JP-2026075717-A - レーザー加工補助具

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Abstract

【課題】加工対象物上で走査させるレーザー光による表面処理において、加工対象物の周面を効率よく表面処理するレーザー加工補助具を提供する、【解決手段】加工対象物上で走査させるレーザー光による表面処理を補助するレーザー加工補助器具であって、一方端面を載置面とし、前記加工対象物を内側に配置可能な円筒状の本体部を備えており、前記本体部の内周面は、前記一方端面側から他方端面側に向けて拡径する傾斜面であり、前記傾斜面は、レーザー光を反射するミラー面であり、前記加工対象物上に照射されるレーザー光の１回の走査によって、前記加工対象物に直接照射されるレーザー光による前記加工対象物の上面側の表面処理、及び、前記ミラー面で反射されるレーザー光による前記加工対象物の周面の表面処理を可能とするレーザー加工補助具。【選択図】図１

Inventors

新免謙一
平永宏二

Assignees

株式会社新免鉄工所

Dates

Publication Date: 20260511
Application Date: 20241023

Claims (19)

加工対象物を含む所定領域内で走査させるレーザー光による表面処理を補助するレーザー加工補助器具であって、一方端面を載置面とし、前記加工対象物を内側に配置可能な円筒状の本体部を備えており、前記本体部の内周面は、前記一方端面側から他方端面側に向けて拡径する傾斜面であり、前記傾斜面は、レーザー光を反射するミラー面であり、照射されるレーザー光の１回の走査によって、前記加工対象物に直接照射されるレーザー光による前記加工対象物の上面側の表面処理、及び、前記ミラー面で反射されるレーザー光による前記加工対象物の周面の表面処理を可能とするレーザー加工補助具。
加工対象物を含む所定領域内で走査させるレーザー光による表面処理を補助するレーザー加工補助器具であって、一方端面を載置面とし、前記加工対象物を内側に配置可能な円筒状の本体部を備えており、前記円筒状の本体部には、レーザー光を反射する板状のミラー部材を内側に向けて挿入可能な貫通孔が、周方向に沿って複数形成されており、前記ミラー部材は、前記載置面に対して傾斜して前記貫通孔に挿入されており、前記各貫通孔に挿入される前記各ミラー部材にて囲まれる領域内に前記加工対象物が配置可能に構成されており、照射されるレーザー光の１回の走査によって、前記加工対象物に直接照射されるレーザー光による前記加工対象物の上面側の表面処理、及び、前記ミラー部材で反射されるレーザー光による前記加工対象物の周面の表面処理を可能とするレーザー加工補助具。
前記本体部には、外部から供給されるガスを内周面側に流出させるガス流路が形成されていることを特徴とする請求項２に記載のレーザー加工補助具。
前記ガス流路のガス吐出口は、前記本体部の上端側に設けられており、前記貫通孔に挿入されて設置される前記ミラー部材の上面側に向けてガスを吐出可能に形成されている請求項３に記載のレーザー加工補助具。
前記ガス吐出口は、前記貫通孔に挿入されて設置される前記各ミラー部材に対応して複数設けられていることを特徴とする請求項４に記載のレーザー加工補助具。
前記本体部は、前記加工対象物に対するレーザー光による表面処理により発生した粉塵を回収する集塵機が接続可能に構成される請求項２又は３に記載のレーザー加工補助具。
前記本体部には、内周面側と外周面側とを連通し、前記内周面側に形成される粉塵吸引口、及び、前記外周面側に形成される粉塵吐出口を備える粉塵回収流路が形成されており、前記粉塵回収流路の前記粉塵吐出口に、前記集塵機が接続可能に構成されており、前記粉塵回収流路の前記粉塵吸引口を介して前記粉塵を回収可能に構成される請求項６に記載のレーザー加工補助具。
前記吸引口は、前記貫通孔に挿入されて設置される前記各ミラー部材に対応して複数設けられていることを特徴とする請求項７に記載のレーザー加工補助具。
前記傾斜面の傾斜角度は、３０°以上６０°以下の範囲に設定されることを特徴とする請求項１に記載のレーザー加工補助具。
前記ミラー部材は、前記載置面に対して、３０°以上６０°以下の範囲で傾斜していることを特徴とする請求項２に記載のレーザー加工補助具。
前記円筒状の前記本体部の下部周縁部には、前記本体部の径方向外側に張り出す基台部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載のレーザー加工補助具。
前記本体部は、その一方端面に磁石体を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザー加工補助具。
レーザー光を前記加工対象物を含む所定領域内で走査させるレーザー加工装置が有するレーザー照射部に取り付け可能に構成され、前記本体部を支持する支持固定体を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザー加工補助具。
前記支持固定体は、前記レーザー照射部に着脱自在に取り付け可能な固定部と、前記固定部と前記本体部を接続する接続部とを備えることを特徴とする請求項１３に記載のレーザー加工補助具。
前記接続部は、前記固定部と前記本体部との間の距離を可変可能に構成されていることを特徴とする請求項１４に記載のレーザー加工補助具。
前記接続部は、筒状に形成されていることを特徴とする請求項１４に記載のレーザー加工補助具。
筒状の前記接続部は、前記加工対象物に対するレーザー光による表面処理により発生した粉塵を回収する集塵機が接続可能に構成される請求項１６に記載のレーザー加工補助具。
筒状の前記接続部には、貫通孔が形成されており、前記貫通孔を介して前記加工対象物に対するレーザー光による表面処理により発生した粉塵が前記集塵機に回収されることを特徴とする請求項１７に記載のレーザー加工補助具。
前記本体部における前記一方端面からの高さ寸法は、前記加工対象物の高さよりも大であることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザー加工補助具。

