JP2005248629A - 床面加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 既設の床面に滑り止め及び／または装飾等の加工を施すことができ、効率的に加工を行うことができる床面加工装置を提供する。
【解決手段】 加工対象である床面Ｆ上を移動可能な可搬式の基台１２と、該基台１２に取付けられたレーザ発振器２０と、基台１２に設けられて、レーザ発振器２０から出射されるレーザ光を前記基台１２の下方に配置される床面Ｆに向けてその照射位置を二次元的に調節可能に誘導する光学装置２４と、を備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、建物や歩道等の床面の表面に滑り止め及び／または装飾の目的で加工を施す床面加工装置に関する。

従来、床面の滑り止めを行うのには、床面を形成する床材の表面仕上げを粗く加工することが行われているが、このような加工を行うと、表面の光沢が失われるという問題がある。また、床材として厚板のガラスを採用したときには、ガラスの表面に艶消し仕上げ加工をすることが行われているが、このような加工を行うと、透光性が損なわれるという問題がある。

このような問題を解決するために、特開２００３−２９３５６２号公報では、床用基材の表面に対して小さな窪みを形成することが提案されており、この窪みを形成するのに、床用基材表面部分にレーザ光を透過可能な冷却剤を付与した状態で、レーザ光の照射を行っている。そして、所望の最大幅と所望の間隔を持つ窪みが形成された床用基材を複数枚用意し、その基材を床に敷設している。

特開２００３−２９３５６２号公報

しかしながら、上記公報の滑り防止加工方法では、床用基材に窪みを形成しているので、既設の床面には適用することができず、また、床用基材を予め加工することが必要となるために、作業性の改善が望まれている。

本発明はかかる課題に鑑みなされたもので、その目的は、既設の床面に滑り止め及び／または装飾等の加工を施すことができ、効率的に加工を行うことができる床面加工装置を提供することである。

前述した目的を達成するために、請求項１記載の発明は、
加工対象である床面上を移動可能な可搬式の基台と、該基台に取付けられたレーザ発振器と、基台に設けられて、レーザ発振器から出射されるレーザ光を前記基台の下方に配置される床面に向けてその照射位置を二次元的に調節可能に誘導する光学装置と、
を備えることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のものにおいて、基台は直進移動可能であることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１記載のものにおいて、前記基台には、床面に対する基台の位置決めを行う位置決め装置が取り付けられることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のものにおいて、前記位置決め装置が、ライン状ビームを床面に向けて投射する発光体を有することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のものにおいて、前記位置決め装置は、基台の下方に向けてビームを照射する発光体と、発光体のビームの床面照射付近を撮像する撮像装置と、該撮像装置からの画像を表示するモニタと、を有することを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１ないし５のいずれか１項に記載のものにおいて、基台の傾斜角度を検出する傾斜計と、前記傾斜計で検出される傾斜角度が所定角度以上になった場合に、レーザ発振器からのレーザ光の出射を停止させるインターロック装置とをさらに備えることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項１ないし６のいずれか１項に記載のものにおいて、レーザ発振器の発振動作のオン・オフを行う２つのスイッチをさらに備え、該２つのスイッチは、同時にオンされたときにのみレーザ光が出射することを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項１ないし７のいずれか１項に記載のものにおいて、基台とは別の第２基台をさらに備えており、第２基台には電源装置が備えられ、基台と第２基台との間には可撓性ケーブルが配索されることを特徴とする。

本発明によれば、可搬式基台を加工対象である床面にまで移動させて、その基台下方に配置される床面に向けてレーザ光を照射して、窪みを形成することができる。これにより、既設の床面に対して窪みを形成して加工を施すことができ、効率的に処理をすることができる。

請求項２記載の発明によれば、基台を直進移動させることができるので、通常、整列して敷設される床材に対して基台を平行移動させることができる。

請求項３記載の発明によれば、位置決め装置により、床面に対する基台の位置決めを行うことで、可搬式の基台であっても、床面の所望の位置に窪みを形成することができる。

請求項４記載の発明によれば、発光体から投射されるライン状ビームを床材の辺等に合わせることにより、基台の床面に対する位置決めを行うことができるようになる。ライン状ビームは、直交する２つのラインとすることもできる。

請求項５記載の発明によれば、モニタに表示される撮像装置からの画像によって、ビームと床面との位置合わせ状態を確認することができるので、その画像を見ながら基台の床面に対する位置決めを行うことができるようになる。基台の下方にあって、その位置合わせ状態が視認できない場合でも正確に位置決めをすることができる。

