JP3684680B2 - Laser irradiation torch - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザ照射トーチに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、配管等の管材の内面に生じた腐食等に起因する凹損部を補修する手段として、レーザクラッド工法が実施されている。
【0003】
図3はレーザクラッド工法に用いるレーザ照射トーチの一例を示すもので、1は中空構造の芯出し金具であり、芯出し金具1の内部には、その先端部側(図3のB側)から基端部側(図3のA側)の外方へ延びる光ファイバ2が挿通されており、該光ファイバ2の基端部には、レーザ光3を発振するYAGレーザ発振器4が接続されるようになっている。
【0004】
芯出し金具1の基端部(図3に示すA側端部)には、内面を補修すべき配管等の管材5に挿入可能なフランジ6が設けられ、芯出し金具1の先端部(図3に示すB側端部)には、前記の光ファイバ2によって搬送されてきたレーザ光3を外部へ出射させるためのレーザ出射口7が形成されている。
【0005】
また、芯出し金具1のフランジ6の基端部寄りの部分には、筒状のスペーサ8が遊嵌され、該スペーサ8は、基端部(図3に示すA側)の近傍をベアリング9を介して保持部材10に回転可能に内嵌・支持されている。
【0006】
11はモータ支持部材であり、該モータ支持部材11は、先に述べたフランジ6及び保持部材10と、ロッド13によって一体的に連結されており、前記のスペーサ8の先端部(図3に示すB側)の近傍をベアリング12を介して回転可能に支持している。
【0007】
14はスパーギヤであり、該スパーギヤ14は、前記のスペーサ8の先端部に同軸に固着されている。
【0008】
15は回転用サーボモータであり、該回転用サーボモータ15は、その出力軸16が前記の芯出し金具1と平行になるようにモータ支持部材11に固定されている。
【0009】
また、回転用サーボモータ15の出力軸16には、前記のスパーギヤ14と噛み合うようにピニオン17が取り付けられている。
【0010】
18は回転筒であり、該回転筒18は、前記の芯出し金具1の先端部寄りの部分に対して遊嵌され且つ基端部(図3のA側端部)が前記のスパーギヤ14に締結されており、前記の回転用サーボモータ15の回転力が、ピニオン17、スパーギヤ14を介して回転筒18に伝達されるようになっている。
【0011】
この回転筒18の外周壁の先端部(図3のA側端部)寄りに位置する部分には、開口19が穿設されている。
【0012】
20は中空構造の回転支持部材であり、該回転支持部材20は、前記の回転筒18の内部に同軸に配置され且つ芯出し金具1の先端部にベアリング21,22を介して回転可能に外嵌されている。
【0013】
また、回転支持部材20の基端部(図3のA側端部)は、前記回転筒18に対して固定されており、芯出し金具1を中心として回転筒18とともに周方向に回転し得るようになっている。
【0014】
23は集光筒であり、該集光筒23は、前記の回転筒18の内部に同軸に配置され且つ回転支持部材20の先端部(図3のB側端部)に固着されており、集光筒23の内部には、前記のレーザ出射口7から出射されるレーザ光3を集光するための集光レンズ24a,24bが配置されている。
【0015】
この集光レンズ24a,24bは、各集光レンズ24a,24bに外嵌された環状のレンズ枠25a,25bを介して集光筒23に取り付けられている。
【0016】
26は反射ミラーであり、該反射ミラー26は、前記の集光レンズ24a,24bによって集光されるレーザ光3を反射して前記の回転筒18に設けられている開口19から外部へ向って出射するように、回転筒18の内部の先端部(図3のB側端部)寄りの部分に配置されている。
【0017】
なお、図中、27はクロム、ニッケル、鉄、モリブデンのペースト状金属粉末であり、該ペースト状金属粉末27は、腐食等に起因する凹損部28を被覆するように管材5の内面に遠隔操作で塗布されている。
【0018】
以下、図3に示すレーザ照射トーチを用いて管材5の内面に生じた凹損部28を発見し補修する手順を説明する。
【0019】
マニプレータ等の遠隔操作装置によって管材5の内面の凹損部28にペースト状金属粉末27を略均一に塗布したうえ、レーザ照射トーチを管材5にその双方の軸心が一致するように挿入する。
【0020】
このとき、回転用サーボモータ15を回動させると、出力軸16の回動がピニオン17、スパーギヤ14を介して回転筒18に伝達され、該回転筒18が周方向に回動することにより開口19の位置が管材5の周方向に変位する。
【0021】
次いで、光ファイバ2の基端部にYAGレーザ発振器4を接続し、開口19がペースト状金属粉末27を塗布した凹損部28と対峙するように、回転筒18を回動させた後、YAGレーザ発振器4を作動させる。
【0022】
