JPH09122939A - Method and device for laser cleaning - Google Patents
Method and device for laser cleaningInfo
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- JPH09122939A JPH09122939A JP7301938A JP30193895A JPH09122939A JP H09122939 A JPH09122939 A JP H09122939A JP 7301938 A JP7301938 A JP 7301938A JP 30193895 A JP30193895 A JP 30193895A JP H09122939 A JPH09122939 A JP H09122939A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、レーザークリー
ニング方法および装置に関し、更に詳細には、被クリー
ニング物の表面に付着している付着物を、低出力の短パ
ルスレーザービームを使用して剥離除去するレーザーク
リーニング方法および装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser cleaning method and apparatus, and more specifically, it removes and removes deposits adhering to the surface of an object to be cleaned by using a low-power short pulse laser beam. The present invention relates to a laser cleaning method and device.
【0002】[0002]
【従来の技術】例えば、ゴムや樹脂等の成形金型におい
ては、該金型を複数回に亘って使用するため、製品の離
型後に成形金型に付着している材料カスを除去する必要
がある。また橋梁や鉄塔等の構造材に施されている塗装
は、経時的に劣化するために再塗装する必要があり、そ
の場合には古い塗料を除去した後に再塗装が行なわれ
る。その他、各種物品の表面に付着している「すす」、
「錆」、「炭化物」または「樹脂」等の付着物を除去する要請
が、多くの分野で存在する。このように、各種物品(被
クリーニング物)の表面に付着している各種の付着物を
除去する方法としては、被クリーニング物に対して水
を高速で噴射して、水圧により付着物を除去する方法、
被クリーニング物の表面に化学薬品を散布または塗布
して、化学反応により付着物を除去する方法、被クリ
ーニング物に対して微細な粉末を低圧で噴流させて、粉
末の研削作用により付着物を除去する方法(マイクロブ
ラスチング法)、被クリーニング物に対して砂や粉体
等の研削材を高速で噴流させて、該研削材の研削作用に
より付着物を除去する方法(ショットブラスチング法)等
が知られている。2. Description of the Related Art For example, in a molding die made of rubber or resin, since the die is used a plurality of times, it is necessary to remove material scraps adhering to the molding die after releasing the product. There is. Further, the coating applied to structural materials such as bridges and steel towers needs to be repainted because it deteriorates with time. In that case, the old paint is removed and then repainted. In addition, "soot" attached to the surface of various articles,
There is a demand in many fields to remove deposits such as "rust", "carbide" or "resin". As described above, as a method of removing various kinds of adhered matters adhering to the surface of various articles (objects to be cleaned), water is sprayed onto the object to be cleaned at high speed, and the adhered matters are removed by water pressure. Method,
A method of spraying or applying chemicals on the surface of the object to be cleaned to remove the adhered matter by a chemical reaction, a fine powder is jetted at a low pressure to the object to be cleaned, and the adhered matter is removed by the grinding action of the powder. There is a known method (microblasting method), a method of ejecting abrasives such as sand and powder at high speed to the object to be cleaned, and removing adhered substances by the grinding action of the abrasive (shot blasting method). Has been.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】前記のように水を用
いる方法では、被クリーニング物の表面状態を変質させ
ることなく、水分可溶塩類の除去を行ない得るものの、
被クリーニング物に水が浸透すると共に、水圧効果によ
り塩類が浸透するおそれがあるため、対象となる被クリ
ーニング物が限定される難点がある。また、被クリーニ
ング物から除去された付着物を含んだ水を多量に生ずる
ため、この汚水の処理が煩雑になる欠点も指摘される。
前記のように化学薬品を用いる方法では、対象となる
付着物に適応した薬品を使用することにより、確実に付
着物を除去することができる。しかし、薬品によっては
付着物の除去に時間が掛かったり、被クリーニング物の
表層に化学的なダメージを与えるおそれがある。また、
人体に対する有害物質を含むものもあるから、実施に際
しての作業容易性は低く、化学薬品の廃液の後処理も煩
雑となる問題も指摘される。前記のように微細粉末を
用いる方法では、被クリーニング物から付着物を確実に
除去し得ると共に、精密な清掃ができる。しかしなが
ら、被クリーニング物の表面が磨滅する危険性があるた
め、使用器具の正確な制御が必要となる。また大量の微
細粉末を使用するため、粉塵公害の発生に繋がる問題が
指摘される。更に、前記のように研削材を用いる方法
においては、被クリーニング物から付着物を効率的かつ
確実に除去することができる。しかし、の方法と同様
に、被クリーニング物の表面が磨滅する危険性があり、
また大量の研削材の使用に起因して粉塵公害が発生する
問題も内在している。In the method using water as described above, the water-soluble salts can be removed without altering the surface condition of the object to be cleaned,
Since water may permeate into the object to be cleaned and salts may permeate due to the hydraulic effect, there is a problem that the target object to be cleaned is limited. Further, it is pointed out that a large amount of water containing the adhered substances removed from the object to be cleaned causes a complicated treatment of the sewage.
