JP4805626B2 - 気中ピーニング加工装置および加工方法 - Google Patents
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Description
レーザパルス光を出射するレーザ発振器と、
前記レーザパルス光を気中にある被加工面近くまで伝送する導光系と、
前記導光系から前記レーザパルス光を取り込み、前記被加工面に前記レーザパルス光を照射する照射装置と、
前記被加工面に液体を流して液膜を形成する噴流装置と、
を備えた気中ピーニング加工装置であって、
前記照射装置は、前記被加工面の近傍に配置される本体を有しており、
前記本体のうち前記被加工面に対向する端部には、
前記レーザパルス光を集光して前記被加工面に出射するレンズと、
前記被加工面に前記液体を噴射する前記噴流装置の噴射ノズルと、
前記噴射ノズルから噴射された前記液体が飛散し前記レンズの外表面に液滴として付着し、前記レーザパルス光が前記液滴において屈折して前記被加工面に正常に照射されないことを防止する液滴付着防止装置と、が互いに接近して配設されており、
かつ前記液滴付着防止装置は、前記レーザパルス光の照射中に、前記レンズの外表面に向け圧縮された気体を前記レンズの一端側から他端側に向けて連続的に吹き付けて、前記液体が前記レンズの外表面に前記液滴として付着しないようにする機構を有していることを特徴とする。
レーザパルス光を出射するレーザ発振器と、
前記レーザパルス光を被加工面近くまで伝送する導光系と、
前記導光系からの前記レーザパルス光を取り込み前記被加工面に前記レーザパルス光を照射する、前記被加工面の近傍に配置される照射装置と、
を備えた気中ピーニング加工装置であって、
前記照射装置は、前記被加工面に液体を流すと同時に前記被加工面に至るまでの前記液体中をレーザ光路とするための噴流装置と、
この噴流装置の前記液体の供給経路中に捕捉された気泡を前記液体中から除去する気泡
除去手段とを有し、
前記気泡除去手段は、前記噴流装置の噴射口に設けられた開閉機構を有し、
前記開閉機構を開閉することにより前記液体の供給経路中に圧力変動を与え、前記噴流装置の内部に捕捉された前記気泡を排出することを特徴とする。
W 液体(水)
12 光ファイバ
13 照射装置
18 中間レンズ
19 中間レンズ
21 前面レンズ
22 水導管
25 噴射ノズル
27 被加工面
32 照射装置、
37 圧縮空気ノズル
42 照射装置
43 ヒータ
52 照射装置
62 照射装置
64 可動ミラー
66 可動噴射ノズル
72 タービンロータ
73 翼植込み部
74 レーザパルス発振器
77 照射装置移動機構
78 制御装置
79 タービン動翼
81 距離センサ
Claims (14)
- レーザパルス光を出射するレーザ発振器と、
前記レーザパルス光を気中にある被加工面近くまで伝送する導光系と、
前記導光系から前記レーザパルス光を取り込み、前記被加工面に前記レーザパルス光を照射する照射装置と、
前記被加工面に液体を流して液膜を形成する噴流装置と、
を備えた気中ピーニング加工装置であって、
前記照射装置は、前記被加工面の近傍に配置される本体を有しており、
前記本体のうち前記被加工面に対向する端部には、
前記レーザパルス光を集光して前記被加工面に出射するレンズと、
前記被加工面に前記液体を噴射する前記噴流装置の噴射ノズルと、
前記噴射ノズルから噴射された前記液体が飛散し前記レンズの外表面に液滴として付着し、前記レーザパルス光が前記液滴において屈折して前記被加工面に正常に照射されないことを防止する液滴付着防止装置と、が互いに接近して一体的に配設されて、前記被加工面に対し前記照射装置を任意の位置に配置した加工が可能な構造となっており、
かつ前記液滴付着防止装置は、前記レーザパルス光の照射中に、前記レンズの外表面に向け圧縮された気体を前記レンズの一端側から他端側に向けて連続的に吹き付けて、前記液体が前記レンズの外表面に前記液滴として付着しないようにする機構を有していることを特徴とする気中ピーニング加工装置。 - レーザパルス光を出射するレーザ発振器と、
前記レーザパルス光を気中にある被加工面近くまで伝送する導光系と、
前記導光系から前記レーザパルス光を取り込み、前記被加工面に前記レーザパルス光を照射する照射装置と、
前記被加工面に液体を流して液膜を形成する噴流装置と、
を備えた気中ピーニング加工装置であって、
前記照射装置は、前記被加工面の近傍に配置される本体を有しており、
前記本体のうち前記被加工面に対向する端部には、
前記レーザパルス光を集光して前記被加工面に出射するレンズと、
前記被加工面に前記液体を噴射する前記噴流装置の噴射ノズルと、
前記噴射ノズルから噴射された前記液体が飛散し、前記レンズの外表面に液滴として付着し、前記レーザパルス光が前記液滴において屈折して前記被加工面に正常に照射されないことを防止する液滴付着防止装置と、が互いに接近して一体的に配設されて、前記被加工面に対し前記照射装置を任意の位置に配置した加工が可能な構造となっており、
