WO2025197941A1 - 移動体、レーザ表面処理システム、およびレーザ表面処理方法 - Google Patents

移動体、レーザ表面処理システム、およびレーザ表面処理方法

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WO2025197941A1
WO2025197941A1 PCT/JP2025/010581 JP2025010581W WO2025197941A1 WO 2025197941 A1 WO2025197941 A1 WO 2025197941A1 JP 2025010581 W JP2025010581 W JP 2025010581W WO 2025197941 A1 WO2025197941 A1 WO 2025197941A1
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WO
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optical head
laser light
moving body
laser
magnetic attraction
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Pending
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PCT/JP2025/010581
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English (en)
French (fr)
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諒介 西井
愛実 齊藤
潤樹 岩渕
和行 梅野
博 橋本
慶太 柵山
弘 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyo Union Co Ltd
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Toyo Union Co Ltd
Furukawa Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Toyo Union Co Ltd, Furukawa Electric Co Ltd filed Critical Toyo Union Co Ltd
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Pending legal-status Critical Current

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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/067—Dividing the beam into multiple beams, e.g. multi-focusing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082—Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material

Definitions

  • the present invention relates to a mobile object, a laser surface treatment system, and a laser surface treatment method.
  • Patent Document 1 a method has been known in which coatings and deposits on the surface of a structure are removed by irradiating it with laser light (see, for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 1 discloses a portable laser surface treatment device that irradiates a surface with laser light to remove coatings from the surface.
  • the worker When performing surface treatment using a portable laser surface treatment device, the worker needs to be positioned relatively close to the surface to be treated. Therefore, in situations where it is difficult for the worker to approach the surface, the portable laser surface treatment device may not be usable in some locations. For example, such a situation may arise when repairing ships or vessels.
  • one of the objectives of the present invention is to provide a mobile body, a laser surface treatment system, and a laser surface treatment method that enable treatment of a surface even in situations where it is difficult for an operator to approach the surface to be treated.
  • the mobile body of the present invention is, for example, a mobile body that moves along the surface of a ship's wall and irradiates the surface with laser light to process the surface, and is equipped with a moving mechanism including a plurality of rolling elements that roll along the surface, a magnetic attraction mechanism that is provided separately from the rolling elements, faces the surface at a distance, and presses the rolling elements against the surface by generating a magnetic attraction force between it and the wall, and an optical head that irradiates laser light toward the wall.
  • a moving mechanism including a plurality of rolling elements that roll along the surface, a magnetic attraction mechanism that is provided separately from the rolling elements, faces the surface at a distance, and presses the rolling elements against the surface by generating a magnetic attraction force between it and the wall, and an optical head that irradiates laser light toward the wall.
  • the opposing area on the surface facing the magnetic attraction mechanism may be located between multiple contact areas on the surface with the rolling body.
  • the moving body may include a support member that supports the moving mechanism and the magnetic attraction mechanism, and a position change mechanism that can change the position of the optical head relative to the support member.
  • the position change mechanism may be capable of changing the position of the optical head so that laser light can be irradiated to the area of contact with the rolling body on the surface, behind the rolling body in the direction of travel.
  • the position change mechanism may be capable of changing the position of the optical head so that laser light can be irradiated to a position on the surface that is away from the contact area with the rolling body in a direction that intersects with the direction of travel of the rolling body.
  • the position change mechanism may be capable of changing the position of the optical head so that laser light can be irradiated to a position above the opposing area on the surface facing the magnetic adsorption mechanism.
  • the moving body may be provided with a connecting portion attached to the support member to which a linear object suspending the support member is connected.
  • the position change mechanism may be capable of changing the position of the optical head so that the laser light passes between the coupling portion and the magnetic attraction mechanism and is irradiated onto the surface.
  • the moving body may include a cable holder attached to the support member that holds, in a bent state, a cable including at least one of an optical fiber that transmits laser light toward the optical head and electrical wiring that supplies power to drive the moving mechanism.
  • the position change mechanism may be configured to be electrically operable.
  • the position change mechanism may move the optical head back and forth between predetermined positions.
  • the optical head may have a diffractive optical element that splits the laser light into multiple beams, and a rotation mechanism that rotates the diffractive optical element around the optical axis of the laser light.
  • the moving body may be provided with a nozzle that supplies fluid to the surface, the rolling body, or the optical head.
  • the moving body may be equipped with at least one of a foreign matter removal mechanism that removes foreign matter between the magnetic attraction mechanism and the surface, and a cleaning mechanism that cleans the surface.
  • the moving body may be equipped with a distance-varying mechanism that can change the distance between the optical head and the surface.
  • the laser surface treatment system of the present invention includes, for example, the moving body, a light source device that is optically connected to the optical head via an optical fiber and outputs laser light, and a power supply device that is electrically connected via an electric wire to an electric actuator that operates the moving mechanism.
  • the laser surface treatment system may also include a movable base that can mount the light source device and the power supply device.
  • the laser surface treatment method of the present invention comprises the steps of: placing the mobile body, which is a mobile body that treats the surface by irradiating the surface with laser light while moving along the surface of a wall of a ship, on the surface by activating the magnetic attraction mechanism; and treating the surface by moving the mobile body along the surface while irradiating the surface with laser light.
  • the mobile body includes a moving mechanism including a plurality of rolling bodies that roll along the surface; a magnetic attraction mechanism that is provided separately from the rolling bodies and faces the surface at a distance, and presses the rolling bodies against the surface by generating a magnetic attraction force between the rolling bodies and the wall; and an optical head that irradiates the wall with laser light.
  • the irradiation position of the laser light on the surface may be located behind the contact area with the rolling element in the direction of movement of the rolling element, or may be located away from the contact area with the rolling element in a direction intersecting the direction of movement of the rolling element.
  • the power of the laser light may be feedback controlled so that the detected temperature of the surface is within a predetermined temperature range.
  • the present invention makes it possible to provide, for example, a new and improved moving body, laser surface treatment system, and laser surface treatment method.
  • FIG. 1 is an exemplary schematic front view of a moving body included in a laser surface treatment system according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is an exemplary schematic side view of the moving body of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a front view showing an example of the arrangement of the suction areas and contact areas on the surface of the moving body of the first embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a vehicle included in the laser surface treatment system of the embodiment.
  • FIG. 5 is an illustrative diagram (perspective view) showing a mechanism for forming a rotating spot pattern in the optical head provided on the moving body of the first embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic plan view showing an example of a rotating spot pattern formed on the virtual irradiation surface by the configuration of FIG. FIG.
  • FIG. 7 is an exemplary schematic front view of the moving body of the first embodiment, showing a state in which the position of the optical head is different from that in FIG.
  • FIG. 8 is an exemplary schematic front view of the moving body of the first embodiment, showing a state in which the position of the optical head is different from that in FIGS.
  • FIG. 9 is an exemplary schematic front view of the moving body of the first embodiment, showing a state in which the position of the optical head is different from those in FIGS.
  • FIG. 10 is an exemplary schematic front view of the moving body of the first embodiment, showing a state in which the position of the optical head is different from that in FIGS.
  • FIG. 11 is an exemplary schematic front view of the moving body of the first embodiment, showing a state in which the position of the optical head is different from that in FIGS.
  • FIG. 12 is an exemplary flowchart of the laser surface treatment method according to the first embodiment.
  • FIG. 13 is an exemplary schematic front view of the moving body of the second embodiment.
  • FIG. 14 is an exemplary schematic side view of the moving body of the second embodiment.
  • FIG. 15 is an exemplary schematic side view of the moving body of the third embodiment.
  • FIG. 16 is an exemplary schematic front view of the moving body of the fourth embodiment.
  • FIG. 17 is a schematic plan view showing a modified example of a spot pattern formed on a virtual irradiation surface by laser light output from an optical head provided on the moving body of the embodiment.
  • FIG. 18 is a schematic plan view showing another modified example of a spot pattern formed on a virtual irradiation surface by laser light output from an optical head provided on the moving body of the embodiment.
  • FIG. 19 is an exemplary schematic front view of the moving body of the fifth embodiment.
  • FIG. 20 is an exemplary schematic front view of the moving body of the sixth embodiment.
  • FIG. 21 is an exemplary schematic front view of the moving body of the seventh embodiment.
  • FIG. 22 is an exemplary schematic front view of the moving body of the eighth embodiment.
  • FIG. 23 is an exemplary schematic front view of the moving body of the ninth embodiment.
  • FIG. 24 is an exemplary schematic front view of the moving body of the tenth embodiment.
  • FIG. 25 is a schematic front view illustrating an example of a modified example of the magnetic attraction mechanism included in the moving body of the embodiment.
  • FIG. 26 is a schematic front view illustrating an example of a modified example of the magnetic attraction mechanism included in the moving body of the embodiment.
  • FIG. 27 is a schematic front view illustrating an example of a modified example of the magnetic attraction mechanism included in the moving body of the embodiment.
  • the X, Y, and Z directions intersect and are perpendicular to one another.
  • the Z direction is approximately vertically upward, and the X and Y directions are approximately horizontal.
  • the X direction intersects and is approximately perpendicular to the surface Wa of the wall W, and the Y direction is approximately parallel to the surface Wa of the wall W.
  • the orientation of the mobile body 10 relative to the X, Y, and Z directions in each figure is an example, and the mobile body 10 can take an orientation different from that shown in each figure.
  • each figure is schematic, and the dimensions in the figure may differ from the actual dimensions.
  • FIG. 1 is a front view of a moving body 10A (10) included in a laser surface treatment system 100 of the first embodiment
  • FIG. 2 is a side view of the moving body 10A.
  • the mobile body 10 included in the laser surface treatment system 100 has a magnetic attraction mechanism 13, and is attracted to the surface Wa of the ship's wall W by the magnetic force generated by the magnetic attraction mechanism 13.
  • the surface Wa is the object to be surface treated.
  • the mobile body 10 also has a moving mechanism 12 including a rolling element 12a that rolls on the surface Wa, and moves over the surface Wa as the rolling element 12a rolls.
  • the mobile body 10 also has an optical head 14 that outputs laser light L (see Figure 2), and outputs the laser light L from the optical head 14 toward the surface Wa for surface treatment of the surface Wa. With this configuration, the mobile body 10 treats the surface Wa by irradiating the surface Wa with laser light L while moving along the surface Wa.
  • the main material of the wall W is a magnetic material such as an iron-based metal.
  • the energy of the laser light L causes laser ablation at the location on the surface Wa where the laser light L is irradiated and in the vicinity thereof, removing a thin layer of the surface. In this process, dirt, rust, paint, coatings, deposits, etc. on the surface Wa are removed along with the base material of the wall W.
