JPH0938790A - 配管内面レーザ照射装置 - Google Patents
配管内面レーザ照射装置Info
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- JPH0938790A JPH0938790A JP7191662A JP19166295A JPH0938790A JP H0938790 A JPH0938790 A JP H0938790A JP 7191662 A JP7191662 A JP 7191662A JP 19166295 A JP19166295 A JP 19166295A JP H0938790 A JPH0938790 A JP H0938790A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 周方向に均一な加工処理を行うことができる
配管内面レーザ照射装置を提供する。 【解決手段】 レーザ光源３と、そのレーザ光を直角に
反射する照射トーチ４とを有した配管内面レーザ照射装
置において、上記レーザ光源３と照射トーチ４との間に
ビーム回転器７を設けた。
配管内面レーザ照射装置を提供する。 【解決手段】 レーザ光源３と、そのレーザ光を直角に
反射する照射トーチ４とを有した配管内面レーザ照射装
置において、上記レーザ光源３と照射トーチ４との間に
ビーム回転器７を設けた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光を照射ト
ーチで反射させて配管内面に照射する配管内面レーザ照
射装置に係り、特に、周方向に均一な加工処理を行うこ
とができる配管内面レーザ照射装置に関するものであ
る。
ーチで反射させて配管内面に照射する配管内面レーザ照
射装置に係り、特に、周方向に均一な加工処理を行うこ
とができる配管内面レーザ照射装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】金属材料の耐食性向上を目的としたレー
ザ光による配管内面の表面処理技術は数多く実用化され
ている。例えば、平野他による「光ファイバ伝送による
レーザクラッディング技術の開発（石川島播磨技報第３
０巻第４号，西暦１９９０年，ｐｐ２３４−２４０）」
がある。
ザ光による配管内面の表面処理技術は数多く実用化され
ている。例えば、平野他による「光ファイバ伝送による
レーザクラッディング技術の開発（石川島播磨技報第３
０巻第４号，西暦１９９０年，ｐｐ２３４−２４０）」
がある。
【０００３】図５に示されるように、配管２内での加工
処理のために、配管外にレーザ光源３を置き、そのレー
ザ光を直角に反射する照射トーチ４を配管内に送り込む
配管内面レーザ照射装置が用いられる。この装置は照射
トーチ４を回転させることで周方向の任意の角度にレー
ザ光を導くことができる。
処理のために、配管外にレーザ光源３を置き、そのレー
ザ光を直角に反射する照射トーチ４を配管内に送り込む
配管内面レーザ照射装置が用いられる。この装置は照射
トーチ４を回転させることで周方向の任意の角度にレー
ザ光を導くことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、これまでは
炭酸ガスレーザやロッドＹＡＧレーザなどの円形断面を
有するレーザが用いられ、その断面内での強度分布も一
様とされていた。従って、後述のような照射トーチ４の
回転による断面形状の変化を考慮する必要がなかった。
炭酸ガスレーザやロッドＹＡＧレーザなどの円形断面を
有するレーザが用いられ、その断面内での強度分布も一
様とされていた。従って、後述のような照射トーチ４の
回転による断面形状の変化を考慮する必要がなかった。
【０００５】ところが、近年では、エキシマレーザ、ス
ラブＹＡＧレーザ、パルスＣＯ2 レーザなどのように断
面形状が矩形や楕円形のレーザが実用化されてきた。レ
ーザ光の断面形状は、レーザ光源の発振原理による特有
のものである。このようにレーザ光の断面の形状又は強
度分布が非回転対称の場合、以下の問題が生じる。
ラブＹＡＧレーザ、パルスＣＯ2 レーザなどのように断
面形状が矩形や楕円形のレーザが実用化されてきた。レ
ーザ光の断面形状は、レーザ光源の発振原理による特有
のものである。このようにレーザ光の断面の形状又は強
度分布が非回転対称の場合、以下の問題が生じる。
【０００６】図５において、照射トーチ４によりレーザ
光を真上の方向に反射しているものとする。このとき図
６（ａ）のように、配管２の中心でのレーザ光６１の断
面形状は横幅が長い矩形であり、レーザ光６１はこの横
幅で配管２内面に照射される。次に、図５において、照
射トーチ４を周方向に９０°回転させ、紙面に向かう方
向にレーザ光を反射させるものとする。すると、図６
