(57)【要約】【課題】  対象物にレーザ光を照射して付着物の除去や表面改質などを行えるだけでなく、装置の軽量化及び小型化が容易で、しかも、低コストで製造が可能な車輌型レーザ照射装置、及びアーム型レーザ照射装置を提供すること。【解決手段】  車輌型レーザ照射装置の装置本体Ｃを、クローラまたはタイヤを備えた走行機構１と；この走行機構１を駆動させて装置本体Ｃを前後方向に移動させる駆動モータ２と；この駆動モータ２に接続されて装置本体Ｃの移動速度を制御するモータ制御部３と；レーザ光Ｌを出射可能なレーザ光源４と；このレーザ光源４から入力されたレーザ光Ｌを装置本体Ｃの下方に向けて左右方向に一定速度で往復走査する一次元ガルバノスキャナ５とを含んで構成した。【選択図】  図１
2020049525.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地面または床面の付着物をレーザ照射により剥離除去、或いは地面または床面の表面をレーザ照射により改質する車輌型レーザ照射装置であって、
装置本体(Ｃ)が、クローラまたはタイヤを備えた走行機構(１)と；この走行機構(１)を駆動させて装置本体(Ｃ)を前後方向に移動させる駆動モータ(２)と；この駆動モータ(２)に接続されて装置本体(Ｃ)の移動速度を制御するモータ制御部(３)と；レーザ光(Ｌ)を出射可能なレーザ光源(４)と；このレーザ光源(４)から入力された
レーザ光(Ｌ)を装置本体(Ｃ)の下方に向けて左右方向に一定速度で往復走査する一次元ガルバノスキャナ(５)とを含んで成り、
前記レーザ光源(４)からレーザ光(Ｌ)が出射されたとき、一次元ガルバノスキャナ(５)の駆動によってレーザ光(Ｌ)を左右方向に往復走査しつつ、モータ制御部(３)により装置本体(Ｃ)を前後方向に一定速度で移動させて、地面または床面に対し前記レーザ光(Ｌ)を二次元走査可能であることを特徴とする車輌型レーザ照射装置。
【請求項２】
壁面の付着物をレーザ照射により剥離除去、或いは壁面の表面をレーザ照射により改質する車輌型レーザ照射装置であって、
装置本体(Ｃ)が、クローラまたはタイヤを備えた走行機構(１)と；この走行機構(１)を駆動させて装置本体(Ｃ)を前後方向に移動させる駆動モータ(２)と；この駆動モータ(２)に接続されて装置本体(Ｃ)の移動速度を制御するモータ制御部(３)と；レーザ光(Ｌ)を出射可能なレーザ光源(４)と；このレーザ光源(４)から入力されたレーザ光(Ｌ)を装置本体(Ｃ)の側方に向けて上下方向に一定速度で往復走査する一次元ガルバノスキャナ(５)とを含んで成り、
前記レーザ光源(４)からレーザ光(Ｌ)が出射されたとき、一次元ガルバノスキャナ(５)の駆動によってレーザ光(Ｌ)を上下方向に往復走査しつつ、モータ制御部(３)により装置本体(Ｃ)を前後方向に一定速度で移動させて、壁面に対し前記レーザ光(Ｌ)を二次元走査可能であることを特徴とする車輌型レーザ照射装置。
【請求項３】
モータ制御部(３)が、一定速度で移動させる装置本体(Ｃ)の移動速度を、一次元ガルバノスキャナ(５)により往復走査するレーザ光(Ｌ)の往路と復路のレーザ照射範囲が一部重複する速度に調節するプログラムを備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の車輌型レーザ照射装置。
【請求項４】
駆動モータ(２)としてＡＣサーボモータが使用されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の車輌型レーザ照射装置。
【請求項５】
レーザ光源(４)及び一次元ガルバノスキャナ(５)が、装置本体(Ｃ)の前後方向または左右方向に複数設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一つに記載の車輌型レーザ照射装置。
【請求項６】
被照射面の付着物をレーザ照射により剥離除去、或いは被照射面の表面をレーザ照射により改質するアーム型レーザ照射装置であって、
