JP2016203262A - Laser irradiation device - Google Patents

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続 吉岡
Tsuzuki Yoshioka
続 吉岡
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser irradiation device improving work efficiency and operability so as to work a surface of an irradiated object.SOLUTION: A laser irradiation device includes a device body including a control unit, an operation unit, and at least one of a cooling unit and a laser oscillator, a holding member 100, and a cable (connecting member) 90 connecting the device body and the holding member 100. An adjusting member 120 adjusting an irradiation condition of a laser to an irradiated object is arranged on a laser irradiation side of the holding member 100 of the laser irradiation device capable of working a surface of the irradiated object by laser irradiation through the holding member 100. Thus, various objects are selected as the irradiated objects, and the surface of the various objects can be cleaned and worked with excellent working efficiency by a simple operation.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、レーザ照射により照射対象物の表面を加工可能なレーザ照射装置に関する。   The present invention relates to a laser irradiation apparatus capable of processing the surface of an irradiation object by laser irradiation.

従来より、レーザ照射により照射対象物に処理を行う装置として、金属を溶接したり切断する装置が知られている。   2. Description of the Related Art Conventionally, as a device for processing an irradiation object by laser irradiation, a device for welding or cutting a metal is known.

また、特許文献1および2に記載されるように、樹脂成型用の金型にレーザを照射して、金型面に付着した汚れや異物を除去する装置が知られている。   Also, as described in Patent Documents 1 and 2, there is known an apparatus that removes dirt and foreign matter adhering to a mold surface by irradiating a mold for resin molding with a laser.

特開2003−145548号公報JP 2003-145548 A 特開2008−149705号公報JP 2008-149705 A

しかしながら、照射対象物表面の汚れや異物を除去する清掃や、表面塗装を部分的に剥いだり表面を部分的に削る加工をしようとした場合、レーザ照射により金属を溶接や切断する装置では、レーザのパルス幅が1ms以上と長すぎるので発熱を伴い、照射対象物を損傷してしまって、清掃や加工を行うことはできない。   However, when cleaning to remove dirt and foreign matter on the surface of the object to be irradiated, or processing to partially peel off the surface coating or to partially scrape the surface, a device that welds or cuts metal by laser irradiation does not use a laser. Since the pulse width is too long as 1 ms or more, it generates heat, damages the irradiation target, and cannot be cleaned or processed.

また、特許文献1および2に記載されるような装置は、清掃対象が金型面に特定されるため、形状が不規則な照射対象物に広く応用しようとした場合、照射するレーザの向き、波長といった照射条件を適切に調整することが困難であり、操作が複雑となり作業効率が悪く、実用に供しなかった。   In addition, since the devices as described in Patent Documents 1 and 2 have a cleaning target specified on the mold surface, when trying to apply widely to irradiation objects with irregular shapes, the direction of the laser to be irradiated, It was difficult to properly adjust the irradiation conditions such as the wavelength, the operation was complicated, the work efficiency was poor, and it was not put to practical use.

本発明の目的は、照射対象物の表面を加工可能とするために、作業性、操作性を向上させたレーザ照射装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a laser irradiation apparatus with improved workability and operability so that the surface of an irradiation object can be processed.

<1> 制御部、操作部、冷却ユニットおよびレーザ発振器のうち少なくとも一つを備える装置本体と、把持部材と、前記装置本体と前記把持部材を連結する連結部材とを有し、前記把持部材を介したレーザ照射により照射対象物の表面を加工可能なレーザ照射装置であって、前記把持部材のレーザ照射側に、前記照射対象物に対するレーザの照射条件を調整する調整部材を設けたことを特徴とするレーザ照射装置である。   <1> An apparatus main body including at least one of a control unit, an operation unit, a cooling unit, and a laser oscillator, a gripping member, and a connecting member that connects the apparatus main body and the gripping member. A laser irradiation apparatus capable of processing a surface of an irradiation object by laser irradiation via an adjustment member provided on the laser irradiation side of the gripping member for adjusting a laser irradiation condition for the irradiation object This is a laser irradiation apparatus.

<2> 前記調整部材は、前記把持部材のレーザ照射側から直進する方向に伸びる第1の棒状部と、この第1の棒状部の先端側に配置されて前記第1の棒状部とは異なる方向に伸び得る第2の棒状部と、が形成される<1>に記載のレーザ照射装置である。   <2> The adjustment member is disposed on the tip side of the first rod-shaped portion that extends in a direction that goes straight from the laser irradiation side of the gripping member, and is different from the first rod-shaped portion. The laser irradiation apparatus according to <1>, wherein a second rod-like portion that can extend in a direction is formed.

<3> 前記調整部材は、レーザの波長を変換する波長変換素子を備える<1>または<2>に記載のレーザ照射装置である。   <3> The laser irradiation apparatus according to <1> or <2>, wherein the adjustment member includes a wavelength conversion element that converts a wavelength of a laser.

<4> 前記調整部材は、前記照射対象物表面への照射面積を増減させる照射面積調整素子を備える<1>〜<3>のいずれかに記載のレーザ照射装置である。   <4> The laser irradiation apparatus according to any one of <1> to <3>, wherein the adjustment member includes an irradiation area adjustment element that increases or decreases an irradiation area on the surface of the irradiation object.

<5> 前記把持部材は、前記レーザ発振器を備える<1>〜<4>のいずれかに記載のレーザ照射装置である。   <5> The laser irradiation apparatus according to any one of <1> to <4>, wherein the gripping member includes the laser oscillator.

<6> 前記把持部材は、この把持部材用の冷却手段を備える<1>〜<5>のいずれかに記載のレーザ照射装置である。   <6> The laser irradiation apparatus according to any one of <1> to <5>, wherein the gripping member includes a cooling unit for the gripping member.

<7> 前記把持部材は、レーザ照射方向に沿って伸びる棒状部と、この棒状部と実質的に直交する方向に伸びる握り部と、が形成され、レーザ照射のオン/オフ切替手段を備える<1>〜<6>のいずれかに記載のレーザ照射装置である。   <7> The grip member is formed with a rod-shaped portion extending along the laser irradiation direction and a grip portion extending in a direction substantially perpendicular to the rod-shaped portion, and includes a laser irradiation on / off switching unit < The laser irradiation apparatus according to any one of 1> to <6>.

<8> 前記把持部材は、レーザ照射方向に沿って伸びる棒状に形成され、オン/オフ切替手段を備える<1>〜<6>のいずれかに記載のレーザ照射装置である。   <8> The laser irradiation device according to any one of <1> to <6>, wherein the gripping member is formed in a rod shape extending along a laser irradiation direction and includes an on / off switching unit.

<9> 前記オン/オフ切替手段を複数配置する<7>または<8>記載のレーザ照射装置である。   <9> The laser irradiation apparatus according to <7> or <8>, wherein a plurality of the on / off switching units are arranged.

<10> 前記把持部材は、傾斜検知センサを備える<1>〜<9>のいずれかに記載のレーザ照射装置である。   <10> The laser irradiation apparatus according to any one of <1> to <9>, wherein the gripping member includes an inclination detection sensor.

<11> 前記調整部材は、この調整部材を回動可能にするとともに所定位置で使用状態に保持可能な回動ガイド手段を備える<1>〜<10>のいずれかに記載のレーザ照射装置である。   <11> The laser irradiation apparatus according to any one of <1> to <10>, wherein the adjustment member includes a rotation guide unit that enables the adjustment member to be rotated and can be held in use at a predetermined position. is there.

<12> 前記装置本体は、この装置本体の高さの1/2以下の位置に前記冷却ユニットの重心が位置するように配設されるとともに、前記重心より高い位置に運搬補助手段を備える<1>〜<11>のいずれかに記載のレーザ照射装置である。   <12> The apparatus main body is disposed such that the center of gravity of the cooling unit is located at a position equal to or less than half of the height of the apparatus main body, and includes conveyance assisting means at a position higher than the center of gravity. The laser irradiation apparatus according to any one of 1> to <11>.

なお、本発明において、「照射対象物の表面を加工可能」とは、照射対象物表面の汚れや異物を除去する清掃、および表面塗装を部分的に剥いだり表面を部分的に削る加工の双方のみが可能である場合と、いずれか一方のみが可能である場合の両方の意味を含むものとする。   In the present invention, “the surface of the irradiation object can be processed” means both cleaning that removes dirt and foreign matter on the surface of the irradiation object, and processing that partially peels the surface coating or partially cuts the surface. The meaning of both the case where only one is possible and the case where only one is possible is included.

