JP2587895Y2 - 回転式レーザトーチ - Google Patents
回転式レーザトーチInfo
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- JP2587895Y2 JP2587895Y2 JP1993000854U JP85493U JP2587895Y2 JP 2587895 Y2 JP2587895 Y2 JP 2587895Y2 JP 1993000854 U JP1993000854 U JP 1993000854U JP 85493 U JP85493 U JP 85493U JP 2587895 Y2 JP2587895 Y2 JP 2587895Y2
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- torch
- laser
- cooling
- pipe
- cylindrical
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は、筒状のケーシングの先
端に回転自在に筒状のトーチを設け、そのトーチ内に、
ケーシングを挿通して設けられた光ファイバからのレー
ザ光を出射するレーザ出射手段を設けるとともにそのレ
ーザ出射光をケーシングの軸心に対して直交する方向に
反射する反射ミラーを設け、かつ、そのトーチにレーザ
光の出射口を形成した回転式レーザトーチに関する。
端に回転自在に筒状のトーチを設け、そのトーチ内に、
ケーシングを挿通して設けられた光ファイバからのレー
ザ光を出射するレーザ出射手段を設けるとともにそのレ
ーザ出射光をケーシングの軸心に対して直交する方向に
反射する反射ミラーを設け、かつ、そのトーチにレーザ
光の出射口を形成した回転式レーザトーチに関する。
【0002】
【従来の技術】原子炉に用いられる小口径配管は、その
交換が容易でないため耐蝕性を向上させることで寿命を
延長させる必要がある。そのため内側表面を改質(表面
改質)することが行われている。また、この種の配管は
多数本近接した状態で配置されており、溶接を行う際に
は外部からの溶接が容易でないため配管の内側から継手
部にレーザ光を照射することが行われている。これらの
表面改質や溶接(内面溶接)には回転式レーザトーチが
用いられる。
交換が容易でないため耐蝕性を向上させることで寿命を
延長させる必要がある。そのため内側表面を改質(表面
改質)することが行われている。また、この種の配管は
多数本近接した状態で配置されており、溶接を行う際に
は外部からの溶接が容易でないため配管の内側から継手
部にレーザ光を照射することが行われている。これらの
表面改質や溶接(内面溶接)には回転式レーザトーチが
用いられる。
【0003】図8は従来のこの種の回転式レーザトーチ
の概念図である。
の概念図である。
【0004】図に示すように、回転式レーザトーチは、
主に光ファイバ1から出射するレーザ光(YAGレーザ
光等)を集光レンズ2で集光するとともに軸心に直交す
る方向に反射ミラー3で照射するトーチ4と、トーチ4
を回転可能に支持するケーシング5と、トーチ4の軸心
と同軸なケーシング5内に設けられ、減速機6を介して
トーチ4を回転するモータ7とで形成されている。
主に光ファイバ1から出射するレーザ光(YAGレーザ
光等)を集光レンズ2で集光するとともに軸心に直交す
る方向に反射ミラー3で照射するトーチ4と、トーチ4
を回転可能に支持するケーシング5と、トーチ4の軸心
と同軸なケーシング5内に設けられ、減速機6を介して
トーチ4を回転するモータ7とで形成されている。
【0005】このような回転式レーザトーチを、原子炉
の配管内に挿入してレーザ照射させるとともに回転及び
配管の軸方向に前進させて内面溶接或いは表面改質を行
っている。
の配管内に挿入してレーザ照射させるとともに回転及び
配管の軸方向に前進させて内面溶接或いは表面改質を行
っている。
【0006】
【考案が解決しようとする課題】ところで、この回転式
レーザトーチは、長時間レーザ光を出射させると、反射
ミラーにレーザ光のスポットが照射された部分が発熱す
ることにより溶けて表面に荒れ(くもり)が生じて反射
率が低下し、内面溶接や表面改質が不完全になってしま
う。反射ミラーにくもりが生じたときは交換しなければ
ならないが、反射ミラーの交換作業は非常に面倒であ
る。
レーザトーチは、長時間レーザ光を出射させると、反射
ミラーにレーザ光のスポットが照射された部分が発熱す
ることにより溶けて表面に荒れ(くもり)が生じて反射
率が低下し、内面溶接や表面改質が不完全になってしま
う。反射ミラーにくもりが生じたときは交換しなければ
ならないが、反射ミラーの交換作業は非常に面倒であ
る。
【0007】そこでこのようなくもりを防止するため反
