JPH081361A - Laser beam cladding device and its method for controlling position of irradiation - Google Patents
Laser beam cladding device and its method for controlling position of irradiationInfo
- Publication number
- JPH081361A JPH081361A JP6134733A JP13473394A JPH081361A JP H081361 A JPH081361 A JP H081361A JP 6134733 A JP6134733 A JP 6134733A JP 13473394 A JP13473394 A JP 13473394A JP H081361 A JPH081361 A JP H081361A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- irradiation
- laser
- wall surface
- tube
- torch
- 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.)
- Pending
Links
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光の照射により
管内面に合金クラッド部を形成するレーザクラッド装置
とその照射位置制御方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser clad apparatus for forming an alloy clad portion on the inner surface of a tube by irradiating a laser beam and a method for controlling the irradiation position thereof.
【０００２】[0002]
【従来の技術】原子炉圧力容器には、図３に示すよう
に、一般に圧力容器本体１を貫通している複数の鉛直管
２が設けられている。管２は、内径約４０ｍｍ、長さ約
４ｍ以上の細長い管である。管２は、圧力容器本体１に
溶接されており、この溶接により管２は部分的に熱疲労
を受けるため、長期間の使用により管２の溶接部内面２
ａ（以下、管内壁面と呼ぶ）に応力腐食割れが発生する
おそれがある。そのため、図３に示すように、管内壁面
２ａに、ニッケル、クロム、モリブデン、鉄等を含む金
属粉をペースト状にして塗布して塗布膜３を形成し、レ
ーザクラッド装置により、管内壁面２ａにレーザ光を照
射して塗布膜３を溶かして管内壁面２ａに合金クラッド
部を形成することが従来から行われている。2. Description of the Related Art As shown in FIG. 3, a reactor pressure vessel is generally provided with a plurality of vertical pipes 2 penetrating a pressure vessel body 1. The tube 2 is an elongated tube having an inner diameter of about 40 mm and a length of about 4 m or more. The pipe 2 is welded to the main body 1 of the pressure vessel, and due to this welding, the pipe 2 is partially subjected to thermal fatigue.
There is a possibility that stress corrosion cracking may occur in a (hereinafter referred to as the pipe inner wall surface). Therefore, as shown in FIG. 3, a metal powder containing nickel, chromium, molybdenum, iron, etc. is applied to the inner wall surface 2a of the pipe in a paste form to form a coating film 3, and the inner wall surface 2a of the pipe is coated with the laser clad device. It has been conventionally practiced to irradiate a laser beam to melt the coating film 3 to form an alloy clad portion on the tube inner wall surface 2a.
【０００３】レーザクラッド装置は、照射レーザ発振装
置４、駆動装置５、照射トーチ６、及びレーザ光を伝達
する光ファイバケーブル７、等からなり、駆動装置５に
より、管２と同軸に照射トーチ６を保持し、かつ照射ト
ーチ６を旋回させながら軸方向に移動させ、同時に照射
レーザ発振装置４で発生したレーザ光を光ファイバケー
ブル７を介して照射トーチ６に伝え、照射トーチ６に設
けられた集光レンズ６ａとミラー６ｂによりレーザ光を
収束、反射させて管内壁面２ａにレーザ光を照射するこ
とにより、塗布膜３を螺旋状に溶かして管内壁面に合金
クラッド部を形成するようになっている。駆動装置５及
び照射トーチ６は、管２に挿入するため、直径約３５ｍ
ｍ前後に細く形成されている。The laser clad device comprises an irradiation laser oscillator device 4, a driving device 5, an irradiation torch 6, an optical fiber cable 7 for transmitting laser light, and the like. The driving device 5 causes the irradiation torch 6 to be coaxial with the tube 2. Is held and is moved in the axial direction while rotating the irradiation torch 6, and at the same time, the laser light generated by the irradiation laser oscillation device 4 is transmitted to the irradiation torch 6 via the optical fiber cable 7 and provided on the irradiation torch 6. By converging and reflecting the laser light by the condenser lens 6a and the mirror 6b and irradiating the laser light to the inner wall surface 2a of the tube, the coating film 3 is spirally melted to form an alloy clad portion on the inner wall surface of the tube. There is. Since the driving device 5 and the irradiation torch 6 are inserted into the tube 2, the diameter is about 35 m.
It is thinly formed around m.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】図４にトーチ６に設け
られた集光レンズ６ａと被処理面（管内壁面２ａ）まで
の距離とビーム径（溶融プール）の大きさとの関係を示
す。図中、反射ミラー６ｂは省略している。光ファイバ
ケーブル７で伝達されたレーザ光は集光レンズ６ａによ
り焦点ｆに収束する。塗布膜３を均一に溶解して良質の
合金クラッド部を形成するためには、塗布膜３を均一に
加熱する必要があり、そのため、レーザ光が焦点ｆの手
前で塗布膜３に照射されるように、予め調整されてい
る。集光レンズ６ａは、照射位置の許容範囲（図に両端
の矢印で示す）が広くなるように、比較的焦点距離が長
いものが使用され、この照射位置の許容範囲は、最大で
±２ｍｍ程度である。FIG. 4 shows the relationship between the distance between the condenser lens 6a provided on the torch 6 and the surface to be processed (the inner wall surface 2a of the tube) and the size of the beam diameter (melting pool). In the figure, the reflection mirror 6b is omitted. The laser light transmitted by the optical fiber cable 7 is focused on the focal point f by the condenser lens 6a. In order to uniformly dissolve the coating film 3 to form a good-quality alloy clad portion, it is necessary to uniformly heat the coating film 3, and therefore, the laser beam is applied to the coating film 3 before the focus f. Is adjusted in advance. The condensing lens 6a has a relatively long focal length so that the allowable range of the irradiation position (indicated by arrows at both ends in the figure) is wide. The allowable range of the irradiation position is about ± 2 mm at maximum. Is.
