(57)【要約】【課題】小型化が可能であって作業性のよいレーザ加工装置を提供する。【解決手段】レーザ加工装置は、被加工物１０の被加工部位１１に照射するレーザ光Ｌを出力するレーザ装置２２と、レーザ装置を収容する筐体３０と、筐体を構成する壁部３１に設けられており、レーザ装置から出力されるレーザ光を外部に通す通光部３２と、筐体内に収容されており、レーザ装置から出力されるレーザ光を通光部に導いてレーザ光を被加工部位に照射する導光手段９０と、筐体を搬送する筐体搬送手段６０と、筐体に設けられており、通光部から出力されるレーザ光の照射によって被加工部位から発生する粉塵を吸引する粉塵吸引手段１１０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物の被加工部位にレーザ光を照射して加工するレーザ加工装置であって、
前記被加工部位に照射する前記レーザ光を出力するレーザ装置と、
前記レーザ装置を収容する筐体と、
前記筐体を構成する壁部に設けられており、前記レーザ装置から出力される前記レーザ光を外部に通す通光部と、
前記筐体内に収容されており、前記レーザ装置から出力される前記レーザ光を前記通光部に導いて前記レーザ光を前記被加工部位に照射する導光手段と、
前記筐体を搬送する筐体搬送手段と、
前記筐体に設けられており、前記通光部から出力される前記レーザ光の照射によって前記被加工部位から発生する粉塵を吸引する粉塵吸引手段と、
を備えることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
前記粉塵吸引手段は、
前記筐体内に収容される吸引器と、
前記吸引器に接続される一端部と、前記通光部の周囲であって前記壁部に形成されており前記粉塵を取り込むための吸引口部に接続される他端部とを有する粉塵吸引路と、
を有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】
前記通光部は、前記レーザ光を透過する透光部材を内側に有する開口部であることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記通光部の出射端と前記導光手段との間に前記レーザ光と交差するガス流を発生させるシールド形成手段を更に有することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
前記シールド形成手段は、
ガスを供給するガス供給手段と、
前記ガス供給手段に接続されており、前記通光部の内壁にガス供給口が形成されているガス供給路と、
前記内壁であって前記ガス供給口と対向する位置にガス吸入口が形成されているガス排出路と、
前記ガス排出路に接続されており、前記ガス吸入口から吸引された前記ガスを排出するガス排出部と、
を有することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
前記レーザ装置、前記導光手段、前記筐体搬送手段及び前記粉塵吸引手段を制御する制御手段を更に備え、
前記制御手段は、
前記被加工物における複数の被加工部位の位置情報を記録する記憶部と、
前記記憶部に記録された前記位置情報に基づいて前記筐体搬送手段を制御して前記筐体を移動させ、前記筐体の移動距離及び前記位置情報に基づいて前記レーザ装置及び前記導光手段を制御して前記レーザ光を前記被加工部位に照射せしめ、前記粉塵吸引手段を制御して前記粉塵を吸引せしめる制御部と、
を有することを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項７】
前記筐体内であって前記レーザ光の光路上に設けられており、前記制御部に制御されて開閉するシャッタを更に有し、
前記導光手段は、
前記レーザ装置から出力される前記レーザ光を反射する反射部と、
前記レーザ光に対する前記反射部の角度を変更する角度変更部と、
を有し、
前記制御部は、
前記被加工物を加工する場合に、前記筐体の移動距離及び前記位置情報に基づいて前記角度変更部を制御して被加工部位に照射されるように前記反射部の角度を変更し、前記シャッタを開けて前記レーザ装置から出力された前記レーザ光を通すことを特徴とする請求項６に記載のレーザ加工装置。
【請求項８】
前記筐体内に配置されており、前記通光部を通して前記被加工物を撮像するモニタ手段を更に備え、
前記記憶部には、複数の被加工物に対する加工条件が記録されており、
前記制御部は、前記モニタ手段のモニタ結果に基づいて前記モニタ手段が撮像した被加工物に対する加工条件を前記記憶部に記録された加工条件から選択し、その選択された加工条件に基づいて前記レーザ装置及び前記シャッタを制御することを特徴とする請求項７に記載のレーザ加工装置。
【請求項９】
前記筐体は、
前記レーザ照射手段を収容する本体部と、
屈曲可能な連結部を介して前記本体部に接続されており、前記通光部を有するヘッド部と、
を有し、
前記筐体搬送部は前記本体部に取り付けられており、
前記導光手段は、
前記連結部内に設けられており、前記本体部内の前記レーザ装置から出力された前記レーザ光を前記ヘッド部に伝送する光導波路と、
前記レーザ装置から出力された前記レーザ光を前記光導波路の前記本体部側の端部に入力せしめる本体側導光部と、
前記光導波路の前記ヘッド部側の端部から出力される前記レーザ光を前記通光部に導くヘッド側導光部と、
を有し、
前記筐体内における前記レーザ光の光路上には、前記レーザ光の空間パターンを変えるパターン変更手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項１０】
前記レーザ装置を制御して前記レーザ光を出力せしめると共に、前記粉塵吸引手段を制御して前記レーザ光が照射された前記被加工部位で発生する粉塵を吸引せしめる制御手段を有することを特徴とする請求項９に記載のレーザ加工装置。
【請求項１１】
前記パターン変更手段は、空間光変調器であり、
前記制御手段は、前記空間光変調器を制御し前記レーザ光の空間パターンを変調することを特徴とする請求項９又は１０に記載のレーザ加工装置。
【請求項１２】
前記パターン変更手段は、空間フィルタであることを特徴とする請求項９〜１１の何れか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項１３】
前記レーザ装置は、半導体レーザ装置であることを特徴とする請求項１〜１２の何れか一項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するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来からレーザ光を被加工物の被加工部位に照射して被加工物を加工する技術が知られている。このような技術として例えば特許文献１に記載の技術が知られている。特許文献１に記載の技術では、鏡面状態の床用基材の表面にレーザ光を照射し、レーザ光照射によって生じる熱衝撃によってレーザ光が照射された箇所を爆裂させる。その結果として、床用基材の表面に複数の小さな窪みを形成する。