射ミラーを冷却する必要がある。反射ミラーの冷却には
水冷式が最も効果的ではあるが、原子炉用の配管の外径
は30〜40mm程度と細いため、配管内に挿入される
トーチは配管の内径よりさらに細く形成しなければなら
ない。しかもトーチは回転するようになっているので、
このようなトーチに設けられた反射ミラーに冷却水を供
給し、かつその冷却水を排水するのは非常に困難であ
る。
射ミラーを冷却する必要がある。反射ミラーの冷却には
水冷式が最も効果的ではあるが、原子炉用の配管の外径
は30〜40mm程度と細いため、配管内に挿入される
トーチは配管の内径よりさらに細く形成しなければなら
ない。しかもトーチは回転するようになっているので、
このようなトーチに設けられた反射ミラーに冷却水を供
給し、かつその冷却水を排水するのは非常に困難であ
る。
【0008】そのため、配管の表面改質や内面溶接する
ときは反射ミラーにくもりが生じないように一定時間ご
とにレーザ光の出射を停止して反射ミラーが自然冷却に
よって温度が低下するまで待機することが行われてい
た。
ときは反射ミラーにくもりが生じないように一定時間ご
とにレーザ光の出射を停止して反射ミラーが自然冷却に
よって温度が低下するまで待機することが行われてい
た。
【0009】しかしながら、自然冷却によって温度が低
下するまで待機するのは非常に時間がかかり作業能率が
悪化してしまう。
下するまで待機するのは非常に時間がかかり作業能率が
悪化してしまう。
【0010】そこで、本考案の目的は、上記課題を解決
し、レーザ光を長時間連続照射してもくもりが発生しな
い反射ミラーを備えた回転式レーザトーチを提供するこ
とにある。
し、レーザ光を長時間連続照射してもくもりが発生しな
い反射ミラーを備えた回転式レーザトーチを提供するこ
とにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本考案は、筒状のケーシングの先端に回転自在に筒状
のトーチを設け、そのトーチ内に、筒状のケーシングを
挿通して設けられた光ファイバからのレーザ光を出射す
るレーザ出射手段を設けるとともにそのレーザ光をケー
シングの軸心に対して略直交する方向に反射する反射ミ
ラーを設け、かつ、そのトーチにレーザ光の出射窓を形
成した回転式レーザトーチにおいて、反射ミラーを、ト
ーチ先端に嵌合した無酸素銅からなる金属円柱の下部を
斜めに切断した鏡面で形成し、かつ、その金属円柱の外
周に冷却フィンを形成し、さらにケーシング及び冷却フ
ィンに冷却ガスを流す冷却通路を形成したものである。
に本考案は、筒状のケーシングの先端に回転自在に筒状
のトーチを設け、そのトーチ内に、筒状のケーシングを
挿通して設けられた光ファイバからのレーザ光を出射す
るレーザ出射手段を設けるとともにそのレーザ光をケー
シングの軸心に対して略直交する方向に反射する反射ミ
ラーを設け、かつ、そのトーチにレーザ光の出射窓を形
成した回転式レーザトーチにおいて、反射ミラーを、ト
ーチ先端に嵌合した無酸素銅からなる金属円柱の下部を
斜めに切断した鏡面で形成し、かつ、その金属円柱の外
周に冷却フィンを形成し、さらにケーシング及び冷却フ
ィンに冷却ガスを流す冷却通路を形成したものである。
【0012】
【作用】上記構成によれば、反射ミラーを、トーチ先端
に嵌合した金属円柱の下部を斜めに切断した鏡面で形成
したので、反射ミラーの熱容量が増大して温度上昇速度
が低下し反射ミラーが過熱されるのが抑制される。金属
円柱の材質には無酸素銅を用いたので、レーザ光が照射
されるときの熱による酸化が防止される。金属円柱の外
周に冷却フィンを形成したので表面積が増加し冷却効果
が向上する。ケーシング及び冷却フィンに冷却通路を形
成したので、冷却ガスを、回転するトーチ内に供給する
ことができる。従って反射ミラーが冷却されてくもりの
発生が防止され、長時間トーチからレーザ光を出射する
ことができる。
に嵌合した金属円柱の下部を斜めに切断した鏡面で形成
したので、反射ミラーの熱容量が増大して温度上昇速度
が低下し反射ミラーが過熱されるのが抑制される。金属
円柱の材質には無酸素銅を用いたので、レーザ光が照射
されるときの熱による酸化が防止される。金属円柱の外
周に冷却フィンを形成したので表面積が増加し冷却効果
が向上する。ケーシング及び冷却フィンに冷却通路を形
成したので、冷却ガスを、回転するトーチ内に供給する
ことができる。従って反射ミラーが冷却されてくもりの
発生が防止され、長時間トーチからレーザ光を出射する
ことができる。
【0013】
【実施例】以下、本考案の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。
て詳述する。
【0014】図2〜図5は本考案の回転式レーザトーチ
の一実施例の概略図であり、図2は筒状のトーチ上部を
示し、図3はトーチ下部と筒状のケーシング上部との連
