JPH1147962A - レーザ式車体塗膜剥離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザ式車体塗膜剥離装置として現実の具体
的な剥離作業に適した構成ないし機構を有し、またレー
ザを車体の所定の位置に容易に、正確に照射することが
できるレーザ式車体塗膜剥離装置の提供を課題とする。 【解決手段】 レーザを車体Ｂの表面に走査しながら照
射することで、車体表面の塗膜を剥離する装置であっ
て、車体Ｂに沿ってＸ軸方向に移動することができる台
車10と、台車10上に立設されて台車10上をＸ軸方向に移
動自在とされた立設支持体20と、立設支持体20に取り付
けられて上下方向であるＺ軸方向の移動と車体Ｂを横切
る方向であるＹ軸方向の移動とを自在とされたアーム部
30と、アーム部30の先端部33に首振り自在に取り付けら
れたヘッド部40とを有し、レーザ発振器50からのレーザ
を立設支持体20及びアーム部30の中空内部を通してヘッ
ド部40に導いて、ヘッド部40から車体Ｂに向けてレーザ
を照射する構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はレーザ式車体塗膜
剥離装置に関し、詳しくは、レーザを用いて新幹線等の
車両の車体の表面塗膜を一定の深さで分解・気化させて
剥離する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】新幹線等の車両の車体表面の塗装は、補
修作業として上塗り等で保全作業がなされているが、年
月が経るに従い表面の荒れやヒビ割れ等の程度が酷くな
り、上塗りも限界となる。従って、これら年月を経た車
体の塗装状態を再生するためには、車体表面に塗り重ね
られた塗装の全部或いは適当な深さにわたって一旦剥離
した後、新たに塗装を行う必要が生じる。従来において
は、前記塗装の剥離作業は作業者が車体の周囲に足場等
を設けて、ハンマーやグラインダ等の道具を用いて手作
業で行っていた。が、作業が非効率であり、また粉塵や
騒音の問題もあり、さらに作業者にとっても過酷な作業
となっていた。一方、レーザを用いて車体等の表面塗装
を剥離する表面処理装置が特開平６−92100 号公報にて
提供されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記特開平
６−92100 号公報記載の装置においては、皮膜除去ヘッ
ドに対してレーザ装置、光学系、監視装置、制御装置、
Ｘ軸方向駆動装置、Ｙ軸方向駆動装置、Ｚ軸方向駆動装
置等の全てが搭載されるような構成となっており、軽快
な動き或いは微妙で正確な動きを必要とする皮膜除去ヘ
ッドに対する搭載部材が多すぎる等、皮膜除去ヘッドを
走査させる上で現実的ではない。また、皮膜除去ヘッド
において、レーザを車体等に対して現に照射するために
必要な機械的な構造或いは機構的な構造がほとんど示さ
れておらず、よって上記公開公報の装置は機械構造的乃
至機構的な側面においては未だ発明が十分には完成して
いないと言えるものである。

【０００４】そこで、本発明は上記従来の装置における
問題点を解消し、レーザ式車体塗膜剥離装置として現実
の具体的な剥離作業に適した構成ないし機構を有し、ま
たレーザを車体の所定の位置に容易に、正確に照射する
ことができるレーザ式車体塗膜剥離装置の提供を課題と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のレーザ式車体塗膜剥離装置は、レーザを車
体の表面に走査しながら照射することで、車体表面の塗
膜を剥離する装置であって、車体に沿ってＸ軸方向に移
動することができる台車と、該台車上に立設されて台車
上をＸ軸方向に移動自在とされた立設支持体と、該立設
支持体に取り付けられて上下方向であるＺ軸方向の移動
と車体を横切る方向であるＹ軸方向の移動とを自在とさ
れたアーム部と、該アーム部の先端部に首振り自在に取
り付けられたヘッド部とを有し、レーザ発振器からのレ
ーザを前記立設支持体及びアーム部の中空内部を通して
前記ヘッド部に導いて、該ヘッド部から車体に向けてレ
ーザを照射する構成としたことを第１の特徴としてい
る。また本発明のレーザ式車体塗膜剥離装置は、上記第
１の特徴に加えて、ヘッド部にはレーザを走査するため
のスキャニングミラー機構を備えていることを第２の特
徴としている。また本発明のレーザ式車体塗膜剥離装置
は、上記第１又は第２の特徴に加えて、レーザ照射によ
る塗膜剥離によって生じた塵芥等を吸い込んで除去する
集塵機を付設したことを第３の特徴としている。また本
発明のレーザ式車体塗膜剥離装置は、上記第１〜第３の
何れかの特徴に加えて、集塵機のバキーム吸引口をヘッ
ド部に設けたことを第４の特徴としている。また本発明
のレーザ式車体塗膜剥離装置は、上記第２〜第４の何れ
かの特徴に加えて、新鮮空気をヘッド部内に吹き込んで
スキャニングミラー機構のミラーを塵芥等から保護する
新鮮空気吹き込み手段を設けたことを第５の特徴として
いる。また本発明のレーザ式車体塗膜剥離装置は、上記
第１〜第５の何れかの特徴に加えて、レーザがヘッド部
のレーザ出口から広角度で周囲に漏れるのを防止するレ
ーザ放散防止手段をレーザ出口に設けたことを第６の特
徴としている。また本発明のレーザ式車体塗膜剥離装置
は、上記第１〜第６の何れかの特徴に加えて、ヘッド部
に騒音防止用材を施したことを第７の特徴としている。
また本発明のレーザ式車体塗膜剥離装置は、上記第１〜
第７の何れかの特徴に加えて、立体形状の異なる車体毎
に、その車体の表面三次元形状をある基準位置を原点と
した三次元座標軸上の三次元形状として予め記憶部に記
憶させておくと共に、該車体の表面三次元形状の各位置
に対して一定の距離と照射角度となるべきヘッド部の制
御量を予め記憶させておき、実際に停止した車体の位置
に応じて前記原点の補正を行い、習い運転による自動運
転を行うコントローラを備えたことを第８の特徴として
いる。

