WO2024048469A1 - レーザー処理用回収装置、レーザー処理システム、及び、レーザー処理方法 - Google Patents

レーザー処理用回収装置、レーザー処理システム、及び、レーザー処理方法 Download PDF

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WO2024048469A1
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laser
case
opening
recovery
laser processing
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PCT/JP2023/030820
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武夫 平山
和紀 三羽
武 細田
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一般社団法人日本パルスレーザー振興協会
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Publication date
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    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
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    • Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

Definitions

  • the present invention relates to a laser treatment recovery device used for surface treatment with laser light.
  • the surface of the base material such as steel is covered with a coating film.
  • This type of structure requires periodic repainting of the coating. When repainting, it is necessary to remove the existing paint film.
  • cleaning with chemicals such as organic solvents and acids, high pressure cleaning with water, surface treatment methods such as sandblasting, etc. have been widely used.
  • environmental regulations have become stricter, and it is difficult to clear the environmental regulations using these methods. Under these circumstances, laser cleaning is attracting attention as a new method for removing paint films.
  • Patent Document 1 describes a laser paint film removal device.
  • the laser head of this laser paint removal device has an optical system that scans the irradiation point of the laser beam, a shielding member that protects the optical system from flying debris generated from the surface of the structure, and a structure that can come into contact with the surface of the structure. It is equipped with configured attachments, etc.
  • the laser head is provided with suction means. The scattered objects caused by laser beam irradiation are collected through the suction port of the suction means, but some of the scattered objects are attracted toward the optical system. In this laser head, the optical system is protected from flying objects by the shielding member.
  • a shielding member is provided as a measure to prevent flying objects generated during surface treatment using laser light (laser cleaning, etc.) from adhering to the optical system of the laser irradiation section. .
  • the structure of the laser irradiation section becomes complicated due to the provision of the shielding member.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and aims to prevent the configuration of the laser irradiation section from becoming complicated by taking measures against flying debris generated during surface treatment with laser light. .
  • a first invention is a collection device for laser processing that collects scattered objects generated during surface treatment with laser light, which includes: A case that is formed separately from the laser irradiation part and separates the surface to be treated and the laser irradiation part during surface treatment on land, with an opening formed on one side so as to face the opening.
  • a suction device that suctions the air inside the collection case and the installed collection case to suction the flying debris generated during surface treatment, and also suctions the collection case against the closing surface that closes the opening.
  • This is a collection device for laser processing that is equipped with:
  • the surface to be processed is a wall surface, and when the collection case is installed with the opening closed by the surface to be processed, the internal space is in a sealed state, and the collection case is installed by the suction device. When the air inside the collection case is sucked, the collection case is fixed to the surface to be processed without falling due to the suction force that attracts the collection case to the surface to be processed. .
  • the recovery case has a magnet provided at the edge of the opening to assist the attraction force.
  • a fourth invention is based on the first invention, wherein the collection case has a vent for introducing air from the outside into the internal space during surface treatment.
  • a fifth invention is based on the first invention, wherein the collection case is formed in a flat box shape, and in addition to the main surface facing the opening, the collection case also has a side surface extending from the periphery of the main surface toward the opening.
  • a transparent panel is provided.
  • a sixth invention is based on the first invention, wherein the collection case includes a gas introduction section connected to the gas supply device, and discharges the gas supplied from the gas supply device to the gas introduction section toward the processing target surface. It has a gas discharge port.
  • a seventh invention provides a laser irradiation device comprising the laser processing recovery device according to any one of the first to sixth inventions, a laser irradiation section, and a laser oscillator that oscillates a laser beam toward the laser irradiation section. It is a laser processing system equipped with
  • An eighth invention is the seventh invention, further comprising a liquid ejecting device that ejects a liquid to wet the surface to be treated before removing the coating as surface treatment.
  • a ninth invention is a laser treatment method for performing surface treatment with laser light, which is formed separately from a laser irradiation part for irradiating the surface to be treated with laser light, and has an opening formed on one side.
  • the case By installing the case, the surface to be treated and the laser irradiation section are separated by the collection case, and a case installation step that enables surface treatment in which the surface to be treated is irradiated with laser light from the laser irradiation section through the transparent panel.
  • This is a laser processing method in which, after the case installation step, a surface treatment step is performed in which the surface treatment is performed and the scattered matter inside the collection case is sucked by a suction device.
  • a surface treatment is performed in which the surface to be treated is irradiated with laser light from a laser irradiation unit separate from the collection case through a transparent panel. become possible.
  • a suction device by sucking the air inside the collection case in the installed state with a suction device, the scattered materials generated during surface treatment are sucked. Therefore, almost no scattered objects reach the laser irradiation part outside the collection case. Therefore, it is possible to prevent the structure of the laser irradiation section from becoming complicated due to measures against flying objects.
  • the ninth invention by performing the case installation step and installing the recovery case in a state where the opening is closed and the surface to be treated is covered, the surface to be treated and the laser irradiation part are separated by the recovery case.
  • This enables surface treatment by irradiating the target surface with laser light through a transparent panel from a laser irradiation unit that is separate from the recovery case.
  • surface treatment is performed using a laser beam, and scattered objects in the collection case are sucked by a suction device. Therefore, almost no scattered objects reach the laser irradiation part outside the collection case. Therefore, it is possible to prevent the structure of the laser irradiation section from becoming complicated due to measures against flying objects.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a laser processing system according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view of a recovery case of the laser processing system according to the embodiment.
  • FIG. 3(a) is a top view of the recovery case of the laser processing system according to the embodiment (top view of the state shown in FIG. 2), and
  • FIG. 3(b) is a bottom view of the recovery case.
  • FIG. 4(a) is a sectional view taken along line AA of the collection case shown in FIG. 3(a)
  • FIG. 4(b) is a sectional view taken along line BB of the collection case shown in FIG. 3(a).
  • FIG. 5(a) is a diagram showing the case installation step of the laser processing method according to the embodiment, and FIG.
  • FIG. 5(b) is a diagram showing the surface treatment step.
  • FIG. 6 is a diagram showing how surface treatment (laser cleaning) is performed on the surface of the member housed in the collection case 21.
  • FIG. 7(a) is a top view of the collection case of the laser processing system according to the embodiment when a panel attachment part is provided, and FIG. 7(b) is a top view of the collection case of FIG. 7(a). It is a CC sectional view, and FIG. 7(c) is an enlarged view for explaining switching between the first state and the second state regarding the panel mounting portion.
  • FIG. 8(a) is a bottom view of the collection case of the laser processing system according to the first modification of the embodiment, and FIG. 8(b) is a cross section DD of the collection case of FIG.
  • FIG. 9(a) is a schematic configuration diagram of a collection case, etc. of a laser processing system according to a second modification of the embodiment
  • FIG. 9(b) is a diagram showing a collection case using the collection case of FIG. 9(a).
  • FIG. 10 is a side view of the collection case of the laser processing system according to the third modification of the embodiment, and is a diagram showing the state of the liquid spraying step.
  • FIG. 11 is a photograph showing that it was confirmed that by wetting the surface to be treated before laser cleaning, the base material after laser cleaning becomes clean.
  • FIG. 12 is a top view of a recovery case of a laser processing system according to a fourth modification of the embodiment installed on a wall surface.
  • This embodiment is a laser processing system 10 used for laser cleaning (surface treatment using laser light) to remove coatings (paint, rust, asbestos, salt, etc.) on the surface of a base material in a structure or the like.
  • the laser processing system 10 includes a laser processing recovery device 20 and a laser irradiation device 30.
  • the laser processing recovery device 20 includes a recovery case 21 that is installed to cover the processing target surface 5 of a structure such as a bridge, tank, elevated railway/road, or mechanical equipment, and the laser irradiation device 30 includes: A laser irradiation head 32 separate from the collection case 21 is provided.
  • the laser irradiation head 32 can be freely moved by an operator or a manipulator outside the collection case 21 that covers the surface 5 to be processed, and the laser beam L from the laser irradiation head 32 can be collected.
  • the target surface 5 is irradiated through the transparent panels 11 and 12 of the case 21.
  • the laser processing system 10 can also be used for surface treatments using laser light (for example, laser welding, etc.) other than laser cleaning. The laser processing system 10 will be explained in detail below.
  • the laser processing recovery device 20 includes a recovery case 21 having an opening 13 formed on one side and transparent panels 11 and 12 facing the opening 13, and a suction hose.
  • the suction device 22 is connected to the collection case 21 via a suction device 23 .
  • the suction device 22 operates by receiving power from a power source (not shown) such as a generator.
