特許 5956650 表面処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】5956650

(24)【登録日】2016年6月24日

(45)【発行日】2016年7月27日

(54)【発明の名称】表面処理装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/36 20140101AFI20160714BHJP

   B23K 26/08 20140101ALI20160714BHJP

   B08B 7/00 20060101ALI20160714BHJP

【ＦＩ】

   B23K26/36

   B23K26/08 Z

   B08B7/00

【請求項の数】7

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-112717(P2015-112717)

(22)【出願日】2015年6月3日

【審査請求日】2015年6月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(73)【特許権者】

【識別番号】000198318

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ検査計測

(74)【代理人】

【識別番号】100118267

【弁理士】

【氏名又は名称】越前 昌弘

(72)【発明者】

【氏名】岩崎 初美

(72)【発明者】

【氏名】久住 智勇

(72)【発明者】

【氏名】平田 賢輔

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 幸三

(72)【発明者】

【氏名】大脇 桂

【審査官】 水野 治彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開平５−３０５４６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１１４３７６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ２６／３６

Ｂ０８Ｂ ７／００

Ｂ２３Ｋ ２６／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

物体の表面に沿って移動しながら前記物体の表面に形成された被膜又は付着物を除去する表面処理装置において、
レーザ光を発振するレーザ発振器と、
移動方向の上流側に前記レーザ光を照射する先行レーザ照射装置と、
移動方向の下流側に前記レーザ光を照射する後行レーザ照射装置と、を備え、
前記先行レーザ照射装置は、前記レーザ光を前記物体の表面で交差する少なくとも二方向に走査させる複数のスキャナユニットを含む、
ことを特徴とする表面処理装置。

【請求項2】

前記後行レーザ照射装置における前記レーザ光の照射角度の絶対値は、前記先行レーザ照射装置における前記レーザ光の照射角度の絶対値よりも大きい、ことを特徴とする請求項１に記載の表面処理装置。

【請求項3】

前記後行レーザ照射装置は、前記レーザ光を前記移動方向に垂直な方向に走査させるスキャナユニットを含む、ことを特徴とする請求項１に記載の表面処理装置。

【請求項4】

前記複数のスキャナユニットは、前記レーザ光を前記移動方向に平行な方向に走査させる第一スキャナユニットと、前記レーザ光を前記移動方向に垂直な方向に走査させる第二スキャナユニットと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の表面処理装置。

【請求項5】

前記先行レーザ照射装置及び前記後行レーザ照射装置は、前記レーザ光の照射角度を前記移動方向に向かって回動させる首振機構を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の表面処理装置。

【請求項6】

前記先行レーザ照射装置及び前記後行レーザ照射装置は、前記物体の表面に近接して配置されるバキュームカバーの内部に配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載の表面処理装置。

【請求項7】

前記物体は、橋梁を含む鋼構造物である、ことを特徴とする請求項１に記載の表面処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、表面処理装置に関し、特に、物体の表面における被膜や付着物等の除去を行う表面処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、橋梁等の鋼構造物の表面には、用途や機能に応じて、塗装、舗装、ライニング、樹脂シート等、種々の被膜が形成される。かかる被膜は、風雨に晒されることが多く、時間の経過とともに、劣化したり酸化物や汚れ等が付着したりすることとなる。そこで、かかる被膜を有する構造物では、定期的に洗浄や剥離（ケレン作業を含む）等の除去作業を行い、必要に応じて、被膜の塗り替えや張り替え等の処理を行っている。

【0003】

かかる処理方法としては、一般に、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が用いられる。また、特許文献１に記載されたように、レーザ光やドライアイスを用いた方法も提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１０−２８６７７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

橋梁等の鋼構造物では、処理する面積が広いことから、上述したショットブラストのように、鉄粒や砂粒を構造物の表面に衝突させた場合には、大量の廃棄物や騒音を生じるという問題があった。また、ドライアイスブラストの場合には、ドライアイス粒体が使用後に昇華することから、廃棄物の分量を低減することができるものの、硬度が低く処理能力が格段に低いという問題がある。これは、特許文献１に記載された発明のように、レーザ光により前処理を行った場合であっても同様に起こり得る問題であり、特に、被膜が硬い場合や粘着力が強い場合には、被膜を十分に剥離することができない、被膜の剥離に時間を要する等の問題を生じる。

