(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
突起物の表面にレーザ光を照射して前記突起物の表面に形成された被膜又は付着物を除去するレーザ照射装置の位置合わせに用いられる位置調整治具であって、
前記突起物の外周を囲うように配置される環状部と、
該環状部に配置され前記突起物の外周面に当接する当接部と、を備え、
前記環状部は、外側面に前記レーザ照射装置の位置決めを行う位置決め部を有する、
ことを特徴とするレーザ照射装置の位置調整治具。
【請求項２】
前記突起物は、多角形状の外形を有し、前記当接部は、前記突起物の角部を構成する隣接した外周面に当接可能に構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ照射装置の位置調整治具。
【請求項３】
前記当接部は、前記突起物の外周面に向かって付勢可能に構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ照射装置の位置調整治具。
【請求項４】
前記突起物は、橋梁を含む鋼構造物に固定されている、ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ照射装置の位置調整治具。
【請求項５】
突起物の表面にレーザ光を照射して前記突起物の表面に形成された被膜又は付着物を除去するレーザ照射装置の位置調整方法であって、
前記突起物の外周に位置調整治具を嵌合する治具配置工程と、
前記位置調整治具の外周に嵌合するように前記レーザ照射装置の基台を配置する基台配置工程と、
前記位置調整治具を取り外す治具除去工程と、
前記基台に前記レーザ照射装置の本体部を配置する本体部配置工程と、
を含むことを特徴とするレーザ照射装置の位置調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ照射装置の位置調整治具及び位置調整方法に関し、特に、ボルトヘッド等の突起物の表面における塗膜や付着物等の除去を行うレーザ照射装置の位置合わせに適した位置調整治具及び位置調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、橋梁等の鋼構造物の接合部には、締結具としてボルト・ナットを使用することが多い。かかるボルト・ナットは、一般に、風雨に晒されることから、表面に防錆等の塗装が施されることが多い。また、長期間の使用により、塗膜が劣化したり、表面に酸化物や汚れが付着したりすることから、定期的に洗浄や塗装の塗り替え等のメンテナンスが必要となる。なお、塗装を塗り替える際には、古い塗膜を剥離（ケレンを含む）してから新しい塗装を施すのが一般的である。
【０００３】
ところで、ボルトヘッドやナットは、鋼構造物の表面から突出した略六角柱形状を有する突起物であり、その表面の塗膜を剥離する作業はそれ自体が面倒である。加えて、ボルトヘッドやナットと鋼構造物の表面とにより形成される角隅部に入り込んだ塗膜の剥離は特に困難である。
【０００４】
かかる塗膜の剥離等には、一般に、電動工具を用いた手作業のほか、鉄粒や砂粒等の投射体を構造物の表面に吹き付けるショットブラスト等が用いられる。しかしながら、電動工具を用いた手作業では作業時間が長くなりやすく、ショットブラストを用いた方法では大量の廃棄物や騒音を生じるという問題がある。そこで、近年ではレーザ光を用いた表面処理方法が検討されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された発明では、ボルトヘッドが突出した構造物表面に先端内周面にミラーを備えたアタッチメントを配置し、レーザ光をミラーに反射させてボルトヘッドの側面に照射するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５５７４３５４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したレーザ光を用いた表面処理方法では、レーザ光をミラーで反射させてボルトヘッドの側面部に照射していることから、ボルトの軸芯とアタッチメントの中心軸とがずれていた場合には、ボルトヘッドの側面部ごとにレーザ光の照射位置や強度が異なってしまい、塗膜や付着物を効果的に除去することができないという問題が生じる。
【０００７】