  • a vacuum pump can be used as the suction device 22.
  • the recovery case 21 is formed separately from a laser irradiation head (laser irradiation unit) 32 for irradiating the processing target surface 5 with laser light, and is used to irradiate the processing target surface 5 and the laser irradiation during laser cleaning on land. This is a case that partitions the head 32.
  • the recovery case 21 is formed into a substantially rectangular parallelepiped shape with an opening 13 on one side.
  • five sides other than the opening 13 side are constituted by transparent panels 11 and 12.
  • the collection case 21 has a main panel 11 provided on the main surface facing the opening 13 and side panels 12 provided on four side surfaces extending from the periphery of the main surface toward the opening 13.
  • the main panel 11 side may be referred to as the "top side” and the opening 13 side may be referred to as the "bottom side” based on the installation state of the recovery case 21 shown in FIG. 2.
  • the recovery case 21 is formed flat.
  • Each side panel 12 extends substantially perpendicularly from each of the four sides of the main surface.
  • the height of each side panel 12 is shorter than any side of the main panel 11, and the main panel 11 has the largest area among the five transparent panels 11 and 12.
  • the length of each side can be set to 25 cm or more and 100 cm or less (preferably 50 cm or less).
  • the shape of the main surface of the collection case 21 may be square, rectangular, or other than square.
  • each transparent panel 11, 12 is attached to a rectangular portion of a frame 14 having a substantially rectangular parallelepiped shape.
  • a flexible sealing member 15 is provided on the opening side frame 14a that constitutes the edge 13e of the opening 13.
  • the seal member 15 is provided over the entire circumference of the opening side frame 14a.
  • the material of the seal member 15 may be rubber or the like.
  • the collection case 21 has an exhaust port 24 to which a suction hose 23 is connected.
  • an exhaust port 24 is formed in one side panel 12 of the collection case 21. Note that the exhaust port 24 may be arranged on the main panel 11.
  • the recovery case 21 has a vent 25 for introducing air from the outside into the internal space 21s during laser cleaning.
  • a plurality of vent holes 25 are provided in the side panel 12 that faces the side panel 12 provided with the exhaust ports 24 .
  • the plurality of ventilation holes 25 are arranged at intervals in the longitudinal direction of the side panel 12.
  • Each vent 25 is a small hole smaller than the exhaust port 24.
  • No piping is connected to each vent 25, and air near the outer surfaces of the transparent panels 11, 12 is introduced through each vent 25.
  • the plurality of ventilation holes 25 may be arranged separately in the plurality of side panels 12. Further, the ventilation hole 25 may be arranged in the main panel 11, or the ventilation hole 25 may be formed by partially omitting the sealing member 15 and forming a gap.
  • the collection case 21 When the collection case 21 is installed so as to close the opening 13 and cover the surface 5 to be treated, surface treatment is possible in which the surface 5 to be treated is irradiated with laser light from the laser irradiation head 32 through the transparent panels 11 and 12. It becomes a state.
  • the surface to be processed 5 is a substantially flat wall surface
  • the closed surface that closes the opening 13 is the surface to be processed 5 .
  • the inner space 21s of the collection case 21 is closed by placing the edge 13e of the opening 13 against the surface 5 to be processed and bringing the entire circumference of the seal member 15 into close contact with the surface 5 to be processed. becomes sealed.
  • the term "sealed state" includes a state in which a small amount of air circulates inside and outside the collection case 21 through each of the small vent holes 25.
  • the suction device 22 is used to bring the internal space 21s of the collection case 21 into a substantially vacuum state when installing and fixing the collection case 21 on the surface 5 to be processed. Further, the suction device 22 is also used to suction the scattered matter S inside the collection case 21 during laser cleaning.
  • the surface to be processed 5 is a wall surface that extends vertically (for example, a vertical surface)
  • the opening 13 can be closed without the collection case 21 falling due to gravity.
  • the suction device 22 is placed in an installed state in which the edge 13e of the opening 13 is placed against the surface to be processed 5 so that the internal space 21s is sealed so that the collection case 21 is fixed to the surface to be processed 5 to be closed.
  • the air inside the recovery case 21 is sucked. This generates an adsorption force P that causes the collection case 21 to be adsorbed to the surface 5 to be processed.
  • the recovery device 20 for laser processing is configured to be able to fix the recovery case 21 to a vertical wall surface only by this suction force P.
  • the recovery device 20 for laser processing is used not only for a wall surface but also for a bottom surface or an inclined surface as the processing target surface 5 (see FIG. 6).
  • a suction force P that causes the collection case 21 to be attracted to the processing target surface 5 is generated, so that the collection case 21 is attached to the processing target surface 5.
  • the laser irradiation device 30 includes a laser oscillator 31 that oscillates laser light, and a laser irradiation head 32 that irradiates the laser light L emitted from the laser oscillator 31.
  • the laser irradiation device 30 operates by receiving power from a power source (not shown) such as a generator.
  • the laser oscillator 31 is a type of oscillator that performs pulse oscillation that oscillates laser light with a predetermined pulse width.
  • the laser oscillator 31 is connected to a laser irradiation head 32 via a transmission line 33 such as a fiber cable for laser transmission.
  • the laser irradiation head 32 is provided with a connection port 35a to which the transmission line 33 is connected, and an emission window (for example, a lens) 35b from which the laser beam L supplied from the laser oscillator 31 via the transmission line 33 is emitted.
  • a casing 35 is provided.
  • the casing 35 includes a scanning optical system for scanning the laser beam L, a condensing optical system for condensing the laser beam L on the processing target surface 5, and the like (not shown). Further, the outer surface of the casing 35 is provided with a handle 36 to be held by the operator, a switch for operation (not shown), and the like.
  • a laser cleaning method (a laser treatment method in which surface treatment is performed with laser light) for removing coatings (paint, rust, asbestos, salt, etc.) from the surface 5 to be treated using the laser treatment system 10 will be explained. conduct. Note that the area where the coating is to be removed is a metal surface that will become a magnetic material.
  • the laser processing system 10 is transported, for example, by a vehicle and brought to the construction site.
  • a case installation step is performed in which the recovery case 21 is installed in a state in which the opening 13 is closed and the processing target surface 5 of the planned construction area is covered.
  • the suction hose 23 extending from the suction device 22 is connected to the exhaust port 24 of the recovery case 21.
  • the operator lifts the recovery case 21, faces the opening 13 side toward the surface to be treated (wall surface, etc.) 5, and as shown in FIG.
  • the edge 13e of the opening 13 is pressed against the surface to be processed 5 so that the opening 13 is closed.
  • the internal space 21s of the recovery case 21 is brought into a sealed state.
  • the operation of the suction device 22 is started to suck the air inside the collection case 21.
  • the entire circumference of the sealing member 15 comes into close contact with the surface to be processed 5 due to the suction force P obtained by this suction.
  • the suction force P serves as a holding force that prevents the collection case 21 from falling due to gravity, and the collection case 21 is fixed to the processing target surface 5.
  • a surface treatment step is performed in which the surface to be treated 5 is irradiated with laser light L to remove the coating.
  • the suction device 22 is also operated without being stopped from the start of operation in the case installation step.
  • the laser beam L is irradiated from the laser irradiation head 32 to the surface to be treated 5 through the transparent panels 11 and 12, and the scattered matter S in the recovery case 21 is sucked by the suction device 22.
  • the above-described adsorption force P also acts in the surface treatment step, but its description is omitted in FIG. 5(b).
  • the operator turns on the laser irradiation device 30 with the emission window 35b of the laser irradiation head 32 facing the surface to be treated 5 through the transparent panels 11 and 12 such as the main panel 11. Start driving. Then, as shown in FIG. 5(b), the laser beam L emitted from the exit window 35b of the laser irradiation head 32 passes through the transparent panels 11 and 12 and is irradiated onto the surface 5 to be processed.
  • the scanning optical system operates so that the laser beam L is linearly scanned on the processing target surface 5, for example. The scanning speed of the laser beam L is high. Therefore, the laser beam L emitted from the emission window 35b is visually recognized as a sheet-shaped laser beam L. On the surface 5 to be processed, the coating is removed by the laser beam L.
  • the suction device 22 is operated so that the scattered matter S is sucked from the exhaust port 24 by the suction device 22 .
  • external air is introduced into the recovery case 21 through the vent 25. Therefore, the airflow toward the exhaust port 24 increases within the collection case 21, and the suction device 22 can effectively suction the scattered objects S.