【0006】

本発明は、上述した問題点に鑑み創案されたものであり、廃棄物や騒音の発生を抑制しつつ処理効率の向上を図ることができる表面処理装置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】

【0007】

本発明によれば、物体の表面に沿って移動しながら前記物体の表面に形成された被膜又は付着物を除去する表面処理装置において、レーザ光を発振するレーザ発振器と、移動方向の上流側に前記レーザ光を照射する先行レーザ照射装置と、移動方向の下流側に前記レーザ光を照射する後行レーザ照射装置と、を備え、前記先行レーザ照射装置は、前記レーザ光を前記物体の表面で交差する少なくとも二方向に走査させる複数のスキャナユニットを含む、ことを特徴とする表面処理装置が提供される。

【0008】

前記後行レーザ照射装置における前記レーザ光の照射角度の絶対値は、前記先行レーザ照射装置における前記レーザ光の照射角度の絶対値よりも大きくしてもよい。

【0009】

前記後行レーザ照射装置は、前記レーザ光を前記移動方向に垂直な方向に走査させるスキャナユニットを含んでいてもよい。

【0010】

前記複数のスキャナユニットは、前記レーザ光を前記移動方向に平行な方向に走査させる第一スキャナユニットと、前記レーザ光を前記移動方向に垂直な方向に走査させる第二スキャナユニットと、を含んでいてもよい。

【0011】

前記先行レーザ照射装置及び前記後行レーザ照射装置は、前記レーザ光の照射角度を前記移動方向に向かって回動させる首振機構を有していてもよい。

【0012】

前記先行レーザ照射装置及び前記後行レーザ照射装置は、前記物体の表面に近接して配置されるバキュームカバーの内部に配置されていてもよい。

【0013】

前記物体は、例えば、橋梁を含む鋼構造物である。

【発明の効果】

【0014】

上述した本発明の表面処理装置によれば、先行レーザ照射装置及び後行レーザ照射装置によって表面処理を行うようにしたことから、鉄粒や砂粒等の投射体を物体の表面に衝突させる必要がなく、廃棄物や騒音の発生を抑制することができる。また、先行レーザ照射装置に複数のスキャナユニットを搭載して交差する方向にレーザ光を走査しながら照射することにより、１スキャンでレーザ光を二次元的に照射することができる。したがって、本発明によれば、先行レーザ照射装置により前処理を広範囲に行うことができ、処理効率の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の第一実施形態に係る表面処理装置を示す概念図である。

【図2】本発明の第一実施形態に係る表面処理装置の使用状態を示す説明図であり、（ａ）は橋梁の側面図、（ｂ）は橋梁の断面図、を示している。

【図3】本発明の第一実施形態に係る表面処理装置を示す説明図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は図３（ａ）におけるＢ−Ｂ断面矢視図、を示している。

【図4】図３に示した表面処理装置の変形例を示す説明図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は図４（ａ）におけるＢ−Ｂ断面矢視図、を示している。

【図5】本発明の第二実施形態に係る表面処理装置を示す説明図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は変形例、を示している。

【図6】本発明の他の実施形態に係る表面処理装置を示す概念図であり、（ａ）は第三実施形態、（ｂ）は第四実施形態、を示している。

【図7】本発明の第三実施形態に係る表面処理装置を示す説明図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は図７（ａ）におけるＢ−Ｂ断面矢視図、を示している。

【図8】本発明の第四実施形態に係る表面処理装置を示す説明図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は図８（ａ）におけるＢ−Ｂ断面矢視図、を示している。

【図9】本発明の第五実施形態に係る表面処理装置を示す概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施形態について図１〜図９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表面処理装置を示す概念図である。図２は、本発明の第一実施形態に係る表面処理装置の使用状態を示す説明図であり、（ａ）は橋梁の側面図、（ｂ）は橋梁の断面図、を示している。図３は、本発明の第一実施形態に係る表面処理装置を示す説明図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は図３（ａ）におけるＢ−Ｂ断面矢視図、を示している。図４は、図３に示した表面処理装置の変形例を示す説明図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は図４（ａ）におけるＢ−Ｂ断面矢視図、を示している。

