JP7359628B2 - Paint film removal method and paint film removal device - Google Patents

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Description

本発明は、レーザー照射によって対象物の塗膜を除去する塗膜除去方法及び塗膜除去装置に関し、特に、小型や複雑な形状の対象物に対して塗膜除去処理を行うのに適した塗膜除去方法及び塗膜除去装置に関する。 The present invention relates to a paint film removal method and a paint film removal device for removing paint films from objects by laser irradiation, and in particular to a paint film removal process suitable for performing paint film removal processing on small objects or objects with complex shapes. The present invention relates to a film removal method and a coating film removal device.

鋼橋や船舶、タンクなどの表面には塗装が施されているが、補修や改修などの工事の際には、塗膜を剥離する必要がある。 The surfaces of steel bridges, ships, tanks, etc. are coated with paint, but it is necessary to remove the paint film during repair or renovation work.

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、劣化することとなる。鉄部に付着している汚れや錆をしっかりと落とさずに、塗料を塗布してもしっかり塗料が付着しないので、すぐに剥がれてしまうなど、本来の耐久性を発揮することができない。その為、下地処理作業を行い、確実に汚れや錆を落とし、かつ、目粗しをして表面積を広げる事で密着性を向上させる必要がある。そこで、かかる被膜を有する構造物等では、定期的に洗浄や剥離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。 For example, various coatings such as painting, paving, lining, resin sheets, etc. are formed on the surface of steel structures such as bridges, depending on the purpose and function. Such coatings are often exposed to the elements and deteriorate over time. Even if you apply paint without thoroughly removing dirt and rust from the iron parts, the paint will not adhere properly, so it will peel off quickly, and you will not be able to achieve its original durability. Therefore, it is necessary to perform surface treatment to ensure that dirt and rust are removed, and to increase the surface area by roughening the surface to improve adhesion. Therefore, in structures having such coatings, removal operations such as cleaning and peeling are performed on a regular basis, and treatments such as repainting or replacing the coating are performed as necessary.

従来、塗膜剥離剤やショトブラストによる塗膜剥離処理が行われていたが、作業環境及び作業効率が悪いという問題点があった。 Conventionally, paint film removal treatments have been carried out using paint film stripping agents or shot blasting, but there have been problems in that the work environment and work efficiency are poor.

塗膜は、接着剤などにより金属材の表面に接着されているため、剥ぎ取ることは困難であるが、高周波誘導加熱により、塗膜下の金属板を例えば150~200℃に加熱することで、金属材に対する塗膜の接着力を低下させることができる。この状態で、スクレーパなどの工具を用いて塗膜を金属材から剥離させることで、容易に塗膜を除去することができる。 Since the coating film is attached to the surface of the metal material with an adhesive, it is difficult to remove it. However, by heating the metal plate under the coating film to, for example, 150 to 200 degrees C , it is possible to reduce the adhesion of the coating film to metal materials. In this state, the coating film can be easily removed by peeling it off from the metal material using a tool such as a scraper.

そこで、例えば石油貯油タンク底板等のメンテナンスおよび塗料塗り替え時等における塗料等の被覆材の剥離を効率よく短時間で行なうために、研掃材を噴出するブラストノズルの研掃方向前方に設けた高周波誘導加熱コイルにより交番磁界を発生させ、同交番磁界の中の上記鋼板に生じる渦電流によりジュール熱を発生させて上記鋼板の表面を瞬時に加熱することにより上記鋼板の表面に塗布された上記被覆材を溶融させ、その直後にブラストノズルから噴出する研掃材により上記溶融状態の被覆材の剥離を行なうようにした高周波誘導加熱式被覆材剥離装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, in order to efficiently and quickly remove coating materials such as paint during maintenance and repainting of oil storage tank bottom plates, etc., a high-frequency The coating is applied to the surface of the steel plate by generating an alternating magnetic field with an induction heating coil, and generating Joule heat by the eddy current generated in the steel plate in the alternating magnetic field to instantaneously heat the surface of the steel plate. A high-frequency induction heating type coating material stripping device has been proposed in which the coating material in the molten state is removed by melting the coating material and immediately thereafter using an abrasive material ejected from a blast nozzle (see, for example, Patent Document 1). ).

また、高周波誘導加熱装置としては、例えば、高周波誘導加熱コイル及び被加熱体の一方或いは両方を移動させる手段として産業用ロボットを用い、産業用ロボットをティーチングすることにより、高周波誘導加熱コイルと被加熱体の加熱対象部との間の間隔を、高周波誘導加熱コイルと被加熱体とを接触させることなく、加熱に適正な距離に常に保持するようにすることにより、作業者の熟練を必要とせず、被加熱体の加熱対象領域がどのような形状であっても適正に高周波誘導加熱を行なうことができるようしたものが提案されている(例えば、特許文献2参照)。 In addition, as a high-frequency induction heating device, for example, an industrial robot is used as a means for moving one or both of the high-frequency induction heating coil and the heated object, and by teaching the industrial robot, the high-frequency induction heating coil and the heated object can be moved. By constantly maintaining the distance between the body part to be heated and the body to be heated at an appropriate distance without causing contact between the high-frequency induction heating coil and the body to be heated, this system eliminates the need for operator skill. , a device has been proposed that allows high-frequency induction heating to be performed appropriately regardless of the shape of the region to be heated of the object to be heated (see, for example, Patent Document 2).

一般的に誘導加熱装置は、大型の高周波電源装置を必要とし、設置型で適用されるので、決められた場所で決まった形状の被加熱材を大量に処理するには適しているが、小型少量の個別対象を個々に処理することは非常に困難であった。 In general, induction heating equipment requires a large high-frequency power supply and is installed as an installed type, so it is suitable for processing a large amount of material to be heated in a fixed shape at a fixed location, but it is small in size. It has been very difficult to process small amounts of individual objects individually.

上記特許文献1,2の開示技術は、上記問題を解決すべく、誘導加熱装置を台車やロボットに設置し、加熱が困難であった対象物を加熱するようにしている。 In order to solve the above problem, the techniques disclosed in Patent Documents 1 and 2 above install an induction heating device on a trolley or a robot to heat objects that are difficult to heat.

また、従来の塗膜剥離剤やショトブラストによる塗膜剥離処理では、作業環境及び作業効率が悪いばかりでなく、大量の除去物の回収・廃棄処理に問題があることから、レーザー照射による塗膜剥離処理が提案されている。 In addition, conventional paint removal treatment using paint removers and shot blasting not only creates a poor work environment and work efficiency, but also has problems in collecting and disposing of a large amount of removed material. Peeling treatments have been proposed.

例えば、化学薬品を用いることなく、塗装膜の除去が可能な塗装膜除去方法、及びその塗装膜除去に適したレーザー処理装置として、レーザー光を集光もしくは発散し処理対象物の表面に照射するレンズと、レンズを支持し、処理対象物表面からレンズまでの高さを調節可能なレンズ支持機構と、処理対象物の表面のレーザー光照射部分にガスを吹き付けるガス噴出手段とを有し、ガスを吹き付けることにより、処理対象物の表面温度の上昇を抑制することができるようにしたレーザー処理装置が提案されている(例えば、特許文献3参照)。 For example, a paint film removal method that can remove paint films without using chemicals, and a laser processing device suitable for removing paint films that focuses or diverges laser light and irradiates it onto the surface of the object to be treated. It has a lens, a lens support mechanism that supports the lens and can adjust the height from the surface of the object to be processed to the lens, and a gas jetting means that sprays gas onto the laser beam irradiated portion of the surface of the object to be processed. A laser processing apparatus has been proposed that can suppress an increase in the surface temperature of an object to be processed by spraying it (for example, see Patent Document 3).

特許文献3には、かかるレーザー処理装置において、レーザー照射ヘッドは、マニピュレータアームの先端に取り付けられ、マニピュレータアームは、マニピュレータ本体により制御され、レーザー照射ヘッドを処理対象物の表面の所望の位置に移動させ支持することが記載されている。 Patent Document 3 describes that in such a laser processing apparatus, the laser irradiation head is attached to the tip of a manipulator arm, and the manipulator arm is controlled by the manipulator body to move the laser irradiation head to a desired position on the surface of the object to be processed. It is stated that it is supported.

また、構造物における表面の塗膜を効率的に除去し、その除去物を吸引回収することができるレーザー照射装置として、レーザーヘッドを、レーザー光を照射する光学系と、レーザー光の照射点から生じる除去物を吸引する吸引手段と、構造物の表面に当接可能に構成されたアタッチメントと、から構成し、光学系は、レーザー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第1の円の軌跡を描くようにレーザー光の照射点を走査させるように動作させるようにしたレーザー塗膜除去装置が提案されている(例えば、特許文献4参照)。 In addition, as a laser irradiation device that can efficiently remove the paint film on the surface of a structure and collect the removed material by suction, the laser head is connected to the optical system that irradiates the laser beam and the irradiation point of the laser beam. The optical system consists of a suction means for suctioning the removed material that is generated, and an attachment configured to be able to come into contact with the surface of the structure. A laser coating film removal device has been proposed in which the irradiation point of the laser beam is operated so as to scan the locus of a first circle having a radius as the center (see, for example, Patent Document 4).

特開平9-131666号公報Japanese Patent Application Publication No. 9-131666 特開2002-343544号公報Japanese Patent Application Publication No. 2002-343544 特開平10-309899号公報Japanese Patent Application Publication No. 10-309899 特許第5574354号公報Patent No. 5574354

ところで、塗膜除去には大きなエネルギーが必要であり、従来から適用されているブラスト装置も大型化するとともに、処理後の廃棄物も大量となる。 By the way, a large amount of energy is required to remove the paint film, and the blasting equipment that has been used in the past becomes large in size, and a large amount of waste is produced after the treatment.

上記特許文献1の開示技術では、ブラスト装置を小型化するために、塗膜除去をブラストのみで実施するのではなく、事前に加熱溶融した後でブラストするようにしている。すなわち、移動式誘導加熱装置と小型化したブラスト装置を移動台車に設置し、台車を移動させながら対象材の塗膜除去を効率的に低コストで実施するようにしている。 In the technique disclosed in Patent Document 1, in order to downsize the blasting device, the coating film is not removed only by blasting, but is blasted after being heated and melted in advance. That is, a mobile induction heating device and a downsized blasting device are installed on a moving truck, and the paint film on the target material can be removed efficiently and at low cost while moving the truck.

しかしながら、上記特許文献1の開示技術は、小型、複雑形状の被加熱材には適用できない、また、小型化されたと言えブラスト固有の課題、すなわち、悪作業環境、廃棄物処理、ランニングコスト等が解決されない、また、誘導加熱装置の適用条件である加熱コイルと被加熱材とのギャップなどを最適な条件で使用が困難であるという問題がある。 However, the technology disclosed in Patent Document 1 cannot be applied to small-sized and complex-shaped materials to be heated, and even though it is miniaturized, there are problems inherent to blasting, such as a bad working environment, waste disposal, and running costs. There is a problem that remains unsolved, and that it is difficult to use the induction heating device under optimal conditions such as the gap between the heating coil and the material to be heated.

また、上記特許文献2の開示技術は、誘導加熱装置をロボットに持たせ、被加熱材と加熱コイルの間隔を適正に保つようにロボットティーチングした後、作業させるものである。 Further, the technology disclosed in Patent Document 2 is to equip a robot with an induction heating device, teach the robot to maintain an appropriate distance between the material to be heated and the heating coil, and then make the robot work.

