JP2017177136A

JP2017177136A - Laser surface processing device

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Publication number: JP2017177136A
Application number: JP2016065849A
Authority: JP
Inventors: 坪田　秀峰; Shuho Tsubota; 秀峰坪田; 剛久奥田; Takehisa Okuda; 吉田　和弘; Kazuhiro Yoshida; 和弘吉田; 小松　由尚; Yoshinao Komatsu; 由尚小松; 雄樹橋川; Yuki Hashikawa
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2016-03-29
Filing date: 2016-03-29
Publication date: 2017-10-05
Anticipated expiration: 2036-03-29
Also published as: JP6723785B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve a recovery efficiency of a molten material melted by laser.SOLUTION: The laser surface processing device comprises: a laser irradiation device 12 that irradiates laser L to a processing object 60; an assist gas supply device 13 having an assist gas jetting nozzle 33a that jets assist gas G1 toward an irradiated area La irradiated with lase L of the processing object 60; and an auxiliary assist gas supply device 14 having an auxiliary assist gas jetting nozzle 33b that jets auxiliary assist gas G2 through the side of the assist gas G1 to be supplied by the assist gas supply device 13, toward the irradiated area La; a moving mechanism 11 that relatively moves the laser irradiation device 12 and the processing object 60; and a recovering mechanism 15 that recovers a molten material 64 of the processing object 60 melted by being irradiated with the laser L, where the auxiliary assist gas jetting nozzle 33b is arranged to be directed toward a direction of crossing a direction in which the assist gas jetting nozzle 33a is directed.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、レーザを照射して加工対象物の表面を加工するレーザ表面加工装置に関するものである。 The present invention relates to a laser surface processing apparatus that processes the surface of a workpiece by irradiating a laser.

加工対象物の表面の除去を行う装置として、表面にレーザを照射する装置がある。例えば、特許文献１には、有害物質により汚染された無機物質表層の汚染にレーザ照射ヘッドよりレーザを照射して当該汚染部分を溶融するレーザ照射装置と、レーザの照射により溶融した汚染部分である溶融層に高圧ガス噴射ノズルより高圧ガスを噴射して、当該溶融層を汚染物質粉とする高圧ガス噴射装置と、溶融層より生じた汚染物質粉を回収フードにより回収する汚染物質粉回収装置と、少なくともレーザ照射装置のレーザ照射ヘッド、高圧ガス噴射装置の高圧ガス噴射ノズル、汚染物質粉回収装置の回収フードを連動して移動させて順次汚染部分を除染する走査装置と、を有する除染装置（レーザ表面加工装置）が記載されている。 As an apparatus for removing the surface of a workpiece, there is an apparatus for irradiating the surface with a laser. For example, Patent Document 1 includes a laser irradiation apparatus that melts a contaminated portion by irradiating a contamination of an inorganic material surface layer contaminated with a harmful substance with a laser from a laser irradiation head, and a contaminated portion melted by laser irradiation. A high-pressure gas injection device that injects high-pressure gas into the molten layer from a high-pressure gas injection nozzle and uses the molten layer as contaminant powder, and a contaminant powder recovery device that recovers the contaminant powder generated from the molten layer with a recovery hood. A decontamination method comprising: a laser irradiation head of at least a laser irradiation device; a high-pressure gas injection nozzle of a high-pressure gas injection device; and a scanning device for sequentially decontaminating a contaminated part by moving a collection hood of a contaminant powder recovery device in conjunction with each other An apparatus (laser surface processing apparatus) is described.

また、例えば、特許文献２には、レーザ加工装置の加工ヘッドとして、レーザビームノズルの中央部にレーザビームが通過する主アシストガスノズルを設け、この主アシストガスノズルを囲繞する環状の補助アシストガスノズルを一重以上設けて、補助アシストガスノズルの最も内側の噴射口の内径を主アシストガスノズルの噴射口の内径よりも大きいかもしくは等しくすると共に、主アシストガス流の圧力変動及び流速変動値が大きくなるようにすることが記載されている。また、特許文献２には、主アシストガスノズル内壁面に設けた螺旋状にねじれた静止翼または溝である旋回流形成手段を設けることが記載されている。 Further, for example, in Patent Document 2, as a processing head of a laser processing apparatus, a main assist gas nozzle through which a laser beam passes is provided at the center of the laser beam nozzle, and an annular auxiliary assist gas nozzle surrounding the main assist gas nozzle is provided as a single layer. By providing the above, the inner diameter of the innermost injection port of the auxiliary assist gas nozzle is made larger than or equal to the inner diameter of the injection port of the main assist gas nozzle, and the pressure fluctuation and flow velocity fluctuation values of the main assist gas flow are increased. It is described. Patent Document 2 describes that a swirl flow forming means that is a helically twisted stationary blade or groove provided on the inner wall surface of the main assist gas nozzle is provided.

また、例えば、特許文献３には、炭酸ガスレーザ加工ヘッドとして、炭酸ガスレーザのレーザビームを内部に通す円筒部と、円筒部の先端近傍の内部に設けられレーザビームを集光する集光レンズと、円筒部の先端に取り付けられる円錐形のノズルよりなり、ノズルの上側近傍にはアシストガス入口が接線方向に開口しており、ノズルの内壁面には螺旋状のライフルが形成してあることが記載されている。 Further, for example, in Patent Document 3, as a carbon dioxide laser processing head, a cylindrical portion that allows a laser beam of a carbon dioxide laser to pass inside, a condensing lens that is provided in the vicinity of the tip of the cylindrical portion, and condenses the laser beam, It is composed of a conical nozzle attached to the tip of the cylindrical portion, the assist gas inlet is opened in the tangential direction near the upper side of the nozzle, and a spiral rifle is formed on the inner wall surface of the nozzle. Has been.

特開２００１−１１６８９２号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2001-116892 特開平６−１９０５８２号公報JP-A-6-190582 特開昭６１−１３５４９６号公報JP-A-61-135496

特許文献１に記載されているように、レーザで溶融した溶融物に高圧ガス（アシストガス）を吹き付けることで、溶融させた物質を加工対象物から除去することが可能である。そして、除去した物質を回収装置により回収する。しかしながら、アシストガスを吹き付けることで溶融させた物質が飛散した場合、回収装置により回収することが困難になる。 As described in Patent Document 1, it is possible to remove the melted substance from the object to be processed by spraying a high-pressure gas (assist gas) on the melt melted by the laser. And the removed substance is collect | recovered with a collection | recovery apparatus. However, when the substance melted by spraying the assist gas is scattered, it is difficult to collect by the recovery device.

なお、特許文献２では、レーザビームが通過する主アシストガスノズルを囲繞する環状の補助アシストガスノズルを一重以上設けたものであるが、ここでは、補助アシストガスノズルにより主アシストガス流の圧力変動及び流速変動値が大きくなるようにすることで、周囲空気の巻き込みを防止して中央部の主アシストガスを高純度に保ち、酸化燃焼速度をさらに高めるものであるが、溶融させた物質を回収することに寄与するものではない。 In Patent Document 2, one or more annular auxiliary assist gas nozzles surrounding the main assist gas nozzle through which the laser beam passes are provided, but here, the auxiliary assist gas nozzle causes pressure fluctuation and flow velocity fluctuation of the main assist gas flow. By increasing the value, it is possible to prevent the entrainment of ambient air, maintain the main assist gas in the central part with high purity, and further increase the oxidation combustion rate, but to recover the molten material It does not contribute.

また、特許文献２には、主アシストガスノズル内壁面に設けた螺旋状にねじれた静止翼または溝である旋回流形成手段を設けることが記載されているが、旋回流により主アシストガス流の圧力変動及び流速変動値が大きくなるようにするもので、溶融させた物質を回収することに寄与するものではない。 Further, Patent Document 2 describes that a swirl flow forming means that is a spirally twisted stationary blade or groove provided on the inner wall surface of the main assist gas nozzle is provided. It is intended to increase the fluctuation and flow velocity fluctuation value, and does not contribute to recovering the melted substance.

また、特許文献３には、ノズルの内壁面には螺旋状のライフルが形成してあることが記載されているが、集光レンズに溶融蒸気が付着することを防ぐもので、溶融させた物質を回収することに寄与するものではない。 Further, Patent Document 3 describes that a spiral rifle is formed on the inner wall surface of the nozzle, but it prevents molten vapor from adhering to the condenser lens. Does not contribute to the recovery.

そこで、本発明は、レーザにより溶融された溶融物の回収効率を向上することのできるレーザ表面加工装置を提供することを課題とする。 Then, this invention makes it a subject to provide the laser surface processing apparatus which can improve the collection | recovery efficiency of the molten material fuse | melted with the laser.

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る第一のレーザ表面加工装置は、加工対象物にレーザを照射するレーザ照射装置と、前記加工対象物のレーザが照射されている照射領域に向けてアシストガスを噴射するアシストガス噴射ノズルを有するアシストガス供給装置と、前記照射領域に向けて前記アシストガス供給装置により供給されるアシストガスの側部から補助アシストガスを噴射する補助アシストガス噴射ノズルを有する補助アシストガス供給装置と、前記レーザ照射装置と前記加工対象物とを相対移動させる移動機構と、レーザが照射され溶融した前記加工対象物を回収する回収機構と、を有し、前記補助アシストガス噴射ノズルは、前記アシストガス噴射ノズルの向く方向に対して交差する方向に向けて配置されることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, a first laser surface processing apparatus according to one aspect of the present invention includes a laser irradiation apparatus that irradiates a laser beam onto a workpiece, and an irradiation region where the laser of the workpiece is irradiated An assist gas supply device having an assist gas injection nozzle for injecting an assist gas toward the gas source, and an auxiliary assist gas for injecting an auxiliary assist gas from the side of the assist gas supplied by the assist gas supply device toward the irradiation region An auxiliary assist gas supply device having an injection nozzle, a moving mechanism for relatively moving the laser irradiation device and the processing object, and a recovery mechanism for recovering the processing object melted by irradiation with a laser, The auxiliary assist gas injection nozzle is disposed in a direction intersecting the direction of the assist gas injection nozzle. And butterflies.

また、前記第一のアシストガス供給装置では、前記アシストガス噴射ノズルを中央として前記補助アシストガス噴射ノズルを前記アシストガス噴射ノズルの側方に配置し、かつ前記アシストガス噴射ノズルを設けた位置に対して前記アシストガス噴射ノズルによるアシストガスの噴射方向の下流側に張り出した平面に沿って前記補助アシストガス噴射ノズルを配置することが好ましい。 In the first assist gas supply device, the assist gas injection nozzle is disposed at a side of the assist gas injection nozzle with the assist gas injection nozzle as a center, and the assist gas injection nozzle is provided at a position where the assist gas injection nozzle is provided. On the other hand, it is preferable that the auxiliary assist gas injection nozzle is disposed along a plane extending downstream in the assist gas injection direction of the assist gas injection nozzle.

また、前記第一のアシストガス供給装置では、前記アシストガス噴射ノズルを中央として前記補助アシストガス噴射ノズルを前記アシストガス噴射ノズルの両側方に配置し、かつ前記アシストガス噴射ノズルを設けた位置に対して前記アシストガス噴射ノズルによるアシストガスの噴射方向の下流側に張り出した曲面に沿って前記補助アシストガス噴射ノズルを配置することが好ましい。 Further, in the first assist gas supply device, the assist gas injection nozzle is disposed on both sides of the assist gas injection nozzle with the assist gas injection nozzle as a center, and the assist gas injection nozzle is provided at a position where the assist gas injection nozzle is provided. On the other hand, it is preferable that the auxiliary assist gas injection nozzle is arranged along a curved surface projecting downstream in the assist gas injection direction of the assist gas injection nozzle.

また、前記第一のアシストガス供給装置では、前記レーザ照射装置は、レーザの照射領域の形状を前記各ノズルの配置に沿う形状に合わせることが好ましい。 In the first assist gas supply device, it is preferable that the laser irradiation device matches a shape of a laser irradiation region with a shape along the arrangement of the nozzles.