【0017】

本発明の第一実施形態に係る表面処理装置１は、図１〜図３（ｂ）に示したように、物体Ｍの表面に沿って移動しながら物体Ｍの表面に形成された被膜又は付着物を除去する表面処理装置であって、レーザ光を発振するレーザ発振器２と、移動方向の上流側にレーザ光Ｌ_ｆを照射する先行レーザ照射装置３と、移動方向の下流側にレーザ光Ｌ_ｒを照射する後行レーザ照射装置４と、を備え、先行レーザ照射装置３は、レーザ光Ｌ_ｆを物体Ｍの表面で交差する少なくとも二方向に走査させる複数のスキャナユニット３１を含み、スキャナユニット３１は、レーザ光Ｌ_ｆを移動方向に平行な方向（例えば、Ｚ軸方向）に走査させる第一スキャナユニット３１ａと、レーザ光Ｌ_ｆを移動方向に垂直な方向（例えば、Ｘ軸方向）に走査させる第二スキャナユニット３１ｂと、を備えている。

【0018】

物体Ｍは、例えば、橋梁等の鋼構造物である。図２（ａ）及び（ｂ）では、物体Ｍとして橋梁の主桁の一部のみを図示している。主桁は、例えば、図２（ｂ）に示したように、箱型断面形状を有しており、左右に張り出した上フランジＦ_ｕ及び下フランジＦ_ｄを有している。なお、物体Ｍは、図示した橋梁の主桁に限定されるものではなく、塗装、舗装、ライニング、樹脂シート等、種々の被膜が形成され得る表面を有する構造物の全てを含み、鋼構造物だけでなくコンクリート構造物等も含むものである。

【0019】

ここで、図中のＸＹＺ座標は、図２（ａ）及び（ｂ）に示したように、橋梁の長手方向をＸ軸、橋梁の短手方向をＹ軸、鉛直方向をＺ軸、とする三軸直交座標を示している。図１や図３（ａ）では、説明の便宜上、図２の使用状態とは異なる姿勢を図示している。

【0020】

表面処理装置１は、図２（ａ）及び（ｂ）に示したように、物体Ｍの側面に沿って配置される支持部材５に移動可能に配置されている。支持部材５は、例えば、略矩形形状の枠体５１と、枠体５１を上フランジＦ_ｕ及び下フランジＦ_ｄに固定する複数のマグネット５２と、枠体５１とマグネット５２との間に配置される高さ調整部材５３と、枠体５１のＸ軸方向に移動可能に配置されたガイドレール５４と、ガイドレール５４の長手方向（Ｚ軸方向）に移動可能に配置された台車５５と、を有している。なお、支持部材５は、図示した構成に限定されるものではなく、物体Ｍの構造、表面処理を行う場所等に応じて任意に変更することができる。

【0021】

台車５５には、物体Ｍの表面に近接して配置されるバキュームカバー６が接続される。バキュームカバー６は、先端が拡径かつ開口した容器形状を有している。バキュームカバー６には、バキュームホース６１の一端が接続されており、バキュームホース６１の他端は剥離した被膜等を回収する回収装置（図示せず）に接続されている。バキュームホース６１を介してバキュームカバー６内の空気を回収装置に引き抜くことにより、表面処理装置１によって剥離した被膜等を拡散させることなく回収することができる。

【0022】

本実施形態では、鉄粒や砂粒等の投射体を使用していないことから、バキュームカバー６から回収装置に回収する廃棄物の分量を低減することができ、回収装置の小型化を図ることもできる。

【0023】

レーザ発振器２は、例えば、ＣＯ_２レーザ、ファイバーレーザ、ＹＡＧレーザ等である。レーザ発振器２は、市販されているものから、物体Ｍ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。

【0024】

先行レーザ照射装置３は、図１に示したように、移動方向の上流側の領域Ｓ（図中、灰色に塗り潰した部分）にレーザ光Ｌ_ｆを事前に照射して、被膜や付着物を物体Ｍの表面から浮き上がらせるための装置である。本実施形態では、レーザ光Ｌ_ｆをＺ軸方向（移動方向に平行な方向）に走査させながらＸ軸方向（移動方向に垂直な方向）に走査させることによって、１スキャンでレーザ光Ｌ_ｆを二次元的に照射することにより、１スキャンにおける照射面積を拡大し、処理効率の向上を図っている。