装置本体(Ａ)が、レーザヘッド(Ｈ)を端部に備え、かつ、前記レーザヘッド(Ｈ)を被照射面の表面に沿って任意方向に移動可能なアーム機構(６)と；このアーム機構(１)を駆動させてレーザヘッド(Ｈ)を移動させる駆動モータ(２)またはアクチュエータと；この駆動モータ(２)またはアクチュエータに接続されてレーザヘッド(Ｈ)の移動速度を制御するモータ制御部(３)またはアクチュエータ制御部と；レーザ光(Ｌ)を出射可能なレーザ光源(４)と；このレーザ光源(４)から入力されたレーザ光(Ｌ)をレーザヘッド(Ｈ)から被照射面に向けて一方向に一定速度で往復走査する一次元ガルバノスキャナ(５)とを含んで成り、
前記レーザ光源(４)からレーザ光(Ｌ)が出射されたとき、一次元ガルバノスキャナ(５)の駆動によってレーザ光(Ｌ)を一方向に往復走査しつつ、モータ制御部(３)またはアクチュエータ制御部によりレーザヘッド(Ｈ)を一次元ガルバノスキャナ(５)の走査方向と直角方向に一定速度で移動させて、被照射面に対し前記レーザ光(Ｌ)を二次元走査可能であることを特徴とするアーム型レーザ照射装置。
【請求項７】
アーム機構(６)に接続されてレーザヘッド(Ｈ)の移動方向を制御するアーム制御部(７)と、被照射面の表面形状を光学的手段で測定してデータとして出力する表面形状測定機、或いは被照射面の表面形状を図面データから読み取ってデータとして出力する図面データ処理部とを備え、前記アーム制御部(６)が、前記表面形状測定機または図面データ処理部から予め入力された表面形状データに基づいてレーザヘッド(Ｈ)の移動方向を決定するプログラムを備えていることを特徴とする請求項６記載のアーム型レーザ照射装置。
【請求項８】
アーム機構(６)に接続されてレーザヘッド(Ｈ)の移動方向を制御するアーム制御部(７)と、被照射面からの距離を測定するレーザ距離計を含む非接触距離計とを備え、かつ、前記非接触距離計がレーザヘッド(Ｈ)の移動方向側に配置されて、被照射面との距離を測定しつつその距離データに基づきレーザヘッドと被照射面との距離が一定に保たれるように前記アーム制御部(６)でレーザヘッド(Ｈ)の移動方向を調節しながら被照射面にレーザ光(Ｌ)を二次元走査可能となっていることを特徴とする請求項６記載のアーム型レーザ照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物表面にレーザ光を照射して付着物の除去や表面改質等を行う車輌型レーザ照射装置、及びアーム型レーザ照射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザ光を利用した付着物除去装置としては、金属表面の放射性核種をレーザ照射によって除去するレーザ除染装置が知られている(特許文献１参照)。この技術では、２台のガルバノミラーと可動レンズにより平面走査機能と焦点調整機構を持たせることで金属表面等の３次元形状に沿ってレーザ光を走査し、表面の放射性核種を金属の表層ごと除去している。
【０００３】
一方、従来においては、上記レーザ除染装置とほぼ同じ光学系(２台のガルバノミラーと可動レンズ)でレーザ照射により塗膜除去を行なうレーザ処理装置及び塗装除去方法も提案されている(特許文献２参照)。また床面加工装置としては、レーザ照射機能を備えた台車によって床面の塗膜除去を行なう技術が公知となっている(特許文献３参照)。
【０００４】
ところが、上記レーザ除染装置や塗装除去方法に関しては、３軸を制御する複雑な光学系であるが故にレーザヘッドの価格が高額になるだけでなく、レーザヘッドの重量が20kg以上の重さとなる。そのため、このレーザヘッドを多軸ロボットに搭載してガルバノミラーの走査面積を超えるエリアへの処理を行う場合、20kg以上を可搬可能な多軸ロボットの自重は100kg以上となり、人が可搬なレベルにまで装置を小型軽量化することができない。
【０００５】