YAGレーザ発振器4を作動させると、該YAGレーザ発振器4から発振されるレーザ光3が、光ファイバ2、集光レンズ24a,24b、反射ミラー26、開口19を経てペースト状金属粉末27に対して照射され、このレーザ光3によりペースト状金属粉末27が溶融する。
【0023】
更に、ペースト状金属粉末27を溶融させた後、YAGレーザ発振器4の作動を停止させると、溶融した金属が凹損部28を覆うように管材5の内面に一体的に凝固し、これにより凹損部28が補修される。
【0024】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図3に示すレーザ照射トーチを用いて上述したようなレーザクラッド工法による管材5の補修作業を連続して行うと、レーザ光3により集光レンズ24a,24b及び反射ミラー26が昇温され、これら集光レンズ24a,24b及び反射ミラー26の熱膨張によってレーザ光3のビーム形状が変形する。
【0025】
管材5に塗布したペースト状金属粉末27に照射されるべきレーザ光3のビーム形状が変形すると、該レーザ光3の光強度分布が不均一になって、ペースト状金属粉末27が溶融することにより管材5の内面に形成される金属被覆層に溶け込み不足や外観不良が生じることがある。
【0026】
本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、長時間にわたってレーザ光を出射させても集光レンズや反射ミラーに熱膨張が生じないレーザ照射トーチを提供することを目的としている。
【0027】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のレーザ照射トーチでは、先端近傍側部に開口を有するトーチ本体と、該トーチ本体の内部に配置され且つトーチ本体の基端部から内部に入射するレーザ光を集光する2枚の集光レンズと、これら集光レンズごとに設けられ且つ互いに間隙をおくようにトーチ本体に内接して集光レンズを支持するレンズ枠と、トーチ本体の先端内部に配置され且つ集光レンズにより集光されるレーザ光を反射して前記の開口からトーチ本体の外部へ出射させる反射ミラーと、トーチ本体の内部において集光レンズが設けられている部分よりも基端部寄りに位置する部分に連通する冷却ガス供給管とを備え、各レンズ支持枠にレーザ光軸方向に貫通する冷却ガス流路を設ける。
【0028】
本発明のレーザ照射トーチにおいては、冷却ガス供給管からトーチ本体の集光レンズが設けられている部分よりも基端部寄りの部分に供給された冷却ガスが、集光レンズの外周部とトーチ本体の内周部との間に設けられた冷却ガス流路を流通する間に集光レンズを冷却し、さらにトーチ本体の内部を上昇してトーチ本体の開口から外部へ流出する間に反射ミラーに接近して反射ミラーを冷却する。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【0030】
図1及び図2は本発明のレーザ照射トーチの実施の形態の一例を示すものであり、図中、図3と同一の符号を付した部分は同一物を表している。
【0031】
図1及び図2に示すレーザ照射トーチにおいては、回転筒18の内部の集光レンズ24a,24bが設けられている部分よりも基端部(図1のA側)寄りに位置する部分に、冷却ガス供給管路29を連通させ、前記の集光レンズ24a,24bの外周部と集光筒23の内周部との間に冷却ガス流路30を設けている。
【0032】
冷却ガス供給管路29は、回転筒18の外部から回転筒18及び集光筒23の周壁を貫通し且つ集光筒23の内部の集光レンズ24a,24bが設けられている部分よりも集光筒23の基端部(図1のA側)寄りに位置する部分へ連通する冷却ガス供給路31と、回転筒18の外周に開口する前記冷却ガス供給路31の一端に連結された冷却ガス供給管本体32とによって構成されている。
【0033】
冷却ガス供給管本体32は、回転筒18の回転を阻害しないように、回転筒18の回転に追随し得る可撓性と長さの余裕度とを備えている。
【0034】
また、冷却ガス供給管本体32の基端部には、冷却ガス供給源(図示せず)が接続されており、この冷却ガス供給源から送出される冷却ガス(図1の矢印a)が冷却ガス供給管本体32及び冷却ガス供給路31を経て、集光筒23の内部に供給されるようになっている。
【0035】
冷却ガス流路30は、集光レンズ24a,24bを集光筒23に支持しているレンズ枠25a,25bに、集光レンズ24a,24bの周方向に等間隔に位置し且つレンズ枠25a,25bを厚さ方向に貫通するように穿設されており、この冷却ガス流路30によって、集光筒23の内部における集光レンズ24aの下方空間から集光レンズ24a,24bの間の空間、及び集光レンズ24a,24bの間の空間から集光レンズ24bの上方空間へと冷却ガスaが流通し得るようになっている。
【0036】
次に作動について説明する。
【0037】
