(57)【要約】【課題】レーザ光を透過させる液体を噴流として噴出させてレーザ光による各種加工を施工するに際し、安定的なレーザ加工の施工を可能とする。【解決手段】実施形態にかかるレーザ加工装置１００は、施工対象箇所に照射するレーザ光１０を発振するレーザ発振器１と、前記施工対象箇所における前記レーザ光１０の照射点を液体で覆うように前記施工対象箇所に向けて前記液体を噴流として噴出する噴流ノズル３と、噴流ノズルと３前記施工対象箇所の間に前記噴流１１の噴射方向に延びるように配置されて前記噴流１１の少なくとも一部を覆い、かつ、前記噴流１１が前記施工対象箇所に衝突して生じる飛散液体の前記噴流１１への干渉を防ぐ保護カバー５と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１
2018144061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
施工対象箇所に照射するレーザ光を発振するレーザ発振器と、
前記施工対象箇所における前記レーザ光の照射点を液体で覆うように前記施工対象箇所に向けて前記液体を噴流として噴出する噴流ノズルと、
噴流ノズルと前記施工対象箇所の間に前記噴流の噴射方向に延びるように配置されて前記噴流の少なくとも一部を覆い、かつ、前記噴流が前記施工対象箇所に衝突して生じる飛散液体の前記噴流への干渉を防ぐ保護カバーと、
を備えることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
前記レーザ光は、前記噴流ノズルから噴出する噴流に同軸に照射されるよう構成されることを特徴とする請求項１記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記保護カバーを前記噴流の噴射方向に伸縮させる伸縮機構をさらに備えることを特徴とする請求項１または請求項２記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記保護カバーに軸方向に間隔をあけて複数設けられ、前記レーザ光による光の輝度を検出する光センサをさらに備えることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
レーザ光を発振するレーザ光発振ステップと、
前記レーザ光発振ステップで発振したレーザ光を施工対象箇所に照射するステップと、
前記レーザ光の照射点を覆う液体を前記施工対象箇所に向けて噴流として噴出させる噴流噴出ステップと、
前記噴流が前記施工対象箇所に衝突して生じる飛散液体の前記噴流への干渉を防ぐ防護ステップと、
を備えることを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項６】
前記照射ステップにおいて、前記レーザ光を前記噴流と同軸に照射することを特徴とする請求項５記載のレーザ加工方法。
【請求項７】
前記レーザ光の輝度に基づいて前記照射ステップにおける前記レーザ光の照射が安定性を判定する判定ステップをさらに備えることを特徴とする請求項５または請求項６記載のレーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の各実施形態は、レーザ加工装置およびレーザ加工方法に係り、特にレーザピーニングに好適な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力プラントなどの溶接部に残留している引張応力に起因した応力腐食割れへの対策として、レーザピーニングによる表面改質技術が知られている。
【０００３】
レーザピーニングの施工のためにはレーザ光の照射点が液体に覆われる必要がある。このため、例えば加圧水型原子炉圧力容器上蓋など、レーザピーニングの施工対象となる箇所が気中となる場合には、施工対象に照射するレーザ光と同軸状に液体を噴出させる気中レーザピーニングの技術が提案されている。
