JP6595135B1 - Construction method and system using pulse laser - Google Patents

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Abstract

【課題】パルスレーザー照射による表面処理法により、消耗媒体の使用に伴う廃棄物を発生させない技術を提供する。【解決手段】パルスレーザーを照射することにより、素材の付着物を除去する施工方法であって、レーザー機器は、集塵吸引口およびホーズを有し、(a)レーザー機器がパルスレーザーを照射する工程S1と、(b)レーザー機器により照射されるパルスレーザーにより吸収層を剥離する工程S2と、(c)レーザー機器により照射されるパルスレーザーにより照射領域周辺にプラズマを発生させる工程S3と、(d)集塵吸引口が剥離された吸収層を吸引する工程S4と、を含む施工方法。【選択図】図1Disclosed is a technique that does not generate waste due to use of a consumable medium by a surface treatment method using pulsed laser irradiation. A construction method for removing material deposits by irradiating a pulse laser, wherein the laser device has a dust collection suction port and a hose, and (a) the laser device irradiates the pulse laser. Step S1, (b) Step S2 of peeling the absorption layer with a pulse laser irradiated by a laser device, (c) Step S3 of generating plasma around the irradiation region by a pulse laser irradiated by the laser device, ( d) Step S4 of sucking the absorbent layer from which the dust collection suction port has been peeled off. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、パルスレーザーによる施工方法およびシステムに関する。   The present invention relates to a construction method and system using a pulse laser.

橋梁、鋼構造物、建築物、機械設備などの動かすことが困難な構造物を長期に渡って安全に使用するためには、腐食を防ぐために母材の表面に施された塗装の塗膜を定期的に剥離、除去し、塗り替える必要がある。従来、塗膜を除去する方法としては、砂を吹き付けて塗膜を除去するサンドブラスト等のブラスト処理による方法がある。また、塗膜剥離剤を使用する方法や、機械工具を使用する方法がある。ブラスト処理による方法では、二次廃棄物が大量に発生する。この二次廃棄物は、鉛、六価クロム、PCBなどの有害物質を含む塗膜の粉塵と、珪砂、ガーネットなどの研削材とが混ざったものであり、環境へ与える負荷が大きく、処理費用も大きい。   In order to use structures that are difficult to move, such as bridges, steel structures, buildings, and machinery and equipment, over a long period of time, a paint film applied to the surface of the base material is used to prevent corrosion. It is necessary to periodically remove, remove, and repaint. Conventionally, as a method of removing the coating film, there is a method by blasting such as sand blasting in which sand is sprayed to remove the coating film. Moreover, there are a method using a coating film release agent and a method using a machine tool. In the blasting method, a large amount of secondary waste is generated. This secondary waste is a mixture of dust from coatings containing harmful substances such as lead, hexavalent chromium, and PCB, and abrasives such as silica sand and garnet. Is also big.

また、研削材を圧縮空気で吹き付けるので、塗膜層の下の母材までも傷めるおそれがある。また、研削材が衝突する際に大きな騒音が生じるなどの問題もある。塗膜剥離剤及び機械工具を使用する方法では、何れも時間当たりの処理面積が低く効率的でないという問題がある。また、各々には、薬剤の廃棄物が発生する、騒音が大きいという問題もある。
特許文献1には、作業効率を上げ、危険性を回避するために、レーザー処理装置により塗膜を除去する方法が開示されている。
Moreover, since the abrasive is blown with compressed air, there is a risk that even the base material under the coating layer may be damaged. In addition, there is a problem that a large noise is generated when the abrasive material collides. Any of the methods using the coating film release agent and the machine tool has a problem that the processing area per time is low and it is not efficient. In addition, each of them also has a problem that chemical waste is generated and noise is high.
Patent Document 1 discloses a method of removing a coating film with a laser processing apparatus in order to increase work efficiency and avoid danger.

特許文献1に記載されたレーザー処理装置は、レーザー光を処理対象物の表面に照射するレンズ、レンズを支持し処理対象物表面からレンズまでの高さを調整可能なレンズ支持機構と、レーザー照射部分にガスを吹き付けるガス噴出手段とを備える。また、箱型容器内に配置されたガス吸引口が、箱型容器内のガスを排気するとともに、レーザー照射部分から飛散した除去物を排出することが記載されている。   The laser processing apparatus described in Patent Document 1 includes a lens that irradiates the surface of a processing object with laser light, a lens support mechanism that supports the lens and can adjust the height from the processing object surface to the lens, and laser irradiation. Gas ejecting means for blowing gas onto the portion. Further, it is described that the gas suction port arranged in the box-shaped container exhausts the gas in the box-shaped container and discharges the removed matter scattered from the laser irradiation portion.

特開平10−309899号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-309899

特許文献1に記載された技術によれば、レーザーアブレーションにより、化学薬品を使用することなく、処理対象物の表面の塗装膜を除去できる。また、ガスの吸引手段を用いて処理対象物の表面から飛散した除去物を回収するとともに、排出できる。   According to the technique described in Patent Document 1, the coating film on the surface of the processing object can be removed by laser ablation without using chemicals. Further, the removed matter scattered from the surface of the object to be processed can be recovered and discharged using the gas suction means.

しかしながら、特許文献1に記載のレーザー照射ヘッドは、マニュピュレータアームによって支持され、所望の位置に移動されるものである。そのため、十分な作業空間が確保できない環境や、複雑な形状の構造物に対して使用することが難しい。また、作業者が携行しながら取り回すことも難しい。   However, the laser irradiation head described in Patent Document 1 is supported by a manipulator arm and moved to a desired position. Therefore, it is difficult to use for an environment where a sufficient work space cannot be secured or a structure having a complicated shape. It is also difficult for the operator to carry around while carrying it.

また、CW発振型のレーザーによる処理法では対象汚物だけではなく、母体自体をも研磨してしまう場合もあり、母体へのダメージや削られた母体の粉塵、鉄粉の解消も課題となっていた。   In addition, the processing method using a CW oscillation type laser may polish not only the target filth but also the mother body itself, and it is also a problem to eliminate damage to the mother body, scraped mother dust, and iron powder. It was.

本発明の目的は、パルスレーザー照射による表面処理により、消耗媒体の使用に伴う廃棄物を低減する技術を提供することである。なお、消耗媒体とは、先述した塗膜剥離剤や研削材などを言う。   An object of the present invention is to provide a technique for reducing waste associated with use of a consumable medium by surface treatment by pulse laser irradiation. The consumable medium refers to the above-described coating film remover, abrasive, and the like.

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次の通りである。   Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.

本発明の一実施の形態のパルスレーザーによる施工方法は、パルスレーザーを照射することにより、素材の付着物を除去する施工方法であって、レーザー機器は、集塵吸引口およびホーズを有する。(a)レーザー機器がパルスレーザーを照射する工程を有する。(b)レーザー機器により照射されるパルスレーザーにより吸収層を剥離する工程を有する。(c)レーザー機器により照射されるパルスレーザーにより照射領域周辺にプラズマを発生させる工程を有する。(d)集塵吸引口が剥離された吸収層を吸引する工程と、を含む。   A construction method using a pulse laser according to an embodiment of the present invention is a construction method for removing material deposits by irradiating a pulse laser, and the laser device has a dust collecting suction port and a hose. (A) The laser device has a step of irradiating a pulse laser. (B) It has the process of peeling an absorption layer with the pulse laser irradiated with a laser apparatus. (C) A step of generating plasma around the irradiation region by a pulse laser irradiated by a laser device. (D) sucking the absorbent layer from which the dust collection suction port has been peeled off.

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
本発明の代表的な実施の形態によれば、消耗媒体の使用に伴う廃棄物を低減できる。
Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.
According to the representative embodiment of the present invention, it is possible to reduce waste associated with the use of a consumable medium.