結部を示し、図4(a)はモータおよびその平面図を示
し、同図(b)は同図(a)のD−D線矢視図を示し、
図5はスリップリング部、筒状のケーシング底部および
周辺装置を示している。尚、説明を簡単にするため、ト
ーチ等の回転系は右下がりの斜線で示され、筒状のケー
シング等の固定系は右上がりの斜線で示されている。
の一実施例の概略図であり、図2は筒状のトーチ上部を
示し、図3はトーチ下部と筒状のケーシング上部との連
結部を示し、図4(a)はモータおよびその平面図を示
し、同図(b)は同図(a)のD−D線矢視図を示し、
図5はスリップリング部、筒状のケーシング底部および
周辺装置を示している。尚、説明を簡単にするため、ト
ーチ等の回転系は右下がりの斜線で示され、筒状のケー
シング等の固定系は右上がりの斜線で示されている。
【0015】図2において、Xは本実施例の回転式レー
ザトーチが挿入される小口径配管である。筒状のトーチ
10はトーチ上部10aおよびトーチ下部10bからな
っている。トーチ上部10aは、筒状部材10cと、筒
状部材10c内に設けられトーチ上部10aの軸心と同
軸かつ上側方向にレーザ光を出射する光ファイバ11
と、光ファイバ11から出射するレーザ光の光軸L1 上
に設けられそのレーザ光を集光する集光レンズ13a、
13bと、集光レンズ13a、13bの出射側に設けら
れ集光されたレーザ光を、トーチ上部10aの光軸L1
と略垂直な方向に反射する反射ミラー14が形成された
金属円柱15と、反射ミラー14からの反射レーザ光を
透過させるように筒状部材10cの側面に形成された出
射窓16とを有している。
ザトーチが挿入される小口径配管である。筒状のトーチ
10はトーチ上部10aおよびトーチ下部10bからな
っている。トーチ上部10aは、筒状部材10cと、筒
状部材10c内に設けられトーチ上部10aの軸心と同
軸かつ上側方向にレーザ光を出射する光ファイバ11
と、光ファイバ11から出射するレーザ光の光軸L1 上
に設けられそのレーザ光を集光する集光レンズ13a、
13bと、集光レンズ13a、13bの出射側に設けら
れ集光されたレーザ光を、トーチ上部10aの光軸L1
と略垂直な方向に反射する反射ミラー14が形成された
金属円柱15と、反射ミラー14からの反射レーザ光を
透過させるように筒状部材10cの側面に形成された出
射窓16とを有している。
【0016】金属円柱15内には、レーザ光が反射ミラ
ー14で反射したときに生じる熱により加熱しているか
否かを監視するための熱電対17が設けられている。筒
状部材10cの外部には、出射窓16を透過した後小口
径配管X内で乱反射したレーザ光L2 を受光することに
より、光ファイバ11からレーザ光が正常に出射されて
いるか否かを監視するためのフォトセンサ18が設けら
れている。
ー14で反射したときに生じる熱により加熱しているか
否かを監視するための熱電対17が設けられている。筒
状部材10cの外部には、出射窓16を透過した後小口
径配管X内で乱反射したレーザ光L2 を受光することに
より、光ファイバ11からレーザ光が正常に出射されて
いるか否かを監視するためのフォトセンサ18が設けら
れている。
【0017】光ファイバ11は、保護パイプ19内に収
納されており、この保護パイプ19は、ベアリング20
を介して筒状部材21に支持されており、筒状部材21
は筒状流路22を介して筒状部材10cに固定されてい
る。従って、トーチ10の回転力が保護パイプ19に伝
達されることなく、かつ、保護パイプ19がトーチ10
の軸心位置に固定された状態に保持されるようになって
いる。
納されており、この保護パイプ19は、ベアリング20
を介して筒状部材21に支持されており、筒状部材21
は筒状流路22を介して筒状部材10cに固定されてい
る。従って、トーチ10の回転力が保護パイプ19に伝
達されることなく、かつ、保護パイプ19がトーチ10
の軸心位置に固定された状態に保持されるようになって
いる。
【0018】光ファイバ11および保護パイプ19の先
端部(上部)には、レーザ光の光軸L1 が回転軸と一致
するように保持するとともにレーザ出射手段としての光
ファイバ保持部23が設けられている。
端部(上部)には、レーザ光の光軸L1 が回転軸と一致
するように保持するとともにレーザ出射手段としての光
ファイバ保持部23が設けられている。
【0019】筒状流路22の下部には円柱体10aaが
設けられ、この円柱体10aaには、光軸L1 と同軸か
つ保護パイプ19の外径より大きな内径を有する軸孔1
0abが形成されている。保護パイプ19はこの軸孔1
0abを貫通している。
設けられ、この円柱体10aaには、光軸L1 と同軸か
つ保護パイプ19の外径より大きな内径を有する軸孔1
0abが形成されている。保護パイプ19はこの軸孔1
