ES2921237T3 - Dispositivo de granallado por láser y procedimientos de granallado por láser - Google Patents

Abstract

Según una realización, un aparato de procesamiento de peening láser incluye: un oscilador láser; y una boquilla. El oscilador láser oscila una luz láser. La boquilla enfoca la luz del láser e irradia una superficie a procesar de una pieza de trabajo con la luz láser enfocada mientras fluye un líquido hacia la superficie a procesar. Una parte de alisado que enderiza un flujo del líquido se elimina sobre la boquilla. Además, según una realización, un método de procesamiento de peening láser incluye: oscilar una luz láser; fabricar un producto o un semiproducto enfocando la luz del láser e irradiando una superficie para ser procesada de una pieza de trabajo con la luz láser enfocada hacia mientras fluye un líquido en la superficie; y enderezar el líquido usando una estructura de alisado. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo de granallado por láser y procedimientos de granallado por láser

CAMPO

Las realizaciones descritas en el presente documento se refieren, en general, a un aparato de procesamiento de granallado por láser y a procedimientos de procesamiento de granallado por láser.

ANTECEDENTES

De manera convencional, el procesamiento de granallado por láser se conoce como un procedimiento para modificar la propiedad de la superficie de un objeto mediante la generación de una tensión residual en la superficie del objeto (por ejemplo, véase la publicación de Solicitud de Patente japonesa JP2008-238260 A, la publicación de Solicitud de Patente japonesa JP 2006-137998 A y la publicación de Solicitud de Patente japonesa JP 2008-049367 A). El procesamiento de granallado por láser se realiza mediante la irradiación de una superficie a procesar de una pieza de trabajo con un rayo láser enfocado, en un estado en el que la superficie a procesar está cubierta con líquido. Cuando se irradia un rayo láser enfocado sobre una superficie a procesar de una pieza de trabajo cubierta con líquido, el plasma generado por la irradiación del rayo láser puede quedar confinado en el líquido. Como resultado, se aplica la presión de una onda de choque a la superficie a procesar. De este modo, se puede hacer que la tensión de compresión generada en el interior de la pieza de trabajo permanezca como tensión residual.

Es importante suprimir la generación de burbujas de aire en el líquido en el procesamiento de granallado por láser. Esto se debe a que la energía de un rayo láser que llega a una superficie a procesar se atenúa debido a las burbujas de aire. Por lo tanto, se ha sugerido una técnica que prepara una válvula en una tubería para suministrar líquido para el granallado por láser, con el fin de eliminar las burbujas de aire del líquido mediante la válvula. Además, también se ha propuesto una técnica para controlar la velocidad del flujo y el caudal de líquido, de modo que se pueda inhibir la generación de burbujas de aire debidas a la cavitación.

Sin embargo, la perturbación en un flujo de líquido que ha sido inyectado desde una boquilla hacia una superficie a procesar hace que entre aire en el flujo de líquido y genere burbujas de aire. Cuando se generan burbujas de aire en la trayectoria óptica del láser, la luz láser se refleja de manera irregular en las burbujas de aire, y es posible que no se obtenga la energía de irradiación suficiente del láser. Es decir, existe el problema de que la trayectoria óptica de un rayo láser se interrumpe debido a las burbujas de aire, y la energía del rayo láser se atenúa. En este caso, el procesamiento de granallado por láser no se puede realizar con la energía estrictamente establecida de un rayo láser. Como resultado, en ocasiones no se puede proporcionar el efecto suficiente mediante granallado por láser, a una pieza que se va a procesar.

En consecuencia, un objetivo de la presente invención es reducir la atenuación de la energía de un rayo láser debido a las burbujas de aire en el procesamiento de granallado por láser.

El documento US 2016/333433 A1 (base para el preámbulo de las reivindicaciones 1,7 y 8) da a conocer un dispositivo de suministro que puede ser utilizado en una operación de granallado por láser que emite un flujo de fluido en columna, que contiene un haz de energía electromagnética, comprendiendo el dispositivo de suministro una salida de fluido que incluye una entrada curvada, un zona cónica y una sección recta.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN

Según la presente invención, un aparato de procesamiento de granallado por láser está definido en la reivindicación 1, que incluye un oscilador láser y una boquilla. El oscilador láser hace oscilar una luz láser. La boquilla enfoca la luz láser e irradia una superficie a procesar de una pieza de trabajo con la luz láser enfocada, mientras hace que un líquido fluya hacia la superficie a procesar. Una parte de enderezamiento, que endereza el flujo del líquido, está dispuesta en la boquilla.