  • the moving body 10 comprises a base 11, a moving mechanism 12, a magnetic adsorption mechanism 13, an optical head 14, and a position change mechanism 15.
  • the base 11 functions as a support member for supporting other components.
  • the base 11 has an outer frame 11a, beams 11b, and plates 11c.
  • the outer frame 11a, beams 11b, and plate 11c all extend intersecting the X direction.
  • the outer frame 11a is a hollow or solid rectangular member with rounded corners.
  • the beam 11b is a hollow or solid rod-shaped member fixed to the outer frame 11a and extending within the outer frame 11a.
  • the plate 11c is fixed to the outer frame 11a or beams 11b and extends between multiple locations on the outer frame 11a or between the outer frame 11a and beams 11b.
  • the outer frame 11a, beams 11b, and plate 11c are each made of, for example, an iron-based material such as stainless steel or an aluminum-based material such as an aluminum alloy. Note that the base 11 is not limited to the configuration shown in Figures 1 and 2.
  • a coupling portion 11d for coupling a linear object 20, such as a wire, is provided at the upper portion of the base 11, or in the example of Figures 1 and 2, at the upper end of the outer frame 11a.
  • the linear object 20 can suspend the mobile object 10. With this configuration, if the magnetic attraction mechanism 13 loses its adhesion to the surface Wa for some reason and the mobile object 10 separates from the surface Wa and falls, the mobile object 10 can be suspended by the linear object 20, preventing it from falling to the ground, water, or the like and being damaged.
  • the suspension device for suspending the linear object 20 may be configured to be movable in various directions on the vessel or other vessel to be treated, or may be configured to allow the suspension position to be moved. Furthermore, it is preferable that the linear object 20 bend between the suspension device and the mobile object 10 to reduce friction with the surface Wa. Furthermore, a buffer member or guide member may be interposed between the linear object 20 and the surface Wa as appropriate.
  • the base 11 is provided with a cable holder 11e that holds the electrical distribution cable 12d, optical fiber cable 14a, electrical distribution cable 14d, electrical distribution cable 15f, or the cable 30 that houses these.
  • the cable holder 11e can hold these cables in a bent state, thereby reducing the load on each cable.
  • the moving mechanism 12 has two rolling elements 12a that roll on the surface Wa, two motors 12b that rotate each rolling element 12a, and two casters 12c that are provided separately from the rolling elements 12a.
  • the rolling elements 12a roll on the surface Wa by being driven to rotate by the motor 12b.
  • the motor 12b is powered by power supplied from the power supply unit 42 (see Figure 4) via an electrical wiring cable 12d, and rotates the rolling elements 12a.
  • the caster 12c is attached to the base 11 so that it can rotate around an axis of rotation extending in the X direction.
  • the roller of the caster 12c rolls on the surface Wa.
  • the roller is an example of a rolling element.
  • the motor 12b generates the required torque to prevent the rolling elements 12a from rolling downward on the surface Wa due to gravity acting on the moving element 10. Furthermore, when the moving body 10 has multiple combinations of rolling elements 12a and motors 12b, as in this embodiment, by controlling the rotational speed and direction of each motor 12b, the moving body 10 can move not only along a straight path, but also along a curved path and can turn.
  • the movement mechanism 12 is not limited to the configuration shown in Figures 1 and 2.
  • the number and arrangement of the rollers of the rolling elements 12a and casters 12c can be changed as appropriate.
  • the rolling elements 12a may also be rolling elements other than wheels, such as crawlers.
  • the magnetic attraction mechanism 13 is provided separately from the moving mechanism 12 and faces the surface Wa with a gap g (gap).
  • the magnetic attraction mechanism 13 has, for example, a permanent magnet, which generates a magnetic attraction force between itself and the wall, pressing the rolling elements 12a of the moving mechanism 12 and the rollers of the casters 12c against the surface Wa.
  • the permanent magnet is, for example, a rare earth magnet, and generates an attraction force of approximately 1000 to 200 kgf when the gap g is 0.5 to 1 cm.
  • Laser light is input to the optical head 14 from a laser unit 41 (see Figure 4) serving as a light source device via an optical fiber in an optical fiber cable 14a.
  • the optical head 14 has optical components such as a collimating lens, a magnifying lens, and a diffractive optical element (DOE), and outputs shaped laser light L toward the surface Wa of the wall W.
  • the output laser light L will be described later.
  • the position change mechanism 15 can change the position of the optical head 14 relative to the base 11.
  • the position change mechanism 15 has a fixed part 15a, a movable part 15b, an arm holder 15c, an arm 15d, and a head holder 15e.
  • the fixed part 15a is fixed to the base 11.
  • the movable part 15b is supported so that it can rotate around an axis extending in the X direction relative to the fixed part 15a.
  • the movable part 15b is rotatable relative to the fixed part 15a and can be stationary relative to the fixed part 15a at any one or multiple rotational positions.
  • the arm holder 15c holds the arm 15d.
  • the arm 15d extends in a rod shape intersecting the X direction.
  • the arm holder 15c is configured to be able to change the holding position of the arm 15d in the longitudinal direction.
  • the arm 15d can move linearly (slide) relative to the arm holder 15c and can be stationary relative to the arm holder 15c at any one or multiple positions in the longitudinal direction.
  • the relative position of the optical head 14 to the base 11 can be changed by changing the relative position of the movable part 15b to the fixed part 15a and by changing the relative position of the arm 15d to the arm holder 15c.
  • the configuration of the position change mechanism 15 is not limited to the examples shown in Figures 1 and 2.
  • the position change mechanism 15 may be configured to be able to change the position of the optical head 14 in the X direction.
  • FIG. 3 is a diagram showing the arrangement of the attraction area As on the surface Wa by the magnetic attraction mechanism 13 and the contact area Ac of the rollers (hereinafter simply referred to as rollers) of the rolling element 12a and caster 12c.
  • the attraction area As is located between multiple contact areas Ac so as to be surrounded by the multiple contact areas Ac.
  • the attraction area As is located inside a polygon connecting the centers of gravity (geometric centers) of each contact area Ac.
  • the attraction region As is positioned between and surrounded by multiple contact regions Ac, which reduces variation in the pressing force from the rolling element 12a or roller to the surface Wa, allowing the moving body 10 to move more smoothly on the surface Wa.
  • the attraction region As is an example of a facing region on the surface Wa that faces the magnetic attraction mechanism 13. Note that the number, size, and arrangement of the attraction regions As (facing regions) and contact regions Ac are not limited to the example shown in Figure 3.
  • FIG 4 is a schematic diagram of the vehicle 40 included in the laser surface treatment system 100.
  • the vehicle 40 is equipped with a laser unit 41, a power supply 42, a control circuit 43, and a laser cooling mechanism 44.
  • the laser unit 41, the power supply 42, the control circuit 43, and the laser cooling mechanism 44 are housed in a housing 48 mounted on the vehicle 40.
  • the vehicle 40 is an example of a mobile base.
  • the laser surface treatment system 100 may also be equipped with a mobile base different from the vehicle 40, such as, for example, a ship other than the ship to be treated.
  • the laser unit 41 includes one or more laser light sources, such as a semiconductor laser, a solid-state laser using yttrium aluminum garnet, or a fiber laser, and multiple optical components that guide the laser light output from the laser light source to the optical fiber in the cable 30.
  • Oscillator types include pulsed laser and continuous wave laser. Research by the inventors has confirmed that processing can be performed effectively in a configuration equipped with a fiber laser with an optical output of 6 kW and a continuous wave laser oscillator.
  • the continuous wave method improves processing speed by continuously irradiating the laser light. Furthermore, compared to the pulse method, it eliminates the need for a power supply with a capacity greater than the average output corresponding to the peak power.
  • the power supply unit 42 includes, for example, a battery or a generator, and supplies power to the motor 12b of the movement mechanism 12 to drive the motor 12b. Furthermore, when the position change mechanism 15 has a motor or the like and is electrically operated to change the position of the optical head 14 relative to the base 11, the power supply unit 42 supplies power to the motor to drive the motor. The power is supplied to the motor via an electrical wiring cable 15f (see Figure 2), which includes electrical wiring housed within the cable 30.
  • the control circuit 43 controls the operation of the laser unit 41, power supply unit 42, and laser cooling mechanism 44.
  • the laser cooling mechanism 44 includes, for example, a tank that stores a refrigerant such as a cooling liquid, a pump that discharges the refrigerant, and supplies the refrigerant to the laser unit 41 to cool its various components.
  • the refrigerant is supplied to the laser unit 41 from the laser cooling mechanism 44 via tubes, piping, etc.
  • the vehicle 40 may also be equipped with a gas delivery mechanism 45, dry ice delivery mechanism 46, dust collection mechanism 47, etc. These will be described later.
  • the optical head 14 has a beam shaper such as a DOE.
  • the beam shaper can split the laser light L into multiple beams.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing how a rotating spot pattern is formed in the optical head 14, and
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of a rotating spot pattern formed on a virtual irradiation plane P intersecting the X direction (axis Ax) by the configuration of FIG. 5.
  • the virtual irradiation plane P is a virtual plane introduced for the purpose of evaluating and comparing the spot patterns, and may be defined, for example, as a plane provided at a position spaced apart from the optical head 14 by the average value of the distance between the optical head 14 and the surface Wa, or as a plane provided at a position that partially overlaps the surface Wa.
  • the optical head 14 has a DOE 14b and a lens 14c.
  • the DOE 14b splits the laser light L into multiple beams B.
  • the multiple beams B pass through the lens 14c and are irradiated onto the surface Wa.
  • the DOE 14b is configured to rotate around an axis Ax.
  • the axis Ax is the optical axis of the laser light before it enters the DOE 14b, and the DOE 14b has a shape that is symmetrical with respect to the axis Ax. In this case, as the DOE 14b rotates around the axis Ax, the multiple beams B rotate around the axis Ax, as shown in Figures 5 and 6.
  • the spots formed by the multiple beams B rotate on the surface Wa around the axis Ax at a substantially constant angular velocity over time.
  • This allows the spots formed by the multiple beams B, whose powers have been appropriately adjusted by the DOE 14b, to rotate on the surface Wa.
  • This reduces the variation in power density across the surface Wa, and ultimately the variation in the processing state across the surface Wa, compared to, for example, when a single beam spot with a Gaussian intensity distribution is irradiated onto the surface Wa.
  • adjusting the rotation speed also makes it possible to adjust the power density. This allows laser light to be irradiated at an appropriate power density only onto the layer to be removed when removing paint or rust.
  • the DOE 14b is rotated, for example, by a motor and a reduction gear mechanism housed within the optical head 14.