0abを貫通している。
【0020】円柱体10aaには、光軸L1 と同軸の中
空回転軸24が一体的に形成されているとともに、筒状
部材25が、光軸L1 と同軸かつ中空回転軸24の外側
に筒状部材10cと一体的に形成されている。
空回転軸24が一体的に形成されているとともに、筒状
部材25が、光軸L1 と同軸かつ中空回転軸24の外側
に筒状部材10cと一体的に形成されている。
【0021】中空回転軸24には保護パイプ19が挿通
されて収納されている。この中空回転軸24の内径は、
例えば軸孔10abと同一の内径を有しており、保護パ
イプ19の外壁と中空回転軸24の内壁との間の隙間に
はガスが通過できるようになっている。すなわち、トー
チ下部10bは、中空回転軸24と筒状部材25からな
る二重管構造を有している。筒状部材25内には冷却ガ
スを通過させるための通路25aが形成されている。筒
状部材25の下端部には貫通口25bが形成されてい
る。
されて収納されている。この中空回転軸24の内径は、
例えば軸孔10abと同一の内径を有しており、保護パ
イプ19の外壁と中空回転軸24の内壁との間の隙間に
はガスが通過できるようになっている。すなわち、トー
チ下部10bは、中空回転軸24と筒状部材25からな
る二重管構造を有している。筒状部材25内には冷却ガ
スを通過させるための通路25aが形成されている。筒
状部材25の下端部には貫通口25bが形成されてい
る。
【0022】一方、図2および図3に示すように、中空
回転軸24は光軸L1 と同軸の筒状部材26内に貫通し
て設けられており、筒状部材25はベアリング27およ
びリング状のシール28を介して筒状ケーシングの一部
としての筒状部材29内に設けられている。筒状部材2
6の上端部の外壁と筒状部材25の内壁との間にはリン
グ状のシール30が設けられている。これら両筒状部材
26、29は、光軸L1 と同軸かつ二重管構造を有して
おり、軸孔31を有する円柱体32と一体的に形成され
ている。軸孔31は、光軸L1 と同軸かつ筒状部材26
の内径と同一の内径を有している。さらに円柱体32に
は冷却ガスを通過させるための通路32aが形成されて
いる。通路32aの上側の開口は筒状部材25と筒状部
材26との間の隙間に位置している。
回転軸24は光軸L1 と同軸の筒状部材26内に貫通し
て設けられており、筒状部材25はベアリング27およ
びリング状のシール28を介して筒状ケーシングの一部
としての筒状部材29内に設けられている。筒状部材2
6の上端部の外壁と筒状部材25の内壁との間にはリン
グ状のシール30が設けられている。これら両筒状部材
26、29は、光軸L1 と同軸かつ二重管構造を有して
おり、軸孔31を有する円柱体32と一体的に形成され
ている。軸孔31は、光軸L1 と同軸かつ筒状部材26
の内径と同一の内径を有している。さらに円柱体32に
は冷却ガスを通過させるための通路32aが形成されて
いる。通路32aの上側の開口は筒状部材25と筒状部
材26との間の隙間に位置している。
【0023】筒状部材25の下端と円柱体32との間に
は軸受33が設けられ、軸孔31の内壁と中空回転軸2
4との間にはベアリング34が設けられており、中空回
転軸24と筒状部材25とが回転可能になっている。従
って、これら筒状部材25、26、29、ベアリング2
7およびシール30で連結部が形成されている。
は軸受33が設けられ、軸孔31の内壁と中空回転軸2
4との間にはベアリング34が設けられており、中空回
転軸24と筒状部材25とが回転可能になっている。従
って、これら筒状部材25、26、29、ベアリング2
7およびシール30で連結部が形成されている。
【0024】円柱体32の底面には、光軸L1 と同軸の
筒状のケーシングの一部としての筒状部材35が一体的
に形成されており、通路32aは後述する冷却ガスパイ
プ49に連通している。
筒状のケーシングの一部としての筒状部材35が一体的
に形成されており、通路32aは後述する冷却ガスパイ
プ49に連通している。
【0025】図4(a)および同図(a)のD−D矢視
図である同図(b)において、円柱状部材35内には、
中空回転軸24と保護パイプ19との間にアシストガス
を通過させるための接続通路36と、中空回転軸24と
同軸の軸孔38とが形成された円柱状部材39が設けら
れている。接続通路36は後述するアシストガスパイプ
48に連通して接続されている。円柱状部材39には中
空回転軸24の下端部がブッシュ40、41を介して回
転可能に貫通して設けられている。中空回転軸24には
接続通路36に対向する位置に、径方向に貫通口24a
が形成されている。
図である同図(b)において、円柱状部材35内には、
中空回転軸24と保護パイプ19との間にアシストガス
を通過させるための接続通路36と、中空回転軸24と
同軸の軸孔38とが形成された円柱状部材39が設けら
