特許 6561283 レーザー加工機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6561283

(24)【登録日】2019年8月2日

(45)【発行日】2019年8月21日

(54)【発明の名称】レーザー加工機

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/08 20140101AFI20190808BHJP

   B23K 26/00 20140101ALI20190808BHJP

   B23K 26/082 20140101ALI20190808BHJP

   B23K 26/142 20140101ALI20190808BHJP

【ＦＩ】

   B23K26/08 F

   B23K26/00 M

   B23K26/082

   B23K26/142

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-258330(P2014-258330)

(22)【出願日】2014年12月22日

(65)【公開番号】特開2016-117081(P2016-117081A)

(43)【公開日】2016年6月30日

【審査請求日】2017年10月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】314016856

【氏名又は名称】株式会社ワークステーション

(73)【特許権者】

【識別番号】591032703

【氏名又は名称】群馬県

(72)【発明者】

【氏名】海老沼 惠也

(72)【発明者】

【氏名】田島 創

(72)【発明者】

【氏名】中村 哲也

【審査官】 柏原 郁昭

(56)【参考文献】

【文献】 登録実用新案第３１１８２７９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平１１−２４５０６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２２０６８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０８６１７３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ２６／０８

Ｂ２３Ｋ ２６／００

Ｂ２３Ｋ ２６／０８２

Ｂ２３Ｋ ２６／１４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザー加工機であって、
レーザービームを発振するレーザー発振器と、
前記レーザービームを被加工物に照射する駆動軸数が１から２であるガルバノミラーからなる加工ヘッドと、
前記被加工物を保持する治具と、
当該治具を駆動する加工ステージの駆動軸数が２から６である加工ステージと、
被加工物から出た飛散物を回収する回収機構と、
当該飛散物の電荷を除去する除電装置と、
レーザービームを照射する加工ヘッドの駆動部の加工可能駆動範囲を画像解析することにより検査する検査手段とを有し、
前記画像解析により加工可能駆動範囲内において加工ムラが認められない正常に加工された加工範囲を選択し決定された加工範囲内にレーザービーム照射時に被加工物の被加工部が含まれるように加工ステージを駆動して加工することを特徴とするレーザー加工機。

【請求項2】

前記レーザービームが照射される被加工面として柾目の面積が５０％以上を占める表面であり、前記表面においてレーザービームが照射される点の接線と前記レーザービームの角度が４５度以上９０度未満である曲面乃至は前記表面においてレーザービームが照射される加工面と当該レーザービームの角度が４５度以上９０度未満である平面の木材を被加工物として前記レーザービームにより加工し、
前記検査手段が、
この加工した被加工物の加工部として正常に加工された加工範囲と加工ムラとを画像解析することにより加工可能駆動範囲内において加工ムラが認められない正常に加工された加工範囲を選択する手段であることを特徴とする請求項１に記載のレーザー加工機。

【請求項3】

前記検査手段に用いられる被加工面を形成する木材表面の柾目の角度が加工ヘッドの１つの駆動方向に対し４５度以上１３５度以下の角度を持ち配置されることを特徴とする、請求項１乃至２のいずれか１項に記載のレーザー加工機。

【請求項4】

前記検査手段に用いられる被加工面を形成する木材の形状が加工ステージの1つの軸と平行な中心線を持つ円柱状であり、ガルバノミラーの１つの駆動軸と前記円柱状の木材の中心線が平行に配置されることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレーザー加工機。

【請求項5】

前記検査手段に用いられる被加工面が曲面もしくは平面の木材が、桐、杉、檜、タモ、ホオから選ばれることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のレーザー加工機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光照射手段と、ガルバノミラーを含む加工ヘッドと、被加工物を保持する治具と、ガルバノミラーを含む加工ヘッドの駆動部を原因とする加工不具合を確認する検査手段と、当該被加工物の被加工面を光照射手段から照射されるレーザービームに対し加工不具合が生じない適切な位置に移動する駆動手段と、を持つレーザー加工機とこの加工機を用いて作成された被加工物に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ガルバノミラーを利用したレーザー加工において、ガルバノミラーの駆動部の不具合を原因として発生する高分子材料などを原料とする被加工物の光劣化による不具合を加工時に確認することは困難であった。レーザービームの誤照射により生じる劣化による不具合を含む被加工物は、製品として市場に出た後、前記ガルバノミラー駆動部の不具合が生じた時に加工された被加工部が、正常な加工が行われた被加工部に比べ早く劣化するため、この劣化を原因とする変色やひび割れの発生により確認されていた。