【特許文献１】特開２００３−２９３５６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のレーザ加工装置で利用されているレーザ装置は、レーザ加工に必要な高強度のレーザ光を出力するため比較的大きなものが用いられていた。そして、それに伴いレーザ加工装置も大型になっていた。このようにレーザ加工装置が大きいと、加工作業中にレーザ加工装置を動かし難いため、例えば、屋外での被加工物の加工作業が困難であった。
【０００４】
そこで、本発明は、小型化が可能であって作業性のよいレーザ加工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】
【０００５】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた。そして、出力１０Ｗ程度の半導体レーザを利用しても、例えば、石材などの被加工物の加工が可能であることを見出した。ところで、例えば、レーザ加工装置が小型化されてくると、レーザ加工装置と被加工物とが近接することになる。この場合、レーザ照射によって被加工物から発生する粉塵などがレーザ加工装置内に入り込み、レーザ光の光路上に配置されたレンズなどに付着して光量が減衰する。その結果として、加工効率が低下する虞がある。
【０００６】
そこで、本発明に係るレーザ加工装置は、被加工物の被加工部位にレーザ光を照射して加工するレーザ加工装置であって、被加工部位に照射するレーザ光を出力するレーザ装置と、レーザ装置を収容する筐体と、筐体の構成する壁部に設けられており、レーザ装置から出力されるレーザ光を外部に通す通光部と、筐体内に収容されており、レーザ装置から出力されるレーザ光を通光部に導いてレーザ光を被加工部位に照射する導光手段と、筐体を搬送する筐体搬送手段と、筐体に設けられており、通光部から出力されるレーザ光の照射によって被加工部位から発生する粉塵を吸引する粉塵吸引手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
この場合、筐体内に配置されたレーザ装置から出力されたレーザ光は、導光手段によって通光部に導かれる。そして、通光部を通って被加工物の被加工部位に照射されることになる。このレーザ光が照射されることによって被加工物から生じる粉塵は、粉塵吸引手段によって吸引されるので、粉塵の影響で被加工部位に照射される光量が低下しにくい。このように粉塵の影響が低下されているので、レーザ加工装置の小型化を図ることができる。また、筐体搬送手段によって筐体を搬送できるので、レーザ加工装置を移動させやすく、加工作業が容易である。
【０００８】
また、本発明に係るレーザ加工装置が有する粉塵吸引手段は、筐体内に収容される吸引器と、吸引器に接続される一端部と、通光部の周囲であって壁部に形成されており粉塵を取り込むための吸引口部に接続される他端部とを有する粉塵吸引路と、を有することが好ましい。
【０００９】
この場合、粉塵吸引路を介して吸引口部と吸引器とが接続されている。その結果として、被加工物から発生する粉塵を粉塵吸引路を介して、吸引することができる。
【００１０】
また、本発明に係るレーザ加工装置が有する通光部は、レーザ光を透過する透光部材を内側に有する開口部であることが好ましい。この場合、開口部の内側に透光部材が設けられているので、粉塵が筐体内部に侵入しない。
【００１１】
更に、本発明に係るレーザ加工装置では、通光部の出射端と導光手段との間にレーザ光と交差するガス流を発生させるシールド形成手段を更に有することが好適である。この構成では、シールド形成手段によって生成されるガス流は、通光部の出射端と導光手段との間でレーザ光と交差する。このガス流によって被加工部位で発生した粉塵は、ガス流の流れている方向に一緒に流されるので、導光手段を構成する光学部品上に付着することがなく、粉塵による加工効率の低下を防止できる。この場合、粉塵の影響がさらに低下するのでよりレーザ加工装置の小型化を図ることができる。
【００１２】
更にまた、本発明に係るレーザ加工装置が有するシールド形成手段は、ガスを供給するガス供給部と、ガス供給部に接続されており、通光部の内壁にガス供給口が形成されているガス供給路と、内壁であってガス供給口と対向する位置にガス吸入口が形成されているガス排出路と、ガス排出路に接続されており、ガス吸入口から吸引されたガスを排出するガス排出部と、を有することが好ましい。
【００１３】
この場合、ガス供給手段から供給されるガスは、ガス供給路を通ってガス供給口から通光部内に流出する。このガス供給口と通光部を挟んで対向する位置には、ガス排出路のガス吸入口がある。そして、ガス排出路は、ガス排出部に接続されているので、ガス吸引口を有するガス供給口から出力されたガスは、ガス吸引口から吸入されることになる。その結果として、通光部を通るレーザ光と交差するようにガス流が形成され、そのガス流によって筐体内に粉塵が侵入することが抑制される。
【００１４】
また、本発明に係るレーザ加工装置は、レーザ装置、導光手段、筐体搬送手段及び粉塵吸引手段を制御する制御手段を更に備え、制御手段は、被加工物における複数の被加工部位の位置情報を記録する記憶部と、記憶部に記録された位置情報に基づいて筐体搬送手段を制御して筐体を移動させ、筐体の移動距離及び位置情報に基づいてレーザ装置及び導光手段を制御してレーザ光を被加工部位に照射せしめ、粉塵吸引手段を制御して粉塵を吸引せしめる制御部と、を有することが好適である。
【００１５】
この構成では、記憶部に記録された被加工部位の位置情報に基づいて制御部が筐体搬送手段が筐体を移動させるので、レーザ加工装置の移動が容易である。また、制御部は、筐体の移動距離及び位置情報に基づいてレーザ装置及び導光手段を制御してレーザ光を制御して被加工部位にレーザ光を照射させるので、制御部の制御によって筐体が移動しても、確実に被加工部位にレーザ光を照射することができる。また、制御部が粉塵吸引手段を制御して粉塵を吸引するので、筐体内への粉塵の侵入が抑制される。
【００１６】
更に、本発明に係るレーザ加工装置は、筐体内であってレーザ光の光路上に設けられており、制御部に制御されて開閉するシャッタを更に有し、導光手段は、レーザ装置から出力されるレーザ光を反射する反射部と、レーザ光に対する反射部の角度を変更する角度変更部と、を有し、制御部は、被加工物を加工する場合に、筐体の移動距離及び位置情報に基づいて角度変更部を制御して被加工部位に照射されるように反射部の角度を変更し、シャッタを開けてレーザ装置から出力されたレーザ光を通すことが好ましい。
【００１７】
この場合、導光手段が有する反射部の角度を角度変更部によって変更することによって、レーザ光の反射される方向が変わり、被加工物への照射位置を変えることができる。また、レーザ光の光路上にシャッタを設けているので、シャッタの開閉することでレーザ光の被加工物への照射を制御できる。
【００１８】
そして、上記構成では、制御部は、被加工部位を加工する場合、筐体の移動距離及び位置情報に基づいて角度変更部を制御してレーザ光が被加工部位に照射されるように反射部の角度を変更し、シャッタを開けてレーザ装置から出力されたレーザ光を通す。そのため、所定の被加工部位にレーザ光を照射することができる。そのため、所望のパターンを被加工物に形成することができる。