本発明は、上述した問題点に鑑み創案されたものであり、ボルトやナット等の突起物の軸芯と突起物にレーザ光を照射する光学系の中心軸との位置合わせを容易に行うことができる、レーザ照射装置の位置調整治具及び位置調整方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、突起物の表面にレーザ光を照射して前記突起物の表面に形成された被膜又は付着物を除去するレーザ照射装置の位置合わせに用いられる位置調整治具であって、前記突起物の外周を囲うように配置される環状部と、該環状部に配置され前記突起物の外周面に当接する当接部と、を備え、前記環状部は、外側面に前記レーザ照射装置の位置決めを行う位置決め部を有する、ことを特徴とするレーザ照射装置の位置調整治具が提供される。
【０００９】
前記突起物は、多角形状の外形を有し、前記当接部は、前記突起物の角部を構成する隣接した外周面に当接可能に構成されていてもよい。前記当接部は、前記突起物の外周面に向かって付勢可能に構成されていてもよい。また、前記突起物は、例えば、橋梁を含む鋼構造物に固定されている。
【００１０】
また、本発明によれば、突起物の表面にレーザ光を照射して前記突起物の表面に形成された被膜又は付着物を除去するレーザ照射装置の位置調整方法であって、前記突起物の外周に位置調整治具を嵌合する治具配置工程と、前記位置調整治具の外周に嵌合するように前記レーザ照射装置の基台を配置する基台配置工程と、前記位置調整治具を取り外す治具除去工程と、前記基台に前記レーザ照射装置の本体部を配置する本体部配置工程と、を含むことを特徴とするレーザ照射装置の位置調整方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
上述した本発明のレーザ照射装置の位置調整治具及び位置調整方法によれば、突起物の外周面に位置調整治具を当接させて位置決めすることにより、この位置調整治具を基準にしてレーザ照射装置を配置することができ、ボルトやナット等の突起物の軸芯と突起物にレーザ光を照射する光学系の中心軸との位置合わせを容易に行うことができる。また、レーザ照射装置を配置した後で位置調整治具を取り外すことにより、突起物の外周にレーザ光を照射可能な空間を容易に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第一実施形態に係る位置調整治具を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は使用状態を示す平面図、（ｃ）は図１（ｂ）におけるＣ矢視側面図、である。
【図２】橋梁の一部を示す部分拡大図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る位置調整方法を示す図であり、（ａ）は治具配置工程、（ｂ）は基台配置工程、（ｃ）は治具除去工程、を示している。
【図４】本発明の一実施形態に係る位置調整方法を示す図であり、（ａ）は本体部配置工程、（ｂ）はレーザ照射装置の設置完了状態、を示している。
【図５】本発明の他の実施形態に係る位置調整治具を示す図であり、（ａ）は第二実施形態の下面を示す平面図、（ｂ）は第二実施形態の上面を示す平面図、（ｃ）は第三実施形態の上面を示す平面図、である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図１（ａ）〜図５（ｃ）を用いて説明する。ここで、図１は、本発明の第一実施形態に係る位置調整治具を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は使用状態を示す平面図、（ｃ）は図１（ｂ）におけるＣ矢視側面図、である。図２は、橋梁の一部を示す部分拡大図である。
【００１４】
本発明の第一実施形態に係る位置調整治具１は、図１（ａ）〜（ｃ）に示したように、突起物Ｐの表面にレーザ光を照射して突起物Ｐの表面に形成された被膜又は付着物を除去するレーザ照射装置の位置合わせに用いられ、突起物Ｐの外周を囲うように配置される環状部２と、環状部２に対峙するように配置され突起物Ｐの外周面に当接する一対の当接部３と、を備えている。
【００１５】
突起物Ｐは、例えば、橋梁等の鋼構造物の接合部に固定されている。図２に示したように、橋梁４は、例えば、Ｉ型鋼により構成される主桁４１と、主桁４１のウェブ部の接合部に配置される添接板４２と、主桁４１のフランジ部の接合部に配置されるフランジ連結板４３と、を有している。かかる主桁４１を突き合わせて接合する際に、添接板４２及びフランジ連結板４３に複数のボルト４４及びナット４５が使用される。突起物Ｐは、例えば、主桁４１を構成する鋼材の表面に突出したボルト４４及びナット４５によって構成される。
【００１６】