（ｂ）のように、配管２の中心でのレーザ光の断面形状
は同じであるが、今度は、レーザ光６１は横幅より狭い
縦幅で配管２内面に照射される。つまり、照射トーチ４
の回転角度によって照射されるレーザ光６１の幅が異な
る。勿論、図６（ｂ）にあっては図６（ａ）に比べて照
射されるレーザ光６１の奥行きが大きくなっている。こ
のように配管２内面に照射されるレーザ光６１の断面形
状が照射トーチ４の回転角度によって変化すると、周方
向に均一な加工処理を行うことができない。
光を真上の方向に反射しているものとする。このとき図
６（ａ）のように、配管２の中心でのレーザ光６１の断
面形状は横幅が長い矩形であり、レーザ光６１はこの横
幅で配管２内面に照射される。次に、図５において、照
射トーチ４を周方向に９０°回転させ、紙面に向かう方
向にレーザ光を反射させるものとする。すると、図６
（ｂ）のように、配管２の中心でのレーザ光の断面形状
は同じであるが、今度は、レーザ光６１は横幅より狭い
縦幅で配管２内面に照射される。つまり、照射トーチ４
の回転角度によって照射されるレーザ光６１の幅が異な
る。勿論、図６（ｂ）にあっては図６（ａ）に比べて照
射されるレーザ光６１の奥行きが大きくなっている。こ
のように配管２内面に照射されるレーザ光６１の断面形
状が照射トーチ４の回転角度によって変化すると、周方
向に均一な加工処理を行うことができない。
【０００７】この問題に対処するために、照射トーチ４
を回転させずに処理対称物を回転させたり、照射トーチ
４と共にレーザ光源３を回転させることは現実的でな
い。というのは、処理対象物が回転できるとは限らず、
例えば既に定置されている配管であるから、また、レー
ザ光源３には電気配線や冷却配管が伴っており回転が不
可能に近いからである。
を回転させずに処理対称物を回転させたり、照射トーチ
４と共にレーザ光源３を回転させることは現実的でな
い。というのは、処理対象物が回転できるとは限らず、
例えば既に定置されている配管であるから、また、レー
ザ光源３には電気配線や冷却配管が伴っており回転が不
可能に近いからである。
【０００８】円形アパーチャを用いてレーザ光の断面を
円形に整形することも考えられる。しかし、アパーチャ
によって遮光された部分のレーザ光のエネルギは無駄に
なる。また、このような絞り込みを行った光には回折現
象が避けられない。即ち、配管内面には目的の照射位置
だけでなく、その周囲にも回折によるレーザ光が当たる
ことになる。
円形に整形することも考えられる。しかし、アパーチャ
によって遮光された部分のレーザ光のエネルギは無駄に
なる。また、このような絞り込みを行った光には回折現
象が避けられない。即ち、配管内面には目的の照射位置
だけでなく、その周囲にも回折によるレーザ光が当たる
ことになる。
【０００９】光ファイバ製のカライドスコープを用いて
レーザ光の断面を円形に整形したり、その先端を照射ト
ーチの回転に合わせて捻回させることも考えられる。し
かし、レーザ光が光ファイバに入出射することによるエ
ネルギ損失がある。また、光ファイバ内での多重反射に
よりレーザ光の断面が正確には保存されず、ボケが生じ
るので加工処理には適さない。
レーザ光の断面を円形に整形したり、その先端を照射ト
ーチの回転に合わせて捻回させることも考えられる。し
かし、レーザ光が光ファイバに入出射することによるエ
ネルギ損失がある。また、光ファイバ内での多重反射に
よりレーザ光の断面が正確には保存されず、ボケが生じ
るので加工処理には適さない。
【００１０】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、周方向に均一な加工処理を行うことができる配管内
面レーザ照射装置を提供することにある。
し、周方向に均一な加工処理を行うことができる配管内
面レーザ照射装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、レーザ光源と、そのレーザ光を直角に反射
する照射トーチとを有した配管内面レーザ照射装置にお
いて、上記レーザ光源と照射トーチとの間にビーム回転
器を設けたものである。
に本発明は、レーザ光源と、そのレーザ光を直角に反射
する照射トーチとを有した配管内面レーザ照射装置にお
いて、上記レーザ光源と照射トーチとの間にビーム回転
器を設けたものである。
【００１２】上記照射トーチと上記ビーム回転器とを同
期回転させる同期制御部を設けてもよい。
期回転させる同期制御部を設けてもよい。
【００１３】上記レーザ光源は、レーザ光断面の形状又
は強度分布が非回転対称であってもよい。
は強度分布が非回転対称であってもよい。
【００１４】上記構成により、ビーム回転器はレーザ光
断面の形状（強度分布）をそのまま回転させる。従っ
て、照射トーチの回転に合わせてビーム回転器を回転さ
せれば、どの方向にも同じ断面形状のレーザ光を照射す