本発明のレーザ照射装置によれば、把持部材のレーザ照射側に、照射対象物に対するレーザの照射条件を調整する調整部材を設けたので、照射対象物の表面を加工するために、作業性、操作性を向上させることができる。   According to the laser irradiation apparatus of the present invention, since the adjustment member for adjusting the laser irradiation condition for the irradiation object is provided on the laser irradiation side of the gripping member, workability in order to process the surface of the irradiation object, Operability can be improved.

図1は、本発明のレーザ照射装置の装置本体の側面図である。FIG. 1 is a side view of the apparatus main body of the laser irradiation apparatus of the present invention. 図2は、本発明のレーザ照射装置の装置本体の平面図である。FIG. 2 is a plan view of the apparatus main body of the laser irradiation apparatus of the present invention. 図3は、操作部のモニタ画面を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a monitor screen of the operation unit. 図4は、本発明のレーザ装置の把持部材および調整部材の側面図である。FIG. 4 is a side view of the gripping member and the adjustment member of the laser apparatus of the present invention. 図5(a)は図4の調整部材のA−A’間の拡大縦断面図であり、図5(b)はその拡大横断面図である。FIG. 5A is an enlarged longitudinal sectional view taken along the line A-A ′ of the adjusting member in FIG. 4, and FIG. 5B is an enlarged transverse sectional view thereof. 図6は、本発明のレーザ装置の把持部材および調整部材の原理を説明する原理説明図である。FIG. 6 is a principle explanatory view for explaining the principle of the holding member and the adjusting member of the laser apparatus of the present invention. 図7は、レーザ波長と反射率との関係を説明するグラフである。FIG. 7 is a graph illustrating the relationship between the laser wavelength and the reflectance. 図8(a)〜(d)は、照射面積調整素子の各例を示す図である。8A to 8D are diagrams showing examples of the irradiation area adjusting element. 図9は、図8(d)の例における、レーザ照射径と照射強度(エネルギー強度)との関係を説明するグラフである。FIG. 9 is a graph for explaining the relationship between the laser irradiation diameter and the irradiation intensity (energy intensity) in the example of FIG. 図10(a)および(b)は、本発明におけるレーザ照射の照射対象物に対する作用を説明する作用説明図である。FIGS. 10A and 10B are action explanatory views for explaining the action of the laser irradiation on the irradiation object in the present invention. 図11(a)および(b)は、本発明のレーザ装置の把持部材および調整部材の他の形態例の側面図である。FIGS. 11A and 11B are side views of another embodiment of the gripping member and the adjusting member of the laser apparatus of the present invention. 図12は、回動ガイド手段としてモータ装置を備えた場合の調整部材の要部断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view of the main part of the adjustment member when the motor device is provided as the rotation guide means.

本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図1は本発明のレーザ照射装置の装置本体の側面図、図2はその平面図、図3は操作部のモニタ画面を示す図である。なお、図1および図2は、実際には外部から見えない内部構造を、理解の便宜のため視認できる状態で示している。   Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view of the apparatus main body of the laser irradiation apparatus of the present invention, FIG. 2 is a plan view thereof, and FIG. 3 is a view showing a monitor screen of an operation unit. 1 and 2 show the internal structure that is actually not visible from the outside in a state where it can be seen for convenience of understanding.

図1および図2に示すように、本発明のレーザ照射装置1の装置本体10は、内部が、底部から2/3程度の高さまでの矩形状に仕切られた下側収容部11aと、この下側収容部11aの上方に側面視で台形状に形成された上側収容部11bとから構成されている。   As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the apparatus main body 10 of the laser irradiation apparatus 1 of the present invention includes a lower accommodating portion 11a whose interior is partitioned into a rectangular shape from the bottom to a height of about 2/3, and this It is comprised from the upper side accommodating part 11b formed in trapezoid shape by the side view above the lower side accommodating part 11a.

下側収容部11aには冷却ユニット20が、上側収容部11bには、制御部30、操作部40、トランス50、電力供給部60およびコンデンサ70が配置されている。また、装置本体10の側面には、運搬補助手段80を備えている。なお、図1は、内部構造が視認できる状態で示しているため、外部に形成された運搬補助手段80は、仮想線で示している。   The cooling unit 20 is disposed in the lower housing portion 11a, and the control unit 30, the operation unit 40, the transformer 50, the power supply unit 60, and the capacitor 70 are disposed in the upper housing portion 11b. Further, a conveyance auxiliary means 80 is provided on the side surface of the apparatus main body 10. In addition, since FIG. 1 has shown in the state which can visually recognize an internal structure, the conveyance assistance means 80 formed outside is shown with the virtual line.

冷却ユニット20は、作動中の装置が熱くなって不具合が生じないように、一定範囲内の温度に冷却して保つためのユニットである。この冷却ユニット20は、重心が装置本体10の高さの1/2以下の位置になるように配設されている。これにより、相対的に重くなる冷却ユニット20の重みによる負担を軽減できるので、持ち運びが容易になる。   The cooling unit 20 is a unit for cooling and maintaining the temperature within a certain range so that a malfunctioning device does not heat up and malfunction. The cooling unit 20 is disposed so that the center of gravity is at a position equal to or less than ½ of the height of the apparatus main body 10. Thereby, since the burden by the weight of the cooling unit 20 which becomes comparatively heavy can be reduced, carrying becomes easy.

冷却ユニット20は、水タンク21と、この後方に設けられたラジエータ22と、下方に設けられたポンプ23と、前方に設けられたフィルタ24と、から主に構成されている。この構成により、水タンク21内の水を、ラジエータ22により冷却した後、ポンプ23により汲み取り、フィルタ24によりろ過するというサイクルで、制御部30による制御により循環させて、装置を冷却するようになっている。なお、冷却ユニット20が配置される下部収容部11aには、ブレーカ25と、電源ランプ26も、併せて設けられている。   The cooling unit 20 mainly includes a water tank 21, a radiator 22 provided behind the water tank 21, a pump 23 provided below, and a filter 24 provided on the front side. With this configuration, the water in the water tank 21 is cooled by the radiator 22, pumped by the pump 23, and filtered by the filter 24, and is circulated under the control of the control unit 30 to cool the device. ing. Note that a breaker 25 and a power lamp 26 are also provided in the lower housing portion 11a in which the cooling unit 20 is disposed.

制御部30は、メイン基板からなり、装置全体の動作を制御するために必須の要素である。なお、制御部30の近傍の装置本体側端には、外部からの空気を送り込んで制御部30を冷却する冷却ファン35が、図2の例では2つ設けられている。   The control unit 30 includes a main board and is an essential element for controlling the operation of the entire apparatus. In the example of FIG. 2, two cooling fans 35 that send air from outside and cool the control unit 30 are provided at the end of the apparatus main body near the control unit 30.

操作部40は、タッチパネルからなり、装置の操作のために必須の要素である。この操作部40は、図1の例では、上側収容部11b前端の傾斜に沿って着脱可能に取り付けられている。   The operation unit 40 includes a touch panel and is an essential element for operating the apparatus. In the example of FIG. 1, the operation unit 40 is detachably attached along the inclination of the front end of the upper housing portion 11b.

図3に示すように、操作部のモニタ画面41には、下方側に装置を操作するための4つのキーからなる基本操作キー42が表示されており、これらのいずれかに触れることにより、制御部30が作動し、目的の操作が行えるようになっている。   As shown in FIG. 3, the monitor screen 41 of the operation unit displays a basic operation key 42 including four keys for operating the apparatus on the lower side. The unit 30 is activated so that a desired operation can be performed.