また上記床面加工装置に関しても、床面と平行に配置された光誘導管(レーザ光を誘導する光学系)を、鉛直軸を中心に左右に揺動させて先端側からレーザ照射を行う技術であったが、この装置では、レーザ光が描く揺動軌跡の半径の長さの光誘導管を使用する必要があるため、この方式でも装置の小型化や軽量化を行うことは難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５６１０３５６号
【特許文献２】特開平１０-３０９８９９号公開
【特許文献３】特許第５０９０７５７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明は、上記の如き問題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、対象物にレーザ光を照射して付着物の除去や表面改質などを行えるだけでなく、装置の軽量化及び小型化が容易で、しかも、低コストで製造が可能な車輌型レーザ照射装置、及びアーム型レーザ照射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者が上記課題を解決するために採用した手段を説明すれば次のとおりである。
【０００９】
即ち、本発明は、地面または床面の付着物をレーザ照射により剥離除去、或いは地面または床面の表面をレーザ照射により改質する車輌型レーザ照射装置において、装置本体Ｃを、クローラまたはタイヤを備えた走行機構１と；この走行機構１を駆動させて装置本体Ｃを前後方向に移動させる駆動モータ２と；この駆動モータ２に接続されて装置本体Ｃの移動速度を制御するモータ制御部３と；レーザ光Ｌを出射可能なレーザ光源４と；このレーザ光源４から入力されたレーザ光Ｌを装置本体Ｃの下方に向けて左右方向に一定速度で往復走査する一次元ガルバノスキャナ５とを含んで構成し、前記レーザ光源４からレーザ光Ｌが出射されたとき、一次元ガルバノスキャナ５の駆動によってレーザ光Ｌを左右方向に往復走査しつつ、モータ制御部３により装置本体Ｃを前後方向に一定速度で移動させて、地面または床面に対し前記レーザ光Ｌを二次元走査可能とした点に特徴がある。
【００１０】
一方、本発明では、上記車輌型レーザ照射装置の構成に代えて、装置本体Ｃを、クローラまたはタイヤを備えた走行機構１と；この走行機構１を駆動させて装置本体Ｃを前後方向に移動させる駆動モータ２と；この駆動モータ２に接続されて装置本体Ｃの移動速度を制御するモータ制御部３と；レーザ光Ｌを出射可能なレーザ光源４と；このレーザ光源４から入力されたレーザ光Ｌを装置本体Ｃの側方に向けて上下方向に一定速度で往復走査する一次元ガルバノスキャナ５とを含んで構成し、前記レーザ光源４からレーザ光Ｌが出射された状態で、一次元ガルバノスキャナ５の駆動によってレーザ光Ｌを上下方向に往復走査しつつ、モータ制御部３により装置本体Ｃを前後方向に一定速度で移動させて、壁面に対し前記レーザ光Ｌを二次元走査可能とすることもできる。
【００１１】
また上記モータ制御部３については、一定速度で移動させる装置本体Ｃの移動速度を、一次元ガルバノスキャナ５により往復走査するレーザ光Ｌの往路と復路のレーザ照射範囲が一部重複する速度に調節するプログラムを設けることで、隙間なく効果的にレーザ照射を行うことができる。
【００１２】
加えて、上記駆動モータ２には、速度レンジが広くメンテナンスが容易で、かつ、高速回転時のトルクも大きいＡＣサーボモータを使用するのが好ましい。
【００１３】
また上記レーザ光源４及び一次元ガルバノスキャナ５については、装置本体Ｃの前後方向または左右方向に複数設けることで、レーザ光の照射面積を増大することもできる。
【００１４】
