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特開2024-78456移動式レーザ表面処理システムおよび移動式レーザ表面処理装置
(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】P2024078456
(43)【公開日】2024-06-10
(54)【発明の名称】移動式レーザ表面処理システムおよび移動式レーザ表面処理装置
(51)【国際特許分類】
B23K 26/36 20140101AFI20240603BHJP
B23K 26/352 20140101ALI20240603BHJP
B23K 26/064 20140101ALI20240603BHJP
B23K 26/067 20060101ALI20240603BHJP
B23K 26/16 20060101ALI20240603BHJP
B23K 26/082 20140101ALI20240603BHJP
B08B 7/00 20060101ALI20240603BHJP
B05D 3/06 20060101ALN20240603BHJP
【ＦＩ】
B23K26/36
B23K26/352
B23K26/064 K
B23K26/067
B23K26/16
B23K26/082
B08B7/00
B05D3/06 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】23
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023201664
(22)【出願日】2023-11-29
(31)【優先権主張番号】P 2022190339
(32)【優先日】2022-11-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000005290
【氏名又は名称】古河電気工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】西井 諒介
(72)【発明者】
【氏名】齊藤 愛実
(72)【発明者】
【氏名】岩渕 潤樹
(72)【発明者】
【氏名】梅野 和行
【テーマコード（参考）】
3B116
4D075
4E168
【Ｆターム（参考）】
3B116AA31
3B116AB54
3B116BC01
4D075BB20Z
4D075BB48Z
4D075BB65Z
4D075DC11
4E168AB01
4E168AD18
4E168CA07
4E168CA15
4E168CB03
4E168CB04
4E168CB08
4E168DA02
4E168DA03
4E168DA12
4E168DA26
4E168DA28
4E168DA29
4E168DA37
4E168EA02
4E168EA05
4E168EA06
4E168EA15
4E168EA17
4E168EA25
4E168FC01
4E168FC07
4E168JA17
(57)【要約】
【課題】例えば、作業者が処理対象としての表面に近づき難いような状況でも当該表面に対する処理を実行することが可能となるような、改善された新規な移動式レーザ表面処理システムおよび移動式レーザ表面処理装置を得る。
【解決手段】移動式レーザ表面処理システムは、例えば、光学ヘッドと、当該光学ヘッドに含まれレーザ光を表面上で走査可能なレーザスキャナと、光学ヘッドを表面に沿って相対的に移動可能な移動機構と、を有し、表面にレーザ光を走査しながら照射する移動式レーザ表面処理装置と、移動式レーザ表面処理装置とは別に設けられ、レーザ光を出力するレーザ装置を有した光源装置と、移動式レーザ表面処理装置と光源装置との間で延びて、レーザ装置から出力されたレーザ光を移動式レーザ表面処理装置へ伝送する光ファイバを含むケーブルと、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】移動式レーザ表面処理システムは、例えば、光学ヘッドと、当該光学ヘッドに含まれレーザ光を表面上で走査可能なレーザスキャナと、光学ヘッドを表面に沿って相対的に移動可能な移動機構と、を有し、表面にレーザ光を走査しながら照射する移動式レーザ表面処理装置と、移動式レーザ表面処理装置とは別に設けられ、レーザ光を出力するレーザ装置を有した光源装置と、移動式レーザ表面処理装置と光源装置との間で延びて、レーザ装置から出力されたレーザ光を移動式レーザ表面処理装置へ伝送する光ファイバを含むケーブルと、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
物体の表面にレーザ光を照射して当該表面の処理を行う移動式レーザ表面処理システムであって、
光学ヘッドと、当該光学ヘッドに含まれ前記レーザ光を前記表面上で走査可能なレーザスキャナと、前記光学ヘッドを前記表面に沿って相対的に移動可能な移動機構と、を有し、前記表面に前記レーザ光を走査しながら照射する移動式レーザ表面処理装置と、
前記移動式レーザ表面処理装置とは別に設けられ、前記レーザ光を出力するレーザ装置を有した光源装置と、
前記移動式レーザ表面処理装置と前記光源装置との間で延びて、前記レーザ装置から出力された前記レーザ光を前記移動式レーザ表面処理装置へ伝送する光ファイバを含むケーブルと、
を備えた、移動式レーザ表面処理システム。
光学ヘッドと、当該光学ヘッドに含まれ前記レーザ光を前記表面上で走査可能なレーザスキャナと、前記光学ヘッドを前記表面に沿って相対的に移動可能な移動機構と、を有し、前記表面に前記レーザ光を走査しながら照射する移動式レーザ表面処理装置と、
前記移動式レーザ表面処理装置とは別に設けられ、前記レーザ光を出力するレーザ装置を有した光源装置と、
前記移動式レーザ表面処理装置と前記光源装置との間で延びて、前記レーザ装置から出力された前記レーザ光を前記移動式レーザ表面処理装置へ伝送する光ファイバを含むケーブルと、
を備えた、移動式レーザ表面処理システム。
【請求項2】
前記移動機構は、第一移動機構として、地上を移動する車両移動機構を含む、請求項１に記載の移動式レーザ表面処理システム。
【請求項3】
前記移動機構は、第一移動機構として、水上または水中を移動する船舶移動機構を含む、請求項１に記載の移動式レーザ表面処理システム。
【請求項4】
前記移動機構は、第一移動機構として、空中を移動する空中移動機構を含む、請求項１に記載の移動式レーザ表面処理システム。
【請求項5】
前記物体に固定される固定部を備え、
前記移動機構は、第一移動機構として、前記固定部に対して相対的に移動可能な機構を含む、請求項１に記載の移動式レーザ表面処理システム。
前記移動機構は、第一移動機構として、前記固定部に対して相対的に移動可能な機構を含む、請求項１に記載の移動式レーザ表面処理システム。
【請求項6】
前記移動機構は、前記第一移動機構として、前記固定部に対して前記光学ヘッドを上下方向に相対的に移動可能な第一エレベータを含む、請求項５に記載の移動式レーザ表面処理システム。
【請求項7】
前記移動機構は、前記第一移動機構と前記光学ヘッドとの間に設けられた第二移動機構として、ロボットアームを含む、請求項２～５のうちいずれか一つに記載の移動式レーザ表面処理システム。
【請求項8】
前記移動機構は、前記第一移動機構と前記光学ヘッドとの間に設けられた第二移動機構として、前記第一移動機構に対して前記光学ヘッドを上下方向に相対的に移動可能な第二エレベータを含む、請求項２～５のうちいずれか一つに記載の移動式レーザ表面処理システム。
【請求項9】
前記光学ヘッドは、前記レーザ光を複数のビームに分割するビームシェイパを有した、請求項１～５のうちいずれか一つに記載の移動式レーザ表面処理システム。
【請求項10】
前記光学ヘッドは、前記ビームシェイパを収容した筐体と、前記ビームシェイパを前記筐体に対して当該ビームシェイパに対する入力光の光軸と交差した方向に相対的に動かす第三移動機構と、を有した、請求項９に記載の移動式レーザ表面処理システム。
【請求項11】
前記光学ヘッドは、前記第三移動機構として、前記ビームシェイパを前記筐体に対して相対的に前記入力光の光軸に沿った回転中心回りに回転する回転機構を有した、請求項１０に記載の移動式レーザ表面処理システム。
【請求項12】
前記光学ヘッドは、前記第三移動機構として、前記ビームシェイパを前記筐体に対して相対的に往復移動する往復移動機構を有した、請求項１０に記載の移動式レーザ表面処理システム。
【請求項13】
前記移動機構は、前記表面に沿って移動可能に構成された移動体と、前記表面に対する前記レーザ光の照射位置が変化するよう前記移動体に対する前記光学ヘッドの位置および姿勢のうち少なくとも一方を変更可能な状態に当該光学ヘッドを支持する第四移動機構と、を有した、請求項１に記載の移動式レーザ表面処理システム。
【請求項14】
前記移動体は、前記光学ヘッドを覆うカバーを有し、
前記光学ヘッドは、前記カバー内で前記第四移動機構を介して支持された、請求項１３に記載の移動式レーザ表面処理システム。
前記光学ヘッドは、前記カバー内で前記第四移動機構を介して支持された、請求項１３に記載の移動式レーザ表面処理システム。
【請求項15】
前記移動体は、車体と、当該車体に転動可能に支持された転動体と、を有した、請求項１３に記載の移動式レーザ表面処理システム。
【請求項16】
前記移動体は、非自走車両である、請求項１５に記載の移動式レーザ表面処理システム。
【請求項17】
前記第四移動機構は、揺動機構、スライド機構、および回転機構のうち少なくともいずれか一つを含む、請求項１３～１６のうちいずれか一つに記載の移動式レーザ表面処理システム。
【請求項18】
物体の表面にレーザ光を照射して当該表面の処理を行う移動式レーザ表面処理システムであって、
光学ヘッドと、前記光学ヘッドに含まれた筐体と、当該筐体に収容され前記レーザ光を複数のビームに分割するビームシェイパと、前記筐体に対して前記ビームシェイパを相対的に動かす第三移動機構と、前記光学ヘッドを前記表面に沿って相対的に移動可能な移動機構と、を有し、前記表面に前記レーザ光を走査しながら照射する移動式レーザ表面処理装置と、
前記移動式レーザ表面処理装置とは別に設けられ、前記レーザ光を出力するレーザ装置を有した光源装置と、
前記移動式レーザ表面処理装置と前記光源装置との間で延びて、前記レーザ装置から出力された前記レーザ光を前記移動式レーザ表面処理装置へ伝送する光ファイバを含むケーブルと、
を備えた、移動式レーザ表面処理システム。
光学ヘッドと、前記光学ヘッドに含まれた筐体と、当該筐体に収容され前記レーザ光を複数のビームに分割するビームシェイパと、前記筐体に対して前記ビームシェイパを相対的に動かす第三移動機構と、前記光学ヘッドを前記表面に沿って相対的に移動可能な移動機構と、を有し、前記表面に前記レーザ光を走査しながら照射する移動式レーザ表面処理装置と、
前記移動式レーザ表面処理装置とは別に設けられ、前記レーザ光を出力するレーザ装置を有した光源装置と、
前記移動式レーザ表面処理装置と前記光源装置との間で延びて、前記レーザ装置から出力された前記レーザ光を前記移動式レーザ表面処理装置へ伝送する光ファイバを含むケーブルと、
を備えた、移動式レーザ表面処理システム。
【請求項19】
前記光学ヘッドから出力された前記レーザ光の周囲を間隔をあけて覆い当該レーザ光の周囲の空間と外部とを隔てる隔壁を有したカバーを備えた、
請求項１または１８に記載の移動式レーザ表面処理システム。