【０００６】上記第１の特徴を有するレーザ式車体塗膜
剥離装置においては、レーザを車体に向けて照射するヘ
ッド部の位置制御は、車体の長手方向であるＸ軸方向に
ついては立設支持体をＸ軸方向に移動させることで位置
調節がなされる。また車体の上下方向（高さ方向）であ
るＺ軸方向についてはアーム部を立設支持体上でＺ軸方
向に移動させることにより位置調節がなされる。また車
体を横切る方向であるＹ軸方向についてはアーム部を立
設支持体上でＹ軸方向に移動させることにより位置調節
がなされる。更にヘッド部の車体面に対するレーザの照
射方向（直角方向が好ましい）はヘッド部自体の向きを
適当に首振りさせることで調節することができる。勿
論、車体に沿うＸ軸方向への大きな移動は台車の移動に
より行うことになる。即ち、ヘッド部の車体に対する
Ｘ、Ｙ、Ｚの各軸方向の位置調節は、主として立設支持
体とアーム部とによって自在に且つ確実、容易に移動す
ることができる。また車体に対するヘッド部の向きはヘ
ッド部を首振り状態に動かすことで確実に調節すること
ができる。よってこれら立設支持体とアーム部とヘッド
部との存在により、車体表面の如何なる位置に対して
も、一定の距離且つ一定の照射角度でレーザを確実に照
射することができる。また第１の特徴においては、レー
ザ発振器からのレーザは、立設支持体及びアーム部の中
空内部を通してヘッド部に導かれる構成としているの
で、ヘッド部自体にはレーザ発振器等を設ける必要がな
く、小体積、軽量で小回りのきくヘッド部として位置調
節や移動等を容易、迅速に行え、作業が行い易い。

【０００７】上記第２の特徴を有するレーザ式車体塗膜
剥離装置においては、上記第１の特徴による作用効果に
加えて、ヘッド部にレーザを走査するスキャニングミラ
ー機構を備えることで、ヘッド部やアーム部や立設支持
体そのものの動きとは別に、レーザ照射範囲を一定の幅
或いは領域で照射して、剥離を行うことができる。また
スキャニングミラー機構でレーザをスキャニングするこ
とで、レーザを一点に長く照射することなく、そのスキ
ャニングの領域全体にわたって照射時間を調節しながら
均一な強度の照射による均一な剥離状態を得ることが可
能となる。スキャニングミラー機構を備えることで、一
定の幅にわたってレーザを照射しながら、全体をＸ、
Ｙ、Ｚの各軸方向に移動させることができる。

【０００８】上記第３の特徴を有するレーザ式車体塗膜
剥離装置においては、上記第１又は第２の特徴による作
用効果に加えて、レーザ照射による塗膜剥離によって生
じた塵芥を吸い込んで除去する集塵機を付設すること
で、作業者にとっての作業環境を良好に保全すると共に
作業場の周囲への塵芥の拡散を予防することができる。

【０００９】上記第４の特徴を有するレーザ式車体塗膜
剥離装置においては、上記第３の特徴による作用効果に
加えて、集塵機のバキーム吸引口をヘッド部に設けるこ
とで、ヘッド部の動きと共に動いて、且つ照射点から生
じる塵芥等を拡散する前に速やかに吸引除去することが
できる。またヘッド部内に入ってきた塵芥等を速やかに
除去してミラー等が汚れるのを予防することができる。