他方、本発明では、上記被照射面Ｔの付着物をレーザ照射により剥離除去、或いは被照射面の表面をレーザ照射により改質するアーム型レーザ照射装置において、装置本体Ａを、レーザヘッドＨを端部に備え、かつ、前記レーザヘッドＨを被照射面の表面に沿って任意方向に移動可能なアーム機構６と；このアーム機構１を駆動させてレーザヘッドＨを移動させる駆動モータ２またはアクチュエータと；この駆動モータ２に接続されてレーザヘッドＨの移動速度を制御するモータ制御部３またはアクチュエータ制御部と；レーザ光Ｌを出射可能なレーザ光源４と；このレーザ光源４から入力されたレーザ光ＬをレーザヘッドＨから被照射面に向けて一方向に一定速度で往復走査する一次元ガルバノスキャナ５とを含んで構成し、前記レーザ光源４からレーザ光Ｌが出射された状態で、一次元ガルバノスキャナ５の駆動によってレーザ光Ｌを一方向に往復走査しつつ、モータ制御部３またはアクチュエータ制御部によりレーザヘッドＨを一次元ガルバノスキャナ５の走査方向と直角方向に一定速度で移動させて、被照射面に対し前記レーザ光Ｌを二次元走査可能とすることもできる。
【００１５】
また本発明では、上記アーム型レーザ照射装置に対し、アーム機構６に接続されてレーザヘッドＨの移動方向を制御するアーム制御部７と、被照射面の表面形状を光学的手段で測定してデータとして出力する表面形状測定機、或いは被照射面の表面形状を図面データから読み取ってデータとして出力する図面データ処理部とを設け、前記アーム制御部６に、前記表面形状測定機または図面データ処理部から予め入力された表面形状データに基づいてレーザヘッドＨの移動方向を決定するプログラムを設けることで、被照射面に沿ってレーザヘッドＨを動かすことができる。
【００１６】
また上記構成に代えて、アーム機構６に接続されてレーザヘッドＨの移動方向を制御するアーム制御部７と、被照射面からの距離を測定するレーザ距離計を含む非接触距離計とを設け、かつ、前記非接触距離計をレーザヘッドＨの移動方向側に配置して、被照射面との距離を測定しつつその距離データに基づきレーザヘッドと被照射面との距離が一定に保たれるように前記アーム制御部６でレーザヘッドＨの移動方向を調節しながら被照射面にレーザ光Ｌを二次元走査可能とすることもできる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の車輌型レーザ照射装置では、一次元ガルバノスキャナによってレーザ光を左右方向に往復走査しながら、走行機構を備えた装置本体を前後方向に等速移動させて、レーザ光を地面上に二次元走査することが可能となるため、レーザヘッドに２台のガルバノミラーを設ける必要がなく光誘導管等も不要となる。そのため、レーザヘッドを小型化・軽量化できるだけでなく装置の製造コストの低廉化も図れる。
【００１８】
一方、本発明では、上記レーザヘッドを車体側面側に配置して一次元ガルバノスキャナの走査方向を上下方向に変えることで、一次元ガルバノスキャナによりレーザ光を上下方向に往復走査しながら、装置本体を走行機構で前後方向に等速移動させて、壁面に対しレーザ光を二次元走査する車輌型レーザ照射装置とすることもでき、その場合も、上記と同様、レーザヘッドの小型化・軽量化や装置の製造コストの低廉化が可能となる。
【００１９】
他方、本発明のアーム型レーザ照射装置では、一次元ガルバノスキャナによってレーザ光を一方向に往復走査しながら、アーム機構により先端側のレーザヘッドを一次元ガルバノスキャナの走査方向と直角方向に等速移動させて、被照射面に対しレーザ光を二次元走査することが可能となる。これにより、レーザヘッドに２台のガルバノミラーを設ける必要がないため、上記と同様の効果が得られる。
【００２０】
したがって、本発明により、所定出力のレーザ光源を使用して対象物表面の付着物の除去または表面改質を広面積でも効率的に行うことができ、更にコンパクト化も容易で運搬や収納の面でも有利なレーザ照射装置を安価に提供できることから、本発明の実用的利用価値は頗る高い。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第一実施形態の車輌型レーザ照射装置を表わす概略図である。
【図２】本発明の第一実施形態における車輌型レーザ照射装置のレーザ走査方法を表わす説明図である。
【図３】本発明の第一実施形態における車輌型レーザ照射装置の処理方法を表わす処理フロー図である。
【図４】本発明の第二実施形態の車輌型レーザ照射装置を表わす概略図である。
【図５】本発明の第二実施形態における車輌型レーザ照射装置のレーザ走査方法を表わす説明図である。
