(57)【要約】  加工テーブルにより反射されるレーザー光による被加工物へのダメージの発生を防止することが可能な、ピン固定位置表示プログラムの提供。コンピュータを、レーザーポインタを駆動させて、テーブル部５１の画像において選択されたピン固定部３１１の画像に相当するピンテーブル５０のピン固定部３１１を、レーザーポインタ３３１により指し示すピン固定部指示部と、を備えるピン固定位置表示装置として機能させるピン固定位置表示プログラムである。
2019244844.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置本体と、前記装置本体の内部に収納され被加工物を支持するピンテーブルと、前記装置本体の内部において移動可能に収納されたレーザー発振器と、前記装置本体の内部において移動可能に収納されたレーザーポインタと、を備え、前記ピンテーブルは、複数のピン固定部を有するテーブル部と、前記ピン固定部に固定されるピンとを有するレーザー加工機を制御するコンピュータを、前記テーブル部において前記ピンを固定する所定の前記ピン固定部を表示するピン固定位置表示装置として機能させるためのピン固定位置表示プログラムであって、
前記コンピュータを、
前記ピン固定部の画像を含む前記テーブル部の画像と、前記レーザー発振器からのレーザー光によって切断される前記被加工物のカットラインの画像と、を重ね合わせて表示する表示部と、
前記テーブル部の画像において選択された前記ピン固定部の画像を、選択されていない前記ピン固定部の画像とは異なる表示とする被選択ピン表示部と、
前記レーザーポインタを駆動させて、前記テーブル部の画像において選択された前記ピン固定部の画像に相当する前記ピンテーブルの前記ピン固定部を、前記レーザーポインタにより指し示すピン固定部指示部と、
を備えるピン固定位置表示装置として機能させるピン固定位置表示プログラム。
【請求項２】
前記被選択ピン表示部は、前記カットラインにより取囲まれる領域の外側と内側とに、それぞれ少なくとも３つの前記ピン固定部を、３つ以上の角を有する多角形の頂点の位置となるように選択して表示する請求項１に記載のピン固定位置表示プログラム。
【請求項３】
前記コンピュータを、
前記カットラインを多角形に近似させた近似ラインを生成する近似ライン生成部と、
前記近似ラインにより取り囲まれる領域を複数の三角形に分解する分解部と、
分解された全ての三角形の重心を求めて多角形の近似ラインの重心を求める重心算出部と、
前記多角形の近似ラインの重心を含む３点以上の前記ピン固定部を選択するピン固定部選択部と、
を備えるピン固定位置表示装置として機能させる請求項２に記載のピン固定位置表示プログラム。
【請求項４】
装置本体と、前記装置本体の内部に収納され被加工物を支持するピンテーブルと、前記装置本体の内部において移動可能に収納されたレーザー発振器と、前記装置本体の内部において移動可能に収納されたレーザーポインタと、を備え、前記ピンテーブルは、複数のピン固定部を有するテーブル部と、前記ピン固定部に固定されるピンとを有するレーザー加工機と、
前記レーザー加工機を制御するコンピュータと、を備え、
前記テーブル部において前記ピンを固定する所定の前記ピン固定部を表示するピン固定位置表示装置であって、
前記ピン固定部の画像を含む前記テーブル部の画像と、前記レーザー発振器からのレーザー光によって切断される前記被加工物のカットラインの画像と、を重ね合わせて表示する表示部と、
前記テーブル部の画像において選択された前記ピン固定部の画像を、選択されていない前記ピン固定部の画像とは異なる表示とする被選択ピン表示部と、
前記レーザーポインタを駆動させて、前記テーブル部の画像において選択された前記ピン固定部の画像に相当する前記ピンテーブルの前記ピン固定部を、前記レーザーポインタにより指し示すピン固定部指示部と、
を備えるピン固定位置表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型レーザー加工機に用いられるピンテーブルのピンの位置を表示するためのピン固定位置表示プログラム及びピン固定位置表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、レーザー照射することにより板金を切断等するレーザー加工機が知られている（例えば、特許文献１参照）。レーザー加工機の加工テーブルの上面にはワーク支持面が形成されている。ワーク支持面は、網板、及び、網板の目から突出する多数の針状の支持ピンを備えており、支持ピンは被加工物である素材を支持する。【０００３】
小型レーザー加工器においては、被加工物としては、例えば、アクリル板、ＭＤＦ板、ベニア板などの非金属材料で、且つ、フラット形状の板材が用いられる。また、レーザー光としては、例えは、炭酸ガスレーザーで励起された炭酸ガスレーザー光が用いられる。炭酸ガスレーザーは、非金属材料にほぼ１００％吸収されるが、金属材料にはほとんど反射される。このため、被加工物が載置される加工テーブルとしては、基本的に金属素材が採用されている。金属素材でない場合、加工テーブルがレーザー光を吸収してしまい、レーザー加工機において発火するリスクがあるためである。【０００４】
このため、レーザー光は、被加工物を貫通した際には、加工テーブルの金属素材に照射される。そして、金属素材はレーザー光を吸収しないため、レーザー光を乱反射して、被加工物の裏面に不規則形状のダメージを与えるという問題がある。【０００５】
そこで、金属素材の加工テーブルを使用してレーザーカットする場合には、例えばハニカムメッシュ状の加工テーブルが用いられる。ハニカムメッシュ状の加工テーブルは、支持力を維持し且つ被加工物としての板材の裏面と接触する面積が小さいため、板材の裏面にダメージを与える影響を軽減することができる。【０００６】
