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特開2023-131023シリンドリカル凹レンズを具備するレーザ付着物除去装置及びこれを用いたレーザ付着物除去方法

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023131023

(43)【公開日】2023-09-21

(54)【発明の名称】シリンドリカル凹レンズを具備するレーザ付着物除去装置及びこれを用いたレーザ付着物除去方法

(51)【国際特許分類】

B08B 7/00 20060101AFI20230913BHJP

B23K 26/36 20140101ALI20230913BHJP

B23K 26/073 20060101ALI20230913BHJP

B23K 26/08 20140101ALI20230913BHJP

【ＦＩ】

B08B7/00

B23K26/36

B23K26/073

B23K26/08 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022035667

(22)【出願日】2022-03-08

(71)【出願人】

【識別番号】000001890

【氏名又は名称】三和テッキ株式会社

(72)【発明者】

【氏名】松永隆太郎

【テーマコード（参考）】

3B116

4E168

【Ｆターム（参考）】

3B116AA12

3B116AB52

3B116BC01

4E168AD00

4E168CA06

4E168CA07

4E168CA13

4E168CB03

4E168DA34

4E168EA13

4E168EA14

4E168EA17

4E168EA24

4E168KA05

(57)【要約】

【課題】管の内面において線状レーザ光を走査することにより、管内面の付着物除去効率を向上させた付着物除去装置と付着物除去方法を提供する。
【解決手段】レーザ付着物除去装置１は、付着物を除去すべき管Ｐの内部に挿入して管軸線方向に移動可能な本体２と、レーザ発振器から出射されるレーザ光を管軸線方向に本体２へ導く光学系３と、管軸線を中心に回動し得るように本体２に取り付けられ且つ光学系３から出射されるレーザ光を屈折させて管Ｐの内面へ向けるプリズム５と、当該プリズム５を回転駆動するように本体に取り付けられる中空モータ７と、プリズム５と一体回転するように本体２に取り付けられ且つプリズム５を透過したレーザ光Ｌを管軸線方向の線状レーザ光Ｌ１に収束させて管Ｐの内面へ照射するシリンドリカル凹レンズ６とを具備する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

付着物を除去すべき管内部に挿入して管軸線方向に移動可能な本体と、レーザ発振器から出射されるレーザ光を管軸線方向に前記本体へ導く光学系と、当該レーザ光を収束させる集光レンズと、管軸線を中心に回動し得るように前記本体に取り付けられ且つ前記光学系から出射されるレーザ光を屈折させて管内面へ向けるプリズムと、当該プリズムを回転駆動するように前記本体に取り付けられる中空モータと、前記プリズムと一体回転するように前記本体に取り付けられ且つ前記プリズムを透過したレーザ光を管軸線方向に長い線状レーザ光に収束させて管内面へ照射するシリンドリカル凹レンズとを具備することを特徴とするレーザ付着物除去装置。

【請求項2】

前記シリンドリカル凹レンズからのレーザ光を透過させ且つ前記プリズム及び前記シリンドリカル凹レンズを覆うように前記本体の移動方向先端側に取り付けられる保護部材をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載のレーザ付着物除去装置。

【請求項3】

管内面へのレーザ光の投光部を挟んで前記本体の移動方向の前方と後方に設けられ当該投光部が前記管の内部に位置することを検知するセンサと、当該センサからの位置情報に基づき前記レーザ光が管内においてのみ照射されるように前記レーザ発振器を制御する制御装置とをさらに具備することを特徴とする請求項１に記載のレーザ付着物除去装置。

【請求項4】

請求項１に記載のレーザ付着物除去装置を管の内部に挿入して管軸線方向に移動させながら、管軸線方向の線状レーザ光を管内面へ照射することにより、管内面の付着物を除去することを特徴とするレーザ付着物除去方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、管の内面に発生した錆等の付着物をレーザ光照射により除去する装置とこれを用いた付着物除去方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、除染すべき管内部を自走可能な移動体と、レーザ発振器から出射されるレーザ光を移動体へ導く光ファイバと、管軸線を中心に回動し得るように移動体に取り付けられ且つ光ファイバから出射されるレーザ光を管内面へ照射し得るミラーと、管内部に連通可能な除塵手段と、該除塵手段を介して管内部の空気を吸引し得る吸気手段とを備えたレーザ除染装置が特許文献１に記載されている。
また、レーザ発振器と、このレーザ発振器から出力されるレーザ光を伝送するファイバと、このファイバを介して伝送されるレーザ光を集束させて構造物の表面に照射するための可搬性のあるレーザヘッドとを含むレーザ照射装置が特許文献２に記載されている。このレーザヘッドは、レーザ光を照射する光学系と、レーザ光の照射点から生じる除去物から光学系を防護する遮蔽部材とを備える。光学系は、レーザ光の光軸に対して略垂直な表面において、光軸を中心とする半径の円の軌跡を描くように、レーザ光の照射点を走査することにより、当該表面に付着した塗膜等を除去する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００１－５９８９２号公報

【特許文献2】ＷＯ２０１３／１３３４１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記従来の装置は、いずれもレーザ光の照射点のスポット径が小さく、付着物除去の効率性に欠けるという問題点がある。
従って、本発明は、管の内面において線状レーザ光を走査することにより、管内面の付着物除去効率を向上させた付着物除去装置及びこれを用いた付着物除去方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