なお、突起物Ｐは、ボルト４４及びナット４５によって構成されるものに限定されず、リベット、構造物の形状等、構造物の表面に突出した種々の突起物を含む趣旨である。また、構造物は、橋梁等の鋼構造物に限定されるものではなく、コンクリート構造物等の他の構造物であってもよい。
【００１７】
環状部２は、図１（ａ）に示したように、例えば、上面２１、下面２２、内側面２３及び外側面２４を有する略トーラス体である。ここでは、環状部２は、略円環形状を有しているが、かかる形状に限定されるものではなく、多角形の環形状を有していてもよい。上面２１には、締結具、溶接、接着剤等によって当接部３が固定される。下面２２は、図１（ｃ）に示したように、突起物Ｐが固定された鋼材表面への接触面を構成している。
【００１８】
内側面２３の直径は、少なくとも突起物Ｐの直径よりも大きく形成されており、突起物Ｐの外周を囲うことができる形状に形成されている。外側面２４は、例えば、内側面２３との間に当接部３を配置可能な大きさに形成される。また、外側面２４には、後述するレーザ照射装置の基台の位置決めを行う位置決め部２４ａが形成されていてもよい。位置決め部２４ａは、例えば、円形状の外側面２４の一部を切り落とした平面部によって形成されるが、かかる形状に限定されるものではなく、切欠、溝、突起等によって形成されていてもよい。
【００１９】
当接部３は、環状部２の上面２１に固定された板部材である。当接部３は、図１（ａ）に示したように、互いに対向する位置に配置されており、各当接部３は、環状部２の内側面２３よりも内側に突出するように形成されている。当接部３は、二箇所に配置される場合に限定されるものではなく、三箇所以上に配置するようにしてもよい。また、二箇所の当接部３を配置する場合は、図示したように対峙する位置に配置することが好ましいが、三箇所以上に当接部３を配置する場合には、例えば、均等な間隔で配置するようにすればよい。
【００２０】
また、突起物Ｐがボルト４４やナット４５のように多角形状（例えば、六角形状）の外形を有する場合には、当接部３は、突起物Ｐの角部を構成する隣接した外周面に当接可能な一対のテーパ部３１を有していてもよい。
【００２１】
なお、突起物Ｐの角部に直に当接部３を当接する場合には、当接部３の設計誤差や製造誤差等によって、位置調整治具１を突起物Ｐに嵌合できない場合やガタツキを生じる場合があることから、一対のテーパ部３１の中間部に角部との接触を回避する切欠部３２を形成するようにしてもよい。
【００２２】
上述した環状部２及び当接部３の大きさや形状は、突起物Ｐの形状や大きさに応じて任意に変更することができる。また、図示しないが、環状部２を上下に分割し、その中間部に当接部３を挟み込んで固定するようにしてもよい。
【００２３】
次に、本実施形態に係る位置調整治具１を用いた位置調整方法について、図３（ａ）〜図４（ｂ）を参照しつつ説明する。ここで、図３は、本発明の一実施形態に係る位置調整方法を示す図であり、（ａ）は治具配置工程、（ｂ）は基台配置工程、（ｃ）は治具除去工程、を示している。図４は、本発明の一実施形態に係る位置調整方法を示す図であり、（ａ）は本体部配置工程、（ｂ）はレーザ照射装置の設置完了状態、を示している。
【００２４】
本発明の一実施形態に係る位置調整方法は、突起物Ｐの表面にレーザ光を照射して突起物Ｐの表面に形成された被膜又は付着物を除去するレーザ照射装置５の位置調整方法であり、突起物Ｐの外周に位置調整治具１を嵌合する治具配置工程と、位置調整治具１の外周に嵌合するようにレーザ照射装置５の基台５２を配置する基台配置工程と、位置調整治具１を取り外す治具除去工程と、基台５２にレーザ照射装置５の本体部５１を配置する本体部配置工程と、を含んでいる。
【００２５】
レーザ照射装置５は、例えば、ＣＯ２レーザ、ファイバーレーザ、ＹＡＧレーザ等のレーザ発振器を備えた本体部５１と、本体部５１を昇降可能に支持する基台５２と、を有している。本体部５１は、基台５２に対して着脱可能に構成されていてもよい。レーザ発振器は、市販されているものから、構造物及び突起物Ｐの種類や表面処理の対象に応じて任意に選択して使用することができる。
【００２６】
基台５２は、例えば、図３（ｂ）に示したように、位置調整治具１の外周に嵌合されるとともに、突起物Ｐが固定された鋼材表面に配置される筒部５３と、筒部５３の側面部に形成されたフランジ部５４と、フランジ部５４上に配置され本体部５１を昇降可能に支持する支持部５５と、を有している。
【００２７】
