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JP7750754B2 - Pulse laser irradiation device - Google Patents
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JP7750754B2 - Pulse laser irradiation device - Google Patents

Pulse laser irradiation device

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JP7750754B2 JP2022004603A JP2022004603A JP7750754B2 JP 7750754 B2 JP7750754 B2 JP 7750754B2 JP 2022004603 A JP2022004603 A JP 2022004603A JP 2022004603 A JP2022004603 A JP 2022004603A JP 7750754 B2 JP7750754 B2 JP 7750754B2
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Description

本発明は、パルスレーザー照射装置に関する。 The present invention relates to a pulsed laser irradiation device.

近年、長期間供用された道路橋等の橋梁において鋼桁の上部に配置されるコンクリート製の床版の取替工事(特定更新工事)が実施されている。また、国内の橋梁は、供用開始から50年以上が経過している、または数年以内に経過するものが多いため、多くの橋梁で上記の様なコンクリート床版の取替工事の実施が求められている。 In recent years, replacement work (specific renewal work) has been carried out on the concrete decks placed on top of steel girders of road bridges and other bridges that have been in service for a long time. Furthermore, since many bridges in Japan have been in service for over 50 years, or are within the next few years, many bridges are in need of the above-mentioned concrete deck replacement work.

一般に、橋梁のコンクリート床版の取替工事において、既設床版の下部に配置される鋼製の橋桁は腐食等による強度や耐久性の問題がない場合、取り替えることなく転用される場合が多い。この際、既設床版を取り除いた後の既設床版が載置されていた橋桁の上フランジ面には、既設床版を取り除いた際に既設床版から欠損した残存コンクリート片等の付着物が残存している場合がある。また、上フランジ面には、既存塗膜が剥離し、橋桁表面が長期間露出することにより錆部が発生している場合がある。 Generally, when replacing a bridge's concrete deck, the steel bridge girders placed underneath the existing deck are often reused without replacement if there are no strength or durability issues due to corrosion or other factors. In this case, after the existing deck is removed, the upper flange surface of the bridge girder on which the existing deck rests may still have attached debris, such as pieces of concrete that were removed when the existing deck was removed. Furthermore, the existing paint film may peel off from the upper flange surface, leaving the bridge girder surface exposed for a long period of time, causing rust to form.

そのため、コンクリート床版の取替工事は、既設床版を取り除いた後に上フランジ面の付着物や錆部、既存塗膜を除去し、上フランジ面を整地する素地調整を行い、素地調整を行った上フランジ面を新たに塗装した後に新しい床版を設置する工法が一般的である。上フランジ面の素地調整の工法および表面の仕上げ度合いを指定するケレンの種類は、新設床版と上フランジとの間に不純物を残存させず新設床版の定着性を確保した状態が求められることから、1種ケレンまたは2種ケレンが採用される。 For this reason, the typical method for replacing concrete decks is to remove the existing deck, then remove any adhesions, rust, and existing paint from the upper flange surface, perform a surface preparation to level the upper flange surface, and then paint the prepared upper flange surface anew before installing the new deck. The type of surface preparation method for the upper flange surface and the type of surface cleaning that specifies the level of surface finish are Type 1 or Type 2 cleaning, as it is necessary to ensure that no impurities remain between the new deck and the upper flange and that the new deck is firmly fixed.

従来、上フランジ面の素地調整工法は、ディスクサンダーやグラインダ等の電動工具や手工具を用いた手作業により上フランジ面の残存コンクリート片や錆部、既存塗膜を除去する2種ケレンによる工法が主に適用されている(例えば、特許文献1参照)。また、素地調整により上フランジ面から除去され、素地調整箇所の周囲に飛散した残存コンクリート片や錆部、既存塗膜は、上記の除去作業と同様に箒等を使用した手作業により回収される。 Conventionally, surface preparation methods for the upper flange surface have mainly been based on a type 2 scraping method, in which remaining concrete fragments, rust, and existing paint films are manually removed from the upper flange surface using power tools such as disc sanders and grinders, or hand tools (see, for example, Patent Document 1). Furthermore, remaining concrete fragments, rust, and existing paint films removed from the upper flange surface during surface preparation and scattered around the surface preparation area are manually collected using a broom or similar tool, similar to the removal work described above.

他の素地調整工法として、上フランジ面に砂等の細粒状の研掃材を噴射するブラスト作業により、上フランジ面の残存コンクリート片や錆部、既存塗膜を除去し、上フランジ面から除去されたものをバキューム装置で吸引、回収するバキュームブラスト装置を用いる方法がある。非特許文献1には、自動でスイングするブラスト噴射装置とブラスト噴射装置で噴射した研掃材や除去されたケレンくずを自動回収するバキューム装置を備え、橋桁上を人力により移動可能なバキュームブラスト装置が提案されている。上記のバキュームブラスト装置による素地調整工法は、1種ケレンに分類される。 Another surface preparation method uses a vacuum blasting device, which sprays fine abrasives such as sand onto the upper flange surface to remove remaining concrete fragments, rust, and existing paint, and then uses a vacuum to suck up and collect the material removed from the upper flange surface. Non-Patent Document 1 proposes a vacuum blasting device that can be manually moved over bridge girders and is equipped with an automatically swinging blasting device and a vacuum to automatically collect the abrasives sprayed by the blasting device and the removed cleaning chips. The surface preparation method using the vacuum blasting device described above is classified as Type 1 cleaning.

特開2020-176420号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2020-176420

株式会社大林組、フランジブラスターTM、2019年9月20日、[2021年9月3日検索]、インターネット<URL https://www.obayashi.co.jp/solution_technology/detail/tech_d222.html>Obayashi Corporation, Flange Blaster TM, September 20, 2019, [Retrieved September 3, 2021], Internet <URL https://www.obayashi.co.jp/solution_technology/detail/tech_d222.html>

しかしながら、橋桁の既存塗膜には、鉛、クロム、PCB等の有害物質が含まれている場合がある。この場合、上記の素地調整作業において電動工具や手工具の使用等による既存塗膜の曝露とそれに伴う作業者の健康への影響が懸念される。また、上記の懸念点に関連して、労働安全衛生法においても塗装業務において作業者の安全、健康対策を実施する旨が規定されている。また、素地調整作業において電動工具や手工具の使用や研掃材の噴射により、粉塵が発生し、周囲に拡散する可能性もある点からも作業員の健康や作業環境の安全性への影響が懸念される。そのため、素地調整作業時においては上記の既存塗膜に含まれる有害物質に対する作業者の健康と作業現場に発生する可能性がある粉塵に対する作業員の健康や安全な作業環境を確保した素地調整工法とすることが求められるという課題がある。 However, existing bridge girder coatings may contain hazardous substances such as lead, chromium, and PCBs. In such cases, there are concerns about exposure to the existing coating through the use of power and hand tools during the surface preparation work, and the resulting impact on worker health. In relation to these concerns, the Industrial Safety and Health Act also stipulates that safety and health measures be implemented for workers in painting operations. Furthermore, the use of power and hand tools and the spraying of abrasives during surface preparation work can generate dust that may spread to the surrounding area, raising concerns about the impact on worker health and the safety of the work environment. Therefore, there is a need for a surface preparation method that protects worker health from the hazardous substances contained in the existing coating, protects worker health from dust that may be generated at the work site, and ensures a safe working environment.

従来の手作業による素地調整工法は、素地調整を完了した後に素地調整箇所の周囲に飛散した残存コンクリート片や錆部、既存塗膜等の除去対象物を手作業により回収する作業を要する。また、従来の手作業による素地調整工法は、電動工具により上フランジ面を削る際に大きな作業音が発生するため、近隣への騒音の観点から1日の作業時間が限られている。以上より、床版取替工事の工期が長くなるという課題がある。 Conventional manual surface preparation methods require the manual collection of remaining concrete fragments, rust, existing paint, and other materials scattered around the surface preparation area after completion of the surface preparation. Furthermore, conventional manual surface preparation methods generate loud noises when scraping the upper flange surface with power tools, so the number of hours that can be worked per day is limited due to concerns about noise pollution for neighbors. These issues result in longer construction times for deck replacement work.

また、従来の手作業による素地調整工法は、各作業員の手作業による工法であるため、各作業員の技術の差により素地調整面の品質のばらつきが生じる可能性もあるという課題がある。 In addition, traditional manual surface preparation methods require each worker to perform the work by hand, which poses the issue of potential variations in the quality of the surface preparation due to differences in the skills of each worker.

