JP2000288763A - レーザ加工装置、レーザ加工方法、レーザ加工品製造方法、ワーク冷却装置およびワーク冷却方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ワークとレーザ光照射装置の距離が変化して
も照射強度が変わることのないレーザ加工装置及び加工
方法、加工品の製造方法及びワーク内に大きな温度勾配
の生じないワーク冷却装置及び冷却方法を提供する。 【解決手段】 レーザ加工装置の有するレーザ光照射装
置は、略平行レーザ光Ｂ１、Ｂ２を発する。ワークＷは
搬送装置により搬送され、ワークＷ上のレーザ光照射部
分Ｃ１〜Ｃ４は、ワークＷが搬送装置によって搬送され
ることによってワークＷ上を移動する。また、ワークは
加工過程終了後にワークの加工温度未満の温度に徐冷す
る徐冷手段を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光を照射し
てワークを加工するレーザ加工装置及びレーザ加工方
法、レーザ加工品製造方法に関する。また、加熱された
ワークを冷却するワーク冷却装置、ワーク冷却方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ワークをレーザ光によって加
工する技術がある。例えば、２のガラス片（ワーク片）
を融着によって貼り合わせて二重ガラスを製造するよう
な技術である。このようなレーザ加工は、例えば、図13
に示すようなレーザ加工機D100によってなされる。レー
ザ加工機D100は、光源たるレーザ発振器121、レーザ光
を発する加工ヘッド126 および レーザ発振器121から
のレーザ光を加工ヘッド126に導く案内筒122、124等か
ら構成されている。

【０００３】レーザ加工機D100には、基台101上にＸ方
向に移動可能にテーブル102（作業テーブル）が設けら
れている。このテーブル102を挟んで門型の枠体103が立
設されている。枠体103の上辺にはＹ方向に移動可能に
摺動体104が設けられている。摺動体104にはＺ方向に昇
降可能な昇降体105が設けられている。昇降体105の下端
部には旋回体106が垂直軸回りに旋回可能に設けられて
いる。旋回体106には旋回体106に対して角度変更可能に
加工ヘッド126が設けられている。テーブル102に固定さ
れたワークW100(ガラス片)のレーザ加工は、テーブル10
2に対して加工ヘッド126を、３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）
方向移動、旋回、角度変更させながら行う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなレ
ーザ加工機D100による加工では、テーブル102上にワー
クW100を設置して、その後、加工ヘッド126を移動させ
ながらワークW100にレーザ光を照射してレーザ加工を行
い、レーザ加工が完了してからワークW100をテーブル10
2から取り外すという手順を踏んでいた。このように、
一のワークを加工するのに多くの工程を必要とするの
で、連続的にワークの加工をすることが困難であった。

【０００５】一方、搬送装置に多数のワークを設置し
て、ワークを搬送させながら、加工ヘッドをワークに追
従するように駆動しつつ、順次、ワークの融着を行う装
置も考えられる。しかし、搬送されるワークに加工ヘッ
ドを追従させ、しかも、加工箇所に沿ってレーザ光をワ
ークに照射しようとすると、高精度の制御が必要とな
る。

【０００６】また、従来より、ワークのレーザ加工時
に、ワーク内に生ずる大きな温度勾配を原因として、ワ
ークに割れやクラックが発生することが問題となってい
た。

【０００７】さらに、レーザ加工された直後のワークは
高温であるため、これを冷却する必要があるが、冷風な
どで急激に冷却するとワーク内部に大きな温度勾配が生
じて割れやクラックが発生するし、割れやクラックの発
生を怖れて冷却速度を遅くすると、加工品の製造工程を
長時間化させてしまう。

【０００８】さらに、内部に真空空間を有する加工品を
製造するには、２のワーク片を融着して内部空間を形成
し、その後にその内部空間を真空引きしていたが、製造
工程が多くなり、加工品一つ当たりの製造時間を短くす
ることもできない。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本願発明のレーザ加工装置は、略平行レーザ光を発
するレーザ光照射装置と、ワークを搬送する搬送装置と
を備え、該レーザ光照射装置が発する略平行レーザ光の
該ワーク上のレーザ光照射部分が、該ワークが該搬送装
置によって搬送されることによって該ワーク上を移動す
るように構成されている（請求項１）。また、本願発明
のレーザ加工方法は、ワークを搬送装置に設置し、レー
ザ光照射装置が発する略平行レーザ光によって該ワーク
上にレーザ光照射部分を生ぜしめ、該ワークが該搬送装
置によって搬送されることによって該レーザ光照射部分
が該ワーク上を移動するようにしている（請求項７）。

【００１０】かかる装置、方法によれば、加工ヘッドを
ワークの加工中に大きく移動させることなく、ワーク上
でレーザ光照射部分が移動する。照射されるレーザ光は
略平行レーザ光であるため、ワークとレーザ光照射装置
との距離の変化に対して、照射強度が変わることもな
い。

【００１１】上記装置、方法において、該レーザ光照射
部分が該ワーク上を該ワークのレーザ加工すべき箇所に
沿って移動するようにするのが望ましい（請求項２、請
求項８）。

【００１２】また、上記装置、方法において、該搬送装
置によって搬送される該ワークの搬送軌跡を挟んで、レ
ーザ光照射装置の二の加工ヘッドを配し、該二の加工ヘ
ッドから搬送装置によって搬送される該ワークに向けて
略平行レーザ光を照射するようにすることもできる（請
求項３、請求項９）。