【００１９】
更に、本発明に係るレーザ加工装置では、筐体内に配置されており、通光部を通して被加工物を撮像するモニタ手段を更に備え、記憶部には、複数の被加工物に対する加工条件が記録されており、制御部は、モニタ手段のモニタ結果に基づいてモニタ手段が撮像した被加工物に対する加工条件を記憶部に記録された加工条件から選択し、その選択された加工条件に基づいてレーザ装置及びシャッタを制御すること好ましい。
【００２０】
これにより、自動的に加工すべき被加工物に適した加工条件が選択できることになるので、レーザ加工装置を利用したレーザ加工の作業性がよい。
【００２１】
また、本発明に係るレーザ加工装置が有する筐体は、レーザ照射手段を収容する本体部と、屈曲可能な連結部を介して本体部に接続されており、通光部を有するヘッド部と、を有し、筐体搬送部は本体部に取り付けられており、導光手段は、連結部内に設けられており、本体部内のレーザ装置から出力されたレーザ光をヘッド部に伝送する光導波路と、レーザ装置から出力されたレーザ光を光導波路の本体部側の端部に入力せしめる本体側導光部と、光導波路のヘッド部側の端部から出力されるレーザ光を通光部に導くヘッド側導光部と、を有し、筐体内におけるレーザ光の光路上には、レーザ光の空間パターンを変えるパターン変更手段が設けられていることが好ましい。
【００２２】
この構成では、本体部にレーザ装置が収容されており、レーザ装置から出力されたレーザ光は、本体側導光部、光導波路及びヘッド側導光部を通ってヘッド部の通光部から出力されるので、ヘッド部の位置によって被加工物を加工することができる。そして、本体部とヘッド部とを接続している連結部は屈曲可能である。その結果として、ヘッド部を本体部に対して動かすことができるので、レーザ加工装置の作業性が更に向上している。また、レーザ光の光路上にレーザ光の空間パターンを変えるパターン変更手段が設けられているので、所望のパターンを被加工物に形成することができる。
【００２３】
更に、本発明に係るレーザ加工装置は、レーザ装置を制御してレーザ光を出力せしめると共に、粉塵吸引手段を制御してレーザ光が照射された被加工部位で発生する粉塵を吸引せしめる制御手段を有すること好ましい。制御手段が、レーザ装置及び粉塵吸引手段を作動させるため、レーザ光が出力されているときに確実に粉塵吸引手段を作動させることができる。その結果として、粉塵の影響が低減されるので、レーザ加工装置の小型化を図ることが可能である。
【００２４】
また、本発明に係るレーザ加工装置が有するパターン変更手段は、空間光変調器であり、制御手段は、空間光変調器を制御しレーザ光の空間パターンを変調することが好ましい。
【００２５】
これにより、ヘッド部を被加工物に対して動かした時に、制御手段によって空間光変調器を制御してレーザ光のパターンを変調することによって、被加工物における異なる位置に異なるパターンを形成することができる。
【００２６】
更にまた、本発明に係るレーザ加工装置が有するパターン変更手段は、空間フィルタとすることもできる。
【００２７】
また、本発明に係るレーザ加工装置が有するレーザ装置は、半導体レーザ装置であることが好ましい。これにより、レーザ加工装置の小型化を促進できる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明のレーザ加工装置によれば、小型化が可能であって、作業性が向上している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下に、本発明に係るレーザ加工装置の好適な実施形態について詳細に説明する。図面の説明において、同一要素には同じ符合を付し、重複する説明は省略する。
【００３０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明に係るレーザ加工装置の一実施形態のブロック構成図である。図２は、図１に示したレーザ加工装置１の各構成要素の配置例を示す模式図である。
【００３１】
レーザ加工装置１は、石材などの被加工物１０の表面上を所定の方向（図２中の矢印Ａ方向）に移動しながら被加工物１０の表面における所定の被加工部位１１にレーザ光Ｌを照射して被加工物１０を加工するための可搬式のレーザ加工装置である。
【００３２】
図１及び図２に示すように、レーザ加工装置１は、レーザ駆動部２１によって駆動されるレーザ装置２２を収容する略直方体形状の筐体３０を有する。筐体３０の大きさは、例えば、高さ０．５ｍ、幅１．０ｍ、奥行き（図２において紙面に直交する方向の長さ）１．０ｍである。筐体３０において、被加工物１０と対向する底壁部３１には、筐体３０内部からレーザ光Ｌを外部に通すための通光部３２が形成されている。
【００３３】
通光部３２は、図２に示すように、レーザ光Ｌに対して透過性を有する透光部材３３が内側に設けられた開口部３４である。透光部材３３は、例えば、ガラス窓や高分子フィルム、更に、ガラス窓の被加工物１０側の面に高分子フィルムを貼付したものなどである。透光部材３３の厚さは、開口部３４の厚さ（開口部３４が形成されている位置での底壁部３１の厚さ）よりも薄く、開口部３４においてレーザ光Ｌの入力側（図２中、開口部３４の上側）に配設されている。
【００３４】
また、レーザ加工装置１は、レーザ加工装置１を構成する各構成要素を制御するための制御手段としての制御パネル４０を有する。制御パネル４０は、図２に示すように、筐体３０の上壁部３５上に設けられている。ここでは、制御パネル４０は、上壁部３５に設けられているとしたが、例えば、有線のケーブルを介してレーザ加工装置１の各構成要素と電気的に繋いだり、無線で制御したりすことによって筐体３０から取り外せるようになっていてもよい。
【００３５】
制御パネル４０は、入力部４１と、記憶部４２と、表示部４３と、制御部４４とを有する。
【００３６】
入力部４１は、操作者による各種加工条件などの入力等に利用され、例えば、入力用ボタンや回転ダイヤルなどである。また、入力部４１は、筐体３０内に収容された電源５０のＯＮ／ＯＦＦを指示するためのものである。この電源５０のＯＮ／ＯＦＦ指示のための入力部４１としては、例えば、スイッチやボタンなどを利用すればよい。電源５０をＯＮにすることで、レーザ加工装置１の各構成要素に電力が供給されることになる。なお、電源５０の配置場所は特に限定されないが、例えば、図２に示すように吸引器１１１（後述）上である。また、電源５０は、バッテリ方式であるが、電力供給用ケーブルなどに接続できるようになっていてもよい。
【００３７】
記憶部４２は、入力部４１を介して入力された情報（加工条件など）を記録するためのものであり、例えば、ＲＯＭやＲＡＭ等が例示される。入力部４１から入力され、記憶部４２に記録される情報としては、被加工物１０における被加工部位１１（レーザ光Ｌを照射すべき場所）の位置情報や、被加工物１０毎の加工条件（移動速度、レーザ出力、照射時間等）を含む加工情報データベースである。記憶部４２に記憶される加工情報データベースの一例を表１に示す。
【表１】
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【００３８】
