JP2782247B2 - レーザ照射用トーチ - Google Patents

レーザ照射用トーチ

Info

Publication number
JP2782247B2
JP2782247B2 JP1234231A JP23423189A JP2782247B2 JP 2782247 B2 JP2782247 B2 JP 2782247B2 JP 1234231 A JP1234231 A JP 1234231A JP 23423189 A JP23423189 A JP 23423189A JP 2782247 B2 JP2782247 B2 JP 2782247B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
torch
main body
lens
lens barrel
laser
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP1234231A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0399787A (ja
Inventor
徳男 森重
賢治 平野
清文 石川
修治 古屋
Original Assignee
石川島播磨重工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 石川島播磨重工業株式会社 filed Critical 石川島播磨重工業株式会社
Priority to JP1234231A priority Critical patent/JP2782247B2/ja
Priority to EP90308494A priority patent/EP0415570B1/en
Priority to DE69025827T priority patent/DE69025827T2/de
Publication of JPH0399787A publication Critical patent/JPH0399787A/ja
Priority to US07/914,025 priority patent/US5196272A/en
Priority to US07/933,664 priority patent/US5387292A/en
Priority to US08/331,801 priority patent/US5496422A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2782247B2 publication Critical patent/JP2782247B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/10Devices involving relative movement between laser beam and workpiece using a fixed support, i.e. involving moving the laser beam
    • B23K26/103Devices involving relative movement between laser beam and workpiece using a fixed support, i.e. involving moving the laser beam the laser beam rotating around the fixed workpiece
    • B23K26/106Devices involving relative movement between laser beam and workpiece using a fixed support, i.e. involving moving the laser beam the laser beam rotating around the fixed workpiece inside the workpiece
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/14Working 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
    • B23K26/144Working 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 particles, e.g. powder

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

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が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が、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できる装
置は、従来提供されていなかった。この理由としては、
トーチが材料の飛散が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が挙げられる。
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で有利なレーザ照射による
金属のコーティング方法が考えられている。それは、被
覆材料となる金属粉末をバインダに混合させてなる塗布
材料を金属素材表面に塗布し、レーザを照射してバイン
ダを蒸発させなが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
りすることが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
照射できる装置が必要であり、そのために、前記技術的
困難さを克服したトーチが要望されていた。
本発明は上記従来の事情に鑑みなされたものであっ
て、管内面にレーザを容易にしかも作業性良く照射でき
るトーチを提供することを目的としている。
「課題を解決するための手段」 上記目的を達成するレーザ照射用トーチとして、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、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技術が採用される。
「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、レーザ照射用トーチの側断面図である。図
において、符号1はトーチ本体を示している。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が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付フランジ2,3
を介して光ファイバ4及び管路5が接続されている。こ
こで、光ファイバ4は、レーザ発生装置に接続されてレ
ーザ光を伝送するもので、先端がトーチ本体1の中心線
上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、取付フランジ3に形成された
流路3a,3bを介してトーチ本体1の内部に連通するもの
で、ボンベあるいはコンプレッ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
が前記螺子山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とを介して連通するようになってお
り、レンズ6が設けられることによってトーチ本体1の
内部が閉塞されないようになっている。
なお、ここで、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、全体が略円筒状をなし、一端部外周に前記螺
子山1aに螺合する螺子山が形成され、他端側には側壁を
貫通する小孔10が形成されたもので、一端側をトーチ本
体1内に螺合させることによりトーチ本体1にその長手
方向に移動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、例えばトーチの外径が20mmである場合には5m
m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、反射面12の鏡面加工仕上げは例えばバフ研磨
等により行うことができる。また、反射ミラー11の取付
位置及び姿勢は、反射ミラー11がレンズ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。
以上のように構成されたレーザ照射用トーチによれ
ば、レーザを照射しようとする管13の内径に応じて鏡筒
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、トー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照射する
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ム14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(すなわち、管13内面の方)に発射さ
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、その一部はレーザが発射される小孔
10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の表面が鏡面状態とさ
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がない。
ここで、パージガスとしては、アルゴン等の不活性ガ
スや空気等を用いることができ、パージガス源として
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ホ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。
以上説明した第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が防止されると
ともに、例えば異物が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。
したがって、従来、トーチがレーザ照射面に接近した
状態で照射が行われるため、トー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が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
ギをほとんど吸収せ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
要がなくトーチが小型化できる。
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上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と同形状で鏡筒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、上述の第一の実
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24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がある。
「発明の効果」 本発明によれば、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に、レーザビームを集光するレンズ
と、長手方向に移動自在の鏡筒と、レンズを通過したレ
ーザビームを反射して鏡筒の小孔から外部に発射させる
反射ミラーとが配されるとともに、トーチ本体及び鏡筒
の外表面は、鏡面状態の金属光沢面とされている技術を
採用しているので、以下の効果を奏する。
光ファイバを介してレーザ光を供給してやるだけ
で、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。
鏡面を移動させることにより焦点位置を変更すれ
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。
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を抑制するこ
とができる。
加えて、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、トーチが小型化できる。
【図面の簡単な説明】
第1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。 1……トーチ本体、4……光ファイバ、5……管路、6
……レンズ、9……鏡筒、10……小孔、11,24……反射
ミラー、12……反射面、14……レーザビーム、20……支
持部材、23……鏡面板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古屋 修治 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横浜第一工場 内 (56)参考文献 特開 昭64−27789(JP,A) 特開 昭61−63387(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B23K 26/00 - 26/14