【０００５】しかし、実際の管内壁面２ａは、溶接時の
歪により最大で±３ｍｍ程度変形しており、そのため、
従来のレーザクラッド装置では、管内壁面（被処理面）
の凹凸により溶融プールの大きさが変わるため、凹凸が
大きい場合には均一なビード形状を作ることが難しく、
変形の大きい管２の場合に部分的に塗布膜３の溶融が不
十分となったり、過熱したりすることがある問題点があ
った。However, the actual inner wall surface 2a of the pipe is deformed by a maximum of about ± 3 mm due to distortion during welding.
In the conventional laser clad device, the inner wall surface of the pipe (processed surface)
Since the size of the molten pool changes depending on the unevenness of, it is difficult to make a uniform bead shape when the unevenness is large,
In the case of a highly deformed tube 2, there is a problem that the coating film 3 may be partially melted or overheated.
【０００６】本発明は、かかる問題点を解決するために
創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、管
内壁面の凹凸が大きい場合でも管内壁面を均一に加熱す
ることができ、これにより塗布膜を均一に溶解して良質
の合金クラッド部を形成することができるレーザクラッ
ド装置とその照射位置制御方法を提供することにある。The present invention was devised to solve such problems. That is, the object of the present invention is to provide a laser clad that can evenly heat the inner wall surface of the tube even if the inner wall surface of the tube has a large unevenness, thereby uniformly dissolving the coating film and forming a good alloy clad portion. An object of the present invention is to provide an apparatus and its irradiation position control method.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、集光レ
ンズとミラーを有し管内壁面へレーザ光を照射する照射
トーチと、管内壁面と同軸に照射トーチを保持し照射ト
ーチを旋回させながら軸方向に移動させる駆動装置と、
溶融照射用レーザ光を発生する照射レーザ発振装置と、
レーザ光を照射トーチまで伝達する光ファイバケーブル
と、照射トーチによる照射位置を移動させる位置移動装
置と、位置検知用レーザ光を前記光ファイバケーブルの
レーザ発振装置側に入射して管内壁面へ照射する位置検
知レーザ入射装置と、位置検知用レーザ光が管内壁面で
反射され前記光ファイバケーブルを介して戻る反射光を
検知するディテクタと、該ディテクタによる検知信号か
ら照射トーチと管内壁面の距離を分析して記憶する分析
記憶装置と、記憶された距離にレーザ光を照射するよう
に位置移動装置を制御する制御装置と、を備えたことを
特徴とするレーザクラッド装置が提供される。According to the present invention, an irradiation torch having a condenser lens and a mirror for irradiating a laser beam onto the inner wall surface of a tube, and an irradiation torch which is coaxial with the inner wall surface of the tube and rotates the irradiation torch. While driving in the axial direction,
An irradiation laser oscillating device for generating a laser beam for melting irradiation,
An optical fiber cable for transmitting the laser light to the irradiation torch, a position moving device for moving the irradiation position by the irradiation torch, and a position detection laser light incident on the laser oscillator side of the optical fiber cable to irradiate the inner wall surface of the tube. Position detection laser injection device, a detector for detecting the reflected light of the position detection laser beam reflected by the inner wall surface of the tube and returning through the optical fiber cable, and the distance between the irradiation torch and the inner wall surface of the tube is analyzed from the detection signal by the detector. There is provided a laser clad device comprising: an analysis storage device that stores the data as a storage device; and a control device that controls the position moving device so as to irradiate the stored distance with laser light.
【０００８】本発明の好ましい実施例によれば、前記位
置検知レーザ入射装置は、溶融照射用レーザ光を直角に
反射するハーフミラーと、該ハーフミラーを通して位置
検知レーザ光を溶融照射用レーザ光の光路に入射する位
置検知レーザ発振装置と、からなる。また、前記ディテ
クタは、溶融照射用レーザ光の光路上と、これから外れ
た位置との間を移動可能に設けられている。更に、前記
ディテクタは反射光量を検知し、前記分析記憶装置は反
射光量の変化から変位を求めるようになっている。According to a preferred embodiment of the present invention, the position-sensing laser incidence device includes a half mirror that reflects the laser beam for melt irradiation at a right angle, and the position-sensing laser beam of laser light for melting irradiation through the half mirror. And a position detecting laser oscillating device which is incident on the optical path. Further, the detector is provided so as to be movable between an optical path of the laser beam for melt irradiation and a position deviated from the optical path. Further, the detector detects the amount of reflected light, and the analysis storage device obtains the displacement from the change in the amount of reflected light.