【００１０】上記第５の特徴を有するレーザ式車体塗膜
剥離装置においては、上記第２〜第４の特徴による作用
効果に加えて、新鮮空気吹き込み手段によって新鮮空気
をヘッド部内に吹き込んで、ミラーが塵芥等によって汚
れるのを予防することができる。またヘッド部内が高温
になるのを予防したりすることができる。

【００１１】上記第６の特徴を有するレーザ式車体塗膜
剥離装置においては、上記第１〜第５の特徴による作用
効果に加えて、レーザがヘッド部のレーザ出口から広角
度で周囲に漏れるのを防止するレーザ放散防止手段をレ
ーザ出口に設けることで、レーザがヘッド部から広く周
囲に放散されるのを予防し、作業者等が放散されたレー
ザを浴びるのを予防することができる。

【００１２】上記第７の特徴を有するレーザ式車体塗膜
剥離装置においては、上記第１〜第６の特徴による作用
効果に加えて、ヘッド部に騒音防止用材を施すことで、
発生する騒音を低減することができる。

【００１３】上記第８の特徴を有するレーザ式車体塗膜
剥離装置においては、上記第１〜第７の特徴による作用
効果に加えて、コントローラには、立体形状の異なる車
体毎にその車体の表面三次元形状をある基準点を原点と
した三次元座標軸上の三次元形状として予め記憶させて
おき、その各位置に対して一対一対応すべきヘッド部の
位置及び照射角度も、予め立設支持体、アーム部、ヘッ
ド部、台車等に対する制御量として記憶させておくこと
で、実際に作業がなされるべき車体が提供された場合
に、容易に自動運転を行うことができる。即ち、実際に
車体が提供された場合には、その実際の車体の位置に応
じて記憶上の車体の三次元形状の原点位置を両者が一致
するように補正することで、実際の車体と記憶されてい
る車体形状の位置関係を完全一致させることができる。
従って、実際の車体上でのレーザ照射予定位置が決まる
と、その車体上のレーザ照射位置に対して記憶されてい
るヘッド部の位置及び照射角の制御量が読み込まれて前
記立設支持体やアーム部やヘッド部が制御移動せられ、
ヘッド部が実際の車体のレーザ照射位置に対応する位置
及び角度に調節される。よって例えば、アーム部を上下
方向であるＺ軸方向にゆっくりと強制移動させて行く
と、それに応じて車体とヘッド部との遠近方向であるＹ
軸方向位置と、ヘッド部の照射角度が各車体の位置にお
いて自動的に所定の値となるように調節され、照射が行
われる。そしてＺ軸方向での強制移動範囲が終了する毎
に立設支持体が一定距離だけＸ軸方向に自動移動するよ
うにすれば、自動的に剥離が必要な領域の剥離作業を行
って行くことができる。勿論、立設支持体のＸ軸方向の
移動範囲が終了する毎に台車を手動で或いは自動的にＸ
軸方向に移動させることで、車体の長手方向に沿って塗
膜の剥離を行うことができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態である
レーザ式車体塗膜剥離装置の全体斜視図、図２は側面
図、図３は平面図、図４は正面図、図５はヘッド部の一
部断面詳細図、図６は装置の制御機構を示すブロック
図、図７は装置の運転動作を示すフローチャートであ
る。

【００１５】図１〜図４を参照して、装置は台車10と、
該台車に立設される立設支持体20と、該立設支持体20に
取り付けられるアーム部30と、該アーム部30の先端部に
取り付けられるヘッド部40とを有する。また前記台車10
にはレーザ発振器50、集塵機60、新鮮空気供給器70、コ
ントローラ80等の部材を一式搭載している。が、勿論、
前記レーザ発振器50、集塵機60、新鮮空気供給器70、コ
ントローラ80等の部材は台車10とは別に配置するように
してもよい。

【００１６】前記台車10は、新幹線等の車両の車体Ｂが
修理のために停車せられるプラットホーム等に敷設さ
れ、台車レール11上に載せられている。該台車レール11
は車体Ｂの長手方向に沿って平行に敷設され、これによ
って台車10が台車レール11上を車体Ｂの長手方向と平行
であるＸ軸方向に自由に進退することができるようにな
っている。台車10には、そのＸ軸方向駆動手段として、
例えばインバータモータとこれによって正確に回転数制
御される車輪とが設けられており、よって台車10は台車
レール11上を正確な距離だけ進退することができる。