Además, según la presente invención, un procedimiento de procesamiento de granallado por láser que utiliza dicho aparato está definido en la reivindicación 7, y un procedimiento de procesamiento de granallado por láser está definido en la reivindicación 8, que incluye: hacer oscilar una luz láser;

fabricar un producto o un semiproducto enfocando la luz láser e irradiando una superficie a procesar de una pieza de trabajo con la luz láser enfocada, mientras se hace fluir un líquido sobre la superficie; y enderezar el líquido utilizando una estructura de enderezamiento.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

En los dibujos adjuntos:

La figura 1 es una vista que muestra una estructura de un aparato de procesamiento de granallado por láser, según la primera realización de la presente invención;

la figura 2 es una vista longitudinal parcial, en sección, que muestra un ejemplo de la primera estructura detallada de la pieza de enderezamiento mostrada en la figura 1;

la figura 3 es una vista longitudinal parcial, en sección, que muestra un ejemplo de la segunda estructura detallada de la pieza de enderezamiento mostrada en la figura 1;

la figura 4 es una vista longitudinal parcial, en sección, que muestra un ejemplo de la tercera estructura detallada de la parte de enderezamiento mostrada en la figura 1;

la figura 5 es una vista inferior de la paleta de enderezamiento mostrada en la figura 2 a la figura 4;

la figura 6 es una vista desde abajo de un ejemplo comparativo con la paleta de enderezamiento mostrada en la figura 5;

la figura 7 es una vista que muestra una estructura de un aparato de procesamiento de granallado por láser, según la segunda realización de la presente invención;

la figura 8 muestra el procedimiento convencional de procesamiento de granallado por láser; y

la figura 9 es una vista que muestra una estructura de una modificación del aparato de procesamiento de granallado por láser, en la segunda realización mostrada en la figura 7.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

Un aparato de procesamiento de granallado por láser y un procedimiento de procesamiento de granallado por láser según las realizaciones de la presente invención, se describirán haciendo referencia a los dibujos adjuntos.

(Primera Realización)

(Estructura y función)

La figura 1 es una vista que muestra una estructura de un aparato de procesamiento de granallado por láser, según la primera realización de la presente invención.

Un aparato de procesamiento de granallado por láser 1 realiza un procesamiento de granallado por láser sobre una superficie a procesar de una pieza de trabajo W realizada de un metal o similar, emitiendo un rayo láser hacia la superficie mientras hace que un líquido L deseado, tal como agua, fluya sobre la superficie. El procesamiento de granallado por láser consiste en aplicar la presión de una onda de choque sobre una superficie a procesar de la pieza de trabajo W, mediante la irradiación de la superficie a procesar de la pieza de trabajo W con un rayo láser enfocado en un estado en el que el líquido L se adhiere a la superficie a procesar de la pieza de trabajo W. El procesamiento de granallado por láser hace posible aplicar una tensión residual de compresión sobre una superficie a procesar de la pieza de trabajo W, como fuerza de reacción, mediante la presión de una onda de choque. Cuando se aplica una tensión residual de compresión a una superficie a procesar de la pieza de trabajo W, la tensión residual de compresión formada puede limitar la generación de una grieta en la superficie a procesar. De este modo, se pueden mejorar las características de fatiga de la pieza de trabajo W.

El aparato de procesamiento de granallado por láser 1 puede estar compuesto por un oscilador láser 2, una boquilla 3, un sistema de suministro de líquido 4 y una estructura móvil 5, tal como se ejemplifica en la figura 1.

El oscilador láser 2 es un dispositivo que hace oscilar una luz láser para irradiar la boquilla 3 con la luz láser que se hace oscilar. Se puede preparar un sistema óptico deseado, tal como un filtro de ruido, entre el oscilador láser 2 y la boquilla 3. Ejemplos habituales de luz láser para el procesamiento de granallado por láser incluyen luz láser de pulso YAG.

La boquilla 3 está configurada para condensar una luz láser y emitir la luz láser hacia una superficie a procesar de la pieza de trabajo W, haciendo que el líquido L fluya, para el procesamiento de granallado por láser, hacia la superficie a procesar. La boquilla 3 puede estar compuesta por una lente de condensación 7, un elemento óptico 8 y un depósito de líquido 9.

La lente de condensación 7 es un elemento óptico para introducir y condensar una luz láser emitida por el oscilador láser 2. Por lo tanto, la lente de condensación 7 está dispuesta para estar en el eje de la luz láser en el interior de una estructura cilíndrica para cubrir una luz láser emitida por el oscilador láser 2.

La boquilla 3 puede incluir el elemento óptico 8, además de la lente de condensación 7. El elemento óptico 8 cambia la dirección de avance de una luz láser, que transmite la lente de condensación 7, para irradiar una superficie a procesar de la pieza de trabajo W con la luz láser. La disposición del elemento óptico 8 que cambia la dirección de avance de una luz láser permite irradiar la luz láser sobre una dirección deseada.

En el ejemplo mostrado en la figura, está dispuesto como elemento óptico 8 un prisma que dobla el eje de la luz en ángulo recto. Un prisma es un poliedro realizado de un medio transparente, tal como vidrio o cristal, que tiene un índice de refracción que es diferente de cada índice de refracción en el lado de incidencia de la luz y el lado de salida de la luz. Por supuesto, se puede utilizar un espejo en lugar de un prisma. Alternativamente, se puede cambiar la dirección de avance de la luz láser utilizando una fibra óptica.