【0025】

レーザ光Ｌ_ｆは、具体的には、領域Ｓ内に点線の矢印で図示したように、Ｚ軸方向（移動方向に平行な方向）に振れながらＸ軸方向（移動方向に垂直な方向）に向かって蛇行することとなる。

【0026】

また、先行レーザ照射装置３は、例えば、図３（ａ）及び（ｂ）に示したように、レーザ発振器２から光ファイバーを介して伝送されるレーザ光のビーム径を調節するビームエキスパンダ３２と、ビームエキスパンダ３２から照射されたレーザ光の方向を転換する反射ミラー３３と、レーザ光をＺ軸方向に走査させる第一スキャナユニット３１ａと、レーザ光をＸ軸方向に走査させる第二スキャナユニット３１ｂと、物体Ｍの表面上でレーザ光Ｌ_ｆを等速走査させるｆθレンズ３４と、を有している。なお、先行レーザ照射装置３は、図示した構成に限定されるものではなく、光路の取り方によって各部品の向きや配置順序を任意に変更することができる。

【0027】

レーザ光Ｌ_ｆは、例えば、図１に示したように、物体Ｍの表面における垂線Ｎに対して、移動方向側にαだけ傾斜した照射角度を有している。本実施形態において、「照射角度」とは、ｆθレンズ３４の中心軸Ｉ_ｆを垂直に通過するレーザ光の垂線Ｎに対する角度を意味する。

【0028】

スキャナユニット３１（第一スキャナユニット３１ａ及び第二スキャナユニット３１ｂ）は、例えば、レーザ光を反射するガルバノミラーと、ガルバノミラーを回転又は往復回動させる駆動モータと、を有している。このように、二軸のスキャナユニット３１を用いることにより、容易に領域Ｓにレーザ光Ｌ_ｆを照射することができる。なお、スキャナユニット３１は二軸に限定されるものではなく、三軸以上であってもよい。

【0029】

後行レーザ照射装置４は、図１に示したように、移動方向と垂直な方向に集約してレーザ光Ｌ_ｒを照射して、レーザ光Ｌ_ｆによって浮き上がった被膜や付着物を物体Ｍの表面から剥離するための装置である。本実施形態では、レーザ光Ｌ_ｒをＸ軸方向（移動方向に垂直な方向）にのみ走査させることによって、レーザ光Ｌ_ｒを線状に照射して照射エネルギーを高めるようにしている。レーザ光Ｌ_ｒのＸ軸方向の照射幅は、レーザ光Ｌ_ｆのＸ軸方向の照射幅と同じ幅であることが好ましいが、レーザ光Ｌ_ｆのＸ軸方向の照射幅よりも狭くてもよい。

【0030】

また、後行レーザ照射装置４は、例えば、図３（ａ）及び（ｂ）に示したように、レーザ発振器２から光ファイバーを介して伝送されるレーザ光のビーム径を調節するビームエキスパンダ４２と、ビームエキスパンダ４２から照射されたレーザ光をＸ軸方向に走査させるスキャナユニット４１と、物体Ｍの表面上でレーザ光Ｌ_ｆを等速走査させるｆθレンズ４４と、を有している。なお、後行レーザ照射装置４は、図示した構成に限定されるものではなく、光路の取り方によって各部品の向きや配置順序を任意に変更することができる。

【0031】

レーザ光Ｌ_ｒは、例えば、図１に示したように、物体Ｍの表面における垂線Ｎに対して、移動方向と反対側にβだけ傾斜した照射角度を有している。また、後行レーザ照射装置４におけるレーザ光Ｌ_ｒの照射角度βの絶対値は、先行レーザ照射装置３におけるレーザ光Ｌ_ｆの照射角度αの絶対値よりも大きくなるように設定されている。なお、レーザ光Ｌ_ｒの照射角度βは、ｆθレンズ４４の中心軸Ｉ_ｒを垂直に通過するレーザ光の垂線Ｎに対する角度である。

【0032】

先行レーザ照射装置３は、物体Ｍの表面の被膜を叩いて浮き上がらせる機能が求められることから、物体Ｍの表面に対して比較的垂直に近い状態で打ち込むことが好ましい。一方、後行レーザ照射装置４は、浮き上がった被膜を剥ぎ取る機能が求められることから、物体Ｍの表面に対してできるだけ斜めに打ち込むことが好ましい。また、レーザ光Ｌ_ｆ及びレーザ光Ｌ_ｒの照射角度が異なることから、その反射光が互いのｆθレンズ３４，４４に入射する確率を低減することができ、反射光による悪影響を低減することもできる。