【００１７】前記立設支持体20は、台車10に立設された
状態で、台車10上に設けられた支持体レール12上をＸ軸
方向に正確に進退することができるように構成されてい
る。該立設支持体20のＸ軸方向の移動は、支持体レール
12の間に敷設されたリニアガイド13に対して立設支持体
20側に設けた図示しないボールネジを係合させ、同じく
立設支持体20側に設けたＸ軸方向駆動手段としてのサー
ボモータを駆動することによって、前記ボールネジを所
要の距離だけ正確に移動させることで、立設支持体20の
正確な移動を達成させている。

【００１８】前記アーム部30は、立設された立設支持体
20に対して水平方向に取り付けられており、且つ立設支
持体20に設けられたアームレール21によって上下方向で
あるＺ軸方向に昇降自在とされている。このアーム部30
についても、前アームレール21の間にリニアガイド22を
敷設し、このリニアガイド22に対してアーム部30の基体
31に設けた図示しないボールネジを係合させ、アーム部
30に設けたＺ軸方向駆動手段としてのサーボモータを駆
動することによって、前記ボールネジを所要の距離だけ
移動させることで、アーム部30全体をＺ軸方向に正確な
距離移動させることができるようになされている。前記
アーム部30は立設支持体20に対してＹ軸方向に進退自在
とされている。Ｙ軸方向は車体Ｂを横切る方向であり、
進出すると車体Ｂに近づき、後退すると車体Ｂから離れ
る。アーム部30のＹ軸方向の移動は、前記基体31に設け
た図示しないリニアガイドに対してアーム部本体32側に
設けた図示しないボールネジを係合させ、同様にアーム
部本体32側に設けたＹ軸方向駆動手段であるサーボモー
タを駆動することで、アーム部本体32を基体31に対して
Ｙ軸方向に正確な距離を移動させることができる。

【００１９】上記、台車10、立設支持体20、アーム部30
の動きによって、アーム部30の先端部33に取り付けられ
たヘッド部40は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなる三次元空間
において所望の位置に移動せられることができる。前記
ヘッド部40は、図５も参照して、その本体部41がアーム
部30の先端部33に取り付けられており、且つ前記先端部
33がアーム部本体32に対して、Ｙ軸方向であるα軸を中
心に回転自在とされている。これによってヘッド部40は
α軸を中心に回動ができる。前記アーム部30の先端部33
のα軸を中心とした回動は、アーム部本体32に設けられ
た図示しないα軸回動駆動手段であるサーボモータとベ
アリングの組み合わせによって行うことができる。一
方、ヘッド部40は、その本体部41がアーム部30の先端部
33に対してＸ軸方向であるβ軸を中心に回動することが
できるようになされている。このヘッド部40のβ軸を中
心とした回動は、同様にアーム部30の先端部33に設けら
れた図示しないβ軸回動駆動手段であるサーボモータと
ベアリングの組み合わせによって行わせることができ
る。以上のように、ヘッド部40はα軸及びβ軸の周りに
回動自在に首振りすることがてきる。この例ではヘッド
部40は２軸に対して回動自在に首振りを行うことができ
るようになされているが、更に３軸方向に回動自在に首
振りできるようにすることも可能である。ヘッド部40が
首振りすることができることで、ヘッド部40から照射さ
れるレーザの車体Ｂに対する照射角度を直角方向等、所
望の角度に調節することができる。

【００２０】前記ヘッド部40の本体部41に対して、ヘッ
ド部40の照射部42が固定されている。この照射部42は内
部にスキャニングミラー機構として、ポリゴンミラー42
a と該ミラー42a を動作させる図示しない機構を設けて
いる。これによって入射せられたレーザをスキャニング
してレーザ出口42b から車体Ｂに向けて照射する。前記
スキャニングミラー機構は、ポリゴンミラー42a の代わ
りに、１枚のミラーとそれを往復回動させる補助機構か
ら構成してもよい。

【００２１】前記照射部42には、レーザ出口42b から照
射部42内に侵入してくる剥離された塗膜等の塵芥等を吸
い込んで除去するバキューム吸引口61を設けている。バ
キューム吸引口61には、上記した集塵機60からのバキュ
ームホース62が接続されている。バキューム吸引口61か
ら集塵機60までのバキュームホース62の配設の仕方は、
特に限定されない。