In the method using chemicals as described above, it is possible to surely remove the adhered substances by using the chemicals adapted to the target adhered substances. However, depending on the chemicals, it may take a long time to remove the adhered substances and may chemically damage the surface layer of the cleaning target. Also,
It is pointed out that some of them contain harmful substances to the human body, so that the workability during implementation is low, and the post-treatment of the chemical waste liquid is complicated. In the method using the fine powder as described above, the attached matter can be surely removed from the object to be cleaned and the precise cleaning can be performed. However, there is a risk that the surface of the object to be cleaned will be worn away, and thus accurate control of the instrument used is required. Moreover, since a large amount of fine powder is used, it is pointed out that there is a problem that leads to dust pollution. Furthermore, in the method using the abrasive as described above, it is possible to remove the adhering matter from the object to be cleaned efficiently and reliably. However, as with the method, there is a risk that the surface of the object to be cleaned will be worn away,
There is also a problem that dust pollution occurs due to the use of a large amount of abrasives.
【0004】前述した如く、被クリーニング物の表面に
付着している付着物を除去する従来の各種方法は、クリ
ーニングし得る対象物が限定されたり、作業性が劣った
り、多量の汚水や粉塵公害等を招いて後処理が煩雑とな
る各種の問題を内在していた。すなわち、適用範囲が広
く、作業性に優れて後処理も簡単なクリーニング方法は
存在しないのが現状であった。As described above, various conventional methods for removing the adhering substances adhering to the surface of the object to be cleaned are limited in the objects that can be cleaned, the workability is poor, and a large amount of polluted water or dust is polluted. However, there are inherent problems that post-processing becomes complicated due to the above problems. That is, there is no cleaning method which has a wide application range, excellent workability, and easy post-treatment.
【0005】[0005]
【発明の目的】この発明は、前述した従来技術が内在し
ている欠点に鑑み、これを好適に解決するべく提案され
たものであって、被クリーニング物の表面を変質させた
り磨滅することがなく、また汚水や廃液等を生ずること
のない作業性に優れたレーザークリーニング方法および
装置を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed in view of the above-mentioned drawbacks inherent in the prior art, and it is possible to modify or abrade the surface of an object to be cleaned. It is an object of the present invention to provide a laser cleaning method and an apparatus that are excellent in workability and do not generate sewage or waste liquid.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】前記課題を克服し、所期
の目的を好適に達成するため、本発明に係るレーザーク
リーニング方法は、レーザー発振器から発振された低出
力の短パルスレーザービームを被クリーニング物の表面
に照射することにより、該被クリーニング物の表面に断
続的な熱衝撃波を発生させると共に微少共鳴を生起さ
せ、この熱衝撃波の微少共鳴によって被クリーニング物
の表面に付着している付着物を剥離除去することを特徴
とする。In order to overcome the above problems and preferably achieve the intended purpose, a laser cleaning method according to the present invention is applied to a low-power short pulse laser beam oscillated from a laser oscillator. By irradiating the surface of the object to be cleaned, an intermittent thermal shock wave is generated on the surface of the object to be cleaned and a minute resonance is caused, and the minute resonance of the thermal shock wave causes the object to be attached to the surface of the object to be cleaned. It is characterized in that the kimono is peeled off.
【0007】また、前述の方法を好適に実施するため本
願の別の発明に係るレーザークリーニング装置は、低出
力の短パルスレーザービームを発振するレーザー発振器
と、前記レーザー発振器から出力される短パルスレーザ
ービームを被クリーニング物に照射するレーザー照射ガ
ンと、前記レーザー照射ガンから照射されるパルスレー
ザービームの焦点距離を調整可能なレンズとから構成し
たことを特徴とする。Further, a laser cleaning apparatus according to another invention of the present application for suitably carrying out the above-mentioned method is a laser oscillator for oscillating a low-output short-pulse laser beam, and a short-pulse laser output from the laser oscillator. It is characterized by comprising a laser irradiation gun for irradiating an object to be cleaned with a beam, and a lens capable of adjusting a focal length of a pulse laser beam irradiated from the laser irradiation gun.
