レーザクリーニングのご紹介©2020 NIPPON STEEL TEXENG.CO.,LTD. All Rights Reserved.

目次
レーザクリーニングのご紹介
１）レーザクリーニングとは？
２）レーザクリーニングの特性
３）ロボットによるレーザ下地処理の自動化技術
４）ＴＥＸのレーザクリーニングの適用開発と性能評価©2020 NIPPON STEEL TEXENG.CO.,LTD. All Rights Reserved.

１.レーザクリーニングとは？
レーザクリーニング

環境

ショットブラスト

騒音

低い

高い

粉塵

極めて少ない多い

廃棄物

極めて少ない多い

有効な使用方法

狭隘部

広範囲、大量複雑、立体的

比較的平坦

レーザクリーニングとは：レーザ光を除去対象物に照射することによって、物質の蒸発及び衝撃圧力を利用して、除去対象物を母材表面から剥離する

レーザ光
熱エネルギー（溶融～揮散）

剥離する層

ショット材

剥離する層

基材

環境（騒音・粉塵・廃棄物）
大 ショットブラスト＞レーザクリーニング

基材

剥離機構 概念図
剥離層、ショット材の飛散衝撃・破壊
剥離層の蒸発・昇華
基材

基材

使用方法
ショットブラスト：単純形状、大量処理
レーザクリーニング：複雑形状や狙い打ち、複数形状の混在
レーザクリーニングの用途
・酸化皮膜の除去
・表層部付着物の除去
・基材のバリなどの除去
・加熱処理©2020 NIPPON STEEL TEXENG.CO.,LTD. All Rights Reserved.など
1２.レーザクリーニングの特性
レーザクリーニング

ショットブラスト

SS400材のブラスト

パルスレーザ
錆の残り

昇華・蒸発
熱的影響
除去する層
及び汚染物質除去する深さは、照射エネルギー量および照射回数で制御可能

深く除去された箇所

除去層の残り・食い込み

基材の欠落

熱
基材

レーザクリーニングによる除去は、基材表面が清浄になる（非接触）基材

ショット玉の基材への食い込み・ショットブラストは、均一な平面にすることはできない・ショットブラスト機は、研磨材・除去された物質を循環して吹付けているため、清浄面にはならない©2020 NIPPON STEEL TEXENG.CO.,LTD. All Rights Reserved.

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３.ロボットによるレーザ下地処理の自動化技術＜目的＞
構造物の塗装、補強部材接着などの下地処理をロボットで自動形状倣いするレーザクリーニングで行う。

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3３-１.下地処理作業の自動化

現状の処理方法：
ショットブラスト／グラインダー作業（手動）／その他

現状の問題点：●コスト●劣悪な作業環境 ●品質のバラつき◇騒音◇作業者による品質差◇廃棄物処理◇振動◇官能的な指標◇飛散防止設備◇粉塵◇部位毎の品質制御が困難 ◇現場の清掃©2020 NIPPON STEEL TEXENG.CO.,LTD. All Rights Reserved.

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３-２.下地処理作業の自動化

新処理方法：
ロボットによるレーザ下地処理の自動化

自動化による効果：◎作業環境 騒音、振動、粉塵◎廃棄物 研磨材、除去物質◎品質 作業者、官能的指標、部位◎生産性 人的工数・作業時間◎コスト 廃棄物、飛散防止、現場清掃◎省スペース 設備・付帯設備◎省力 設備運転・管理・段取り◎CO2排出 地球温暖化、CO2税◎省エネルギー 電力消費
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３-3.レーザクリーニングの課題

レーザクリーニングの課題
下地処理の課題：
品質：●下地の状態（素材、錆等）、複雑形状でクリーニング条件が異なる●人による処理のバラつき（労働環境、使用方法、目視検査）

コストの課題：● 処理能力 大 ライン設置ブラスト設備＞＞レーザクリーナー● 処理工具の費用

大 レーザクリーナー＞＞手動工具©2020 NIPPON STEEL TEXENG.CO.,LTD. All Rights Reserved.

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３-4.TEXの提案する付加価値：レーザクリーニング制御を提案.レーザクリーニングの特性 その２
レーザ照射のイメージ図
パルスレーザ光レンズ

パルスレーザ光レンズ

焦点位置制御で、スポット径・エネルギー密度を制御
エネルギー密度低エネルギー密度高パルスレーザ照射１回のスポット（例：約１００μm）

５０μm

レーザ照射位置制御（粗密）照射スポットの径・位置で与えるエネルギー密度を制御©2020 NIPPON STEEL TEXENG.CO.,LTD. All Rights Reserved.

7３-５.自動化のための技術

課題

必要技術

対応方法

表面加工の対応(作業環境改善)

レーザクリーナの活用(機械加工の排除)

レーザクリーニングの条件最適

不定形・不特定の形状への対応

画像処理による形状認識

手動作業からの脱却

ロボットによる自動化

3次元測定データによるロボット倣い制御

処理品質への対応

状態モニタリング

クリーニング品質制御©2020 NIPPON STEEL TEXENG.CO.,LTD. All Rights Reserved.

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３-６.レーザ下地処理自動化システム

対象ワークの3D形状測定結果に基づき、ロボットを倣い動作させる©2020 NIPPON STEEL TEXENG.CO.,LTD. All Rights Reserved.

9３-７.自動レーザ下地処理©2020 NIPPON STEEL TEXENG.CO.,LTD. All Rights Reserved.

10３-８.３Ｄ局面倣い制御©2020 NIPPON STEEL TEXENG.CO.,LTD. All Rights Reserved.

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４.ＴＥＸのレーザクリーニングの適用開発と性能評価
レーザクリーニングの効果を活かし、産業界への適用を探索する
複数の適用先が想定されるが、以下に一例を紹介

４-１.適用先として塗装下地処理を想定した評価実施●母材として 熱延鋼鈑(黒皮)、塗装はエポキシ系塗料（JISK5551B種）を使用
・ 黒皮除去条件の探索と評価（未処理、ブラスト、レーザー照射水準）
・ 塗装被膜の付着性・腐食耐久性評価（付着性（プルオフ法）、サイクル腐食試験）©2020 NIPPON STEEL TEXENG.CO.,LTD. All Rights Reserved.

12４-２.ＴＥＸでの評価事例
一般構造用圧延鋼材（SS400）の黒皮を処理し、試験した結果の一例を以下に示す。
塗装工程：素材/JIS K 5551 B種 60μm

１.塗膜付着力JIS K 5600-5-7 プルオフ法

２.クロスカット部からの塗膜のふくれ幅

レーザ送り速度：50，100µm/パルス

CCT120サイクル

レーザ送り速度：50，100µm/パルス

ショットブラストとレーザ処理は、塗膜付着力と腐食耐久性が同等レベル©2020 NIPPON STEEL TEXENG.CO.,LTD. All Rights Reserved.

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４-３.ＴＥＸでの評価事例（試験板）
初期付着力試験

CCT試験及びCCT後の付着力試験©2020 NIPPON STEEL TEXENG.CO.,LTD. All Rights Reserved.

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