【０００４】
レーザピーニングを施工する際に照射するレーザ光の散乱を防ぐため、レーザ光の照射点に存在する液体については流れの乱れがなく、また気泡などが含まれないことが好ましい。レーザ光と同軸状に液体を噴出させるなど、気中の施工対象箇所に対してレーザ光を透過させる液体を噴流として噴出させて気中レーザピーニングを施工しようとする場合、安定したレーザピーニングの施工のためには、噴流の内部のレーザ光が透過する領域（ポテンシャルコア）の流れを、乱れが小さく気泡を含まないような状態に維持することが重要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２０６８６９号公報
【特許文献２】特開２００６−１３７９９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、気中の施工対象箇所にレーザ光を透過させる液体を噴流として噴出させてレーザピーニングを施工しようとする場合、レーザピーニングの施工中、施工対象箇所に衝突した噴流が飛び散った液滴や、この液滴が施工対象箇所近傍の構造物などを伝わった液滴などがレーザ光を透過させている噴流に干渉する虞がある。これらの液滴などが噴流に干渉すると、噴流内部の流れが乱れて一時的にポテンシャルコアが縮小あるいは消失し、レーザ光の散乱が生じてその伝送が不安定化するという課題がある。
【０００７】
本発明の実施形態は上述の課題を解決するためになされたもので、例えば気中レーザピーニングなど、レーザ光を透過させる液体を噴流として噴出させてレーザ光による各種加工を施工するに際し、噴流が施工対象箇所に衝突して生じた液滴が噴流に干渉することによってレーザ光の伝送が不安定化することを防ぎ、気中環境での安定的なレーザ加工の施工を可能とするレーザ加工装置およびレーザ加工方法を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の実施形態にかかるレーザ加工装置は、施工対象箇所に照射するレーザ光を発振するレーザ発振器と、前記施工対象箇所における前記レーザ光の照射点を液体で覆うように前記施工対象箇所に向けて前記液体を噴流として噴出する噴流ノズルと、噴流ノズルと前記施工対象箇所の間に前記噴流の噴射方向に延びるように配置されて前記噴流の少なくとも一部を覆い、かつ、前記噴流が前記施工対象箇所に衝突して生じる飛散液体の前記噴流への干渉を防ぐ保護カバーと、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の実施形態にかかるレーザ加工方法は、レーザ光を発振するレーザ光発振ステップと、前記レーザ光発振ステップで発振したレーザ光を施工対象箇所に照射するステップと、前記レーザ光の照射点を覆う液体を前記施工対象箇所に向けて噴流として噴出させる噴流噴出ステップと、前記噴流が前記施工対象箇所に衝突して生じる飛散液体の前記噴流への干渉を防ぐ防護ステップと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の実施形態によれば、例えば気中レーザピーニングなど、レーザ光を透過させる液体を噴流として噴出させて気中環境で行なう各種のレーザ加工において、安定的な施工が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態にかかるレーザ加工装置の模式構造図。
【図２】第１実施形態にかかるレーザ加工装置の第１変形例を示す構成図。
【図３】第１実施形態にかかるレーザ加工装置の第２変形例を示す構成図、（ａ）はその側面図、（ｂ）は正面図。
【図４】第１実施形態にかかるレーザ加工装置の第３変形例を示す構成図。
【図５】レーザ光によって生じる光の輝度の分布を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は第１の実施形態にかかるレーザ加工装置の模式構成図である。
