JPH1128900A - レーザ光を用いた塗装除去方法及びレーザ処理装置 - Google Patents
レーザ光を用いた塗装除去方法及びレーザ処理装置Info
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- B23K26/702—Auxiliary equipment
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 化学薬品を用いることなく、塗装膜の除去が
可能な塗装膜除去方法、及びその塗装膜除去に適したレ
ーザ処理装置を提供する。 【解決手段】 レーザ光を処理対象物の表面に照射し、
かつ該処理対象物の表面におけるレーザ光のエネルギ密
度を変化させることができるエネルギ密度可変光学系を
用いて、表面に塗装膜が形成された処理対象物の該表面
にレーザ光を照射する。該塗装膜の少なくとも上層部分
がアブレーションにより除去される。
可能な塗装膜除去方法、及びその塗装膜除去に適したレ
ーザ処理装置を提供する。 【解決手段】 レーザ光を処理対象物の表面に照射し、
かつ該処理対象物の表面におけるレーザ光のエネルギ密
度を変化させることができるエネルギ密度可変光学系を
用いて、表面に塗装膜が形成された処理対象物の該表面
にレーザ光を照射する。該塗装膜の少なくとも上層部分
がアブレーションにより除去される。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光を用いた
塗装除去方法及びその塗装除去方法に適したレーザ処理
装置に関する。
塗装除去方法及びその塗装除去方法に適したレーザ処理
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】航空機等の機体外板の塗装除去には、主
にメチレンクロライドと呼ばれる毒性の強い薬品が用い
られている。従来は、塗装表面にこの薬剤を吹き付け、
塗料を脆弱化させた後、手作業で塗装膜を機体外板表面
からかき落とすことによって除去していた。
にメチレンクロライドと呼ばれる毒性の強い薬品が用い
られている。従来は、塗装表面にこの薬剤を吹き付け、
塗料を脆弱化させた後、手作業で塗装膜を機体外板表面
からかき落とすことによって除去していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の塗装膜除去
方法は作業効率が低く、除去物の回収及び廃棄処理にも
問題がある。
方法は作業効率が低く、除去物の回収及び廃棄処理にも
問題がある。
【0004】本発明の目的は、化学薬品を用いることな
く、塗装膜の除去が可能な塗装膜除去方法、及びその塗
装膜除去に適したレーザ処理装置を提供することであ
る。
く、塗装膜の除去が可能な塗装膜除去方法、及びその塗
装膜除去に適したレーザ処理装置を提供することであ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の一観点による
と、パルスレーザ光を処理対象物の表面に照射し、かつ
該処理対象物の表面におけるレーザ光のエネルギ密度を
変化させることができるエネルギ密度可変光学系を用い
て、表面に塗装膜が形成された処理対象物の該表面にパ
ルスレーザ光を照射し、該塗装膜の少なくとも上層部分
をアブレーションにより除去する工程を含む塗装除去方
法が提供される。
と、パルスレーザ光を処理対象物の表面に照射し、かつ
該処理対象物の表面におけるレーザ光のエネルギ密度を
変化させることができるエネルギ密度可変光学系を用い
て、表面に塗装膜が形成された処理対象物の該表面にパ
ルスレーザ光を照射し、該塗装膜の少なくとも上層部分
をアブレーションにより除去する工程を含む塗装除去方
法が提供される。
【0006】照射レーザ光のエネルギ密度が低すぎる
と、アブレーションが生じない。また、エネルギ密度が
高すぎると、塗装膜の下地材料が損傷を受けてしまう。
すなわち、塗装膜をアブレーションにより除去する際に
は、エネルギ密度の好適な範囲が存在する。エネルギ密
度可変光学系を用いることにより、エネルギ密度を好適
な範囲に設定することができる。
と、アブレーションが生じない。また、エネルギ密度が
高すぎると、塗装膜の下地材料が損傷を受けてしまう。
すなわち、塗装膜をアブレーションにより除去する際に
は、エネルギ密度の好適な範囲が存在する。エネルギ密
度可変光学系を用いることにより、エネルギ密度を好適
な範囲に設定することができる。
【0007】本発明の他の観点によると、レーザ光を集
光もしくは発散し処理対象物の表面に照射するレンズ
と、前記レンズを支持し、外部からの制御信号に基づい
て、前記処理対象物表面から前記レンズまでの高さを調