筒部５３の下端部には、鋼材表面に基台５２を固定するための磁石５３ａが埋め込まれていてもよい。基台５２の固定手段として磁石を用いることにより、鋼材表面に基台５２を容易に固定させることができ、特に、図２に示した主桁４１のウェブ部の連結部に固定された突起物Ｐに対してもレーザ照射装置５を横向きに固定することができる。なお、基台５２の固定手段は、磁石に限定されるものではなく、吸盤や固定治具を用いるようにしてもよい。
【００２８】
また、筒部５３の内側面には、上述した位置調整治具１の外側面２４に形成された位置決め部２４ａに対応した位置決め部が形成されている。かかる筒部５３に形成された位置決め部は、位置調整治具１の位置決め部２４ａに当接又は嵌合可能な形状を有している。なお、図３（ｂ）〜図４（ｂ）では、説明の便宜上、筒部５３及びフランジ部５４のみ断面図を示している。
【００２９】
支持部５５は、例えば、フランジ部５４上に固定された直動アクチュエータ５５ａと、直動アクチュエータ５５ａの先端に固定されたヘッダ５５ｂと、ヘッダ５５ｂの移動を案内するガイド５５ｃと、ヘッダ５５ｂに接続され本体部５１に接続される拘束部５５ｄと、を有している。
【００３０】
ヘッダ５５ｂは、例えば、断面Ｌ字形状を有しており、直動アクチュエータ５５ａの先端部と直動アクチュエータ５５ａの側面部に配置されたガイド５５ｃとに接続されている。拘束部５５ｄは、例えば、略環状形状を有しており、本体部５１の外周面に当接して締め付けられることによって、本体部５１の位置を拘束する。
【００３１】
治具配置工程は、図３（ａ）に示したように、図１に示したような位置調整治具１を突起物Ｐの外周に嵌合させる工程である。具体的には、当接部３を突起物Ｐの外周面に当接させながら環状部２の下面２２を鋼材表面に接触させる。
【００３２】
基台配置工程は、図３（ｂ）に示したように、レーザ照射装置５の基台５２を位置調整治具１の外周に嵌合させる工程である。具体的には、基台５２の筒部５３の内側面を位置調整治具１の外周に当接させながら鋼材表面に固定する。このとき、位置調整治具１が外側面２４に位置決め部２４ａを有する場合には、筒部５３の内側面の形状と位置調整治具１の外形とを位置合わせしながら、筒部５３を位置調整治具１の外周に嵌合させる。
【００３３】
治具除去工程は、図３（ｃ）に示したように、位置調整治具１を突起物Ｐから取り外す工程である。具体的には、基台５２の筒部５３内に作業員が手を挿入して位置調整治具１を取り外す。このとき、磁石等の吸着手段を備えた治具を用いて位置調整治具１を取り外すようにしてもよい。
【００３４】
本体部配置工程は、図４（ａ）に示したように、基台５２の拘束部５５ｄに本体部５１を拘束する工程である。このとき、本体部５１が基台５２の筒部５３に接触しないように、支持部５５の直動アクチュエータ５５ａを作動させてヘッダ５５ｂを上昇させておくことが好ましい。
【００３５】
そして、本体部５１を基台５２に固定した後、図４（ｂ）に示したように、直動アクチュエータ５５ａを作動させてヘッダ５５ｂを下降させ、本体部５１の先端を筒部５３内に挿入する。かかる操作によって、レーザ照射装置５の設置が完了する。
【００３６】
なお、上述した説明では、レーザ発振器を含む本体部５１を基台５２から着脱可能に構成した場合について説明したが、本体部５１を基台５２に予め固定した状態でレーザ照射装置５の設置を行うようにしてもよい。例えば、基台配置工程では、本体部５１を上昇させた位置に退避させておき、本体部配置工程では、本体部５１を下降させて図４（ｂ）に示した設置完了状態に移行させるようにすればよい。
【００３７】
上述した位置調整治具１及び位置調整方法によれば、突起物Ｐの外周面に位置調整治具１を当接させて位置決めすることにより、この位置調整治具１を基準にしてレーザ照射装置５を配置することができ、ボルトやナット等の突起物Ｐの軸芯と突起物Ｐにレーザ光を照射する光学系の中心軸との位置合わせを容易に行うことができる。また、レーザ照射装置５を配置した後で位置調整治具１を取り外すことにより、突起物Ｐの外周にレーザ光を照射可能な空間を容易に確保することができる。
【００３８】
次に、本発明の他の実施形態に係る位置調整治具について、図５（ａ）〜（ｃ）を参照しつつ説明する。ここで、図５は、本発明の他の実施形態に係る位置調整治具を示す図であり、（ａ）は第二実施形態の下面を示す平面図、（ｂ）は第二実施形態の上面を示す平面図、（ｃ）は第三実施形態の上面を示す平面図、である。なお、上述した第一実施形態と同じ構成部品については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。
