レーザークリーナー（洗浄機）
レーザーの力は洗浄にも応用されます。レーザークリーナーの原理や種類、さらにレーザークリーナーを取り扱うメーカーを紹介します。
レーザークリーナーとは
参照元：光響公式サイトより https://www.symphotony.com/products/cleaner/100wlc/
レーザークリーニングでは、クリーナーから照射される光によって対象物を蒸発させ、母体表面から剥がすことで綺麗に掃除する洗浄方法です。
除去したい対象物（サビや樹脂など）と金属母体との加工閾値の差に着目した比較的新しい洗浄方法で、主に金属表面のサビ取りなどに使われます。
レーザークリーナーの選び方
レーザークリーナーを選ぶためには、まずどのようなものをクリーニングしたいのか、目的や状況といったニーズを明確化した上で、それぞれに適した条件を考えなければなりません。
レーザークリーナーの出力や照射されるレーザービームの強度、スキャン軸方式やスキャン幅といった各種条件は、レーザークリーニングの適性や対象素材、使用環境などを考えて必要十分なものをマッチングさせることが必要です。また、利用者の利便性や操作性などを考慮すれば、レーザークリーナーやデバイスの言語設定やUIについても考慮しなければならないでしょう。
レーザーの出力や強度が強ければ強いほど、強力に汚れやサビといったものを除去することが可能です。それぞれの効果を高められれば作業時間を短縮できるため、作業員の労働負担を軽減できることもポイントです。
スキャン軸方式が手動なのか自動なのか、またスキャン幅はどの程度かなど、作業範囲を検討する上で直接的に影響することも無視できません。
なお、海外製のレーザークリーナーでもグローバル設定などで日本語対応のものもあります。
レーザークリーナーの価格相場
レーザークリーナーは基本的に業務用の機器として製造・販売されており、一般的な家電と比較すれば非常に高額となることは事実です。ただし、家庭用として業務機がレンタルされているような場合もあります。
業務用レーザークリーナーは100万円以上の価格が一般的ですが、家庭用としてレンタル・リースなどを使用する場合、月額20万円前後で利用できるサービスが多いようです。
向いているレーザー
パルス発振レーザー
レーザーの発振方式には連続発振（CW発振）とパルス発振があり、レーザークリーニングにはパルス発振のレーザーが用いられます。
理由としては、パルス発振の場合はレーザー光の強さや波長をコントロールすることができるからです。サビや樹脂の蒸発・剥離には強い力を必要とするため、ピークパワーを調節できるパルス発振のレーザーが適しています。
レーザークリーナーに使えるレーザー加工機を取り扱う会社
光響
| 光響が取り扱う レーザー加工機の数 |
マーカー機能付き100wファイバーレーザー加工機（自社開発製品）のほか300社の製品 |
|---|
光響の特徴
博士やMBAの資格所有が在籍する「光の専門家集団」
株式会社光響は、2009年に京都市で設立した光学関連製品メーカーです。代表取締役をはじめとして、博士（光学）やMBAなどの資格保有者が多数在籍しており、取り扱う光学製品はレーザーマーカーから溶接機、クリーナーまで多岐にわたります。
クリーニングに使えるレーザー加工機としては、自社開発によって高いコストパフォーマンスを誇るカスタムクリーナーを取り扱っています。
光響の取り扱う主なレーザークリーナー
FL-LC-100 mini
従来品を大幅に小型・軽量化したモデルです。照射部分は片手でも持てるので女性でも簡単に取り扱えます。平均100Wと高出力で、金属に付着したサビや塗膜など様々な汚れを短時間で除去します。自社製品のため、ソフト・ハードのカスタムが可能です。
対応する内容
- クリーニング
製品スペック
- カスタム：可能
- サビ除去：◎
- 塗膜除去：◎
- レーザー発振器：ファイバーレーザー（1年保証）
- レーザー出力：～100 W (50W, 200W, 500Wも可)
- レーザービーム強度：1000 kW/cm2以上（～数10 MW/cm2）
- 冷却方法：空冷
- レーザースキャン軸：2軸
- クリーニングエリア：面（～300 mm × 300 mm）
