(57)【要約】      （修正有）【課題】被加工物をクランプし、かつ被加工物の一部分を密封するよう構成されるクランプシステムを提供する。【解決手段】レーザアブレーションシステムは、被加工物を内包するよう構成された空間と、空間内で被加工物に対して動くよう構成されたキャリッジとを備える。キャリッジは、クランプシステムと、レーザ筐体と、レーザ筐体内のレーザアブレーション加工ヘッドとを備える。クランプシステムは、被加工物をクランプし、かつ被加工物の一部分を密封するよう構成される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物（１０６）を内包するよう構成された空間（１１４）と、
前記空間（１１４）内で前記被加工物（１０６）に対して動くよう構成されたキャリッジ（１１６）であって、
前記被加工物（１０６）をクランプし、かつ前記被加工物（１０６）の一部分（１２４）を密封するよう構成された、クランプシステム（１１８）、
レーザ筐体（１２０）、及び、
前記レーザ筐体（１２０）内のレーザアブレーション加工ヘッド（１２２）を備える、キャリッジ（１１６）とを備える、レーザアブレーションシステム（１０２）。
【請求項２】
前記レーザアブレーションシステム（１０２）の前記空間（１１４）内へと前記被加工物（１０６）を動かすよう構成された、移動システム（１４０）を更に備える、請求項１に記載のレーザアブレーションシステム（１０２）。
【請求項３】
前記移動システム（１４０）がモノレール（１４２）であり、前記被加工物（１０６）が前記モノレール（１４２）から懸架され、前記クランプシステム（１１８）が、前記レーザアブレーション加工ヘッド（１２２）によるレーザアブレーションのために前記被加工物（１０６）を不動化するよう構成されている、請求項２に記載のレーザアブレーションシステム（１０２）。
【請求項４】
前記クランプシステム（１１８）が、レーザ放出を遮断するための遮光密封（１２６）を作り出し、かつ、廃出物（１３０）の漏れを防止するための負の圧力差（１２８）を作り出すよう構成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載のレーザアブレーションシステム（１０２）。
【請求項５】
前記キャリッジ（１１６）が、前記被加工物（１０６）の端から端までにわたる空気の層流（１６６）を作り出すよう構成された気流システム（１６０）を更に備え、前記気流システム（１６０）が、廃出物（１３０）を廃出物抽出システム（１４４）に向けて動かすよう構成されている、請求項１から４のいずれか一項に記載のレーザアブレーションシステム（１０２）。
【請求項６】
レーザアブレーションシステム（１０２）のキャリッジ（１１６）であって、レーザ筐体（１２０）と、前記レーザ筐体（１２０）内のレーザアブレーション加工ヘッド（１２２）とを備えるキャリッジ（１１６）を、前記レーザアブレーションシステム（１０２）の空間（１１４）内で被加工物（１０６）に対して動かすこと（１２０２）と、
前記キャリッジ（１１６）のクランプシステム（１１８）を使用して、前記被加工物（１０６）をクランプすること（１２０４）と、
前記キャリッジ（１１６）の前記クランプシステム（１１８）を使用して、前記キャリッジ（１１６）に前記被加工物（１０６）を密封させること（１２０６）と、
前記レーザアブレーションシステム（１０２）の、前記レーザアブレーション加工ヘッド（１２２）と、前記レーザアブレーション加工ヘッド（１２２）に動作可能に接続されているパルスレーザ源（１７７）とを使用して、前記被加工物（１０６）にアブレーションパターンを実行すること（１２０８）と、
前記アブレーションパターンを実行している間に、前記レーザアブレーションシステム（１０２）の廃出物抽出システム（１４４）を使用して廃出物（１３０）を抽出すること（１２１０）とを含む、方法。
【請求項７】
前記被加工物（１０６）の表面（１１０）の端から端まで、空気を連続的に流すこと（１２１２）を更に含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
圧縮空気ノズル（１６４）を使用して、アブレーション部位に空気を導くこと（１２１４）を更に含む、請求項６又は７に記載の方法。
【請求項９】
前記被加工物（１０６）をクランプすることが、
前記レーザアブレーション加工ヘッド（１２２）によるレーザアブレーションのために、前記被加工物（１０６）を不動化することを含む、請求項６から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記キャリッジ（１１６）の前記クランプシステム（１１８）を使用して、前記キャリッジ（１１６）に前記被加工物（１０６）を密封させることが、
レーザ放出を遮断するための遮光密封（１２６）を作り出すこと（１２０７）と、
廃出物（１３０）の漏れを防止するための負の圧力差（１２８）を作り出すこととを含む、請求項６から９のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は概して、レーザアブレーションを使用して材料を除去することに関し、より具体的には、可動キャリッジ内に密封された被加工物の一部分から材料を除去するための、レーザアブレーションのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウムの航空機部品は、アースボンド（ｇｒｏｕｎｄ  ｂｏｎｄ）接点を有する。アースボンド接点は、所望にしたがい、コーティングのないアルミニウムの地金を有する。アルミニウムの航空機部品の周部は、塗料や下塗り剤といったコーティングで覆われる。
【０００３】
コーティングの塗布に先立って、マスカントが作製され、手作業でアースボンド接点に付けられる。マスカントは、コーティングの塗布後に、マスカントの下のアルミニウムを露出させるよう除去される。
【０００４】
マスカントの付着は、専門知識を有する訓練されたオペレータによって実施される。マスカントの付着は、手作業で実施されることによる時間の制約を受ける。
【０００５】
したがって、上述の問題の少なくとも一部と共に他の起こりうる問題をも考慮している方法及び装置を有することができれば、それが望ましい。
【発明の概要】
【０００６】
本開示の例示的な一実施形態は、レーザアブレーションシステムを提供する。このレーザアブレーションシステムは、被加工物を内包するよう構成された空間と、空間内で被加工物に対して動くよう構成されたキャリッジとを備える。キャリッジは、クランプシステムと、レーザ筐体と、レーザ筐体内のレーザアブレーション加工ヘッドとを備える。クランプシステムは、被加工物をクランプし、かつ被加工物の一部分を密封するよう構成される。
【０００７】
本開示の別の例示的な実施形態は、方法を提示する。レーザアブレーションシステムのキャリッジであって、レーザ筐体と、レーザ筐体内のレーザアブレーション加工ヘッドとを備えるキャリッジは、レーザアブレーションシステムの空間内で被加工物に対して動かされる。被加工物は、キャリッジのクランプシステムを使用してクランプされる。キャリッジは、キャリッジのクランプシステムを使用して、被加工物に対して密封される。レーザアブレーションシステムの、レーザアブレーション加工ヘッドとレーザアブレーション加工ヘッドに動作可能に接続されているパルスレーザ源とを使用して、被加工物にアブレーションパターンが実行される。アブレーションパターンを実行している間に、レーザアブレーションシステムの廃出物（ｅｆｆｌｕｅｎｔ）抽出システムを使用して、廃出物が抽出される。
【０００８】
本開示の更なる例示的な実施形態は、レーザアブレーションシステムを提供する。このレーザアブレーションシステムは、キャリッジと、廃出物抽出システムとを備える。キャリッジは、レーザアブレーションのための作業環境を作り出すよう構成され、かつ、被加工物に対して動くよう構成される。作業環境は被加工物よりも小さい。キャリッジは、クランプシステムと、遮光（ｌｉｇｈｔ−ｔｉｇｈｔ）レーザ筐体と、レーザ筐体内のレーザアブレーション加工ヘッドとを備える。クランプシステムは、被加工物の一部分を密封するよう構成され、更に、被加工物を固定し、レーザ放出を遮断するための遮光密封を作り出し、かつ、廃出物の漏れを防止するための負の圧力差を作り出すよう、構成される。廃出物抽出システムは、レーザ筐体の内部から廃出物を除去するよう構成される。
【０００９】
これらの特徴及び機能は、本開示の様々な実施形態で単独で実現可能であるか、又は、以下の説明及び図面を参照して更なる詳細を理解しうる更に別の実施形態において、組み合わされうる。
【００１０】
例示的な実施形態の特性と考えられる新規特徴は、付随する特許請求の範囲に明記されている。しかし、例示的な実施形態と共に、その更なる目的及び特徴である好ましい使用モードが、本開示の例示的な実施形態についての以下の詳細説明を添付図面と併せて参照することによって、最もよく理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】例示的な一実施形態による、レーザアブレーションシステムが稼働する製造環境のブロック図を例示している。
【図２】例示的な一実施形態による、１つのキャリッジを有するレーザアブレーションシステムの等角図を例示している。
【図３】例示的な一実施形態による、１つのキャリッジを有するレーザアブレーションシステムを伴う製造環境のフロアプランを例示している。
