JP7465122B2 - Laser surface protrusion removal device. - Google Patents
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Description
本発明は、レーザを利用して切除対象物を切除することが可能なレーザによる表面突出物剃去装置に関する。 The present invention relates to a laser surface protrusion removal device that can remove an object using a laser.
近年、鋼繊維等を配合した軽量で高強度、且つ、高耐久のコンクリート材料である超高強度繊維補強コンクリート(以下単に「UFC」と称することがある。)が、様々な構造物で使用されている。例えば、特許文献1には、対向して設置されるプレキャストコンクリート床版の接続部の間詰め硬化材として、上記したUFCを使用した例が提案されている。
In recent years, ultra-high-strength fiber-reinforced concrete (hereinafter sometimes simply referred to as "UFC"), a lightweight, high-strength, and highly durable concrete material that contains steel fibers, has been used in a variety of structures. For example,
しかしながら、特許文献1に開示されたUFCによる間詰め硬化材を含め、UFCの上面にシート防水などを施す場合、UFCの表面から突出した鋼繊維がシートに穴を開けてしまい、必要な防水性能を確保することができないという問題がある。
However, when applying sheet waterproofing to the top surface of UFC, including the UFC-based interfacial hardening material disclosed in
UFCの表面から突出した鋼繊維を切除する方法として、ガスバーナによって鋼繊維を焼き切る方法が考えられるが、直接ガスバーナをあてると健全なコンクリートが高熱によって劣化してしまうため、このような方法は採用することが出来ない。また、手作業で一つ一つ鋼繊維を切除できなくはないが、手間やコストの面から現実的な方法とは言えない。 One method of cutting out steel fibers protruding from the surface of UFC is to burn them off with a gas burner, but this method cannot be adopted because applying a gas burner directly to the concrete would cause deterioration of healthy concrete due to the high heat. Also, while it is possible to cut out the steel fibers one by one by hand, this is not a realistic method in terms of the effort and cost involved.
そこで、本願発明は、レーザを利用して切除対象物を切除することが可能なレーザ除去走行装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention aims to provide a laser removal traveling device that can remove the object to be removed using a laser.
請求項1に係る発明は、車輪が取り付けられた台車と、前記台車に搭載されるとともに切除対象面の切除対象物を切除可能なレーザ装置と、を少なくとも備え、前記台車は、前記切除対象面又はその近傍を走行しつつ、前記レーザ装置は、前記切除対象面から所定の高さ位置に配置される最終段ミラー装置を備えて該最終段ミラー装置から前記切除対象面にレーザを照射して前記切除対象物を切除することを特徴とするレーザによる表面突出物剃去装置である。
The invention of
上記請求項1の構成によれば、車輪が取り付けられて走行することが可能な台車11にレーザ装置(レーザコントローラ30及び光学ヘッド41を含むレーザ照射ユニット40)を搭載することにより、切除対象面(例えば、UFC)又はその近傍を走行しながらレーザを照射して切除対象物(例えば、鋼繊維)を切除することが可能となる。これにより、手作業で切除対象物を切除するような手間が、大幅に削減できるとともに、確実に切除対象物を切除することが可能となる。
According to the configuration of
請求項2に係る発明は、前記台車は、前記切除対象面又はその近傍に設置されたガイドレールを挟持するガイドレール挟持装置を備えている請求項1に記載のレーザによる表面突出物剃去装置である。
The invention according to
上記請求項2の構成によれば、台車11に、切除対象面又はその近傍に設置されたガイドレール50を挟持するガイドレール挟持装置(側面すべりガイド部材12及びガイドローラ部材13)を備えることにより、切除対象面(例えば、UFC)の切除対象物(例えば、鋼繊維)を正確に切除することが可能となり、効率的な除去作業が可能となる。
According to the configuration of
請求項3に係る発明は、前記最終段ミラー装置は、コイルばねの付勢力によって切除対象面に押圧される、請求項1又は請求項2に記載のレーザによる表面突出物剃去装置である。
The invention according to
上記請求項3の構成によれば、切除対象面(例えば、UFC)に略並行な光軸のレーザを照射可能な最終段ミラー装置46が、コイルばね451の付勢力によって切除対象面に押圧されるように構成されている。これにより、切除対象面のうねりや、台車11の走行面のうねりに影響を受けることなく、最終段ミラー装置46が常に切除対象面に対して適切な高さ位置となり、切除対象物を確実に切除することが可能となる。
According to the configuration of
請求項4に係る発明は、前記レーザ装置は、前記切除対象面の切断有効照射距離を260mmとし、前記切除対象物は、鋼繊維である請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のレーザによる表面突出物剃去装置である。
The invention according to
上記請求項4の構成によれば、切除対象面(例えば、UFC)の切断有効照射距離を260mmとし、切除対象物である鋼繊維を切除することが可能となるので、切除対象面の幅が広い場合でも、少ない走行回数で効率的に鋼繊維を切除することが可能となる。
According to the configuration of
以下、図面を参照しつつ、本発明のレーザによる表面突出物剃去装置について、実施例に基づいて説明する。 The following describes the laser surface protrusion removal device of the present invention based on an embodiment, with reference to the drawings.
