JP2018134678A - 加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被加工物の加工領域を均質に加工する。【解決手段】被加工物の加工領域内に設けられる加工経路を含む移動経路を設定する工程と、前記移動経路に沿って相対移動するレーザ光源によって、前記加工経路にレーザを照射して前記被加工物を加工する工程とを備え、前記加工経路の屈曲部は滑らかに湾曲していることを特徴とする加工方法。【選択図】図２

Description

本発明は、被加工物にレーザを照射し、当該被加工物を加工する加工方法に関する。

被加工物にレーザを照射することによって、特に当該被加工物の表面に所定のパターンを描画するレーザ加工方法及びそれを用いたレーザ加工装置が知られている。

例えば特許文献１には、被描画体をレーザビームにより主走査方向に沿って繰り返し走査させるとともに、前記被描画体を主走査方向と交差する副走査方向に沿って搬送することにより、前記被描画体を主走査方向に沿うラインごとに描画するレーザ描画装置であって、前記被描画体を固定し、前記被描画体を副走査方向に送り得るとともに、所定の回転中心を中心に前記被描画体を回転し得るテーブルと、前記被描画体に設けられた複数の位置決めマークの相対位置を検出する検出手段と、検出された前記位置決めマークの相対位置に基づいて、各ラインについて、主走査方向に対する傾きと主走査方向における基準ライン長さに対する伸縮率とを直線近似して算出する演算手段と、前記傾きおよび前記伸縮率に基いて、前記被描画体の描画開始位置および回転位置を調整する調整手段とを備えるレーザ描画装置が開示されている。

特開２００１−１４２２２５号公報

しかしながら従来のレーザ加工装置においては、被加工物の表面内の加工領域を加工する際に、以下に示す課題がある。

一例として、図１１に示すように、加工領域１０２（この例では円形）を複数の領域に区画し、当該複数の領域の各々に設定された所定の加工経路１０６上にレーザを照射する方法が実施されている。ここで、複数の領域の各々の形状は、例えば短冊状（図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ））であったり、格子状（図１１（Ｃ）及び図１１（Ｄ））であったりする。また、当該所定の加工経路１０６は、例えば凹凸状であったり、ジグザグ状であったり、又は複数の線分の集合であったりする。しかし、加工経路１０６が例えば図１１（Ａ）に示すような凹凸状の場合、又は図１１（Ｂ）に示すようなジグザグ状の場合は、加工経路１０６が急激に屈曲する箇所（以下では頂点と呼称する。）を有することから、加工経路１０６に沿ってレーザ光源を等速度で移動させることが困難になる。つまり、加工経路１０６の特に頂点近傍においてレーザ光源の加速又は減速が伴う。これによって、加工経路１０６の特に頂点近傍に過剰にレーザが照射されやすい。これによって、加工経路１０６の始点から終点に亘って均質にレーザが照射されず、加工ムラが生じやすくなる。

一例として、図１１（Ａ）のように、加工経路１０６が、頂点において直角に向きを変える場合について考察する。この場合、レーザ光源の相対移動において、レーザ光源が向きを変える点において、レーザ光源が瞬間的に静止しなければ直角の加工経路１０６に沿って相対移動することができない。つまり、レーザ光源が向きを変える点の近傍において加速及び減速が伴い、この区間の相対速度の絶対値は、他の区間に比べて小さくなる。これによって、この区間に過剰にレーザが照射され、他の区間に比べて広い幅に亘って加工されたり、深く加工されたりする。つまり、加工経路１０６上を均質に加工することが困難である。

そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、被加工物の加工領域を均質に加工することである。

上記目的を達成するための主たる発明は、被加工物の加工領域内に設けられる加工経路を含む移動経路を設定する工程と、前記移動経路に沿って相対移動するレーザ光源によって、前記加工経路にレーザを照射して前記被加工物を加工する工程とを備え、前記加工経路は、屈曲部が滑らかに湾曲していることを特徴とする加工方法である。
本発明の他の特徴については、後述する明細書及び図面の記載により明らかにする。

本発明によれば、被加工物の加工領域を均質に加工することができる。

本発明の一実施形態に係る加工方法を説明するプロセスフローである。 本発明の一実施形態に係る加工方法において、加工領域及び移動経路が設定された状態を説明する上面図である。 本発明の一実施形態に係る加工システムの構成を説明するブロック図である。 本発明の一実施形態に係る加工装置を説明する斜視図である。 本発明の一実施形態に係る加工装置を説明する拡大した斜視図である。 本発明の一実施形態に係る加工装置を制御するプログラムの機能ブロック図である。 本発明の一実施形態に係る移動経路データを示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る加工方法において、加工領域及び移動経路が設定された状態を説明する上面図である。 本発明の一実施形態に係る加工方法において、加工領域及び移動経路が設定された状態を説明する上面図である。 本発明の一実施形態に係る加工方法において、加工領域及び移動経路が設定された状態を説明する上面図である。 従来の加工方法において、加工経路を説明する上面図である。