請求項１または１８に記載の移動式レーザ表面処理システム。
【請求項20】
前記カバーは、前記表面を覆う、請求項１９に記載の移動式レーザ表面処理システム。
【請求項21】
前記空間から空気およびヒュームを前記カバーの外へ排出する排出機構を備えた、請求項１９に記載の移動式レーザ表面処理システム。
【請求項22】
光学ヘッドと、
前記光学ヘッドを物体の表面に沿って相対的に移動可能な移動機構と、を備え、
前記表面にレーザ光を走査しながら照射することにより当該表面の処理を行う移動式レーザ表面処理装置であって、
前記移動機構は、
地上を移動する車両移動機構、
水上または水中を移動する船舶移動機構、
空中を移動する空中移動機構、
前記物体に固定された固定部に対して相対的に移動可能な機構、および、
地上を移動可能な非自走車両に転動可能に支持された転動体、
のうちいずれかを含む、移動式レーザ表面処理装置。
前記光学ヘッドを物体の表面に沿って相対的に移動可能な移動機構と、を備え、
前記表面にレーザ光を走査しながら照射することにより当該表面の処理を行う移動式レーザ表面処理装置であって、
前記移動機構は、
地上を移動する車両移動機構、
水上または水中を移動する船舶移動機構、
空中を移動する空中移動機構、
前記物体に固定された固定部に対して相対的に移動可能な機構、および、
地上を移動可能な非自走車両に転動可能に支持された転動体、
のうちいずれかを含む、移動式レーザ表面処理装置。
【請求項23】
前記光学ヘッドに設けられ、前記表面上で前記レーザ光を照射しながら走査する走査機構を備えた、請求項２２に記載の移動式レーザ表面処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、移動式レーザ表面処理システムおよび移動式レーザ表面処理装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、レーザ光の照射によって構造物の表面の塗膜や付着物を除去する方法が知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第５５７４３５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１には、表面にレーザ光を照射して当該表面の塗膜を除去する、可搬型のレーザ表面処理装置が開示されている。
【0005】
可搬型のレーザ表面処理装置によって表面処理を行う場合、作業者は、処理対象となる表面の比較的近くに位置する必要があるため、作業者が表面に近づき難いような状況では、可搬型のレーザ表面処理装置は使用できない虞がある。また、従来技術では、処理速度が既存のサンドブラスト工法などにくらべて遅いという課題があった。さらに、コスト的にも処理速度が遅くなる分、に要するコストが高くなってしまうという課題があった。
【0006】
そこで、本発明の課題の一つは、例えば、作業者が処理対象としての表面に近づき難いような状況でも当該表面に対する処理を実行することが可能となったり、処理速度が速くなったり、処理に要するコストを抑制することが可能となったりするような、改善された新規な移動式レーザ表面処理システムおよび移動式レーザ表面処理装置を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の移動式レーザ表面処理システムは、例えば、物体の表面にレーザ光を照射して当該表面の処理を行う移動式レーザ表面処理システムであって、光学ヘッドと、当該光学ヘッドに含まれ前記レーザ光を前記表面上で走査可能なレーザスキャナと、前記光学ヘッドを前記表面に沿って相対的に移動可能な移動機構と、を有し、前記表面に前記レーザ光を走査しながら照射する移動式レーザ表面処理装置と、前記移動式レーザ表面処理装置とは別に設けられ、前記レーザ光を出力するレーザ装置を有した光源装置と、前記移動式レーザ表面処理装置と前記光源装置との間で延びて、前記レーザ装置から出力された前記レーザ光を前記移動式レーザ表面処理装置へ伝送する光ファイバを含むケーブルと、を備える。
【0008】
前記移動式レーザ表面処理システムでは、前記移動機構は、第一移動機構として、地上を移動する車両移動機構を含んでもよい。
【0009】
前記移動式レーザ表面処理システムでは、前記移動機構は、第一移動機構として、水上または水中を移動する船舶移動機構を含んでもよい。
【0010】
前記移動式レーザ表面処理システムでは、前記移動機構は、第一移動機構として、空中を移動する空中移動機構を含んでもよい。
【0011】
前記移動式レーザ表面処理システムは、前記物体に固定される固定部を備え、前記移動機構は、第一移動機構として、前記固定部に対して相対的に移動可能な機構を含んでもよい。
【0012】
前記移動式レーザ表面処理システムでは、前記移動機構は、前記第一移動機構として、前記固定部に対して前記光学ヘッドを上下方向に相対的に移動可能な第一エレベータを含んでもよい。
【0013】
前記移動式レーザ表面処理システムでは、前記移動機構は、前記第一移動機構と前記光学ヘッドとの間に設けられた第二移動機構として、ロボットアームを含んでもよい。
【0014】
前記移動式レーザ表面処理システムでは、前記移動機構は、前記第一移動機構と前記光学ヘッドとの間に設けられた第二移動機構として、前記第一移動機構に対して前記光学ヘッドを上下方向に相対的に移動可能な第二エレベータを含んでもよい。
【0015】
前記移動式レーザ表面処理システムでは、前記光学ヘッドは、前記レーザ光を複数のビームに分割するビームシェイパを有してもよい。
【0016】
前記移動式レーザ表面処理システムでは、前記光学ヘッドは、前記ビームシェイパを収容した筐体と、前記ビームシェイパを前記筐体に対して当該ビームシェイパに対する入力光の光軸と交差した方向に相対的に動かす第三移動機構と、を有してもよい。
【0017】
前記移動式レーザ表面処理システムでは、前記光学ヘッドは、前記第三移動機構として、前記ビームシェイパを前記筐体に対して相対的に前記入力光の光軸に沿った回転中心回りに回転する回転機構を有してもよい。
【0018】
前記移動式レーザ表面処理システムでは、前記光学ヘッドは、前記第三移動機構として、前記ビームシェイパを前記筐体に対して相対的に往復移動する往復移動機構を有してもよい。
【0019】
前記移動式レーザ表面処理システムでは、前記移動機構は、前記表面に沿って移動可能に構成された移動体と、前記表面に対する前記レーザ光の照射位置が変化するよう前記移動体に対する前記光学ヘッドの位置および姿勢のうち少なくとも一方を変更可能な状態に当該光学ヘッドを支持する第四移動機構と、を有してもよい。
【0020】
前記移動式レーザ表面処理システムでは、前記移動体は、前記光学ヘッドを覆うカバーを有し、前記光学ヘッドは、前記カバー内で前記第四移動機構を介して支持されてもよい。
【0021】
前記移動式レーザ表面処理システムでは、前記移動体は、車体と、当該車体に転動可能に支持された転動体と、を有してもよい。
【0022】
前記移動式レーザ表面処理システムでは、前記移動体は、非自走車両であってもよい。
【0023】
前記移動式レーザ表面処理システムでは、前記第四移動機構は、揺動機構、スライド機構、および回転機構のうち少なくともいずれか一つを含んでもよい。
【0024】
本発明の移動式レーザ表面処理システムは、例えば、物体の表面にレーザ光を照射して当該表面の処理を行う移動式レーザ表面処理システムであって、光学ヘッドと、前記光学ヘッドに含まれた筐体と、当該筐体に収容され前記レーザ光を複数のビームに分割するビームシェイパと、前記筐体に対して前記ビームシェイパを相対的に動かす第三移動機構と、前記光学ヘッドを前記表面に沿って相対的に移動可能な移動機構と、を有し、前記表面に前記レーザ光を走査しながら照射する移動式レーザ表面処理装置と、前記移動式レーザ表面処理装置とは別に設けられ、前記レーザ光を出力するレーザ装置を有した光源装置と、前記移動式レーザ表面処理装置と前記光源装置との間で延びて、前記レーザ装置から出力された前記レーザ光を前記移動式レーザ表面処理装置へ伝送する光ファイバを含むケーブルと、を備える。
【0025】
前記移動式レーザ表面処理システムは、前記光学ヘッドから出力された前記レーザ光の周囲を間隔をあけて覆い当該レーザ光の周囲の空間と外部とを隔てる隔壁を有したカバーを備えてもよい。
【0026】
前記移動式レーザ表面処理システムでは、前記カバーは、前記表面を覆ってもよい。
【0027】
前記移動式レーザ表面処理システムは、前記空間から空気およびヒュームを前記カバーの外へ排出する排出機構を備えてもよい。
【0028】
本発明の移動式レーザ表面処理装置は、例えば、光学ヘッドと、前記光学ヘッドを物体の表面に沿って相対的に移動可能な移動機構と、を備え、前記表面にレーザ光を走査しながら照射することにより当該表面の処理を行う移動式レーザ表面処理装置であって、前記移動機構は、地上を移動する車両移動機構、水上または水中を移動する船舶移動機構、空中を移動する空中移動機構、前記物体に固定された固定部に対して相対的に移動可能な機構、および、地上を移動可能な非自走車両に転動可能に支持された転動体、のうちいずれかを含む。
【0029】
前記移動式レーザ表面処理装置は、前記光学ヘッドに設けられ、前記表面上で前記レーザ光を照射しながら走査する走査機構を備えてもよい。
【発明の効果】
【0030】
本発明によれば、例えば、より改善された新規な移動式レーザ表面処理システムおよび移動式レーザ表面処理装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【発明を実施するための形態】
【0032】
以下、本発明の例示的な実施形態が開示される。以下に示される実施形態の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および結果（効果）は、一例である。本発明は、以下の実施形態に開示される構成以外によっても実現可能である。また、本発明によれば、構成によって得られる種々の効果（派生的な効果も含む）のうち少なくとも一つを得ることが可能である。
【0033】
以下の複数の実施形態は、同様の構成要素を有している。以下では、それら同様の構成要素については、共通の符号を付与するとともに、重複する説明を省略する場合がある。
【0034】
また、本明細書において、序数は、移動機構等を区別するために便宜上付与されており、優先度や、順番、構成要素の数等を限定するものでもない。
【0035】
【0036】
図１に示されるように、移動式レーザ表面処理システム１００は、移動式レーザ表面処理装置２００と、搭載装置３００と、ケーブル４００と、を備えている。
【0037】
対象物１Ａ（１）は、例えば、建物や、建造物、建築物、建材、鉄板、橋梁桁、コンクリート、それらから構成される製品、部品、物体等、多岐に亘る。また、対象物１を構成する材料は、例えば、金属や、コンクリート、モルタル等であるが、これらには限定されない。対象物１は、表面処理の対象となる物体の一例である。
【0038】