また、モニタ画面41には、装置やレーザの各種条件が表示されている。図3の例では、これらのうち、装置の電圧、照射するレーザのエネルギー、その周波数およびレーザのオン/オフ(モニタ画面41では「ガイド光」と表示)については、数値やオン/オフの表示部分が、条件設定用操作キー43となっている。つまり、これらを触れることにより、電圧、エネルギーおよび周波数については数値を、レーザのオン/オフについてはその切替えを、それぞれ行うことができる。さらに、電圧とエネルギーの数値は、制御部30により連動して数値が変わるようになっており、電圧の条件設定用キー43を操作すれば、エネルギーの値が対応する数値となるように変化し、エネルギーの条件設定用キー43を操作すれば、電圧の値が同様に変化する。なお、例えば、英語と日本語の表示切替などのように、言語の表示変更もできるようになっている。   The monitor screen 41 displays various conditions for the apparatus and the laser. In the example of FIG. 3, among these, the voltage of the apparatus, the energy of the laser to be irradiated, the frequency thereof, and the on / off of the laser (displayed as “guide light” on the monitor screen 41) are numerical values and on / off display. The portion is a condition setting operation key 43. That is, by touching these, numerical values can be switched for voltage, energy, and frequency, and switching of the laser on / off can be performed. Furthermore, the numerical values of the voltage and energy are changed in conjunction with the control unit 30, and if the voltage condition setting key 43 is operated, the energy value changes so as to become a corresponding numerical value. If the energy condition setting key 43 is operated, the voltage value changes in the same manner. It should be noted that the display of the language can be changed, for example, display switching between English and Japanese.

トランス50は、制御部30と操作部40との間に設けられており、昇圧を行うアップトランスになっている。電力供給部60は、変圧部50の隣、つまり図2では奥方に設けられており、電力を安定させて供給するパワーサプライ61と、リレー62と、サージを吸収するサージキラー63とから構成されている。コンデンサ70は、図2では制御部30の奥方に設けられている。制御部30が、これらの電気機器を制御することで、装置の電力の安定性を保つようになっている。   The transformer 50 is provided between the control unit 30 and the operation unit 40, and is an up transformer that performs voltage boosting. The power supply unit 60 is provided next to the transformer unit 50, that is, in the back in FIG. 2, and includes a power supply 61 that supplies power stably, a relay 62, and a surge killer 63 that absorbs surge. Yes. The capacitor 70 is provided behind the control unit 30 in FIG. The control unit 30 controls these electric devices so as to maintain the power stability of the apparatus.

運搬補助手段80は、図1の例では、側面に形成された指を掛けることが可能な凹部であり、冷却ユニット20の重心より高い位置に設けられている。これにより、冷却ユニット20の重みによる負担を軽減しつつ、装置本体10を持ち運ぶことができる。また、運搬補助手段80は、図1の例と同位置において、凸部を形成して、これに指を掛けて運んでもよいし、ベルトをつけて肩に掛けるようにしてもよい。その他、底部に2〜6個程度のキャリアを設けて、さらに移動を容易にしてもよい。   In the example of FIG. 1, the conveyance assisting unit 80 is a recess formed on a side surface on which a finger can be hung, and is provided at a position higher than the center of gravity of the cooling unit 20. Thereby, the apparatus main body 10 can be carried, reducing the burden by the weight of the cooling unit 20. Further, the conveyance assisting means 80 may be formed by forming a convex portion at the same position as in the example of FIG. 1 and placing it with a finger on it, or putting it on a shoulder with a belt attached. In addition, about 2 to 6 carriers may be provided at the bottom to further facilitate the movement.

装置本体10の重さは、持ち運びやすくする観点から、40kg未満であり、30kg以下が好ましく、20kg以下がより好ましい。   The weight of the apparatus main body 10 is less than 40 kg, preferably 30 kg or less, more preferably 20 kg or less from the viewpoint of easy carrying.

なお、装置本体10は、図2の例では、下側収容部11aに冷却ユニット20を配置し、上側収容部11bに他の主要要素を配置しているが、下側収容部11aの空いた部分に、さらに他の要素を配置してもよい。   In the example of FIG. 2, the apparatus main body 10 has the cooling unit 20 disposed in the lower housing portion 11a and the other main elements disposed in the upper housing portion 11b. However, the lower housing portion 11a is empty. Still other elements may be arranged in the portion.

以上説明した装置本体10の背面には、図1に示すように、把持部材(図3に示す)を連結する連結部材としてのケーブル90が取り付けられている。ケーブル90は、蛇腹状の可撓性部材から形成されており、自在に曲げ伸ばせるようになっている。このケーブル90により、装置本体10から把持部材に送電される。   As shown in FIG. 1, a cable 90 as a connecting member for connecting a gripping member (shown in FIG. 3) is attached to the back surface of the apparatus main body 10 described above. The cable 90 is formed of a bellows-like flexible member and can be bent and extended freely. The cable 90 transmits power from the apparatus main body 10 to the gripping member.

また、下方には、レーザ照射のオン/オフ切替手段としてのフットスイッチ95が、コード96を介して取り付けられている。これにより、レーザ照射のオン/オフ切替を迅速に行うことができる。   Further, a foot switch 95 as an on / off switching means for laser irradiation is attached via a cord 96 below. Thereby, on / off switching of laser irradiation can be performed quickly.

つづいて、把持部材および調整部材について説明する。図4は本発明のレーザ装置の把持部材および調整部材の側面図、図5(a)は図4の調整部材のA−A’間の拡大縦断面図、図5(b)はその拡大横断面図、図6はその原理を説明する原理説明図、図7はレーザ波長と反射率との関係を説明するグラフである。図8(a)〜(d)は照射面積調整素子の各例を示す図、図9は図8(d)の例における、レーザ照射径と照射強度(エネルギー強度)との関係を説明するグラフ、図10(a)および(b)は本発明におけるレーザ照射の照射対象物に対する作用を説明する作用説明図である。なお、図8(a)〜(d)では、説明の便宜のため、照射面積調整部材に入射するレーザの径は各例で敢えて一致させていない。   Subsequently, the gripping member and the adjustment member will be described. 4 is a side view of the gripping member and the adjusting member of the laser apparatus of the present invention, FIG. 5A is an enlarged longitudinal sectional view taken along line AA ′ of the adjusting member in FIG. 4, and FIG. FIG. 6 is a diagram for explaining the principle, and FIG. 7 is a graph for explaining the relationship between the laser wavelength and the reflectance. 8A to 8D are diagrams showing examples of the irradiation area adjusting element, and FIG. 9 is a graph for explaining the relationship between the laser irradiation diameter and the irradiation intensity (energy intensity) in the example of FIG. FIGS. 10A and 10B are action explanatory views for explaining the action of the laser irradiation on the irradiation object in the present invention. In FIGS. 8A to 8D, for convenience of explanation, the diameter of the laser incident on the irradiation area adjusting member is not matched in each example.

図4に示すように、把持部材100は、棒状部101と、握り部102とにより、略T字状に形成された部材である。具体的には、棒状部101は、レーザ照射方向、つまり図中の水平方向に沿って伸びている。握り部102は、この棒状部101の中間よりも僅かにレーザ照射側、つまり先端側の位置から、若干傾斜を有しつつも、ほぼ鉛直下方に伸びている。作業時には、握り部102で把持部材100を持ちつつ、棒状部101を通過するレーザを、照射対象物に照射するようになっている。   As shown in FIG. 4, the gripping member 100 is a member formed in a substantially T shape by a rod-like portion 101 and a grip portion 102. Specifically, the rod-like portion 101 extends along the laser irradiation direction, that is, the horizontal direction in the drawing. The grip portion 102 extends substantially vertically downward from the position on the laser irradiation side, that is, the tip end side, slightly from the middle of the rod-like portion 101, while having a slight inclination. At the time of work, the object to be irradiated is irradiated with a laser passing through the rod-shaped portion 101 while holding the grip member 100 by the grip portion 102.

棒状部101は、レーザ照射に必須の要素であるレーザ発振器を内部に備えている(図4では不図示)。このように、把持部材100にレーザ発振器を設けたことで、照射対象物までに存在する部材が調整部材のみとなるので、装置本体10に設けた場合よりもレーザの通過距離を短くでき、強制的な方向変化等によるロスやばらつきを抑えることが可能となる。   The rod-like portion 101 includes a laser oscillator (not shown in FIG. 4) that is an essential element for laser irradiation. As described above, since the laser oscillator is provided in the gripping member 100, the only member existing up to the irradiation object is the adjustment member, so that the laser passing distance can be shortened compared with the case where the apparatus main body 10 is provided. It is possible to suppress loss and variation due to a general change in direction.