表示部４３は、例えば、液晶ディスプレイやＬＥＤ等であり、記憶部４２に記録されている加工情報データベースなどの情報の表示や、レーザ加工装置１の動作状況を操作者に示すためのものである。
【００３９】
制御部４４は、ＣＰＵ等であって、位置情報や加工条件に基づいて、レーザ加工装置１に含まれる各駆動部などを制御する。また、制御部４４は、入力部４１によって電源５０をＯＮにする指示が入力されると、電源５０をＯＮにする。
【００４０】
また、図２に示すように、筐体３０の底壁部３１には車輪駆動部６１によって駆動される車輪６２が取り付けられている。車輪駆動部６１は、電源５０によって電力が供給される。車輪駆動部６１は、車輪６２を駆動するための機構を備えていればよく、例えば、モータとシャフトなどから構成されており、更に速度を調整するためのギアなどが設けられていてもよい。車輪駆動部６１は、筐体３０内部に設けられていてもよいし、例えば、その一部は、底壁部３１の外面にとりつけられていてもよい。
【００４１】
車輪駆動部６１は、制御部４４からの信号に応じて制御部４４によって指定される速度で車輪６２を駆動する。従って、車輪駆動部６１と車輪６２とは筐体搬送手段６０として機能する。これにより、筐体３０は被加工物１０上を容易に移動でき、被加工物１０の所定の位置でレーザ光Ｌによる加工ができるようになっている。また、車輪６２が取り付けられた状態で、筐体３０と被加工物１０との間の距離は、０．０１ｍ〜０．２ｍである。車輪６２にダンパー機能が付与されていることは、移動に伴う筐体３０の振動を抑制する観点から好適である。また、レーザ加工装置１では、車輪６２の回転角度を検出するセンサ（不図示）を有する。
【００４２】
筐体３０内に設けられたレーザ装置２２は、レーザ駆動部２１によって制御され、連続発振するものである。レーザ駆動部２１は、電源５０によって電力が供給されており、制御部４４がレーザ駆動部２１を介してレーザ装置２２に印加する電圧を調整することによって、レーザ装置２２は、０．１〜２００Ｗの範囲でレーザ光Ｌの出力を調整できるようになっている。このようなレーザ装置２２としては、半導体レーザ（ＬＤ）が例示される。
【００４３】
レーザ装置２２は、１つのＬＤとしてもよいし、複数のＬＤをアレイ状に配置したものでもよい。ここでは、レーザ装置２２は１つのＬＤとする。レーザ装置２２としてＬＤを利用することでレーザ加工装置１の小型化が図られている。レーザ装置２２は、底壁部３１上に配置されレーザ装置２２を冷却するための冷却器（図２参照）７０の上に配置されており、底壁部３１に略平行にレーザ光Ｌを出力する。冷却器７０は、電源５０によって電力が供給される。
【００４４】
このレーザ装置２２から出力されたレーザ光Ｌの光路上には、シャッタ駆動部８１によって駆動され開閉するシャッタ８２が配置されている。シャッタ駆動部８１は、電源５０に接続されており電源５０から電力が供給されている。シャッタ駆動部８１は、制御部４４からの信号に応じてシャッタ８２を駆動してシャッタ８２を開閉する。レーザ加工装置１では、レーザ装置２２を連続発振させておき、シャッタ８２の開閉によってレーザ光Ｌの被加工物１０への照射時間を制御する。
【００４５】
また、レーザ加工装置１は、レーザ装置２２から出力されたレーザ光Ｌを筐体３０の通光部３２に導き被加工物１０に照射するための導光手段９０を有する。導光手段９０は、シャッタ８２の前方に配置された集光光学系としてのレンズ９１と、レンズ９１を通ったレーザ光Ｌを通光部３２側に反射させる反射部９２とを有する。レンズ９１は、レーザ装置２２から出力されたレーザ光Ｌを集光する。レンズ９１は、その焦点位置がほぼ被加工物１０の表面に位置するように配置されている。
【００４６】
反射部９２は、レンズ９１の前方であって通光部３２の直上に配置されており、レンズ９１を通過したレーザ光Ｌを被加工物１０側に反射させる。ここで、図３を参照して、反射部９２について説明する。図３は、反射部の構成を示す模式図である。
【００４７】
図３に示すように、反射部９２は、ホルダ９３に取り付けられた平面鏡９４からなっており、ホルダ９３には、導光手段９０の一部を構成する角度変更部９５が取り付けられている。角度変更部９５は、モータなどの回転機であって、制御部４４からの信号によって反射部９２を所定の軸（回転機の回転軸）周りに回転させる。これにより、レーザ光Ｌに対する反射部９２の角度が変わるので、レーザ光Ｌの反射方向が変更されることになる。その結果として、被加工物１０への照射位置を調整できる。
【００４８】
また、図１及び図２に示すように、レーザ加工装置１は、モニタ手段１００を有することが好適である。モニタ手段１００は、例えば、ＣＣＤカメラであり、通光部３２を通して被加工物１０を撮像できるように、筐体３０内に配設されている。モニタ手段１００は、制御部４４により駆動され、レーザ照射時の被加工物１０の加工状況を撮像する。モニタ手段１００は、撮像によって得られた画像情報を制御部４４に入力する。
【００４９】
この際、制御部４４は、モニタ手段１００から入力された画像情報を画像処理することで、加工範囲と加工深度を割り出し、記憶部４２に記録されている加工情報データベースと照らし合わせ、被加工物１０に適した加工条件（パラメータ）を選択する。これにより、例えば、操作者が制御パネル４０を介して被加工物１０の情報を被加工物１０を代える毎に入力しなくてもよい。
【００５０】
なお、制御部４４が画像を処理するとしたが、別に画像処理装置（不図示）を設け、画像処理したものを制御部４４に入力するようにしてもよい。
【００５１】
また、レーザ加工装置１は、被加工物１０にレーザ光Ｌを照射することによって被加工物１０から飛散する粉塵を筐体３０内に侵入させないために、粉塵吸引手段１１０と、シールド形成手段１２０とを有する。
【００５２】
ここで、図２及び図４を参照して、粉塵吸引手段１１０とシールド形成手段１２０とについてより詳細に説明する。
【００５３】
粉塵吸引手段１１０は、被加工物１０から飛び散る粉塵を吸引するためのものであり、筐体３０内に収容された吸引器１１１を有する。吸引器１１１は、制御部４４に接続されており、制御部４４によって制御される。吸引器１１１は、レーザ装置２２によるレーザ光の出力開始に同期して制御部４４の制御によって駆動される。
【００５４】
吸引器１１１としては、例えば、真空ポンプなどである。吸引器１１１は、動作時における振動のレーザ照射への影響を低減するために、図２に示すように、レーザ装置２２や導光手段９０から離されており底壁部３１上であって冷却器７０の横に配置される。また、吸引器１１１による振動の影響を低減するために、レーザ装置２２及び導光手段９０を搭載するフレームと、吸引器１１１を搭載するフレームとを別体で構成することも好適である。
【００５５】
粉塵吸引手段１１０は、粉塵フィルタ１１２を介して吸引器１１１に一端部が接続された粉塵吸引路１１３を有する。粉塵吸引路１１３の他端部は、底壁部３１の通光部３２の周囲に円環状に形成されており粉塵吸引手段１１０の一部を構成する吸引凹部１１４に接続されている。粉塵吸引路１１３としては、吸引ホースが例示される。粉塵吸引路１１３は、吸引器１１１と吸引凹部１１４とを接続しておれば、配置される場所は特に限定されない。例えば、その一部が筐体３０の外側に沿うように設けられていてもよい。