【0008】[0008]
【発明の実施の形態】次に、本発明に係るレーザークリ
ーニング方法につき、これを好適に実施させ得る装置と
の関係において、好適な実施例を挙げて以下説明する。
図1は、本発明の実施例に係るレーザークリーニング装
置の概略構成を示すものであって、該レーザークリーニ
ング装置10は、レーザー発振ユニット12、レーザー
照射器16、電源ユニット18およびチラーユニット2
0から基本的に構成されている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, a laser cleaning method according to the present invention will be described below with reference to a preferred embodiment in relation to an apparatus capable of suitably carrying out the method.
FIG. 1 shows a schematic configuration of a laser cleaning device according to an embodiment of the present invention. The laser cleaning device 10 includes a laser oscillation unit 12, a laser irradiator 16, a power supply unit 18, and a chiller unit 2.
Basically consists of 0.
【0009】前記レーザー発振ユニット12は、内部に
レーザ光源を格納したレーザー発振器22とパルス発生
ユニット30(Qスイッチ)で構成され、該レーザー発振
器22から短パルスレーザービームとして発振される。
発振周波数は、Qスイッチへのチャージを変化させるこ
とで、数Hzから数十Hzに可変することができる。但
し、ビームのパルス幅が大きくなると、後述する熱衝撃
波が効率的に共鳴しなくなるため、ビームパルス幅は1
0ナノsec以下、望ましくは5ナノsec以下に設定
することが推奨される。The laser oscillating unit 12 comprises a laser oscillator 22 having a laser light source housed therein and a pulse generating unit 30 (Q switch). The laser oscillator 22 oscillates as a short pulse laser beam.
The oscillation frequency can be changed from several Hz to several tens Hz by changing the charge to the Q switch. However, when the pulse width of the beam becomes large, the thermal shock wave described later does not resonate efficiently, so the beam pulse width becomes 1
It is recommended to set 0 nanosecond or less, preferably 5 nanosecond or less.
【0010】前記レーザー発振ユニット12から出力さ
れる短パルスレーザービームは、光伝送チューブ32を
介してレーザー照射器16に供給される。このレーザ照
射器16は、図2に示す如く、レーザー照射ガン34
と、ビームの焦点距離を調整するレンズ36とを備え、
該レンズ36を移動調整することによって最適な焦点距
離を設定し得るよう構成されている。そして、パルスレ
ーザービームの焦点距離を可変することにより、被クリ
ーニング物24の表面に対するエネルギー密度の強弱を
可変することができる。従って、被クリーニング物24
の材質あるいは付着物の量や付着度合等によってエネル
ギー密度を変えることにより、被クリーニング物24の
表面を変質させたり磨滅させることなく効率的に付着物
を剥離除去することが可能となる。なお、レーザー照射
ガン34と被クリーニング物24との間に、適宜のフィ
ルターを配設することによりエネルギー密度を変えるこ
ともできる。また、光伝送チューブ32としては、多関
節型のものが好適に使用され、被クリーニング物24の
全面に亘って容易に短パルスレーザービームを照射し得
るよう構成される。The short pulse laser beam output from the laser oscillation unit 12 is supplied to the laser irradiator 16 through the light transmission tube 32. As shown in FIG. 2, the laser irradiation device 16 includes a laser irradiation gun 34.
And a lens 36 for adjusting the focal length of the beam,
An optimum focal length can be set by moving and adjusting the lens 36. Then, by varying the focal length of the pulsed laser beam, it is possible to vary the intensity of the energy density with respect to the surface of the object to be cleaned 24. Therefore, the object to be cleaned 24
By changing the energy density depending on the material, the amount of the adhered matter, the degree of the adhered matter, etc., the adhered matter can be efficiently peeled and removed without deteriorating or abrading the surface of the object to be cleaned 24. The energy density can be changed by disposing an appropriate filter between the laser irradiation gun 34 and the object to be cleaned 24. Further, as the light transmission tube 32, an articulated tube is preferably used, and is configured so that the short pulse laser beam can be easily irradiated over the entire surface of the object to be cleaned 24.
【0011】前記チラーユニット20は、レーザー発振
ユニット12を冷却して最適な条件下でのレーザー発振
を行なわせるべく機能するものであって、実施例の装置
では、レーザー発振ユニット12の温度を例えば19℃
±1℃の範囲に保持するよう設定されている。The chiller unit 20 functions to cool the laser oscillation unit 12 and perform laser oscillation under optimum conditions. In the apparatus of the embodiment, the temperature of the laser oscillation unit 12 is set to, for example, 19 ° C
It is set to hold within ± 1 ° C.