【０００９】また、本発明によれば、集光レンズとミラ
ーを有し管内壁面へレーザ光を照射する照射トーチと、
管内壁面と同軸に照射トーチを保持し照射トーチを旋回
させながら軸方向に移動させる駆動装置と、溶融照射用
レーザ光を発生する照射レーザ発振装置と、該レーザ光
を照射トーチまで伝達する光ファイバケーブルと、を備
えたレーザクラッド装置の照射位置制御方法において、
位置検知用レーザ光を光ファイバケーブルのレーザ発振
装置側に入射して管内壁面へ照射し、管内壁面で反射さ
れ光ファイバケーブルを介して戻る位置検知用レーザ光
の反射光量を検知し、該反射光量の変化から照射トーチ
と管内壁面の距離を分析して記憶し、記憶された距離に
対応して照射トーチによる照射位置を調整する、ことを
特徴とするレーザクラッド装置の照射位置制御方法が提
供される。Further, according to the present invention, an irradiation torch having a condenser lens and a mirror for irradiating the inner wall surface of the tube with laser light,
A drive device that holds the irradiation torch coaxially with the inner wall surface of the tube and moves the irradiation torch in the axial direction while rotating the irradiation torch, an irradiation laser oscillator that generates laser light for melting irradiation, and an optical fiber that transmits the laser light to the irradiation torch. In the irradiation position control method of the laser clad device including the cable,
The laser light for position detection is made incident on the laser oscillator side of the optical fiber cable, irradiates the inner wall surface of the pipe, and the amount of reflected laser light for position detection that is reflected by the inner wall surface of the pipe and returns through the optical fiber cable is detected and reflected. An irradiation position control method for a laser clad device is provided, which analyzes and stores the distance between the irradiation torch and the inner wall surface of the tube based on the change in the light amount, and adjusts the irradiation position by the irradiation torch according to the stored distance. To be done.
【００１０】また、集光レンズとミラーを有し管内壁面
へレーザ光を照射する照射トーチと、管内壁面と同軸に
照射トーチを保持し照射トーチを旋回させながら軸方向
に移動させる駆動装置と、溶融照射用レーザ光を発生す
る照射レーザ発振装置と、該レーザ光を照射トーチまで
伝達する光ファイバケーブルと、を備えたレーザクラッ
ド装置の照射位置制御方法において、照射トーチによる
照射位置を移動させる位置移動装置と、管内壁面の溶融
プールを撮影し表示する溶融プール観測装置と、を備
え、これにより溶融プールの大きさがほぼ一定になるよ
うに位置移動装置により照射位置を移動させる、ことを
特徴とするレーザクラッド装置の照射位置制御方法が提
供される。本発明の好ましい実施例によれば、前記溶融
プール観測装置は、溶融照射用レーザ光を直角に反射す
るハーフミラーと、該ハーフミラーを通して溶融プール
からの反射光を連続的に撮影するＣＣＤカメラと、撮影
した溶融プールからの反射光を拡大して表示するモニタ
と、からなる。Further, an irradiation torch having a condenser lens and a mirror for irradiating the inner wall surface of the tube with laser light, and a drive device for holding the irradiation torch coaxially with the inner wall surface of the tube and moving the irradiation torch in the axial direction while rotating the irradiation torch. In an irradiation position control method of a laser clad device including an irradiation laser oscillating device for generating a laser beam for melting irradiation and an optical fiber cable for transmitting the laser light to an irradiation torch, a position for moving an irradiation position by the irradiation torch. A moving device and a molten pool observation device for photographing and displaying the molten pool on the inner wall surface of the pipe are provided, whereby the irradiation position is moved by the position moving device so that the size of the molten pool becomes almost constant. An irradiation position control method for a laser clad device is provided. According to a preferred embodiment of the present invention, the melting pool observation device includes a half mirror that reflects the laser beam for melting irradiation at a right angle, and a CCD camera that continuously captures the reflected light from the melting pool through the half mirror. , A monitor that magnifies and displays the reflected light from the molten pool that has been taken.
【００１１】[0011]
【作用】上述した本発明の第１の装置及び方法によれ
ば、溶融照射を行う照射トーチを用いて、予め位置検知
用レーザ光により照射トーチと管内壁面の距離を分析し
て記憶することができ、これにより溶融照射用レーザ光
を照射する照射時（実照射時）に記憶された距離にレー
ザ光を正確に照射することができ、この結果、溶融プー
ルの大きさを均一にし、良いビード形状を得ることがで
きる。According to the above-described first apparatus and method of the present invention, the distance between the irradiation torch and the inner wall surface of the pipe can be analyzed and stored in advance by the laser light for position detection using the irradiation torch for performing the melting irradiation. As a result, it is possible to accurately irradiate the laser light to the distance stored during the irradiation of the laser light for melt irradiation (during actual irradiation), and as a result, the size of the molten pool is made uniform and a good bead is formed. The shape can be obtained.
【００１２】また、上述した本発明の第２の方法によれ
ば、溶融プールからの反射光をＣＣＤカメラで連続的に
モニタして管内壁面（被処理面）の凹凸を検知し、溶融
プールの大きさがほぼ一定になるように位置移動装置に
より照射位置を移動させることにより、同様に溶融プー
ルの大きさを均一にし、良いビード形状を得ることがで
きる。Further, according to the above-mentioned second method of the present invention, the reflected light from the molten pool is continuously monitored by the CCD camera to detect the unevenness of the pipe inner wall surface (the surface to be processed), and the molten pool of the molten pool is detected. By moving the irradiation position by the position moving device so that the size is almost constant, the size of the molten pool can be made uniform and a good bead shape can be obtained.