図1には、本発明の一例として、レーザ除去走行装置1が全体前方斜視図で示され、図2には、全体後方斜視図が示されている。本実施例のレーザ除去走行装置1は、前述した技術課題のもと、超高強度繊維補強コンクリート(以下単に「UFC」と称することがある。)の表面から突出した鋼繊維をUFCの表面でレーザによって切除するものである。
Figure 1 shows an overall front perspective view of a laser
図1及び図2に示されるように、レーザ除去走行装置1は、75mm径の車輪を進行方向の前部に二つ、後部に一つ設けた3点支持の台車11を有しており、切除対象表面又はその近傍を走行可能に構成されている。なお、本実施例の台車11にはフックが掛けられ、図示しないウィンチによって牽引されるように構成されている。そして台車11には、レーザ電源20、レーザコントローラ30及び光学ヘッド41を含むレーザ照射ユニット40が少なくとも搭載されている。
As shown in Figures 1 and 2, the laser
続いて、図3にはレーザ照射ユニット40の拡大斜視図が示されている。台車11の上部側には、光学ヘッド41が図示されるように平板上に設置され、当該光学ヘッド41から出力したレーザの先には、後述する最終段ミラー461より下流側のレーザの光軸の仰角を調整可能な仰角調整機構43と、光軸の高さ方向の調整が可能な光軸高さ調整機構42とが、図示されるように設けられている。
Next, FIG. 3 shows an enlarged perspective view of the
さらに、前述の仰角調整機構43を経たレーザは、上下方向に伸びる光路ガイドパイプ44を介して最終段ミラー装置46へ入射するように構成されている。当該最終段ミラー装置46は、図4に示されるように最終段ミラー461と、当該最終段ミラー461の高さ調整が可能な最終段ミラー高さ調整機構462が設けられている。
The laser that has passed through the elevation
加えて、最終段ミラー461を保護するため、四方をミラー保護部材464で囲うとともに、レーザの光路にあたる箇所を一部開口している。さらに、図3に示すようにミラー保護部材464の上面はカバー部材463によって塞がれている。
In addition, to protect the
また、レーザの出射時、当該レーザの光路上に粉塵等が存在すると各光学機器に悪影響を及ぼし、ミラー等の焼付や破損を発生させる要因となる。そこで、本実施形態では、レーザ光路に粉塵等が入り込まないように、レーザ光路を覆う光路カバーを設置し、さらに、図示しないエアパージを設けて光路カバーの内部に微圧の清浄なエアーを供給している。光路カバーは前述した光路ガイドパイプ44のほか、光学ヘッド41の出射部及び第1段ミラー、最終段ミラー461の周囲を覆い、その内部に清浄なエアーが供給されている。なお、上記した清浄なエアーは、レーザ除去走行装置1の外部から供給された圧縮空気が、台車11に装備されたエアーフィルター、レギュレータに供給され、清浄で適正圧力に調整されて光路カバーの内部に供給される。
In addition, when the laser is emitted, if dust or the like is present on the optical path of the laser, it will have an adverse effect on each optical device, causing mirrors to burn or break. Therefore, in this embodiment, an optical path cover is installed to cover the laser optical path to prevent dust or the like from entering the laser optical path, and an air purge (not shown) is provided to supply clean air at a low pressure to the inside of the optical path cover. The optical path cover covers the optical
切除対象物を確実にレーザによって切除するため、図3及び図4に示されるように切除面押圧部材45が台車11と最終段ミラー装置46との間に設けられている。より詳細に説明すると、鋼繊維などの切除対象物が存在する切除対象面や、台車11の車輪が走行する走行面は必ずしも平坦ではない。これにより、最終段ミラー装置46が切除面から上方に離れてしまうと、切除対象物である鋼繊維を根元からレーザで切除することができなくなってしまう。
To ensure that the object to be cut is cut by the laser, a cutting
そこで、本実施例では、切除面押圧部材45が備えるコイルばね451の付勢力によって、常にミラー保護部材464の底面が切除面に押し当てられるようにし、切除対象面のうねりや、台車11の走行面のうねりに影響を受けることなく、最終段ミラー装置46が常に適切な高さ位置となるようにしている。
In this embodiment, the bottom surface of the
また、本実施例のレーザ除去走行装置1の側方には、図5に示されるように、台車11の側面に二つの側面すべりガイド部材12(フランジ外側に位置する。)と、二つのガイドローラ部材13が設けられており、レーザ除去走行装置1の進行方向に沿って配置されたガイドレール50(図示、H型鋼のフランジ部)を、上記側面すべりガイド部材12とガイドローラ部材13との間に挟み込みながらレーザ除去走行装置1が走行できるように構成している。
In addition, as shown in FIG. 5, two side sliding guide members 12 (located on the outside of the flange) and two