請求項６記載の発明によれば、基台が大きい角度傾斜して、レーザ光が基台の下方以外の部分に照射されることを防ぐことができる。

請求項７記載の発明によれば、誤って１つのスイッチをオンしても、レーザ光が出射することを防ぐことができる。

請求項８記載の発明によれば、第２基台に重量または容量の大きい電源装置を備えることで、基台を軽量化、小型化することができる。第２基台よりも基台を主として移動させることにより、基台の床面との位置決め及び移動を簡単に行うことができるようになる。

以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。本発明は、この実施形態に限定されるものではなく、種々の改変が可能である。

図１は本発明の実施形態による床面加工装置１０の全体斜視図である。図２、図３はその内部構造を表す図である。

図において、１２は基台であり、基台１２は、上下２段（１２ａ、１２ｂ）のフレーム構造をなしており、その外周囲は、外装カバー１４によって包囲されている。

基台１２は、４つの直進型ローラ１６によって支持されており、これによって、床面Ｆを直進上に移動可能となっている。直進型ローラ１６は、常時は基台１２に対して後述のＸ方向と平行に直進を行うように設定されている。但しローラに限らず、キャタピラー等任意の走行手段で基台１２を支持可能である。

基台１２の上段フレーム１２ａには、図２に示すように、レーザ発振器２０と、後述のＸ−Ｙステージ３０のモータ３６、４４を駆動するモータドライブ２２とが取り付けられている。レーザ発振器は特に限定しない。基台に取り付け可能な、例えば連続発振、パルス発振のＣＯ_２レーザ、Ｎｄ−ＹＡＧレーザ、エキシマレーザ、半導体レーザ、ファイバーレーザ等を使用できる。

また、基台１２の下段フレーム１２ｂには、図２、３に示すように、光学装置２４が取り付けられる。光学装置２４は、レーザ発振器２０からのレーザ光を基台１２の下方に配置される床面Ｆに向けて、誘導するものであり、レーザ光路に沿って設けられる複数のミラーＭと、集光レンズＬ及びビームエクスパンダが内蔵されたビームベンダー２８とを有している。レーザ発振器２０からのレーザ光は、水平に出された後、ミラーＭによって鉛直に垂下し、ミラーＭによって水平になりビームベンダー２８の上部へと到達して、さらに鉛直に垂下して床面Ｆに到達する（図２、図３の一点鎖線で示す。）。

Ｘ−Ｙステージ３０は、光学装置２４によって誘導されるレーザ光の照射位置を二次元的に調整可能にするもので、基台１２の下段フレーム１２ｂに対して軸支されるＸ方向の送りネジ軸３４と、基台１２に固定され該送りネジ軸３４を回転させるＸ軸モータ３６と、送りネジ軸３４に螺合するナット３８と、ナット３８に固定される第１可動台４０と、第１可動台４０に軸支されるＹ方向の送りネジ軸４２と、該送りネジ軸４２を回転させるＹ軸モータ４４と、Ｙ軸モータ４４の出力軸と送りネジ軸４２との間に渡り掛け渡されたベルト４５と、送りネジ軸４２に螺合するナット４３と、ナット４３に固定される第２可動台４６と、を備えており、前記ビームベンダー２８は第２可動台４６に固定される。

Ｘ軸モータ３６及びＹ軸モータ４４の駆動により、ビームベンダー２８は、二次元的に移動可能となっており、図３の仮想線で囲んだ領域Ｓが照射範囲となる。尚、外装カバー１４は、照射範囲Ｓを覆うようにして、下方まで延びていることが望ましい。

また、下段フレーム１２ｂには傾斜計４８が設置されている。

基台１２から上段フレーム１２ａよりも上方には、外装カバー１４よりも上方に伸びる延設部１２ｃが設けられており、該延設部１２ｃには操作部５０が設けられる。操作部５０は、主に、手動で基台１２を操作するためのハンドル５２と、操作盤５４とを備えており、操作盤５４には、設定操作及び表示を行うタッチパネル式モニタ５６と、メインスイッチＳ１と、非常停止スイッチＳ２とが配置される。また、ハンドル５２には、操作者がハンドル５２を握ったまま、スイッチ操作を可能なる様に、レーザ照射スイッチ５８、５８が配置される。レーザ照射スイッチ５８は２つ設けられており、２つのレーザ照射スイッチ５８、５８が同時にオンされたときのみ、レーザ発振器２０からのレーザ光が出射するようになっている。また、操作部５０には、基台１２の方向を変更するべく、ローラ１６の方向を変えるための回転レバー６０が設けられる。

また、回転レバー６０の真下には、基台１２を固定するためのストップレバー６２が設けられており、ストップレバー６２を操作すると、ストッパー６３が下降して、床面Ｆに圧接して基台１２を固定する。