【図４】例示的な一実施形態による、２つのレーザアブレーション加工ヘッドを有するレーザアブレーションシステムのキャリッジの上面図を例示している。
【図５】例示的な一実施形態による、レーザアブレーションシステムのキャリッジの等角図を例示している。
【図６】例示的な一実施形態による、キャリッジが被加工物にクランプされている時の、２つのレーザアブレーション加工ヘッドを有するレーザアブレーションシステムのキャリッジの正面図を例示している。
【図７】例示的な一実施形態による、キャリッジが開放状態にある時の、２つのレーザアブレーション加工ヘッドを有するレーザアブレーションシステムのキャリッジの正面図を例示している。
【図８】例示的な一実施形態による、１つのレーザアブレーション加工ヘッドを有するレーザアブレーションシステムのキャリッジの内部の等角図を例示している。
【図９】例示的な一実施形態による、２つのキャリッジを有するレーザアブレーションシステムの等角図を例示している。
【図１０】例示的な一実施形態による、エアナイフによって発生するキャリッジ内の気流の断面図を例示している。
【図１１】例示的な一実施形態による、アブレーション加工ヘッド付近のエアノズルによって発生するキャリッジ内の気流の断面図を例示している。
【図１２】例示的な一実施形態による、可動キャリッジ内でレーザアブレーションを実施するための方法のフロー図を例示している。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
例示的な実施形態では、一又は複数の異なる検討事項が認識され、考慮されている。例えば、例示的な実施形態では、ベア基板材料をコーティングからマスキングするのではなく、コーティングの部位が基板材料から選択的に除去されうるということが、認識され、考慮されている。例示的な実施形態では、一部の例では選択的なコーティング除去が選択的なマスキングよりも好ましいものでありうるということが、認識され、考慮されている。例示的な実施形態では、選択的なコーティング除去により製造時間が削減されうるということが、認識され、考慮されている。例示的な実施形態では、選択的なコーティング除去は自動システムによって実施されうるということが、認識され、考慮されている。例示的な実施形態では、選択的なコーティング除去により製造コストが削減されうるということが、認識され、考慮されている。例示的な実施形態では、選択的なコーティング除去により製造廃棄物が削減されうるということが、認識され、考慮されている。
【００１３】
例示的な実施形態では、レーザアブレーションはコーティング除去の一方法であるということが、認識され、考慮されている。例示的な実施形態では、レーザアブレーションはレーザ筐体内で実施されるということが、認識され、考慮されている。例示的な実施形態では、レーザ筐体は大型の遮光箱又は遮光室でありうるということが、認識され、考慮されている。例示的な実施形態では、レーザ筐体は、レーザアブレーションを受ける被加工物全体を包含するのに十分なほど大きく作製されるということが、認識され、考慮されている。
【００１４】
例示的な実施形態では、大型の航空機部品（航空機の翼や他の大型構成要素など）のためのレーザ筐体は、望ましくないほどに大型になりうるということが、認識され、考慮されている。例示的な実施形態では、航空機部品又はその他の部品のためのレーザ筐体は、その構築及び／又は稼働が望ましくないほどに高価になりうるということが、更に認識され、考慮されている。
【００１５】
例示的な実施形態では、レーザアブレーションにより廃出物が生じるということが、認識され、考慮されている。例示的な実施形態では、レーザアブレーションによる廃出物は、微小粉の形態をとりうるということが、認識され、考慮されている。例示的な実施形態では、レーザアブレーションによる廃出物はガス状体（ｆｕｍｅｓ）の形態をとりうるということが、認識され、考慮されている。例示的な実施形態では、ある種の廃出物に対するオペレータの暴露を制限するのが望ましいかもしれないということが、認識され、考慮されている。例示的な実施形態では、大型のレーザ筐体については、定期的なメンテナンスが、レーザ筐体の内部の残留廃出物を洗浄することを含みうるということが、更に認識され、考慮されている。
【００１６】
ここで図（詳細には図１）を参照するに、例示的な一実施形態による、レーザアブレーションシステムが稼働する製造環境のブロック図が例示されている。環境１００において、レーザアブレーションシステム１０２は、被加工物１０６からコーティング１０４を選択的に除去する。
【００１７】
アブレーションプロセスにより、被加工物１０６に悪影響を与えることなく、コーティングが除去される。レーザアブレーションシステム１０２により、所定の領域だけから、コーティング１０４がアブレーションされる。
【００１８】
レーザアブレーションシステム１０２は、所望にしたがい、被加工物１０６の表面（例えば表面１１０又は表面１１２）から基材１０８に至るまで、コーティング１０４をアブレーションする。所望にしたがい、レーザアブレーションプロセスにより、基材１０８にムラ（ｉｎｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｉｅｓ）が生じることはない。
【００１９】
被加工物１０６は任意の望ましい形態をとりうる。被加工物１０６は、任意の種類のプラットフォーム（例えば、移動式プラットフォーム、静止型プラットフォーム、陸上構造物、水中水上構造物、及び宇宙構造物）の、一部品又はいくつかの部品が組み合わされたものでありうる。より具体的には、構造物は、水上艦、戦車、人員運搬体、列車、宇宙船、宇宙ステーション、衛星、潜水艦、自動車、発電所、橋、ダム、家屋、製造施設、建造物、及びその他の適切なものでありうる。一部の実施例では、被加工物１０６は一又は複数の航空機部品の形態をとる。一部の実施例では、被加工物１０６は、飛行機の翼の構造的構成要素でありうる。
【００２０】
被加工物１０６は、基材１０８で形成されており、かつ第１表面１１０と第２表面１１２とを有する。第１表面１１０と第２表面１１２は、被加工物１０６の両側にある。
【００２１】
一部の実施例では、基材１０８は金属材料である。一部のより具体的な実施例では、基材１０８はアルミニウムである。
【００２２】
コーティング１０４は任意の望ましい形態をとりうる。一部の実施例では、コーティング１０４は下塗り剤である。一部の実施例では、コーティング１０４は塗料である。その他の一部の実施例では、コーティング１０４は酸化層である。その他の実施例では、コーティング１０４は、汚染層、レーダー吸収材層、陽極酸化層、潤滑剤層、フォトレジスト層、又は電気めっき層の形態をとりうる。
【００２３】
レーザアブレーションシステム１０２は、被加工物１０６を内包するよう構成された空間１１４と、空間１１４内で被加工物１０６に対して動くよう構成されたキャリッジ１１６とを備える。キャリッジ１１６は、クランプシステム１１８と、レーザ筐体１２０と、レーザ筐体１２０内のレーザアブレーション加工ヘッド１２２とを備える。
【００２４】
レーザ筐体１２０は、レーザ放出を完全に封じ込めるように構築される。例えば、レーザ筐体１２０は、完全に遮光であるよう構築される。ドア及びアクセスパネルの場所におけるものを含むレーザ筐体１２０のいかなる間隙も、レーザ筐体１２０を遮光に保つよう閉ざされる。更に、天井部又は壁の継ぎ目のいかなる間隙又はピンホールも、レーザ筐体１２０を遮光にするために密封される。
【００２５】
一部の実施例では、レーザ筐体１２０のアクセスポート及び着脱可能パネルの全てが、パネルが取り外されたところを通じてレーザエネルギーが偶発的に放出されることを防止するよう、構成される。レーザ筐体１２０のアクセスポート又は着脱可能パネルは、キャリッジ１１６に固定的に取り付けられる。
【００２６】
クランプシステム１１８は、被加工物１０６を固定し、かつ被加工物１０６の部分１２４を密封するよう構成される。クランプシステム１１８は、レーザ放出を遮断するための遮光密封１２６を作り出し、かつ、廃出物１３０の漏れを防止するための負の圧力差１２８を作り出すよう、構成される。コーティング１０４の種類に応じて、廃出物１３０は特定の取り扱い要件を有しうる。
【００２７】
キャリッジ１１６は、空間１１４内にレーザアブレーションのための作業環境１３２を作り出すよう構成される。作業環境１３２は空間１１４よりも小さい。作業環境１３２は被加工物１０６よりも小さい。作業環境１３２内のスペースを小さくすることによって、抽出されるガス状体の質量も少なくなる。作業環境１３２は、レーザアブレーションが実施されるスペースである。キャリッジ１１６が被加工物１０６に対して密封されている時に、作業環境１３２はキャリッジ１１６に内包される。レーザアブレーション加工ヘッド１２２は、コーティング１０４をアブレーションするために作業環境１３２内で動く。
【００２８】
キャリッジ１１６のレーザ筐体１２０は、向かい合った２つの半体を備える。図示しているように、キャリッジ１１６のレーザ筐体１２０は、第１半体１３４と第２半体１３６とを有する。被加工物１０６が空間１１４内に存在している時に、第１半体１３４は被加工物１０６の第１表面１１０を密封することになる。被加工物１０６が空間１１４内に存在している時に、第２半体１３６は、被加工物１０６の第２表面１１２を密封することになる。
