JPH0399787A

JPH0399787A - レーザ照射用トーチ

Info

Publication number: JPH0399787A
Application number: JP1234231A
Authority: JP
Inventors: Tokuo Morishige; 森重　徳男; Kenji Hirano; 賢治平野; Kiyobumi Ishikawa; 清文石川; Shuji Furuya; 古屋　修治
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1989-09-08
Filing date: 1989-09-08
Publication date: 1991-04-24
Anticipated expiration: 2013-07-30
Also published as: JP2782247B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」本発明は、特に管内面にレーザを照射するために用いて
好適なレーザ照射用トーチに関する。

「従来の技術及び発明か解決しようとする課題」レーザ
は、板材の穴あけ、切断等に適用されており、そのため
のレーザ照射装置が各種提供されているか、特殊な形状
の処理表面を有する対象に適用できるものは少ない。特
に小口径管内面にレーザを容易に照射てきる装置は、従
来提供されていなかった。この理由としては、トーチか
材料の飛散か激しく高温となる処理部に接近して配され
ることからくる技術的困難さと、そのような作業の必要
性の低さとか挙げられる。

ところが、最近、原子炉設備の配管等の耐食性を向上さ
せるための管内面コーティングとして、従来のコーティ
ング方法に比べて種々な点て有利なレーザ照射による金
属のコーティング方法か考えられている。それは、被覆
材料となる金属粉末をバインダに混合さｕ−Ｃなる塗イ
１」材料を金属累月表面に塗布し、レーザを照射してハ
インタを蒸発させなから同時に金属粉末を溶融して被覆
層を形成するもので、任意の金属を被覆でき又加熱され
るのが素材の表面だけなので素材全体が変形したり変質
したりすることかない等の効果を持つという優れたもの
である。しかし、管内面に容易にしかも作業性良くレー
ザを照射できる装置か必要であり、そのために、前記技
術的困難さを克服したトーチか要望されていた。

本発明は上記従来の事情に鑑みなされたものてあって、
管内面にレーザを容易にしかも作業性良く照射てきるト
ーチを提供することを目的どしている。

「課題を解決するための手段」請求項１記載のレーザ照射用トーチは、レーザビームを
伝送する光ファイバの先端部に取り付けられる筒状のト
ーチ本体と、該トーチ本体内に取りイ」けられて前記光
ファイバから前記トーチ本体の長手方向に放射されたレ
ーザビームを集光するレンズと、前記トーチ本体の先端
にトーチ本体の長手方向に移動自在に取り付けられた筒
状の鏡筒と、該鏡筒の内部に取り付けられて前記レンズ
を通過したレーザビームを反射して前記鏡筒の側壁に形
成された小孔から外部に発射さける反射ミラーとを備え
たことを特徴としている。

また、請求項２記載のレーザ照射用トーチは、トーチ本
体の基端部にパーンガスを供給する管路か設けられてい
ることを特徴としている。

また、請求項３記載のレーザ照射用トーチは、請求項１
記載のトーチにおいて、トーチ本体及び鏡筒の外表面か
、鏡面状態の金属光沢面とされていることを特徴として
いる。

また、請求項４記載のレーザ照射用トーチは、請求項１
記載のトーチにおいて、反射ミラーが、銅等の金属より
なり、鏡面加工した反射面を有していることを特徴とし
ている。

また、請求項５記載のレーサｊ１α射用トーチは、請求
項１記載のトーチにおいて、反射ミラーか、前記鏡筒に
取り付けられる支持部材に反射面となる鏡面板を貼付し
てなるものであることを特徴としている。

「作用」請求項１記載のレーザ照射用トーチによれば、鏡筒をト
ーチ本体の長平方向に移動させることにより、発射され
るレーザビームの集光点とトーチ本体との距離を容易に
調整できる。そして、管内径に応じてこの距離を調整し
た後、！・−チを管内面に沿って挿入し、トーチ本体を
回転させるかあるいは管の長平方向に移動させながら、
光ファイバを介してレーザ光を供給してやれば、管内面
イ・ｊ近に集光点を位置させて管内面の各位置に連続的
にレーザを照射することかできる。

すなわぢ、この際、光ファイバからトーチ本体内に放射
されたレーザ光は、レンズにより集光され反射ミラーに
より向きを変えられて鏡筒の小孔から鏡筒の側方（すな
わぢ、管内面の方）に発射され管内表面付近で集光点を
形成する。