  • the side panel 12 having the exhaust port 24 and the side panel 12 having the ventilation port 25 face each other, airflow with a sufficient flow rate is generated in a wide range of the internal space 21s, and the suction device 22, the scattered objects S can be effectively sucked.
  • the operator changes the irradiation position of the laser beam L on the surface to be treated 5 by moving the exit window 35b of the laser irradiation head 32 along the outer surface of the main panel 11, for example, and collects the laser beam L.
  • the covering material can be removed from almost the entire surface of the surface 5 to be processed inside the case 21. Since the main panel 11 has a relatively large area, a wide range of coverings can be removed. Since almost the entire surface to be processed 5 inside the collection case 21 can be visually recognized from the outside of the collection case 21, work efficiency is also improved.
  • a case removal step is performed to remove the recovery case 21 from the processing target surface 5. Specifically, while the operator is supporting the collection case 21, suction of the air inside the collection case 21 by the suction device 22 is stopped. Then, as air flows in from the vent 25, the pressure in the internal space 21s increases, and the suction force P weakens. The operator pulls the collection case 21 away from the surface 5 to be processed. Thereafter, a case installation step is performed so as to cover another area in the planned construction area as the surface to be treated 5, and a surface treatment step is performed after the case installation step. At the construction site, a case installation step, a surface treatment step, and a case removal step are repeatedly performed in this order. Note that the laser treatment method can also be used for surface treatments other than laser cleaning (for example, laser welding, etc.).
  • the laser processing recovery device 20 also removes coatings (paint, rust, asbestos, salt, etc.) covering the surface of a member (equipment or device parts, etc.) 6 that is large enough to be accommodated in the recovery case 21. It can also be used for In this case, as shown in FIG. 6, the collection case 21 is installed to cover the member 6 so that the opening 13 side is on the lower side. In this case, the closing surface that closes the opening 13 is the installation surface (workbench, ground, etc.) 7 on which the member 6 is installed. In this state, the laser beam L emitted from the emission window 35b of the laser irradiation head 32 passes through the main panel 11 and is irradiated onto the processing target surface 5.
  • coatings paint, rust, asbestos, salt, etc.
  • the side surface of the recovery case 21 is also constituted by the transparent panel 12, the laser beam L can be irradiated onto the surface 5 to be processed through the side panel 12. Therefore, when there is a protrusion such as a bolt on the processing target surface 5 in the recovery case 21, the laser beam L can be irradiated onto the side surface of the protrusion to easily remove the coating on the side surface.
  • the laser irradiation head 32 since the laser irradiation head 32 is used separately from the collection case 21, the surface of the processing target surface 5 can be moved closer or further away from the processing target surface 5.
  • the focus of the laser beam L can be easily adjusted. For example, when there is a protrusion such as a bolt on the surface 5 to be processed in the recovery case 21, the focus of the laser beam L can be easily adjusted to the surface of the protrusion. Therefore, cleaning quality can be improved.
  • the flying object S is sucked by the suction device 22, there is a risk that the flying object S may adhere to the transparent panels 11 and 12, but since the transparent panels 11 and 12 have a large area, Even if the scattered objects S adhere to and accumulate on the panels 11 and 12, the transmittance of the laser beam L in the transparent panels 11 and 12 is unlikely to decrease. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the intensity of the laser beam L reaching the processing target surface 5 due to the accumulation of the scattered objects S.
  • the collection case 21 since the collection case 21 has the vent 25, the pressure inside the collection case 21 decreases when the air inside the collection case 21 whose internal space 21s is in a sealed state is sucked. You can avoid doing too much. Thereby, it is possible to prevent the transparent panels 11 and 12 (mainly the main panel 11) from being significantly bent inward, or from being damaged by this bending. Further, since the recovery case 21 has the vent 25, the recovery case 21 can be easily removed during the case removal step.
  • a high-strength material can be used for the transparent panels 11 and 12 in order to suppress the above-mentioned damage.
  • the main panel 11 may be made of a material with higher strength than the side panel 12.
  • a support member (beam member) may be provided that is fixed at both ends to the frame 14 and crosses the main panel 11. The support member is provided so as to come into contact with the inner surface of the main panel 11.
  • a transparent material may be used for the support member so that the operator can easily see the surface 5 to be processed.
  • the transparent panels 11 and 12 can be made of a material that has high laser light transmittance and high heat resistance.
  • the transparent panels 11 and 12 are designed for collection so that they can be replaced when they deteriorate due to the above-mentioned bending or temperature rise, or when the transmittance of the laser beam L decreases due to the accumulation of scattered objects S.
  • the case 21 is provided with a panel attachment part 16 that can be switched between a first state in which the transparent panels 11 and 12 can be attached and removed and a second state in which the transparent panels 11 and 12 are held by rotating or sliding. Good too.
  • the panel mounting portion 16 shown in FIG. 7 is provided for the main panel 11. As shown in FIG.
  • the panel mounting portion 16 is constituted by a plurality of fasteners 17 rotatably provided on a main surface side claim 14b surrounding the main panel 11 of the frame 14. As shown in FIG.
  • the plurality of fasteners 17 are arranged at intervals in the circumferential direction of the main surface side claim 14b.
  • Each fastener 17 is a small plate-like piece, and is rotatably attached to the main surface side claim 14b by a pin 18 (see FIG. 7(b)).
  • a mounting surface 14c for the main panel 11 is formed by recessing the inner peripheral side.
  • the fastener 17 is rotated so that the fastener 17 is in the second state (the state shown in the right diagram of FIG. 7(c)) in which the fastener 17 overlaps the main panel 11. Thereby, the main panel 11 is held by each fastener 17.
  • an elastic member 19 made of rubber or the like may be provided on the mounting surface 14c, as shown in FIG. 7(b).
  • the transparent panels 11 and 12 may be detachably attached using fasteners such as screws.
  • the collection case 21 is equipped with a suction device 22 that generates the suction force P as a component for fixing the collection case 21 to the closing surface that closes the opening 13.
  • the second fixing part generates suction force using a different method.
  • the second fixing portion is, for example, a magnet 26 provided on the edge 13e of the opening 13 (opening side frame 14a).
  • the magnet 26 may be rod-shaped, for example.
  • the magnets 26 are provided along each side of the opening side frame 14a. In this case, in FIG. 8, the magnet 26 is arranged outside the seal member 15 on the lower surface of the opening side frame 14a, but the magnet 26 may be arranged inside the seal member 15. Alternatively, a rubber magnet may be used for the seal member 15 so that the seal member 15 functions as the magnet 26.
  • the recovery device 20 for laser processing is configured to be able to fix the recovery case 21 to the vertical wall surface only by the above-mentioned adsorption force P, and is supplemented with a magnet. 26 are provided.
  • the collection case 21 can also be fixed to a vertical magnetic wall using only the magnetic force of all the magnets 26 to prevent the collection case 21 from falling. Therefore, when the suction device 22 is stopped due to power outage, failure, etc., the collection case 21 can be prevented from falling.
  • an electromagnet may be used as the magnet 26. In this case, power may be supplied to the electromagnet from a power source separate from the suction device 22. Further, a suction cup, a vacuum pad (suction pad), or the like may be used as the second fixing part.
  • the adsorption force P of the first fixing part and the adsorption force of the second fixation part magnetic force of the magnet 26, adsorption force of a suction cup or vacuum pad, etc.
  • the force to fix the recovery case 21 to the vertical wall is secured by both the adsorption force P of the first fixing part and the adsorption force of the second fixing part. You can also do this.
  • the recovery case 21 is connected to a gas supply device 40 that supplies gas G (carbon dioxide, nitrogen, etc.) such as cooling gas, nonflammable gas, or inert gas. It has a connected gas introduction part 27 and a gas discharge port 28 that discharges the gas G supplied from the gas introduction part 27 toward the processing target surface 5 .
  • the gas discharge port 28 is constituted by a nozzle. Note that in this modification, the vent 25 may be omitted.
  • the opening side frame 14a is formed into a tubular shape so that the inside thereof becomes a flow path 29 for the gas G.
  • a gas introduction section 27 is provided on the outer surface of the opening side frame 14a.
  • a gas discharge port 28 is provided on the inner surface of the opening side frame 14a.
  • a plurality of gas discharge ports 28 are provided to the open side frame 14a.
  • the gas discharge ports 28 may be provided on each side of the open side frame 14a, or the gas discharge ports 28 may be provided only on some sides.
  • the gas supply device 40 is operated during the surface treatment step, and the gas G is supplied from the gas supply device 40 to the gas introduction section 27.
  • the gas G supplied to the gas introduction section 27 flows through the flow path 29 in the opening side frame 14a, is discharged from each gas discharge port 28, and is supplied to the processing target surface 5 ( (See FIG. 9(b)).