移動式レーザ表面処理装置２００は、表層を除去する対象物１の表面１ａにレーザ光Ｌを照射する。適切な条件下でレーザ光Ｌを照射することにより、表面１ａ上の、レーザ光Ｌが照射された場所およびその近傍において、当該レーザ光Ｌのエネルギによってレーザアブレーションが生じ、表層が薄く除去される。この際、対象物１の表面１ａを含むボディ（母材）を構成する材料とともに、当該表面１ａ上の汚れや錆、塗膜、塗料等の塗布物等が除去される。すなわち、移動式レーザ表面処理装置２００は、表面１ａの表層の除去や、クリーニングを行うことができる。くわえて、レーザ光Ｌの光出力によっては、表面に凹凸のあるアンカーパターンを形成することができ、素地調整可能なブラスト施行を行うことができる。移動式レーザ表面処理装置２００は、移動式レーザ表面処理装置の一例である。
【0039】
本実施形態の移動式レーザ表面処理装置２００Ａ（２００）は、移動機構２２０Ａ（２２０）と、光学ヘッド２１０と、光学ヘッド２１０のカバー２１１と、光学ヘッド２１０が出力したレーザ光Ｌの回りを取り囲むカバー２１２と、当該カバー２１２の先端部分に取り付けられた遮蔽部材２１３と、を有している。
【0040】
本実施形態の移動機構２２０Ａは、移動体２２１としての車体２２１Ａと、移動機構２２２としてのクローラ２２２Ａと、移動機構２２３としてのロボットアーム２２３Ａと、を有している。なお、移動機構２２０Ａは、複数のクローラ２２２Ａを有しているが、図１では、一つのクローラ２２２Ａのみが図示されている。
【0041】
クローラ２２２Ａは、地面Ｇに沿って並んだ複数の車輪にベルトが掛け渡された構造を有しており、無限軌道とも称される。クローラ２２２Ａは、転動することにより、車体２２１Ａを地面Ｇに沿って動かす。クローラ２２２Ａは、地面Ｇに凹凸があった場合にも、走行することができる。移動機構２２２としてのクローラ２２２Ａは、第一移動機構の一例である。また、この場合、移動機構２２２は、車両移動機構の一例である。
【0042】
車体２２１Ａは、移動機構２２３としてのロボットアーム２２３Ａを支持する。また、車体２２１Ａは、当該車体２２１Ａを地面Ｇ上の定点でより安定的に固定するためのジャッキ２２１ａを有してもよい。なお、図１は、ジャッキ２２１ａによって車体２２１Ａが地面Ｇからジャッキアップされて支持されている状態を示している。
【0043】
ロボットアーム２２３Ａは、複数のリンクがジョイントで回動可能に連結された多関節ロボットアームである。ロボットアーム２２３Ａの基端は、車体２２１Ａに支持され、ロボットアーム２２３Ａの先端は、光学ヘッド２１０を支持している。すなわち、ロボットアーム２２３Ａは、クローラ２２２Ａおよび車体２２１Ａと、光学ヘッド２１０との間に設けられている。ロボットアーム２２３Ａの変形により、光学ヘッド２１０は、車体２２１Ａに対して相対的に可動範囲内の任意の位置に移動しかつ停止することができる。ロボットアーム２２３Ａは、第二移動機構の一例である。
【0044】
移動機構２２２，２２３（２２０）の作動は、有線あるいは無線の電気通信回線を介して電気的に接続された制御部（不図示）によって遠隔制御することができる。制御部は、コンピュータによって構成される。
【0045】
上述した移動機構２２０Ａ（２２０）の作動により、光学ヘッド２１０は、対象物１の表面１ａに沿って移動し、当該表面１ａの任意の位置に対して適宜に離れて面した位置で停止することができる。制御部は、光学ヘッド２１０からレーザ光Ｌが照射される位置が徐々に移動するよう、移動機構２２０Ａ（２２０）を制御し、これにより、表面１ａの広い範囲について、上述したレーザ光Ｌの照射による表面処理を実行することができる。
【0046】
図１に示されるように、搭載装置３００は、例えば、光源装置３０１や、電源装置３０２、冷却装置３０３のような各種機器を搭載している。これら機器は、嵩張ったり重かったりするため、移動式レーザ表面処理装置２００には搭載し難い。そこで、移動式レーザ表面処理システム１００では、搭載装置３００に搭載する機器と、移動式レーザ表面処理装置２００とを分離し、搭載装置３００と移動式レーザ表面処理装置２００とをケーブル４００で接続することにより、移動式レーザ表面処理装置２００の軽量化および小型化を図っている。ただし、移動体２２１に搭載可能なサイズあるいは重量である機器は、当該移動体２２１に搭載してもよい。
【0047】
また、搭載装置３００は、例えば、トラック（自動車、車両）のような、移動可能に構成された移動体である。搭載装置３００が移動可能であることにより、移動式レーザ表面処理システム１００による表層除去の処理を行う場所を、容易に変更することができる。なお、搭載装置３００は、自動車には限定されず、例えば、列車のような自動車以外の車両であってもよいし、船舶等であってもよい。また、搭載装置３００は、例えば、トレーラのように、それ自体が動力源を備えなくてもよい。
【0048】
光源装置３０１は、レーザ発振器を備えており、一例としては、６０００［Ｗ］のパワーのレーザ光を出力できるよう構成されている。レーザ発振器は、レーザ装置の一例である。レーザ発振器が出力するレーザ光の波長は、例えば、４００［ｎｍ］以上かつ１２００［ｎｍ］以下である。代表的には、波長１０７０［ｎｍ］のファイバレーザ発振器を搭載している。これらは、波長９４０［ｎｍ］の半導体レーザ発振器、波長４５０［ｎｍ］の半導体レーザ発振器、あるいは波長１０６４［ｎｍ］のディスクレーザや固体レーザであっても良い。
【0049】
光源装置３０１と移動式レーザ表面処理装置２００とは、光ファイバケーブル４０１を介して、光学的に接続されている。光ファイバケーブル４０１は、コアおよび当該コアを取り囲むクラッドを有した光ファイバ（不図示）を有している。光ファイバは、光源装置３０１から出力されたレーザ光を移動式レーザ表面処理装置２００へ伝送する。
【0050】
建物や、建造物、建築物のような比較的大きな対象物１への適用のため、光源装置３０１と移動式レーザ表面処理装置２００との距離を比較的長く確保できるよう、光ファイバケーブル４０１ひいてはケーブル４００の長さは、例えば５［ｍ］以上かつ３００［ｍ］以下に設定される。光密度と伝送可能なケーブル長に誘導ラマン散乱によるエネルギーシフトに起因したトレードオフの関係があるため、このような長距離でのレーザ光の伝送を実現するためには、光ファイバのコアの直径は、５０［μｍ］以上であるのが好ましく、８０［μｍ］以上であるのがより好ましく、１００［μｍ］以上であるのがさらに好ましい。
【0051】
また、処理むらが少なく形状精度が高いような高品質な処理面（表層除去面）を得るためには、光ファイバから移動式レーザ表面処理装置２００へ出力されるレーザ光を高品質に維持するのが肝要である。このような観点から、光ファイバは、上述した長さおよび直径を有したスペックにおいて、当該光ファイバから出力されるレーザ光のＭ２ビーム品質が１０以下となるよう、構成される。Ｍ２ビーム品質は、Ｍ２ファクタとも称されうる。
【0052】
電源装置３０２は、例えば、バッテリや、発電機等を備えており、移動式レーザ表面処理装置２００に対し、その各部が作動するのに必要な電力を供給する。移動式レーザ表面処理装置２００には、電源装置３０２から、電気ケーブル４０２を介して、電力が供給される。
【0053】
また、冷却装置３０３は、例えば、冷却液のような冷媒を貯えるタンクや、当該冷媒を吐出するポンプ等を備えており、移動式レーザ表面処理装置２００に対し、その各部を冷却するのに冷媒を供給する。移動式レーザ表面処理装置２００には、冷却装置３０３から、冷媒チューブ４０３を介して、冷媒が供給される。
【0054】
光学ヘッド２１０は、カバー２１１で覆われている。カバー２１１により、光学ヘッド２１０の保護性を高めることができる。
【0055】
カバー２１１または光学ヘッド２１０には、当該光学ヘッド２１０から出力されるレーザ光Ｌの回りを覆う隔壁２１２ａを有したカバー２１２が取り付けられている。隔壁２１２ａは、レーザ光Ｌの周囲を間隔をあけて覆い、当該レーザ光Ｌの周囲に空間Ｓｐを形成している。隔壁２１２ａは、空間Ｓｐと外部とを隔てている。また、カバー２１２は、表面１ａの、レーザ光Ｌの照射領域の周辺部分を覆っている。
【0056】
また、カバー２１２には開口２１２ｂが設けられており、カバー２１２内の空間Ｓｐは、当該開口２１２ｂおよびダクト４０４の管内を介して、排気集塵装置３０４、と連通している。排気集塵装置３０４は、レーザ光Ｌの照射によって生じたヒュームを含む空気を、開口２１２ｂおよびダクト４０４内を介して空間Ｓｐから吸引し、空気からヒュームを分別して回収することができる。このような構成により、例えば、ヒュームの周辺環境への影響を軽減できたり、ヒュームが表面１ａに再付着して当該表面１ａの品質が悪化するのを抑制できたり、といった利点が得られる。排気集塵装置３０４、ダクト４０４、およびカバー２１２は、排気機構の一例である。なお、図１の例では、排気集塵装置３０４は、搭載装置３００には搭載されていないが、排気集塵装置３０４は、搭載装置３００の移動時および使用時に搭載されてもよいし、搭載装置３００の移動時には搭載され、使用時には搭載装置３００から下ろされてもよい。
【0057】
また、カバー２１２の、表面１ａと面した端縁には、複数の遮蔽部材２１３が間隔をあけて取り付けられている。遮蔽部材２１３は、例えば、可撓性かつ弾性を有した難燃性のエラストマ等で作られている。制御部は、遮蔽部材２１３を比較的軽い力で表面１ａに押圧されるよう、移動機構２２０を制御して、表面１ａに対するカバー２１２の相対的な位置を適宜に調整する。この際、制御部は、カバー２１２と表面１ａとの距離を、例えば、カバー２１１またはカバー２１２に取り付けられ表面１ａとの距離を計測するレーザ変位計のような非接触センサから取得してもよい。遮蔽部材２１３は、ヒューム等がカバー２１２内の空間Ｓｐから外部へ漏れるのを抑制する。また、空間Ｓｐ内には、隣り合う遮蔽部材２１３の間の隙間を介して、外部から空気が導入される。なお、遮蔽部材２１３は、表面１ａとは接触しなくてもよいし、遮蔽部材２１３は無くてもよい。
【0058】
［光学ヘッド］
光学ヘッド２１０は、光源装置３０１から光ファイバケーブル４０１を介して入力されたレーザ光を、対象物１の表面１ａに向けて適宜に照射するための光学装置である。光学ヘッド２１０から出力されるレーザ光は、例えば、連続波である。図２は、第１実施形態の光学ヘッド２１０Ａ（２１０）の概略構成を示す断面図である。図２に示されるように、光学ヘッド２１０は、筐体２０１、複数の光学部品２０２、コネクタ２０３、モータ２０４、回転伝達機構２０５、レーザスキャナ２０６等を備えている。
光学ヘッド２１０は、光源装置３０１から光ファイバケーブル４０１を介して入力されたレーザ光を、対象物１の表面１ａに向けて適宜に照射するための光学装置である。光学ヘッド２１０から出力されるレーザ光は、例えば、連続波である。図２は、第１実施形態の光学ヘッド２１０Ａ（２１０）の概略構成を示す断面図である。図２に示されるように、光学ヘッド２１０は、筐体２０１、複数の光学部品２０２、コネクタ２０３、モータ２０４、回転伝達機構２０５、レーザスキャナ２０６等を備えている。
【0059】
筐体２０１は、略筒状の形状を有しており、その内部に複数の光学部品２０２を収容している。また、筐体２０１は、これら複数の光学部品２０２の他、コネクタ２０３、モータ２０４、回転伝達機構２０５等を支持する支持部材としても機能している。
【0060】
筐体２０１の端部には、出力するレーザ光Ｌを透過する窓部材２０１ａが取り付けられている。また、筐体２０１には、冷媒チューブ４０３を介して冷却装置３０３（図１参照）から送られた冷媒を通す通路２０１ｂが設けられている。冷却装置３０３と光学ヘッド２１０の通路２０１ｂとの間では、冷媒チューブ４０３を介して、冷媒が循環している。筐体２０１のうち通路２０１ｂを構成する部位、冷却装置３０３、および冷媒チューブ４０３は、筐体２０１ひいては光学部品２０２を冷却する冷却機構の一例である。