この特許文献2の開示技術は、ロボットティーチングによりあらかじめ決められた形状の被加熱材には対応可能であるが、被加熱材の形状が変化したり、位置が変化した場合などでは、時間をかけて再度ティーチングする必要があるという間題がある。 The technique disclosed in Patent Document 2 can be applied to a material to be heated that has a predetermined shape by robot teaching, but if the shape of the material to be heated changes or the position changes, it may take time. There is a problem that it is necessary to re-teach them.

レーザー照射による塗膜剥離処理では、レーザーアブレーションにより、化学薬品を使用することなく、処理対象物の表面の塗装膜を除去することができる。 In paint film removal treatment using laser irradiation, the paint film on the surface of the object to be treated can be removed by laser ablation without using chemicals.

しかしながら、特許文献3の開示技術におけるレーザー照射装置では、レーザー集光レンズを所定の焦点距離に固定し、その高さを保つため、処理対象物の表面にレーザー照射ヘッドを接触させた状態で、マニピュレータアームにより、処理対象物の表面の所望の位置にレーザー照射ヘッドを移動させるようにしている。 However, in the laser irradiation device according to the technique disclosed in Patent Document 3, in order to fix the laser condensing lens at a predetermined focal length and maintain its height, the laser irradiation head is brought into contact with the surface of the object to be processed. A manipulator arm moves the laser irradiation head to a desired position on the surface of the object to be processed.

したがって、この特許文献3の開示技術では、複雑な形状や狭い空間での作業が極めて困難であり特に、突起物などを有する処理対象物の場合には角部における剥離処理作業が不可能であるという問題点があった。 Therefore, with the technique disclosed in Patent Document 3, it is extremely difficult to work in complex shapes or in narrow spaces, and in particular, in the case of objects to be processed that have protrusions etc., it is impossible to perform peeling processing at the corners. There was a problem.

また、特許文献4の開示技術では、レーザー発振器から出力されるレーザー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ーヘッドを有するレーザー照射装置からのレーザー照射によって構造物の表面の塗膜を除去するものであって、作業者がレーザー照射装置を持って剥離処理作業を行うので、処理対象物との焦点距離を一定に保つことが困難であることから、レーザー照射装置の先端にアタッチメントを設置して、これを処理対象物に接触させた状態でレーザー照射により剥離処理作業を行う必要があった。 Furthermore, in the technology disclosed in Patent Document 4, structures are irradiated by laser irradiation from a laser irradiation device having a portable laser head for converging laser light output from a laser oscillator and irradiating the surface of the structure. This removes the paint film on the surface, and since the worker carries out the peeling process with a laser irradiation device, it is difficult to maintain a constant focal distance from the object to be treated, so a laser irradiation device is used. It was necessary to install an attachment on the tip of the material and perform the peeling process using laser irradiation while the attachment was in contact with the object to be processed.

そこで、本発明の目的は、上述の如き従来の実情に鑑み、小型や複雑形状の対象物に対して、確実に且つ効率よく塗膜除去を行うことができる塗膜除去方法及び塗膜除去装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned conventional circumstances, an object of the present invention is to provide a paint film removal method and a paint film removal device that can reliably and efficiently remove paint films from objects of small size or complex shapes. Our goal is to provide the following.

ここで、小型や複雑形状の対象物としては、ブロアーやファンの翼や容器の内面などである。 Here, the small-sized or complex-shaped objects include the blades of a blower or fan, the inner surface of a container, and the like.

また、本発明の他の目的は、塗膜除去を自動化して、作業環境を改善するとともに、作業者の安全と健康を確保することにある。 Another object of the present invention is to automate paint film removal to improve the working environment and to ensure the safety and health of workers.

本発明の他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下に説明される実施の形態の説明から一層明らかにされる。 Other objects of the present invention and specific advantages obtained by the present invention will become clearer from the following description of the embodiments.

本発明では、誘導加熱装置とレーザー照射装置をロボットに持たせて、塗膜除去対象部位を誘導加熱にて事前加熱することで塗膜あるいは接着界面の状態を変質させた後、レーザー照射によって対象物の塗膜を除去する一連の塗膜除去処理作業をロボットにより自動で実施する。 In the present invention, a robot is equipped with an induction heating device and a laser irradiation device, and after preheating the area to be removed by induction heating to change the state of the coating or adhesive interface, the target area is heated by induction heating, and then the target area is heated by induction heating to change the state of the coating or adhesive interface. A robot automatically performs a series of paint film removal processes to remove paint films from objects.

また、本発明では、ロボットの初期ティーチングにより、加熱効率及びレーザー照射効率が高い位置で、それぞれ加熱、レーザー照射ができるようにロボットの動作軌道を初期設定する。更に、ロボットアーム先端に対象物の三次元形状を計測する形状測定装置を設置し、その測定結果に基づき初期のロボットティーチングを自動修正する。 Further, in the present invention, by initial teaching of the robot, the operating trajectory of the robot is initially set so that heating and laser irradiation can be performed at positions where heating efficiency and laser irradiation efficiency are high, respectively. Furthermore, a shape measuring device is installed at the tip of the robot arm to measure the three-dimensional shape of the object, and the initial robot teaching is automatically corrected based on the measurement results.

また、本発明では、対象物の三次元形状を計測する形状測定装置による測定結果から得られる対象物の三次元形状情報に基づいて、ロボットの塗膜除去処理の作業軌道を修正することにより、任意形状の対象物の表面形状に倣ってロボットにより加熱装置とレーザー照射装置を移動させることで、所定の加熱距離及びレーザーの焦点距離とレーザー照射角度を適切に制御して、法線方向からの加熱及びレーザー照射によって対象物の塗膜を除去する塗膜除去処理作業を行う。 Furthermore, in the present invention, the work trajectory of the robot's paint film removal process is corrected based on the three-dimensional shape information of the target object obtained from the measurement results by the shape measuring device that measures the three-dimensional shape of the target object. By moving the heating device and laser irradiation device using a robot to follow the surface shape of an arbitrary-shaped object, the predetermined heating distance, laser focal length, and laser irradiation angle can be appropriately controlled, and the heating device can be moved from the normal direction. Performs paint film removal processing that removes paint films from objects by heating and laser irradiation.

すなわち、本発明は、対象物を加熱する加熱装置と前記対象物にレーザー光を照射するレーザー照射装置とをマニピュレータにより保持して、前記対象物の処理対象領域を含む作業領域内で移動させ、前記加熱装置により前記対象物の処理対象領域を予め加熱して、前記処理対象領域の塗膜あるいは接着界面の状態を変質させた状態で、前記レーザー照射装置によりレーザー光を照射して、前記対象物の塗膜を除去する一連の塗膜除去作業動作を自動的に行う塗膜除去方法であって、前記マニピュレータはロボットアームであり、前記加熱装置、前記レーザー照射装置とともに前記対象物の三次元形状を計測する形状測定装置を前記マニピュレータにより保持し、前記形状測定装置による測定結果から得られる前記対象物の三次元形状情報に基づいて、前記マニピュレータの前記対象物の処理対象領域を含む作業領域内での一連の塗膜除去作業動作を予め記憶されている初期設定状態から自動修正して、前記塗膜除去作業動作を自動的に行うことを特徴とするThat is, in the present invention, a heating device that heats a target object and a laser irradiation device that irradiates the target object with laser light are held by a manipulator and moved within a work area including a processing target area of the target object, The area to be treated of the object is heated in advance by the heating device to change the state of the coating film or adhesive interface of the area to be treated, and then the laser irradiation device irradiates the object with laser light. A paint film removal method that automatically performs a series of paint film removal operations for removing a paint film on an object, wherein the manipulator is a robot arm, and together with the heating device and the laser irradiation device, it is possible to remove the paint film from the object in three dimensions. A shape measuring device that measures the shape is held by the manipulator, and based on three-dimensional shape information of the object obtained from measurement results by the shape measuring device, a work area including a processing target area of the object of the manipulator. The present invention is characterized in that the series of paint film removal work operations within the machine is automatically corrected from a pre-stored initial setting state, and the paint film removal work operations are automatically performed.

ここで、誘導加熱の場合は、被加熱対象物が、導電体である必要があり、塗装母材である金属を加熱した後に、熱伝導により塗膜が加熱される。また、赤外線加熱の場合は、光源から被加熱対象物に赤外線を放射し、対象物の分子が吸収したエネルギーで共振運動を起こし加熱する。したがって、塗膜あるいは接着界面の状態を変質されるということは、塗膜そのものを加熱して軟化させる場合もあり、または、塗膜と母材との接着界面を変質させることで、接着力を低下あるいは排除するということである。 In the case of induction heating, the object to be heated needs to be an electrical conductor, and after heating the metal that is the coating base material, the coating is heated by thermal conduction. In the case of infrared heating, a light source emits infrared rays to the object to be heated, and the energy absorbed by molecules of the object causes resonance motion and heats the object. Therefore, altering the state of the paint film or adhesive interface may mean heating and softening the paint film itself, or altering the adhesive interface between the paint film and the base material, thereby increasing the adhesive strength. It means to reduce or eliminate.

また、本発明に係る塗膜除去方法では、形状測定装置による測定結果から得られる対象物の三次元形状情報に基づいて、加熱装置及びレーザー照射装置と対象物の処理対象領域との間の距離を一定に保つように、マニピュレータの動作を制御するものとすることができる。 In addition, in the coating film removal method according to the present invention, the distance between the heating device and the laser irradiation device and the processing target area of the target is determined based on three-dimensional shape information of the target obtained from the measurement results by the shape measuring device. The operation of the manipulator may be controlled so as to maintain constant.

また、本発明に係る塗膜除去方法では、形状測定装置による測定結果から得られる対象物の三次元形状情報に基づいて、対象物の処理対象領域における加熱装置による加熱位置での法線方向と加熱位置までの距離を求め、加熱装置及び加熱装置と対象物の処理対象領域との間の距離を一定に保つように、マニピュレータの動作を制御して対象物を加熱し、続いて、対象物の三次元形状情報に基づいて、対象物の処理対象領域におけるレーザー照射装置によるレーザー照射位置での法線方向とレーザー照射位置までの距離を求め、加熱装置及びレーザー照射装置と対象物の処理対象領域との間の距離を一定に保つように、マニピュレータの動作を制御して対象物にレーザー照射するものとすることができる。 In addition, in the coating film removal method according to the present invention, based on the three-dimensional shape information of the object obtained from the measurement results by the shape measuring device, the normal direction at the heating position by the heating device in the processing target area of the object is determined. The distance to the heating position is determined, the operation of the manipulator is controlled to keep the distance between the heating device and the area to be processed on the object constant, and the object is heated. Based on the three-dimensional shape information of the target object, calculate the normal direction of the laser irradiation position and the distance to the laser irradiation position by the laser irradiation device in the processing target area of the target object, and calculate the distance between the heating device and the laser irradiation device and the target object to be processed. The operation of the manipulator may be controlled to irradiate the target object with the laser so as to keep the distance between the target area and the target area constant.

また、本発明に係る塗膜除去方法では、形状測定装置による測定結果から得られる対象物の三次元形状情報に基づいて、対象物の処理対象領域における加熱装置による加熱位置での法線方向から、加熱装置により対象物の処理対象領域を加熱するように形状倣い制御するものとすることができる。 In addition, in the coating film removal method according to the present invention, based on the three-dimensional shape information of the target obtained from the measurement results by the shape measuring device, , shape tracing control may be performed so that the heating device heats the processing target region of the object.