れている。接続通路36は後述するアシストガスパイプ
48に連通して接続されている。円柱状部材39には中
空回転軸24の下端部がブッシュ40、41を介して回
転可能に貫通して設けられている。中空回転軸24には
接続通路36に対向する位置に、径方向に貫通口24a
が形成されている。
【0026】中空回転軸24の下端部と保護パイプ19
との間には、保護パイプ19と中空回転軸24との間を
通過するアシストガスが漏れるのを防止するためのブッ
シュ42が設けられている。尚、ブッシュ40、41も
アシストガスが漏れるのを防止する。
との間には、保護パイプ19と中空回転軸24との間を
通過するアシストガスが漏れるのを防止するためのブッ
シュ42が設けられている。尚、ブッシュ40、41も
アシストガスが漏れるのを防止する。
【0027】中空回転軸24は、継手43を介して、筒
状部材35内に設けられた減速ギヤの中空かつ保護パイ
プ19と同軸の中空の出力軸45に接続されている。減
速ギヤの下側には、減速ギヤの中空の入力軸に接続され
保護パイプ19と同軸の中空回転軸46を有するモータ
47が設けられている。このモータ47の外周部にはア
シストガスパイプ48および冷却ガスパイプ49を貫通
させるための貫通口47a、47bおよび47cが保護
パイプ19と平行に形成されている。
状部材35内に設けられた減速ギヤの中空かつ保護パイ
プ19と同軸の中空の出力軸45に接続されている。減
速ギヤの下側には、減速ギヤの中空の入力軸に接続され
保護パイプ19と同軸の中空回転軸46を有するモータ
47が設けられている。このモータ47の外周部にはア
シストガスパイプ48および冷却ガスパイプ49を貫通
させるための貫通口47a、47bおよび47cが保護
パイプ19と平行に形成されている。
【0028】図5において、筒状部材35内にはスリッ
プリング50が設けられており、これはトーチ10等の
回転系に設けられた熱電対17およびフォトセンサ18
からの信号線(破線で示す)17a、17b、18a、
18bに電気的に接続するものである。
プリング50が設けられており、これはトーチ10等の
回転系に設けられた熱電対17およびフォトセンサ18
からの信号線(破線で示す)17a、17b、18a、
18bに電気的に接続するものである。
【0029】筒状部材35の底壁35aにおいて、アシ
ストガスパイプ48はアシストガス供給装置51に接続
され、冷却ガスパイプ49は冷却ガス供給装置52に接
続されている。保護パイプ19はシール部材35bを介
して底壁35aに回転可能に接続されている。保護パイ
プ19内に収容された光ファイバ11はレーザ発振装置
53に接続され、スリップリング50からの信号線は測
定装置54にそれぞれ接続されている。
ストガスパイプ48はアシストガス供給装置51に接続
され、冷却ガスパイプ49は冷却ガス供給装置52に接
続されている。保護パイプ19はシール部材35bを介
して底壁35aに回転可能に接続されている。保護パイ
プ19内に収容された光ファイバ11はレーザ発振装置
53に接続され、スリップリング50からの信号線は測
定装置54にそれぞれ接続されている。
【0030】図1(a)は図2(a)に示した回転式レ
ーザトーチに用いられる反射ミラーが形成された金属円
柱の平面図であり、図1(b)はその側面の部分断面図
である。
ーザトーチに用いられる反射ミラーが形成された金属円
柱の平面図であり、図1(b)はその側面の部分断面図
である。
【0031】同図(a)および(b)に示すように、金
属円柱15の下部には斜めに切断されて鏡面加工された
反射ミラー14が形成されており、その金属円柱15の
中間部の外周には複数の冷却フィン15aが形成されて
いる。冷却フィン15aの外径は金属円柱15の外径よ
り小さくなっており、トーチ上部10aとの間に冷却ガ
スの流路15bを形成するようになっており、レーザ光
によって加熱された反射ミラー14の表面を均一に冷却
するようになっている。冷却フィン15aの枚数、厚
さ、幅及び冷却ガスの流量等は、金属円柱15が過剰に
冷却されることなく、かつ、反射ミラー14の表面が均
一に冷却されるように設定されている。
属円柱15の下部には斜めに切断されて鏡面加工された
反射ミラー14が形成されており、その金属円柱15の
中間部の外周には複数の冷却フィン15aが形成されて
いる。冷却フィン15aの外径は金属円柱15の外径よ
り小さくなっており、トーチ上部10aとの間に冷却ガ
スの流路15bを形成するようになっており、レーザ光
によって加熱された反射ミラー14の表面を均一に冷却
するようになっている。冷却フィン15aの枚数、厚
さ、幅及び冷却ガスの流量等は、金属円柱15が過剰に
冷却されることなく、かつ、反射ミラー14の表面が均
一に冷却されるように設定されている。