節するレンズ支持機構と、前記レンズの前記処理対象物
表面からの高さを検出する高さセンサと、前記高さセン
サからの出力信号が入力され、前記処理対象物表面から
前記レンズまでの高さが一定になるように、前記レンズ
支持機構を制御する制御手段と、前記レンズに入射する
レーザ光の光路内に配置され、レーザ光の進行方向を変
化させることにより、前記処理対象物の表面内の第1の
方向にレーザ光の照射位置を移動させる第1の偏向器と
を有するレーザ処理装置が提供される。
光もしくは発散し処理対象物の表面に照射するレンズ
と、前記レンズを支持し、外部からの制御信号に基づい
て、前記処理対象物表面から前記レンズまでの高さを調
節するレンズ支持機構と、前記レンズの前記処理対象物
表面からの高さを検出する高さセンサと、前記高さセン
サからの出力信号が入力され、前記処理対象物表面から
前記レンズまでの高さが一定になるように、前記レンズ
支持機構を制御する制御手段と、前記レンズに入射する
レーザ光の光路内に配置され、レーザ光の進行方向を変
化させることにより、前記処理対象物の表面内の第1の
方向にレーザ光の照射位置を移動させる第1の偏向器と
を有するレーザ処理装置が提供される。
【0008】処理対象物表面からレンズまでの高さを変
えることにより、処理対象物表面におけるレーザ光のエ
ネルギ密度を変えることができる。レーザ照射位置を移
動させることにより、広い範囲にレーザ照射を行うこと
ができる。
えることにより、処理対象物表面におけるレーザ光のエ
ネルギ密度を変えることができる。レーザ照射位置を移
動させることにより、広い範囲にレーザ照射を行うこと
ができる。
【0009】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施例によるレ
ーザ処理装置の概略斜視図を示す。処理対象物1の表面
にレーザ照射ヘッド10が接触している。レーザ照射ヘ
ッド10は、処理対象物1側に開口を有する箱型容器1
1と、その内部に収納された光学部品を含んで構成され
ている。箱型容器11の側面に透明窓12が取り付けら
れており、透明窓12を通して内部を目視観察すること
ができる。なお、箱型容器11自体を透明な材料で形成
してもよい。
ーザ処理装置の概略斜視図を示す。処理対象物1の表面
にレーザ照射ヘッド10が接触している。レーザ照射ヘ
ッド10は、処理対象物1側に開口を有する箱型容器1
1と、その内部に収納された光学部品を含んで構成され
ている。箱型容器11の側面に透明窓12が取り付けら
れており、透明窓12を通して内部を目視観察すること
ができる。なお、箱型容器11自体を透明な材料で形成
してもよい。
【0010】レーザ照射ヘッド10は、マニピュレータ
アーム50の先端に取り付けられている。マニピュレー
タアーム50は、マニピュレータ本体51により制御さ
れ、レーザ照射ヘッド10を処理対象物1の表面の所望
の位置に移動させ支持する。
アーム50の先端に取り付けられている。マニピュレー
タアーム50は、マニピュレータ本体51により制御さ
れ、レーザ照射ヘッド10を処理対象物1の表面の所望
の位置に移動させ支持する。
【0011】レーザ光発生装置60から出力したレーザ
ビームが、ビーム整形用光学部品61、ビーム伝送用ア
ーム62を通ってレーザ照射ヘッド10内に導かれる。
ビームが、ビーム整形用光学部品61、ビーム伝送用ア
ーム62を通ってレーザ照射ヘッド10内に導かれる。
【0012】レーザ光発生装置60は、例えば横方向励
起大気圧型CO2 レーザ装置(TEA−CO2 レーザ装
置)である。TEA−CO2 レーザ装置は、波長9〜1
1μmのレーザビームをパルス的に出力する。
起大気圧型CO2 レーザ装置(TEA−CO2 レーザ装
置)である。TEA−CO2 レーザ装置は、波長9〜1
1μmのレーザビームをパルス的に出力する。
【0013】ビーム整形用光学部品61は、レーザ光発
生装置60から出力したレーザビームの断面形状を所望
の形に整形する。例えば、矩形状の貫通孔を有するアパ
ーチャにより構成され、レーザビームの断面形状を矩形
状に整形する。
生装置60から出力したレーザビームの断面形状を所望
の形に整形する。例えば、矩形状の貫通孔を有するアパ
ーチャにより構成され、レーザビームの断面形状を矩形
状に整形する。
【0014】ビーム伝送用アーム62は、例えば複数の
関節を有する屈伸可能なアームであり、レーザ照射ヘッ
ド10の移動に追随し、ビーム整形用光学部品61を通
過したレーザビームをレーザ照射ヘッド10まで導く。
関節を有する屈伸可能なアームであり、レーザ照射ヘッ
ド10の移動に追随し、ビーム整形用光学部品61を通
過したレーザビームをレーザ照射ヘッド10まで導く。