【００３９】
図５（ａ）及び（ｂ）に示した第二実施形態に係る位置調整治具１は、少なくとも一方の当接部３を突起物Ｐの外周面に向かって付勢可能に構成したものである。具体的には、位置調整治具１は、突起物Ｐの外周面に当接するスライダ３３と、スライダ３３を付勢する弾性体３４と、スライダ３３の移動を案内するガイド３５と、スライダ３３の移動を規制するストッパ３６と、を備えている。なお、図５（ｂ）において、説明の便宜上、環状部２の一部を切り欠いて内部構造を図示している。
【００４０】
スライダ３３は、突起物Ｐに当接する部分を構成し、先端にテーパ部３１及び切欠部３２が形成されている。図５（ｂ）に示したように、環状部２の内部には、スライダ３３と環状部２との間に配置されたスプリング形状の弾性体３４が配置されている。弾性体３４は、スプリングに限定されるものではなく、ゴム等の弾性体であってもよい。
【００４１】
弾性体３４は、例えば、スライダ３３の中心に力を付勢するように配置され、その両脇に一対のガイド３５が配置されている。ガイド３５は、ロッド状であり、スライダ３３に形成された開口部に挿通されている。なお、かかる付勢手段の構成は単なる一例であり、図示した構成に限定されるものではない。
【００４２】
ストッパ３６は、例えば、長孔が形成されたプレート３６ａと、長孔に挿通されたピン３６ｂと、により構成される。ピン３６ｂは、環状部２の上面２１に固定されており、プレート３６ａは、スライダ３３に固定されている。したがって、スライダ３３は、プレート３６ａの長孔の長さ分だけ移動可能に構成される。
【００４３】
かかる第二実施形態に係る位置調整治具１によれば、スライダ３３を移動させることによって、突起物Ｐの外周面に位置調整治具１を嵌合させることができ、弾性体３４の付勢力によって位置調整治具１の嵌合状態を容易に保持することができる。したがって、例えば、図２に示した主桁４１のウェブ部の側面やフランジ部の下面に位置調整治具１を配置する場合であっても、位置調整治具１の脱落を抑制することができる。
【００４４】
また、スライダ３３は、長孔の長さ分だけ移動可能であることから、突起物Ｐの直径の大きさが異なる場合であっても単一の形状の位置調整治具１で対応することができる。さらに、異なる大きさの長孔を有するプレート３６ａに交換することにより、スライダ３３の移動量を調整することができ、突起物Ｐの形状や大きさに適した位置調整治具１を容易に準備することもできる。
【００４５】
図５（ｃ）に示した第三実施形態に係る位置調整治具１は、環状部２をゴム等の弾性体により形成し、その内側面２３の全体を当接部３としたものである。本実施形態では、環状部２の弾性力により突起物Ｐに当接することから内側面２３の直径は、突起物Ｐの直径よりも僅かに小さく形成するようにしてもよい。また、ここでは、当接部３（内側面２３）の形状を突起物Ｐの形状に合わせて六角形状に形成しているが、当接部３（内側面２３）は、突起物Ｐの角部にのみ当接するように小径に形成された円形状であってもよい。
【００４６】
また、位置決め部２４ａは、図示したように、環状部２の外側面２４に形成された突起形状を有していてもよい。かかる形状の位置決め部２４ａを有する場合、レーザ照射装置５の基台５２（筒部５３）の内側面には、突起形状に適合した溝が形成される。なお、位置調整治具１の環状部２の外側面２４に溝を形成し、レーザ照射装置５の基台５２（筒部５３）の内側面に突起を形成するようにしてもよい。
【００４７】
本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００４８】
１  位置調整治具
２  環状部
３  当接部
４  橋梁
５  レーザ照射装置
２１  上面
２２  下面
２３  内側面
２４  外側面
２４ａ  位置決め部
３１  テーパ部
３２  切欠部
３３  スライダ
３４  弾性体
３５  ガイド
３６  ストッパ
３６ａ  プレート
３６ｂ  ピン
４１  主桁
４２  添接板
４３  フランジ連結板
４４  ボルト
４５  ナット
５１  本体部
５２  基台
５３  筒部
５３ａ  磁石
５４  フランジ部
５５  支持部
５５ａ  直動アクチュエータ
５５ｂ  ヘッダ
５５ｃ  ガイド
５５ｄ  拘束部
【図１】
0006559557.tif 000002
【図２】
0006559557.tif 000003
【図３】
0006559557.tif 000004
【図４】
0006559557.tif 000005
【図５】
0006559557.tif 000006