＝＝＝実施の形態＝＝＝
＜第１実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されている。そのため、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

以下では、図面を参照しながら、本実施形態に係る加工システムを用いた加工方法及び加工システムの構成について説明する。

〔１．加工方法〕
図１は、本実施形態に係る加工方法を説明するプロセスフローである。本実施形態に係る加工方法は、概略として、加工領域を設定する工程Ｓ１００と、移動経路を設定する工程Ｓ２００と、被加工物を加工する工程Ｓ３００とを備えている。これらの工程について、以下で詳細に説明する。

図２は、本実施形態に係る加工方法において、加工領域１０２及び移動経路１０４が設定された状態を説明する上面図である。先ず、加工領域１０２を設定する工程Ｓ１００について説明する。本実施形態においては、加工領域１０２は、被加工物１００の表面に設定される。加工領域１０２の設定は、予め作成された加工データに基づいて行われる。また、本実施形態に係る加工方法は、後述する加工システムにより実行される。

被加工物１００の材質としては、レーザ照射によってその表面を蒸発させることによって、凹部を形成することが可能であれば特に制限は無い。具体的な被加工物１００の材質としては、例えば、金属、木材、樹脂、ガラス、セラミック、半導体その他の材質を用いることができる。また、被加工物１００の形状としては、その表面が平坦であってもよく、曲面であってもよい。

加工領域１０２は、その領域の内部に亘ってレーザ加工が施される領域である。加工装置２０２は、加工領域１０２に亘って、レーザ照射によりその表面を蒸発させる。本実施形態においては、加工領域１０２の例として円形の図形を例示している。勿論、加工領域１０２は、円形に限らず更に複雑な形状を有する図形、例えば、線分及び曲線の組み合わせからなる図形、文字若しくはイラスト又はこれらの組み合わせを有する図形であっても適用することが可能である。

次いで、移動経路１０４を設定する工程Ｓ２００について説明する。移動経路１０４の設定は、予め作成された加工データに基づいて行われる。移動経路１０４は、被加工物１００に対してレーザ光源を相対移動させるための経路である。移動経路１０４は、加工経路１０６及び補助経路１０８を含む。以下で、加工経路１０６及び補助経路１０８について詳細に説明する。

また、ここで相対移動とは、被加工物１００に対するレーザ光源の相対移動を意味する。よって、加工装置に対して被加工物１００を固定し、加工装置に対してレーザ光源を移動させて上記の加工を実現させてもよい。これとは逆に、加工装置に対してレーザ光源を固定し、加工装置に対して被加工物１００を移動させて上記の加工を実現させてもよい。勿論、加工装置に対して被加工物１００及びレーザ光源をともに移動させて上記の加工を実現させてもよい。

加工経路１０６は、被加工物１００の表面の加工領域１０２内に設けられる経路である。加工経路１０６には、後述する工程によって、レーザ照射による加工が施される。これによって、加工経路１０６を含む近傍の領域において被加工物１００の表面層が蒸発し、照射するレーザの幅に応じた凹部が形成される。

本実施形態においては、加工経路１０６の屈曲部が滑らかに湾曲している。つまり、加工経路１０６がその方向を変えるときに、方向が変わる前後の加工経路１０６の部分は、滑らかに湾曲した屈曲部によって接続されている。

１つの加工領域１０２において、加工経路１０６は、１つに限られず、複数であってもよい。つまり、１つの移動経路１０４は、複数の加工経路１０６を含んでもよい。本実施形態においては、加工経路１０６は、２つであり、第１加工経路１０６ａ及び第２加工経路１０６ｂを含む。第１加工経路１０６ａは、加工領域１０２の周縁上の一端（ここで、図２においては、第１加工経路１０６ａとして示した実線の端部と、加工領域１０２の周縁として示した実線とが離間して示されているが、当該端部からレーザの幅程度の領域が当該周縁部と重畳する場合も含む。）から、らせん状に設けられている。ここでのらせんは、第１方向に旋回（本実施形態においては右回り）しつつ加工領域１０２の内側に向かう。第２加工経路１０６ｂは、第１加工経路１０６ａと間隔を有して設けられる。つまり、第２加工経路１０６ｂの任意の一点において、法線方向に第１加工経路１０６ａとほぼ一定の間隔を有するように設けられる。そして、第２加工経路１０６ｂは、第１方向に旋回しつつ加工領域１０２の内側に向かうらせん状に設けられる。換言すると、第１加工経路１０６ａ及び第２加工経路１０６ｂで二重らせんを構成する。