【００２２】また前記照射部42には、レーザ出口42b か
ら内部に侵入してくる塵芥によってポリゴンミラー42a
が汚れたり、故障を起こしたりするのを防止するため、
新鮮空気を吹き込む新鮮空気吹き込み手段として、新鮮
空気吹き込み口71を設けている。該新鮮空気吹き込み口
71には、上記新鮮空気供給器70からの新鮮空気供給ホー
ス72が接続されている。新鮮空気供給器70から新鮮空気
吹き込み口71までの新鮮空気供給ホース72の配設の仕方
は、特に限定されない。新鮮空気吹き込み口71から照射
部42内に吹き込まれた新鮮空気は、ポリゴンミラー42a
の照射前面領域を通過することで、塵芥がポリゴンミラ
ー42a に付着したりするのを防止すると共に、前記レー
ザ出口42b から照射部42内に侵入した塵芥等を速やかに
バキューム吸引口61側へ導く役割を果たす。

【００２３】前記照射部42のレーザ出口42b には、レー
ザがレーザ出口42b から広角度で周囲に漏れることによ
る作業者等への悪影響を防止するために、レーザ放散防
止手段として、筒状のレーザ放散防止キャップ90が設け
られている。このレーザ放散防止キャップ90によってレ
ーザ出口42b の前方周囲が一定の範囲にわたって囲ま
れ、側方へ漏れようとするレーザの行く手が遮られる。
レーザ放散防止キャップ90の構成材料は、レーザの遮蔽
が容易である他、車体Ｂ等に触れることがあっても車体
を傷つけないようにし、またヘッド部40に発生する騒音
の低減等の見地からゴムやプラスチックスとするのが好
ましい。

【００２４】前記レーザが照射されるヘッド部40には騒
音が発生することから、その騒音を低減するため、照射
部42の内壁に騒音防止用材として、吸音材100 を施して
いる。

【００２５】前記レーザ発振器50は、必要なレーザを供
給する装置で、例えば市販のレーザ発振器を使用し、こ
れを２〜４台連結して、必要な出力を得るようにするこ
とができる。またレーザの種類は、例えばパルスレーザ
を採用することで、剥離塗膜以外の領域への熱影響の少
ないパルスレーザとすることができる。このパルスレー
ザは、例えば１秒間に数十から数百パルスを照射するも
のを用いることができる。またレーザの種類はエネルギ
ー変換効率のよいCo₂ レーザとすることができる。前記
レーザ発振器50からのレーザを複数個の中継ミラー51で
反射しながら、レーザ発振器50、立設支持体20、アーム
部30の各中空部を通してヘッド部40に導く構成としてい
る。前記パルスレーザは一定強度のものを用い、車体Ｂ
に照射するレーザの照射スポットを例えば５〜10mm角と
して、これをポリゴンミラーで走査することで、車体Ｂ
表面の塗膜を予め定めた一定の深さに剥離するのに必要
な照射強度に調整すると共に、一定の幅にわたって且つ
均一に照射するようにしている。そしてレーザを一定の
幅でスキャニングしながら、一定の速度で前記ヘッド部
40をアーム部30と共に移動させる、それによって一定領
域の剥離が終了すると、立設支持体20を台車10上で一定
距離だけＸ軸方向に移動させた後、同じ動作を繰り返
す。そして立設支持体20の台車10上での移動が限度に達
すると、今度は台車10自体を移動させて、前記の動作を
繰り返す。

【００２６】前記コントローラ80は、装置の各部材の動
作を制御する。即ち、図６を参照して、台車10をＸ軸方
向に移動させる台車Ｘ軸方向駆動手段15、立設支持体20
をＸ軸方向に移動させる立設支持体Ｘ方向駆動手段25、
アーム部30をＺ軸方向に移動させるアーム部Ｚ軸方向駆
動手段35、アーム部30をＹ軸方向に移動させるアーム部
Ｙ軸方向駆動手段36、ヘッド部40をα軸の周りに回動さ
せるヘッド部α軸回動駆動手段45、ヘッド部40をβ軸の
周りに回動させるヘッド部β軸回動駆動手段46に対して
制御信号を出力して指令する。また、コントローラ80
は、レーザ発振器50に対する起動及び停止、或いはパル
ス周期や強度等を調節するレーザ発振器駆動手段55に対
して制御信号を出力して指令する。また、コントローラ
80は、ヘッド部40に設けられたポリゴンミラー42a を含
むスキャニングミラー機構を駆動するスキャニングミラ
ー機構駆動手段47に対して動作制御信号を出力して指令
する。またコントローラ80は、集塵機60の運転の開始や
停止を行う集塵機駆動手段65に対して制御信号を出力し
て指令する。またコントローラ80は、新鮮空気供給器70
の運転の開始や停止を行う新鮮空気供給器駆動手段75に
対して制御信号を出力して指令する。

