JPH10180476A - 水中レーザトーチ - Google Patents
水中レーザトーチInfo
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- JPH10180476A JPH10180476A JP8347412A JP34741296A JPH10180476A JP H10180476 A JPH10180476 A JP H10180476A JP 8347412 A JP8347412 A JP 8347412A JP 34741296 A JP34741296 A JP 34741296A JP H10180476 A JPH10180476 A JP H10180476A
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- JP
- Japan
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- lens
- space
- optical fiber
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- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
- B23K26/1462—Nozzles; Features related to nozzles
- B23K26/1464—Supply to, or discharge from, nozzles of media, e.g. gas, powder, wire
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-
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- B23K26/146—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor the fluid stream containing a liquid
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- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光ファイバ端部やレンズを常に乾燥させるよ
うにし、さらに乾燥に使用したガスを溶接シールドガス
に使用できるようにする。 【解決手段】 レーザ光を伝送する光ファイバ１と、尾
端に光ファイバ１が接続され中央部にレンズ４が備えら
れ先端に開口３を有する胴部２と、この胴部２の尾端と
レンズ４の間に接続され胴部内部に乾燥ガス１２を供給
するガス供給部８と、を備えた水中レーザトーチであっ
て、胴部２の胴壁には尾端とレンズ４の間の第１空間５
に供給された乾燥ガス１２をレンズ４と先端開口３間の
第２空間６に導くガス通路７が設けられている。
うにし、さらに乾燥に使用したガスを溶接シールドガス
に使用できるようにする。 【解決手段】 レーザ光を伝送する光ファイバ１と、尾
端に光ファイバ１が接続され中央部にレンズ４が備えら
れ先端に開口３を有する胴部２と、この胴部２の尾端と
レンズ４の間に接続され胴部内部に乾燥ガス１２を供給
するガス供給部８と、を備えた水中レーザトーチであっ
て、胴部２の胴壁には尾端とレンズ４の間の第１空間５
に供給された乾燥ガス１２をレンズ４と先端開口３間の
第２空間６に導くガス通路７が設けられている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水中でレーザ光に
より溶接や切断、表面処理等を行う水中レーザトーチに
関する。
より溶接や切断、表面処理等を行う水中レーザトーチに
関する。
【０００２】
【従来の技術】橋梁や船舶などの水中部分の構造物に対
して、溶接や切断、表面処理等にレーザ光が用いられて
いる。レーザ光は光ファイバで伝送され、光ファイバ端
部より出射され、レンズで集光され加工対象部に照射さ
れこれを加熱する。
して、溶接や切断、表面処理等にレーザ光が用いられて
いる。レーザ光は光ファイバで伝送され、光ファイバ端
部より出射され、レンズで集光され加工対象部に照射さ
れこれを加熱する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】光ファイバ端周辺部に
は、光が伝播するための空間があり、そこは大気雰囲気
となっている。水中レーザトーチは水中で用いられる
が、水深の深いところでは周囲温度の低下によって、光
ファイバ端周辺部では大気雰囲気に含まれる水分が凝縮
し、光ファイバ端部に結露する。この結露によって伝送
光は吸収、屈折、散乱などの影響を受け伝送特性の劣化
を引き起こす。特に、伝送光の吸収は光ファイバ端面損
傷の原因になり、光ファイバ側面部への水滴付着は、境
界部の屈折率分布が変わるので光ファイバ内を光が伝播
せずに光ファイバの外側へ抜けたりする。このような現
象はレンズに水滴が付着した場合にも発生する。特開平