本発明の実施の形態のパルスレーザーによる施工方法の全体のステップの一例を示すフロー図である。It is a flowchart which shows an example of the whole step of the construction method by the pulse laser of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態のパルスレーザーによる施工方法の適用されるパルスレーザーを照射している様子の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of a mode that the pulse laser to which the construction method by the pulse laser of embodiment of this invention is applied is irradiated. 本発明の実施の形態のパルスレーザーによる施工方法の適用されるパルスレーザーを素材が反射する様子の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of a mode that a raw material reflects the pulse laser to which the construction method by the pulse laser of embodiment of this invention is applied. 本発明の実施の形態のパルスレーザーによる施工方法の適用されるパルスレーザーの照射により吸収層が加熱される様子の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of a mode that an absorption layer is heated by irradiation of the pulse laser to which the construction method by the pulse laser of embodiment of this invention is applied. 本発明の実施の形態のパルスレーザーによる施工方法の適用されるパルスレーザーの照射により吸収層が剥離される様子の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of a mode that an absorption layer peels by irradiation of the pulse laser to which the construction method by the pulse laser of embodiment of this invention is applied. 本発明の実施の形態のパルスレーザーによる施工方法の適用されるパルスレーザーの照射によりプラズマが発生および蒸発する様子の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of a mode that a plasma generate | occur | produces and evaporates by irradiation of the pulse laser to which the construction method by the pulse laser of embodiment of this invention is applied. 本発明の実施の形態のパルスレーザーによる施工方法の適用されるパルスレーザーの照射により発生するプラズマを吸引する様子の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of a mode of attracting | sucking the plasma which generate | occur | produces by the irradiation of the pulse laser to which the construction method by the pulse laser of embodiment of this invention is applied. 本発明の実施の形態のパルスレーザーによる施工方法を実現する車両搭載保冷ハウジングシステムの様子の一例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows an example of the mode of the vehicle mounting cold insulation housing system which implement | achieves the construction method by the pulse laser of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態のパルスレーザーによる施工方法の適用される冷却スプレーを噴射している様子の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of a mode that the cooling spray to which the construction method by the pulse laser of embodiment of this invention is applied is sprayed. 本発明の実施の形態のパルスレーザーによる施工方法の適用されるパルスレーザーの照射パターンの線形状の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the line shape of the irradiation pattern of the pulse laser to which the construction method by the pulse laser of embodiment of this invention is applied. 本発明の実施の形態のレーザーによる施工方法の適用されるパルスレーザーの照射パターンの円形状の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the circular shape of the irradiation pattern of the pulse laser to which the construction method by the laser of embodiment of this invention is applied. 本発明の実施の形態のパルスレーザーによる施工方法の適用されるパルスレーザーの照射パターンの波形状の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the wave shape of the irradiation pattern of the pulse laser to which the construction method by the pulse laser of embodiment of this invention is applied. 本発明の実施の形態のパルスレーザーによる施工方法の適用されるパルスレーザーの照射パターンの両端が開いた交差形状の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the cross | intersection shape which the both ends of the irradiation pattern of the pulse laser to which the construction method by the pulse laser of embodiment of this invention is applied are open. 本発明の実施の形態のパルスレーザーによる施工方法の適用されるパルスレーザーの照射パターンの両端が閉じた交差形状の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the cross | intersection shape where the both ends of the irradiation pattern of the pulse laser to which the construction method by the pulse laser of embodiment of this invention is applied were closed. 本発明の実施の形態のレーザーによる施工方法の適用されるパルスレーザーの照射パターンの四角形状の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the square shape of the irradiation pattern of the pulse laser to which the construction method by the laser of embodiment of this invention is applied.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
<パルスレーザーを照射する方法>
図1は、本発明の実施の形態のパルスレーザーによる施工方法の全体のステップの一例を示すフロー図である。
図1に示すパルスレーザーによる施工方法においては、まず、パルスレーザーを照射対象に照射する(図1のステップS1)。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.
<Method of irradiating pulsed laser>
FIG. 1 is a flowchart showing an example of overall steps of a construction method using a pulse laser according to an embodiment of the present invention.
In the construction method using the pulse laser shown in FIG. 1, first, the irradiation target is irradiated with the pulse laser (step S1 in FIG. 1).

このステップS1におけるパルスレーザーを照射する具体的手法としては、特に限定されないが、例えば、図2で示すように、パルスレーザー207を照射対象208に直接照射する。   A specific method for irradiating the pulse laser in step S1 is not particularly limited. For example, as shown in FIG.

本発明のレーザーシステムは、スキャナーヘッド201と、集塵吸引口202と、伝送管203と、ホーズ204と、レーザー機ユニットを含む。スキャナーヘッド201はレンズ205と、持手部206、切り替えスイッチ210を有する。照射対象の大きさや、形状等に対応して、集塵吸引口は、管の長さを変更またはスキャナーヘッド201に対して脱着できる。   The laser system of the present invention includes a scanner head 201, a dust collection suction port 202, a transmission tube 203, a hose 204, and a laser machine unit. The scanner head 201 includes a lens 205, a handle portion 206, and a changeover switch 210. Corresponding to the size, shape, etc. of the irradiation object, the dust collection suction port can change the length of the tube or can be attached to and detached from the scanner head 201.

レンズ205は、スキャナーヘッド201の先端部に備えられている。レンズ205は固有の焦点距離を有する。レンズ205は、照射対象への距離や、照射対象の形状などに応じて選択される。   The lens 205 is provided at the tip of the scanner head 201. The lens 205 has a specific focal length. The lens 205 is selected according to the distance to the irradiation target, the shape of the irradiation target, and the like.

レンズ205の焦点距離とレンズ205から照射対象への距離が一致する時に、レーザー光の照射による加熱の効果が最大となる。また、レンズ205の焦点距離とレンズ205から照射対象への距離が一致しない時は、レーザー光の照射による加熱の効果は小さくなる。   When the focal length of the lens 205 matches the distance from the lens 205 to the irradiation target, the heating effect by the laser light irradiation is maximized. In addition, when the focal length of the lens 205 and the distance from the lens 205 to the irradiation target do not match, the heating effect by laser light irradiation is reduced.

なお、レンズ205の焦点距離は、レンズ205の下面から照射対象までの規定の焦点距離からおよそ15mm前後となる距離に設定される。例えば、レンズ205の下面から照射対象までの規定の焦点距離が300mmの場合に、レンズ205の下面から照射対象までの距離が285mmから315mmになると、焦点が合うように設定される。また、レンズ205ごとに対応する吸引口があり、レンズ205の交換に伴い、レンズ205に対応する吸引口に交換する。上記特性により、レーザーの焦点が合わない距離では、例えば人間の手などが照射された場合でも、損傷をほとんど与えない。   The focal length of the lens 205 is set to a distance that is approximately 15 mm from the prescribed focal length from the lower surface of the lens 205 to the irradiation target. For example, when the specified focal distance from the lower surface of the lens 205 to the irradiation target is 300 mm, the distance is set to be in focus when the distance from the lower surface of the lens 205 to the irradiation target is changed from 285 mm to 315 mm. Further, there is a suction port corresponding to each lens 205, and the lens 205 is replaced with a suction port corresponding to the lens 205 as the lens 205 is replaced. Due to the above characteristics, at a distance where the laser is out of focus, even when a human hand or the like is irradiated, damage is hardly caused.

伝送管203はレーザー機ユニットとスキャナーヘッド201とに接続される。伝送管203はファイバーケーブルと、水冷管と、スイッチ用電線と、コンプレッサーエア管とを包含する。なお、特に限定されないが、伝送管203の全長は最大50mまで延長できる。ファイバーケーブルは、レーザー伝送用のファイバーケーブルを採用し、全長は最大50mまで延長できる。   The transmission tube 203 is connected to the laser machine unit and the scanner head 201. The transmission pipe 203 includes a fiber cable, a water cooling pipe, a switch electric wire, and a compressor air pipe. Although not particularly limited, the total length of the transmission tube 203 can be extended up to 50 m. The fiber cable uses a fiber cable for laser transmission, and the total length can be extended up to 50m.