このような構成により、切除対象面の切除対象物を正確に切除することが可能となり、効率的な除去作業が可能となる。なお、本実施例ではガイドレール50としてH型鋼のフランジ部を利用したが、必ずしもこのような実施例に限られるものではなく、他の部材を代用することも可能である。
This configuration makes it possible to accurately cut the object to be cut from the surface to be cut, enabling efficient removal work. In this embodiment, the flange portion of the H-shaped steel is used as the
続いて、本実施例におけるレーザの詳細が図6に示されている。本実施例のレーザは、ファイバレーザを使用しており、Qスイッチを装備したレーザコントローラ30及び光学ヘッド41からは、出力100Wのレーザが出力されている。また、レンズの焦点距離fは1000mmとし、レンズ入光時ビーム径は7mmとしている。
The details of the laser in this embodiment are shown in Figure 6. The laser in this embodiment is a fiber laser, and a laser with an output of 100 W is output from the laser controller 30 equipped with a Q switch and the
そして、最終段ミラー461へ入射するビーム径は2.8mmとしており、切除対象物を切除可能とするレーザ(ビーム径0.9mm)の切断有効照射距離は260mmとなっている。このような構成により、本実施例における切除対象面幅200mmにおける切除対象物を、レーザにより切除可能に構成している。
The diameter of the beam incident on the
上記したような本発明のレーザ除去走行装置1のレーザ構成によって、切除可能面幅を260mmという非常に広い範囲とすることが可能となり、鋼繊維などの切除対象物の除去作業を効率的に行うことが可能となっている。さらに、本実施例では、レーザの出力を100Wとすることにより、冷却装置等を設けることなく、比較的簡便且つ安全に取り扱うことが可能となっている。
The laser configuration of the laser
(確認試験の実施態様)
図7には、本発明のレーザ除去走行装置1を製作する上で、より広い切除対象面幅を確保し、切除対象物を確実に切除することを目的とした試験装置の概略図が示されている。当該試験装置は、Qスイッチを装備した出力100Wのファイバレーザ装置と、DC24V電源、簡易コントローラ、X-Yステージコントローラ等から構成されている。そして、X-Yステージ上にUFCによって作製された試験体を載置し、当該試験体を毎秒2mmの速度で移動させながら、当該UFCの側面(図示、「試験体側面」)から突出している鋼繊維をレーザによって切除するものである。
(Embodiment of Confirmatory Test)
7 shows a schematic diagram of a test device for the purpose of ensuring a wider surface width of the object to be removed and reliably removing the object to be removed when manufacturing the traveling
本確認試験では、45度反射鏡から焦点位置までの距離Bを260mmに固定し、A+Bの距離を約950mmと約1450mmの2水準で試験している。さらに、レーザの傾きについては、図示、「傾1」及び「傾2」において距離D及び距離Eを可変させて試験を実施している。
In this confirmation test, the distance B from the 45-degree reflector to the focal position was fixed at 260 mm, and the distance A+B was tested at two levels: approximately 950 mm and approximately 1450 mm. Furthermore, the laser tilt was tested by varying the distances D and E at "
図8には上記した試験条件のもと、試験を行った結果が示されている。確認試験では、ビニル系のシートを鋼繊維が除去された試験体側面に押し当て、残存する鋼繊維によって生じたシートの穴を確認するためにピンホール試験を実施している。図8の結果から判るように、試験体ナンバ「No,6」、「No,7」、「No,8」は、いずれもピンホール試験においてシート上にピンホールが発生しておらず、試験体側面の外観も良好な状態であった。 Figure 8 shows the results of the test conducted under the test conditions described above. In the confirmation test, a vinyl sheet was pressed against the side of the test specimen from which the steel fibers had been removed, and a pinhole test was conducted to check for holes in the sheet caused by the remaining steel fibers. As can be seen from the results in Figure 8, no pinholes were found on the sheet in the pinhole test for test specimen numbers "No. 6," "No. 7," and "No. 8," and the appearance of the side of the test specimen was also in good condition.