【００１３】また、上記装置において、光分岐手段を備
え、該レーザ光照射装置の一の光源からのレーザ光が該
光分岐手段によって分岐され、分岐された各レーザ光を
各加工ヘッドに導くように構成することもできる（請求
項４）。

【００１４】また、上記装置、方法において、該二の加
工ヘッドから照射される略平行レーザ光の進行方向を、
互いに逆向きでかつ平行としてもよい（請求項５、請求
項１０）。この場合、さらに、該二の加工ヘッドから照
射される略平行レーザ光の進行方向が、該ワークの搬送
方向に対して略４５度をなすようにしてもよい（請求項
６、請求項１１）。

【００１５】また、上記課題を解決するために、本願発
明のレーザ加工装置は、ワーク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、該ワークの加工すべき
箇所を該ワークの加工温度未満の温度に加熱する予熱手
段と、該予熱手段によって加熱された該ワークの全体を
保温する保温手段と、該保温手段による保温中に、該ワ
ークの該箇所にレーザ光を照射して、該ワークの加工温
度以上の温度に加熱して加工する主加工手段と、該主加
工手段によって加工された該ワークを、該ワークの加工
温度未満の温度に冷却する徐冷手段と、を具備する（請
求項１２）。また、本願発明のレーザ加工方法は、ワー
クにレーザ光を照射して加工するレーザ加工方法であっ
て、該ワークの加工すべき箇所を該ワークの加工温度未
満の温度に加熱する予熱過程と、該予熱過程の後に、該
ワークの全体を保温する保温過程と、該保温過程の実行
中に、該ワークの該箇所にレーザ光を照射して、該ワー
クの加工温度以上の温度に加熱して加工する主加工過程
と、該主加工過程の後に、該ワークを、該ワークの加工
温度未満の温度に冷却する徐冷過程と、を具備する（請
求項１３）。

【００１６】かかる装置、方法によれば、予熱後にワー
クが冷えてしまうような事態を防止できる。よって、主
加工時にレーザ光が照射されても、ワーク内に大きな温
度勾配は生じない。

【００１７】また、上記課題を解決するために、本願発
明のレーザ加工装置は、ワーク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、該ワークの加工すべき
箇所を該ワークの加工温度未満の温度に加熱する予熱手
段と、該予熱手段によって加熱された直後に、該予熱手
段によって加熱された状態の該ワークの該箇所にレーザ
光を照射して、該ワークの加工温度以上の温度に加熱し
て加工する主加工手段と、該主加工手段によって加工さ
れた該ワークを、該ワークの加工温度未満の温度に冷却
する徐冷手段と、を具備する（請求項１４）。また、本
願発明のレーザ加工方法は、ワークにレーザ光を照射し
て加工するレーザ加工方法であって、該ワークの加工す
べき箇所を該ワークの加工温度未満の温度に加熱する予
熱過程と、該予熱過程の直後に、該ワークの該箇所にレ
ーザ光を照射して、該ワークの加工温度以上の温度に加
熱して加工する主加工過程と、該主加工過程の後に、該
ワークを、該ワークの加工温度未満の温度に冷却する徐
冷過程と、を具備する（請求項１５）。

【００１８】かかる装置、方法によれば、予熱後、ワー
クが冷えてしまう前に主加工が開始される。よって、主
加工時にレーザ光が照射されても、ワーク内に大きな温
度勾配は生じない。

【００１９】また、上記課題を解決するために、本願発
明のレーザ加工装置は、ワーク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、該ワークの加工すべき
箇所を該ワークの加工温度未満の温度に加熱する加熱炉
と、該加熱炉によって加熱された該ワークの該箇所にレ
ーザ光を照射して、該ワークの加工温度以上の温度に加
熱して加工する主加工手段と、該主加工手段によって加
工された該ワークを、該ワークの加工温度未満の温度に
冷却する徐冷手段とを具備し、該ワークを供給するため
の供給口が該加熱炉の側部または底部に形成されている
（請求項１６）。

【００２０】加熱炉内では高温の空気ほど、加熱炉内の
上部に存在する。よって、かかる装置によれば、最も高
温の空気、すなわち加熱炉内の上部に存在する空気が供
給口から外部に流れ出ることを防止できる。

【００２１】また、上記課題を解決するために、本願発
明のワーク冷却装置は、加熱されたワークを冷却するワ
ーク冷却装置であって、該ワークの表面温度を検出する
温度センサと、該ワークの周囲に気体を送り込む送風装
置と、該気体の温度を、該温度センサによって検出され
た該ワーク表面温度に基づいて、該ワーク表面温度より
も低い所定温度に制御する制御装置とを備えている（請
求項１７）。また、本願発明のワーク冷却方法は、加熱
されたワークを冷却するワーク冷却方法であって、該ワ
ークの表面温度を検出し、検出された該ワーク表面温度
に基づいて、該ワーク表面温度よりも低い所定温度に制
御された気体を、該ワークの周囲に送り込む（請求項１
８）。

【００２２】かかる装置、方法によれば、ワーク表面温
度を監視しながら、ワークを冷却することができる。よ
って、ワーク内に大きな温度勾配が生じない範囲で、な
るべく速くワークを冷却させることができる。