【0015】レーザ照射ヘッド10に、ガス導入管13
及びガス排気管15が取り付けられている。ガス導入管
13はガス供給装置14に接続されており、ガス供給装
置14からガス導入管13を通してレーザ照射ヘッド1
0内にガスが導入される。ガス排気管15はガス排気装
置16に接続されており、ガス排気装置16は、ガス排
気管15を通してレーザ照射ヘッド10内のガスを排気
する。
及びガス排気管15が取り付けられている。ガス導入管
13はガス供給装置14に接続されており、ガス供給装
置14からガス導入管13を通してレーザ照射ヘッド1
0内にガスが導入される。ガス排気管15はガス排気装
置16に接続されており、ガス排気装置16は、ガス排
気管15を通してレーザ照射ヘッド10内のガスを排気
する。
【0016】図2は、図1のレーザ照射ヘッド10の概
略断面図を示す。処理対象物1側の面が開口した箱型容
器11が、その開口の周囲を処理対象物1の表面にほぼ
接するように保持されている。箱型容器11の開口部と
対向する面に形成された貫通孔17にレーザ伝送用アー
ム62が連結されている。レーザ伝送用アーム62内を
伝送されたレーザビーム63が、貫通孔17を通って箱
型容器11内に導入される。
略断面図を示す。処理対象物1側の面が開口した箱型容
器11が、その開口の周囲を処理対象物1の表面にほぼ
接するように保持されている。箱型容器11の開口部と
対向する面に形成された貫通孔17にレーザ伝送用アー
ム62が連結されている。レーザ伝送用アーム62内を
伝送されたレーザビーム63が、貫通孔17を通って箱
型容器11内に導入される。
【0017】箱型容器11内に導入されたレーザビーム
は、ハーフミラー20及びホモジナイザ31を透過し偏
向器21及び22により反射され、集光レンズ23に入
射する。集光レンズ23により集光されたレーザビーム
は、処理対象物1の表面に照射される。
は、ハーフミラー20及びホモジナイザ31を透過し偏
向器21及び22により反射され、集光レンズ23に入
射する。集光レンズ23により集光されたレーザビーム
は、処理対象物1の表面に照射される。
【0018】ハーフミラー20は、レーザビームの一部
を反射し、エネルギセンサ30に入射させる。エネルギ
センサ30は、レーザビームのエネルギを測定する。
を反射し、エネルギセンサ30に入射させる。エネルギ
センサ30は、レーザビームのエネルギを測定する。
【0019】ホモジナイザ31は、レーザビームの断面
内の強度分布をほぼ一様にする。偏向器21及び22
は、それぞれレーザビームの照射位置を、処理対象物1
の表面内の相互に直交するY軸方向及びX軸方向に移動
させる。偏向器21及び22は、例えばガルバノミラー
により構成される。偏向器21及び22をガルバノミラ
ーとした場合、レーザ照射位置の移動速度を一定に保つ
ために、集光レンズ23をアークサインレンズとするこ
とが好ましい。偏向器21及び22によるレーザビーム
の偏向角が時間に比例して変化する場合には、同様の理
由から集光レンズ23をfθレンズとすることが好まし
い。なお、偏向器21及び22として回転ポリゴンミラ
ーを用いてもよい。また、fθレンズを用いた場合で
も、ガルバノミラーの角度変化が時間に対して非線形に
なるように動作させることにより、レーザ照射位置での
移動速度を一定に保つことが可能となる。
内の強度分布をほぼ一様にする。偏向器21及び22
は、それぞれレーザビームの照射位置を、処理対象物1
の表面内の相互に直交するY軸方向及びX軸方向に移動
させる。偏向器21及び22は、例えばガルバノミラー
により構成される。偏向器21及び22をガルバノミラ
ーとした場合、レーザ照射位置の移動速度を一定に保つ
ために、集光レンズ23をアークサインレンズとするこ
とが好ましい。偏向器21及び22によるレーザビーム
の偏向角が時間に比例して変化する場合には、同様の理
由から集光レンズ23をfθレンズとすることが好まし
い。なお、偏向器21及び22として回転ポリゴンミラ
ーを用いてもよい。また、fθレンズを用いた場合で
も、ガルバノミラーの角度変化が時間に対して非線形に
なるように動作させることにより、レーザ照射位置での
移動速度を一定に保つことが可能となる。
【0020】集光レンズ23は、集光レンズ支持機構2
4により箱型容器11の側面に取り付けられている。集
光レンズ支持機構24は、処理対象物1の表面から集光
レンズ23までの高さを調節することができる。集光レ
ンズ23に、高さセンサ25が取り付けられている。高
さセンサ25は、処理対象物1の表面から集光レンズ2
3までの高さを検出し、高さ制御装置26に検出信号を
送出する。
4により箱型容器11の側面に取り付けられている。集
光レンズ支持機構24は、処理対象物1の表面から集光