  • the motor is operated by power supplied from a power supply 42 (see FIG. 4) via an electrical wiring cable 14d (see FIG. 2) that includes electrical wiring.
  • the spot pattern is not limited to the examples shown in FIGS. 5 and 6.
  • the DOE 14b may also rotate in response to the rotation of an air motor.
  • the optical head 14 is located at position P1.
  • the optical head 14 located at position P1 irradiates laser light L at a position on the surface Wa that is above the suction area As.
  • the laser light L is irradiated upside down, i.e., where the optical head 14 irradiates laser light L at a position below the suction area As on the surface Wa.
  • the suction area As is located near the top end of the surface Wa, the laser light L will be irradiated below that area. If the mobile body 10 attempts to move further above this position, the suction area As cannot be secured on the surface Wa.
  • the optical head 14 when the optical head 14 irradiates laser light L at a position below the suction area As on the surface Wa, the optical head 14 cannot irradiate the laser light L onto the top end of the surface Wa.
  • the optical head 14 when the suction area As is positioned below the upper end portion of the surface Wa, the optical head 14 can irradiate the laser light L toward that upper end portion.
  • the laser light L output from the optical head 14 passes between the connecting portion 11d and the magnetic attraction mechanism 13 and is irradiated onto the surface Wa. This prevents the laser light L from being irradiated onto the connecting portion 11d or the linear object 20.
  • the optical head 14 is located at position P2.
  • the optical head 14 located at position P2 irradiates laser light L at a position away from the suction area As in the opposite Z direction.
  • the traveling direction of the moving body 10 is the Z direction
  • the optical head 14 can irradiate laser light L at or near the area on the surface Wa after the rolling body 12a and caster 12c have passed.
  • the traveling direction of the moving body 10 is the Z direction, as shown in Figure 1, when the optical head 14 irradiates laser light L at a position away from the suction area As in the Z direction, the optical head 14 will irradiate laser light L at or near the area on the surface Wa before the rolling body 12a and caster 12c have passed.
  • the rolling element 12a and caster 12c pass over the surface Wa, whose temperature has risen due to irradiation with the laser light L, which may cause thermal damage to the rolling element 12a and the rollers of the caster 12c.
  • the laser light L can be irradiated to a position behind the moving body 10's direction of travel (Z direction) relative to the contact area Ac between the rolling element 12a and the roller on the surface Wa, i.e., away from the contact area Ac in the opposite direction of the Z direction. This prevents thermal damage to the rolling element 12a and the roller.
  • the optical head 14 can also irradiate the laser light L to a position behind the moving body 10's direction of travel (opposite the Z direction) relative to the contact area Ac between the rolling element 12a and the roller on the surface Wa.
  • the optical head 14 is located at position P3 or P4.
  • the optical head 14 irradiates laser light L at a position on the surface Wa that is off-center in a direction intersecting the direction of travel of the rolling element 12a and the rollers of the caster 12c and the contact area Ac, both when the traveling direction of the moving body 10 is the Z direction and when it is in the direction opposite to the Z direction.
  • the thermal effects on the rolling element 12a and the rollers of the caster 12c can be suppressed.
  • the optical head 14 can irradiate the laser light L at positions P5 and P6, at a position farther away from the base 11. In this case, the thermal effects on the rollers of the rolling element 12a and caster 12c can be further suppressed. Furthermore, the position of the optical head 14 relative to the base 11 can be changed in various ways, as shown in Figures 1, 7 to 11, or in cases other than those shown in these figures.
  • the position change mechanism 15 may move the optical head 14 back and forth between two distant positions P3 and P4, for example, position P3 (Fig. 8) ⁇ position P2 (Fig. 7) ⁇ position P4 (Fig. 9) ⁇ position P2 (Fig. 7) ⁇ position P3 (Fig. 8).
  • position P3 Fig. 8
  • position P2 Fig. 7
  • position P4 Fig. 9
  • position P2 Fig. 7
  • position P3 Fig. 8
  • This has the advantage of enabling processing over a wider range of positions (movement path) of the moving body 10.
  • Figure 12 is a flowchart of an example of a laser surface treatment method using the laser surface treatment system 100. As shown in Figure 12, first, a mobile object 10 is placed on a surface Wa (S11), and then the mobile object 10 is moved over the surface Wa while irradiating the surface Wa with laser light L, thereby performing surface treatment over a relatively wide area on the surface Wa (S12).
  • this embodiment makes it possible to perform processing on the surface Wa, which is the processing target, even in situations where it is difficult for an operator to approach the surface Wa.
  • the mobile body 10 is provided with a magnetic attraction mechanism 13 separate from the rolling body 12a. If the magnetic attraction mechanism 13 is provided on the rolling body 12a, the size and placement of the magnetic attraction mechanism 13 are limited by the size and specifications of the rolling body 12a, making it difficult to obtain sufficient attraction force.
  • the rolling body 12a which includes a permanent magnet, may become hard, making the surface Wa more susceptible to damage.
  • this embodiment provides the magnetic attraction mechanism 13 separate from the rolling body 12a, making it easier to configure a magnetic attraction mechanism 13 that generates the required attraction force.
  • the greater freedom in the material of the rolling body 12a provides benefits such as reduced wear on the rolling body 12a, reduced damage to the surface Wa, and improved durability of the rolling body 12a.
  • FIG. 13 is a front view of a movable body 10B (10) according to the second embodiment
  • FIG. 14 is a side view of the movable body 10B.
  • the movable body 10B according to this embodiment includes a nozzle 16 that ejects dry ice (DI) toward the surface Wa.
  • supplying dry ice (DI) to the surface Wa effectively removes any deposits from the surface Wa.
  • dry ice (DI) at approximately ⁇ 79°C is applied to the surface Wa, a sudden drop in temperature causes thermal contraction, weakening the adhesive strength of the deposits.
  • the dry ice (DI) penetrates between the surface Wa and the deposits, causing the deposits to peel off.
  • the dry ice (DI) is an example of a fluid containing a solid phase.
  • the dry ice (DI) is supplied to the nozzle 16 from the dry ice delivery mechanism 46 (see FIG. 4 ) via a tube housed within the cable 30 or via a tube routed separately from the cable 30.
  • the nozzle 16 constitutes a dry ice supply mechanism (fluid supply mechanism).
  • the movable body 10B also includes a position change mechanism 17 that can change the position of the nozzle 16 relative to the base 11.
  • the position change mechanism 17 can have a configuration similar to that of the position change mechanism 15 that changes the position of the optical head 14 relative to the base 11, for example.
  • the dry ice DI may be supplied to the position on the surface Wa that has been treated with the laser light L, or may be supplied to the position that is to be treated with the laser light L before that treatment, or may be supplied to a position other than the area that will be treated with the laser light L.
  • FIG. 15 is a side view of a movable body 10C (10) according to a third embodiment.
  • the movable body 10C includes a nozzle 18 that ejects gas G toward the surface Wa, the rolling elements 12a, or the laser beam L emission end (window or lens) of the optical head 14.
  • supplying gas G can reduce the temperature and remove dirt.
  • the gas G is supplied to the nozzle 18 from a gas delivery mechanism 45 (see FIG. 4 ) via a tube housed within the cable 30 or a tube routed separately from the cable 30.
  • the gas G is, for example, air or nitrogen gas, which is an example of a fluid.
  • the nozzle 18 constitutes a gas supply mechanism (fluid supply mechanism).
  • a gas supply mechanism for example, air is effective as the gas G for removing coating residues during laser beam irradiation.
  • an inert gas such as nitrogen gas or argon gas is effective for suppressing oxidation of the steel surface.
  • FIG. 16 is a front view of a movable body 10D (10) according to a fourth embodiment.
  • the movable body 10D includes a cover 19 that covers at least the vicinity of the laser beam L emission end of the optical head 14 and extends toward the surface Wa, and an exhaust duct 50 that communicates with the space inside the cover 19.
  • the exhaust duct 50 is housed within the cable 30 or routed separately from the cable 30 and is connected to a dust collection mechanism 47 (see FIG. 4 ).
  • the dust collection mechanism 47 draws air from inside the cover 19 through the exhaust duct 50 and uses a filter to trap and collect fumes, removed materials, and the like contained in the air. This embodiment effectively prevents fumes and removed materials from scattering into the surrounding area and causing adverse effects.
  • [Modified Spot Pattern] 17 and 18 are plan views showing modified spot patterns of beams B rotating around the axis Ax of the laser light L.
  • the beams B can be arranged in various configurations.
  • the spots of the beams B are arranged in a substantially cross shape.
  • the spots of the beams B are arranged in multiple circular rings around the axis Ax.
  • the power of each beam B is set to be smaller closer to the axis Ax and larger farther from the axis Ax.
  • the number of beams B in each ring is set to be smaller closer to the axis Ax and larger farther from the axis Ax. This setting can suppress variations in power density depending on the location.
  • the arrangement of the beams B and the power of each beam B can be set in various ways.
  • FIG. 19 is a front view of a movable body 10E (10) according to a fifth embodiment.
  • the movable body 10E is provided with a suction mechanism 61 that sucks and collects foreign matter, such as dust and removed material, generated by irradiation of the surface Wa with the laser light L to prevent it from remaining between the magnetic attraction mechanism 13 and the surface Wa.
  • the foreign matter collected by the suction mechanism 61 is discharged via an exhaust duct 50.
  • This embodiment can prevent foreign matter intervening between the magnetic attraction mechanism 13 and the surface Wa from interfering with the operation of the magnetic attraction mechanism 13.
  • the suction mechanism 61 may be configured to be changeable in position, e.g., moved closer or farther from the magnetic attraction mechanism 13.
  • the suction mechanism 61 may also perform suction on the area irradiated with the laser light L.
  • the suction mechanism 61 is an example of a foreign matter removal mechanism.
  • FIG. 20 is a front view of a movable body 10F (10) according to a sixth embodiment.
  • the movable body 10F is provided with a blower 62 that blows away foreign matter, such as dust and removed material, generated by irradiation of the surface Wa with the laser light L so that the foreign matter does not remain between the magnetic attraction mechanism 13 and the surface Wa.
  • the blower 62 exhausts air sent through a delivery duct 62a.
  • This embodiment also prevents foreign matter intervening between the magnetic attraction mechanism 13 and the surface Wa from interfering with the operation of the magnetic attraction mechanism 13.
  • the blower 62 may also blow airflow toward the area irradiated with the laser light L.
  • the blower 62 is an example of a foreign matter removal mechanism.
  • FIG. 21 is a front view of a movable body 10G (10) according to a seventh embodiment.
  • the movable body 10G includes a cleaning mechanism 63 for cleaning the surface Wa, located at a position spaced apart from the rolling body 12a in the Z direction.