【００５６】
また、吸引凹部１１４は、その開口（吸引口部）１１４ａが被加工物１０と対向するように形成されている。吸引凹部１１４が形成されている領域の底壁部３１は、被加工物１０側に突出していることが好ましい。これにより、開口１１４ａがより被加工物１０に近づき粉塵を取り込みやすいからである。この吸引凹部１１４は、必ずしも円環状でなくても通光部３２の周囲の一部に形成されていればよい。
【００５７】
上記構成では、吸引器１１１が吸引を開始すると、開口１１４ａを通って吸引凹部１１４に粉塵が吸引される。そして、吸引凹部１１４内に取り込まれた粉塵は粉塵吸引路１１３を通って粉塵フィルタ１１２に集塵される。
【００５８】
また、シールド形成手段１２０は、通光部３２の中心線に対して直交する方向にガス流を発生せしめて、ガスシールドを形成するためのものである。シールド形成手段１２０は、ガス供給部１２１を有する。ガス供給部１２１としては、筐体３０の側壁部に取り付けられたファンが例示されるが、空気や窒素などが充填されたガスボンベなどでもよい。ここでは、ガス供給部１２１は、ファンとする。この場合、ガスとしては空気が供給されることになる。
【００５９】
ガス供給部１２１は、制御部４４によって制御され、例えば、制御部４４がレーザ駆動部２１を介してレーザ装置２２を制御してレーザ光Ｌを出力開始させたときに同期して駆動されガスを供給する。
【００６０】
また、シールド形成手段１２０は、ガス供給部１２１によって供給されるガス（空気）をレーザ光Ｌと交差するように通光部３２に供給するガス供給路１２２を有する。ガス供給路１２２は、ガス供給部１２１からの空気を流出せしめるガス供給口１２２ａを通光部３２の内壁３２ａに有している。ガス供給口１２２ａは、図４に示すように、透光部材３３よりも被加工物１０側に形成されている。
【００６１】
ガス供給路１２２の構成は、内壁３２ａにガス供給口１２２ａが形成されていれば特に限定されないが、例えば、底壁部３１に一部が埋設された配管や、内壁から底壁部３１にそって延びる凹部とその凹部とガス供給部１２１とを繋ぐ配管から構成されていてもよい。
【００６２】
更に、シールド形成手段１２０は、通光部３２の内壁３２ａにガス供給口１２２ａと対向するガス吸入口１２３ａを有するガス排出路１２３を有する。レーザ加工装置１では、ガス排出路１２３は、粉塵吸引路１１３に接続されている。すなわち、吸引器１１１による吸引によってガスが吸引され、ガス供給口１２２ａから供給されたガスは、ガス吸入口１２３ａに流れ込むことになる。この場合、吸引器１１１がシールド形成手段１２０におけるガス排出部として機能している。
【００６３】
上記配置関係では、ガス吸入口１２３ａがガス供給口１２２ａと対向するように配置されているため、ガス吸入口１２３ａも透光部材３３よりも被加工物１０側に位置することになる。そのため、ガス供給口１２２ａから供給されたガス（空気）がガス吸入口１２３ａによって吸入されることで、透光部材３３の外面に平行にガス流が透光部材３３の外側に形成される。このガス流は、シールドとして機能することから、粉塵が透光部材３３に到達しにくくなっている。また、シールドによって遮断された粉塵や透光部材３３に衝突した粉塵は、再度通光部３２の被加工物１０側の端から出るため、前述した粉塵吸引手段１１０によって吸引されやすくなっている。
【００６４】
上記構成のレーザ加工装置１では、制御部４４によって上記の各構成要素を制御することで、レーザ加工装置１を被加工物１０上で移動させながらレーザ光Ｌを照射し自動的にレーザ加工を実施する。
【００６５】
図３及び図５を参照して上記レーザ加工装置１によるレーザ加工の方法について説明する。図５は、車輪の回転状態を示す図である。以下の説明において、筐体３０は被加工物１０上に位置するものとする。
【００６６】
先ず、操作者が制御パネル４０の入力部４１を操作して電源５０をＯＮにする旨の指示を入力すると、制御部４４は、電源５０をＯＮにして各駆動部に電力を供給する。また、操作者は、入力部４１を介して被加工物１０（例えば、表１の石材Ａ）を指定する。この指定は、例えば、記憶部４２から加工情報データベースを読み出して、表示部４３に表示させた後、操作者が所望の被加工物１０を選択すればよい。また、操作者は、入力部４１から加工パターンを入力する。これは例えば、予め複数の記憶部４２に記録されているパターンから選定してもよいし、新たに被加工部位の位置情報を入力してもよい。また、後述するように、車輪６２の回転角度と平面鏡９４の回転角度の対応を付けておくことで設定しておいてもよい。
【００６７】
制御部４４は、記憶部４２に記録されている加工情報データベース（表１）から指定された被加工物１０に対する加工条件を読み込む。また、操作者は、被加工物１０における加工開始位置及び加工終了位置の座標を位置情報として入力部４１を介して入力する。これにより、制御部４４は、レーザ加工装置１の位置、すなわち、筐体３０の位置を原点として加工開始位置及び加工終了位置を設定する。この入力された加工開始位置及び加工終了位置の情報と、上記加工パターンとから、被加工物１０へのレーザ光Ｌを照射すべき箇所としての複数の被加工部位の位置情報が記憶部４２に記録されることになる。
【００６８】
以上の入力動作及び読み込み動作が終了した後、操作者が入力部４１を介して制御部４４に加工開始の指示を入力すると、制御部４４は、レーザ駆動部２１を介してレーザ装置２２を駆動してレーザ光Ｌを出力せしめると共に、シャッタ駆動部８１を介してシャッタ８２を閉じる。これにより、レーザ光Ｌはレーザ加工装置１からは出力されていないことになる。
【００６９】
制御部４４は、レーザ駆動部２１によるレーザ装置２２の駆動に同期させて冷却器７０も駆動する（電力を供給する）。更に、制御部４４は、レーザ装置２２の駆動に同期させて、吸引器１１１による吸引開始、及び、ガス供給部によるガス（空気）の供給を開始せしめる。これにより、通光部３２近傍から粉塵が吸引される状態になり、また、通光部３２内にレーザ光Ｌと交差するシールドとしてのガス流が形成されることになる。
【００７０】
なお、制御部４４は、上記のようにレーザ装置２２及び吸引器１１１等を駆動した場合（それらに通電した場合）には、その旨を操作者に知らせるために、表示部４３を制御して、ＬＥＤを点灯させたり、液晶ディスプレイにその旨を表示する。
【００７１】
この状態で、制御部４４は、車輪駆動部６１を介して車輪６２を回転させることで設定した加工開始位置まで筐体３０を移動させる。
【００７２】
加工箇所に着くと制御部４４は、筐体３０を一旦停止させ、シャッタ駆動部８１を介してシャッタ８２を加工に必要な時間開けた後閉じる。シャッタ８２の開閉時間は、予め加工条件によって決められた時間であり、１秒間以内である。このようにシャッタ８２を開閉するので、被加工物１０とレーザ光Ｌとが反応するのは、シャッタ８２の開口時間のみである。また、移動速度は、その停止による振動の影響が集光点の大きさを２倍以上に拡げない速度とする。