Description

本発明は、レーザー加工補助具に関する。特に、加工対象物上で走査させるレーザー光による表面処理を補助するレーザー加工補助器具であって、加工対象物の周面を効率よく表面処理することを可能とするレーザー加工補助具に関する。従来から、橋梁や鉄塔、プラント、タンク、機械部品等には、多くのボルト・ナット等の締結部材が使用されており、この締結部材の防錆のために防錆塗装が施されている。防錆塗装に際しては、締結部材と防錆用塗料との密着性を向上させるために、橋梁等の所定位置において設置された（締結された）締結部材の表面（露出表面）に対してレーザークリーニングを施したのち、防錆用塗料が塗布される。ここで、締結部材に対するレーザークリーニングは、橋梁等の表面に露出している締結部材（加工対象物）に対して、例えば、図２０に示すように上方側からレーザー光を照射して行われる。なお、レーザー光は、レーザークリーニング用のレーザー加工装置から締結部材（加工対象物：図２０においては、ボルト頭）に対して照射されるが、この時、例えば、図２１（ａ）から（ｃ）に示すように、レーザー光をボルト頭に対して所定領域内で走査させることにより行われる。なお、図２１（ａ）は、レーザー光をＸ－Ｙ平面内でジグザグ状に移動させながら走査させる場合を示す説明図であり、図２１（ｂ）は、レーザー光を渦巻状に走査させる場合を示す説明図である。また、図２１（ｃ）は、円を描くようにレーザー光を照射させつつ、ボルト頭の外周側から中心に向けてレーザー光の照射位置を段階的に変更して走査させる場合を示す説明図である。このようなレーザークリーニングによるボルト等の表面処理は、走査されるレーザー光によって行われるため、極めて短時間でボルト頭のレーザークリーングを実施できることから極めて有用な方法であるが、レーザー加工装置から照射されるレーザー光が当たる面に対してのみしかレーザークリーニングを施すことができず、レーザー光が当たらないボルト頭等の周面部に対しては、クリーニング処理を施すことができないという問題があった。ボルト頭の周面部に対してもレーザークリーニングを実施するためには、レーザー加工装置の姿勢を変更する必要があるが、ボルト頭の周面全体に対してレーザー光を照射させるようにレーザー加工装置の姿勢を変更してクリーニング（表面処理）を行うことは極めて非効率的であり、ボルト頭の周面部については、カップワイヤブラシ等を用いて研磨することにより防錆用塗料との密着性を向上させるためのクリーニング（表面処理）が実施されている、或いは、一部のボルトにおけるボルト頭の周面部については、クリーニングを実施しないというのが実情であった。本発明の第１実施形態に係るレーザー加工補助具の概略構成断面図である。本発明の第１実施形態に係るレーザー加工補助具の概略構成平面図である。本発明の第１実施形態に係るレーザー加工補助具の使用状態を説明する説明図である。本発明の第１実施形態に係るレーザー加工補助具の作用を説明する説明図である。本発明の第１実施形態に係るレーザー加工補助具の変形例を示す概略構成断面図である。本発明の第１実施形態に係るレーザー加工補助具の変形例を示す概略構成裏面図である。本発明の第１実施形態に係るレーザー加工補助具の変形例を示す説明図である。本発明の第１実施形態に係るレーザー加工補助具の変形例を示す説明図である。本発明の第２実施形態に係るレーザー加工補助具の斜視画像である。本発明の第２実施形態に係るレーザー加工補助具の平面画像である。本発明の第２実施形態に係るレーザー加工補助具が有する本体部の概略構成平面図である。本発明の第２実施形態に係るレーザー加工補助具が有する本体部の概略構成側面図である。本発明の第２実施形態に係るレーザー加工補助具の要部拡大断面図である。本発明の第２実施形態に係るレーザー加工補助具の変形例に係る平面画像である。