棒状部101の基端側上方には、部材の傾斜を検知する傾斜検知センサ103が取り付けられている。傾斜検知センサ103は、略鉛直に設置されていないとレーザを照射しないようになっている。つまり、傾斜検知センサ103は取付位置を変更可能となっている。詳細には、図4の例では、棒状部101が水平方向を向いているので、棒状部101の基端側上方に取り付けているが、棒状部101を鉛直方向に向けた場合には、棒状部101の背面(この状態における最上部に相当)に取り付ける。これにより、誤ってレーザが人に照射されて、目などに損傷を与えることを事前に防ぐことが可能となる。なお、例えば、形状が不規則な照射対象物にレーザを照射する場合などは、棒状部101を斜め方向に傾けることがあるので、作業効率の観点より、傾斜検知センサ103をオフとし、作動させなくてもよい。   An inclination detection sensor 103 that detects the inclination of the member is attached above the base end side of the rod-like portion 101. The tilt detection sensor 103 does not irradiate a laser unless it is installed substantially vertically. That is, the inclination detection sensor 103 can change the mounting position. Specifically, in the example of FIG. 4, since the rod-shaped portion 101 is oriented in the horizontal direction, the rod-shaped portion 101 is attached above the base end side of the rod-shaped portion 101, but when the rod-shaped portion 101 is directed in the vertical direction, It is attached to the back surface of the part 101 (corresponding to the top in this state). As a result, it is possible to prevent in advance that a human being accidentally irradiated with a laser and damaging the eyes or the like. Note that, for example, when irradiating an irradiation object with an irregular shape, the rod-shaped portion 101 may be tilted in an oblique direction. Therefore, from the viewpoint of work efficiency, the tilt detection sensor 103 is turned off and operated. It does not have to be.

棒状部101の底部の先端側から全長の6割程度の範囲は、厚めに形成されており、この部分が、内部に冷却水が貯えられた冷却手段104となっている。このように、把持部材100に冷却手段104を備えたので、作業中に手元が熱くなるのを防止でき、作業効率を高くすることができる。   A range of about 60% of the total length from the tip end side of the bottom of the rod-like portion 101 is formed thicker, and this portion is a cooling means 104 in which cooling water is stored. As described above, since the gripping member 100 includes the cooling unit 104, it is possible to prevent the hand from becoming hot during work, and work efficiency can be increased.

握り部102は、人が手に持って操作可能な大きさであれば特に制限はなく、例えば、直径1〜8cm、周囲長さ3〜25cmである。なお、把持部材100は、この握り部102を作業テーブルや装置に支持して作業に供してもよい。   There is no restriction | limiting in particular if the grip part 102 is a magnitude | size which a person can operate with a hand, For example, it is 1-8 cm in diameter, and 3-25 cm in circumference length. The gripping member 100 may be used for work by supporting the grip portion 102 on a work table or apparatus.

握り部102は、握った際に指が位置する側に、レーザ照射のオン/オフ切替手段としての押しボタンスイッチ105が設けられている。これにより、レーザ照射のオン/オフ切替を迅速に行うことができる。   The grip portion 102 is provided with a push button switch 105 as a laser irradiation on / off switching means on the side where the finger is positioned when the grip portion 102 is gripped. Thereby, on / off switching of laser irradiation can be performed quickly.

この押しボタンスイッチ105は、上述したフットスイッチ95(図1および図2参照)と連動するようになっており、フットスイッチ95および押しボタンスイッチ105の双方をオンにしない限り、レーザが照射されないオフの状態で維持される。これにより、誤って押しボタンスイッチ105に手が触れたり、把持部材100を落としたりぶつけたりして、レーザ照射をオンにしてしまい、レーザが人の目に当たって損傷させる事態を防ぐことができる。なお、レーザ照射のオン/オフ切替手段としては、フットスイッチを2つ設けて、押しボタンスイッチ105は設けないようにしてもよい。また、押しボタンスイッチ105を把持部材100とは別に単独で設けてもよく(把持部材100に押しボタンスイッチ105を設けておいてもよい)、この際には押しボタンスイッチのみを2つ設けても、フットスイッチと1つずつ設けてもよい。さらに、フットスイッチや単独で設ける押しボタンスイッチを、双方で計3つ以上設けてもよい。スイッチを多く設けた場合は、レーザ照射のオン/オフを切り替えられる場所が増えることになるので、さらに切替を迅速に行うことができる。   The push button switch 105 is interlocked with the above-described foot switch 95 (see FIGS. 1 and 2), and the laser is not irradiated unless both the foot switch 95 and the push button switch 105 are turned on. Maintained in a state of. Accordingly, it is possible to prevent a situation in which the laser irradiation is turned on by accidentally touching the push button switch 105 or dropping or hitting the gripping member 100 to cause the laser to hit the human eye and cause damage. As the laser irradiation on / off switching means, two foot switches may be provided and the push button switch 105 may not be provided. Further, the push button switch 105 may be provided separately from the grip member 100 (the push button switch 105 may be provided on the grip member 100). In this case, only two push button switches are provided. Alternatively, one foot switch and one foot switch may be provided. Furthermore, a total of three or more foot switch or push button switches provided independently may be provided. When many switches are provided, the number of places where laser irradiation can be switched on / off increases, so that switching can be performed more quickly.

ここまでの説明からわかるように、把持部材100は、本発明のレーザ照射装置1の必須要素である制御部30、操作部40、冷却ユニット20およびレーザ発振器のうち、装置本体が備えない要素、つまりレーザ発振器を備える。また、冷却手段104、操作スイッチ105のように、装置本体が備える冷却ユニット20や操作部40の一部となり得る要素も備えている。   As can be seen from the description so far, the gripping member 100 is an essential element of the laser irradiation apparatus 1 of the present invention, among the control unit 30, the operation unit 40, the cooling unit 20, and the laser oscillator. That is, a laser oscillator is provided. Further, like the cooling unit 104 and the operation switch 105, elements that can be a part of the cooling unit 20 and the operation unit 40 included in the apparatus main body are also provided.

把持部材100の先端には、照射対象物に対するレーザの照射条件を調整する調整部材120が、図示の例では着脱自在に取り付けられている。なお、この調整部材120は、把持部材100に固定して一体的に設けるようにしてもよい。   An adjustment member 120 for adjusting the laser irradiation condition for the irradiation target is detachably attached to the tip of the gripping member 100 in the illustrated example. The adjustment member 120 may be fixed to the grip member 100 and provided integrally.

調整部材120は、相対的に長いパイプ状に形成された長パイプ部(第1の棒状部)121と、長パイプ部121より短いパイプ状に形成されて長パイプ部121の先端側に配置される短パイプ部(第2の棒状部)122と、両者間に介在する介在部123とから主に構成されている。   The adjustment member 120 is a long pipe portion (first rod-like portion) 121 formed in a relatively long pipe shape, and is formed in a pipe shape shorter than the long pipe portion 121 and is disposed on the distal end side of the long pipe portion 121. Mainly comprising a short pipe portion (second rod-like portion) 122 and an intervening portion 123 interposed therebetween.

長パイプ部121は、把持部材100の先端から、水平方向に直進して伸びており、その基端側から略半分が太く、先端側から略半分が細く形成されている。基端側の太く形成された部分の内部には、基端側から順に、レーザの波長を変換する波長変換素子、照射対象物表面への照射面積を増減させる照射面積調整素子が設けられている。   The long pipe portion 121 extends straight from the distal end of the gripping member 100 in the horizontal direction, and is formed to be approximately half thick from the proximal end side and approximately half from the distal end side. A wavelength conversion element for converting the wavelength of the laser and an irradiation area adjusting element for increasing / decreasing the irradiation area on the surface of the irradiation object are provided inside the thickened part on the base end side in order from the base end side. .

介在部123は、可撓性材料により折り曲げ可能に形成されており、この介在部123を折り曲げることにより、短パイプ部122の向きを自在に変えることができる。また、介在部123は、内部に反射鏡を備えており(図4では図示せず)、この反射鏡により、短パイプ部122を曲げた向きに沿ってレーザの照射方向(図4中に点線で示す)を変えることを可能にしている。なお、反射鏡はプリズムであってもよいし、光ファイバであってもよい。つまり、レーザの照射方向を、短パイプ部122の向きに沿って変えることができるものであれば特に制限はない。   The interposition part 123 is formed so as to be bendable with a flexible material. By bending the interposition part 123, the direction of the short pipe part 122 can be freely changed. In addition, the interposition part 123 includes a reflecting mirror (not shown in FIG. 4), and a laser irradiation direction (a dotted line in FIG. 4) along the direction in which the short pipe part 122 is bent by the reflecting mirror. Can be changed). The reflecting mirror may be a prism or an optical fiber. That is, there is no particular limitation as long as the laser irradiation direction can be changed along the direction of the short pipe portion 122.