【0012】[0012]
【実施例の作用】次に、前述した実施例のレーザークリ
ーニング装置の作用につき説明する。前記レーザー発振
ユニット12から低出力の連続短パルスレーザービーム
が発振される。この短パルスレーザービームは、レーザ
ー照射器16を介して被クリーニング物24の表面に照
射される。なお、レーザー照射器16においては、被ク
リーニング物24の材質あるいは付着物の量や付着度合
等によって、パルス間隔および焦点距離が最適な値に調
整されている。Next, the operation of the laser cleaning device of the above-described embodiment will be described. A low power continuous short pulse laser beam is oscillated from the laser oscillation unit 12. The short pulse laser beam is applied to the surface of the object to be cleaned 24 via the laser irradiator 16. In the laser irradiator 16, the pulse interval and the focal length are adjusted to optimum values according to the material of the object to be cleaned 24, the amount of adhered matter, the degree of adherence, and the like.
【0013】ここで、短パルスレーザービームが照射さ
れた被クリーニング物24の表面では、ビームの照射に
伴って熱衝撃波(短パルスレーザーによる光の物理的効
果)を生ずる。前記レーザー照射器16から被クリーニ
ング物24に照射されるレーザービームはパルス性であ
るから、被クリーニング物24の表面に対してレーザー
ビームが照射・停止を繰返すことにより、該被クリーニ
ング物24の表面には断続的に熱衝撃波が生ずることと
なる。これにより、該熱衝撃波が微少共鳴を生起し、こ
の共鳴作用により被クリーニング物24の表面から付着
物が剥離除去される。Here, on the surface of the object to be cleaned 24 irradiated with the short pulse laser beam, a thermal shock wave (physical effect of light by the short pulse laser) is generated with the irradiation of the beam. Since the laser beam emitted from the laser irradiator 16 to the object to be cleaned 24 is pulsed, the surface of the object to be cleaned 24 is repeatedly irradiated and stopped by the surface of the object to be cleaned 24. A thermal shock wave will be generated intermittently. As a result, the thermal shock wave causes a slight resonance, and the resonance action causes the adhered matter to be peeled off from the surface of the object to be cleaned 24.
【0014】すなわち、実施例のレーザークリーニング
装置10では、低出力の短パルスレーザービームを使用
しているので、被クリーニング物24の表面が熱影響に
より変質したり劣化することなく、付着物のみを剥離除
去することができる。またレーザーの出力は低く、しか
も付着物を除去するために水、化学薬品または粉末等の
消耗材を使用しないから、ランニングコストを低廉に抑
えることが可能である。更に、使用中に汚水や化学薬品
の廃液あるいは粉塵等の公害も生じず、作業者は良好な
環境のもとで作業を行ない得る。更にまた、レーザービ
ームはピンポイントで対象物に照射することができるの
で、被クリーニング物24の狭隘部や細かな部位の付着
物も確実に剥離除去することが可能となる。That is, in the laser cleaning apparatus 10 of the embodiment, since the low-output short pulse laser beam is used, the surface of the article to be cleaned 24 is not deteriorated or deteriorated by the heat effect, and only the adhered matter is removed. It can be removed by peeling. Further, the output of the laser is low, and since no consumable material such as water, chemicals or powder is used to remove the deposits, the running cost can be kept low. Further, during use, pollution such as sewage, waste liquid of chemicals, dust and the like does not occur, and the worker can work in a good environment. Furthermore, since the object can be irradiated with the laser beam in a pinpoint manner, it is possible to reliably peel off and remove the adhered matter on the narrow portion or the fine portion of the object to be cleaned 24.
【0015】なお、対象物の表面を変質または劣化させ
たり磨滅することはないので、石像や美術品等のクリー
ニングにも好適に使用し得るものである。また、被クリ
ーニング物24が半導体のリード部のように軟質な場合
は、レーザービームの焦点をずらすことによりエネルギ
ー密度を低くすれば、表面および全体を損傷させること
なく付着物のみを剥離除去することが可能である。Since the surface of the object is not deteriorated, deteriorated or worn away, it can be suitably used for cleaning stone statues and works of art. If the object to be cleaned 24 is soft like a semiconductor lead, the energy density can be reduced by shifting the focus of the laser beam to remove only the adhered material without damaging the surface or the entire surface. Is possible.