【００２９】
一部の実施例では、レーザアブレーション加工ヘッド１２２は、第１表面１１０と第２表面１１２のいずれかを加工するために、第１半体１３４と第２半体１３６との間で動く。その他の実施例では、レーザアブレーション加工ヘッド１２２は、レーザ筐体１２０の第１半体１３４の中でのみ作動する。上記の具体例では、レーザアブレーション加工ヘッド１２２は、第１半体１３４が第１表面１１０を密封している時に第１表面１１０を加工する。一部の実施例では、オプションで、レーザ筐体１２０の第２半体１３６内に、第２レーザアブレーション加工ヘッド１３８が存在する。その他の実施例では、第１半体１３４が第２表面１１２を密封し、レーザアブレーション加工ヘッド１２２が第２表面１１２を加工するように、被加工物１０６が再位置付けされうる。
【００３０】
レーザアブレーションシステム１０２は、レーザアブレーションシステム１０２の空間１１４内へと被加工物１０６を動かすよう構成された、移動システム１４０を更に備える。移動システム１４０は、コンベヤシステム、軌道、ローラシステム、ロボット式アーム、又は他の任意の望ましい形態といった、任意の望ましい形態をとる。
【００３１】
一部の実施例では、移動システム１４０はモノレール１４２であり、被加工物１０６がモノレール１４２から懸架される。一部の実施例では、被加工物１０６は、モノレール１４２から懸架されている時に、モノレール１４２からの自由懸架状態（ｆｒｅｅ−ｈａｎｇｉｎｇ）である。
【００３２】
一部の実施例では、被加工物１０６は、被加工物１０６のロードバーの下のストラップを使用して、懸架される。被加工物１０６がモノレール１４２からの自由懸架状態である時に、クランプシステム１１８は、レーザアブレーション加工ヘッド１２２によるレーザアブレーションのために被加工物１０６を不動化するよう、構成される。
【００３３】
クランプシステム１１８は、被加工物１０６を有効に不動化すると共に、遮光密封１２６を作り出すことと、レーザの境界（ｐｅｒｉｍｅｔｅｒ）の周囲に廃出物１３０を封じ込めることとを同時に行う。クランプシステム１１８は、被加工物１０６を不動化することによって、被加工物１０６の揺れ又は他の運動を防止するか、又は減少させる。
【００３４】
クランプシステム１１８は、レーザ筐体１２０の２つの半体（第１半体１３４と第２半体１３６）の間に作業界面を作り出す。クランプシステム１１８は、任意の望ましい構成要素を内包する。例えば、クランプシステム１１８は、ブラダ（ｂｌａｄｄｅｒ）、空圧ブラダ、エアオーバ液圧、サーボモータ、真空、又は他の任意の望ましい構成要素のうちの、少なくとも１つを内包しうる。
【００３５】
クランプシステム１１８は「ソフトクランプシステム」とも称されうる。クランプシステム１１８が係合すると、浮遊している廃出物１３０を封じ込めるためのバリアが作り出される。クランプシステム１１８は、閉じている時には、被加工物１０６を密封し、レーザ放出を遮断するための遮光（クラス１）バリアを形成する。遮光密封１２６は、被加工物１０６の配向にかかわらず、部分１２４の全ての側部（上部及び底部を含む）を覆う。
【００３６】
クランプシステム１１８は、被加工物１０６と共に遮光バリアを作り出す。ただし、既知の部位で時折発生する通過（被加工物１０６の貫通穴）は別である。一部の実施例では、クランプシステム１１８は、より有効にレーザ放出を遮断し、廃出物１３０を封じ込めるように、被加工物１０６の部品形状寸法に適合する。
【００３７】
クランプシステム１１８は、所望にしたがい、レーザアブレーションシステム１０２内に被加工物（例えば被加工物１０６）が存在しなくとも、同等のクランプ性能及び密封性能を提供する。クランプシステム１１８が、不利な様態で、被加工物１０６又はその表面（第１表面１１０と第２表面１１２を含む）を損傷すること、欠損させること、へこますこと、キズを付けること、摩損すること、あるいは別様に影響を与えることはない。
【００３８】
クランプシステム１１８を形成する材料は、ガス放出材料が選ばれないように選択される。クランプシステム１１８は更に、不燃材料又は自己消火性材料で形成される。
【００３９】
クランプシステム１１８は、アブレーション中に、レーザエネルギー及び廃出物１３０がレーザ筐体１２０から漏れるのを防止する。レーザアブレーション加工ヘッド１２２を使用してアブレーションパターンを実行している間に、廃出物抽出システム１４４により、廃出物１３０がレーザアブレーションシステム１０２から抽出される。
【００４０】
廃出物抽出システム１４４は、アブレーションプロセスによって生成された廃出物１３０を濾過する。廃出物抽出システム１４４は、規制要件に合致する濾過済み放出物を生成するよう構成される。
【００４１】
廃出物抽出システム１４４は、キャリッジ１１６から廃出物１３０を除去し、その他の廃棄成分から廃出物１３０を分離させるための、複数の構成要素を備える。廃出物抽出システム１４４は、レーザ筐体１２０の内部から廃出物１３０を除去するよう構成される。廃出物抽出システム１４４は、任意の望ましい種類及び数量の構成要素を備える。図示しているように、廃出物抽出システム１４４は、取り出しダクト１４６と、排気ダクト１４８と、分離器１５０と、フィルタ１５２と、デブリ容器１５４とを備える。
【００４２】
取り出しダクト１４６は、キャリッジ１１６の作業環境１３２から廃出物１３０を除去し、廃出物１３０を、廃出物抽出システム１４４のそれ以外の部分に導く。廃出物１３０は、分離器１５０、フィルタ１５２、及びデブリ容器１５４を使用して、排気流１５６から除去される。排気ダクト１４８は、残りの濾過済み放出物１５８を、環境１００の外部に排気する。
【００４３】
廃出物抽出システム１４４の構成要素は、任意の望ましい場所に位置付けられうる。一部の実施例では、廃出物抽出システム１４４の全ての構成要素が環境１００内にある。一部の実施例では、廃出物抽出システム１４４の全ての構成要素が空間１１４内にある。一部の実施例では、廃出物抽出システム１４４の全ての構成要素がキャリッジ１１６内にある。
【００４４】
一部の実施例では、廃出物抽出システム１４４は、部分的に環境１００の外に位置付けられうる。例えば、廃出物抽出システム１４４は、部分的に製造用建造物の外部に位置付けられうる。廃出物抽出システム１４４は、部分的に環境１００の外部に位置付けられることによって、基材１０８又はコーティング１０４の変更に柔軟に対処しうる。
【００４５】
例えば、フィルタ１５２の数量、フィルタ１５２の種類、フィルタ１５２の等級、又は、フィルタ１５２のその他の特性は、コーティング１０４の特徴に応じて変更されうる。例えば、コーティング１０４の排出物に関する環境標準が、レーザアブレーションシステム１０２内に存在するフィルタ１５２の数量に影響を与えうる。
【００４６】
一部の実施例では、所望にしたがい、取り出しダクト１４６が排気流１５６を製造用建造物の外部に排気しうる。取り出しダクト１４６が排気流１５６を建造物の外部に排気する場合、廃出物抽出システム１４４はより大きな流量を有しうる。
【００４７】
その他の一部の実施例では、廃出物抽出システム１４４の全体が、キャリッジ１１６に位置付けられうる。キャリッジ１１６に廃出物抽出システム１４４を有すると、キャリッジ１１６のサイズ、重量、及び複雑性が増す。
【００４８】
取り出しダクト１４６は、耐久性材料で構築され、滞留を防止するためのスムーズな内部壁を有する。取り出しダクト１４６の材料は、高い耐熱性及び耐摩耗性を有する。取り出しダクト１４６は、プラスチックである場合には、ＵＬ９４に格付けされ、かつ、静電散逸を確実にするために編組式接合ストラップで内張りされる。
【００４９】
取り出しダクト１４６と排気ダクト１４８の少なくとも一方における通気には、有効な密封を提供し、耐久性のある製造サービスを確実にするために、レール、カバー、又は格納デバイスといったハードウェアが使用されうる。取り出しダクト１４６と排気ダクト１４８の少なくとも一方におけるダクトの設計及び構造により、ダクトセクションの交換が比較的簡単になる。
【００５０】
一部の実施例では、取り出しダクト１４６は、少なくとも１つのインライン気流量計（図示せず）を含む。上記の実施例では、不具合対応の目的で、この少なくとも１つのインライン気流量計により測定値が提供される。
【００５１】
一部の実施例では、取り出しダクト１４６は、火花抑制装置（図示せず）を含む。一部の実施例では、火花抑制装置は、フィルタ１５２に先立って設置される。上記の実施例では、この火花抑制装置は、廃出物抽出システム１４４によって生成される流量範囲全体にわたって機能するよう、サイズ決定される。例えば、火花抑制装置は、フィルタ１５２が洗浄される時又はフィルタ１５２がケーキングされる時に機能するよう、サイズ決定される。
【００５２】
分離器１５０は、アブレーションプロセスによって作り出された固体廃出物１３０を、排気流１５６から分離させるよう構成される。分離器１５０は、所望にしたがい、有効性が９０％以上の粒子分離を提供する。
【００５３】
分離器１５０からの送出物は、デブリ容器１５４内に堆積する。一部の実施例では、デブリ容器１５４は、ライナ（袋状体など）を含む。デブリ容器１５４は、廃出物１３０の衛生的かつ効率的な捕捉及び堆積が行われるよう、構成される。
【００５４】