また、本発明に係る塗膜除去方法では、形状測定装置による測定結果から得られる対象物の三次元形状情報に基づいて、レーザー照射装置により照射されるレーザー光の光軸が対象物の表面位置における法線方向と一致するように形状倣い制御するものとすることができる。 In addition, in the coating film removal method according to the present invention, the optical axis of the laser beam irradiated by the laser irradiation device is determined based on the three-dimensional shape information of the target obtained from the measurement results by the shape measuring device. Shape tracing control may be performed to match the normal direction in .

また、本発明に係る塗膜除去方法において、加熱装置は誘導加熱装置であるものとすることができる。 Furthermore, in the coating film removal method according to the present invention, the heating device may be an induction heating device.

さらに、本発明に係る塗膜除去方法において、加熱装置は赤外線加熱装置であるものとすることができる。 Furthermore, in the coating film removal method according to the present invention, the heating device may be an infrared heating device.

本発明は、対象物を加熱する加熱装置と、対象物にレーザー光を照射するレーザー照射装置と、加熱装置とレーザー照射装置を保持して、対象物の処理対象領域を含む作業領域内で移動させるマニピュレータと、加熱装置により対象物の処理対象領域を予め加熱して、処理対象領域の塗膜あるいは接着界面の状態を変質させた状態で、レーザー照射装置によりレーザー光を照射して、対象物の塗膜を除去する一連の塗膜除去作業動作を自動的に行う制御装置とを備える塗膜除去装置であって、前記マニピュレータはロボットアームであり、前記加熱装置、前記レーザー照射装置とともに前記対象物の三次元形状を計測する形状測定装置を前記マニピュレータにより保持し、前記制御装置は、前記形状測定装置による測定結果から得られる前記対象物の三次元形状情報に基づいて、前記マニピュレータの前記対象物の処理対象領域を含む作業領域内での一連の塗膜除去作業動作を予め記憶されている初期設定状態から自動修正して、前記塗膜除去作業動作を自動的に行うことを特徴とする The present invention includes a heating device that heats an object , a laser irradiation device that irradiates the object with laser light, and a device that holds and moves the heating device and the laser irradiation device within a work area that includes the area to be processed on the object. A manipulator is used to heat the target area of the target object using a heating device to alter the condition of the coating film or adhesive interface in the target area, and then a laser irradiation device irradiates the target object with laser light. a control device that automatically performs a series of paint film removal work operations to remove a paint film, the manipulator is a robot arm, the heating device, the laser irradiation device and A shape measuring device that measures a three-dimensional shape of an object is held by the manipulator, and the control device controls the target object of the manipulator based on the three-dimensional shape information of the object obtained from the measurement result by the shape measuring device. The present invention is characterized in that a series of paint film removal work operations within a work area including an area to be treated of an object is automatically corrected from a pre-stored initial setting state, and the paint film removal work operations are automatically performed. .

また、本発明に係る塗膜除去装置において、制御装置は、形状測定装置による測定結果から得られる対象物の三次元形状情報に基づいて、対象物の処理対象領域における加熱装置による加熱位置での法線方向と加熱位置までの距離を求め、加熱装置と対象物の処理対象領域との間の距離を一定に保つようにすると共に、レーザー照射装置によるレーザー照射位置での法線方向とレーザー照射位置までの距離を求め、加熱装置及びレーザー照射装置と対象物の処理対象領域との間の距離を一定に保つようにして、マニピュレータの動作を制御するものとすることができる。 Further, in the coating film removal apparatus according to the present invention, the control device is configured to control the heating position of the heating device in the processing target area of the object based on the three-dimensional shape information of the object obtained from the measurement result by the shape measuring device. Determine the normal direction and the distance to the heating position, keep the distance between the heating device and the target area of the object constant, and also calculate the normal direction and the laser irradiation position at the laser irradiation position by the laser irradiation device. The operation of the manipulator can be controlled by determining the distance to the position and keeping the distance between the heating device and the laser irradiation device and the region of the object to be processed constant.

また、本発明に係る塗膜除去装置において、制御装置は、対象物の処理対象領域における加熱装置による加熱位置での法線方向から、加熱装置により対象物の処理対象領域を加熱するように形状倣い制御するものとすることができる。 Further, in the coating film removal apparatus according to the present invention, the control device is shaped such that the heating device heats the processing target region of the target object from the normal direction of the heating position of the heating device in the processing target region of the target object. It is possible to perform imitation control.

また、本発明に係る塗膜除去装置において、制御装置は、形状測定装置による測定結果から得られる対象物の三次元形状情報に基づいて、レーザー照射装置により照射されるレーザー光の光軸が対象物の表面位置における法線方向と一致するように形状倣い制御するものとすることができる。 Further, in the paint film removal device according to the present invention, the control device controls the optical axis of the laser beam irradiated by the laser irradiation device to be targeted based on the three-dimensional shape information of the object obtained from the measurement results by the shape measuring device. Shape tracing control may be performed so as to match the normal direction at the surface position of the object.

また、本発明に係る塗膜除去装置において、加熱装置は誘導加熱装置であるものとすることができる。 Moreover, in the coating film removal apparatus according to the present invention, the heating device may be an induction heating device.

さらに、本発明に係る塗膜除去装置において、加熱装置は赤外線加熱装置であるものとすることができる。 Furthermore, in the coating film removal apparatus according to the present invention, the heating device may be an infrared heating device.

本発明では、誘導加熱装置とレーザー照射装置をロボットに持たせて、塗膜除去対象部位を誘導加熱にて事前加熱することで塗膜あるいは接着界面の状態を変質させた後、レーザー照射によって対象物の塗膜を除去する一連の塗膜除去処理作業をロボットにより自動で実施することによって、作業環境を改善するとともに、作業者の安全と健康を確保することができる。 In the present invention, a robot is equipped with an induction heating device and a laser irradiation device, and after preheating the area to be removed by induction heating to change the state of the coating or adhesive interface, the target area is heated by induction heating, and then the target area is heated by induction heating to change the state of the coating or adhesive interface. By automatically carrying out a series of paint film removal processes using robots, it is possible to improve the work environment and ensure the safety and health of workers.

ここで、誘導加熱の場合は、被加熱対象物が、導電体である必要があり、塗装母材である金属を加熱した後に、熱伝導により塗膜が加熱される。また、赤外線加熱の場合は、光源から被加熱対象物に赤外線を放射し、対象物の分子が吸収したエネルギーで共振運動を起こし加熱する。したがって、塗膜あるいは接着界面の状態を変質されるということは、塗膜そのものを加熱して軟化させる場合もあり、または、塗膜と母材との接着界面を変質させることで、接着力を低下あるいは排除するということである。 In the case of induction heating, the object to be heated needs to be an electrical conductor, and after heating the metal that is the coating base material, the coating is heated by thermal conduction. In the case of infrared heating, a light source emits infrared rays to the object to be heated, and the energy absorbed by molecules of the object causes resonance motion and heats the object. Therefore, altering the state of the paint film or adhesive interface may mean heating and softening the paint film itself, or altering the adhesive interface between the paint film and the base material, thereby increasing the adhesive strength. It means to reduce or eliminate.

また、本発明では、ロボットアーム先端に対象物の三次元形状を計測する形状測定装置を設置し、その測定結果に基づき初期のロボットティーチングを自動修正することにより、再度時間をかけてティーチング作業を行う必要がなく、ブロアーやファンの翼や容器の内面などの小型や複雑形状の対象物に対して、確実に且つ効率よく塗膜除去作業を行うことができる Furthermore, in the present invention, a shape measuring device that measures the three-dimensional shape of the object is installed at the tip of the robot arm, and the initial robot teaching is automatically corrected based on the measurement results, thereby making it possible to spend time on teaching again. It is possible to reliably and efficiently remove paint films from small and complex-shaped objects such as the blades of blowers and fans and the inner surfaces of containers.

また、本発明において、形状倣い制御は、対象物の三次元形状を計測する形状測定装置による測定結果から得られる対象物の三次元形状情報に基づいて、ロボットの塗膜除去処理の作業軌道を修正することにより、任意形状の対象物の表面形状に倣ってロボットにより加熱装置とレーザー照射装置を移動させることで、加熱装置から対象物の表面までの距離を適切に制御するとともに、レーザー照射装置の所定の焦点距離とレーザー照射角度を適切に制御することができる。 In addition, in the present invention, the shape tracing control controls the work trajectory of the robot for paint film removal processing based on the three-dimensional shape information of the target obtained from the measurement results by a shape measuring device that measures the three-dimensional shape of the target. By modifying the heating device and laser irradiation device, the robot can move the heating device and laser irradiation device to follow the surface shape of the object of arbitrary shape, and the distance from the heating device to the surface of the object can be appropriately controlled. The predetermined focal length and laser irradiation angle can be appropriately controlled.

また、本発明では、処理対象領域の表面形状や塗膜除去処理品質などに応じてレーザー光の照射条件を適切に設定したレーザー照射によって対象物の塗膜を除去する塗膜除去処理作業を行うことができる。 Furthermore, in the present invention, a paint film removal process is performed in which the paint film of the target object is removed by laser irradiation, with laser light irradiation conditions appropriately set according to the surface shape of the treatment target area, the quality of the paint film removal process, etc. be able to.

また、本発明では、加熱装置が発する誘導磁場や放射光が対象物の表面位置における法線方向と一致するように、また、照射するレーザー光の光軸が対象物の表面位置における法線方向と一致するように形状倣い制御を行い、法線方向からのレーザー照射によって対象物の塗膜を除去する塗膜除去処理作業を行うことにより、複雑な形状の対象物や大面積形状の対象物に対して、レーザー照射により確実に且つ効率よく塗膜除去処理を行うことができる。 In addition, in the present invention, the induced magnetic field and radiation light emitted by the heating device are made to coincide with the normal direction at the surface position of the object, and the optical axis of the irradiated laser beam is set in the normal direction at the surface position of the object. By performing shape tracing control to match the shape of the object and performing paint film removal processing that removes the paint film of the object by laser irradiation from the normal direction, it is possible to remove objects with complex shapes or large area shapes. On the other hand, the coating film removal process can be performed reliably and efficiently by laser irradiation.