【0032】金属円柱15は、その下側端面を軸心に対
して約45°〜55°の傾斜面となるように加工し、こ
の傾斜面を鏡面加工することにより反射ミラー14とし
ている。そして集光レンズ13a、13bを透過したレ
ーザ光を反射ミラー14で反射させて小口径配管Xの内
面に向かわせるようになっている。この金属円柱15
は、トーチ上部10aの内面に嵌合する外径寸法を有し
ており、トーチ上部10aの壁面を貫通して形成された
反射ミラー取り付け孔15cに挿入されたボルト55に
よって固定されている。金属円柱15の材質には無酸素
銅が好ましい。これはレーザ光が照射されるときの熱に
よる酸化の防止に効果があるためである。
して約45°〜55°の傾斜面となるように加工し、こ
の傾斜面を鏡面加工することにより反射ミラー14とし
ている。そして集光レンズ13a、13bを透過したレ
ーザ光を反射ミラー14で反射させて小口径配管Xの内
面に向かわせるようになっている。この金属円柱15
は、トーチ上部10aの内面に嵌合する外径寸法を有し
ており、トーチ上部10aの壁面を貫通して形成された
反射ミラー取り付け孔15cに挿入されたボルト55に
よって固定されている。金属円柱15の材質には無酸素
銅が好ましい。これはレーザ光が照射されるときの熱に
よる酸化の防止に効果があるためである。
【0033】また、金属円柱15の上端周辺部には、冷
却ガスをトーチ上部10aから小口径配管X内に排出す
るための排出口15dが形成されており、この排出口1
5dは冷却フィン15aとトーチ上部10aの内壁とが
形成する流路15bに連通するようになっている。
却ガスをトーチ上部10aから小口径配管X内に排出す
るための排出口15dが形成されており、この排出口1
5dは冷却フィン15aとトーチ上部10aの内壁とが
形成する流路15bに連通するようになっている。
【0034】さらに金属円柱15の上端の中心部には、
熱電対17を押し付けボルト56用のネジ孔15eが形
成されており、このネジ孔15eは熱電対17の先端部
を挿入するための挿入孔15fと底部で連通している。
熱電対17を押し付けボルト56用のネジ孔15eが形
成されており、このネジ孔15eは熱電対17の先端部
を挿入するための挿入孔15fと底部で連通している。
【0035】ここで、図6は図2の回転式レーザトーチ
におけるA−A線断面図であり、図7はB−B線断面図
である。
におけるA−A線断面図であり、図7はB−B線断面図
である。
【0036】図6および図7に示すように、トーチ10
aの壁面内には壁内供給路57が紙面に垂直な方向に形
成されている。この壁内供給路57は筒状部材25に形
成された通路25aに連通するように形成されている。
aの壁面内には壁内供給路57が紙面に垂直な方向に形
成されている。この壁内供給路57は筒状部材25に形
成された通路25aに連通するように形成されている。
【0037】トーチ10及び筒状ケーシングの一部とし
ての筒状部材35には、両者を貫通して、金属円柱15
に形成された冷却フィン15aの近傍に、冷却ガスとし
ての不活性ガス(好ましくはヘリウムガス)を挿通させ
る冷却ガス通路及びアシストガスを挿通させるアシスト
ガス通路が形成されている。
ての筒状部材35には、両者を貫通して、金属円柱15
に形成された冷却フィン15aの近傍に、冷却ガスとし
ての不活性ガス(好ましくはヘリウムガス)を挿通させ
る冷却ガス通路及びアシストガスを挿通させるアシスト
ガス通路が形成されている。
【0038】冷却ガス通路は、図2〜図7に示すよう
に、筒状部材35の後端から冷却ガスを円柱体32まで
導く冷却ガスパイプ49と、円柱体32に形成された通
路32aと、貫通口25bと、通路25aと、壁内供給
路57と、流路15bと、排出口15dとからなってい
る。
に、筒状部材35の後端から冷却ガスを円柱体32まで
導く冷却ガスパイプ49と、円柱体32に形成された通
路32aと、貫通口25bと、通路25aと、壁内供給
路57と、流路15bと、排出口15dとからなってい
る。
【0039】アシストガス通路は、アシストガスパイプ
48と、接続通路36と、貫通口24aと、軸孔10a
bと保護パイプ19との間の隙間と、筒状流路22と、
筒状部材10cと筒状部材21との間の隙間と、集光レ
ンズ13a、13bと筒状部材10cとの間の隙間と、
出射窓16とからなっている。
48と、接続通路36と、貫通口24aと、軸孔10a
bと保護パイプ19との間の隙間と、筒状流路22と、
筒状部材10cと筒状部材21との間の隙間と、集光レ
ンズ13a、13bと筒状部材10cとの間の隙間と、
出射窓16とからなっている。
【0040】従って、冷却ガス供給装置52から冷却ガ
スを筒状部材35内の冷却ガスパイプ49に供給する
と、冷却ガスは、実線矢印Gcの方向に、冷却ガスパイ
プ49、通路32a、貫通口25b、通路25a、壁内