【0061】
光学部品２０２は、例えば、コリメートレンズ２０２ａ，２０２ｂや、回折光学素子２０２ｃ（以下、ＤＯＥ２０２ｃと称する、ＤＯＥ：diffractive optical element）、調整レンズ２０２ｄ、レーザスキャナ２０６等である。
【0062】
コリメートレンズ２０２ａ，２０２ｂは、光ファイバおよびコネクタ２０３を介して入力されたレーザ光をコリメートする。コリメートされたレーザ光は、平行光になる。
【0063】
ＤＯＥ２０２ｃは、コリメートレンズ２０２ａ，２０２ｂで平行光となったレーザ光のビームを成形する。ＤＯＥ２０２ｃは、ビームシェイパの一例である。
【0064】
図３は、ＤＯＥ２０２ｃの原理の概念を示す説明図である。図３に概念的に例示されるように、ＤＯＥ２０２ｃは、例えば、周期の異なる複数の回折格子２０２ｃ１が重ね合わせられた構成を備えている。ＤＯＥ２０２ｃは、平行光を、各回折格子２０２ｃ１の影響を受けた方向に曲げたり、重ね合わせたりすることにより、ビーム形状を成形することができる。
【0065】
ＤＯＥ２０２ｃのようなビームシェイパを有することにより、光学ヘッド２１０において、レーザ光は、それぞれパワーが適宜に調整された複数のビームに分割される。光学ヘッド２１０からは、表面１ａに向けて、複数のビームを有したレーザ光ＬがＺ方向に出力され、当該表面１ａ上には、当該複数のビームによって複数のスポットが形成される。なお、スポットは、互いに離間していてもよいし、繋がっていてもよい。Ｚ方向は、光学ヘッド２１０からのレーザ光Ｌの出力方向である。
【0066】
調整レンズ２０２ｄは、集光レンズまたは拡散レンズである。
【0067】
レーザスキャナ２０６は、複数のミラー２０６ａを有したガルバノスキャナである。複数のミラー２０６ａの角度を変更することで、光学ヘッド２１０からのレーザ光Ｌの出力方向を切り替えることができる。ミラー２０６ａの角度は、それぞれ、例えば制御装置によって制御されたモータ（いずれも不図示）によって変更される。光学ヘッド２１０は、レーザ光Ｌを照射しながら、レーザ光Ｌの出力方向を変更することにより、対象物１の表面１ａ上で、レーザ光Ｌを相対的に走査することができる。図１に示されるように、車体２２１Ａの地面Ｇに対する位置が一時的に固定されている場合、対象物１の表面１ａに対するレーザ光Ｌのスポットの相対的な走査は、移動機構２２３およびレーザスキャナ２０６の双方の作動の組み合わせによって実現される。移動機構２２３およびレーザスキャナ２０６は、走査機構とも称されうる。なお、移動機構２２３の作動による走査で所要の表面処理が可能である場合、レーザスキャナ２０６は無くてもよい。また、レーザスキャナ２０６は、２軸ガルバノスキャナであってもよいし、１軸ガルバノスキャナであってもよい。また、レーザスキャナ２０６は、例えば、ＭＥＭＳスキャナや、ポリゴンスキャナ、レゾナントスキャナのような、ガルバノスキャナとは異なるレーザスキャナであってもよい。光学ヘッド２１０は、レーザスキャナ２０６とＤＯＥ２０２ｃの回転機構を有することにより、より高速な表面処理を実現することができる。
【0068】
また、図２に示されるように、本実施形態の光学ヘッド２１０では、ＤＯＥ２０２ｃは、レーザ光Ｌの出力中において、光軸Ａｘと平行な回転中心回りに回転可能に、筐体２０１に取り付けられている。本実施形態では、電気ケーブル４０２を介して電源装置３０２から供給された電力によってモータ２０４のロータが回転し、当該ロータの回転が回転伝達機構２０５を介してＤＯＥ２０２ｃに伝達され、これにより、ＤＯＥ２０２ｃが回転する。この場合、ＤＯＥ２０２ｃの回転中心は、光軸Ａｘと略重なってもよいし、光軸Ａｘから離隔してもよい。モータ２０４および回転伝達機構２０５は、回転機構の一例であり、ＤＯＥ２０２ｃを筐体２０１に対して相対的に動かす第三移動機構の一例でもある。また、回転伝達機構２０５は、減速機構とも称されうる。なお、モータ２０４は、本実施形態では、電動モータであるが、これには限定されず、エアモータであってもよい。その場合、エアモータとしてのモータ２０４は、搭載装置３００に搭載された機器としてのエア供給装置（不図示）から、ケーブル４００内に収容されたエアチューブ（不図示）を介して供給された圧縮空気によって作動する。
【0069】
［スポットパターン］
上述したＤＯＥ２０２ｃの回転により、レーザ光Ｌのスポットは、表面１ａ上、および光学ヘッド２１０からＺ方向に離隔しかつＺ方向と直交した仮想照射面Ｐｖ上で（図２参照）、回転中心Ｃ回りに回転する。モータ２０４および回転伝達機構２０５は、走査機構とも称されうる。
上述したＤＯＥ２０２ｃの回転により、レーザ光Ｌのスポットは、表面１ａ上、および光学ヘッド２１０からＺ方向に離隔しかつＺ方向と直交した仮想照射面Ｐｖ上で（図２参照）、回転中心Ｃ回りに回転する。モータ２０４および回転伝達機構２０５は、走査機構とも称されうる。
【0070】
実際の対象物１の表面１ａは、平面であるとは限らないし、Ｚ方向と直交するとは限らない。このため、表面１ａ上でスポットの構成や配置を特定するのは難しい場合がある。そこで、本実施形態では、Ｚ方向、すなわちレーザ光Ｌの出力方向と直交し、光学ヘッド２１０から離隔した仮想照射面Ｐｖ上で、レーザ光Ｌのスポットの形状や配置を特定する。すなわち、仮想照射面Ｐｖは、レーザ光Ｌのスポットの構成や配置を特定するための仮想的な平面であり、識別平面や検出平面とも称されうる。このように、仮想照射面Ｐｖ上でレーザ光Ｌによって形成されたスポットの構成や配置を比較することにより、本実施形態の移動式レーザ表面処理装置と、別の移動式レーザ表面処理装置との間で、スポットの構成や配置との一致や不一致を判別することができる。仮想照射面Ｐｖは、例えば、光学ヘッド２１０から、当該光学ヘッド２１０と表面１ａとの間の距離の設計範囲の中央となる距離だけ、離隔した位置に設けられた面、として定義してもよいし、表面１ａと部分的に重なる位置に設けられた面と定義してもよい。
【0071】
図４は、仮想照射面Ｐｖ上に形成されたスポットＳのパターンＰ１を例示する平面図である。図４に示されるように、パターンＰ１は、レーザ光Ｌの複数のビームのスポットＳとして、回転中心Ｃからの距離が異なる複数のスポットＳを含んでいる。複数のスポットＳは、仮想照射面Ｐｖに対する平面視で、略十字状に並んでいる。また、複数のスポットＳのパワーおよび大きさは同じである。
【0072】
上述したＤＯＥ２０２ｃの回転に伴って、パターンＰ１は、仮想照射面Ｐｖ上で、回転中心Ｃ回りに経時的に略一定の角速度で回転する。これにより、表面１ａ上で、ＤＯＥ２０２ｃによってパワーが適宜に調整された複数のビームのスポットＳが回転するため、例えば、表面１ａ上でガウシアン状の強度分布を有した一つのビームのスポットが回転する場合に比べて、表面１ａにおける場所によるパワー密度のばらつき、ひいては表面１ａの処理状態の場所によるばらつきを、抑制することができる。
【0073】
図５は、仮想照射面Ｐｖ上に形成されたスポットＳのパターンＰ２を例示する平面図である。図５に示されるパターンＰ２も、回転中心Ｃ回りに一定の角速度で回転する。パターンＰ２は、回転中心Ｃと重なるスポットＳ１（Ｓ）と、回転中心Ｃを中心とした所定半径の円周上に並んだ複数のスポットＳ２（Ｓ）と、を有している。パターンＰ２では、複数のスポットＳ２のパワーは同じに設定されるとともに、スポットＳ１のパワーは、スポットＳ２のパワーより低く設定されている。すなわち、図５の場合、レーザ光Ｌのビームは、仮想照射面Ｐｖ上に、回転中心Ｃから離れた複数のスポットＳ２を形成するとともに、回転中心Ｃと重なりスポットＳ２よりパワーが低いスポットＳ１を形成する。この場合、回転中心Ｃの近傍で当該回転中心Ｃから離れた領域に比べてパワー密度が過度に高くなるのを抑制できるとともに、回転中心Ｃの近傍でパワー密度が０になるのも抑制できるため、表面１ａの処理状態の場所によるばらつきをより一層抑制することができる。
【0074】
図６は、仮想照射面Ｐｖ上に形成されたスポットＳのパターンＰ３を例示する平面図である。図６に示されるパターンＰ３も、回転中心Ｃ回りに一定の角速度で回転する。パターンＰ３は、回転中心Ｃから放射状に延びた複数の線分に沿って並んだ複数のスポットＳを有している。図４，５に示される各パターンＰ１，Ｐ２では、回転中心Ｃは、複数のスポットＳの幾何中心に位置したが、図６に示されるパターンＰ３では、回転中心Ｃは、複数のスポットＳの幾何中心から外れて位置している。
【0075】
図７は、仮想照射面Ｐｖ上に形成されたスポットＳのパターンＰ４を例示する平面図である。図７に示されるパターンＰ４も、回転中心Ｃ回りに一定の角速度で回転する。パターンＰ４は、回転中心Ｃからの半径Ｒ１の円周Ｃ１上に位置するスポットＳ１と、半径Ｒ１よりも長い回転中心Ｃからの半径Ｒ２の円周Ｃ２上に位置するスポットＳ２と、を有している。パターンＰ４では、スポットＳ１の数とスポットＳ２の数とは同じである。円周Ｃ２上では、円周Ｃ１上に比べて、回転中心Ｃ回りの回転に伴うスポットＳの移動速度が速い。このため、仮に、円周Ｃ１上および円周Ｃ２上の双方において、同じパワーのスポットＳが同数配置された場合、円周Ｃ２上の各位置でのパワー密度は、円周Ｃ１上の各位置でのパワー密度よりも低くなる。そこで、パターンＰ４では、スポットＳ２のパワーを、スポットＳ１のパワーより高く設定している。これにより、表面１ａ上で複数のスポットＳ１が移動する領域のパワー密度と、複数のスポットＳ２が移動する領域のパワー密度との差を減らし、ひいては表面１ａの処理状態の場所によるばらつきを抑制することができる。スポットＳ１は、第一スポットの一例であり、スポットＳ２は、第二スポットの一例である。また、半径Ｒ１は、第一半径の一例であり、半径Ｒ２は、第二半径の一例である。
【0076】
図８は、仮想照射面Ｐｖ上に形成されたスポットＳのパターンＰ５を例示する平面図である。図８に示されるパターンＰ５も、回転中心Ｃ回りに一定の角速度で回転する。パターンＰ５も、図７のパターンＰ４と同様、回転中心Ｃからの半径Ｒ１の円周Ｃ１上に位置するスポットＳ１と、半径Ｒ１よりも長い回転中心Ｃからの半径Ｒ２の円周Ｃ２上に位置するスポットＳ２と、を有している。ただし、パターンＰ５では、スポットＳ１のパワーとスポットＳ２のパワーとは同じである。この場合も円周Ｃ２上では、円周Ｃ１上に比べて、回転中心Ｃ回りの回転に伴うスポットＳの移動速度が速い。このため、仮に、円周Ｃ１上および円周Ｃ２上の双方において、同じパワーのスポットＳが同数配置された場合、円周Ｃ２上の各位置でのパワー密度は、円周Ｃ１上の各位置でのパワー密度よりも低くなる。そこで、パターンＰ５では、スポットＳ２の数を、スポットＳ１の数より多く設定している。これにより、表面１ａ上で複数のスポットＳ１が移動する領域のパワー密度と、複数のスポットＳ２が移動する領域のパワー密度との差を減らし、ひいては表面１ａ上の場所による処理状態のばらつきを抑制することができる。
【0077】
なお、図６～８の例の各パターンＰ３～Ｐ５は、回転中心Ｃと重なるスポットＳを有してもよいし、当該スポットＳのパワーは、当該回転中心Ｃから離れたスポットＳのパワーより低くてもよい。
【0078】
