(57)【要約】【課題】レーザ加工時の基台の損傷を抑制すると共にその修繕が容易なレーザ加工用基台及びその製造方法を提供する。【解決手段】本レーザ加工用基台１は、難燃材からなり、ワークを支持するための複数の凸部５が上端側に突設された支持体２を備え、凸部５を含む支持体２の表面には難燃性材料からなる被覆層６が形成されていることを特徴とする。本レーザ加工用基台１は、難燃性材料を用いて凸部及び支持体を被覆する被覆層を形成することができ、ワークの裁断時の加熱や漏れ出るレーザ光による損傷を低減することができる。製作時と同一種類の耐熱・難燃性材料を用いて凸部及び支持体を覆う被覆層を再形成することができるため、レーザ加工用基台のメンテナンスを大幅に簡単にすることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを上側に載置してレーザ加工するためのレーザ加工用基台であって、
難燃材からなり、前記ワークを支持するための複数の凸部が上端側に突設された支持体を備え、
前記凸部を含む前記支持体の表面には難燃性材料からなる被覆層が形成されていることを特徴とするレーザ加工用基台。
【請求項２】
前記支持体は複数の板状体が立設して形成されており、前記凸部は前記板状体の上端面に形成されている請求項１記載のレーザ加工用基台。
【請求項３】
前記支持体は前記板状体が格子状に組み合わされている請求項２記載のレーザ加工用基台。
【請求項４】
前記難燃性材料は、結合剤を含有する請求項１乃至３のいずれかに記載のレーザ加工用基台。
【請求項５】
前記難燃材は、ケイ酸マグネシウム及びガラス繊維を含有する請求項１乃至４のいずれかに記載のレーザ加工用基台。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載のレーザ加工用基台の製造方法であって、
前記被覆層となる難燃性材料の水分散液を前記支持体に付着させ、又は前記被覆層となる難燃性材料の水分散液に前記支持体を含浸することにより前記被覆層を形成することを特徴とするレーザ加工用基台の製造方法。
【請求項７】
前記凸部が設けられた複数の板状体を格子状に組み合わせて前記支持体を形成し、前記板状体の継ぎ目を前記被覆層により接合する請求項６記載のレーザ加工用基台の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素繊維織布等のワークを載置してレーザにより裁断するためのレーザ加工用基台及びその製造方法に関する。更に詳しくは、レーザ加工時の基台の損傷を抑制すると共にその修繕が容易なレーザ加工用基台及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋼板、セラミックス板等のワークをレーザにより裁断、穴開け加工等する場合、ワークを支持すると共にレーザを照射させて生じた熱がワークを載せた基台に伝熱しないように、基台上に多数のピン等の突起を設け、その突起上にワークを載置した状態で加工が行われている。そのようなレーザ加工用基台においては、ワークを支持するピンの耐熱性や耐摩耗性を高めるため、ピンの先端部を耐熱性に優れた炭素質材料等で形成した支持部材を用いることが知られている（例えば、特許文献２を参照。）。この支持部材は、蒸着形成された熱分解炭素及び炭化ケイ素、焼成により形成されたガラス状炭素、焼結した窒化ホウ素等の被覆により保護されている。
また、ワークを支持すると共に、加工により切り離された部品を維持するため、適宜の間隔を設けて多数の突起を形成したレーザ加工用パレットが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。このレーザ加工用パレットは、枠体と枠体に適宜の間隔で配列された桟体によって構成されており、ワークを載置する側の桟体の表面に突起が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−０１５６８５号公報
【特許文献２】特開２００１−３１４９９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
炭素繊維糸を所定のパターンで製織した炭素繊維織布等のワークをレーザにより裁断する場合にも、特許文献１、２に記載されているような多数のピン（突起）を設けた基台にワークを載置して裁断が行われている。
しかし、ワークの裁断を多数回行うと、裁断時に漏れ出たレーザ光により基台が加熱されて焦げ目が付いたり、基台の一部が溶融したりして破損し、焦げや溶融物が裁断したワークに付着することが避けられなかった。このため、適宜、ピンや損傷した基台部品の補修、交換等を行う必要があり、ピンを含むレーザ加工用基台のメンテナンスに多大の時間とコストを要するという問題があった。