YAGレーザ発振器4から発振されるレーザ光3を、光ファイバ2、集光レンズ24a,24b、反射ミラー26を介してペースト状金属粉末27に対して照射する際には、冷却ガス供給源から冷却ガス供給管路29の冷却ガス供給管本体32及び冷却ガス供給路31を介して集光筒23の内部の集光レンズ24aが設けられている部分よりも基端部寄りの部分(集光レンズ24aの下方空間)へアルゴン(Ar)、ヘリウム(He)、二酸化炭素(CO2)等を冷却ガスaとして供給する。
【0038】
集光筒23の内部に供給される冷却ガスaは、集光レンズ24aの下方空間から集光レンズ24a外周のレンズ枠25aに設けられた冷却ガス流路30を通過して集光レンズ24a,24bの間の空間へ流入し、集光レンズ24a,24bの間の空間から集光レンズ24bの外周のレンズ枠25bに設けられた冷却ガス流路30を通過して集光レンズ24bの上方空間へ流出する。
【0039】
このとき、上述したように集光筒23の内部を流通する冷却ガスaによって、集光レンズ24a,24bが冷却される。
【0040】
さらに、冷却ガスaは、回転筒18の内部を上昇して回転筒18の先端部寄りに穿設された開口19から外部へ流出する際に反射ミラー26に沿って流れ、この冷却ガスaによって、反射ミラー26が冷却される。
【0041】
また、開口19から回転筒18の外部へ流出する冷却ガスaによって、管材5の内部が不活性ガス雰囲気になる。
【0042】
このように、図1及び図2に示すレーザ照射トーチでは、回転筒18及び集光筒23の内部に冷却ガスaを流通させるので、レーザクラッド工法による管材5の補修作業を行う際に、長時間にわたってレーザ光3を出射させても、該レーザ光3によって集光レンズ24a,24b及び反射ミラー26が昇温されることがなく、これら集光レンズ24a,24b及び反射ミラー26の熱膨張が起こらないので、レーザ光3のビーム形状が変形せず、レーザ光3の光強度分布の均一性が保持されて、ペースト状金属粉末27が溶融することにより管材5の内面に形成される金属被覆層に溶け込み不足や外観不良が生じることがない。
【0043】
また、回転筒18の外部へ流出する冷却ガスaによって、管材5の内部が不活性ガス雰囲気になるので、管材5の内面に形成される金属被覆層に酸化物が形成されない。
【0044】
なお、本発明のレーザ照射トーチは上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明のレーザ照射トーチを医療分野等のレーザクラッド工法以外の作業に適用すること、YAGレーザ発振器以外のレーザ発振器を用いるようにすること、トーチ本体に対する冷却ガス供給管路の取り付け位置を適宜変更すること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更を加え得ることは勿論である。
【0045】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のレーザ照射トーチによれば、下記のような種々の優れた効果を奏し得る。
【0046】
(1)冷却ガス供給管からトーチ本体の内部に供給される冷却ガスによって集光レンズと反射ミラーとを冷却し、レーザ光による集光レンズ及び反射ミラーの昇温を防止するので、集光レンズ及び反射ミラーの熱膨張に起因したレーザ光のビーム形状の変形が発生せず、よって、レーザ光の光強度分布の均一性が保持される。
【0047】
(2)トーチ本体の外部に流出する冷却ガスによってレーザ光の照射対象物付近が冷却ガス雰囲気になるので、冷却ガスに不活性ガスを用い、レーザクラッド工法による管材の補修作業に適用した場合には、ペースト状金属粉末が溶融することにより管材の内面に形成される金属被覆層に酸化物が形成されない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のレーザ照射トーチの実施の形態の一例を示す縦断面図である。
【図2】図1のII−II矢視図である。
【図3】従来のレーザ照射トーチの一例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
3 レーザ光
18 回転筒(トーチ本体)
19 開口
23 集光筒(トーチ本体)
24a 集光レンズ
24b 集光レンズ
26 反射ミラー
29 冷却ガス供給管路(冷却ガス供給管)
30 冷却ガス流路
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a laser irradiation torch.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a laser cladding method has been implemented as a means for repairing a concave portion caused by corrosion or the like generated on the inner surface of a pipe material such as piping.