【0003】

ガルバノミラーを原因とする不具合として、レーザー発振器から射出されるレーザービームの光軸のずれや、ガルバノミラーに入射したレーザービームの反射方向のずれによって、レーザービームがガルバノミラーからはみ出し、集光位置でビームモードがくずれてしまうことがあり、高精度の加工を行う際に問題となっていた。この問題を解決するために、特許文献１には、ガルバノミラーで反射されたレーザービームの光路内に挿脱可能なビームプロファイラを配置することにより、レーザービームを確認しながら加工を行うレーザー加工機が提案されている。

【0004】

しかしながら、特許文献１のレーザービームの確認方法によればガルバノミラーとレーザー発振器の位置関係や組み合わせを原因とする加工不具合には一定の改善が見込めるものの、レーザー発振器から照射されたレーザービームがガルバノミラーを介し被加工物に照射される間に発生するレーザービーム形状以外のガルバノミラーの駆動部の不具合を原因とする被加工物の加工不具合を解決することができなかった。また、ガルバノミラーの駆動部を原因とする不具合は、加工時においては、被加工物に不具合を確認することが困難であり、製品として使用している間に正常に加工された部分に比べ、変色したり、ひび割れが生じたりといった不具合の発生により確認されるため、製品の価値を著しく低下させるため、問題となっていた。

【0005】

このため、レーザー発振器から照射されたレーザービームがガルバノミラーを介し被加工物に照射される間に発生するレーザービーム形状以外の加工不具合を発生するガルバノミラーの駆動部のギアのかみ合いやビビリを把握し、加工不具合を解決すること、更には、前記加工不具合を解決する手段を有するレーザー加工機によるレーザー加工物の製造が望まれていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００７−１６７８６１

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上述の如く、従来技術に係る課題は、レーザー発振器から照射されたレーザービームがガルバノミラーを介し被加工物に照射される間に発生するレーザービーム形状以外の加工不具合を発生するガルバノミラーを含む加工ヘッドの駆動部のギアのかみ合いやビビリを把握し、加工不具合を解決することである。

【0008】

本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、その目的は、レーザー発振器から照射されたレーザービームがガルバノミラーを介し被加工物に照射される間に発生するレーザービーム形状以外の加工不具合を発生する事象を把握し、この事象を生じない加工条件を簡便に見出す検査手段により加工精度が高く、レーザー加工を原因とした被加工物の光劣化が生じないことにより確保される品質の高い製品を製造するためのレーザー加工機を提供することである。また、前記レーザー加工機を使用した品質の高い被加工物であるレーザー加工物を提供することである。

【0009】

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、加工ヘッドに含まれるガルバノミラーを駆動する一つの軸と、被加工部が柾目を表面に５０％以上持つ木材の柾目の方向が４５°以上１３５°以下になるように配置し、レーザー発振器から発振されたレーザービームを、前記ガルバノミラーを介し前記被加工部に前記軸を駆動しながら照射し、木材の被加工部に現れる加工ムラを確認しうる検査手段により、レーザー発振器から照射されたレーザービームがガルバノミラーを介し被加工物に照射される間に発生するレーザービーム形状以外の加工不具合を発生する事象の発生箇所を正確に把握できること、更には、前記木材を配置している加工ステージを駆動する軸数をガルバノミラーを駆動する軸数に対し２倍以上３倍以下の範囲に設定すれば加工不具合を生じること無く被加工物の加工を実現できることを見出し、本発明を成すに至った。

【課題を解決するための手段】

【0010】

即ち本発明は、レーザー加工機であって、
（１）レーザービームを発振するレーザー発振器と、
（２）前記レーザービームを照射する駆動軸数が１から２であるガルバノミラーを含む加工ヘッドと、
（３）被加工物を保持する治具と
（４）当該治具を駆動する加工ステージの駆動軸数が２から６である加工ステージと、
（５）被加工物から出た飛散物を回収する回収装置と、
（６）当該飛散物の電荷を除去する除電装置と、
（７）レーザービームを照射するガルバノミラーを含む加工ヘッドの駆動部の加工可能駆動範囲を画像解析することにより検査する検査手段とを有し、
前記検査手段により加工可能駆動範囲内において加工ムラが認められない正常に加工された加工範囲を選択し決定された加工範囲内に、レーザービーム照射時に被加工物の被加工部が含まれるように加工ステージを駆動して加工することを特徴とするレーザー加工機である。

