(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
木製で平板状の保持台に照射位置を移動させながらレーザー光を照射して、該保持台に所定の形状の帯刃嵌入溝を形成する、抜き型の製造方法であって、
該保持台をマトリクス状に細分化した所定の数の領域を規定すること；
該所定の数の領域から、該帯刃の形状に対応した領域を選択すること；
該選択された領域のそれぞれの含水率を測定すること；
該それぞれの領域ごとに該それぞれの領域で測定された含水率に応じて条件を設定してレーザー光を照射すること；
を含む、抜き型の製造方法。
【請求項２】
前記レーザー光の照射条件が、移動速度およびパワーから選択される、請求項１に記載の抜き型の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、抜き型の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
帯刃（トムソン刃とも称される）を有する抜き型は、シート材から所定形状の製品を打ち抜いて切り出す、あるいは、折り目またはミシン目をつけるために使用されている。製品の具体例としては、紙器パッケージ（例えば、包装用ケース、キャラメルケース等の食品ケース、薬品および化粧品ケース）、回路基板、電化製品等に使用される貼付用シールが挙げられる。抜き型は、代表的には、帯刃保持台に帯刃の形状（製品の形状）に対応した嵌入溝をレーザー加工により形成し、当該嵌入溝に帯刃を嵌め込むことにより作製されている。
【０００３】
帯刃保持台は、代表的には合板で構成されている。したがって、帯刃保持台ごとに含水率が異なっている。そのため、同様の条件でレーザー加工を行った場合でも、形成される嵌入溝の寸法が帯刃保持台ごとに異なってしまう場合、または、嵌入溝の寸法が帯刃の厚みに合わない場合には、打ち抜き加工中に帯刃が脱落する、帯刃保持台に対して帯刃が垂直に嵌め込まれず結果として打ち抜き不良が生じる等の問題がある。これに対して、帯刃保持台の重量からその含水率を算出し、当該含水率に応じてレーザー加工条件を調整する技術が提案されている（特許文献１）。しかし、特許文献１に記載の技術では、帯刃保持台全体の重量を測定して含水率を算出するので、帯刃保持台全体の平均含水率しか算出することができない。したがって、帯刃保持台の含水率が全体にわたって均一である場合には特に問題はないが、含水率の分布が不均一である場合には嵌入溝の寸法精度が不十分となる場合がある。
【０００４】
このような問題を解決するために、帯刃保持台の含水率に応じたレーザー光の照射開始時に発生する水蒸気爆発音を取得し、当該爆発音の値に応じた最適加工条件を保存したデータベースから加工条件を最適条件に演算補正し、局所的な含水率を反映させた加工を行うレーザー加工装置が提案されている（特許文献２）。しかし、このような装置は、爆発音を精密に集音するために複雑かつ高価な構成、機械騒音等の除去が必要とされ、実用的ではない。さらに、仮に精密な集音機構を採用したとしても、爆発音の値が実際の含水率に対応せず、最適化好条件とは異なる条件が採用される場合があり、嵌入溝の加工精度にさらなる改善の余地が残されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２５２８５８７号
【特許文献２】特許第３９７５２３６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、加工精度に優れ、かつ、簡便安価な抜き型の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の抜き型の製造方法は、木製で平板状の保持台に照射位置を移動させながらレーザー光を照射して、該保持台に所定の形状の帯刃嵌入溝を形成する。この製造方法は、該保持台をマトリクス状に細分化した所定の数の領域を規定すること；該所定の数の領域から、該帯刃の形状に対応した領域を選択すること；該選択された領域のそれぞれの含水率を測定すること；該測定された含水率に応じて、領域ごとに条件を設定してレーザー光を照射すること；を含む。
１つの実施形態においては、上記レーザー光の照射条件は、移動速度およびパワーから選択される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の抜き型の製造方法によれば、帯刃の形状に応じて加工すべき領域の含水率を直接測定し、当該測定した含水率に応じて最適なレーザー加工条件を設定するので、非常に優れた加工精度で抜き型を作製することができる。さらに、含水率の測定は、簡便な装置を用いて行うことができるので、装置の複雑化・高額化が防止され、簡便安価に抜き型を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に用いることができるレーザー加工装置の代表的な形態を説明する概略構成図である。