水冷管は、スキャナーヘッド201の持手部206を冷却するための冷却水を給水する。冷却方式はチラーにより行う。レーザー機ユニットに備えたチラーは、クーラントおよび蒸留水が充填されている。   The water cooling pipe supplies cooling water for cooling the handle 206 of the scanner head 201. The cooling method is performed by a chiller. The chiller provided in the laser machine unit is filled with coolant and distilled water.

スイッチ用電線は、発電機からスキャナーヘッド用電源に電力を供給する。発電機は、例えば、25KVA以上380Vの出力が有る機種が選択される。発電機の出力は、200V仕様の場合は昇圧機を使用して380Vに変換される。   The switch wire supplies power from the generator to the power supply for the scanner head. As the generator, for example, a model having an output of 25 KVA or more and 380 V is selected. In the case of the 200V specification, the output of the generator is converted to 380V using a booster.

コンプレッサーエア管は、スキャナーヘッド201に備えるレンズ205に付着した埃や粉塵等を除去するための空気を、伝送管203を通じてスキャナーヘッド201に供給する。レーザー機ユニットに備える送風ファンから、例えば、2kW以上のコンプレッサーに接続し、0.7MPAの空気を送風する。   The compressor air tube supplies air for removing dust, dust, and the like attached to the lens 205 included in the scanner head 201 to the scanner head 201 through the transmission tube 203. From a blower fan provided in the laser unit, for example, it is connected to a compressor of 2 kW or more and blows 0.7 MPa of air.

ホーズ204は、集塵機とスキャナーヘッド201とに接続される。ホーズ204の口径はφ50mmまたはφ70mmである。ホーズ204の全長は最大50mまで延長できる。   The hose 204 is connected to the dust collector and the scanner head 201. The diameter of the hose 204 is φ50 mm or φ70 mm. The total length of the hose 204 can be extended up to 50 m.

レーザー機ユニットは、レーザー発振器と、パワーコントロールユニットと、チラーと、送風ファンなどを有する。レーザー機ユニットは平均出力により、例えば、50Wから3000Wまでの型のものがある。このうち、例えば500Wと1000Wの2種類の型を比較してみると、両者のパルスレーザーの光化学特性は、以下の事項については大きな差異を有さない。例えば、中心発光波長はいずれも標準1064nmである。発光帯域幅はいずれも標準5nmから最大10nmである。パルス持続時間はいずれも標準100nsである。パルス周波数はいずれも最小5kHzから最大40kHzである。   The laser machine unit includes a laser oscillator, a power control unit, a chiller, a blower fan, and the like. The laser machine unit may be of a type from 50 W to 3000 W, for example, depending on the average output. Among these, for example, when comparing two types of 500 W and 1000 W, the photochemical characteristics of the two pulse lasers have no significant difference in the following matters. For example, the center emission wavelength is typically 1064 nm. The emission bandwidths are all from 5 nm as standard to 10 nm at maximum. Both pulse durations are typically 100 ns. The pulse frequency is any minimum from 5 kHz to maximum 40 kHz.

一方で、両者のユニットが備えるファイバーケーブルの最大長さおよび、レーザー光のピークパワーは異なる。例えば、平均電力500Wのユニットのファイバーケーブルの最大長さは20mである。平均電力1000Wのユニットのファイバーケーブルの最大長さは50mである。また、平均電力500Wのユニットのレーザー光のピークパワーは666KWである。平均電力1000Wのユニットのピークパワーは1.22MWである。   On the other hand, the maximum length of the fiber cable included in both units and the peak power of the laser light are different. For example, the maximum length of the fiber cable of a unit with an average power of 500 W is 20 m. The maximum length of the fiber cable of a unit with an average power of 1000 W is 50 m. The peak power of the laser beam of the unit with an average power of 500 W is 666 KW. The peak power of a unit with an average power of 1000 W is 1.22 MW.

レーザー発振器は、レーザーをパルス方式により発振する。レーザー発振器は、レーザー出力をパルス状に発振することにより、連続発振CWに比べてレーザー光が照射対象に与える熱的影響を軽減することができる。また、照射対象の形状などに応じて、例えば微細な加工を必要とする場合に、レーザー発振器は、レーザー光が照射対象に与える過大な熱的影響を回避できる。これにより、使用者は、照射作業の効率を高めることができる。   The laser oscillator oscillates a laser by a pulse method. The laser oscillator oscillates the laser output in a pulse shape, so that the thermal influence of the laser light on the irradiation target can be reduced as compared with the continuous oscillation CW. Further, when a fine processing is required, for example, depending on the shape of the irradiation target, the laser oscillator can avoid an excessive thermal influence that the laser light has on the irradiation target. Thereby, the user can improve the efficiency of irradiation work.

レーザーの種類は、固体レーザーを使用する。固体は液体や気体に比べて密度が高いため、単位体積あたりのレーザー出力を大きくできる。固体レーザーを使用することにより、小型であっても大出力を得ることができる。   As the type of laser, a solid laser is used. Solids have a higher density than liquids and gases, so the laser output per unit volume can be increased. By using a solid-state laser, a large output can be obtained even if it is small.

レーザー媒質として、ネオジウムYAGレーザーを使用する。YAGとは、イットリウム・アルミニウム・ガーネット(Yttrium Aluminum Garnet)の略称である。YAGは、イットリウムとアルミニウムの複合酸化物(Y3Al5O12)から構成されるガーネット構造の結晶である。   A neodymium YAG laser is used as the laser medium. YAG is an abbreviation for Yttrium Aluminum Garnet. YAG is a garnet structure crystal composed of a complex oxide of yttrium and aluminum (Y3Al5O12).

ネオジウムYAGレーザーは、YAGの結晶を製造する過程で、イットリウムを数%(例えば1%〜5%など)のネオジウム(Nd)で添加した結晶を用いることにより得られる。ネオジウムYAGレーザーの中心周波数は1064nmである。   The neodymium YAG laser is obtained by using a crystal in which several percent (for example, 1% to 5%, etc.) of neodymium (Nd) is added in the process of manufacturing a YAG crystal. The center frequency of the neodymium YAG laser is 1064 nm.

レーザーの励起源は半導体レーザーダイオードである。半導体レーザーダイオード励起を使用することにより、ランプ励起と比べて、レーザー発振器はレーザーの発振効率を高めることができる。また、レーザー媒質の熱歪みを軽減できるため、レーザー発振器はレーザーの発振出力を安定させることができる。さらに、半導体レーザーダイオードの光源の寿命はランプ励起と比べて長く、発振器のメンテナンスによるダウンタイムが少ないため、使用者はレーザー発振器のメンテナンスを容易に行うことができる。   The laser excitation source is a semiconductor laser diode. By using semiconductor laser diode excitation, the laser oscillator can increase the oscillation efficiency of the laser compared to lamp excitation. Further, since the thermal distortion of the laser medium can be reduced, the laser oscillator can stabilize the oscillation output of the laser. Furthermore, since the life of the light source of the semiconductor laser diode is longer than that of lamp excitation and the downtime due to the maintenance of the oscillator is small, the user can easily perform the maintenance of the laser oscillator.

図2に示されるレーザーの照射対象は、素材209および素材表面に付着した吸収層208である。素材には、例えば、銅や、鋳鉄や、アルミ等の非鉄金属や、コンクリート面や、石膏や、木材がある。これらの素材は、レーザー光の反射率が高いため、レーザー光を素地に吸収しにくい。ただし、木材等の有機材については、一定以上の出力のレーザー光を一定時間以上連続して照射すると、レーザー光が素地に吸収される。   The irradiation target of the laser shown in FIG. 2 is the material 209 and the absorption layer 208 attached to the material surface. Examples of the material include non-ferrous metals such as copper, cast iron, and aluminum, concrete surfaces, gypsum, and wood. Since these materials have high reflectance of laser light, it is difficult to absorb the laser light on the substrate. However, for organic materials such as wood, when a laser beam with a certain output is continuously irradiated for a certain time or longer, the laser beam is absorbed by the substrate.