- クリーニングの自動2軸制御：◎
- クリーニングの位置精度：◎
- クリーニングの再現性：◎（μmレベル）
- レーザースキャンスピード：～50 m/s
- ソフト画面の言語：日本語
- 電源コンセント：AC 100 V（家庭コンセント）
- 国内安全基準：◎
- 外部制御：◎
FL-LC-100
ハンディタイプで操作しやすいレーザークリーナーで、金属表面のサビや樹脂を取り除く上で活躍するレーザー加工機です。完全自社開発の製品であるため、用途に合わせてハード面・ソフト面共にカスタム可能な点が特徴です。
対応する内容
- クリーニング
製品スペック
- カスタム：可能
- サビ除去：◎
- 塗膜除去：◎
- レーザー発振器：ファイバーレーザー（1年保証）
- レーザー出力：～100 W (50W, 200W, 500Wも可)
- レーザービーム強度：1000 kW/cm2以上（～数10 MW/cm2）
- 冷却方法：空冷
- レーザースキャン軸：2軸
- クリーニングエリア：面（～300 mm × 300 mm）
- クリーニングの自動2軸制御：◎
- クリーニングの位置精度：◎
- クリーニングの再現性：◎（μmレベル）
- レーザースキャンスピード：～50 m/s
- ソフト画面の言語：日本語
- 電源コンセント：AC 100 V（家庭コンセント）
- 国内安全基準：◎
- 外部制御：◎
FL-LC-CW500
レーザー最大平均出力500Wの強力なレーザークリーナーです。ピーク出力は、上述のFL-LC-100と同様に10kW。強力なレーザー光の力でしつこいサビや樹脂などの汚れも洗浄できます。
対応する内容
- クリーニング
製品スペック
- レーザー最大平均出力：200 W
- レーザー最大ピーク出力：10 kW
- レーザー最大ビーム強度：1000 kW/cm2以上（最大で数10 MW/cm2)
- レーザー繰り返し周波数：200 kHz
- 最大照射エリア：400 mm × 400 mm（1〜400 mm可変）※ 焦点距離650 mmのレンズを選択した場合
- ファイバー長：5 m
- 冷却方式：空冷式
- 電源：AC 100 V（家庭コンセント）
光響の会社情報
相談受付時間：平日9：00～18：00
所在地：京都府京都市伏見区竹田西段川原町131番
取り扱い製品名一覧
- レーザー溶接機
- レーザー加工機
- レーザーセーフティ
- レーザー教育プログラム
- LDとLD電源
- 光学部品
対応業務：Laser as a Service (LaaS：ラース）、LiDAR、レーザー製品サブスクリプションサービス、光学製品レンタルサービス、中古・新古品の販売など、転職サポート（職業紹介、人材紹介）など
PCL株式会社
| PCL株式会社が取り扱う レーザー加工機の数 |
マーカー機能付き100wファイバーレーザー加工機（自社開発製品）のほか300社の製品 |
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PCL株式会社の特徴
1993年に個人で創業
京都に事務所と工場を持つPCL株式会社。代表が一人で立ち上げ、法人化してきました。現在はレーザー機器の販売・製造のほか、受託加工や保守・技術サービスを提供しています。
PCL株式会社の取り扱う主なレーザークリーニング機器
CLZ シリーズ
軽量小型で移動しやすく、屋外でも使えるレーザークリーナ0。制御総意や発振器などを分離できる設計のためメンテナンスがしやすいのも特徴。あらかじめ形状を別途登録することもできます。
対応する内容
- クリーニング、サビ取り
製品スペック
- 型式：CLZ-100
- レーザ種類：ファイバーレーザ
- 波長：1060～1070nm
- 最大平均出力：100W
※条件や環境により、出力誤差は発生します) - レーザ最大ピーク出力：10kW
- 繰返し周波数：100kHz
- 最大照射エリア：300×300mm(1~300mm 可変)
※集光レンズ420mmの場合の最大値 - レーザ条件登録数：20条件
- ファイバー長：5m or 10ｍ
- 冷却方式：空冷
- 消費電力：800W(最大)
- 電源：AC100V±5% 15A
- アース：A種接地