以上、説明したように、本実施形態によれば、例えば、作業者が処理対象としての表面１ａに近づき難いような状況でも当該表面に対する処理を実行することが可能となるような、改善された新規な移動式レーザ表面処理システム１００および移動式レーザ表面処理装置２００を得ることができる。また、本実施形態の移動式レーザ表面処理装置２００Ａは、例えば、トンネルのコンクリート製の内側面の処理に適用することができる。
【0079】
［第２実施形態］
図９は、第２実施形態の光学ヘッド２１０Ｂ（２１０）の一部の概略構成を示す断面図である。本実施形態の光学ヘッド２１０Ｂは、回転伝達機構２０５（図２参照）に替えて回転直動変換機構２０７を備えている点で、図２の光学ヘッド２１０Ａと相違している。回転直動変換機構２０７は、モータ２０４の回転を、光軸Ａｘと交差したＤ１方向において往復する直動に変換する。これにより、ＤＯＥ２０２ｃは、筐体２０１に対して相対的に、光軸Ａｘと交差したＤ１方向に往復移動する。モータ２０４および回転直動変換機構２０７は、往復移動機構の一例であり、ＤＯＥ２０２ｃを筐体２０１に対して相対的に動かす第三移動機構の一例でもある。なお、往復直動機構は、直動アクチュエータのような他の機構であってもよいし、往復移動機構は、ＤＯＥ２０２ｃを往復揺動する機構（往復揺動機構）であってもよい。
図９は、第２実施形態の光学ヘッド２１０Ｂ（２１０）の一部の概略構成を示す断面図である。本実施形態の光学ヘッド２１０Ｂは、回転伝達機構２０５（図２参照）に替えて回転直動変換機構２０７を備えている点で、図２の光学ヘッド２１０Ａと相違している。回転直動変換機構２０７は、モータ２０４の回転を、光軸Ａｘと交差したＤ１方向において往復する直動に変換する。これにより、ＤＯＥ２０２ｃは、筐体２０１に対して相対的に、光軸Ａｘと交差したＤ１方向に往復移動する。モータ２０４および回転直動変換機構２０７は、往復移動機構の一例であり、ＤＯＥ２０２ｃを筐体２０１に対して相対的に動かす第三移動機構の一例でもある。なお、往復直動機構は、直動アクチュエータのような他の機構であってもよいし、往復移動機構は、ＤＯＥ２０２ｃを往復揺動する機構（往復揺動機構）であってもよい。
【0080】
図１０は、光学ヘッド２１０Ｂから出力されたレーザ光Ｌによって仮想照射面Ｐｖ上に形成されたスポットＳのパターンＰ６を例示する平面図である。ＤＯＥ２０２ｃの往復直動により、パターンＰ６の複数のスポットＳは、位置Ｐｓ１と位置Ｐｓ２との間でＤ１方向に往復直動する。この場合、パターンＰ６は、Ｄ１方向と交差した方向に並んだ複数のスポットＳの行を、複数（この例では二つ）含んでいる。これにより、スポットＳが表面１ａ上で特定の場所に留まるのを抑制して当該スポットＳによる照射領域を広げるとともに場所によるパワー密度の差を減らし、ひいては表面１ａ上の場所による処理状態のばらつきを抑制することができる。位置Ｐｓ１は、第一位置の一例であり、位置Ｐｓ２は、第二位置の一例である。
【0081】
ＤＯＥ２０２ｃが往復移動する本実施形態によっても、ＤＯＥ２０２ｃが回転する上記第１実施形態と同様の効果が得られる。
【0082】
［第３実施形態］
図１１は、第３実施形態の移動式レーザ表面処理装置２００Ｃ（２００）の概略構成図である。本実施形態の移動式レーザ表面処理装置２００Ｃは、図１の移動機構２２０Ａに替えて移動機構２２０Ｃを備えている点で、上記第１実施形態と相違している。移動機構２２０Ｃは、移動機構２２２としての複数の車輪２２２Ｃと、移動機構２２３としてのエレベータ２２３Ｃと、を有している。エレベータ２２３Ｃは、リフタとも称されうる。
図１１は、第３実施形態の移動式レーザ表面処理装置２００Ｃ（２００）の概略構成図である。本実施形態の移動式レーザ表面処理装置２００Ｃは、図１の移動機構２２０Ａに替えて移動機構２２０Ｃを備えている点で、上記第１実施形態と相違している。移動機構２２０Ｃは、移動機構２２２としての複数の車輪２２２Ｃと、移動機構２２３としてのエレベータ２２３Ｃと、を有している。エレベータ２２３Ｃは、リフタとも称されうる。
【0083】
複数の車輪２２２Ｃは、転動することにより、車体２２１Ａを地面Ｇに沿って動かす。この場合、移動機構２２２としての車輪２２２Ｃは、第一移動機構の一例である。
【0084】
車体２２１Ａは、移動機構２２３としてのエレベータ２２３Ｃを支持する。エレベータ２２３Ｃは、例えば、上下方向に伸縮する伸縮機構２２３ａや、当該伸縮機構２２３ａの伸縮方向と交差した方向にスライドするスライド機構２２３ｂ、当該伸縮機構２２３ａの上下方向に沿う回転軸回りに回転する軸回転機構２２３ｃ等を有している。エレベータ２２３Ｃの基端は、車体２２１Ａに支持され、エレベータ２２３Ｃの先端は、光学ヘッド２１０を支持している。すなわち、エレベータ２２３Ｃは、車輪２２２Ｃおよび車体２２１Ａと、光学ヘッド２１０との間に設けられている。エレベータ２２３Ｃの変形により、光学ヘッド２１０は、車体２２１Ａに対して相対的に可動範囲内の任意の位置に移動しかつ停止することができる。エレベータ２２３Ｃは、第二エレベータの一例であるとともに、第二移動機構の一例である。
【0085】
移動機構２２２，２２３は、有線あるいは無線の電気通信回線を介して電気的に接続された制御部（不図示）によって遠隔操作することができる。制御部は、コンピュータによって構成される。
【0086】
本実施形態でも、上述した移動機構２２０Ｃ（２２０）の作動により、光学ヘッド２１０は、対象物１の表面１ａに沿って移動し、当該表面１ａの任意の位置に対して適宜に離れて面した位置で停止することができる。制御部は、光学ヘッド２１０からレーザ光Ｌが照射される位置が徐々に移動するよう、移動機構２２０Ｃ（２２０）を制御し、これにより、表面１ａの広い範囲について、上述したレーザ光Ｌの照射による表面処理を実行することができる。本実施形態の移動式レーザ表面処理装置２００Ｃは、第１実施形態の移動式レーザ表面処理装置２００Ａに替えて設けられうる。本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の効果が得られる。
【0087】
［第４実施形態］
図１２は、第４実施形態の移動式レーザ表面処理装置２００Ｄ（２００）の概略構成図である。本実施形態の移動式レーザ表面処理装置２００Ｄは、図１の移動機構２２０Ａに替えて移動機構２２０Ｄ（２２０）を備えている点で、上記第１実施形態と相違している。移動機構２２０Ｄは、移動体２２１として船体２２１Ｄを有し、移動機構２２２として、スクリュー２２２Ｄを有している。なお、移動機構２２３としてのロボットアーム２２３Ａは、第１実施形態と同じである。
図１２は、第４実施形態の移動式レーザ表面処理装置２００Ｄ（２００）の概略構成図である。本実施形態の移動式レーザ表面処理装置２００Ｄは、図１の移動機構２２０Ａに替えて移動機構２２０Ｄ（２２０）を備えている点で、上記第１実施形態と相違している。移動機構２２０Ｄは、移動体２２１として船体２２１Ｄを有し、移動機構２２２として、スクリュー２２２Ｄを有している。なお、移動機構２２３としてのロボットアーム２２３Ａは、第１実施形態と同じである。
【0088】
スクリュー２２２Ｄの作動により、水面Ｗ上に浮かぶ船体２２１Ｄは、当該水面Ｗ上を移動する。スクリュー２２２Ｄは、第一移動機構の一例である。また、この場合、移動機構２２２は、船舶移動機構の一例である。なお、船舶移動機構は、スクリュー２２２Ｄには限定されない。また、船体２２１Ｄは、水中に位置し、スクリュー２２２Ｄは、当該水中の船体２２１Ｄを移動してもよい。また、各種の機器を搭載する搭載装置３００は、船体２２１Ｄあるいは当該船体２２１Ｄとは別の船体であってもよいし、水面Ｗに臨んだ地面Ｇ上に位置してもよいし、対象物１Ｄ（１）であってもよい。
【0089】
本実施形態の構成は、対象物１Ｄ（１）が、例えば、船舶や岸壁のように、水に近い位置に設けられる場合に、適用しやすい。本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の効果が得られる。
【0090】
［第５実施形態］
図１３は、第５実施形態の移動式レーザ表面処理装置２００Ｅ（２００）の概略構成図である。本実施形態の移動式レーザ表面処理装置２００Ｅは、対象物１Ｅ（１）に固定される点で、上記実施形態とは相違している。
図１３は、第５実施形態の移動式レーザ表面処理装置２００Ｅ（２００）の概略構成図である。本実施形態の移動式レーザ表面処理装置２００Ｅは、対象物１Ｅ（１）に固定される点で、上記実施形態とは相違している。
【0091】
移動式レーザ表面処理装置２００Ｅの移動機構２２０Ｅ（２２０）は、対象物１Ｅに固定される固定部２２４と、当該固定部２２４に対して光学ヘッド２１０を相対的に移動可能なエレベータ２２５と、を備えている。本実施形態では、固定部２２４は、対象物１Ｅの上面１ｂ上に載せられた状態で固定されている。固定部２２４は、略水平に延びたレールである。また、エレベータ２２５は、スライダ２２５ａと、ゴンドラ２２５ｂと、ワイヤ２２５ｃと、巻上機２２５ｄと、を有している。スライダ２２５ａは、固定部２２４に沿って図１３の左右方向（以下、単に左右方向と記す）に移動可能に支持されている。ゴンドラ２２５ｂは、光学ヘッド２１０を支持している。ワイヤ２２５ｃは、巻上機２２５ｄから繰り出されて下方に延び、ゴンドラ２２５ｂを吊り下げている。また、巻上機２２５ｄは、スライダ２２５ａに固定されており、ワイヤ２２５ｃを上方に巻き取ることができる。スライダ２２５ａの左右方向における位置は、スライダ２２５ａを移動するモータのようなアクチュエータの作動によって、変更することができる。また、ゴンドラ２２５ｂの図１３の上下方向（以下、単に上下方向と記す）における位置は、巻上機２２５ｄからのワイヤ２２５ｃの繰り出し長さによって変化する。すなわち、ゴンドラ２２５ｂの上下方向の位置は、巻上機２２５ｄを作動するモータのようなアクチュエータの作動によって、変更することができる。制御部は、これらアクチュエータの作動を電気的に制御することにより、表面１ａと面した光学ヘッド２１０の位置、すなわち光学ヘッド２１０による表面１ａに対するレーザ光Ｌの照射位置を、変更することができる。エレベータ２２５は、固定部２２４に対して光学ヘッド２１０を上下方向に相対的に移動可能な第一エレベータの一例であり、第一移動機構の一例である。
【0092】
本実施形態の構成は、対象物１Ｅ（１）が固定部２２４を固定可能な構成を備えている場合に、適用することができる。本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の効果が得られる。
【0093】
［第６実施形態］
図１４は、第６実施形態の移動式レーザ表面処理装置２００Ｆ（２００）の概略構成図である。本実施形態の移動式レーザ表面処理装置２００Ｆは、ドローンとして構成されている。移動式レーザ表面処理装置２００Ｆは、移動体２２１としての機体２２１Ｆと、移動機構２２０としての複数のロータ２２６と、を備えている。
図１４は、第６実施形態の移動式レーザ表面処理装置２００Ｆ（２００）の概略構成図である。本実施形態の移動式レーザ表面処理装置２００Ｆは、ドローンとして構成されている。移動式レーザ表面処理装置２００Ｆは、移動体２２１としての機体２２１Ｆと、移動機構２２０としての複数のロータ２２６と、を備えている。
【0094】
制御部による複数のロータ２２６等の作動の遠隔制御によって、表面１ａ（図１等参照）に対する相対的な機体２２１Ｆおよび光学ヘッド２１０の位置、ひいては光学ヘッド２１０から表面１ａへのレーザ光Ｌの照射位置を、変更することができる。ロータ２２６は、空中移動機構の一例であり、第一移動機構の一例である。