また、板材裏面のダメージを完全に回避するためには、板材を浮かして（板材を加工テーブルから離して）加工する方法もある。レーザー光は板材の表面を焦点として集光して加工するため、レーザーカットの時板材の表面に集光されたレーザー光の単位エネルギー密度は最大と考えられる。その際にほとんどのレーザーエネルギーは板材に吸収されるが、板材を貫通した際に一部のレーザーエネルギーは板材の下方から漏れてくる。板材の裏面から漏れてきたレーザー光は、上記の焦点スポットから離れるほど広がるので、それに伴い、加工テーブルの金属部分に照射される単位面積あたりのレーザーエネルギーが小さくなり、板材裏面がレーザー反射によるダメージを受けにくくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０６−２４６４６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上述したハニカムメッシュ状の加工テーブルにおいては、加工テーブルにより反射されるレーザー光による被加工物としての板材の裏面へのダメージを完全に回避することができない。ハニカムメッシュ状の加工テーブルが板材に接触して支持している場所においては、ダメージが生ずるからである。【０００９】
また、板材を浮かして加工する方法では、板材裏面と加工テーブルとを大きく離す必要があるため、レーザー加工機が大型化し、小型レーザー加工機にこの方法を採用することは適切ではない。
また、板材の外周を浮かして加工する方法はレーザー光の乱反射を回避することはできるが、板材を加工テーブルから高く浮かすと加工面全面を支持できなくなるため、この状態でレーザーカットすると、板材は「カットされた箇所が多くなり柔らかくなる」、及び、「レーザー光を吸収して熱くなる」ことにより板の強度が落ち、板材が加工中に反りやすくなる（平面でなくなる）。板材が反り始めると板材の表面が集光された焦点スポットから離れ、エネルギー密度が下がって切れ味が悪くなり、カットできなくなる。【００１０】
本発明は、加工テーブルにより反射されるレーザー光による被加工物へのダメージの発生を防止することが可能な、ピン固定位置表示プログラム及びピン固定位置表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、装置本体と、前記装置本体の内部に収納され被加工物を支持するピンテーブルと、前記装置本体の内部において移動可能に収納されたレーザー発振器と、前記装置本体の内部において移動可能に収納されたレーザーポインタと、を備え、前記ピンテーブルは、複数のピン固定部を有するテーブル部と、前記ピン固定部に固定されるピンとを有するレーザー加工機を制御するコンピュータを、前記テーブル部において前記ピンを固定する所定の前記ピン固定部を表示するピン固定位置表示装置として機能させるためのピン固定位置表示プログラムであって、前記コンピュータを、前記ピン固定部の画像を含む前記テーブル部の画像と、前記レーザー発振器からのレーザー光によって切断される前記被加工物のカットラインの画像と、を重ね合わせて表示する表示部と、前記テーブル部の画像において選択された前記ピン固定部の画像を、選択されていない前記ピン固定部の画像とは異なる表示とする被選択ピン表示部と、前記レーザーポインタを駆動させて、前記テーブル部の画像において選択された前記ピン固定部の画像に相当する前記ピンテーブルの前記ピン固定部を、前記レーザーポインタにより指し示すピン固定部指示部と、を備えるピン固定位置表示装置として機能させるピン固定位置表示プログラムに関する。【００１２】
ここで、前記被選択ピン表示部は、前記カットラインにより取囲まれる領域の外側と内側とに、それぞれ少なくとも３つの前記ピン固定部を、３つ以上の角を有する多角形の頂点の位置となるように選択して表示することが好ましい。【００１３】
また、前記コンピュータを、前記カットラインを多角形に近似させた近似ラインを生成する近似ライン生成部と、前記近似ラインにより取り囲まれる領域を複数の三角形に分解する分解部と、分解された全ての三角形の重心を求めて多角形の近似ラインの重心を求める重心算出部と、前記多角形の近似ラインの重心を含む３点以上の前記ピン固定部を選択するピン固定部選択部と、を備えるピン固定位置表示装置として機能させることが好ましい。【００１４】
また、本発明は、装置本体と、前記装置本体の内部に収納され被加工物を支持するピンテーブルと、前記装置本体の内部において移動可能に収納されたレーザー発振器と、前記装置本体の内部において移動可能に収納されたレーザーポインタと、を備え、前記ピンテーブルは、複数のピン固定部を有するテーブル部と、前記ピン固定部に固定されるピンとを有するレーザー加工機と、前記レーザー加工機を制御するコンピュータと、を備え、前記テーブル部において前記ピンを固定する所定の前記ピン固定部を表示するピン固定位置表示装置であって、前記ピン固定部の画像を含む前記テーブル部の画像と、前記レーザー発振器からのレーザー光によって切断される前記被加工物のカットラインの画像と、を重ね合わせて表示する表示部と、前記テーブル部の画像において選択された前記ピン固定部の画像を、選択されていない前記ピン固定部の画像とは異なる表示とする被選択ピン表示部と、前記レーザーポインタを駆動させて、前記テーブル部の画像において選択された前記ピン固定部の画像に相当する前記ピンテーブルの前記ピン固定部を、前記レーザーポインタにより指し示すピン固定部指示部と、を備えるピン固定位置表示装置に関する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、加工テーブルにより反射されるレーザー光による被加工物へのダメージの発生を防止することが可能な、ピン固定位置表示プログラム及びピン固定位置表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態によるピン固定位置表示プログラムを実行するコンピュータ及びコンピュータに接続されたレーザー加工機を示す概略図である。