８−１０３８８２号公報にはレーザトーチ全体を密閉容
器に内に入れ容器内に乾燥ガスを密閉する技術が開示さ
れている。しかしこのような密閉容器でレーザトーチ全
体を包む構造では、例として示されている原子炉容器な
ど特定な構造物の溶接などには適しているが、どのよう
な構造物にも適用できるレーザトーチとしてはこのよう
な密閉容器の存在は溶接等の作業の支障となり好ましく
ない。また、このような密閉構造のため作業を行う現場
でのレンズ等の交換が難しい。
は、光が伝播するための空間があり、そこは大気雰囲気
となっている。水中レーザトーチは水中で用いられる
が、水深の深いところでは周囲温度の低下によって、光
ファイバ端周辺部では大気雰囲気に含まれる水分が凝縮
し、光ファイバ端部に結露する。この結露によって伝送
光は吸収、屈折、散乱などの影響を受け伝送特性の劣化
を引き起こす。特に、伝送光の吸収は光ファイバ端面損
傷の原因になり、光ファイバ側面部への水滴付着は、境
界部の屈折率分布が変わるので光ファイバ内を光が伝播
せずに光ファイバの外側へ抜けたりする。このような現
象はレンズに水滴が付着した場合にも発生する。特開平
８−１０３８８２号公報にはレーザトーチ全体を密閉容
器に内に入れ容器内に乾燥ガスを密閉する技術が開示さ
れている。しかしこのような密閉容器でレーザトーチ全
体を包む構造では、例として示されている原子炉容器な
ど特定な構造物の溶接などには適しているが、どのよう
な構造物にも適用できるレーザトーチとしてはこのよう
な密閉容器の存在は溶接等の作業の支障となり好ましく
ない。また、このような密閉構造のため作業を行う現場
でのレンズ等の交換が難しい。
【０００４】本発明は、上述の問題点に鑑みてなされた
もので、光ファイバ端部やレンズを常に乾燥させるよう
にした水中レーザトーチを提供することを目的とする。
さらに乾燥に使用したガスを溶接シールドガスに使用で
きるようにすることを目的とする。
もので、光ファイバ端部やレンズを常に乾燥させるよう
にした水中レーザトーチを提供することを目的とする。
さらに乾燥に使用したガスを溶接シールドガスに使用で
きるようにすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明では、レーザ光を伝送する光ファイ
バと、尾端に前記光ファイバが接続され中央部にレンズ
が備えられ先端に開口を有する胴部と、この胴部の尾端
とレンズの間に接続され胴部内部に乾燥ガスを供給する
ガス供給部と、を備えた水中レーザトーチであって、前
記胴部の胴壁には尾端とレンズの間の第１空間に供給さ
れた乾燥ガスをレンズと先端開口間の第２空間に導くガ
ス通路が設けられている。
め、請求項１の発明では、レーザ光を伝送する光ファイ
バと、尾端に前記光ファイバが接続され中央部にレンズ
が備えられ先端に開口を有する胴部と、この胴部の尾端
とレンズの間に接続され胴部内部に乾燥ガスを供給する
ガス供給部と、を備えた水中レーザトーチであって、前
記胴部の胴壁には尾端とレンズの間の第１空間に供給さ
れた乾燥ガスをレンズと先端開口間の第２空間に導くガ
ス通路が設けられている。
【０００６】第１空間には乾燥ガスをガス供給部より連
続的に供給することにより光ファイバ端部には水滴の付
着するのが防止され、伝送光の吸収、屈折、散乱などの
発生を防止できる。また、第１空間に供給された乾燥ガ
スはガス通路を通過して第２空間に入り先端開口から吐
出される。これにより第２空間も乾燥ガスで満たされる
ので、レンズは第１および第２空間の両側から乾燥ガス
に包まれるので水滴の付着が防止される。
続的に供給することにより光ファイバ端部には水滴の付
着するのが防止され、伝送光の吸収、屈折、散乱などの
発生を防止できる。また、第１空間に供給された乾燥ガ
スはガス通路を通過して第２空間に入り先端開口から吐
出される。これにより第２空間も乾燥ガスで満たされる
ので、レンズは第１および第２空間の両側から乾燥ガス
に包まれるので水滴の付着が防止される。
【０００７】請求項２の発明では、前記第２空間に乾燥
ガスを供給する補助ガス供給部がさらに設けられてい
る。
ガスを供給する補助ガス供給部がさらに設けられてい
る。
【０００８】第２空間の先端開口からは乾燥ガスを絶え
ず吐出して水が内部に進入するのを防止している。しか
し作業する水深が深くなると進入する圧力も大きくなる
ので、補助ガス供給部より乾燥ガスを供給して水の進入
を確実に阻止することができる。なお、後述するように
先端開口から吐出する乾燥ガスを溶接のシールドガスと
して使用するときは、この流量調整を補助ガス供給部で
も行うことができる。
ず吐出して水が内部に進入するのを防止している。しか
し作業する水深が深くなると進入する圧力も大きくなる
ので、補助ガス供給部より乾燥ガスを供給して水の進入
を確実に阻止することができる。なお、後述するように
先端開口から吐出する乾燥ガスを溶接のシールドガスと
して使用するときは、この流量調整を補助ガス供給部で
も行うことができる。
【０００９】請求項３の発明では、前記乾燥ガスとし