供給路57、流路15bを通って排出口15dから小口
径配管X内に排出される。
スを筒状部材35内の冷却ガスパイプ49に供給する
と、冷却ガスは、実線矢印Gcの方向に、冷却ガスパイ
プ49、通路32a、貫通口25b、通路25a、壁内
供給路57、流路15bを通って排出口15dから小口
径配管X内に排出される。
【0041】また、アシストガス供給装置51からアシ
ストガスを筒状部材35内のアシストガスパイプ48に
供給すると、アシストガスは、破線矢印Gaの方向に、
アシストガスパイプ48、接続通路、貫通口24a、軸
孔10abと保護パイプ19との間の隙間、筒状流路2
2、筒状部材10cと筒状部材21との間の隙間、集光
レンズ13a、13bと筒状部材10cとの間の隙間を
通って出射窓16から小口径配管X内に排出される。
ストガスを筒状部材35内のアシストガスパイプ48に
供給すると、アシストガスは、破線矢印Gaの方向に、
アシストガスパイプ48、接続通路、貫通口24a、軸
孔10abと保護パイプ19との間の隙間、筒状流路2
2、筒状部材10cと筒状部材21との間の隙間、集光
レンズ13a、13bと筒状部材10cとの間の隙間を
通って出射窓16から小口径配管X内に排出される。
【0042】尚、アシストガス及び冷却ガスはいずれも
不活性ガス(好ましくはヘリウムガス)であってレーザ
光が照射されるレンズ支持筒及びトーチの内壁表面を流
通させることにより、内壁面の冷却及び酸化防止を図る
ものである。冷却ガスの流量は約50〜150リッター
/分程度である。
不活性ガス(好ましくはヘリウムガス)であってレーザ
光が照射されるレンズ支持筒及びトーチの内壁表面を流
通させることにより、内壁面の冷却及び酸化防止を図る
ものである。冷却ガスの流量は約50〜150リッター
/分程度である。
【0043】このような回転式レーザトーチを原子炉の
パイプ内に挿入してレーザ発振器53からレーザ光を光
ファイバに入射し、トーチ10の出射窓16から出射さ
せるとともに回転及び前進(上昇)させることにより内
面溶接或いは表面改質を行うことができる。
パイプ内に挿入してレーザ発振器53からレーザ光を光
ファイバに入射し、トーチ10の出射窓16から出射さ
せるとともに回転及び前進(上昇)させることにより内
面溶接或いは表面改質を行うことができる。
【0044】次に実施例の作用を述べる。
【0045】反射ミラー14を、トーチ上部10aの先
端に嵌合した金属円柱15の下部を斜めに切断して形成
したので、反射ミラー14の熱容量が増大して温度上昇
速度が低下し金属円柱15の加熱が抑制される。金属円
柱15の外周に冷却フィン15aを形成したので表面積
が増加し冷却効果が向上する。またトーチ10、筒状部
材35内および金属円柱15に冷却通路を形成したの
で、冷却ガスを、回転するトーチ10内に供給すること
ができる。従って反射ミラー14が冷却されてくもりの
発生が防止され、トーチ10からレーザ光を長時間にわ
たって出射することができる。
端に嵌合した金属円柱15の下部を斜めに切断して形成
したので、反射ミラー14の熱容量が増大して温度上昇
速度が低下し金属円柱15の加熱が抑制される。金属円
柱15の外周に冷却フィン15aを形成したので表面積
が増加し冷却効果が向上する。またトーチ10、筒状部
材35内および金属円柱15に冷却通路を形成したの
で、冷却ガスを、回転するトーチ10内に供給すること
ができる。従って反射ミラー14が冷却されてくもりの
発生が防止され、トーチ10からレーザ光を長時間にわ
たって出射することができる。
【0046】以上において、本実施例によれば反射ミラ
ーを、トーチ先端に嵌合した金属円柱の下部を斜めに切
断して形成し、かつその金属円柱の外周に冷却フィンを
形成し、さらにケーシング(筒状部材)及び冷却フィン
に冷却ガスを流す冷却通路を形成したので、レーザ光を
長時間連続照射してもくもりが発生しない反射ミラーを
備えた回転式レーザトーチを実現することができる。
ーを、トーチ先端に嵌合した金属円柱の下部を斜めに切
断して形成し、かつその金属円柱の外周に冷却フィンを
形成し、さらにケーシング(筒状部材)及び冷却フィン
に冷却ガスを流す冷却通路を形成したので、レーザ光を
長時間連続照射してもくもりが発生しない反射ミラーを
備えた回転式レーザトーチを実現することができる。
【0047】尚、本実施例では冷却フィンは層状に形成
されているが、これに限定されるものではなく冷却フィ
ンを螺旋状に形成してもよい。また、排出口の数も図で
は4個であるがこれに限定されるものではない。
されているが、これに限定されるものではなく冷却フィ
ンを螺旋状に形成してもよい。また、排出口の数も図で
は4個であるがこれに限定されるものではない。
【0048】