(変形例)
以上、本発明のレーザ除去走行装置も一実施例について説明したが、本発明は必ずしも上記したような構成に限定されるものではなく、以下のような種々の変更が可能となっている。
(Modification)
Although one embodiment of the laser removal traveling device of the present invention has been described above, the present invention is not necessarily limited to the above-mentioned configuration, and various modifications such as those described below are possible.
例えば、前述の実施例では、レーザ除去走行装置1をウィンチで牽引するように構成したが、台車11に車輪を駆動する電動モータを搭載することも可能であり、所定速度でレーザ除去走行装置1を自走させるようにすることで、どのような場所でも簡単に運搬して切除対象物を切除することが可能となる。
For example, in the above-mentioned embodiment, the laser
また、前述した実施例では、UFCの表面に突出する鋼繊維を切除するために本発明のレーザ除去走行装置1を使用したが、必ずしも本発明のレーザ除去走行装置1はこのような切除対象物に限られるものではなく、切除対象面における他の突出物や、付着物などを除去することが可能である。さらに、本発明のレーザ除去走行装置1は騒音や粉塵の発生もほとんどないため、特に屋内の床面においても好適に使用することが可能である。
In the above-mentioned embodiment, the laser
以上、本発明の実施例について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施例に限定されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。また、上記実施例に記載された具体的な材質、寸法形状等は本発明の課題を解決する範囲において、変更が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to these embodiments. The scope of the present invention is indicated by the claims, not by the description of the embodiments above, and further includes all modifications that are equivalent in meaning to and within the scope of the claims. In addition, the specific materials, dimensions, shapes, etc. described in the above embodiments may be modified within the scope of the invention.
1 レーザ除去走行装置
11 台車
12 側面すべりガイド部材
13 ガイドローラ部材
20 レーザ電源
30 レーザコントローラ
40 レーザ照射ユニット
41 光学ヘッド
42 光軸高さ調整機構
43 仰角調整機構
44 光路ガイドパイプ
45 切除面押圧部材
451 コイルばね
46 最終段ミラー装置
461 最終段ミラー
462 最終段ミラー高さ調整機構
463 カバー部材
464 ミラー保護部材
50 ガイドレール
REFERENCE SIGNS
Claims (4)
前記台車は、前記切除対象面又はその近傍を走行しつつ、前記レーザ装置は、前記切除対象面から所定の高さ位置に配置される最終段ミラー装置を備えて該最終段ミラー装置から前記切除対象面にレーザを照射して前記切除対象物を切除する
ことを特徴とするレーザによる表面突出物剃去装置。 The present invention includes at least a carriage having wheels attached thereto, and a laser device mounted on the carriage and capable of ablating an ablation target on a surface to be ablated,
The cart travels on or near the surface to be ablated, and the laser device includes a final stage mirror device that is positioned at a predetermined height from the surface to be ablated, and irradiates the surface to be ablated from the final stage mirror device with a laser to ablate the object to be ablated.
請求項1に記載のレーザによる表面突出物剃去装置。 2. The laser surface protrusion shaving device according to claim 1, wherein the carriage includes a guide rail clamping device for clamping a guide rail disposed on or near the surface to be resected.
請求項1又は請求項2に記載のレーザによる表面突出物剃去装置。 3. The apparatus for shaving a surface protrusion using a laser according to claim 1, wherein the final stage mirror device is pressed against the surface to be ablated by a biasing force of a coil spring.
前記切除対象物は、鋼繊維である
請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のレーザによる表面突出物剃去装置。 The laser device has an effective cutting irradiation distance of 260 mm on the surface to be cut,
4. An apparatus for shaving surface protrusions using a laser according to claim 1, wherein the object to be cut is a steel fiber.
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