ることができる。
断面の形状（強度分布）をそのまま回転させる。従っ
て、照射トーチの回転に合わせてビーム回転器を回転さ
せれば、どの方向にも同じ断面形状のレーザ光を照射す
ることができる。
【００１５】同期制御部により照射トーチの回転に合わ
せてビーム回転器を回転させることができる。
せてビーム回転器を回転させることができる。
【００１６】炭酸ガスレーザやロッドＹＡＧレーザなど
の円形断面を有するレーザ光は勿論、エキシマレーザ、
スラブＹＡＧレーザ、パルスＣＯ2 レーザなどのように
断面形状が矩形や楕円形であっても、周方向に均一な条
件で照射できる。また、円形断面であって、その断面内
の強度分布が非回転対称のレーザ光でも周方向に均一な
条件で照射できる。
の円形断面を有するレーザ光は勿論、エキシマレーザ、
スラブＹＡＧレーザ、パルスＣＯ2 レーザなどのように
断面形状が矩形や楕円形であっても、周方向に均一な条
件で照射できる。また、円形断面であって、その断面内
の強度分布が非回転対称のレーザ光でも周方向に均一な
条件で照射できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を添付図
面に基づいて詳述する。
面に基づいて詳述する。
【００１８】図１に本発明の配管内面レーザ照射装置を
示す。ここでは処理対象物は固定架台１に固定された配
管２であり、内面補修のためにレーザ光を照射する。加
工処理の内容は、塗装を剥がす、酸化被膜を除去する、
焼き入れするなどである。図示された配管２は長大な配
管の一部である。
示す。ここでは処理対象物は固定架台１に固定された配
管２であり、内面補修のためにレーザ光を照射する。加
工処理の内容は、塗装を剥がす、酸化被膜を除去する、
焼き入れするなどである。図示された配管２は長大な配
管の一部である。
【００１９】レーザ光源（レーザ発生装置）３は、配管
外に置いて使用される。このレーザ光源３は、処理対象
物である配管２の内表面を加熱、溶融させるに十分なレ
ーザ光エネルギを発生させることができる。この実施例
では、レーザ光源３は、レーザ光の断面形状が矩形のも
のである。配管２内に進入させて照射位置に置かれた照
射トーチ４は、回転自在に構成された円筒５の先端部に
４５°の角度で反射鏡６を設けたものである。レーザ光
源３と照射トーチ４との間にビーム回転器７が挿入され
ている。ビーム回転器７もまた回転自在に構成されてい
る。これらレーザ光源３、照射トーチ４、ビーム回転器
７の光軸及び回転軸は配管２の軸心に位置するよう位置
合わせされている。なお、配管内外において、光軸を曲
げる必要のある箇所には反射鏡等が適宜配置される。
外に置いて使用される。このレーザ光源３は、処理対象
物である配管２の内表面を加熱、溶融させるに十分なレ
ーザ光エネルギを発生させることができる。この実施例
では、レーザ光源３は、レーザ光の断面形状が矩形のも
のである。配管２内に進入させて照射位置に置かれた照
射トーチ４は、回転自在に構成された円筒５の先端部に
４５°の角度で反射鏡６を設けたものである。レーザ光
源３と照射トーチ４との間にビーム回転器７が挿入され
ている。ビーム回転器７もまた回転自在に構成されてい
る。これらレーザ光源３、照射トーチ４、ビーム回転器
７の光軸及び回転軸は配管２の軸心に位置するよう位置
合わせされている。なお、配管内外において、光軸を曲
げる必要のある箇所には反射鏡等が適宜配置される。
【００２０】ビーム回転器７は、イメージローテータと
も呼ばれ、入射側から出射側へ透過する像を回転させる
ものである。そして、ビーム回転器７を光軸の周りに回
転させると、その回転角度の２倍の角度で像が回転する
ようになっている。本発明の場合、像ではなくビームを
回転させるが光学的には同じことである。ビーム回転器
７は、図２に示されるように、３枚の反射鏡２１を所定
の立体角で配置してもよいし、或いは図３に示されるよ
うに、ダブプリズム３１で構成してもよい。
も呼ばれ、入射側から出射側へ透過する像を回転させる
ものである。そして、ビーム回転器７を光軸の周りに回
転させると、その回転角度の２倍の角度で像が回転する
ようになっている。本発明の場合、像ではなくビームを
回転させるが光学的には同じことである。ビーム回転器
７は、図２に示されるように、３枚の反射鏡２１を所定
の立体角で配置してもよいし、或いは図３に示されるよ
うに、ダブプリズム３１で構成してもよい。
【００２１】本発明の配管内面レーザ照射装置には、照
射トーチ４とビーム回転器７とを同期回転させる同期制
御部８が設けられている。同期制御部８は、照射トーチ
４の回転角を検出する角度検出器と、ビーム回転器７を
その半分回転させる回転機構とから構成されている。
射トーチ４とビーム回転器７とを同期回転させる同期制
御部８が設けられている。同期制御部８は、照射トーチ