分離器１５０によって分離された固体デブリがデブリ容器１５４内に堆積する一方、排気流１５６の残部はフィルタ１５２を通過する。一部の実施例では、廃出物抽出システム１４４は多段濾過を含む。上記の実施例では、フィルタ１５２は、異なる種類の一連のフィルタを含む。
【００５５】
フィルタ１５２は、所望にしたがい、着脱可能であり、かつ一般的に入手可能である。一部の実施例では、廃出物抽出システム１４４は、フィルタ寿命を延ばすために、逆流空気パージシステムを含む。上記の実施例では、残留物がフィルタ１５２から吹き飛ばされた後にそれを除去するために、残留物シュートが設けられうる。
【００５６】
一部の実施例では、廃出物抽出システム１４４は、廃出物１３０の粒子からガス状体を抽出するための、ＨＥＰＡ最終フィルタ（Ａｆｔｅｒ−Ｆｉｌｔｅｒｓ）を備える。一部の実施例では、排気流１５６からガス状体（揮発性有機化合物など）及び匂いを消去するために、活性炭濾過システムが廃出物抽出システム１４４内に存在する。
【００５７】
キャリッジ１１６内では、気流システム１６０が空気を導く。気流システム１６０は複数の機能を実施する。気流システム１６０は、廃出物１３０を廃出物抽出システム１４４へと導く。気流システム１６０は、キャリッジ１１６のレーザ筐体１２０内で空気を導くことによって、レーザ筐体１２０からの、ガス状体及び粉の形態の廃出物１３０の抽出を支援する。
【００５８】
気流システム１６０は、空気を制御するか又は導く構成要素の、任意の望ましい組み合わせを備える。例えば、気流システム１６０は、任意の望ましい数量の、又は任意の望ましい組み合わせで、空気パージ、エアナイフ、又は圧縮空気（ｆｏｒｃｅｄ  ａｉｒ）ノズルを備えうる。図示しているように、気流システム１６０は、エアナイフ１６２と、圧縮空気ノズル１６４とを備える。エアナイフ１６２は、廃出物抽出システム１４４に向けて廃出物１３０を導くための層流１６６を提供する。一部の実施例では、層流１６６は高速の下向気流の形態をとる。上記の実施例では、エアナイフ１６２は、部分１２４の端から端までにわたる高速の下向気流を提供するよう構成される。エアナイフ１６２は、所望にしたがい、被加工物１０６上のレーザアブレーション部位の端から端までにわたる高速の下向気流を提供するよう、構成される。
【００５９】
一部の実施例では、エアナイフ１６２はイオン化エアナイフである。一部の実施例では、レーザ筐体１２０の第１半体１３４及び第２半体１３６は、少なくとも１つの、大流量で低ノイズのイオン化エアナイフ１６２であって、被加工物１０６の上方に装着され、かつ下向きに配向された、イオン化エアナイフ１６２を含む。エアナイフ１６２は、被加工物１０６のアブレーション部位の端から端までにわたる、下向きの、層状空気の高速移動流（層流１６６）を生成する。エアナイフ１６２からの下向層流１６６は、廃出物１３０が廃出物抽出システム１４４の取り出しダクト１４６に向かって下向きに押されるように、導かれる。一部の実施例では、エアナイフ１６２の装着場所は、吸気ルーバーから、被加工物１０６上のアブレーション部位の端から端までわたるように、更なる進入空気を引き込むよう、構成されうる。
【００６０】
一部の実施例では、捕捉盤（ｃａｐｔｕｒｅ  ｂａｓｉｎ）１６８が、取り出しダクト１４６に先立って、キャリッジ１１６内に位置付けられる。上記の実施例では、エアナイフ１６２からの下向層流１６６は、廃出物１３０が捕捉盤１６８に向かって、取り出しダクト１４６内へと下向きに押されるように、導かれる。
【００６１】
捕捉盤１６８は、もしあれば、キャリッジ１１６と一緒に動く。一部の実施例では、捕捉盤１６８は、レーザ筐体１２０のフロアの役割を果たす。一部の実施例では、捕捉盤１６８は、移動式の下向き通気（ｄｏｗｎｄｒａｆｔ）ブースとして機能する。レーザ筐体１２０の内部では、廃出物１３０が、捕捉盤１６８を通って取り出しダクト１４６内へと、下向気流によって押される。
【００６２】
一部の実施例では、エアナイフ１６２はイオン化される。イオン化により、アブレーション中にプラズマプルームによって生成された静電荷が中和される。静電荷の中和によって、所望にしたがい、浮遊している廃出物１３０とレーザアブレーションシステム１０２の構成要素との間の誘引力が減少する。例えば、静電荷を中和することによって、所望にしたがい、廃出物１３０とレーザアブレーション加工ヘッド１２２との間の誘引力が減少する。静電荷の中和によって、所望にしたがい、廃出物１３０と、レーザ光学素子、カメラレンズ、及びレーザ筐体１２０の内部の類似のデバイスとの間の、誘引力が減少する。
【００６３】
気流システム１６０は、圧縮空気ノズル１６４も含む。一部の実施例では、圧縮空気ノズル１６４は専用エアナイフの形態をとる。一部の実施例では、圧縮空気ノズル１６４は、レーザアブレーション加工ヘッド１２２の一部分の正面に位置付けられる。一部の実施例では、圧縮空気ノズル１６４は、レーザアブレーション加工ヘッド１２２の最終レンズの正面に位置付けられる。圧縮空気ノズル１６４は、廃出物１３０によるレーザアブレーション加工ヘッド１２２の汚染を低減するよう、構成される。より具体的には、圧縮空気ノズル１６４は、廃出物１３０によるレーザアブレーション加工ヘッド１２２の最終レンズ又はレンズカバープレートの汚染を低減するよう、構成される。一部の実施例では、圧縮空気ノズル１６４は、レーザアブレーション加工ヘッド１２２に装着される。一部の実施例では、圧縮空気ノズル１６４は、レーザアブレーション加工ヘッド１２２に装着され、レーザ光学素子を保護するために下向きに配向される。圧縮空気ノズル１６４は、レーザアブレーション加工ヘッド１２２の視界の中心に配置されうる。
【００６４】
一部の実施例では、圧縮空気ノズル１６４は、Ｉ／Ｏ制御され、調節される空圧回路の一部でありうる。圧縮空気ノズル１６４により、処理後の部品（被加工物１０６など）における廃出物１３０の残留が減少するか、又は防止される。所望にしたがい、圧縮空気ノズル１６４は、レーザ光学素子、カメラ、又はレーザ筐体１２０の外部の領域に対する汚染源を作り出さない。
【００６５】
圧縮空気ノズル１６４は、任意の望ましい方式で使用されうる。一部の実施例では、圧縮空気ノズル１６４は、プログラムされた連続空気方式で使用される。プログラムされた連続空気方式において、圧縮空気ノズル１６４は、アブレーションプロセス全体を通じて走査野に導かれる空気を提供する。一部の実施例では、圧縮空気ノズル１６４は、プログラムされたパルス方式で使用される。プログラムされたパルス方式において、圧縮空気ノズル１６４は、各アブレーションパターンの完了時に空気を提供する。一部の実施例では、圧縮空気ノズル１６４は、手動パルス方式で使用される。手動パルス方式において、圧縮空気ノズル１６４は、オペレータステーション１７０又は他の任意の望ましいオペレータ入力場所から命令を受けると、空気を提供する。
【００６６】
一部の実施例では、レーザアブレーションシステム１０２は、オプションで、被加工物１０６のアブレーションされた領域を検査するよう構成される。上記の実施例では、レーザアブレーションシステム１０２は検査システム１７２を含む。検査システム１７２は任意の望ましい形態をとる。一部の実施例では、検査システム１７２は、光学検査機器１７４と抵抗試験機器１７６の少なくとも一方を含む。
【００６７】
一部の実施例では、光学検査は、アブレーションが実施された後の、キャリッジ１１６が被加工物１０６に対して移動する前に、光学検査機器１７４によって実施される。一部の実施例では、光学検査は、アブレーションパターンが実施された後の、レーザアブレーション加工ヘッド１２２が次のアブレーションパターンへと動く前に、光学検査機器１７４によって実施される。一部の実施例では、光学検査は、アブレーションの品質、場所、深さ、及びカバー範囲を確認するためのプロセス内チェックとして、使用されうる。
【００６８】
一部の実施例では、検査システム１７２の抵抗試験機器１７６は、アブレーションされたアースボンド接触領域の電気抵抗を、自動的に検査し、記録する。一部の実施例では、抵抗試験機器１７６は、デジタルオーム計を含む。検査システム１７２は、検査システム１７２が被加工物１０６にキズやへこみを付けること、又は別様に被加工物１０６を変容させることがないように、構成される。
【００６９】
パルスレーザ源１７７が、レーザアブレーション加工ヘッド１２２にレーザエネルギーを提供する。パルスレーザ源１７７は、任意の望ましい場所に配置されうる。一部の実施例では、パルスレーザ源１７７は、キャリッジ１１６のレーザ筐体１２０の外部に配置される。パルスレーザ源１７７は、所望にしたがい、廃出物１３０への暴露を低減するためにレーザ筐体１２０の外部に配置される。
【００７０】
一部の実施例では、パルスレーザ源１７７は空間１１４の外部に配置される。パルスレーザ源１７７を空間１１４の外部に有することで、キャリッジ１１６の重量が低減する。パルスレーザ源１７７を空間１１４の外部に有することで、静止レーザ源が提供される。パルスレーザ源１７７が空間１１４の外部に配置されている場合、レーザファイバにより、レーザエネルギーがキャリッジ１１６内のレーザアブレーション加工ヘッド１２２に運ばれる。
【００７１】
オペレータをレーザ工程から遠ざけておくために、オペレータステーション１７０は空間１１４の外部に位置付けられる。キャリッジ１１６が空間１１４の中で動いている時にオペレータをキャリッジ１１６から遠ざけておくために、オペレータステーション１７０は空間１１４の外部に位置付けられる。
【００７２】