El depósito de líquido 9 es un recipiente para reservar y verter temporalmente el líquido L para el procesamiento de granallado por láser de la pieza de trabajo W. El depósito de líquido 9 tiene un orificio de suministro y un orificio de salida del líquido L para que el líquido L suministrado desde el orificio de suministro puede fluir hacia una superficie a procesar de la pieza de trabajo W desde el orificio de salida.

Además, el depósito de líquido 9 tiene una ventana de incidencia, de modo que una luz láser que transmitió la ventana de incidencia a través del elemento óptico 8 pueda ser emitida en la misma dirección que la dirección de salida del líquido L. Es decir, el orificio de salida del líquido L se duplica como la salida de la luz láser, y una superficie a procesar de la pieza de trabajo W es irradiada con la luz láser desde el orificio de salida del líquido L.

Por lo tanto, el eje de la luz láser tiene aproximadamente la misma dirección que la dirección de salida del líquido L. Específicamente, la boquilla 3 está configurada para realizar la irradiación con una luz láser mientras se vierte el líquido L, de tal manera que la dirección de salida del líquido L es igual a la dirección de irradiación de la luz láser. En consecuencia, la ventana de incidencia y el orificio de salida del depósito de líquido 9 están dispuestos de modo que puedan estar en el eje óptico de la luz láser.

Además, la disposición de los elementos ópticos 8, tal como un prisma, permite irradiar la luz láser mientras se hace fluir el líquido L de modo que la dirección de salida del líquido L y la dirección de irradiación de la luz láser sean cada una verticalmente hacia abajo. En este caso, el líquido L puede ser inyectado aprovechando la gravedad, además de la presión del líquido. Cuando se hace que el líquido L fluya utilizando la gravedad, la presión del líquido para inyectar el líquido L puede ser ajustada a un nivel bajo. En dicho caso, el procesamiento de granallado por láser se puede realizar haciendo que los líquidos L, tal como agua, fluyan hacia una superficie a procesar de la pieza de trabajo W con una presión tan baja como de aproximadamente la presión del agua del grifo.

A continuación, se explicará un caso en el que se utiliza la presión del líquido para inyectar el líquido L desde la boquilla 3 de modo que el líquido L fluya hacia una superficie de la pieza de trabajo W a procesar. Por supuesto, se puede utilizar la gravedad principalmente para hacer que el líquido L fluya desde la boquilla 3 hacia una superficie a procesar de la pieza de trabajo W.

Es preferible establecer un tamaño del orificio de salida del líquido L mayor que el diámetro del haz de la luz láser. Esto se debe a que el diámetro de un flujo del líquido L se hace mayor que el diámetro del haz de la luz láser, de modo que la superficie a procesar de la pieza de trabajo W sea irradiada con la luz láser que transmite el interior del líquido L. Es decir, es preferible hacer que la luz láser se transmita al interior de una columna de líquido formada por un flujo del líquido L.

Por lo tanto, es importante formar un flujo estable del líquido L para mantener la energía de la luz láser. Idealmente, es importante formar una columna de líquido estable en la que no existan burbujas de aire en la trayectoria óptica de la luz láser. Esto se debe a que la luz láser se refleja de manera irregular en posibles burbujas de aire en una trayectoria óptica de la luz láser. Para evitar la generación de burbujas de aire en el líquido L, es eficaz evitar el arrastre de aire provocado por la turbulencia del flujo del líquido L. Es decir, es importante estabilizar el flujo del líquido L.

Por lo tanto, una parte de enderezamiento 10, para enderezar un flujo del líquido L está dispuesta en la punta de la boquilla 3. La parte de enderezamiento 10 puede estar compuesta por al menos una estructura cilíndrica 10A y una paleta de enderezamiento 10B. En un ejemplo mostrado en la figura 1, tanto la estructura cilíndrica 10A como la paleta de enderezamiento 10B están dispuestas en la punta de la boquilla 3, como parte de enderezamiento 10.

La figura 2 es una vista longitudinal parcial, en sección, que muestra un ejemplo de la primera estructura detallada de la parte de enderezamiento 10 mostrada en la figura 1. La figura 3 es una vista longitudinal parcial, en sección, que muestra un ejemplo de la segunda estructura detallada de la parte de enderezamiento 10, mostrada en la figura 1. La figura 4 es una vista longitudinal parcial, en sección, que muestra un ejemplo de la tercera estructura detallada de la parte de enderezamiento 10, mostrada en la figura 1. Además, la figura 5 es una vista inferior de la paleta de enderezamiento 10B mostrada en la figura 2 a la figura 4. La figura 6 es una vista inferior de un ejemplo comparativo con la paleta de enderezamiento 10B mostrada en la figura 5.

Las estructuras cilíndricas 10A, tal como se muestran en la figura 2 a la figura 4, fueron producidas experimentalmente y se realizó una prueba de verificación de un efecto de rectificación del líquido L. Específicamente, la estructura cilíndrica 10A que tiene un diámetro interior constante, tal como se muestra en la figura 2, la estructura cilíndrica 10A que tiene una parte superior cónica en el lado interior para que la salida del líquido L pueda aumentar gradualmente, tal como se muestra en la figura 3 y la estructura cilíndrica 10A que tiene una parte superior cónica en el lado interior para que la salida del líquido L se pueda reducir gradualmente, tal como se muestra en la figura 4, fueron producidas para pruebas, respectivamente.