  • the cleaning mechanism 63 may be, for example, a rotating or reciprocating brush, a grinder, a cloth, or a high-pressure cleaning nozzle for spraying cleaning fluid.
  • This embodiment can prevent the rolling body 12a from leaving traces on the surface Wa. This configuration is effective when the movable body 10G primarily moves in the direction opposite the Z direction.
  • FIG. 22 is a front view of a movable body 10H (10) according to the eighth embodiment.
  • the movable body 10H has a cleaning mechanism 63 for cleaning the surface Wa, located at a position away from the rolling body 12a in the opposite direction of the Z direction.
  • This embodiment can prevent traces of the rolling body 12a from remaining on the surface Wa. This configuration is effective when the movable body 10G moves mainly in the Z direction.
  • FIG. 23 is a front view of a movable body 10I (10) according to the ninth embodiment.
  • the movable body 10I includes a distance-adjusting mechanism 64 that changes the distance between the optical head 14 and the surface Wa by changing the position of the optical head 14 in the X direction. This allows for adjusting the power density of the spot of the laser light L on the surface Wa or for moving the optical head 14 away from the surface Wa to enhance protection of the optical head 14.
  • the distance-adjusting mechanism 64 may be configured to be manually adjustable. Alternatively, the distance-adjusting mechanism 64 may include an electric actuator or the like, allowing for remote, electrically adjustable distance adjustment.
  • the movable body 10I may include a distance sensor (not shown), and the distance-adjusting mechanism 64 may be controlled by the control circuit 43 to maintain the distance within a predetermined distance range. In this case, even when the surface Wa has irregularities, changes in power density can be suppressed, thereby suppressing processing variations.
  • FIG. 24 is a front view of a movable body 10J (10) according to the tenth embodiment.
  • the movable body 10J includes a temperature sensor 65 for detecting the temperature of the surface Wa.
  • the laser unit 41 (see FIG. 4) may have the control circuit 43 perform feedback control of the power of the laser beam output so that the detected temperature is maintained within a predetermined temperature range.
  • the control circuit 43 controls the laser unit 41 to reduce the output power of the laser beam when the temperature of the surface Wa is higher than the predetermined temperature range.
  • the control circuit 43 controls the laser unit 41 to increase the output power of the laser beam when the temperature of the surface Wa is lower than the predetermined temperature range.
  • This configuration can prevent processing variations on the surface Wa. It can also prevent the rolling elements 12a from becoming too hot.
  • [Modification of magnetic attraction mechanism] 25 to 27 are front views showing modified examples of the magnetic attraction mechanism 13.
  • the magnetic attraction mechanism 13 can be configured to have multiple attraction portions 13a as needed. With this configuration, arranging stronger attraction portions 13a makes it easier to ensure a stronger attraction force.
  • the shape and arrangement of the attraction portions 13a can be modified in various ways.
  • the magnetic attraction mechanism may include an electromagnet.
  • the present invention can be used in mobile objects, laser surface treatment systems, and laser surface treatment methods.
  • Power supply device 43 Control circuit 44
  • Laser cooling mechanism 45 Gas delivery mechanism 46
  • Dust collection mechanism 48 Housing 50
  • Exhaust duct 61 Suction mechanism (foreign matter removal mechanism)
  • 62 Bolower (foreign matter removal mechanism)
  • Delivery duct 63 Cleaning mechanism 64
  • Distance variable mechanism 65 Temperature sensor 100
  • Laser surface treatment system Ac... Contact area As... Suction area Ax... Axis B
  • Beam G Gas g... Gap (spacing)
  • L laser light
  • P virtual irradiation surface P1 to P6...position
  • direction Z Z.direction (movement direction, direction opposite to the movement direction)

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Abstract

移動体は、例えば、船舶の壁の表面に沿って移動しながら当該表面にレーザ光を照射して当該表面の処理を行う移動体であって、表面に沿って転動する複数の転動体を含む移動機構と、転動体とは別に設けられ、表面と間隔をあけて面し、壁との間で磁力による吸引力を生じることにより、転動体を表面に押しつける磁気吸着機構と、壁に向けてレーザ光を照射する光学ヘッドと、を備える。移動体では、表面における磁気吸着機構と面した対向領域は、表面における転動体との複数の接触領域の間に位置してもよい。また、移動体は、移動機構および磁気吸着機構を支持する支持部材と、支持部材に対する光学ヘッドの位置を変更可能な位置変更機構と、を備えてもよい。

Description

移動体、レーザ表面処理システム、およびレーザ表面処理方法
　本発明は、移動体、レーザ表面処理システム、およびレーザ表面処理方法に関する。
　従来、レーザ光の照射によって構造物の表面の塗膜や付着物を除去する方法が知られている（例えば、特許文献１）。
特許第５５７４３５４号公報
　特許文献１には、表面にレーザ光を照射して当該表面の塗膜を除去する、可搬型のレーザ表面処理装置が開示されている。
　可搬型のレーザ表面処理装置によって表面処理を行う場合、作業者は、処理対象となる表面の比較的近くに位置する必要があるため、作業者が表面に近づき難いような状況では、場所により可搬型のレーザ表面処理装置を使用できなくなることがある。例えば、船舶や艦船の修繕等において、そのような状況が起こりうる。