【図６】本発明の第三実施形態のアーム型レーザ照射装置を表わす概略図である。
【図７】本発明の第三実施形態におけるアーム型レーザ照射装置のレーザ走査方法を表わす説明図である。
【図８】本発明の第三実施形態におけるアーム型レーザ照射装置の変更例を表わす説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
『第一実施形態』
本発明の第一実施形態について、図１〜図３に基いて説明する。同図において、符号１で指示するものは、走行機構であり、符号２で指示するものは、駆動モータである。また符号３で指示するものは、モータ制御部であり、また符号４で指示するものは、レーザ光源である。符号５で指示するものは、一次元ガルバノスキャナである。
【００２３】
「車輌型レーザ照射装置の構成」
[１]車輌型レーザ照射装置の基本構成について
本実施形態では、図１(a)(b)に示すように、車輌型レーザ照射装置の装置本体Ｃを、タイヤを走行機構１として備えた車体上に、駆動モータ２、モータ制御部３、レーザ光源４及び一次元ガルバノスキャナ５を搭載して構成している。これにより、駆動モータ２により走行機構１を駆動させて装置本体Ｃを前後方向に移動させることが可能で、また装置本体Ｃの移動速度は、モータ制御部３により駆動モータ２を制御して調節できる。
【００２４】
また上記装置本体Ｃのレーザ光源４から出射されたレーザ光Ｌは、図１(a)(b)及び図２(a)に示すように一次元ガルバノスキャナ５を介してレーザヘッドＨから地面Ｆ(屋外の地面や屋内の床面を含む走行面)に向けて照射される。また一次元ガルバノスキャナ５を使用することで、レーザ光源４から入力されたレーザ光Ｌを装置本体Ｃの下方の地面Ｆに向けて左右方向に一定速度で往復走査可能となっている。
【００２５】
上記のように装置本体Ｃを構成したことにより、レーザ光源４からレーザ光Ｌを出射した状態で、図２(a)に示すように一次元ガルバノスキャナ５の駆動によってレーザ光Ｌを左右方向(Ｘ軸方向)に往復走査しながら、図２(b)に示すようにモータ制御部３により装置本体Ｃを前後方向(Ｙ軸方向)に一定速度で移動(等速移動)させることで、地面Ｆに対しレーザ光Ｌを二次元走査することが可能となる。これにより、レーザ照射による地面Ｆの付着物(金属表面の塗膜や錆、コンクリート表面の汚れや塗膜など)の剥離除去や、地面Ｆの表面改質を処理面積が大きい場合でも効率的に行える。
【００２６】
[２]走行機構について
次に上記車輌型レーザ照射装置の各構成要素について説明する。まず上記走行機構１に関しては、本実施形態では、装置本体Ｃの左右に２輪ずつ合計４輪のタイヤを設けて構成しているが、地面Ｆ上を等速移動で安定して走行できる他の構成を採用することもでき、例えば、タイヤを装置本体Ｃに合計６輪以上設ける構成や、タイヤの代わりにクローラを設ける構成を採用することもできる。
【００２７】
[３]駆動モータについて
また上記駆動モータ２に関しては、本実施形態では、速度レンジが広くメンテナンスが容易で高速回転時のトルクも大きいＡＣサーボモータを使用しているが、走行機構１の移動速度を一元ガルバノスキャナ５の走査速度に合わせて制御できるモータであればよく、例えば、ＤＣサーボモータやステッピングモータなどを採用することもできる。
【００２８】
[４]モータ制御部について
また上記モータ制御部３に関しては、本実施形態では、駆動モータ２の出力(回転速度)を遠隔操作によって制御可能なものを採用しているが、図３に示すように一次元ガルバノスキャナ５(またはレーザ光源４)の起動に応じて自動的に駆動モータ２の等速移動制御を行うプログラムを搭載することもできる。またモータ制御部３には、非レーザ照射時(通常走行時)の駆動モータ２の制御と、レーザ照射時の駆動モータ２の制御を遠隔操作で切り替え可能なプログラムを搭載することもできる。
【００２９】