Como resultado, se ha confirmado un efecto de rectificación satisfactorio del líquido L según la presente invención, cuando se dispone la paleta de enderezamiento 10B, de la cual una sección transversal de un espacio para hacer pasar el líquido L tenía forma de estrella, en la punta de la boquilla 3 tal como se muestra en la figura 5.

El sistema de suministro de líquido 4 suministra el líquido L, para el procesamiento de granallado por láser, al depósito de líquido 9 de la boquilla 3. El sistema de suministro de líquido 4 puede estar compuesto por un depósito 11 que reserva el líquido L para el procesamiento de granallado por láser, una bomba 12 y una tubería 13. La tubería 13 puede tener una válvula de apertura/cierre 14 según sea necesario.

La tubería 13 forma un canal de fluido del líquido L entre el depósito 11 y el depósito de líquido 9. La bomba 12 y la válvula de apertura/cierre 14 están dispuestas en la tubería 13. Por lo tanto, el líquido L en el depósito 11 se puede suministrar al depósito de líquido 9 haciendo funcionar la bomba 12. Además, la presión del líquido se puede ajustar abriendo y cerrando la válvula de apertura/cierre 14. Por lo tanto, la válvula de apertura/cierre 14 realiza la función de un mecanismo de control de la presión que controla la presión del líquido L inyectado hacia una superficie a procesar de la pieza de trabajo W.

La estructura móvil 5 es un dispositivo que desliza al menos una de la boquilla 3 y la pieza de trabajo W con respecto a la otra. Es decir, la estructura móvil 5 tiene la función de desplazar la boquilla 3 con respecto a la pieza de trabajo W. Por ejemplo, la estructura móvil 5 puede estar compuesta por un mecanismo deslizante de tres ejes que puede desplazar la boquilla 3 en paralelo en las direcciones de los tres ejes, que consisten en un eje X, un eje Y y un eje Z que se cortan entre sí perpendicularmente. Naturalmente, la estructura móvil 5 puede estar compuesta por una estructura basculante y/o una estructura giratoria. El accionamiento de la estructura móvil 5 permite un procesamiento de granallado por láser continuo mientras se cambia un punto a procesar.

(Operación y Acción)

A continuación, se describirá un procedimiento de procesamiento de granallado por láser que utiliza el aparato 1 de procesamiento de granallado por láser.

En primer lugar, la pieza de trabajo W se fija a una plantilla T colocada sobre la mesa 15. Alternativamente, la pieza de trabajo W se fija directamente a la mesa 15. A continuación, el posicionamiento de la pieza de trabajo W se realiza accionando la estructura móvil 5 de modo que un foco de la luz láser irradiada desde la boquilla 3 pueda estar en una posición de inicio del procesamiento de granallado por láser sobre una superficie a procesar de la pieza de trabajo W.

A continuación, el oscilador láser 2 hace oscilar la luz láser. Es decir, la luz láser es emitida desde el oscilador láser 2. La luz láser emitida entra en la lente de condensación 7 en la boquilla 3 a través de un sistema óptico deseado. La luz láser que entró en la lente de condensación 7 transmite la lente de condensación 7 mientras se condensa. La luz láser que transmitió la lente de condensación 7 entra en el elemento óptico 8. La dirección de avance de la luz láser que entró en el elemento óptico 8 es cambiada verticalmente hacia abajo en el elemento óptico 8 y la luz láser cuya dirección de avance se cambió sale del elemento óptico 8.

Mientras tanto, la bomba 12 del sistema de suministro de líquido 4 funciona. De ese modo, el líquido L para el procesamiento de granallado por láser en el depósito 11 se suministra al depósito de líquido 9 a través de la tubería 13. Como resultado, se hace que el líquido L fluya desde una abertura formada debajo del depósito de líquido 9 hacia la superficie a procesar de la pieza de trabajo W. Por lo tanto, la salida de luz láser del elemento óptico 8 transmite el líquido L mientras se condensa de manera que la superficie a procesar de la pieza de trabajo W es irradiada. Es decir, la boquilla 3 condensa e irradia la luz láser mientras hace fluir el líquido L hacia la superficie a procesar de la pieza de trabajo W.

En consecuencia, se genera plasma en la superficie a procesar de la pieza de trabajo W. Por lo tanto, se aplica la presión de una onda de choque a la superficie a procesar de la pieza de trabajo W. Por lo tanto, la resistencia de la superficie procesada puede ser incrementada por la tensión residual.

En este momento, el líquido L es rectificado en la parte de enderezamiento 10 cuando sale de la boquilla 3. Por lo tanto, se evita el arrastre de aire causado por el desorden en el flujo del líquido L, y la cantidad de burbujas de aire que se pueden generar en el líquido L se puede reducir lo suficiente.