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る第二のレーザ表面加工装置は、管状に延在する加工対象物の内周面に沿ってリング状にレーザを照射するレーザ照射装置と、前記加工対象物のレーザが照射されている照射領域にアシストガスを供給するアシストガス供給装置と、前記レーザ照射装置と前記加工対象物とを管状の延在方向に相対移動させる移動機構と、レーザが照射され溶融した前記加工対象物を回収する回収機構と、リング状に照射される前記レーザに沿って前記アシストガスに旋回流を生じさせる旋回流発生部を有することを特徴とする。 In order to solve the above problems, a second laser surface processing apparatus according to an aspect of the present invention includes a laser irradiation apparatus that irradiates a laser in a ring shape along an inner peripheral surface of a processing object extending in a tubular shape. An assist gas supply device that supplies an assist gas to an irradiation region irradiated with a laser of the processing object; a moving mechanism that relatively moves the laser irradiation device and the processing object in a tubular extending direction; A recovery mechanism that recovers the workpiece to be melted by irradiation with a laser, and a swirl flow generator that generates a swirl flow in the assist gas along the laser irradiated in a ring shape.

また、前記第二のアシストガス供給装置では、前記アシストガス供給装置は、リング状に照射される前記レーザの中央からアシストガスを噴射するアシストガス噴射ノズルを有し、前記旋回流発生部は、アシストガス噴射ノズルに対向する対向面を有する円盤状の固定部材と、前記固定部材の対向面の中央から径方向外側に設けられた螺旋部と、を有することが好ましい。 Further, in the second assist gas supply device, the assist gas supply device has an assist gas injection nozzle for injecting an assist gas from a center of the laser irradiated in a ring shape, It is preferable to have a disk-shaped fixing member having a facing surface facing the assist gas injection nozzle, and a spiral portion provided radially outward from the center of the facing surface of the fixing member.

また、前記第二のアシストガス供給装置では、前記アシストガス供給装置は、前記レーザのリング状に合わせてアシストガスを噴射するリング状のアシストガス噴射ノズルを有し、前記旋回流発生部は、アシストガス噴射ノズルの内面に設けられた螺旋部を有することが好ましい。 Further, in the second assist gas supply device, the assist gas supply device has a ring-shaped assist gas injection nozzle for injecting an assist gas in accordance with the ring shape of the laser, It is preferable to have a spiral portion provided on the inner surface of the assist gas injection nozzle.

また、前記第二のアシストガス供給装置では、前記回収機構は、前記レーザのリング状に合わせて開口が設けられて前記加工対象物の管状の延在方向に沿って延在する筒状に形成され、前記旋回流発生部は、前記回収機構の筒の内周面に設けられた螺旋部を有することが好ましい。 Further, in the second assist gas supply device, the recovery mechanism is formed in a cylindrical shape provided with an opening corresponding to the ring shape of the laser and extending along a tubular extending direction of the workpiece. The swirl flow generating section preferably has a spiral section provided on the inner peripheral surface of the cylinder of the recovery mechanism.

本発明によれば、レーザにより溶融された溶融物の回収効率を向上することができる。 According to the present invention, it is possible to improve the recovery efficiency of the melt melted by the laser.

図１は、実施形態１に係るレーザ表面加工装置を模式的に示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram schematically showing a laser surface processing apparatus according to the first embodiment. 図２は、実施形態１に係るレーザ表面加工装置のノズル周辺を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing the periphery of the nozzle of the laser surface processing apparatus according to the first embodiment. 図３は、実施形態１に係るレーザ表面加工装置のノズル周辺を示す側面図である。FIG. 3 is a side view showing the periphery of the nozzle of the laser surface processing apparatus according to the first embodiment. 図４は、実施形態１に係るレーザ表面加工装置のノズル周辺を模式的に示す平面図である。FIG. 4 is a plan view schematically showing the periphery of the nozzle of the laser surface processing apparatus according to the first embodiment. 図５は、実施形態１のレーザ表面加工装置の他の例のノズル周辺を模式的に示す平面図である。FIG. 5 is a plan view schematically showing the periphery of a nozzle of another example of the laser surface processing apparatus according to the first embodiment. 図６は、実施形態１のレーザ表面加工装置の他の例のノズル周辺を模式的に示す平面図である。FIG. 6 is a plan view schematically showing the periphery of a nozzle in another example of the laser surface processing apparatus according to the first embodiment. 図７は、実施形態１のレーザ表面加工装置の他の例のノズル周辺を模式的に示す平面図である。FIG. 7 is a plan view schematically showing the periphery of a nozzle in another example of the laser surface processing apparatus according to the first embodiment. 図８は、実施形態１のレーザ表面加工装置の他の例のノズル周辺を模式的に示す平面図である。FIG. 8 is a plan view schematically showing the periphery of a nozzle in another example of the laser surface processing apparatus according to the first embodiment. 図９は、実施形態１のレーザ表面加工装置の他の例のノズル周辺を模式的に示す平面図である。FIG. 9 is a plan view schematically showing the periphery of a nozzle in another example of the laser surface processing apparatus according to the first embodiment. 図１０は、実施形態１のレーザ表面加工装置の他の例のノズル周辺を模式的に示す平面図である。FIG. 10 is a plan view schematically showing the periphery of a nozzle of another example of the laser surface processing apparatus according to the first embodiment. 図１１は、実施形態２に係るレーザ表面加工装置を模式的に示す概略構成図である。FIG. 11 is a schematic configuration diagram schematically illustrating a laser surface processing apparatus according to the second embodiment. 図１２は、図１１に示すレーザ表面加工装置のノズル周辺を示す正面図である。FIG. 12 is a front view showing the periphery of the nozzle of the laser surface processing apparatus shown in FIG. 図１３は、実施形態２に係るレーザ表面加工装置の他の例を模式的に示す概略構成図である。FIG. 13 is a schematic configuration diagram schematically illustrating another example of the laser surface processing apparatus according to the second embodiment. 図１４は、図１３に示すレーザ表面加工装置のノズル周辺を示す正面図である。FIG. 14 is a front view showing the periphery of the nozzle of the laser surface processing apparatus shown in FIG. 図１５は、実施形態２に係るレーザ表面加工装置の他の例を模式的に示す概略構成図である。FIG. 15 is a schematic configuration diagram schematically illustrating another example of the laser surface processing apparatus according to the second embodiment. 図１６は、実施形態２に係るレーザ表面加工装置の他の例を模式的に示す概略構成図である。FIG. 16 is a schematic configuration diagram schematically illustrating another example of the laser surface processing apparatus according to the second embodiment. 図１７は、図１５および図１６に示すレーザ表面加工装置の回収機構を示す縦断面図である。FIG. 17 is a longitudinal sectional view showing a recovery mechanism of the laser surface processing apparatus shown in FIGS. 15 and 16. 図１８は、実施形態２に係るレーザ表面加工装置の他の例を模式的に示す概略構成図である。FIG. 18 is a schematic configuration diagram schematically illustrating another example of the laser surface processing apparatus according to the second embodiment. 図１９は、実施形態２に係るレーザ表面加工装置の他の例を模式的に示す概略構成図である。FIG. 19 is a schematic configuration diagram schematically illustrating another example of the laser surface processing apparatus according to the second embodiment.

［実施形態１］
以下に、本発明に係る第一のレーザ表面加工装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせることも可能である。 [Embodiment 1]
Embodiments of a first laser surface processing apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily replaced by those skilled in the art or those that are substantially the same. Furthermore, the constituent elements described below can be appropriately combined, and when there are a plurality of embodiments, the embodiments can be combined.

図１は、実施形態１に係るレーザ表面加工装置を模式的に示す概略構成図である。図２は、実施形態１に係るレーザ表面加工装置のノズル周辺を示す斜視図である。図３は、実施形態１に係るレーザ表面加工装置のノズル周辺を示す側面図である。図４は、実施形態１に係るレーザ表面加工装置のノズル周辺を模式的に示す平面図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram schematically showing a laser surface processing apparatus according to the first embodiment. FIG. 2 is a perspective view showing the periphery of the nozzle of the laser surface processing apparatus according to the first embodiment. FIG. 3 is a side view showing the periphery of the nozzle of the laser surface processing apparatus according to the first embodiment. FIG. 4 is a plan view schematically showing the periphery of the nozzle of the laser surface processing apparatus according to the first embodiment.

レーザ表面加工装置１０は、加工対象物６０の表面にレーザ光（以下、レーザという）Ｌを照射して、加工対象物６０の表面を溶融し除去する。レーザ表面加工装置１０は、移動機構となるマニピュレータ１１と、レーザ照射装置１２と、アシストガス供給装置１３と、補助アシストガス供給装置１４と、回収機構１５と、制御装置１６と、を備える。 The laser surface processing apparatus 10 irradiates the surface of the processing object 60 with laser light (hereinafter referred to as laser) L to melt and remove the surface of the processing object 60. The laser surface processing apparatus 10 includes a manipulator 11 serving as a moving mechanism, a laser irradiation apparatus 12, an assist gas supply apparatus 13, an auxiliary assist gas supply apparatus 14, a recovery mechanism 15, and a control apparatus 16.

マニピュレータ１１は、例えば、６軸マニピュレータであり、その先端部には、支持フレーム１８が取り付けられている。支持フレーム１８には、レーザ照射装置１２の一部である後述するレーザ照射ヘッド２３が保持されている。このマニピュレータ１１は、制御装置１６に接続され、制御装置１６によって動作が制御されることで、レーザ照射装置１２から照射されるレーザＬの照射方向及び照射位置を変化させることができる。本実施形態のマニピュレータ１１は、加工対象物６０に対してレーザ照射装置１２のレーザ照射ヘッド２３を移動方向７０に移動させる。つまり、移動方向７０は、加工対象物６０に対してレーザ照射位置が移動する方向となる。また、本実施形態では、マニピュレータ（移動機構）１１でレーザ照射ヘッド２３等を加工対象物６０に対して移動させたが、加工対象物６０とレーザ照射ヘッド２３等とを相対移動させればよく、加工対象物６０を移動させても、加工対象物６０とレーザ照射ヘッド２３等との両方を移動させてもよい。 The manipulator 11 is, for example, a six-axis manipulator, and a support frame 18 is attached to the tip portion thereof. The support frame 18 holds a laser irradiation head 23 described later, which is a part of the laser irradiation apparatus 12. The manipulator 11 is connected to the control device 16, and the operation is controlled by the control device 16, whereby the irradiation direction and irradiation position of the laser L emitted from the laser irradiation device 12 can be changed. The manipulator 11 of this embodiment moves the laser irradiation head 23 of the laser irradiation apparatus 12 in the movement direction 70 with respect to the workpiece 60. That is, the moving direction 70 is a direction in which the laser irradiation position moves with respect to the workpiece 60. In this embodiment, the laser irradiation head 23 and the like are moved with respect to the processing target 60 by the manipulator (moving mechanism) 11. However, the processing target 60 and the laser irradiation head 23 and the like may be relatively moved. The processing object 60 may be moved, or both the processing object 60 and the laser irradiation head 23 may be moved.

レーザ照射装置１２は、加工対象物６０にレーザＬを照射する。レーザ照射装置１２は、レーザ発振器２１と、伝送ケーブル２２によってレーザ発振器２１に接続されるレーザ照射ヘッド２３とを有する。レーザ発振器２１は、レーザＬを照射し、制御装置１６に接続されている。レーザ発振器２１は、制御装置１６によってレーザＬの照射が制御されることで、所定の出力となるレーザＬを照射する。伝送ケーブル２２は、レーザ発振器２１から照射されたレーザＬを、レーザ照射ヘッド２３へ向けて導光する。レーザ照射ヘッド２３は、伝送ケーブル２２により導光されたレーザＬを、加工対象物６０へ向けて照射している。このレーザ照射ヘッド２３は、支持フレーム１８によって保持されている。 The laser irradiation device 12 irradiates the workpiece 60 with the laser L. The laser irradiation device 12 includes a laser oscillator 21 and a laser irradiation head 23 connected to the laser oscillator 21 by a transmission cable 22. The laser oscillator 21 emits a laser L and is connected to the control device 16. The laser oscillator 21 irradiates the laser L having a predetermined output by controlling the irradiation of the laser L by the control device 16. The transmission cable 22 guides the laser L emitted from the laser oscillator 21 toward the laser irradiation head 23. The laser irradiation head 23 irradiates the workpiece 60 with the laser L guided by the transmission cable 22. The laser irradiation head 23 is held by the support frame 18.