設定させた移動経路１０４において、レーザ光源の相対移動の方向はいずれでも構わない。本実施形態においては一例として、レーザ光源は、移動経路１０４の一端から、第１加工経路１０６ａの一端Ａ、第１加工経路１０６ａの他端Ｂ、第２加工経路１０６ｂの一端Ｃ、第２加工経路１０６ｂの他端Ｄの順で相対移動する態様を示す。

加工領域１０２の内部に亘ってレーザ照射による加工を施すため、上述した第１加工経路１０６ａ及び第２加工経路１０６ｂの間隔は、レーザの幅程度であることが好ましい。レーザの幅としては、例えば１０μｍ以上２００μｍ以下の範囲であってもよい。

このような屈曲部が滑らかに湾曲している加工経路１０６を設けることによって、加工経路１０６に沿ってレーザ光源が相対移動するときに、当該レーザ光源の加速又は減速が不要となる。言い換えると、本実施形態に係る加工方法によれば、加工経路１０６に沿ってレーザ光源を実質的に等速度で相対移動させながらレーザを照射することができる。これによって、加工経路１０６上に均質にレーザ加工を施すことができる。例えば、レーザ光源としてパルス発振をするレーザを用いる場合、１回のパルス発振によってレーザ加工が施される点は加工経路１０６に沿って等間隔に並ぶことから、加工経路１０６上に均質にレーザ加工を施すことができる。

更に、このような第１加工経路１０６ａ及び第２加工経路１０６ｂを設けることにより、加工領域１０２に対する移動経路１０４及び加工経路１０６のレイアウトを設定する際の自由度が増す。これによって、単一の加工経路のみで加工することが困難な加工領域に対して、移動経路及び加工経路のレイアウトの設定が容易になる。勿論、加工経路１０６は２本に限られず、３本以上設けてもよい。

更に、このような第１加工経路１０６ａ及び第２加工経路１０６ｂを２重らせん状を設定することによって、加工工程において被加工物１００に内部応力が発生することを抑制され、被加工物が反ることを抑制することができる。

補助経路１０８は、レーザ光源の相対移動において、レーザ光源が加速又は減速をするための経路である。レーザ光源は、補助経路１０８上においてはレーザの発振をオフとし、レーザを照射しない。補助経路１０８は、加工経路１０６の端部に接続される。本実施形態において、補助経路１０８は、３つの補助経路１０８ａ乃至１０８ｃを有する。補助経路１０８ａは、第１加工経路１０６ａの端部Ｂに接続されている。補助経路１０８ｂは、第１加工経路１０６ａの端部Ｃ及び第２加工経路１０６ｂの端部Ｄに接続されている。補助経路１０８ｃは、第２加工経路１０６ｂの端部Ｅに接続されている。各補助経路は、加工経路の端部に滑らかに接続される。ここで、滑らかに接続されるとは、加工経路１０６及び補助経路１０８の接続部において、加工経路１０６の接線及び補助経路１０８の接線が一致することを意味する。

このような補助経路１０８を設けることによって、レーザ光源の相対移動に伴う加速又は減速が当該補助経路１０８上で行われ、加工経路１０６上においては所定の速度を維持したまま相対移動することができる。これによって、加工経路１０６上を均質に加工することができる。特に、加工経路１０６の端部（Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥ）においてレーザの照射が過剰になったり、不十分になったりすることがない。

補助経路１０８は、その長さが、レーザ光源が静止した状態から所定の相対速度まで加速するために必要且つ十分な長さ（所定の長さ）であることが好ましい。補助経路１０８の長さが所定の長さよりも短いと、レーザ光源が当該補助経路１０８において所定の相対速度まで加速できないため、加工経路１０６に遷移してからも、従来の加工方法のように加速又は減速を伴う可能性がある。従って、加工経路１０６を均質に加工することを妨げる。一方、補助経路１０８の長さが所定の長さよりも長いと、所定の相対速度まで加速した後も加工が開始されないため、不要な工程作業時間を要し、生産性が低下する。補助経路１０８の長さは、設定したレーザ光源の相対速度、後述する加工装置２０２が有する三次元変異機構の仕様、加工領域１０２の形状等に基づいて設定すればよい。

第１加工経路１０６ａ及び第２加工経路１０６ｂの各々の一端（端部Ｃ及びＤ）に接続される補助経路１０８ｂは、互いの一部を共有してもよい。換言すると、移動経路１０４上において、第１加工経路１０６ａの端部Ｃに接続される補助経路と、第２加工経路１０６ｂの端部Ｄに接続される補助経路とが一部重複している。これによって、第１加工経路１０６ａ及び第２加工経路１０６ｂの各々の一端（端部Ｃ及びＤ）は、補助経路１０８ｂのみで接続され、端部Ｃ及びＤの区間でレーザ光源が減速したり静止したりすることが不要になる。これによれば、移動経路１０４の長さの増加を極力抑えることができる。従って、不要な工程作業時間の発生を抑えることができ、生産性が向上する。