【００７３】
シャッタ８２が閉じた後、制御部４４は、シャッタ８２が閉じている状態で記憶部４２に記録されている位置情報に基づいて車輪６２を指定した角度θ１１回転駆動させ、筐体３０を所定距離移動させてから、筐体３０を一旦停止させる。そして、角度変更部９５がホルダ９３に取り付られた平面鏡９４を、所定角度θ１１に対応する角度θ１２回転させる。続いて、制御部４４はシャッタ８２を開き、被加工物１０にレーザ光Ｌを照射し、制御部４４は、シャッタ８２を閉じさせる。続いて、車輪６２が角度θ２１回転すると、制御部４４は、平面鏡９４を先程とは反対方向に角度θ２１回転に対応する角度θ２２程回転させ、シャッタ８２が開き、被加工物１０にレーザ光Ｌを照射し、シャッタ８２を閉じる。上記、筐体３０の移動、平面鏡９４の回転、シャッタ８２の開閉等によるレーザ照射を加工終了位置まで繰り返すことによって被加工物１０にレーザ加工を施す。
【００７４】
以上、説明したように、レーザ加工装置１を利用した加工方法では、レーザ装置２２への通電に同期して制御部４４の制御によって吸引器１１１への通電が開始され、粉塵吸引手段１１０によって粉塵が吸引される状態になる。また、同様に、レーザ装置２２の駆動に同期して制御部４４によってシールド形成手段１２０が駆動され、レーザ光Ｌと交差する方向に生成されたガス流によってガスシールドが形成される。
【００７５】
従って、所望の被加工部位１１においてシャッタ８２が開き、レーザ光Ｌと被加工物１０とが反応しレーザ加工が行われるときには、粉塵吸引手段１１０及びシールド形成手段１２０が作動していることになる。その結果として、レーザ光Ｌの照射によって発生する粉塵が筐体３０内部に侵入することがより確実に防止されている。また、レーザ加工装置１の構成では、通光部３２が透光部材を有するので、被加工物１０から粉塵が飛び散っても、粉塵が筐体３０内に侵入することが確実に防止されている。
【００７６】
そのため、レーザ加工装置１のように、レーザ装置２２にＬＤを利用しても高効率な加工を実現しながらレーザ加工装置１の小型化を図ることができている。これにより、レーザ加工装置１の携帯性が向上するので、例えば、屋外での被加工物１０のレーザ加工にも有効に利用できる。また、携帯性が向上しているため、大型の大理石建造物の壁面や床など、既に設置されており動かすことが困難な被加工物などに対して特に有効である。
【００７７】
また、制御部４４によって車輪駆動部６１を介して車輪６２を制御することでレーザ加工装置１の搬送が容易になっている。更に、その筐体３０の搬送に同期して角度変更部９５を介して反射部９２を制御しているので、自動的に所望の位置にレーザ光Ｌを照射できる。その結果、作業性が非常に向上している。レーザ光Ｌの照射位置は、車輪６２の回転角度及びそれに対応する平面鏡９４の回転角度や、シャッタ８２の開閉時間の設定によって任意のパターンを有する細径孔加工処理を実施できる。このように細径孔加工処理などが可能であるため、細径孔加工処理による滑り止めや、石材溶融による風化した大理石の光沢処理なども可能である。
【００７８】
上記レーザ加工方法では、加工開始位置と加工終了位置との間で、予め定められた車輪６２の回転角度及びそれに対応する平面鏡９４の回転角度によってレーザ光を照射しているが、例えば、レーザ加工開始前に、操作者が複数の被加工部位の位置情報を入力部４１を介して記憶部４２に記憶させておくことも好適である。この場合は、所望の被加工部位の位置情報に基づいて制御部４４が所定距離だけ筐体３０を移動させて（車輪６２を所定角度回転させて）から、移動距離と位置情報とに基づいて、設定されている被加工部位にレーザ光Ｌが照射されるように平面鏡９４を回転させればよい。
【００７９】
また、レーザ加工装置１では、電動で平面鏡９４を回転させているが、例えば、車輪６２と平面鏡９４を保持するホルダ９３の回転軸とを機械的に接続して車輪６２の回転と平面鏡９４との回転を同期することもできる。また、上記方法では、制御部４４で設定した車輪６２の回転角度は、例えば、センサーなどで測定し、その測定結果に基づいて平面鏡９４を回転させることも好ましい。
【００８０】
更に、本実施形態では、加工情報データベースとして、被加工物１０に対応するレーザ光強度が設定してあるが、予め調べられている加工閾値と、操作者から入力される筐体３０の移動速度に基づいて、制御部４４が、レーザ出力強度を算出し設定してもよい。
【００８１】
（第２の実施形態）
図６は、本発明に係るレーザ加工装置の他の実施形態の外観を示す模式図である。図７は、図６に示したレーザ加工装置の構成の一例を示す模式図である。更に、図８は、図６に示したレーザ加工装置の構成のブロック構成図である。図９は、レーザ加工装置で利用されている光学系の模式図である。
【００８２】
図６〜図８に示すように、レーザ加工装置２では、筐体１３０が、レーザ装置２２を収容する本体部１３１と、通光部３２を有するヘッド部１３２と、本体部１３１とヘッド部１３２とを接続する連結部１３３とを有する。ヘッド部１３２は、例えば、図６に示す三脚１３５によって被加工物１０の前に固定されている。なお、図８では、粉塵吸引手段１１０及びシールド形成手段１２０がヘッド部１３２に設けられているが、後述するようにこれらの一部は本体部１３１及び連結部１３３にも設けられている。
【００８３】
連結部１３３は、屈曲可能の管状のものであって、一方の端部が本体部１３１の側壁部１３１ａに取り付けられ、他方の端部がヘッド部１３２の側壁部１３２ａに取り付けられている。図７に示すように、連結部１３３内には、導光手段１４０の一部を構成する光導波路１４１が収容されている。図７中のハッチングは光導波路１４１を示すためのものである。光導波路１４１は、本体部１３１に収容されているレーザ装置２２から出力されたレーザ光Ｌを、ヘッド部１３２に伝送するためのものであり、例えば、シングルコアファイバ、マルチコアファイバ、中空ファイバ、バンドルファイバなどの光ファイバである。
【００８４】
本体部１３１には、制御手段としての制御パネル４０が取り付けられている。制御パネル４０は、入力部４１と記憶部４２と表示部４３と制御部４４とを有する。また、本体部１３１には車輪６２が取り付けられており、移動可能となっている。この車輪６２は、制御部４４からの信号によって車輪６２を制御する車輪駆動部６１によって駆動されることは、本体部１３１を自動操縦できる観点から好ましい。ただし、レーザ加工装置２では、ヘッド部１３２を固定して被加工物１０をレーザ加工するため、車輪駆動部６１は設けられていなくてもよい。
【００８５】
また、本体部１３１には、レーザ装置２２の他に、冷却器７０及び電源５０が収容されており、更に、粉塵吸引手段１１０の一部を構成する吸引器１１１が収容されている。吸引器１１１は、レーザ加工装置１の場合と同様に制御部４４によって制御される。
【００８６】
吸引器１１１には、粉塵吸引路１１３が接続されており、粉塵吸引路１１３は、連結部１３３内を通ってヘッド部１３２が有する通光部３２の周囲まで延びている。レーザ加工装置２において、通光部３２は、側壁部１３２ａと反対側の側壁部１３２ｂに形成されている。通光部３２近傍での粉塵吸引路１１３の配置を含む粉塵吸引手段１１０の構成は第１の実施形態の場合と同様であるため、説明は省略する。このように通光部３２近傍での構成が同様の粉塵吸引手段１１０を有するため、レーザ加工装置２においても、被加工物１０からの粉塵はヘッド部１３２内に侵入しにくい。