【図２】（ａ）は、帯刃保持台において細分化した領域を規定する手順を説明するための概略図であり、（ｂ）は、帯刃の形状に応じて領域を選択する手順を説明するための概略図である。
【図３】嵌入溝のレーザー加工の詳細を説明するための要部拡大断面図である。
【図４】嵌入溝に帯刃を嵌め込む手順を説明するための概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の具体的な実施形態を説明するが、本発明はこれらの具体的な実施形態には限定されない。
【００１１】
最初に、本発明の抜き型の製造方法に用いることができるレーザー加工装置について説明する。本発明の抜き型の製造方法においては、任意の適切な抜き型製造用のレーザー加工装置をそのまま、あるいは、そのような装置に含水率測定装置を組み込んで用いることができる。図１は、本発明に用いることができるレーザー加工装置の代表的な形態を説明する概略構成図である。レーザー加工装置１００は、加工対象物である木製で平板状の帯刃保持台１９に向けてレーザー光Ｌを照射するレーザー加工機構１１と、レーザー加工機構１１の集光レンズ１５を垂直方向（Ｚ方向に）移動させるＺテーブル２４と、帯刃保持台１９を水平方向（Ｘ−Ｙ方向）に移動させるＸＹテーブル２１と、ＸＹテーブル２１の上面に立設されて帯刃保持台１９を直接支持する針状支持材２０と、ＸＹテーブル２１をＡＣサーボ２２を介して駆動制御するＮＣコントローラ２３と、帯刃保持台１９の所定の位置の含水率を測定できるように構成された含水率測定装置３０と、含水率測定装置３０およびＮＣコントローラ２３に接続されると共にデータベース２７を有するコンピュータ２５とを備えている。
【００１２】
レーザー加工機構１１は、レーザー（例えば、ＣＯ２レーザー）を発生するレーザー発振器１２と、レーザー発振器１２からのレーザー光Ｌを通過させるレーザー通路部１３と、レーザー光Ｌを水平方向から垂直方向に屈曲させるベンドミラー１４と、レーザー光Ｌを集光する集光レンズ１５と、レーザー発振器１２を制御する制御部１６および操作用の制御パネル１７を有する制御装置１８とを備え、レーザー通路部１３の下端開口１３ａからレーザー光Ｌを所定の角度で集光照射している。
【００１３】
コンピュータ２５は、各種演算や一時記憶等を行う演算制御手段２６と、含水率測定装置３０と接続するインターフェースである入力手段２８と、ＮＣコントローラ２３と接続するインターフェースである出力手段２９と、含水率と最適加工条件との関係を保存しているデータベース２７とを備えている。
【００１４】
データベース２７は、レーザー光Ｌに対する帯刃保持台１９の加工条件に関して、含水率の各値に対応した最適条件を保存している。加工条件としては、例えば、水平方向（Ｘ−Ｙ方向）の移動速度、照射焦点径、パワーが挙げられる。データベース２７は、含水率に応じて、これらのそれぞれの最適条件およびその組み合わせを保存している。
【００１５】
含水率測定装置３０としては、レーザー加工装置に組み込むことができる任意の適切な構成を採用することができる。具体的には、含水率測定装置の方式としては、電気抵抗を測定して水分に置き換える電気抵抗方式、静電容量を測定して水分に置き換える静電容量方式、光の吸収度合いから水分を算出する近赤外方式、熱に変換された（水に吸収された）マイクロ波を測定して水分に置き換えるマイクロ波方式が挙げられる。含水率測定装置３０は、加工対象物である帯刃保持台１９に対して水平方向（Ｘ−Ｙ方向）に対して相対的に移動可能で、かつ、帯刃保持台１９の所定の位置で測定可能である限り、任意の適切な手段（例えば、アーム）を介して取り付けられている。
【００１６】
以下、例えば上記のようなレーザー加工装置を用いた本発明の抜き型の製造方法の一例を説明する。
【００１７】
まず、図２（ａ）に示すように、帯刃保持台１９をマトリクス状に細分化して領域を規定する。図示例では、Ｘ方向にＸ１、Ｘ２・・・Ｘｎのｎ行が規定され、Ｙ方向にＹ１、Ｙ２・・・Ｙｎのｎ列が規定され、結果として、（ｎ×ｎ）個の領域が規定される。それぞれの領域は、例えば、（Ｘ１、Ｙ１）、（Ｘ１、Ｙ２）、（Ｘ３、Ｙ４）、（Ｘｎ、Ｙｎ）のような領域名を用いて、帯刃保持台における位置を特定して規定され得る。このように細分化した領域を規定すれば、領域を選択する工程（後述）において、帯刃形状が複雑であっても当該形状に合致する度合いが高い形状となるように領域を選択することができる。その結果、帯刃形状に応じて非常に高い精度で含水率を測定することができるので、非常に優れた加工精度で抜き型を作製することができる。
【００１８】