ここで、レーザ照射装置１２から照射されたレーザＬは、加工対象物６０に照射される。具体的には、レーザ照射装置１２は、図３に示すように、レーザ中心線Ｌｃが、加工対象物６０の表面に垂直な線に対して移動方向７０の上流側に傾斜した向きとなる状態で、レーザＬを照射する。 Here, the laser beam L emitted from the laser irradiation device 12 is applied to the workpiece 60. Specifically, as shown in FIG. 3, the laser irradiation device 12 is in a state where the laser center line Lc is inclined to the upstream side in the moving direction 70 with respect to a line perpendicular to the surface of the workpiece 60. Then, the laser L is irradiated.

アシストガス供給装置１３は、加工対象物６０にアシストガスＧ１を噴射する。アシストガス供給装置１３は、アシストガス供給部３１と、アシストガス供給ライン３２によってアシストガス供給部３１に接続されるアシストガス供給ヘッド３３とを有する。アシストガス供給ヘッド３３は、アシストガス噴射ノズル３３ａを有する。アシストガス供給部３１は、例えば、不活性ガス（Ｎ_２、Ａｒ、Ｈｅ、ＣＯ_２）や、支燃性ガス（Ｏ_２）を供給し、制御装置１６に接続されている。アシストガスの種類は、加工対象や加工雰囲気に応じて設定すればよい。アシストガス供給部３１は、制御装置１６によって不活性ガスの供給が制御されることで、所定の供給量で不活性ガスを供給する。アシストガス供給ライン３２は、アシストガス供給部３１から供給された不活性ガスを、アシストガス供給ヘッド３３へ向けて流通させる。アシストガス供給ヘッド３３は、支持部材４８を介して、支持フレーム１８によって保持されている。アシストガス噴射ノズル３３ａは、レーザＬが照射される加工位置へ向けてアシストガスＧ１を噴射する。 The assist gas supply device 13 injects the assist gas G1 onto the workpiece 60. The assist gas supply device 13 includes an assist gas supply unit 31 and an assist gas supply head 33 connected to the assist gas supply unit 31 by an assist gas supply line 32. The assist gas supply head 33 has an assist gas injection nozzle 33a. The assist gas supply unit 31 supplies, for example, an inert gas (N ₂ , Ar, He, CO ₂ ) or a combustion-supporting gas (O ₂ ), and is connected to the control device 16. What is necessary is just to set the kind of assist gas according to a process target and process atmosphere. The assist gas supply unit 31 supplies the inert gas at a predetermined supply amount by controlling the supply of the inert gas by the control device 16. The assist gas supply line 32 distributes the inert gas supplied from the assist gas supply unit 31 toward the assist gas supply head 33. The assist gas supply head 33 is held by the support frame 18 via the support member 48. The assist gas injection nozzle 33a injects the assist gas G1 toward the processing position where the laser L is irradiated.

ここで、アシストガス供給装置１３は、アシストガス噴射ノズル３３ａが、レーザ照射ヘッド２３よりも移動方向７０の上流側に配置されている。従って、本実施形態のアシストガス供給装置１３は、アシストガス中心線Ｇ１ｃがレーザ中心線Ｌｃよりも加工対象物６０の表面に近い位置でアシストガスＧ１を噴射する。 Here, in the assist gas supply device 13, the assist gas injection nozzle 33 a is disposed upstream of the laser irradiation head 23 in the moving direction 70. Therefore, the assist gas supply device 13 of the present embodiment injects the assist gas G1 at a position where the assist gas center line G1c is closer to the surface of the workpiece 60 than the laser center line Lc.

補助アシストガス供給装置１４は、加工対象物６０に補助アシストガスＧ２を噴射する。補助アシストガス供給装置１４は、本実施形態ではアシストガス供給装置１３の構成を併用して構成されている。従って、補助アシストガス供給装置１４は、補助アシストガス供給部（アシストガス供給部）３１と、補助アシストガス供給ライン（アシストガス供給ライン）３２によって補助アシストガス供給部（アシストガス供給部）３１に接続される補助アシストガス供給ヘッド（アシストガス供給ヘッド）３３とを有する。補助アシストガス供給ヘッド（アシストガス供給ヘッド）３３は、補助アシストガス噴射ノズル３３ｂを有する。補助アシストガス噴射ノズル３３ｂは、図２から図４に示すように、アシストガス噴射ノズル３３ａを中央において、アシストガス噴射ノズル３３ａから噴射されるアシストガスＧ１の噴射方向に対して交差する方向に向けて設けられ、アシストガスＧ１の側部であってレーザＬが照射される加工位置の側部から補助アシストガスＧ２を噴射する。 The auxiliary assist gas supply device 14 injects the auxiliary assist gas G 2 to the workpiece 60. In this embodiment, the auxiliary assist gas supply device 14 is configured by using the configuration of the assist gas supply device 13 together. Accordingly, the auxiliary assist gas supply device 14 is changed to an auxiliary assist gas supply unit (assist gas supply unit) 31 by an auxiliary assist gas supply unit (assist gas supply unit) 31 and an auxiliary assist gas supply line (assist gas supply line) 32. And an auxiliary assist gas supply head (assist gas supply head) 33 to be connected. The auxiliary assist gas supply head (assist gas supply head) 33 has an auxiliary assist gas injection nozzle 33b. As shown in FIG. 2 to FIG. 4, the auxiliary assist gas injection nozzle 33 b is directed toward the direction intersecting the injection direction of the assist gas G 1 injected from the assist gas injection nozzle 33 a at the center. The auxiliary assist gas G2 is injected from the side portion of the assist gas G1 and the side portion of the processing position where the laser L is irradiated.

なお、図には明示しないが、補助アシストガス供給装置１４は、アシストガス供給装置１３の構成とは別に、補助アシストガス供給部と、補助アシストガス供給ラインによって補助アシストガス供給部に接続される補助アシストガス供給ヘッドとを有してもよい。この場合、補助アシストガス供給部は、アシストガス供給部３１とは独立して制御装置１６によって不活性ガスの供給が制御されることで、所定の供給量で不活性ガスを供給する。 Although not explicitly shown in the drawing, the auxiliary assist gas supply device 14 is connected to the auxiliary assist gas supply unit by an auxiliary assist gas supply unit and an auxiliary assist gas supply line separately from the configuration of the assist gas supply device 13. You may have an auxiliary | assistant assist gas supply head. In this case, the auxiliary assist gas supply unit supplies the inert gas at a predetermined supply amount by controlling the supply of the inert gas by the control device 16 independently of the assist gas supply unit 31.

回収機構１５は、加工対象物６０から溶融された溶融物を回収する。回収機構１５は、受け部５１と、吸引ライン５２と、吸引ポンプ５３と、を有する。受け部５１は、レーザ照射ヘッド２３の移動方向７０の下流側に配置されている。受け部５１は、加工時に加工対象物６０の近傍に配置されている。受け部５１は、支持フレーム１８と一体で移動する。吸引ライン５２は、受け部５１と吸引ポンプ５３に接続されている。吸引ポンプ５３は、吸引ライン５２を介して受け部５１の空気を吸引する。回収機構１５は、受け部５１の空気を吸引ポンプ５３で吸引することで、受け部５１内の物質を吸引し、回収する。 The recovery mechanism 15 recovers the molten material melted from the workpiece 60. The recovery mechanism 15 includes a receiving part 51, a suction line 52, and a suction pump 53. The receiving portion 51 is disposed on the downstream side in the moving direction 70 of the laser irradiation head 23. The receiving part 51 is disposed in the vicinity of the workpiece 60 during processing. The receiving part 51 moves integrally with the support frame 18. The suction line 52 is connected to the receiving part 51 and the suction pump 53. The suction pump 53 sucks the air in the receiving part 51 through the suction line 52. The collection mechanism 15 sucks and collects the substance in the receiving part 51 by sucking the air in the receiving part 51 with the suction pump 53.

制御装置１６は、マニピュレータ１１、レーザ照射装置１２、アシストガス供給装置１３、補助アシストガス供給装置１４及び回収機構１５の動作を制御する。 The control device 16 controls operations of the manipulator 11, the laser irradiation device 12, the assist gas supply device 13, the auxiliary assist gas supply device 14, and the recovery mechanism 15.

ここで、レーザ照射ヘッド２３、アシストガス供給ヘッド３３、受け部５１は、支持フレーム１８及び支持部材４８によって一体に支持されることから、相対的な位置関係が固定される。このため、マニピュレータ１１は、支持フレーム１８（及び支持部材４８）を移動させることで、レーザ照射装置１２によるレーザＬの照射方向及び照射位置、アシストガス供給ヘッド３３のアシストガス噴射ノズル３３ａによるアシストガスの供給方向及び供給位置、アシストガス供給ヘッド３３の補助アシストガス噴射ノズル３３ｂによるアシストガスの供給方向及び供給位置、受け部５１の位置を、一体に移動させることができる。 Here, since the laser irradiation head 23, the assist gas supply head 33, and the receiving part 51 are integrally supported by the support frame 18 and the support member 48, the relative positional relationship is fixed. For this reason, the manipulator 11 moves the support frame 18 (and the support member 48), so that the laser L irradiation direction and irradiation position of the laser L 12, the assist gas from the assist gas injection nozzle 33 a of the assist gas supply head 33. The supply direction and supply position, the supply direction and supply position of the assist gas by the auxiliary assist gas injection nozzle 33b of the assist gas supply head 33, and the position of the receiving portion 51 can be moved together.

このレーザ表面加工装置１０は、図３に示すように、アシストガス噴射ノズル３３ａからアシストガス中心線Ｇ１ｃのアシストガスＧ１を加工対象物６０に噴射しつつ、レーザ照射ヘッド２３からレーザ中心線ＬｃのレーザＬを加工対象物６０に照射する。アシストガスＧ１は、加工対象物６０のレーザＬが照射されている照射領域Ｌａ（図３および図４参照）に向けて噴射される。加工対象物６０は、レーザＬが照射される位置が加熱され、溶融し、一部が溶融物６４となる。溶融物６４は、アシストガスＧ１により吹き飛ばれる。アシストガスＧ１で吹き飛ばされた溶融物６４は、移動方向７０の下流側に移動して受け部５１に回収される。レーザ表面加工装置１０は、マニピュレータ１１でレーザ照射ヘッド２３、アシストガス噴射ノズル３３ａ、受け部５１を移動方向７０に移動させつつ、加工対象物６０の表面を溶融し、溶融物６４を生成し、溶融物６４をアシストガスＧ１で吹き飛ばし、受け部５１で回収することで、加工対象物６０の表面の一部を除去する。 As shown in FIG. 3, the laser surface processing apparatus 10 ejects the assist gas G1 of the assist gas center line G1c from the assist gas injection nozzle 33a to the workpiece 60, while the laser irradiation head 23 applies the laser center line Lc. The object L is irradiated with a laser L. The assist gas G1 is injected toward the irradiation area La (see FIGS. 3 and 4) where the laser L of the workpiece 60 is irradiated. The processing object 60 is heated and melted at the position where the laser L is irradiated, and a part thereof becomes a melt 64. The melt 64 is blown off by the assist gas G1. The melt 64 blown off by the assist gas G 1 moves to the downstream side in the moving direction 70 and is collected in the receiving part 51. The laser surface processing apparatus 10 melts the surface of the workpiece 60 while moving the laser irradiation head 23, the assist gas injection nozzle 33a, and the receiving portion 51 in the moving direction 70 with the manipulator 11, and generates a melt 64. A part of the surface of the workpiece 60 is removed by blowing off the melt 64 with the assist gas G 1 and collecting it with the receiving portion 51.