他方、鏡面や、カーボン地や、布地や、プラスチックや、ゴム等は素材に適さない。これらの素材のうち鏡面は、レーザー光の反射率が極めて高いため、光の反射先に損傷を与える可能性が高く危険である。また、その他の素材は、レーザー光の反射率が低いため、レーザー光を素地に吸収しやすい。   On the other hand, mirror surfaces, carbon, fabric, plastic, rubber, etc. are not suitable for the material. Of these materials, the mirror surface has a very high reflectivity of the laser beam, and therefore is highly likely to damage the reflection destination of the light. In addition, since other materials have low reflectance of laser light, the laser light is easily absorbed by the substrate.

素材表面に付着した吸収層には、不純物や、旧塗装面や、酸化層等がある。これらは、レーザー光の吸収率が高いため、レーザー光を吸収しやすく、加熱され、素材表面から蒸発または、剥離する。
<吸収層を剥離する方法>
Absorbing layers adhering to the surface of the material include impurities, old painted surfaces, and oxide layers. Since these have a high absorption rate of laser light, they easily absorb laser light and are heated to evaporate or peel off from the material surface.
<Method for peeling the absorbent layer>

次に、パルスレーザーの照射により吸収層を剥離する方法について説明する。図1に示すパルスレーザーによる施工方法においては、パルスレーザーの照射により吸収層を剥離できる(図1のステップS2)。
このステップS2におけるパルスレーザーを照射する具体的手法としては、まず、照射対象に直接パルスレーザーを照射する。
Next, a method for peeling the absorption layer by pulse laser irradiation will be described. In the construction method using the pulse laser shown in FIG. 1, the absorption layer can be peeled off by irradiation with the pulse laser (step S2 in FIG. 1).
As a specific method of irradiating the pulse laser in step S2, first, the irradiation target is directly irradiated with the pulse laser.

図3で示すように、照射対象のうちの素材301はレーザー光を反射する。素材は、上述したように、例えば、非鉄金属や、コンクリート等がある。これらの素材は、レーザー光の反射率が高いため、レーザー光を素地に吸収しにくい。   As shown in FIG. 3, the material 301 of the irradiation target reflects laser light. Examples of the material include non-ferrous metals and concrete as described above. Since these materials have high reflectance of laser light, it is difficult to absorb the laser light on the substrate.

次に、図4で示すように、照射対象のうちの吸収層401はレーザー光を吸収する。吸収層は、上述したように、例えば、不純物等がある。吸収層は、レーザー光の吸収率が高いため、レーザー光を吸収しやすく、加熱される。他方、上述したように素材面はレーザーを反射するため加熱されない。さらに、素材面によって反射されたレーザー303の一部403は、加熱された吸収層402を照射する。これにより、吸収層に対するレーザー光の吸収が促進され、レーザー光の吸収効率が高まる。   Next, as shown in FIG. 4, the absorption layer 401 of the irradiation target absorbs laser light. As described above, the absorption layer includes, for example, impurities. Since the absorption layer has a high absorption rate of the laser beam, the absorption layer easily absorbs the laser beam and is heated. On the other hand, as described above, the material surface reflects the laser and is not heated. Further, a part 403 of the laser 303 reflected by the material surface irradiates the heated absorption layer 402. Thereby, absorption of the laser beam with respect to an absorption layer is accelerated | stimulated, and the absorption efficiency of a laser beam increases.

その後、図5で示すように、レーザー照射を連続することにより、照射対象のうちの吸収層501は剥離する。剥離された吸収層502は、レーザー照射を連続することによって加熱され続ける。その後、吸収層と素材面との熱拡張の違いにより、両者の接着面が皺を形成して、吸収層502が素材面から剥離する。
<補修領域周辺にプラズマを発生させる方法>
Then, as shown in FIG. 5, the absorption layer 501 of the irradiation target is peeled off by continuing laser irradiation. The peeled absorption layer 502 is continuously heated by continuous laser irradiation. Thereafter, due to the difference in thermal expansion between the absorbent layer and the material surface, the adhesive surface of both forms a wrinkle, and the absorbent layer 502 is peeled off from the material surface.
<Method of generating plasma around the repair area>

次に、補修領域周辺にプラズマを発生させる方法について説明する。図1に示すパルスレーザーによる施工方法においては、上述したパルスレーザーを照射することにより、補修領域周辺にプラズマを発生させることができる(図1のステップS3)。
このステップS3における補修領域周辺にプラズマを発生させる具体的手法としては、まず、照射対象に直接パルスレーザーを照射する。
Next, a method for generating plasma around the repair region will be described. In the construction method using the pulse laser shown in FIG. 1, plasma can be generated around the repair region by irradiating the above-described pulse laser (step S3 in FIG. 1).
As a specific method for generating plasma around the repair region in step S3, first, the irradiation target is directly irradiated with a pulse laser.

上述したように、照射対象のうちの素材301はレーザー光を反射する。照射対象のうち吸収層401はレーザー光を吸収し、加熱され剥離される。このとき、加熱され剥離された吸収層502のうちの一部の吸収層は、素材からの反射光303をさらに吸収する。これにより、固定であった吸収層に熱エネルギーが連続的に加えられ、初めに溶解が起り、次いで気化する。その後に気体の中性原子から電子がはぎ取られ、正電荷を帯びたイオンと負電荷の電子から成る電気的に中性の混合物が生成される。この電離された気体が、プラズマである。図6で示すように、発生したプラズマ602は照射領域の周辺に瞬間的に発散し、その後蒸発する。   As described above, the material 301 of the irradiation target reflects the laser light. Among the irradiation objects, the absorption layer 401 absorbs laser light and is peeled off by heating. At this time, some of the absorption layers 502 that have been heated and peeled further absorb the reflected light 303 from the material. As a result, thermal energy is continuously applied to the absorption layer that has been fixed, so that dissolution occurs first and then vaporizes. The electrons are then stripped from the neutral atoms of the gas, producing an electrically neutral mixture of positively charged ions and negatively charged electrons. This ionized gas is plasma. As shown in FIG. 6, the generated plasma 602 instantaneously diverges around the irradiation region and then evaporates.

また、剥離された吸収層502のうち、プラズマ602として蒸発することがなかった残りの吸収層は、後述の方法(図1のステップS4)により、集塵吸引口に吸引される。   Further, of the peeled absorption layer 502, the remaining absorption layer that did not evaporate as the plasma 602 is sucked into the dust collection suction port by a method described later (step S4 in FIG. 1).

なお、プラズマが蒸発するとともに、素材の金属イオンが酸素または酸化物と反応して、安定酸化被膜603が、プラズマが蒸発した部分の素材表面に形成される。これにより、照射処理を施した素材表面は防錆効果を有する。
<剥離された吸収層を吸引する方法>
As the plasma evaporates, the metal ions of the material react with oxygen or oxide, and a stable oxide film 603 is formed on the surface of the material where the plasma is evaporated. Thereby, the raw material surface which performed the irradiation process has a rust prevention effect.
<Method of sucking the peeled absorption layer>

次に、剥離された吸収層を吸引する方法について説明する。図1に示すパルスレーザーによる施工方法においては、集塵吸引口が吸引することにより、剥離された吸収層を吸引できる(図1のステップS4)。
このステップS4における剥離された吸収層を吸引する具体的手法としては、まず、照射対象に直接パルスレーザーを照射する。
Next, a method for sucking the peeled absorption layer will be described. In the construction method using the pulse laser shown in FIG. 1, the separated absorption layer can be sucked by sucking the dust collecting suction port (step S4 in FIG. 1).
As a specific method of sucking the peeled absorption layer in step S4, first, the irradiation target is directly irradiated with a pulse laser.