【図２】本発明の第１実施形態によるピン固定位置表示プログラムが実行されてコンピュータに制御されるレーザー加工機を示す前方斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態によるピン固定位置表示プログラムが実行されてコンピュータに制御されるレーザー加工機のピンテーブルを示す斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態によるピン固定位置表示プログラムが実行されてコンピュータに制御されるレーザー加工機のピンテーブルのピンを示す断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態によるピン固定位置表示プログラムを実行しているコンピュータのモニターに、テーブル部の画像と被加工物のカットラインの画像と、が重ね合わされて表示されている様子を示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態によるピン固定位置表示プログラムが実行されてピンを固定するテーブル部の固定穴の近傍をレーザーポインタが指し示している様子を示す斜視図である。
【図７】本発明の第１実施形態によるピン固定位置表示プログラムの処理を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第２実施形態によるピン固定位置表示プログラムの処理によるコンピュータの構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第２実施形態によるピン固定位置表示プログラムの処理を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第２実施形態によるピン固定位置表示プログラムの処理において曲線を折れ線で表される多角形に近似する様子を示す説明図である。
【図１１】本発明の第２実施形態によるピン固定位置表示プログラムの処理において多角形を複数の三角形に分解し各三角形の重心を求める様子を示す説明図である。
【図１２】本発明の第２実施形態によるピン固定位置表示プログラムの処理において被加工物を支持するピンの候補を探す様子を示す説明図である。
【図１３】本発明の第２実施形態によるピン固定位置表示プログラムの処理において被加工物を支持するピンの候補から重心を含むピンの組み合わせを求める様子を示す説明図である。
【図１４】本発明の第２実施形態によるピン固定位置表示プログラムの処理において曲線を折れ線で表される多角形に近似する例を示すグラフである。
【図１５】本発明の第２実施形態によるピン固定位置表示プログラムの処理において多角形の内側に多角形の重心が位置している例を示す説明図である。
【図１６】本発明の第２実施形態によるピン固定位置表示プログラムの処理において多角形の外側に多角形の重心が位置している例を示す説明図である。
【図１７】本発明の第２実施形態によるピン固定位置表示プログラムの処理において内角が全て１８０°より小さい多角形を複数の三角形に分解する前の状態を示す説明図である。
【図１８】本発明の第２実施形態によるピン固定位置表示プログラムの処理において内角が全て１８０°より小さい多角形を複数の三角形に分解した後の状態を示す説明図である。
【図１９】本発明の第２実施形態によるピン固定位置表示プログラムの処理において１８０°よりも大きい内角を有する多角形を複数の三角形に分解する前の状態を示す説明図である。
【図２０】本発明の第２実施形態によるピン固定位置表示プログラムの処理において１８０°よりも大きい内角を有する多角形を複数の三角形に分解した後の状態を示す説明図である。
【図２１】本発明の第１実施形態又は第２実施形態によるピン固定位置表示プログラムが実行されてコンピュータに制御されるレーザー加工機のピンテーブルのピンを示す図であり、（ａ）は、（ｂ）のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、（ｂ）は底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の第１実施形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態におけるピン固定位置表示プログラムは、図１に示すように、レーザー加工機１を制御可能に接続されたコンピュータ２において実行され、レーザー加工機１を制御するコンピュータ２を、後述のピンテーブル５０のテーブル部５１においてピン５２を固定する所定のピン固定穴５１１を表示するピン固定位置表示装置として機能させる。
【００１８】
図２に示すように、レーザー加工機１は、紙やアクリル等の様々な素材に対してレーザー加工を施すことが可能な、小型で家庭においても使用することが可能なＣＯ２レーザーを用いたレーザー加工機１である。レーザー加工機１は、装置本体１０と、図示しないレーザー発振器を収納する発振器ケースとを備えている。以下の説明においては、装置本体１０の奥壁１２から前壁１１へと向かう方向を前方向として定義し、その反対の方向を後方向と定義し、これらを前後方向と定義する。また、図１における第２側壁１６から第１側壁１５へと向かう方向を左方向と定義し、その反対の方向を右方向と定義し、これらを左右方向と定義する。また、図１における下壁１４から上壁１３へと向かう方向を上方向と定義し、その反対の方向を下方向と定義し、これらを上下方向と定義する。
【００１９】
装置本体１０は、直方体形状に構成されており、図１に示すように、前壁１１と奥壁１２と上壁１３と下壁１４と第１側壁１５と第２側壁１６とを有する。奥壁１２、上壁１３、下壁１４、第１側壁１５、及び第２側壁１６は、金属製の板金に塗装が施されて構成されている。
【００２０】
第１側壁１５と第２側壁１６とは対向しており、上壁１３と下壁１４とは対向している。前壁１１の下端、奥壁１２の下端、第１側壁１５の下端、及び第２側壁１６の下端は、全て下壁１４に接続されている。上壁１３の前側寄りの部分には、前壁１１の上部にわたって本体開口部１０１が形成されている。上壁１３の後部には、一対の蝶番１３１を介して上蓋１３２が上壁１３に対して回動可能に支持されている。上蓋１３２は、本体開口部と略同一形状を有しており、本体開口部を閉塞可能である。
【００２１】