- 外形寸法（本体）：W470×D600×H680 (mm)
- 外形寸法（ヘッド）：W80×D440×H140 (mm)
- 重量（全体）：67kg
- 重量（ヘッド）：3kg
PCL株式会社の会社情報
相談受付時間：平日8：30～17：30
所在地：京都府久世郡久御山町佐古外屋敷35-1
取り扱い製品名一覧
- レーザクリーナー機 100W
- ファイバーレーザ溶接機 450W（Mobile Flexx）
- ＹＡＧレーザ溶接機 60/75/120/150/200/350W
- MPPパルス溶接機
- ファイバーレーザマーカー機 20/50/100W
- 成形研削盤 円筒研削盤 ＮＣフライス 旋盤等
- 三次元測定機 ビッカース硬度計 ロックウェル硬度計 光学顕微鏡
- デジタルマイクロスコープ『VHX-7000』
対応業務：ドイツVISION社 レーザ溶接機 日本販売代理店、レーザクリーナー機の製造、レーザ肉盛・レーザ溶接・レーザマーキングの受託加工、各種レーザ機の開発・製作・販売、各種レーザ機の保守・技術指導、金型・機械部品精密加工
レーザークリーニングの基礎知識
レーザークリーニングのメリット
廃棄物が出ない
レーザー光を対象物に照射して汚れを除去するレーザークリーニングは、作業時に洗剤や薬品、水などを利用しないため、クリーニング後の廃棄物や廃液が発生しないというメリットがあります。
そのため、洗剤や薬液などの購入コストがかからず、廃棄処理の手間やコストもかからないという一石二鳥のメリットを得られることがポイントです。
母材を傷つける心配がない
レーザークリーニングは対象物をみがいたりこすったりして洗浄する接触加工でなく、あくまでもレーザーによって対象をクリーニングする非接触加工です。そのため、母材を傷つけることがありません。
ただし、レーザーの出力が強すぎるなど設定に問題があれば母材へダメージをアタメルため、必ず事前のテスト加工で適正条件を確認しておきましょう。
ランニングコストが優れている
洗剤や薬液が不要で、非接触加工だからこそ消耗したブラシの交換といったメンテナンスも必要ありません。当然ながらレーザークリーニング装置のメンテナンスは必要なものの、作業時に発生する基本コストは原則として電気代のみとなることは重要です。
そのため、レーザークリーニングのメリットとしてランニングコストの優位性はポイントでしょう。
作業者の負担を軽減できる
レーザークリーニングは、クリーニングを行いたい対象物へ、事前に確認・設定した条件下でレーザーを照射するだけで作業が完了します。そのため、冷却や対象物の固定、取り外しといった工程も省略できることがメリットです。
作業フローの効率化は全体の工期を短縮できるだけでなく、作業に従事する人員の負担軽減にもつながるため、多角的なメリットを得られます。
レーザークリーニングのデメリット
レーザーの出力や調整に不備があれば、適正にクリーニングするどころか母材を汚したり傷つけたりといったリスクが上昇します。また、レーザー光によってクリーニングするという特性上、透過性の高い物体などの洗浄には不向きです。
また、ポリ塩化ビニル素材など、そもそもレーザーを照射することがNGとなっている物質などもあります。
その他、レーザークリーニング装置を導入しなければならないため、どうしても初期コストはかかってしまいます。
従来の洗浄方法との比較
薬剤による洗浄方法
洗浄液や化学薬品などを使った洗浄は、対象物にそれらの薬剤を接触させて洗浄する作業という点が違いです。磨いたりこすったりして洗浄する場合、対象物の表面を傷つけてしまう恐れもあるでしょう。また、洗浄によって発生した廃液や廃棄物を処理しなければならず、さらに作業工程が増えるという点も無視できません。
加えて、水に溶ける素材や水で変性する素材など、水に弱い素材は薬剤による洗浄にそもそも不向きということも重要です。
ただし、薬液超音波洗浄であってもレーザークリーニング装置と比較すれば低コストで導入できるため、初期コストを抑えやすいという点では薬剤による洗浄に優位性があると考えられます。
どちらを選ぶかは素材ごとの適性と合わせて比較検討しなければなりません。
ブラストによる洗浄方法
ブラスト洗浄には大きくサンドブラストとドライアイスブラストの2種類があります。