Por lo tanto, la luz láser no es cortada con muchas burbujas de aire, de modo que la superficie a procesar de la pieza de trabajo W pueda ser irradiada con la luz láser. En otras palabras, la superficie a procesar de la pieza de trabajo W es irradiada con la luz láser que tiene una densidad de energía suficiente. Como resultado, se puede garantizar una mejora en la resistencia de la superficie procesada.

Cuando la superficie a procesar de la pieza de trabajo W es grande, el procesamiento de granallado por láser se puede realizar posteriormente mientras se mueve relativamente la pieza de trabajo W accionando la estructura móvil 5. Después de que se completa el procesamiento de granallado por láser de toda la superficie a procesar, se puede obtener el producto procesado. Es decir, se puede producir un producto o un semiproducto al que se le ha aplicado el procesamiento de granallado por láser.

Tal como se describió anteriormente, el aparato de procesamiento de granallado por láser 1 y el procedimiento de procesamiento de granallado por láser deben estar dotados de la parte de enderezamiento 10 para enderezar el flujo del líquido L en una punta de la boquilla 3, con el fin de evitar la generación de burbujas de aire causadas por el desorden del flujo del líquido L.

(Efectos)

Por lo tanto, según el aparato de procesamiento de granallado por láser 1 y el procedimiento de procesamiento de granallado por láser, se puede hacer que el líquido L fluya suavemente desde la punta de la boquilla 3. En consecuencia, se puede formar una columna de líquido estable para evitar que se generen burbujas de aire, causadas por el arrastre del aire, que provoca un reflejo difuso de la luz láser. Como resultado, se puede reducir la atenuación de la energía de un rayo láser debido a las burbujas de aire. En otras palabras, el procesamiento de granallado por láser se puede realizar en una situación más preferible.

(Segunda Realización)

La figura 7 es una vista que muestra una estructura de un aparato de procesamiento de granallado por láser, según la segunda realización de la presente invención.

Un aparato de procesamiento de granallado por láser 1A en la segunda realización que se muestra en la figura 7 es diferente del aparato de procesamiento de granallado por láser 1 en la primera realización, en el aspecto en que está dispuesta una estructura basculante 16 para inclinar la pieza de trabajo W. Otras configuraciones y acciones del aparato de procesamiento de granallado por láser 1A en la segunda realización no son sustancialmente diferentes de las del aparato de procesamiento de granallado por láser 1 en la primera realización. Por lo tanto, los mismos números están asociados a los mismos elementos o a los elementos correspondientes, y se omitirá la explicación de los mismos.

La estructura basculante 16 inclina la pieza de trabajo W de modo que la dirección de salida del líquido L para el procesamiento de granallado por láser pueda resultar diferente de la dirección normal de la superficie a procesar de la pieza de trabajo W. Específicamente, la estructura basculante 16 es un dispositivo que inclina la pieza de trabajo W para que el líquido L no pueda ser inyectado en ángulo recto con la superficie a procesar de la pieza de trabajo W, manteniendo constante la distancia entre cada posición de procesamiento de granallado por láser y la boquilla 3, de modo que un punto focal de la luz láser puede estar en la posición de procesamiento de granallado por láser en la superficie a procesar de la pieza de trabajo W.

Cuando se realiza el procesamiento de granallado por láser, también se generan burbujas de aire desde la superficie a procesar de la pieza de trabajo W que ha sido irradiada con la luz láser, debido a una colisión de la superficie a procesar con el líquido L y a un choque de la irradiación a la superficie a procesar de la pieza de trabajo W con la luz láser. Cuando se acumulan burbujas de aire en el líquido L para el procesamiento de granallado por láser, se interrumpe la trayectoria óptica de la luz láser, lo que podría causar dispersión o atenuación de la luz láser. Por lo tanto, es importante eliminar las burbujas de aire del líquido L para el procesamiento de granallado por láser con el fin de aplicar una presión suficiente de una onda de choque sobre la superficie a procesar en el procesamiento de granallado por láser.

Como resultado de observar el procesamiento de granallado por láser, quedó claro que las burbujas de aire generadas por la irradiación con la luz láser tendían a acumularse en un estancamiento en el que el flujo del líquido L está estancado. Por tanto, reducir el estancamiento en cada zona de irradiación con la luz láser permite evitar que queden burbujas de aire localmente en cada zona de irradiación con la luz láser.

La figura 8 muestra una situación de estancamiento generada por el procedimiento convencional de procesamiento de granallado por láser.

Cuando el líquido L para el procesamiento de granallado por láser se inyecta perpendicularmente a la superficie a procesar de la pieza de trabajo W, tal como se muestra en la figura 8, se genera un estancamiento del líquido L alrededor de un punto, sobre la superficie a tratar, irradiada con la luz láser. Por lo tanto, las burbujas de aire generadas por la irradiación con luz láser van a permanecer alrededor del punto irradiado. Como resultado, la trayectoria óptica de la luz láser es interrumpida con burbujas de aire, lo que conduce a la dispersión o atenuación de la luz láser.

