(57)【要約】【解決手段】  レーザ加工装置１は加工プログラムを読み込む制御手段６を備え、上記加工プログラムには、スリットの設計上の加工幅および直線的なスリットを形成するための上記移動手段による加工テーブルと加工ヘッドとの相対的な二次元移動方向についての情報が記述されている。  上記制御手段は、上記加工プログラムに記述された上記二次元移動方向に応じて、それぞれ異なる複数の加工条件を登録した加工条件登録手段を備え、上記加工プログラムに記述された上記二次元移動方向から、上記加工条件登録手段に登録された加工条件を選択して、実際の加工幅が上記設計上の加工幅に一致するように被加工物（ダイボード２）に直線的なスリットを形成するようになっている。【効果】  加工方向の違いによって実際の加工幅に差が生じるような場合であっても、設計上の加工幅通りにスリットを形成することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を発生するレーザ発振器と、被加工物を支持する加工テーブルと、上記被加工物にレーザ光を照射する集光レンズを内蔵した加工ヘッドと、上記加工テーブルと加工ヘッドとを相対移動させる移動手段と、加工プログラムを読み込んで上記レーザ発振器および移動手段の作動を制御する制御手段とを備え、上記被加工物に所定幅のスリットを形成するレーザ加工装置において、
上記加工プログラムには、上記スリットの設計上の加工幅および直線的なスリットを形成するための上記移動手段による加工テーブルと加工ヘッドとの相対的な二次元移動方向についての情報が記述されており、
上記制御手段は、上記加工プログラムに記述された加工テーブルと加工ヘッドとの相対的な二次元移動方向に応じて、それぞれ異なる複数の加工条件を登録した加工条件登録手段を備え、
上記加工プログラムに記述された加工テーブルと加工ヘッドとの相対的な二次元移動方向から、上記加工条件登録手段に登録された加工条件を選択して、実際の加工幅が上記設計上の加工幅に一致するように被加工物に直線的なスリットを形成することを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
上記加工プログラムに記述された加工テーブルと加工ヘッドとの相対的な二次元移動方向に応じて、それぞれ所要の加工コードを付与する加工コード付与手段を備え、
上記加工条件登録手段は上記加工コードと関連づけて上記加工条件を記憶しており、上記制御手段は上記加工コードを付与された加工プログラムを読み込むと、上記加工条件登録手段から当該加工コードに対応する加工条件を選択することを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
上記加工条件登録手段に登録される加工条件として、上記移動手段による加工テーブルと加工ヘッドとの相対的な二次元移動速度、被加工物と集光レンズの間隔、もしくはレーザ発振器の出力のうち少なくともいずれかを登録することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
上記被加工物が木材であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレーザ加工装置に関し、詳しくは加工テーブルと加工ヘッドとを相対移動させて、被加工物にレーザ光によるスリットを形成するレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ光を発生するレーザ発振器と、被加工物を支持する加工テーブルと、上記被加工物にレーザ光を照射する集光レンズを内蔵した加工ヘッドと、上記加工テーブルと加工ヘッドとを相対移動させる移動手段とを備えたレーザ加工装置が知られている。
このようなレーザ加工装置は制御手段によって制御され、当該制御手段が加工プログラムに基づいて上記レーザ発振器および移動手段を制御することで、被加工物に所定幅のスリットを形成することが可能となっており、段ボール等の抜型（ダイボード）に刃物（抜き刃）を埋め込むための溝（スリット）の加工に利用されている（特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５６−１２９９１１号公報