本発明の第２実施形態に係るレーザー加工補助具の変形例に係る要部学大断面図である。本発明の第２実施形態に係るレーザー加工補助具の変形例に係る要部学大断面図である。本発明の第２実施形態に係るレーザー加工補助具の変形例に係る要部学大断面図である。本発明の第２実施形態に係るレーザー加工補助具の変形例に係る要部学大断面図である。図１８に係るレーザー加工補助具の要部裏面画像である。従来のレーザークリーニング法を説明するための説明図である。レーザー加工装置から照射されるレーザー光の走査パターンの例を説明するための説明図である。以下、本発明の第１実施形態に係るレーザー加工補助具１について添付図面を参照して説明する。本発明に係るレーザー加工補助具１は、加工対象物を含む所定領域内で走査させるレーザー光による表面処理（レーザークリーニング等）を補助するレーザー加工補助器具であって、図１の概略構成断面図や図２の概略構成平面図に示すように、円筒状の本体部２を備えている。この本体部２は、その一方端面側は載置面２１であり、図３の説明図に示すように、例えば、レーザー光による表面処理が施される加工対象物Ｚ（ボルト・ナット等の締結部材等）が設置等されている物体上に載置されて使用される。また、加工対象物Ｚは、円筒状の本体部２の内側に配置される。本体部２の内周面は、載置面２１を構成する一方端面側から他方端面側に向けて拡径する傾斜面２２であり、この傾斜面２２は、レーザー光を反射するミラー面として構成される。なお、本体部２は、例えば、石英やガラスによって形成されており、傾斜面２２にミラーコーティングを施すことにより構成されている。また、本体部２における一方端面からの高さ寸法は、加工対象物Ｚの高さよりも大であることが好ましい。傾斜面２２の傾斜角度θは、３０°以上６０°以下の範囲に設定されることが好ましく、４０°以上５０°以下の範囲に設定されることが好ましい。このような角度範囲で傾斜角度θを設定することにより、図４の説明図に示すように、加工対象物Ｚ側に向けて照射されるレーザー光を効率よく、加工対象物Ｚの周面Ｚ２に向けて反射させて、当該周面Ｚ２の表面処理を行うことができる。また、レーザー光を照射するレーザー加工装置側を向いているボルト頭の上面側Ｚ１は、直接的に照射されるレーザー光により表面処理が施される。つまり、本発明の第１実施形態に係るレーザー加工補助具１によれば、照射されるレーザー光の１回の走査によって、加工対象物Ｚに直接照射されるレーザー光による加工対象物Ｚの上面側Ｚ１の表面処理、及び、ミラー面で反射されるレーザー光による加工対象物Ｚの周面Ｚ２の表面処理が可能となり、極めて効率よく加工対象物Ｚの表面処理（レーザークリーニング）を施すことができる。また、特に、傾斜面２２の傾斜角度θを４０°以上５０°以下の範囲に設定することにより、ミラー面によって最初に反射されるレーザー光が、再度ミラー面によって反射された場合に、レーザー加工装置が有するレーザー照射部側に向けてレーザー光を反射させるようにできるため、レーザー加工装置を操作する作業者の目に誤ってレーザー光が入ることを効果的に防止することができる。また、図５（ａ）（ｂ）に示すように、本体部２の一方端面（載置面２１）に磁石体３を備えるように構成してもよい。このような磁石体３を備えることにより、レーザー加工補助具１は、ボルト・ナット等の締結部材である加工対象物Ｚが設置される橋梁等の鋼部材に吸着固定される。これにより、レーザー加工補助具１を水平な面上に載置できるのみならず、垂直な面上にも安定的に載置することが可能となり、レーザー光を用いた表面処理の作業性が向上する。また、レーザー加工補助具１が、載置される橋梁等の鋼部材から落下することも防止することができ、表面処理作業の安全性を高めることもできる。ここで、本体部２の一方端面（載置面２１）に設けられる磁石体３の大きさや形状について特に限定されないが、例えば、シート状の磁石体３を好ましく例示することができる。