【００２７】一方、コントローラ80に対して、車体Ｂの
位置を検出する位置検出センサ110をヘッド部40の一部
に設け、位置検出センサ110 からの検出信号をコントロ
ーラ80に入力するようにしている。

【００２８】次に本装置により車体Ｂ表面の塗膜を自動
剥離する場合の手法について説明する。まず、塗膜の剥
離作業を行う車体に関して、その立体形状の異なる車体
毎に、その車体Ｂの表面三次元形状をある基準位置を原
点とした三次元座標軸上の三次元形状としてコンピュー
タ上にモデル化し、同様にして、装置のヘッド部40、詳
しくはレーザ出口42の三次元空間での各位置や各角度に
対応する各駆動手段15、25、35、36、45、46の制御量を
前記車体Ｂの場合と同じ三次元座標軸上での各制御量と
してコンピュータ上にモデル化しておく。そして、コン
ピュータ上において、前記装置のレーザ出口42が車体Ｂ
の表面三次元形状に対して一定の距離と角度を保ちなが
ら移動させる模擬を行う。好ましい模擬が得られたとき
の、そのときの動作手順と各動作位置での各駆動手段1
5、25、35、36、45、46の制御量を上記車体Ｂの三次元
座標軸上の三次元形状と共に車体データとしてコントロ
ーラ80の記憶部に記憶させ、或いは外部記憶装置に記憶
させておく。

【００２９】以上のようにして、車体Ｂの三次元形状
や、本装置におけるレーザの照射動作手順や各駆動手段
15、25、35、36、45、46の制御量を予め取得しおくこと
で、現実の車体Ｂに対する本装置による表面塗膜剥離の
習い運転を容易に行うことができる。本装置のコントロ
ーラ80による自動運転動作を、図７を参照して説明す
る。

【００３０】今、塗膜剥離作業が行われるべき車体Ｂが
決まると、その車体Ｂに対する車体データを記憶させた
外部記憶装置がコントローラ80のコンピュータにセット
されて読み込まれるか、或いはコントローラ80内のコン
ピュータに記憶されている車体データが読み込まれる
（ステップＳ１）。次に、車体Ｂが修理用のプラットホ
ームに停止されると、その停止位置がコンピュータでモ
デル化されて記憶されている三次元座標軸上での三次元
形状における基準位置と多少ズレている場合があるの
で、これを修正する作業にかかる。即ち、モデル化され
ている三次元座標軸上の２点（X₁、Y₁、Z₁）、（X₂、
Y₂、Z₂）にそれぞれ対応する車体Ｂの位置まで装置が移
動せられ、それぞれの位置における車体Ｂの現実の三次
元座標を本装置の位置確認センサ110 により測定する
（ステップＳ２）。そして前記位置確認センサ110 によ
って得られた車体Ｂの２点での三次元座標（x₁、y₁、
z₁）、（x₂、y₂、z₂）を前記記憶されている三次元座標
軸上の２点（X₁、Y₁、Z₁）、（X₂、Y₂、Z₂）と照合し、
記憶されている三次元座標軸上の車体Ｂの位置を現実の
車体の位置に一致させるように車体データを修正する
（ステップＳ３）。

【００３１】車体データの修正が終わると、装置は車体
データに記憶されている動作手順に従って、習い運転の
初期位置に移動せられる（ステップＳ４）。

【００３２】初期位置への台車10、立設支持体20、アー
ム部30、ヘッド部40の移動が完了すると、コントローラ
80は習い運転による車体Ｂの表面塗膜の剥離運転を開始
する（ステップＳ５）。レーザ発振器50がオンされ、ま
た集塵機60、新鮮空気供給器70がオンされる。ポリゴン
ミラー42a が予めプログラムされた条件でスキャニング
され、ヘッド部40がプログラムされた手順でα軸、β軸
の周りに制御され、アーム部30がＺ軸方向、Ｙ軸方向に
プログラムされた手順で制御移動され、立設支持体20が
プログラムされた手順でＸ軸方向に制御移動され、台車
10がＸ軸方向にプログラムされた手順で制御移動され
る。そして予め指定した剥離範囲での剥離運転が終了す
ると（ステップＳ６でイエス）、習い運転を終了する
（ステップＳ７）。