図5(a)および(b)に示すように、長パイプ部121と介在部123は、長パイプ部121の先端側に一対の凹部121aが、介在部123の長パイプ部121側に凸部123aが形成されており、両者が係合している。また、長パイプ部121の先端はカシメられており、これにより長パイプ部121が介在部123から抜けないようになっている。   As shown in FIGS. 5A and 5B, the long pipe portion 121 and the interposition portion 123 have a pair of concave portions 121 a on the distal end side of the long pipe portion 121 and a convex portion on the long pipe portion 121 side of the interposition portion 123. 123a is formed, and both are engaged. Further, the end of the long pipe portion 121 is crimped so that the long pipe portion 121 does not come out of the interposition portion 123.

長パイプ部121の凹部121aと介在部123の凸部123aとの係合箇所においては、調整部材120を回動可能にするとともに、所定位置で使用状態に保持可能な、回動ガイド手段としての手動機構124が設けられている。   As the rotation guide means, the adjustment member 120 can be rotated at the engagement portion between the concave portion 121a of the long pipe portion 121 and the convex portion 123a of the interposition portion 123, and can be held in use at a predetermined position. A manual mechanism 124 is provided.

この手動機構124は、長パイプ部121に形成された溝125および穴126と、介在部123側に形成されたバネ収容孔127と、両者間で作用するバネ128およびボール129とから構成されている。   The manual mechanism 124 includes a groove 125 and a hole 126 formed in the long pipe portion 121, a spring accommodating hole 127 formed on the interposition portion 123 side, and a spring 128 and a ball 129 that act between the two. Yes.

溝125は長パイプ部121の周方向に沿って形成されており、この溝125に穴126が所定間隔で形成されている。バネ収容孔127は介在部123を貫通して形成されており、これにバネ128が収容され、ボール129を長パイプ部121方向に付勢する。つまり、介在部123およびその先につながる短パイプ部(図5では示さず)を手動で回すと、ボール129がバネ128の付勢力に抗して溝125上を転動し、介在部123および短パイプ部の回動を許容する。そして、ボール129が穴126に達すると、ここに嵌り、介在部123および短パイプ部の回動を阻止し、その位置で保持する。これにより、手動機構124は、介在部123および短パイプ部を、長パイプ部121に対して左右方向に回動可能にするとともに、所定位置で使用状態に保持できるのである。なお、長パイプ部121の凹部121aと介在部123の凸部123aとを逆にし、長パイプ部121を介在部123および短パイプ部に対して左右方向に回動させるようにしてもよい。また、バネ128は、ゴム等の付勢部材として通常知られるもので代用してもよい。   The grooves 125 are formed along the circumferential direction of the long pipe portion 121, and holes 126 are formed in the grooves 125 at predetermined intervals. The spring accommodating hole 127 is formed so as to penetrate through the interposition part 123, and the spring 128 is accommodated therein, and urges the ball 129 toward the long pipe part 121. That is, when the intervening portion 123 and the short pipe portion (not shown in FIG. 5) connected to the intervening portion 123 are manually turned, the ball 129 rolls on the groove 125 against the urging force of the spring 128, and the intervening portion 123 and Allow the short pipe to rotate. When the ball 129 reaches the hole 126, the ball 129 fits in the hole 126 and prevents the interposition part 123 and the short pipe part from rotating, and holds it at that position. Thereby, the manual mechanism 124 can rotate the interposition part 123 and the short pipe part in the left-right direction with respect to the long pipe part 121, and can hold | maintain it in a use state in a predetermined position. The concave portion 121a of the long pipe portion 121 and the convex portion 123a of the interposition portion 123 may be reversed, and the long pipe portion 121 may be rotated in the left-right direction with respect to the interposition portion 123 and the short pipe portion. In addition, the spring 128 may be replaced with one that is generally known as an urging member such as rubber.

次に、把持部材100および調整部材120によるレーザ照射の原理について説明する。図6に示すように、把持部材100内のレーザ発振器106は、基端側から順に、全反射鏡107、Qスイッチ108、YAGロッド109、部分透過鏡110が配設され、YAGロッド109上にはランプ111が設けられている。つまり、発振されるレーザはYAGレーザで、10ns程度の極めて短いパルスである。このような極短パルスのレーザを照射対象物に連続的に照射することで、発熱が最小限に抑えられ、照射対象物に傷をつけずに、その表面の清掃等を行うことができる。なお、部分透過鏡110としては、照射面積調整素子によりレーザ強度の調整が容易な観点から、レーザ強度分布をガウス分布(正規分布)とすることができる、ガウシアンミラーが用いられている。ただし、部分透過が可能であれば特に制限はなく、他のミラーを用いてもよい。   Next, the principle of laser irradiation by the gripping member 100 and the adjustment member 120 will be described. As shown in FIG. 6, the laser oscillator 106 in the gripping member 100 includes a total reflection mirror 107, a Q switch 108, a YAG rod 109, and a partial transmission mirror 110 in order from the base end side. Is provided with a lamp 111. That is, the laser to be oscillated is a YAG laser, which is an extremely short pulse of about 10 ns. By continuously irradiating the irradiation object with such an ultrashort pulse laser, heat generation can be minimized, and the surface of the irradiation object can be cleaned without damaging the irradiation object. In addition, as the partial transmission mirror 110, a Gaussian mirror is used in which the laser intensity distribution can be a Gaussian distribution (normal distribution) from the viewpoint of easy adjustment of the laser intensity by the irradiation area adjusting element. However, there is no particular limitation as long as partial transmission is possible, and other mirrors may be used.

レーザ発振に際しては、Qスイッチ108により、部分透過鏡110を傾けた状態で、ランプ111によりYAGロッド109を励起すると、レーザは発振しないが、励起分子が貯まって大きな反転分布の状態になる。この状態で、Qスイッチ108により、部分透過鏡110を元の位置に戻すと、急激にレーザが発振し、蓄積された励起エネルギーが一気に放出される。したがって、Qスイッチ108を動かすタイミングを調整することで高いエネルギーの放出が可能となる。清掃には、10MW程度の高いピークが必要であり、10ns程度のパルス幅でこの高いピークを得るには、100mJ程度の高いエネルギーが必要となる。この高いエネルギーが、上述した原理によりレーザを発振させることで得られるのである。   During laser oscillation, if the YAG rod 109 is excited by the lamp 111 while the partial transmission mirror 110 is tilted by the Q switch 108, the laser does not oscillate, but the excited molecules accumulate and a large inversion distribution is obtained. In this state, when the partial transmission mirror 110 is returned to the original position by the Q switch 108, the laser is rapidly oscillated, and the accumulated excitation energy is released at once. Therefore, high energy can be released by adjusting the timing of moving the Q switch 108. Cleaning requires a high peak of about 10 MW, and high energy of about 100 mJ is required to obtain this high peak with a pulse width of about 10 ns. This high energy is obtained by oscillating the laser according to the principle described above.

なお、図6の例ではYAGレーザを発振させているが、例えば、YVO4レーザ、YLFレーザ等、極短パルスであり、YAGレーザの波長(1064nm)と同程度の波長を有するレーザを発振させるようにしてもよい。   Although the YAG laser is oscillated in the example of FIG. 6, for example, a laser having an extremely short pulse, such as a YVO4 laser or a YLF laser, having a wavelength similar to the wavelength of the YAG laser (1064 nm) is oscillated. It may be.

調整部材120の波長変換素子130は、把持部材100側から、1064nmレンズ131と、532nm変換素子132とにより構成されている。なお、532nm変換素子132は、レンズ等、波長変換素子として通常用いられる材料であれば特に制限はない。   The wavelength conversion element 130 of the adjustment member 120 includes a 1064 nm lens 131 and a 532 nm conversion element 132 from the gripping member 100 side. The 532 nm conversion element 132 is not particularly limited as long as it is a material usually used as a wavelength conversion element such as a lens.