【0011】

前記レーザービームを照射する被加工面として柾目の面積が５０％以上の表面であり、前記表面においてレーザービームが照射される加工点の接線と当該レーザービームの角度が４５度以上９０度未満である曲面乃至は前記表面においてレーザービームが照射される加工表面と当該レーザービームの角度が４５度以上９０度未満である平面の木材を被加工物として前記加工ヘッドから照射される当該レーザービームにより加工し、
前記検査手段が、
この加工した被加工物の加工部として正常に加工された加工範囲と加工ムラとを画像解析することにより加工可能駆動範囲内において加工ムラが認められない正常に加工された加工範囲を選択する手段であることを特徴とする請求項１に記載のレーザー加工機である。

【0012】

前記検査手段に用いられる被加工物の被加工面を形成する木材の柾目の角度が加工ヘッドの１つの軸に対し４５度以上１３５度以下の角度を持ち配置されることを特徴とするレーザー加工機である。

【0013】

前記検査手段に用いられる被加工物の被加工面を形成する木材の形状が加工ステージの１つの軸と平行な中心線を持つ円柱状であり、ガルバノミラーの１つの駆動軸と前記円柱状の木材の中心線が平行に配置されることを特徴とするレーザー加工機である。

【0014】

前記検査手段に用いられる被加工物の被加工面が曲面乃至は平面の木材が、桐、杉、檜、タモ、ホオの少なくとも１種から選ばれることを特徴とするレーザー加工機である。

【発明の効果】

【0015】

以上説明したように、従来では、レーザー発振器から照射されたレーザービームがガルバノミラーを介し被加工物に照射される間に発生するレーザービーム形状以外のガルバノミラーの駆動部の不具合を原因として発生する被加工物の光劣化による不具合を加工時や加工直後に確認することは困難であった。しかし、本発明の請求項１〜５によれば、加工不具合の原因となる事象としてガルバノミラーの駆動部のギア部のかみ合わせなどによる駆動不具合とこの不具合を原因とする被加工物の不具合が生じる箇所を事前に把握することができ、前記加工不具合の原因となる事象が生じる場所を確定することにより、これを避け、レーザービームによる加工を原因とする加工不具合を発生しない適切な加工および高精度の被加工物の作製が成される。本発明のレーザー加工機により製造されるレーザー加工物は、本発明の前記レーザー加工機を用いることにより、1年以上経過してもレーザービームによる光劣化を生じていないことが確認された品質の高い製品を製造することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明のレーザー加工機の一実施形態図である。

【図2】平面状の被加工物（材質はスギ）を用いた場合の加工不具合箇所（矢印部）の写真である。

【図3】本発明のレーザー加工機における検査手段利用範囲を示すレーザービームと被加工物（一部断面図）である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明につき、図面を用いより詳細に説明する。

【0018】

図１を参照して、本発明のレーザー加工機１は、５つの駆動軸を有する加工ステージを有し、被加工物（被加工物）３に対し、図示しないレーザー発振器より発振されたレーザービーム２を加工ヘッド１０に含まれるガルバノミラー駆動部により駆動されるガルバノミラーに照射し、プログラムにより制御されるガルバノミラーと加工ステージ５から９（第１加工ステージ５から第５加工ステージ９）により被加工物の任意の場所にレーザービーム２を照射し、加工することができる。本発明のレーザー加工機１の構成要素としては、レーザービーム２を照射する加工ヘッド１０と被加工物３を保持する治具４と、当該治具を駆動する加工ステージ５から９（第１加工ステージ５から第５加工ステージ９）と、図示しない被加工物から出た飛散物を回収する回収機構と、やはり図示しない当該飛散物の電荷を除去する除電装置と、図２に示すレーザービームを照射する加工ヘッドの駆動部の加工可能駆動範囲を検査する手段による画像解析による画像１３の例のように、前記加工ヘッドの駆動部の加工可能駆動範囲を検査する手段により決定された加工範囲内にレーザービーム照射時に被加工物の被加工部が含まれるように加工ステージを駆動して加工することができるプログラム実行手段を有している。