Por lo tanto, la pieza de trabajo W se puede inclinar utilizando la estructura basculante 16, tal como se muestra en la figura 7, de modo que se pueda evitar que el estancamiento generado en el líquido L se concentre cerca de una zona irradiada con la luz láser. Específicamente, la inclinación de la pieza de trabajo W hace que el líquido L fluya oblicuamente hacia abajo, es decir, se forma un flujo del líquido L. Como resultado, se puede reducir la cantidad de generación de estancamiento en el líquido L. Además, incluso cuando se produce el estancamiento, el estancamiento también fluye oblicuamente hacia abajo, desde una zona de irradiación con la luz láser, a lo largo de un flujo del líquido L. Como resultado, las burbujas de aire causadas por una colisión del líquido L con la superficie a procesar de la pieza de trabajo W y un choque debido a la irradiación de la superficie a procesar con la luz láser, se pueden hacer fluir oblicuamente hacia abajo con el líquido L sin permanecer en el estancamiento.

Aunque la dirección del flujo de salida del líquido L y la dirección de salida de la luz láser son verticalmente hacia abajo en un ejemplo mostrado en la figura 7, cada una de las direcciones de flujo de salida del líquido L y la dirección de salida de la luz láser pueden ser diferentes de verticalmente hacia abajo, dependiendo de la estructura de la pieza de trabajo W. Incluso en dicho caso, la pieza de trabajo W puede ser inclinada por la estructura basculante 16, de modo que la dirección del flujo de salida del líquido L pueda resultar diferente de la dirección normal de la superficie a procesar de la pieza de trabajo W. De este modo, se puede hacer que el líquido L fluya en una dirección específica correspondiente a una dirección de inclinación de la superficie a procesar con respecto a la dirección del flujo de salida del líquido L. Por lo tanto, las burbujas de aire generadas en el procesamiento de granallado por láser se pueden hacer fluir junto con el líquido L hacia una dirección correspondiente a una dirección de inclinación de la superficie a procesar con respecto a la dirección del flujo de salida del líquido L.

La estructura basculante 16 puede estar compuesta por un brazo robótico 17 y un dispositivo de control 18, por ejemplo. El brazo robótico 17 puede controlar de manera variable un ángulo de inclinación de la superficie a procesar de la pieza de trabajo W, con respecto a la dirección del flujo de salida del líquido L para el procesamiento de granallado por láser, mientras mantiene un foco de luz láser sobre la superficie a procesar de la pieza de trabajo W. El dispositivo de control 18 controla el brazo robótico 17. El brazo robótico 17 puede estar compuesto por un número requerido de estructuras giratorias y estructuras telescópicas. El brazo robótico 17 se puede componer utilizando una pluralidad de estructuras giratorias para que se puedan ajustar los ángulos de inclinación en dos direcciones. Mientras tanto, el dispositivo de control 18 que controla el brazo robótico 17 se puede componer utilizando circuitos electrónicos, tales como un ordenador.

En un ejemplo mostrado en la figura 7, la pieza de trabajo W se fija a la plantilla T, mientras que la plantilla T está sostenida por el brazo robótico 17. Por supuesto, la pieza de trabajo W puede ser sostenida directamente por el brazo robótico 17. Es decir, la estructura basculante 16 puede estar compuesta por el brazo robótico 17 que sostiene la pieza de trabajo W o la plantilla T para sujetar la pieza de trabajo W.

Además, la estructura basculante 16 puede estar compuesta no solo por el brazo robótico 17, sino también por un dispositivo basculante que tiene un árbol giratorio que puede inclinar la pieza de trabajo W o la plantilla T para sujetar la pieza de trabajo W. En ese caso, está instalado un dispositivo de control para controlar el dispositivo de inclinación.

La superficie a procesar de la pieza de trabajo W no es necesariamente plana. Por ejemplo, cuando la pieza de trabajo W es una pieza de un avión, la superficie a procesar puede tener concavidad y convexidad y/o la superficie a procesar puede ser una superficie curvada. Por lo tanto, cuando se realiza el procesamiento de granallado por láser mientras se cambia la posición relativa de la boquilla 3 con respecto a la pieza de trabajo W mediante el accionamiento de la estructura móvil 5, el ángulo formado entre la dirección del flujo de salida del líquido L y la dirección normal de la superficie a procesar puede cambiar. Por lo tanto, la pieza de trabajo W puede ser inclinada de modo que el ángulo de inclinación de la superficie a procesar en la dirección del flujo de salida del líquido L resulte constante o dentro de un rango predeterminado durante el deslizamiento de al menos una de las boquillas 3 y la pieza de trabajo W, basándose en información tridimensional que muestra la forma de la superficie a procesar.

Cuando el procesamiento de granallado por láser se realiza mientras se cambia el ángulo de inclinación de la superficie a procesar de la pieza de trabajo W, es necesaria una traslación en paralelo de la pieza de trabajo W, además de un movimiento de rotación de la pieza de trabajo W, con el fin de mantener un foco de la luz láser sobre la superficie a procesar de la pieza de trabajo W, a menos que un árbol giratorio de la pieza de trabajo W se superponga a una posición de procesamiento de granallado por láser. Por ejemplo, cuando el brazo robótico 17 cambia el ángulo de inclinación de la pieza de trabajo W, tal como se muestra en la figura 7, es necesario desplazar la pieza de trabajo W en paralelo en la dirección vertical. Por lo tanto, el brazo robótico 17 puede tener una pluralidad de ejes giratorios, o el brazo robótico 17 puede tener una estructura de expansión y contracción que se compone de una estructura cilíndrica o similar, para que la pieza de trabajo W pueda ser desplazada en paralelo.