レンズ23までの高さを調節することができる。集光レ
ンズ23に、高さセンサ25が取り付けられている。高
さセンサ25は、処理対象物1の表面から集光レンズ2
3までの高さを検出し、高さ制御装置26に検出信号を
送出する。
【0021】高さ制御装置26には、予め高さ目標値が
記憶されている。高さ制御装置26は、高さセンサ25
から受信した検出信号に基づき、集光レンズ23の高さ
が目標値に近づくように集光レンズ支持機構24を制御
し、集光レンズ23の高さを調節する。
記憶されている。高さ制御装置26は、高さセンサ25
から受信した検出信号に基づき、集光レンズ23の高さ
が目標値に近づくように集光レンズ支持機構24を制御
し、集光レンズ23の高さを調節する。
【0022】箱型容器11内に、可視光レーザ装置32
が設置されている。可視光レーザ装置32は、例えばH
eNeレーザ装置等である。可視光レーザ装置32から
出力された可視レーザビームは、ハーフミラー20によ
り反射され、貫通孔17を通って入射したレーザビーム
と同一の光軸に沿って伝搬する。従って、可視レーザビ
ームは、処理対象物1の表面のうちTEA−CO2 レー
ザ光とほぼ同一の領域を照射する。このため、図1に示
す透明窓12を通してレーザビームの照射位置を目視観
察することができる。
が設置されている。可視光レーザ装置32は、例えばH
eNeレーザ装置等である。可視光レーザ装置32から
出力された可視レーザビームは、ハーフミラー20によ
り反射され、貫通孔17を通って入射したレーザビーム
と同一の光軸に沿って伝搬する。従って、可視レーザビ
ームは、処理対象物1の表面のうちTEA−CO2 レー
ザ光とほぼ同一の領域を照射する。このため、図1に示
す透明窓12を通してレーザビームの照射位置を目視観
察することができる。
【0023】箱型容器11内に、ノズル40と41が配
置されている。ノズル40と41は、箱型容器11の側
壁に取り付けられたガス導入管13に連通している。ノ
ズル40は、処理対象物1の表面のレーザビーム照射位
置及びその近傍にガスを噴出する。ノズル41は、集光
レンズ23の処理対象物1側の面に向かってガスを噴出
する。このガス流により、処理対象物1の表面からの飛
散物が集光レンズ23の表面に付着することを抑制する
ことができる。
置されている。ノズル40と41は、箱型容器11の側
壁に取り付けられたガス導入管13に連通している。ノ
ズル40は、処理対象物1の表面のレーザビーム照射位
置及びその近傍にガスを噴出する。ノズル41は、集光
レンズ23の処理対象物1側の面に向かってガスを噴出
する。このガス流により、処理対象物1の表面からの飛
散物が集光レンズ23の表面に付着することを抑制する
ことができる。
【0024】箱型容器11内に配置されたガス吸引口4
2が、箱型容器11の側壁に取り付けられたガス排気管
15に連通している。ガス吸引口42の先端は、処理対
象物1の表面のレーザ照射位置の方を向く。ガス吸引口
42は、箱型容器11内のガスを排気するとともに、レ
ーザ照射部分から飛散した除去物を排出することができ
る。
2が、箱型容器11の側壁に取り付けられたガス排気管
15に連通している。ガス吸引口42の先端は、処理対
象物1の表面のレーザ照射位置の方を向く。ガス吸引口
42は、箱型容器11内のガスを排気するとともに、レ
ーザ照射部分から飛散した除去物を排出することができ
る。
【0025】ガス吸引口42の先端近傍に、色センサ4
3及び温度センサ44が取り付けられている。色センサ
43は、例えばCCDを含んで構成され、処理対象物1
のレーザビーム照射位置及びその近傍の色を検出する。
温度センサ44は、例えば放射温度計であり、処理対象
物1の表面のレーザビーム照射位置及びその近傍の温度
を検出する。例えば、航空機の機体表面の塗装膜除去時
には、機体表面の温度を80℃以下に保った状態でレー
ザ照射を行う必要がある。温度センサ44で常時温度を
観測することにより、機体表面の温度が80℃以上にな
る前にレーザ照射を停止する等の処置をとることが可能
になる。
3及び温度センサ44が取り付けられている。色センサ
43は、例えばCCDを含んで構成され、処理対象物1
のレーザビーム照射位置及びその近傍の色を検出する。
温度センサ44は、例えば放射温度計であり、処理対象
物1の表面のレーザビーム照射位置及びその近傍の温度
を検出する。例えば、航空機の機体表面の塗装膜除去時
には、機体表面の温度を80℃以下に保った状態でレー
ザ照射を行う必要がある。温度センサ44で常時温度を
観測することにより、機体表面の温度が80℃以上にな
る前にレーザ照射を停止する等の処置をとることが可能
になる。