【００１３】[0013]
【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照
して説明する。なお、各図において共通する部分には同
一の符号を付して使用し、重複した説明を省略する。図
１は、本発明の第１実施例を示すレーザクラッド装置の
全体構成図である。この図において、本発明のレーザク
ラッド装置１０は、集光レンズ６ａとミラー６ｂを有し
管内壁面２ａへレーザ光を照射する照射トーチ６と、管
内壁面２ａと同軸に照射トーチ６を保持し照射トーチ６
を旋回させながら軸方向に移動させる駆動装置５（図３
参照）と、溶融照射用レーザ光を発生する照射レーザ発
振装置４と、レーザ光を照射トーチ６まで伝達する光フ
ァイバケーブル７と、照射トーチ６による照射位置を移
動させる位置移動装置１２と、位置検知用レーザ光を光
ファイバケーブル７のレーザ発振装置側に入射して管内
壁面４へ照射する位置検知レーザ入射装置１３と、位置
検知用レーザ光が管内壁面２ａで反射され光ファイバケ
ーブル７を介して戻る反射光量を検知するディテクタ１
４と、ディテクタ１４による検知信号から照射トーチ６
と管内壁面２ａの距離を分析して記憶する分析記憶装置
１５と、記憶された距離にレーザ光を照射するように位
置移動装置１２を制御する制御装置１６と、を備えてい
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, common parts are denoted by the same reference numerals and used, and duplicate description is omitted. FIG. 1 is an overall configuration diagram of a laser clad device showing a first embodiment of the present invention. In this figure, a laser clad device 10 of the present invention has a condensing lens 6a and a mirror 6b, and an irradiation torch 6 for irradiating a laser light to a tube inner wall surface 2a, and an irradiation torch 6 which holds the irradiation torch 6 coaxially with the tube inner wall surface 2a. Torch 6
The drive device 5 (FIG.
), An irradiation laser oscillation device 4 for generating a laser beam for melting irradiation, an optical fiber cable 7 for transmitting the laser light to the irradiation torch 6, a position moving device 12 for moving an irradiation position by the irradiation torch 6, and a position. A position detection laser incident device 13 that irradiates the laser oscillation device side of the optical fiber cable 7 to the laser oscillation device side of the optical fiber cable 7 and irradiates the inner wall surface 4 of the tube, and the position detection laser light is reflected by the inner wall surface 2a of the tube and passes through the optical fiber cable 7. Detector 1 that detects the amount of reflected light that returns
4 and the irradiation torch 6 from the detection signal from the detector 14.
And an analysis storage device 15 that analyzes and stores the distance of the inner wall surface 2a of the tube, and a control device 16 that controls the position moving device 12 to irradiate the stored distance with laser light.
【００１４】図１に両端の矢印で示すように位置移動装
置１２は、集光レンズ６ａを軸方向に移動し、その焦点
ｆの位置を移動させるようになっている。なお、本発明
の位置移動装置１２は、かかる構成に限定されるもので
はなく、例えば照射トーチ６を半径方向に移動させる機
構であってもよい。位置検知レーザ入射装置１３は、溶
融照射用レーザ光を直角に反射するハーフミラー１３ａ
と、ハーフミラー１３ａを通して位置検知レーザ光を溶
融照射用レーザ光の光路に入射する位置検知レーザ発振
装置１３ｂとからなり、これにより、溶融照射用レーザ
光と同一の光路に位置検知レーザ光を入射することがで
きる。位置検知レーザ光は、例えば出力が安定したＨｅ
−Ｎｅレーザ光がよい。なお、図中１７は反射ミラーで
ある。As shown by the arrows at both ends in FIG. 1, the position moving device 12 moves the condenser lens 6a in the axial direction to move the position of its focal point f. The position moving device 12 of the present invention is not limited to such a configuration, and may be, for example, a mechanism that moves the irradiation torch 6 in the radial direction. The position detection laser incidence device 13 is a half mirror 13a that reflects the laser beam for fusion irradiation at a right angle.
And a position detection laser oscillator 13b for injecting the position detection laser light into the optical path of the melting irradiation laser light through the half mirror 13a, whereby the position detection laser light is incident in the same optical path as the melting irradiation laser light. can do. The position detection laser light is, for example, He with stable output.
-Ne laser light is preferable. Reference numeral 17 in the drawing is a reflection mirror.
【００１５】ディテクタ１４は、溶融照射用レーザ光の
光路上と、これから外れた位置との間を移動可能に設け
られている。ディテクタ１４は反射光量を検知し、分析
記憶装置１５により焦点ズレによる反射光量の変化から
変位を求め、これにより、照射トーチ６と管内壁面２ａ
の距離を分析するようになっている。なお、分析記憶装
置１５は、強度変調信号の移送変化から光路長を求め、
これから照射トーチ６と管内壁面２ａの距離を分析する
手段（変調式測距）のものであってもよい。また、分析
記憶装置１５は、例えばコンピュータである。The detector 14 is provided so as to be movable between the optical path of the laser beam for melting irradiation and a position deviated from the optical path. The detector 14 detects the amount of reflected light, and the analysis storage device 15 obtains the displacement from the change in the amount of reflected light due to defocusing, whereby the irradiation torch 6 and the tube inner wall surface 2a are detected.
It is designed to analyze the distance of. The analysis storage device 15 obtains the optical path length from the change in the transfer of the intensity-modulated signal,
It may be a means (modulation type distance measuring) for analyzing the distance between the irradiation torch 6 and the inner wall surface 2a of the tube. The analysis storage device 15 is, for example, a computer.