バキュームブラスト装置による素地調整工法は、上フランジ面に噴射され跳ね返った研掃材や上フランジ面から除去されたものが周囲に飛散する場合があり、これらの飛散物を回収するために作業時間や労力がさらに必要となる場合があるという課題がある。 The surface preparation method using a vacuum blasting device has the problem that abrasive material sprayed onto the upper flange surface can bounce back, or material removed from the upper flange surface can scatter around, requiring additional time and effort to collect this debris.

また、バキュームブラスト装置による素地調整工法において、上フランジの劣化状態によっては、上フランジ面の角部等に研掃材を噴射すると、噴射箇所が噴射の負荷により折損する虞があるため、噴射箇所によって噴射量を調整する等の作業負担が発生し、それにより作業時間も増加する可能性があるという課題もある。 Furthermore, when using a vacuum blasting machine to condition the surface, depending on the state of deterioration of the upper flange, spraying abrasive material onto the corners of the upper flange surface may cause the sprayed area to break due to the force of the spray. This creates a work load, such as having to adjust the amount of spray depending on the sprayed area, which can also increase work time.

上記の各課題から、床版取替工事における素地調整作業の作業員の健康、安全や素地調整作業の作業効率の低下および素地調整面の品質の低下が発生する可能性があるという課題がある。 The above issues pose a risk to the health and safety of workers performing surface preparation work during deck replacement work, as well as a potential reduction in the efficiency of surface preparation work and a decline in the quality of the surface preparation surface.

そこで、本発明は、安全な作業環境と高効率および高品質な素地調整面を確保できるパルスレーザー照射装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a pulsed laser irradiation device that can ensure a safe working environment and a highly efficient and high-quality surface preparation.

上記目的を達成するため、本発明に係るパルスレーザー照射装置は、構造物に付着する除去対象物にパルスレーザーを照射するパルスレーザー照射ユニットと、前記パルスレーザーの照射により前記構造物から剥離した前記除去対象物と前記構造物との間に挿入するスクレーパーと、前記構造物から除去された前記除去対象物を回収する回収ユニットと、を備える。 To achieve the above objective, the pulsed laser irradiation device of the present invention comprises a pulsed laser irradiation unit that irradiates a target object attached to a structure with a pulsed laser, a scraper that is inserted between the target object that has been peeled off from the structure by irradiation with the pulsed laser and the structure, and a recovery unit that recovers the target object that has been removed from the structure.

上記の構成から、パルスレーザー照射ユニットによりパルスレーザーを照射し、レーザー光を吸収した除去対象物を微細なヒューム状に分解して構造物から除去できる。ヒューム状に分解されない構造物に付着する除去対象物に対してもパルスレーザーの照射により構造物から剥離させ、スクレーパーの振動で削ぎ落とすことで容易に構造物から除去できる。また、除去された除去対象物は、回収ユニットにより周囲に飛散させることなく回収でき、加えて、レーザーの照射により投射物等がない素地調整であることから、素地調整作業後の飛散物の清掃等を省略でき、素地調整作業を高効率化できる。また、除去対象物が周囲に飛散することなく回収されるため、除去対象物中に有害物質が含有する場合においても安全な作業環境を確保して所望の素地調整を実施できる。また、素地調整を除去対象物にパルスレーザーを照射し、剥離したものはスクレーパーの振動で削ぎ落とす簡易な作業により実施できるため、手作業による素地調整面の作業員間の品質差を解消でき均質かつ高品質な素地調整面とすることができる。 With the above configuration, the pulsed laser irradiation unit irradiates a pulsed laser, breaking down the target material that absorbs the laser light into fine fumes and removing them from the structure. Even target material that adheres to the structure and does not decompose into fumes can be easily removed by irradiating it with the pulsed laser and scraping it off with the vibration of a scraper. The removed target material can be collected by the collection unit without scattering into the surrounding area. Furthermore, because the laser irradiation is a surface preparation process that does not involve projectiles, cleaning up scattered material after the surface preparation process can be omitted, improving the efficiency of the surface preparation process. Furthermore, because the target material is collected without scattering into the surrounding area, a safe working environment can be ensured and the desired surface preparation can be performed, even if the target material contains hazardous substances. Furthermore, surface preparation can be performed simply by irradiating the target material with a pulsed laser and scraping off the peeled material with the vibration of a scraper, eliminating quality differences between workers involved in manual surface preparation processes and resulting in a uniform, high-quality surface.

また、本発明に係るパルスレーザー照射装置において、前記パルスレーザー照射ユニットは、剥離した前記除去対象物の下部にエアーを噴射し、前記除去対象物の下部に前記スクレーパーを挿入する間隙を形成するエアー噴射ユニットを備えてもよい。 In addition, in the pulsed laser irradiation device according to the present invention, the pulsed laser irradiation unit may include an air injection unit that injects air onto the bottom of the peeled object to be removed, forming a gap below the object to be removed into which the scraper can be inserted.

上記の構成により、スクレーパーを剥離した除去対象物の下部に容易に挿入できる。そのため、除去対象物がヒューム状に分解された除去対象物上にコンクリート片等のヒューム状に分解されていない除去対象物が付着している構成であっても容易に構造物から除去できる。また、除去対象物を直接削ぎ落とすことで除去対象物の除去、回収漏れを抑制し、仕上がり面の品質を向上できる。 The above configuration allows the scraper to be easily inserted beneath the removed material. Therefore, even if the material has been decomposed into fumes and there is concrete fragments or other material attached to it that has not yet decomposed into fumes, it can be easily removed from the structure. Furthermore, by scraping off the material directly, it is possible to reduce the amount of material that is left unremoved or recovered, improving the quality of the finished surface.

また、本発明に係るパルスレーザー照射装置において、前記パルスレーザー照射ユニットは、前記スクレーパーを振動させる振動ユニットを備えてもよい。 Furthermore, in the pulsed laser irradiation device according to the present invention, the pulsed laser irradiation unit may be equipped with a vibration unit that vibrates the scraper.

上記の構成により、スクレーパーにより構造物に付着する除去対象物を除去する際に容易に下部に挿入でき除去を促進できる。また、素地調整の対象面が凹凸状等の粗い面であってもパルスレーザー照射装置が対象面に引っ掛かることなくスクレーパーを除去対象物の下部に挿入でき、所望の素地調整を実施できる。そのため、素地調整の対象面の形状に関わらず高品質な仕上がり面とすることができる。 With the above configuration, the scraper can be easily inserted underneath to remove material adhering to a structure, facilitating removal. Furthermore, even if the surface to be adjusted is rough, such as uneven, the scraper can be inserted underneath the material to be adjusted without the pulsed laser irradiation device getting caught on the surface, allowing for the desired surface adjustment to be carried out. Therefore, a high-quality finished surface can be achieved regardless of the shape of the surface to be adjusted.

また、本発明に係るパルスレーザー照射装置において、前記パルスレーザーの照射角度は、鉛直に対して5°以上15°以下であってもよい。 Furthermore, in the pulsed laser irradiation device according to the present invention, the irradiation angle of the pulsed laser may be between 5° and 15° relative to the vertical.

上記の構成により、レーザー光の反射率が高い素地面を有する構造物に対してパルスレーザーを照射した際に反射したパルスレーザーの照射によるパルスレーザー照射装置の各機器の故障等を抑制できる。また、除去対象物に対するレーザー光の照射角度が直角に近い角度でパルスレーザーを照射するため、レーザー光を照射された焦点(除去対象物)に作用する照射によるエネルギーを大きくすることができる。そのため、所望の剥離効果を有効的に得ることができる。また、除去対象物の下部にパルスレーザーを照射させやすく、剥離による隙間を発生させやすくなるため、除去対象物の下部へスクレーパーを容易に挿入できる。 The above configuration can prevent breakdowns of the various components of the pulsed laser irradiation device caused by the reflected pulsed laser when a pulsed laser is irradiated onto a structure having a substrate surface with a high reflectivity of laser light. Furthermore, because the pulsed laser is irradiated onto the object to be removed at an angle close to a right angle, the energy of the irradiation acting on the focal point (object to be removed) where the laser light is irradiated can be increased. This makes it possible to effectively achieve the desired peeling effect. Furthermore, because it is easier to irradiate the pulsed laser onto the bottom of the object to be removed, which makes it easier to create gaps due to peeling, it is easier to insert a scraper underneath the object to be removed.