【0026】次に、図1及び図2に示すレーザ処理装置
の動作を、処理対象物表面の塗装膜を除去する場合を例
にとって説明する。
の動作を、処理対象物表面の塗装膜を除去する場合を例
にとって説明する。
【0027】図2に示すレーザ照射ヘッド10に入射し
たレーザビームが、処理対象物1の表面に照射され、塗
装膜がアブレーションにより除去される。処理対処物1
の表面におけるレーザビームのエネルギ密度(フルエン
ス)が低すぎる場合には、塗装膜はアブレーションされ
ない。また、エネルギ密度が高すぎる場合には、塗装膜
の下地材料が損傷を受けてしまう。従って、レーザビー
ムのエネルギ密度を、下地材料が損傷を受けず、かつ塗
装膜がアブレーションされるような範囲に設定すること
が好ましい。なお、レーザ光発生装置60から出力され
たレーザビームのエネルギ密度が十分高い場合には、集
光レンズ23の代わりに発散レンズを用いる場合もあり
得る。
たレーザビームが、処理対象物1の表面に照射され、塗
装膜がアブレーションにより除去される。処理対処物1
の表面におけるレーザビームのエネルギ密度(フルエン
ス)が低すぎる場合には、塗装膜はアブレーションされ
ない。また、エネルギ密度が高すぎる場合には、塗装膜
の下地材料が損傷を受けてしまう。従って、レーザビー
ムのエネルギ密度を、下地材料が損傷を受けず、かつ塗
装膜がアブレーションされるような範囲に設定すること
が好ましい。なお、レーザ光発生装置60から出力され
たレーザビームのエネルギ密度が十分高い場合には、集
光レンズ23の代わりに発散レンズを用いる場合もあり
得る。
【0028】集光レンズ支持機構24により、処理対象
物1の表面から集光レンズ23までの高さを調節して照
射領域の面積を変えることにより、エネルギ密度を調節
することができる。エネルギ密度の好適な範囲は、下地
材料及び塗装膜の種類によって異なる。従って、予め異
なるエネルギ密度で予備実験を行い、好適なエネルギ密
度の範囲、すなわち好適な集光レンズ23の高さを決定
しておくことが好ましい。
物1の表面から集光レンズ23までの高さを調節して照
射領域の面積を変えることにより、エネルギ密度を調節
することができる。エネルギ密度の好適な範囲は、下地
材料及び塗装膜の種類によって異なる。従って、予め異
なるエネルギ密度で予備実験を行い、好適なエネルギ密
度の範囲、すなわち好適な集光レンズ23の高さを決定
しておくことが好ましい。
【0029】高さ制御装置26に、集光レンズ23の好
適な高さを記憶させておく。高さ制御装置26が、高さ
センサ25により検出された高さと、予め記憶されてい
る好適な高さとを比較し、好適な高さに近づくように集
光レンズ支持機構24を制御する。この高さ制御によ
り、常時好適なエネルギ密度でアブレーションを行うこ
とができる。
適な高さを記憶させておく。高さ制御装置26が、高さ
センサ25により検出された高さと、予め記憶されてい
る好適な高さとを比較し、好適な高さに近づくように集
光レンズ支持機構24を制御する。この高さ制御によ
り、常時好適なエネルギ密度でアブレーションを行うこ
とができる。
【0030】偏向器22により、レーザビームの照射位
置をX軸方向に掃引し、その後偏向器21によりY軸方
向に照射位置をずらす。再び偏向器22により照射位置
をX軸方向に掃引し、X軸方向に関して前回の掃引と同
じ範囲にレーザ光を照射する。この掃引を繰り返すこと
により、処理対象物1の表面のある領域の塗装膜をアブ
レーションにより除去することができる。
置をX軸方向に掃引し、その後偏向器21によりY軸方
向に照射位置をずらす。再び偏向器22により照射位置
をX軸方向に掃引し、X軸方向に関して前回の掃引と同
じ範囲にレーザ光を照射する。この掃引を繰り返すこと
により、処理対象物1の表面のある領域の塗装膜をアブ
レーションにより除去することができる。
【0031】図1に示すマニピュレータアーム50を駆
動してレーザ照射ヘッド10の位置を移動させ、上記X
軸及びY軸方向の掃引を繰り返し実行する。このように
して、処理対象物1の表面の広い領域の塗装膜をアブレ
ーションにより除去することができる。
動してレーザ照射ヘッド10の位置を移動させ、上記X
軸及びY軸方向の掃引を繰り返し実行する。このように
して、処理対象物1の表面の広い領域の塗装膜をアブレ
ーションにより除去することができる。
【0032】レーザ照射ヘッド10を移動させると、処
理対象物1の表面の曲率の変化、凹凸等により、その表
面から集光レンズ23までの高さが変動する場合があ
る。この場合、高さセンサ25と高さ制御装置26によ
り、集光レンズ23の高さを一定に保つことができる。
このため、処理対象物1の表面におけるレーザ光のエネ
ルギ密度を一定に維持することができ、安定したアブレ