  • the laser processing system 10 further includes a liquid ejecting device 50 that ejects a liquid for wetting the surface 5 to be processed.
  • the liquid ejection device 50 includes a liquid ejection port 51 provided in the recovery case 21, and a liquid supply device 52 that supplies liquid (water, aqueous solution, etc.) to the liquid ejection port 51.
  • the liquid discharge port 51 is constituted by a spray nozzle, and liquid is sprayed from the liquid discharge port 51.
  • the liquid discharge port 51 is connected to a liquid supply device 52 via a pipe 53.
  • the gas discharge port 28 in the second modification may also be used as a liquid discharge port, and the liquid discharge port 51 in this modification may also be used as a discharge port for cooling gas, nonflammable gas, or inert gas. good.
  • the inventor of the present application found that the case where the surface to be treated 5 (the surface of a coating such as paint film, rust, asbestos, or salt) is wetted before laser cleaning is better than the case where the surface to be treated 5 is not wetted.
  • the base material becomes cleaner after laser cleaning.
  • the inventor of the present application has investigated the case where the treatment target surface 5 covered with rust is wetted with liquid (Case 1) and the case where it is not wetted with liquid (Case 2), as shown in the rightmost test piece in FIG. 11(a). A comparative test was conducted. Water was used as the liquid in the comparative test. In FIG.
  • FIG. 11(a) is an enlarged photograph of the test piece of Case 1.
  • FIG. 11(c) is an enlarged photograph of the test piece of case 2.
  • the former substrate was clearly cleaner, and the latter substrate had more noticeable scratches.
  • the inventor of the present application has obtained similar results using aqueous solutions other than water.
  • a liquid spraying step is performed in which the surface of the processing target surface 5 in the collection case 21 is wetted by spraying the liquid from the liquid discharge port 51.
  • the liquid spraying step may be performed using a liquid ejection device 50 that is separate from the recovery case 21 without providing the liquid ejection port 51 of the liquid ejection device 50 in the recovery case 21. In this case, the liquid spraying step is performed before the case installation step.
  • the recovery case 21 has an L-shape when viewed from above, as shown in FIG. 12(a).
  • the recovery case 21 is used when the surface 5 to be processed is a joint or a prism where two wall surfaces intersect at a predetermined angle (such as 90 degrees).
  • illustration of the intake hose 23 is omitted in FIG. 12.
  • the recovery case 21 includes a first case part 21a in which the opening 13 is closed by the processing target surface 5 on one wall, and a second case part 21b in which the opening 13 is closed by the processing target surface 5 on the other wall. and a connecting portion 21c that connects the first case portion 21a and the second case portion 21b.
  • the opening 13 is provided inside the L-shape in FIG. 12(a), the opening 13 may be provided outside the L-shape as shown in FIG. 12(b).
  • the collection case 21 can be arbitrarily deformed according to the shape of the surface 5 to be processed. may be configured.
  • the present invention is applicable to a laser treatment recovery device used for surface treatment with laser light.

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Abstract

レーザー光による表面処理の際に発生する飛散物に対する対策によってレーザー照射部の構成が複雑化することを抑制するために、レーザー処理用回収装置２０は、処理対象面５にレーザー光Ｌを照射するためのレーザー照射部３２とは別体に形成され、陸上での表面処理の際に処理対象面５とレーザー照射部３２とを区画するケースであって、片側に開口部１３が形成されて開口部１３に対面するように透明パネル１１，１２が設けられており、開口部１３を塞ぎ、且つ、処理対象面５を被覆する設置状態では、レーザー照射部３２から透明パネル１１，１２を通じて処理対象面５にレーザー光Ｌを照射する表面処理が可能な状態になる回収用ケース２１と、設置状態の回収用ケース２１内の空気を吸引することによって、表面処理の際に発生する飛散物を吸引する吸引装置２２とを備えている。

Description

レーザー処理用回収装置、レーザー処理システム、及び、レーザー処理方法
　本発明は、レーザー光による表面処理に使用されるレーザー処理用回収装置等に関する。
　橋梁やタンクなどの構造物の中には、鋼材などの母材の表面が塗膜によって覆われているものがある。この種の構造物では、定期的に塗膜の塗り替えが必要となる。塗膜の塗り替えにあたっては、既存の塗膜の除去が必要となる。塗膜の除去方法としては、有機溶剤や酸などの薬品による洗浄、水などを用いた高圧洗浄、又は、サンドブラストによる表面処理工法などが広く用いられてきた。しかし、近年は環境規制が厳しく、これらの方法では環境規制をクリアすること等が難しい。そのような中で、新たな塗膜の除去方法として、レーザークリーニングが注目されている。