４の回転角を検出する角度検出器と、ビーム回転器７を
その半分回転させる回転機構とから構成されている。
【００２２】次に実施形態の作用を述べる。
【００２３】図１において、照射トーチ４によりレーザ
光を真上の方向に反射しているものとする。図４（ａ）
のように配管２の中心でのレーザ光４１の断面形状は横
幅が長い矩形であり、レーザ光４１はこの横幅で配管２
内面に照射される。次に、図１において、照射トーチ４
を周方向に９０°回転させ、紙面に向かう方向にレーザ
光を反射させるものとする。このとき、同期制御部８
は、照射トーチ４の回転角を角度検出器で検出し、回転
機構によりビーム回転器７をその半分回転させる。図４
（ｂ）のように配管２の中心でのレーザ光４１は照射ト
ーチ４と一緒に周方向に９０°回転されている。従っ
て、レーザ光４１は図４（ａ）のときと同じ幅で配管２
内面に照射される。つまり、照射トーチ４の回転角度に
よらずレーザ光４１の幅が等しい。このように配管内面
に照射されるレーザ光４１の断面形状が照射トーチ４の
回転角度に影響されないので、周方向に均一な加工処理
を行うことができる。
光を真上の方向に反射しているものとする。図４（ａ）
のように配管２の中心でのレーザ光４１の断面形状は横
幅が長い矩形であり、レーザ光４１はこの横幅で配管２
内面に照射される。次に、図１において、照射トーチ４
を周方向に９０°回転させ、紙面に向かう方向にレーザ
光を反射させるものとする。このとき、同期制御部８
は、照射トーチ４の回転角を角度検出器で検出し、回転
機構によりビーム回転器７をその半分回転させる。図４
（ｂ）のように配管２の中心でのレーザ光４１は照射ト
ーチ４と一緒に周方向に９０°回転されている。従っ
て、レーザ光４１は図４（ａ）のときと同じ幅で配管２
内面に照射される。つまり、照射トーチ４の回転角度に
よらずレーザ光４１の幅が等しい。このように配管内面
に照射されるレーザ光４１の断面形状が照射トーチ４の
回転角度に影響されないので、周方向に均一な加工処理
を行うことができる。
【００２４】以上の実施形態では矩形断面のレーザ光を
用いたが、炭酸ガスレーザやロッドＹＡＧレーザなどの
円形断面を有するレーザ光は勿論、エキシマレーザ、ス
ラブＹＡＧレーザ、パルスＣＯ2 レーザなどのように断
面形状が矩形や楕円形のレーザ光であっても、周方向に
均一な条件で照射できる。また、円形断面であって、そ
の断面内の強度分布が非回転対称のレーザ光でも周方向
に均一な条件で照射できる。
用いたが、炭酸ガスレーザやロッドＹＡＧレーザなどの
円形断面を有するレーザ光は勿論、エキシマレーザ、ス
ラブＹＡＧレーザ、パルスＣＯ2 レーザなどのように断
面形状が矩形や楕円形のレーザ光であっても、周方向に
均一な条件で照射できる。また、円形断面であって、そ
の断面内の強度分布が非回転対称のレーザ光でも周方向
に均一な条件で照射できる。
【００２５】
【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。
る。
【００２６】（１）処理対象物を固定した状態で周方向
に均一な加工処理を行うことができるので、既設の配管
の補修に特に有効である。
に均一な加工処理を行うことができるので、既設の配管
の補修に特に有効である。
【００２７】（２）レーザ光の断面形状を円形に整形し
ないので、エネルギ損失や回折現象が生じない。
ないので、エネルギ損失や回折現象が生じない。
【図１】本発明の実施の形態を示す配管内面レーザ照射
装置の概念図である。
装置の概念図である。
【図２】本発明に用いるビーム回転器の斜視図である。
【図３】本発明に用いるビーム回転器の斜視図である。
【図４】本発明による配管中のレーザ光の光跡を示す配
管断面図である。
管断面図である。
【図５】従来例を示す配管内面レーザ照射装置の概念図
である。
である。
【図６】従来の配管中のレーザ光の光跡を示す配管断面
図である。
図である。
３ レーザ光源 ４ 照射トーチ ７ ビーム回転器 ８ 同期制御部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/00 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｚ (72)発明者 金沢 祐孝 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社東二テクニカルセンタ ー内
Claims (3)
- 【請求項１】 レーザ光源と、そのレーザ光を直角に反
射する照射トーチとを有した配管内面レーザ照射装置に
おいて、上記レーザ光源と照射トーチとの間にビーム回
転器を設けたことを特徴とする配管内面レーザ照射装
置。 - 【請求項２】 上記照射トーチと上記ビーム回転器とを