本発明を適用した塗膜除去装置の構成例を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration example of a coating film removal device to which the present invention is applied. 塗膜除去装置において、レーザーヘッド部に設けられたレーザー走査部による一次元走査によって線状レーザーを連続出力しながら、ロボットマニピュレータでレーザーヘッド部を線状レーザーと直交する方向に連続的に送る第1の照射方法の説明に供する図であり、(A)はX軸方向(右方向)に単位長ずつロボットマニピュレータでレーザーヘッド部を移動させる毎に、レーザー走査部によりレーザー光の照射位置をY軸方向に走査して、縦線状に塗膜除去処理を繰り返し行い、処理対象領域の塗膜を除去する状態を示す模式図であり、(B)はロボットマニピュレータによりレーザーヘッド部をY軸方向にある次の処理対象領域に移動させ、Y軸方向に複数に分割された処理対象領域の塗膜を順次除去する状態を示す模式図である。In a paint film removal device, a laser scanning section installed in the laser head section continuously outputs a linear laser beam through one-dimensional scanning, and a robot manipulator continuously sends the laser head section in a direction perpendicular to the linear laser beam. 1 is a diagram used to explain the irradiation method in step 1, and (A) is a diagram for explaining the irradiation method of 1. Each time the robot manipulator moves the laser head part by unit length in the X-axis direction (right direction), the laser scanning part changes the irradiation position of the laser beam to It is a schematic diagram showing a state in which the coating film is removed in the treatment target area by scanning in the axial direction and repeating the coating film removal process in a vertical line shape. FIG. 3 is a schematic diagram showing a state in which the paint film is moved to the next processing target region in the Y-axis direction and the coating film of the processing target region divided into a plurality of regions in the Y-axis direction is sequentially removed. 塗膜除去装置において、レーザー走査部による二次元走査によって、四角形の照射範囲を有する面状レーザーを形成し、当該照射範囲のレーザー照射が完了した後で次の照射範囲にロボットマニピュレータでレーザーヘッド部を間欠的に移動させながらレーザー照射する第2の照射方法の説明に供する図であり、(A)はレーザー走査部による二次元走査により処理対象領域の塗膜を除去する状態を示す模式図であり、(B)はロボットマニピュレータによりレーザーヘッド部をY軸方向にある次の処理対象領域に移動させ、Y軸方向に複数に分割された処理対象領域の塗膜を順次除去する状態を示す模式図である。In the paint film removal equipment, a planar laser with a rectangular irradiation area is formed by two-dimensional scanning by a laser scanning unit, and after the laser irradiation of the irradiation area is completed, a robot manipulator is used to move the laser head to the next irradiation area. FIG. 4 is a diagram for explaining a second irradiation method in which laser irradiation is performed while moving the laser intermittently; FIG. (B) is a schematic diagram showing a state in which the laser head is moved to the next treatment target area in the Y-axis direction by a robot manipulator, and the coating film of the treatment target area divided into multiple areas in the Y-axis direction is sequentially removed. It is a diagram. 塗膜除去装置に備えられた2軸のガルバノミラー機構の構造を模式的に示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view schematically showing the structure of a two-axis galvano mirror mechanism provided in the coating film removal device. この塗膜除去装置により実行される塗膜除去作業の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart showing the procedure of paint film removal work performed by this paint film removal device.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、共通の構成要素については、共通の指示符号を図中に付して説明する。また、本発明は以下の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更可能であることは言うまでもない。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. Note that common components will be explained using common reference symbols in the drawings. Furthermore, it goes without saying that the present invention is not limited to the following examples, and can be modified as desired without departing from the gist of the present invention.

本発明は、例えば図1のブロック図に示すような構成のレーザー照射装置10をロボットマニピュレータ20に持たせてレーザー照射によって対象物1の塗膜を除去する塗膜除去作業を行うレーザー塗膜除去装置100に適用される。 The present invention provides a laser coating film removal process in which a robot manipulator 20 is equipped with a laser irradiation device 10 configured as shown in the block diagram of FIG. Applies to device 100.

このレーザー塗膜除去装置100は、レーザー照射装置10、ロボットマニピュレータ20、加熱装置30、形状測定装置40、形状処理装置40A、制御装置50などからなる。 The laser coating removal device 100 includes a laser irradiation device 10, a robot manipulator 20, a heating device 30, a shape measuring device 40, a shape processing device 40A, a control device 50, and the like.

レーザー照射装置10は、レーザー発振部11と、このレーザー発振部11に光ファイバー12を介して接続されたレーザーヘッド部13からなる。このレーザー照射装置10は、制御装置50に備えられた統括制御部51により動作が制御され、レーザー発振部11によりレーザー光を発生し、レーザーヘッド部13から出射して、対象物1に照射する。 The laser irradiation device 10 includes a laser oscillation section 11 and a laser head section 13 connected to the laser oscillation section 11 via an optical fiber 12. The operation of this laser irradiation device 10 is controlled by a general control section 51 provided in a control device 50, and a laser oscillation section 11 generates a laser beam, which is emitted from a laser head section 13 to irradiate the target object 1. .

また、ロボットマニピュレータ20は、多関節のロボットアーム21を備え、ロボットアーム21の先端部21Aに上記レーザー照射装置10のレーザーヘッド部13とともに加熱装置30と形状測定装置40が取り付けられている。 Further, the robot manipulator 20 includes a multi-joint robot arm 21, and a heating device 30 and a shape measuring device 40 are attached to the tip end 21A of the robot arm 21, together with the laser head section 13 of the laser irradiation device 10.

このロボットマニピュレータ20は、制御装置50に備えられたロボット制御部53による制御によって、上記ロボットアーム21の先端部21Aを、所定の作業範囲内を自由に移動させ、前方の実質的な立体角で任意の方向に向けることができるようになっている。 This robot manipulator 20 freely moves the tip end 21A of the robot arm 21 within a predetermined working range under the control of a robot control unit 53 provided in a control device 50, and moves it at a substantial solid angle in front of it. It can be turned in any direction.

すなわち、上記ロボットアーム21の先端部21Aに取り付けられた上記レーザー照射装置10のレーザーヘッド部13は、上記ロボットマニピュレータ20の作業範囲内の任意の位置において、前方の実質的な立体角で任意の方向に向けてレーザー光を照射することができるようになっている。 That is, the laser head portion 13 of the laser irradiation device 10 attached to the tip portion 21A of the robot arm 21 can be moved at any position within the working range of the robot manipulator 20 at any arbitrary solid angle in front. It is now possible to irradiate a laser beam in a direction.

また、上記ロボットアーム21の先端部21Aに上記レーザー照射装置10のレーザーヘッド部13とともに取り付けられた加熱装置30は、上記ロボットマニピュレータ20の作業範囲内の任意の位置において、例えば誘導加熱により前方の対象物1の塗膜除去領域を加熱する移動式の誘導加熱装置であって、高周波電源装置31に接続された誘導加熱用トランス32を介して高周波電流が供給される誘導加熱コイル33を備える。 Further, the heating device 30 attached to the tip end 21A of the robot arm 21 together with the laser head section 13 of the laser irradiation device 10 is heated at any position within the working range of the robot manipulator 20, for example, by induction heating. This is a mobile induction heating device that heats the coating removal area of the object 1, and includes an induction heating coil 33 to which a high frequency current is supplied via an induction heating transformer 32 connected to a high frequency power supply 31.

また、上記ロボットアーム21の先端部21Aに上記レーザー照射装置10のレーザーヘッド部13とともに取り付けられた形状測定装置40は、上記レーザー照射装置10のレーザーヘッド部13からレーザー光を照射する対象物1の表面の三次元形状を計測する。 Further, a shape measuring device 40 attached to the tip portion 21A of the robot arm 21 together with the laser head portion 13 of the laser irradiation device 10 is configured to measure the shape of the object 1 to be irradiated with laser light from the laser head portion 13 of the laser irradiation device 10. Measure the three-dimensional shape of the surface.

この形状測定装置40は、ステレオ撮像装置や三次元距離測定装置などからなり、対象物1の表面の三次元形状を計測して、その計測結果を形状処理装置40Aに供給するようになっている。 The shape measuring device 40 includes a stereo imaging device, a three-dimensional distance measuring device, etc., and measures the three-dimensional shape of the surface of the object 1 and supplies the measurement results to the shape processing device 40A. .

形状処理装置40Aでは、形状測定装置40による測定結果から得られる対象物1の表面の三次元形状情報に基づいて、対象物1の処理対象領域におけるレーザー照射装置10によるレーザー照射位置での法線方向とレーザー照射位置までの距離を求める演算処理を行う。この形状処理装置40Aにより得られた対象物1の処理対象領域におけるレーザー照射装置10によるレーザー照射位置での法線方向とレーザー照射位置までの距離の情報は、制御装置50に備えられた形状倣い制御部52に供給される。 The shape processing device 40A determines the normal line at the laser irradiation position by the laser irradiation device 10 in the processing target area of the object 1 based on the three-dimensional shape information of the surface of the object 1 obtained from the measurement results by the shape measurement device 40. Performs calculation processing to determine the direction and distance to the laser irradiation position. The information on the normal direction at the laser irradiation position and the distance to the laser irradiation position by the laser irradiation device 10 in the processing target area of the object 1 obtained by the shape processing device 40A is obtained by a shape copying device provided in the control device 50. The signal is supplied to the control section 52.

制御装置50は、統括制御部51、形状倣い制御部52、ロボット制御部53からなり、統括制御部51により形状倣い制御部52、ロボット制御部53の動作を制御するとともに、レーザー照射装置10と加熱装置30の動作を制御して、このレーザー塗膜除去装置100による一連の塗膜除去作業動作を自動制御する。 The control device 50 includes an overall control section 51, a shape copying control section 52, and a robot control section 53. By controlling the operation of the heating device 30, a series of paint film removal operations performed by the laser paint film removal device 100 is automatically controlled.

すなわち、この制御装置50における統括制御部51は、上記ロボットアーム21の先端部21Aに取り付けられた加熱装置30の誘導加熱コイル33及びレーザー照射装置10のレーザーヘッド部13が予め設定したロボットマニピュレータ20による塗膜除去作業軌道を通過するように、ロボット制御部53を制御するとともに、レーザー照射装置10と加熱装置30の動作を制御して、このレーザー塗膜除去装置100による一連の塗膜除去作業動作を次のように自動制御する。 That is, the overall control unit 51 in this control device 50 controls the induction heating coil 33 of the heating device 30 attached to the tip 21A of the robot arm 21 and the robot manipulator 20 set in advance by the laser head unit 13 of the laser irradiation device 10. The robot controller 53 is controlled so that the laser coating removal device 100 passes through the coating film removal work trajectory, and the operations of the laser irradiation device 10 and the heating device 30 are controlled so that the laser coating removal device 100 can perform a series of coating film removal operations. Automatically control operations as follows.

すなわち、このレーザー塗膜除去装置100では、対象物1を加熱する加熱装置30と対象物1にレーザー光を照射するレーザー照射装置10とをロボットマニピュレータ20により保持して、対象物1の処理対象領域を含む作業領域内で移動させ、加熱装置30により対象物1の処理対象領域を予め加熱して、処理対象領域の塗膜あるいは接着界面の状態を変質させた状態で、レーザー照射装置10によりレーザー光を照射して、対象物1の塗膜を除去する一連の塗膜除去作業動作を自動的に行う。 That is, in this laser coating film removal apparatus 100, the heating device 30 that heats the object 1 and the laser irradiation device 10 that irradiates the object 1 with laser light are held by the robot manipulator 20, and the object 1 to be processed is The target area of the object 1 is heated in advance by the heating device 30 to alter the state of the coating film or adhesive interface in the area to be treated, and then the laser irradiation device 10 A series of paint film removal operations for removing the paint film on the object 1 by irradiating laser light is automatically performed.

そして、この制御装置50における統括制御部51は、この加熱装置30の動作を自動制御するにあたり、形状処理装置40Aにより得られた対象物1の処理対象領域における加熱装置30による加熱位置での法線方向と加熱位置までの距離の情報に基づいて、当初設定したロボットマニピュレータ20による加熱処理作業軌道を修正する修正制御情報を生成するように形状倣い制御部52を制御する。 Then, in automatically controlling the operation of the heating device 30, the overall control unit 51 in this control device 50 controls the method at the heating position by the heating device 30 in the processing target area of the object 1 obtained by the shape processing device 40A. Based on the information on the line direction and the distance to the heating position, the shape tracing control unit 52 is controlled to generate correction control information for correcting the initially set trajectory of the heating treatment work by the robot manipulator 20.

さらに、この制御装置50における統括制御部51は、このレーザー塗膜除去装置100による一連の塗膜除去作業動作を自動制御するにあたり、形状処理装置40Aにより得られた対象物1の処理対象領域におけるレーザー照射装置10によるレーザー照射位置での法線方向とレーザー照射位置までの距離の情報に基づいて、当初設定したロボットマニピュレータ20による塗膜除去作業軌道を修正する修正制御情報を生成するように形状倣い制御部52を制御する。 Further, in automatically controlling a series of paint film removal operation operations by this laser paint film removal device 100, the overall control unit 51 in this control device 50 controls the processing target area of the object 1 obtained by the shape processing device 40A. The shape is configured to generate correction control information for correcting the originally set trajectory of the coating film removal work by the robot manipulator 20 based on information on the normal direction at the laser irradiation position by the laser irradiation device 10 and the distance to the laser irradiation position. Controls the copy control section 52.