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】レーザビーム(14)を伝送する光ファイバ
    (4)の先端部に取り付けられる筒状のトーチ本体
    (1)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(6)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(9)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(10)から外部に発射させる反射
    ミラー(11,24)とを備え、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
    を特徴とするレーザ照射用トーチ。
JP1234231A 1989-08-01 1989-09-08 レーザ照射用トーチ Expired - Lifetime JP2782247B2 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1234231A JP2782247B2 (ja) 1989-09-08 1989-09-08 レーザ照射用トーチ
EP90308494A EP0415570B1 (en) 1989-08-01 1990-08-01 Corrosion resistant stainless steel
DE69025827T DE69025827T2 (de) 1989-08-01 1990-08-01 Rostfreier korrosionsfester Stahl
US07/914,025 US5196272A (en) 1989-08-01 1992-07-15 Corrosion resistant stainless steel
US07/933,664 US5387292A (en) 1989-08-01 1992-08-24 Corrosion resistant stainless steel
US08/331,801 US5496422A (en) 1989-08-01 1994-10-31 Corrosion resistant stainless steel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1234231A JP2782247B2 (ja) 1989-09-08 1989-09-08 レーザ照射用トーチ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0399787A JPH0399787A (ja) 1991-04-24
JP2782247B2 true JP2782247B2 (ja) 1998-07-30

Family

ID=16967748

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1234231A Expired - Lifetime JP2782247B2 (ja) 1989-08-01 1989-09-08 レーザ照射用トーチ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2782247B2 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3214074B2 (ja) * 1992-07-15 2001-10-02 石川島播磨重工業株式会社 レーザ照射用トーチ
JP4918830B2 (ja) * 2006-08-31 2012-04-18 富士ゼロックス株式会社 位置計測システム
JP5814652B2 (ja) * 2011-06-22 2015-11-17 株式会社東芝 レーザ照射装置及びレーザ照射方法
CN113977084B (zh) * 2021-12-30 2022-09-06 电王精密电器(北京)有限公司 一种集成激光焊接头

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6163387A (ja) * 1984-09-03 1986-04-01 Toshiba Corp レ−ザ加工装置
JPH0745113B2 (ja) * 1987-07-21 1995-05-17 三菱重工業株式会社 レーザによる管内面溶接方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0399787A (ja) 1991-04-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9126286B2 (en) Laser cladding of tubes
US5387292A (en) Corrosion resistant stainless steel
EP0521194B1 (en) Laser machining apparatus for welding and cutting
JP5161445B2 (ja) 熱成形システムおよび能動冷却プロセス
US4694136A (en) Laser welding of a sleeve within a tube
US4694137A (en) Laser welding head for sleeve-to-tube welding
US8803029B2 (en) Dual beam laser welding head
JP3214074B2 (ja) レーザ照射用トーチ
CA1277831C (en) Laser beam alignment and transport system
JP2782247B2 (ja) レーザ照射用トーチ
JPH0780668A (ja) 軌道ヘッドレーザ溶接機
JP3203294B2 (ja) レーザ加工装置用レンズカバー
JP2003266189A (ja) 溶接装置、溶接方法、および溶接された被溶接物を有する物品の製造方法
JP2022036420A (ja) レーザノズル及びレーザ加工ヘッド
JPH04138888A (ja) レーザ加工用ヘッド
CN218533174U (zh) 一种焊接装置
JPH07100673A (ja) 水中レーザー照射装置
CN216585213U (zh) 一种激光熔覆设备
JP2000153382A (ja) レーザ加工装置
JPH02199397A (ja) 配管内面処理装置
JPH04200889A (ja) レーザ切断方法
JPH09248685A (ja) レーザ加工装置
JP2000084685A (ja) 配管用レーザ切断・溶接装置
JP2000349372A (ja) ガスレーザビーム吸収装置
JP3978108B2 (ja) レーザ加工装置

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080522

Year of fee payment: 10

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080522

Year of fee payment: 10

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080522

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090522

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090522

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100522

Year of fee payment: 12

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100522

Year of fee payment: 12