特に、裁断すべきワークの面積が大きくなると、多数のピンをレーザ加工用基台に立設固定する必要があるため、ピンの本数が多くなり、部品点数が膨大になる。また、ピンや基台を特別な形態にしたり特殊な被覆を設けたりすることは、補修の必要が生じたときに対応が困難である。このため、既存のコンベア上に載置することによって使用可能であり、容易に使用することができる部品及び材料を用いてピンや基台を組み立てることができると共に、それらの損傷部分を容易に補修することができるレーザ加工用基台が望まれていた。
【０００５】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、炭素繊維織布等のワークのレーザ加工時に支持部及び基台の損傷を抑制すると共に、組立・修繕が容易なレーザ加工用基台及びその製造方法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】
【０００６】
上記問題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ワークを上側に載置してレーザ加工するためのレーザ加工用基台であって、難燃材からなり、前記ワークを支持するための複数の凸部が上端側に突設された支持体を備え、前記凸部を含む前記支持体の表面には難燃性材料からなる被覆層が形成されていることを要旨とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記支持体は複数の板状体が立設して形成されており、前記凸部は前記板状体の上端面に形成されていることを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記支持体は前記板状体が格子状に組み合わされていることを要旨とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、前記難燃性材料は、結合剤を含有することを要旨とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、前記難燃材は、ケイ酸マグネシウム及びガラス繊維を含有することを要旨とする。
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載のレーザ加工用基台の製造方法であって、前記被覆層となる難燃性材料の水分散液を前記支持体に付着させ、又は前記被覆層となる難燃性材料の水分散液に前記支持体を含浸することにより前記被覆層を形成することを要旨とする。
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記凸部が設けられた複数の板状体を格子状に組み合わせて前記支持体を形成し、前記板状体の継ぎ目を前記被覆層により接合することを要旨とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のレーザ加工用基台によれば、難燃材からなり、前記ワークを支持するための複数の凸部が上端側に突設された支持体を備え、前記凸部を含む前記支持体の表面には難燃性材料からなる被覆層が形成されているため、１つの種類の耐熱・難燃性材料を用いて凸部及び支持体を被覆する被覆層を形成することができ、ワークの裁断時の加熱や漏れ出るレーザ光による損傷を低減することができる。製作時と同一種類の耐熱・難燃性材料を用いて凸部及び支持体を覆う被覆層を再形成することができるため、レーザ加工用基台のメンテナンスを大幅に簡単にすることができる。また、容易に使用可能な耐熱・難燃材を用いて支持体を形成することができ、支持体は既存のコンベア上に容易に載置可能で、組立容易な構造とすることができる。更に、その支持体の上端側に凸部が形成されるため、大きな面積のワークの加工用にも膨大な数のピンを立設固定する必要がなく、少ない部品数により対応することができる。以上のように、組立容易な支持体上に凸部が形成され、全体の表面が補修容易な被覆層によって覆われるため、裁断したワークへの焦げや溶融物の付着を抑制すると共に、メンテナンスの手間とコストを大幅に減らすことが可能になる。
【０００８】
前記支持体は複数の板状体が立設して形成されており、前記凸部は前記板状体の上端面に形成されている場合には、支持体を構成する板状体と一体に任意の数の凸部を形成し、凸部が形成された板状体全体に前記被覆層を形成することにより、容易に組立可能な支持体とすることができる。また、板状体及び凸部の高さを高くすることにより、凸部により支持するワークの下方に深い空間を形成することができ、支持体に及ぼすレーザ光の影響を抑制することができる。