ーションを行うことが可能になる。
理対象物1の表面の曲率の変化、凹凸等により、その表
面から集光レンズ23までの高さが変動する場合があ
る。この場合、高さセンサ25と高さ制御装置26によ
り、集光レンズ23の高さを一定に保つことができる。
このため、処理対象物1の表面におけるレーザ光のエネ
ルギ密度を一定に維持することができ、安定したアブレ
ーションを行うことが可能になる。
【0033】なお、偏向器21による掃引方向と偏向器
22による掃引方向とは、必ずしも直交させる必要はな
い。両者の掃引方向が相互に交わる関係にあればよい。
22による掃引方向とは、必ずしも直交させる必要はな
い。両者の掃引方向が相互に交わる関係にあればよい。
【0034】また、上述の掃引方法では、偏向器21と
22を用いて2次元的に掃引する場合を説明したが、い
ずれか一方の偏向器のみを用いて1次元的に掃引を行っ
てもよい。この場合、図1に示すマニピュレータアーム
50により、掃引方向に交わる方向にレーザ照射ヘッド
10を移動させる。このようにして、処理対処物1の表
面の広い領域にレーザビームを照射することができる。
22を用いて2次元的に掃引する場合を説明したが、い
ずれか一方の偏向器のみを用いて1次元的に掃引を行っ
てもよい。この場合、図1に示すマニピュレータアーム
50により、掃引方向に交わる方向にレーザ照射ヘッド
10を移動させる。このようにして、処理対処物1の表
面の広い領域にレーザビームを照射することができる。
【0035】ノズル40から処理対象物1の表面にガス
を吹き付けることにより、表面の温度上昇を抑制するこ
とができる。なお、吹き付けガスとして、処理対象物1
を酸化しないガス、例えばArガス、Heガス等の不活
性ガス、もしくはN2 ガス等を用いることが好ましい。
なお、耐酸化性の高い材料を処理する場合には、空気を
吹き付けてもよい。また、処理対象物1の表面から飛散
した除去物は、ガス吸引口42から排出される。
を吹き付けることにより、表面の温度上昇を抑制するこ
とができる。なお、吹き付けガスとして、処理対象物1
を酸化しないガス、例えばArガス、Heガス等の不活
性ガス、もしくはN2 ガス等を用いることが好ましい。
なお、耐酸化性の高い材料を処理する場合には、空気を
吹き付けてもよい。また、処理対象物1の表面から飛散
した除去物は、ガス吸引口42から排出される。
【0036】このように、レーザアブレーションを利用
することにより、有毒な化学薬品を使用することなく塗
装膜の除去を行うことができる。
することにより、有毒な化学薬品を使用することなく塗
装膜の除去を行うことができる。
【0037】次に、図3を参照して塗装膜除去の実験結
果について説明する。実験には、アルミ板の表面上に航
空機の機体の塗装に使用される厚さ約80μmの塗装膜
を形成したサンプルを用いた。レーザ光発生装置60
は、繰り返し周波数100Hzでパルスレーザ光を出力
するTEA−CO2 レーザ装置である。処理対象物1の
表面におけるレーザビームのエネルギ密度は約5J/c
m2 、照射領域の形状は、約14mm×1mmの長方形
である。このとき、アブレーション除去される領域は約
5mm×0.5mmの長方形状である。ショット間の移
動距離は約0.5mmである。また、レーザビーム照射
位置のX軸方向の掃引速度を25mm/sとした。
果について説明する。実験には、アルミ板の表面上に航
空機の機体の塗装に使用される厚さ約80μmの塗装膜
を形成したサンプルを用いた。レーザ光発生装置60
は、繰り返し周波数100Hzでパルスレーザ光を出力
するTEA−CO2 レーザ装置である。処理対象物1の
表面におけるレーザビームのエネルギ密度は約5J/c
m2 、照射領域の形状は、約14mm×1mmの長方形
である。このとき、アブレーション除去される領域は約
5mm×0.5mmの長方形状である。ショット間の移
動距離は約0.5mmである。また、レーザビーム照射
位置のX軸方向の掃引速度を25mm/sとした。
【0038】図3は、レーザビーム照射履歴を示す。ま
ず、矢印S1で示すように偏向器22によりX軸方向に
約5cm掃引する。次に、偏向器21によりY軸方向に
約0.5cmずらし、矢印S2で示すように再び偏向器
22によりX軸方向に関して同じ範囲を掃引する。さら
に、Y軸方向に約0.5cmずらし、矢印S3で示すよ
うにX軸方向に関して同じ範囲を掃引する。矢印S1〜
S3の掃引により、約5cm×1.5cmの長方形の領
域にレーザビームを照射することができる。矢印S1〜
S3の掃引を3回繰り返し実行する。
ず、矢印S1で示すように偏向器22によりX軸方向に
約5cm掃引する。次に、偏向器21によりY軸方向に