　特許文献１には、レーザー塗膜除去装置が記載されている。このレーザー塗膜除去装置のレーザーヘッドは、レーザー光の照射点を走査する光学系と、構造物の表面から生じる飛散物から光学系を防護する遮蔽部材と、構造物の表面に当接可能に構成されたアタッチメント等を備えている。レーザーヘッドには吸引手段が設けられている。レーザー光の照射による飛散物は、吸引手段の吸引口を介して回収されるが、飛散物の一部は光学系の方向に引きつけられる。このレーザーヘッドでは、遮蔽部材によって、光学系が飛散物から防護されるようにしている。
特許第５５７４３５４号公報
　ところで、従来の装置では、レーザー光による表面処理（レーザークリーニングなど）の際に発生する飛散物が、レーザー照射部の光学系に付着することを防ぐための対策として、遮蔽部材が設けられている。しかし、遮蔽部材を設ける分だけレーザー照射部の構成が複雑化する。
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、レーザー光による表面処理の際に発生する飛散物に対する対策によってレーザー照射部の構成が複雑化することを抑制することを目的とする。
　上述の課題を解決するべく、第１の発明は、レーザー光による表面処理の際に発生する飛散物を回収する、レーザー処理用回収装置であって、処理対象面にレーザー光を照射するためのレーザー照射部とは別体に形成され、陸上での表面処理の際に処理対象面とレーザー照射部とを区画するケースであって、片側に開口部が形成されて開口部に対面するように透明パネルが設けられており、開口部を塞ぎ、且つ、処理対象面を被覆する設置状態では、レーザー照射部から透明パネルを通じて処理対象面にレーザー光を照射する表面処理が可能な状態になる回収用ケースと、設置状態の回収用ケース内の空気を吸引することによって、表面処理の際に発生する飛散物を吸引すると共に、開口部を塞ぐ閉塞面に対し回収用ケースを吸着させる吸引装置とを備えている、レーザー処理用回収装置である。
 
　第２の発明は、第１の発明において、処理対象面は、壁面であり、回収用ケースは、処理対象面によって開口部を塞いだ設置状態において、内部空間が密閉状態となり、吸引装置によって設置状態の回収用ケース内の空気を吸引すると、処理対象面に対して回収用ケースを吸着させる吸着力のみによって、回収用ケースが落下することなく、処理対象面に対し回収用ケースが固定される。
　第３の発明は、第２の発明において、回収用ケースは、吸着力を補助するために開口部の縁部に設けられた磁石を有する。
　第４の発明は、第１の発明において、回収用ケースは、表面処理の際に外部から内部空間に空気を導入するための通気口を有する。
　第５の発明は、第１の発明において、回収用ケースは、扁平な箱状に形成され、開口部に対面する主面に加えて、主面の周囲から開口部側に延びる側面にも、透明パネルが設けられている。
　第６の発明は、第１の発明において、回収用ケースは、ガス供給装置に接続されるガス導入部と、ガス供給装置からガス導入部に供給されるガスを処理対象面に向けて吐出するガス吐出口とを有する。
　第７の発明は、第１乃至第６の何れか１つの発明のレーザー処理用回収装置と、レーザー照射部と、レーザー照射部に向けてレーザー光を発振するレーザー発振器とを有するレーザー照射装置とを備えている、レーザー処理システムである。
　第８の発明は、第７の発明において、表面処理として被覆物の除去を行う前に、処理対象面を濡らすための液体を吐出する液体吐出装置をさらに備えている。
　第９の発明は、レーザー光により表面処理を行うレーザー処理方法であって、処理対象面にレーザー光を照射するためのレーザー照射部とは別体に形成され、片側に開口部が形成されて開口部に対面するように透明パネルが設けられた回収用ケースを設置するステップであって、陸上での表面処理を行うにあたって、開口部を塞ぎ、且つ、処理対象面を被覆する状態で回収用ケースを設置することで、回収用ケースによって処理対象面とレーザー照射部とが区画され、レーザー照射部から透明パネルを通じて処理対象面にレーザー光を照射する表面処理が可能な状態にするケース設置ステップと、ケース設置ステップ後に、表面処理を行うと共に、吸引装置によって回収用ケース内の飛散物を吸引する、表面処理ステップとを行う、レーザー処理方法である。
　第１の発明では、開口部を塞ぎ、且つ、処理対象面を被覆する設置状態において、回収用ケースとは別体のレーザー照射部から透明パネルを通じて処理対象面にレーザー光を照射する表面処理が可能な状態になる。また、設置状態の回収用ケース内の空気を吸引装置によって吸引することによって、表面処理の際に発生する飛散物が吸引される。そのため、回収用ケースの外部のレーザー照射部には、飛散物がほとんど到達しない。従って、飛散物に対する対策によってレーザー照射部の構成が複雑化することを抑制することができる。
　第９の発明では、ケース設置ステップを実施して、開口部を塞ぎ、且つ、処理対象面を被覆する状態で回収用ケースを設置することで、回収用ケースによって処理対象面とレーザー照射部とが区画され、回収用ケースとは別体のレーザー照射部から透明パネルを通じて処理対象面にレーザー光を照射する表面処理が可能な状態にする。そして、ケース設置ステップ後の表面処理ステップにおいて、レーザー光による表面処理を行うと共に、吸引装置によって回収用ケース内の飛散物を吸引する。そのため、回収用ケースの外部のレーザー照射部には、飛散物がほとんど到達しない。従って、飛散物に対する対策によってレーザー照射部の構成が複雑化することを抑制することができる。
図１は、実施形態に係るレーザー処理システムの概略構成図である。 図２は、実施形態に係るレーザー処理システムの回収用ケースの斜視図である。 図３（ａ）は、実施形態に係るレーザー処理システムの回収用ケースの上面図（図２の状態の上面図）であり、図３（ｂ）は、回収用ケースの底面図である。 図４（ａ）は、図３（ａ）の回収用ケースのＡ－Ａ断面図であり、図４（ｂ）は、図３（ａ）の回収用ケースのＢ－Ｂ断面図である。 図５（ａ）は、実施形態に係るレーザー処理方法のケース設置ステップの様子を表す図であり、図５（ｂ）は、表面処理ステップの様子を表す図である。 図６は、回収用ケース２１に収容された部材の表面に対して表面処理（レーザークリーニング）を行う様子の図である。 図７（ａ）は、実施形態に係るレーザー処理システムの回収用ケースについて、パネル取付部を設けた場合の上面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）の回収用ケースのＣ－Ｃ断面図であり、図７（ｃ）は、パネルパネル取付部について、第１状態と第２状態の切り替えを説明するための拡大図である。 図８（ａ）は、実施形態の第１変形例に係るレーザー処理システムの回収用ケースの底面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）の回収用ケースのＤ－Ｄ断面図である。 図９（ａ）は、実施形態の第２変形例に係るレーザー処理システムの回収用ケース等の概略構成図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）の回収用ケースを用いた表面処理ステップの様子を表す図である。 図１０は、実施形態の第３変形例に係るレーザー処理システムの回収用ケースを側方から見た図であって、液体噴霧ステップの様子を表す図である。 図１１は、レーザークリーニング前に処理対象面を濡らすことで、レーザークリーニング後の母材の素地がきれいになることを確認した時の写真である。 図１２は、実施形態の第４変形例に係るレーザー処理システムの回収用ケースが壁面に設置された状態を上から見た図である。
　以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の一例であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
［レーザー処理システムの構成］
　本実施形態は、構造物などにおける母材の表面の被覆物（塗膜、錆、アスベスト又は塩分など）を除去するレーザークリーニング（レーザー光による表面処理）に使用するレーザー処理システム１０である。レーザー処理システム１０は、図１に示すように、レーザー処理用回収装置２０と、レーザー照射装置３０とを備えている。レーザー処理用回収装置２０は、橋梁、タンク、高架線路・道路、又は、機械設備などの構造物の処理対象面５を覆うように設置される回収用ケース２１を備え、レーザー照射装置３０は、回収用ケース２１とは別体のレーザー照射ヘッド３２を備えている。レーザー処理システム１０では、処理対象面５を被覆する回収用ケース２１の外部で、作業者又はマニピュレーターによってレーザー照射ヘッド３２を自由に動かすことができ、レーザー照射ヘッド３２からのレーザー光Ｌが、回収用ケース２１の透明パネル１１，１２を通じて、処理対象面５に照射される。なお、レーザー処理システム１０は、レーザークリーニング以外の、レーザー光による表面処理（例えばレーザー溶接など）に使用することもできる。以下、レーザー処理システム１０について詳細に説明を行う。
＜レーザー処理用回収装置の構成＞