【００１４】
図１に示すように、実施形態にかかるレーザ加工装置１００は、レーザ発振器１、レーザ光伝送装置２および噴流ノズル３を備え、施工対象４の施工対象箇所にレーザ発振器１で発振したレーザ加工のためのレーザ光１０を照射するとともに、噴流ノズル３から施工対象箇所に向けて噴流１１を噴出させるよう構成されている。
【００１５】
レーザ発振器１は、レーザ加工のためのレーザ光１０を発振するための構成である。発振するレーザ光１０は、レーザ加工の目的に応じた波長を有するパルスレーザあるいは連続光レーザである。なお、レーザ加工がレーザピーニングである場合、レーザ光１０は例えばＮｄ：ＹＡＧレーザによる、波長１０６４ｎｍまたは５３２ｎｍ、パルス幅が数ｎｓ〜数十ｎｓのパルスレーザなどとすることが好ましい。
【００１６】
レーザ光伝送装置２は、レーザ発振器１が発振したレーザ光１０を施工対象４に導くため光学伝送系であり、ミラーやプリズム、レンズなどの各種光学素子を空間中に配置して構成される。本実施形態において、レーザ光伝送装置２は、それぞれレーザ光１０を反射させる２つのミラー２ａおよび２ｂ、およびこれらのミラー２ａおよび２ｂで反射したレーザ光１０を収束させるためのレンズ２ｃから構成されている。レンズ２ｃを、収束させるレーザ光１０の光軸に関する軸方向に移動可能に配置することにより、レーザ光１０の収束する焦点の位置を変更できるように構成することも可能である。レーザ光伝送装置２は、出射するレーザ光が施工対象４の施工対象箇所に導かれるように配置される。
【００１７】
噴流ノズル３は、施工対象４の施工対象箇所におけるレーザ光１０の照射点を液体で覆うように施工対象箇所に向けて液体を噴流１１として噴出させるよう構成される。本実施形態における噴流ノズル３は、噴流を噴射する噴射口３ａ、噴射口３ａから噴流として噴射される液体を供給する供給配管３ｂ、およびレーザ光を噴流と同軸に照射するための透過窓３ｃを備える。
【００１８】
すなわち、本実施形態においては、噴流ノズル３の噴射口３ａの中心軸（すなわち、噴射口３ａから噴射される噴流の中心軸）と同軸に透過窓３ｃが配置される。透過窓３ｃは、その表面（両面）が噴射口３ａの中心軸に垂直となるように配置され、レーザ光伝送装置２を出射してレーザ光が透過窓３ｃの表面に垂直に入射するように構成される。なお、レーザ光伝送装置２と噴流ノズル３とを一体的な構成としても構わない。この場合でも、噴流ノズル３の透過窓３ｃにレーザ光伝送装置２から出射するレーザ光１０が入射するように構成される。
【００１９】
噴流ノズル３には、噴射口３ａに液体供給源６からの液体を供給する供給配管３ｂが、噴射口３ａの中心軸に対して角度を有するように設けられており、特に本実施形態では、供給配管３ｂの中心軸は噴出口３ａの中心軸と直交している。すなわち、供給配管３ｂは、噴流の中心軸となる噴射口３ａの中心軸に対する径方向に延びるように噴流ノズル３に設けられている。換言すると、噴流ノズル３は、供給される液体が噴射口３ａの中心軸に対する径方向外側から径方向内側（すなわち噴射口３ａの中心軸に沿う中心部）に向かって供給され、噴流ノズル３の中心部において供給された液体の流れの方向が噴射口３ａの中心軸方向に変えられる。噴流ノズル３の中心部にて噴射口３ａの中心軸方向に流れの向きが変わった液体は、噴出口３ａから噴流１１として施工対象箇所に向かって噴出するように構成される。なお、本実施形態においては、供給配管３ｂの中心軸を噴出口３ａの中心軸に直交するように構成したが、供給配管３ｂを、その中心軸が噴出口３ａの中心軸に対して噴出口３ａの中心軸を含む平面内において予め定めた角度を有するように配置してもよい。この場合、供給配管３ｂの中心軸の向きが噴出口３ａの上流側となるように傾けて配置することが好ましい。
【００２０】