約0.5cmずらし、矢印S2で示すように再び偏向器
22によりX軸方向に関して同じ範囲を掃引する。さら
に、Y軸方向に約0.5cmずらし、矢印S3で示すよ
うにX軸方向に関して同じ範囲を掃引する。矢印S1〜
S3の掃引により、約5cm×1.5cmの長方形の領
域にレーザビームを照射することができる。矢印S1〜
S3の掃引を3回繰り返し実行する。
【0039】その結果、アルミ板表面の塗装膜はほぼ完
全に除去され、母材であるアルミ板の表面が露出した。
アルミ板の表面の損傷は見られなかった。
全に除去され、母材であるアルミ板の表面が露出した。
アルミ板の表面の損傷は見られなかった。
【0040】上記実験では、処理対象物表面の同一領域
に3回のレーザ照射を行った。レーザ照射回数を減らす
ことにより、塗装膜の下層部分を残し、上層部分のみを
除去することができる。航空機の機体表面の塗装膜は、
通常、接着及び防錆のためのプライマ層と、その上に塗
布された化粧のためのトップコート層からなる。レーザ
照射回数を調節することにより、例えばトップコート層
のみを除去することが可能になる。
に3回のレーザ照射を行った。レーザ照射回数を減らす
ことにより、塗装膜の下層部分を残し、上層部分のみを
除去することができる。航空機の機体表面の塗装膜は、
通常、接着及び防錆のためのプライマ層と、その上に塗
布された化粧のためのトップコート層からなる。レーザ
照射回数を調節することにより、例えばトップコート層
のみを除去することが可能になる。
【0041】上記実施例では、レーザ光発生装置として
パルス発振型のTEA−CO2 レーザ装置を用いた場合
を説明したが、その他のレーザ装置を用いてもよい。例
えば、Nd:YAGレーザ装置、Nd:YLFレーザ装
置、エキシマレーザ装置、銅蒸気レーザ装置、COレー
ザ装置、半導体レーザ装置等を用いてもよい。また、パ
ルス発振型に限る必要はなく、連続発振型のレーザ装置
を用いてもよい。また、これらレーザ装置から出力され
たレーザ光の高調波、例えば第2〜第5高調波、または
ラマン変換光等を用いてもよい。
パルス発振型のTEA−CO2 レーザ装置を用いた場合
を説明したが、その他のレーザ装置を用いてもよい。例
えば、Nd:YAGレーザ装置、Nd:YLFレーザ装
置、エキシマレーザ装置、銅蒸気レーザ装置、COレー
ザ装置、半導体レーザ装置等を用いてもよい。また、パ
ルス発振型に限る必要はなく、連続発振型のレーザ装置
を用いてもよい。また、これらレーザ装置から出力され
たレーザ光の高調波、例えば第2〜第5高調波、または
ラマン変換光等を用いてもよい。
【0042】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
【0043】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レーザアブレーションを利用することにより、化学薬品
を使用することなく、処理対象物の表面に形成された塗
装膜を除去することができる。また、処理対象物表面か
ら集光レンズまでの高さを調節することにより、レーザ
ビームのエネルギ密度を好適な範囲に設定することがで
きる。
レーザアブレーションを利用することにより、化学薬品
を使用することなく、処理対象物の表面に形成された塗
装膜を除去することができる。また、処理対象物表面か
ら集光レンズまでの高さを調節することにより、レーザ
ビームのエネルギ密度を好適な範囲に設定することがで
きる。
【図1】本発明の実施例によるレーザ処理装置の概略を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図2】図1に示すレーザ照射ヘッドの概略を示す断面
図である。
図である。
【図3】レーザビームの掃引の様子を説明するための図
である。
である。
1 処理対象物 10 レーザ照射ヘッド 11 箱型容器 12 透明窓 13 ガス導入管 14 ガス供給装置 15 ガス排気管 16 ガス排気装置 17 貫通孔 20 ハーフミラー 21、22 偏向器 23 集光レンズ 24 集光レンズ支持機構 25 高さセンサ 26 高さ制御装置 30 エネルギセンサ 31 ホモジナイザ 32 可視光レーザ装置 40、41 ノズル 42 ガス吸引口 43 色センサ 44 温度センサ 50 マニピュレータアーム 51 マニピュレータ本体 60 レーザ光発生装置 61 ビーム整形用光学部品 62 レーザ伝送用アーム 63 レーザビーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 船曳 裕紀子 東京都大田区羽田空港1−6−3機装ビル 日本航空株式会社技術研究所内
Claims (5)
- 【請求項1】 レーザ光を処理対象物の表面に照射し、