さらに、請求項２記賊のトーチは、この際、トーチ本体
に設けられた管路を介してパージガスを供給してやれば
、トーチ本体及び鏡筒内に圧入されたパージガスの一部
はレーザが発射される小孔から吹き出す。このため、レ
ーザ照射によって飛散した被覆材料等がこの小孔からト
ーチ内に侵入することか防止される。

また、請求項３記載のトーチは、トーチ本体及び鏡筒の
該表面が鏡面状態とされ反射率か高くされているため、
照射されたレーザ光の反射光の工不ルキをほとんど吸収
せずそのために温度」―昇することがない。

また、請求項４記載のトーチによれば、レーザ光による
発熱等により他の構成部品に比へ短寿命で定期的に交換
か必要な反射ミラーか、安価で加工性の良い銅等の金属
のみで構成されているため、トーチの製造コスト及びメ
ンテンナスコストの低減化を実現できる。

また、請求項５記載のトーチによれは、支持部材に貼付
された鏡面板のみを交換すれば反射ミラーが再生できる
ので、反射ミラー全体を交換するのに比較して、メンテ
ナンスコストを低減できる。

「実施例」以下、本発明の第一の実施例を第１図により説明する。

第１図は、レー→ノ照射用トーチの側断面図である。図
において、符号１は１・−ヂ本体を示している。トーチ
本体１は、全体として略円筒状に形成され、その一端部
内周に螺子山１ａか形成されたものである。このトーチ
本体１の前記螺子山１ａと反対側の端部には取イ」フラ
ノン２，３を介して光ファイバ４及び管路５か接続され
ている。ここで、光ファイバ４は、レーづ発生装置に接
続され？？てレーザ光を伝送するもので、先端かトーチ本体１の中
心線」二に配されて該中心線上にレーザビームを放射す
るものである。また、管路５は、爪側フランジ３に形成
された流路３ａ、３ｂを介して１・−千本体１の内部に
連通ずるもので、ボンへあるいはフンプ１ノツサ等に接
続されてパージガスをトーチ本体１の内部に供給するも
のである。

トーチ本体１内には、光ファイバ４から放射されたレー
ザビームを集光するレンズ６が設けられている。レンズ
６は、半球面レンズを二つ組みあわせたもので、外周か
前記螺子山１ａに螺合させられたつば状部７ａを有する
円筒状部材７内に固定され、この円筒状部材７を介して
トーチ本体１内に取り付けられている。そして、このレ
ンズ６の両側は、円筒状部材７のつば状部７ａ付近に形
成された貫通孔（図示略）と、円筒状部材７とトーチ本
体１内面との間の隙間８とを介して連通ずるようになっ
ており、レンズ６が設けられることによってトーチ本体
１の内部か閉塞されないようになっている。

なお、ここて、レンズ６は、半球面レンズより構成され
るものに限らず、例えば両凸面レンズあるいはメニスカ
スレンズにより構成されるものでもよい。

トーチ本体１の先端には、鏡筒９が設けられている。鏡
筒９は、全体か略円筒状をなし、一端部外周に前記螺子
山１ａに螺合する螺子山か形成され、他端側には側壁を
貫通ずる小孔１０か形成されたもので、一端側をトーチ
本体ｊ内に螺合させることによりトーチ本体１にその長
手方向に移ＩＪＪ自在に取り付けられている。

ここで、小孔１０の径寸法は、できる限り小さいことが
好ましく、例えばｌ・−チの外径か２０ｍｍである場合
には５ｍｍ以下が望ましい。

鏡筒９の先端側内部には、反射ミラー１１が設けられて
いる。反射ミラー１１は、銅よりなる円柱状の材料の端
面をその中心線に対して４５度傾くように斜めに切断し
、その切断面を鏡面加工することにより反射面１２とし
たもので、その外周を鏡筒９内に螺合させることにより
鏡筒９に脱着可能に取り付けられている。

ここで、反ＱＪ面１２の鏡面加工仕」−げは例えばハフ
研磨等により行うことかできる。また、反射ミラー１１
の取付位置及び姿勢は、反射ミラー１１かレンズ６を通
過した後のレーザビームを反射させて前記小孔１０を介
して鏡筒９の側方に発射させるように設定されている。