また、外装カバー１４の上側先端部には、位置決め装置としての位置決めマーカ６４が設けられる。位置決めマーカ６４は、ライン状またはクロス状のマーカを照射可能な発光体からなり、その照射方向は床面Ｆに向いている。また、そのライン状またはクロス状の発光ラインは基台１２の前記Ｘ方向及び／またはＹ方向と平行となっている。また、外装カバー１４の下側先端部には、位置決め装置としての位置決め突片６５が設けられる。位置決め突片６５はＸ方向またはＹ方向と平行に伸びている。発光ライン及び位置決め突片６５の延長線は、それぞれ前記Ｘ−Ｙステージ３０の原点（または任意の基準点）を通過しており、それらの延長線の交点はＸ−Ｙステージ３０の原点（または任意の基準点）となっている。

ビームベンダー２８のレンズＬ付近には、レンズＬが加工屑によって汚れるのを防ぐ為に、圧縮エアをレンズＬに向けて吹出すノズル６６が配置されており、ノズル６６は、電磁弁を介して圧縮機及びエアタンクに接続される。

さらに、基台１２とは別に、第２基台７０が設けられる。第２基台７０内には、レーザ発振器２０を動作させるための制御装置７４、高周波電源装置７５、直流電源装置７６、前記圧縮機７８及びエアタンク７９等の重量または容量の大きい装置が配置される。第２基台７０も、基台１２と同様に、ローラ７２によって支持され、床面Ｆを移動可能となっている。第２基台７０と基台１２との間には、信号ケーブル、電源ケーブルまたはエア用チューブといった制御信号、電源電圧信号または圧縮エアが通るための可撓性ケーブルＣが配索される。また、それ以外に連結用ワイヤが基台１２と第２基台７０との間に配索される。第２基台７０には、商用交流電源に接続するためのコードが別途、設けられている。

以上のように構成される床面加工装置１０において、その作用を説明する。まず、大理石、御影石、ガラス等の任意の床材が敷設されてなる床面Ｆに床面加工装置１０の基台１２及び第２基台７０を搬入し、基台１２を、その加工するべき位置まで走行させる。床面Ｆは、通常、矩形の床材が整列されてなるため、床材の一辺に沿って直進的に移動させるとよい。そして、ある床材の上方に基台１２を設置すると、位置決めマーカ６４から光を発光させてマーカを床面Ｆに照射する。作業者は、そのライン状またはクロス状の発光ラインを加工するべき床材とＸ方向（またはＹ方向）に整列された周囲床材の一辺に合うように基台１２位置を調整する。そして、位置決め突片６５を加工するべき床材とＹ方向（またはＸ方向）に整列された周囲床材の一辺に合うように基台１２位置を調整する。こうして、Ｘ−Ｙステージ３０の原点が対象床材の角に一致するので、ストップレバー６２を操作して、ストッパー６３を床面Ｆに圧接させて基台１２を固定する。

加工するべき窪みは、照射条件を選定する点状や線状などの図４に示すような様々なパターンとすることができ、予め操作部５０のタッチパネル式モニタ５６において設定される。制御装置７４には、予め幾つかのパターンに対応して、Ｘ−Ｙステージ３０を動作させるためのプログラムが記録されており、タッチパネル式モニタ５６からの選択により、該当するプログラムが読み出される。

次に、加工の準備ができると、レーザ照射スイッチ５８を操作者がオンして、レーザ照射が開始される。尚、レーザ照射スイッチ５８の１つのボタンだけが誤ってオンされてもレーザが出射されないようになっており、安全が図られている。

レーザ照射開始と共に、予めプログラムによって決められた手順でＸ−Ｙステージ３０のＸ軸モータ３６及びＹ軸モータ４４が作動し、選択されたパターンに沿って加工を開始する。また、同時に、電磁弁が開き、圧縮エアが第２基台７０のタンクからノズル６６を通り吹出され、レンズＬのパージが行われる。

加工条件は、床面Ｆの床材の材料によって変化するが、例えば、レーザ出力５０〜１５０Ｗ、最大走査速度６００〜７００ｍｍ／ｓｅｃ、レーザスポット径０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ程度とすることができる。この最大走査速度で加工した場合、１つの加工面積（例えば４００×４００ｍｍ程度）の加工時間は数１０秒〜数分程度で行うことができる。照射エネルギは、５〜５０Ｊ／ｃｍ^２で所望の深さを持つ窪み加工を行うことができる。