ここで、アシストガス供給装置１３は、加工対象物６０にある溶融物６４の表面張力の２倍以上の衝突力で加工対象物６０にアシストガスＧ１を噴射する。衝突力Ｆｉ［Ｎ］は、アシストガス流速ｖ［ｍ／ｓ］、アシストガス密度ρ［ｋｇ/ｍ^３］、有効アシストガス流量Ｑ［ｍ^３/ｓ］、レーザ照射幅Ｌ［ｍ］、有効幅ｂ［ｍ］に基づいて下記式で算出する。

Here, the assist gas supply device 13 injects the assist gas G 1 to the workpiece 60 with a collision force that is twice or more the surface tension of the melt 64 in the workpiece 60. The collision force Fi [N] is the assist gas flow velocity v [m / s], the assist gas density ρ [kg / m ³ ], the effective assist gas flow rate Q [m ³ / s], the laser irradiation width L [m], and the effective Based on the width b [m], the following formula is used.

これにより、溶融層の底部、つまり溶融物６４と加工対象物６０の境界を露出させるもしくは残存する溶融層厚を極力小さくすることができ、レーザＬによる加工を効率よく行うことができる。 Thereby, the bottom of the molten layer, that is, the boundary between the molten material 64 and the workpiece 60 can be exposed or the remaining molten layer thickness can be reduced as much as possible, and processing by the laser L can be performed efficiently.

また、同時に、レーザ表面加工装置１０は、図２から図４に示すように、補助アシストガス噴射ノズル３３ｂから補助アシストガスＧ２を、照射領域Ｌａに向けて照射されるアシストガスＧ１の側部から噴射する。すると、照射領域Ｌａに向けて照射されるアシストガスＧ１により吹き飛ばされる溶融物６４を、側部から噴射される補助アシストガスＧ２により飛ぶ方向が強制的に所定方向に制御される。この制御された溶融物６４の飛ぶ方向は、受け部５１を配置した方向であり、当該受け部５１に溶融物６４が回収される。この補助アシストガス噴射ノズル３３ｂから噴射される補助アシストガスＧ２は、アシストガスＧ１により吹き飛ばされる溶融物６４の飛ぶ方向を制御するものであるから、アシストガスＧ１程の衝突力は必要ない。 At the same time, as shown in FIGS. 2 to 4, the laser surface processing apparatus 10 applies the auxiliary assist gas G 2 from the auxiliary assist gas injection nozzle 33 b toward the irradiation region La from the side of the assist gas G 1. Spray. Then, the melt 64 blown off by the assist gas G1 irradiated toward the irradiation region La is forcibly controlled in a predetermined direction by the auxiliary assist gas G2 injected from the side portion. The controlled flying direction of the melt 64 is the direction in which the receiving portion 51 is arranged, and the melt 64 is collected in the receiving portion 51. The auxiliary assist gas G2 injected from the auxiliary assist gas injection nozzle 33b controls the flying direction of the melt 64 blown off by the assist gas G1, and therefore does not require a collision force as much as the assist gas G1.

このように、本実施形態のレーザ表面加工装置１０は、加工対象物６０にレーザＬを照射するレーザ照射装置１２と、加工対象物６０のレーザＬが照射されている照射領域Ｌａに向けてアシストガスＧ１を噴射するアシストガス噴射ノズル３３ａを有するアシストガス供給装置１３と、照射領域Ｌａに向けてアシストガス供給装置１３により供給されるアシストガスＧ１の側部から補助アシストガスＧ２を噴射する補助アシストガス噴射ノズル３３ｂを有する補助アシストガス供給装置１４と、レーザ照射装置１２と加工対象物６０とを相対移動させる移動機構１１と、レーザＬが照射され溶融した加工対象物６０の溶融物６４を回収する回収機構１５と、を有し、補助アシストガス噴射ノズル３３ｂは、アシストガス噴射ノズル３３ａの向く方向に対して交差する方向に向けて配置される。 As described above, the laser surface processing apparatus 10 according to the present embodiment assists the laser irradiation apparatus 12 that irradiates the processing target 60 with the laser L and the irradiation region La where the laser L of the processing target 60 is irradiated. Assist gas supply device 13 having an assist gas injection nozzle 33a for injecting gas G1, and auxiliary assist for injecting auxiliary assist gas G2 from the side of assist gas G1 supplied by assist gas supply device 13 toward irradiation region La The auxiliary assist gas supply device 14 having the gas injection nozzle 33b, the moving mechanism 11 for relatively moving the laser irradiation device 12 and the workpiece 60, and the melt 64 of the workpiece 60 melted by the laser L irradiation are collected. The auxiliary assist gas injection nozzle 33b is directed to the assist gas injection nozzle 33a. They are arranged in a direction crossing the direction.

このレーザ表面加工装置１０によれば、アシストガスＧ１で吹き飛ばされる加工対象物６０の溶融物６４の飛ぶ方向を補助アシストガスＧ２により回収機構１５に向くように制御する。この結果、レーザＬにより溶融された溶融物６４の回収効率を向上することができる。 According to the laser surface processing apparatus 10, the flying direction of the melt 64 of the workpiece 60 blown off by the assist gas G 1 is controlled by the auxiliary assist gas G 2 so as to face the recovery mechanism 15. As a result, the collection efficiency of the melt 64 melted by the laser L can be improved.

図５から図１０は、実施形態１のレーザ表面加工装置の他の例のノズル周辺を模式的に示す平面図である。 5 to 10 are plan views schematically showing the periphery of a nozzle of another example of the laser surface processing apparatus according to the first embodiment.

図４に示すレーザ表面加工装置１０では、アシストガス噴射ノズル３３ａを中央として補助アシストガス噴射ノズル３３ｂをアシストガス噴射ノズル３３ａの両側方に配置している。そして、アシストガス噴射ノズル３３ａがアシストガスＧ１を噴射する方向に対して直交する方向に向けて補助アシストガス噴射ノズル３３ｂが設けられている。これに対し、図５および図６に示すレーザ表面加工装置１０では、アシストガス噴射ノズル３３ａがアシストガスＧ１を噴射する方向に対して傾斜する方向であってレーザＬの照射領域Ｌａに向けて補助アシストガス噴射ノズル３３ｂが設けられている。図６に示すレーザ表面加工装置１０は、図５に示すレーザ表面加工装置１０と比較して、補助アシストガスＧ２がレーザＬの照射領域Ｌａに近い位置から補助アシストガスＧ２を噴射するように設けられている。 In the laser surface processing apparatus 10 shown in FIG. 4, the auxiliary assist gas injection nozzle 33b is disposed on both sides of the assist gas injection nozzle 33a with the assist gas injection nozzle 33a as the center. Further, an auxiliary assist gas injection nozzle 33b is provided in a direction orthogonal to the direction in which the assist gas injection nozzle 33a injects the assist gas G1. On the other hand, in the laser surface processing apparatus 10 shown in FIG. 5 and FIG. 6, the assist gas injection nozzle 33a is inclined toward the direction in which the assist gas G1 is injected, and assists toward the irradiation region La of the laser L. An assist gas injection nozzle 33b is provided. The laser surface processing apparatus 10 shown in FIG. 6 is provided such that the auxiliary assist gas G2 is ejected from a position close to the irradiation region La of the laser L as compared with the laser surface processing apparatus 10 shown in FIG. It has been.

そして、図４から図６に示すレーザ表面加工装置１０では、アシストガス噴射ノズル３３ａを設けた位置に対してアシストガス噴射ノズル３３ａによるアシストガスＧ１の噴射方向の下流側に張り出した平面に沿って補助アシストガス噴射ノズル３３ｂを配置している。 In the laser surface processing apparatus 10 shown in FIG. 4 to FIG. 6, along the plane that protrudes downstream in the injection direction of the assist gas G 1 by the assist gas injection nozzle 33 a with respect to the position where the assist gas injection nozzle 33 a is provided. An auxiliary assist gas injection nozzle 33b is arranged.

また、図７および図８に示すレーザ表面加工装置１０では、アシストガス噴射ノズル３３ａを中央として補助アシストガス噴射ノズル３３ｂをアシストガス噴射ノズル３３ａの両側方に配置している。そして、アシストガス噴射ノズル３３ａがアシストガスＧ１を噴射する方向に対して傾斜する方向であってレーザＬの照射領域Ｌａに向けて補助アシストガス噴射ノズル３３ｂが設けられている。特に、図７および図８に示すレーザ表面加工装置１０では、アシストガス噴射ノズル３３ａを設けた位置に対してアシストガス噴射ノズル３３ａによるアシストガスＧ１の噴射方向の下流側に張り出した曲面に沿って補助アシストガス噴射ノズル３３ｂを配置している。また、図８に示すレーザ表面加工装置１０は、図７に示すレーザ表面加工装置１０と比較して、補助アシストガスＧ２がレーザＬの照射領域Ｌａに近い位置から補助アシストガスＧ２を噴射するように設けられている。 Further, in the laser surface processing apparatus 10 shown in FIGS. 7 and 8, the auxiliary assist gas injection nozzle 33b is arranged on both sides of the assist gas injection nozzle 33a with the assist gas injection nozzle 33a as the center. The assist gas injection nozzle 33b is provided in the direction inclined with respect to the direction in which the assist gas injection nozzle 33a injects the assist gas G1 and toward the irradiation region La of the laser L. In particular, in the laser surface processing apparatus 10 shown in FIG. 7 and FIG. 8, along the curved surface projecting downstream of the assist gas injection nozzle 33a in the injection direction of the assist gas G1 with respect to the position where the assist gas injection nozzle 33a is provided. An auxiliary assist gas injection nozzle 33b is arranged. Further, in the laser surface processing apparatus 10 shown in FIG. 8, the auxiliary assist gas G2 is injected from the position near the irradiation area La of the laser L, as compared with the laser surface processing apparatus 10 shown in FIG. Is provided.

このように、図４から図８に示すレーザ表面加工装置１０によれば、アシストガス噴射ノズル３３ａを中央として補助アシストガス噴射ノズル３３ｂをアシストガス噴射ノズル３３ａの両側方に配置している。これにより、アシストガスＧ１で吹き飛ばされる加工対象物６０の溶融物６４の飛ぶ方向を補助アシストガスＧ２により収束させる。この結果、レーザＬにより溶融された溶融物６４の回収効率を向上することができる。 As described above, according to the laser surface processing apparatus 10 shown in FIGS. 4 to 8, the auxiliary assist gas injection nozzle 33b is arranged on both sides of the assist gas injection nozzle 33a with the assist gas injection nozzle 33a as the center. Thereby, the direction in which the melt 64 of the workpiece 60 blown away by the assist gas G1 is caused to converge by the auxiliary assist gas G2. As a result, the collection efficiency of the melt 64 melted by the laser L can be improved.

また、図９に示すレーザ表面加工装置１０では、図５に示すレーザ表面加工装置１０のアシストガス噴射ノズル３３ａおよび補助アシストガス噴射ノズル３３ｂの配置に対し、レーザ照射装置１２がレーザＬの照射領域Ｌａの形状を各ノズル３３ａ，３３ｂの配置に沿う形状に合わせている。また、図１０に示すレーザ表面加工装置１０では、図７に示すレーザ表面加工装置１０のアシストガス噴射ノズル３３ａおよび補助アシストガス噴射ノズル３３ｂの配置に対し、レーザ照射装置１２がレーザＬの照射領域Ｌａの形状を各ノズル３３ａ，３３ｂの配置に沿う形状に合わせている。 Further, in the laser surface processing apparatus 10 shown in FIG. 9, the laser irradiation apparatus 12 applies the laser L irradiation region to the arrangement of the assist gas injection nozzle 33a and the auxiliary assist gas injection nozzle 33b of the laser surface processing apparatus 10 shown in FIG. The shape of La is matched with the shape along the arrangement of the nozzles 33a and 33b. Further, in the laser surface processing apparatus 10 shown in FIG. 10, the laser irradiation apparatus 12 applies the laser L irradiation region to the arrangement of the assist gas injection nozzle 33a and the auxiliary assist gas injection nozzle 33b of the laser surface processing apparatus 10 shown in FIG. The shape of La is matched with the shape along the arrangement of the nozzles 33a and 33b.