形状倣い制御部52は、形状処理装置40Aから供給される対象物1の処理対象領域における加熱装置30による加熱位置での法線方向と加熱位置までの距離の情報に基づいて、統括制御部51による制御にしたがい、当初設定したロボットマニピュレータ20による加熱処理作業軌道を修正する修正制御情報を生成してロボット制御部53に供給することにより、修正された加熱処理作業軌道上において、対象物1の処理対象領域の面に対し法線方向から加熱して効率的な加熱ができる距離位置に加熱装置30を保持するように形状倣い制御を行う。 The shape copying control unit 52 controls the overall control unit 51 based on the information on the normal direction at the heating position by the heating device 30 in the processing target area of the object 1 and the distance to the heating position, which is supplied from the shape processing device 40A. According to the control by Shape tracing control is performed so that the heating device 30 is held at a distance position where efficient heating can be performed by heating from the normal direction to the surface of the region to be processed.

また、形状倣い制御部52は、形状処理装置40Aから供給されるレーザー照射装置10によるレーザー照射位置での法線方向とレーザー照射位置までの距離の情報に基づいて、統括制御部51による制御にしたがい、当初設定したロボットマニピュレータ20による塗膜除去作業軌道を修正する修正制御情報を生成してロボット制御部53に供給することにより、修正された塗膜除去作業軌道上において、レーザー照射装置10により照射されるレーザー光の光軸が対象物1の表面位置における法線方向と一致するようにするとともに、対象物1の処理対象領域の表面位置がレーザー照射装置10により照射されるレーザー光の焦点位置となるように形状倣い制御を行う。 Further, the shape copying control section 52 controls the control by the central control section 51 based on the information on the normal direction at the laser irradiation position by the laser irradiation device 10 and the distance to the laser irradiation position supplied from the shape processing device 40A. Therefore, by generating correction control information for correcting the originally set trajectory of the paint film removal work by the robot manipulator 20 and supplying it to the robot control unit 53, the laser irradiation device 10 can perform the correction control information on the corrected paint film removal work trajectory by the robot manipulator 20. The optical axis of the laser beam to be irradiated is made to coincide with the normal direction at the surface position of the object 1, and the surface position of the processing target area of the object 1 is the focal point of the laser beam irradiated by the laser irradiation device 10. Shape tracing control is performed to ensure the correct position.

このレーザー塗膜除去装置100における制御装置50は、上記形状倣い制御による塗膜除去作業を行うに当たり、ロボットマニピュレータ20の動作を対象物1の形状に基づき初期ティーチングしてロボット制御部53に登録する。 The control device 50 in this laser paint film removal apparatus 100 performs initial teaching on the operation of the robot manipulator 20 based on the shape of the object 1 and registers it in the robot control unit 53 when performing the paint film removal work by the shape-copying control described above. .

この際、加熱装置30及びレーザー照射装置10と対象物1との距離情報が、統括制御部51からロボット制御部53に送信され設定される。 At this time, distance information between the heating device 30 and the laser irradiation device 10 and the target object 1 is transmitted from the central control section 51 to the robot control section 53 and set.

同時に、加熱装置30により効率的な誘導加熱を行うための加熱出力、加熱時間(ロボットの移動速度)や、適切なレーザー照射のための条件(レーザー出力、 レーザー送り速度)が統括制御部51にて演算され、 それぞれ高周波電源装置31並びにレーザー発振部11およびレーザー照射装置10に送信され設定される。 At the same time, the heating output and heating time (robot movement speed) for efficient induction heating by the heating device 30 and the conditions for appropriate laser irradiation (laser output, laser feed speed) are sent to the central control unit 51. are calculated, and are transmitted and set to the high frequency power supply device 31, the laser oscillation unit 11, and the laser irradiation device 10, respectively.

なお、作業効率を上げるためには、加熱出力を大きくしてロボットの移動速度を高くすれば良いが、加熱装置30が大型化するので、加熱装置30のロボットによる移動方法としては、投入する加熱エネルギー(加熱設備仕様)と作業時間短縮の両面から、適切な加熱時間を設定する必要がある。 Note that in order to increase work efficiency, it is possible to increase the heating output and increase the moving speed of the robot, but since the heating device 30 becomes larger, the method of moving the heating device 30 by the robot is to increase the heating output. Appropriate heating time must be set from the standpoint of both energy (heating equipment specifications) and work time reduction.

ここで、レーザー照射装置10のレーザー発振部11が発生するレーザー光は、対象物1の塗膜をレーザーアブレーションにより除去するのに必要なパワーを有するものであれば、連続光あるいはパルス光の何れであってもよく、制御装置50の統括制御部51により、対象物1の処理対象領域の表面形状や塗膜除去品質などに応じてレーザー光の照射条件を適切に設定したレーザー照射によって対象物1の塗膜を除去する塗膜除去作業を行うことができる。 Here, the laser light generated by the laser oscillation unit 11 of the laser irradiation device 10 can be either continuous light or pulsed light as long as it has the power necessary to remove the coating film on the object 1 by laser ablation. The general control unit 51 of the control device 50 may cause the target object to be irradiated with laser light with the laser light irradiation conditions appropriately set according to the surface shape of the area to be treated of the target object 1, the quality of paint film removal, etc. A coating film removal operation can be performed to remove the coating film of No. 1.

ここでは、より高パワーの得られる連続光のレーザー光をレーザー発振部11により発生し、ロボットマニピュレータ20に搭載されたレーザーヘッド部13によるレーザー照射方法としては、例えば、レーザーヘッド部13に設けられたレーザー走査部による一次元走査によって線状レーザーを連続出力しながら、ロボットマニピュレータ20で線状レーザーと直交する方向に連続的にレーザーヘッド部13を送る第1の照射方法と、レーザー走査部による二次元走査によって、例えば四角形の照射範囲を有する面状レーザーを形成し、当該照射範囲のレーザー照射が完了した後で次の照射範囲にロボットマニピュレータ20でレーザーヘッド部13を間欠的に移動させながら照射する第2の照射方法のいずれかの方法が採用される。 Here, as a laser irradiation method in which a continuous laser beam with higher power is generated by the laser oscillation unit 11 and the laser head unit 13 mounted on the robot manipulator 20 is used, for example, a laser beam provided in the laser head unit 13 is used. A first irradiation method in which the robot manipulator 20 continuously outputs the linear laser by one-dimensional scanning by the laser scanning unit and continuously sends the laser head unit 13 in a direction perpendicular to the linear laser; By two-dimensional scanning, a planar laser having, for example, a rectangular irradiation range is formed, and after the laser irradiation of the irradiation range is completed, the laser head unit 13 is intermittently moved to the next irradiation range by the robot manipulator 20. Any one of the second irradiation methods is adopted.

図2の(A),(B)は第1の照射方法の説明に供する図であり、(A)はX軸方向(右方向)に単位長ずつロボットマニピュレータ20でレーザーヘッド部13を移動させる毎に、レーザー走査部によりレーザー光の照射位置をY軸方向に走査して、縦線状に塗膜除去処理を繰り返し行い、処理対象領域の塗膜を除去する状態を示す模式図であり、(B)はロボットマニピュレータ20によりレーザーヘッド部13をY軸方向にある次の処理対象領域に移動させ、Y軸方向に複数に分割された処理対象領域の塗膜を順次除去する状態を示す模式図である。 (A) and (B) of FIG. 2 are diagrams for explaining the first irradiation method, and (A) is a diagram in which the laser head section 13 is moved by the robot manipulator 20 by unit length in the X-axis direction (rightward direction). 2 is a schematic diagram illustrating a state in which the laser beam irradiation position is scanned in the Y-axis direction by a laser scanning unit and the paint film removal process is repeated in a vertical line shape to remove the paint film in the treatment target area, (B) is a schematic diagram showing a state in which the robot manipulator 20 moves the laser head unit 13 to the next processing target area in the Y-axis direction, and sequentially removes the coating film from the processing target area divided into multiple areas in the Y-axis direction. It is a diagram.

図3の(A),(B)は第2の照射方法の説明に供する図であり、(A)はレーザー走査部による二次元走査により処理対象領域の塗膜を除去する状態を示す模式図であり、(B)はロボットマニピュレータ20によりレーザーヘッド部13をY軸方向にある次の処理対象領域に移動させ、Y軸方向に複数に分割された処理対象領域の塗膜を順次除去する状態を示す模式図である。 (A) and (B) of FIG. 3 are diagrams for explaining the second irradiation method, and (A) is a schematic diagram showing a state in which a coating film in a treatment target area is removed by two-dimensional scanning by a laser scanning unit. (B) is a state in which the robot manipulator 20 moves the laser head unit 13 to the next processing target area in the Y-axis direction, and sequentially removes the coating film of the processing target area divided into multiple areas in the Y-axis direction. FIG.

レーザー照射を線状とした第1の照射方法では、図2の(A)に示すように、レーザーヘッド部13に設けられたレーザー走査部により、Y軸方向に所定の走査範囲を繰り返し一次元走査しながら、ロボットマニピュレータ20でレーザーヘッド部13をX軸方向に移動させる。 In the first irradiation method in which laser irradiation is performed in a linear manner, as shown in FIG. While scanning, the laser head section 13 is moved in the X-axis direction by the robot manipulator 20.

そして、この第1の照射方法では、図2の(B)に示すように、ロボットマニピュレータ20により左上端点(1,1)からレーザーヘッド13をX軸方向(右方向)に所定の単位長ずつ移動させる毎に、レーザー走査部によりレーザー光の照射位置をY軸方向に走査して、処理対象領域ARについて縦線状に塗膜除去を繰り返し実施して、点(1,n)に到達すると、ロボットマニピュレータ20でレーザー光の照射位置をY方向下向きに点(2,n)まで移動させて、点(2,n)から点(2,1)までX軸方向(左方向)左方向に単位長ずつロボットマニピュレータ20で移動させる毎に、レーザー走査部によりレーザー光の照射位置をY軸方向に走査して、次の処理対象領域ARについて縦線状に塗膜除去処理を実施して、全て処理対象領域について、レーザー走査部によりY軸方向に所定の走査範囲を繰り返し一次元走査しながら、ロボットマニピュレータ20でレーザーヘッド部13をX軸方向に移動させ、塗膜除去処理を繰り返し実施する。 In this first irradiation method, as shown in FIG. 2B, the robot manipulator 20 moves the laser head 13 from the upper left end point (1, 1) by a predetermined unit length in the X-axis direction (right direction). Each time it is moved, the laser scanning unit scans the laser beam irradiation position in the Y-axis direction, and repeatedly removes the coating film in a vertical line on the processing target area AR 1 until it reaches the point (1, n). Then, the robot manipulator 20 moves the laser beam irradiation position downward in the Y direction to point (2, n), and moves leftward in the X axis direction (left direction) from point (2, n) to point (2, 1). Each time the robot manipulator 20 moves by unit length, the laser scanning unit scans the laser beam irradiation position in the Y-axis direction, and performs coating film removal processing in a vertical line shape for the next processing target area AR 2 . Then, while repeatedly one-dimensionally scanning a predetermined scanning range in the Y-axis direction with the laser scanning unit, the laser head unit 13 is moved in the X-axis direction with the robot manipulator 20, and the coating film removal process is repeated for all processing target areas. implement.