噴流ノズル３の透過窓３ｃは、噴流ノズル３の供給配管３ｂの接続部近傍の噴射口３ａに対向する位置に、上述のように噴射口３ａの中心軸と同軸に設けられる。透過窓３ｃの表面と噴流ノズル３の本体との間にはそれぞれＯリング３ｄが取り付けられ、透過窓３ｃのＯリング３ｄが取り付けられる反対側面の外側には押さえリング３ｅが取り付けられる。このように透過窓３ｃを、押さえリング３ｅでＯリング３ｄを押さえ付けるように噴流ノズル３の本体に取り付けることで、供給配管３ｂから噴射口３ｃの中心軸に沿う噴流ノズル中心部に供給される液体が透過窓３ｃと噴流ノズル３の本体との隙間から流出しないよう液密に構成される。なお、レーザ光伝送装置２のレンズ２ｃから透過窓３ｃに入射するときのレーザ光１０の径は、噴流ノズル３の噴射口３ａの径以下となっている。レーザ光伝送装置２、透過窓３ｃに入射するレーザ光１０の径が噴射口３ａの径よりも十分に小さくなるような位置に配置されることが好ましい。本実施形態においては、このようにしてレーザ光伝送装置２からのレーザ光１０を透過窓３ｃを介して噴射口３ａから噴射する噴流と同軸に入射させることができ、したがって施工対象４の施工対象箇所において、レーザ光１０の照射点が噴流１１による液体に覆われるよう構成している。
【００２１】
さらに、本実施形態にかかるレーザ加工装置１００は、噴流ノズル３と施工対象４の施工対象箇所の間に配置される保護カバー５を備えている。保護カバー５は、噴流１１の噴射方向（すなわち、噴流ノズル３の噴射口３ａや噴流１１の軸方向）に延びる筒状部材などとして構成され、噴流１１の少なくとも一部を外側から覆う形状となっており、噴流ノズル３の噴射口３ａから噴出した噴流１１が施工対象４に衝突して生じる飛散液体が噴流１１（またはレーザ光１０）へ干渉することを防ぐよう構成されている。なお、保護カバー５を円筒などの筒状部材として構成する場合、たとえば噴流１１の下部など、施工対象４に衝突した噴流１１による飛散液体がレーザ光１０や噴流１１に干渉する可能性の少ない周方向の一部分については開口させても構わない。また、保護カバー５は噴流１１の少なくとも一部だけでなくレーザ光１０の少なくとも一部も同時に外側から覆うように構成されることが好ましい。
【００２２】
保護カバー５は、噴流ノズル３側の噴流ノズル側端部５ａが噴流ノズル３の噴射口３の外側に取り付けられて設けられており、噴流ノズル３により支持される。保護カバー５の施工対象４側の施工対象側端部５ｂは施工対象４の表面に接しないよう、レーザ伝送装置２のレンズ２ｃにより収束させるレーザ光１０の焦点よりも噴射口３側に位置するように配置される。施工対象４の施工対象箇所と保護カバー５の施工対象側端部５ｂとの軸方向距離は、噴流１１の流量や流速、また施工対象４の表面粗さなどの表面性状に応じて予め設定した範囲内になるようにすることが好ましい。
【００２３】
このように構成された本実施形態のレーザ加工装置１００の作用、および本実施形態にかかるレーザ加工方法について以下に説明する。
【００２４】
本実施形態にかかるレーザ加工方法は、レーザ光を発振するレーザ光発振ステップと、発振したレーザ光を施工対象箇所に照射するステップと、レーザ光の照射点を覆う液体を施工対象箇所に向けて噴流１１として噴出させる噴流噴出ステップと、噴流１１が施工対象箇所に衝突して生じる飛散液体の噴流１１（またはレーザ光１０）への干渉を防ぐ防護ステップと、を備える。
【００２５】
レーザ光発振ステップにおいては、レーザ加工装置１００のレーザ発振器１によりレーザ光１０を発振する。レーザ加工がレーザピーニングである場合、上述のように、レーザ光１０を、例えばＮｄ：ＹＡＧレーザによる、波長１０６４ｎｍまたは５３２ｎｍ、パルス幅が数ｎｓ〜数十ｎｓのパルスレーザなどとすることが好ましい。
【００２６】
照射ステップにおいては、レーザ光発振ステップで発振したレーザ光１０をレーザ光伝送装置２内に照射し、ミラー２ａおよび２ｂで反射させた後にレンズ２ｃに導き、レンズ２ｃを通過して収束していくレーザ光１０を、噴流ノズル３の透過窓３ｃと噴流ノズル３の噴射口３ａを介して施工対象４の施工対象箇所に照射する。