このように、図９および図１０に示すレーザ表面加工装置１０によれば、レーザＬの照射領域Ｌａの形状を各ノズル３３ａ，３３ｂの配置に沿う形状に合わせることで、溶融部の形状が各ノズル３３ａ，３３ｂの配置に合った形状になるため、溶融物６４に効率的にアシストガスＧ１および補助アシストガスＧ２を照射させることができ、溶融物６４が加工対象物６０側に残存する量を最小化できる。この結果、レーザＬにより溶融された溶融物６４の回収効率を向上することができる。 As described above, according to the laser surface processing apparatus 10 shown in FIGS. 9 and 10, the shape of the melted portion is changed by matching the shape of the irradiation region La of the laser L with the shape along the arrangement of the nozzles 33 a and 33 b. Since the shape conforms to the arrangement of the nozzles 33a and 33b, the melt 64 can be efficiently irradiated with the assist gas G1 and the assist assist gas G2, and the amount of the melt 64 remaining on the workpiece 60 side can be determined. Can be minimized. As a result, the collection efficiency of the melt 64 melted by the laser L can be improved.

ところで、本実施形態のレーザ表面加工装置１０では、アシストガス噴射ノズル３３ａの両側部に補助アシストガス噴射ノズル３３ｂを配置した例を示しているがこれに限定されない。例えば、アシストガス噴射ノズル３３ａの一側部に補助アシストガス噴射ノズル３３ｂを配置した構成であってもよく、多側部に補助アシストガス噴射ノズル３３ｂを配置した構成であってもよい。また、本実施形態のレーザ表面加工装置１０では、アシストガス噴射ノズル３３ａと補助アシストガス噴射ノズル３３ｂをアシストガス供給ヘッド３３に一体に設けた構成を示しているが別の供給ヘッドにそれぞれ設けられていてもよい。また、本実施形態のレーザ表面加工装置１０では、補助アシストガスＧ２を移動方向７０の上流側から照射する例を示しているが、補助アシストガスＧ２を移動方向７０の下流側から照射してもよい。すなわち、本実施形態のレーザ表面加工装置１０は、アシストガスＧ１で吹き飛ばされる加工対象物６０の溶融物６４の飛ぶ方向を補助アシストガスＧ２により回収機構１５に向くように制御する構成であればよい。 By the way, in the laser surface processing apparatus 10 of this embodiment, although the example which has arrange | positioned the auxiliary assist gas injection nozzle 33b in the both sides of the assist gas injection nozzle 33a is shown, it is not limited to this. For example, the auxiliary assist gas injection nozzle 33b may be arranged on one side of the assist gas injection nozzle 33a, or the auxiliary assist gas injection nozzle 33b may be arranged on multiple sides. In the laser surface processing apparatus 10 according to the present embodiment, the assist gas injection nozzle 33a and the auxiliary assist gas injection nozzle 33b are integrally provided in the assist gas supply head 33, but are provided in separate supply heads. It may be. Moreover, in the laser surface processing apparatus 10 of this embodiment, although the example which irradiates auxiliary assist gas G2 from the upstream of the moving direction 70 is shown, even if it irradiates auxiliary assist gas G2 from the downstream of the moving direction 70, it is. Good. That is, the laser surface processing apparatus 10 of the present embodiment may be configured to control the direction in which the melt 64 of the workpiece 60 blown away with the assist gas G1 is directed toward the recovery mechanism 15 with the auxiliary assist gas G2. .

なお、上述した実施形態のレーザ表面加工装置１０において、例えば、図２、図４、図８に示すように、補助アシストガス噴射ノズル３３ｂがレーザＬの照射領域Ｌａにおける範囲外の側部にも補助アシストガスＧ２を噴射するように構成されていてもよい。このレーザＬの照射領域Ｌａにおける範囲外の側部に噴射される補助アシストガスＧ２は、アシストガスＧ１に交差するように照射領域Ｌａに近づく方向に噴射されても、アシストガスＧ１と平行に噴射されてもよい。 In the laser surface processing apparatus 10 according to the above-described embodiment, for example, as shown in FIGS. 2, 4, and 8, the auxiliary assist gas injection nozzle 33 b is disposed on the side portion outside the range in the laser L irradiation region La. The auxiliary assist gas G2 may be injected. The auxiliary assist gas G2 injected to the side outside the range in the irradiation region La of the laser L is injected in parallel with the assist gas G1 even if it is injected in the direction approaching the irradiation region La so as to intersect the assist gas G1. May be.

［実施形態２］
以下に、本発明に係る第二のレーザ表面加工装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせることも可能である。 [Embodiment 2]
Hereinafter, an embodiment of the second laser surface processing apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily replaced by those skilled in the art or those that are substantially the same. Furthermore, the constituent elements described below can be appropriately combined, and when there are a plurality of embodiments, the embodiments can be combined.

図１１は、実施形態２に係るレーザ表面加工装置を模式的に示す概略構成図である。図１２は、図１１に示すレーザ表面加工装置のノズル周辺を示す正面図である。 FIG. 11 is a schematic configuration diagram schematically illustrating a laser surface processing apparatus according to the second embodiment. FIG. 12 is a front view showing the periphery of the nozzle of the laser surface processing apparatus shown in FIG.

本実施形態において加工対象物１６０は、配管など管状のもので長尺に延在するものである。レーザ表面加工装置１１０は、この加工対象物１６０の内周面にレーザ光（以下、レーザという）Ｌを照射して、加工対象物１６０の内周面を溶融し除去する。レーザ表面加工装置１１０は、移動機構となるマニピュレータ１１１と、レーザ照射装置１１２と、アシストガス供給装置１１３と、旋回流発生部１１４と、回収機構１１５と、制御装置１１６と、を備える。 In the present embodiment, the workpiece 160 is a tubular object such as a pipe and extends long. The laser surface processing apparatus 110 irradiates the inner peripheral surface of the workpiece 160 with a laser beam (hereinafter referred to as laser) L to melt and remove the inner peripheral surface of the workpiece 160. The laser surface processing apparatus 110 includes a manipulator 111 serving as a moving mechanism, a laser irradiation apparatus 112, an assist gas supply apparatus 113, a swirling flow generation unit 114, a recovery mechanism 115, and a control apparatus 116.

マニピュレータ１１１は、例えば、６軸マニピュレータであり、その先端部には、レーザ照射装置１１２の一部である後述するレーザ照射ヘッド１２３が保持されている。このマニピュレータ１１１は、制御装置１１６に接続され、制御装置１１６によって動作が制御されることで、レーザ照射装置１１２から照射されるレーザＬの照射方向及び照射位置を変化させることができる。本実施形態のマニピュレータ１１１は、加工対象物１６０に対してレーザ照射装置１１２のレーザ照射ヘッド１２３を移動方向１７０に移動させる。つまり、移動方向１７０は、加工対象物１６０に対してレーザ照射位置が移動する方向となる。また、本実施形態では、マニピュレータ（移動機構）１１１でレーザ照射ヘッド１２３等を加工対象物１６０に対して移動させたが、加工対象物１６０とレーザ照射ヘッド１２３等とを相対移動させればよく、加工対象物１６０を移動させても、加工対象物１６０とレーザ照射ヘッド１２３等との両方を移動させてもよい。 The manipulator 111 is, for example, a six-axis manipulator, and a laser irradiation head 123 described later, which is a part of the laser irradiation device 112, is held at the tip of the manipulator 111. The manipulator 111 is connected to the control device 116, and the operation is controlled by the control device 116, whereby the irradiation direction and irradiation position of the laser L irradiated from the laser irradiation device 112 can be changed. The manipulator 111 according to this embodiment moves the laser irradiation head 123 of the laser irradiation apparatus 112 in the movement direction 170 with respect to the workpiece 160. That is, the moving direction 170 is a direction in which the laser irradiation position moves with respect to the workpiece 160. In this embodiment, the laser irradiation head 123 and the like are moved with respect to the processing target 160 by the manipulator (movement mechanism) 111. However, the processing target 160 and the laser irradiation head 123 and the like may be relatively moved. The processing object 160 may be moved, or both the processing object 160 and the laser irradiation head 123 may be moved.

レーザ照射装置１１２は、加工対象物１６０にレーザＬを照射する。レーザ照射装置１１２は、レーザ発振器１２１と、伝送ケーブル１２２によってレーザ発振器１２１に接続されるレーザ照射ヘッド１２３とを有する。レーザ発振器１２１は、レーザＬを照射し、制御装置１１６に接続されている。レーザ発振器１２１は、制御装置１１６によってレーザＬの照射が制御されることで、所定の出力となるレーザＬを照射する。伝送ケーブル１２２は、レーザ発振器１２１から照射されたレーザＬを、レーザ照射ヘッド１２３へ向けて導光する。レーザ照射ヘッド１２３は、伝送ケーブル１２２により導光されたレーザＬを、加工対象物１６０へ向けて照射している。 The laser irradiation device 112 irradiates the workpiece 160 with the laser L. The laser irradiation device 112 includes a laser oscillator 121 and a laser irradiation head 123 connected to the laser oscillator 121 by a transmission cable 122. The laser oscillator 121 emits a laser L and is connected to the control device 116. The laser oscillator 121 irradiates the laser L having a predetermined output as the control device 116 controls the irradiation of the laser L. The transmission cable 122 guides the laser L emitted from the laser oscillator 121 toward the laser irradiation head 123. The laser irradiation head 123 irradiates the workpiece 160 with the laser L guided by the transmission cable 122.

レーザ照射装置１１２は、レーザ照射ヘッド１２３が加工対象物１６０の中心に配置されている。レーザ照射装置１１２は、リング状でレーザＬを照射する。レーザ照射装置１１２は、レーザを回転させて、リング状に照射しても、リング状のレーザを照射してもよい。 In the laser irradiation device 112, the laser irradiation head 123 is disposed at the center of the workpiece 160. The laser irradiation device 112 irradiates the laser L in a ring shape. The laser irradiation device 112 may rotate the laser to irradiate in a ring shape or irradiate a ring-shaped laser.

マニピュレータ１１１は、レーザ照射装置１１２をリング状のレーザＬの中心を通り、レーザＬの進行方向と平行な方向に移動させる。つまり、移動機構１１１は、レーザ照射ヘッド１２３を加工対象物１６０の延在する軸方向に沿って移動させる。 The manipulator 111 moves the laser irradiation device 112 in a direction parallel to the traveling direction of the laser L through the center of the ring-shaped laser L. That is, the moving mechanism 111 moves the laser irradiation head 123 along the axial direction in which the workpiece 160 extends.

アシストガス供給装置１１３は、加工対象物１６０にアシストガスＧを噴射する。アシストガス供給装置１１３は、アシストガス供給部１３１と、アシストガス供給ライン１３２によってアシストガス供給部１３１に接続されるアシストガス噴射ノズル１３３とを有する。アシストガス供給部１３１は、例えば、不活性ガス（Ｎ_２、Ａｒ、Ｈｅ、ＣＯ_２）や、支燃性ガス（Ｏ_２）を供給し、制御装置１１６に接続されている。アシストガスの種類は、加工対象や加工雰囲気に応じて設定すればよい。アシストガス供給部１３１は、制御装置１１６によって不活性ガスの供給が制御されることで、所定の供給量で不活性ガスを供給する。アシストガス供給ライン１３２は、アシストガス供給部１３１から供給された不活性ガスを、アシストガス噴射ノズル１３３へ向けて流通させる。アシストガス噴射ノズル１３３は、レーザＬが照射される加工位置へ向けてアシストガスＧを噴射する。 The assist gas supply device 113 injects the assist gas G onto the workpiece 160. The assist gas supply device 113 includes an assist gas supply unit 131 and an assist gas injection nozzle 133 connected to the assist gas supply unit 131 by an assist gas supply line 132. The assist gas supply unit 131 supplies, for example, an inert gas (N ₂ , Ar, He, CO ₂ ) or a combustion-supporting gas (O ₂ ), and is connected to the control device 116. What is necessary is just to set the kind of assist gas according to a process target and process atmosphere. The assist gas supply unit 131 supplies the inert gas at a predetermined supply amount by controlling the supply of the inert gas by the control device 116. The assist gas supply line 132 distributes the inert gas supplied from the assist gas supply unit 131 toward the assist gas injection nozzle 133. The assist gas injection nozzle 133 injects the assist gas G toward the processing position where the laser L is irradiated.