【0033】

また、先行レーザ照射装置３及び後行レーザ照射装置４は、図３（ａ）及び（ｂ）に示したように、同じレーザヘッド１１内に収容されていてもよいし、図４（ａ）及び（ｂ）に示したように、それぞれ個別のレーザヘッド３５，４５に収容されていてもよい。例えば、共通のレーザヘッド１１を使用した場合には、先行レーザ照射装置３及び後行レーザ照射装置４を一体にして運搬したり、配置したりすることができる。一方、異なるレーザヘッド３５，４５を使用した場合には、バキュームカバー６の内部に配置する際に、先行レーザ照射装置３及び後行レーザ照射装置４の位置を個別に調整することができ、現場での融通性を高めることができる。

【0034】

上述した第一実施形態に係る表面処理装置１を用いて、図２（ａ）及び（ｂ）に示した橋梁の主桁側面の塗膜を剥離する場合について説明する。表面処理装置１は、先行レーザ照射装置３が上方に位置し、後行レーザ照射装置４が下方に位置する状態で、バキュームカバー６の内部に配置される。

【0035】

そして、先行レーザ照射装置３及び後行レーザ照射装置４からレーザ光Ｌ_ｆ，Ｌ_ｒを主桁側面に照射しながら、台車５５をガイドレールに沿って上方に移動させる。また、レーザ光Ｌ_ｆ，Ｌ_ｒの照射開始に合わせて回収装置（図示せず）を起動させ、バキュームカバー６内の空気を吸い込ませる。したがって、レーザ光Ｌ_ｆ，Ｌ_ｒの照射によって主桁表面から剥離した塗膜はバキュームホース６１を介して回収装置に回収される。

【0036】

台車５５がガイドレール５４の上端まで移動したら、ガイドレール５４をＸ軸方向にレーザ光Ｌ_ｆ，Ｌ_ｒの照射幅分だけ移動させる。続いて、先行レーザ照射装置３及び後行レーザ照射装置４からレーザ光Ｌ_ｆ，Ｌ_ｒを主桁側面に照射しながら、台車５５をガイドレールに沿って下方に移動させる。以下、この動作をガイドレール５４がＸ軸方向に移動できなくなるまで繰り返し行うことにより、支持部材５を配置した範囲の主桁側面の表面処理を行うことができる。

【0037】

上述した本実施形態に係る表面処理装置１によれば、先行レーザ照射装置３及び後行レーザ照射装置４によって表面処理を行うようにしたことから、鉄粒や砂粒等の投射体を物体Ｍの表面に衝突させる必要がなく、廃棄物及び騒音の発生を抑制することができる。また、先行レーザ照射装置３に複数のスキャナユニット３１を搭載して交差する方向にレーザ光を走査しながら照射することにより、１スキャンでレーザ光Ｌ_ｆを二次元的に照射することができる。したがって、本実施形態によれば、先行レーザ照射装置３により前処理を広範囲に行うことができ、処理効率の向上を図ることができる。

【0038】

次に、本発明の第二実施形態に係る表面処理装置１について、図５（ａ）及び（ｂ）を参照しつつ説明する。ここで、図５は、本発明の第二実施形態に係る表面処理装置を示す説明図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は変形例、を示している。なお、上述した第一実施委形態に係る表面処理装置１と同じ構成部品については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

【0039】

図５（ａ）に示したように、第二実施形態に係る表面処理装置１は、先行レーザ照射装置３及び後行レーザ照射装置４が、レーザ光Ｌ_ｆ，Ｌ_ｒの照射角度を移動方向に向かって回動させる首振機構１２を有するものである。首振機構１２は、例えば、先行レーザ照射装置３及び後行レーザ照射装置４を収容するレーザヘッド１１に対してＸ軸方向に延びるように配置された回動軸１２ａと、回動軸１２ａ周りにレーザヘッド１１を回動させる駆動モータ１２ｂと、を備える。駆動モータ１２ｂに替えて、レーザヘッド１１を回動軸１２ａ周りに回動させる手動レバー（図示せず）を配置するようにしてもよい。