　そこで、本発明の課題の一つは、例えば、作業者が処理対象としての表面に近づき難いような状況でも当該表面に対する処理を実行することが可能となるような、移動体、レーザ表面処理システム、およびレーザ表面処理方法を得ること、である。
　本発明の移動体は、例えば、船舶の壁の表面に沿って移動しながら当該表面にレーザ光を照射して当該表面の処理を行う移動体であって、前記表面に沿って転動する複数の転動体を含む移動機構と、前記転動体とは別に設けられ、前記表面と間隔をあけて面し、前記壁との間で磁力による吸引力を生じることにより、前記転動体を前記表面に押しつける磁気吸着機構と、前記壁に向けてレーザ光を照射する光学ヘッドと、を備える。
　前記移動体では、前記表面における前記磁気吸着機構と面した対向領域は、前記表面における前記転動体との複数の接触領域の間に位置してもよい。
　前記移動体は、前記移動機構および前記磁気吸着機構を支持する支持部材と、前記支持部材に対する前記光学ヘッドの位置を変更可能な位置変更機構と、を備えてもよい。
　前記移動体では、前記位置変更機構は、前記表面における前記転動体との接触領域に対して当該転動体の進行方向の後方に、レーザ光を照射可能となるように、前記光学ヘッドの位置を変更可能であってもよい。
　前記移動体では、前記位置変更機構は、前記表面における前記転動体との接触領域に対して当該転動体の進行方向と交差した方向に外れた位置に、レーザ光を照射可能となるように、前記光学ヘッドの位置を変更可能であってもよい。
　前記移動体では、前記位置変更機構は、前記表面における前記磁気吸着機構と面した対向領域より上方となる位置に、レーザ光を照射可能となるように、前記光学ヘッドの位置を変更可能であってもよい。
　前記移動体は、前記支持部材に設けられ、当該支持部材を吊り下げる線状物が結合される結合部を備えてもよい。
　前記移動体では、前記位置変更機構は、前記レーザ光が前記結合部と前記磁気吸着機構との間を通って前記表面に照射されるよう、前記光学ヘッドの位置を変更可能であってもよい。
　前記移動体は、前記支持部材に設けられ、前記光学ヘッドに向けてレーザ光を伝送する光ファイバおよび前記移動機構を駆動する電力を供給する電気配線のうち少なくとも一方を含むケーブルを撓んだ状態で保持するケーブル保持部を備えてもよい。
　前記移動体では、前記位置変更機構は、電気的に作動可能に構成されてもよい。
　前記移動体では、前記位置変更機構は、前記光学ヘッドを所定位置間で往復させてもよい。
　前記移動体では、前記光学ヘッドは、レーザ光を複数のビームに分割する回折光学素子と、前記回折光学素子を前記レーザ光の光軸回りに回転する回転機構と、を有してもよい。
　前記移動体は、前記表面、前記転動体、または光学ヘッドに流体を供給するノズルを備えてもよい。
　前記移動体は、前記磁気吸着機構と前記表面との間の異物を除去する異物除去機構および前記表面を清浄する洗浄機構のうち少なくとも一方を備えてもよい。
　前記移動体は、前記光学ヘッドと前記表面との距離を変更可能な距離可変機構を備えてもよい。
　本発明のレーザ表面処理システムは、例えば、前記移動体と、前記光学ヘッドと光ファイバを介して光学的に接続されレーザ光を出力する光源装置と、前記移動機構を作動する電気的アクチュエータと電線を介して電気的に接続された電源装置と、を備える。
　前記レーザ表面処理システムでは、前記光源装置および前記電源装置を搭載して移動可能な移動ベースを備えてもよい。
　本発明のレーザ表面処理方法は、例えば、船舶の壁の表面に沿って移動しながら当該表面にレーザ光を照射して当該表面の処理を行う移動体であって、前記表面に沿って転動する複数の転動体を含む移動機構と、前記転動体とは別に設けられ、前記表面と間隔をあけて面し、前記壁との間で磁力による吸引力を生じることにより、前記転動体を前記表面に押しつける磁気吸着機構と、前記壁に向けてレーザ光を照射する光学ヘッドと、を備えた移動体を、前記磁気吸着機構の作動によって前記表面上に置く工程と、前記表面にレーザ光を照射しながら前記移動体を前記表面に沿って移動することにより前記表面の処理を行う工程と、を備える。
　前記レーザ表面処理方法では、前記表面におけるレーザ光の照射位置が、前記表面における前記転動体との接触領域に対して当該転動体の移動方向の後方に位置するか、または前記表面における前記転動体との接触領域に対して当該転動体の進行方向と交差した方向に外れて位置してもよい。
　前記レーザ表面処理方法では、前記表面の処理を行う工程において、前記表面の検出温度が所定温度範囲となるよう、レーザ光のパワーがフィードバック制御されてもよい。
　本発明によれば、例えば、より改善された新規な移動体、レーザ表面処理システム、およびレーザ表面処理方法を得ることができる。
図１は、第１実施形態のレーザ表面処理システムに含まれる移動体の例示的かつ模式的な正面図である。 図２は、第１実施形態の移動体の例示的かつ模式的な側面図である。 図３は、第１実施形態の移動体による表面の吸引領域と接触領域との配置の一例を示す正面図である。 図４は、実施形態のレーザ表面処理システムに含まれる車両の概略構成図である。 図５は、第１実施形態の移動体に設けられた光学ヘッドにおいての回転するスポットパターンが形成される仕組みを示す例示的な説明図（斜視図）である。 図６は、図５の構成によって仮想照射面に形成される回転するスポットパターンの一例を示す模式的な平面図である。 図７は、第１実施形態の移動体の例示的かつ模式的な正面図であって、光学ヘッドの位置が図１とは異なる状態を示す図である。 図８は、第１実施形態の移動体の例示的かつ模式的な正面図であって、光学ヘッドの位置が図１，７とは異なる状態を示す図である。 図９は、第１実施形態の移動体の例示的かつ模式的な正面図であって、光学ヘッドの位置が図１，７，８とは異なる状態を示す図である。 図１０は、第１実施形態の移動体の例示的かつ模式的な正面図であって、光学ヘッドの位置が図１，７－９とは異なる状態を示す図である。 図１１は、第１実施形態の移動体の例示的かつ模式的な正面図であって、光学ヘッドの位置が図１，７－１０とは異なる状態を示す図である。 図１２は、第１実施形態のレーザ表面処理方法の例示的なフローチャートである。 図１３は、第２実施形態の移動体の例示的かつ模式的な正面図である。 図１４は、第２実施形態の移動体の例示的かつ模式的な側面図である。 図１５は、第３実施形態の移動体の例示的かつ模式的な側面図である。 図１６は、第４実施形態の移動体の例示的かつ模式的な正面図である。 図１７は、実施形態の移動体に設けられた光学ヘッドから出力されたレーザ光によって仮想照射面に形成されるスポットパターンの変形例を示す模式的な平面図である。 図１８は、実施形態の移動体に設けられた光学ヘッドから出力されたレーザ光によって仮想照射面に形成されるスポットパターンの別の変形例を示す模式的な平面図である。 図１９は、第５実施形態の移動体の例示的かつ模式的な正面図である。 図２０は、第６実施形態の移動体の例示的かつ模式的な正面図である。 図２１は、第７実施形態の移動体の例示的かつ模式的な正面図である。 図２２は、第８実施形態の移動体の例示的かつ模式的な正面図である。 図２３は、第９実施形態の移動体の例示的かつ模式的な正面図である。 図２４は、第１０実施形態の移動体の例示的かつ模式的な正面図である。 図２５は、実施形態の移動体に含まれる磁気吸着機構の変形例の例示的かつ模式的な正面図である。 図２６は、実施形態の移動体に含まれる磁気吸着機構の変形例の例示的かつ模式的な正面図である。 図２７は、実施形態の移動体に含まれる磁気吸着機構の変形例の例示的かつ模式的な正面図である。
　以下、本発明の例示的な実施形態および変形例が開示される。以下に示される実施形態および変形例の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および結果（効果）は、一例である。本発明は、以下の実施形態および変形例に開示される構成以外によっても実現可能である。また、本発明によれば、構成によって得られる種々の効果（派生的な効果も含む）のうち少なくとも一つを得ることが可能である。
　以下の複数の実施形態および変形例は、同様の構成要素を有している。以下では、それら同様の構成要素については、共通の符号を付与するとともに、重複する説明を省略する場合がある。
　各図において、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向は、互いに交差するとともに互いに直交している。Ｚ方向は鉛直上方に略沿い、Ｘ方向およびＹ方向は水平方向に略沿う。Ｘ方向は、壁Ｗの表面Ｗａと交差するとともに略直交し、Ｙ方向は、壁Ｗの表面Ｗａに略沿う。なお、各図のＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向に対する移動体１０の姿勢は一例であり、移動体１０は、各図に示される姿勢とは異なる姿勢を取りうる。また、各図は、模式的なものであり、図中の寸法は実物の寸法とは異なる場合がある。
［第１実施形態］
　図１は、第１実施形態のレーザ表面処理システム１００に含まれる移動体１０Ａ（１０）の正面図であり、図２は、当該移動体１０Ａの側面図である。
　図１，２に示されるように、レーザ表面処理システム１００に含まれる移動体１０は、磁気吸着機構１３を有しており、当該磁気吸着機構１３が発生する磁力によって、船舶の壁Ｗの表面Ｗａに吸着する。表面Ｗａは、表面処理を行う対象物である。また、移動体１０は、表面Ｗａ上を転動する転動体１２ａを含む移動機構１２を有しており、当該転動体１２ａの転動に伴って、表面Ｗａ上を移動する。さらに、移動体１０は、レーザ光Ｌ（図２参照）を出力する光学ヘッド１４を有しており、当該光学ヘッド１４から表面Ｗａに向けて、当該表面Ｗａの表面処理を行うためのレーザ光Ｌを出力する。このような構成により、移動体１０は、表面Ｗａ上に沿って移動しながら、当該表面Ｗａにレーザ光Ｌを照射して当該表面Ｗａの処理を行う。
　この場合、壁Ｗの主材料は、鉄系金属のような磁性体である。光学ヘッド１４から適切な条件でレーザ光Ｌを照射することにより、表面Ｗａ上の、レーザ光Ｌが照射された場所およびその近傍において、当該レーザ光Ｌのエネルギによってレーザアブレーションが生じ、表層が薄く除去される。この際、壁Ｗの母材とともに、表面Ｗａ上の汚れや錆、塗膜、塗料、付着物等が除去される。
　移動体１０は、ベース１１、移動機構１２、磁気吸着機構１３、光学ヘッド１４、および位置変更機構１５を備えている。
　ベース１１は、他の部品を支持する支持部材として機能する。ベース１１は、外枠１１ａと、梁１１ｂと、板１１ｃと、を有している。外枠１１ａ、梁１１ｂ、および板１１ｃは、いずれもＸ方向と交差して延びている。外枠１１ａは、角が丸められた四角形状の形状を有した中空あるいは中実の部材である。梁１１ｂは、外枠１１ａと固定され当該外枠１１ａの枠内で棒状に延びた中空あるいは中実の部材である。板１１ｃは、外枠１１ａまたは梁１１ｂと固定され、外枠１１ａの複数箇所間、または外枠１１ａと梁１１ｂとの間で掛け渡されるように延びている。外枠１１ａ、梁１１ｂ、および板１１ｃは、それぞれ、例えば、ステンレス鋼のような鉄系材料や、アルミニウム合金のようなアルミニウム系材料で、作られる。なお、ベース１１は、図１，２に示される構成には限定されない。