　レーザー処理用回収装置２０は、図１に示すように、片側に開口部１３が形成されて開口部１３に対面するように透明パネル１１，１２が設けられた回収用ケース２１と、吸引用ホース２３を介して回収用ケース２１に接続される吸引装置２２とを備えている。吸引装置２２は、発電機などの電源（図示省略）からの電力供給を受けて作動する。吸引装置２２には、真空ポンプを用いることができる。
　回収用ケース２１は、処理対象面５にレーザー光を照射するためのレーザー照射ヘッド（レーザー照射部）３２とは別体に形成され、陸上でのレーザークリーニングの際に処理対象面５とレーザー照射ヘッド３２とを区画するケースである。回収用ケース２１は、図２－図４に示すように、片側に開口部１３を有する略直方体状に形成されている。回収用ケース２１では、開口部１３側以外の５面が透明パネル１１，１２により構成されている。回収用ケース２１は、開口部１３に対面する主面に設けられた主パネル１１と、主面の周囲から開口部１３側に延びる４つの側面に設けられた側面パネル１２とを有する。以下では、図２に示す回収用ケース２１の設置状態を基準にして、主パネル１１側を「上面側」と言い、開口部１３側を「底面側」と言う場合がある。
　回収用ケース２１のより具体的な形状について、回収用ケース２１は、扁平に形成されている。各側面パネル１２は、主面の４辺の各々から略垂直に延びている。各側面パネル１２の高さは、主パネル１１の何れの辺よりも短く、５つの透明パネル１１，１２では主パネル１１の面積が最も大きい。回収用ケース２１の主面の寸法について、各辺の長さは、２５ｃｍ以上１００ｃｍ以下（好ましくは５０ｃｍ以下）にすることができる。また、回収用ケース２１の主面の形状は、正方形にしてもよいし、長方形にしてもよく、また四角形以外でもよい。
　回収用ケース２１では、略直方体をなすフレーム１４の矩形部分に各透明パネル１１，１２が取り付けられている。回収用ケース２１では、開口部１３の縁部１３ｅを構成する開口側フレーム１４ａに、柔軟性を有するシール部材１５が設けられている。シール部材１５は、開口側フレーム１４ａの全周に亘って設けられている。シール部材１５の材料には、ゴムなどを用いることができる。
　回収用ケース２１は、吸引用ホース２３が接続される排気口２４を有する。本実施形態では、回収用ケース２１における１つの側面パネル１２に、排気口２４が形成されている。なお、排気口２４は、主パネル１１に配置してもよい。
　回収用ケース２１は、レーザークリーニングの際に外部から内部空間２１ｓに空気を導入するための通気口２５を有する。本実施形態では、排気口２４が設けられた側面パネル１２に対向する側面パネル１２に、複数の通気口２５が設けられている。複数の通気口２５は、側面パネル１２の長手方向に、間隔を空けて配置されている。各通気口２５は、排気口２４に比べて小さい小孔である。各通気口２５には配管は接続されておらず、各通気口２５を通じ透明パネル１１，１２の外面近傍の空気が導入される。なお、複数の通気口２５は、複数の側面パネル１２に分けて配置してもよい。また、通気口２５は、主パネル１１に配置してもよいし、シール部材１５を部分的に省略して形成した隙間が通気口２５になるようにしてもよい。
　回収用ケース２１は、開口部１３を塞ぎ、且つ、処理対象面５を被覆する設置状態で、レーザー照射ヘッド３２から透明パネル１１，１２を通じて処理対象面５にレーザー光を照射する表面処理が可能な状態になる。例えば略平坦な壁面を処理対象面５とする場合、開口部１３を塞ぐ閉塞面は、処理対象面５となる。回収用ケース２１の設置の際、開口部１３の縁部１３ｅを処理対象面５に当てて、シール部材１５の全周を処理対象面５に密着させることで、回収用ケース２１の内部空間２１ｓが密閉状態になる。なお、本明細書において「密閉状態」とは、小孔の各通気口２５を通じて回収用ケース２１の内外で、少しの空気流通が生じる状態を含む。
　吸引装置２２は、処理対象面５に回収用ケース２１を設置及び固定する際に、回収用ケース２１の内部空間２１ｓを略真空状態にするために使用される。また、吸引装置２２は、レーザークリーニングの際に回収用ケース２１内の飛散物Ｓを吸引するためにも使用される。
　例えば、処理対象面５が上下に延びる壁面（例えば鉛直面）の場合、処理対象面５に回収用ケース２１を設置する際に、回収用ケース２１が重力によって落下することなく、開口部１３を塞ぐ処理対象面５に対し回収用ケース２１が固定されるように、吸引装置２２は、内部空間２１ｓが密閉状態となるように開口部１３の縁部１３ｅを処理対象面５に当てた設置状態の回収用ケース２１内の空気を吸引する。これによって、処理対象面５に回収用ケース２１を吸着させる吸着力Ｐを発生させる。すなわち、吸引装置２２によって回収用ケース２１内の空気を吸引すると、回収用ケース２１の内部空間２１ｓの圧力が低下し、回収用ケース２１の内部空間２１ｓは略真空状態になり、これにより回収用ケース２１が重力によって落下しないだけの吸着力Ｐが得られる。レーザー処理用回収装置２０は、この吸着力Ｐのみによって、鉛直の壁面に対し回収用ケース２１を固定可能に構成されている。
　なお、本実施形態に係るレーザー処理用回収装置２０は、壁面だけでなく、底面又は斜面を処理対象面５とする場合にも使用される（図６参照）。この場合も、吸引装置２２による回収用ケース２１内の空気の吸引によって、処理対象面５に回収用ケース２１を吸着させる吸着力Ｐを発生させて、処理対象面５に対し回収用ケース２１が固定される。
＜レーザー照射装置の構成＞
　レーザー照射装置３０は、図１に示すように、レーザー光を発振するレーザー発振器３１と、レーザー発振器３１から発振されるレーザー光Ｌを照射するためのレーザー照射ヘッド３２とを備えている。レーザー照射装置３０は、発電機などの電源（図示省略）からの電力供給を受けて作動する。レーザー発振器３１は、所定のパルス幅でレーザー光を発振するパルス発振を行うタイプの発振器である。レーザー発振器３１は、レーザー伝送用のファイバーケーブルなどの伝送ライン３３を介して、レーザー照射ヘッド３２に接続されている。
　レーザー照射ヘッド３２は、伝送ライン３３が接続される接続口３５ａと、伝送ライン３３を介してレーザー発振器３１から供給されるレーザー光Ｌが出射される出射窓（例えばレンズ）３５ｂとが設けられたケーシング３５を備えている。ケーシング３５には、レーザー光Ｌを走査するための走査光学系、及び、処理対象面５においてレーザー光Ｌを集光させるための集光光学系などが内蔵されている（図示省略）。また、ケーシング３５の外面には、作業者が把持する取っ手３６と、操作用のスイッチ（図示省略）などが設けられている。
［レーザー処理システムの使用方法］
　続いて、レーザー処理システム１０を用いて、処理対象面５の被覆物（塗膜、錆、アスベスト又は塩分など）を除去するレーザークリーニング方法（レーザー光により表面処理を行うレーザー処理方法）について説明を行う。なお、被覆物の除去を行う施工予定領域は、磁性体となる金属面である。
　レーザー処理システム１０は、例えば車両によって運搬されて、施工現場に搬入される。そして、まず、陸上でのレーザークリーニングを行うにあたって、開口部１３を塞ぎ、且つ、施工予定領域のうち処理対象面５を被覆する状態で回収用ケース２１を設置するケース設置ステップを行う。なお、ケース設置ステップを行う前又は途中に、吸引装置２２から延びる吸引用ホース２３が、回収用ケース２１の排気口２４に接続される。
　ケース設置ステップでは、作業者が、回収用ケース２１を持ち上げて開口部１３側を処理対象面（壁面など）５に向け、図５（ａ）に示すように、処理対象面５によって開口部１３が塞がれるように処理対象面５に開口部１３の縁部１３ｅを押し当てる。この押し当てによって、回収用ケース２１の内部空間２１ｓは密閉状態になる。そして、この状態で、吸引装置２２の運転を開始させて、回収用ケース２１内の空気を吸引する。そうすると、この吸引により得られる吸着力Ｐによって、シール部材１５の全周が処理対象面５に密着する。吸着力Ｐは、回収用ケース２１を重力によって落下させない保持力となり、処理対象面５に対し回収用ケース２１が固定される。この状態では、作業者が回収用ケース２１から手を放しても、回収用ケース２１の位置は地面の上方に保持される。これによりケース設置ステップは完了する。ケース設置ステップが完了すると、回収用ケース２１によって処理対象面５とレーザー照射ヘッド３２とが区画され、レーザー照射ヘッド３２から透明パネル１１，１２を通じて処理対象面５にレーザー光を照射可能な状態になる。
　次に、処理対象面５にレーザー光Ｌを照射して被覆物を除去する表面処理ステップを行う。表面処理ステップでは、レーザー照射装置３０に加えて、ケース設置ステップでの運転開始から停止させることなく吸引装置２２の運転も行う。表面処理ステップでは、レーザー照射ヘッド３２から透明パネル１１，１２を通じて処理対象面５にレーザー光Ｌを照射すると共に、吸引装置２２によって回収用ケース２１内の飛散物Ｓを吸引する。なお、表面処理ステップも上述の吸着力Ｐは作用しているが、図５（ｂ）では記載を省略している。
　具体的に、表面処理ステップでは、作業者が、主パネル１１などの透明パネル１１，１２を介してレーザー照射ヘッド３２の出射窓３５ｂを処理対象面５に向けた状態で、レーザー照射装置３０の運転を開始させる。そうすると、図５（ｂ）に示すように、レーザー照射ヘッド３２の出射窓３５ｂから出射されたレーザー光Ｌが、透明パネル１１，１２を通って処理対象面５に照射される。なお、レーザー照射ヘッド３２では、例えば、処理対象面５においてレーザー光Ｌが線状に走査されるように走査光学系が動作する。レーザー光Ｌの走査速度は高速である。そのため、出射窓３５ｂから出射されるレーザー光Ｌは、シート状のレーザー光Ｌとして視認される。処理対象面５では、レーザー光Ｌによって被覆物が除去される。