上述したように、剥離された吸収層502および、その一部が変化したプラズマ602が照射領域の周辺に発生する。図7で示すように、スキャナーヘッドに装着された集塵吸引口703が、剥離された吸収層502のうち、プラズマ602に変化しなかった吸収層702を吸引する。その後、集塵吸引口に吸引された吸収層702は、ホーズ704を伝い集塵機804に送られる。なお、集塵吸引口は、吸収層702以外の、粉塵などの物質も吸引する。   As described above, the peeled absorption layer 502 and the plasma 602 whose part has changed are generated around the irradiation region. As shown in FIG. 7, the dust collection suction port 703 attached to the scanner head sucks the absorption layer 702 that has not changed to the plasma 602 out of the peeled absorption layer 502. Thereafter, the absorption layer 702 sucked into the dust collection suction port is sent to the dust collector 804 along the hose 704. Note that the dust collection suction port also sucks substances such as dust other than the absorption layer 702.

また、集塵機804のモーター出力は例えば、4.0KWであり、最大風量は10m/minである。また、集塵タンク容量は50Lであり、定格電源は3相200V―15.0Aとすることができる。集塵タンクは、サイクロン式で、2段階方式のカートリッジフィルター型式でHEPAフィルター仕様とできる。HEPAフィルター仕様とは、定格風量で粒径が0.3μmの粒子に対して99.97%以上の粒子補修率を持ち、かつ初期圧力損失が245Pa以下の性能を持つエアフィルターのことである。これにより、有害物質が飛散することを抑制できる。
<車両搭載保冷ハウジングシステム>
Further, the motor output of the dust collector 804 is, for example, 4.0 KW, and the maximum air volume is 10 m 3 / min. Further, the capacity of the dust collection tank is 50L, and the rated power supply can be 3 phase 200V-15.0A. The dust collection tank is a cyclone type, a two-stage cartridge filter type, and a HEPA filter specification. The HEPA filter specification is an air filter having a particle repair rate of 99.97% or more and a performance of an initial pressure loss of 245 Pa or less with respect to particles having a rated air volume and a particle size of 0.3 μm. Thereby, it can suppress that a harmful substance disperses.
<Vehicle refrigerated housing system>

図8で示すように、本発明の実施の形態のパルスレーザーによる施工方法を実現する車両搭載保冷ハウジングシステムの一例は、スキャナーヘッド801と、集塵吸引口802と、ホーズ803と、集塵機804と、レーザー機ユニット805と、伝送管806と、電源ケーブル807と、発電機808と、冷却用エアコン809と、車両810とにより構成される。   As shown in FIG. 8, an example of a vehicle-mounted cold insulation housing system that implements the pulse laser construction method according to the embodiment of the present invention includes a scanner head 801, a dust collection suction port 802, a hose 803, and a dust collector 804. , A laser unit 805, a transmission tube 806, a power cable 807, a generator 808, a cooling air conditioner 809, and a vehicle 810.

また、伝送管806は、スキャナーヘッド801と、レーザー機ユニット805とを連結する。ホーズ803は、集塵吸引口802と、集塵機804とを連結する。電源ケーブル807は、発電機808と、レーザー機ユニット805および集塵機804とを連結する。   The transmission tube 806 connects the scanner head 801 and the laser machine unit 805. The hose 803 connects the dust collection suction port 802 and the dust collector 804. The power cable 807 connects the generator 808 with the laser machine unit 805 and the dust collector 804.

冷却用エアコン809は、本発明に係るハウジングシステム内の気温を常温に近い状態で一定に保つために、システム空間内を冷却する。また、冷却用エアコンは、室内の湿度を除去し、一定の乾燥状態に維持する。これにより、レーザー機の電子機器を、腐食や酸化による悪影響から防ぐことができる。また、季節や外部の温度に制限されることなく、使用者はレーザー作業を行うことができる。
車両810は、特に限定されないが、上記システムが収容できるだけの大きさの荷台を有するトラックとすることができる。
The cooling air conditioner 809 cools the system space in order to keep the air temperature in the housing system according to the present invention constant in a state close to room temperature. In addition, the cooling air conditioner removes indoor humidity and maintains a constant dry state. Thereby, the electronic device of a laser machine can be prevented from the bad influence by corrosion and oxidation. In addition, the user can perform laser work without being limited by the season or outside temperature.
Although the vehicle 810 is not particularly limited, the vehicle 810 may be a truck having a loading platform that can be accommodated by the system.

これにより、ファイバーケーブル伝送式で手動携帯式のレーザー照射を行うことが可能となる。そして、一般的に運搬不可能、または運搬が困難な大重量素材や、屋外に固定されている対象素材、あるいは複雑な形状素材などの、固定式大型レーザーでは不向きな対象物を、自由自在に表面処理できる。また、車両搭載可能の大出力レーザーや、人力で持ち運び可能な小型レーザーを使用し、場所を選ばずに作業できる。
<素材に冷却スプレーを噴射する方法>
次に、素材に冷却スプレーを同時に噴射して、レーザーによる母体の熱の上昇を制御する施工方法について以下説明する。
This makes it possible to perform manual and portable laser irradiation using a fiber cable transmission system. In addition, objects that are generally unsuitable for fixed large-sized lasers, such as heavy-weight materials that are generally impossible to transport or difficult to transport, target materials that are fixed outdoors, or complex shape materials, can be freely used. Surface treatment is possible. In addition, using a high-power laser that can be mounted on a vehicle or a small laser that can be carried by manpower, you can work anywhere.
<Method of spraying cooling spray on material>
Next, a construction method for controlling the rise in the heat of the mother due to the laser by simultaneously injecting a cooling spray onto the material will be described below.

図9で示すように、まず、スキャナーヘッド903が素材906および吸収層905にパルスレーザー904を照射する。この際に、冷却スプレー噴射器901は、冷却スプレー902を素材等に直接噴射する。冷却スプレーに含まれる冷却媒体としては、二酸化炭素ガスや、LPガスや、窒素ガスや、ヘリウムガスを使用することができる。このうち、例えば二酸化炭素ガスは、照射対象の周辺をおよそマイナス80℃まで冷却することができる。これにより、レーザー機は照射対象の素材の加熱を抑制することができ、素材への損傷を低減できる。
<パルスレーザーの照射パターン>
次に、図10から図14に示すパルスレーザーの照射パターンについて以下説明する。
As shown in FIG. 9, first, the scanner head 903 irradiates the material 906 and the absorption layer 905 with a pulsed laser 904. At this time, the cooling spray injector 901 directly injects the cooling spray 902 onto the material or the like. As a cooling medium contained in the cooling spray, carbon dioxide gas, LP gas, nitrogen gas, or helium gas can be used. Among these, for example, carbon dioxide gas can cool the periphery of the irradiation target to about minus 80 ° C. Thereby, the laser machine can suppress the heating of the material to be irradiated, and can reduce damage to the material.
<Pulse laser irradiation pattern>
Next, the irradiation pattern of the pulse laser shown in FIGS. 10 to 14 will be described below.

パルスレーザーを照射するとき、照射パターンを選択することができる。レーザー機ユニットに備えたパワーコントロールユニットは、照射パターンのプログラムを変更することにより、レーザー光の形状を以下の6種類のいずれかに変更できる。この照射パターンは、線形状(図10)、円形状(図11)、波形状(図12)、両端が開いた交差形状(図13)、両端が閉じた交差形状(図14)、四角形状(図15)の6種類がある。また、照射パターンは、円形状または四角形状の図形内部を塗りつぶす形状も含まれる。照射対象の大きさや形状等に対応して照射パターンを変更することにより、使用者は効率的にレーザーを照射できる。   When irradiating a pulse laser, an irradiation pattern can be selected. The power control unit provided in the laser machine unit can change the shape of the laser beam to one of the following six types by changing the program of the irradiation pattern. This irradiation pattern includes a line shape (FIG. 10), a circular shape (FIG. 11), a wave shape (FIG. 12), a cross shape with both ends open (FIG. 13), a cross shape with both ends closed (FIG. 14), and a square shape. There are six types (FIG. 15). The irradiation pattern also includes a shape that fills the inside of a circular or quadrangular figure. By changing the irradiation pattern according to the size and shape of the irradiation target, the user can efficiently irradiate the laser.