【0019】

＜加工ヘッド１０＞
レーザービーム２を照射する加工ヘッド１０について説明する。
レーザービーム２を照射する加工ヘッド１０は、レーザー発振器（図示しない）より発振されたレーザービーム２を被加工物に照射するために用いられる。レーザー発振器より発振されたレーザービーム２は、加工ヘッド内に設置されている少なくとも１軸が駆動するガルバノミラー（図示しない）に照射され、前記ガルバノミラーを介し被加工物に照射される。ガルバノミラーの駆動軸数については、特に上限はないが、当該ガルバノミラーにより加工に不具合が生じるため、駆動軸数として２が好ましく用いられる。

【0020】

＜治具＞
被加工物を保持する治具について説明する。
被加工物を保持する治具は、被加工物の被加工位置をレーザービーム照射位置に適切に配置しうる構造であることが好ましく、このため、いずれも図示しないが、被加工物の位置がずれたりしないように保持できることが好ましい。被加工物の保持については、ロボットアーム、真空装置による吸着、被加工物の凸部をはめることができる凹部構造を有する治具、被加工物の凹部にはめ込むことができる凸部を有する治具などを好ましく用いることができる。

【0021】

＜治具を駆動する加工ステージ＞
治具を固定する加工ステージについて説明する。
治具を固定する加工ステージは、被加工物を保持した治具を図示しない制御部に内蔵されたプログラムにより移動し、前記被加工物の加工部とレーザービーム照射位置を適切な位置に固定もしくは移動して、レーザービームにより被加工物を加工するために用いられる。被加工物の加工部とレーザービームの照射位置を適切な位置にするためには、前記加工ヘッドのガルバノミラーの１つの駆動軸に対し１．５軸（ガルバノミラーの駆動軸２軸に対し加工ステージ３軸）以上の駆動軸数があると好ましく、前記加工ヘッドのガルバノミラーの１つの駆動軸に対し２．５軸（ガルバノミラーの駆動軸２軸に対し加工ステージ５軸）以上の駆動軸数があると更に好ましく加工が行える。加工ステージの駆動軸数については、特に上限はないが、ガルバノミラーの駆動軸数が２の場合には、加工ステージの駆動軸数は５軸〜６軸が好ましく用いられる。このため、加工ヘッドと加工ステージの軸数の合計は、少なくとも５（ガルバノミラー駆動軸数２、加工ステージ軸数３）以上、より好ましくは、加工ヘッドと加工ステージの軸数の合計は６以上（ガルバノミラー駆動軸数２、加工ステージ軸数４）以上、更に好ましくは７（ガルバノミラー駆動軸数２、加工ステージ軸数５）以上であると好ましい加工が行える。しかし、装置製造のコストが上昇するため、加工軸数の合計については、７が最も好ましい。

【0022】

＜レーザー加工機の制御＞
レーザー加工機の制御について説明する。
レーザー発振器、加工ステージ及び加工ヘッドの駆動及び停止などの制御を司る制御部については、プログラミングによる設定により任意に設定できることが好ましく、コンピュータによるＧコード入力、シーケンサプログラムによる入力などを好ましく用いることができる。また、別途作製した三次元プログラムデータなどを制御プログラムとして好適に用いることができる。

【0023】

＜被加工物から出た飛散物を回収する回収機構＞
被加工物から出た飛散物を回収する回収機構について説明する。
被加工物から出た飛散物を回収する回収機構は、送風機、吸引機などを用いることができる。飛散物の大きさはまちまちなので、吸引機の前にプレフィルターなどを設置することにより、より効率的に飛散物を回収することも好ましくできる。

【0024】

＜飛散物の電荷を除去する除電装置＞
飛散物の電荷を除去する除電装置について説明する。
前記飛散物の電荷を除去するための除電装置として、イオナイザや除電ブロアを好ましく用いることができる。また、除電の状況を確認するため、静電気センサや静電気測定器を好ましく用いることができる。