また、本発明に係るパルスレーザー照射装置において、前記回収ユニットは、回収された前記除去対象物を粒径に応じて分級する分級機構を備えてもよい。 Furthermore, in the pulsed laser irradiation device according to the present invention, the recovery unit may be equipped with a classification mechanism that classifies the recovered removal target material according to particle size.

上記の構成により、回収ユニットで回収した除去対象物中にコンクリートがら等のヒューム状に分解されない粒径の大きな除去対象物が含まれる場合において、集塵するヒューム状の除去対象物とそれ以外の除去対象物を容易に分別することができる。そのため、除去対象物の廃棄作業が容易となり高効率化できる。 With the above configuration, when the materials to be removed collected by the collection unit include large particles that do not decompose into fumes, such as concrete debris, the collected fume-like materials can be easily separated from other materials. This makes disposal of the materials to be removed easier and more efficient.

また、本発明に係るパルスレーザー照射装置において、前記構造物は、橋梁の床版を取り除くことにより露出する表面が既存塗膜で塗装された橋桁の上フランジであってもよい。 In addition, in the pulsed laser irradiation device according to the present invention, the structure may be the upper flange of a bridge girder, the surface of which is exposed by removing the bridge deck and is painted with an existing paint film.

上記により、交通規制期間短縮に伴う工期の短縮が求められる橋梁の床版取替工事において素地調整作業を高効率化し工期を短縮できる。 As a result of the above, it is possible to improve the efficiency of surface preparation work and shorten construction times in bridge deck replacement work, which requires shorter construction times due to shorter traffic restriction periods.

また、本発明に係るパルスレーザー照射装置において、前記除去対象物は、前記床版を取り除いたときに付着するコンクリート片と、前記上フランジに発生する錆部と、前記既存塗膜と、を含んでもよい。 Furthermore, in the pulsed laser irradiation device according to the present invention, the object to be removed may include concrete pieces that adhere when the deck slab is removed, rust that occurs on the upper flange, and the existing paint film.

上記により、既存塗膜を挟んで上フランジに付着するコンクリート片について、既存塗膜にパルスレーザーを照射することでコンクリート片を上フランジから剥離させることができ、剥離したコンクリート片をスクレーパーの振動で削ぎ落とすことで容易に上フランジから除去し素地調整を完了できる。 As a result of the above, concrete pieces adhering to the upper flange, sandwiching the existing coating, can be peeled off from the upper flange by irradiating the existing coating with a pulsed laser. The peeled concrete pieces can then be easily removed from the upper flange by scraping them off with the vibration of a scraper, completing the surface preparation.

本発明によれば、安全な作業環境と高効率および高品質な素地調整面を確保できるパルスレーザー照射装置を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide a pulsed laser irradiation device that can ensure a safe working environment and a highly efficient and high-quality surface preparation.

本発明の実施形態によるパルスレーザー照射装置の全体の構成の一例を示す説明図である。1 is an explanatory diagram showing an example of the overall configuration of a pulsed laser irradiation device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態によるパルスレーザー照射装置の一例を示す部分斜視図である。1 is a partial perspective view showing an example of a pulsed laser irradiation device according to an embodiment of the present invention. 図1のA-A断面に沿う正面視の部分断面図である。2 is a partial cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1 ;

以下、本発明の実施形態によるパルスレーザー照射装置1について、図1から図3に基づいて説明する。 The pulsed laser irradiation device 1 according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to Figures 1 to 3.

図1から図3に示すように、パルスレーザー照射装置1は、パルスレーザー照射ユニット11と、格納部12と、スクレーパー13と、エアー噴射ユニット14と、振動ユニット15と、回収ユニット16と、電源部17を有する。パルスレーザー照射装置1は、構造物2の表面21上の既存塗膜22や付着物23、錆部24等を含む除去対象物25を表面21から除去する。電源部17は、施工現場に設置可能な公知の発電機である。表面21はパルスレーザー11aの反射率が高く、除去対象物25は照射されたパルスレーザー11aを吸収するものを含む。 As shown in Figures 1 to 3, the pulsed laser irradiation device 1 has a pulsed laser irradiation unit 11, a storage unit 12, a scraper 13, an air injection unit 14, a vibration unit 15, a recovery unit 16, and a power supply unit 17. The pulsed laser irradiation device 1 removes a removal target 25 from the surface 21 of a structure 2, including an existing paint film 22, deposits 23, rust 24, etc. The power supply unit 17 is a known generator that can be installed at the construction site. The surface 21 has a high reflectivity for the pulsed laser 11a, and the removal target 25 includes material that absorbs the irradiated pulsed laser 11a.

パルスレーザー照射ユニット11は、スキャナーヘッド111と、伝送管112と、レーザー発振ユニット113を有する。レーザー発振ユニット113は電源部17と電気的に接続されている。 The pulsed laser irradiation unit 11 has a scanner head 111, a transmission tube 112, and a laser oscillation unit 113. The laser oscillation unit 113 is electrically connected to the power supply unit 17.

スキャナーヘッド111は、上端が伝送管112の一端と接続され、下端が格納部12の上端に接続される。スキャナーヘッド111は、レンズ111aと防塵部111bを備える。レンズ111aはスキャナーヘッド111の下端に設けられ、防塵部111bはレンズ111aの上部に設けられる。レンズ111aは固有の焦点距離を有する。レンズ111aは、照射対象への距離や、照射対象の形状などに応じて選択される。レンズ111aの焦点距離とレンズ111aから照射対象への距離が一致する時に、レーザー光の照射による加熱の効果が最大となる。 The scanner head 111 has an upper end connected to one end of the transmission tube 112 and a lower end connected to the upper end of the storage section 12. The scanner head 111 is equipped with a lens 111a and a dustproof section 111b. The lens 111a is provided at the lower end of the scanner head 111, and the dustproof section 111b is provided above the lens 111a. The lens 111a has a specific focal length. The lens 111a is selected depending on the distance to the irradiation target, the shape of the irradiation target, etc. When the focal length of the lens 111a and the distance from the lens 111a to the irradiation target match, the heating effect by irradiating the laser light is maximized.

伝送管112は、スキャナーヘッド111の上端とレーザー発振ユニット113に接続され、レーザー発振ユニット113から発信されたパルスレーザー11aを伝送する。伝送管112は、例えば公知のレーザー伝送用のファイバーケーブルである。 The transmission tube 112 is connected to the upper end of the scanner head 111 and the laser oscillation unit 113, and transmits the pulsed laser 11a emitted from the laser oscillation unit 113. The transmission tube 112 is, for example, a known fiber cable for laser transmission.

レーザー発振ユニット113は、パルス方式にレーザー光11aを発振する。以下、パルスレーザー照射ユニット11より発振されるレーザー光11aをパルスレーザー11aとする。レーザー発振ユニット113は、照射の開始・終了やパルスレーザー11aの照射強度を調整する制御部113aを備え、パルスレーザー11aの照射の調整が容易に実施可能となる。 The laser oscillation unit 113 oscillates the laser light 11a in a pulsed manner. Hereinafter, the laser light 11a oscillated by the pulse laser irradiation unit 11 will be referred to as the pulse laser 11a. The laser oscillation unit 113 is equipped with a control unit 113a that adjusts the start and end of irradiation and the irradiation intensity of the pulse laser 11a, making it easy to adjust the irradiation of the pulse laser 11a.

格納部12は、円筒部121と、持手部122と、脚部123と、を備える。円筒部121は、上端でスキャナーヘッド111の下端と接続し、スキャナーヘッド111との接続箇所以外の上端部が閉止された平面視円形の筒状形状を有する。格納部12は、パルスレーザー11aの反射率が高く、レーザーの照射による温度の上昇に対する耐性が高い材質とする。例えば、公知のレーザー反射率が高い鋼材が挙げられる。 The storage unit 12 comprises a cylindrical portion 121, a handle portion 122, and legs 123. The cylindrical portion 121 has a cylindrical shape that is circular in plan view, with its upper end connected to the lower end of the scanner head 111 and its upper end closed except for the connection point with the scanner head 111. The storage unit 12 is made of a material that has high reflectivity for the pulsed laser 11a and is highly resistant to temperature increases due to laser irradiation. For example, a known steel material with high laser reflectivity can be used.