この波長変換素子130により、YAGロッド108から発振した波長1064nmのYAGレーザの一部を、波長532nmの緑色レーザ(SHG)に変換する。これにより、照射対象物に対して照射するレーザを、波長1064nmとその半分の波長532nmからなる混合ビームとすることができ、少ないエネルギーで照射対象物表面の汚れや異物を除去することが可能となる。これは、図7に示すように、照射対象物は、銀などの一部の金属を除いて、YAGレーザの波長1064nmよりも、緑色レーザの波長532nmの方が吸収しやすいことによる。また、YAGレーザは赤外線であるため、照射対象物表面が赤色の場合、汚れや異物を除去しにくいが、緑色レーザとの混合ビームとすることで、赤色表面上の汚れや異物を除去することが容易になる。なお、532nm変換素子132は、黄色レーザや黄緑色レーザの波長(545〜585nm)に変換する素子を用いて、これらの色のレーザを発振させるようにしてもよい。   This wavelength conversion element 130 converts a part of the YAG laser having a wavelength of 1064 nm oscillated from the YAG rod 108 into a green laser (SHG) having a wavelength of 532 nm. As a result, the laser irradiated on the irradiation object can be a mixed beam having a wavelength of 1064 nm and a wavelength of 532 nm, which is half that wavelength, and dirt and foreign matter on the surface of the irradiation object can be removed with a small amount of energy. Become. This is because, as shown in FIG. 7, the object to be irradiated is more easily absorbed at the wavelength of 532 nm of the green laser than at the wavelength of 1064 nm of the YAG laser, except for some metals such as silver. Also, since YAG laser is infrared, it is difficult to remove dirt and foreign matter when the surface of the irradiation object is red. However, by using a mixed beam with the green laser, dirt and foreign matter on the red surface can be removed. Becomes easier. Note that the 532 nm conversion element 132 may oscillate lasers of these colors using an element that converts the wavelength of the yellow laser or yellow green laser (545 to 585 nm).

図8(a)〜(d)に示すように、照射面積調整素子は、光量を維持しつつレーザ径の大小を調整してもよいし、光量を減らすことでレーザ径を小さくしてもよい。   As shown in FIGS. 8A to 8D, the irradiation area adjusting element may adjust the size of the laser diameter while maintaining the light amount, or may reduce the laser diameter by reducing the light amount. .

具体的には、図8(a)に示す照射面積調整素子133aでは、基端側に凹レンズ134、先端側に凸レンズ135を配置しておき、凹レンズ134により把持部材から照射されたレーザ径を拡げ、凸レンズ135により照射方向を平行に揃えるようになっている。そして、凸レンズ135の位置をさらに先端側に移動させることで(図中下部矢印参照)、さらにレーザ径を拡げることができるようになっている。これにより、光量を維持しつつ、レーザ径を大きくできるので、照射対象物へのレーザ照射面積を大きく、かつ単位あたりの照射エネルギーを小さく調整することが可能となる。   Specifically, in the irradiation area adjusting element 133a shown in FIG. 8A, a concave lens 134 is disposed on the proximal end side and a convex lens 135 is disposed on the distal end side, and the diameter of the laser irradiated from the gripping member is expanded by the concave lens 134. The irradiation direction is aligned in parallel by the convex lens 135. The laser diameter can be further expanded by moving the position of the convex lens 135 further to the tip side (see the lower arrow in the figure). As a result, the laser diameter can be increased while maintaining the amount of light, so that it is possible to increase the laser irradiation area onto the irradiation object and to adjust the irradiation energy per unit to be small.

図8(b)に示す照射面積調整素子133bでは、基端側に凸レンズ135、先端側に凹レンズ134を配置しておき、凸レンズ135により把持部材から照射されたレーザの幅を縮めた上で、凹レンズ134により照射方向を平行に揃えるようになっている。そして、凹レンズ134の位置をさらに先端側に移動させることで(図中下部矢印参照)、さらにレーザ径を狭めることができるようになっている。これにより、光量を維持しつつ、レーザ径を小さくできるので、照射対象物へのレーザ照射面積を小さく、かつ単位あたりの照射エネルギーを大きく調整することが可能となる。   In the irradiation area adjusting element 133b shown in FIG. 8B, a convex lens 135 is disposed on the proximal end side and a concave lens 134 is disposed on the distal end side, and after the width of the laser irradiated from the gripping member is reduced by the convex lens 135, The concave lens 134 aligns the irradiation direction in parallel. The laser diameter can be further narrowed by moving the position of the concave lens 134 further to the tip side (see the lower arrow in the figure). As a result, the laser diameter can be reduced while maintaining the amount of light, so that the laser irradiation area onto the irradiation object can be reduced and the irradiation energy per unit can be adjusted to be large.

図8(c)に示す照射面積調整素子133cでは、一対のアパーチャ136にて、把持部材100より照射されるレーザの光端をカットすることにより、一対のアパーチャ136間を通過したレーザのみが照射対象物に照射される。これにより、光量を減らしつつ、レーザ径を小さくできるので、照射対象物へのレーザ照射面積は小さくしつつも、単位あたりの照射エネルギーは維持することが可能となる。   In the irradiation area adjusting element 133c shown in FIG. 8C, only the laser beam that has passed between the pair of apertures 136 is irradiated by cutting the optical end of the laser beam irradiated from the gripping member 100 with the pair of apertures 136. The object is irradiated. As a result, the laser diameter can be reduced while reducing the amount of light, so that it is possible to maintain the irradiation energy per unit while reducing the area of laser irradiation on the irradiation object.

図8(d)に示す照射面積調整素子133dでは、基端側に凹レンズ134、先端側に一対のアパーチャ136を配置しておき、凹レンズ134で光端を広げた上で、アパーチャ136によりカットするようになっている。これにより、図9に示すように、レーザの強度分布を、仮想線で表したガウス分布から、実線で表したフラット分布にすることができ、ピークがフラットないわゆるフラットトップビーム(FTB)を照射対象物表面に照射することが可能となる。   In the irradiation area adjusting element 133d shown in FIG. 8D, a concave lens 134 is disposed on the proximal end side and a pair of apertures 136 are disposed on the distal end side, and the optical end is widened by the concave lens 134 and then cut by the aperture 136. It is like that. As a result, as shown in FIG. 9, the intensity distribution of the laser can be changed from a Gaussian distribution represented by an imaginary line to a flat distribution represented by a solid line, and a so-called flat top beam (FTB) having a flat peak is irradiated. It becomes possible to irradiate the surface of the object.

把持部材100から照射されるレーザは、スパイク状に高いピークが多数発生する。これをアライメントにより極力均一に調整することはできるが、スパイク状に発生するピークをフラットにすることは困難である。照射対象物が金型である場合に、その表面を清掃しようとしたとき、このスパイク状のピークによる強度分布のバラツキが原因で、表面にレーザ照射の跡が残ることがあった。しかし、フラットトップビームに調整することにより、金型表面に跡を残すことがなくなるのである。   The laser irradiated from the gripping member 100 has many spikes with high peaks. This can be adjusted as evenly as possible by alignment, but it is difficult to flatten spike-like peaks. When the object to be irradiated is a mold, when the surface is to be cleaned, traces of laser irradiation may remain on the surface due to the variation in intensity distribution due to the spike-like peak. However, by adjusting to the flat top beam, no trace is left on the mold surface.

このように、本発明のレーザ照射装置1は、調整部材100に照射面積調整素子を設けたので、目的に応じてレーザの照射面積や照射強度を適宜変更することができ、幅広い照射対象物に適用可能となる。なお、照射面積調整素子における凹レンズ134や凸レンズ135は、例えば波長変換素子のように、レーザ径を変更できるものとして通常知られるもので代用してもよい。   Thus, since the laser irradiation apparatus 1 of the present invention is provided with the irradiation area adjusting element in the adjustment member 100, the laser irradiation area and the irradiation intensity can be appropriately changed according to the purpose, and can be applied to a wide range of irradiation objects. Applicable. Note that the concave lens 134 and the convex lens 135 in the irradiation area adjusting element may be replaced with ones that are normally known as being capable of changing the laser diameter, such as a wavelength conversion element.