て、溶接用シールドガスを用いレーザ光とともに前記開
口より吐出して開口の外部で行われる溶接や切断のシー
ルドを行う。
て、溶接用シールドガスを用いレーザ光とともに前記開
口より吐出して開口の外部で行われる溶接や切断のシー
ルドを行う。
【００１０】レーザ光で水中溶接する場合、溶加材の先
端をレーザ光で溶融し、この溶融金属を溶接部に付着さ
せて母材の結合や溶接肉盛りなどを行うが、この溶加材
の先端部と溶接部を不活性ガスよりなるシールドガスで
覆い、水の進入を押さえた状態で溶接等の作業が行われ
る。乾燥ガスをこのシールドガスとして用いることによ
り、光ファイバ端部やレンズの水滴付着防止と溶接部や
切断部のシールドとを同時に行うことができる。
端をレーザ光で溶融し、この溶融金属を溶接部に付着さ
せて母材の結合や溶接肉盛りなどを行うが、この溶加材
の先端部と溶接部を不活性ガスよりなるシールドガスで
覆い、水の進入を押さえた状態で溶接等の作業が行われ
る。乾燥ガスをこのシールドガスとして用いることによ
り、光ファイバ端部やレンズの水滴付着防止と溶接部や
切断部のシールドとを同時に行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態を
示す縦断面図であり、図２は図１のＸ−Ｘ断面図であ
る。光ファイバ１は水中レーザトーチの胴部２尾端に接
合され、光ファイバ端部１ａは胴内部に突き出されてい
る。胴部２は円筒状で後端は円板状の端板で閉鎖され、
先端部は先細りとなり先端には先端開口３が設けられレ
ーザ光とともに不活性ガス１２を吐出する。胴部２中央
にはレンズ４が設けられ光ファイバ端部１ａより照射さ
れるレーザ光を集光して先端開口３より射出する。胴部
２の内部はレンズ４を境にして光ファイバ端部１ａ側を
第１空間５、先端開口３側を第２空間６に仕切られてお
り、第１空間５と第２空間６とは胴壁に設けられたガス
通路７によって連通している。図２はこのガス通路７の
断面を示す。
て図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態を
示す縦断面図であり、図２は図１のＸ−Ｘ断面図であ
る。光ファイバ１は水中レーザトーチの胴部２尾端に接
合され、光ファイバ端部１ａは胴内部に突き出されてい
る。胴部２は円筒状で後端は円板状の端板で閉鎖され、
先端部は先細りとなり先端には先端開口３が設けられレ
ーザ光とともに不活性ガス１２を吐出する。胴部２中央
にはレンズ４が設けられ光ファイバ端部１ａより照射さ
れるレーザ光を集光して先端開口３より射出する。胴部
２の内部はレンズ４を境にして光ファイバ端部１ａ側を
第１空間５、先端開口３側を第２空間６に仕切られてお
り、第１空間５と第２空間６とは胴壁に設けられたガス
通路７によって連通している。図２はこのガス通路７の
断面を示す。
【００１２】第１空間５の胴部２にはガス主供給部８が
設けられ不活性ガス１２を第１空間５に連続的に供給す
る。また第２空間６の胴部２にはガス補助供給部９が設
けられ、不活性ガスを第２空間６に連続的に供給する。
なお、不活性ガス１２としてはアルゴンガスやヘリウム
ガスが用いられる。
設けられ不活性ガス１２を第１空間５に連続的に供給す
る。また第２空間６の胴部２にはガス補助供給部９が設
けられ、不活性ガスを第２空間６に連続的に供給する。
なお、不活性ガス１２としてはアルゴンガスやヘリウム
ガスが用いられる。
【００１３】水中溶接する場合は、母材１０に対して水
中レーザトーチをほぼ垂直に立て、先端開口３と母材１
０表面を所定距離離す。光ファイバ１よりレーザ光、例
えば、ＹＡＧレーザ光、を伝送し光ファイバ端部１ａよ
り出射しレンズ４で集光して先端開口３より照射する。
これとともにガス主供給部８より不活性ガス１２を第１
空間に供給し、ガス補助供給部９より不活性ガス１２を
第２空間に供給する。不活性ガス１２は乾燥した状態で
供給される。第１空間５に供給された不活性ガス１２は
光ファイバ端部１ａおよびレンズ４面を乾燥状態に保持
しガス通路７より第２空間６に流入する。ガス補助供給
部９と第１空間５から流入した不活性ガス１２はレンズ
４表面を乾燥状態に保持し先端開口３から吐出される。
中レーザトーチをほぼ垂直に立て、先端開口３と母材１
０表面を所定距離離す。光ファイバ１よりレーザ光、例
えば、ＹＡＧレーザ光、を伝送し光ファイバ端部１ａよ
り出射しレンズ４で集光して先端開口３より照射する。
これとともにガス主供給部８より不活性ガス１２を第１
空間に供給し、ガス補助供給部９より不活性ガス１２を
第２空間に供給する。不活性ガス１２は乾燥した状態で
供給される。第１空間５に供給された不活性ガス１２は
光ファイバ端部１ａおよびレンズ４面を乾燥状態に保持
しガス通路７より第２空間６に流入する。ガス補助供給
部９と第１空間５から流入した不活性ガス１２はレンズ
４表面を乾燥状態に保持し先端開口３から吐出される。
【００１４】ガス主供給部８で光ファイバ端部１ａとレ
ンズ表面の乾燥に必要な分と溶接シールドガスとして必
要な分を供給し、ガス補助供給部９で水深に応じて必要