前者のサンドブラスト洗浄は、細かな研磨剤や粒体といったブラスト剤を高速で吹き付けて、その衝撃によって対象物の表面の汚れや塗装を除去する洗浄法です。表面を除去する力が優れている反面、母材へのダメージが大きく、精密性に欠けるといった問題があります。また、洗浄後に残ったブラスト剤を除去しなければなりません。
ドライアイスブラストは、ブラスト剤として二酸化炭素を凍らせたドライアイスを用いる洗浄法です。ドライアイスは気化によって二酸化炭素へ戻るため、洗浄後のブラスト剤除去といった工程が不要です。また、サンドブラストと比較すれば母材へのダメージも軽減できます。
とはいえ、ドライアイスブラスト洗浄であっても、レーザークリーニングと同レベルまで母材ダメージを軽減することは困難です。
レーザークリーニングの活用例
金型の洗浄
精密に作成されている金型の洗浄では、母材へのダメージをいかに軽減しつつ、洗浄効果を高めていくかが重要となります。その点、ブラスト剤で金型を削ったり、薬液で変性させたりする心配がないレーザークリーニングは、金型洗浄に適した方法の1つだといえるでしょう。
また廃液処理なども不要なので、作業工程を効率化できる点も重要です。
錆取り
金属表面にできた錆の除去もレーザークリーニングによって処理できるものの1つです。あらかじめレーザーの出力を調整して錆だけを除去する程度に抑えておくことで、効果的な洗浄が叶えられます。
溶接痕のクリーニング
溶接痕についてもレーザークリーニングによって処理できます。ただし、金属表面の反射率など、条件に合わせてあらかじめレーザーを調整しておくことが必須です。
コーティング除去
対象物のコーティング除去もレーザークリーニングが得意とする洗浄といえます。ただし、コーティング層はとても薄いため、正しい洗浄効果を得るには高精度かつ正確なレーザー制御が不可欠です。
塗装除去
コーティング除去と同様に、塗装除去もレーザークリーニングで行えます。しかし、塗装されているインクの成分などによってはレーザー加工が困難な可能性もあり、注意してください。
熱処理・酸化膜処理
金属加工後に熱処理を行うと、素材表面に酸化膜が形成されてしまいます。レーザークリーニングであれば熱処理後の酸化膜除去についても効率的な作業が可能です。
そのほかレーザークリーニングの応用例
美術品の汚れや変色を精密に除去する目的や、放射性物質で汚染された対象物から放射性物質だけを瞬間的に除去するといった目的など、様々な分野や場面でレーザークリーニングは活用されています。
レーザークリーニングはハンディタイプの装置もあり、今後はさらなる発展が期待できます。
レーザークリーニングのマグネシウム製品への適用について
実用金属の中で最軽量とされるマグネシウムは人体に無害で、リサイクル性においても優れており、幅広い分野で利用されている元素です。反面、マグネシウムの加工や廃棄には爆発・炎上といったリスクもあり、特に廃棄前のマグネシウムから塗装や被膜といった余分な有機物を除去することが重要です。
そこで、レーザークリーニングの応用例の1つとして、マグネシウム製品の塗装除去やコーティング除去といった使い方も検討されています。
レーザークリーニングの将来性
レーザークリーニングによって得られるメリットには、リモート操作を行えて二次廃棄物のリスクも抑えられ、様々な照射条件や照射ヘッドを活用することでレーザーの応用範囲が広いなど、多くのものが挙げられます。そのため、精密機器や電子部品のクリーニングから日用品のクリーニング、あるいは色々なもののリサイクルやリユースといった再利用へ活用できるなど、アイデアと環境次第で可能性や将来性を拡大しやすくなっていることが重要です。
また、大気汚染や塩害などの環境問題によって劣化した送電鉄塔などのインフラ設備について、レーザークリーニングを活用することでコストを抑えつつ機能回復や寿命の維持を目指せることもあるでしょう。
今後、さらにレーザーの小型化や高出力か、操作性の向上といった開発が進むことで、今までにレーザークリーニングを利用できなかった場面で使えるようになったり、イニシャルコストを抑えて導入しやすくなったりと、前向きな期待を抱けそうです。
レーザー加工機でできる
「刻印(マーキング)」について詳しく見る