　また、ベース１１の上部、図１，２の例では、外枠１１ａの上端部には、ワイヤのような線状物２０を結合する結合部１１ｄが設けられている。線状物２０は、移動体１０を吊り下げることができる。このような構成により、何らかの原因で磁気吸着機構１３による表面Ｗａへの吸着状態が解除され、移動体１０が表面Ｗａから離れて落下した場合に、線状物２０によって吊り下げることで、当該移動体１０が地面や水面等に落下して損傷するのを抑制することができる。なお、線状物２０を吊り下げる吊下装置は、処理対象となる船舶等において各方向に移動することができるよう構成されてもよいし、吊下位置を移動可能に構成されてもよい。また、表面Ｗａとの摩擦を抑制するよう、線状物２０は吊下装置と移動体１０との間で撓ませるのが好ましい。また、線状物２０と表面Ｗａとの間に適宜緩衝部材やガイド部材を介在させてもよい。
　さらに、ベース１１には、電気配線ケーブル１２ｄや、光ファイバケーブル１４ａ、電気配線ケーブル１４ｄ、電気配線ケーブル１５ｆ、あるいはそれらを収容したケーブル３０を保持するケーブル保持部１１ｅが設けられている。ケーブル保持部１１ｅは、それらケーブルを撓んだ状態で保持することができるため、各ケーブルに対する負荷を軽減することができる。
　移動機構１２は、表面Ｗａ上を転動する二つの転動体１２ａと、各転動体１２ａを回転する二つのモータ１２ｂと、転動体１２ａとは別に設けられた二つのキャスター１２ｃと、を有している。転動体１２ａは、モータ１２ｂによって回転駆動されることで、表面Ｗａ上を転動する。モータ１２ｂは、電気配線ケーブル１２ｄを介して電源装置４２（図４参照）から供給された電力によって作動し、転動体１２ａを回転する。キャスター１２ｃは、Ｘ方向に延びる回転軸周りに回転可能にベース１１に取り付けられている。キャスター１２ｃのローラは、表面Ｗａ上を転動する。当該ローラは、転動体の一例である。モータ１２ｂは、移動体１０に作用する重力によって転動体１２ａが表面Ｗａ上で下方に転動しないよう、所要のトルクを生じる。また、本実施形態のように、移動体１０が転動体１２ａとモータ１２ｂとの組み合わせを複数有する場合、モータ１２ｂのそれぞれの回転速度や回転方向を制御することにより、移動体１０は、直線状の経路で移動するのみならず、湾曲した経路で移動することもできるし、転回することもできる。なお、移動機構１２は、図１，２に示される構成には限定されない。なお、転動体１２ａおよびキャスター１２ｃのローラの数や配置は、適宜に変更して実施することができる。また、転動体１２ａは、例えばクローラのような、車輪以外の転動体であってもよい。
　磁気吸着機構１３は、移動機構１２とは別に設けられ、表面Ｗａに隙間ｇ（間隔）をあけて面する。磁気吸着機構１３は、例えば、永久磁石を有しており、当該永久磁石によって壁との間に磁力による吸引力を生じることにより、移動機構１２の転動体１２ａおよびキャスター１２ｃのローラを、表面Ｗａに押しつける。永久磁石は、例えば、希土類磁石であり、隙間ｇが０．５～１［ｃｍ］の場合、１０００～２００［ｋｇｆ］程度の吸引力を発生する。
　光学ヘッド１４には、光源装置としてのレーザユニット４１（図４参照）から光ファイバケーブル１４ａ内の光ファイバを介してレーザ光が入力される。光学ヘッド１４は、コリメートレンズや、拡大レンズ、回折光学素子（diffractive　optical　element、ＤＯＥ）のような光学部品を有し、壁Ｗの表面Ｗａに向けて、成形されたレーザ光Ｌを出力する。出力されるレーザ光Ｌについては後述する。
　位置変更機構１５は、ベース１１に対する光学ヘッド１４の位置を変更することができる。位置変更機構１５は、固定部１５ａと、可動部１５ｂと、アームホルダ１５ｃと、アーム１５ｄと、ヘッドホルダ１５ｅと、を有している。固定部１５ａは、ベース１１に固定される。可動部１５ｂは、固定部１５ａに対してＸ方向に延びる軸回りに回動可能に支持される。可動部１５ｂは、固定部１５ａに対して回動可能であり、任意あるいは複数の回動位置で固定部１５ａに対して静止することができる。アームホルダ１５ｃは、アーム１５ｄを保持する。アーム１５ｄは、Ｘ方向と交差して棒状に延びている。アームホルダ１５ｃは、アーム１５ｄの長手方向の保持位置を変更可能に構成されている。すなわち、アーム１５ｄは、アームホルダ１５ｃに対して直動（スライド）可能であり、長手方向における任意あるいは複数の位置でアームホルダ１５ｃに対して静止することができる。このように、可動部１５ｂの固定部１５ａに対する相対位置の変更、およびアーム１５ｄのアームホルダ１５ｃに対する相対位置の変更により、光学ヘッド１４のベース１１に対する相対位置を変更することができる。なお、位置変更機構１５の構成は、図１，２の例には限定されない。また、位置変更機構１５は、光学ヘッド１４の位置をＸ方向において変更可能となるよう構成されてもよい。
　図３は、表面Ｗａにおける磁気吸着機構１３による吸引領域Ａｓと、転動体１２ａおよびキャスター１２ｃのローラ（以下単にローラと記す）の接触領域Ａｃとの配置を示す図である。図３に示されるように、本実施形態では、吸引領域Ａｓは、複数の接触領域Ａｃの間に、当該複数の接触領域Ａｃによって囲まれるように、位置している。具体的には、例えば、吸引領域Ａｓは、各接触領域Ａｃの重心（幾何中心）を結ぶ多角形の内側に位置している。このような配置によれば、磁気吸着機構１３の吸引力によって生じた移動体１０から表面Ｗａに作用する押圧力を、複数の転動体１２ａおよびローラに適宜に配分することができる。仮に、転動体１２ａまたはローラからの表面Ｗａへの押圧力にばらつきが生じると、押圧力の大きい転動体１２ａまたはローラが転動し難くなり、移動体１０の表面Ｗａ上での移動に支障を来す虞がある。この点、本実施形態では、吸引領域Ａｓが複数の接触領域Ａｃの間に、当該複数の接触領域Ａｃによって囲まれるように位置している分、転動体１２ａまたはローラからの表面Ｗａへの押圧力のばらつきを減らすことができるため、移動体１０を表面Ｗａ上でより円滑に動かすことができる。吸引領域Ａｓは、表面Ｗａにおける磁気吸着機構１３と面した対向領域の一例である。なお、吸引領域Ａｓ（対向領域）と接触領域Ａｃとの数や、大きさ、配置等は、図３の例には限定されない。
　図４は、レーザ表面処理システム１００に含まれる車両４０の概略構成図である。図４に示されるように、車両４０には、レーザユニット４１、電源装置４２、制御回路４３、およびレーザ冷却機構４４が搭載されている。レーザユニット４１、電源装置４２、制御回路４３、およびレーザ冷却機構４４は、車両４０に搭載された筐体４８内に収容されている。車両４０は、移動ベースの一例である。なお、レーザ表面処理システム１００は、例えば、処理対象の船舶とは別の船舶のような車両４０とは異なる移動ベースを備えてもよい。
　レーザユニット４１は、半導体レーザや、イットリウム・アルミニウム・ガーネット　（Yttrium　Aluminum　Garnet）を用いた固体レーザ、ファイバレーザのような一つ以上のレーザ光源と、当該レーザ光源から出力されたレーザ光をケーブル３０内の光ファイバに導く複数の光学部品と、を有している。発振器の方式としては、パルスレーザ方式と連続波レーザ方式がある。発明者らの研究により、一例として、光出力６［ｋＷ］のファイバレーザが搭載され、発振器の方式が連続波レーザである構成において、好適に処理が行えたことを確認できた。連続波方式とした場合、レーザ光が連続照射されるため、処理速度を向上できる。また、パルス方式と比較して、ピークパワーに応じた平均出力よりも大きな電源容量の準備が不要になる。また、レーザユニットから出射されるレーザ光のパワー密度が高いほど、表面の処理能力が向上する。さらに、ケーブルの３０の長さが長いほど処理可能な範囲（移動範囲）が広くなる。発明者らの研究により、一例として、コア径を８０［μｍ］、ケーブル３０の距離を１００［ｍ］とした構成において、当該ケーブル３０を長く延ばして届く範囲の全域において好適に処理が行えたことを確認できた。
　電源装置４２は、例えば、バッテリや、発電機等を備えており、移動機構１２のモータ１２ｂに向けて当該モータ１２ｂを駆動する電力を供給する。また、位置変更機構１５がモータ等を有して電気的に作動してベース１１に対する光学ヘッド１４の位置を変更する場合、電源装置４２は、当該モータに向けて当該モータを駆動する電力を供給する。当該電力は、ケーブル３０内に収容された電気配線を含む電気配線ケーブル１５ｆ（図２参照）を介してモータへ供給される。
　制御回路４３は、レーザユニット４１、電源装置４２、およびレーザ冷却機構４４の作動を制御する。
　レーザ冷却機構４４は、例えば、冷却液のような冷媒を貯えるタンクや、当該冷媒を吐出するポンプ等を備えており、レーザユニット４１に対し、その各部を冷却するのに冷媒を供給する。レーザユニット４１には、レーザ冷却機構４４から、チューブや配管等を介して、冷媒が供給される。
　このように、レーザユニット４１や電源装置４２等が車両４０（移動ベース）に搭載されることにより、ケーブル３０の長さをより短くすることができるという利点がある。なお、車両４０は、ガス送出機構４５や、ドライアイス送出機構４６、集塵機構４７等を搭載してもよい。これらについては後述する。
［ビームの成形］
　光学ヘッド１４は、例えばＤＯＥのようなビームシェイパを有している。ビームシェイパは、レーザ光Ｌを複数のビームに分割することができる。図５は、光学ヘッド１４において回転するスポットパターンが形成される仕組みを示す説明図であり、図６は、図５の構成によってＸ方向（軸Ａｘ）と交差した仮想照射面Ｐ上に形成される回転するスポットパターンの一例を示す図である。なお、仮想照射面Ｐは、スポットパターンの評価や比較等のために導入した仮想面であり、例えば、光学ヘッド１４から、当該光学ヘッド１４と表面Ｗａとの間の距離の平均値だけ、離隔した位置に設けられた面、として定義してもよいし、表面Ｗａと部分的に重なる位置に設けられた面と定義してもよい。
　光学ヘッド１４は、ＤＯＥ１４ｂと、レンズ１４ｃと、を有している。ＤＯＥ１４ｂは、レーザ光Ｌを複数のビームＢに分割する。複数のビームＢは、レンズ１４ｃを透過して表面Ｗａへ照射される。ここで、本実施形態では、ＤＯＥ１４ｂは、軸Ａｘ回りに回転するよう構成されている。当該軸Ａｘは、ＤＯＥ１４ｂに入射する前のレーザ光の光軸であり、ＤＯＥ１４ｂは、当該軸Ａｘに対して軸対称の形状を有している。この場合、ＤＯＥ１４ｂの軸Ａｘ回りの回転に伴って、複数のビームＢは、図５，６に示されるように、軸Ａｘ回りに回転することになる。
　ＤＯＥ１４ｂの回転に伴って、複数のビームＢによるスポットは、表面Ｗａ上で、軸Ａｘ回りに経時的に略一定の角速度で回転する。これにより、表面Ｗａ上で、ＤＯＥ１４ｂによってパワーが適宜に調整された複数のビームＢによるスポットが回転するため、例えば、表面Ｗａ上でガウシアン状の強度分布を有した一つのビームのスポットが照射される場合に比べて、表面Ｗａにおける場所によるパワー密度のばらつき、ひいては表面Ｗａの処理状態の場所によるばらつきを、抑制することができる。また、回転速度の調整により、パワー密度を調整することも可能となる。これにより、塗装や錆の除去時に除去したい層のみに対して適切なパワー密度でレーザ光を照射し、当該レーザ光のビームのスポットを高速回転させることで、熱影響や鋼材への黒皮発生を抑制しながら好適に処理することができる。さらに、多点分岐により、分岐されたスポット数に応じて処理速度を高めることができ、１点照射時よりも高速な処理が可能となり、処理に要する時間の短縮を図ることができる。ＤＯＥ１４ｂは、例えば、光学ヘッド１４内に収容されたモータおよび減速機構によって回転駆動される。モータは、電気配線を含む電気配線ケーブル１４ｄ（図２参照）を介して電源装置４２（図４参照）から供給された電力によって作動する。なお、スポットパターンは、図５，６の例には限定されない。また、ＤＯＥ１４ｂは、エアモータの回転に応じて回転してもよい。