【００１６】上述したレーザクラッド装置１０は、以下
のように使用する。まず、レーザ発振装置側から、位
置検知用レーザ光を入れ、光ファイバケーブル７を介し
て被処理部（管内壁面２ａ）に照射する。次いで、被
処理部（管内壁面２ａ）で反射され、光ファイバケーブ
ル７を介して戻る反射光をディテクタ１４により検知し
て、分析記憶装置１５にて照射トーチ６と被処理部間の
距離を分析し記憶する。次いで、実施工前にディテク
タ１４を光路から外し、実施工時に記憶した距離に対応
して照射距離を調整し、被処理面でのビーム径が一定と
なるようにする。The laser clad device 10 described above is used as follows. First, a laser beam for position detection is entered from the laser oscillation device side, and is irradiated onto the portion to be processed (tube inner wall surface 2a) via the optical fiber cable 7. Next, the detector 14 detects the reflected light reflected by the treated portion (inner wall surface 2a of the tube) and returned through the optical fiber cable 7, and the analysis storage device 15 analyzes the distance between the irradiation torch 6 and the treated portion. And memorize. Then, the detector 14 is removed from the optical path before the working, and the irradiation distance is adjusted according to the distance stored during the working so that the beam diameter on the surface to be processed becomes constant.
【００１７】上述した本発明の装置及び方法によれば、
溶融照射を行う照射トーチを用いて、予め位置検知用レ
ーザ光により照射トーチと管内壁面の距離を分析して記
憶することができ、これにより溶融照射用レーザ光を照
射する照射時（実照射時）に記憶された距離にレーザ光
を正確に照射することができ、この結果、溶融プールの
大きさを均一にし、良いビード形状を得ることができ
る。According to the apparatus and method of the present invention described above,
By using an irradiation torch that performs melt irradiation, the distance between the irradiation torch and the inner wall surface of the pipe can be analyzed and stored in advance with the laser light for position detection. ), The laser light can be accurately applied to the distance memorized in), and as a result, the size of the molten pool can be made uniform and a good bead shape can be obtained.
【００１８】次に本発明の第２実施例を図２を参照して
説明する。図２に示すレーザクラッド装置１０は、集光
レンズ６ａとミラー６ｂを有し管内壁面２ａへレーザ光
を照射する照射トーチ６と、管内壁面２ａと同軸に照射
トーチ６を保持し照射トーチを旋回させながら軸方向に
移動させる駆動装置５（図３参照）と、溶融照射用レー
ザ光を発生する照射レーザ発振装置４と、レーザ光を照
射トーチまで伝達する光ファイバケーブル７と、を備え
る。かかる構成は、図３に示した従来のレーザクラッド
装置と同様である。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The laser clad device 10 shown in FIG. 2 has a condenser lens 6a and a mirror 6b, and an irradiation torch 6 for irradiating the inner wall surface 2a of the laser beam with a laser beam. A driving device 5 (see FIG. 3) that moves the laser beam in the axial direction while moving, an irradiation laser oscillation device 4 that generates a laser beam for fusion irradiation, and an optical fiber cable 7 that transmits the laser beam to an irradiation torch. Such a configuration is similar to that of the conventional laser clad device shown in FIG.
【００１９】図２のレーザクラッド装置は、照射トーチ
６による照射位置を移動させる位置移動装置１２と、管
内壁面２ａの溶融プールを撮影し表示する溶融プール観
測装置２０とを備える。位置移動装置１２は、図１に示
した第１実施例と同様である。溶融プール観測装置２０
は、溶融照射用レーザ光を直角に反射するハーフミラー
２１と、ハーフミラー２１を通して溶融プールからの反
射光を連続的に撮影するＣＣＤカメラ２２と、撮影した
溶融プールからの反射光を拡大して表示するモニタ２３
と、からなる。なお、２４は反射ミラー、２５は駆動装
置５及び位置移動装置１２を制御する制御装置である。The laser clad device shown in FIG. 2 comprises a position moving device 12 for moving the irradiation position of the irradiation torch 6, and a molten pool observation device 20 for photographing and displaying the molten pool on the inner wall surface 2a of the pipe. The position moving device 12 is similar to that of the first embodiment shown in FIG. Melting pool observation device 20
Is a half mirror 21 that reflects laser light for melting irradiation at a right angle, a CCD camera 22 that continuously captures reflected light from the molten pool through the half mirror 21, and magnifies reflected light from the captured molten pool. Monitor 23 to display
And consisting of Incidentally, 24 is a reflection mirror, and 25 is a control device for controlling the drive device 5 and the position moving device 12.
【００２０】かかる構成により、溶融照射用レーザ光を
照射する照射時（実照射時）に、管内壁面２ａに形成さ
れた溶融プールを、ミラー６ｂ、光ファイバケーブル
７、ハーフミラー２１を介してＣＣＤカメラ２２で直接
捉えることができ、これを拡大してモニタ２３上に表示
することができる。また、管内壁面２ａの位置がミラー
６ｂから遠いほど溶融照射用レーザ光が収束されて溶融
プールの直径が小さくなり、逆に近いほど大きくなるの
で、モニタ２３上の溶融プールの大きさから管内壁面２
ａの位置を把握することができる。従って、モニタ２３
上の溶融プールの大きさがほぼ一定になるように位置移
動装置１２により照射位置を移動させることにより、溶
融照射用レーザ光を管内壁面２ａに正確に照射すること
ができ、この結果、溶融プールの大きさを均一にし、良
いビード形状を得ることができる。With this configuration, the molten pool formed on the inner wall surface 2a of the tube is irradiated with CCD through the mirror 6b, the optical fiber cable 7 and the half mirror 21 at the time of irradiation (at the time of actual irradiation) for irradiating the laser beam for melting irradiation. It can be directly captured by the camera 22 and can be enlarged and displayed on the monitor 23. Further, as the position of the inner wall surface 2a of the pipe is farther from the mirror 6b, the laser light for fusion irradiation is converged, and the diameter of the molten pool becomes smaller. Two
The position of a can be grasped. Therefore, the monitor 23
By moving the irradiation position by the position moving device 12 so that the size of the upper molten pool becomes substantially constant, it is possible to accurately irradiate the laser light for molten irradiation onto the inner wall surface 2a of the pipe, and as a result, the molten pool. Can be made uniform in size, and a good bead shape can be obtained.