【００２７】
噴流噴出ステップにおいては、噴流ノズル３の液体供給配管３ｂを介して、噴流ノズル３の外側から噴流ノズル３の噴射口３ａの中心軸に沿う中心部に液体を供給する。噴流ノズル３の中心部に供給された液体はその流れの方向を噴射口３ａの中心軸方向に変えられ、噴出口３ａから噴流１１として施工対象箇所に向かって噴出し、施工対象４の施工対象箇所であるレーザ光１０の照射点を液体で覆う。
【００２８】
噴流噴出ステップにおいて噴流ノズル３の噴射口３ａから噴出した噴流１１は、施工対象４の施工対象箇所に衝突する。施工対象箇所に衝突した噴流１１は、保護カバー５と施工対象４との軸方向の間隙から施工対象箇所の周囲に飛び散り、また周囲に飛び散った後に施工対象箇所近傍の構造物を伝わるなどして飛散液体（液滴）となる。本実施形態における防護ステップは、飛散液体が噴流噴出ステップで噴出させている噴流１１に干渉、すなわち接触することを防ぐステップである。本実施形態においては特に、噴流１１を軸方向に覆う保護カバー５を備えることにより、噴流１１が施工対象４の施工対象箇所に衝突して発生した飛散液体は保護カバー５に当たって流下するため、飛散液体が噴流１１には直接接触しないようにしている。
【００２９】
本実施形態によれば、施工対象４に衝突した噴流１１によって生じる飛散液体の噴流１１への干渉を防ぐことができる。すなわち、噴流１１に飛散液体が干渉して噴流１１の内部の流れが乱れ、噴流１１のポテンシャルコアが縮小あるいは消失してレーザ光の散乱が生じることを防止することができ、レーザ光１０の伝送の不安定化を防ぐことが可能となる。
【００３０】
このように、本実施形態によれば、レーザ光１０を透過させる液体を噴流１１として噴出させてレーザ光１０による各種加工を施工するに際し、噴流１１が施工対象箇所に衝突して生じた飛散液体が噴流１１に干渉することによってレーザ光１０の伝送が不安定化することを防ぎ、気中環境での安定的なレーザ加工の施工が可能となる。
【００３１】
さらに、図２ないし図４を用いて本実施形態の変形例についてそれぞれ説明する。図２は本実施形態の第１変形例を示す模式図、図３は本実施形態の第２変形例を示す模式図であり、（ａ）はその側面図、（ｂ）は正面図である。また、図４は本実施形態の第３変形例を示す模式図である。なお、第１変形例ないし第３変形例は、それぞれ単独で適用することはもちろん、適宜組み合わせて適用することも可能である。また、図２ないし図４において、図１と同等な構成要件については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００３２】
図２（ａ）（ｂ）に示すように、本実施形態の第１変形例においては、保護カバー５をレーザ光１０や噴流１１（噴流ノズル３の噴出口３ａ）の軸方向（噴射方向）に伸縮させる伸縮機構を設け、保護カバー５を伸縮自在となるように構成している。すなわち、この変形例において、噴出ノズル３は噴出口３ａの径方向外側に図示しない噴出口３ａの軸方向に延びる凹部を有し、この凹部内に保護カバー５の噴流ノズル側端部５ａが配置されるように構成される。噴出ノズル３の噴出口３ａの径方向外側に設けられる図示しない凹部の噴射口３ａの中心軸に対する断面形状は、例えば保護カバー５の中心軸に対する断面形状が円筒形状である場合は円筒断面など、保護カバー５を収容できるような形状になっている。さらに、噴流ノズル３には保護カバー駆動装置５ｅが伸縮機構として設けられ、保護カバー５を噴流ノズル３の噴出口３ａの軸方向に移動させることができるように構成される。
【００３３】