持手部122は、円筒部121の外周部124から外側に突出して設けられ、正面視略コの字形状を有する。脚部123は、外周部124の対向する位置に一対設けられている。それぞれの脚部123は、外周部124に接続され円筒部121の下端から下向きに数mmから数cm程度突出する第一接続部123aと、第一接続部123aの下端から円筒部121の外側に延設する接地部123bと、を備える。第一接続部123aと接地部123bは、一体として設けられる。接地部123bが表面21に接地され、格納部12が安定配置される。一対の脚部123、123は、外周部124の平面視で持手部122の設置位置から略90°の位置の2箇所に接続される。円筒部121は、第一接続部123aが円筒部121の下端から突出することで下部に狭小な開口部125が形成される。パルスレーザー照射装置1は、公知の鋼材を材質とする部位を含み、装置の重量が嵩むため、表面21に接地させ表面21に載置した状態で使用可能である。 The handle portion 122 protrudes outward from the outer periphery 124 of the cylindrical portion 121 and has a generally U-shape when viewed from the front. A pair of legs 123 are provided at opposing positions on the outer periphery 124. Each leg 123 comprises a first connection portion 123a connected to the outer periphery 124 and protruding downward from the lower end of the cylindrical portion 121 by several millimeters to several centimeters, and a grounding portion 123b extending from the lower end of the first connection portion 123a to the outside of the cylindrical portion 121. The first connection portion 123a and the grounding portion 123b are formed as a single unit. The grounding portion 123b is grounded to the surface 21, stably positioning the storage portion 12. The pair of legs 123, 123 are connected to the outer periphery 124 at two locations approximately 90° from the installation position of the handle portion 122 when viewed from above. The first connecting portion 123a protrudes from the lower end of the cylindrical portion 121, forming a small opening 125 at the bottom. The pulsed laser irradiation device 1 includes portions made of known steel materials, and is heavy, so it can be used by placing it on the surface 21 and placing it on the surface 21.

スクレーパー13は、外周部124に接続される第二接続部131と、第二接続部131の下端から格納部12の内部に向かって延設する削ぎ落とし部132と、を有する。第二接続部131と削ぎ落とし部132は一体として設けられる。削ぎ落とし部132の上面132aは、先端132bに向かって下向きに傾斜する。先端132bは削ぎ落とし部132の側面視三角形形状の先端となる。第二接続部131は、外周部124の平面視で持手部122に対向する位置に設けられる。第二接続部131は、外周部124の持手部122に対向する位置に接続され円筒部121の下端から多少突出する。削ぎ落とし部132は、開口部125を介して格納部12の内部に向かって延びる。 The scraper 13 has a second connection portion 131 connected to the outer periphery 124, and a scraped-off portion 132 extending from the lower end of the second connection portion 131 toward the interior of the storage section 12. The second connection portion 131 and the scraped-off portion 132 are formed as a single unit. The upper surface 132a of the scraped-off portion 132 slopes downward toward the tip 132b. The tip 132b forms the tip of the triangular shape of the scraped-off portion 132 in a side view. The second connection portion 131 is located opposite the handle portion 122 in a plan view of the outer periphery 124. The second connection portion 131 is connected to the outer periphery 124 at a position opposite the handle portion 122 and protrudes slightly from the lower end of the cylindrical portion 121. The scraped-off portion 132 extends toward the interior of the storage section 12 through the opening 125.

エアー噴射ユニット14は、一対の移動管141、141と、空気圧送部142と、を備える。移動管141は、外周部124と空気圧送部142に接続され、後述する回収ホース部161の吸引ヘッド165に係止されている。一対の移動管141、141は、第二接続部131の左右で円筒部121に接続され、先端が円筒部121の内部で削ぎ落とし部132に近接するように配置される。移動管141は、空気圧送部142から圧送された空気が移動する。空気圧送部142は、電源部114に接続され、移動管141に接続される。公知のエアーコンプレッサである。空気圧送部142は、例えば公知のエアーコンプレッサである。 The air injection unit 14 comprises a pair of moving pipes 141, 141 and an air pressure delivery unit 142. The moving pipe 141 is connected to the outer periphery 124 and the air pressure delivery unit 142, and is engaged with the suction head 165 of the recovery hose unit 161 (described below). The pair of moving pipes 141, 141 are connected to the cylindrical portion 121 on the left and right of the second connection unit 131, and are positioned so that their tips are adjacent to the scraping-off portion 132 inside the cylindrical portion 121. Air compressed by the air pressure delivery unit 142 moves through the moving pipe 141. The air pressure delivery unit 142 is connected to the power supply unit 114 and connected to the moving pipe 141. This is a known air compressor. The air pressure delivery unit 142 is, for example, a known air compressor.

振動ユニット15は、第二接続部131に接続されている。振動ユニット15は、動力源151を備え、スクレーパー13を振動させる。振動ユニット15は、例えば公知のバイブレータであり、動力源151は、例えば公知のコンプレッサおよびバッテリーで構成されている。 The vibration unit 15 is connected to the second connection part 131. The vibration unit 15 has a power source 151 and vibrates the scraper 13. The vibration unit 15 is, for example, a known vibrator, and the power source 151 is, for example, a known compressor and battery.

回収ユニット16は、回収ホース部161と、分級機構162と、集塵機163と、を備える。回収ホース部161は、一端が外周部124に、他端が集塵機163に接続される。回収ユニット16は、表面21から除去された除去対象物25を吸引し回収する。分級機構162は、回収された除去対象物25を粒径に応じて分級し回収する。分級機構162は、回収ホース部161の中間部に設けられる。分級機構162は、砂利取りユニット162aと、小片選別ユニット162bと、を備える。集塵機163は、分級機構162を通過した除去対象物25の微細な粉塵等を回収する。集塵機163は電源部17と電気的に接続されている。 The recovery unit 16 includes a recovery hose portion 161, a classification mechanism 162, and a dust collector 163. One end of the recovery hose portion 161 is connected to the outer periphery 124, and the other end is connected to the dust collector 163. The recovery unit 16 sucks in and collects the objects to be removed 25 removed from the surface 21. The classification mechanism 162 classifies and collects the collected objects to be removed 25 according to particle size. The classification mechanism 162 is provided in the middle of the recovery hose portion 161. The classification mechanism 162 includes a gravel removal unit 162a and a small piece sorting unit 162b. The dust collector 163 collects fine dust and other particles from the objects to be removed 25 that have passed through the classification mechanism 162. The dust collector 163 is electrically connected to the power supply unit 17.

回収ホース部161は、ホース164と、吸引ヘッド165と、を備える。ホース164は、一端が集塵機163に、他端が吸引ヘッド165に接続される。吸引ヘッド165は、一端が外周部124に、他端がホース164に接続される。 The recovery hose section 161 comprises a hose 164 and a suction head 165. One end of the hose 164 is connected to the dust collector 163, and the other end is connected to the suction head 165. One end of the suction head 165 is connected to the outer periphery 124, and the other end is connected to the hose 164.

吸引ヘッド165は、第三接続部165aと、分岐部165bと、一対の集塵部165c、165cと、を備える。第三接続部165aは、一端がホース164に、他端が分岐部165bに接続される。分岐部165bは、一端が第三接続部165aに接続され、他端が一対の集塵部165c、165cとそれぞれ接続され回収ホース部161を分岐させる。一対の集塵部165c、165cは、それぞれ一端で分岐部165bに接続され、他端で外周部124に接続される。一対の集塵部165c、165cは、一対の脚部123、123と同様に外周部124の平面視で持手部122の設置位置から略90°の位置の2箇所に接続される。一対の集塵部165c、165cと外周部124との接続部は、平面視で削ぎ落とし部132の延設方向に直交する方向の両端に近接する。以上より、回収ユニット16は、一対の集塵部165c、165cにより、削ぎ落とし部132の一方向の両端から除去対象物25を吸引、回収できる。そのため、素地調整作業時の除去対象物25の回収漏れを防止できる。 The suction head 165 comprises a third connection portion 165a, a branch portion 165b, and a pair of dust collection portions 165c, 165c. One end of the third connection portion 165a is connected to the hose 164, and the other end is connected to the branch portion 165b. The branch portion 165b has one end connected to the third connection portion 165a and the other end connected to each of the pair of dust collection portions 165c, 165c, thereby branching the recovery hose portion 161. Each of the pair of dust collection portions 165c, 165c is connected to the branch portion 165b at one end and to the outer periphery portion 124 at the other end. The pair of dust collection portions 165c, 165c, like the pair of legs 123, 123, are connected to two locations on the outer periphery portion 124 at approximately 90° from the installation position of the handle portion 122 in a plan view. The connection portions between the pair of dust collection sections 165c, 165c and the outer periphery 124 are located close to both ends of the scraping section 132 in a direction perpendicular to the extension direction in plan view. As described above, the recovery unit 16 can use the pair of dust collection sections 165c, 165c to suck and recover the objects to be removed 25 from both ends of the scraping section 132 in one direction. This prevents the objects to be removed 25 from being missed during the surface adjustment work.