なお、スキャナーヘッド201に備える切り替えスイッチ210を操作することにより、使用者は、6種類の照射パターンを選択または切り替えることができる。これにより、使用者は手元で容易に照射パターンを選択または切り替えることができ、効率的にレーザーを照射できる。   Note that the user can select or switch between six types of irradiation patterns by operating the changeover switch 210 provided in the scanner head 201. Accordingly, the user can easily select or switch the irradiation pattern at hand, and can efficiently irradiate the laser.

また、レーザー機ユニットに備えたパワーコントロールユニットは、レーザー光の出力パワーを10%から100%の間で変化させることができる。これにより、照射対象の汚染程度や形状等に対応して、レーザーの照射強度を変更でき、使用者は効率的にレーザーを照射できる。
レーザー機ユニットに備えたパワーコントロールユニットは、選択した照射パターンや、レーザー光の出力パワーをコンピューターによりプリセットできる。
以下、5種類の各照射パターンについて説明する。
Moreover, the power control unit provided in the laser machine unit can change the output power of the laser light between 10% and 100%. Thereby, the irradiation intensity | strength of a laser can be changed corresponding to the contamination degree, shape, etc. of irradiation object, and a user can irradiate a laser efficiently.
The power control unit provided in the laser machine unit can preset the selected irradiation pattern and output power of the laser beam by a computer.
Hereinafter, each of the five types of irradiation patterns will be described.

図10は、線形状1001の照射パターンの一例を示している。レーザーは、例えば、線形状の方向と垂直方向に、線形状の照射部分を直線的に移動させることで、線形状の線幅を一辺とする長方形の領域を照射できる。なお、レーザー機ユニットに備えたパワーコントロールユニットは、レーザー光の形状の方向を横線のものとするか、縦線のものとするかを、プログラムの設定により変更できる。これにより、レーザーは、照射対象の大きさや形状等に対応して、線形状の方向を縦とするか横とするかを選択でき、効率的に照射できる。   FIG. 10 shows an example of the irradiation pattern of the line shape 1001. For example, the laser can irradiate a rectangular region having one side of the line width of the linear shape by linearly moving the irradiation portion of the linear shape in a direction perpendicular to the direction of the linear shape. Note that the power control unit provided in the laser machine unit can change whether the direction of the shape of the laser beam is a horizontal line or a vertical line by setting the program. Accordingly, the laser can select whether the direction of the linear shape is vertical or horizontal according to the size or shape of the irradiation target, and can be irradiated efficiently.

また、レーザー機ユニットに備えたパワーコントロールユニットは、線形状の線幅を自由に設定し変更できる。符号1002は細い幅を示す。符号1003は標準的な幅を示す。符号1004は太い幅を示す。これにより、照射対象の大きさや形状等に対応して、照射領域を変更でき、使用者は効率的にレーザーを照射できる。   Moreover, the power control unit provided in the laser machine unit can freely set and change the line width of the line shape. Reference numeral 1002 indicates a narrow width. Reference numeral 1003 indicates a standard width. Reference numeral 1004 indicates a thick width. Thereby, an irradiation area | region can be changed corresponding to the magnitude | size, shape, etc. of irradiation object, and a user can irradiate a laser efficiently.

図11は、円形状1101の照射パターンの一例を示している。レーザーは、例えば、円形状の照射部分を直線的に移動させることで、円形状の直径を一辺とする長方形および両端に半円を加えた領域を照射できる。また、円形状1105で示すように、レーザー光は円形状内部を塗りつぶすように照射できる。   FIG. 11 shows an example of a circular 1101 irradiation pattern. The laser can irradiate, for example, a rectangular shape having one side with a circular diameter and a semi-circle added to both ends by linearly moving a circular irradiation portion. Further, as indicated by a circular shape 1105, the laser light can be irradiated so as to fill the circular shape.

また、レーザー機ユニットに備えたパワーコントロールユニットは、円形状の直径を自由に設定し変更できる。符号1102は細い直径を示す。符号1103は標準的な直径を示す。符号1104は太い直径を示す。これにより、照射対象の大きさや形状等に対応して、使用者は照射領域を変更できる。また、円形状のレーザー光で照射するのが適する場合、例えば照射対象が曲線状のとき等に、使用者は効率的にレーザーを照射できる。   Moreover, the power control unit provided in the laser machine unit can freely set and change the circular diameter. Reference numeral 1102 indicates a thin diameter. Reference numeral 1103 indicates a standard diameter. Reference numeral 1104 indicates a thick diameter. Thereby, the user can change an irradiation area | region according to the magnitude | size, shape, etc. of irradiation object. Further, when it is appropriate to irradiate with a circular laser beam, for example, when the irradiation target is curved, the user can efficiently irradiate the laser.

図12は、波形状1201の照射パターンの一例を示している。レーザーは、例えば、波形状の照射部分を直線的に移動させることで、波形状の幅を一辺とする長方形の領域を照射できる。なお、レーザー機ユニットに備えたパワーコントロールユニットは、レーザー光の形状の方向を横線のものとするか、縦線のものとするかを、プログラムの設定により変更できる。これにより、レーザーは、照射対象の大きさや形状等に対応して、波形状の方向を縦とするか横とするかを選択でき、効率的に照射できる。   FIG. 12 shows an example of the irradiation pattern of the waveform 1201. For example, the laser can irradiate a rectangular region having a waveform width as one side by linearly moving a waveform irradiation portion. Note that the power control unit provided in the laser machine unit can change whether the direction of the shape of the laser beam is a horizontal line or a vertical line by setting the program. As a result, the laser can select whether the direction of the wave shape is vertical or horizontal according to the size, shape, etc. of the irradiation target, and can be irradiated efficiently.

また、レーザー機ユニットに備えたパワーコントロールユニットは、波形状の幅を自由に設定し変更できる。符号1002は細い幅を示す。符号1003は標準的な幅を示す。符号1004は太い幅を示す。これにより、照射対象の大きさや形状等に対応して、照射領域を変更でき、使用者は効率的にレーザーを照射できる。   Moreover, the power control unit provided in the laser machine unit can freely set and change the waveform width. Reference numeral 1002 indicates a narrow width. Reference numeral 1003 indicates a standard width. Reference numeral 1004 indicates a thick width. Thereby, an irradiation area | region can be changed corresponding to the magnitude | size, shape, etc. of irradiation object, and a user can irradiate a laser efficiently.

図13は、両端が開いた交差形状1301の照射パターンの一例を示している。レーザーは、例えば、交差形状の中心軸の方向と垂直方向に照射部分を直線的に移動させることで、交差形状の中心軸幅を一辺とする長方形および両端から交差形状に対応した三角形を減じた領域(図13参照)を照射できる。なお、レーザー機ユニットに備えたパワーコントロールユニットは、レーザー光の交差形状の中心軸の方向を横とするか、縦とするかを、プログラムの設定により変更できる。これにより、照射対象の大きさや形状等に対応して、両端が開いた交差形状の方向を縦とするか横とするかを選択でき、使用者は効率的にレーザーを照射できる。   FIG. 13 shows an example of an irradiation pattern of an intersection shape 1301 with both ends open. Laser, for example, by moving the irradiated part linearly in the direction perpendicular to the direction of the central axis of the intersecting shape, the rectangle with the central axis width of the intersecting shape as one side and the triangle corresponding to the intersecting shape were reduced from both ends. A region (see FIG. 13) can be irradiated. The power control unit provided in the laser machine unit can change whether the direction of the central axis of the cross shape of the laser light is horizontal or vertical depending on the program setting. Thereby, according to the magnitude | size, shape, etc. of irradiation object, it can select whether the direction of the cross shape which both ends opened is vertical or horizontal, and a user can irradiate a laser efficiently.