また本実施形態では、レーザ照射時において一定速度で移動させる装置本体Ｃの移動速度を、一次元ガルバノスキャナ５により往復走査するレーザ光Ｌの往路と復路のレーザ照射範囲が一部重複する速度に調節するプログラムを設けており、これによってレーザ光Ｌを地面Ｆに対して隙間なく走査して照射漏れを防止することができる。
【００３０】
[５]レーザ光源について
また上記レーザ光源４に関しては、本実施形態では、地面Ｆの付着物の剥離除去を行うために高出力のパルスファイバレーザを使用しているが、レーザ加工用の他のレーザ光源４を使用することもでき、例えば、ＹＡＧレーザやＣＷファイバレーザ等を使用することができる。また地面Ｆの表面改質を行う場合には、それに適した出力のレーザ光源４を適宜使用できる。またレーザ光源４の制御部には、図３に示すようにモータ制御部３による等速移動制御や一次元ガルバノスキャナ５の起動に応じて自動的にレーザ光源４の起動を行うプログラムを搭載することもできる。
【００３１】
[６]一次元ガルバノスキャナについて
また上記一次元ガルバノスキャナ５については、本実施形態では、ガルバノミラー及びガルバノミラーの傾斜角度を変化させる揺動機構及び入力信号に応じてガルバノミラーの揺動を開始する制御部を備えたものを使用している。なお一次元ガルバノスキャナ５の制御部には、モータ制御部３による等速移動制御やレーザ光源４の起動に応じて自動的にガルバノミラーの揺動を開始するプログラムを搭載することもできる。
【００３２】
また本実施形態では、一次元ガルバノスキャナ５を装置本体Ｃの前方に設けたレーザヘッドＨ内に一つだけ設けているが、装置本体Ｃを大型化して一度に広範囲のレーザ照射を行いたい場合には、装置本体Ｃの前後方向または左右方向に一次元ガルバノスキャナ５及びレーザ光源４を複数設けることもできる。
【００３３】
[７]レーザ光源と一次元ガルバノスキャナ間の光学系について
また本実施形態では、レーザ光源３と一次元ガルバノスキャナ４の間にレーザ光Ｌを誘導する光学系として固定ミラーＭを設けているが、レーザ光源３と一次元ガルバノスキャナ４の距離が遠い場合には、レーザ光Ｌを誘導する光学系として複数のミラーを設けることもでき、またレーザ光Ｌの光束の断面積や形状を変化させるレンズ等を光学系の途中に設けることもできる。
【００３４】
『第二実施形態』
「車輌型レーザ照射装置の構成」
[１]車輌型レーザ照射装置の基本構成について
本発明の第二実施形態について図４及び図５に基いて説明する。本実施形態では、図４(a)(b)に示すように、車輌型レーザ照射装置の装置本体Ｃを、第一実施形態と同様、タイヤを走行機構１として備えた車体上に、駆動モータ２、モータ制御部３、レーザ光源４及び一次元ガルバノスキャナ５を搭載して構成している。これにより、装置本体Ｃは駆動モータ２により走行機構１を駆動させて前後方向に移動させることができ、また装置本体Ｃの移動速度を、モータ制御部３により駆動モータ２を制御して調節できる。
【００３５】
一方、上記装置本体Ｃのレーザ光源４から出射されたレーザ光Ｌについては、図４(a)(b)及び図５(a)に示すように一次元ガルバノスキャナ５を介してレーザヘッドＨから壁面Ｗに向けて出射することが可能となっており、一次元ガルバノスキャナ５を使用することで、レーザ光源４から入力されたレーザ光Ｌを装置本体Ｃの側方の壁面Ｗに向けて上下方向に一定速度で往復走査可能となっている。
【００３６】
上記のように装置本体Ｃを構成したことにより、レーザ光源４からレーザ光Ｌを出射した状態で、図５(a)に示すように一次元ガルバノスキャナ５の駆動によってレーザ光Ｌを上下方向(Ｘ軸方向)に往復走査しながら、図５(b)に示すようにモータ制御部３により装置本体Ｃを前後方向(Ｙ軸方向)に一定速度で移動させることで、壁面Ｗに対しレーザ光Ｌを二次元走査することが可能となる。これにより、レーザ照射による壁面Ｗの付着物の剥離除去や、壁面Ｗの表面改質を効率的に行うことができる。
【００３７】
[２]車輌型レーザ照射装置の構成要素について