集塵部165cは、上部に移動管141を係止するブラケット部165dを備える。一対のブラケット部165d、165dは、それぞれ平面視で円筒部121と分岐部165bと一対の集塵部165c、165cとで包囲された包囲部165eに向かって突出し、包囲部165e内で一対の移動管141、141を係止する。一対の移動管141、141は、包囲部165e内で外周部124に接続される。一対の移動管141、141は、それぞれブラケット部165d、165dに係止されることで円筒部121内での配置位置がずれないように配設される。 The dust collection unit 165c has a bracket portion 165d at its upper portion that engages the moving pipe 141. The pair of bracket portions 165d, 165d each protrude toward the surrounding portion 165e, which is surrounded by the cylindrical portion 121, the branch portion 165b, and the pair of dust collection units 165c, 165c in a plan view, and engages the pair of moving pipes 141, 141 within the surrounding portion 165e. The pair of moving pipes 141, 141 are connected to the outer periphery 124 within the surrounding portion 165e. The pair of moving pipes 141, 141 are arranged so that their positioning within the cylindrical portion 121 does not shift by being engaged with the bracket portions 165d, 165d, respectively.

砂利取りユニット162aは、吸引ヘッド165と小片選別ユニット162bとの間に複数設けられる。複数の砂利取りユニット162aは、吸引ヘッド165から吸引、回収された除去対象物25のうち、粒径の大きいものを複数回分級し回収する。複数の砂利取りユニット162aを通過した除去対象物25は小片選別ユニット162bに送られる。砂利取りユニット162aは、例えば回収ホース部161を通過する物体の重量により分別、分級するトラップである。 Multiple gravel removal units 162a are provided between the suction head 165 and the small piece sorting unit 162b. The multiple gravel removal units 162a classify and collect large particle sizes of the objects to be removed 25 sucked and collected from the suction head 165 multiple times. The objects to be removed 25 that have passed through the multiple gravel removal units 162a are sent to the small piece sorting unit 162b. The gravel removal unit 162a is, for example, a trap that separates and classifies objects passing through the collection hose section 161 based on their weight.

小片選別ユニット162bは、砂利取りユニット162aを通過した除去対象物25を、除去対象物25中の粉塵と除去対象物25中の砂利取りユニット162aを通過した小片に分級し、小片を回収する。小片選別ユニット162bを通過した除去対象物25は、集塵機163に送られ回収される。 The small piece sorting unit 162b separates the objects to be removed 25 that have passed through the gravel removal unit 162a into dust particles within the objects to be removed 25 and small pieces within the objects to be removed 25 that have passed through the gravel removal unit 162a, and collects the small pieces. The objects to be removed 25 that have passed through the small piece sorting unit 162b are sent to the dust collector 163 and collected.

本実施形態におけるパルスレーザー照射装置1による除去対象物25の除去方法について説明する。以降では、パルスレーザー照射装置1が適用される構造物2が、床版取替工事を実施する道路橋における橋桁(H型鋼材)の上フランジの場合で説明する。橋桁は道路橋の進行方向に沿って延びる。この際、表面21は上フランジの上面に相当し、付着物23は既設床版を取り除いた後に残存する残存コンクリート片に相当する(以下、「表面21」を「上面21」、「付着物23」を「残存コンクリート片23)とする)。 A method for removing an object to be removed 25 using a pulsed laser irradiation device 1 in this embodiment will be described below. Hereinafter, the structure 2 to which the pulsed laser irradiation device 1 is applied will be described as the upper flange of a bridge girder (H-shaped steel) on a road bridge where deck replacement work is being carried out. The bridge girder extends along the direction of travel of the road bridge. In this case, the surface 21 corresponds to the upper surface of the upper flange, and the attachment 23 corresponds to the remaining concrete pieces remaining after the existing deck has been removed (hereinafter, "surface 21" will be referred to as "upper surface 21" and "attachment 23" will be referred to as "remaining concrete pieces 23").

上面21の端部に残存する除去対象物25をパルスレーザー照射装置1による除去対象とする。上面21の端部は、例えばブラスト装置による方法等の従来の素地調整方法を適用すると除去した除去対象物25が周囲に飛散する虞がある箇所である。除去対象物25は、既存塗膜22と錆部24の上部に残存コンクリート片23が位置している。本実施形態のパルスレーザー照射装置1による素地調整は、1種ケレンとなる。 The object to be removed 25 remaining at the edge of the upper surface 21 is the object to be removed by the pulsed laser irradiation device 1. The edge of the upper surface 21 is an area where the removed object to be removed 25 may scatter into the surrounding area if a conventional surface preparation method, such as a blasting device, is applied. The object to be removed 25 has remaining concrete pieces 23 located above the existing paint film 22 and rusted area 24. The surface preparation using the pulsed laser irradiation device 1 in this embodiment is a type 1 cleaning process.

スクレーパー13、エアー噴射ユニット14、振動ユニット15、回収ユニット16は、格納部12の外周部124にそれぞれ接続され、スキャナーヘッド111が格納部12の上端に接続されることでパルスレーザー照射装置1は一体化された装置として設けられる。 The scraper 13, air injection unit 14, vibration unit 15, and recovery unit 16 are each connected to the outer periphery 124 of the storage section 12, and the scanner head 111 is connected to the upper end of the storage section 12, thereby providing the pulsed laser irradiation device 1 as an integrated device.

素地調整作業を行う際、格納部12は上面21に対して照射角度α傾斜させる。照射角度αは5°以上15°以下の範囲である。本実施形態において、照射角度αは格納部12を鉛直に対して5°傾斜させることによりα=5°とする。パルスレーザー照射装置1は、レーザー発振ユニット113で生成し、伝送管112を通過してスキャナーヘッド111から照射されたパルスレーザー11aを照射角度α傾斜させて上面21の除去対象物25に直接照射する。さらに、上面21は、素材面が鉄鋼面であることからレーザー光の反射率が高い。そのため、反射されたパルスレーザー11aの一部は加熱された除去対象物25をさらに照射し、除去対象物25が容易に加熱される。上記の機構により、除去対象物25のうちレーザー光を吸収する箇所に対するパルスレーザー11aの吸収が促進される。パルスレーザー11aの照射位置は、上部に格納部12が位置しているため、照射または反射されるパルスレーザー11aが外部に漏れることなく安全に作業を実施できる。除去対象物25へのパルスレーザー11aの照射を連続することにより、照射対象の除去対象物25は上面21から剥離し始める。 During surface preparation, the storage unit 12 is tilted at an irradiation angle α relative to the upper surface 21. The irradiation angle α is in the range of 5° to 15°. In this embodiment, the irradiation angle α is set to 5° by tilting the storage unit 12 5° from the vertical. The pulsed laser irradiation device 1 directly irradiates the target object 25 on the upper surface 21 with the pulsed laser 11a generated by the laser oscillation unit 113, passing through the transmission tube 112, and emitted from the scanner head 111 at an inclined irradiation angle α. Furthermore, since the upper surface 21 is made of steel, it has a high reflectivity for laser light. Therefore, a portion of the reflected pulsed laser 11a further irradiates the heated target object 25, easily heating the target object 25. The above mechanism promotes absorption of the pulsed laser 11a by portions of the target object 25 that absorb laser light. Because the storage unit 12 is located above the target object 25, the pulsed laser 11a is irradiated, preventing the emitted or reflected pulsed laser 11a from leaking to the outside, allowing for safe operation. By continuing to irradiate the object to be removed 25 with the pulsed laser 11a, the irradiated object to be removed 25 begins to peel off from the upper surface 21.