となる量を供給するようにするが、この逆にガス主供給
部８で光ファイバ端部１ａとレンズ表面の乾燥に必要な
分のみ供給し、ガス補助供給部９で溶接のシールドに必
要となる量を供給するようにしてもよい。また、ガス主
供給部８のみで全ての不活性ガス１２を供給するように
してもよい。
ンズ表面の乾燥に必要な分と溶接シールドガスとして必
要な分を供給し、ガス補助供給部９で水深に応じて必要
となる量を供給するようにするが、この逆にガス主供給
部８で光ファイバ端部１ａとレンズ表面の乾燥に必要な
分のみ供給し、ガス補助供給部９で溶接のシールドに必
要となる量を供給するようにしてもよい。また、ガス主
供給部８のみで全ての不活性ガス１２を供給するように
してもよい。
【００１５】図１は母材１０表面への肉盛り溶接を示
す。先端開口３の下部に溶加材１１を配置する。溶加材
１１は芯線と被覆材よりなり、この被覆材の周囲からも
不活性ガス１２を供給するようにする。芯線の先端はレ
ーザ光により絶えず溶融され溶融金属１４となる。この
溶融金属１４が冷却して溶着金属１３となる。溶加材１
１は絶えず溶融されてゆくので図示しない装置により連
続的に供給される。先端開口３から吐出される不活性ガ
ス１２は溶着金属１３のうち溶融金属１４に近い部分、
溶融金属１４および溶加材１１先端部を十分覆うように
流量と吐出圧を調整する。なお水中レーザトーチは溶融
金属１４に応じて移動してゆく。
す。先端開口３の下部に溶加材１１を配置する。溶加材
１１は芯線と被覆材よりなり、この被覆材の周囲からも
不活性ガス１２を供給するようにする。芯線の先端はレ
ーザ光により絶えず溶融され溶融金属１４となる。この
溶融金属１４が冷却して溶着金属１３となる。溶加材１
１は絶えず溶融されてゆくので図示しない装置により連
続的に供給される。先端開口３から吐出される不活性ガ
ス１２は溶着金属１３のうち溶融金属１４に近い部分、
溶融金属１４および溶加材１１先端部を十分覆うように
流量と吐出圧を調整する。なお水中レーザトーチは溶融
金属１４に応じて移動してゆく。
【００１６】以上の説明は肉盛り溶接の場合であるが、
互いに部材を接合する溶接の場合も同様である。なお、
切断の場合も光ファイバ端部１ａおよびレンズ４の表面
を乾燥状態に保つように乾燥ガスを供給するとともに、
切断部を乾燥ガスで覆うようにするのがよい。切断の場
合は、乾燥ガスとして不活性ガス以外に酸化発熱反応を
促進するものとして、酸素、空気などの支燃性ガスを用
いる場合もある。
互いに部材を接合する溶接の場合も同様である。なお、
切断の場合も光ファイバ端部１ａおよびレンズ４の表面
を乾燥状態に保つように乾燥ガスを供給するとともに、
切断部を乾燥ガスで覆うようにするのがよい。切断の場
合は、乾燥ガスとして不活性ガス以外に酸化発熱反応を
促進するものとして、酸素、空気などの支燃性ガスを用
いる場合もある。
【００１７】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
は、光ファイバ端部とレンズ表面に常に乾燥ガスを供給
することにより水滴を付着させないようにしたので、水
滴によるレーザ光の吸収、屈折、散乱などを防止でき
る。この乾燥ガスとして溶接シールドガスを用いること
により光ファイバ端部やレンズの水滴付着防止と溶接部
や切断部のシールドとを同時に行うことができる。
は、光ファイバ端部とレンズ表面に常に乾燥ガスを供給
することにより水滴を付着させないようにしたので、水
滴によるレーザ光の吸収、屈折、散乱などを防止でき
る。この乾燥ガスとして溶接シールドガスを用いること
により光ファイバ端部やレンズの水滴付着防止と溶接部
や切断部のシールドとを同時に行うことができる。
【図１】本発明の実施形態を示す縦断面である。
【図２】図１のＸ−Ｘ断面図である。
１ 光ファイバ １ａ 光ファイバ端部 ２ 胴部 ３ 先端開口 ４ レンズ ５ 第１空間 ６ 第２空間 ７ ガス通路 ８ ガス主供給部 ９ ガス補助供給部 １０ 母材 １１ 溶加材 １２ 不活性ガス １３ 溶着金属 １４ 溶融金属
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土屋 和之 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石 川島播磨重工業株式会社技術研究所内 (72)発明者 山岡 弘人 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石 川島播磨重工業株式会社技術研究所内 (72)発明者 西見 昭浩 東京都江東区豊洲３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】 レーザ光を伝送する光ファイバと、尾端
に前記光ファイバが接続され中央部にレンズが備えられ
先端に開口を有する胴部と、この胴部の尾端とレンズの
間に接続され胴部内部に乾燥ガスを供給するガス供給部
と、を備えた水中レーザトーチであって、前記胴部の胴
壁には尾端とレンズの間の第１空間に供給された乾燥ガ