本実施形態で使用する走行機構１、駆動モータ２及びモータ制御部３については、第一実施形態と同様である。また本実施形態で使用するレーザ光源４、一次元ガルバノスキャナ５及びレーザ光Ｌを誘導する光学系に関しても、装置本体Ｃの側面側に設けられたレーザヘッドＨ内に一次元ガルバノスキャナ５と固定ミラーＭを配置する以外は第一実施形態と同様である。
【００３８】
『第三実施形態』
「アーム型レーザ照射装置の構成」
[１]アーム型レーザ照射装置の基本構成
本発明の第三実施形態について図６〜図８に基いて説明する。なお図中、符号６で指示するものは、アーム機構であり、符号７で指示するものは、アーム制御部である。本実施形態では、図６及び図７に示すように、端部にレーザヘッドＨを備えたアーム機構６を装置本体Ａに設けてアーム型レーザ照射装置を構成すると共に、装置本体Ａに、アーム機構６を駆動する駆動モータ２、モータ制御部３、レーザ光源４及び一次元ガルバノスキャナ５を設けて構成している。
【００３９】
なお上記装置本体Ａは、駆動モータ２によってアーム機構６及びアーム制御部７を駆動させて端部のレーザヘッドＨを被照射面Ｔの表面に沿って任意の方向に移動させることが可能となっている。またレーザヘッドＨの移動速度は、モータ制御部３によって駆動モータ２を制御して調節できる。
【００４０】
また上記装置本体Ａのレーザ光源４から出射されたレーザ光Ｌについては、図７に示すように一次元ガルバノスキャナ５を介してレーザヘッドＨから対象物の被照射面Ｔに向けて照射される。また一次元ガルバノスキャナ５を使用することで、レーザ光源４から入力されたレーザ光Ｌを被照射面Ｔに向けて一方向に一定速度で往復走査可能となっている。
【００４１】
上記のように装置本体Ａを構成したことにより、レーザ光源４からレーザ光Ｌを出射したとき、図７に示すように一次元ガルバノスキャナ５の駆動によってレーザ光Ｌを一方向(Ｘ軸方向)に往復走査しながら、図６(a)(b)に示すようにモータ制御部３によってレーザヘッドＨを一次元ガルバノスキャナ５の走査方向と直角方向(Ｙ軸方向)に一定速度で移動(等速移動)させることで、被照射面Ｔに対しレーザ光Ｌを二次元走査することが可能となる。これにより、レーザ照射による被照射面Ｔの付着物の剥離除去や、被照射面Ｔの表面改質を効率的に行える。
【００４２】
[２]アーム機構について
次に上記アーム型レーザ照射装置の各構成要素について説明する。まず上記アーム機構６に関しては、本実施形態では、多軸ロボットにおいて一般的な複数のアームを関節部で連結した構成を採用しており、各関節部でアームを揺動させて連結されたアーム同士の角度を変化させることでレーザヘッドＨを被照射面Ｔに近傍位置に対向する向きで配置することができる。
【００４３】
また本実施形態では、図６(a)(b)に示すように、アーム機構６でアーム同士の角度を変えて、レーザヘッドＨを曲面状の被照射面Ｔに沿って移動できるように構成しているが、アーム機構６の一部にアームの伸縮機構やスライド機構を設けて、図８に示すようにレーザヘッドＨを平面状の被照射面Ｔの表面に沿って移動させることもできる。その他、アーム機構６に、一次元ガルバノスキャナ４によるレーザ光Ｌの走査方向を調節するためにレーザヘッドＨの回転機構を設けることもできる。
【００４４】
[３]駆動モータについて
また上記駆動モータ２に関しては、本実施形態では、ＡＣサーボモータを使用しているが、ＤＣサーボモータやステッピングモータなどを採用することもできる。またアーム機構６の一部にアームの伸縮機構やスライド機構を設ける場合には、これらを駆動するためのアクチュエータ(油圧シリンダやエアシリンダ等)を駆動モータ２と一緒に設けることもできる。その他は第一実施形態と同様である。
【００４５】
[４]モータ制御部について
また上記モータ制御部３に関しては、本実施形態では、駆動モータ２の出力を遠隔操作で制御可能なものを採用しているが、一次元ガルバノスキャナ５やレーザ光源４の起動に応じて自動的に駆動モータ２の等速移動制御を行うプログラムを搭載することもできる。またモータ制御部３には、非レーザ照射時の駆動モータ２の制御と、レーザ照射時の駆動モータ２の制御を遠隔操作で切り替え可能なプログラムを搭載することもできる。またアクチュエータを使用する場合には、モータ制御部に加えてアクチュエータ制御部を設けることでレーザヘッドＨの移動速度を調整できる。その他は第一実施形態と同様である。