次いで、上記で規定された領域の中から、帯刃形状に対応して領域を選択する。例えば、図２（ｂ）は、帯刃形状が矩形である場合に選択した領域を示す。なお、見やすくするために、図２（ａ）および図２（ｂ）において領域はＸ方向の直線とＹ方向の直線とで包囲された正方形の区画として規定し、図２（ｂ）において選択された領域をマーキングしているが、実際の抜き型の製造においては、多くの場合、帯刃保持台に実際に区画を書き込むことも領域をマーキングすることもない。実際の抜き型の製造においては、例えば、帯刃保持台のサイズに応じて領域の数、帯刃保持台における領域の位置情報およびその位置に対応する領域名をコンピュータ２５のデータベースに保存し、帯刃の形状データ（例えば、ＣＡＤデータ）と対応付けて、自動的に領域を選択することができる。
【００１９】
次に、上記で選択された領域のそれぞれの含水率を測定する。含水率測定装置３０は、ＸＹテーブル２１による帯刃保持台１９の移動とアームによる含水率測定装置３０の移動とにより、上記のようにして選択された領域に位置合わせされる。例えば電気抵抗方式の含水率測定装置は、帯刃保持台に電極を差し込み、帯刃保持台の表面近傍内部の含水率を測定する。本発明の抜き型の製造方法においては、測定時に形成される電極の差し込み穴は、得られる抜き型において問題とならないので、簡便な構成で局所的に含水率を測定できる電気抵抗方式の含水率測定装置は好ましい方式である。上記のようにして１番目の選択された領域の含水率を測定した後、同様の手順で測定を繰り返し、選択された領域すべての含水率が測定され得る。
【００２０】
次に、上記で測定された含水率に応じて、領域ごとにレーザー光の照射条件を設定する。具体的には、領域ごとに測定した含水率に基づいて、データベース２７に保存されている含水率の各値に対応した最適条件を選択する。すなわち、含水率に基づいて、加工条件（例えば、Ｘ−Ｙ方向の移動速度、パワー、および／または、その組み合わせ）が領域ごとに最適化され、自動修正される。より詳細には、図３に示すように、レーザー光の照射条件は、帯刃保持台１９の表面側の予め設定された所定の幅寸法ｔに基づいて焦点距離（照射焦点径）が設定され，裏面側の幅寸法ｄが上記幅寸法ｔと等しくなるようにＸ−Ｙ方向の移動速度が設定され、全体的なバランスを考慮してパワー密度が設定される。なお、参考のために概して言えば、含水率が相対的に大きい場合にはＸ−Ｙ方向の移動速度は相対的に遅くされ、含水率が相対的に小さい場合にはＸ−Ｙ方向の移動速度は相対的に速められる。さらに、含水率が相対的に大きい場合にはパワーは相対的に大きくされ、含水率が相対的に小さい場合にはパワーは相対的に小さくされる。
【００２１】
上記のようにして、帯刃保持台１９に所定の形状（図２の例では矩形の）嵌入溝３０が形成される。最後に、図４に示すように、嵌入溝３０に帯刃３１を嵌め込むことにより、抜き型が得られる。なお、実際の抜き型の製造においては、帯刃の切欠き（図示せず）を嵌め込むブリッジ（図示せず）を間欠的に複数設けて、レーザー加工により嵌入溝が貫通しても切断部が抜け落ちないようにされている。
【００２２】
ここまで、レーザー加工装置に含水率測定装置が組み込まれている形態を説明したが、当業界で用いられ得る任意の適切な抜き型製造用のレーザー加工装置をそのまま使用してもよい。この場合、含水率の測定は手動で行われ得る。例えば図２のように領域を選択する場合には、当該領域を実際にマーキングして、マーキングした領域の含水率を測定してもよい。含水率の測定データは、手動で入力してもよく、任意の適切なデータ転送手段を介してレーザー加工装置のコンピュータに転送してもよい。単純な形状の帯刃を有する抜き型を製造する場合には、このような手法が適用可能である。
【００２３】
上記の実施形態は適宜組み合わせてもよく、上記の実施形態と当業界で周知の構成とを組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明の製造方法により得られる抜き型は、煙草の紙箱（ケース）やお菓子・キャラメルの紙箱（ケース）のような紙器パッケージ、ならびに回路基板等の打ち抜きに好適に利用され得る。
【符号の説明】
【００２５】
１１  レーザー加工機構
１２  レーザー発振器
１３  レーザー通路部
１４  ベンドミラー
１５  集光レンズ
１９  帯刃保持台
２０  針状支持材
２１  ＸＹテーブル
２４  Ｚテーブル
２５  コンピュータ
２７  データベース
３０  嵌入溝
３１  帯刃
１００  レーザー加工装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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