【0040】

図２（ａ）に示したように、上フランジＦ_ｕ及び下フランジＦ_ｄにマグネット５２を固定して支持部材５を配置した場合には、表面処理装置１のガイドレール５４上の可動範囲に制限があることから、上フランジＦ_ｕ及び下フランジＦ_ｄに近接したΔＺの範囲にレーザ光Ｌ_ｆ，Ｌ_ｒを照射できない死角が生じ得る。そこで、第二実施形態では、表面処理装置１を搭載した台車５５が停止した状態であっても、ΔＺの範囲にレーザ光Ｌ_ｆ，Ｌ_ｒを照射することができるように首振機構１２を設けている。

【0041】

本実施形態に係る表面処理装置１では、表面処理装置１を搭載した台車５５がガイドレール５４に沿って上方に移動し上端に達した状態で一時停止し、首振機構１２を作動させてレーザ光Ｌ_ｆ，Ｌ_ｒの照射角度を変更し、ΔＺの範囲にレーザ光Ｌ_ｆ，Ｌ_ｒを照射する。したがって、主桁側面の全域に渡って塗膜の剥離等の表面処理を行うことができ、ΔＺの範囲のみ別の装置や手作業で表面処理する必要がなく、より一層の処理効率の向上を図ることができる。

【0042】

また、図５（ｂ）に示したように、首振機構１２は、ビームエキスパンダ４２を含む本体部４５ａと、スキャナユニット４１及びｆθレンズ４４を含む可動ヘッド部４５ｂと、本体部４５ａと可動ヘッド部４５ｂとを連結する回動軸１２ａと、により構成するようにしてもよい。本体部４５ａ及び可動ヘッド部４５ｂは、後行レーザ照射装置４を個別に収容するレーザヘッド４５を構成している。

【0043】

図示しないが、ビームエキスパンダ４２とスキャナユニット４１とは、可動ヘッド部４５ｂが本体部４５ａに対して回動した場合であってもｆθレンズ４４からレーザ光Ｌ_ｒを照射できるように、複数の反射ミラーを介して光学的に接続されている。

【0044】

また、図示しないが、図示した後行レーザ照射装置４と同様に、先行レーザ照射装置３についても、個別に収容するレーザヘッド３５を本体部と可動ヘッド部とに分離して、回動軸を介して連結するようにしてもよい。このように、先行レーザ照射装置３と後行レーザ照射装置４とを個別に首振可能に構成することにより、先行レーザ照射装置３と後行レーザ照射装置４との首振角度を任意に調整することができる。

【0045】

次に、本発明の他の実施形態に係る表面処理装置１について、図６（ａ）〜図９を参照しつつ説明する。ここで、図６は、本発明の他の実施形態に係る表面処理装置を示す概念図であり、（ａ）は第三実施形態、（ｂ）は第四実施形態、を示している。図７は、本発明の第三実施形態に係る表面処理装置を示す説明図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は図７（ａ）におけるＢ−Ｂ断面矢視図、を示している。図８は、本発明の第四実施形態に係る表面処理装置を示す説明図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は図８（ａ）におけるＢ−Ｂ断面矢視図、を示している。図９は、本発明の第五実施形態に係る表面処理装置を示す概念図である。なお、上述した第一実施委形態に係る表面処理装置１と同じ構成部品については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

【0046】

図６（ａ）及び図７に示した第三実施形態に係る表面処理装置１は、先行レーザ照射装置３が、レーザ光Ｌ_ｆを移動方向に垂直な方向（例えば、Ｘ軸方向）に走査させながら、移動方向に平行な方向（例えば、Ｚ軸方向）に走査させるようにしたものである。具体的には、図７に示したように、先行レーザ照射装置３は、ビームエキスパンダ３２、レーザ光をＸ軸方向に走査させる第二スキャナユニット３１ｂ、レーザ光をＺ軸方向に走査させる第一スキャナユニット３１ａ、ｆθレンズ３４、の順に光路が設定されている。

【0047】

この第三実施形態に係る表面処理装置１によっても、１スキャンでレーザ光Ｌ_ｆを二次元的に照射することにより、１スキャンにおける照射面積を拡大し、処理効率の向上を図ることができる。