アシストガス供給装置１１３は、アシストガス噴射ノズル１３３が加工対象物１６０の内部であって、レーザ照射装置１１２のレーザ照射ヘッド１２３に対面する位置に配置されている。アシストガス噴射ノズル１３３は、レーザ照射装置１１２及び、レーザＬの照射位置よりもレーザ照射ヘッド１２３の移動方向１７０の下流側に配置されている。そして、アシストガス噴射ノズル１３３は、リング状に照射されるレーザＬの中央からアシストガスＧを噴射する。 In the assist gas supply device 113, the assist gas injection nozzle 133 is disposed inside the workpiece 160 at a position facing the laser irradiation head 123 of the laser irradiation device 112. The assist gas injection nozzle 133 is disposed downstream of the laser irradiation device 112 and the moving direction 170 of the laser irradiation head 123 from the irradiation position of the laser L. The assist gas injection nozzle 133 injects the assist gas G from the center of the laser L irradiated in a ring shape.

旋回流発生部１１４は、リング状に照射されるレーザＬに沿ってアシストガスＧに旋回流を生じさせる。旋回流発生部１１４は、図１１および図１２に示すように、アシストガス噴射ノズル１３３に対向する対向面１４１ａを有する円盤状の固定部材１４１と、固定部材１４１の対向面１４１ａの中央から径方向外側に設けられた螺旋部１４１ｂと、を有する。対向面１４１ａは、中央に螺旋部１４１ｂを有する円錐径状の突面１４１ａａが形成されている。螺旋部１４１ｂは、対向面１４１ａおよび突面１４１ａａの中央から径方向外側に螺旋状に延在する凸条または凹条により形成される。この旋回流発生部１１４は、固定部材１４１の対向面１４１ａがアシストガス噴射ノズル１３３に対向しており、その外周縁とアシストガス噴射ノズル１３３との隙間がアシストガスＧを噴射する噴射口１３３ａとして加工対象物１６０の内周面の全周に開口したリング形状に形成されている。旋回流発生部１１４は、アシストガスＧの流れを阻害しないようにアシストガス噴射ノズル１３３の管内に固定された支持部材１８４ａと、当該支持部材１８４ａからアシストガス噴射ノズル１３３の先端に向けて延在する支持棒１８４ｂとによりアシストガス噴射ノズル１３３の先端部で支持されている。 The swirl flow generation unit 114 generates a swirl flow in the assist gas G along the laser L irradiated in a ring shape. As shown in FIGS. 11 and 12, the swirling flow generator 114 is formed of a disk-shaped fixing member 141 having a facing surface 141 a facing the assist gas injection nozzle 133, and a radial direction from the center of the facing surface 141 a of the fixing member 141. And a spiral portion 141b provided on the outside. The opposing surface 141a is formed with a conical-diameter protruding surface 141aa having a spiral portion 141b at the center. The spiral portion 141b is formed by a ridge or a recess that spirally extends radially outward from the center of the opposing surface 141a and the protruding surface 141aa. In this swirl flow generation unit 114, the opposing surface 141 a of the fixing member 141 is opposed to the assist gas injection nozzle 133, and the gap between the outer peripheral edge and the assist gas injection nozzle 133 serves as an injection port 133 a for injecting the assist gas G. The workpiece 160 is formed in a ring shape that opens to the entire circumference of the inner circumferential surface. The swirl flow generation unit 114 is supported in the tube of the assist gas injection nozzle 133 so as not to hinder the flow of the assist gas G, and extends from the support member 184a toward the tip of the assist gas injection nozzle 133. The support rod 184b is supported at the tip of the assist gas injection nozzle 133.

回収機構１１５は、加工対象物１６０から溶融された溶融物を回収する。回収機構１１５は、受け部１５１と、吸引ライン１５２と、吸引ポンプ１５３と、を有する。受け部１５１は、レーザ照射ヘッド１２３の移動方向１７０の下流側に配置されている。受け部１５１は、加工時に加工対象物１６０の近傍に配置されている。吸引ライン１５２は、受け部１５１と吸引ポンプ１５３に接続されている。吸引ポンプ１５３は、吸引ライン１５２を介して受け部１５１の空気を吸引する。回収機構１１５は、受け部１５１の空気を吸引ポンプ１５３で吸引することで、受け部１５１内の物質を吸引し、回収する。 The recovery mechanism 115 recovers the melted material from the workpiece 160. The recovery mechanism 115 includes a receiving portion 151, a suction line 152, and a suction pump 153. The receiving portion 151 is disposed on the downstream side in the moving direction 170 of the laser irradiation head 123. The receiving portion 151 is disposed in the vicinity of the workpiece 160 during processing. The suction line 152 is connected to the receiving portion 151 and the suction pump 153. The suction pump 153 sucks the air in the receiving portion 151 through the suction line 152. The collection mechanism 115 sucks and collects the substance in the receiving portion 151 by sucking the air in the receiving portion 151 with the suction pump 153.

回収機構１１５は、受け部１５１が、加工対象物１６０の内周面に沿って加工対象物１６０の管内部に挿入されて加工対象物１６０の管状に沿って延在する筒状に形成され、その内部にアシストガス供給装置１１３のアシストガス供給ライン１３２が挿入される。受け部１５１は、レーザ照射装置１１２に対面する位置に開口して配置される。 The collection mechanism 115 is formed in a cylindrical shape in which the receiving portion 151 is inserted into the tube of the workpiece 160 along the inner peripheral surface of the workpiece 160 and extends along the tubular shape of the workpiece 160. The assist gas supply line 132 of the assist gas supply apparatus 113 is inserted in the inside. The receiving part 151 is arranged to open at a position facing the laser irradiation device 112.

制御装置１１６は、マニピュレータ１１１、レーザ照射装置１１２、アシストガス供給装置１１３及び回収機構１１５の動作を制御する。 The control device 116 controls operations of the manipulator 111, the laser irradiation device 112, the assist gas supply device 113, and the recovery mechanism 115.

ここで、レーザ照射ヘッド１２３、アシストガス噴射ノズル１３３、受け部１５１は、相対的な位置関係が固定されている。このため、マニピュレータ１１１は、レーザ照射ヘッド１２３を移動させることで、レーザ照射装置１１２によるレーザＬの照射方向及び照射位置、アシストガス噴射ノズル１３３によるアシストガスの供給方向及び供給位置、受け部１５１の位置を、一体に移動させることができる。 Here, the relative positional relationship of the laser irradiation head 123, the assist gas injection nozzle 133, and the receiving portion 151 is fixed. For this reason, the manipulator 111 moves the laser irradiation head 123 so that the laser irradiation direction and irradiation position of the laser L by the laser irradiation device 112, the supply direction and supply position of the assist gas by the assist gas injection nozzle 133, and the receiving unit 151 The position can be moved together.

このレーザ表面加工装置１１０は、図１１に示すように、アシストガス噴射ノズル１３３からアシストガスＧを加工対象物１６０の内周面に噴射しつつ、レーザ照射ヘッド１２３からレーザＬを加工対象物１６０の内周面に照射する。アシストガスＧは、加工対象物１６０のレーザＬが照射されているリング状の照射領域Ｌａに向けて噴射される。加工対象物１６０は、レーザＬが照射される位置が加熱され、溶融し、一部が溶融物１６４となる。溶融物１６４は、アシストガスＧにより吹き飛ばれる。アシストガスＧで吹き飛ばされた溶融物１６４は、移動方向１７０の下流側に移動して受け部１５１に回収される。レーザ表面加工装置１１０は、マニピュレータ１１１でレーザ照射ヘッド１２３、アシストガス噴射ノズル１３３、受け部１５１を移動方向１７０に移動させつつ、加工対象物１６０の内周面を溶融し、溶融物１６４を生成し、溶融物１６４をアシストガスＧで吹き飛ばし、受け部１５１で回収することで、加工対象物１６０の内周面の一部を除去する。 As shown in FIG. 11, the laser surface processing apparatus 110 sprays the laser L from the laser irradiation head 123 while ejecting the assist gas G from the assist gas spray nozzle 133 onto the inner peripheral surface of the work target 160. Irradiate the inner peripheral surface. The assist gas G is injected toward the ring-shaped irradiation region La where the laser L of the workpiece 160 is irradiated. The processing object 160 is heated and melted at a position irradiated with the laser L, and a part thereof becomes a melt 164. The melt 164 is blown off by the assist gas G. The melt 164 blown off by the assist gas G moves to the downstream side in the moving direction 170 and is collected in the receiving portion 151. The laser surface processing apparatus 110 melts the inner peripheral surface of the workpiece 160 while moving the laser irradiation head 123, the assist gas injection nozzle 133, and the receiving portion 151 in the movement direction 170 with the manipulator 111, thereby generating a melt 164. Then, the melt 164 is blown off with the assist gas G and collected by the receiving portion 151, whereby a part of the inner peripheral surface of the workpiece 160 is removed.

ここで、アシストガス供給装置１１３は、加工対象物１６０にある溶融物１６４の表面張力の２倍以上の衝突力で加工対象物１６０にアシストガスＧを噴射する。衝突力Ｆｉ［Ｎ］は、アシストガス流速ｖ［ｍ／ｓ］、アシストガス密度ρ［ｋｇ/ｍ^３］、有効アシストガス流量Ｑ［ｍ^３/ｓ］、レーザ照射幅Ｌ［ｍ］、有効幅ｂ［ｍ］に基づいて下記式で算出する。

Here, the assist gas supply device 113 injects the assist gas G onto the workpiece 160 with a collision force that is twice or more the surface tension of the melt 164 in the workpiece 160. The collision force Fi [N] is the assist gas flow velocity v [m / s], the assist gas density ρ [kg / m ³ ], the effective assist gas flow rate Q [m ³ / s], the laser irradiation width L [m], and the effective Based on the width b [m], the following formula is used.

これにより、溶融層の底部、つまり溶融物１６４と加工対象物１６０の境界を露出させるもしくは残存する溶融層厚を極力小さくすることができ、レーザＬによる加工を効率よく行うことができる。 As a result, the bottom of the molten layer, that is, the boundary between the melt 164 and the workpiece 160 can be exposed, or the remaining melt layer thickness can be reduced as much as possible, and processing by the laser L can be performed efficiently.

本実施形態のレーザ表面加工装置１１０は、旋回流発生部１１４を有する。従って、アシストガス噴射ノズル１３３から噴射されるアシストガスＧは、加工対象物１６０の管の中央から径方向外側（放射方向）に向かって旋回流となって加工対象物１６０の内周面に至る。これにより、アシストガスＧの旋回成分により吹き飛ばした溶融物１６４を巻き込むようにして受け部１５１内に運ぶことになる。この結果、受け部１５１の開口部に溶融物１６４が堆積することを防止できる。しかも、溶融物１６４を加工対象物１６０の内周面から除去し易くすることができる。この結果、レーザにより溶融された溶融物の回収効率を向上することができる。 The laser surface processing apparatus 110 according to the present embodiment includes a swirl flow generation unit 114. Therefore, the assist gas G injected from the assist gas injection nozzle 133 becomes a swirling flow from the center of the pipe of the workpiece 160 toward the radially outer side (radial direction) and reaches the inner peripheral surface of the workpiece 160. . Thereby, the melt 164 blown off by the swirl component of the assist gas G is carried into the receiving portion 151 so as to be involved. As a result, the melt 164 can be prevented from being deposited in the opening of the receiving portion 151. Moreover, the melt 164 can be easily removed from the inner peripheral surface of the workpiece 160. As a result, the recovery efficiency of the melt melted by the laser can be improved.

図１３は、実施形態２に係るレーザ表面加工装置の他の例を模式的に示す概略構成図である。図１４は、図１３に示すレーザ表面加工装置のノズル周辺を示す正面図である。 FIG. 13 is a schematic configuration diagram schematically illustrating another example of the laser surface processing apparatus according to the second embodiment. FIG. 14 is a front view showing the periphery of the nozzle of the laser surface processing apparatus shown in FIG.