【0095】
本実施形態の移動式レーザ表面処理装置２００Ｆは、第１実施形態の移動式レーザ表面処理装置２００Ａに替えて設けられうる。本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の効果が得られる。
【0096】
［第７実施形態］
図１５は、第７実施形態の移動式レーザ表面処理装置２００Ｇ（２００）の斜視図である。本実施形態の移動式レーザ表面処理装置２００Ｇは、地面Ｇ（表面１ａ）に沿って移動する非自走車両としての移動体２２１を備えている。具体的に、移動体２２１は、ハンドル２１１ａを介して作業者Ｗｏに押されて地面Ｇ上を移動する手押し式の台車として構成されている。本実施形態では、移動体２２１は、自走するための移動機構を有していない。なお、Ｘ方向は、表面１ａに略沿った移動体２２１の進行方向であり、Ｙ方向は、表面１ａに略沿いＸ方向と交差した方向である。また、Ｚ方向は、表面１ａと交差し表面１ａ上から表面１ａに近付く方向である。言い換えると、表面１ａは、Ｚ方向の反対方向を向いている。Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向は、互いに交差するとともに略直交している。
図１５は、第７実施形態の移動式レーザ表面処理装置２００Ｇ（２００）の斜視図である。本実施形態の移動式レーザ表面処理装置２００Ｇは、地面Ｇ（表面１ａ）に沿って移動する非自走車両としての移動体２２１を備えている。具体的に、移動体２２１は、ハンドル２１１ａを介して作業者Ｗｏに押されて地面Ｇ上を移動する手押し式の台車として構成されている。本実施形態では、移動体２２１は、自走するための移動機構を有していない。なお、Ｘ方向は、表面１ａに略沿った移動体２２１の進行方向であり、Ｙ方向は、表面１ａに略沿いＸ方向と交差した方向である。また、Ｚ方向は、表面１ａと交差し表面１ａ上から表面１ａに近付く方向である。言い換えると、表面１ａは、Ｚ方向の反対方向を向いている。Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向は、互いに交差するとともに略直交している。
【0097】
また、移動体２２１には、ダクト４０４が取り付けられている。ダクト４０４は、上記第１実施形態と同様に、カバー２１１内の空間Ｓｐ（図１６参照）からレーザ光Ｌの照射によって生じたヒュームを含む空気を排出するものであり、排気集塵装置３０４（図１参照）に接続されている。排気集塵装置３０４、ダクト４０４、およびカバー２１１は、排気機構を構成している。
【0098】
図１６は、移動式レーザ表面処理装置２００Ｇのカバー２１１（ボディ２２１ｂ）の側壁の一部が取り外された状態での内部構成が示される側面図である。
【0099】
移動体２２１は、地面Ｇ（表面１ａ）上をＸ方向に転動する転動体２１５を有している。転動体２１５は、移動体２２１のボディ２２１ｂに転動可能に支持されている。転動体２１５は、例えばローラや、キャスター、クローラ等である。作業者Ｗｏ（図１５参照）によって移動体２２１がＸ方向に押されると、転動体２１５のＸ方向への転動を伴って、当該移動体２２１はＸ方向に移動する。ボディ２２１ｂは車体の一例である。転動体２１５は、移動機構の一例である。なお、転動体２１５が転動する地面Ｇと、処理対象としての表面１ａとの間には段差があってもよい。すなわち、地面Ｇと表面１ａとは異なる面であってもよい。
【0100】
移動式レーザ表面処理装置２００Ｇは、空間Ｓｐ内でボディ２２１ｂに対して光学ヘッド２１０Ａ（２１０）を動かす可動機構２１４Ｇ（２１４）を有している。可動機構２１４Ｇは、光学ヘッド２１０ＡをＸ方向に略沿う中心軸Ｃｍ回りに揺動する揺動機構として構成されている。すなわち、可動機構２１４Ｇは、固定部２１４ａと、可動部２１４ｂと、駆動機構（不図示）と、を有している。固定部２１４ａは、ボディ２２１ｂに固定されている。可動部２１４ｂは、固定部２１４ａに、中心軸Ｃｍ回りに揺動可能に支持されている。光学ヘッド２１０Ａは、可動部２１４ｂに取り付けられている。駆動機構は、モータや、減速機構、リンク機構等を有しており、固定部２１４ａに対して可動部２１４ｂを動かす。これにより、可動部２１４ｂおよび光学ヘッド２１０Ａは、中心軸Ｃｍ回りに揺動する。光学ヘッド２１０Ａの位置は、位置Ｐｈ０を中心として、位置Ｐｈ１と位置Ｐｈ２との間で変化するとともに、光学ヘッド２１０Ａの姿勢ひいてはレーザ光Ｌの照射方向が変化する。当該位置および姿勢の変化に伴い、表面１ａにおけるレーザ光Ｌの照射位置すなわち照射領域が、Ｙ方向に変化する。可動機構２１４Ｇ（２１４）は、第四移動機構の一例である。
【0101】
図１７，１８は、移動式レーザ表面処理装置２００Ｇによる表面１ａにおける処理領域Ａの変化の一例を示す平面図である。図１７，１８中、Ａｒは、ＤＯＥ２０２ｃの回転による照射領域を示し、Ａｓは、レーザスキャナ２０６の走査による照射領域を示し、Ａは、移動式レーザ表面処理装置２００Ｇによる処理領域を示している。白抜きの矢印は照射領域Ａｓの移動方向を示す。なお、説明を簡単にするため、図１７，１８の例では、レーザスキャナ２０６の走査は、Ｙ方向における直線的な往復走査としているが、これには限定されず、照射領域Ａｒは、曲線状の経路を含む任意の経路で走査されうる。また、照射領域Ａｓの移動方向は、可動機構２１４や移動体２２１の移動速度に応じて変化する。また、当該移動速度に応じて、照射領域Ａｓの重なり率が変化する。
【0102】
図１７，１８に示されるように、レーザスキャナ２０６によりＤＯＥ２０２ｃの回転によって形成される照射領域Ａｒが拡大し、かつ可動機構２１４Ｇにより処理領域ＡがＹ方向に拡大し、さらに移動体２２１のＸ方向への移動により処理領域ＡがＸ方向に拡大する。このような構成により、作業者Ｗｏは、Ｘ方向に移動体２２１を押すだけで、Ｙ方向における所定幅の領域、本実施形態では一例として、移動体２２１のＹ方向における幅と略一致した幅の領域について、表面１ａの処理を行うことができる。また、図１６に示されるように、本実施形態によれば、処理領域Ａの上方がカバー２１１で覆われることになるため、レーザ光Ｌの表面１ａでの反射光が作業者Ｗｏに影響を及ぼすのを防止することができる。
【0103】
本実施形態の移動式レーザ表面処理装置２００Ｇによれば、例えば、敷鉄板の清掃処理を安全を確保しながら、迅速に行うことができる。また、本実施形態の移動式レーザ表面処理装置２００Ｇによれば、例えば、サンドブラストやウォーターブラストに替えて、鉄筋コンクリートの床面の清掃処理等を、鉄筋を傷つけることなく、より迅速にかつより高品質に行うことができる。また、鉄板としてタンク底面の鉄板や溶接部の塗膜除去や清掃処理などのブラスト作業を迅速に行うことができる。
【0104】
［第８実施形態］
図１９は、移動式レーザ表面処理装置２００Ｈのカバー２１１（ボディ２２１ｂ）の側壁の一部が取り外された状態での内部構成が示される側面図である。本実施形態の移動式レーザ表面処理装置２００Ｈは、上記第７実施形態の移動式レーザ表面処理装置２００Ｇと同様の構成を備えている。ただし、本実施形態では、可動機構２１４Ｈ（２１４）の構成が、上記第７実施形態と相違している。
図１９は、移動式レーザ表面処理装置２００Ｈのカバー２１１（ボディ２２１ｂ）の側壁の一部が取り外された状態での内部構成が示される側面図である。本実施形態の移動式レーザ表面処理装置２００Ｈは、上記第７実施形態の移動式レーザ表面処理装置２００Ｇと同様の構成を備えている。ただし、本実施形態では、可動機構２１４Ｈ（２１４）の構成が、上記第７実施形態と相違している。
【0105】
本実施形態では、可動機構２１４Ｈ（２１４）は、スライド機構として構成されている。すなわち、可動機構２１４Ｈは、固定部２１４ａと、可動部２１４ｂと、駆動機構（不図示）と、を有している。固定部２１４ａは、Ｙ方向に延びたレールであり、ボディ２２１ｂに固定されている。可動部２１４ｂは、レールとしての固定部２１４ａにＹ方向に往復スライド可能に支持されたスライダである。光学ヘッド２１０Ａは、可動部２１４ｂに取り付けられている。駆動機構は、モータや、減速機構等を有しており、固定部２１４ａに対して可動部２１４ｂを動かす。これにより、可動部２１４ｂおよび光学ヘッド２１０Ａが、Ｙ方向に往復スライドする。光学ヘッド２１０Ａの位置は、位置Ｐｈ０を中心として、位置Ｐｈ１と位置Ｐｈ２との間で変化する。当該位置の変化に伴い、表面１ａにおけるレーザ光Ｌの照射位置すなわち照射領域が、Ｙ方向に変化する。本実施形態によっても、上記第７実施形態と同様の効果が得られる。可動機構２１４Ｈ（２１４）は、第四移動機構の一例である。
【0106】
［第９実施形態］
図２０は、移動式レーザ表面処理装置２００Ｉのカバー２１１（ボディ２２１ｂ）の側壁の一部が取り外された状態での内部構成が示される側面図である。本実施形態の移動式レーザ表面処理装置２００Ｉも、上記第７実施形態の移動式レーザ表面処理装置２００Ｇと同様の構成を備えている。ただし、本実施形態では、可動機構２１４Ｉ（２１４）の構成が、上記第７実施形態と相違している。
図２０は、移動式レーザ表面処理装置２００Ｉのカバー２１１（ボディ２２１ｂ）の側壁の一部が取り外された状態での内部構成が示される側面図である。本実施形態の移動式レーザ表面処理装置２００Ｉも、上記第７実施形態の移動式レーザ表面処理装置２００Ｇと同様の構成を備えている。ただし、本実施形態では、可動機構２１４Ｉ（２１４）の構成が、上記第７実施形態と相違している。
【0107】
本実施形態では、可動機構２１４Ｉ（２１４）は、光学ヘッド２１０ＡをＺ方向に略沿う中心軸Ｃｍ回りに揺動する揺動機構として構成されている。すなわち、可動機構２１４Ｉは、固定部２１４ａと、可動部２１４ｂと、アーム２１４ｃと、駆動機構（不図示）と、を有している。固定部２１４ａは、ボディ２２１ｂに固定されている。可動部２１４ｂは、固定部２１４ａに、中心軸Ｃｍ回りに揺動可能に支持されている。アーム２１４ｃは、可動部２１４ｂから中心軸Ｃｍの径方向に延びている。アーム２１４ｃの先端に、光学ヘッド２１０Ａが取り付けられている。駆動機構は、モータや、減速機構、リンク機構等を有しており、固定部２１４ａに対して可動部２１４ｂを動かす。これにより、当該可動部２１４ｂ、アーム２１４ｃ、および光学ヘッド２１０Ａが、中心軸Ｃｍ回りに揺動する。光学ヘッド２１０Ａの位置は、位置Ｐｈ０を中心として、位置Ｐｈ１と位置Ｐｈ２との間で変化し、これにより、レーザ光Ｌの照射位置（照射領域）が表面１ａ上で円弧状に往復するように変化する。本実施形態によっても、上記第７実施形態と同様の効果が得られる。可動機構２１４Ｉ（２１４）は、第四移動機構の一例である。
【0108】
［第１０実施形態］
図２１は、移動式レーザ表面処理装置２００Ｊのカバー２１１（ボディ２２１ｂ）の側壁の一部が取り外された状態での内部構成が示される側面図である。本実施形態の移動式レーザ表面処理装置２００Ｊも、上記第７実施形態の移動式レーザ表面処理装置２００Ｇと同様の構成を備えている。ただし、本実施形態では、可動機構２１４Ｊ（２１４）の構成が、上記第７実施形態と相違している。
図２１は、移動式レーザ表面処理装置２００Ｊのカバー２１１（ボディ２２１ｂ）の側壁の一部が取り外された状態での内部構成が示される側面図である。本実施形態の移動式レーザ表面処理装置２００Ｊも、上記第７実施形態の移動式レーザ表面処理装置２００Ｇと同様の構成を備えている。ただし、本実施形態では、可動機構２１４Ｊ（２１４）の構成が、上記第７実施形態と相違している。