[0003]
FIG. 3 shows an example of a laser irradiation torch used in the laser cladding method. Reference numeral 1 denotes a hollow centering metal fitting, and the centering metal fitting 1 has an inside from its tip end side (B side in FIG. 3). An optical fiber 2 that extends outward on the base end side (A side in FIG. 3) is inserted, and a YAG laser oscillator 4 that oscillates laser light 3 is connected to the base end of the optical fiber 2. It is like that.
[0004]
A flange 6 that can be inserted into a pipe member 5 such as a pipe whose inner surface is to be repaired is provided at the base end of the centering fitting 1 (A side end shown in FIG. 3). 3 is formed with a laser emission port 7 for emitting the laser beam 3 conveyed by the optical fiber 2 to the outside.
[0005]
Further, a cylindrical spacer 8 is loosely fitted to a portion of the centering fitting 1 near the base end portion of the flange 6, and the spacer 8 has a bearing 9 near the base end portion (A side shown in FIG. 3). The holding member 10 is rotatably fitted and supported via the.
[0006]
Reference numeral 11 denotes a motor support member. The motor support member 11 is integrally connected to the flange 6 and the holding member 10 and the rod 13 described above, and the tip of the spacer 8 (shown in FIG. 3). The vicinity of (B side) is rotatably supported via a bearing 12.
[0007]
Reference numeral 14 denotes a spur gear, and the spur gear 14 is coaxially fixed to the tip of the spacer 8.
[0008]
Reference numeral 15 denotes a rotation servomotor. The rotation servomotor 15 is fixed to the motor support member 11 so that an output shaft 16 thereof is parallel to the centering metal fitting 1.
[0009]
A pinion 17 is attached to the output shaft 16 of the servomotor 15 for rotation so as to mesh with the spur gear 14.
[0010]
Reference numeral 18 denotes a rotating cylinder, and the rotating cylinder 18 is loosely fitted to a portion near the distal end portion of the centering metal fitting 1 and a base end portion (A side end portion in FIG. 3) is connected to the spur gear 14. The rotational force of the rotating servo motor 15 is transmitted to the rotary cylinder 18 via the pinion 17 and the spur gear 14.
[0011]
An opening 19 is formed in a portion located near the tip end portion (A side end portion in FIG. 3) of the outer peripheral wall of the rotary cylinder 18.
[0012]
A rotation support member 20 having a hollow structure is disposed coaxially inside the rotary cylinder 18 and is rotatably attached to the tip of the centering fitting 1 via bearings 21 and 22. It is fitted.
[0013]
Further, the base end portion (A side end portion in FIG. 3) of the rotation support member 20 is fixed to the rotating cylinder 18 and can rotate in the circumferential direction together with the rotating cylinder 18 around the centering fitting 1. It is like that.
[0014]
Reference numeral 23 denotes a condensing tube, which is disposed coaxially inside the rotating tube 18 and is fixed to the tip end portion (B side end portion in FIG. 3) of the rotation support member 20. Condensing lenses 24 a and 24 b for condensing the laser beam 3 emitted from the laser emission port 7 are arranged inside the condenser tube 23.