前壁１１の内面、奥壁１２の内面、上壁１３及び上蓋１３２の内面、下壁１４の内面、第１側壁１５の内面、及び第２側壁１６の内面は、これらによって取り囲まれた装置本体１０の内部の加工空間１０２を形成している。加工空間１０２には、レーザー加工される被加工物が配置されてレーザー加工される。奥壁１２には、図示しない排気口が形成されている。奥壁１２における外側には、図示しないホースの一端部が接続されている。ホースの他端部には、図示しないブロワが接続されており、レーザー照射をしている最中にブロワが駆動され、ブロワによって加工空間１０２の内部に空気を吸引し、加工空間１０２の外部へ排出する。
【００２２】
加工空間１０２には、案内レール３０が設けられている。案内レール３０は、図２に示すように、加工空間１０２の左右両端にそれぞれ配置された前後方向レール３１と、左右方向に延びて一対の前後方向レール３１を掛け渡すように配置された左右方向レール３２とを有している。左右方向レール３２は、左右方向に平行な位置関係を保ったまま、前後方向レール３１に対して前後方向へ移動可能である。左右方向レール３２には、左右方向レール３２に沿って移動可能な被加工部対向部３３が設けられている。被加工部対向部３３にはミラーが設けられており、図示しないレーザー発振器、レーザーポインタから照射されたレーザー光を反射して、被加工物へ又はテーブル部５１へレーザー光を照射させる。左右方向レール３２及び被加工部対向部３３は、被加工物の所定の位置にレーザーが照射されるように、図示せぬモータにより駆動されて移動する。
【００２３】
加工空間１０２の内部であって、奥壁１２の近傍には、図２に示すように、それぞれ金属製の直方体形状を有する下部ケース４０と、放熱部６０と、図示しない発振器ケースと、図示しないレーザーポインタとが、下壁１４から上方向にこの順で奥壁１２に沿って設けられている。
図示しない発振器ケースには、図示しないレーザー発振器が収納されている。レーザー発振器は、ＣＯ２レーザーを照射するガラス製高電圧励起レーザー発振器により構成されている。図示レーザー発振器は、図示しない一対の台座によって支持されて、金属製の直方体形状の発振器ケースの内部において支持されている。
【００２４】
図示しないレーザーポインタは、半導体レーザー発振器を備えており、波長がおおよそ６３５ｎｍ〜６９０ｎｍの赤色レーザー光の点３３１（図６参照）を、被加工部対向部３３のミラーを介して後述のテーブル部５１上に照射する。
【００２５】
加工空間１０２の内部であって、下壁１４上には、図３に示すように、ピンテーブル５０が設けられている。ピンテーブル５０は、複数のピン固定部としてのピン固定穴５１１を有するテーブル部５１と、ピン固定穴５１１に固定されるピン５２とを有している。テーブル部５１は、下壁１４に対して着脱可能に固定されている。ピン固定穴５１１は、左右方向及び前後方向において等間隔で多数形成されている。
【００２６】
テーブル部５１はアルミニウム製であり、テーブル部５１の表面である上面５１２には、アルマイト「陽極酸化皮膜」加工が施されている。アルマイト加工が施されていることにより、アルミニウムの表面に酸化皮膜が形成されている。アルマイト加工による酸化皮膜の成分は、酸化アルミニウムＡ１２０３であり、酸化皮膜は非金属である。非金属の酸化皮膜は炭酸ガスレーザー光をほぼ１００％吸収し、レーザー光を反射しない特性を有する。
【００２７】
被加工物を貫通したレーザー光は、最初に酸化皮膜に照射される。酸化皮膜がレーザー光のエネルギーをほぼ１００％吸収するため、熱が発生する。アルマイト加工による酸化皮膜から発生した熱は、瞬時に熱伝導性の良いアルミニウム母材に熱伝導するため、熱によるアルマイト酸化皮膜の剥離は発生せず、テーブル部５１の上面５１２においては、安定した状態が維持される。
【００２８】
テーブル部５１の表面である上面５１２に施されているアルマイト「陽極酸化皮膜」加工は、「硬質アルマイト」加工である。この加工による硬質アルマイト皮膜は、本来のアルマイト皮膜より厚く硬い皮膜であり、４００ＨＶ以上の硬度を有し、鉄よりも硬い表面を有する。硬質アルマイト皮膜を有するテーブル部５１は、硬質アルマイト皮膜を有していないテーブル部５１よりも磨耗に強く、レーザー照射に強く、高い耐久性を有している。
【００２９】
ピン５２は、図４に示すように、円錐形状を有する上部５２１と、円柱形状を有する基部５２２と、略円柱形状を有しテーブル部５１のピン固定穴５１１に固定される被固定部５２３とが、アルミ合金が切削加工されて一体で構成されている。ピン５２の材料は、アルミ合金に限定されない。ピン５２の材料は、集光されたＣＯ２レーザー光の焦点ではなく、被加工物の加工中に被加工物を貫通してピン５２に照射された残留ＣＯ２レーザー光により燃えにくい素材（例えばセラミックやアルマイト処理されたアルミニウム等）が用いられればよい。
より具体的には、ピン５２の使用材料について、製品開発時に樹脂系のＰＯＭ（ポリアセタール）素材と金属系のアルマイト処理されたアルミニウム素材の２種類を検証した。その共通の特徴は両方ともＣＯ２レーザーを反射しない素材のためである。しかし、実際の加工でピン５２の付近に４０Ｗのハイパワーレーザーを使用して板材を加工する時、ＰＯＭ素材は発火した。
従来、ＰＯＭもレーザーカットの被加工物としてよく使われているが、加工中に燃えたりする事が基本的にありえない。しかし、ＰＯＭ素材は被加工物として使われていなくて、被加工物である板材を支える素材として使われる場合には、レーザー光の焦点はＰＯＭ素材のピン５２の表面ではなく、被加工物である板材の表面に合わせられる。
ＣＯ２レーザー光の特性として、同じレーザー出力で素材に照射する場合、焦点距離では被加工物が発火しにくいが、焦点距離から離れるほど発火しやすい傾向がある。それは焦点状態のレーザー光が細く、単位エネルギー密度が大きいため、素材が発火する前にすでに蒸発してしまうのである。一方、焦点距離から離れるほどレーザー光が太くなり、レーザー光の単位エネルギー密度が小さくなるため、レーザー照射する際に素材が蒸発せず発火してしまうのである。
ピン５２を支持ピンとして被加工物の下に設置する場合、ピン５２は焦点から離れている。レーザー光が板材を貫通してピン５２の表面に到達した時点で太くなっているため発火したのである。従って、ピン５２の素材はＣＯ２レーザー光を反射しない素材、かつＣＯ２レーザーで照射した際に発火しない素材（セラミックやアルマイト処理されたアルミニウム等）を使用する必要がある。