【0109】
本実施形態では、可動機構２１４Ｊ（２１４）は、光学ヘッド２１０ＡをＺ方向に略沿う中心軸Ｃｍ回りに回転する回転機構として構成されている。すなわち、可動機構２１４Ｊは、固定部２１４ａと、可動部２１４ｂと、アーム２１４ｃと、駆動機構（不図示）と、を有している。固定部２１４ａは、ボディ２２１ｂに固定されている。可動部２１４ｂは、固定部２１４ａに、中心軸Ｃｍ回りに回転可能に支持されている。アーム２１４ｃは、可動部２１４ｂから中心軸Ｃｍの径方向に延びている。アーム２１４ｃの先端に、光学ヘッド２１０Ａが取り付けられている。駆動機構は、モータや、減速機構等を有しており、固定部２１４ａに対して可動部２１４ｂを動かす。これにより、当該可動部２１４ｂ、アーム２１４ｃ、および光学ヘッド２１０Ａが、中心軸Ｃｍ回りに回転する。光学ヘッド２１０Ａの位置は、位置Ｐｈ０や位置Ｐｈ１を通過しながら変化し、これにより、レーザ光Ｌの照射位置（照射領域）が表面１ａ上で円周状に移動する。本実施形態でも、上記第７実施形態と同様の効果が得られる。可動機構２１４Ｊ（２１４）は、第四移動機構の一例である。
【0110】
上記第７～第１０実施形態の可動機構２１４や、移動体２２１、ボディ２２１ｂ（カバー２１１）等は、上記第１～第６実施形態の移動式レーザ表面処理装置２００にも適用することができる。
【0111】
［スポットパターンの例］
図２２は、仮想照射面Ｐｖ上に形成されたスポットＳのパターンＰ１２を例示する平面図である。図２２に示されるパターンＰ１２は、回転中心Ｃ回りに一定の角速度で回転する。パターンＰ１２は、回転中心Ｃと重なるスポットＳが無い点を除き、図４のパターンＰ１と同じである。すなわち、図２２の場合、レーザ光Ｌのビームは、仮想照射面Ｐｖ上に、回転中心Ｃから離れた複数のスポットＳを形成するとともに、回転中心Ｃと重なるスポットを形成しない。パターンＰ１の場合、表面１ａ上の回転中心Ｃから離れた領域内の各位置では、当該パターンＰ１の回転中心Ｃ回りの回転に伴ってスポットＳが断続的に通過し、レーザ光Ｌのビームが断続的に照射されるのに対し、回転中心Ｃの近傍にはスポットＳが留まるため、レーザ光Ｌのビームが継続的に照射されることになる。このため、表面１ａにおいて、回転中心Ｃが位置した領域では、回転中心Ｃから離れた領域に比べて処理が進むことになり、ひいては、表面１ａ上で場所による処理状態の差が大きくなる虞がある。この点、図２２のパターンＰ１２のように、回転中心Ｃと重なるスポットＳが無い場合にあっては、回転中心Ｃの近傍においてレーザ光Ｌのビームが継続的に照射されるのを抑制することができ、ひいては、表面１ａ上で場所による処理状態の差が大きくなるのを抑制することができる。なお、実際には、回転中心Ｃが全く動かない状況は生じ難いため、パターンＰ１２の場合に、局所的にレーザ光Ｌのビームが照射されずに表面処理がされない場所が生じることはほぼない。
図２２は、仮想照射面Ｐｖ上に形成されたスポットＳのパターンＰ１２を例示する平面図である。図２２に示されるパターンＰ１２は、回転中心Ｃ回りに一定の角速度で回転する。パターンＰ１２は、回転中心Ｃと重なるスポットＳが無い点を除き、図４のパターンＰ１と同じである。すなわち、図２２の場合、レーザ光Ｌのビームは、仮想照射面Ｐｖ上に、回転中心Ｃから離れた複数のスポットＳを形成するとともに、回転中心Ｃと重なるスポットを形成しない。パターンＰ１の場合、表面１ａ上の回転中心Ｃから離れた領域内の各位置では、当該パターンＰ１の回転中心Ｃ回りの回転に伴ってスポットＳが断続的に通過し、レーザ光Ｌのビームが断続的に照射されるのに対し、回転中心Ｃの近傍にはスポットＳが留まるため、レーザ光Ｌのビームが継続的に照射されることになる。このため、表面１ａにおいて、回転中心Ｃが位置した領域では、回転中心Ｃから離れた領域に比べて処理が進むことになり、ひいては、表面１ａ上で場所による処理状態の差が大きくなる虞がある。この点、図２２のパターンＰ１２のように、回転中心Ｃと重なるスポットＳが無い場合にあっては、回転中心Ｃの近傍においてレーザ光Ｌのビームが継続的に照射されるのを抑制することができ、ひいては、表面１ａ上で場所による処理状態の差が大きくなるのを抑制することができる。なお、実際には、回転中心Ｃが全く動かない状況は生じ難いため、パターンＰ１２の場合に、局所的にレーザ光Ｌのビームが照射されずに表面処理がされない場所が生じることはほぼない。
【0112】
図２３は、仮想照射面Ｐｖ上に形成されたスポットＳのパターンＰ１４を例示する平面図である。図２３に示されるパターンＰ１４も、回転中心Ｃ回りに一定の角速度で回転する。パターンＰ１４は、回転中心Ｃを取り囲んだ四角形の辺に沿って並んだ複数のスポットＳを有している。
【0113】
図２４は、仮想照射面Ｐｖ上に形成されたスポットＳのパターンＰ１５を例示する平面図である。図２４に示されるパターンＰ１５も、回転中心Ｃ回りに一定の角速度で回転する。パターンＰ１５は、回転中心Ｃを挟む平行な二つの線分に沿って並んだ複数のスポットＳを有している。
【0114】
図２５は、仮想照射面Ｐｖ上に形成されたスポットＳのパターンＰ１７を例示する平面図である。図２５に示されるパターンＰ１７も、回転中心Ｃ回りに一定の角速度で回転する。図２５に示されるパターンＰ１７は、四角形状の領域内にマトリクス状に配置された複数のスポットＳを有している。
【0115】
図２６は、仮想照射面Ｐｖ上に形成されたスポットＳのパターンＰ２１を例示する平面図である。図２６に示されるように、パターンＰ２１は、レーザ光Ｌの複数のビームのスポットＳとして、回転中心Ｃからの距離が異なる複数のスポットＳを含んでいる。複数のスポットＳは、仮想照射面Ｐｖに対する平面視で、回転中心Ｃに対する径方向に略沿って、所定間隔で一直線上に並んでいる。複数のスポットＳのパワーおよび大きさは同じである。複数のスポットＳは、上述したＤＯＥ２０２ｃの回転に伴って、仮想照射面Ｐｖ上で、回転中心Ｃ回りに経時的に略一定の角速度で回転する。
【0116】
図２７は、仮想照射面Ｐｖ上に形成されたスポットＳのパターンＰ２２を例示する平面図である。図２７に示されるように、パターンＰ２２は、レーザ光Ｌの複数のビームのスポットＳとして、回転中心Ｃからの距離が異なる複数のスポットＳを含んでいる。複数のスポットＳは、仮想照射面Ｐｖに対する平面視で、回転中心Ｃに対する径方向に略沿って、所定間隔で二列に、かつ互い違いに並んでいる。また、複数のスポットＳのパワーおよび大きさは同じである。この場合も、複数のスポットＳは、上述したＤＯＥ２０２ｃの回転に伴って、仮想照射面Ｐｖ上で、回転中心Ｃ回りに経時的に略一定の角速度で回転する。
【0117】
図２８は、仮想照射面Ｐｖ上に形成されたスポットＳのパターンＰ２３を例示する平面図である。パターンＰ２３は、図２６に示されるパターンＰ２１に含まれる複数のスポットＳのうち、回転中心Ｃから所定距離以上離れた複数のスポットＳのみを含んでいる。すなわち、パターンＰ２３は、回転中心Ｃに近いスポットＳを含んでいない。
【0118】
図２９は、仮想照射面Ｐｖ上に形成されたスポットＳのパターンＰ２４を例示する平面図である。パターンＰ２４は、図２７に示されるパターンＰ２２に含まれる複数のスポットＳのうち、回転中心Ｃから所定距離以上離れた複数のスポットＳのみを含んでいる。すなわち、パターンＰ２４は、回転中心Ｃに近いスポットＳを含んでいない。
【0119】
これらパターンＰ２１～Ｐ２４では、複数のスポットＳが、互いに間隔をあけて配置されている。これらパターンＰ２１～Ｐ２４によれば、複数のスポットＳが互いに密接して配置された場合に比べて、スポットＳの分岐数をより少なくし、かつ各スポットＳのパワーをより強く設定することにより、複数のスポットＳが互いに密接して配置された場合と同様の効果が得られる。
【0120】
また、パターンＰ２２，Ｐ２４は、径方向に所定間隔で並んだ複数のスポットＳの列として、複数の列を含み、当該複数の列において、スポットＳが互い違いに並んでいる。言い換えると、当該複数の列において、径方向におけるスポットＳの位置が互いにずれている。この場合、一つの列において互いに隣接する二つのスポットＳの円周状の軌跡の間に、当該列と隣接する列のスポットＳの円周状の軌跡が配置されることになるため、表面１ａにおける場所によるパワー密度のばらつき、ひいては表面１ａの処理状態の場所によるばらつきを、より一層抑制することができる。
【0121】
なお、複数のスポットＳのパワーは、回転中心Ｃから離れるほど大きくなるよう設定してもよい。この場合、スポットＳのパワーは、回転中心Ｃから離れるにつれて徐々に大きくなるよう設定してもよいし、回転中心Ｃからの距離に比例するよう設定してもよい。これにより、複数の円周状の軌跡において回転中心Ｃからの距離が長いほどパワー密度が小さくなるのを抑制することができるため、表面１ａにおける場所によるパワー密度のばらつき、ひいては表面１ａの処理状態の場所によるばらつきを、より一層抑制することができる。
【0122】
図２９は、仮想照射面Ｐｖ上に形成されたスポットＳのパターンＰ２４を例示する平面図である。パターンＰ２４は、図２７に示されるパターンＰ２２に含まれる複数のスポットＳのうち、回転中心Ｃから所定距離以上離れた複数のスポットＳのみを含んでいる。すなわち、パターンＰ２４は、回転中心Ｃに近いスポットＳを含んでいない。
【0123】
図３０は、仮想照射面Ｐｖ上に形成されたスポットＳのパターンＰ２５を例示する平面図である。パターンＰ２５は、図２８に示されるパターンＰ２３と同様の複数のスポットＳを含んでいる。ただし、パターンＰ２５の方が、パターンＰ２３よりもスポットＳの数が多い。なお、スポットＳの数は、図２８や図３０の例には限定されない。
【0124】
図３１は、図３０のパターンＰ２５における各スポットのパワーの一例を示すグラフである。図３０のパターンＰ２５では、上述したように、スポットＳのパワーは、回転中心Ｃから離れるにつれて徐々に大きくなるよう設定されるとともに、回転中心Ｃからの距離ｒに比例して増大するように設定されている。図３１は、その具体的な設定例を示している。これにより、表面１ａにおける場所によるパワー密度のばらつき、ひいては表面１ａの処理状態の場所によるばらつきを、より一層抑制することができる。発明者らの研究によれば、図３０のパターンＰ２５および図３１のようなパワーの設定により、最良の結果が得られることが判明している。
【0125】
図３２～３４は、それぞれ、既出のパターンとは異なるパターンＰ２６～Ｐ２８を例示する平面図である。これらパターンＰ２６～Ｐ２８も、それぞれ、回転中心Ｃ回りに回転する複数のスポットＳを含むとともに、回転中心Ｃからの距離が異なる複数のスポットＳを含んでいる。これらパターンＰ２６～Ｐ２８では、複数のスポットＳは、回転中心Ｃを挟むＩ字状（図３２）や、回転中心Ｃを角とするＬ字状（図３３）、回転中心Ｃを交差位置とするＴ字状（図３４）に配置されている。また、これらのパターンＰ２６～Ｐ２８でも、回転中心Ｃ付近に対する過度なエネルギの供給を防ぐため、回転中心Ｃ付近にはスポットＳが配置されていない。なお、同様なスポットＳの数により、図２２のような略十字状のパターンが形成されてもよい。
【0126】