以下の説明において添付図面の符号を参照するが、本発明はこれに限定されるものではない。
上記課題を解決するための、本発明のレーザ付着物除去装置１は、付着物を除去すべき管Ｐの内部に挿入して管軸線方向に移動可能な本体２と、レーザ発振器から出射されるレーザ光を管軸線方向に本体２へ導く光学系３と、レーザ光Ｌを収束させる集光レンズ４と、管軸線を中心に回動し得るように本体２に取り付けられ且つ光学系３から出射されるレーザ光を屈折させて管Ｐの内面へ向けるプリズム５と、当該プリズム５とシリンドリカル凹レンズ６を回転駆動するように本体に取り付けられる中空モータ７とを具備する。したがって、プリズム５とシリンドリカル凹レンズ６は、一体回転する。シリンドリカル凹レンズ６は、プリズム５を透過したレーザ光Ｌを管軸線方向に長い線状レーザ光Ｌ１に収束拡散させて管Ｐの内面へ照射する。

【発明の効果】

【0006】

本発明のレーザ付着物除去装置によれば、管の内面において管軸線方向の線状レーザ光を走査させることにより、管内面の付着物除去効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明のレーザ付着物除去装置の正面図である。

【図2】図１のレーザ付着物除去装置の側面図である。

【図3】図２のレーザ付着物除去装置のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図である。

【図4】図２のレーザ付着物除去装置のＩＶ－ＩＶ断面図である。

【図5】本発明の他の実施形態のレーザ付着物除去装置の正面図である。

【図6】図５のレーザ付着物除去装置の側面図である。

【図7】図５のレーザ付着物除去装置におけるロ－ラ脚の拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

レーザ付着物除去装置１は、内周面に錆などの付着物がある管Ｐの内部を管軸線方向に移動しながら、管内周面にレーザ光を照射し、アブレーションにより付着物を除去する装置である。

【0009】

レーザ付着物除去装置１は、概略円筒状の本体２と、レーザ発振器から出射されるレーザ光を管Ｐの軸線方向に本体２内へ導く光学系３と、本体２内でレーザ光を収束させる集光レンズ４と、収束されたレーザ光を屈折させるプリズム５と、プリズム５とシリンドリカル凹レンズ６を回転駆動する中空モータ７とを具備する。

【0010】

本体２は、管Ｐの内部に挿入して管軸線方向に移動可能であり、外周にセンタリングばね８を具備する。センタリングばね８は、本体２が管Ｐ内を移動中に、管Ｐの内周に摺接しながら、本体２の軸線を管Ｐの軸線に一致させるようにガイドする。

【0011】

図５，６，７の他の実施形態では、センタリングばね８に代え、センタリングローラ機構１３が設けられる。センタリングローラ機構１３は、本体２の外周に固着されたブラケット１４と、これに基端が軸支され、ばね１６で本体２の半径方向外側へ開くように付勢されたローラ脚１５と、それの先端部に軸支されたローラ１７とを具備する。センタリング機構１３は、本体２が管Ｐ内を移動中に、ローラ１７を管Ｐの内周に圧接、転動させながら、本体２の軸線を管Ｐの軸線に一致させるようにガイドする。

【0012】

中空モータ７は、本体２内の先端側に取り付けられ、プリズム５とシリンドリカル凹レンズ６を本体２の軸線（管軸線）を中心に回動し得るように支持する。

【0013】

プリズム５は、集光レンズ４により本体２の軸線に沿って収束されたレーザ光Ｌを直交方向に屈折させる。

【0014】

シリンドリカル凹レンズ６は、プリズム５からのレーザ光Ｌを本体２の軸線（管軸線）方向に延びる線状レーザ光Ｌ１に集光して管Ｐの内周面に照射する。

【0015】

プリズム５とシリンドリカル凹レンズ６は、本体２の先端に取り付けられ、先端側が保護蓋１０で閉じられた透明ガラス製の保護筒９内に配置され、管Ｐの内周から剥離した粉塵等が本体２の内部に侵入しないように保護される。保護蓋１０の外周縁には、後記レーザセンサ１１からのレーザ光Ｌ３を直角に反射する反射鏡部１０ａが設けられる。

【0016】

保護筒９におけるレーザ光Ｌ１の透過部を挟んで本体２の移動方向の前方と後方の２つの所定位置が管Ｐの内部に位置することを検知する２つのレーザセンサ１１，１２が本体２の先端部に設けられる。レーザセンサ１１，１２は、図３に示すように、それぞれ管Ｐの内面に向かって投射されたレーザ光Ｌ２，Ｌ３の反射光により、それぞれ管Ｐ内にあるか否かを検知する。レーザセンサ１１，１２の位置情報は、図示しない制御装置に送出され、レーザ光Ｌ２，Ｌ３の透過部が管Ｐ内にあるときにのみレーザ光Ｌが照射されるようにレーザ発振器が制御される。

【0017】

管Ｐの除錆作業は、レーザ付着物除去装置１を管Ｐの内部に挿入し、レーザセンサ１１，１２がいずれも管Ｐ内にあることを検知した状態で、レーザ発信器を及び中空モータ７を始動させ、手動で管軸線方向に移動させて行う。これにより、管Ｐの内面において、管軸線方向の線状レーザ光を走査させ、管Ｐの内面の付着物を効率的に除去することができる。

【符号の説明】

【0018】