【特許文献２】実開平１−１２７７３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、例えばダイボードの材質としては木材が使用されており、レーザ加工を行う被加工物が木材である場合、上記加工ヘッドからのレーザ光の出力および移動手段による相対移動速度や、被加工物と集光レンズとの間隔を一定としても、当該被加工物の木目（板目、柾目）の方向によって、上記レーザ光によって形成されるスリットの加工幅が異なることがある。
このように木目に対する加工方向によって加工幅が異なってしまうと、切断加工においては製品寸法に誤差が生じ、またダイボードにスリットを形成する場合においては当該スリットに上記抜き刃が挿入できなかったり、がたつきが発生したり抜け落ちるなどの問題が発生していた。
このような問題に鑑み、本発明は加工方向の違いによって加工幅が異なるような場合であっても、設計上の加工幅通りにスリットを形成することが可能なレーザ加工装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すなわち本発明にかかるレーザ加工装置は、レーザ光を発生するレーザ発振器と、被加工物を支持する加工テーブルと、上記被加工物にレーザ光を照射する集光レンズを内蔵した加工ヘッドと、上記加工テーブルと加工ヘッドとを相対移動させる移動手段と、加工プログラムを読み込んで上記レーザ発振器および移動手段の作動を制御する制御手段とを備え、上記被加工物に所定幅のスリットを形成するレーザ加工装置において、
上記加工プログラムには、上記スリットの設計上の加工幅および直線的なスリットを形成するための上記移動手段による加工テーブルと加工ヘッドとの相対的な二次元移動方向についての情報が記述されており、
上記制御手段は、上記加工プログラムに記述された加工テーブルと加工ヘッドとの相対的な二次元移動方向に応じて、それぞれ異なる複数の加工条件を登録した加工条件登録手段を備え、
上記加工プログラムに記述された加工テーブルと加工ヘッドとの相対的な二次元移動方向から、上記加工条件登録手段に登録された加工条件を選択して、実際の加工幅が上記設計上の加工幅に一致するように被加工物に直線的なスリットを形成することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
上記発明によれば、上記加工条件登録手段にスリットの加工方向および設計上の加工幅ごとにそれぞれ加工条件を登録することで、加工方向の違いによって実際の加工幅が異なるような場合であっても、加工条件を容易に変更して、形成したスリットの実際の加工幅を上記設計上の加工幅に一致させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施例にかかるレーザ加工装置の概略図。
【図２】被加工物としてのダイボードの平面図。
【図３】加工条件を登録するための試験片の平面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下図示実施例について説明すると、図１は本発明にかかるレーザ加工装置１を示し、被加工物としてのダイボード２にレーザ光を照射してスリット２ａを形成するものとなっている。
上記ダイボード２とは複数枚の木材を積層させたものとなっており、上記スリット２ａは図２に示すような展開したダンボール箱の外縁部に沿って断続的に形成されており、またそのほとんどが直線状に形成されている。
そして上記スリット２ａには、図示しないが金属製で細長い薄板状の抜き刃が、その歯部をダイボード２の表面から突出するように挿入されて装着されるようになっている。
【０００９】
そして上記レーザ加工装置１は、レーザ光を発生するレーザ発振器３と、ダイボード２を支持する加工テーブル４と、上記ダイボード２にレーザ光を照射する加工ヘッド５と、上記加工テーブル４や加工ヘッド５を制御してダイボード２に上記レーザ光によるスリット２ａを形成させる制御手段６とを備えている。
上記加工テーブル４はその上面で上記ダイボード２を支持するとともに、移動手段としてのＸ方向テーブル７およびＹ方向テーブル８を備え、水平な二次元方向にダイボード２を移動させるようになっている。