前記支持体は前記板状体が格子状に組み合わされている場合には、板状体の組合せ形状及び加工が簡単であり、支持体の組立も容易にすることができる。
前記難燃性材料が結合剤を含有する場合には、耐熱性及び強度が高い被覆層を形成可能であり、被覆層及び支持体の焼損を防ぐことができる。
前記難燃材がケイ酸マグネシウム及びガラス繊維を含有する場合には、耐熱性及び強度が高い支持体を形成可能であり、支持体の焼損を防ぐことができる。
【０００９】
本レーザ加工用基台の製造方法によれば、前記被覆層となる難燃性材料の水分散液を前記支持体に付着させ、又は前記被覆層となる難燃性材料の水分散液に前記支持体を含浸することにより前記被覆層を形成するため、被覆層により前記凸部を含む支持体の表面を確実に覆うことができる。また、凸部や支持体の部分がレーザ光により損傷を受けたときにも、同様に難燃性材料の水分散液の付着等を行うことによって被覆層を再形成することができ、修理を容易にすることができる。
前記凸部が設けられた複数の板状体を格子状に組み合わせて前記支持体を形成し、前記板状体の継ぎ目を前記被覆層により接合する場合には、板状体を組み合わせた後の継ぎ目が被覆層を形成する難燃性材料によって接合されるため、別途の接合剤等を用いる必要がない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明について、本発明による典型的な実施形態の非限定的な例を挙げ、言及された複数の図面を参照しつつ以下の詳細な記述にて更に説明するが、同様の参照符号は図面のいくつかの図を通して同様の部品を示す。
【図１】実施形態に係るレーザ加工用基台を説明する斜視図である。
【図２】図１におけるレーザ加工用基台のＡ−Ａ断面図である。
【図３】実施形態に係るレーザ加工用基台を構成する第１の板状体の外観を説明する模式図である。
【図４】実施形態に係るレーザ加工用基台を構成する第２の板状体の外観を説明する模式図である。
【図５】実施形態に係るレーザ加工用基台にワークを載置した状態を説明する模式図である。
【図６】コンベア上にレーザ加工用基台を載置し、ワークの裁断を１０回繰り返した後のコンベア上面の画像である。
【図７】レーザ加工用基台無しでコンベア上にワークを載置し、ワークの裁断を１０回繰り返した後のコンベア上面の画像である。
【図８】レーザ加工用基台に焦げ目、切れ目が生じた状態を説明する模式図である。
【図９】図８に示すレーザ加工用基台に部分的な被覆層を再形成した状態を説明する模式図である。
【図１０】他の態様のレーザ加工用基台の外観を説明する正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
ここで示される事項は例示的なもの及び本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。
【００１２】
本実施形態に係るレーザ加工用基台（１）は、ワーク（９）を上側に載置してレーザ加工による裁断を行うために用いられる（図５を参照）。レーザ加工用基台（１）は、難燃材からなり、ワークを支持するための複数の凸部（５）が上端側に突設された支持体（２）を備え、凸部（５）を含む支持体（２）の表面には難燃性材料からなる被覆層（６）が形成されていることを特徴とする（図１、２を参照）。
レーザ加工用基台（１）上に載置して加工されるワークは、炭素繊維を用いた織布等を例示できるが、これに限られない。
【００１３】
凸部（５）を含む支持体（２）を構成する難燃材は、レーザ加工により容易に焼損することがない材質であれば良く、金属酸化物及び金属等の無機材を含有することを挙げることができる。無機材としては、ケイ酸化合物（例えば、ケイ酸マグネシウム、マイカ（雲母）、石膏等）、リン酸化合物、酸化アルミニウム（例えば、アルミナ等）、ジルコニア、鉄、ステンレス等を例示することができる。これらのうち、ケイ酸マグネシウムを好例として挙げることができる。また、ガラス繊維を含有させて、高強度にすることもできる。
難燃材の例として、ケイ酸マグネシウム及びガラス繊維を主成分（例えば合わせて８０％以上とすることができる。）として含有する難燃材を挙げることができる。
尚、難燃性が確保される限り、支持体（２）を構成する難燃材にはパルプやフェノール樹脂、エポキシ樹脂等の合成樹脂等が含まれていてもよい。例えば、ケイ酸マグネシウム及びガラス繊維と、パルプとを含有し、合成樹脂により硬化させた支持体（２）を挙げることができる。
【００１４】