このような構成により、噴流ノズル３に設けた保護カバー駆動装置５ｅを駆動して保護カバー５の施工対象４側となる施工対象側端部５ｂの位置を調整する。これにより、噴流１１が施工対象４に衝突して生じる飛散液体による干渉から噴流１１を保護する範囲（あるいは、保護カバー５の施工対象４側となる施工対象側端部５ｂと施工対象４の間の距離）を、例えば噴流ノズル３の噴射口３ａと施工対象４との距離、施工対象４の表面の性状、噴流１１の流量や流速、またレーザ光１０の焦点位置などの種々の施工条件に応じて自由かつ柔軟に調整することが可能となる。
【００３４】
例えば、噴射口３ａなどの噴流ノズル３の予め定めた部位と施工対象４の施工対象箇所とのレーザ加工の施工中の距離を非接触で計測する距離センサなどを設け、この距離センサで計測した噴流ノズル３から施工対象４までの距離に基づいて、保護カバー５の軸方向の長さを調整するように構成すれば、噴流ノズル３の位置を変えながらレーザ加工を行なう場合でも、飛散液体の噴流１１への干渉をできるだけ小さくすることができる。
【００３５】
また、図３（ａ）および（ｂ）に示す実施形態の第２変形例のように、保護カバー５の施工対象４側となる施工対象側端部５ｂに、保護カバー５の施工対象４側となる施工対象側端部５ｂと施工対象４との間隙を保つための接触部材５ｃを噴流１１の外周部の１箇所以上に位置するよう設けてもよい。接触部材５ｃの先端部の形状は、球形状やパラボラ形状など施工対象４に点接触するか接触面積が小さくなるような形状とする。図３のように、接触部材５ｃは保護カバー５の周方向に３箇所など複数（２箇所以上）設けることができるが、接触部材５ｃを複数設ける場合は複数の接触部材５ｃが周方向に間隔をおいて配置されるようにすることが好ましい。また、接触部材５ｃの先端部は軟質材とすることが好ましく、または表面に親水性あるいは疎水性の加工をすることが好ましい。
【００３６】
このように保護カバー５の施工対象４側となる施工対象側端部５ｂに接触部材５ｃを設ける場合、レーザ加工の施工中には接触部材５ｃの先端部が施工対象４に点接触し、したがって保護カバー５の施工対象４側となる施工対象側端部５ｂ（すなわち、接触部材５ｃが保護カバー５に取り付けられている部分）は施工対象４の表面に対して予め定められた距離だけ離れた位置に配置される。噴流ノズル３の噴射口から噴出する噴流１１は、施工対象４に衝突した後に飛散液体となり周囲に飛び散るが、保護カバー５の施工対象４側となる施工対象側端部５ｂと施工対象４の表面との間には間隙があるため、この間隙から飛散液体は保護カバー５の外周側まで飛散する。このとき、施工対象４の表面の一部には接触部材５ｃの先端部が接触しているものの、接触部材５ｃの先端部が施工対象４の表面に点接触するか接触面接が小さくなるように構成されていれば、飛散液体が接触部材５ｃにさらに衝突することで噴流１１に影響を与える虞を小さくすることができる。
【００３７】
本実施形態の第２変形例によれば、保護カバー５の施工対象４側となる施工対象側端部５ｂと施工対象４の表面との距離を予め定められた距離に保ち、これにより安定的なレーザ加工の施工が可能となる。
【００３８】
さらに図４に示す本実施形態の第３変形例のように、保護カバー５の内周に、レーザ光１０による光の輝度を検出する光センサ５ｄを設ける構成としてもよい。この場合、光センサ５ｄはレーザ光１０および噴流１１の方向に沿って間隔をあけて複数個設けることが好ましく、図４の変形例では、保護カバー５の内周面の噴流１１の方向（すなわち、保護カバー５の長手方向）に沿う上下に、それぞれ位置Ａ〜Ｅの等間隔な５つずつの光センサ５ｄを配置している。なお、保護カバー５がレーザ光１０による光を透過する素材である場合、光センサ５ｄを保護カバー５の外周に配置し、保護カバー５を透過する光の輝度を検出するよう構成しても構わない。
【００３９】
このような構成により、レーザ加工中、光センサ５ｄを用いて噴流１１内を透過するレーザ光１０によって生じる光の輝度を保護カバー５の長手方向の位置ごとにそれぞれ計測する。そして、この第３変形例においては、光センサ５ｄが検出した輝度値の分布を評価することでレーザ光１０が安定して正常に照射されているかを判定する。