【００３０】
上部５２１の下端部の直径と、基部５２２の直径とは同一である。また、上部５２１の軸心線に対する錐線の傾斜角度ａ（図４参照）は４５°未満であることが好ましく、更に３０°未満であればより好ましく、本実施形態では２４°である。上部５２１の軸心線に対する錐線の傾斜角度ａが４５°未満であることにより、被加工物を貫通して上部５２１の錐線の部分、即ち、上部５２１の側面により反射されたレーザー光が、被加工物としてのアクリル板の裏面（下面）に照射されることを防ぐことが可能となる。更に、上部５２１の軸心線に対する錐線の傾斜角度ａが３０°以下であることにより、被加工物を貫通して上部５２１の側面により反射されたレーザー光が、被加工物としてのアクリル板の裏面（下面）に照射されることを、確実に防ぐことが可能となる。一方、傾斜角度ａは２０°以上であれば、基部５２２の直径を十分な寸法で確保でき、基部５２２の下面とテーブル部５１の上面との対向する部分の面積を広く確保できるため、ピン５２がテーブル部５１のピン固定穴５１１において安定してテーブル部５１に固定されることが可能となる。このため、傾斜角度ａは、２０°以上３０°以下であることが好ましい。
【００３１】
また、略円柱形状をした被固定部５２３の上側部分には、被固定部５２３の周方向へ一周するように形成された溝である被固定溝５２３１が形成されている。被固定溝５２３１には、Ｏリング５２３３が嵌められている。ピン５２は金属製でテーブル部５１も金属製である場合、ピン固定穴５１１が形成されているテーブル部５１の部分とピン５２との間に、隙間のないことと、手で差し抜きできる抵抗力を有する構造とすることとを両立させることは、金属同士の嵌め合いでは難しい。隙間を小さくし過ぎると、レーザー加工機１のユーザーは、ピン５２を素手で抜けなくなる。隙間を大きくすると、ピン５２がテーブル部５１に対して揺れるようになる。これらの問題を解決するために、ゴムパッキンにより構成されるＯリング５２３３が被固定溝５２３１に嵌められる。被固定溝５２３１に、Ｏリング５２３３を介してピン固定穴５１１が形成されているテーブル部５１の部分が係合することにより、ピン５２はテーブル部５１に固定される。上部５２１及び基部５２２の軸方向における長さは、被固定部５２３の軸方向における長さの５倍程度である。
【００３２】
このように被固定部５２３の軸方向における長さが短く構成されることにより、ピン５２に支持された被加工物とテーブル部５１との間の距離が短く構成されている。実際にアルマイト加工されていないピン５２をテーブル部５１のピン固定穴５１１に固定して、４０Ｗの出力でＣＯ２レーザーのレーザー光を、厚さ２ｍｍの被加工物としてのアクリル板に照射して加工を行い検証したところ、レーザー光をピン５２の頂点に近い斜面（上部５２１の側面）に狙って照射しても、板材の裏面はダメージを受けないことが確認できている。ここで用いられた４０Ｗの出力のＣＯ２レーザーのレーザー光は、最大１０ｍｍの厚さのアクリル板を貫通することができる程度の強力なレーザー光である。
【００３３】
コンピュータ２は、モニター２１と、キーボード２２と、記憶部２３と、図示しない演算処理部と、図示しないインターネット接続用のインターフェースと、図示しないレーザー加工機接続用のインターフェースと、を有しており、図示しない演算処理部はプログラムの制御により機能する情報処理装置により構成される。コンピュータ２としては、例えばパーソナルコンピュータ等により構成される。記憶部２３は、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）等により構成され、ピン固定位置表示プログラムが記憶されている。コンピュータ２は、ピン固定位置表示プログラムを実行することにより、モニター２１により構成される表示部と、被選択ピン表示部と、ピン固定部指示部と、を備えるピン固定位置表示装置として機能する。
【００３４】
以上のような構成のレーザー加工機１に接続されたコンピュータ２において、ピン固定位置表示プログラムが実行されて行われる制御については、以下のとおりである。
先ず、コンピュータ２における制御が行われる前に、ピンテーブル５０をレーザー加工機１に設置する。次に、コンピュータ２において、コンピュータ２の記憶部２３に予め記憶されている加工データ（カットラインＣの画像）を開き、モニター２１上においてプレビュー画面でカットラインＣの位置（加工位置）を任意の位置に設定する。
【００３５】
次に、図７に示すように、ステップＳ１において、コンピュータ２は、図５に示すように、ピン固定穴５１１の画像５１１ａを含むテーブル部５１の画像５１ａと、レーザー発振器からのレーザー光によって切断される被加工物のカットラインＣの画像と、をモニター２１に重ね合わせて表示する制御を行い、表示部として機能する。
【００３６】
これに対して、レーザー加工機１のユーザーは、テーブル部５１の画像５１ａとカットラインＣの画像とを目視で確認しながら、テーブル部５１の画像５１ａにおけるピン固定穴５１１の画像５１１ａをモニター２１上でタッチすることにより選択して決定してゆく。
【００３７】
次に、ステップＳ２において、コンピュータ２は、図５に示すように、レーザー加工機１のユーザーによって、カットラインＣを境界としてカットラインＣの内側とカットラインＣの外側とについてそれぞれ３点以上、一直線状にならずに３つ以上の角を有する多角形の頂点の位置となるようにモニター２１上でタッチされ選択されたピン固定穴５１１の画像５１１ｂを、選択されていないピン固定穴５１１の画像５１１ａとは異なる色で表示する制御を行い、被選択ピン表示部として機能する。
【００３８】