安全フェンス１７８が、空間１１４の境界１８０の少なくとも一部分を取り囲んでいる。オペレータステーション１７０は、安全フェンス１７８の外部に位置付けられる。安全フェンス１７８は、安全境界物１８２の一部を形成する。安全境界物１８２は、環境１００の中にレーザアブレーションシステム１０２の空間１１４を特定するためのフレーム又は他の構造物も、含みうる。
【００７３】
本書において、列挙されたアイテムと共に使用される「のうちの少なくとも１つ（ａｔ  ｌｅａｓｔ  ｏｎｅ  ｏｆ）」という表現は、列挙されたアイテムのうちの一又は複数の種々の組み合わせが使用されうること、及び、列挙された各アイテムのうちの１つだけが必要とされうることを、意味している。換言すると、「のうちの少なくとも１つ」は、アイテムの任意の組み合わせ及び任意の数のアイテムが列挙された中から使用されうるが、列挙されたアイテムのすべてが必要なわけではないことを、意味している。アイテムとは、特定の対象物、物品、又はカテゴリでありうる。
【００７４】
この例は、「アイテムＡ、アイテムＢ、及びアイテムＣ」、又は「アイテムＢ及びアイテムＣ」も含みうる。言うまでもなく、これらのアイテムの任意の組み合わせが存在しうる。他の例としては、「のうちの少なくとも１つ」とは、限定しないが例としては、「２個のアイテムＡ、１個のアイテムＢ、及び１０個のアイテムＣ」、「４個のアイテムＢ及び７個のアイテムＣ」、又はその他の適切な組み合わせでありうる。
【００７５】
図１の環境１００の図は、例示的な実施形態が実装されうる様態に対する物理的又は構造的な制限を示唆することを意図するものではない。図示している構成要素に加えて、又はそれらに代えて、他の構成要素も使用されうる。一部の構成要素は不必要でありうる。また、一部の機能性構成要素を図示するためにブロックが提示されている。例示的な実施形態で実装される場合、これらのブロックのうちの一又は複数は、異なるブロックになるよう、結合されても、分割されても、又は結合されかつ分割されてもよい。例えば、気流システム１６０は、エアナイフ１６２を有するものとして説明されているが、その代わりに、他の一部の例では、有向ファン、エアカーテン、又はその他の望ましい有向空気機器を含むこともある。
【００７６】
別の例としては、レーザ筐体１２０は、作業環境１３２の内部でのプロセスを観察するのに十分な照明を含みうる。この例では、照明装置は、アブレーションプロセスと共に被加工物１０６のアブレーションされる部分の視認を可能にするよう、配置される。
【００７７】
更なる例では、キャリッジ１１６にはオプションの視認ウインドウが設けられる。一部の実施例では、保守担当者及び技術担当者がレーザアブレーションプロセスを直接観察することを可能にするために、耐レーザ性が保証された視認ウインドウが設けられる。
【００７８】
一部の実施例では、視認ウインドウは、望ましい光学密度のレーザ保証付きウインドウコアからなる層状アセンブリであり、飛散防止型で耐擦傷性のガラス又はポリカーボネートの間に挟持されうる。
【００７９】
更に別の実施例では、被加工物１０６は、任意の望ましい方式で配向されうる。例えば、被加工物１０６は、空間１１４の中で垂直ではないことがある。一部の実施例では、被加工物１０６は製造フロアに平行でありうる。上記の実施例では、被加工物１０６は、モノレール１４２を使用するのではなく、テーブル又は他の任意の望ましい構造物上に保持されうる。
【００８０】
別の実施例では、レーザアブレーションシステム１０２内に更なるキャリッジが存在しうる。例えば、空間内で被加工物に対して動くよう構成された第２キャリッジが設けられうる。第２キャリッジは、被加工物をクランプし、かつ被加工物を密封するよう構成された第２クランプシステムと、第２レーザ筐体と、第２レーザ筐体内の第２レーザアブレーション加工ヘッドとを備えうる。第２キャリッジについてだけ記載しているが、任意の望ましい数量のキャリッジが設けられうる。
【００８１】
ここで図２を参照するに、例示的な一実施形態による、１つのキャリッジを有するレーザアブレーションシステムの等角図が例示されている。レーザアブレーションシステム２００は、図１のレーザアブレーションシステム１０２の物理的な一実行形態である。レーザアブレーションシステム２００は、被加工物２０６を内包するよう構成された空間２０４を取り囲んでいる、安全境界物２０２を有する。安全境界物２０２は、オペレータの進入を制限するよう構成される。安全境界物２０２は、被加工物２０６に対して動作が実施されている時にオペレータ２０７が空間２０４に進入しないようにするよう、構成される。安全境界物２０２は光透過性である。
【００８２】
キャリッジ２０８は、空間２０４内にレーザアブレーションのための作業環境を作り出すよう構成される。キャリッジ２０８は、空間２０４内で被加工物２０６に対して動くよう構成される。キャリッジ２０８は可動キャリッジとも称されうる。
【００８３】
キャリッジ２０８は、遮光レーザ筐体２１０を有する。遮光レーザ筐体２１０は、その中にレーザアブレーション加工ヘッド（図示せず）からのレーザエネルギーを封じ込める。
【００８４】
キャリッジ２０８のレーザ筐体２１０は、向かい合った２つの半体（第１半体２１２と第２半体２１４）を備える。第１半体２１２は、空間２０４内で、軌道２１６に沿って可動である。第２半体２１４は、空間２０４内で、軌道２１８に沿って可動である。
【００８５】
キャリッジ２０８は、被加工物２０６にレーザアブレーション動作を実施するためにキャリッジ２０８を位置付けるよう、軌道２１６及び軌道２１８を使用して、方向２２０に動く。キャリッジ２０８は、被加工物２０６の端から端まで、段階的にレーザアブレーション動作を実施する。
【００８６】
移動システム２２２は、レーザアブレーションシステム２００の空間２０４内へと被加工物２０６を動かすよう構成される。図示しているように、移動システム２２２はモノレール２２４であり、被加工物２０６がモノレール２２４から懸架される。キャリッジ２０８のクランプシステム（図示せず）は、レーザアブレーション加工ヘッドによるレーザアブレーションのために、被加工物２０６を不動化するよう構成される。
【００８７】
ここで図３を参照するに、例示的な一実施形態による、１つのキャリッジを有するレーザアブレーションシステムを伴う製造環境のフロアプランが例示されている。フロアプラン３００は、製造環境（例えば図１の製造環境１００）の一部分の二次元図である。レーザアブレーションシステム３０２は、図１のレーザアブレーションシステム１０２の物理的な一実行形態のレイアウトの二次元図である。レーザアブレーションシステム３０２は、図２のレーザアブレーションシステム２００のレイアウトでありうる。
【００８８】
レーザアブレーションシステム３０２は、被加工物（図示せず）を内包するよう構成された空間３０４を有する。安全境界物３０６が空間３０４を取り囲んでいる。安全境界物３０６は、オペレータの進入を制限するよう構成される。安全境界物３０６は光透過性である。
【００８９】
キャリッジ３０８は、空間３０４内にレーザアブレーションのための作業環境を作り出すよう構成される。キャリッジ３０８が被加工物に対してクランプされている時に、作業環境はキャリッジ３０８に内包される。キャリッジ３０８は、空間３０４内で被加工物に対して動くよう構成される。キャリッジ３０８は、空間３０４内で方向３１０に動く。キャリッジ３０８はレーザ筐体３１２を備える。キャリッジ３０８のレーザ筐体３１２は、向かい合った２つの半体（第１半体３１４と第２半体３１６）を備える。
【００９０】
移動システム３１８は、レーザアブレーションシステム３０２の空間３０４内へと被加工物を動かすよう構成される。図示しているように、移動システム３１８はモノレール３２０である。第１半体３１４と第２半体３１６は、モノレール３２０の両側に位置付けられる。
【００９１】
図示しているように、オペレータステーション３２２は、安全境界物３０６の外部に位置付けられる。一部の実施例では、キャリッジ３０８に動作可能に接続された複数のシステムも、安全境界物３０６の外部に位置付けられうる。一部の実施例では、電気、空圧、又はその他のユーティリティといったユーティリティが、安全境界物３０６の外部に位置付けられる。
【００９２】
図示しているように、廃出物抽出システム３２４は部分的に安全境界物３０６の外部に位置付けられる。図示しているように、取り出しダクト３２６が、キャリッジ３０８から分離器３２８へと排気流を導く。分かりやすくするために、廃出物抽出システム３２４の更なる構成要素は図示していない。
【００９３】
図示しているように、レーザ源３３０及びそれに関連する冷却器３３２は、安全境界物３０６の外部に位置付けられる。図示していないその他の一部の実施例では、レーザ源３３０はキャリッジ３０８に取り付けられる。
【００９４】
ここで図４を参照するに、例示的な一実施形態による、２つのレーザアブレーション加工ヘッドを有するレーザアブレーションシステムのキャリッジの上面図が例示されている。キャリッジ４００は、図１のキャリッジ１１６の物理的な一実行形態である。一部の実施例では、キャリッジ４００は図２のキャリッジ２０８と同じものでありうる。キャリッジ４００は、図３のキャリッジ３０８の一実行形態でありうる。
【００９５】