【００４０】
この判定の様子を図５を用いて説明する。図５は、レーザ光１０によって生じる光の輝度の保護カバー５の長手方向の輝度分布を示すグラフであり、（ａ）はレーザ光１０が安定して（正常に）照射されているとき、（ｂ）はレーザ光１０が、何らかの異常によりレーザ光１０が正常に照射されていないときを示している。いずれのグラフにおいても、横軸の左側が噴流ノズル３の噴射口３ａ側、右側が施工対象４側を示しており、縦軸は輝度値である。図５中のＡないしＥの点はそれぞれ、図４のＡないしＥの位置に配置された光センサ５ｄの輝度検出値２２であることを表している。
【００４１】
図５（ａ）に示すように、レーザ光１０が正常に照射されているときは、光センサ５ｄによるそれぞれの位置における検出輝度値２２は保護カバー５の噴流ノズル側端部５ａから施工対象側端部５ｂにかけてレーザ光１０が収束していくにつれて徐々に上昇し、正常時輝度分布２３は単調増加の関数のような分布となる。
【００４２】
一方、レーザ光１０が正常に照射されていない異常時には、例えば、噴流１１が施工対象４に衝突して生じる飛散液体の噴流１１への干渉、レーザ光１０の光軸ずれ、また噴流１１の流量や流速が適正でないことによる噴流１１の乱れ、または噴流１１内の気泡の発生などの事象が生じる。
【００４３】
これらの事象が生じると、当該事象が生じた部分でレーザ光１０の散乱が生じることにより、図５（ｂ）の位置Ｃのように一部の位置で検出輝度値２２が高くなり、その位置よりも施工対象４側で検出輝度値２２が低くなる傾向が見られる。したがって異常時輝度分布２４は、正常時輝度分布２３のような単調増加関数分布ではなく、極値を有する分布となる。
【００４４】
このように、保護カバー５の長手方向の位置ごとのレーザ光１０によって生じる光の輝度を光センサ５ｄによりそれぞれ計測し、光センサ５ｄが検出した輝度値の分布を評価することで、レーザ光１０が安定して正常に照射されているかを判定することができる。輝度値の分布の評価を行なうに際し、例えば、噴流１１内をレーザ光１０が安定して照射されているときに光センサ５ｄで検出されるべき輝度値に関する保護カバー５の長手方向の分布を予め求めておき、実際に光センサ５ｄで計測された輝度値との比較を行なうなどとすればより正確な判定が可能となる。
【００４５】
なお、図４に示すように保護カバー５の長手方向の位置ごとに上下など複数の光センサ５ｄを配置する場合、位置ごとに複数配置されている光センサ５ｄの検出した輝度値の合計、相加平均や相乗平均など種々の数学的処理を行なった値、あるいは複数の光センサ５ｄのうちの予め定めた代表光センサ５ｄの検出した輝度値をその位置での輝度値とすればよい。
【００４６】
本発明の実施形態とその変形例を説明したが、これらの実施形態およびその変形例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態およびその変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４７】
１…レーザ発振器、２…レーザ光伝送装置、２ａ，２ｂ…ミラー、２ｃ…レンズ、３…噴流ノズル、３ａ…噴射口、３ｂ…液体供給配管、３ｃ…透過窓、３ｄ…Ｏリング、３ｅ…押さえリング、４…施工対象、５…保護カバー、５ａ…噴流ノズル側端部、５ｂ…施工対象側端部、５ｃ…接触部材、５ｄ…光センサ、５ｅ…保護カバー駆動装置、６…液体供給源、１０…レーザ光、１１…噴流、２２…検出輝度値、２３…正常時輝度分布、２４…異常時輝度分布。
【図１】
2018144061.tif 000003
【図２】
2018144061.tif 000004
【図３】
2018144061.tif 000005
【図４】
2018144061.tif 000006
【図５】
2018144061.tif 000007