[0015]
The condensing lenses 24a and 24b are attached to the condensing tube 23 via annular lens frames 25a and 25b fitted on the condensing lenses 24a and 24b.
[0016]
Reference numeral 26 denotes a reflection mirror. The reflection mirror 26 reflects the laser beam 3 collected by the condenser lenses 24a and 24b and goes outward from the opening 19 provided in the rotary cylinder 18. It arrange | positions in the part near the front-end | tip part (B side edge part of FIG. 3) inside the rotary cylinder 18 so that it may radiate | emit.
[0017]
In the figure, reference numeral 27 denotes a paste-like metal powder of chromium, nickel, iron, and molybdenum. It is applied with.
[0018]
Hereinafter, a procedure for finding and repairing the concave portion 28 generated on the inner surface of the pipe member 5 using the laser irradiation torch shown in FIG. 3 will be described.
[0019]
The paste-like metal powder 27 is applied substantially uniformly to the concave portion 28 on the inner surface of the tube material 5 by a remote control device such as a manipulator, and the laser irradiation torch is inserted into the tube material 5 so that both axes coincide with each other.
[0020]
At this time, when the servo motor 15 for rotation is rotated, the rotation of the output shaft 16 is transmitted to the rotating cylinder 18 via the pinion 17 and the spur gear 14, and the rotating cylinder 18 rotates in the circumferential direction to open the opening. The position 19 is displaced in the circumferential direction of the pipe material 5.
[0021]
Next, the YAG laser oscillator 4 is connected to the base end portion of the optical fiber 2, and the rotary cylinder 18 is rotated so that the opening 19 faces the recessed portion 28 to which the paste-like metal powder 27 is applied, and then the YAG laser is rotated. The oscillator 4 is activated.
[0022]
When the YAG laser oscillator 4 is operated, the laser light 3 oscillated from the YAG laser oscillator 4 passes through the optical fiber 2, the condenser lenses 24 a and 24 b, the reflection mirror 26, and the opening 19 to the paste-like metal powder 27. Irradiated, the laser light 3 melts the paste-like metal powder 27.
[0023]
Further, after the paste-like metal powder 27 is melted, when the operation of the YAG laser oscillator 4 is stopped, the melted metal is solidified integrally on the inner surface of the tube material 5 so as to cover the recessed portion 28, and thereby the recessed portion 28 is repaired.
[0024]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the repair work of the tube material 5 by the laser cladding method as described above is continuously performed using the laser irradiation torch shown in FIG. 3, the condenser lenses 24 a and 24 b and the reflection mirror 26 are heated by the laser light 3. The beam shape of the laser beam 3 is deformed by the thermal expansion of the condenser lenses 24a and 24b and the reflection mirror 26.
[0025]
When the beam shape of the laser beam 3 to be applied to the paste-like metal powder 27 applied to the tube material 5 is deformed, the light intensity distribution of the laser beam 3 becomes non-uniform and the paste-like metal powder 27 is melted. The metal coating layer formed on the inner surface of the tube material 5 may be insufficiently melted or poor in appearance.
[0026]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a laser irradiation torch in which thermal expansion does not occur in a condenser lens or a reflection mirror even when laser light is emitted for a long time.
[0027]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the laser irradiation torch according to the present invention, a torch main body having an opening in the vicinity of the tip, and laser light that is disposed inside the torch main body and is incident from the base end of the torch main body to the inside. Two condensing lenses for condensing, a lens frame provided for each of the condensing lenses and inscribed in the torch body to support the condensing lens so as to be spaced from each other, and disposed inside the tip of the torch body And a reflection mirror that reflects the laser beam collected by the condenser lens and emits the laser beam to the outside of the torch body from the opening, and is closer to the base end portion than the portion where the condenser lens is provided inside the torch body. A cooling gas supply pipe that communicates with a portion located in the lens , and each lens support frame is provided with a cooling gas flow path penetrating in the laser optical axis direction .