制御装置７４には、傾斜計４８からの検出信号が入力されており、その検出信号と閾値角度との比較が行われている。この検出信号が閾値角度よりも大きくなった場合には、割り込み信号が出されて、レーザ発振が停止される。こうして、基台１２の傾斜により、レーザ光が加工するべき床面Ｆ以外に照射されることを防ぐことができる。この制御装置７４によってインターロック装置が構成される。

１回の加工が終了すると、基台１２を次の加工床材の上方へと移動し、同じ手順を繰り返す。基台１２と第２基台７０との間のケーブルＣの長さを適宜にすることにより、次の加工位置へは、基台１２のみを移動させることで行うことができる。また、必要に応じて基台を移動させながら加工することもできる。こうして既設の床面に対して、所望のパターンの加工を行い、滑り止めまたは装飾を施すことができる。

以上の実施形態では、基台１２の床面に対する位置決め装置として、位置決めマーカ６４及び位置決め突片６５を使用した例について説明したが、２つの位置決めマーカ６４を設け、それぞれのＸ方向とＹ方向に平行なライン状で、且つそのラインの交点がＸ−Ｙステージ３０の原点となるようなマーカを出力するものとすることもできる。または、Ｘ−Ｙステージ３０のビームベンダー２８の近傍に、位置決めマーカとＣＣＤカメラ（撮像装置）を配置し、位置決めマーカからのマーカの照射位置がレーザ照射位置と一致するようにして、そのマーカの照射位置をＣＣＤカメラで撮像し、その画像をモニタに表示することもできる。この場合、画像を見ながら、マーカを床材の原点に一致させるように基台１２の位置を調整することとしてもよい。これにより、ＣＣＤカメラを介して、直接、基台１２の基準点となるＸ−Ｙステージ３０の原点とマーカとの位置合わせができて、位置調整を正確に且つ簡単に行うことができるようになる。

また、この実施形態では、ハンドル５２を持って基台１２を手動で移動させるようになっているが、これに限るものではなく、基台１２が予め決められた軌跡に沿って自立走行するタイプとすることもでき、その場合に、複数の停止位置(即ち、決められた床材位置)に到達すると、自動的に停止して、その下方の床面Ｆの加工を行うことを繰り返す、自動操作とすることも可能である。

また、この実施形態では、レーザ発振器から出射されるレーザ光を前記基台の下方に配置される床面に向けてその照射位置を二次元的に調節可能に誘導する手段としてＸ−Ｙステージ３０を用いた例で説明したが、これに限るものではなく、ミラーを回転させることにより、レーザ光の照射位置を二次元的に調節可能とすることもでき、任意の手段を用いることができる。

本発明の実施形態にかかる床面加工装置の全体斜視図である。 本発明の実施形態にかかる床面加工装置の内部構造を表す図である。 本発明の実施形態にかかる床面加工装置の内部構造を表す図２の３−３線方向から見た図である。 本発明の床面加工装置の加工パターン例の図である。

符号の説明

１０ 床面加工装置
１２ 基台
２０ レーザ発振器
２４ 光学装置
４８ 傾斜計
５８ レーザ照射スイッチ
６４ 位置決めマーカ
Ｆ 床面

Claims (8)

1. 加工対象である床面上を移動可能な可搬式の基台と、該基台に取付けられたレーザ発振器と、基台に設けられて、レーザ発振器から出射されるレーザ光を前記基台の下方に配置される床面に向けてその照射位置を二次元的に調節可能に誘導する光学装置と、
   を備えることを特徴とする床面加工装置。
2. 基台は直進移動可能であることを特徴とする請求項１記載の床面加工装置。
3. 前記基台には、床面に対する基台の位置決めを行う位置決め装置が取り付けられることを特徴とする請求項１記載の床面加工装置。
4. 前記位置決め装置は、ライン状ビームを床面に向けて投射する発光体を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の床面加工装置。
5. 前記位置決め装置は、基台の下方に向けてビームを照射する発光体と、発光体のビームの床面照射付近を撮像する撮像装置と、該撮像装置からの画像を表示するモニタと、を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の床面加工装置。
6. 基台の傾斜角度を検出する傾斜計と、前記傾斜計で検出される傾斜角度が所定角度以上になった場合に、レーザ発振器からのレーザ光の出射を停止させるインターロック装置とをさらに備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の床面加工装置。
7. レーザ発振器の発振動作のオン・オフを行う２つのスイッチをさらに備え、該２つのスイッチは、同時にオンされたときにのみレーザ光が出射することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の床面加工装置。
8. 基台とは別の第２基台をさらに備えており、第２基台には電源装置が備えられ、基台と第２基台との間には可撓性ケーブルが配索されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の床面加工装置。

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