【００３３】尚、運転は上記した自動運転の他に手動に
よる運転を行うこともできる。さらに、立設支持体20が
Ｘ軸方向のリミットまで移動する間は自動運転とし、立
設支持体20がリミットに達した時点で、一旦レーザの照
射を停止し、台車10を自動又は手動にて一定距離だけＸ
軸方向に移動させ、且つ立設支持体20、アーム部30、ヘ
ッド部40を初期位置に復帰させ、その時点でレーザの照
射開始と共に自動運転が再開されるようにしてもよい。
また車体Ｂの比較的平坦な側面での剥離運転と車体の前
面付近の大きく変化する曲面での剥離運転とで、自動運
転と手動運転とを切り換える等、車体Ｂの広い表面領域
をどの様にして順次剥離していくかの、操作の手順等は
装置の手動走行、習い走行等の自動走行を含めて種々の
方法を採用することができる。その他、本装置の場合に
は、装置を車体の両側に一対設けて作業を行うようにす
ることもでき、作業時間を短縮することができる。

【００３４】

【発明の効果】本発明は以上の構成及び作用からなり、
請求項１に記載のレーザ式車体塗膜剥離装置によれば、
レーザを車体の表面に走査しながら照射することで、車
体表面の塗膜を剥離する装置であって、車体に沿ってＸ
軸方向に移動することができる台車と、該台車上に立設
されて台車上をＸ軸方向に移動自在とされた立設支持体
と、該立設支持体に取り付けられて上下方向であるＺ軸
方向の移動と車体を横切る方向であるＹ軸方向の移動と
を自在とされたアーム部と、該アーム部の先端部に首振
り自在に取り付けられたヘッド部とを有するので、立設
支持体とアーム部とヘッド部との存在により、車体表面
の如何なる位置に対しても、容易に且つ正確、確実に一
定の距離且つ一定の照射角度でレーザを照射することが
できる。よって又、車体表面の如何なる場所においても
正確で且つ安定した塗膜の剥離を行うことができる。ま
たレーザ発振器からのレーザは、立設支持体及びアーム
部の中空内部を通してヘッド部に導かれる構成としてい
るので、ヘッド部自体にはレーザ発振器等を設ける必要
がなく、小体積、軽量で小回りのきくヘッド部として位
置調節や移動等を容易、迅速に行うことができ、作業性
がよい。また請求項２に記載のレーザ式車体塗膜剥離装
置によれば、請求項１に記載の構成による効果に加え
て、ヘッド部にはレーザを走査するためのスキャニング
ミラー機構を備えているので、ヘッド部やアーム部や立
設支持体そのものの動きとは別に、レーザ照射範囲を一
定の幅或いは領域で照射して、剥離を行うことができ
る。またスキャニングミラー機構でレーザをスキャニン
グすることで、レーザを一点に長く照射することなく、
そのスキャニングの領域全体にわたって照射時間を調節
しながら均一な強度の照射による均一な剥離状態を得る
ことが可能となる。スキャニングミラー機構を備えるこ
とで、一定の幅にわたってレーザを照射しながら、全体
をＸ、Ｙ、Ｚの各軸方向に移動させることができる。ま
た請求項３に記載のレーザ式車体塗膜剥離装置によれ
ば、請求項１又は２に記載の構成による効果に加えて、
レーザ照射による塗膜剥離によって生じた塵芥等を吸い
込んで除去する集塵機を付設したので、作業者にとって
の作業環境を良好に保全すると共に、作業場の周囲への
塵芥の拡散を予防することができる。また請求項４に記
載のレーザ式車体塗膜剥離装置によれば、請求項３に記
載の構成による効果に加えて、集塵機のバキーム吸引口
をヘッド部に設けたので、バキューム吸引口をヘッド部
の動きに伴って移動させることができ、照射点から生じ
る塵芥等を拡散する前に速やかに吸引除去することがで
きる。またヘッド部内に入ってきた塵芥等を速やかに除
去してミラー等が汚れるのを予防することができる。ま
た請求項５に記載のレーザ式車体塗膜剥離装置によれ
ば、請求項２〜４の何れかに記載の構成による効果に加
えて、新鮮空気をヘッド部内に吹き込んでスキャニング
ミラー機構のミラーを塵芥等から保護する新鮮空気吹き
込み手段を設けたので、ミラーが塵芥等によって汚れる
のを予防することができる。またヘッド部内が高温にな
るのを予防したりすることができる。また請求項６に記
載のレーザ式車体塗膜剥離装置によれば、請求項１〜５
の何れかに記載の構成による効果に加えて、レーザがヘ
ッド部のレーザ出口から広角度で周囲に漏れるのを防止
するレーザ放散防止手段をレーザ出口に設けたので、レ
ーザがヘッド部から広く周囲に放散されるのを予防し、
作業者等が放散されたレーザを浴びたりするのを確実に
予防することができる。また請求項７に記載のレーザ式
車体塗膜剥離装置によれば、請求項１〜６の何れかに記
載の構成による効果に加えて、ヘッド部に騒音防止用材
を施したので、レーザによる剥離作業の際にヘッド部に
発生する騒音を低減することができる。また請求項８に
記載のレーザ式車体塗膜剥離装置によれば、請求項１〜
７の何れかに記載の構成による効果に加えて、立体形状
の異なる車体毎に、その車体の表面三次元形状をある基
準位置を原点とした三次元座標軸上の三次元形状として
予め記憶部に記憶させておくと共に、該車体の表面三次
元形状の各位置に対して一定の距離と照射角度となるべ
きヘッド部の制御量を予め記憶させておき、実際に停止
した車体の位置に応じて前記原点の補正を行い、習い運
転による自動運転を行うコントローラを備えたので、車
体の表面に対して装置を走査させる際に、レーザを照射
するヘッド部の車体表面に対する距離及び角度を走査に
伴って自動的に補正することができ、よって常に適性な
条件で、車体表面に順次レーザ照射を自動走査すること
ができ、車体表面の塗膜を正確に且つ広範囲に安定して
自動剥離することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態であるレーザ式車体塗膜剥
離装置の全体斜視図である。