Además, se puede realizar una traslación en paralelo de la boquilla 3 mediante la estructura móvil 5, junto con un movimiento de rotación de la pieza de trabajo W. En ese caso, la estructura móvil 5 también puede ser controlada por el dispositivo de control 18, basándose en la información tridimensional que muestra una forma de la superficie a procesar. Por lo tanto, también se puede decir que la estructura móvil 5 funciona como parte de la estructura basculante 16.

La información tridimensional que muestra una forma de la superficie a procesar puede ser almacenada previamente en un almacenamiento que está dispuesto en el dispositivo de control 18. A continuación, un ángulo de inclinación de la superficie a procesar con respecto a la dirección del flujo de salida del líquido L puede ser mantenido de modo que el ángulo de inclinación resulte constante o dentro de un rango predeterminado, por el brazo robótico 17, bajo el control del dispositivo de control 18, haciendo referencia a la información tridimensional de la superficie a procesar. Además, al menos uno del brazo robótico 17 y la estructura móvil 5 pueden ser controlados por el dispositivo de control 18 haciendo referencia a la información tridimensional de la superficie a procesar para que un foco de luz láser se convierta en la superficie a procesar.

La cantidad de estancamiento del líquido L causada por la colisión entre el líquido L y la superficie a procesar también cambia dependiendo de la presión del líquido L. Por lo tanto, la presión del líquido L puede ser controlada por la válvula 14 como el mecanismo de control de la presión, que controla la presión del líquido L, con el fin de reducir el estancamiento. Específicamente, la magnitud de la generación de estancamiento se puede reducir ajustando la apertura de la válvula 14. La apertura apropiada de la válvula 14 para reducir el estancamiento puede ser obtenida empíricamente mediante pruebas.

Obsérvese que, siempre que se pueda controlar la presión del líquido L, se puede utilizar un dispositivo distinto de la válvula 14 como mecanismo de control de la presión. En ese caso, la presión del líquido L también puede ser controlada mediante el mecanismo de control de presión, con el fin de reducir la magnitud de la generación de estancamiento.

Tal como se describió anteriormente, el aparato de procesamiento de granallado por láser 1A en la segunda realización puede evitar no solo la generación de burbujas de aire resultantes del desorden de un flujo del líquido L, sino también la permanencia de las burbujas de aire estancadas cerca de una zona irradiada con la luz láser, mediante el ajuste de una presión de líquido del líquido L y un ángulo de inclinación de la superficie a procesar. Por lo tanto, la atenuación de la luz láser provocada por la existencia de burbujas de aire puede ser reducida aún más mediante el aparato de procesamiento de granallado por láser 1A en la segunda realización.

(Modificación de la segunda realización)

La figura 9 es una vista que muestra una estructura de una modificación del aparato de procesamiento de granallado por láser en la segunda realización mostrada en la figura 7.

Una estructura basculante 16A de un aparato de procesamiento de granallado por láser 1B mostrado en la figura 9 está acoplada a la boquilla 3. Por lo tanto, el ángulo de inclinación de la boquilla 3 con respecto a la superficie a procesar de la pieza de trabajo W puede ser controlado de manera variable. Por ejemplo, la estructura basculante 16A puede estar compuesta por un árbol giratorio 20 y estructuras cilíndricas 21 que se extienden y se contraen, tal como se muestra en la figura 9. Específicamente, la estructura basculante 16A, que puede controlar de manera variable el ángulo de inclinación de la boquilla 3, puede estar compuesta por las estructuras cilíndricas 21, cada una de las cuales se extiende y se contrae, que soportan un extremo de la parte inferior de una mesa 22 que también sirve como un parte de la estructura móvil 5, y el árbol giratorio 20, que soporta de manera giratoria el otro extremo de la mesa 22. Por lo tanto, la estructura basculante 16A también puede ser un elemento de la estructura móvil 5.

Por otro lado, puede estar dispuesta una estructura de ajuste de la altura 24. La estructura de ajuste de la altura 24 ajusta la altura de una mesa 23 para colocar la pieza de trabajo W o de la plantilla T para la pieza de trabajo W, de modo que un foco de luz láser se convierta en una posición de procesamiento de granallado por láser en la superficie a procesar de la pieza de trabajo W. La estructura de ajuste de la altura 24 puede ser controlada por el dispositivo de control 18. Por lo tanto, se puede decir que la estructura de ajuste de la altura 24 también forma parte de la estructura basculante 16A que inclina la pieza de trabajo W para que el líquido L no se inyecte perpendicularmente a la superficie a procesar de la pieza de trabajo W, manteniendo constante una distancia entre cada posición de procesamiento de granallado por láser y la boquilla 3. La estructura de ajuste de la altura 24 puede estar compuesta por estructuras cilíndricas, husillos de bolas o similares. Por supuesto, la estructura móvil 5 puede ajustar la altura de la boquilla 3, en lugar de ajustar la altura de la mesa 23 para colocar la plantilla T para la pieza de trabajo W. Alternativamente, las alturas tanto de la mesa 23 como de la boquilla 3, pueden ser ajustadas.