【００２１】なお、本発明は、上述した実施例に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で自由に変更でき
ることは勿論である。The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and it goes without saying that the present invention can be freely modified without departing from the gist of the present invention.
【００２２】[0022]
【発明の効果】上述したように、本発明のレーザクラッ
ド装置とその照射位置制御方法は、管内壁面の凹凸が大
きい場合でも管内壁面を均一に加熱することができ、こ
れにより塗布膜を均一に溶解して良質の合金クラッド部
を形成することができる、優れた効果を有し、比較的変
形が大きい被処理面へのレーザクラッド施工が可能とな
る、等の優れた効果を有する。As described above, the laser clad device and the irradiation position control method thereof according to the present invention can uniformly heat the inner wall surface of the tube even if the inner wall surface of the tube has a large unevenness, thereby uniformly coating the coating film. It has excellent effects such that it can be melted to form a good-quality alloy clad portion, and that it is possible to perform laser clad construction on a surface to be processed which is relatively deformed.
【図１】本発明の第１実施例を示すレーザクラッド装置
の全体構成図である。FIG. 1 is an overall configuration diagram of a laser clad device showing a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第２実施例の全体構成図である。FIG. 2 is an overall configuration diagram of a second embodiment of the present invention.
【図３】従来のレーザクラッド装置の全体構成図とその
Ａ部の拡大図である。FIG. 3 is an overall configuration diagram of a conventional laser cladding device and an enlarged view of a portion A thereof.
【図４】集光レンズと被処理面（管内壁面）までの距離
とビーム径（溶融プール）の大きさとの関係を示す図で
ある。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the distance from the condenser lens to the surface to be processed (wall surface inside the tube) and the size of the beam diameter (melting pool).
１ 圧力容器本体 ２ 管 ２ａ 管内壁面 ３ 塗布膜 ４ 照射レーザ発振装置 ５ 駆動装置 ６ 照射トーチ ６ａ 集光レンズ ６ｂ 反射ミラー ７ 光ファイバケーブル １０ レーザクラッド装置 １２ 位置移動装置 １３ 位置検知レーザ入射装置 １３ａ ハーフミラー １３ｂ 位置検知レーザ発振装置 １４ ディテクタ １５ 分析記憶装置 １６、２５ 制御装置 １７、２４ 反射ミラー ２０ 溶融プール観測装置 ２１ ハーフミラー ２２ ＣＣＤカメラ ２３ モニタ 1 Pressure Vessel Main Body 2 Tube 2a Tube Inner Wall Surface 3 Coating Film 4 Irradiation Laser Oscillator 5 Driving Device 6 Irradiation Torch 6a Condenser Lens 6b Reflection Mirror 7 Optical Fiber Cable 10 Laser Clad Device 12 Position Moving Device 13 Position Detection Laser Incident Device 13a Half Mirror 13b Position detection laser oscillating device 14 Detector 15 Analytical storage device 16, 25 Control device 17, 24 Reflecting mirror 20 Melting pool observing device 21 Half mirror 22 CCD camera 23 Monitor
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｂ２３Ｋ 26/08 Ｋ (72)発明者 中島 卓郎 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 (72)発明者 吉村 香里 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─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical indication location B23K 26/08 K (72) Inventor Takuro Nakajima 3-1-15 Toyosu, Koto-ku, Tokyo Ishikawajima Harima Heavy Industry Co., Ltd. Toni Technical Center (72) Inventor Kaori Yoshimura 3-1-15-1 Toyosu, Koto-ku, Tokyo Ishikawajima Harima Heavy Industries Co., Ltd. Toni Technical Center
Claims (7)
ーザ光を照射する照射トーチと、管内壁面と同軸に照射
トーチを保持し照射トーチを旋回させながら軸方向に移
動させる駆動装置と、溶融照射用レーザ光を発生する照
射レーザ発振装置と、レーザ光を照射トーチまで伝達す
る光ファイバケーブルと、照射トーチによる照射位置を
移動させる位置移動装置と、位置検知用レーザ光を前記
光ファイバケーブルのレーザ発振装置側に入射して管内
壁面へ照射する位置検知レーザ入射装置と、位置検知用
レーザ光が管内壁面で反射され前記光ファイバケーブル
を介して戻る反射光を検知するディテクタと、該ディテ
クタによる検知信号から照射トーチと管内壁面の距離を
分析して記憶する分析記憶装置と、記憶された距離にレ
ーザ光を照射するように位置移動装置を制御する制御装
置と、を備えたことを特徴とするレーザクラッド装置。1. An irradiation torch having a condenser lens and a mirror for irradiating the inner wall surface of the tube with laser light, and a drive device for holding the irradiation torch coaxially with the inner wall surface of the tube and moving the irradiation torch in the axial direction while rotating the irradiation torch. An irradiation laser oscillating device for generating a laser beam for melting irradiation, an optical fiber cable for transmitting the laser beam to an irradiation torch, a position moving device for moving an irradiation position by the irradiation torch, and a laser beam for position detection as the optical fiber cable. Position detection laser incident device for irradiating the inner wall surface of the tube with the laser oscillating device, a detector for detecting reflected light in which the position detection laser light is reflected on the inner wall surface of the tube and returned through the optical fiber cable, and the detector. An analysis storage device that analyzes and stores the distance between the irradiation torch and the inner wall surface of the tube from the detection signal by the laser, and irradiates the stored distance with laser light. And a control device for controlling the position moving device.