以下、除去対象物25のうち、残存コンクリート片23が付着していない箇所の既存塗膜22や錆部24の上面21からの除去機構について説明する。
上記のパルスレーザー11aの連続照射により剥離し始めた除去対象物25が、さらにパルスレーザー11aの照射を連続することによって加熱され続ける。その後、除去対象物25と上面21との熱拡張の違いにより、両者の接着面が皺を形成して、除去対象物25が上面21から剥離する。さらに、上記で剥離された除去対象物25は、上面21からの反射光をさらに吸収する。これにより、レーザー光を吸収した除去対象物25に熱エネルギーが連続的に加えられ、昇華するレーザーアブレーションにより、瞬時に蒸発するプラズマと粉塵よりも微細な単位の粒子(以下、「ヒューム26」とする)が発生し、除去対象物25が上面21から剥離、除去される。
The mechanism for removing the existing coating film 22 and rusted portions 24 from the upper surface 21 of the object to be removed 25 at locations where the remaining concrete pieces 23 are not attached will be described below.
The removal target 25, which has begun to peel off due to the continuous irradiation of the pulsed laser 11a, continues to be heated by further continuous irradiation of the pulsed laser 11a. Thereafter, due to the difference in thermal expansion between the removal target 25 and the upper surface 21, wrinkles form at the adhesive surface between them, and the removal target 25 peels off from the upper surface 21. Furthermore, the removal target 25 peeled off as described above further absorbs the light reflected from the upper surface 21. As a result, thermal energy is continuously applied to the removal target 25 that has absorbed the laser light, and laser ablation causes it to sublimate, generating instantaneously evaporated plasma and particles (hereinafter referred to as "fumes 26") that are finer than dust, and the removal target 25 is peeled off and removed from the upper surface 21.

以下、除去対象物25のうち、残存コンクリート片23が付着する箇所の既存塗膜22や錆部24による除去対象物25の上面21からの除去機構について説明する。
パルスレーザー照射装置1は、照射角度αにより除去対象物25の残存コンクリート片23の下部にパルスレーザー11aを照射して残存コンクリート片23下の既存塗膜22を除去して残存コンクリート片23を一部剥離させる。一部剥離した状態の残存コンクリート片23に対して、エアー噴射ユニット14により残存コンクリート片23の下部(上面21と残存コンクリート片23との間)に削ぎ落とし部132が挿入可能な隙間を形成する。その後、振動ユニット15により削ぎ落とし部132を振動させながら格納部12を水平移動させて削ぎ落とし部132を残存コンクリート片23の下部に挿入する。挿入した削ぎ落とし部132を振動ユニット15により振動させながらさらに水平移動させることで残存コンクリート片23を破砕しつつ剥離させ上面21から除去する。以上の機構より、パルスレーザー11aの照射に加え追加で加力することにより残存コンクリート片23を上面21から剥離させる。残存コンクリート片23は、下部の既存塗膜242や錆部244がパルスレーザー11aの照射により除去された場合に、ヒューム状まで分解されずコンクリート殻の状態で除去、回収される。
The mechanism for removing the existing coating 22 and rusted portions 24 from the upper surface 21 of the object 25 to be removed, where the remaining concrete pieces 23 are attached, will be described below.
The pulsed laser irradiation device 1 irradiates the pulsed laser 11a at the lower part of the remaining concrete fragments 23 of the removal target 25 at an irradiation angle α, thereby removing the existing coating film 22 underneath the remaining concrete fragments 23 and partially peeling off the remaining concrete fragments 23. With the remaining concrete fragments 23 in a partially peeled state, the air injection unit 14 forms a gap below the remaining concrete fragments 23 (between the upper surface 21 and the remaining concrete fragments 23) into which the scraping part 132 can be inserted. The vibration unit 15 then vibrates the scraping part 132 while the storage unit 12 is moved horizontally, inserting the scraping part 132 below the remaining concrete fragments 23. The inserted scraping part 132 is further moved horizontally while being vibrated by the vibration unit 15, thereby crushing and peeling off the remaining concrete fragments 23 and removing them from the upper surface 21. Based on the above mechanism, the remaining concrete fragments 23 are peeled off from the upper surface 21 by applying additional force in addition to the irradiation of the pulsed laser 11a. When the existing coating 242 and rusted portion 244 underneath the remaining concrete pieces 23 are removed by irradiation with the pulsed laser 11a, the remaining concrete pieces 23 are removed and collected in the form of concrete shells without being decomposed into fumes.

上面132aの面積は、円筒部121の平面視面積より小さく、残存コンクリート片23の残存範囲等を考慮して形成される。先端132bは、格納部12の水平移動により上面21に傷損が生じない程度の形状で形成される。 The area of the upper surface 132a is smaller than the planar area of the cylindrical portion 121 and is formed taking into account the remaining area of the remaining concrete pieces 23, etc. The tip 132b is formed in a shape that will not cause damage to the upper surface 21 due to horizontal movement of the storage portion 12.

パルスレーザー11aの照射による加熱の効果は、レンズ111aの焦点距離とレンズ111aからレーザー光が照射される除去対象物25までの距離が一致するときに最大となり、一致しないときは小さくなる。そのため、レーザー光の焦点が合わない距離では、例えば作業員の手などが照射された場合でも、安全に施工することができる。 The heating effect of the pulsed laser 11a is greatest when the focal length of the lens 111a matches the distance from the lens 111a to the object 25 to be removed, onto which the laser light is irradiated, and is small when they do not. Therefore, at distances where the laser light is out of focus, work can be carried out safely even if, for example, a worker's hand is irradiated.

防塵部111bは、スキャナーヘッド111を格納部12に対して閉止し、除去された除去対象物25が伝送管112内に進入することを防止する。 The dustproof section 111b closes the scanner head 111 from the storage section 12, preventing the removed object 25 from entering the transmission tube 112.

ヒューム26と剥離された残存コンクリート片23は、吸引ヘッド165から吸引され、回収ユニット16に回収される。回収されたヒューム26と残存コンクリート片23は、回収ホース部161を通って分級機構162に到達する。砂利取りユニット162aにおいて残存コンクリート片23を粒径毎に捕捉し回収する。分級機構162を通過したヒューム26は、集塵機163に到達し回収される。回収ユニット16は、除去対象物25の除去作業時は常に稼働し、除去対象物25の上面21からの除去と回収ユニット16による吸引、回収は連続して行われる。 The fumes 26 and the detached remaining concrete fragments 23 are sucked through the suction head 165 and collected in the collection unit 16. The collected fumes 26 and remaining concrete fragments 23 pass through the collection hose section 161 and reach the classification mechanism 162. The gravel removal unit 162a captures and collects the remaining concrete fragments 23 by particle size. The fumes 26 that pass through the classification mechanism 162 reach the dust collector 163 and are collected. The collection unit 16 is always in operation during the removal work of the object to be removed 25, and removal of the object to be removed 25 from the top surface 21 and suction and collection by the collection unit 16 are carried out continuously.

吸引ヘッド165によるヒューム26と剥離された残存コンクリート片23の回収は、プル型による回収であり、除去対象物25の除去時において格納部12内は常に負圧状態に保持されている。このため、上面21から除去されたヒューム26と剥離された残存コンクリート片23は、格納部12外に放出されることなく回収される。 The suction head 165 collects the fumes 26 and the remaining concrete fragments 23 by pulling them, and the storage section 12 is always kept under negative pressure when removing the object 25. Therefore, the fumes 26 and remaining concrete fragments 23 removed from the upper surface 21 are collected without being released outside the storage section 12.

パルスレーザー11aの照射により発生したヒューム26は金属系やケミカル系等の種類によらず環境下に曝露させない必要がある。そのため、パルスレーザー照射装置1は、格納部12によりパルスレーザー11aの照射箇所を包囲しレーザー光の拡散の抑制と同時に上記のヒューム26の曝露を防止し、ヒューム26を周囲に飛散させることなく吸引、回収することができる。 Fumes 26 generated by irradiation with the pulsed laser 11a must not be exposed to the environment, regardless of whether they are metallic, chemical, or other types. Therefore, the pulsed laser irradiation device 1 uses the storage unit 12 to surround the area irradiated by the pulsed laser 11a, suppressing the diffusion of the laser light while also preventing exposure to the fumes 26, allowing the fumes 26 to be sucked in and collected without scattering into the surrounding area.