【００２３】また、上記課題を解決するために、本願発
明のレーザ加工装置は、二のワーク片の接触又は近接す
る箇所にレーザ光を照射して該箇所を融着するレーザ加
工装置であって、該二のワーク片を収容しうる真空チャ
ンバと、該真空チャンバ内に収容された該ワーク片の該
箇所にレーザ光を照射して、該ワークの融着温度以上の
温度に加熱して融着する融着手段とを備えている（請求
項１９）。また、本願発明のレーザ加工方法は、二のワ
ーク片の接触又は近接する箇所にレーザ光を照射して該
箇所を融着するレーザ加工方法であって、該二のワーク
片の間に空間が生ずるようにして、該二のワーク片を真
空チャンバ内に配置し、該ワーク片の該箇所にレーザ光
を照射して、該ワークの融着温度以上の温度に加熱して
融着して、該空間を密封するようにしている（請求項２
０）。また、本願発明のレーザ加工品製造方法は、二の
ワーク片の接触又は近接する箇所にレーザ光を照射して
該箇所を融着してレーザ加工品を製造する、レーザ加工
品製造方法であって、 該二のワーク片の間に空間が生
ずるようにして、該二のワーク片を真空チャンバ内に配
置し、該ワーク片の該箇所にレーザ光を照射して、該ワ
ークの融着温度以上の温度に加熱して融着して、該空間
を密封するようにしている（請求項２１）。

【００２４】かかる装置、方法、製造方法によれば、真
空チャンバ内の真空環境中で、二のワーク片を融着でき
る。よって、二のワーク片によって密封された内部空間
を形成すれば、その内部空間は真空空間となる。

【００２５】

【発明の実施の形態】この出願発明の実施形態を図面を
参照しながら説明する。

【００２６】図１は、ワークＷにレーザ加工を施すため
のレーザ加工装置Ｄの概要を示す図である。

【００２７】この種のレーザ加工装置によってなされる
レーザ加工としては、ワークの一部分にレーザ光を照射
してその部分を溶融して変形させる加工や、二のワーク
片の接触箇所や近接箇所にレーザ光を照射してその部分
を融着する加工などがある。加工の種類によってレーザ
光照射部分の加工温度は異なる。例えば、融着加工の場
合は、ワークの融着温度が加工温度となる。レーザ加工
が施されるワークとしては、例えば、ガラス、セラミッ
ク、金属などがある。

【００２８】ここで、ワークＷとして、若干の隙間を介
して重ね合わされた２枚のガラス板が提供された場合を
想定し、２枚のガラス板の端面にレーザ光を照射して２
枚のガラス板を融着して二重ガラスを製造するときの、
このレーザ加工装置Ｄの作用を説明する。

【００２９】レーザ加工装置Ｄは主として、予熱装置
１、主加工手段たる融着装置２、搬送装置５、徐冷装置
６などで構成されている。

【００３０】搬送装置５はその上にワークＷを載置し、
そのワークＷが予熱装置１、融着装置２、徐冷装置６を
順に通過するように、ワークＷを矢印A1方向に移動させ
る。

【００３１】予熱装置１は、ワークＷの融着されるべき
箇所を所定の予熱温度（融着温度未満の温度）に加熱す
る装置である。そのためには、ワークＷ全体を加熱する
ようにしてもよいし、ワークＷの融着されるべき箇所の
みを加熱するようにしてもよい。ワークＷ全体を加熱す
るには、例えば、予熱装置１を加熱炉で構成すればよ
い。また、ワークＷの融着されるべき箇所のみを加熱す
るには、例えば、その箇所にのみレーザ光を照射しても
よい。

【００３２】主加工手段たる融着装置２は、レーザ光照
射装置で構成されている。すなわち、レーザ光をワーク
Ｗの融着加工すべき箇所に照射して、その箇所の温度を
加工温度（融着温度）以上に上昇させて融着を施す装置
である。

【００３３】徐冷装置６は、ワークＷの融着された箇所
を、融着温度から所定の温度（融着温度未満の温度）に
まで徐冷する装置である。そのためには、ワークＷ全体
を徐冷するようにしてもよいし、ワークＷの融着された
箇所のみを徐冷するようにしてもよい。徐冷の方法とし
て、炉冷やワークの最高温度より低い温度で加熱しなが
ら冷却するものがある。ワークＷ全体を徐冷するには、
例えば、徐冷装置６を加熱炉で構成すればよい。また、
ワークＷの融着された箇所のみを徐冷するには、例え
ば、その箇所にのみレーザ光を照射してもよい。

【００３４】なお、例えば、予熱装置１と徐冷装置６と
を独立した二の加熱炉で構成するのではなく、例えば、
一の加熱炉を使って予熱と徐冷を行うようにしてもよ
い。要は、融着前の加熱（予熱）と、融着後の冷却（徐
冷）の双方を実行できるような装置であればよいのであ
る。

【００３５】ワークＷを融着して二重ガラスを製造する
工程を説明すると、まず、ワークＷは搬送装置５に載置
され、この搬送装置５の駆動によって予熱装置１を通過
する。予熱装置１は加熱器を有しており、予熱装置を通
過すると、ワークＷの全体が摂氏５００度にまで加熱さ
れる。よって、ワークＷ（ガラス板）の端面も摂氏５０
０度になる。

【００３６】次に、ワークＷは搬送装置５に載置された
まま、融着装置２に到達する。ここでワークＷは、その
端面にレーザ光を照射される。レーザ光はワークＷの周
縁を一周するようにして照射され、これによりワークＷ
周縁の全周囲が融着され、内部に隙間空間が形成された
二重ガラスが製造される。レーザ光が照射される前に、
すでにワークＷは摂氏５００度にまで加熱されているの
で、レーザ光を照射されて融着箇所がそれ以上の温度に
なったとしても、レーザ光照射中にワークＷに割れやク
ラックが生ずることもない。