図示しているように、キャリッジ４００はレーザ筐体４０２を有する。この実施例では、レーザ筐体４０２は、単に図解目的のために、透明なものとして図示されている。この実施例では、レーザ筐体４０２は、レーザ筐体４０２の内部が見えるよう、透明なものとして図示されている。稼働中、レーザ筐体４０２は遮光であり、不透明である。
【００９６】
レーザ筐体４０２は、向かい合った２つの半体（第１半体４０４と第２半体４０６）を有する。第１半体４０４と第２半体４０６は、モノレール４０７の両側に位置付けられる。被加工物（図示せず）に対するレーザアブレーションの実施に先立って、第１半体４０４と第２半体４０６とが、モノレール４０７から懸架されている被加工物を密封する。
【００９７】
図示しているように、第１半体４０４の中にはレーザアブレーション加工ヘッド４０８が存在する。レーザアブレーション加工ヘッド４０８は、被加工物の第１の側にレーザアブレーションを実施する。図示しているように、第２半体４０６の中にはレーザアブレーション加工ヘッド４１０が存在する。レーザアブレーション加工ヘッド４１０は、被加工物の第２の側にレーザアブレーションを実施する。
【００９８】
第１半体４０４は、被加工物に対して再配置されるよう、軌道４１２に沿って進む。第２半体４０６は、被加工物に対して再配置されるよう、軌道４１４に沿って進む。
【００９９】
軌道４１２と軌道４１４の各々は、キャリッジ４００の各半体を、他方の半体とは無関係に、直線軸の移動範囲全体にわたって駆動させるための能力を、提供する。一部の実施例では、ユーティリティ（電力など）のケーブルが、軌道４１２及び軌道４１４を通って延在しうる。一部の実施例では、ユーティリティのケーブルは、電力ケーブル、通信ケーブル、冷却剤ライン、レーザファイバ、空圧ライン、水ライン、又はその他の任意の望ましい種類のリソースのうちの、少なくとも１つを含みうる。上記の実施例では、軌道４１２及び軌道４１４は電力軌道と称されうる。
【０１００】
一部の実施例では、軌道４１２及び軌道４１４は、種々のユーティリティケーブルを互いから物理的に分離させうる。一部の実施例では、軌道４１２及び軌道４１４は、電力ケーブル、通信ケーブル、冷却剤ライン、及びレーザファイバを、互いから物理的に分離させうる。一部の実施例では、軌道４１２及び軌道４１４は、電力ケーブル、通信ケーブル、冷却剤ライン、及びレーザファイバを、互いから最低２インチ、物理的に分離させる。
【０１０１】
ユーティリティケーブルは各々、個別の物理仕様を有する。一部の実施例では、軌道４１２及び軌道４１４では、各種のユーティリティケーブルの物理仕様が考慮されている。一実施例では、軌道４１２及び軌道４１４は各々、レーザファイバによって規定される最小曲げ半径限度を超える屈曲を妨げる。軌道４１２及び軌道４１４に通っているユーティリティケーブルは全て、工業製造標準に合致している。一実施例では、ユーティリティケーブルは、可撓性と評価されており（ｆｌｅｘ−ｒａｔｅｄ）、工業環境に適しており、絶縁されており、かつ不燃性である。
【０１０２】
キャリッジ４００の２つの半体は、全ての通常製造モードで、対になって機能する。一部の実施例では、キャリッジ４００の２つの半体（第１半体４０４と第２半体４０６）は、互いとは無関係に進むことが可能である。一部の実施例では、検査及び洗浄のためのアクセスを容易にするよう、第１半体４０４と第２半体４０６は被加工物に対して個別に可動である。
【０１０３】
ここで図５を参照するに、例示的な一実施形態による、レーザアブレーションシステムのキャリッジの等角図が例示されている。キャリッジ５００は、図１のキャリッジ１１６の物理的な一実行形態である。キャリッジ５００は、図２のキャリッジ２０８の一実行形態でありうる。キャリッジ５００は、図３のキャリッジ３０８の一実行形態でありうる。キャリッジ５００は、図４のキャリッジ４００の一実行形態でありうる。
【０１０４】
図示しているように、キャリッジ５００は、第１半体５０４と第２半体５０６とを有するレーザ筐体５０２を備える。図示しているように、レーザ筐体５０２は、レーザ筐体５０２に進入してメンテナンスを実施するための、オペレータアクセスドア５０８を有する。図示しているように、レーザ筐体５０２にはユーティリティ筐体５１０が取り付けられる。一部の実施例では、ユーティリティ筐体５１０は、レーザ筐体５０２の内部のレーザアブレーション加工ヘッド（図示せず）をサポートするための電気筐体である。
【０１０５】
一部の実施例では、第１半体５０４と第２半体５０６とは実質的に同じものである。上記の実施例では、第１半体５０４と第２半体５０６の各々はそれぞれ、１つのレーザアブレーション加工ヘッドを封入しうる。上記の実施例では、レーザアブレーション加工ヘッドの各々のためのサポート構造物が、レーザ筐体５０２の各半体に設けられる。
【０１０６】
その他の実施例では、レーザ筐体５０２は非対称である。一部の実施例では、キャリッジ５００が１つのレーザアブレーション加工ヘッドしか内包していないので、レーザ筐体５０２が非対称になる。上記の実施例では、レーザ筐体５０２の第１半体５０４と第２半体５０６との間で、サポート構造物（ユーティリティ筐体５１０など）が異なる。
【０１０７】
移動システム５１２は、レーザ筐体５０２の第１半体５０４及び第２半体５０６の構成要素の直線運動をもたらす。移動システム５１２は、第１半体５０４及び第２半体５０６の構成要素を、被加工物をクランプするよう、方向５１４に、被加工物に向けて又は被加工物から遠ざかるように動かす。
【０１０８】
ここで図６を参照するに、例示的な一実施形態による、キャリッジが被加工物にクランプされている時の、２つのレーザアブレーション加工ヘッドを有するレーザアブレーションシステムのキャリッジの正面図が例示されている。図６０２のレーザアブレーションシステム６００は、図１のレーザアブレーションシステム１０２の物理的な一実行形態である。図６０２は、図２のレーザアブレーションシステム２００内で作動するキャリッジ２０８の正面図でありうる。図６０２は、図３のフロアプラン３００に示しているレーザアブレーション３０２の正面図でありうる。一部の実施例では、キャリッジ６０４の図６０２は図４のキャリッジ４００の図となる。一部の実施例では、キャリッジ６０４の図６０２は図５のキャリッジ５００の図となる。
【０１０９】
図示しているように、安全境界物６０６が、レーザアブレーションシステム６００の空間６０７を取り囲んでいる。安全境界物６０６は遮光ではない。
【０１１０】
キャリッジ６０４は、被加工物にレーザアブレーションプロセスを実施するための作業環境を提供する。被加工物はモノレール６０８から懸架されている。キャリッジ６０４のクランプシステム６１０は、被加工物に対するレーザアブレーション及び密封のために被加工物を不動化して、レーザアブレーションプロセスによるレーザエネルギー又は廃出物の漏れを防止する。
【０１１１】
図６０２では、キャリッジ６０４は被加工物に対してクランプされている。図６０２では、キャリッジ６０４は、キャリッジ６０４内の作業環境の内部でレーザアブレーションが実施される際に、被加工物に対して静止したままである。
【０１１２】
ここで図７を参照するに、例示的な一実施形態による、キャリッジが開放状態にある時の、２つのレーザアブレーション加工ヘッドを有するレーザアブレーションシステムのキャリッジの正面図が例示されている。図７００は、「開放（ｏｐｅｎ）」位置、すなわち「非クランプ（ｕｎｃｌａｍｐｅｄ）」位置にある、図６のキャリッジ６０４の図である。
【０１１３】
図７００では、被加工物７０２が視認可能である。図７００では、図６のクランプシステム６１０は視認可能ではない。図７００では、クランプシステム６１０は、キャリッジ６０４が被加工物７０２に対して動きうるように、後退した状態である。
【０１１４】
一実施例では、図７００において、キャリッジ６０４は、被加工物７０２を再位置付けし、被加工物７０２の別の部分をクランプするために、ページから出入りするように動きうる。被加工物７０２を再位置付けし、被加工物７０２の別の部分をクランプすることによって、キャリッジ６０４は、被加工物７０２の端から端まで徐々に進みうる。
【０１１５】
別の実施例では、図７００において、被加工物７０２を空間６０７から取り出すために、被加工物７０２はページを出入りするように動かされうる。更に別の実施例では、図７００において、検査とメンテナンスの少なくとも一方を可能にするために、キャリッジ６０４の１つの半体が単独で動きうる。
【０１１６】
ここで図８を参照するに、例示的な一実施形態による、１つのレーザアブレーション加工ヘッドを有するレーザアブレーションシステムのキャリッジの内部の等角図が例示されている。キャリッジ８００は、図１のキャリッジ１１６の物理的な一実行形態である。キャリッジ８００は、図２のキャリッジ２０８の一実行形態でありうる。キャリッジ８００は、図３のキャリッジ３０８の一実行形態でありうる。キャリッジ８００は、図５のキャリッジ５００の一実行形態でありうる。キャリッジ８００は、図９のレーザアブレーションシステム９００のキャリッジ９０８とキャリッジ９１０のいずれかの、一実行形態でありうる。
【０１１７】
キャリッジ８００は、単一のレーザアブレーション加工ヘッドを有するキャリッジの物理的な一実行形態である。レーザアブレーション加工ヘッド８０２は、被加工物の処理される望ましい側に応じて、レーザ筐体８０６の第１半体８０４とレーザ筐体８０６の第２半体８０８のいずれかの中へと動く。
【０１１８】