次に、ピン固定穴５１１の選択が完了し、レーザー加工機１のユーザーが、モニター２１上に表示されている図示しないピン位置再生機能開始ボタンをタッチすると、ステップＳ３において、コンピュータ２は、図６に示すように、被加工部対向部３３を駆動させて、テーブル部５１の画像５１ａにおいて選択されたピン固定穴５１１の画像に相当するピンテーブル５０のピン固定穴５１１の近傍位置を、レーザーポインタにより赤い点３３１で指し示す制御を行い、ピン固定部指示部として機能する。また、このようにレーザー加工機１、コンピュータ２、及び、ピン固定位置表示プログラムは、ピンテーブル５０のテーブル部５１においてピン５２を固定する位置を、レーザーポインタにより赤い点３３１で指し示すピン固定位置表示装置を構成する。
そしてレーザー加工機１のユーザーは、レーザーポインタにより指し示された位置に最も近いピン固定穴５１１に、ピン５２の被固定部５２３を挿入してピン５２をテーブル部５１に固定する。
【００３９】
レーザーポインタの赤い点３３１により同じ位置を指し示している時間が所定の時間、例えば、５秒を経過すると、被加工部対向部３３が移動されて、テーブル部５１の画像５１ａにおいて選択された複数のピン固定穴５１１の画像５５１ａのうちの、未だレーザーポインタにより指し示していない画像５５１ａであって、先ほどまで差し示していたピン固定穴５１１の画像５５１ｂに最も近いピン固定穴５１１の画像５５１ａに相当するピンテーブル５０のピン固定穴５１１の近傍位置を、レーザーポインタにより赤い点３３１で指し示す制御を行い、ピン固定部指示部として機能する。そして、先程と同様に、レーザー加工機１のユーザーは、レーザーポインタにより赤い点３３１で指し示された位置に最も近いピン固定穴５１１に、ピン５２の被固定部５２３を挿入してピン５２をテーブル部５１に固定する。これを、テーブル部５１の画像５１ａにおいて選択された複数のピン固定穴５１１の画像５１１ｂの全てについて行うことにより、レーザー加工機１のユーザーによる、ピン５２をテーブル部５１に固定する作業が完了する。
【００４０】
全てのピン５２のテーブル部５１への固定が完了すると、レーザー加工機１のユーザーは、被加工物をピン５２の上に乗せる。そして、レーザー加工機１のユーザーが、モニター２１上に表示されている図示しないレーザー加工開始ボタンをタッチすると、コンピュータの制御により、被加工物としてのアクリル板においてカットラインＣに沿ってレーザー加工が行われる。そして、レーザー加工が完了すると、レーザー加工機１のユーザーは、レーザー加工が完了した被加工物をピン５２上から取り外す。
【００４１】
上述の構成によるピン固定位置表示プログラムは、以下のような効果を発揮することができる。前述のようにピン固定位置表示プログラムは、コンピュータ２を、ピン固定部としてのピン固定穴５１１の画像５１１ａを含むテーブル部５１の画像５１ａと、レーザー発振器からのレーザー光によって切断される被加工物のカットラインＣの画像と、を重ね合わせて表示する表示部と、テーブル部５１の画像５１ａにおいて選択されたピン固定穴５１１の画像５１１ｂを、選択されていないピン固定穴５１１の画像５１１ａとは異なる表示とする被選択ピン表示部と、レーザーポインタを駆動させて、テーブル部５１の画像５１ａにおいて選択されたピン固定穴５１１の画像５１１ｂに相当するピンテーブル５０のピン固定穴５１１を、レーザーポインタにより指し示すピン固定部指示部と、を備えるピン固定位置表示装置として機能させる。
【００４２】
この構成により、ピン５２で支持する被加工物の位置がカットラインＣの位置に一致してしまうことや、極めて近い位置になってしまうことを防いだ位置関係として、ピン５２をテーブル部５１のピン固定穴５１１に、容易に固定することができる。この結果、被加工物を貫通しピン５２に照射されて反射されたレーザー光により、被加工物としての板材の裏面へダメージを与えることを防止することができる。
更に、ピン５２の上部５２１の軸心線に対する錐線の傾斜角度は４５°未満であり、より具体的には、２４°であることにより、万が一ピン５２に、被加工物を貫通したレーザー光が照射されても、被加工物の裏面へ向かって反射されることを防止することができる。
更に、テーブル部５１の表面である上面には、アルマイト「陽極酸化皮膜」加工が施されていることにより、被加工物を貫通しテーブル部５１の表面である上面に照射されたレーザー光が、被加工物としての板材の裏面へ反射することを防止することができ、被加工物としての板材の裏面へダメージを与えることを、より確実に防止することができる。
【００４３】
また、カットラインＣを境界としてカットラインＣの内側とカットラインＣの外側とについてそれぞれ３点以上、一直線状にならずに３つ以上の角を有する多角形の頂点の位置となるようにピン５２が配置されることにより、カットラインＣの内側と外側とにおいてそれぞれピン５２によって被加工物が支持されるため、レーザー光によりカットラインＣにおいて被加工物をカットしているとき、及び、カットし終えたときに、被加工物を安定してピン５２により支持することができる。このため、被加工物が加工中に熱により反ってしまうことを抑えることや、カットしているとき、及び、カットし終えたときに、被加工物の一部が支持していたピン５２から落ちてしまうことを防止することが可能となり、レーザー光の焦点を常に被加工物の位置に高い精度で合わせた状態を維持することが可能となる。
【００４４】
次に、本発明の第２実施形態に係るピン固定位置表示プログラムについて説明する。本発明の第２実施形態に係るピン固定位置表示プログラムは、第１実施形態に係るピン固定位置表示プログラムと比べて、ピン固定穴５１１の選択が自動的に行われる点で異なる。これ以外の構成は、第１実施形態における構成と同様であるため、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４５】
レーザー加工機１に接続されたコンピュータ２おいて、ピン固定位置表示プログラムが実行されて行われる制御のうちのステップＳ２においては、以下のとおりである。
コンピュータ２は、ピン固定位置表示プログラムを実行することにより、カットラインＣにより取囲まれる領域の外側と内側とに、それぞれ少なくとも３つのピン固定穴５１１を、３つ以上の角を有する多角形の頂点の位置となるように選択する制御を行う。そして、コンピュータ２は、その選択したピン固定穴５１１の画像５１１ｂをモニター２１上に、第１実施形態と同様に表示する制御を行う。
