspruch 4, wobei fer­ ner folgendes vorgesehen ist:
ein Laserkopfbehälter zur Unterbringung der Linse, des Lasertragmechanismus, des Höhensensors und des ersten Deflektors; und
Laserkopftragmittel die in der Lage sind, den Laser­ kopfbehälter zu tragen und zu bewegen, und zwar ent­ lang der Oberfläche des Objektes.
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