ここで図９を参照するに、例示的な一実施形態による、２つのキャリッジを有するレーザアブレーションシステムの等角図が例示されている。レーザアブレーションシステム９００は、図１のレーザアブレーションシステム１０２の物理的な一実行形態である。レーザアブレーションシステム９００は、被加工物９０６を内包するよう構成された空間９０４を取り囲んでいる安全境界物９０２と、空間９０４内にレーザアブレーションのための作業環境を作り出すよう構成されたキャリッジ９０８と、廃出物抽出システムとを備える。
【０１１９】
空間９０４は、被加工物９０６を保持するのに十分なほど大きいことによって被加工物９０６を内包するよう、構成される。更に、空間９０４は、被加工物９０６に加えてキャリッジお９０８及びキャリッジ９１０を内包するのに十分なほど大きい。一部の実施例では、キャリッジ９１０は第２キャリッジと称されうる。
【０１２０】
安全境界物９０２は、オペレータの進入を制限するよう構成される。図示しているように、安全境界９０２は、レーザアブレーションプロセス中のオペレータ９１２による空間９０４への進入を制限するよう、構成される。安全境界物９０２は光透過性である。安全境界物９０２は、レーザ放出を制限するものではない。
【０１２１】
キャリッジ９０８は、空間９０４内で被加工物９０６に対して動くよう構成される。キャリッジ９１０は、空間９０４内で被加工物９０６に対して動くよう構成される。
【０１２２】
キャリッジ９０８とキャリッジ９１０の各々は、クランプシステムと、遮光レーザ筐体と、レーザ筐体内のレーザアブレーション加工ヘッドとを備える。クランプシステムは、被加工物９０６をクランプし、かつ被加工物９０６の一部分を密封するよう構成される。キャリッジ９０８とキャリッジ９１０の両方が被加工物９０６を同時に加工する場合、キャリッジ９０８の対応クランプシステムが被加工物９０６の第１部分を密封する一方、キャリッジ９１０の対応クランプシステムが被加工物９０６の第２部分を密封する。一部の実施例では、キャリッジ９０８とキャリッジ９１０は、実質的に同時に、別々の被加工物を加工することもある。各クランプシステムは、レーザ放出を遮断するための遮光密封を作り出し、かつ、廃出物の漏れを防止するための負の圧力差を作り出すよう、構成される。
【０１２３】
図示していないが、レーザアブレーションシステム９００は、キャリッジ９０８及びキャリッジ９１０の内部から廃出物を除去するよう構成された、廃出物抽出システムも備える。この廃出物抽出システムは、空間９０４の外部で、空間９０４の内部で、又はこの２つの何らかの組み合わせにおいて、構成要素を内包しうる。
【０１２４】
ここで図１０を参照するに、例示的な一実施形態による、エアナイフによって発生するキャリッジ内の代表的な気流の断面図が例示されている。図１０００は、図１のキャリッジ１１６を切った断面図の物理的描写である。図１０００は、図１のエアナイフ１６２によって発生する気流の断面図の物理的描写である。
【０１２５】
図１０００は、誘導された気流によって発生する、図２のキャリッジ２０８内の気流の断面図でありうる。図１０００は、図４のキャリッジ４００内の気流の断面図でありうる。図１０００は、図５のキャリッジ５００内の気流の断面図でありうる。図１０００は、図８のキャリッジ８００内の気流の断面図でありうる。図１０００は、図９のキャリッジ９０８とキャリッジ９１０のいずれかの中の気流の断面図でありうる。
【０１２６】
図１０００では、プラズマプルームの迅速な除去を確実にするために、被加工物の加工面の端から端まで、空気が導かれる。図示しているように、吸入空気を増幅させ、下向き方向１００４に誘導する層流１００２を、エアナイフが作り出す。層流１００２は、廃出物を排気配管に向けて導く。層流１００２は、キャリッジ１００６内のいくつかのレーザアブレーション加工ヘッドから遠ざけるように、廃出物を導く。層流１００２は更に、被加工物の表面から残留廃出物を除去する。
【０１２７】
ここで図１１を参照するに、例示的な一実施形態による、アブレーション加工ヘッド付近のエアノズルによって発生する、キャリッジ内の気流の断面図が例示されている。図１１００は、図１のキャリッジ１１６を切った断面図の物理的描写である。図１１００は、図１の圧縮空気ノズル１６４によって発生する気流の断面図の物理的描写である。
【０１２８】
図１１００は、図２のキャリッジ２０８内の気流の断面図でありうる。図１１００は、図４のキャリッジ４００内の気流の断面図でありうる。図１１００は、図５のキャリッジ５００内の気流の断面図でありうる。図１１００は、図８のキャリッジ８００内の気流の断面図でありうる。図１１００は、図９のキャリッジ９０８とキャリッジ９１０のいずれかの中の気流の断面図でありうる。
【０１２９】
図１１００では、気流１１０２は、被加工物上のアブレーション部位に向かって導かれる。図１１００では、気流１１０２は、レーザアブレーション加工ヘッド（例えば図１のレーザアブレーション加工ヘッド１２２）の視界に向かって導かれる。気流１１０２は、レーザアブレーションの後に廃出物が被加工物上に残留することを防止する。気流１１０２は、気流１１０２がレーザアブレーション加工ヘッドに対する更なる汚染を作り出さないように、構成される。
【０１３０】
図２〜図１１に示している種々の構成要素は、図１の構成要素と組み合わされうるか、図１の構成要素と共に使用されうるか、又は、この２つの組み合わせでありうる。加えて、図２〜図１１の構成要素の一部は、図１にブロック形式で示している構成要素が、物理的構造物としてどのように実装されうるかについての実施例でありうる。
【０１３１】
ここで図１２を参照するに、例示的な一実施形態による、可動キャリッジ内でレーザアブレーションを実施するための方法のフロー図が例示されている。方法１２００は、図１のレーザアブレーションシステム１０２を使用して実施されうる。方法１２００は、図２のレーザアブレーションシステム２００を使用して実施されうる。方法１２００は、図９のレーザアブレーションシステム９００を使用して実装されうる。
【０１３２】
方法１２００は、レーザアブレーションシステムのキャリッジであって、レーザ筐体と、レーザ筐体内のレーザアブレーション加工ヘッドとを備えるキャリッジを、レーザアブレーションシステムの空間内で被加工物に対して動かす（工程１２０２）。方法１２００は、キャリッジのクランプシステムを使用して、被加工物をクランプする（工程１２０４）。一部の実施例では、被加工物をクランプすることは、レーザアブレーション加工ヘッドによるレーザアブレーションのために、被加工物を不動化することを含む（工程１２０５）。
【０１３３】
方法１２００は、キャリッジのクランプシステムを使用してキャリッジに被加工物を密封させる（工程１２０６）。一部の実施例では、キャリッジのクランプシステムを使用してキャリッジに被加工物を密封させることは、レーザ発光を遮断するための遮光密封を作り出すこと、及び、廃出物の漏れを防止するための負の圧力差を作り出すことを含む（工程１２０７）。
【０１３４】
方法１２００は、レーザアブレーションシステムの、レーザアブレーション加工ヘッドとレーザアブレーション加工ヘッドに動作可能に接続されているパルスレーザ源とを使用して、被加工物にアブレーションパターンを実行する（工程１２０８）。方法１２００は、アブレーションパターンを実行している間に、レーザアブレーションシステムの廃出物抽出システムを使用して廃出物を抽出する（工程１２１０）。
【０１３５】
一部の実施例では、方法１２００は更に、被加工物の表面の端から端まで、空気を連続的に流す（工程１２１２）。上記の実施例では、この連続気流が、レーザアブレーションプロセスから廃出物抽出システムに向けて、廃出物を導く。一部の実施例では、連続気流は廃出物を下向きに導く。
【０１３６】
一部の実施例では、方法１２００は、圧縮空気ノズルを使用して、アブレーション部位に空気を導くこと（工程１２１４）を更に含む。アブレーション部位に空気を導くことによって、廃出物が、レーザアブレーション加工ヘッドから遠ざかるように導かれる。
【０１３７】
図示している種々の実施形態におけるフロー図及びブロック図は、例示的な一実施形態における装置及び方法の、いくつかの可能な実行形態のアーキテクチャ、機能性、及び動作を示している。これに関し、フロー図又はブロック図内の各ブロックは、１つの工程又はステップの、モジュール、セグメント、機能、及び／又は部分を表わしていることがある。
【０１３８】
例示的な一実施形態の、いくつかの代替的な実行形態では、ブロックに記載された一又は複数の機能が、図中に記載されている順序を逸脱して行われることがある。例えば、場合によっては、連続して図示されている２つのブロックが実質的に同時に実行されること、又は、関連機能に応じて、ブロックが時に逆順に実施されることもありうる。また、フロー図又はブロック図に示されているブロックに加えて、他のブロックが追加されることもある。
【０１３９】
一部の実施例では、方法１２００の全てのブロックが実施されるわけではない。例えば、場合によっては、空気は、工程１２１２における場合のように被加工物の表面の端から端まで連続的に流されるわけではない。一部の実施例では、空気は、非連続方式で、表面の端から端まで流れる。
【０１４０】
この明細書で説明しているシステムは、正確な形状寸法で、アルミニウムの航空宇宙部品からコーティング（耐食仕上げ剤など）を除去して、アースボンド接触領域を作り出すために、レーザを使用するものである。この明細書で説明しているシステムは、正確な形状寸法でコーティング（腐食防止コーティングなど）を除去するために、パルスレーザを使用する。一部の実施例では、システムは、アースボンド接点を作り出すという目的のために、コーティングを除去しうる。