【0025】

＜加工ヘッドの駆動部の加工可能駆動範囲を検査する手段＞
加工ヘッドの駆動部の加工可能駆動範囲を検査する手段について説明する。
加工可能駆動範囲を検査するためには、例えば対象である被加工物として木材を好ましく用いることができる。レーザービームを照射する被加工面として柾目の面積が５０％以上を占めると好適であり、７０％以上を占めるとより好適であり、９０％以上を占めると更に好適である。木材の種類としては特に限定されないが、桐、杉、檜、タモ、ホオを少なくとも１種類含む木材又はこれら木材の複合材も同様に好ましく用いることができる。木材の形状としては、円柱状、平状、球状、三角錐状、四角錐状、などの形状であると好適である。これらの形状については特に限定されないが、実際に加工される被加工物と同様の形状であると好ましい。加工ヘッドの駆動部の加工可能駆動範囲を検査する手段に用いられるレーザービームを照射する工程は、第一の照射工程として、被加工物の面積以上の範囲（例えば、平板の場合５０ｍｍ×５０ｍｍ）にレーザービームを照射する。この際、前記木材の表面に不具合箇所が確認できない場合、加工ヘッドから照射されるレーザービームと前記第一の照射工程で加工した範囲の中心を結ぶ直線を軸とするように、前記被加工物を４５°以上１３５°以下回転させ、第二の照射工程として、前記第一の照射工程と同じ範囲にレーザービームを照射する。不具合箇所の検査については、画像取り込み手段による画像取り込みや目視による確認の検査が好ましく用いられる。本発明によるレーザー加工機においては、加工ヘッドの駆動部を原因とする加工不具合発生箇所を明確に確認することが可能であるが、前記不具合の発生が柾目方向と略同じ方向に出る場合には不具合を見落とす可能性がある。このため、前記第二の照射工程により、柾目の方向をずらすことにより、加工不具合箇所を確認すると好適に加工可能駆動範囲を検査することができる。

【0026】

図２には、本発明のレーザー加工機に搭載されている加工ヘッドの駆動部の加工可能駆動範囲を検査した被加工物の一部（解析画像１３の一部）を示す。加工可能駆動範囲を検査するため、被加工物として平板の木材（杉）、柾目の割合５５％を用いた。第一の照射工程として、２５００ｍｍ^２の範囲にレーザービームを照射したとき、矢印に示す加工不具合箇所１４を確認することができた。前記加工不具合箇所１４は、４本の長さ２０〜３０ｍｍ、幅０．２ｍｍから２ｍｍ線状の不具合であり、それぞれの線が平行に生じ、等比級数的な間隔をもっているため、レーザー加工機の加工ヘッド駆動部の不具合を原因とする不具合であると考えられた。また、この不具合発生箇所において加工を施さないように加工ステージとレーザービーム照射のための制御プログラムを修正した場合、良好な加工結果が得られ、紫外線照射による当該被加工物の劣化促進試験においても、良好な結果が得られた。

【0027】

＜レーザー発振器＞
レーザー発振器について説明する。
レーザー発振器については、木材を加工できるレーザーを発振し得る発振器であれば特に限定されないが、ＣＯ_２レーザー、ＹＡＧレーザー、半導体レーザー、エキシマーレーザーを好ましく用いられる。レーザービームの波長については、１５０ｎｍから１０．６μｍの波長範囲において木材を加工できるため、本発明のレーザー加工機のレーザー発振器として好適に利用できる。

【0028】

以上に説明した本発明のレーザー加工機１では、加工ヘッド１０の駆動部の加工可能駆動範囲を検査する手段により従来加工時に確認が困難であった加工不具合箇所を加工前に確認することができるため、この加工不具合が発生する位置で加工を行うことを避けたり、加工不具合が発生するガルバノミラーの駆動軸の不具合原因の特定とこの不具合を改善できるので、本発明のレーザー加工機１により製造されるレーザー加工物は、1年以上経過してもレーザービームによる光劣化を生じないことが確認された品質の高い製品であり、本発明のレーザー加工機により、この高精度の製品を製造することができる。