　この被覆物の除去に伴い、ヒュームなどの飛散物Ｓが発生する。表面処理ステップでは、吸引装置２２の運転を行うため、飛散物Ｓは、吸引装置２２によって排気口２４から吸引される。この時、通気口２５を通って外部の空気が回収用ケース２１内に導入される。そのため、回収用ケース２１内では排気口２４に向かう気流が増え、吸引装置２２によって飛散物Ｓを効果的に吸引することができる。特に、本実施形態では、排気口２４を有する側面パネル１２と、通気口２５を有する側面パネル１２とが互いに対向しているため、内部空間２１ｓの広範囲で十分な流速の気流が生じ、吸引装置２２によって飛散物Ｓを効果的に吸引することができる。
　なお、表面処理ステップでは、作業者が、例えば主パネル１１の外面に沿ってレーザー照射ヘッド３２の出射窓３５ｂを動かすことによって、処理対象面５におけるレーザー光Ｌの照射位置を変更させて、回収用ケース２１内の処理対象面５のほぼ全面の被覆物を除去することができる。主パネル１１は比較的大面積であるため、広範囲の被覆物を除去することができる。回収用ケース２１の外部からは、回収用ケース２１内の処理対象面５のほぼ全面を視認できるため、作業性も良好となる。
　回収用ケース２１内の被覆物の除去が完了すると、処理対象面５から回収用ケース２１を取り外すケース取外しステップを行う。具体的に、作業者が回収用ケース２１を支持した状態で、吸引装置２２による回収用ケース２１内の空気の吸引が停止される。そうすると、通気口２５からの空気の流入に伴って、内部空間２１ｓの圧力が上昇し、吸着力Ｐが弱まる。作業者は、処理対象面５から回収用ケース２１を引き離す。その後、施工予定領域における別の領域を処理対象面５として覆うようにケース設置ステップを行い、ケース設置ステップ後に表面処理ステップを行う。施工現場では、ケース設置ステップ、表面処理ステップ、及び、ケース取外しステップがこの順番で繰り返し行われる。なお、レーザー処理方法は、レーザークリーニング以外の表面処理（例えばレーザー溶接など）に使用することもできる。
　また、レーザー処理用回収装置２０は、回収用ケース２１に収容可能な大きさの部材（機器又は装置の部品など）６の表面を覆う被覆物（塗膜、錆、アスベスト又は塩分など）の除去に使用することもできる。この場合、図６に示すように、回収用ケース２１が、部材６を覆って、開口部１３側が下側となるように設置される。この場合、開口部１３を塞ぐ閉塞面は、部材６が設置される設置面（作業台又は地面など）７となる。この状態で、レーザー照射ヘッド３２の出射窓３５ｂから出射されたレーザー光Ｌが、主パネル１１を通って処理対象面５に照射される。
［実施形態の効果等］
　本実施形態では、開口部１３を塞ぎ、且つ、処理対象面５を被覆する設置状態において、回収用ケース２１とは別体のレーザー照射ヘッド３２から透明パネル１１，１２を通じて処理対象面５にレーザー光Ｌを照射する表面処理が可能な状態になる。また、設置状態の回収用ケース２１内の空気を吸引装置２２によって吸引することによって、処理対象面５にレーザー光を照射するレーザークリーニングの際に発生する飛散物Ｓが吸引される。そのため、回収用ケース２１の外部のレーザー照射ヘッド３２には、飛散物Ｓがほとんど到達しない。従って、飛散物Ｓに対する対策によってレーザー照射ヘッド３２の構成が複雑化することを抑制することができる。
　また、本実施形態では、回収用ケース２１の側面も透明パネル１２により構成されているため、側面パネル１２を通して処理対象面５にレーザー光Ｌを照射することができる。そのため、回収用ケース２１内の処理対象面５にボルトなどの突起物がある場合に、突起物の側面にレーザー光Ｌを照射して、その側面の被覆物を容易に除去することができる。
　また、本実施形態では、回収用ケース２１とは別体のレーザー照射ヘッド３２を使用するため、処理対象面５に対しレーザー照射ヘッド３２を近づけたり遠ざけたりすることで、処理対象面５の表面にレーザー光Ｌの焦点を容易に調節することができる。例えば、回収用ケース２１内の処理対象面５にボルトなどの突起物がある場合に、レーザー光Ｌの焦点を突起物の表面に容易に合わせることができる。そのため、クリーニング品質を向上させることができる。
　また、本実施形態では、吸引装置２２によって飛散物Ｓを吸引しているものの飛散物Ｓが透明パネル１１，１２に付着する虞があるが、透明パネル１１，１２は大面積であるため、透明パネル１１，１２に飛散物Ｓが付着及び堆積しても、透明パネル１１，１２におけるレーザー光Ｌの透過率が低下しにくい。そのため、飛散物Ｓの堆積によって処理対象面５に到達するレーザー光Ｌの強度低下を抑制することができる。
　また、本実施形態では、回収用ケース２１が通気口２５を有するため、内部空間２１ｓが密閉状態となった回収用ケース２１内の空気を吸引する際に、回収用ケース２１内の圧力が低下しすぎることを回避することができる。これにより、透明パネル１１，１２（主に主パネル１１）が内側に大きく撓むこと、或いは、この撓みによって透明パネル１１，１２が破損することを抑制することができる。また、回収用ケース２１が通気口２５を有することで、ケース取外しステップの際に回収用ケース２１の取り外しも容易になる。
　なお、透明パネル１１，１２には、上述の破損を抑制するために、高強度な材料を使用することができる。また、側面パネル１２に比べて主パネル１１の方が高強度の材料を採用してもよい。また、主パネル１１の内側への撓みを抑制するために、フレーム１４に両端が固定されて主パネル１１を横断する支持部材（梁部材）を設けてもよい。支持部材は、主パネル１１の内面に当接するように設ける。この場合、作業者が処理対象面５を視認しやすいように、支持部材に透明な材料を使用してもよい。
　また、レーザー照射ヘッド３２が出射するレーザー光Ｌは高強度であるため、レーザー光Ｌが透明パネル１１，１２を透過することで、透明パネル１１，１２の温度が上昇する。そのため、透明パネル１１，１２には、レーザー光の透過率が高く、耐熱性が高い材料を使用することができる。
　また、透明パネル１１，１２は、上述の撓みや温度上昇により劣化したり、また飛散物Ｓの堆積によってレーザー光Ｌの透過率が低下したりする場合に交換することができるように、回収用ケース２１に、透明パネル１１，１２を取り付け及び取り外しが可能な第１状態と、透明パネル１１，１２を保持する第２状態とを、回転又はスライドなどにより切り替え可能なパネル取付部１６を設けてもよい。図７に示すパネル取付部１６は、主パネル１１用に設けられている。パネル取付部１６は、フレーム１４のうち主パネル１１を囲う主面側クレーム１４ｂに回転自在に設けられた複数の留め具１７により構成されている。複数の留め具１７は、図７（ａ）に示すように、主面側クレーム１４ｂの周方向に間隔を空けて配置されている。各留め具１７は、小さな板状片であり、ピン１８により回転自在に主面側クレーム１４ｂに取り付けられている（図７（ｂ）参照）。主面側クレーム１４ｂでは、内周側を凹ませることで、主パネル１１の載置面１４ｃが形成されている。主パネル１１を交換する際は、主パネル１１に留め具１７が重ならない第１状態（図７（ｃ）の左図の状態）になるように留め具１７を回転させる。これにより、使用済みの主パネル１１を取り外して、新しい主パネル１１を載置面１４ｃに載置する。そして、主パネル１１に留め具１７が重なる第２状態（図７（ｃ）の右図の状態）になるように留め具１７を回転させる。これにより、主パネル１１は各留め具１７により保持される。なお、載置面１４ｃには、図７（ｂ）に示すように、ゴムなどの弾性部材１９を設けてもよい。また、回収用ケース２１では、ネジなどの締結具によって透明パネル１１，１２を着脱自在に取り付けてもよい。
［実施形態の第１変形例］
　本変形例では、図８に示すように、回収用ケース２１が、開口部１３を塞ぐ閉塞面に対し回収用ケース２１を固定するための構成要素として、上記吸着力Ｐを発生させる吸引装置２２による回収用ケース２１内の空気の吸引について第１固定部とした場合に、別の方法により吸着力を発生させる第２固定部を備えている。第２固定部は、例えば、開口部１３の縁部１３ｅ（開口側フレーム１４ａ）に設けられた磁石２６である。
　この場合、磁石２６は、例えば棒状のものを用いることができる。磁石２６は、開口側フレーム１４ａの各辺に沿って設ける。この場合に、図８では、開口側フレーム１４ａの下面においてシール部材１５の外側に磁石２６を配置しているが、シール部材１５の内側に磁石２６を配置してもよい。また、シール部材１５にゴム磁石を使用して、シール部材１５が磁石２６の機能を果たしてもよい。
　本変形例では、上述の実施形態と同様に、レーザー処理用回収装置２０が、上述の吸着力Ｐのみによって、鉛直の壁面に対し回収用ケース２１を固定可能に構成して、補助的に磁石２６を設けている。そして、回収用ケース２１は、全ての磁石２６の磁力だけで、鉛直な磁性体の壁面に対し、回収用ケース２１が落下しないように回収用ケース２１を固定可能にもしている。そのため、停電や故障などによって吸引装置２２が停止した時に、回収用ケース２１の落下を防止することができる。なお、磁石２６として電磁石を用いてもよい。この場合は、吸引装置２２とは別の電源から電磁石に電力を供給してもよい。また、第２固定部として、吸盤、真空パッド（吸着パッド）などを用いてもよい。