上記加工ヘッド５は上記加工テーブル４の上方に設けられており、上記レーザ発振器３より照射されたレーザ光は図示しない導光手段によって導光された後、上記加工ヘッド５に内蔵された集光レンズ５ａによって集光され、上記加工テーブル４に支持された上記ダイボード２に照射されるようになっている。
また、上記加工ヘッド５は昇降手段９によって昇降してダイボード２と集光レンズ５ａとの間隔を調節し、ダイボード２に照射されるレーザ光の焦点の直径を調整することが可能となっている。なお、上記加工ヘッド５の内部で集光レンズ５ａを昇降させてレーザ光の焦点の直径を調整することもできる。
また、加工テーブル４と加工ヘッド５とを二次元的に相対移動させる移動手段として、本実施例ではＸ方向、Ｙ方向テーブル７、８を使用しているが、加工ヘッド５を当該二次元方向に移動させる構成としてもよい。
【００１０】
上記制御手段６は、いわゆるコンピュータ数値制御（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ)により、上記加工テーブル４のＸ，Ｙ方向テーブル７、８、加工ヘッド５（集光レンズ５ａ）の昇降手段９、レーザ発振器３の出力等の制御を行うものとなっており、この数値制御を行うため、当該制御手段６は複数行の命令からなる加工プログラムを読み込むようになっている。
上記加工プログラムを生成するため、あらかじめ上記ダイボード２に形成するスリット２ａについての加工図形がＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｄｅｓｉｇｎ）等の加工図形作成手段１０において作成されている。
この加工図形作成手段１０で作成された加工図形のデータは、ＣＡＭ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）等の加工プログラム作成手段１１によって上記加工プログラムへと変換される。
具体的には、スリット２ａを形成するための上記Ｘ方向、Ｙ方向テーブル７、８による加工テーブル４と加工ヘッド５との相対的な二次元移動方向についての情報として、上記加工図形を構成する各スリット２ａの始点および終点のそれぞれについて、加工テーブル４における座標値が設定され、そのほかにも上記加工ヘッド５の高さや集光レンズの位置等の情報がそれぞれ加工プログラムに記述されている。
さらに本実施例の加工プログラム作成手段１１が作成する加工プログラムには、ダイボード２を構成するすべてのスリット２ａについて、当該スリット２ａの幅、すなわち設計上の加工幅の情報も記述されている。
なおこの加工プログラム作成手段１１については、上記ＣＡＭの機能のほかにＣＡＤの機能を有したものであってもよい。
そして制御手段６は、上記加工プログラムを読み込むと、当該加工プログラムを最初の行から順に処理し、上記加工テーブル４におけるＸ，Ｙ方向テーブル７、８の移動量や、加工ヘッド５の昇降手段９を制御し、これによりダイボード２に上記加工図形に基づいたスリット２ａを形成するようになっている。
【００１１】
ここで、被加工物がダイボード２を構成する木材である場合、当該木材が有する木目によって、直線的なスリット２ａの加工方向によってはそれぞれ実際の加工幅に差が生じることがある。
具体的には、加工テーブル４の移動速度や加工ヘッド５からのレーザ光の出力等が一定であっても、上記木目に沿って直線的に形成したスリット２ａと、木目に交差するスリット２ａとでは、木目に沿って形成したスリット２ａのほうが細くなることが知られている。
つまり、金属板のように加工方向を変えても実際の加工幅に変化がない場合は、どの加工方向も同じ加工条件で加工できるが、木材のような素材の場合、加工方向を変えると同じ加工条件であっても実際の加工幅にばらつきが生じてしまい、設計上の加工幅通りにスリット２ａを形成できない場合がある。
このような設計上の加工幅と実際の加工幅との間に誤差があると、ダイボード２のスリット２ａに上記抜き刃を装着した際、当該スリット２ａが設計上の加工幅よりも広いと、抜き刃がぐらつくこととなり、逆にスリット２ａが設計上の加工幅よりも狭いと、抜き刃の装着が困難になるという問題がある。
【００１２】
そこで本実施例のレーザ加工装置１は、ダイボード２の木目の方向にかかわらず、すべてのスリット２ａを設計上の加工幅で形成して、上記抜き刃を適切に装着することができるようにしたものである。