そして、前記トーチ本体１及び前記鏡筒９の外表面は、
アルミニウムあるいは窒化チタンがコーティングされる
ことにより鏡面状態とされてもよい以」二のように構成されたレーサ照躬用トーチによれば
、レーザを照射しようとする管１３の内径に応して鏡筒
９を回転させて移動させることにより鏡筒９から発射さ
れたレーザビームの集光点位置を調整した後、トーチを
管１３内の中心線上に挿入し、Ｉ・−チを回転させるか
あるいは管の長手方向に移動させながら、管路５を介し
てパージガスを供給した状態で光ファイバ４を介してレ
ーザ光を供給してやれば、管１３内面の表面付近に集光
点を位置させて管１３内面の各位置に連続的にレーザを
ｌα射することができる。

すなわち、この際、光ファイバ４からトーチ本体１内に
放射されたレーザビーｌ＼］／Ｉは、レンズ６により集
光され反射ミラー１１により向きを変えられて鏡筒９の
小孔１０から鏡筒９の側方（ずなわぢ、管１３内面の方
）に発則され管１３内面の表面付近で集光点を形成する
。

そして、この際、トーチ本体１及び鏡筒９内にはパージ
ガスが供給され、その一部はレーザか発射される小孔Ｉ
Ｏから吹き出す。このため、小孔１０の内径が小さく設
定されていることも作用して、レーザ照射によって飛散
した被覆材料等がこの小孔１０からトーチ内に侵入する
ことはない。

また、トーチ本体１及び鏡筒９の表面か鏡面状態とされ
た場合は反射率が高くされているため、トーチは照射さ
れたレーザ光の反射光のエネルギをほとんど吸収せずそ
のために温度上昇することかない。

ここで、パージカスとしては、アルゴン等の不１活性カスや空気等を用いることかでき、パーツガス源と
しては、トーチの雰囲気である管１３内の圧力よりも高
い圧力で供給できるものであればいかなるものでもよく
、例えば前述したようにガスボンベやコンプレッサーを
用いることができる。

また、光ファイバ４と管路５に接続されるパージガス供
給用ポース等に可撓性のあるものを用いれば、トーチの
回転及び移動は公知技術を応用した駆動装置により容易
に行うことができる。

以」−説明した第１図に示すトーチによれば、以下のよ
うな効果がある。

すなわち、管内に挿入して容易に管内面各部に連続的に
レーザを照射することができるとともに、その際に、レ
ーザ照射によって飛散した被覆材料等がトーチ内に侵入
することが防止されている。

このため、前記被覆材料等が反射面に付着する等による
動作不良か防止されるとともに、例えば異物か付着した
反射ミラーを交換する等のトーチのメンテナンス作業を
頻繁に行う必要もない。

したかって、従来、トーチかレーザ照射面に接２近した状態で照射が行われるため、ｌ・−チ内部に異物
が混入し易いという悪条件が存在し、その悪条件を克服
しないでは困難であった小口径管内面へのレーザ照射が
、容易にしかも作業性良く行うことかできるようになる
という効果を奏する。

また、トーチは照射されたレーザ光の反射光のエネルギ
をほとんと吸収ゼずそのために温度上昇することがない
。このため、高温下にさらされることによる部品の変形
、変質等の障害を防止するための冷却手段を設ける必要
がなくトーチか小型化できる。

また、レーザ光による発熱等により他の構成部品に比べ
短寿命で定期的に交換が必要な反射ミラー１１が、安価
で加工性の良い銅のみて構成されているため、トーチの
製造コスト及びメンテンナスコストの低減化を実現でき
るという効果がある。

つぎに、第２図により本発明の第二の実施例について説
明する。

第二の実施例は反射ミラーの構成に特徴を有するもので
、他の構成及び動作は」−述の第一の実施例と同じであ
る。

すなわち、反射ミラーが、第２図に示すように、前記反
射ミラー１１と同形状て鏡筒９に取り付けられる支持部
材２０と、炭素繊維強化樹脂よりなる基板２１の一面に
アルミニウムあるいは金よりなるコーティング層２２を
形成してなり支持部材２０の端面にコーティング層２２
が表面になるようにして貼付された鏡面板２３とよりな
り、鏡面板２３の表面を反射面とした反射ミラー２４で
あることを特徴とするものである。