支持体（２）は、上端側（ワークが載置される側）の縦横に凸部（５）を複数配設することができる形状であれば良く、例えば、図１に示すような四角形（正方形、菱形等を問わない）の格子、かごめ格子（板状体又は棒状体を３方向に組み合わせた格子）、ハニカム状の格子、平板状等を挙げることができる。支持体（２）の下端側は、既存のコンベア上に容易に載置できる形状とすることができる。
格子状の支持体（２）は、一体成形してもよいし、板状体や棒状体を組み立てて形成してもよい。四角形格子やかごめ格子等の格子状の支持体（２）は、板状体及び棒状体の少なくとも一方を組み合わせることで作成可能であるため、支持体（２）全体を一度に成形する必要がなく、レーザに晒される表面が少ない点で好ましい。
支持体（２）は、複数の板状体（３、４）が立設して形成されており、凸部（５）を板状体（３、４）の上端面に形成するようにすることができる（図２〜５参照）。
【００１５】
凸部（５）は、ワーク（９）を先端で支えるための突起であり、任意の形状とすることができる。凸部（５）の先端形状も特に限られず、四角柱形状等の角柱、円柱形状、角錐、円錐等を例示することができる。また、先端部分を面取り又は丸めにより非鋭利にすることが好ましい。
また、凸部（５）の突出長は、凸部（５）がワーク（９）の重みで破損しない強度を備え、且つレーザにより支持体（２）が過熱しにくい距離となるように適宜設定することができる。
支持体（２）に設けられる凸部（５）の数及び位置は特に限定されない。図１に示すように、格子状の各交点に凸部（５）が設けられてもよいし、格子状の交点（２２）ではない位置に凸部（５）が設けられてもよい（図１０参照）。
【００１６】
凸部（５）を含む支持体（２）の表面には、難燃性材料からなる被覆層（６）が形成される。被覆層（６）を構成する難燃性材料は結合剤を含有することができる。更に充填材を含有することができる。前記結合剤は、例えばケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム及びケイ酸リチウム等のアルカリ金属ケイ酸塩系、リン酸塩系並びにシリカゾル系の結合剤を挙げることができる。前記充填材は、例えば非晶質シリカ、マイカ等のケイ酸化合物を挙げることができる。難燃性材料の好例として、アルカリ金属ケイ酸塩系結合剤と充填材とを含んだものとすることができる。
被覆層（６）は、無機材料と、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等の合成樹脂とを混合物により形成されてもよい。被覆層（６）は、１ｍｍ以上の厚さに形成されることが好ましい。また、合成樹脂は、後の被覆層（６）の補修を容易にするため、水や有機溶媒に難燃性材料を分散させた分散液であることが好ましい。この好例として取り扱いが容易である難燃性材料の水分散液を挙げることができる。
【００１７】
上記のようなレーザ加工用基台（１）の製造方法として、被覆層（６）となる難燃性材料の分散液（特に水分散液）を支持体（２）に付着させ、又は被覆層（６）となる難燃性材料の分散液（特に水分散液）に支持体（２）を含浸することにより、被覆層（６）を形成するようにすることができる。難燃性材料の分散液は、ディッピング、スプレーによる吹き付け等によって、難燃材である支持体（２）に含浸されることが好ましい。
また、凸部（５）が設けられた複数の板状体（３、４）を格子状に組み合わせて支持体（２）を形成する場合、板状体（３、４）の継ぎ目を被覆層（６）により接合するようにすることができる。
レーザ加工用基台（１）を用いてワークの裁断を多数回行うと、裁断時に漏れ出たレーザ光により支持体（２）が加熱されて焦げ目が付いたり、支持体（２）の一部が溶融したりして破損する場合がある。その場合には、同じ難燃性材料を用いて当該部分の被覆層（６）を再形成することが可能である。再形成の方法は、前記製造方法と同様に難燃性材料の分散液を破損箇所に塗布等により付着させてもよいし、難燃性材料の分散液に破損箇所を含浸させてもよい。
【００１８】
（実施例）
以下、図面を用いて実施例により本発明を具体的に説明する。図１は、本実施例のレーザ加工用基台１の斜視図であり、図２はそのＡ−Ａ断面図である。レーザ加工用基台１は、板状体３、４を四角形格子形状に組み合わせた支持体２を備える。また、支持体２の上端側の格子の交点には凸部５が突設されている。本レーザ加工用基台１は、以下の工程を経て作製した。
支持体２は、図３、４に示すように、２種類の板状体３、４を用いて、格子の交点に位置する場所に切り込み３１、４１を設け、切り込み３１、４１同士を嵌め合わせて組み立てることができる。板状体３、４は、打ち抜き成形等によって切り込み３１、４１や凸部５を一度に形成することができる。本例においては、格子の交点となる位置に凸部５が形成されているが、凸部５の数や位置はこれに限られない。