本実施例のレーザ加工装置１は、直線的なスリット２ａの加工方向、すなわち上記Ｘ方向、Ｙ方向テーブル７、８による加工テーブル４と加工ヘッド５との相対的な二次元移動方向および上記設計上の加工幅のそれぞれに関連付けられた加工条件を登録する加工条件登録手段１２と、スリット２ａの加工方向および設計上の加工幅に応じて、それぞれ所要の加工コードを加工プログラムに付与する加工コード付与手段１３とを備えている。
上記加工条件登録手段１２は上記制御手段６に設けられており、上記加工条件とは、上記加工テーブル４と加工ヘッド５との相対的な二次元移動速度や、上記ダイボード２に対する加工ヘッド５や集光レンズ５ａの間隔や、レーザ発振器３の出力についての設定値であり、これを上記スリット２ａの加工方向および設計上の加工幅や、被加工物であるダイボード２の板厚ごとに設定したものである。
【００１３】
以下、上記加工条件を上記加工条件登録手段１２に登録する手順について説明すると、まず上記加工テーブル４にダイボード２と同じ木材からなる試験片１４を載置し、このときダイボード２の木目と同じ方向を向くように載置する。
制御手段６は上記加工条件を登録するために作成された設定用の加工プログラムを読み込み、この設定用の加工プログラムには、直線的なスリット２ａの座標値および設計上の加工幅のほか、上記加工テーブル４による試験片１４の移動速度、並びに上記加工ヘッド５から照射されるレーザ光の出力等の情報が記述されている。
そして制御手段６は、この設定用の加工プログラムを用いて、上記加工ヘッド５から照射されるレーザ光の出力を一定とし、また上記加工テーブル４による試験片１４の移動速度を一定として、試験片１４と加工ヘッド５との相対移動速度が一定となるように加工ヘッド５を相対的、かつ、直線的な二次元移動方向に移動させる。
上記制御手段６は試験片１４に対して、木目の方向（Ｘ方向）、木目に直交する方向（Ｙ方向）、上記Ｘ方向に対して反時計回りに４５°傾斜した方向（ＸＹ１方向）、Ｘ方向に対して時計回りに４５°傾斜した方向（ＸＹ２方向）の計４方向に直線的なスリット２ａを形成する。なお、図３のように必ずしもスリット２ａを交差させる必要はない。
このようにして試験片１４にスリット２ａを形成したら、当該試験片１４に形成された各加工方向のスリット２ａのそれぞれの実際の加工幅を測定し、これを上記設定用の加工プログラムに記述された設計上の加工幅と比較する。
【００１４】
次に、比較によって得られた実際の加工幅と設計上の加工幅との誤差に基づいて、実際の加工幅が設計上の加工幅に一致するよう、上記加工ヘッド５や加工テーブル４についての加工条件を設定する。
具体的には、上記実際の加工幅が設計上の加工幅よりも広かった場合、例えば上記設定用の加工プログラムに基づく動作に対し、上記加工テーブル４の移動速度を速く設定すればよく、逆に実際の加工幅が設計上の加工幅よりも狭い場合には、上記加工テーブル４の移動速度を遅く設定すればよい。
このほかにも、上記設定用の加工プログラムでの動作に対して、加工ヘッド５を昇降手段９によって昇降させたり、集光レンズ５ａの位置を変更することで、レーザ光の焦点の径を拡大・縮小し、これによりスリット２ａの実際の加工幅を変更することができる。
そしてこの加工条件を、ダイボード２の材質、板厚および形成する直線的なスリット２ａの加工幅ごとのスリット２ａの加工方向ごとに設定している。
【００１５】
このようにして得られた上記４つの加工方向のそれぞれについて加工条件が決定されると、さらに加工条件登録手段１２にはこれらの加工条件を適用すべき直線的な加工方向の範囲が設定される。
本実施例では、上記実際に測定を行った４つの加工方向について、それぞれ各方向を中央として４５°の範囲に共通する加工条件を適用するように設定している。具体的には図３に示すようにＸ方向図示右方を０°とすると、加工テーブル４がダイボード２をスリット２ａの始点から２２．５°〜３３７．５°もしくは１５７．５°〜２０２．５°の方向に移動させる場合、上記Ｘ方向に設定した加工条件を適用する。
なお、上記４方向よりも多方向にスリット２ａを形成して、実際の加工幅と設計上の加工幅との誤差をより多く測定すれば、より細かく加工条件を設定することができ、また各加工条件をそれぞれ４５°の範囲で設定する必要はなく、木目の方向に応じて適宜設定することができる。