【００３７】次に、融着されたワークＷは搬送装置５に
載置されたまま、徐冷装置６を通過する。徐冷装置６は
加熱器を有しており、徐冷装置６を通過中にワークＷは
全体が徐冷されている。このように徐冷するのは、ワー
クＷの特に融着された箇所を急激に冷却させないように
するためである。すなわち、融着直後のワークＷを急激
に冷却させると、その内部に大きな温度勾配が生じてし
まい、割れやクラック発生の原因となるからである。こ
のようにして、ワークＷに割れやクラックを発生させる
ことなく、融着加工の全工程が完了する。

【００３８】次に、図２、３によって、融着装置２を詳
細に説明する。図２は融着装置２の斜観図であり、図３
はその縦断面図である。

【００３９】まず、図２を参照すると、融着装置２は、
レーザ発振器21、光径変換装置23、分光装置25、加工ヘ
ッド26、27を備えている。レーザ発振器21で発生したレ
ーザ光は、略平行光である。このレーザ光が案内筒22を
介して光径変換装置23に送られ、その径を所定の径に変
換される。径を変換する手段は、例えば、コリメータレ
ンズ等のレンズ、凸面鏡、凹面鏡、アパーチャ または
それらの組み合わせによって構成することができる。
径を変換された後のレーザ光も略平行光である。そし
て、径の変換されたレーザ光は、案内筒24を介して光分
岐手段たる分光装置25に送られ、ここで２の平行レーザ
光に分岐される。そして分岐した各レーザ光（略平行レ
ーザ光）は、各加工ヘッド26、27に導かれ、加工ヘッド
26、27から矢印B1、B2の方向に発せられる。加工ヘッド
26と加工ヘッド27の間には、搬送装置５が設置されてい
る。搬送装置５には冶具Ｔが載置されており、その上に
ワークＷが固定されている。搬送装置５によってワーク
Ｗが加工ヘッド26と加工ヘッド27の間を通過するとき
に、ワークＷの端面にレーザ光が照射されて融着が施さ
れる。図中の矢印A1は、ワークＷの搬送方向を示す。

【００４０】図３からも理解されるように、ここでは、
ハーフミラー31によってレーザ光が２に分岐され、ミラ
ー35、36、37によって、分岐したレーザ光がそれぞれの
加工ヘッド26、27に導かれている。２の加工ヘッド26、
27は、ワークＷの搬送軌跡を挟むようにして、搬送装置
５の両サイドに配置されている。

【００４１】なお、光を分岐するには、ハーフミラー31
以外にも、例えば図４のような三角柱状に組み合わされ
たミラー32を用いても良い。図４（ａ）は三角柱状ミラ
ー32の斜観図、図４（ｂ）は三角柱状ミラー32によって
レーザ光が２に分岐される状態を示す。

【００４２】図５は、融着装置２の平面図である。この
図では搬送装置５は省略されており、搬送装置５上のワ
ークＷのみが表れている。図中の矢印A1は、ワークＷの
搬送方向を、矢印B1、B2は加工ヘッド26、27から発せら
れたレーザ光の進行方向を示す。この図からわかるよう
に、加工ヘッド26、27から発せられる２のレーザ光は、
互いに逆向きの方向に進行し、かつ、互いに平行であ
る。そして、２のレーザ光の進行方向は、搬送装置５に
よるワークＷの搬送方向と約４５度をなしている。

【００４３】図６は、ワークＷの搬送に従い、レーザ光
がどのようにワークＷに照射されるかを示すための図で
ある。図中の矢印A1は、ワークＷの搬送方向を、矢印B
1、B2は加工ヘッド26、27から発せられたレーザ光の進
行方向を示す。まず、ワークＷが搬送装置５によって予
熱装置から搬送されて、P1の位置にまで来ると、加工ヘ
ッド26からのレーザ光が、ワークＷの前端面C1に照射さ
れる。ワークＷが搬送されるに従い、ワークＷ上の照射
部分は、前端面を左に移動する（P2参照）。ワークＷが
P3の位置に来た時点で、前端面C1の融着は完了してお
り、レーザ光は左端面C2に照射される。さらにワークＷ
が搬送されるに従い、ワークＷ上の照射部分は、左端面
C2を後方に移動する。ワークＷがP4の位置に来た時点
で、今度は加工ヘッド27からのレーザ光が、ワークＷの
右端面C3に照射されている。さらにワークＷが搬送され
るに従い、ワークＷ上の照射部分は、右端面C3を後方に
移動する。ワークＷがP5の位置に来た時点で、レーザ光
はワークＷの後端面C4に照射されている。さらにワーク
Ｗが搬送されるに従い、ワークＷ上の照射部分は、後端
面C4を左方に移動する。このようにしてワークＷが加工
ヘッド26、27の間を通過すると、ワークＷ周縁の全周囲
が融着される。このように、加工ヘッド26、27が固定さ
れているにもかかわらず、ワークＷが搬送されることに
よって、レーザ光の照射部分がワークＷ上をワークＷの
融着されるべき箇所に沿って移動する。したがって、加
工ヘッドを移動制御する必要もなく、しかも、次々に搬
送されてくるワークＷに対して、連続的に融着を施すこ
とができる。

【００４４】加工ヘッド26、27から、レーザ光が当たる
ワークＷ上の照射部分までの距離は、ワークＷの位置に
よって異なるのであるが、レーザ光が略平行光であるた
め、照射強度は上記距離によらずほぼ一定である。