[0028]
In the laser irradiation torch according to the present invention, the cooling gas supplied from the cooling gas supply pipe to the portion closer to the base end portion than the portion of the torch body where the condensing lens is provided is connected to the outer peripheral portion of the condensing lens and the torch. Reflection mirror while cooling the condenser lens while flowing through the cooling gas flow path provided between the inner peripheral part of the main body and further rising inside the torch main body and flowing out from the opening of the torch main body Close the mirror to cool the reflecting mirror.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0030]
1 and 2 show an example of an embodiment of a laser irradiation torch according to the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 3 denote the same parts.
[0031]
In the laser irradiation torch shown in FIGS. 1 and 2, in a portion located closer to the base end portion (A side in FIG. 1) than the portion where the condensing lenses 24 a and 24 b inside the rotating cylinder 18 are provided. A cooling gas supply line 29 is communicated, and a cooling gas flow path 30 is provided between the outer peripheral part of the condenser lenses 24 a and 24 b and the inner peripheral part of the condenser cylinder 23.
[0032]
The cooling gas supply line 29 passes through the peripheral walls of the rotary cylinder 18 and the condenser cylinder 23 from the outside of the rotary cylinder 18 and is more concentrated than the part where the condenser lenses 24 a and 24 b inside the condenser cylinder 23 are provided. A cooling gas supply passage 31 communicating with a portion located near the base end portion (A side in FIG. 1) of the light tube 23 and a cooling connected to one end of the cooling gas supply passage 31 that opens to the outer periphery of the rotating tube 18. The gas supply pipe body 32 is configured.
[0033]
The cooling gas supply pipe main body 32 is provided with flexibility and length margin that can follow the rotation of the rotating cylinder 18 so as not to hinder the rotation of the rotating cylinder 18.
[0034]
A cooling gas supply source (not shown) is connected to the base end portion of the cooling gas supply pipe main body 32, and the cooling gas (arrow a in FIG. 1) delivered from the cooling gas supply source is cooled. The gas supply pipe body 32 and the cooling gas supply path 31 are supplied to the inside of the light collection tube 23.
[0035]
The cooling gas flow path 30 is located at equal intervals in the circumferential direction of the condenser lenses 24a and 24b and on the lens frames 25a and 25b supporting the condenser lenses 24a and 24b on the condenser cylinder 23, and the lens frames 25a and 25b. 25 b is formed so as to penetrate through in the thickness direction, and the space between the condensing lenses 24 a and 24 b from the space below the condensing lens 24 a inside the condensing cylinder 23 by the cooling gas flow path 30. The cooling gas a can flow from the space between the condenser lenses 24a and 24b to the space above the condenser lens 24b.
[0036]
Next, the operation will be described.
[0037]
When irradiating the paste-like metal powder 27 with the laser beam 3 oscillated from the YAG laser oscillator 4 through the optical fiber 2, the condensing lenses 24a and 24b, and the reflecting mirror 26, the cooling is performed from the cooling gas supply source. A portion closer to the base end than the portion where the condensing lens 24a is provided inside the condensing tube 23 through the cooling gas supply tube main body 32 and the cooling gas supply passage 31 of the gas supply conduit 29 (the condensing lens). Argon (Ar), helium (He), carbon dioxide (CO 2 ), etc. are supplied as cooling gas a to the lower space 24a.
[0038]
The cooling gas a supplied to the inside of the condenser tube 23 passes through the cooling gas flow path 30 provided in the lens frame 25a on the outer periphery of the condenser lens 24a from the space below the condenser lens 24a, and the condenser lenses 24a, 24a, 24b flows into the space between the condensing lenses 24a and 24b, passes through the cooling gas passage 30 provided in the lens frame 25b on the outer periphery of the condensing lens 24b, and passes above the condensing lens 24b. Spill to
[0039]
At this time, the condenser lenses 24a and 24b are cooled by the cooling gas a flowing through the inside of the condenser cylinder 23 as described above.
[0040]
Further, the cooling gas a rises inside the rotary cylinder 18 and flows along the reflection mirror 26 when flowing out from the opening 19 formed near the tip of the rotary cylinder 18, and by this cooling gas a The reflection mirror 26 is cooled.
[0041]
Moreover, the inside of the pipe material 5 becomes an inert gas atmosphere by the cooling gas a flowing out from the opening 19 to the outside of the rotary cylinder 18.