【００１６】
次に、上記加工コード付与手段１３は上記加工プログラム作成手段１１に設けられており、加工プログラム作成手段１１で加工プログラムが作成されると、当該加工プログラムが制御手段６によって読み込まれる前に、これを読み込んで所要の加工コードを付与するようになっている。
上記加工コードは、ダイボード２の材質、板厚および形成するスリット２ａの加工幅ごとのスリット２ａの加工方向のそれぞれに設定されており、かつ上記加工条件登録手段１２の各加工条件にはそれぞれこの加工コードが関連付けられている。
そして加工コード付与手段１３は、加工プログラム作成手段１１が作成した加工プログラムを読み込むと、当該加工プログラムからダイボード２の材質および板厚を認識し、また当該加工プログラムに記述された最初のスリット２ａから順に、その始点および終点の座標値に基づいて当該スリット２ａの加工方向を認識する。
加工コード付与手段１３がスリット２ａの加工方向を認識すると、加工プログラムにおける各スリット２ａの記述に対し、当該スリット２ａを形成するのに適した加工条件に関連付けられた加工コードを、当該加工プログラムに追記するようになっている。
上記制御手段６は、この加工コードが付与された加工プログラムを読み込むようになっており、各スリット２ａに関する記述とともに上記加工コードを読み込むと、当該加工コードに関連付けられた加工条件を上記加工条件登録手段１２から選択して読み出す。
そして制御手段は、加工プログラムに記述された加工方向に直線的にスリット２ａを形成するが、その際選択した加工条件に基づいて上記加工テーブル４の移動速度や加工ヘッド５の位置を制御することにより、当該スリット２ａを加工プログラムに記述された設計上の加工幅で形成することができる。
【００１７】
以下、上記構成を有するレーザ加工装置１の動作について説明する。
まず、上記加工テーブル４にダイボード２を載置する。このとき、当該ダイボード２を構成する木材の木目が、上記加工条件を設定する際に使用した試験片１４の木目と同じ方向を向くように載置する。
一方上記加工プログラム作成手段１１では、ダイボード２に形成するスリット２ａの始点および終点の座標値および設計上の加工幅のほか、当該ダイボード２の材質や板厚が登録された加工プログラムが作成されている。具体的にはダイボード２を構成する各スリット２ａのそれぞれについて、上記抜き刃を装着するために適当な上記設計上の加工幅が設定されている。
加工プログラム作成手段１１において加工プログラムが作成されると、上記加工コード付与手段１３が当該加工プログラムを読み込み、ダイボード２の材質や板厚を認識するとともに、当該加工プログラムの先頭に記載されているスリット２ａから順に、その始点および終点の座標値からその加工方向を認識し、さらに当該スリット２ａの設計上の加工幅を読み込む。
次に、加工コード付与手段１３は直線的なスリット２ａの加工方向に対応する加工コードを選択し、これを加工プログラムにおける当該スリット２ａに関する記述に付与する。
加工コード付与手段１３は、この加工コードを加工プログラムに記述されたすべてのスリット２ａの情報に対して付与し、この加工コードの付与された加工プログラムが上記制御手段６へと送信される。
【００１８】
制御手段６は、上記加工プログラム作成手段１１から加工プログラムを読み込むと、ダイボード２の材質や板厚のデータを読み込むとともに、当該加工プログラムの先頭に記載されているスリット２ａの情報から順に、その始点および終点の座標値から加工方向を算出し、併せて設計上の加工幅を読み込む。
次に、制御手段６は加工テーブル４を作動させ、加工プログラムの先頭に記載されているスリット２ａの始点となる位置を上記加工ヘッド５によるレーザ光の照射位置に移動させる。
スリット２ａの始点となる位置がレーザ光の照射位置に移動すると、制御手段６は加工プログラムに付与された加工コードを読み込み、上記加工条件登録手段１２から当該加工コードに関連付けられた加工条件を選択する。
そして制御手段６は、この加工条件に基づいて、例えば加工テーブル４の移動速度や、上記加工ヘッド５の高さなどを制御し、ダイボード２にスリット２ａを形成する。
【００１９】