【００８７】
更に、本体部１３１には、シールド形成手段１２０の一部を構成するガス供給部１２１及びガス排出部１２４が設けられている。ガス供給部１２１は、例えば、ガスとして空気や窒素などが充填されたガスボンベであり、ガス排出部１２４は、例えば、吸引器１１１と同様の真空ポンプなどである。ガス供給部１２１及びガス排出部１２４は、制御部４４によって制御される。なお、ガス供給部１２１は、レーザ加工装置１の場合と同様にファンとすることもできるし、ガス排出部１２４を吸引器１１１とすることも可能である。
【００８８】
ガス供給部１２１には、第１の実施形態と同様にガス供給路１２２が接続されており、ガス排出部１２４にはガス排出路１２３が接続されている。ガス供給路１２２及びガス排出路１２３は、連結部１３３内を通ってヘッド部１３２の通光部３２まで延びている。通光部３２でのガス供給路１２２及びガス排出路１２３の配置を含むシールド形成手段１２０の構成は第１の実施形態の場合と同様であるため、説明は省略する。このように通光部３２近傍での構成が同様のシールド形成手段１２０を有するため、レーザ加工装置２においても、被加工物１０からの粉塵はヘッド部１３２内に侵入しにくいようになっている。
【００８９】
更に、本体部１３１には、レーザ装置２２から出力されたレーザ光Ｌを通光部３２に導く導光手段１４０の一部を構成しており、レーザ光Ｌを連結部１３３内の光導波路１４１の本体部１３１側の端部１４１ａに入力するための本体側導光部１４２を有する。図７に示すように、本体側導光部１４２は平面鏡１４３と放物面鏡１４４とから構成されており、冷却器７０上に設けられたレーザ装置２２から出力されたレーザ光Ｌを平面鏡１４３で放物面鏡１４４側に曲げ、放物面鏡１４４によって集光することで好適に光導波路１４１に入射できるようになっている。
【００９０】
ヘッド部１３２には、導光手段１４０の一部を構成しており、光導波路１４１から出力されるレーザ光Ｌをヘッド部１３２に設けられた通光部３２に導くためのヘッド側導光部１４５が設けられている。ヘッド側導光部１４５は、放物面鏡１４６と平面鏡１４７とから構成されており、光導波路１４１から出力されたレーザ光Ｌを放物面鏡１４６によって平面鏡１４７側に曲げ、平面鏡１４７によって更に通光部３２側に曲げている。放物面鏡１４６を利用することによって、光導波路１４１から出力されるレーザ光Ｌを平行光にして平面鏡１４７に入射させることができている。
【００９１】
平面鏡１４７と通光部３２との間には、平面鏡１４７側から拡大光学系１５１、光変調器（パターン変更手段）１５２及び集光光学系１５３が配置されている。拡大光学系１５１は、図７及び図９に示すように、２つのレンズ１５４，１５５から構成されており、放物面鏡１４６によって平行光にされ平面鏡１４７によって反射されたレーザ光Ｌを拡大して光変調器１５２に入射させる。拡大光学系１５１は、凹面及び凸面を有する反射鏡によって構成することも可能である。
【００９２】
光変調器１５２は、外部からの入力データによって、空間的な透過率を制御することでレーザ光Ｌの空間パターンを変調する。光変調器１５２は、ヘッド部１３２に取り付けられ、制御パネル４０と共に制御手段の一部を構成する変調器制御部４５によって制御される。すなわち、光変調器１５２は、変調器制御部４５からの変調信号に応じた空間パターンにレーザ光Ｌを変調して出力する。ここでは、光変調器１５２は、レーザ光Ｌを透過させる透過型のものを例示しているが、例えば、反射させることによってレーザ光Ｌの空間パターンを変調する反射型のものでもよい。
【００９３】
集光光学系１５３は、例えば、レンズであり、光変調器１５２から出力されたレーザ光Ｌを集光して通光部３２を通して被加工物１０に照射する。
【００９４】
上記構成において、集光光学系１５３によって光変調器１５２の位置での像が所望の倍率で拡大又は縮小されて適切に被加工物１０の表面上に結像されるようにヘッド部１３２の位置は決定され、三脚１３５で固定される。より具体的には、図８に示すように、ヘッド部１３２の位置は、光変調器１５２及び集光光学系１５３間の距離Ｘ１と集光光学系１５３の焦点距離とによって決まる、集光光学系１５３の像面と集光光学系１５３との間の距離が、被加工物１０の表面と集光光学系１５３との間の距離Ｘ２になるように決定されている。
【００９５】
上記レーザ加工装置１の動作について説明する。操作者は、入力部４１を介して被加工物１０を指定する。制御部４４は、指定された被加工物１０に対する加工条件を記憶部４２から読み出す。また、操作者は、変調器制御部４５を介して所望の空間パターンを光変調器１５２に入力する。
【００９６】
そして、操作者が入力部４１を介して加工開始の指示を入力すると、制御部４４は、記憶部４２から読み出した加工条件に基づいてレーザ光Ｌの出力強度及びレーザ照射時間に応じてレーザ駆動部２１を介してレーザ装置２２を制御し、レーザ光Ｌを出力せしめる。
【００９７】
レーザ装置２２から出力されたレーザ光Ｌは、本体側導光部１４２によって光導波路１４１に入射され、光導波路１４１内を導波してヘッド部１３２側の端部１４１ｂから出力される。光導波路１４１から出力されたレーザ光Ｌは、ヘッド側導光部１４５によって平行光にされた後、拡大光学系１５１で拡大されて、光変調器１５２に入力される。そして、変調器制御部４５から入力された変調信号に対応する空間パターンに変調された後に出力され、集光光学系１５３によって集光されて被加工物１０に照射される。
【００９８】
これにより、被加工物１０には、光変調器１５２でレーザ光Ｌに重畳された空間パターンに対応する加工が施されることになる。
【００９９】
変調器制御部４５によって光変調器１５２を制御することで所望の空間パターンをレーザ光Ｌに重畳できる。そのため、被加工物１０に所望の意匠加工を行うことが可能である。  従って、例えば、被加工物１０としての石材として墓石などに文字を形成するような加工に好適に利用できる。
【０１００】
また、連結部１３３が屈曲できるので、ヘッド部１３２を本体部１３１に対して連結部１３３の可動範囲内で動かすことが可能である。これにより、例えば、本体部１３１よりも高い位置にレーザ加工を施すことができる。
【０１０１】
（第３の実施形態）
図１０は、本発明に係るレーザ加工装置の他の実施形態一例を示す模式図である。更に、図１１は、図１０に示したレーザ加工装置のブロック構成図である。図１２は、図１０に示したレーザ加工装置における光学系の構成を示す模式図である。
【０１０２】
図１０及び図１１に示すように、レーザ加工装置３の構成は、光変調器の代わりに空間フィルタとしてのマスク（パターン変更手段）１６１が利用されている点でレーザ加工装置２の構成と主に相違する。この点を中心にしてレーザ加工装置３について説明する。
【０１０３】