シート状の磁石体３は、接着剤等を介して、本体部２の一方端面（載置面２１）に貼着されることが好ましい。なお、図５（ａ）は、本体部２の一方端面上（載置面２１上）にシート状の磁石体３を貼着した構成であり、図５（ｂ）は、本体部２の一方端面（載置面２１）にシート状の磁石体３の厚み分の座グリ面を形成し、この座グリ面にシート状の磁石体３を貼着した構成である。また、シート状の磁石体３の形状は特に限定されず、図６（ａ）に示すように、平面視矩形状のシート状磁石体３を本体部２の一方端面（載置面２１）に複数枚設置するように構成してもよく、或いは、図６（ｂ）に示すように、中心部分が円形にくり抜かれた円形状のシート状磁石体３を本体部２の一方端面（載置面２１）に設置するように構成してもよい。また、レーザー加工補助具１は、レーザー光を加工対象物Ｚを含む所定領域内で走査させるレーザー加工装置が有するレーザー照射部に取り付け可能となるように構成してもよい。具体的には、図７（ａ）（ｂ）に示すように、レーザー加工補助具１が有する本体部２を支持する支持固定体５を更に備えるように構成してもよい。この支持固定体５は、レーザー加工装置１００におけるレーザー照射部１０１に着脱自在に取り付け可能な固定部５１と、当該固定部５１とレーザー加工補助具１における本体部２とを接続する筒状の接続部５２とを備えて構成することができる。固定部５１は、レーザー加工装置１００におけるレーザー照射部１０１に着脱自在に取り付け可能な構成であれば、特に限定されないが、例えば、レーザー照射部１０１の外周部分に被嵌される円筒状部材と、当該円筒状部材の側壁外側から側壁内側に向けて螺入されるボルト部材５３とを備えるように構成することができる。円筒状部材の側壁外側から螺入されるボルト部材５３の先端が、レーザー照射部１０１の外周部分を押圧することにより、レーザー照射部１０１の外周部分に被嵌される円筒状部材が落下することが防止される。なお、レーザー照射部１０１の外周部分の所定位置に、円筒状部材の側壁外側から螺入されるボルト部材５３の先端が螺合される雌ネジ付きの穴が形成されることがより好ましい。固定部５１の下面側には、筒状の接続部５２の上端縁５２ａが接続している。この接続部５２の下端部には、図７（ｂ）に示すように、貫通孔５４が形成されており、また、本体部２の周壁の所定位置には、雌ネジ付きの穴５５が形成されており、接続部５２の下端部に形成される貫通孔５４を介してボルト部材５６を本体部２における雌ネジ付きの穴５５に螺合させることにより、本体部２は、接続部５２の下部に着脱自在に接続固定される。このような支持固定体５を備える構成の場合、レーザー加工装置１００のレーザー照射部１０１を加工対象物Ｚの上方側に移動させ、レーザー加工補助具１の載置面２１が、加工対象物Ｚ（ボルト・ナット等の締結部材等）が設置等されている物体面上に設置されるように位置決めした後、レーザー光を所定領域内で走査させることにより、レーザー照射部１０１に対向している加工対象物Ｚの面や、レーザー照射部１０１に対向していない加工対象物Ｚの面に対して表面処理を行う。このような支持固定体５を備えることにより、レーザー光による表面処理作業の効率化を図ることができる。具体的に説明すると、例えば、支持固定体５を備えない場合、レーザー加工補助具１を所定位置に設置したのち、レーザー光を照射するレーザー加工装置を所定位置に仮設置し、加工対象物Ｚとレーザー光照射部との距離を計測し、その計測結果に基づいて加工対象物Ｚからのレーザー光照射部までの距離を微調整する必要がある。これに対して、図７に示すように、支持固定体５を備える構成を採用する場合、レーザー加工装置１００のレーザー照射部１０１と、加工対象物Ｚとの距離を一定に保つことができるため、加工対象物Ｚごとに設置位置の微調整を行