【００４６】
具体的には、ピン固定位置表示プログラムは、第１実施形態と同様に、コンピュータ２を、表示部２０１と、被選択ピン表示部２０２と、ピン固定部指示部２０３と、を備えるピン固定位置表示装置として機能させると共に、コンピュータ２を、カットラインＣを多角形に近似させた近似ラインＳを生成する近似ライン生成部２０４と、近似ラインＳにより取り囲まれる領域を複数の三角形Ｔｔに分解する分解部２０５と、分解された全ての三角形Ｔｔの重心Ｇｔを求めて多角形の近似ラインＳの重心Ｇを求める重心算出部２０６と、多角形の近似ラインＳの重心Ｇを含む３点以上のピン固定部としてのピン固定穴５１１を選択するピン固定部選択部２０７と、を備えるピン固定位置表示装置として機能させる。
【００４７】
近似ライン生成部２０４は、図９に示すステップＳ２１１において、図１０に示すように、曲線で表されるカットラインＣを、近似ラインＳにより囲まれる多角形に近似する。具体的には、コンピュータ２において、曲線は以下のような式で表わされる関数Ｘ（ｔ）、Ｙ（ｔ）の座標の軌跡として表現することができる。
【数１】
2019244844.tif 000003
【数２】
2019244844.tif 000004
Ｘ（ｔ）、Ｙ（ｔ）は、［ａ、ｂ］で実数を与える。
ここで、関数（ｔ）、Ｙ（ｔ）としては、任意の関数を選ぶことができる。図１０に示す曲線は複雑であるため、説明の便宜のため、例として下記の関数を用いて説明する。
【数３】
2019244844.tif 000005
【数４】
2019244844.tif 000006
【００４８】
ここで例えば、ｔを０から１の間で変化させて、得られる値を直線で結ぶことにより任意の多角形を得ることができる。例えば、
ｔ＝０、０．２５、０．５、０．７５、１
と変化させて座標（Ｘ（ｔ），Ｙ（ｔ））をプロットしてゆくと、図１４に示すような複数の角を有する折れ線となる。このようにして、適切な関数をＸ（ｔ）、Ｙ（ｔ）としてそれぞれ選択し、ｔの値を変化させてゆくことにより、曲線を多角形に近似する。
【００４９】
分解部２０５は、図９に示すステップＳ２１２において、図１１に示すように、近似ライン生成部２０４によって生成された近似ラインＳの多角形を複数の三角形Ｔｔに分解する。多角形としては、全ての内角が１８０°より小さい多角形と、１８０°よりも大きい内角を有する多角形との２種類があるが、先ず、前者について複数の三角形に分解する手順について説明する。
【００５０】
先ず、多角形の全ての角の頂点を座標（Ｘ，Ｙ）で表す。この頂点の中には、図１７に示すように、最初の点としての、Ｙ座標が増加する方向に２つの線分が分かれて現れる点（最も下側の点ＰＢ）と、最後の点としての、Ｙ座標が減少する方向に２つの線分が分かれて現れる点（最も上側の点ＰＴ）と、が存在する。これらの分かれる２つの線分により、一方の系列としての左系列と、他方の系列としての右系列とが存在することになる。
【００５１】
次に、図１８に示すように、左系列の最初の点と右系列の最初の点とのを結ぶ線分を引く。次に、各系列の次の点（次にＹ座標の値が大きい点）のＹ座標の値同士を比較し、Ｙ座標の値の小さい点から、当該Ｙ座標を含む系列ではない他方の系列の点へ線分を引く。次に、各系列の次の点（次にＹ座標の値が大きい点）のＹ座標の値同士を比較し、Ｙ座標の値の小さい点から一つ先の点（次にＹ座標の値が大きい点）に進む。以上を、左右いずれかの系列において、最後の点ＰＴの一つ手前の点に至るまで繰り返すことにより、多角形が複数の三角形に分解される。
【００５２】
次に、１８０°よりも大きい内角を有する多角形を、複数の三角形Ｔｔに分解する手順について説明する。先ず、全ての内角が１８０°より小さい多角形と同様に、多角形の全ての角の頂点を座標（Ｘ，Ｙ）で表す。次に、最初の点から最後の点の１つ前の点までについて、分解の要否を確認する。
【００５３】
具体的には、図１９に示すように、多角形の頂点を通る水平線（Ｘ軸に平行な直線）を引く。次に、水平線と接続点の位置を確認する。ここで接続点とは、水平線が通る頂点の一つ前の点と一つ次の点とのことであり、これらの接続点が、当該水平線を境界線として同じ側に位置しているか、異なる側に位置しているか、について確認する。そして、接続点が同じ側に位置することになる頂点ＰＳを探し、当該頂点を基準に多角形を分解する。そして、当該頂点を含む水平線を境界線として反対側にある点（当該頂点とは異なる、多角形の他の頂点）と当該頂点とを結ぶ線分が分解線ＬＤとなる。そして、この分解線ＬＤにより、分解された後の、三角形となっていない多角形の部分については、未処理の多角形と認識され、このような未処理の多角形がなくなるまで、上述の分解の工程を繰り返す。以上により、多角形が複数の三角形に分解される。
【００５４】
次に、重心算出部２０６は、図９に示すステップＳ２１３において、分解された各三角形Ｔｔの座標から近似ラインＳの多角形の重心Ｇの座標を求める。具体的には、各重心Ｇｔの座標から、相加平均を求めることにより、近似ラインＳの多角形の重心Ｇの座標が求められる。
【００５５】
次に、ピン固定部選択部２０７は、近似ラインＳの多角形の重心Ｇを含む３点以上のピン固定穴５１１を選択する。
具体的には、図９に示すステップＳ２１４において、図１２に示すように、近似ラインＳの多角形の各頂点を中心として所定の距離の円ＣＲの範囲内に位置しているピン固定穴５１１を選択する。選択されるピン固定穴５１１は、いずれも、近似ラインＳの多角形の内側に位置していることが要件となる。また、円ＣＲの半径としては、予め定められた値が用いられる。
【００５６】
ピン固定穴５１１が近似ラインＳの多角形の内側に位置しているか、外側に位置しているかについては、具体的には、ステップＳ２１５において、以下のようにして判断を行う。なお、近似ラインＳの多角形は複雑な形状を有しているため、説明の便宜のため、図１５、図１６に示すような、形状の多角形を用いて説明する。
【００５７】