【実施例】

【0029】

以下に、実施例を示して本発明を具体的に説明する。ただし、本発明は実施例に限定されない。

【0030】

＜実施例１＞
図１に従い、レーザー発振器及び加工ヘッドには、キーエンス株式会社製ＭＤ−Ｘ１０００レーザマーカを用いた。この加工ヘッドは２軸駆動のガルバノミラーが搭載されていた。レーザー発振器は、ＹＶＯ_４レーザーであった。治具および治具を駆動する加工ステージは、それぞれ株式会社ワークステーション社製５軸レーザー加工用治具及び加工ステージを用いた。これにより、加工機全体の駆動軸数は、７軸となった。また、ガルバノミラー１軸当たりの加工ステージの駆動軸数は、２．５であった。レーザー発振器、加工ヘッド、加工ステージは株式会社ワークステーション社製シーケンサプログラミング装置（タッチパネル式）により、レーザー発振及び停止や加工ヘッドに含まれるガルバノミラーの駆動及び停止、更に、加工ステージの駆動及び停止を制御できるようにした。被加工物から出た飛散物を回収する回収機構として、送風機とスクラバー付き回収機（日立工機株式会社製（ＲＭ１２０Ｓ１）回収機）を用いた。飛散物の電荷を除去する除電装置には、株式会社キーエンス社製イオナイザＳＨ−Ｅを用いた。加工ヘッドの駆動部の加工可能駆動範囲を検査する手段として、杉の平板材（１５０ｍｍ×１５０ｍｍ、厚さ５ｍｍ）で被加工部（５０ｍｍ×５０ｍｍ）の表面の柾目面積５０％を用いた。被加工物として前記杉の平板材の表面に２５００ｍｍ^２の範囲で、前記表面においてレーザービームが照射される表面（平面）と当該レーザービームが成す角度（レーザービーム入射角）が４５度以上９０度以下としてレーザービームを照射したとき、図２に示した矢印が指す加工不具合箇所を確認することができた。このとき加工ステージの駆動は行わず、レーザービームの照射は全て加工ヘッドに含まれるガルバノミラーにより制御した。前記加工不具合は、４本の長さ２０〜３０ｍｍ（幅０．２〜０．５ｍｍ）の線状の不具合であり、それぞれの不具合の線が平行に生じ、５ｍｍから７ｍｍの間隔をもっているため、レーザー加工機の加工ヘッド駆動部の不具合を原因とする不具合であると考えられた。また、この不具合発生の確認の根拠となった線は、前記杉の平板材の表面の柾目の方向と角度４５度でも認められた。さらに、この不具合発生箇所において加工を施さないように加工ステージとレーザービーム照射のための加工プログラムを修正した場合、目視及び１００倍の顕微鏡による検査において良好な加工結果であることが確認された。この条件においてポリカーボネート及びポリプロピレンへのレーザー加工を行った結果、屋外暴露１年分に相当する紫外線照射（この紫外線照射による劣化促進試験は、CO.FO.ME.Gra社製耐光性試験器（SOLARBOX１５００）を用いた）による当該被加工物の劣化促進試験においても、良好な結果が得られた。同様の結果は、桐、檜、タモ、ホオ、で確認され、さらに、前記木材の混合材やバルサ材にでも確認された。

【0031】

＜比較例１＞
実施例１で確認されたレーザー加工機の加工ヘッド駆動部の不具合を原因とする不具合発生箇所においてポリカーボネート及びポリプロピレンへのレーザー加工を行った以外は、全て実施例１と同じ条件で実施した場合、屋外暴露１年分に相当する紫外線照射を行った前記ポリカーボネートとポリプロピレンの被加工物には、４本の長さ２０〜３０ｍｍの線状の変色やひび割れの不具合が確認され、それぞれの線が平行に生じ、これらの線の間隔は、５ｍｍから７ｍｍであった。この不具合は、本発明のレーザー加工機の検査手段において確認された加工ヘッド駆動部の不具合を原因とすることが示唆された。

【0032】

＜比較例２＞
実施例１のレーザー加工機の検査手段において、杉の平板材（１５０ｍｍ×１５０ｍｍ、厚さ５ｍｍ）、被加工部（５０ｍｍ×５０ｍｍ）の表面の柾目面積が１０％であること以外は全て同じ条件でレーザー加工機の不具合箇所を検査した結果、１０検体中５検体で不具合が確認された。検査により不具合が発生した箇所で加工を行わないようにレーザー加工機を走査し、ポリカーボネート及びポリプロピレンに加工を行った被加工物について、屋外暴露１年分に相当する紫外線照射による当該被加工物の劣化促進試験をおこなったところ、レーザー加工機の検査手段において不具合箇所が確認され、当該箇所では加工を行わなかった被加工物である５検体においては、良好な結果が得られた。しかし、レーザー加工機の検査手段において不具合部が確認されずにそのままの条件（１０検体中５検体で不具合が確認されたのと同じ条件）でレーザー加工を行った被加工物であるポリカーボネートとポリプロピレンにおいては、屋外暴露１年分に相当する紫外線照射を行った場合、４本の長さ２０〜３０ｍｍの線状の変色やひび割れの不具合が確認され、それぞれの線が平行に生じ、５ｍｍから７ｍｍの間隔であった。この不具合は、本発明のレーザー加工機の検査手段において確認された加工ヘッド駆動部の不具合を原因とすることが示唆された。同様の結果は、桐、檜、タモ、ホオ、これらを混合した混合材、バルサ材についても確認された。