なお、第1の照射方法において、レーザー走査部により、Y軸方向に所定の走査範囲を繰り返し一次元走査しながら、ロボットマニピュレータ20でレーザーヘッド部13にY軸方向の移動させるようにして、縦線状に塗膜除去処理を繰り返し実施することもできる。 In the first irradiation method, while the laser scanning unit repeatedly scans a predetermined scanning range in the Y-axis direction, the robot manipulator 20 causes the laser head unit 13 to move in the Y-axis direction. It is also possible to repeat the coating film removal treatment linearly.

また、第2の照射方法では、図3の(A),(B)に示すように、レーザーヘッド部13にレーザー走査部として設けられる例えば二軸のガルバノミラー機構により、レーザー光の照射位置を左上端点(1,1)からX軸方向に往復走査しながらY軸方向に走査する二次元走査によって、四角形の照射範囲AR11を有する面状レーザーを形成し、当該照射範囲AR11のレーザー照射が完了した後に、ロボットによりレーザー光の照射位置を次の照射範囲AR12に移動させ、二軸のガルバノミラー機構により照射範囲AR12の左上端点(1,2)から二次元走査を行い、二軸のガルバノミラー機構による二次元走査の範囲すなわちレーザー光の照射範囲をロボットで間欠的に移動させるようにして、二軸のガルバノミラー機構による二次元走査の範囲毎に塗膜除去処理を繰り返し実施する。 In the second irradiation method, as shown in FIGS. 3A and 3B, the irradiation position of the laser beam is controlled by, for example, a biaxial galvano mirror mechanism provided as a laser scanning section in the laser head section 13. By two-dimensional scanning that scans in the Y-axis direction while reciprocating in the X-axis direction from the upper left end point (1, 1), a planar laser having a rectangular irradiation range AR 11 is formed, and the laser irradiation in the irradiation range AR 11 is performed. After this is completed, the robot moves the laser beam irradiation position to the next irradiation range AR 12 , and a two-axis galvano mirror mechanism performs two-dimensional scanning from the upper left end point (1, 2) of the irradiation range AR 12 . The coating film removal process is repeatedly performed for each two-dimensional scanning range by the two-axis galvano mirror mechanism by intermittently moving the two-dimensional scanning range, that is, the laser beam irradiation range, using the two-axis galvano mirror mechanism. do.

ここで、加熱装置30は、レーザー照射に先行して対象物1を加熱する。加熱装置30は、加熱効率が高い位置が決まっているため、基本的には、加熱とレーザー照射は、同時に実施することはできない。 Here, the heating device 30 heats the object 1 prior to laser irradiation. Since the heating device 30 has a predetermined position where heating efficiency is high, basically heating and laser irradiation cannot be performed at the same time.

そこで、このレーザー塗膜除去装置100では、図2に示す線状レーザーにてレーザー照射する場合は、ある一定の長さの範囲を事前に指定し、その部分を加熱により塗膜あるいは接着界面の状態を変質させた後、レーザー照射する。また、図3に示す面状レーザーにて照射する場合は、当該照射面を加熱により塗膜あるいは接着界面の状態を変質させた後、レーザー照射する。 Therefore, in this laser coating removal apparatus 100, when laser irradiation is performed using the linear laser shown in FIG. After changing the state, it is irradiated with laser. In addition, when irradiating with a planar laser shown in FIG. 3, the irradiated surface is heated to change the state of the coating film or the adhesive interface, and then the laser irradiation is performed.

なお、第1及び2の照射方法において、ロボットマニピュレータ20のロボットアーム21による作業範囲よりも対象物1の処理対象領域の面積が大きい場合には、ロボットマニピュレータ20自体をX軸方向やY軸方向に移動させる送り装置を併用する必要がある。 In the first and second irradiation methods, if the area of the processing target area of the object 1 is larger than the working range of the robot arm 21 of the robot manipulator 20, the robot manipulator 20 itself may be moved in the X-axis direction or the Y-axis direction. It is necessary to use a feeding device to move the

ここで、上記レーザー塗膜除去装置100において、レーザー照射装置10のレーザーヘッド部13には、レーザー走査部として、図4に示すように、2つのモータ131X、131Yと2つのミラー132X、132Yからなる2軸のガルバノミラー機構130が設けられているものとすることができる。 In the laser coating removal device 100, the laser head section 13 of the laser irradiation device 10 has two motors 131X, 131Y and two mirrors 132X, 132Y as a laser scanning section, as shown in FIG. A two-axis galvanometer mirror mechanism 130 may be provided.

この2軸のガルバノミラー機構130は、レーザー発振部11から光ファイバー12を介して供給されるレーザー光LをX軸方向とY軸方向に独立してレーザーの反射角度を変更させて走査することができるようになっている。 This two-axis galvano mirror mechanism 130 can scan the laser beam L supplied from the laser oscillation unit 11 via the optical fiber 12 by changing the reflection angle of the laser independently in the X-axis direction and the Y-axis direction. It is now possible to do so.

すなわち、ミラー132Xは、モータ131XによりZ軸周りに回転することにより、対象物1に照射するレーザー光LをX軸方向に走査する。 That is, the mirror 132X scans the laser beam L irradiated onto the object 1 in the X-axis direction by rotating around the Z-axis by the motor 131X.

また、ミラー132Yは、モータ131YによりX軸周りに回転することにより、対象物1に照射するレーザー光LをY軸方向に走査する。 Further, the mirror 132Y scans the laser beam L irradiated onto the object 1 in the Y-axis direction by rotating around the X-axis by the motor 131Y.

なお、上記2軸のガルバノミラー機構130における二つのミラー132X、132Yは、それぞれポリゴンミラーに置き換えることができる。 Note that the two mirrors 132X and 132Y in the two-axis galvano mirror mechanism 130 can be replaced with polygon mirrors, respectively.

すなわち、レーザー照射装置10のレーザーヘッド部13の位置を固定した状態で、所定の範囲内を照射することができるようになっている。 That is, a predetermined range can be irradiated while the position of the laser head section 13 of the laser irradiation device 10 is fixed.

なお、ガルバノミラーやポリゴンミラーによる走査では光軸が法線方向と一致するのは一点のみで、レーザー光の焦点位置は円弧状に位置することになるので、この2軸のガルバノミラー機構130は、テレセントリックf-θレンズ(あるいはテレセントリックf-θレンズと同等の光学特性を有するテレセントリック光学系)133を介してレーザー光を対象物1に照射するようになっている。すなわち、カルバノミラー走査によるレーザー照射では、対象物1まで焦点距離が変化するので、レーザー処理能力の低下幅が小さい範囲内でレーザー光の照射位置を走査するように、レーザー照射範囲を制約する必要がある。 In addition, in scanning by a galvano mirror or a polygon mirror, the optical axis coincides with the normal direction at only one point, and the focal position of the laser beam is located in an arc shape, so this two-axis galvano mirror mechanism 130 The object 1 is irradiated with laser light through a telecentric f-theta lens (or a telecentric optical system having optical characteristics equivalent to the telecentric f-theta lens) 133. In other words, in laser irradiation by carbano mirror scanning, the focal length changes up to the object 1, so it is necessary to restrict the laser irradiation range so that the laser beam irradiation position is scanned within a range where the decrease in laser processing performance is small. be.

そして、上記レーザー塗膜除去装置100における制御装置50は、図5に示すフローチャートに示す手順に従って、レーザー照射装置10、ロボットマニピュレータ20、加熱装置30を制御して、塗膜除去処理制御を行う。 The control device 50 in the laser coating removal apparatus 100 controls the laser irradiation device 10, the robot manipulator 20, and the heating device 30 according to the procedure shown in the flowchart shown in FIG. 5 to control the coating removal process.

すなわち、このレーザー塗膜除去装置100は動作を開始すると、先ず、制御装置50の統括制御部51により初期設定処理(ST1)を行う That is, when this laser coating removal device 100 starts operating, first, the overall control section 51 of the control device 50 performs initial setting processing (ST1).

初期設定処理(ST1)では、予め与えられた対象物1の塗膜除去処理の条件、例えば塗膜の種類や厚さ等の情報に基づいて、誘導加熱コイル33と対象物1の距離が効率的な加熱ができる距離(加熱ギャップ)を演算するとともに、レーザー照射方向が対象物1の表面形状に対し垂直な方向にレーザー光が照査されるようにレーザー照射装置10のレーザーヘッド部13の角度と対象物1との焦点距離を演算し、それらの演算結果を統括制御部51から口ボット制御部53に送信する。 In the initial setting process (ST1), the distance between the induction heating coil 33 and the object 1 is determined based on the conditions of the paint film removal process given in advance for the object 1, such as information such as the type and thickness of the paint film. At the same time, the angle of the laser head 13 of the laser irradiation device 10 is calculated so that the laser beam is irradiated in a direction perpendicular to the surface shape of the object 1. The focal distance between the object 1 and the object 1 is calculated, and the calculation results are transmitted from the integrated control section 51 to the mouthbot control section 53.

次に、ロボット制御部53により初期ティーチング処理(ST2)を行う。 Next, the robot control unit 53 performs initial teaching processing (ST2).

初期ティーチング処理(ST2)では、ロボット制御部53は、統括制御部51による演算結果として与えられる前記加熱ギャップとレーザー焦点距離を満足するように対象物1の3次元CADデータなどに基づき初期ティーチング軌道を初期設定する。 In the initial teaching process (ST2), the robot control unit 53 sets an initial teaching trajectory based on the three-dimensional CAD data of the object 1, etc., so as to satisfy the heating gap and laser focal length given as the calculation results by the general control unit 51. Initialize.

次に、ロボット制御部53により三次元形状情報の取得処理(ST3)を行う。 Next, the robot control unit 53 performs three-dimensional shape information acquisition processing (ST3).

三次元形状情報の取得処理(ST3)では、ロボット制御部53は、対象物1の形状測定のために予め決められた軌道でロボットマニピュレータ20を動作させ、形状測定装置40により作業範囲の対象物1の表面の処理対象領域の三次元形状を測定し、その測定結果として得られる三次元形状情報を形状処理装置40Aに送信する。 In the three-dimensional shape information acquisition process (ST3), the robot control unit 53 operates the robot manipulator 20 on a predetermined trajectory to measure the shape of the object 1, and uses the shape measuring device 40 to measure the object in the work range. The three-dimensional shape of the region to be processed on the surface of 1 is measured, and the three-dimensional shape information obtained as a result of the measurement is transmitted to the shape processing device 40A.

次に、形状処理装置40Aにより形状倣い制御の設定処理(ST4)を行う。 Next, the shape processing device 40A performs a shape copying control setting process (ST4).

形状倣い制御の設定処理(ST4)では、形状処理装置40Aは、塗膜除去作業の軌道上の個々の点について、形状測定装置40による測定結果として得られる対象物1の三次元形状情報に基づいて、対象物1の処理対象領域におけるレーザー照射装置10によるレーザー照射位置での法線方向とレーザー照射位置までの距離を演算し、その演算結果を形状倣い制御部52に出力するとともに、前記三次元形状情報と対象物1の3次元CADデータなどとから初期ティーチング軌道と対象物1のズレを演算し、その演算結果として得られる補正量情報をロボット制御部53に出力する。 In the shape tracing control setting process (ST4), the shape processing device 40A determines the shape of each point on the trajectory of the paint film removal work based on the three-dimensional shape information of the object 1 obtained as a measurement result by the shape measuring device 40. Then, the normal direction at the laser irradiation position and the distance to the laser irradiation position by the laser irradiation device 10 in the processing target area of the object 1 are calculated, and the calculation result is output to the shape tracing control unit 52, and the tertiary The deviation between the initial teaching trajectory and the object 1 is calculated from the original shape information and the three-dimensional CAD data of the object 1, and the correction amount information obtained as a result of the calculation is output to the robot control section 53.