パルスレーザー照射装置1による素地調整は、パルスレーザー11aを除去対象物25に直接照射することで除去対象物25を除去し、ヒューム26と剥離した残存コンクリート片23を吸引、回収する。そのため、ブラスト機構を用いる等の他の素地調整工法と比較して素地調整作業に伴い飛散する物体が少ない工法となる。 Surface preparation using the pulsed laser irradiation device 1 involves directly irradiating the object 25 with a pulsed laser 11a, removing the object 25, and then suctioning and collecting the fumes 26 and the remaining concrete fragments 23 that have been removed. Therefore, compared to other surface preparation methods that use a blasting mechanism, this method results in fewer objects being scattered during the surface preparation process.

パルスレーザー照射装置1は、持手部122が素地調整の進行方向に向く方向に配置され、道路橋の進行方向(上フランジが延びる方向)に沿って素地調整を実施する。また、素地調整作業を実施している際は、作業者3が円筒部121および持手部122を押さえながら格納部12を道路橋の進行方向に水平移動させる。 The pulsed laser irradiation device 1 is positioned so that the handle 122 faces the direction of progress of the surface preparation, and performs surface preparation along the direction of travel of the road bridge (the direction in which the upper flange extends). Furthermore, when performing surface preparation work, the worker 3 holds the cylindrical portion 121 and handle 122 while moving the storage unit 12 horizontally in the direction of travel of the road bridge.

次に、上述した本発明の実施形態によるパルスレーザー照射装置1の作用・効果について図面を用いて説明する。 Next, the operation and effects of the pulsed laser irradiation device 1 according to the embodiment of the present invention described above will be explained using the drawings.

本実施形態によるパルスレーザー照射装置1により、レーザー光を吸収する除去対象物25をヒューム26に分解し、レーザー光の反射率が高い残存コンクリート片23を上面21から一部剥離させて下部にスクレーパー13を挿入する隙間を形成し、スクレーパー13の振動で削ぎ落として除去した後に回収ユニット16で除去と略同時に回収する。上記により、除去対象物25や素地調整作業に伴う粉塵等の作業環境に影響する物質を飛散または発生させることなく所望の上面21の表面処理とクリーニング処理を含む素地調整作業を実施できる。加えて、ブラスト材等の上面21に投射する実体の物質を要しないため、素地調整作業後の飛散物の清掃等を省略でき、素地調整作業を高効率化できる。 The pulsed laser irradiation device 1 according to this embodiment decomposes the target object 25, which absorbs laser light, into fumes 26, partially peels off the remaining concrete fragments 23, which have a high reflectivity to laser light, from the upper surface 21, creating a gap below into which the scraper 13 can be inserted. The scraper 13 then vibrates to scrape off and remove the fragments, which are then collected in the collection unit 16 almost simultaneously with the removal. As a result, surface preparation work, including the desired surface treatment and cleaning of the upper surface 21, can be carried out without scattering or generating substances that affect the work environment, such as the target object 25 or dust associated with the surface preparation work. In addition, because no tangible substance, such as blasting material, is required to be projected onto the upper surface 21, cleaning up scattered debris after the surface preparation work can be omitted, improving the efficiency of the surface preparation work.

パルスレーザー照射装置1による素地調整作業は飛散物が抑制できるため、既存塗膜22に有害物質が含有する場合においても作業者3の安全を確保した作業環境を確保できる。 The pulsed laser irradiation device 1 can reduce the amount of debris generated during surface preparation work, ensuring a safe working environment for the worker 3 even if the existing coating film 22 contains harmful substances.

パルスレーザー照射装置1により、除去対象物25にパルスレーザー11aを照射し、剥離したものについては格納部12を水平移動してスクレーパー13の振動で削ぎ落とすという簡易な作業により素地調整を実施できる。そのため、素地調整面の作業員間の品質差を解消でき、均質かつ高品質な素地調整面とすることができる。 The pulsed laser irradiation device 1 irradiates the object to be removed 25 with a pulsed laser 11a, and any peeled material is scraped off by horizontally moving the storage unit 12 and vibrating the scraper 13, allowing for surface preparation through a simple process. This eliminates quality differences between workers on the surface preparation, resulting in a uniform, high-quality surface.

また、エアー噴射ユニット14から上面21と残存コンクリート片23との間にエアーを噴射することにより、残存コンクリート片23の下部に削ぎ落とし部132が挿入可能な隙間を形成する。上記により、残存コンクリート片23の下部にスクレーパー13を容易に挿入できる。パルスレーザーの照射によりヒューム状に分解されない付着物である残存コンクリート片23についても容易に構造物から除去できる。また、除去対象物を直接削ぎ落とすことで除去対象物の除去、回収漏れを抑制し、仕上がり面の品質を向上できる。 In addition, by injecting air from the air injection unit 14 between the upper surface 21 and the remaining concrete pieces 23, a gap is formed below the remaining concrete pieces 23 into which the scraping part 132 can be inserted. As a result, the scraper 13 can be easily inserted below the remaining concrete pieces 23. Even the remaining concrete pieces 23, which are deposits that do not decompose into fumes when irradiated with a pulsed laser, can be easily removed from the structure. Furthermore, by directly scraping off the material to be removed, it is possible to reduce the amount of material that is left unrecovered, improving the quality of the finished surface.

また、素地調整作業時にスクレーパー13を振動ユニット15により振動させながら水平移動させる。上記により、スクレーパー13を残存コンクリート片23の下部に容易に挿入でき、残存コンクリート片23の剥離がより促進される。また、上面21が凹凸状の粗い面であってもパルスレーザー照射装置1を水平移動させた際に上面21にパルスレーザー照射装置1が上面21に引っ掛かることなく円滑に素地調整作業を実施できる。そのため、上面21の形状に関わらず仕上がり面の品質を向上させることができる。 In addition, during the surface preparation work, the scraper 13 is moved horizontally while being vibrated by the vibration unit 15. As a result, the scraper 13 can be easily inserted under the remaining concrete pieces 23, further facilitating the removal of the remaining concrete pieces 23. Furthermore, even if the upper surface 21 is an uneven, rough surface, the pulsed laser irradiation device 1 does not get caught on the upper surface 21 when moved horizontally, allowing for smooth surface preparation work. Therefore, the quality of the finished surface can be improved regardless of the shape of the upper surface 21.

また、パルスレーザー照射装置1は上面21から照射角度α傾斜させてパルスレーザー11aを照射する。上記により、レーザー反射率が高い鉄鋼面である上面21からパルスレーザー11aが反射するしてスキャナーヘッド111等の機器が照射されることによる機器の故障等を抑制する。また、照射角度α傾斜した位置からパルスレーザー11aを照射する構成により、パルスレーザー11aが照射された除去対象物25に作用する照射によるエネルギーを大きくすることができる。そのため、パルスレーザー照射装置1の各機器の故障等を抑制しつつ所望の剥離効果を有効的に得ることができる。また、照射角度αを有してパルスレーザー11aを照射する構成により、残存コンクリート片23の下部の付着箇所に照射させやすくなり、レーザー光の反射率が高く、レーザー光を吸収しにくい残存コンクリート片23を剥離させ下部に隙間を発生させやすくなる。そのため、スクレーパー13を残存コンクリート片23の下部に容易に挿入することができる。 The pulsed laser irradiation device 1 also irradiates the pulsed laser 11a at an inclined irradiation angle α from the top surface 21. This prevents equipment failures, such as the scanner head 111, caused by the pulsed laser 11a being reflected from the top surface 21, which is a steel surface with high laser reflectivity. Furthermore, by irradiating the pulsed laser 11a from a position inclined at an irradiation angle α, the energy of the irradiation acting on the object 25 to be removed when irradiated with the pulsed laser 11a can be increased. This effectively prevents equipment failures, such as those of the pulsed laser irradiation device 1, while achieving the desired removal effect. Furthermore, the configuration of irradiating the pulsed laser 11a at an irradiation angle α makes it easier to irradiate the adhesion areas at the bottom of the remaining concrete fragments 23. This makes it easier to remove the remaining concrete fragments 23, which have a high laser reflectivity and are less likely to absorb laser light, and create gaps at the bottom. This allows the scraper 13 to be easily inserted below the remaining concrete fragments 23.