［ベースに対する光学ヘッドの位置の変更］
　図１，７～１１は、ベース１１に対する光学ヘッド１４の位置が異なる場合を示している。各図の位置は、上述した位置変更機構１５の作動によって実現される。なお、位置変更機構１５は、電気的に作動してもよいし、操作者による手動調整によって作動してもよい。
　図１の場合、光学ヘッド１４は、位置Ｐ１に位置している。位置Ｐ１に位置した光学ヘッド１４は、図２に示されるように、表面Ｗａ上の吸引領域Ａｓよりも上方となる位置に、レーザ光Ｌを照射することになる。ここで、仮に、これとは上下逆の状態、すなわち光学ヘッド１４が表面Ｗａ上の吸引領域Ａｓよりも下方となる位置にレーザ光Ｌを照射する状態について考える。この状態では、吸引領域Ａｓが表面Ｗａの上端近傍に位置した場合に、レーザ光Ｌは当該上端近傍より下方に照射されることになる。移動体１０がこの位置よりさらに上方に移動しようとすると、表面Ｗａ上に吸引領域Ａｓを確保できない。すなわち、光学ヘッド１４が表面Ｗａ上の吸引領域Ａｓよりも下方となる位置にレーザ光Ｌを照射する状態では、当該光学ヘッド１４は、表面Ｗａの上端部分には、レーザ光Ｌを照射することができない。この点、図１の場合、吸引領域Ａｓが表面Ｗａの上端部分より下方に位置した状態で、光学ヘッド１４は、当該上端部分に向けてレーザ光Ｌを照射することができる。
　また、本実施形態では、図２に示されるように、光学ヘッド１４から出力されたレーザ光Ｌは、結合部１１ｄと磁気吸着機構１３との間を通って、表面Ｗａに照射される。これにより、レーザ光Ｌが結合部１１ｄや線状物２０に照射されるのを抑制できる。
　図７の場合、光学ヘッド１４は、位置Ｐ２に位置している。位置Ｐ２に位置した光学ヘッド１４は、吸引領域Ａｓに対してＺ方向の反対方向に離れた位置に、レーザ光Ｌを照射する。この場合において、移動体１０の進行方向がＺ方向であったとすると、光学ヘッド１４は、表面Ｗａ上で転動体１２ａおよびキャスター１２ｃが通過した後の領域にまたはその近傍に、レーザ光Ｌを照射することができる。これに対し、仮に、移動体１０の進行方向がＺ方向であった場合に、図１のように、光学ヘッド１４が、吸引領域Ａｓに対してＺ方向に離れた位置に、レーザ光Ｌを照射すると、当該光学ヘッド１４は、表面Ｗａ上で転動体１２ａおよびキャスター１２ｃが通過する前の領域またはその近傍に、レーザ光Ｌを照射することになる。この場合、レーザ光Ｌが照射されることにより温度が上昇した表面Ｗａ上を、転動体１２ａおよびキャスター１２ｃが通過することになり、転動体１２ａおよびキャスター１２ｃのローラに対して熱影響が生じる虞がある。この点、図７の状態では、移動体１０の進行方向がＺ方向であった場合に、表面Ｗａにおける転動体１２ａおよびローラ（転動体）との接触領域Ａｃに対して移動体１０の進行方向（Ｚ方向）の後方、すなわちＺ方向の反対方向に離れた位置に、レーザ光Ｌを照射することができるため、転動体１２ａおよびローラに対して熱影響が生じるのを抑制できる。なお、移動体１０がＺ方向の反対方向に移動する場合にあっては、図１の状態にすればよい。この場合も、光学ヘッド１４は、表面Ｗａにおける転動体１２ａおよびローラとの接触領域Ａｃに対して移動体１０の進行方向（Ｚ方向の反対方向）の後方に、レーザ光Ｌを照射することができる。
　図８，９の場合、光学ヘッド１４は、位置Ｐ３または位置Ｐ４に位置している。位置Ｐ３または位置Ｐ４に位置した光学ヘッド１４は、移動体１０の進行方向がＺ方向の場合、およびＺ方向の反対方向の場合の双方について、表面Ｗａにおける転動体１２ａおよびキャスター１２ｃのローラと接触領域Ａｃに対して当該進行方向と交差した方向に外れた位置に、レーザ光Ｌを照射する。この場合も、転動体１２ａおよびキャスター１２ｃのローラに対する熱影響を抑制できる。
　図１０，１１の場合、アームホルダ１５ｃによるアーム１５ｄの保持位置を変更することにより、光学ヘッド１４は、位置Ｐ５，Ｐ６において、ベース１１からより離れた位置にレーザ光Ｌを照射することができる。この場合、転動体１２ａおよびキャスター１２ｃのローラに対する熱影響をより一層抑制できる。また、図１，７～１１に示されるように、あるいはこれらの図以外の場合も含め、ベース１１に対する光学ヘッド１４の位置は、種々に変更可能である。
　また、さらに、位置変更機構１５は、光学ヘッド１４を、例えば、位置Ｐ３（図８）→位置Ｐ２（図７）→位置Ｐ４（図９）→位置Ｐ２（図７）→位置Ｐ３（図８）のように、二つの離れた位置Ｐ３と位置Ｐ４との間で往復させてもよい。この場合、移動体１０の移動の位置（移動経路）に対してより広い範囲での処理が可能になるという利点がある。
　図１２は、レーザ表面処理システム１００によるレーザ表面処理方法の一例のフローチャートである。図１２に示されるように、まずは、表面Ｗａ上に移動体１０が置かれ（Ｓ１１）、その後、表面Ｗａ上にレーザ光Ｌを照射しながら当該表面Ｗａ上で移動体１０を動かすことにより、表面Ｗａ上の比較的広い範囲において、表面処理を実行することができる（Ｓ１２）。
　以上、説明したように、本実施形態によれば、作業者が処理対象としての表面Ｗａに近づき難いような状況でも当該表面Ｗａに対する処理を実行することが可能となる。また、本実施形態では、移動体１０は、転動体１２ａとは別に磁気吸着機構１３を備えている。磁気吸着機構１３が転動体１２ａに設けられた場合、磁気吸着機構１３の大きさや配置が転動体１２ａの大きさやスペックによって制限されるため、十分な吸引力が得られ難い場合もある。また、永久磁石を含む転動体１２ａが硬くなり、表面Ｗａが損傷しやすくなる虞がある。この点、本実施形態によれば、転動体１２ａとは別に磁気吸着機構１３を備えているため、所要の吸引力を生じる磁気吸着機構１３を構成しやすくなる。また、転動体１２ａの材質の自由度が高まる分、例えば、転動体１２ａの摩耗を抑制したり、表面Ｗａに対する損傷を抑制できたり、転動体１２ａの耐久性を向上できたり、といった効果も得られる。
［第２実施形態］
　図１３は、第２実施形態の移動体１０Ｂ（１０）の正面図であり、図１４は、移動体１０Ｂの側面図である。図１３，１４に示されるように、本実施形態では、移動体１０Ｂは、表面Ｗａに向けてドライアイスＤＩを吐出するノズル１６を備えている。本実施形態によれば、表面ＷａにドライアイスＤＩを供給することで、表面Ｗａの付着物を剥離することができるという効果が得られる。具体的には、例えば－７９℃程度のドライアイスＤＩを表面Ｗａに供給した場合、急激な温度低下に伴う熱収縮が生じて付着物の付着力が弱まり、さらに表面Ｗａと付着物との間にドライアイスＤＩが入り込むことで、付着物が剥離する。この場合、ドライアイスＤＩは、固相を含む流体の一例である。ドライアイスＤＩは、ドライアイス送出機構４６（図４参照）から、ケーブル３０内に収容されたチューブまたはケーブル３０とは別に配索されたチューブを介して、ノズル１６へ供給される。ノズル１６は、ドライアイス供給機構（流体供給機構）を構成している。
　また、移動体１０Ｂは、ベース１１に対するノズル１６の位置を変更可能な位置変更機構１７を備えている。位置変更機構１７は、例えば、ベース１１に対する光学ヘッド１４の位置を変更する位置変更機構１５と同様の構成を有することができる。
　なお、ドライアイスＤＩは、表面Ｗａの、レーザ光Ｌによって処理された位置に供給されてもよいし、レーザ光Ｌによって処理される予定の位置に当該処理の前に供給されてもよいし、レーザ光Ｌによって処理される領域とは別の位置に供給されてもよい。
［第３実施形態］
　図１５は、第３実施形態の移動体１０Ｃ（１０）の側面図である。図１５に示されるように、本実施形態では、移動体１０Ｃは、表面Ｗａ、転動体１２ａ、または光学ヘッド１４のレーザ光Ｌの出射端部（窓部あるいはレンズ）に向けてガスＧを吐出するノズル１８を備えている。本実施形態によれば、ガスＧを供給することにより、温度を低下したり、汚れを除去したりすることができるという効果が得られる。ガスＧは、ガス送出機構４５（図４参照）から、ケーブル３０内に収容されたチューブまたはケーブル３０とは別に配索されたチューブを介して、ノズル１８へ供給される。ガスＧは、例えば、空気や、窒素ガスであり、流体の一例である。ノズル１８は、ガス供給機構（流体供給機構）を構成している。ガスＧとしては、例えば、レーザ光照射時の塗膜残渣を飛ばすには空気が有効であり、さらに、鋼材表面の酸化を抑制するには窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガスが有効である。
［第４実施形態］
　図１６は、第４実施形態の移動体１０Ｄ（１０）の正面図である。図１６に示されるように、本実施形態では、移動体１０Ｄは、光学ヘッド１４の少なくともレーザ光Ｌの出射端近傍を覆うとともに表面Ｗａに向けて延びたカバー１９と、当該カバー１９の内側の空間と連通する排気ダクト５０と、を備えている。排気ダクト５０は、ケーブル３０内に収容されるか、またはケーブル３０とは別に配索され、集塵機構４７（図４参照）と接続されている。集塵機構４７は、排気ダクト５０を介してカバー１９内の空気を吸引し、フィルタによって当該空気内に含まれるヒュームや除去物等をトラップして回収することができる。本実施形態によれば、ヒュームや除去物が周囲に飛散して悪影響を及ぼすのを抑制できるという効果が得られる。
［スポットパターンの変形例］
　図１７，１８は、レーザ光Ｌの軸Ａｘ回りに回転するビームＢのスポットパターンの変形例を示す平面図である。図１７，１８に例示されるように、複数のビームＢは、種々の形態に配置することができる。図１７では、複数のビームＢのスポットは略十字状に配置されている。また、図１８の例では、複数のビームＢのスポットは、軸Ａｘ回りに多重の円環状に配置されている。さらに、図１７の例では、各ビームＢのパワーは、軸Ａｘに近いほど小さく、軸Ａｘから遠いほど大きくなるよう設定されている。また、図１８の例では、各円環におけるビームＢの数は、軸Ａｘに近いほど少なく、軸Ａｘから遠いほど多くなるよう設定されている。このような設定により、場所によるパワー密度のばらつきを抑制することができる。なお、ビームＢの配置や、各ビームＢのパワーは、種々に設定することが可能である。
［第５実施形態］
　図１９は、第５実施形態の移動体１０Ｅ（１０）の正面図である。図１９に示されるように、本実施形態では、移動体１０Ｅは、レーザ光Ｌの表面Ｗａへの照射によって生じた塵や除去物等の異物が磁気吸着機構１３と表面Ｗａとの間に留まらないよう吸気集塵する吸引機構６１が設けられている。吸引機構６１によって集められた異物は、排気ダクト５０を介して排出される。本実施形態によれば、磁気吸着機構１３と表面Ｗａとの間に介在する異物によって磁気吸着機構１３の作動に支障が生じるのを抑制することができる。なお、吸引機構６１を磁気吸着機構１３に対して遠ざけたり近づけたりするなど、吸引機構６１の位置を変更可能に構成してもよい。また、吸引機構６１は、レーザ光Ｌの照射領域に対して吸引を行ってもよい。吸引機構６１は、異物除去機構の一例である。