スをレンズと先端開口間の第２空間に導くガス通路が設
けられていることを特徴とする水中レーザトーチ。 - 【請求項２】 前記第２空間に乾燥ガスを供給する補助
ガス供給部がさらに設けられていることを特徴とする請
求項１記載の水中レーザトーチ。 - 【請求項３】 前記乾燥ガスとして、溶接用シールドガ
スを用いレーザ光とともに前記開口より吐出して開口の
外部で行われる溶接や切断のシールドを行うことを特徴
とする請求項１または２記載の水中レーザトーチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8347412A JPH10180476A (ja) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | 水中レーザトーチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8347412A JPH10180476A (ja) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | 水中レーザトーチ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10180476A true JPH10180476A (ja) | 1998-07-07 |
Family
ID=18390052
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8347412A Pending JPH10180476A (ja) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | 水中レーザトーチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10180476A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002038324A1 (fr) | 2000-11-07 | 2002-05-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dispositif d'usinage optique |
| US6946618B2 (en) | 2000-09-28 | 2005-09-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Underwater laser processing apparatus and underwater laser processing method |
| JP2006218507A (ja) * | 2005-02-10 | 2006-08-24 | Toshiba Corp | クラッド溶接方法及びその装置 |
| US7605345B2 (en) * | 2002-03-14 | 2009-10-20 | Hitachi Zosen Corporation | Method and device for prevention of adhesion of dirt and contamination on optical parts in laser beam machine |
| CN103084738A (zh) * | 2011-11-01 | 2013-05-08 | 机械科学研究院哈尔滨焊接研究所 | 适用于水深50米以内的水下激光切割枪 |
| KR20160131804A (ko) * | 2015-05-08 | 2016-11-16 | 주식회사 엘피텍 | 레이저 가공장치 헤드 |
| JPWO2020054593A1 (ja) * | 2018-09-13 | 2021-08-30 | パナソニック株式会社 | 光学装置 |
-
1996
- 1996-12-26 JP JP8347412A patent/JPH10180476A/ja active Pending
Cited By (9)
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|---|---|---|---|---|
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| EP1332829A1 (en) * | 2000-11-07 | 2003-08-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical machining device |
| EP1332829A4 (en) * | 2000-11-07 | 2008-01-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | DEVICE FOR OPTICAL MACHINING |
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