【００１９】
図３に示した第１の板状体３は、支持体２の上端側に当たる一方の長辺に凸部５を設け、他方の長辺に切り欠き３１を設けた。図４に示した第２の板状体４は、一方の長辺に切り欠き３１と噛み合わせるための切り欠き４１を設けた。板状体３、４は、無機材であるケイ酸マグネシウムと、パルプ、ガラス繊維とを含有し、合成樹脂バインダにより平板状に成型されている難燃材（品番；ＧＸ３０ＮＡ、タイガレックス株式会社製）である。板状体３、４の厚さは約３ｍｍ、切り欠き３１、４１及び凸部５の間隔は約３０ｍｍ、凸部５の長さは約５ｍｍとした。また、凸部５の先端の対向する２辺に丸めが形成されている。
【００２０】
第１の板状体３の切り欠き３１と、第２の板状体４の切り欠き４１とを噛み合わせることにより、四角形格子となるように支持体２を組み立てた。
次に、支持体２の表面に被覆層６を形成する。被覆層６の形成方法は、例えば、無機材料を無機溶剤（水等）に分散させた分散液として支持体２に付着又は含浸させ、その後無機溶剤を蒸発させることにより形成することができる。また、無機材料と、フェノール樹脂等の合成樹脂とを混合したものを、支持体２に付着又は含浸させ、その後合成樹脂を硬化させることにより、被覆層６を形成してもよい。
被覆層６は、支持体２の板状体３、４を組み合わせたときの継ぎ目を接合する接着剤として用いることができる。即ち、支持体２を構成する板状体３と４との付き合わせ箇所、嵌め合わせ箇所に生じる継ぎ目を、被覆層６により接合することができる。
本例においては、無機材料である非晶質シリカとマイカを水に分散させた水分散液である水性無機接着剤（品番；ＦＪ５２３、タイガレックス株式会社製）に支持体２を含浸後、乾燥させることにより難燃性材料からなる被覆層６を形成した。切り欠き３１、４１の継ぎ目は被覆層６により接合される。
以上により、レーザ加工用基台１が形成された。
【００２１】
作製したレーザ加工用基台１を用いて、ワークの裁断を繰り返し行い、レーザ加工用基台１の破損の程度を調べた。
作製したレーザ加工用基台１をコンベア（アルミニウム製）上に設置し、図５に示すように、レーザ加工用基台１の上にワーク９として炭素繊維布（厚さ約３ｍｍ）を載置した。そして、出力が８００Ｗのレーザにより炭素繊維布を直線方向に裁断する工程を１０回繰り返した。実施後のコンベアの上面を撮影した画像を図６に示す。
また、比較例として、レーザ加工用基台を載置しないで、コンベア上に炭素繊維布をレ載置し、同じ条件で裁断を１０回繰り返した後のコンベアの上面を撮影した画像を図７に示す。
図６に示すようにレーザ加工用基台１上で炭素繊維布を裁断した場合は、コンベアの上面に焦げ目は見られない。一方、レーザ加工用基台なしで裁断した場合は、図７に示すように、コンベア上の裁断を行った位置に焦げ目が生じた。
【００２２】
また、レーザ加工用基台１に炭素繊維布を載置し、上記と同じ条件で裁断を１０回繰り返したところ、炭素繊維布に被覆層６や支持体２由来の付着物は見られなかった。一方、レーザ加工用基台１’の一部に破損（焦げ目７１、切り込み７２）が生じているのが発見された（図８を参照。）。このようなレーザ加工用基台１’の破損箇所に、被覆層６の形成に用いた水分散液を塗布後乾燥させることにより、部分的に被覆層８を再形成した（図９を参照。）。即ち、焦げ目７１を被覆層８で覆うとともに、切り込み７２に水分散液が充填されることにより、切り込み７２を被覆層８とした。
その後、再度同じ条件で裁断を１０回繰り返したが、炭素繊維布に被覆層６、８や支持体２由来の付着物は見られず、被覆層の修復により十分に再利用できることが分かった。
【００２３】
本発明は上記で詳述した実施形態に限定されず、本発明の請求項に示した範囲で様々な変形又は変更が可能である。前記実施例は、四角形格子のレーザ加工用基台１であるが、これに限られずかごめ格子のレーザ加工用基台としてもよい。また、凸部５の位置は格子の交点に限られず、図１０に例示するレーザ加工用基台１’のように交点２２と交点２２との間であってもよいし、交点及び交点と交点との間であってもよい。
【符号の説明】
【００２４】
１；レーザ加工用基台、２；支持体、３、４；板状体、３１、４１；切り欠き、５；凸部、６；被覆層。
【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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