本体部１３１内において、レーザ装置２２と平面鏡１４３との間には、レーザ装置２２側から拡大光学系１６２、マスク１６１及び縮小光学系１６３が配置されている。拡大光学系１６２は、図１２に示すように、２つのレンズ１６４，１６５からなり、レーザ装置２２からのレーザ光Ｌを拡大してマスク１６１に入射する。マスク１６１は、空間フィルタとして機能し、レーザ光Ｌの空間パターンを変調する。縮小光学系１６３は、例えば、２つのレンズ１６６，１６７からなり、拡大光学系１６２で拡大したレーザ光Ｌを縮小する。
【０１０４】
ヘッド部１３２において、平面鏡１４７と通光部３２との間には、集光光学系１７０が配置されている。集光光学系１７０は、図１２に示すように、真空管１７１における平面鏡１４７側の端部に設けられたレンズ１７２と通光部３２側に設けられたガラス窓１７３とから構成されることが好適である。この構成では、像転送のためにレーザ光Ｌを一度集光する際の誘電破壊現象による波面劣化を抑制することができるからである。なお、レーザ装置２２から出力されるレーザ光Ｌの強度によっては、真空管１７１の代わりに希ガスなどが充填された容器に代えることも可能である。
【０１０５】
上記構成において、マスク１６１の位置での像が所望の倍率で拡大又は縮小されて適切に被加工物１０の表面上に結像されるようにヘッド部１３２の位置が調整されて三脚１３５で固定される。より具体的には、ヘッド部１３２の位置は、マスク１６１及びレンズ１７２間の距離Ｘ１とレンズ１７２の焦点距離とによって決まるレンズ１７２からのレンズ１７２の像面までの距離が、被加工物１０の表面とレンズ１７２との間の距離Ｘ２になるように決定されている。
【０１０６】
上記構成のレーザ加工装置３によるレーザ加工方法では、レーザ装置２２から出力されたレーザ光Ｌが拡大光学系１６２によって拡大された後にマスク１６１に入力される。そして、レーザ光Ｌの空間パターンが変調された後に縮小光学系１６３で縮小されてから本体側導光部１４２によって光導波路１４１に入射される。続いて、レーザ光Ｌは、光導波路１４１によってヘッド部１３２側に導波される。光導波路１４１から出力されたレーザ光Ｌは、集光光学系１７０によって集光された後に通光部３２を通って被加工物１０に照射される。この加工方法において、加工開始前での操作者の操作（被加工物１０の指定など）及びそれに伴う制御部４４の動作はレーザ加工装置１の場合と同様である。
【０１０７】
レーザ加工装置３では、マスク１６１によって所望の空間パターンをレーザ光Ｌに重畳できるので、被加工物１０に所望の形状（意匠加工）用のレーザ加工を施すことができる。従って、例えば、被加工物１０としての石材として墓石などの加工に好適に利用できる。また、連結部１３３が屈曲できるので、ヘッド部１３２を本体部１３１に対して連結部１３３の可動範囲内で動かすことが可能である。その結果として、例えば、本体部１３１よりも高い位置にレーザ加工を施すことができる。
【０１０８】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、レーザ装置２２は、１つのＬＤとしたが、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すように、２次元的にアレイ状に複数のＬＤ２００を配置してもよい。図１３（ａ）は、レーザ加工装置４の側方からみた場合の構成を示す模式図である。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）の矢印Ｂ方向からみた場合の構成を示す模式図である。なお、レンズや制御パネルなどは省略している。
【０１０９】
上記のように、２次元アレイ状に設けたＬＤ等を利用することによって、広い領域を一度に加工することが可能である。なお、図１３では、２次元的に配列した複数のＬＤの例を示したが、例えば、底壁部３１に垂直な方向に１次元的に重ねた場合や、底壁面に平行に１次元アレイ状に配列することも可能である。また、レーザ装置２２は、ＬＤに限定されない。
【０１１０】
更にまた、第１の実施形態のレーザ加工装置を利用したレーザ加工の方法では、被加工物１０の指定を操作者の制御パネル４０の操作による手動で実施したが、レーザ加工装置１の説明で述べたように、モニタ手段１００を利用して、モニタ手段１００で撮像した画像情報に基づいて自動的に実施してもよい。
【０１１１】
更に、シールド形成手段１２０は、通光部３２内であって透光部材３３よりも外側においてガス流を形成するようにしているが、レーザ加工装置１では平面鏡（レーザ加工装置２では集光光学系１５３、レーザ加工装置ではガラス窓１７３）と、通光部３２の出力端３２ｂ（図４参照）の間にレーザ光Ｌと交差するガス流が形成されていればよい。このような場合でも、通光部３２に導く光学部品上に粉塵が付着しないため、レーザ光Ｌの強度を確保することが可能である。
【０１１２】
また、通光部３２は、透光部材３３が設けられた開口部３４としたが、透光部材３３は設けられていなくてもよい。また、通光部３２が透光部材３３から構成されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明に係るレーザ加工装置の一実施形態のブロック構成図である。
【図２】図１に示したレーザ加工装置の構成を示す模式図である。
【図３】反射部の構成を示す模式図である。
【図４】通光部の断面図である。
【図５】車輪の回転状態を示す図である。
【図６】本発明に係るレーザ加工装置の他の実施形態を示す模式図である。
【図７】図６に示したレーザ加工装置の構成を示す模式図である。
【図８】図７に示したレーザ加工装置のブロック構成図である
【図９】図７に示したレーザ加工装置で利用される光学系の模式図である。
【図１０】本発明に係るレーザ加工装置の更に他の実施形態の構成を示す模式図である。
【図１１】図１０に示したレーザ加工装置のブロック構成図である。
【図１２】図１０に示したレーザ加工装置で利用される光学系の模式図である。
【図１３】本発明に係るレーザ加工装置の更に他の実施形態の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１１４】
１，２，３，４…レーザ加工装置、１０…被加工物、１１…被加工部位、２２…レーザ装置、３０…筐体、３１…底壁部(壁部)、３２…通光部、３２ａ…内壁、３３…透光部材、３４…開口部、４０…制御パネル（制御手段）、４２…記憶部、４３…制御部、４５…変調器制御部（制御手段）、６０…筐体搬送手段、８２…シャッタ、９０…導光手段、９２…反射部、９５…角度変更部、１００…モニタ手段、１１０…粉塵吸引手段、１１１…吸引器、１２０…シールド形成手段、１２１…ガス供給部、１２２ａ…ガス供給口、１２２…ガス供給路、１２３ａ…ガス吸入口、１２３…ガス排出路、１２４…ガス排出部、１３０…筐体、１３１…本体部、１３２…ヘッド部、１３３…連結部、１４０…導光手段、１４１…光導波路、１４２…本体側導光部、１４５…ヘッド側導光部、１５２…光変調器（パターン変更手段）、１６１…マスク（空間フィルタ）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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