同期回転させる同期制御部を設けたことを特徴とする請
求項１記載の配管内面レーザ照射装置。 - 【請求項３】 上記レーザ光源は、レーザ光断面の形状
又は強度分布が非回転対称であることを特徴とする請求
項１又は２記載の配管内面レーザ照射装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7191662A JPH0938790A (ja) | 1995-07-27 | 1995-07-27 | 配管内面レーザ照射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7191662A JPH0938790A (ja) | 1995-07-27 | 1995-07-27 | 配管内面レーザ照射装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0938790A true JPH0938790A (ja) | 1997-02-10 |
Family
ID=16278378
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7191662A Pending JPH0938790A (ja) | 1995-07-27 | 1995-07-27 | 配管内面レーザ照射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0938790A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4873191B2 (ja) * | 2005-06-28 | 2012-02-08 | フラウンホファー ゲゼルシャフト ツール フェルドルンク デル アンゲヴァントテン フォルシュンク エー ファウ | レーザービームを用いた材料の穿孔および除去装置 |
| CN102950385A (zh) * | 2012-11-16 | 2013-03-06 | 中科中涵激光设备（福建）股份有限公司 | 一种激光束旋转加工微小圆锥形孔的系统及方法 |
| JP2013527979A (ja) * | 2010-04-08 | 2013-07-04 | ハース レーザー テクノロジーズ インコーポレイテッド | レーザビーム分析装置 |
| US10708537B2 (en) | 2018-07-28 | 2020-07-07 | Haas Laser Technologies, Inc. | System and method for reducing ghost images in a laser imaging system |
| US10942275B2 (en) | 2018-07-28 | 2021-03-09 | Haas Laser Technologies, Inc. | System and method for improving signal-to-noise ratio in a laser imaging system |
-
1995
- 1995-07-27 JP JP7191662A patent/JPH0938790A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4873191B2 (ja) * | 2005-06-28 | 2012-02-08 | フラウンホファー ゲゼルシャフト ツール フェルドルンク デル アンゲヴァントテン フォルシュンク エー ファウ | レーザービームを用いた材料の穿孔および除去装置 |
| JP2013527979A (ja) * | 2010-04-08 | 2013-07-04 | ハース レーザー テクノロジーズ インコーポレイテッド | レーザビーム分析装置 |
| CN102950385A (zh) * | 2012-11-16 | 2013-03-06 | 中科中涵激光设备（福建）股份有限公司 | 一种激光束旋转加工微小圆锥形孔的系统及方法 |
| US10708537B2 (en) | 2018-07-28 | 2020-07-07 | Haas Laser Technologies, Inc. | System and method for reducing ghost images in a laser imaging system |
| US10942275B2 (en) | 2018-07-28 | 2021-03-09 | Haas Laser Technologies, Inc. | System and method for improving signal-to-noise ratio in a laser imaging system |
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