かつ前記液滴付着防止装置は、前記レンズを加熱して前記液滴を蒸発させる機構を有していることを特徴とする気中ピーニング加工装置。 - 前記液体が揮発性の液体であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の気中ピーニング加工装置。
- 前記噴流装置は、前記レンズを囲むように設けられた環状の噴射ノズルの開口部に重力に従い移動できるように挿入されて、前記開口部の下半分を閉鎖する多数の水遮蔽ボールまたは前記レンズを囲むように設けられた環状の噴射ノズルの開口部に重力に従い移動できるように挿入されて、前記開口部の下半分を閉鎖する遮蔽板を有することを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載した気中ピーニング加工装置。
- レーザパルス光を出射するレーザ発振器と、
前記レーザパルス光を被加工面近くまで伝送する導光系と、
前記導光系からの前記レーザパルス光を取り込み前記被加工面に前記レーザパルス光を照射する、前記被加工面の近傍に配置される照射装置と、
を備えた気中ピーニング加工装置であって、
前記照射装置は、前記被加工面に液体を流すと同時に前記被加工面に至るまでの前記液体中をレーザ光路とするための噴流装置と、
この噴流装置の前記液体の供給経路中に捕捉された気泡を前記液体中から除去する気泡
除去手段とを有し、
前記気泡除去手段は、前記噴流装置の噴射口に設けられた開閉機構を有し、
前記開閉機構を開閉することにより前記液体の供給経路中に圧力変動を与え、前記噴流装置の内部に捕捉された前記気泡を排出することを特徴とする気中ピーニング加工装置。 - 前記噴流装置は、噴射する液量と噴流角度とを遠隔またはその場で調整できる機構を有することを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の気中ピーニング加工装置。
- 前記導光系は複数の関節あるいは自らが柔軟な構造を有し、さらに遠隔で前記照射装置の位置決めを行うことができる移動機構を有することを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の気中ピーニング加工装置。
- 前記気中ピーニング加工装置は、レーザパルス光を照射する被加工面を観察し照射位置を決めるための照明装置および撮像装置を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の気中ピーニング加工装置。
- 前記気中ピーニング加工装置は、レーザパルス光を照射する被加工面と照射装置の距離を測定するための測定装置を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の気中ピーニング加工装置。
- 請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の気中ピーニング加工装置を使用して、レーザパルス光を導光系により伝送し、タービンロータ翼植込み部に照射し前記レーザパルス光を照射して材料表面に圧縮応力を付与する気中ピーニング加工方法において、ロータを回転若しくは導光系をロータ同一円周上に回転することにより施工することを特徴とする気中ピーニング加工方法。
- 請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の気中ピーニング加工装置を使用して、ピーニング加工を行う気中ピーニング加工方法において、前記照射装置からのレーザパルスのエネルギー密度を、1パルス当たり0.01J/mm2以上1.5J/mm2以下の範囲としたことを特徴とする気中ピーニング加工方法。
- 請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の気中ピーニング加工装置を使用して、ピーニング加工を行う気中ピーニング加工方法において、前記照射装置からのレーザパルスのパルスエネルギーを60mJ以上250mJ以下の範囲とし、且つレーザパルスのエネルギー密度を1パルス当たり0.07J/mm2以上0.8J/mm2以下の範囲としたことを特徴とする気中ピーニング加工方法。
- 請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の気中ピーニング加工装置を使用して、ピーニング加工を行う気中ピーニング加工方法において、前記照射装置から被加工部に照射されるレーザパルスの重畳数を4回以上としたことを特徴とする気中ピーニング加工方法。
- 請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の気中ピーニング加工装置を使用して、ピーニング加工を行う気中ピーニング加工方法において、前記照射装置からのレーザパルスの時間幅を5ns以上10ns以下の範囲としたことを特徴とする気中ピーニング加工方法。
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