次に、ロボット制御部53により形状倣い制御A(ST5)を行う。 Next, the robot control unit 53 performs shape copying control A (ST5).

形状倣い制御A(ST5)では、ロボット制御部53は、形状処理装置40Aにより与えられる上記補正量情報に基づき当初設定されたロボットマニピュレータ20の初期ティーチング軌道を補正し、その補正された最終動作軌道に基づきロボットマニピュレータ20を制御する。 In shape copying control A (ST5), the robot control unit 53 corrects the initially set initial teaching trajectory of the robot manipulator 20 based on the correction amount information provided by the shape processing device 40A, and adjusts the corrected final operating trajectory. The robot manipulator 20 is controlled based on the following.

この形状倣い制御A(ST5)では、前記補正された最終動作軌道上において、加熱装置30により加熱される対象物1の処理対象領域の面に対し加熱コイル33による誘導磁場を表面位置における法線方向と一致させるとともに、誘導加熱コイル33と対象物1の距離を効率的な加熱ができる距離(加熱ギャップ)に保持させるように、ロボット制御部53によりロボットマニピュレータ20を制御する。 In this shape tracing control A (ST5), on the corrected final motion trajectory, the induced magnetic field by the heating coil 33 is directed to the surface of the processing target area of the object 1 heated by the heating device 30, so that the normal line at the surface position The robot control unit 53 controls the robot manipulator 20 so as to match the directions and maintain the distance between the induction heating coil 33 and the object 1 at a distance (heating gap) that allows efficient heating.

次に、統括制御部51により塗膜加熱処理制御(ST6)を行う。 Next, the overall control unit 51 performs coating film heat treatment control (ST6).

塗膜加熱処理制御(ST6)では、ロボット制御部53による形状倣い制御を行いながら、対象物1の塗膜除去部位を制御するためにロボットマニピュレータ20にて誘導加熱コイル33を移動して、高周波電源装置31から誘導加熱用トランス32を介して誘導加熱コイル33に高周波電流を供給することにより、対象物1の塗膜除去部位を誘導加熱する。この誘導加熱により対象物1の塗膜除去部位の除去すべき塗膜あるいは接着界面の状態を変質させた状態となる。 In the coating heat treatment control (ST6), while performing shape tracing control by the robot control unit 53, the robot manipulator 20 moves the induction heating coil 33 to control the portion of the object 1 from which the coating is to be removed. By supplying a high frequency current from the power supply device 31 to the induction heating coil 33 via the induction heating transformer 32, the part of the object 1 from which the coating film is to be removed is heated by induction. Due to this induction heating, the condition of the coating film to be removed or the adhesive interface at the coating film removal portion of the object 1 is altered.

次に、ロボット制御部53により形状倣い制御B(ST7)を行う。 Next, the robot control unit 53 performs shape copying control B (ST7).

形状倣い制御B(ST7)では、前記補正された最終動作軌道上において、レーザー照射装置10により照射されるレーザー光の光軸を対象物1の処理対象領域の表面位置における法線方向と一致させるとともに、対象物1の処理対象領域の表面位置がレーザー照射装置10により照射されるレーザー光の焦点位置となるように、ロボット制御部53によりロボットマニピュレータ20を制御する。 In shape copying control B (ST7), on the corrected final motion trajectory, the optical axis of the laser beam irradiated by the laser irradiation device 10 is made to coincide with the normal direction at the surface position of the processing target area of the object 1. At the same time, the robot manipulator 20 is controlled by the robot control unit 53 so that the surface position of the processing target area of the object 1 becomes the focal position of the laser beam irradiated by the laser irradiation device 10.

次に、統括制御部51により塗膜除去処理制御(ST8)を行う。 Next, the overall control unit 51 performs coating film removal processing control (ST8).

塗膜除去処理制御(ST8)では、レーザー照射装置10により照射されるレーザー光の光軸が対象物1の表面位置における法線方向と一致するようにロボット制御部53による形状倣い制御を行いながら、前記誘導加熱により事前に塗膜あるいは接着界面の状態が変質した状態となっている塗膜除去部位にレーザー照射装置10のレーザーヘッド部13を移動して、レーザーヘッド部13から塗膜除去部位にレーザー光を照射して塗膜あるいは接着界面の状態を変質させた状態の塗膜をレーザーアブレーションにより除去する。 In the paint film removal processing control (ST8), the robot controller 53 performs shape tracing control so that the optical axis of the laser beam irradiated by the laser irradiation device 10 coincides with the normal direction at the surface position of the object 1. , the laser head section 13 of the laser irradiation device 10 is moved to the coating film removal site where the state of the coating film or adhesive interface has been altered in advance by the induction heating, and the coating film removal site is removed from the laser head section 13. Laser ablation is used to remove the paint film or adhesive interface that has been altered in quality by irradiating it with laser light.

そして、統括制御部51により作業完了判定処理(ST9)を行う。 Then, the overall control unit 51 performs a work completion determination process (ST9).

作業完了判定処理(ST9)では、対象物1の処理対象領域について全て塗布処理を完了したか否かを統括制御部51により確認して、その判定結果が「NO」であれば前記形状倣い制御A(ST5)に戻って、形状倣い制御A(ST5)から作業完了判定処理(ST9)を判定結果が「YES」となるまで繰り返し行い、対象物1の処理対象領域の塗膜除去処理を全て完了したら、一連の塗膜除去処理制御を終了する。 In the work completion determination process (ST9), the overall control unit 51 confirms whether the coating process has been completed for all the target areas of the object 1, and if the determination result is "NO", the shape copying control is performed. Returning to A (ST5), repeat the work completion determination process (ST9) from shape copying control A (ST5) until the determination result becomes "YES", and complete the paint film removal process on the processing target area of object 1. Once completed, the series of paint film removal process control ends.

このレーザー塗膜除去装置100では、対象物1を加熱する加熱装置30と対象物1にレーザー光を照射するレーザー照射装置10とをロボットマニピュレータ20により保持して、対象物1の処理対象領域を含む作業領域内で移動させ、加熱装置30により対象物1の処理対象領域を予め加熱して、処理対象領域の塗膜あるいは接着界面の状態を変質させた状態で、レーザー照射装置10によりレーザー光を照射して、対象物1の塗膜を除去する一連の塗膜除去作業動作を自動的に行う塗膜除去方法を実施することができ、これにより、作業環境を改善するとともに、作業者の安全と健康を確保することができる。 In this laser coating film removal apparatus 100, a heating device 30 that heats the object 1 and a laser irradiation device 10 that irradiates the object 1 with laser light are held by a robot manipulator 20, and the processing target area of the object 1 is controlled by a robot manipulator 20. The processing area of the object 1 is heated in advance by the heating device 30 to alter the state of the coating film or adhesive interface in the processing area, and then the laser irradiation device 10 applies laser light. It is possible to implement a paint film removal method that automatically performs a series of paint film removal work operations in which the paint film on object 1 is removed by irradiating the object with Safety and health can be ensured.

また、このレーザー塗膜除去装置100では、照射するレーザー光の光軸が対象物1の表面位置における法線方向と一致するように形状倣い制御を行い、法線方向からのレーザー照射によって対象物1の塗膜を除去する塗膜除去作業を行うことにより、ブロアーやファンの翼や容器の内面など小物材や複雑形状材の対象物の対象物1に対して、レーザー照射により確実に且つ効率よく塗膜除去を行うことができる。 In addition, in this laser coating film removal apparatus 100, shape tracing control is performed so that the optical axis of the laser beam to be irradiated matches the normal direction at the surface position of the object 1, and the object is irradiated with the laser from the normal direction. By performing coating film removal work to remove the coating film 1, laser irradiation can be used to reliably and efficiently target objects 1 such as small materials and complex-shaped materials such as the blades of blowers and fans, and the inner surfaces of containers. Can remove paint film well.

さらに、このレーザー塗膜除去装置100における形状倣い制御は、対象物1の三次元形状を計測する形状測定装置40による測定結果から得られる対象物1の三次元形状情報に基づいて、ロボットマニピュレータ20の塗膜除去作業軌道を修正することにより、任意形状の対象物の表面形状に倣ってロボットマニピュレータ20によりレーザー照射装置10を移動させることで、所定の焦点距離とレーザー照射角度を適切に制御することができる。 Furthermore, the shape tracing control in this laser coating removal device 100 is performed by the robot manipulator 20 based on the three-dimensional shape information of the object 1 obtained from the measurement results by the shape measuring device 40 that measures the three-dimensional shape of the object 1. By correcting the paint film removal work trajectory, the laser irradiation device 10 is moved by the robot manipulator 20 following the surface shape of an arbitrarily shaped object, thereby appropriately controlling the predetermined focal length and laser irradiation angle. be able to.

また、このレーザー塗膜除去装置100では、誘導加熱コイル33と対象物1の距離が効率的な加熱ができる距離(加熱ギャップ)を演算し、当該距離を一定に保持するようにロボット制御部53によりロボットマニピュレータ20を制御するので、効率良く誘導加熱処理を行うことができる。 In addition, in this laser paint film removal apparatus 100, the distance between the induction heating coil 33 and the object 1 that allows efficient heating (heating gap) is calculated, and the robot control unit 53 Since the robot manipulator 20 is controlled by the robot manipulator 20, the induction heating process can be performed efficiently.

しかも、このレーザー塗膜除去装置100では、ロボットマニピュレータ20に搭載した形状測定装置40により得られる対象物1の三次元形状情報に基づき、初期のロボットティーチングを自動修正することにより、再度時間をかけてティーチング作業する必要がないので、効率よく確実に塗膜除去処理を行うことができる。 Furthermore, this laser coating removal device 100 automatically corrects the initial robot teaching based on the three-dimensional shape information of the object 1 obtained by the shape measuring device 40 mounted on the robot manipulator 20, thereby saving time again. Since there is no need for teaching work, the paint film removal process can be performed efficiently and reliably.

ここで、このレーザー塗膜除去装置100は、加熱装置30として高周波誘導加熱装置を用いているので、高周波誘導加熱の可能な鉄製の対象物1の表面に形成されている塗膜を除去するものであるが、高周波誘導加熱装置に代えて例えば赤外線加熱装置など他の加熱方式の加熱装置30をロボットマニピュレータ20に搭載することにより、誘導加熱のできない材料からなる処理対象物の塗膜を除去することができる。 Here, since this laser coating film removal device 100 uses a high frequency induction heating device as the heating device 30, it removes the coating film formed on the surface of the iron object 1 that can be heated by high frequency induction. However, by mounting a heating device 30 of another heating method, such as an infrared heating device, on the robot manipulator 20 instead of the high-frequency induction heating device, the coating film of the object to be processed, which is made of a material that cannot be heated by induction, can be removed. be able to.

また、このレーザー塗膜除去装置100は、塗膜除去後の対象物1の表面が外気に晒されることにより、塗膜除去したままの状況で長時間放置すると、表面に再び錆が発生したり、次の処理の性能が大幅に低下する場合があるので、塗膜除去後の対象材の錆発生などの防止のために、レーザー照射に合わせて、空気中の酸素を遮断するためのガスを噴射させるスプレーあるいはノズルなどの図示しない吹き付け装置をロボットマニピュレータ20に搭載することにより、対象物に対してレーザー照射による塗膜除去作業が完了した領域にガスの吹き付け処理を施すようにしてもよい。 In addition, this laser paint film removal device 100 can cause rust to occur on the surface again if the surface of the object 1 after the paint film is removed is exposed to the outside air and left for a long time with the paint film removed. , the performance of the next treatment may be significantly reduced, so in order to prevent rust from occurring on the target material after the paint film is removed, a gas to block oxygen in the air is applied at the same time as the laser irradiation. A spraying device (not shown) such as a spray or a nozzle may be mounted on the robot manipulator 20 to perform gas spraying on the area where the coating removal work by laser irradiation has been completed on the object.