【0048】

図６（ｂ）及び図８に示した第四実施形態に係る表面処理装置１は、後行レーザ照射装置４についても、レーザ光Ｌ_ｒを移動方向に平行な方向（例えば、Ｚ軸方向）に走査させながら、移動方向に垂直な方向（例えば、Ｘ軸方向）に走査させるようにしたものである。具体的には、図８に示したように、後行レーザ照射装置４は、ビームエキスパンダ４２、反射ミラー４３、レーザ光をＺ軸方向に走査させる第一スキャナユニット４１ａ、レーザ光をＸ軸方向に走査させる第二スキャナユニット４１ｂ、ｆθレンズ４４、の順に光路が設定されている。

【0049】

この第四実施形態に係る表面処理装置１によれば、後行レーザ照射装置４についても、１スキャンでレーザ光Ｌ_ｒを二次元的に照射することにより、１スキャンにおける照射面積を領域Ｓ′まで拡大することができ、処理効率の向上を図ることができる。

【0050】

図９に示した第五実施形態に係る表面処理装置１は、先行レーザ照射装置３の照射角度αを移動方向と反対側に傾斜させたものである。すなわち、先行レーザ照射装置３の照射角度αと後行レーザ照射装置４の照射角度βとは、物体Ｍの表面の垂線Ｎに対して同じ側に傾斜していることとなる。かかる構成によれば、先行レーザ照射装置３のレーザ光Ｌ_ｆと後行レーザ照射装置４のレーザ光Ｌ_ｒとは同じ方向に反射することから、先行レーザ照射装置３及び後行レーザ照射装置４と反射光との干渉をより低減することができる。

【0051】

なお、図９では、第一実施形態における先行レーザ照射装置３の照射角度αを移動方向と反対側に傾斜させた場合について説明したが、第二実施形態〜第四実施形態に係る表面処理装置１においても同様に、先行レーザ照射装置３の照射角度αを移動方向と反対側に傾斜させるようにしてもよい。

【0052】

上述した第一実施形態〜第五実施形態に係る表面処理装置１を使用することにより、例えば、鋼構造物の塗装のケレン、鋼構造物の錆びた部材のケレン、鋼構造物の舗装のケレン、構造物のコンクリートのはつり、構造物の表面に貼付された樹脂のはつり、構造物の除染・洗浄、構造物のラインニングのはつり、構造物の付着生成物の除去、構造物の化学生成物の除去、構造物の表面に貼付されたゴムのはつり等の処理において、廃棄物や騒音の発生を抑制しつつ処理効率の向上を図ることができる。

【0053】

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】

【0054】

１ 表面処理装置
２ レーザ発振器
３ 先行レーザ照射装置
４ 後行レーザ照射装置
５ 支持部材
６ バキュームカバー
１１ レーザヘッド
１２ 首振機構
１２ａ 回動軸
１２ｂ 駆動モータ
３１，４１ スキャナユニット
３１ａ，４１ａ 第一スキャナユニット
３１ｂ，４１ｂ 第二スキャナユニット
３２，４２ ビームエキスパンダ
３３，４３ 反射ミラー
３４，４４ ｆθレンズ
３５，４５ レーザヘッド
４５ａ 本体部
４５ｂ 可動ヘッド部
５１ 枠体
５２ マグネット
５３ 調整部材
５４ ガイドレール
５５ 台車
６１ バキュームホース

【要約】

【課題】廃棄物や騒音の発生を抑制しつつ処理効率の向上を図ることができる表面処理方法及び表面処理装置を提供する。
【解決手段】物体Ｍの表面に沿って移動しながら物体Ｍの表面に形成された被膜又は付着物を除去する表面処理装置であって、レーザ光を発振するレーザ発振器２と、移動方向の上流側にレーザ光Ｌ_ｆを照射する先行レーザ照射装置３と、移動方向の下流側にレーザ光Ｌ_ｒを照射する後行レーザ照射装置４と、を備え、先行レーザ照射装置３は、レーザ光Ｌ_ｆを物体Ｍの表面で交差する少なくとも二方向に走査させる複数のスキャナユニット３１を含み、スキャナユニット３１は、レーザ光Ｌ_ｆを移動方向に平行な方向に走査させる第一スキャナユニット３１ａと、レーザ光Ｌ_ｆを移動方向に垂直な方向に走査させる第二スキャナユニット３１ｂと、を備えている。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】