【図２】レーザ式車体塗膜剥離装置の側面図である。

【図３】レーザ式車体塗膜剥離装置の平面図である。

【図４】レーザ式車体塗膜剥離装置の正面図である。

【図５】ヘッド部の一部断面詳細図である。

【図６】装置の制御機構を示すブロック図である。

【図７】装置の運転動作を示すフローチャートである。

【符号の説明】

10 台車 20 立設支持体 30 アーム部 33 先端部 40 ヘッド部 42a ポリゴンミラー 50 レーザ発振器 60 集塵機 61 バキューム吸引口 70 新鮮空気供給器 80 コントローラ 90 レーザ放散防止キャップ 100 吸音材 Ｂ 車体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高木 哲夫 兵庫県神戸市中央区海岸通２丁目２番３号 東和ビル 株式会社富士インダストリー ズ内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザを車体の表面に走査しながら照射
   することで、車体表面の塗膜を剥離する装置であって、
   車体に沿ってＸ軸方向に移動することができる台車と、
   該台車上に立設されて台車上をＸ軸方向に移動自在とさ
   れた立設支持体と、該立設支持体に取り付けられて上下
   方向であるＺ軸方向の移動と車体を横切る方向であるＹ
   軸方向の移動とを自在とされたアーム部と、該アーム部
   の先端部に首振り自在に取り付けられたヘッド部とを有
   し、レーザ発振器からのレーザを前記立設支持体及びア
   ーム部の中空内部を通して前記ヘッド部に導いて、該ヘ
   ッド部から車体に向けてレーザを照射する構成としたこ
   とを特徴とするレーザ式車体塗膜剥離装置。
2. 【請求項２】 ヘッド部にはレーザを走査するためのス
   キャニングミラー機構を備えていることを特徴とする請
   求項１に記載のレーザ式車体塗膜剥離装置。
3. 【請求項３】 レーザ照射による塗膜剥離によって生じ
   た塵芥等を吸い込んで除去する集塵機を付設したことを
   特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ式車体塗膜剥
   離装置。
4. 【請求項４】 集塵機のバキーム吸引口をヘッド部に設
   けたことを特徴とする請求項３に記載のレーザ式車体塗
   膜剥離装置。
5. 【請求項５】 新鮮空気をヘッド部内に吹き込んでスキ
   ャニングミラー機構のミラーを塵芥等から保護する新鮮
   空気吹き込み手段を設けたことを特徴とする請求項２〜
   ４の何れかに記載のレーザ式車体塗膜剥離装置。
6. 【請求項６】 レーザがヘッド部のレーザ出口から広角
   度で周囲に漏れるのを防止するレーザ放散防止手段をレ
   ーザ出口に設けたことを特徴とする請求項１〜５の何れ
   かに記載のレーザ式車体塗膜剥離装置。
7. 【請求項７】 ヘッド部に騒音防止用材を施したことを
   特徴とする請求項１〜６の何れかに記載のレーザ式車体
   塗膜剥離装置。
8. 【請求項８】 立体形状の異なる車体毎に、その車体の
   表面三次元形状をある基準位置を原点とした三次元座標
   軸上の三次元形状として予め記憶部に記憶させておくと
   共に、該車体の表面三次元形状の各位置に対して一定の
   距離と照射角度となるべきヘッド部の制御量を予め記憶
   させておき、実際に停止した車体の位置に応じて前記原
   点の補正を行い、習い運転による自動運転を行うコント
   ローラを備えたことを特徴とする請求項１〜７の何れか
   に記載のレーザ式車体塗膜剥離装置。