【００４５】なお、照射強度の調整のために、レーザ光
の進行方向をワークＷの搬送方向に対して４５度以外の
角度をなすようにしてもよい。また、二の加工ヘッド2
6、27から発せられるレーザ光は、かならずしも互いに
平行とする必要はない。さらに、例えば、ワークＷの右
端面C3と後端面C4のみ融着したいような場合は、加工ヘ
ッド26は必要ではなくなる。よって、レーザ光を分岐さ
せる必要もなくなる。

【００４６】図７は、レーザ加工装置Ｄの保温装置41を
説明するための縦断面図である。このように、融着装置
２の近傍に保温装置41を設けても良い。この保温装置41
は加熱器によって構成されており、加工ヘッド26、27を
加熱することなくワークＷの全体を加熱することができ
るように、搬送装置５のワーク載置面51と向かい合うよ
うにして配置されている。この保温装置41を設けるのは
次のような理由による。すなわち、予熱装置１によって
予熱されたワークＷは、予熱装置１を通過してしまうと
予熱装置１からの加熱を受けなくなる。加熱を受けなく
なるとワークＷはしだいに冷え出す。ワークＷが所定温
度以下に冷えてしまうと、レーザ光を照射したときに内
部に大きな温度勾配が生ずるので割れやクラックの発生
を招く可能性を生ずる。保温装置41は、これを回避する
ためのものである。保温装置41によって、ワークＷは加
工ヘッド26、27の間を通過するときも、全体が加熱され
ている。

【００４７】図８は、予熱装置で加熱した直後にレーザ
光による融着加工を施すことができるように構成され
た、レーザ加工装置の他の実施形態を示す図である。こ
のレーザ加工装置D1は、予熱装置を加熱炉11で構成し、
徐冷装置を加熱炉61で構成している。このレーザ加工装
置D1には、図示されていないが、ワークＷを、加熱炉1
1、融着装置２、加熱炉61の順に通過させることができ
るように、搬送装置が配置されている。なお、図中の矢
印A1はワークＷの搬送方向である。このレーザ加工装置
D1は、ワークＷが加熱炉11から出て来ると同時に、ワー
クＷの前端面C1に加工ヘッド26からのレーザ光が照射さ
れる。そして、加工ヘッド27によってワークＷの後端面
C4の左端までが融着されると、すなわち、ワークＷ周縁
の全周囲が融着されると、それと同時にワークＷが加熱
炉61に収容されるように構成されている。このように予
熱装置たる加熱炉11によって加熱された直後、ワークＷ
が冷え出す前に融着装置２による融着が開始される。よ
って、レーザ光を照射して融着加工を施しているときに
ワークＷに割れやクラックが生ずることを回避できる。

【００４８】図９は、レーザ加工装置のさらに他の実施
形態を示す図である。このレーザ加工装置D2は、加熱炉
80を有する。そして、この加熱炉80内をワークＷが搬送
装置５に載置された状態で図中の矢印A1方向に移動す
る。加熱炉80の側壁にはワークＷを加熱炉80内に供給す
るための供給口81が形成されている。

【００４９】供給口81を加熱炉80の上面ではなく側壁に
形成したのは、仮に上壁に形成すると、加熱炉80内の高
温空気が、供給口から流出しやすくなるからである。従
って、供給口81は、本実施形態のように加熱炉80の側壁
に形成するか、若しくは、加熱炉80の底壁に形成するの
が好ましい。

【００５０】この供給口81から加熱炉80内に供給された
ワークＷは搬送装置５によって矢印A1方向に搬送され、
融着手段たるレーザ加工機70に対応する位置に達する。
レーザ加工機70は、レーザ光を発する加工ヘッド71を備
え、この加工ヘッド71が３次元方向に自在に移動可能
で、かつ、旋回・角度変更可能に構成されている。

【００５１】ワークＷは加熱炉80内を搬送されてきたた
め、レーザ加工機70への対応位置に達したときには、約
摂氏５００度に加熱されている。すなわち、加熱炉80が
予熱手段として機能している。

【００５２】そして、ワークＷの融着すべき箇所がレー
ザ加工機70によってレーザ光を照射されているときに
も、加熱炉80によってワークＷの全体が加熱をうけて保
温されている。つまり、加熱炉80が保温手段としても機
能している。

【００５３】そして、レーザ加工機70による融着が完了
した後、ワークＷは搬送装置５に載置されたまま、加熱
炉80内を矢印A1の方向に搬送される。この搬送中にも、
加熱炉80によってワークＷは加熱を受ける。よって、ワ
ークＷは急冷されることがなく、徐冷される。すなわ
ち、この加熱炉80は徐冷手段としても機能する。

【００５４】なお、レーザ加工機70の加工ヘッド71は、
扉82を有する開口83を介して加熱炉80に侵入している
が、レーザ加工機70の加工ヘッド71の動きと扉82の開閉
とを同期させ、加工ヘッド71が加熱炉80に侵入している
ときにのみ、扉82が開いた状態になるようにしてもよ
い。このようにすると、加熱炉80内の高温空気の開口83
からの流出を、なるべく少なくすることができる。

【００５５】また、加熱炉80の側壁に形成された供給口
81にも開閉自在の扉を設け、ワークＷを加熱炉80に供給
するときにのみこの扉が開いた状態にするのが望まし
い。