射用レーザ光を直角に反射するハーフミラーと、該ハー
フミラーを通して位置検知レーザ光を溶融照射用レーザ
光の光路に入射する位置検知レーザ発振装置と、からな
ることを特徴とする請求項１に記載のレーザクラッド装
置。2. The position detection laser incidence device comprises a half mirror for reflecting the laser light for fusion irradiation at right angles, and a position detection laser oscillation for injecting the position detection laser light into the optical path of the laser light for fusion irradiation through the half mirror. The laser clad device according to claim 1, further comprising a device.
の光路上と、これから外れた位置との間を移動可能に設
けられている、ことを特徴とする請求項１に記載のレー
ザクラッド装置。3. The laser clad device according to claim 1, wherein the detector is provided so as to be movable between an optical path of the laser beam for melt irradiation and a position deviated from the optical path.
記分析記憶装置は反射光量の変化から変位を求める、こ
とを特徴とする請求項１に記載のレーザクラッド装置。4. The laser clad device according to claim 1, wherein the detector detects the amount of reflected light, and the analysis storage device obtains the displacement from the change in the amount of reflected light.
ーザ光を照射する照射トーチと、管内壁面と同軸に照射
トーチを保持し照射トーチを旋回させながら軸方向に移
動させる駆動装置と、溶融照射用レーザ光を発生する照
射レーザ発振装置と、該レーザ光を照射トーチまで伝達
する光ファイバケーブルと、を備えたレーザクラッド装
置の照射位置制御方法において、 位置検知用レーザ光を光ファイバケーブルのレーザ発振
装置側に入射して管内壁面へ照射し、管内壁面で反射さ
れ光ファイバケーブルを介して戻る位置検知用レーザ光
の反射光量の強度を検知し、該反射光量の変化から照射
トーチと管内壁面の距離を分析して記憶し、記憶された
距離に対応して照射トーチによる照射位置を調整する、
ことを特徴とするレーザクラッド装置の照射位置制御方
法。5. An irradiation torch having a condenser lens and a mirror for irradiating the inner wall surface of the tube with laser light, and a driving device for holding the irradiation torch coaxially with the inner wall surface of the tube and moving the irradiation torch in the axial direction while rotating the irradiation torch. In an irradiation position control method for a laser clad device, comprising: an irradiation laser oscillator that generates a laser beam for melting irradiation; and an optical fiber cable that transmits the laser light to an irradiation torch. Of the laser oscillating device side to irradiate the inner wall surface of the tube, the intensity of the reflected light quantity of the position detection laser light reflected by the inner wall surface of the tube and returned through the optical fiber cable is detected, and the irradiation torch is determined from the change in the reflected light quantity. The distance of the inner wall surface of the tube is analyzed and stored, and the irradiation position by the irradiation torch is adjusted according to the stored distance.
An irradiation position control method for a laser clad device, comprising:
ーザ光を照射する照射トーチと、管内壁面と同軸に照射
トーチを保持し照射トーチを旋回させながら軸方向に移
動させる駆動装置と、溶融照射用レーザ光を発生する照
射レーザ発振装置と、該レーザ光を照射トーチまで伝達
する光ファイバケーブルと、を備えたレーザクラッド装
置の照射位置制御方法において、 照射トーチによる照射位置を移動させる位置移動装置
と、管内壁面の溶融プールを撮影し表示する溶融プール
観測装置と、を備え、これにより溶融プールの大きさが
ほぼ一定になるように位置移動装置により照射位置を移
動させる、ことを特徴とするレーザクラッド装置の照射
位置制御方法。6. An irradiation torch having a condenser lens and a mirror for irradiating the inner wall surface of the tube with laser light, and a drive device for holding the irradiation torch coaxially with the inner wall surface of the tube and moving the irradiation torch in the axial direction while rotating. A method for controlling an irradiation position of a laser clad device, comprising: an irradiation laser oscillating device for generating a melting irradiation laser beam; and an optical fiber cable for transmitting the laser beam to an irradiation torch. A moving device and a molten pool observation device for photographing and displaying the molten pool on the inner wall surface of the pipe are provided, whereby the irradiation position is moved by the position moving device so that the size of the molten pool becomes almost constant. Method for controlling irradiation position of laser clad device.