［第６実施形態］
　図２０は、第６実施形態の移動体１０Ｆ（１０）の正面図である。図２０に示されるように、本実施形態では、移動体１０Ｆは、レーザ光Ｌの表面Ｗａへの照射によって生じた塵や除去物等の異物が磁気吸着機構１３と表面Ｗａとの間に留まらないよう吹き飛ばすブロワ６２が設けられている。ブロワ６２は、送出ダクト６２ａを介して送られた空気を排出する。本実施形態によっても、磁気吸着機構１３と表面Ｗａとの間に介在する異物によって磁気吸着機構１３の作動に支障が生じるのを抑制することができる。なお、ブロワ６２は、レーザ光Ｌの照射領域に対して空気流を吹き付けてもよい。ブロワ６２は、異物除去機構の一例である。
［第７実施形態］
　図２１は、第７実施形態の移動体１０Ｇ（１０）の正面図である。図２１に示されるように、本実施形態では、移動体１０Ｇは、転動体１２ａに対してＺ方向に離れた位置に、表面Ｗａを掃除する洗浄機構６３を有している。洗浄機構６３は、例えば、回転したり往復直動したりするブラシや、グラインダ、布、洗浄液を噴射する高圧洗浄ノズル等である。本実施形態によれば、表面Ｗａに転動体１２ａの痕跡が残るのを抑制することができる。当該構成は、移動体１０Ｇが主としてＺ方向の反対方向に移動する場合に効果的である。
［第８実施形態］
　図２２は、第８実施形態の移動体１０Ｈ（１０）の正面図である。図２２に示されるように、本実施形態では、移動体１０Ｈは、転動体１２ａに対してＺ方向の反対方向に離れた位置に、表面Ｗａを掃除する洗浄機構６３を有している。本実施形態によれば、表面Ｗａに転動体１２ａの痕跡が残るのを抑制することができる。当該構成は、移動体１０Ｇが主としてＺ方向に移動する場合に効果的である。
［第９実施形態］
　図２３は、第９実施形態の移動体１０Ｉ（１０）の正面図である。図２３に示されるように、本実施形態では、移動体１０Ｉは、光学ヘッド１４のＸ方向における位置を変更することにより光学ヘッド１４と表面Ｗａとの距離を変更する距離可変機構６４を有している。これにより、表面Ｗａにおけるレーザ光Ｌのスポットのパワー密度を調整したり、光学ヘッド１４の保護性を高めるよう表面Ｗａから光学ヘッド１４を遠ざけたりすることができる。距離可変機構６４は、手動で調整できるよう構成されてもよい。また、距離可変機構６４は、電動アクチュエータ等を有し、距離を遠隔で電気的に調整できるよう構成されてもよい。さらに、移動体１０Ｉは、距離センサ（不図示）を有し、距離可変機構６４は、制御回路４３によって距離が所定距離範囲内に維持されるよう制御されてもよい。この場合、表面Ｗａが凹凸を有する場合にも、パワー密度の変化を抑制し、処理ばらつきが生じるのを抑制することができる。
［第１０実施形態］
　図２４は、第１０実施形態の移動体１０Ｊ（１０）の正面図である。図２４に示されるように、本実施形態では、移動体１０Ｊは、表面Ｗａの温度を検出する温度センサ６５を有している。この場合、レーザユニット４１（図４参照）は、制御回路４３によって、検出された温度が所定温度範囲内に維持されるよう、出力するレーザ光のパワーがフィードバック制御されてもよい。具体的には、例えば、制御回路４３は、表面Ｗａの温度が所定温度範囲より高い場合には、レーザ光の出力パワーを低くするようレーザユニット４１を制御する。また、制御回路４３は、表面Ｗａの温度が所定温度範囲より低い場合には、レーザ光の出力パワーを高くするようレーザユニット４１を制御する。当該構成によれば、表面Ｗａにおいて処理ばらつきが生じるのを抑制することができる。また、転動体１２ａが高温になるのを抑制することもできる。
［磁気吸着機構の変形例］
　図２５～２７は、磁気吸着機構１３の変形例を示す正面図である。図２５～２７に示されるように、磁気吸着機構１３は、適宜に複数の吸着部１３ａを有するよう構成することができる。当該構成によれば、より強力な吸着部１３ａを並べることにより、より強い吸引力を確保しやすくなる。なお、吸着部１３ａの形状や配置は種々に変更することができる。
　以上、本発明の実施形態が例示されたが、上記実施形態は一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。また、各構成や、形状、等のスペック（構造や、種類、方向、型式、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置、材質等）は、適宜に変更して実施することができる。
　例えば、磁気吸着機構は、電磁石を含んでもよい。
　本発明は、移動体、レーザ表面処理システム、およびレーザ表面処理方法に利用することができる。
１０，１０Ａ～１０Ｊ…移動体
１１…ベース（支持部材）
１１ａ…外枠
１１ｂ…梁
１１ｃ…板
１１ｄ…結合部
１１ｅ…ケーブル保持部
１２…移動機構
１２ａ…転動体
１２ｂ…モータ
１２ｃ…キャスター
１２ｄ…電気配線ケーブル
１３…磁気吸着機構
１３ａ…吸着部
１４…光学ヘッド
１４ａ…光ファイバケーブル
１４ｂ…ＤＯＥ
１４ｃ…レンズ
１４ｄ…電気配線ケーブル
１５…位置変更機構
１５ａ…固定部
１５ｂ…可動部
１５ｃ…アームホルダ
１５ｄ…アーム
１５ｅ…ヘッドホルダ
１５ｆ…電気配線ケーブル
１６…ノズル
１７…位置変更機構
１８…ノズル
１９…カバー
２０…線状物
３０…ケーブル
４０…車両
４１…レーザユニット（光源装置）
４２…電源装置
４３…制御回路
４４…レーザ冷却機構
４５…ガス送出機構
４６…ドライアイス送出機構
４７…集塵機構
４８…筐体
５０…排気ダクト
６１…吸引機構（異物除去機構）
６２…ブロワ（異物除去機構）
６２ａ…送出ダクト
６３…洗浄機構
６４…距離可変機構
６５…温度センサ
１００…レーザ表面処理システム
Ａｃ…接触領域
Ａｓ…吸引領域
Ａｘ…軸
Ｂ…ビーム
Ｇ…ガス
ｇ…隙間（間隔）
Ｌ…レーザ光
Ｐ…仮想照射面
Ｐ１～Ｐ６…位置
Ｗ…壁
Ｗａ…表面
Ｘ…方向
Ｙ…方向
Ｚ…方向（移動方向、移動方向の反対方向）

Claims (20)

  1. 　船舶の壁の表面に沿って移動しながら当該表面にレーザ光を照射して当該表面の処理を行う移動体であって、
    　前記表面に沿って転動する複数の転動体を含む移動機構と、
    　前記転動体とは別に設けられ、前記表面と間隔をあけて面し、前記壁との間で磁力による吸引力を生じることにより、前記転動体を前記表面に押しつける磁気吸着機構と、
    　前記壁に向けてレーザ光を照射する光学ヘッドと、
    　を備えた、移動体。
  2. 　前記表面における前記磁気吸着機構と面した対向領域は、前記表面における前記転動体との複数の接触領域の間に位置した、請求項１に記載の移動体。
  3. 　前記移動機構および前記磁気吸着機構を支持する支持部材と、
    　前記支持部材に対する前記光学ヘッドの位置を変更可能な位置変更機構と、
    　を備えた、請求項１に記載の移動体。
  4. 　前記位置変更機構は、前記表面における前記転動体との接触領域に対して当該転動体の進行方向の後方に、レーザ光を照射可能となるように、前記光学ヘッドの位置を変更可能である、請求項３に記載の移動体。
  5. 　前記位置変更機構は、前記表面における前記転動体との接触領域に対して当該転動体の進行方向と交差した方向に外れた位置に、レーザ光を照射可能となるように、前記光学ヘッドの位置を変更可能である、請求項３に記載の移動体。
  6. 　前記位置変更機構は、前記表面における前記磁気吸着機構と面した対向領域よりも上方となる位置に、レーザ光を照射可能となるように、前記光学ヘッドの位置を変更可能である、請求項３に記載の移動体。
  7. 　前記支持部材に設けられ、当該支持部材を吊り下げる線状物が結合される結合部を備えた、請求項３に記載の移動体。
  8. 　前記位置変更機構は、前記レーザ光が前記結合部と前記磁気吸着機構との間を通って前記表面に照射されるよう、前記光学ヘッドの位置を変更可能である、請求項７に記載の移動体。
  9. 　前記支持部材に設けられ、前記光学ヘッドに向けてレーザ光を伝送する光ファイバおよび前記移動機構を駆動する電力を供給する電気配線のうち少なくとも一方を含むケーブルを撓んだ状態で保持するケーブル保持部を備えた、請求項３に記載の移動体。
  10. 　前記位置変更機構は、電気的に作動可能に構成された、請求項３に記載の移動体。
  11. 　前記位置変更機構は、前記光学ヘッドを所定位置間で往復させる、請求項１０に記載の移動体。
  12. 　前記光学ヘッドは、レーザ光を複数のビームに分割する回折光学素子と、前記回折光学素子を前記レーザ光の光軸回りに回転する回転機構と、を有した、請求項１に記載の移動体。
  13. 　前記表面、前記転動体、または光学ヘッドに流体を供給するノズルを備えた、請求項１に記載の移動体。
  14. 　前記磁気吸着機構と前記表面との間の異物を除去する異物除去機構および前記表面を清浄する洗浄機構のうち少なくとも一方を備えた、請求項１に記載の移動体。
  15. 　前記光学ヘッドと前記表面との距離を変更可能な距離可変機構を備えた、請求項１に記載の移動体。
  16. 　請求項１～１５のうちいずれか一つに記載の移動体と、
    　前記光学ヘッドと光ファイバを介して光学的に接続されレーザ光を出力する光源装置と、
    　前記移動機構を作動する電気的アクチュエータと電線を介して電気的に接続された電源装置と、
    　を備えた、レーザ表面処理システム。
  17. 　前記光源装置および前記電源装置を搭載して移動可能な移動ベースを備えた、請求項１６に記載のレーザ表面処理システム。
  18. 　船舶の壁の表面に沿って移動しながら当該表面にレーザ光を照射して当該表面の処理を行う移動体であって、
    　前記表面に沿って転動する複数の転動体を含む移動機構と、
    　前記転動体とは別に設けられ、前記表面と間隔をあけて面し、前記壁との間で磁力による吸引力を生じることにより、前記転動体を前記表面に押しつける磁気吸着機構と、
    　前記壁に向けてレーザ光を照射する光学ヘッドと、
    　を備えた移動体を、前記磁気吸着機構の作動によって前記表面上に置く工程と、
    　前記表面にレーザ光を照射しながら前記移動体を前記表面に沿って移動することにより前記表面の処理を行う工程と、
    　を備えた、レーザ表面処理方法。
  19. 　前記表面におけるレーザ光の照射位置が、前記表面における前記転動体との接触領域に対して当該転動体の移動方向の後方に位置するか、または前記表面における前記転動体との接触領域に対して当該転動体の進行方向と交差した方向に外れて位置する、請求項１８に記載のレーザ表面処理方法。
  20. 　前記表面の処理を行う工程では、前記表面の検出温度が所定温度範囲となるよう、レーザ光のパワーがフィードバック制御される、請求項１８に記載のレーザ表面処理方法。
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