本発明におけるレーザ照射による照射対象物表面の汚れ等への作用について説明すると、図10(a)に示すように、照射対象物Tの表面に付着した汚れDに、レーザLが照射されることにより、図10(b)に示すように、汚れDが爆発的に分子状に散らばり、照射対象物Tの表面から除去される。また、この作用に基づき、照射対象物表面に塗装を施しておき部分的に剥いだり、表面自体を部分的に削ったりするような、照射対象物の溶接や切断を伴わない加工を行うこともできる。具体的な用途としては、例えば、測定プローブ、テストピン、金型、文化財の金箔や木材等のクリーニング、金属の錆、汚れ、焼け取り、表面処理等、エポキシ系樹脂の剥離や除去、などが挙げられる。   The action of the laser irradiation on the surface of the irradiation object according to the present invention will be described. As shown in FIG. 10A, the laser beam L is applied to the dirt D attached to the surface of the irradiation object T. Thus, as shown in FIG. 10B, the dirt D is explosively scattered in a molecular shape and is removed from the surface of the irradiation target T. In addition, based on this action, it is also possible to perform processing without welding or cutting of the irradiation object, such as coating the surface of the irradiation object and partially peeling it off or partially cutting the surface itself. it can. Specific applications include, for example, measurement probes, test pins, molds, cleaning of cultural assets such as gold foil and wood, metal rust, dirt, scoring, surface treatment, and removal and removal of epoxy resins. Is mentioned.

つまり、本発明のレーザ照射装置1は、照射対象物表面の清掃および加工の双方が可能となるようにしてもよいし、いずれか一方のみを可能としてもよい。   That is, the laser irradiation apparatus 1 of the present invention may be capable of both cleaning and processing the surface of the irradiation object, or only one of them.

以上説明したように、本発明のレーザ照射装置1は、レーザを照射対象物に照射する把持部材100に、照射方向を変えることができる調整部材120を設けたので、例えば、乗り物の内部、彫刻品などのように、不規則な形状をなすものや、人間や動物の歯のように、狭い空間内の照射対象物であっても、表面の清掃および加工を行うことができる。また、高温の照射対象物であっても、部材全体を高温域に向ける必要がなく、清掃および加工が可能となる。   As described above, in the laser irradiation apparatus 1 of the present invention, the adjustment member 120 that can change the irradiation direction is provided on the gripping member 100 that irradiates the irradiation object with the laser. The surface can be cleaned and processed even when the object is in an irregular shape such as a product or the object to be irradiated in a narrow space such as a human or animal tooth. Moreover, even if it is a high temperature irradiation target object, it is not necessary to direct the whole member to a high temperature range, and cleaning and a process are attained.

したがって、本発明のレーザ照射装置1は、様々な物体を照射対象物として、その表面を簡単な操作で作業効率良く清掃および加工することができる。   Therefore, the laser irradiation apparatus 1 of the present invention can clean and process the surface of various objects as irradiation objects with a simple operation and with high work efficiency.

以上、本発明の実施の形態を詳細に説明したが、本発明のレーザ照射装置は、上記実施の形態に限定されない。例えば、上記実施の形態では、把持部材100にレーザ発振器106を設けているが、これに限らず、装置本体10にレーザ発振器106を設けてもよい。また、装置本体10と把持部材100との連結部材を光ファイバにより構成してもよい。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described in detail, the laser irradiation apparatus of this invention is not limited to the said embodiment. For example, in the embodiment described above, the laser oscillator 106 is provided on the gripping member 100, but the present invention is not limited thereto, and the laser oscillator 106 may be provided on the apparatus main body 10. Further, the connecting member between the apparatus main body 10 and the gripping member 100 may be constituted by an optical fiber.

さらに、上記実施の形態では、把持部材100は、側面視でT字状をなしているが、これに限らず、他の形態の把持部材であってもよい。図11(a)および(b)は、本発明のレーザ装置の把持部材および調整部材の他の形態例の側面図である。   Furthermore, in the said embodiment, although the holding member 100 has comprised T shape by side view, it is not restricted to this, The holding member of another form may be sufficient. FIGS. 11A and 11B are side views of another embodiment of the gripping member and the adjusting member of the laser apparatus of the present invention.

図11(a)に示すように、把持部材200は、レーザ照射方向に沿って伸びる棒状の部材である。この把持部材200を用いた場合、先端に取り付ける調整部材としては、台形キャップ状の調整部材220aと、図11(b)に示した矩形の一部を切り欠いて傾斜とした形状を有する調整部材220bとを、目的に応じて取り替えられるようになっている。つまり、調整部材220aを用いれば、レーザを直進させることができ、調整部材220bを用いれば、傾斜にレーザを反射させて略直角に照射方向を変更することができる。   As shown in FIG. 11A, the gripping member 200 is a rod-like member extending along the laser irradiation direction. When this gripping member 200 is used, as an adjustment member attached to the tip, an adjustment member 220a having a trapezoidal cap shape and an adjustment member having a shape in which a part of the rectangle shown in FIG. 220b can be replaced according to the purpose. That is, if the adjustment member 220a is used, the laser can be made to go straight, and if the adjustment member 220b is used, the laser can be reflected at an inclination and the irradiation direction can be changed at a substantially right angle.

このような棒状の把持部材200としたことにより、図4に示したT字状の把持部材100の握り部102がない状態になるので、把持部材のコンパクト化を図ることができる。そして、把持部材をコンパクト化すれば、調整部材もコンパクト化することができる。これにより、特に、例えば指輪等の小さな照射対象物を清掃および加工する際に、操作を容易にすることが可能となる。   By adopting such a rod-shaped gripping member 200, the grip portion 102 of the T-shaped gripping member 100 shown in FIG. 4 is not provided, and thus the gripping member can be made compact. If the gripping member is made compact, the adjustment member can also be made compact. Thereby, it becomes possible to facilitate the operation particularly when cleaning and processing a small irradiation object such as a ring.

なお、把持部材200は、図4に示した把持部材100と同様に、調整部材120を先端に取り付けるようにしてもよい。また、調整部材220a、220bは、波長変換素子および照射面積調整素子を備えており、調整部材120と同様の機能を有することは言うまでもない。さらに、押しボタンスイッチ105も、把持部材100の説明で述べた通り、フットスイッチ95と連動し、把持部材200とは別体として単独で設けたり等してもよい。   Note that the gripping member 200 may have the adjustment member 120 attached to the tip, similarly to the gripping member 100 shown in FIG. Needless to say, the adjustment members 220 a and 220 b include a wavelength conversion element and an irradiation area adjustment element, and have the same function as the adjustment member 120. Further, as described in the description of the gripping member 100, the push button switch 105 may be provided separately from the gripping member 200 in conjunction with the foot switch 95.

さらに、上記実施の形態では、調整部材120の回動ガイド手段として手動機構124を設けているが、これに限らず、他の形態の回動ガイド手段を設けてもよい。図12は、回動ガイド手段としてモータ装置を備えた場合の調整部材の要部断面図である。   Furthermore, in the above-described embodiment, the manual mechanism 124 is provided as the rotation guide means of the adjustment member 120. However, the present invention is not limited to this, and another form of rotation guide means may be provided. FIG. 12 is a cross-sectional view of the main part of the adjustment member when the motor device is provided as the rotation guide means.

図12に示すように、モータ装置224は、長パイプ部121の先端に設けられている。このモータ装置224では、モータ本体225から伸びる軸226の先端に取り付けられたギヤ227を、介在部123の長パイプ部121との係合箇所に置き、モータ本体225の駆動力をギヤ227に伝えて介在部123および短パイプ部(図12では示さず)を回動させる。また、モータ装置224の作動を止めることで、止めた位置で介在部123および短パイプ部を保持する。ここで、図12の例では、モータ装置224は、保護のためケース228内に収容されている。また、図12において、番号140は反射鏡である。   As shown in FIG. 12, the motor device 224 is provided at the tip of the long pipe portion 121. In this motor device 224, a gear 227 attached to the tip of a shaft 226 extending from the motor main body 225 is placed at an engagement position with the long pipe portion 121 of the interposition portion 123, and the driving force of the motor main body 225 is transmitted to the gear 227. Thus, the interposition part 123 and the short pipe part (not shown in FIG. 12) are rotated. Further, by stopping the operation of the motor device 224, the interposition part 123 and the short pipe part are held at the stopped position. Here, in the example of FIG. 12, the motor device 224 is accommodated in the case 228 for protection. In FIG. 12, reference numeral 140 denotes a reflecting mirror.