[0042]
As described above, in the laser irradiation torch shown in FIGS. 1 and 2, the cooling gas a is circulated inside the rotary cylinder 18 and the condenser cylinder 23. Therefore, when the repair work of the tube material 5 by the laser cladding method is performed, it is long. Even if the laser beam 3 is emitted over time, the condensing lenses 24a and 24b and the reflecting mirror 26 are not heated by the laser beam 3, and thermal expansion of the condensing lenses 24a and 24b and the reflecting mirror 26 occurs. Since this does not occur, the beam shape of the laser beam 3 is not deformed, the uniformity of the light intensity distribution of the laser beam 3 is maintained, and the metal coating formed on the inner surface of the tube material 5 by melting the paste-like metal powder 27. There is no lack of melting or poor appearance in the layer.
[0043]
In addition, since the inside of the tube material 5 becomes an inert gas atmosphere due to the cooling gas a flowing out of the rotating cylinder 18, no oxide is formed on the metal coating layer formed on the inner surface of the tube material 5.
[0044]
The laser irradiation torch according to the present invention is not limited to the above-described embodiment. The laser irradiation torch according to the present invention is applied to work other than the laser cladding method in the medical field or the like other than the YAG laser oscillator. Of course, various changes can be made without departing from the gist of the present invention, such as using a laser oscillator, appropriately changing the mounting position of the cooling gas supply pipe to the torch body, and the like.
[0045]
【The invention's effect】
As described above, according to the laser irradiation torch of the present invention, the following various excellent effects can be achieved.
[0046]
(1) The condensing lens and the reflecting mirror are cooled by the cooling gas supplied from the cooling gas supply pipe to the inside of the torch body, and the condensing lens and the reflecting mirror are prevented from being heated by the laser beam. In addition, the deformation of the beam shape of the laser light due to the thermal expansion of the reflection mirror does not occur, so that the uniformity of the light intensity distribution of the laser light is maintained.
[0047]
(2) The cooling gas flowing out of the main body of the torch makes the vicinity of the object to be irradiated with the laser light a cooling gas atmosphere. Therefore, when an inert gas is used as the cooling gas and it is applied to pipe repair work by the laser cladding method In this case, no oxide is formed on the metal coating layer formed on the inner surface of the tube material by melting the paste-like metal powder.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an example of an embodiment of a laser irradiation torch according to the present invention.
FIG. 2 is a view taken in the direction of arrows II-II in FIG.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing an example of a conventional laser irradiation torch.
[Explanation of symbols]
3 Laser beam 18 Rotating cylinder (Torch body)
19 Opening 23 Condenser tube (torch body)
24a Condensing lens 24b Condensing lens 26 Reflecting mirror 29 Cooling gas supply pipe (cooling gas supply pipe)
30 Cooling gas flow path

Claims (1)

先端近傍側部に開口を有するトーチ本体と、該トーチ本体の内部に配置され且つトーチ本体の基端部から内部に入射するレーザ光を集光する2枚の集光レンズと、これら集光レンズごとに設けられ且つ互いに間隙をおくようにトーチ本体に内接して集光レンズを支持するレンズ枠と、トーチ本体の先端内部に配置され且つ集光レンズにより集光されるレーザ光を反射して前記の開口からトーチ本体の外部へ出射させる反射ミラーと、トーチ本体の内部において集光レンズが設けられている部分よりも基端部寄りに位置する部分に連通する冷却ガス供給管とを備え、各レンズ支持枠にレーザ光軸方向に貫通する冷却ガス流路を設けたことを特徴とするレーザ照射トーチ。A torch body having an opening in the vicinity of the distal end, two condensing lenses disposed inside the torch body and condensing laser light incident on the inside from the base end of the torch body, and these condensing lenses A lens frame that is in contact with the main body of the torch so as to be spaced apart from each other and supports the condenser lens; and a laser beam that is disposed inside the tip of the torch body and is condensed by the condenser lens is reflected. A reflection mirror that emits light from the opening to the outside of the torch body, and a cooling gas supply pipe that communicates with a portion located closer to the base end than a portion where the condenser lens is provided inside the torch body, A laser irradiation torch characterized in that each lens support frame is provided with a cooling gas passage penetrating in the laser optical axis direction .
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