　また、第１固定部の吸着力Ｐと第２固定部の吸着力（磁石２６の磁力、吸盤又は真空パッドの吸着力など）との一方だけで、鉛直な磁性体の壁面に対して回収用ケース２１を固定する力を確保せずに、第１固定部の吸着力Ｐと第２固定部の吸着力との両方によって、鉛直な壁面に対し回収用ケース２１を固定する力を確保するようにしてもよい。
［実施形態の第２変形例］
　本変形例では、図９（ａ）に示すように、回収用ケース２１は、冷却ガス、不燃性ガス又は不活性ガスなどのガスＧ（二酸化炭素、窒素など）を供給するガス供給装置４０に接続されるガス導入部２７と、ガス導入部２７から供給されるガスＧを処理対象面５に向けて吐出するガス吐出口２８とを有する。ガス吐出口２８は、ノズルにより構成されている。なお、本変形例では、通気口２５を省略してもよい。
　例えば、開口側フレーム１４ａは、内部がガスＧの流路２９となるように管状に形成されている。開口側フレーム１４ａの外面には、ガス導入部２７が設けられている。また、開口側フレーム１４ａの内面には、ガス吐出口２８が設けられている。本変形例では、開口側フレーム１４ａに対して複数のガス吐出口２８が設けられている。この場合に、図９（ａ）に示すように、開口側フレーム１４ａの各辺にガス吐出口２８を設けてもよいし、一部の辺だけにガス吐出口２８を設けてもよい。
　本変形例では、表面処理ステップの際にガス供給装置４０の運転が行われ、ガス供給装置４０からガス導入部２７にガスＧが供給される。回収用ケース２１では、ガス導入部２７に供給されたガスＧが、開口側フレーム１４ａ内の流路２９を流通し、各ガス吐出口２８から吐出されて、処理対象面５に供給される（図９（ｂ）参照）。これによって、レーザー光による表面処理時に引火が生じやすい場合であっても、引火を防止することができる。なお、図９（ｂ）では、作業者の記載を省略している。
［実施形態の第３変形例］
　本変形例では、図１０に示すように、レーザー処理システム１０が、処理対象面５を濡らすための液体を吐出する液体吐出装置５０をさらに備えている。例えば、液体吐出装置５０は、回収用ケース２１に設けられた液体吐出口５１と、液体吐出口５１に液体（水、水溶液など）を供給する液体供給装置５２とを備えている。液体吐出口５１は噴霧ノズルにより構成され、液体吐出口５１からは液体が噴霧される。液体吐出口５１は、配管５３を介して液体供給装置５２に接続されている。なお、第２変形例のガス吐出口２８を液体吐出口として兼用してもよいし、本変形例の液体吐出口５１を冷却ガス、不燃性ガス又は不活性ガスの吐出口として兼用してもよい。
　ここで、本願発明者は、レーザークリーニング前に処理対象面５（塗膜、錆、アスベスト又は塩分などの被覆物の表面）を濡らした場合の方が、処理対象面５を濡らさない場合に比べて、レーザークリーニング後の母材の素地がきれいになることを見出した。本願発明者は、図１１（ａ）の最も右側の試験片のように錆で覆われた処理対象面５にて、液体で濡らした場合（ケース１）と液体で濡らさない場合（ケース２）の比較試験を行った。比較試験の液体には水を用いた。図１１（ａ）では、左から順番に、処理対象面５を濡らしてレーザークリーニングを実施したケース１の母材、処理対象面５を濡らすことなくレーザークリーニングを実施したケース２の母材、レーザークリーニングを未実施の母材の試験片を並べた写真である。図１１（ｂ）は、ケース１の試験片の拡大写真である。図１１（ｃ）は、ケース２の試験片の拡大写真である。図１１（ｂ）と図１１（ｃ）では、明らかに前者の素地の方がきれいであり、後者の素地の方は傷が目立った。なお、本願発明者は、水以外の水溶液でも同様の結果を得ている。
　本変形例では、ケース設置ステップ後で表面処理ステップ前に、液体吐出口５１から液体を噴霧することによって、回収用ケース２１内の処理対象面５の表面を濡らす液体噴霧ステップが行われる。これにより、レーザークリーニング後の母材の素地がきれいなるため、素地調整のグレードを上げることができる。
　なお、液体吐出装置５０の液体吐出口５１を回収用ケース２１に設けずに、回収用ケース２１とは別体の液体吐出装置５０を用いて、液体噴霧ステップを行ってもよい。この場合は、ケース設置ステップ前に液体噴霧ステップを行う。
［実施形態の第４変形例］
　本変形例では、回収用ケース２１が、図１２（ａ）に示すように、上面視においてＬ字状を呈する。回収用ケース２１は、２つの壁面が所定の角度（９０°など）で交わる取合い部又は角柱などを処理対象面５とする場合に用いられる。なお、図１２において吸気用ホース２３の図示は省略している。
　回収用ケース２１は、一方の壁面の処理対象面５によって開口部１３が塞がれる第１ケース部２１ａと、他方の壁面の処理対象面５によって開口部１３が塞がれる第２ケース部２１ｂと、第１ケース部２１ａと第２ケース部２１ｂとを結合させる取合い部２１ｃを備えている。
　なお、図１２（ａ）では、Ｌ字の内側に開口部１３を設けているが、図１２（ｂ）に示すように、Ｌ字の外側に開口部１３を設けてもよい。また、処理対象面５の形状に対し任意に変形させることができることができるように、片側に開口部１３が形成された蛇腹状のケースに透明パネル１１，１２を設けることによって、回収用ケース２１を構成してもよい。
　本発明は、レーザー光による表面処理に使用されるレーザー処理用回収装置等に適用可能である。
５　　　　処理対象面
１０　　　レーザー処理システム
１１　　　主パネル（透明パネル）
１２　　　側面パネル（透明パネル）
１３　　　開口部
１３ｅ　　開口部の縁部
２０　　　レーザー処理用回収装置
２１　　　回収用ケース
２２　　　吸引装置

Claims (9)

  1. 　レーザー光による表面処理の際に発生する飛散物を回収する、レーザー処理用回収装置であって、
    　処理対象面にレーザー光を照射するためのレーザー照射部とは別体に形成され、陸上での表面処理の際に処理対象面とレーザー照射部とを区画するケースであって、片側に開口部が形成されて前記開口部に対面するように透明パネルが設けられており、前記開口部を塞ぎ、且つ、前記処理対象面を被覆する設置状態では、前記レーザー照射部から前記透明パネルを通じて前記処理対象面にレーザー光を照射する表面処理が可能な状態になる回収用ケースと、
    　前記設置状態の前記回収用ケース内の空気を吸引することによって、前記表面処理の際に発生する飛散物を吸引すると共に、前記開口部を塞ぐ閉塞面に対し前記回収用ケースを吸着させる吸引装置とを備えている、レーザー処理用回収装置。
  2. 　前記処理対象面は、壁面であり、
    　前記回収用ケースは、前記処理対象面によって前記開口部を塞いだ前記設置状態において、内部空間が密閉状態となり、
    　前記吸引装置によって前記設置状態の回収用ケース内の空気を吸引すると、前記処理対象面に対して前記回収用ケースを吸着させる吸着力のみによって、前記回収用ケースが落下することなく、前記処理対象面に対し前記回収用ケースが固定される、請求項１に記載のレーザー処理用回収装置。
  3. 　前記回収用ケースは、前記吸着力を補助するために前記開口部の縁部に設けられた磁石を有する、請求項２に記載のレーザー処理用回収装置。
  4. 　前記回収用ケースは、前記表面処理の際に外部から前記内部空間に空気を導入するための通気口を有する、請求項１に記載のレーザー処理用回収装置。
  5. 　前記回収用ケースは、扁平な箱状に形成され、前記開口部に対面する主面に加えて、前記主面の周囲から前記開口部側に延びる側面にも、透明パネルが設けられている、請求項１に記載のレーザー処理用回収装置。
  6. 　前記回収用ケースは、ガス供給装置に接続されるガス導入部と、前記ガス供給装置からガス導入部に供給されるガスを前記処理対象面に向けて吐出するガス吐出口とを有する、請求項１に記載のレーザー処理用回収装置。
  7. 　請求項１乃至６の何れか１つに記載のレーザー処理用回収装置と、
    　前記レーザー照射部と、前記レーザー照射部に向けてレーザー光を発振するレーザー発振器とを有するレーザー照射装置とを備えている、レーザー処理システム。
  8. 　前記表面処理として被覆物の除去を行う前に、前記処理対象面を濡らすための液体を吐出する液体吐出装置をさらに備えている、請求項７に記載のレーザー処理システム。
  9. 　レーザー光により表面処理を行うレーザー処理方法であって、
    　処理対象面にレーザー光を照射するためのレーザー照射部とは別体に形成され、片側に開口部が形成されて前記開口部に対面するように透明パネルが設けられた回収用ケースを設置するステップであって、陸上での表面処理を行うにあたって、前記開口部を塞ぎ、且つ、前記処理対象面を被覆する状態で回収用ケースを設置することで、前記回収用ケースによって前記処理対象面と前記レーザー照射部とが区画され、前記レーザー照射部から前記透明パネルを通じて前記処理対象面にレーザー光を照射する表面処理が可能な状態にするケース設置ステップと、
    　前記ケース設置ステップ後に、前記表面処理を行うと共に、吸引装置によって前記回収用ケース内の飛散物を吸引する、表面処理ステップとを行う、レーザー処理方法。
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