また、レーザー機ユニットに備えたパワーコントロールユニットは、両端が開いた交差形状の中心軸幅を自由に設定し変更できる。符号1302は細い幅を示す。符号1303は標準的な幅を示す。符号1304は太い幅を示す。これにより、照射対象の大きさや形状等に対応して、使用者は照射領域を変更できる。また、両端が開いた交差形状のレーザー光で照射するのが適する場合、例えば照射対象が両端が開いた交差形状のとき等に、使用者は効率的にレーザーを照射できる。   In addition, the power control unit provided in the laser machine unit can freely set and change the center axis width of the intersecting shape with both ends open. Reference numeral 1302 indicates a narrow width. Reference numeral 1303 indicates a standard width. Reference numeral 1304 indicates a thick width. Thereby, the user can change an irradiation area | region according to the magnitude | size, shape, etc. of irradiation object. In addition, when it is appropriate to irradiate with cross-shaped laser light with both ends open, for example, when the irradiation target has a cross-shaped with both ends open, the user can efficiently irradiate the laser.

図14は、両端が閉じた交差形状1401の照射パターンの一例を示している。レーザーは、例えば、交差形状の中心軸の方向と垂直方向に照射部分を直線的に移動させることで、交差形状の中心軸幅を一辺とする長方形および両端から交差形状に対応した三角形を減じた領域(図14参照)を照射できる。なお、レーザー機ユニットに備えたパワーコントロールユニットは、レーザー光の交差形状の中心軸の方向を横とするか、縦とするかを、プログラムの設定により変更できる。これにより、照射対象の大きさや形状等に対応して、両端が閉じた交差形状の方向を縦とするか横とするかを選択することができ、使用者は効率的にレーザーを照射できる。   FIG. 14 shows an example of an irradiation pattern of a cross shape 1401 with both ends closed. Laser, for example, by moving the irradiated part linearly in the direction perpendicular to the direction of the central axis of the intersecting shape, the rectangle with the central axis width of the intersecting shape as one side and the triangle corresponding to the intersecting shape were reduced from both ends. A region (see FIG. 14) can be irradiated. The power control unit provided in the laser machine unit can change whether the direction of the central axis of the cross shape of the laser light is horizontal or vertical depending on the program setting. Thereby, according to the magnitude | size, shape, etc. of irradiation object, it can select whether the direction of the cross shape which both ends closed is made into length or width, and a user can irradiate a laser efficiently.

また、レーザー機ユニットに備えたパワーコントロールユニットは、両端が閉じた交差形状の中心軸幅を自由に設定し変更できる。符号1402は細い幅を示す。符号1403は標準的な幅を示す。符号1404は太い幅を示す。これにより、照射対象の大きさや形状等に対応して、照射領域を変更できる。また、両端が閉じた交差形状のレーザー光で照射するのが適する場合、例えば照射対象が両端が閉じた交差形状のとき等に、使用者は効率的にレーザーを照射できる。   In addition, the power control unit provided in the laser machine unit can freely set and change the center axis width of the intersecting shape with both ends closed. Reference numeral 1402 indicates a narrow width. Reference numeral 1403 indicates a standard width. Reference numeral 1404 indicates a thick width. Thereby, an irradiation area | region can be changed corresponding to the magnitude | size, shape, etc. of irradiation object. In addition, when it is appropriate to irradiate with a laser beam having a cross shape with both ends closed, for example, when the irradiation target has a cross shape with both ends closed, the user can irradiate the laser efficiently.

図15は、四角形状1501の照射パターンの一例を示している。レーザーは、例えば、四角形状の照射部分を直線的に移動させることで、四角形状の一辺を一辺とする長方形の領域を照射できる。また、四角形状1505で示すように、レーザー光は四角形状内部を塗りつぶすように照射できる。   FIG. 15 shows an example of a rectangular 1501 irradiation pattern. For example, the laser can irradiate a rectangular region having one side of the quadrangle as one side by moving a quadrangular irradiation part linearly. Further, as indicated by a rectangular shape 1505, the laser light can be irradiated so as to fill the inside of the rectangular shape.

また、レーザー機ユニットに備えたパワーコントロールユニットは、四角形状の一辺を自由に設定し変更できる。符号1502は細い幅を示す。符号1503は標準的な幅を示す。符号1504は太い幅を示す。これにより、照射対象の大きさや形状等に対応して、使用者は照射領域を変更できる。   In addition, the power control unit provided in the laser machine unit can freely set and change one side of the square shape. Reference numeral 1502 indicates a narrow width. Reference numeral 1503 indicates a standard width. Reference numeral 1504 indicates a thick width. Thereby, the user can change an irradiation area | region according to the magnitude | size, shape, etc. of irradiation object.

以上説明した6種類の照射パターンおよび、照射幅および、出力パワーなどの設定は、レーザー機ユニットに備えたパワーコントロールユニットのコンピューターのメモリーにプリセットできる。これにより、レーザー照射の際、照射対象の大きさや形状等に対応して、使用者は容易にレーザーの照射パターン等を選択でき、照射作業の効率を高めることができる。   The above-described six types of irradiation patterns and settings such as irradiation width and output power can be preset in the computer memory of the power control unit provided in the laser machine unit. Thereby, at the time of laser irradiation, the user can easily select a laser irradiation pattern or the like corresponding to the size or shape of the irradiation target, and the efficiency of irradiation work can be increased.

また、出力パワーやエネルギーを調節でき、照射パターンや方向性を変換できるパルスレーザーでの作業により、母体への影響を限ることにより、使用者は対象汚物だけを除去できる。さらに、各対象汚物や素材に対して柔軟に対応できるので、使用者は幅広い対象素材に対して作業できる。
<本実施の形態の効果>
In addition, the user can remove only the target filth by limiting the influence on the mother body by working with a pulse laser that can adjust the output power and energy and can change the irradiation pattern and directionality. Furthermore, since it can respond flexibly to each target filth and material, the user can work on a wide range of target materials.
<Effects of the present embodiment>

以上説明した本発明の実施の形態によれば、消耗媒体の使用に伴う廃棄物を低減することができる。また、パルスレーザー照射による表面処理により、剥離された対象汚物の回収を効率的にし、施工者及び周囲への人体・環境への負担を減らすことができる。消耗媒体とは、先述した塗膜剥離剤や研削材、付着物除去法、それに伴う消耗媒体など、また高圧洗浄による水、洗浄剤などを言う。また、対象汚物除去後の粉塵はスキャナーヘッドに装着してある集塵吸引口から集塵機に転送包含され、環境および人体に悪影響を与える物質の発生を低減できる。   According to the embodiment of the present invention described above, it is possible to reduce waste associated with the use of consumable media. Moreover, the surface treatment by pulse laser irradiation can efficiently recover the peeled target filth, and reduce the burden on the human body and the environment to the installer and the surrounding area. The consumable medium refers to the above-described coating film release agent, abrasive, deposit removal method, concomitant consumable medium, water by high pressure cleaning, cleaning agent, and the like. Further, the dust after the target filth is removed is transferred from the dust collection suction port mounted on the scanner head to the dust collector, and the generation of substances that adversely affect the environment and the human body can be reduced.

また、施工例として、溶接のための前処理や、部品を接着するための前処理や、接触のための酸化物の除去や、細菌の排除や、金属またはセラミック材料の付着物に対する下地処理堆積のための前処理や、金型のケレンや、石材の保全ケレンや、食品産業のライン生産機械等の清掃や、錆あるいは塗装の剥離や、輪転ローラーの洗浄、素材に付着した放射性物質のレーザーによる剥離と集塵などの施工を行うことができる。   In addition, as examples of construction, pre-treatment for welding, pre-treatment for bonding parts, removal of oxides for contact, elimination of bacteria, and deposition of base treatment on deposits of metal or ceramic materials Pretreatment for molds, mold kelen, stone maintenance kelen, cleaning of food production line production machines, etc., rust or paint peeling, rotary roller cleaning, radioactive material laser attached to the material It is possible to perform peeling and dust collection.