【０１４１】
一部の実施例では、個々の部品は、頭上モノレールシステムによって、自由懸架の状態で吊り下げられる。２つの位置付け器を有するレーザ筐体が、部品の長さ全体にわたって平行移動し、アブレーションプロセスを実行するためにプログラムされた場所で停止する。ソフトクランプシステムが、部品を不動化し、レーザ発光を遮断し、かつ、アブレーションされた廃出物を封じ込める。部品のキーフィーチャを位置特定し、次いで各位置付け器を精密に位置合わせするために、マシンビジョンが使用される。レーザ光学素子をスキャンすることにより下塗り剤がアブレーションされると同時に、廃出物及びガス状体は、下向気流によって押し流される。分離器サイクロンとガス状体抽出システムが、デブリとガス状体を捕捉する。カメラシステムは、次の場所に動く前に各パターンの製造品質保証（ＱＡ）検査を実施する。レーザ筐体は、被加工物を密封し、機械的安定化と、レーザ光及び生成された廃出物を封じ込めるための物理バリアとを提供する。
【０１４２】
更に、本開示は以下の条項による実施形態を含む。
【０１４３】
条項１．
被加工物（１０６）を内包するよう構成された空間（１１４）と、
空間（１１４）内で被加工物（１０６）に対して動くよう構成されたキャリッジ（１１６）であって、
被加工物（１０６）をクランプし、かつ被加工物（１０６）の一部分（１２４）を密封するよう構成された、クランプシステム（１１８）、
レーザ筐体（１２０）、及び、
レーザ筐体（１２０）内のレーザアブレーション加工ヘッド（１２２）を備える、キャリッジ（１１６）とを備える、レーザアブレーションシステム（１０２）。
【０１４４】
条項２．
レーザアブレーションシステム（１０２）の空間（１１４）内へと被加工物（１０６）を動かすよう構成された移動システム（１４０）を更に備える、条項１に記載のレーザアブレーションシステム（１０２）。
【０１４５】
条項３．移動システム（１４０）がモノレール（１４２）であり、被加工物（１０６）がモノレール（１４２）から懸架され、クランプシステム（１１８）が、レーザアブレーション加工ヘッド（１２２）によるレーザアブレーションのために被加工物（１０６）を不動化するよう構成されている、条項２に記載のレーザアブレーションシステム（１０２）。
【０１４６】
条項４．
空間（１１４）の境界（１８０）を取り囲んでいる安全フェンス（１７８）を更に備える、条項１に記載のレーザアブレーションシステム（１０２）。
【０１４７】
条項５．
安全フェンス（１７８）の外部に位置付けられたオペレータステーション（１７０）を更に備える、条項４に記載のレーザアブレーションシステム（１０２）。
【０１４８】
条項６．キャリッジ（１１６）のレーザ筐体（１２０）が向かい合った２つの半体（１３４、１３６）を備える、条項１に記載のレーザアブレーションシステム（１０２）。
【０１４９】
条項７．クランプシステム（１１８）が、レーザ放出を遮断するための遮光密封（１２６）を作り出し、かつ、廃出物（１３０）の漏れを防止するための負の圧力差（１２８）を作り出すよう構成されている、条項１に記載のレーザアブレーションシステム（１０２）。
【０１５０】
条項８．キャリッジ（１１６）が、被加工物（１０６）の端から端までにわたる空気の層流（１６６）を作り出すよう構成された気流システム（１６０）を更に備え、気流システム（１６０）が、廃出物（１３０）を廃出物抽出システム（１４４）に向けて動かすよう構成されている、条項１に記載のレーザアブレーションシステム（１０２）。
【０１５１】
条項９．キャリッジ（１１６）が、第２レーザアブレーション加工ヘッド（１３８）を更に備える、条項１に記載のレーザアブレーションシステム（１０２）。
【０１５２】
条項１０．
空間（１１４、９０４）内で被加工物（１０６、９０６）に対して動くよう構成された第２キャリッジ（９１０）であって、
被加工物（１０６、９０６）をクランプし、かつ被加工物（１０６、９０６）を密封するよう構成された、第２クランプシステムと、
第２レーザ筐体と、
第２レーザ筐体内の第２レーザアブレーション加工ヘッドとを備える、第２キャリッジ（９１０）を更に備える、条項１に記載のレーザアブレーションシステム（１０２）。
【０１５３】
条項１１．
レーザアブレーション加工ヘッド（１２２）に動作可能に接続されたパルスレーザ源（１７７）と、
空間（１１４）の外部に位置付けられている廃出物抽出システム（１４４）とを更に備える、条項１に記載のレーザアブレーションシステム（１０２）。
【０１５４】
条項１２．
レーザアブレーションシステム（１０２）のキャリッジ（１１６）であって、レーザ筐体（１２０）と、レーザ筐体（１２０）内のレーザアブレーション加工ヘッド（１２２）とを備えるキャリッジ（１１６）を、レーザアブレーションシステム（１０２）の空間（１１４）内で被加工物（１０６）に対して動かすこと（１２０２）と、
キャリッジ（１１６）のクランプシステム（１１８）を使用して被加工物（１０６）をクランプすること（１２０４）と、
キャリッジ（１１６）のクランプシステム（１１８）を使用してキャリッジ（１１６）に被加工物（１０６）を密封させること（１２０６）と、
レーザアブレーションシステム（１０２）の、レーザアブレーション加工ヘッド（１２２）と、レーザアブレーション加工ヘッド（１２２）に動作可能に接続されているパルスレーザ源（１７７）とを使用して、被加工物（１０６）にアブレーションパターンを実行すること（１２０８）と、
アブレーションパターンを実行している間に、レーザアブレーションシステム（１０２）の廃出物抽出システム（１４４）を使用して廃出物（１３０）を抽出すること（１２１０）とを含む、方法。
【０１５５】
条項１３．
被加工物（１０６）の表面（１１０）の端から端まで、空気を連続的に流すこと（１２１２）を更に含む、条項１２に記載の方法。
【０１５６】
条項１４．
圧縮空気ノズル（１６４）を使用して、アブレーション部位に空気を導くこと（１２１４）を更に含む、条項１３に記載の方法。
【０１５７】
条項１５．被加工物（１０６）をクランプすることが、
レーザアブレーション加工ヘッド（１２２）によるレーザアブレーションのために、被加工物（１０６）を不動化することを含む、条項１２に記載の方法。
【０１５８】
条項１６．キャリッジ（１１６）のクランプシステム（１１８）を使用してキャリッジ（１１６）に被加工物（１０６）を密封させることが、
レーザ放出を遮断するための遮光密封（１２６）を作り出すこと（１２０７）と、
廃出物（１３０）の漏れを防止するための負の圧力差（１２８）を作り出すこととを含む、条項１２に記載の方法。
【０１５９】
条項１７．
被加工物（１０６）よりも小さいレーザアブレーションのための作業環境（１３２）を作り出すよう構成され、かつ被加工物（１０６）に対して動くよう構成されている、キャリッジ（１１６）であって、
被加工物（１０６）の一部分（１２４）を密封するよう構成されたクランプシステム（１１８）であって、被加工物（１０６）を固定し、レーザ放出を遮断するための遮光密封（１２６）を作り出し、かつ、廃出物（１３０）の漏れを防止するための負の圧力差（１２８）を作り出すよう構成されている、クランプシステム（１１８）、
遮光レーザ筐体（１２０）、及び、
レーザ筐体（１２０）内のレーザアブレーション加工ヘッド（１２２）を備える、キャリッジ（１１６）と、
レーザ筐体（１２０）の内部から廃出物（１３０）を除去するよう構成された、廃出物抽出システム（１４４）とを備える、レーザアブレーションシステム（１０２）。
【０１６０】
条項１８．キャリッジ（１１６）が、第２レーザアブレーション加工ヘッド（１３８）を更に備える、条項１７に記載のレーザアブレーションシステム（１０２）。
【０１６１】
条項１９．キャリッジ（１１６）のレーザ筐体（１２０）が、向かい合った２つの半体（１３４、１３６）を備える、条項１７に記載のレーザアブレーションシステム（１０２）。
【０１６２】
種々の例示的な実施形態の説明は、例示及び説明を目的として提示されており、網羅的であること、又は開示された形態の実施形態に限定することを、意図するものではない。当業者には、多くの修正例及び変形例が自明となろう。更に、種々の例示的な実施形態は、それ以外の例示的な実施形態と比較して、異なる特徴を提供しうる。選択された一又は複数の実施形態は、実施形態の原理と実際の応用を最もよく説明するため、及び、他の当業者が、様々な修正例を伴う様々な実施形態の開示内容は想定される特定の用途に適していると理解することを可能にするために、選ばれ、かつ説明されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019111581.tif 000008
【図８】
2019111581.tif 000009
【図９】
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【図１０】
2019111581.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【外国語明細書】
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