JP6723785B2 - Laser surface processing equipment - Google Patents

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

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

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

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

特開２００１−１１６８９２号公報JP 2001-116892 A 特開平６−１９０５８２号公報JP-A-6-190582 特開昭６１−１３５４９６号公報JP-A-61-135496

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

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

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

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

そこで、本発明は、レーザにより溶融された溶融物の回収効率を向上することのできるレーザ表面加工装置を提供することを課題とする。 Therefore, it is an object of the present invention to provide a laser surface processing apparatus capable of improving the recovery efficiency of the melted material melted by the laser.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

アシストガス供給装置１３は、加工対象物６０にアシストガスＧ１を噴射する。アシストガス供給装置１３は、アシストガス供給部３１と、アシストガス供給ライン３２によってアシストガス供給部３１に接続されるアシストガス供給ヘッド３３とを有する。アシストガス供給ヘッド３３は、アシストガス噴射ノズル３３ａを有する。アシストガス供給部３１は、例えば、不活性ガス（Ｎ２、Ａｒ、Ｈｅ、ＣＯ２）や、支燃性ガス（Ｏ２）を供給し、制御装置１６に接続されている。アシストガスの種類は、加工対象や加工雰囲気に応じて設定すればよい。アシストガス供給部３１は、制御装置１６によって不活性ガスの供給が制御されることで、所定の供給量で不活性ガスを供給する。アシストガス供給ライン３２は、アシストガス供給部３１から供給された不活性ガスを、アシストガス供給ヘッド３３へ向けて流通させる。アシストガス供給ヘッド３３は、支持部材４８を介して、支持フレーム１８によって保持されている。アシストガス噴射ノズル３３ａは、レーザＬが照射される加工位置へ向けてアシストガスＧ１を噴射する。 The assist gas supply device 13 injects the assist gas G1 onto the object 60 to be processed. The assist gas supply device 13 includes an assist gas supply unit 31 and an assist gas supply head 33 connected to the assist gas supply unit 31 by an assist gas supply line 32. The assist gas supply head 33 has an assist gas injection nozzle 33a. The assist gas supply unit 31 supplies, for example, an inert gas (N 2 , Ar, He, CO 2 ) or a combustion supporting gas (O 2 ) and is connected to the control device 16. The type of assist gas may be set according to the processing target and processing atmosphere. The assist gas supply unit 31 controls the supply of the inert gas by the control device 16 to supply the inert gas at a predetermined supply amount. The assist gas supply line 32 causes the inert gas supplied from the assist gas supply unit 31 to flow toward the assist gas supply head 33. The assist gas supply head 33 is held by the support frame 18 via the support member 48. The assist gas injection nozzle 33a injects the assist gas G1 toward the processing position where the laser L is irradiated.

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

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

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

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

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

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

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

ここで、アシストガス供給装置１３は、加工対象物６０にある溶融物６４の表面張力の２倍以上の衝突力で加工対象物６０にアシストガスＧ１を噴射する。衝突力Ｆｉ［Ｎ］は、アシストガス流速ｖ［ｍ／ｓ］、アシストガス密度ρ［ｋｇ/ｍ３］、有効アシストガス流量Ｑ［ｍ３/ｓ］、レーザ照射幅Ｌ［ｍ］、有効幅ｂ［ｍ］に基づいて下記式で算出する。

Figure 0006723785
Here, the assist gas supply device 13 injects the assist gas G1 onto the workpiece 60 with a collision force that is at least twice the surface tension of the melt 64 on the workpiece 60. Collision force Fi [N] is assist gas flow rate v [m/s], assist gas density ρ [kg/m 3 ], effective assist gas flow rate Q [m 3 /s], laser irradiation width L [m], effective It is calculated by the following formula based on the width b [m].
Figure 0006723785

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

アシストガス供給装置１１３は、加工対象物１６０にアシストガスＧを噴射する。アシストガス供給装置１１３は、アシストガス供給部１３１と、アシストガス供給ライン１３２によってアシストガス供給部１３１に接続されるアシストガス噴射ノズル１３３とを有する。アシストガス供給部１３１は、例えば、不活性ガス（Ｎ２、Ａｒ、Ｈｅ、ＣＯ２）や、支燃性ガス（Ｏ２）を供給し、制御装置１１６に接続されている。アシストガスの種類は、加工対象や加工雰囲気に応じて設定すればよい。アシストガス供給部１３１は、制御装置１１６によって不活性ガスの供給が制御されることで、所定の供給量で不活性ガスを供給する。アシストガス供給ライン１３２は、アシストガス供給部１３１から供給された不活性ガスを、アシストガス噴射ノズル１３３へ向けて流通させる。アシストガス噴射ノズル１３３は、レーザＬが照射される加工位置へ向けてアシストガスＧを噴射する。 The assist gas supply device 113 injects the assist gas G on the object 160 to be processed. The assist gas supply device 113 includes an assist gas supply unit 131 and an assist gas injection nozzle 133 connected to the assist gas supply unit 131 by an assist gas supply line 132. The assist gas supply unit 131 supplies, for example, an inert gas (N 2 , Ar, He, CO 2 ) or a combustion-supporting gas (O 2 ) and is connected to the control device 116. The type of assist gas may be set according to the processing target and processing atmosphere. The assist gas supply unit 131 supplies the inert gas in a predetermined supply amount by the supply of the inert gas being controlled by the control device 116. The assist gas supply line 132 causes the inert gas supplied from the assist gas supply unit 131 to flow toward the assist gas injection nozzle 133. The assist gas injection nozzle 133 injects the assist gas G toward the processing position where the laser L is irradiated.