また、回収ユニット16に回収された残存コンクリート片23は、分級機構162の砂利取りユニット162aにおいて粒径の大きいものが複数回分級、回収される。砂利取りユニット162aを通過した粒径の小さなものは小片選別ユニット162bにより回収される。小片選別ユニット162bに回収されない粉塵等の微細なものがヒューム26とともに集塵機163に回収される。上記により、残存コンクリート片23とヒューム26の分別と処理が容易となる。また、既存塗膜に有害物質が含まれる場合等においても廃棄作業を高効率化できる。 In addition, the remaining concrete pieces 23 collected in the collection unit 16 are classified and collected multiple times in the gravel removal unit 162a of the classification mechanism 162, with larger particle sizes. Smaller particle sizes that pass through the gravel removal unit 162a are collected by the small particle sorting unit 162b. Fine particles such as dust that are not collected by the small particle sorting unit 162b are collected in the dust collector 163 together with the fumes 26. This makes it easy to separate and process the remaining concrete pieces 23 and the fumes 26. It also makes disposal more efficient when the existing paint film contains harmful substances.

以上、本発明によるパルスレーザー照射装置の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記の実施形態では、パルスレーザー照射装置1はエアー噴射ユニット14を備えるが、スクレーパー13を残存コンクリート片23の下部に容易に挿入可能であればエアー噴射ユニット14を備えない構成としてもよい。
Although the embodiment of the pulsed laser irradiation device according to the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment and can be modified as appropriate within the scope of the invention.
For example, in the above embodiment, the pulsed laser irradiation device 1 is equipped with an air injection unit 14, but it may be configured without the air injection unit 14 if the scraper 13 can be easily inserted under the remaining concrete pieces 23.

上記の実施形態では、パルスレーザー照射装置1は振動ユニット15を備えるが、スクレーパー13を残存コンクリート片23の下部に容易に挿入可能であり、残存コンクリート片23が容易に除去可能であれば振動ユニット15を備えない構成としてもよい。 In the above embodiment, the pulsed laser irradiation device 1 is equipped with a vibration unit 15, but if the scraper 13 can be easily inserted under the remaining concrete pieces 23 and the remaining concrete pieces 23 can be easily removed, the device may be configured without the vibration unit 15.

上記の実施形態では、パルスレーザー照射装置1は、照射角度αに傾斜させパルスレーザー11aを照射するとしているが、反射したパルスレーザー11aがスキャナーヘッド111等の機器に照射されなければ照射角度に傾斜させない構成としてもよい。 In the above embodiment, the pulsed laser irradiation device 1 irradiates the pulsed laser 11a at an angle of irradiation α, but it may also be configured so that the irradiation angle is not tilted unless the reflected pulsed laser 11a is irradiated onto equipment such as the scanner head 111.

上記の実施形態では、パルスレーザー照射装置1は分級機構162を備えるが、分級の必要がない場合は分級機構162を備えない構成としてもよい。 In the above embodiment, the pulsed laser irradiation device 1 is equipped with a classification mechanism 162, but if classification is not required, the device may be configured without the classification mechanism 162.

例えば、上記の実施形態では、パルスレーザー照射装置1は、素地調整作業時に格納部12を水平移動させて作業を実施するが、円筒部121の下端部に照射箇所を包囲した状態で格納部12を移動自在とする移動機構を備えてもよい。移動機構は例えば公知の移動用キャスターが挙げられる。 For example, in the above embodiment, the pulsed laser irradiation device 1 performs the surface preparation work by moving the storage unit 12 horizontally, but the lower end of the cylindrical portion 121 may be provided with a movement mechanism that allows the storage unit 12 to move freely while surrounding the irradiation area. Examples of the movement mechanism include well-known casters for movement.

上記の実施形態では、床版取替工事における橋桁の上フランジの上面をパルスレーザーの照射対象としているが、その他の工事における素地調整作業にパルスレーザー照射装置1を適用してもよい。例えば、塗装面を有する木造構造物の既存塗膜を剥離する等のレーザー光を吸収する母材に対する素地調整が挙げられる。 In the above embodiment, the target of irradiation with the pulsed laser is the upper surface of the upper flange of a bridge girder during deck replacement work, but the pulsed laser irradiation device 1 may also be applied to surface preparation work in other construction projects. For example, this can be used to prepare the surface of a base material that absorbs laser light, such as removing existing paint from a painted wooden structure.

1 パルスレーザー照射装置
2 構造物(橋桁の上フランジ)
11 パルスレーザー照射ユニット
11a パルスレーザー(レーザー光)
13 スクレーパー
14 エアー噴射ユニット
15 振動ユニット
16 回収ユニット
22 既存塗膜
23 残存コンクリート片(コンクリート片)
24 錆部
25 除去対象物
162 分級機構
α 照射角度
1. Pulse laser irradiation device 2. Structure (upper flange of bridge girder)
11 Pulse laser irradiation unit 11a Pulse laser (laser light)
13 Scraper 14 Air injection unit 15 Vibration unit 16 Recovery unit 22 Existing coating film 23 Remaining concrete pieces (concrete pieces)
24 Rust part 25 Object to be removed 162 Classification mechanism α Irradiation angle

Claims (6)

構造物に付着する除去対象物にパルスレーザーを照射するパルスレーザー照射ユニットと、
前記パルスレーザーの照射により前記構造物から剥離した前記除去対象物と前記構造物との間に挿入するスクレーパーと、
前記構造物から除去された前記除去対象物を回収する回収ユニットと、
を備え
前記回収ユニットは、回収ホース部と、回収された前記除去対象物を粒径に応じて分級する分級機構を備え、
前記回収ホース部は、ホースと、吸引ヘッドと、を備え、
前記分級機構は、砂利取りユニットと、小片選別ユニットと、を備え、
前記砂利取りユニットは、前記吸引ヘッドと前記小片選別ユニットとの間に複数設けられ、
前記小片選別ユニットは、複数の前記砂利取りユニットを通過した前記除去対象物を粉塵と小片とに分級し、前記小片を回収する、パルスレーザー照射装置。
a pulse laser irradiation unit that irradiates a target object attached to the structure with a pulse laser;
a scraper inserted between the structure and the object to be removed that has been peeled off from the structure by irradiation with the pulsed laser;
a recovery unit that recovers the removal target removed from the structure;
Equipped with
The recovery unit includes a recovery hose portion and a classification mechanism that classifies the recovered objects to be removed according to particle size,
The recovery hose portion includes a hose and a suction head.
The classification mechanism includes a gravel removal unit and a small piece sorting unit,
The gravel removal unit is provided in plurality between the suction head and the small piece sorting unit,
The small piece sorting unit is a pulsed laser irradiation device that classifies the objects to be removed that have passed through the multiple gravel removal units into dust and small pieces and recovers the small pieces .
前記パルスレーザー照射ユニットは、剥離した前記除去対象物の下部にエアーを噴射し、前記除去対象物の下部に前記スクレーパーを挿入する間隙を形成するエアー噴射ユニットを備える、
請求項1に記載のパルスレーザー照射装置。
The pulsed laser irradiation unit includes an air injection unit that injects air onto a lower portion of the peeled removal object to form a gap into which the scraper is inserted at the lower portion of the removal object.
The pulsed laser irradiation device according to claim 1 .
前記パルスレーザー照射ユニットは、前記スクレーパーを振動させる振動ユニットを備える、
請求項1または2に記載のパルスレーザー照射装置。
The pulsed laser irradiation unit includes a vibration unit that vibrates the scraper.
The pulsed laser irradiation device according to claim 1 or 2.
前記パルスレーザーの照射角度は、鉛直に対して5°以上15°以下である、
請求項1から3のいずれか一項に記載のパルスレーザー照射装置。
The irradiation angle of the pulsed laser is 5° or more and 15° or less with respect to the vertical.
The pulsed laser irradiation device according to any one of claims 1 to 3.
前記構造物は、橋梁の床版を取り除くことにより露出する表面が既存塗膜で塗装された橋桁の上フランジである、
請求項1からのいずれか一項に記載のパルスレーザー照射装置。
The structure is an upper flange of a bridge girder whose surface, exposed by removing the bridge deck, is painted with an existing paint film.
The pulsed laser irradiation device according to any one of claims 1 to 4 .
前記除去対象物は、前記床版を取り除いたときに付着するコンクリート片と、前記上フランジに発生する錆部と、前記既存塗膜と、を含む、
請求項に記載のパルスレーザー照射装置。
The objects to be removed include concrete pieces that adhere when the deck is removed, rust that occurs on the upper flange, and the existing paint film.
The pulsed laser irradiation device according to claim 5 .
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