図１３および図１４に示すレーザ表面加工装置１１０は、図１１および図１２に示す上述したレーザ表面加工装置１１０に対し、アシストガス噴射ノズル２３３および旋回流発生部２１４の構成が異なる。従って、図１３および図１４に示すレーザ表面加工装置１１０の説明において、図１１および図１２に示す上述したレーザ表面加工装置１１０と同等部分には同一の符号を付して説明を省略する。 The laser surface processing apparatus 110 shown in FIGS. 13 and 14 differs from the laser surface processing apparatus 110 shown in FIGS. 11 and 12 in the configuration of the assist gas injection nozzle 233 and the swirl flow generation unit 214. Therefore, in the description of the laser surface processing apparatus 110 shown in FIGS. 13 and 14, the same reference numerals are given to the same parts as those of the laser surface processing apparatus 110 shown in FIGS.

アシストガス噴射ノズル２３３は、レーザ照射ヘッド１２３の周り囲んでレーザ照射ヘッド１２３に取り付けられ、レーザ照射ヘッド１２３から照射されるレーザＬのリング状に合わせてアシストガスＧを噴射するようにリング状に形成されている。アシストガス噴射ノズル２３３は、レーザＬのリング状に向けてアシストガスＧを噴射する噴射口２３３ａが設けられている。 The assist gas injection nozzle 233 is attached to the laser irradiation head 123 so as to surround the laser irradiation head 123, and in a ring shape so as to inject the assist gas G in accordance with the ring shape of the laser L irradiated from the laser irradiation head 123. Is formed. The assist gas injection nozzle 233 is provided with an injection port 233a for injecting the assist gas G toward the ring shape of the laser L.

旋回流発生部２１４は、リング状に形成されたアシストガス噴射ノズル２３３の内面に設けられた螺旋部をなす。螺旋部は、アシストガス噴射ノズル２３３の内面において噴射口２３３ａに向けて螺旋状に延在する凸条または凹条により形成される。 The swirl flow generating part 214 forms a spiral part provided on the inner surface of the assist gas injection nozzle 233 formed in a ring shape. The spiral portion is formed by a ridge or a groove that extends spirally toward the injection port 233a on the inner surface of the assist gas injection nozzle 233.

レーザ表面加工装置１１０は、図１３に示すように、アシストガス噴射ノズル２３３からアシストガスＧを加工対象物１６０の内周面に噴射しつつ、レーザ照射ヘッド１２３からレーザＬを加工対象物１６０の内周面に照射する。アシストガスＧは、加工対象物１６０のレーザＬが照射されているリング状の照射領域Ｌａに向けて噴射される。加工対象物１６０は、レーザＬが照射される位置が加熱され、溶融し、一部が溶融物１６４となる。溶融物１６４は、アシストガスＧにより吹き飛ばれる。アシストガスＧで吹き飛ばされた溶融物１６４は、移動方向１７０の下流側に移動して受け部１５１に回収される。レーザ表面加工装置１１０は、マニピュレータ１１１でレーザ照射ヘッド１２３、アシストガス噴射ノズル２３３、受け部１５１を移動方向１７０に移動させつつ、加工対象物１６０の内周面を溶融し、溶融物１６４を生成し、溶融物１６４をアシストガスＧで吹き飛ばし、受け部１５１で回収することで、加工対象物１６０の内周面の一部を除去する。 As shown in FIG. 13, the laser surface processing apparatus 110 sprays the laser L from the laser irradiation head 123 on the processing object 160 while injecting the assist gas G from the assist gas injection nozzle 233 onto the inner peripheral surface of the processing object 160. Irradiate the inner peripheral surface. The assist gas G is injected toward the ring-shaped irradiation region La where the laser L of the workpiece 160 is irradiated. The processing object 160 is heated and melted at a position irradiated with the laser L, and a part thereof becomes a melt 164. The melt 164 is blown off by the assist gas G. The melt 164 blown off by the assist gas G moves to the downstream side in the moving direction 170 and is collected in the receiving portion 151. The laser surface processing apparatus 110 melts the inner peripheral surface of the workpiece 160 while moving the laser irradiation head 123, the assist gas injection nozzle 233, and the receiving portion 151 in the movement direction 170 by the manipulator 111, thereby generating a melt 164. Then, the melt 164 is blown off with the assist gas G and collected by the receiving portion 151, whereby a part of the inner peripheral surface of the workpiece 160 is removed.

図１３および図１４に示すレーザ表面加工装置１１０は、旋回流発生部２１４を有する。従って、アシストガス噴射ノズル２３３から噴射されるアシストガスＧは、加工対象物１６０の管の内周面に沿ってリング状に噴射されると共に、当該リング状を渦巻きとする旋回流となって加工対象物１６０の内周面に至る。これにより、アシストガスＧの旋回成分により吹き飛ばした溶融物１６４を巻き込むようにして受け部１５１内に運ぶことになる。この結果、受け部１５１の開口部に溶融物１６４が堆積することを防止できる。しかも、溶融物１６４を加工対象物１６０の内周面から除去し易くすることができる。この結果、レーザにより溶融された溶融物の回収効率を向上することができる。 The laser surface processing apparatus 110 shown in FIGS. 13 and 14 has a swirl flow generator 214. Therefore, the assist gas G injected from the assist gas injection nozzle 233 is injected in a ring shape along the inner peripheral surface of the pipe of the workpiece 160 and processed as a swirl flow having the ring shape as a spiral. It reaches the inner peripheral surface of the object 160. Thereby, the melt 164 blown off by the swirl component of the assist gas G is carried into the receiving portion 151 so as to be involved. As a result, the melt 164 can be prevented from being deposited in the opening of the receiving portion 151. Moreover, the melt 164 can be easily removed from the inner peripheral surface of the workpiece 160. As a result, the recovery efficiency of the melt melted by the laser can be improved.

図１５および図１６は、実施形態２に係るレーザ表面加工装置の他の例を模式的に示す概略構成図である。図１７は、図１５および図１６に示すレーザ表面加工装置の回収機構を示す縦断面図である。 15 and 16 are schematic configuration diagrams schematically illustrating another example of the laser surface processing apparatus according to the second embodiment. FIG. 17 is a longitudinal sectional view showing a recovery mechanism of the laser surface processing apparatus shown in FIGS. 15 and 16.

図１５に示すレーザ表面加工装置１１０は、図１１に示す上述したレーザ表面加工装置１１０に対し、回収機構１１５の受け部１５１の構成が異なる。また、同様に図１６に示すレーザ表面加工装置１１０は、図１３に示す上述したレーザ表面加工装置１１０に対し、回収機構１１５の受け部１５１の構成が異なる。従って、図１５および図１６に示すレーザ表面加工装置１１０の説明において、図１１および図１３に示す上述したレーザ表面加工装置１１０と同等部分には同一の符号を付して説明を省略する。 The laser surface processing apparatus 110 shown in FIG. 15 is different from the laser surface processing apparatus 110 shown in FIG. 11 in the configuration of the receiving portion 151 of the recovery mechanism 115. Similarly, the laser surface processing apparatus 110 shown in FIG. 16 differs from the laser surface processing apparatus 110 shown in FIG. 13 in the configuration of the receiving portion 151 of the recovery mechanism 115. Therefore, in the description of the laser surface processing apparatus 110 shown in FIGS. 15 and 16, the same parts as those of the above-described laser surface processing apparatus 110 shown in FIGS.

回収機構１１５の受け部１５１は、旋回流発生部３１４を有する。旋回流発生部３１４は、筒状に形成された受け部１５１の筒の内周面に設けられた螺旋部をなす。螺旋部は、受け部１５１の筒の延在方向に沿って螺旋状に延在する凸条または凹条により形成される。 The receiving part 151 of the recovery mechanism 115 has a swirl flow generating part 314. The swirling flow generating part 314 forms a spiral part provided on the inner peripheral surface of the cylinder of the receiving part 151 formed in a cylindrical shape. The spiral portion is formed by a protrusion or a recess that extends in a spiral shape along the extending direction of the cylinder of the receiving portion 151.

このレーザ表面加工装置１１０は、図１５および図１６に示すように、アシストガス噴射ノズル１３３，２３３からアシストガスＧを加工対象物１６０の内周面に噴射しつつ、レーザ照射ヘッド１２３からレーザＬを加工対象物１６０の内周面に照射する。アシストガスＧは、加工対象物１６０のレーザＬが照射されているリング状の照射領域Ｌａに向けて噴射される。加工対象物１６０は、レーザＬが照射される位置が加熱され、溶融し、一部が溶融物１６４となる。溶融物１６４は、アシストガスＧにより吹き飛ばれる。アシストガスＧで吹き飛ばされた溶融物１６４は、移動方向１７０の下流側に移動して受け部１５１に回収される。レーザ表面加工装置１１０は、マニピュレータ１１１でレーザ照射ヘッド１２３、アシストガス噴射ノズル１３３，２３３、受け部１５１を移動方向１７０に移動させつつ、加工対象物１６０の内周面を溶融し、溶融物１６４を生成し、溶融物１６４をアシストガスＧで吹き飛ばし、受け部１５１で回収することで、加工対象物１６０の内周面の一部を除去する。 As shown in FIGS. 15 and 16, the laser surface processing apparatus 110 ejects the assist gas G from the assist gas injection nozzles 133 and 233 onto the inner peripheral surface of the workpiece 160 while the laser L from the laser irradiation head 123. Is irradiated on the inner peripheral surface of the workpiece 160. The assist gas G is injected toward the ring-shaped irradiation region La where the laser L of the workpiece 160 is irradiated. The processing object 160 is heated and melted at a position irradiated with the laser L, and a part thereof becomes a melt 164. The melt 164 is blown off by the assist gas G. The melt 164 blown off by the assist gas G moves to the downstream side in the moving direction 170 and is collected in the receiving portion 151. The laser surface processing apparatus 110 melts the inner peripheral surface of the workpiece 160 while moving the laser irradiation head 123, the assist gas injection nozzles 133 and 233, and the receiving portion 151 in the movement direction 170 with the manipulator 111, and the melt 164. , The melt 164 is blown off with the assist gas G, and collected by the receiving portion 151, whereby a part of the inner peripheral surface of the workpiece 160 is removed.

図１５および図１６に示すレーザ表面加工装置１１０は、旋回流発生部３１４を有する。従って、アシストガス噴射ノズル２３３から噴射されるアシストガスＧは、加工対象物１６０の管の内周面に沿ってリング状に噴射されると共に、当該リング状を渦巻きとする旋回流となって加工対象物１６０の内周面に至る。これにより、アシストガスＧの旋回成分により吹き飛ばした溶融物１６４を巻き込むようにして受け部１５１内に運ぶことになる。この結果、受け部１５１の開口部に溶融物１６４が堆積することを防止できる。しかも、溶融物１６４を加工対象物１６０の内周面から除去し易くすることができる。この結果、レーザにより溶融された溶融物の回収効率を向上することができる。 The laser surface processing apparatus 110 shown in FIGS. 15 and 16 has a swirl flow generator 314. Therefore, the assist gas G injected from the assist gas injection nozzle 233 is injected in a ring shape along the inner peripheral surface of the pipe of the workpiece 160 and processed as a swirl flow having the ring shape as a spiral. It reaches the inner peripheral surface of the object 160. Thereby, the melt 164 blown off by the swirl component of the assist gas G is carried into the receiving portion 151 so as to be involved. As a result, the melt 164 can be prevented from being deposited in the opening of the receiving portion 151. Moreover, the melt 164 can be easily removed from the inner peripheral surface of the workpiece 160. As a result, the recovery efficiency of the melt melted by the laser can be improved.