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

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

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

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

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

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

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

ここで、アシストガス供給装置１１３は、加工対象物１６０にある溶融物１６４の表面張力の２倍以上の衝突力で加工対象物１６０にアシストガスＧを噴射する。衝突力Ｆｉ［Ｎ］は、アシストガス流速ｖ［ｍ／ｓ］、アシストガス密度ρ［ｋｇ/ｍ３］、有効アシストガス流量Ｑ［ｍ３/ｓ］、レーザ照射幅Ｌ［ｍ］、有効幅ｂ［ｍ］に基づいて下記式で算出する。

Figure 0006723785
Here, the assist gas supply device 113 injects the assist gas G onto the object to be processed 160 with a collision force that is at least twice the surface tension of the melt 164 on the object to be processed 160. Collision force Fi [N] is assist gas flow rate v [m/s], assist gas density ρ [kg/m 3 ], effective assist gas flow rate Q [m 3 /s], laser irradiation width L [m], effective It is calculated by the following formula based on the width b [m].
Figure 0006723785

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Claims (3)

加工対象物にレーザを照射するレーザ照射装置と、
前記加工対象物のレーザが照射されている照射領域に向けてアシストガスを噴射するアシストガス噴射ノズルを有するアシストガス供給装置と、
前記照射領域に向けて前記アシストガス供給装置により供給されるアシストガスの側部から補助アシストガスを噴射する補助アシストガス噴射ノズルを有する補助アシストガス供給装置と、
前記レーザ照射装置と前記加工対象物とを相対移動させる移動機構と、
レーザが照射され溶融した前記加工対象物を回収する回収機構と、
を有し、
前記補助アシストガス噴射ノズルは、前記アシストガス噴射ノズルの向く方向に対して交差する方向に向けて配置され、前記アシストガス噴射ノズルを中央として前記アシストガス噴射ノズルの側方に配置され、かつ前記アシストガス噴射ノズルを設けた位置に対して前記アシストガス噴射ノズルによるアシストガスの噴射方向の下流側に張り出した平面に沿って配置されており、
前記レーザ照射装置は、レーザの照射領域の形状を前記各ノズルの配置に沿う形状に合わせることを特徴とするレーザ表面加工装置。 A laser irradiation device for irradiating a processing object with a laser,
An assist gas supply device having an assist gas injection nozzle for injecting an assist gas toward an irradiation region in which the laser beam of the processing object is irradiated,
An auxiliary assist gas supply device having an auxiliary assist gas injection nozzle for injecting an auxiliary assist gas from a side portion of the assist gas supplied by the assist gas supply device toward the irradiation region,
A moving mechanism that relatively moves the laser irradiation device and the object to be processed,
A recovery mechanism for recovering the melted object to be processed by laser irradiation,
Have
The auxiliary assist gas injection nozzle is arranged in a direction crossing a direction in which the assist gas injection nozzle faces, and is arranged laterally of the assist gas injection nozzle with the assist gas injection nozzle as a center. It is arranged along a plane that projects to the downstream side of the assist gas injection nozzle in the injection direction of the assist gas with respect to the position where the assist gas injection nozzle is provided,
The laser irradiation apparatus is characterized in that the shape of the irradiation area of the laser is matched with the shape along the arrangement of the nozzles . 加工対象物にレーザを照射するレーザ照射装置と、
前記加工対象物のレーザが照射されている照射領域に向けてアシストガスを噴射するアシストガス噴射ノズルを有するアシストガス供給装置と、
前記照射領域に向けて前記アシストガス供給装置により供給されるアシストガスの側部から補助アシストガスを噴射する補助アシストガス噴射ノズルを有する補助アシストガス供給装置と、
前記レーザ照射装置と前記加工対象物とを相対移動させる移動機構と、
レーザが照射され溶融した前記加工対象物を回収する回収機構と、
を有し、
前記補助アシストガス噴射ノズルは、前記アシストガス噴射ノズルの向く方向に対して交差する方向に向けて配置され、前記アシストガス噴射ノズルを中央として前記アシストガス噴射ノズルの両側方に配置され、かつ前記アシストガス噴射ノズルを設けた位置に対して前記アシストガス噴射ノズルによるアシストガスの噴射方向の下流側に張り出した曲面に沿って配置されることを特徴とするレーザ表面加工装置。 A laser irradiation device for irradiating a processing object with a laser,
An assist gas supply device having an assist gas injection nozzle for injecting an assist gas toward an irradiation region in which the laser beam of the processing object is irradiated,
An auxiliary assist gas supply device having an auxiliary assist gas injection nozzle for injecting an auxiliary assist gas from a side portion of the assist gas supplied by the assist gas supply device toward the irradiation region,
A moving mechanism that relatively moves the laser irradiation device and the object to be processed,
A recovery mechanism for recovering the melted object to be processed by laser irradiation,
Have
The auxiliary assist gas injection nozzle is arranged in a direction intersecting with a direction in which the assist gas injection nozzle faces , and is arranged on both sides of the assist gas injection nozzle with the assist gas injection nozzle as a center. laser surface processing device according to claim Rukoto arranged along a curved surface that protrudes to the downstream side of the injection direction of the assist gas by the assist gas injection nozzle with respect to the position of providing the assist gas ejection nozzle. 前記レーザ照射装置は、レーザの照射領域の形状を前記各ノズルの配置に沿う形状に合わせることを特徴とする請求項２に記載のレーザ表面加工装置。 The laser surface processing apparatus according to claim 2, wherein the laser irradiation device matches the shape of the laser irradiation region with the shape along the arrangement of the nozzles.
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