1 対象物、10 レーザー照射装置、11 レーザー発振部、12 光ファイバー、13 レーザーヘッド部、20 ロボットマニピュレータ、21 ロボットアーム、21A 先端部、30 加熱装置、40 形状測定装置、40A 形状処理装置、50 制御装置、51 統括制御部、52 形状倣い制御部、53 ロボット制御部、100 レーザー塗膜除去装置、130 ガルバノミラー機構、131X、131Y モータ、132X、132Y ミラー、133 テレセントリックf-θレンズ 1 object, 10 laser irradiation device, 11 laser oscillation unit, 12 optical fiber, 13 laser head unit, 20 robot manipulator, 21 robot arm, 21A tip, 30 heating device, 40 shape measuring device, 40A shape processing device, 50 control Device, 51 General control section, 52 Shape copying control section, 53 Robot control section, 100 Laser coating removal device, 130 Galvano mirror mechanism, 131X, 131Y motor, 132X, 132Y Mirror, 133 Telecentric f-theta lens

Claims (13)

対象物を加熱する加熱装置と前記対象物にレーザー光を照射するレーザー照射装置とをマニピュレータにより保持して、前記対象物の処理対象領域を含む作業領域内で移動させ、前記加熱装置により前記対象物の処理対象領域を予め加熱して、前記処理対象領域の塗膜あるいは接着界面の状態を変質させた状態で、前記レーザー照射装置によりレーザー光を照射して、前記対象物の塗膜を除去する一連の塗膜除去作業動作を自動的に行う塗膜除去方法であって、
前記マニピュレータはロボットアームであり、
前記加熱装置、前記レーザー照射装置とともに前記対象物の三次元形状を計測する形状測定装置を前記マニピュレータにより保持し、
前記形状測定装置による測定結果から得られる前記対象物の三次元形状情報に基づいて、前記マニピュレータの前記対象物の処理対象領域を含む作業領域内での一連の塗膜除去作業動作を予め記憶されている初期設定状態から自動修正して、前記塗膜除去作業動作を自動的に行うことを特徴とする塗膜除去方法。
A heating device that heats the object and a laser irradiation device that irradiates the object with laser light are held by a manipulator and moved within a work area that includes the processing target area of the object, and the heating device heats the object. The area to be treated of the object is heated in advance to alter the state of the coating film or adhesive interface of the area to be treated, and then the laser irradiation device irradiates the object with laser light to remove the coating film of the object. A paint film removal method that automatically performs a series of paint film removal operations,
the manipulator is a robot arm,
holding a shape measuring device that measures the three-dimensional shape of the object together with the heating device and the laser irradiation device by the manipulator;
Based on the three-dimensional shape information of the object obtained from the measurement result by the shape measuring device, a series of paint film removal operations of the manipulator in a work area including the processing target area of the object is stored in advance. A method for removing a paint film, characterized in that the paint film removal operation is automatically performed by automatically correcting an initial setting state .
前記形状測定装置による測定結果から得られる前記対象物の三次元形状情報に基づいて、前記加熱装置及び前記レーザー照射装置と前記対象物の処理対象領域との間の距離を一定に保つように、前記マニピュレータの動作を制御することを特徴とする請求項1に記載の塗膜除去方法。 Based on the three-dimensional shape information of the object obtained from the measurement results by the shape measuring device, the distance between the heating device and the laser irradiation device and the processing target area of the object is kept constant; The coating film removal method according to claim 1, further comprising controlling the operation of the manipulator. 前記形状測定装置による測定結果から得られる前記対象物の三次元形状情報に基づいて、前記対象物の処理対象領域における前記加熱装置による加熱位置での法線方向と前記加熱位置までの距離を求め、
前記加熱装置及び前記加熱装置と前記対象物の処理対象領域との間の距離を一定に保つように、前記マニピュレータの動作を制御して対象物を加熱し、
続いて、前記対象物の三次元形状情報に基づいて、前記対象物の処理対象領域における前記レーザー照射装置によるレーザー照射位置での法線方向と前記レーザー照射位置までの距離を求め、
前記加熱装置及び前記レーザー照射装置と前記対象物の処理対象領域との間の距離を一定に保つように、前記マニピュレータの動作を制御して対象物にレーザー照射することを特徴とする請求項1又は請求項2の何れか1項に記載の塗膜除去方法。
Based on the three-dimensional shape information of the object obtained from the measurement results by the shape measuring device, determine the distance between the normal direction at the heating position by the heating device and the distance to the heating position in the processing target area of the object. ,
controlling the operation of the manipulator to heat the target object so as to maintain a constant distance between the heating device and the heating device and a processing target area of the target object;
Next, based on the three-dimensional shape information of the object, find the normal direction at the laser irradiation position by the laser irradiation device in the processing target area of the object and the distance to the laser irradiation position,
1 . The target object is irradiated with the laser by controlling the operation of the manipulator so as to maintain a constant distance between the heating device and the laser irradiation device and a region to be treated of the target object. Or the coating film removal method according to claim 2 .
前記形状測定装置による測定結果から得られる前記対象物の三次元形状情報に基づいて、前記対象物の処理対象領域における前記加熱装置による加熱位置での法線方向から、前記加熱装置により前記対象物の処理対象領域を加熱するように形状倣い制御することを特徴とする請求項2又は請求項3の何れか1項に記載の塗膜除去方法。 Based on the three-dimensional shape information of the object obtained from the measurement result by the shape measuring device, the heating device measures the object from the normal direction at the heating position of the heating device in the processing target area of the object. 4. The coating film removal method according to claim 2, further comprising performing shape tracing control to heat a region to be treated. 前記形状測定装置による測定結果から得られる前記対象物の三次元形状情報に基づいて、前記レーザー照射装置により照射されるレーザー光の光軸が前記対象物の表面位置における法線方向と一致するように形状倣い制御することを特徴とする請求項2又は請求項3の何れか1項に記載の塗膜除去方法。 Based on the three-dimensional shape information of the object obtained from the measurement result by the shape measuring device, the optical axis of the laser beam irradiated by the laser irradiation device is aligned with the normal direction at the surface position of the object. The coating film removal method according to claim 2 or 3, characterized in that shape-following control is performed. 前記加熱装置は誘導加熱装置であることを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載の塗膜除去方法。 The coating film removal method according to any one of claims 1 to 5, wherein the heating device is an induction heating device. 前記加熱装置は赤外線加熱装置であることを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載の塗膜除去方法。 The coating film removal method according to any one of claims 1 to 5, wherein the heating device is an infrared heating device. 対象物を加熱する加熱装置と、前記対象物にレーザー光を照射するレーザー照射装置と、前記加熱装置と前記レーザー照射装置を保持して、前記対象物の処理対象領域を含む作業領域内で移動させるマニピュレータと、前記加熱装置により前記対象物の処理対象領域を予め加熱して、前記処理対象領域の塗膜あるいは接着界面の状態を変質させた状態で、前記レーザー照射装置によりレーザー光を照射して、前記対象物の塗膜を除去する一連の塗膜除去作業動作を自動的に行う制御装置とを備える塗膜除去装置であって、
前記マニピュレータはロボットアームであり、
前記加熱装置、前記レーザー照射装置とともに前記対象物の三次元形状を計測する形状測定装置を前記マニピュレータにより保持し、
前記制御装置は、前記形状測定装置による測定結果から得られる前記対象物の三次元形状情報に基づいて、前記マニピュレータの前記対象物の処理対象領域を含む作業領域内での一連の塗膜除去作業動作を予め記憶されている初期設定状態から自動修正して、前記塗膜除去作業動作を自動的に行うことを特徴とする塗膜除去装置。
a heating device that heats an object ; a laser irradiation device that irradiates the object with laser light; and a device that holds and moves the heating device and the laser irradiation device within a work area that includes a processing target area of the object. irradiating the target object with a laser beam using the laser irradiation device in a state where the treatment target area of the object is preheated by the heating device and the state of the coating film or adhesive interface of the treatment target area is altered; A paint film removal device comprising: a control device that automatically performs a series of paint film removal operations for removing the paint film of the object;
the manipulator is a robot arm,
holding a shape measuring device that measures the three-dimensional shape of the object together with the heating device and the laser irradiation device by the manipulator;
The control device performs a series of paint film removal operations within a work area of the manipulator that includes a processing target area of the object, based on three-dimensional shape information of the object obtained from measurement results by the shape measuring device. A paint film removal device characterized in that the paint film removal operation is automatically performed by automatically correcting the operation from a pre-stored initial setting state.
前記制御装置は、前記形状測定装置による測定結果から得られる前記対象物の三次元形状情報に基づいて、前記対象物の処理対象領域における前記加熱装置による加熱位置での法線方向と前記加熱位置までの距離を求め、前記加熱装置と前記対象物の処理対象領域との間の距離を一定に保つようにすると共に、前記レーザー照射装置によるレーザー照射位置での法線方向と前記レーザー照射位置までの距離を求め、前記加熱装置及び前記レーザー照射装置と前記対象物の処理対象領域との間の距離を一定に保つようにして、前記マニピュレータの動作を制御することを特徴とする請求項8に記載の塗膜除去装置。 The control device determines a normal direction at a heating position by the heating device in a processing target area of the object and the heating position based on three-dimensional shape information of the object obtained from measurement results by the shape measuring device. The distance between the heating device and the processing target area of the object is kept constant, and the distance between the normal direction at the laser irradiation position by the laser irradiation device and the laser irradiation position is determined. According to claim 8 , the operation of the manipulator is controlled by determining a distance between the heating device, the laser irradiation device, and the processing target area of the object to maintain a constant distance. The coating film removal device described. 前記制御装置は、前記対象物の処理対象領域における前記加熱装置による加熱位置での法線方向から、前記加熱装置により前記対象物の処理対象領域を加熱するように形状倣い制御することを特徴とする請求項9に記載の塗膜除去装置。 The control device performs shape tracing control so that the heating device heats the processing target region of the object from a normal direction to a heating position of the heating device in the processing target region of the target object. The coating film removal device according to claim 9 . 前記制御装置は、前記形状測定装置による測定結果から得られる前記対象物の三次元形状情報に基づいて、前記レーザー照射装置により照射されるレーザー光の光軸が前記対象物の表面位置における法線方向と一致するように形状倣い制御することを特徴とする請求項9に記載の塗膜除去装置。 The control device determines whether the optical axis of the laser beam irradiated by the laser irradiation device is a normal to the surface position of the object, based on three-dimensional shape information of the object obtained from the measurement result by the shape measuring device. 10. The coating film removing device according to claim 9, wherein the coating film removing device performs shape tracing control so as to match the direction. 前記加熱装置は誘導加熱装置であることを特徴とする請求項8乃至請求項11の何れか1項に記載の塗膜除去装置。 The coating film removal device according to any one of claims 8 to 11, wherein the heating device is an induction heating device. 前記加熱装置は赤外線加熱装置であることを特徴とする請求項8乃至請求項11の何れか1項に記載の塗膜除去装置。 The coating film removal device according to any one of claims 8 to 11, wherein the heating device is an infrared heating device.
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