Tal como se muestra en la figura 9, se puede inclinar la boquilla 3 en lugar de inclinar la pieza de trabajo W. En este caso, cuando la pieza de trabajo W es de gran tamaño o el peso de la pieza de trabajo W es especialmente grande, un dispositivo de gran escala puede resultar innecesario, puesto que la inclinación de la pieza de trabajo W puede resultar innecesaria.

Por el contrario, cuando la pieza de trabajo W tiene un tamaño pequeño o el peso de la pieza de trabajo W es pequeño, la dirección del flujo de salida del líquido L puede ser constantemente vertical hacia abajo, inclinando el lado de la pieza de trabajo W tal como se muestra en la figura 7. Por lo tanto, se puede hacer que el líquido L fluya utilizando la gravedad. Además, un dispositivo de gran escala puede resultar innecesario para la inclinación de la boquilla 3 y la estructura móvil 5.

(Otras realizaciones)

Por ejemplo, los ángulos de inclinación tanto de la boquilla 3 como de la pieza de trabajo W pueden ser controlados en la segunda realización. Por lo tanto, se puede adaptar una estructura de inclinación para inclinar al menos una de la boquilla 3 y la pieza de trabajo W.

Claims (8)

REIVINDICACIONES

1. Un aparato de procesamiento de granallado por láser (1) que comprende:

un oscilador láser (2), que hace oscilar una luz láser; y

una boquilla (3), que enfoca la luz láser e irradia una superficie a procesar de una pieza de trabajo (W) con la luz láser enfocada mientras hace fluir un líquido (L) hacia la superficie a procesar,

en donde una parte de enderezamiento (10) que endereza un flujo del líquido está dispuesta en la boquilla, caracterizado por que

una paleta de enderezamiento (10B), que tiene una sección transversal de un hueco a través del cual pasa el líquido, está dispuesta en una punta de la boquilla, como la parte de enderezamiento, teniendo la sección transversal del hueco forma de estrella.

2. Un aparato de procesamiento de granallado por láser, según la reivindicación 1,

en el que la parte de enderezamiento (10) comprende, además una parte cónica (10A) formada en el interior de una punta de la boquilla (3).

3. Un aparato de procesamiento de granallado por láser, según la reivindicación 1,

en el que la parte de enderezamiento (10) comprende, además, una parte cónica (10A) formada en el interior de una punta de la boquilla (3), donde la punta forma una trayectoria del flujo del líquido, de modo que la trayectoria del flujo tenga una sección transversal circular, aumentando gradualmente el diámetro de la trayectoria del flujo hacia un lado de la punta de la boquilla (3).

4. Un aparato de procesamiento de granallado por láser, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende, además:

una estructura basculante (16), que está configurada para inclinar al menos una de la boquilla (3) y la pieza de trabajo (W) para hacer que la dirección del flujo de salida del líquido sea diferente de la dirección normal de la superficie, para que fluyan las burbujas y el líquido en una dirección correspondiente a una dirección de inclinación de la superficie con respecto a la dirección del flujo de salida del líquido, siendo generadas las burbujas por al menos uno de una colisión del líquido con la superficie y un choque debido a una irradiación del láser luz hacia la superficie.

5. Un aparato de procesamiento de granallado por láser, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la boquilla (3) está adaptada para irradiar la luz láser y hacer que fluya el líquido, siendo la dirección de salida del líquido la misma que la dirección de irradiación de la luz láser.

6. Un aparato de procesamiento de granallado por láser, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la boquilla (3) está adaptada para irradiar la luz láser y hacer que el líquido fluya, siendo la dirección del flujo salida del líquido y la dirección de irradiación de la luz láser verticalmente hacia abajo.

7. Un procedimiento de procesamiento de granallado por láser, estando caracterizado por utilizar un aparato de procesamiento de granallado por láser (1), según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6,

en el que un producto o un semiproducto se fabrica enfocando la luz láser e irradiando la superficie a procesar de la pieza de trabajo con la luz láser enfocada mientras se hace que el líquido fluya sobre la superficie.

8. Un procedimiento de procesamiento de granallado por láser, que comprende:

hacer oscilar una luz láser;

fabricar un producto o un semiproducto enfocando la luz láser e irradiando una superficie a procesar de una pieza de trabajo (W) con la luz láser enfocada por una boquilla (3), mientras se hace fluir un líquido (L) sobre la superficie; y

enderezar el líquido (L) utilizando una estructura de enderezamiento (10),

caracterizado por que

la estructura de enderezamiento (10) comprende una paleta de enderezamiento (10B) que tiene una sección transversal de un hueco a través del cual pasa el líquido, estando dispuesta la paleta de enderezamiento en una punta de la boquilla, en donde la sección transversal del hueco tiene forma de estrella.