【0016】[0016]
【発明の効果】以上説明した如く、本発明に係るレーザ
ークリーニング方法および装置によれば、被クリーニン
グ物の表面に、水や化学薬品または粉末等を接触させな
いので、被クリーニング物の表面を変質させたり劣化あ
るいは磨滅させることなく付着物を確実に剥離除去する
ことができる。また、使用されるレーザービームは低出
力であり、水や化学薬品または粉末等の消耗材を使用し
ないので、ランニングコストを低廉に抑えることが可能
である。更に、使用中に汚水や化学薬品の廃液あるいは
粉塵等の公害も生じないから、後処理作業を簡略化し得
ると共に、作業者は良好な環境のもとで作業を行ない得
る。As described above, according to the laser cleaning method and apparatus of the present invention, since the surface of the object to be cleaned is not brought into contact with water, chemicals or powder, the surface of the object to be cleaned is altered. It is possible to surely remove and remove the deposit without causing deterioration or abrasion. Further, since the laser beam used has a low output and does not use consumable materials such as water, chemicals or powders, it is possible to keep running costs low. Furthermore, since pollution such as sewage, waste liquid of chemicals or dust does not occur during use, the post-treatment work can be simplified and the worker can work in a good environment.
【図1】本発明の実施例に係るレーザークリーニング装
置の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a laser cleaning device according to an embodiment of the present invention.
【図2】レーザークリーニング装置の機構説明図であ
る。FIG. 2 is a mechanism explanatory view of a laser cleaning device.
20 チラーユニット 22 レーザー発振器 24 被クリーニング物 34 レーザー照射ガン 36 レンズ 20 Chiller unit 22 Laser oscillator 24 Cleaning object 34 Laser irradiation gun 36 Lens
Claims (3)
力の短パルスレーザービームを被クリーニング物(24)の
表面に照射することにより、該被クリーニング物(24)の
表面に断続的な熱衝撃波を発生させると共に微少共鳴を
生起させ、この熱衝撃波の微少共鳴によって被クリーニ
ング物(24)の表面に付着している付着物を剥離除去する
ことを特徴とするレーザークリーニング方法。1. The surface of the object to be cleaned (24) is intermittently heated by irradiating the surface of the object to be cleaned (24) with a low-power short pulse laser beam emitted from a laser oscillator (22). A laser cleaning method, characterized in that a shock wave is generated and a minute resonance is generated, and by the minute resonance of the thermal shock wave, an adhered matter adhering to the surface of the object to be cleaned (24) is peeled off.
するレーザー発振器(22)と、 前記レーザー発振器(22)から出力される短パルスレーザ
ービームを被クリーニング物(24)に照射するレーザー照
射ガン(34)と、 前記レーザー照射ガン(34)から照射されるパルスレーザ
ービームの焦点距離を調整可能なレンズ(36)とから構成
したことを特徴とするレーザークリーニング装置。2. A laser oscillator (22) that oscillates a low-power short pulse laser beam, and a laser irradiation gun that irradiates an object (24) with the short pulse laser beam output from the laser oscillator (22). A laser cleaning device comprising: 34) and a lens (36) capable of adjusting a focal length of a pulse laser beam emitted from the laser irradiation gun (34).
ット(20)により所要温度に冷却保持される請求項2記載
のレーザークリーニング装置。3. The laser cleaning apparatus according to claim 2, wherein the laser oscillator (22) is cooled and maintained at a required temperature by a chiller unit (20).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7301938A JPH09122939A (en) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | Method and device for laser cleaning |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7301938A JPH09122939A (en) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | Method and device for laser cleaning |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09122939A true JPH09122939A (en) | 1997-05-13 |
Family
ID=17902923
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7301938A Pending JPH09122939A (en) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | Method and device for laser cleaning |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09122939A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2798616A1 (en) * | 1999-09-21 | 2001-03-23 | Michel Muller | Breaking away adherent resins and composites from small, metal orthodontic attachments, employs laser beam to refurbish them to as-new condition. |
JP2004250786A (en) * | 2003-01-28 | 2004-09-09 | Iwakura Yosetsu Kogyosho:Kk | Color marking method by laser |
JP2019177647A (en) * | 2018-03-30 | 2019-10-17 | 信越ポリマー株式会社 | Cleaning method for mold |
JP2022007667A (en) * | 2020-06-26 | 2022-01-13 | 三菱重工業株式会社 | Surface processing device and method |
-
1995
- 1995-10-26 JP JP7301938A patent/JPH09122939A/en active Pending
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