図３５は、仮想照射面Ｐｖ上に形成されたスポットＳのパターンＰ２９を例示する平面図である。パターンＰ２９も、回転中心Ｃ回りに回転する複数のスポットＳを含むとともに、回転中心Ｃからの距離が異なる複数のスポットＳを含んでいる。ただし、パターンＰ２９では、回転中心Ｃから離れるにつれて、隣り合うスポットＳ間の間隔が短くなっている。言い換えると、パターンＰ２９は、回転中心Ｃに近くかつ隣り合うスポットＳとの間の間隔が長いスポットＳと、回転中心Ｃから遠くかつ隣り合うスポットＳとの間の間隔が短いスポットＳと、を含んでいる。このようなパターンＰ２９によっても、回転中心Ｃからの距離が長いほどパワー密度が小さくなるのを抑制することができるため、表面１ａにおける場所によるパワー密度のばらつき、ひいては表面１ａの処理状態の場所によるばらつきや処理むらを抑制することができる。
【0127】
図３６は、仮想照射面Ｐｖ上に形成されたスポットＳのパターンＰ３０を例示する平面図である。パターンＰ３０も、回転中心Ｃ回りに回転する複数のスポットＳを含むとともに、回転中心Ｃからの距離が異なる複数のスポットＳを含んでいる。ただし、パターンＰ３０は、図８に示すパターンＰ５と同様の構成を有している。すなわち、パターンＰ３０では、複数のスポットＳが、回転中心Ｃから遠くなるほどスポットＳの数が多くなるよう、配置されている。言い換えると、パターンＰ３０は、回転中心Ｃからの距離が第一距離である一つ以上のスポットＳとしての第一スポットと、回転中心Ｃからの距離が第一距離より長い第二距離である複数のスポットＳとしての第二スポットと、を含み、第二スポットの数が第一スポットの数より多い。このようなパターンＰ３０によっても、回転中心Ｃからの距離が長いほどパワー密度が小さくなるのを抑制することができるため、表面１ａにおける場所によるパワー密度のばらつき、ひいては表面１ａの処理状態の場所によるばらつきや処理むらを抑制することができる。
【0128】
図３７は、仮想照射面Ｐｖ上に形成されたスポットＳのパターンＰ３１を例示する平面図である。パターンＰ３１も、回転中心Ｃ回りに回転する複数のスポットＳを含むとともに、回転中心Ｃからの距離が異なる複数のスポットＳを含んでいる。ただし、パターンＰ３１では、互いに隣り合うスポットＳが、それらの間の間隔ｉが所定距離（第一距離）以上になるよう配置されるとともに、回転中心Ｃからの距離の差ｄｒ（すなわち半径の差）が所定距離より小さくなるよう、配置されている。間隔ｉは、スポットＳの中心（幾何中心）間の間隔とする。仮に、回転中心Ｃの径方向に沿って並ぶ複数のスポットＳにおいて、互いに隣り合うスポットＳ間の間隔ｉが短すぎると、パワー密度が過度に大きくなり、処理対象とする表層より深い位置が溶融したり損傷したりする虞がある。その対策として、間隔ｉを長くすると、径方向におけるパワー密度分布のばらつきが生じ、十分に処理された領域と、処理が不十分な領域とが、同心円状に交互に並ぶような事態となる虞がある。また別の対策として、隣り合うスポットＳ間の間隔ｉを変えずに各スポットＳのパワーを小さくすると、表面処理に必要なパワーを確保できなかったり、所要の表面処理が完了するまでの所要時間が長くなったりする虞がある。この点、パターンＰ３１によれば、互いに隣り合うスポットＳが、それらの間の間隔ｉが所定距離以上となるよう配置されるとともに、回転中心Ｃからの距離の差ｄｒが当該間隔ｉより小さくなるよう、配置されているため、互いに隣り合うスポットＳ間でエネルギ密度が過度に大きくなるのを抑制できる上、径方向におけるパワー密度分布のばらつきを抑制しながら、適宜なパワー密度に設定することができる。すなわち、パターンＰ３１によれば、処理むらを少なくすることができるとともに、処理を行うのに要する時間をより短縮することができるという効果が得られる。また、図３７の例では、隣り合うスポットＳ間の間隔ｉを一定（略同じ）に設定しているため、複数のスポットＳは、径方向外側に向かうにつれて径方向との角度差が除去に大きくなる渦巻き状の曲線Ｃｓに略沿って並ぶことになる。
【0129】
図３８は、仮想照射面Ｐｖ上に形成されたスポットＳのパターンＰ３２を例示する平面図である。パターンＰ３２も、回転中心Ｃ回りに回転する複数のスポットＳを含むとともに、回転中心Ｃからの距離が異なる複数のスポットＳを含んでいる。また、パターンＰ３２でも、パターンＰ３１と同様に、互いに隣り合うスポットＳが、それらの間の間隔が所定距離以上の間隔ｉとなるよう配置されるとともに、回転中心Ｃを中心とする半径の差ｄｒが当該間隔ｉより小さくなるよう、配置されている。さらに、パターンＰ３２は、パターンＰ３１と同様の曲線Ｃｓに沿って並ぶスポットＳの複数の群を含んでいる。この場合、パターンＰ３１の場合と同様の効果が得られるとともに、パターンＰ３１の場合より処理に要する時間を短縮することができる。なお、パターンＰ３１と同様の効果は、隣接するスポットＳ間で回転中心Ｃからの距離の差ｄｒが所定距離より小さくなっていれば得られるものであり、当該効果が得られる複数のスポットＳのパターンは、図３７，３８に例示されるものには限定されない。
【0130】
上述した種々のパターンについての発明者らの実験的な研究によれば、レーザ光の出力が３００［Ｗ］以上９０００［Ｗ］以下の範囲にあっては、レーザ光の分岐数、すなわちスポットＳの分岐数は、２以上５０以下とするのが好ましく、２０以上３０以下とするのがより好ましいことが判明した。これは、分岐数が少ないほど同時に処理できる面積が少なくなるからであり、分岐数が多いほど一点あたりの出力が小さくなり処理速度が遅くなるからであると推定される。さらに、当該レーザ光の出力範囲および当該スポットＳの分岐数の範囲においては、パターンの回転速度は、１００［ｒｐｍ］以上５０００［ｒｐｍ］以下とするのが好ましく、５００［ｒｐｍ］以上３０００［ｒｐｍ］以下とするのがより好ましいことが判明した。これは、回転速度が低いほど処理むらができやすくなるからであり、回転速度が高いほど処理速度が遅くなるからであると推定される。
【0131】
以上、本発明の実施形態が例示されたが、上記実施形態は一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。また、各構成や、形状、等のスペック（構造や、種類、方向、型式、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置、材質等）は、適宜に変更して実施することができる。
【符号の説明】
【0132】
１，１Ａ，１Ｄ，１Ｅ…対象物
１ａ…表面
１ｂ…上面
１００…移動式レーザ表面処理システム
２００，２００Ａ，２００Ｃ～２００Ｊ…移動式レーザ表面処理装置
２０１…筐体
２０１ａ…窓部材
２０１ｂ…通路（冷却機構）
２０２…光学部品
２０２ａ，２０２ｂ…コリメートレンズ
２０２ｃ…ＤＯＥ（ビームシェイパ）
２０２ｃ１…回折格子
２０２ｄ…調整レンズ
２０３…コネクタ
２０４…モータ（電動モータ、エアモータ、回転機構、第三移動機構）
２０５…回転伝達機構（回転機構、第三移動機構）
２０６…レーザスキャナ
２０６ａ…ミラー
２０７…回転直動変換機構（往復移動機構、第三移動機構）
２１０、２１０Ａ，２１０Ｂ…光学ヘッド
２１１…カバー（排出機構）
２１１ａ…ハンドル
２１２…カバー（排出機構）
２１２ａ…隔壁
２１２ｂ…開口
２１３…遮蔽部材
２１４，２１４Ｇ～２１４Ｊ…可動機構（第四移動機構）
２１４ａ…固定部
２１４ｂ…可動部
２１４ｃ…アーム
２１５…転動体
２２０，２２０Ａ，２２０Ｃ～２２０Ｅ…移動機構
２２１…移動体
２２１ａ…ジャッキ
２２１ｂ…ボディ
２２１Ａ…車体
２２１Ｄ…船体
２２１Ｆ…機体
２２２…移動機構（車両移動機構、船舶移動機構、第一移動機構）
２２２Ａ…クローラ
２２２Ｃ…車輪
２２２Ｄ…スクリュー
２２３…移動機構（第二移動機構）
２２３Ａ…ロボットアーム
２２３Ｃ…エレベータ（第二エレベータ）
２２３ａ…伸縮機構
２２３ｂ…スライド機構
２２３ｃ…軸回転機構
２２４…固定部
２２５…エレベータ（第一エレベータ、第一移動機構）
２２５ａ…スライダ
２２５ｂ…ゴンドラ
２２５ｃ…ワイヤ
２２５ｄ…巻上機
２２６…ロータ（第一移動機構）
３００…搭載装置
３０１…光源装置
３０２…電源装置
３０３…冷却装置（冷却機構）
３０４…排気集塵装置（排出機構）
４００…ケーブル
４０１…光ファイバケーブル
４０２…電気ケーブル
４０３…冷媒チューブ（冷却機構）
４０４…ダクト（排出機構）
Ａ…処理領域
Ａｒ…照射領域
Ａｓ…照射領域
Ａｘ…光軸
Ｃ…回転中心
Ｃ１，Ｃ２…円周
Ｃｓ…曲線
Ｃｍ…中心軸
Ｄ１…方向
ｄｒ…差
ｉ…間隔
Ｌ…レーザ光
Ｐ１～Ｐ６，Ｐ１２，Ｐ１４，Ｐ１５，Ｐ１７，Ｐ２１～Ｐ３２…パターン
Ｐｈ０，Ｐｈ１，Ｐｈ２…位置
Ｐｓ１…位置（第一位置）
Ｐｓ２…位置（第二位置）
Ｐｖ…仮想照射面
Ｒ１…半径（第一半径）
Ｒ２…半径（第二半径）
ｒ…距離
Ｓ…スポット
Ｓ１…スポット（第一スポット）
Ｓ２…スポット（第二スポット）
Ｓｐ…空間
Ｇ…地面
Ｗ…水面
Ｗｏ…作業者
Ｚ…方向
１ａ…表面
１ｂ…上面
１００…移動式レーザ表面処理システム
２００，２００Ａ，２００Ｃ～２００Ｊ…移動式レーザ表面処理装置
２０１…筐体
２０１ａ…窓部材
２０１ｂ…通路（冷却機構）
２０２…光学部品
２０２ａ，２０２ｂ…コリメートレンズ
２０２ｃ…ＤＯＥ（ビームシェイパ）
２０２ｃ１…回折格子
２０２ｄ…調整レンズ
２０３…コネクタ
２０４…モータ（電動モータ、エアモータ、回転機構、第三移動機構）
２０５…回転伝達機構（回転機構、第三移動機構）
２０６…レーザスキャナ
２０６ａ…ミラー
２０７…回転直動変換機構（往復移動機構、第三移動機構）
２１０、２１０Ａ，２１０Ｂ…光学ヘッド
２１１…カバー（排出機構）
２１１ａ…ハンドル
２１２…カバー（排出機構）
２１２ａ…隔壁
２１２ｂ…開口
２１３…遮蔽部材
２１４，２１４Ｇ～２１４Ｊ…可動機構（第四移動機構）
２１４ａ…固定部
２１４ｂ…可動部
２１４ｃ…アーム
２１５…転動体
２２０，２２０Ａ，２２０Ｃ～２２０Ｅ…移動機構
２２１…移動体
２２１ａ…ジャッキ
２２１ｂ…ボディ
２２１Ａ…車体
２２１Ｄ…船体
２２１Ｆ…機体
２２２…移動機構（車両移動機構、船舶移動機構、第一移動機構）
２２２Ａ…クローラ
２２２Ｃ…車輪
２２２Ｄ…スクリュー
２２３…移動機構（第二移動機構）
２２３Ａ…ロボットアーム
２２３Ｃ…エレベータ（第二エレベータ）
２２３ａ…伸縮機構
２２３ｂ…スライド機構
２２３ｃ…軸回転機構
２２４…固定部
２２５…エレベータ（第一エレベータ、第一移動機構）
２２５ａ…スライダ
２２５ｂ…ゴンドラ
２２５ｃ…ワイヤ
２２５ｄ…巻上機
２２６…ロータ（第一移動機構）
３００…搭載装置
３０１…光源装置
３０２…電源装置
３０３…冷却装置（冷却機構）
３０４…排気集塵装置（排出機構）
４００…ケーブル
４０１…光ファイバケーブル
４０２…電気ケーブル
４０３…冷媒チューブ（冷却機構）
４０４…ダクト（排出機構）
Ａ…処理領域
Ａｒ…照射領域
Ａｓ…照射領域
Ａｘ…光軸
Ｃ…回転中心
Ｃ１，Ｃ２…円周
Ｃｓ…曲線
Ｃｍ…中心軸
Ｄ１…方向
ｄｒ…差
ｉ…間隔
Ｌ…レーザ光
Ｐ１～Ｐ６，Ｐ１２，Ｐ１４，Ｐ１５，Ｐ１７，Ｐ２１～Ｐ３２…パターン
Ｐｈ０，Ｐｈ１，Ｐｈ２…位置
Ｐｓ１…位置（第一位置）
Ｐｓ２…位置（第二位置）
Ｐｖ…仮想照射面
Ｒ１…半径（第一半径）
Ｒ２…半径（第二半径）
ｒ…距離
Ｓ…スポット
Ｓ１…スポット（第一スポット）
Ｓ２…スポット（第二スポット）
Ｓｐ…空間
Ｇ…地面
Ｗ…水面
Ｗｏ…作業者
Ｚ…方向
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】