また、図１５から図１７に示すようにレーザ表面加工装置１１０は、回収機構１１５の受け部１５１に旋回流発生部３１４を有する。従って、受け部１５１において溶融物１６４を回収する気流が旋回流となって溶融物１６４を巻き込むようにして受け部１５１内を通過することになる。この結果、受け部１５１内に溶融物１６４が堆積することを防止できる。そして、レーザにより溶融された溶融物の回収効率を向上することができる。 Further, as shown in FIGS. 15 to 17, the laser surface processing apparatus 110 includes a swirl flow generation unit 314 in the receiving unit 151 of the recovery mechanism 115. Accordingly, the air flow for collecting the melt 164 in the receiving portion 151 becomes a swirling flow and passes through the receiving portion 151 so as to entrain the melt 164. As a result, it is possible to prevent the melt 164 from being deposited in the receiving portion 151. And the collection | recovery efficiency of the molten material fuse | melted with the laser can be improved.

図１８および図１９は、実施形態２に係るレーザ表面加工装置の他の例を模式的に示す概略構成図である。 18 and 19 are schematic configuration diagrams schematically showing another example of the laser surface processing apparatus according to the second embodiment.

図１８に示すレーザ表面加工装置１１０は、図１１に示す上述したレーザ表面加工装置１１０に対し、旋回流発生部１１４が設けられておらず、回収機構１１５の受け部１５１の構成が異なる。また、同様に図１９に示すレーザ表面加工装置１１０は、図１３に示す上述したレーザ表面加工装置１１０に対し、旋回流発生部２１４が設けられておらず、回収機構１１５の受け部１５１の構成が異なる。従って、図１８および図１９に示すレーザ表面加工装置１１０の説明において、図１１および図１３に示す上述したレーザ表面加工装置１１０と同等部分には同一の符号を付して説明を省略する。 The laser surface processing apparatus 110 illustrated in FIG. 18 is different from the laser surface processing apparatus 110 illustrated in FIG. 11 in that the swirl flow generation unit 114 is not provided and the configuration of the receiving unit 151 of the recovery mechanism 115 is different. Similarly, the laser surface processing apparatus 110 shown in FIG. 19 is not provided with the swirl flow generation unit 214 as compared with the laser surface processing apparatus 110 shown in FIG. 13, and the configuration of the receiving part 151 of the recovery mechanism 115. Is different. Therefore, in the description of the laser surface processing apparatus 110 shown in FIGS. 18 and 19, the same parts as those of the laser surface processing apparatus 110 shown in FIGS.

回収機構１１５の受け部１５１は、旋回流発生部３１４を有する。旋回流発生部３１４は、筒状に形成された受け部１５１の筒の内周面に設けられた螺旋部をなす。螺旋部は、受け部１５１の筒の延在方向に沿って螺旋状に延在する凸条または凹条により形成される（図１７参照）。 The receiving part 151 of the recovery mechanism 115 has a swirl flow generating part 314. The swirling flow generating part 314 forms a spiral part provided on the inner peripheral surface of the cylinder of the receiving part 151 formed in a cylindrical shape. The spiral portion is formed by a ridge or recess extending in a spiral shape along the extending direction of the cylinder of the receiving portion 151 (see FIG. 17).

このレーザ表面加工装置１１０は、図１８および図１９に示すように、アシストガス噴射ノズル１３３，２３３からアシストガスＧを加工対象物１６０の内周面に噴射しつつ、レーザ照射ヘッド１２３からレーザＬを加工対象物１６０の内周面に照射する。アシストガスＧは、加工対象物１６０のレーザＬが照射されているリング状の照射領域Ｌａに向けて噴射される。加工対象物１６０は、レーザＬが照射される位置が加熱され、溶融し、一部が溶融物１６４となる。溶融物１６４は、アシストガスＧにより吹き飛ばれる。アシストガスＧで吹き飛ばされた溶融物１６４は、移動方向１７０の下流側に移動して受け部１５１に回収される。レーザ表面加工装置１１０は、マニピュレータ１１１でレーザ照射ヘッド１２３、アシストガス噴射ノズル１３３，２３３、受け部１５１を移動方向１７０に移動させつつ、加工対象物１６０の内周面を溶融し、溶融物１６４を生成し、溶融物１６４をアシストガスＧで吹き飛ばし、受け部１５１で回収することで、加工対象物１６０の内周面の一部を除去する。 As shown in FIGS. 18 and 19, the laser surface processing apparatus 110 ejects the assist gas G from the assist gas injection nozzles 133 and 233 onto the inner peripheral surface of the workpiece 160 while the laser L from the laser irradiation head 123. Is irradiated on the inner peripheral surface of the workpiece 160. The assist gas G is injected toward the ring-shaped irradiation region La where the laser L of the workpiece 160 is irradiated. The processing object 160 is heated and melted at a position irradiated with the laser L, and a part thereof becomes a melt 164. The melt 164 is blown off by the assist gas G. The melt 164 blown off by the assist gas G moves to the downstream side in the moving direction 170 and is collected in the receiving portion 151. The laser surface processing apparatus 110 melts the inner peripheral surface of the workpiece 160 while moving the laser irradiation head 123, the assist gas injection nozzles 133 and 233, and the receiving portion 151 in the movement direction 170 with the manipulator 111, and the melt 164. , The melt 164 is blown off with the assist gas G, and collected by the receiving portion 151, whereby a part of the inner peripheral surface of the workpiece 160 is removed.

図１８および図１９に示すレーザ表面加工装置１１０は、回収機構１１５の受け部１５１に旋回流発生部３１４を有する。従って、受け部１５１において溶融物１６４を回収する気流が旋回流となって溶融物１６４を巻き込むようにして受け部１５１内を通過することになる。この結果、受け部１５１内に溶融物１６４が堆積することを防止できる。そして、レーザにより溶融された溶融物の回収効率を向上することができる。 The laser surface processing apparatus 110 shown in FIGS. 18 and 19 has a swirl flow generator 314 in the receiving part 151 of the recovery mechanism 115. Accordingly, the air flow for collecting the melt 164 in the receiving portion 151 becomes a swirling flow and passes through the receiving portion 151 so as to entrain the melt 164. As a result, it is possible to prevent the melt 164 from being deposited in the receiving portion 151. And the collection | recovery efficiency of the molten material fuse | melted with the laser can be improved.

１０レーザ表面加工装置
１１マニピュレータ（移動機構）
１２レーザ照射装置
１３アシストガス供給装置
１４補助アシストガス供給装置
１５回収機構
１６制御装置
１８支持フレーム
２１レーザ発振器
２２伝送ケーブル
２３レーザ照射ヘッド
３１アシストガス供給部
３２アシストガス供給ライン
３３アシストガス供給ヘッド
３３ａアシストガス噴射ノズル
３３ｂ補助アシストガス噴射ノズル
４８支持部材
５１受け部
５２吸引ライン
５３吸引ポンプ
６０加工対象物
６４溶融物
７０移動方向
１１０レーザ表面加工装置
１１１マニピュレータ（移動機構）
１１２レーザ照射装置
１１３アシストガス供給装置
１１４旋回流発生部
１１５回収機構
１１６制御装置
１２１レーザ発振器
１２２伝送ケーブル
１２３レーザ照射ヘッド
１３１アシストガス供給部
１３２アシストガス供給ライン
１３３アシストガス噴射ノズル
１３３ａ噴射口
１４１固定部材
１４１ａ対向面
１４１ａａ突面
１４１ｂ螺旋部
１４８ａ支持部材
１４８ｂ支持棒
１５１受け部
１５２吸引ライン
１５３吸引ポンプ
１６０加工対象物
１６４溶融物
１７０移動方向
２１４旋回流発生部
２３３アシストガス噴射ノズル
２３３ａ噴射口
３１４旋回流発生部
Ｇアシストガス
Ｇ１アシストガス
Ｇ１ｃアシストガス中心線
Ｇ２補助アシストガス
Ｌレーザ光（レーザ） 10 Laser surface processing equipment 11 Manipulator (movement mechanism)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 Laser irradiation apparatus 13 Assist gas supply apparatus 14 Auxiliary assist gas supply apparatus 15 Recovery mechanism 16 Control apparatus 18 Support frame 21 Laser oscillator 22 Transmission cable 23 Laser irradiation head 31 Assist gas supply part 32 Assist gas supply line 33 Assist gas supply head 33a Assist gas injection nozzle 33b Auxiliary assist gas injection nozzle 48 Support member 51 Receiving part 52 Suction line 53 Suction pump 60 Processing object 64 Melt 70 Moving direction 110 Laser surface processing apparatus 111 Manipulator (moving mechanism)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 112 Laser irradiation apparatus 113 Assist gas supply apparatus 114 Swirling flow generation part 115 Recovery mechanism 116 Control apparatus 121 Laser oscillator 122 Transmission cable 123 Laser irradiation head 131 Assist gas supply part 132 Assist gas supply line 133 Assist gas injection nozzle 133a Injection port 141 Fixed Member 141a Opposing surface 141aa Protruding surface 141b Spiral part 148a Supporting member 148b Supporting rod 151 Receiving part 152 Suction line 153 Suction pump 160 Workpiece 164 Melt 170 Moving direction 214 Swirl flow generating part 233 Assist gas injection nozzle 233a Injection port 314 Flow generator G Assist gas G1 Assist gas G1c Assist gas center line G2 Auxiliary assist gas L Laser light (laser)

Claims

A laser irradiation device for irradiating a workpiece with a laser;
An assist gas supply device having an assist gas injection nozzle for injecting an assist gas toward an irradiation region where the laser of the workpiece is irradiated;
An auxiliary assist gas supply device having an auxiliary assist gas injection nozzle for injecting an auxiliary assist gas from a side portion of the assist gas supplied by the assist gas supply device toward the irradiation region;
A moving mechanism for relatively moving the laser irradiation device and the workpiece;
A recovery mechanism for recovering the object to be melted by irradiation with a laser;
Have
The laser surface processing apparatus, wherein the auxiliary assist gas injection nozzle is arranged in a direction intersecting with a direction of the assist gas injection nozzle.

Assist gas injection by the assist gas injection nozzle with respect to the position where the assist gas injection nozzle is disposed at the side of the assist gas injection nozzle with the assist gas injection nozzle being at the center. 2. The laser surface processing apparatus according to claim 1, wherein the auxiliary assist gas injection nozzle is disposed along a plane extending downstream in the direction.

Assist gas injection by the assist gas injection nozzle with respect to the position where the assist gas injection nozzle is disposed at both sides of the assist gas injection nozzle with the assist gas injection nozzle as a center. The laser surface processing apparatus according to claim 1, wherein the auxiliary assist gas injection nozzle is disposed along a curved surface projecting downstream in the direction.

4. The laser surface processing apparatus according to claim 2, wherein the laser irradiation device matches a shape of a laser irradiation region with a shape along the arrangement of the nozzles. 5.

A laser irradiation device that irradiates a laser in a ring shape along an inner peripheral surface of a workpiece to be tubularly extended;
An assist gas supply device for supplying an assist gas to an irradiation region irradiated with the laser of the workpiece;
A moving mechanism for relatively moving the laser irradiation device and the workpiece in a tubular extending direction;
A recovery mechanism for recovering the object to be melted by irradiation with a laser;
A laser surface processing apparatus comprising: a swirl flow generating unit that generates a swirl flow in the assist gas along the laser irradiated in a ring shape.

The assist gas supply device has an assist gas injection nozzle that injects an assist gas from the center of the laser irradiated in a ring shape,
The swirl flow generating portion includes a disk-shaped fixing member having a facing surface facing the assist gas injection nozzle, and a spiral portion provided radially outward from the center of the facing surface of the fixing member. The laser surface processing apparatus according to claim 5.

The assist gas supply device has a ring-shaped assist gas injection nozzle that injects an assist gas in accordance with the ring shape of the laser,
The laser surface processing apparatus according to claim 5, wherein the swirl flow generation unit has a spiral portion provided on an inner surface of the assist gas injection nozzle.

The recovery mechanism is formed in a cylindrical shape in which an opening is provided in accordance with the ring shape of the laser and extends along the tubular extending direction of the workpiece.
The laser surface processing apparatus according to any one of claims 5 to 7, wherein the swirl flow generation unit includes a spiral portion provided on an inner peripheral surface of a cylinder of the recovery mechanism.