このようにして形成されたスリット２ａは、上記加工条件登録手段１２に登録された加工条件に基づいて形成されるため、実際の加工幅が上記加工プログラムに記述された設計上の加工幅で加工されることとなる。
そして一つのスリット２ａが形成されると、制御手段６は上記加工プログラムに沿って次のスリット２ａの始点および終点ならびに設計上の加工幅を読み込み、また上記加工コードに対応する加工条件を加工条件登録手段１２より読み込んで、順次スリット２ａの加工を行う。
この時、例えば加工条件が加工ヘッド５の昇降によるものである場合には、加工が終了したスリット２ａの終点から次のスリット２ａの始点へと加工テーブル４がダイボード２を移動させる間に、加工ヘッド５を昇降させて加工条件を設定することができる。
【００２０】
上記実施例によれば、上記加工条件登録手段１２の加工条件に基づいて加工ヘッド５や加工テーブル４を制御することで、スリット２ａの加工方向にかかわらず、設計上の加工幅で直線的なスリット２ａを形成することができ、このように形成したスリット２ａに抜き刃を装着する際に、ぐらつきやスリット２ａが狭いことによる装着困難といった問題を防止することができる。
ここで、上記加工プログラム作成手段１１で作成される加工プログラムに、あらかじめ上記加工条件と同じ制御、すなわち加工テーブル４の移動速度や加工ヘッド５の高さを変更する命令を加えることによっても、上記実施例と同様、設計上の加工幅でスリット２ａを形成することが可能である。
しかしながら、加工プログラムに上記加工条件を変更する命令を加えると、加工プログラム自体が冗長となり、また上記制御手段６は当該加工プログラムを最初の行から順に処理することから、処理が遅くなってしまうという問題がある。
【００２１】
なお、上記実施例において、上記加工コード付与手段１３についてはこれを省略することも可能である。その場合、上記制御手段６が加工プログラム作成手段１１が作成した加工プログラムを直接読み込むようにすればよい。
そのうえで、制御手段６は加工プログラムに記述されたスリット２ａの加工方向および設計上の加工幅に基づいて、これらに対応する加工条件を上記加工条件登録手段１２から直接選択して、これを使用すればよい。
【００２２】
また上記実施例のように木目を有する木材からなるダイボード２にスリット２ａを形成する場合のほか、上記加工ヘッド５から被加工物に照射されたレーザ光の焦点が、導光の過程で結果正円ではなく楕円形状となった場合にも、加工方向によって実際の加工幅が異なる現象が発生する。
このような場合、被加工物が木材でなくとも、当該レーザ光をその焦点の長軸側に移動させた場合と、短軸側に移動させた場合とでは、加工幅が異なってしまうこととなる。
そこで上記実施例と同様、スリット２ａの加工方向毎に、スリット２ａの設計上の加工幅と被加工物に形成した実際の加工幅との誤差を測定しておき、上記加工条件登録手段１２に実際の加工幅が上記設計上の加工幅に一致するような加工条件を登録すれば、加工方向にかかわらず被加工物に上記設計上の加工幅でスリット２ａを形成することが可能となる。
【００２３】
さらに、上記実施例におけるレーザ加工装置１は、被加工物としてのダイボード２にスリット２ａを形成するものであるが、レーザ光によって被加工物を切断する用途にも使用することができる。
例えば、被加工物として木材を切断する場合に、木材の木目に沿って上記加工条件登録手段１２に登録した加工条件を適用して切断すれば、レーザ光による切り代が加工方向にかかわらず一定となるため、切断加工後の製品を高精度に得ることができる。
また被加工物としては、木材に限らず、例えば方向性を持った樹脂であってもよい。
【符号の説明】
【００２４】
１  レーザ加工装置              ２  ダイボード（被加工物）
２ａ  スリット                  ３  レーザ発振器
４  加工テーブル                ５  加工ヘッド
６  制御手段                    １１  加工プログラム作成手段
１２  加工条件登録手段          １３  加工コード付与手段
【図１】
2014161901.tif 000003
【図２】
2014161901.tif 000004
【図３】
2014161901.tif 000005