【００４６】
[５]アーム制御部について
また本実施形態では、上記アーム機構６にレーザヘッドＨの移動方向を制御するアーム制御部７を接続して設けると共に、被照射面Ｔの表面形状を光学的手段で測定してデータとして出力する表面形状測定機を付設している。これにより、アーム制御部６に表面形状測定機から予め入力された表面形状データに基づいてレーザヘッドＨの移動方向を決定するプログラムを搭載することで、平面状または曲面状の被照射面Ｔに沿ってレーザヘッドＨを自動的に動かすことができる。
【００４７】
また上記表面形状測定機の代わりに、被照射面Ｔの表面形状を図面データから読み取ってデータとして出力する図面データ処理部を付設または両者を併設することもでき、その場合には、アーム制御部６に図面データ処理部から予め入力された表面形状データに基づいてレーザヘッドＨの移動方向を決定するプログラムを設けることで、平面状または曲面状の被照射面Ｔに沿ってレーザヘッドＨを自動的に動かすことができる。
【００４８】
[６]レーザ距離計について
また本実施形態の変更例として、レーザヘッドＨに被照射面Ｔの表面からの距離を測定する非接触距離計(レーザ式、光学式、超音波式距離計等)としてレーザ距離計を付設すると共に、このレーザ距離計をレーザヘッドＨの移動方向側に配置して、被照射面Ｔとの距離を測定しつつその距離データに基づきレーザヘッドと被照射面Ｔとの距離が一定に保たれるようにアーム制御部６でレーザヘッドＨの移動方向を制御して、被照射面Ｔに対するレーザ光Ｌの二次元走査を行えるようにすることもできる。
【００４９】
[７]その他の構成要素について
また装置本体Ａに設けるレーザ光源４、一次元ガルバノスキャナ５、及びレーザ光源３と一次元ガルバノスキャナ４の間に配置されるレーザ光Ｌの光学系に関しては、第一実施形態と同様の構成を採用している。またこれらの変更例についても第一実施形態に記載の構成を適宜採用できる。
【００５０】
また本発明は、概ね上記のように構成されるが、記載した実施例に限定されるものではなく、「特許請求の範囲」の記載内において種々の変更が可能であって、例えば、モータ制御部３やアクチュエータ制御部、レーザ光源４の制御部、一次元ガルバノスキャナ５の制御部、アーム制御部７については、レーザ照射の自動終了が行えるように所定のタイミングで駆動を停止するプログラムを設けることもでき、何れのものも本発明の技術的範囲に属する。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明のレーザ照射装置は、金属表面の塗膜や錆などの除去やコンクリート表面の汚れや塗膜などの除去など、広い面積に対する表面処理に適している。また本発明では、平面状の被照射面に限らず、曲面状の被照射面にも適用することができるため、配管の外周面や切断した配管の内周面を処理することも可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１  走行機構
２  駆動モータ
３  モータ制御部
４  レーザ光源
５  一次元ガルバノスキャナ
６  アーム機構
７  アーム制御部
Ｈ  レーザヘッド
Ｃ  装置本体(車輌型)
Ａ  装置本体(アーム型)
Ｆ  地面
Ｗ  壁面
Ｔ  被照射面
Ｍ  固定ミラー
【図１】
2020049525.tif 000003
【図２】
2020049525.tif 000004
【図３】
2020049525.tif 000005
【図４】
2020049525.tif 000006
【図５】
2020049525.tif 000007
【図６】
2020049525.tif 000008
【図７】
2020049525.tif 000009
【図８】
2020049525.tif 000010