【００５６】図10は、徐冷装置（ワーク冷却装置）の他
の例を示す構成図である。このワーク冷却装置90は、レ
ーザ光によって融着されて高温の状態にあるワークＷた
るガラスを、割れやクラックを生じさせることなく、な
るべく速く冷却するための機構を備えている。融着など
によるレーザ加工品の製造においては、冷却過程に要す
る時間が他の過程に要する時間よりも長くなることが多
い。冷却過程の時間を短縮することができれば、加工品
一つ当たりの製造時間の短縮に大きく寄与する。 この
ワーク冷却装置90は、チャンバ91と、赤外線温度センサ
92、93と、加熱装置94と、送風装置95と、制御装置96と
を備えている。融着等のためにレーザ光が照射されて高
温に加熱されたワークＷは、チャンバ91内に収容され
る。送風装置95は加熱装置94によって加熱された空気を
チャンバ91内に送り込む。ワークＷは、送風装置95から
の空気の送風を、その周囲に受けて冷却される。

【００５７】チャンバ91内には、二の赤外線温度センサ
92、93が設けられている。赤外線温度センサ92、93の検
出する赤外線の波長は、ワークＷ（ここではガラス）を
透過することのない波長領域のものである。よって、ワ
ークＷの表面温度がこれら赤外線温度センサ92、93によ
って検出される。制御装置96は赤外線温度センサ92、93
からの検出信号を入力し、第１および第２の制御信号を
出力する。第１の制御信号は加熱装置94の加熱強度を、
第２の制御信号は送風装置95の送風強度を制御する。加
熱装置94の加熱強度と送風装置95の送風強度に対する、
送風装置95から送出される空気温度の関係は、予め制御
装置96に与えられている。そして、この関係と、赤外線
温度センサ92、93からの検出信号に基づいて、送風装置
95から送出される空気の温度が冷却に適した所定温度と
なるように制御装置96が制御を行う。この冷却に適した
所定温度とは、少なくとも検出されたワークＷの表面温
度よりも低い温度であり、かつ、検出されたガラス表面
温度を基準として定められた温度である。

【００５８】この実施形態での所定温度は、ガラス表面
温度よりも６０度低い温度から、ガラス表面温度よりも
５０度低い温度までの範囲としている。この温度範囲
は、ガラスに割れやクラックを生じさせず、かつ、なる
べく速くガラスを冷却させるのに適した温度範囲とし
て、出願人が試行錯誤によって見出したものである。

【００５９】なお、制御装置96が制御を行うに際し、加
熱装置94の加熱強度等と送風空気の温度との関係につい
ての情報を利用することなく、例えば、送風装置95の送
風空気の温度を温度センサなどで直接検出し、この検出
結果を利用するような制御を行っても良い。また、本実
施形態では、空気を送り込んでワークＷを冷却するよう
に構成したが、空気以外の気体を加熱して送り込んでも
よい。

【００６０】また、送風装置95からの気体（空気）を直
接ワークＷに吹き付けるのではなく、図11のような多孔
板97、98を介して吹き付けてもよい。図中の矢印A2は、
送風方向を示している。多孔板は１枚だけ配してもよい
し、複数枚（例えば２枚）を重ねて配してもよい。そし
て、複数枚の多孔板のうちのの少なくとも１枚を移動可
能にして、送風強度を調整できるようにしてもよい。図
中の矢印A3は、多孔板98を移動可能に設定した場合の移
動方向を示している。

【００６１】図12は、内部に真空空間を有する製品を融
着によって製造するためのレーザ加工装置D3を示す図で
あり、（ａ）は融着前の状態を、（ｂ）は融着後の状態
をそれぞれ示している。この装置D3は、真空チャンバＨ
と、図示しない融着手段たるレーザ光照射装置を備えて
いる。真空チャンバＨ内には、ワーク片たる２のガラス
片W1、W2がわずかな隙間を介して重ねられた状態で収容
されている（図12(ａ)参照）。レーザ光照射装置は、こ
のガラス片W1、W2の周縁をレーザ光を照射して融着する
ことができるように配されている。図中の矢印B3は、こ
のときのレーザ光の照射方向を示している。

【００６２】レーザ光照射装置によってガラス片W1、W2
周縁の全周囲が融着されると、内部に密封された空間を
有する二重ガラスW3が完成する（図12(ｂ)参照）。融着
加工は真空環境中で行われたため、形成されたその内部
空間Ｓは真空空間である。このように、真空チャンバ内
で、ワーク片を融着することにより、内部に真空空間を
有する製品（レーザ加工品）を簡単に製造することがで
きるようになる。

【００６３】なお、レーザ光照射装置は、真空チャンバ
Ｈの内部に設置してもよいし、真空チャンバＨの外部に
設置してもよい。真空チャンバＨの外部にレーザ光照射
装置を設置する場合は、真空チャンバＨの壁の少なくと
も一部に、レーザ光を透過させることのできる部分を形
成し、この部分を介してレーザ光照射装置からのレーザ
光をワーク片に照射するようにすればよい。

【００６４】以上、種々の実施形態によって、本願発明
を説明した。上記実施形態では、主にワークをレーザ光
によって融着する場合を例に挙げて説明したが、融着以
外の加工にも本願発明は有効である。例えば、ワークに
レーザ光を照射してワークを変形させるような加工を行
うに際しても、本願発明は有効である。