かつ該処理対象物の表面におけるレーザ光のエネルギ密
度を変化させることができるエネルギ密度可変光学系を
用いて、表面に塗装膜が形成された処理対象物の該表面
にレーザ光を照射し、該塗装膜の少なくとも上層部分を
アブレーションにより除去する工程を含む塗装除去方
法。 - 【請求項2】 レーザ光を集光もしくは発散し処理対象
物の表面に照射するレンズと、 前記レンズを支持し、外部からの制御信号に基づいて、
前記処理対象物表面から前記レンズまでの高さを調節す
るレンズ支持機構と、 前記レンズの前記処理対象物表面からの高さを検出する
高さセンサと、 前記高さセンサからの出力信号が入力され、前記処理対
象物表面から前記レンズまでの高さが一定になるよう
に、前記レンズ支持機構を制御する制御手段と、 前記レンズに入射するレーザ光の光路内に配置され、レ
ーザ光の進行方向を変化させることにより、前記処理対
象物の表面内の第1の方向にレーザ光の照射位置を移動
させる第1の偏向器とを有するレーザ処理装置。 - 【請求項3】 さらに、前記レンズに入射するレーザ光
の光路内に配置され、レーザ光の進行方向を変化させる
ことにより、前記処理対象物の表面内の前記第1の方向
と交わる第2の方向にレーザ光の照射位置を移動させる
第2の偏向器を有する請求項2に記載のレーザ処理装
置。 - 【請求項4】 さらに、前記レンズに入射するレーザ光
の光路内に配置され、該レーザ光の光軸に垂直な断面形
状をある形状に制限するアパーチャを有する請求項2ま
たは3に記載のレーザ処理装置。 - 【請求項5】 さらに、前記レンズに入射するレーザ光
の光路内に配置され、該レーザ光の光軸に垂直な断面内
の強度分布を一様に近づけるホモジナイザを有する請求
項2〜4のいずれかに記載のレーザ処理装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10059966A JPH1128900A (ja) | 1997-05-12 | 1998-03-11 | レーザ光を用いた塗装除去方法及びレーザ処理装置 |
US09/072,938 US6144010A (en) | 1997-05-12 | 1998-05-05 | Method of removing coating film with laser beam and laser processing system |
DE19821211A DE19821211A1 (de) | 1997-05-12 | 1998-05-12 | Verfahren zur Entfernung eines Beschichtungsfilms mit Laserstrahl- und Laserverarbeitungssystem |
US09/649,291 US6384370B1 (en) | 1997-05-12 | 2000-08-28 | Method of removing a coating film with a laser beam |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9-121234 | 1997-05-12 | ||
JP12123497 | 1997-05-12 | ||
JP10059966A JPH1128900A (ja) | 1997-05-12 | 1998-03-11 | レーザ光を用いた塗装除去方法及びレーザ処理装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1128900A true JPH1128900A (ja) | 1999-02-02 |
Family
ID=26401025
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10059966A Pending JPH1128900A (ja) | 1997-05-12 | 1998-03-11 | レーザ光を用いた塗装除去方法及びレーザ処理装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US6144010A (ja) |
JP (1) | JPH1128900A (ja) |
DE (1) | DE19821211A1 (ja) |
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WO2021075534A1 (ja) * | 2019-10-18 | 2021-04-22 | 大松精機株式会社 | レーザー処理装置 |
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