また、パルスレーザーを照射し表面処理を行った後に、塗装やコーティングの密着性を高めるためのブラスト工法によるアンカーパターンを形成させる施工を行うことができる。
これにより、従来のブラスト工法だけの施工よりも消耗研磨材や有害物質の産出や暴露を軽減できる。
Moreover, after irradiating a pulse laser and performing surface treatment, the construction which forms the anchor pattern by the blasting method for improving the adhesiveness of coating or coating can be performed.
As a result, the production and exposure of consumable abrasives and harmful substances can be reduced compared to conventional blasting methods alone.

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.

また、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。例えば、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換を行ってもよい。   Further, the above-described embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to one having all the configurations described. For example, part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. . Moreover, you may add, delete, and replace another structure about a part of structure of each embodiment.

201 スキャナーヘッド
202 集塵吸引口
203 伝送管
204 ホーズ
205 レンズ
206 スキャナーヘッド持手部
207 レーザー光
208 吸収層
209 素材
210 切り替えスイッチ
303 反射光
402 吸収層が加熱される様子
502 吸収層が剥離される様子
602 プラズマが蒸発する様子
702 吸収層を吸引する様子
801 スキャナーヘッド
901 冷却スプレー噴射器
1001 レーザー光の線形状。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 201 Scanner head 202 Dust collection suction port 203 Transmission pipe 204 Hose 205 Lens 206 Scanner head handle part 207 Laser beam 208 Absorption layer 209 Material 210 Changeover switch 303 Reflection light 402 Absorption layer is heated 502 Absorption layer is peeled off Appearance 602 Appearance of plasma evaporation 702 Appearance of absorbing layer 801 Scanner head 901 Cooling spray injector 1001 Linear shape of laser light.

Claims (7)

パルスレーザーを照射することにより、素材の付着物を除去する施工方法であって、
レーザー機器は、先端部にレンズが設けられるスキャナーヘッドと、前記スキャナーヘッドに脱着される集塵吸引口と、を有し、
(a)レーザー機器がパルスレーザーを照射する工程と、
(b)レーザー機器により照射されるパルスレーザーにより吸収層を剥離する工程と、
(c)レーザー機器により照射されるパルスレーザーにより照射領域周辺にプラズマを発生させる工程と、
(d)集塵吸引口が剥離された吸収層を吸引する工程と、
を含み、
前記レンズは、固有の焦点距離である第一の距離を有し、照射対象への距離や、照射対象の形状などに応じて選択され、
前記レンズから照射対象までの第二の距離は、前記レンズの下面から前記集塵吸引口の下面までの距離が、前記第一の距離からおよそ15mm前後となる距離の範囲内になると、焦点が合うように設定され、
前記レンズの交換に伴い、前記レンズの下面から前記集塵吸引口の下面までの第二の距離が、前記第一の距離の15mm前後の範囲内となる、前記集塵吸引口が選択される、
施工方法。
It is a construction method that removes material deposits by irradiating a pulse laser,
The laser device has a scanner head provided with a lens at the tip, and a dust collection suction port attached to and detached from the scanner head,
(A) a laser device irradiating a pulse laser;
(B) a step of peeling the absorption layer with a pulse laser irradiated by a laser device;
(C) generating a plasma around the irradiation region by a pulse laser irradiated by a laser device;
(D) sucking the absorbent layer from which the dust collection suction port has been peeled off;
Including
The lens has a first distance that is a specific focal length, and is selected according to the distance to the irradiation target, the shape of the irradiation target, and the like.
The second distance from the lens to the irradiation object is such that when the distance from the lower surface of the lens to the lower surface of the dust collecting suction port is within a range of about 15 mm from the first distance, the focal point is Set to fit,
With the replacement of the lens, the dust collection suction port is selected such that the second distance from the lower surface of the lens to the lower surface of the dust collection suction port is within the range of about 15 mm of the first distance. ,
Construction method.
請求項1に記載の施工方法において、
前記レーザー機器は、ファイバーケーブル伝送式で持ち運びできる小型レーザー、および車両に搭載して移動できる大型レーザーである、施工方法。
In the construction method according to claim 1,
The laser device is a construction method that is a small laser that can be carried by a fiber cable transmission type and a large laser that can be mounted on a vehicle and moved.
請求項1に記載の施工方法において、
前記レーザー機器は、レーザーの出力パワーおよび照射パターンおよび照射幅を調整される、施工方法。
In the construction method according to claim 1,
The laser apparatus is a construction method in which the output power, irradiation pattern, and irradiation width of a laser are adjusted.
請求項1に記載の施工方法において、
前記パルスレーザーの照射とともに、素材に冷却スプレーを噴射することで、レーザーによる素材の熱の上昇を制御する、施工方法。
In the construction method according to claim 1,
The construction method which controls the raise of the heat | fever of the raw material by a laser by spraying a cooling spray to a raw material with irradiation of the said pulse laser.
請求項1に記載の施工方法において、
レーザー機器と、前記集塵吸引口を有する集塵機と、前記レーザー機器および前記集塵機に電力を供給する発電機の各機器連動した一式を一つのシステムとする、施工方法。
In the construction method according to claim 1,
A construction method in which a laser device, a dust collector having the dust collection suction port, and a set of devices linked to the laser device and a generator for supplying power to the dust collector are combined into one system.
パルスレーザーを照射することにより、素材の付着物を除去する車両搭載保冷ハウジングシステムであって、
パルスレーザーを照射することで素材の吸着層を剥離し、照射領域周辺にプラズマを発生させるレーザー機器と、剥離された前記吸収層を吸引する集塵吸引口を有する集塵機と、前記レーザー機器および前記集塵機に電力を供給する発電機と、を有
レーザー機器は、先端部にレンズが設けられるスキャナーヘッドと、前記スキャナーヘッドに脱着される集塵吸引口とを有し、
前記レンズは、固有の焦点距離である第一の距離を有し、照射対象への距離や、照射対象の形状などに応じて選択され、
前記レンズから照射対象までの第二の距離は、前記レンズの下面から前記集塵吸引口の下面までの距離が、前記第一の距離からおよそ15mm前後となる距離の範囲内になると、焦点が合うように設定され、
前記レンズの交換に伴い、前記レンズの下面から前記集塵吸引口の下面までの第二の距離が、前記第一の距離の15mm前後の範囲内となる、前記集塵吸引口が選択される、
車両搭載保冷ハウジングシステム。
A vehicle-mounted cold insulation housing system that removes material deposits by irradiating a pulsed laser,
A laser device that peels the adsorption layer of the material by irradiating a pulsed laser and generates plasma around the irradiation region, a dust collector having a dust collection suction port for sucking the peeled absorption layer, the laser device, and the possess a generator supplying power, to the dust collector,
The laser device has a scanner head provided with a lens at the tip, and a dust collecting suction port to be attached to and detached from the scanner head,
The lens has a first distance that is a specific focal length, and is selected according to the distance to the irradiation target, the shape of the irradiation target, and the like.
The second distance from the lens to the irradiation object is such that when the distance from the lower surface of the lens to the lower surface of the dust collecting suction port is within a range of about 15 mm from the first distance, the focal point is Set to fit,
With the replacement of the lens, the dust collection suction port is selected such that the second distance from the lower surface of the lens to the lower surface of the dust collection suction port is within the range of about 15 mm of the first distance. ,
In-vehicle cold housing system.
請求項1に記載の施工方法において、
パルスレーザーを照射し表面処理を行った後に、塗装やコーティングの密着性を高めるためのブラスト工法によるアンカーパターンを形成させる施工方法。
In the construction method according to claim 1,
A construction method in which an anchor pattern is formed by blasting to improve the adhesion of paint and coating after irradiating a pulsed laser and performing surface treatment.
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