【0033】

＜実験例１＞
柾目の面積をそれぞれ２０％、３０％、４０％、６０％以上９０％未満とした以外は全て実施例１と同じ条件で実験を行った場合、柾目の面積が２０％のとき１０検体中７検体、柾目の面積が３０％の時１０検体中８検体、柾目の面積が４０％の時１０検体中９検体、柾目の面積が６０％以上の時１０検体中１０検体において、それぞれレーザー加工機の加工ヘッドの駆動部を原因とする不具合を確認することができた。この不具合の発生は、桐、檜、タモ、ホオ、これらを混合した混合材、バルサ材についても確認された。

【0034】

＜実験例２＞
柾目の面積を６０％とし、レーザー加工機の不具合箇所の発生を確認した根拠となった線とレーザー加工機の検査手段として用いた木材の柾目の角度を平行、１５度、３０度、４５度、６０度、７５度、９０度とそれぞれ変化させた以外は全て実施例１と同じ条件で実験を行った場合、レーザー加工機の検査手段により確認された不具合発生の根拠となる線が長さ５ｍｍ以上確認された検体数は、平行で１０検体中２検体、１５度で１０検体中５検体、３０度で１０検体中９件、４５度で１０検体中１０検体、６０度で１０検体中１０検体、７５度で１０検体中１０検体、９０度で１０検体中１０検体であった。また、前記不具合発生の根拠となる線が長さ２ｍｍ以上確認された検体数は、平行で１０検体中８検体、１５度で１０検体中１０検体、３０度で１０検体中１０件、４５度で１０検体中１０検体、６０度で１０検体中１０検体、７５度で１０検体中１０検体、９０度で１０検体中１０検体であった。また、本発明のレーザー加工機による検査手段では、線の長さ２ｍｍ以上の不具合の確認確率は、９５％を達成した。このため、不具合の発生を確認するための検査手段において、柾目と不具合発生の根拠となるレーザー加工により発生する線の角度は、平行から２度以上において、確認することが可能であると判断された。

【0035】

＜実験例３＞
レーザービームの入射角を加工面に対し４５度未満（４０度、３５度、３０度、２０度でそれぞれ実施）とした以外は、全て実施例１と同じ条件で加工を行った場合、検査手段において図２に示した矢印のような加工不具合箇所を明確に確認することができなかった。これらの条件においてポリカーボネート及びポリプロピレンへのレーザー加工を行った結果、屋外暴露１年分に相当する紫外線照射（この紫外線照射による劣化促進試験は、CO.FO.ME.Gra社製耐光性試験器（SOLARBOX１５００）を用いた）による当該被加工物の劣化促進試験において、良好な結果であったり、変色やひび割れなどの不具合が確認されたりした。同様の結果は、桐、檜、タモ、ホオ、で確認され、また、前記木材の混合材やバルサ材にでも確認された。この結果から、レーザービームの入射角を４５度以上とすることにより、検査手段を好適に利用できることが確認された。

【0036】

【表1】

【符号の説明】

【0037】

１ レーザー加工機
２ レーザービーム
３ 被加工物
４ 治具
５ 加工ステージ（回転軸）
６ 加工ステージ（X方向移動軸）
７ 加工ステージ（角度設定軸）
８ 加工ステージ（Y方向移動軸）
９ 加工ステージ（Z方向移動軸）
１０ レーザー加工ヘッド
１３ 加工可能駆動範囲検査手段により検査された被加工物
１４ 加工ヘッドの駆動部を原因とする加工不具合箇所
１５ レーザービームが照射箇所における被加工物表面の接線
１６ レーザービームが照射箇所における被加工物表面の接線と照射されたレーザービームの角度

【0038】

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

【産業上の利用可能性】

【0039】

本発明は、高精度のレーザー加工を実現するためのレーザー加工機であるため、多くの産業に広く寄与できるので、産業上の利用可能性は高い。

【図1】

【図2】

【図3】