レーザ光を直角に反射するハーフミラーと、該ハーフミ
ラーを通して溶融プールからの反射光を連続的に撮影す
るＣＣＤカメラと、撮影した溶融プールからの反射光を
拡大して表示するモニタと、からなる、ことを特徴とす
る請求項６に記載のレーザクラッド装置の照射位置制御
方法。7. The melting pool observing device includes a half mirror that reflects laser light for melting irradiation at a right angle, a CCD camera that continuously captures reflected light from the melting pool through the half mirror, and the captured melting pool. 7. An irradiation position control method for a laser cladding device according to claim 6, further comprising: a monitor that magnifies and displays the reflected light from the laser.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6134733A JPH081361A (en) | 1994-06-17 | 1994-06-17 | Laser beam cladding device and its method for controlling position of irradiation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6134733A JPH081361A (en) | 1994-06-17 | 1994-06-17 | Laser beam cladding device and its method for controlling position of irradiation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH081361A true JPH081361A (en) | 1996-01-09 |
Family
ID=15135325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6134733A Pending JPH081361A (en) | 1994-06-17 | 1994-06-17 | Laser beam cladding device and its method for controlling position of irradiation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH081361A (en) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000153385A (en) * | 1998-11-16 | 2000-06-06 | Toshiba Corp | Device for preventive maintenance and repair of laser projecting head and structure in nuclear reactor equipped with this projecting head and method for working |
| JP2002321080A (en) * | 2001-04-24 | 2002-11-05 | Tokyo Instruments Inc | Automatic focussing apparatus for laser precision processing |
| JP2005509523A (en) * | 2001-11-17 | 2005-04-14 | インステク インコーポレイテッド | Method and system for real-time monitoring and control of cladding layer height using image capture and image processing in laser cladding and direct metal molding technology |
| JP2005111534A (en) * | 2003-10-09 | 2005-04-28 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Laser beam machine |
| JP2006021217A (en) * | 2004-07-07 | 2006-01-26 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Friction stir welding apparatus for spot welding |
| JP2009160658A (en) * | 2009-04-06 | 2009-07-23 | Toshiba Corp | Laser beam irradiation device |
| EP2910329A3 (en) * | 2014-02-20 | 2016-01-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Laser processing apparatus and laser processing method |
| US20170219808A1 (en) * | 2016-01-29 | 2017-08-03 | Fanuc Corporation | Laser processing device having approach function of processing head |
| KR102043311B1 (en) * | 2019-06-07 | 2019-11-12 | (주)삼명이엔씨 | nonexcavating curing system of water pipe with alternating steam supply and curing method |
| KR102053012B1 (en) * | 2019-06-07 | 2019-12-06 | (주)삼명이엔씨 | nonexcavating curing system of water pipe providing high purified steam alternatively and curing method |
-
1994
- 1994-06-17 JP JP6134733A patent/JPH081361A/en active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000153385A (en) * | 1998-11-16 | 2000-06-06 | Toshiba Corp | Device for preventive maintenance and repair of laser projecting head and structure in nuclear reactor equipped with this projecting head and method for working |
| JP2002321080A (en) * | 2001-04-24 | 2002-11-05 | Tokyo Instruments Inc | Automatic focussing apparatus for laser precision processing |
| JP2005509523A (en) * | 2001-11-17 | 2005-04-14 | インステク インコーポレイテッド | Method and system for real-time monitoring and control of cladding layer height using image capture and image processing in laser cladding and direct metal molding technology |
| JP2005111534A (en) * | 2003-10-09 | 2005-04-28 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Laser beam machine |
| JP2006021217A (en) * | 2004-07-07 | 2006-01-26 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Friction stir welding apparatus for spot welding |
| JP4537132B2 (en) * | 2004-07-07 | 2010-09-01 | 川崎重工業株式会社 | Friction stir welding method for spot welding |
| JP2009160658A (en) * | 2009-04-06 | 2009-07-23 | Toshiba Corp | Laser beam irradiation device |
| EP2910329A3 (en) * | 2014-02-20 | 2016-01-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Laser processing apparatus and laser processing method |
| US20170219808A1 (en) * | 2016-01-29 | 2017-08-03 | Fanuc Corporation | Laser processing device having approach function of processing head |
| US10928615B2 (en) * | 2016-01-29 | 2021-02-23 | Fanuc Corporation | Laser processing device having approach function of processing head |
| KR102043311B1 (en) * | 2019-06-07 | 2019-11-12 | (주)삼명이엔씨 | nonexcavating curing system of water pipe with alternating steam supply and curing method |
| KR102053012B1 (en) * | 2019-06-07 | 2019-12-06 | (주)삼명이엔씨 | nonexcavating curing system of water pipe providing high purified steam alternatively and curing method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4767911A (en) | Optical weld contour monitor for penetration control | |
| JP6808027B2 (en) | A method for measuring welding depth optically | |
| US6791057B1 (en) | Method and device for machining workpieces using high-energy radiation | |
| US4694137A (en) | Laser welding head for sleeve-to-tube welding | |
| CA1277831C (en) | Laser beam alignment and transport system | |
| JP2019507686A (en) | Method and apparatus for monitoring bond seams during laser beam bonding | |
| JPH02104484A (en) | Method and device for measuring position of junction joint for laser welding | |
| CN101927414A (en) | Welding control system | |
| RU2358259C2 (en) | Monitoring method and device using shadow defectoscopy | |
| CN108044231A (en) | A kind of laser welding head of coaxial optical path | |
| JP2005230913A (en) | Process for inspecting laser welding seam | |
| JPH081361A (en) | Laser beam cladding device and its method for controlling position of irradiation | |
| JPH0825069A (en) | Method for controlling laser welding device and welding state, and manufacture of center electrode for spark plug | |
| JP2004521747A (en) | Improved process and apparatus for friction stir welding | |
| US20040011773A1 (en) | Method for weld seam testing amd device therefore | |
| US6849821B2 (en) | Laser welding head-controlling system, a laser welding head and a method for controlling a laser welding head | |
| Boilot et al. | Adaptive welding by fiber optic thermographic sensing--an analysis of thermal and instrumental considerations | |
| EP0252082A1 (en) | Laser apparatus | |
| JPH07303978A (en) | Device for laser beam cladding of atomic plant piping | |
| JP6559604B2 (en) | Laser ultrasonic measuring apparatus, laser ultrasonic measuring method, welding apparatus and welding method | |
| Chen et al. | Dynamic evolution of the weld pool reflection during weld penetration development | |
| JP2014024068A (en) | Bead inspection method in laser welding and laser welding method | |
| Satoru | Sensing technology for the welding process | |
| JPS606755B2 (en) | Device for detecting cross-sectional shape of external welded part of welded pipe | |
| JP7301939B2 (en) | High frequency laser optical device and method of operating high frequency laser optical device |