なお、図12の例ではギヤ227により回動させるようになっているが、このギヤは、例えば摩擦ベルト等の通常知られる摩擦部材で代用してもよい。また、モータ装置224は、把持部材に設けてもよい。   In the example of FIG. 12, the gear 227 is used for rotation, but this gear may be replaced with a normally known friction member such as a friction belt. The motor device 224 may be provided on the grip member.

1 レーザ照射装置
10 装置本体
11a 下側収容部
11b 上側収容部
20 冷却ユニット
21 水タンク
22 ラジエータ
23 ポンプ
24 フィルタ
25 ブレーカ
26 電源ランプ
30 制御部
35 冷却ファン
40 操作部
41 モニタ画面
42 基本操作キー
43 条件設定用操作キー
50 トランス
60 電力供給部
61 パワーサプライ
62 リレー
63 サージキラー
70 コンデンサ
80 運搬補助手段
90 ケーブル
95 フットスイッチ
96 コード
100 把持部材
101 棒状部
102 握り部
103 傾斜検知センサ
104 冷却手段
105 押しボタンスイッチ
106 レーザ発振器
107 全反射鏡
108 Qスイッチ
109 YAGロッド
110 部分透過鏡
111 ランプ
120 調整部材
121 長パイプ部(第1の棒状部)
121a 凹部
122 短パイプ部(第2の棒状部)
123 介在部
123a 凸部
124 手動機構
125 溝
126 穴
127 バネ収容孔
128 バネ
129 ボール
130 波長変換素子
131 1064nmレンズ
132 532nm変換素子
133a〜d 照射面積調整素子
134 凹レンズ
135 凸レンズ
136 アパーチャ
140 反射鏡
200 把持部材
220a,b 調整部材
224 モータ装置
225 モータ本体
226 軸
227 ギヤ
228 ケース
D 汚れ
L レーザ
T 照射対象物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser irradiation apparatus 10 Apparatus main body 11a Lower side accommodating part 11b Upper side accommodating part 20 Cooling unit 21 Water tank 22 Radiator 23 Pump 24 Filter 25 Breaker 26 Power lamp 30 Control part 35 Cooling fan 40 Operation part 41 Monitor screen 42 Basic operation key 43 Condition setting operation key 50 Transformer 60 Power supply unit 61 Power supply 62 Relay 63 Surge suppressor 70 Capacitor 80 Transport assisting means 90 Cable 95 Foot switch 96 Cord 100 Gripping member 101 Bar-shaped part 102 Gripping part 103 Tilt detection sensor 104 Cooling means 105 Push button Switch 106 Laser oscillator 107 Total reflection mirror 108 Q switch 109 YAG rod 110 Partial transmission mirror 111 Lamp 120 Adjustment member 121 Long pipe portion (first rod-shaped portion)
121a Concave portion 122 Short pipe portion (second rod-like portion)
123 Intervening portion 123a Convex portion 124 Manual mechanism 125 Groove 126 Hole 127 Spring accommodating hole 128 Spring 129 Ball 130 Wavelength conversion element 131 1064nm lens 132 532nm conversion element 133a-d Irradiation area adjustment element 134 Concave lens 135 Convex lens 136 Aperture 140 Reflecting mirror 200 Grasping Member 220a, b Adjustment member 224 Motor device 225 Motor body 226 Shaft 227 Gear 228 Case D Dirt L Laser T Irradiation object

Claims (7)

照射対象物の表面に付着した汚れや異物を除去するレーザ照射装置であって、
レーザ発振器を内部に備え、レーザを照射対象物に照射する把持部材を有しており、
前記把持部材は、前記レーザ発振器から発振されたレーザを波長変換して混合ビームを照射可能とする調整部材を備えていることを特徴とするレーザ照射装置。
A laser irradiation device that removes dirt and foreign matter adhering to the surface of an irradiation object,
It has a laser oscillator inside and has a gripping member that irradiates the irradiation target with a laser.
The laser irradiation apparatus, wherein the gripping member includes an adjustment member capable of irradiating a mixed beam by converting the wavelength of the laser oscillated from the laser oscillator.
前記レーザ発振器から発振されたビームの波長は1064nm帯であって、
前記波長変換素子により波長変換されたビームの波長は532nm帯、545nm〜585nm帯のいずれかであることを特徴とする請求項1に記載のレーザ照射装置。
The wavelength of the beam oscillated from the laser oscillator is in the 1064 nm band,
The laser irradiation apparatus according to claim 1, wherein the wavelength of the beam converted by the wavelength conversion element is any of a 532 nm band and a 545 nm to 585 nm band.
照射対象物の表面に付着した汚れや異物を除去するレーザ照射装置であって、
レーザ発振器を内部に備え、レーザを照射対象物に照射する把持部材を有しており、
前記把持部材は、レーザの照射面積および照射強度を変更する照射面積調整素子を具備した調整部材を備えており、
前記照射面積調整素子は、レーザの照射強度をガウス分布からフラット分布に変更可能であることを特徴とするレーザ照射装置。
A laser irradiation device that removes dirt and foreign matter adhering to the surface of an irradiation object,
It has a laser oscillator inside and has a gripping member that irradiates the irradiation target with a laser.
The gripping member includes an adjustment member including an irradiation area adjustment element that changes the irradiation area and irradiation intensity of the laser,
The laser irradiation apparatus, wherein the irradiation area adjusting element is capable of changing a laser irradiation intensity from a Gaussian distribution to a flat distribution.
前記照射面積調整素子は、レーザの光端を広げる凹レンズ、および広げた光端の一部をカットするアパーチャを具備することを特徴とする請求項3に記載のレーザ照射装置。   The laser irradiation apparatus according to claim 3, wherein the irradiation area adjusting element includes a concave lens that widens a light end of the laser, and an aperture that cuts a part of the widened light end. 前記調整部材は、前記把持部材のレーザ照射側から直進する方向に伸びる第1の棒状部と、この第1の棒状部の先端側に配置されて前記第1の棒状部とは異なる方向に伸び得る第2の棒状部と、前記第1の棒状部と前記第2の棒状部の間に介在する介在部と、を備えており、
前記介在部は可撓性材料により折り曲げ可能に形成されており、
前記介在部を折り曲げることによって、レーザの照射方向を前記第2棒状部の向きに沿って変更可能であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のレーザ照射装置。
The adjustment member is disposed on the tip side of the first rod-shaped portion extending in a direction that goes straight from the laser irradiation side of the gripping member, and extends in a direction different from the first rod-shaped portion. A second rod-shaped portion to be obtained, and an interposition portion interposed between the first rod-shaped portion and the second rod-shaped portion,
The interposition part is formed to be bendable with a flexible material,
5. The laser irradiation apparatus according to claim 1, wherein the laser irradiation direction can be changed along the direction of the second rod-shaped portion by bending the interposition portion. 6.
前記第1棒状部と前記介在部の係合箇所において、回動ガイド手段としての手動機構が設けられており、
前記手動機構は、前記介在部および前記第2の棒状部を、前記第1棒状部に対して回動可能にすると共に、所定位置で使用状態に保持できることを特徴とする請求項5に記載のレーザ照射装置。
A manual mechanism as a rotation guide means is provided at an engagement portion between the first rod-shaped portion and the interposition portion,
The said manual mechanism makes it possible to hold | maintain the said interposed part and the said 2nd rod-shaped part with respect to the said 1st rod-shaped part, and can be used in a predetermined position. Laser irradiation device.
前記把持部材は、レーザ照射方向に沿って伸びる棒状の部材であって、
前記調整部材は、前記棒状の把持部材のレーザ照射方向先端に取替可能に設けられており、
前記調整部材を異なる形状のものに取り替えることによって、レーザの照射方向を変更更可能であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のレーザ照射装置。
The gripping member is a rod-like member extending along the laser irradiation direction,
The adjustment member is provided to be replaceable at the tip of the rod-shaped gripping member in the laser irradiation direction,
The laser irradiation apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the laser irradiation direction can be changed by replacing the adjusting member with a different shape.
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