【００６５】

【発明の効果】本願発明は、以上に説明したような形態
で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。 (１)ワークが搬送されるに従い、レーザ光照射装置から
の略平行レーザ光がワーク上を移動するようにすると、
加工ヘッドを大きく移動させる必要がないので制御が簡
単になる。また、複数のワークの連続的なレーザ加工が
容易になる。 (２)予熱手段によって加熱されたワークの全体を保温す
る保温手段を設け、この保温手段で保温しながらワーク
をレーザ加工するようにすると、ワーク内に大きな温度
勾配が生ずることを回避できる。 (３)予熱手段によって加熱された直後に、ワークをレー
ザ加工するようにすると、ワーク内に大きな温度勾配が
生ずることを回避できる。 (４)加熱炉を設け、この加熱炉の側部または底部にワー
ク供給口を形成すると、加熱炉内から外部に逃げ出す高
温空気を少なくすることができる。 (５)温度センサによってワーク表面温度を検出し、この
温度に基づいて送風気体の温度を制御しながらワークを
冷却すると、ワークに割れやクラックが生ぜしめること
なく、冷却時間を短縮できる。これにより、レーザ加工
品一つ当たりの製造時間の短縮を図ることができる。 (６)真空チャンバ内でワーク片を融着すると、内部に真
空空間を有する製品を簡単に製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】レーザ加工装置の概要を示す図である。

【図２】融着装置の斜観図である。

【図３】融着装置の縦断面図である。

【図４】三角柱状ミラーの図であり、（ａ）はその斜観
図、（ｂ）はレーザ光を分岐させる状態を示す図であ
る。

【図５】融着装置の平面図である。

【図６】ワークの搬送に従い、レーザ光がどのようにワ
ークに照射されるかを示すための図である。

【図７】保温装置を有するレーザ加工装置の縦断面図で
ある。

【図８】レーザ加工装置の他の実施形態を示す図であ
る。

【図９】レーザ加工装置のさらに他の実施形態を示す図
である。

【図１０】徐冷装置（ワーク冷却装置）の他の例を示す
構成図である。

【図１１】送風装置と多孔板を示す図である。

【図１２】レーザ加工装置を示す図であり、（ａ）は融
着前の状態を、（ｂ）は融着後の状態をそれぞれ示して
いる。

【図１３】従来のレーザ加工装置の斜観図である。

【符号の説明】

１ 予熱装置 ２ 融着装置 ５ 搬送装置 ６ 徐冷装置 11 加熱炉 21 レーザ発振器 23 光径変換装置 25 分光装置 26,27 加工ヘッド 22,24 案内筒 31 ハーフミラー 32 三角柱状ミラー 35,36,37 ミラー 41 保温装置 51 ワーク載置面 61 加熱炉 70 レーザ加工機 71 加工ヘッド 80 加熱炉 81 供給口 82 扉 83 開口 90 ワーク冷却装置 91 チャンバ 92,93 赤外線温度センサ 94 加熱装置 95 送風装置 96 制御装置 97,98 多孔板 Ｄ,D1,D2,D3 レーザ加工装置 Ｈ 真空チャンバ Ｔ 冶具 Ｗ ワーク W1,W2 ガラス片 W3 二重ガラス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２３Ｋ 26/14 Ｂ２３Ｋ 26/14 Ｚ Ｃ０３Ｂ 23/203 Ｃ０３Ｂ 23/203 (72)発明者 近藤 隆彦 兵庫県西宮市田近野町６番107号 新明和 工業株式会社開発センタ内 (72)発明者 細谷 高司 兵庫県西宮市田近野町６番107号 新明和 工業株式会社開発センタ内 (72)発明者 岩崎 安邦 兵庫県西宮市田近野町６番107号 新明和 工業株式会社開発センタ内 Ｆターム(参考） 4E068 AJ03 AJ04 BA00 CA08 CB06 CC03 CD04 CE11 CH08 CJ01 CJ09 DB13