【考案の効果】以上要するに本考案によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
な優れた効果を発揮する。
【0049】(1) 内面溶接や表面改質を行うときレーザ
光の照射を一定時間ごとに停止することがなくなり作業
能率が向上する。
光の照射を一定時間ごとに停止することがなくなり作業
能率が向上する。
【0050】(2) 反射ミラーのくもりが防止できる。
【図1】(a)は本考案の回転式レーザトーチに用いら
れる反射ミラーが形成された金属円柱の平面図であり、
(b)はその側面の部分断面図である。
れる反射ミラーが形成された金属円柱の平面図であり、
(b)はその側面の部分断面図である。
【図2】本考案の回転式レーザトーチのトーチ上部を示
す図である。
す図である。
【図3】トーチ下部と筒状のケーシング上部との連結部
を示す図である。
を示す図である。
【図4】(a)はモータおよびその平面図を示し、
(b)は(a)のD−D矢視図を示す図である。
(b)は(a)のD−D矢視図を示す図である。
【図5】スリップリング部、筒状のケーシング底部およ
び周辺装置を示している。
び周辺装置を示している。
【図6】図2に示した回転式レーザトーチにおけるA−
A線断面図である。
A線断面図である。
【図7】図2に示した回転式レーザトーチにおけるB−
B線断面図である。
B線断面図である。
【図8】従来のこの種の回転式レーザトーチの概念図で
ある。
ある。
10a トーチ上部 14 反射ミラー 15 金属円柱 15a 冷却フィン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 森重 徳男 神奈川県横浜市磯子区新中原町1番地 石川島播磨重工業株式会社 技術研究所 内 (72)考案者 入沢 敏夫 神奈川県横浜市磯子区新中原町1番地 石川島播磨重工業株式会社 技術研究所 内 (56)参考文献 特表 平5−509040(JP,A) 実開 平4−33478(JP,U) 国際公開92/3249(WO,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B23K 26/00 - 26/18
Claims (1)
- 【請求項1】 筒状のケーシングの先端に回転自在に筒
状のトーチを設け、そのトーチ内に、前記筒状のケーシ
ングを挿通して設けられた光ファイバからのレーザ光を
出射するレーザ出射手段を設けるとともにそのレーザ光
をケーシングの軸心に対して略直交する方向に反射する
反射ミラーを設け、かつ、そのトーチにレーザ光の出射
窓を形成した回転式レーザトーチにおいて、上記反射ミ
ラーを、トーチ先端に嵌合した無酸素銅からなる金属円
柱の下部を斜めに切断した鏡面で形成し、かつ、その金
属円柱の外周に冷却フィンを形成し、さらに上記ケーシ
ング及び上記冷却フィンに冷却ガスを流す冷却通路を形
成したことを特徴とする回転式レーザトーチ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1993000854U JP2587895Y2 (ja) | 1993-01-18 | 1993-01-18 | 回転式レーザトーチ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1993000854U JP2587895Y2 (ja) | 1993-01-18 | 1993-01-18 | 回転式レーザトーチ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0661381U JPH0661381U (ja) | 1994-08-30 |
JP2587895Y2 true JP2587895Y2 (ja) | 1998-12-24 |
Family
ID=11485239
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1993000854U Expired - Lifetime JP2587895Y2 (ja) | 1993-01-18 | 1993-01-18 | 回転式レーザトーチ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2587895Y2 (ja) |
-
1993
- 1993-01-18 JP JP1993000854U patent/JP2587895Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0661381U (ja) | 1994-08-30 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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