先ず、多角形の内側にピン固定穴５１１（図中の×印）が位置している場合には、図１５に示すように、多角形の各頂点とピン固定穴５１１とを結ぶ線分の間の角度θ０、θ１、θ２、θ３、θ４、θ５の総和は、３６０°になる。これに対して多角形の外側にピン固定穴５１１（図中の×印）が位置している場合には、図１６に示すように、多角形の各頂点とピン固定穴５１１（図中の×印）とを結ぶ線分の間の角度の総和θ０、θ１、θ２、θ３、θ４、θ５は、３６０°にはならない。従って、線分の間の角度の総和θ０、θ１、θ２、θ３、θ４、θ５が３６０°になるピン固定穴５１１が、多角形の内側に位置しているピン固定穴５１１として選択される。
【００５８】
次に、図９に示すステップＳ２１６において、ステップＳ２１５において選択されたピン固定穴５１１の中から、３つのピン固定穴５１１により囲まれる三角形Ｔの内側に近似ラインＳの多角形の重心Ｇが位置していることになるような３つのピン固定穴５１１を選択する。三角形Ｔの内側に重心Ｇが位置しているか否かについての判断は、前述の近似ラインＳの多角形の内側にピン固定穴５１１があるか否かの判断と同様に行う。このようにして選択された３つのピン固定穴５１１は、カットラインＣにより取囲まれる領域の内側に、ピン５２、５２Ｂを配置させるピン固定穴５１１である。
【００５９】
以上、カットラインＣにより取囲まれる領域の内側に配置させるピン５２、５２Ｂのピン固定穴５１１を選択する制御について説明したが、これと同様にして、カットラインＣにより取囲まれる領域の外側に配置させるピン５２、５２Ｂのピン固定穴５１１を選択する制御についても行うことで、当該領域の内側、外側における、ピン５２、５２Ｂを配置させるピン固定穴５１１の選択が完了する。
【００６０】
この構成により、レーザー加工機１のユーザーが、目視でピン固定穴５１１を選択せずに、適切な位置にあるピン固定穴５１１を、自動的に選択することが可能となる。
【００６１】
次に、本発明の第３実施形態に係るピン固定位置表示装置について説明する。本発明の第３実施形態に係るピン固定位置表示装置においては、ピン５２Ｂの構成が第１実施形態に係るピン固定位置表示装置のピン５２の構成とは異なる。これ以外の構成は、第１実施形態における構成と同様であるため、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６２】
ピン５２Ｂには、第１実施形態における被固定溝５２３１に代えて、被固定部５２３を直径方向に貫通する貫通孔５２３１Ｂが形成されている。貫通孔５２３１Ｂには、一対の金属製の球体５２３３Ｂが、貫通孔５２３１Ｂから外れないように且つ球体５２３３Ｂの一部が貫通孔５２３１Ｂの外側に突出した状態で設けられている。一対の球体５２３３Ｂの間には、圧縮ばね５２３４Ｂが設けられている。圧縮ばね５２３４Ｂは、一対の球体５２３３Ｂを互いに離間させるように付勢している。Ｏリング５２３３に代えて金属製の球体５２３３Ｂを用いたため、テーブル部５１のピン固定穴５１１に対して繰り返し抜き差しした場合であっても、テーブル部５１のピン固定穴５１１にピン５２Ｂを確実に固定することが可能であるように、耐久性を高めることができる。
【００６３】
本発明は、上述した実施形態に制限されることなく、請求の範囲に記載した範囲において、様々な形態で実施することができる。例えば、本実施形態においては、レーザー加工機１にパーソナルコンピュータ等により構成されるコンピュータ２が接続され、レーザー加工機１は、ピン固定位置表示プログラムを実行するコンピュータ２によって制御されてピン固定位置表示装置を構成していたが、この構成に限定されない。
【００６４】
例えば、レーザー加工機１は、中央処理装置（ＣＰＵ）等により構成されるコンピュータを内蔵していて、パーソナルコンピュータ等により構成されるコンピュータ２が接続されなくてもよい。この場合には、ピン固定位置表示プログラムは、レーザー加工機において内蔵する記憶部に記憶されていればよい。この場合には、ピン固定位置表示装置は、レーザー加工機により構成される。
【００６５】
また、ピン等の各部の形状や構成等は、本実施形態における各部の形状や構成等に限定されない。
【符号の説明】
【００６６】
１・・・レーザー加工機
２・・・コンピュータ
１０・・・装置本体
２１・・・モニター
５０・・・ピンテーブル
５１・・・テーブル部
５１ａ・・・画像（テーブル部の画像）
５２・・・ピン
２０４・・・近似ライン生成部
２０５・・・分解部
２０６・・・重心算出部
２０７・・・ピン固定部選択部
３３１・・・赤い点
５１１・・・ピン固定穴（ピン固定部）
５１１ａ、５１１ｂ・・・ピン固定部の画像
Ｃ・・・カットライン
Ｇ、Ｇｔ・・・重心
Ｓ・・・近似ライン
Ｔ、Ｔｔ・・・三角形
【図１】
2019244844.tif 000007
【図２】
2019244844.tif 000008
【図３】
2019244844.tif 000009
【図４】
2019244844.tif 000010
【図５】
2019244844.tif 000011
【図６】
2019244844.tif 000012
【図７】
2019244844.tif 000013
【図８】
2019244844.tif 000014
【図９】
2019244844.tif 000015
【図１０】
2019244844.tif 000016
【図１１】
2019244844.tif 000017
【図１２】
2019244844.tif 000018
【図１３】
2019244844.tif 000019
【図１４】
2019244844.tif 000020
【図１５】
2019244844.tif 000021
【図１６】
2019244844.tif 000022
【図１７】
2019244844.tif 000023
【図１８】
2019244844.tif 000024
【図１９】
2019244844.tif 000025
【図２０】
2019244844.tif 000026
【図２１】
2019244844.tif 000027
【国際調査報告】
2019244844.tif 000028
2019244844.tif 000029
2019244844.tif 000030