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 略平行レーザ光を発するレーザ光照射装
   置と、ワークを搬送する搬送装置とを備え、 該レーザ光照射装置が発する略平行レーザ光の該ワーク
   上のレーザ光照射部分が、該ワークが該搬送装置によっ
   て搬送されることによって該ワーク上を移動するように
   構成された、レーザ加工装置。
2. 【請求項２】 該レーザ光照射部分が該ワーク上を該ワ
   ークのレーザ加工すべき箇所に沿って移動するように構
   成された、請求項１記載のレーザ加工装置。
3. 【請求項３】 該搬送装置によって搬送される該ワーク
   の搬送軌跡を挟んで、レーザ光照射装置の二の加工ヘッ
   ドが配され、該二の加工ヘッドから搬送装置によって搬
   送される該ワークに向けて略平行レーザ光が照射される
   ように構成された、請求項１又は２記載のレーザ加工装
   置。
4. 【請求項４】 光分岐手段を備え、該レーザ光照射装置
   の一の光源からのレーザ光が該光分岐手段によって分岐
   され、分岐された各レーザ光を各加工ヘッドに導くよう
   に構成された、請求項３記載のレーザ加工装置。
5. 【請求項５】 該二の加工ヘッドから照射される略平行
   レーザ光の進行方向が、互いに逆向きでかつ平行であ
   る、請求項３又は４記載のレーザ加工装置。
6. 【請求項６】 該二の加工ヘッドから照射される略平行
   レーザ光の進行方向が、該ワークの搬送方向に対して略
   ４５度をなす、請求項５記載のレーザ加工装置。
7. 【請求項７】 ワークを搬送装置に設置し、 レーザ光照射装置が発する略平行レーザ光によって該ワ
   ーク上にレーザ光照射部分を生ぜしめ、 該ワークが該搬送装置によって搬送されることによって
   該レーザ光照射部分が該ワーク上を移動するようにし
   た、レーザ加工方法。
8. 【請求項８】 該レーザ光照射部分が該ワーク上を該ワ
   ークのレーザ加工すべき箇所に沿って移動するようにし
   た、請求項７記載のレーザ加工方法。
9. 【請求項９】 該搬送装置によって搬送される該ワーク
   の搬送軌跡を挟んで、レーザ光照射装置の二の加工ヘッ
   ドを配し、該二の加工ヘッドから搬送装置によって搬送
   される該ワークに向けて略平行レーザ光を照射するよう
   にした、請求項７又は８記載のレーザ加工方法。
10. 【請求項１０】 該二の加工ヘッドから照射される略平
    行レーザ光の進行方向を、互いに逆向きでかつ平行とし
    た、請求項９記載のレーザ加工方法。
11. 【請求項１１】 該二の加工ヘッドから照射される略平
    行レーザ光の進行方向が、該ワークの搬送方向に対して
    略４５度をなすようにした、請求項１０記載のレーザ加
    工方法。
12. 【請求項１２】 ワーク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、 該ワークの加工すべき箇所を該ワークの加工温度未満の
    温度に加熱する予熱手段と、 該予熱手段によって加熱された該ワークの全体を保温す
    る保温手段と、 該保温手段による保温中に、該ワークの該箇所にレーザ
    光を照射して、該ワークの加工温度以上の温度に加熱し
    て加工する主加工手段と、 該主加工手段によって加工された該ワークを、該ワーク
    の加工温度未満の温度に冷却する徐冷手段と、を具備す
    るレーザ加工装置。
13. 【請求項１３】 ワークにレーザ光を照射して加工する
    レーザ加工方法であって、 該ワークの加工すべき箇所を該ワークの加工温度未満の
    温度に加熱する予熱過程と、 該予熱過程の後に、該ワークの全体を保温する保温過程
    と、 該保温過程の実行中に、該ワークの該箇所にレーザ光を
    照射して、該ワークの加工温度以上の温度に加熱して加
    工する主加工過程と、 該主加工過程の後に、該ワークを、該ワークの加工温度
    未満の温度に冷却する徐冷過程と、を具備するレーザ加
    工方法。
14. 【請求項１４】 ワーク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、 該ワークの加工すべき箇所を該ワークの加工温度未満の
    温度に加熱する予熱手段と、 該予熱手段によって加熱された直後に、該予熱手段によ
    って加熱された状態の該ワークの該箇所にレーザ光を照
    射して、該ワークの加工温度以上の温度に加熱して加工
    する主加工手段と、 該主加工手段によって加工された該ワークを、該ワーク
    の加工温度未満の温度に冷却する徐冷手段と、を具備す
    るレーザ加工装置。
15. 【請求項１５】 ワークにレーザ光を照射して加工する
    レーザ加工方法であって、 該ワークの加工すべき箇所を該ワークの加工温度未満の
    温度に加熱する予熱過程と、 該予熱過程の直後に、該ワークの該箇所にレーザ光を照
    射して、該ワークの加工温度以上の温度に加熱して加工
    する主加工過程と、 該主加工過程の後に、該ワークを、該ワークの加工温度
    未満の温度に冷却する徐冷過程と、を具備するレーザ加
    工方法。
16. 【請求項１６】 ワーク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、 該ワークの加工すべき箇所を該ワークの加工温度未満の
    温度に加熱する加熱炉と、 該加熱炉によって加熱された該ワークの該箇所にレーザ
    光を照射して、該ワークの加工温度以上の温度に加熱し
    て加工する主加工手段と、 該主加工手段によって加工された該ワークを、該ワーク
    の加工温度未満の温度に冷却する徐冷手段とを具備し、 該ワークを供給するための供給口が該加熱炉の側部また
    は底部に形成された、レーザ加工装置。
17. 【請求項１７】 加熱されたワークを冷却するワーク冷
    却装置であって、 該ワークの表面温度を検出する温度センサと、 該ワークの周囲に気体を送り込む送風装置と、 該気体の温度を、該温度センサによって検出された該ワ
    ーク表面温度に基づいて、該ワーク表面温度よりも低い
    所定温度に制御する制御装置とを備えた、ワーク冷却装
    置。
18. 【請求項１８】 加熱されたワークを冷却するワーク冷
    却方法であって、 該ワークの表面温度を検出し、 検出された該ワーク表面温度に基づいて、該ワーク表面
    温度よりも低い所定温度に制御された気体を、該ワーク
    の周囲に送り込む、ワーク冷却方法。
19. 【請求項１９】 二のワーク片の接触又は近接する箇所
    にレーザ光を照射して該箇所を融着するレーザ加工装置
    であって、 該二のワーク片を収容しうる真空チャンバと、 該真空チャンバ内に収容された該ワーク片の該箇所にレ
    ーザ光を照射して、該ワークの融着温度以上の温度に加
    熱して融着する融着手段とを備えた、レーザ加工装置。
20. 【請求項２０】 二のワーク片の接触又は近接する箇所
    にレーザ光を照射して該箇所を融着するレーザ加工方法
    であって、 該二のワーク片の間に空間が生ずるようにして、該二の
    ワーク片を真空チャンバ内に配置し、 該ワーク片の該箇所にレーザ光を照射して、該ワークの
    融着温度以上の温度に加熱して融着して、該空間を密封
    するようにした、レーザ加工方法。
21. 【請求項２１】 二のワーク片の接触又は近接する箇所
    にレーザ光を照射して該箇所を融着してレーザ加工品を
    製造する、レーザ加工品製造方法であって、 該二のワーク片の間に空間が生ずるようにして、該二の
    ワーク片を真空チャンバ内に配置し、 該ワーク片の該箇所にレーザ光を照射して、該ワークの
    融着温度以上の温度に加熱して融着して、該空間を密封
    するようにした、レーザ加工品製造方法。