この第二の実施例のトーチによれば、」二連の第一の実
施例のトーチと同様の効果に加えて以下の効果を有する
。すなわち、反射ミラー２／Ｉを再生するためには、支
持部材２０に貼付された鏡面板２３のみを交換すればよ
いので、反射ミラー全体を交換するのに比較して、メン
テナンスコストを低減できるという効果かある。

「発明の効果」請求項１記載の発明によれば、トーチを管内の軸線上に
挿入し、トーチ本体を回転あるいは軸方向に移動さゼな
から、トーチ本体の基端部に接続された光ファイバを介
してレーザ光を供給してやるたけて、容易に管内面の各
位置に連続的にレーザを照射することができる。そして
、鏡筒を移動させることにより前記集光点位置を変更す
れば種々の内径寸法を有する管に対して一つのトーチで
容易に対応できるという効果がある。

そして、請求項２記載のトーチによれば、レーガ照射に
よって飛散した被覆材料等がこの小孔からトーチ内に侵
入することか防止されている。このため、請求項１記載
の発明の効果に加えて、前記被覆材料等が反Ｑ＝ｊ面に
イ・ｊ管する等による動作不良か防止されるとともに、
例えば異物が何着した反射ミラーを交換する等のトーチ
のメンテナンス作業を頻繁に行う必要かないという効果
かある。

また、ｉｒＪ求項３記載の発明によれば、トーチは照射
されたレーザ光の反射光のエネルギをほとんと吸収上ず
そのために温度−Ｊ１昇することかない。

このため、請求項１記載の発明の効果に加えて、高温下
にさらされることによる部品の変形、変質５等の障害を防止するための冷却手段を設ける必要かなく
トーチか小型化できるという効果がある。

また、５青水項４記載の発明によれば、レーザ光による
発熱等により他の構成部品に比べ短寿命で定期的に交換
か必要な反射ミラーか、安価で加工性の良い銅のみて構
成されているため、請求項１記載の発明の効果に加えて
、トーチの製造コスト及びメンテンナスコストの低減化
を実現することができるという効果かある。

また、請求項５記載の発明によれば、支持部材に貼付さ
れた鏡面板のみを交換すれば反１＝ｌ　ミラーが再生で
きるので、請求項１記載の発明の効果に加え、反射ミラ
ー全体を交換するのに比較してメンテナンス作業トが低
減できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第ｊ図、第２図はそれぞれ本発明の実施例を示す図であ
って、第１図は本発明の一実施例であるレーザ照射用ト
ーチの側断面図、第２図は本発明の第二の実施例を説明
するための図であって反射ミラーの側面図である。６・・・・トーチ本体、４・・・・管路、６・・・・・・レンズ、・・小孔、１１．２４反射面、１／Ｉ支持部材、２３光ファイバ９・・・・・鏡筒、・反射ミラーレーザビーム、・・鏡面板。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）レーザビームを伝送する光ファイバの先端部に取
り付けられる筒状のトーチ本体と、該トーチ本体内に取
り付けられて前記光ファイバから前記トーチ本体の長手
方向に放射されたレーザビームを集光するレンズと、前
記トーチ本体の先端にトーチ本体の長手方向に移動自在
に取り付けられた筒状の鏡筒と、該鏡筒の内部に取り付
けられて前記レンズを通過したレーザビームを反射して
前記鏡筒の側壁に形成された小孔から外部に発射させる
反射ミラーとを備えたことを特徴とするレーザ照射用ト
ーチ。
（２）前記トーチ本体には該トーチ本体内に連通してパ
ージガスが供給される管路が設けられていることを特徴
とする請求項１記載のレーザ照射用トーチ。
（３）前記トーチ本体及び前記鏡筒の外表面は、鏡面状
態の金属光沢面とされていることを特徴とする請求項１
記載のレーザ照射用トーチ。
（４）前記反射ミラーは、銅等の金属よりなり、鏡面加
工した反射面を有していることを特徴とする請求項１記
載のレーザ照射用トーチ。
（５）前記反射ミラーは、前記鏡筒に取り付けられる支
持部材に反射面となる鏡面板を貼付してなることを特徴
とする請求項１記載のレーザ照射用トーチ。