更に好ましくは、第１加工経路１０６ａ及び第２加工経路１０６ｂの各々の一端に接続される補助経路１０８は、互いの全部を共有してもよい。換言すると、移動経路１０４上において、第１加工経路１０６ａの端部Ｃに接続される補助経路と、第２加工経路１０６ｂの端部Ｄに接続される補助経路とが全部重複している。つまり、第１加工経路１０６ａ及び第２加工経路１０６ｂを接続する補助経路１０８ｂは、その長さが上述した必要且つ十分の長さである。これによって、不要な工程作業時間が発生せず、更に生産性が向上する。

尚、後の実施形態において別途説明するが、加工経路１０６が曲線状（たとえば、図２のらせん状）でなく、線分が含まれていてもよい。

次いで、被加工物１００を加工する工程Ｓ３００について説明する。この工程では、レーザ光源によって、加工経路１０６にレーザを照射して、被加工物１００を加工する。

レーザ光源が照射するレーザの種類としては特に制限は無いが、例えば、固体レーザ、半導体レーザ、気体レーザ又は液体レーザを用いることができる。レーザの発振形態についても特に制限は無く、連続発振又はパルス発振のいずれも用いることができる。

レーザ光源は、移動経路１０４に沿って相対移動する。レーザ光源は、移動経路１０４上の加工経路１０６を移動するときにレーザ照射はオンの状態を維持する。また、たとえば、図２の例において、レーザ光源は、移動経路１０４上の加工経路１０６ａから補助経路１０８ｂに遷移するときにレーザ照射がオンからオフに切り替わる。レーザ光源は、移動経路１０４上の補助経路１０８ｂを移動するときにレーザ照射がオフの状態を維持する。また、レーザ光源は、移動経路１０４上の補助経路１０８ｂから加工経路１０６ｃに遷移するときにレーザ照射がオフからオンに切り替わる。これによって、レーザ光源は、移動経路１０４上の加工経路１０６のみに選択的にレーザを照射する。

以上、本実施形態に係る加工方法について説明した。本実施形態によれば、加工経路１０６上に均質にレーザ加工を施すことができ、ひいては加工領域１０２に亘って均質にレーザ加工を施すことができる。

〔２．加工システムの構成〕
次いで、本実施形態に係る加工方法を実行するための加工システム２００の構成について説明する。図３は、本実施形態に係る加工システム２００の構成を説明するブロック図である。本実施形態に係る加工システム２００は、加工装置２０２と、コンピュータ２３２と、入出力装置２３４とを備えている。これらはバスを介して互いに通信可能に接続されている。

図４は、本実施形態に係る加工装置２０２を説明する斜視図であり、図５は、本実施形態に係る加工装置２０２を説明する拡大した斜視図である。加工装置２０２は、枠体２０４と、レーザ光源２１４と、ワーク保持具２１８（被加工物保持具）と、三次元変位機構とを備える。

枠体２０４は、筐体であり、レーザ光源２１４、ワーク保持具２１８及び三次元変位機構を収容する内部空間を形成する。

レーザ光源２１４は、後述するキャリッジ２２６に搭載される。レーザ光源２１４は、加工方法の説明において挙げた種類及び発振形態を用いることができる。

ワーク保持具２１８は、ステージに被加工物１００を固定して保持する。ワーク保持具２１８は、移動体２２２に取り付けられている。

三次元変位機構は、ワーク保持具２１８に対して相対的にレーザ光源２１４をＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動するよう駆動する機構である。三次元変位機構は、Ｘ軸方向の直動駆動機構２２０ｘ、Ｙ軸方向の直動駆動機構２２０ｙ及びＺ軸方向の直動駆動機構２２０ｚを有する。ここで、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向は、それぞれ互いに直交する。

Ｘ軸方向の直動駆動機構２２０ｘは、移動体２２２がＸ軸方向に移動するように駆動される。Ｙ軸方向の直動駆動機構２２０ｙは、Ｙ軸方向にレーザ光源２１４を移動するよう駆動する。Ｚ軸方向の直動駆動機構２２０ｚは、Ｚ軸方向にレーザ光源２１４を移動するよう駆動する。このような三次元変位機構によって、加工装置２０２に対して被加工物１００及びレーザ光源２１４をともに移動させて、被加工物１００に対してレーザ光源２１４を相対移動させることができる。

コンピュータ２３２は、加工装置２０２の動作を制御する。本実施形態に係る加工装置２０２は、コンピュータプログラムを実行可能な性能を持つコンピュータ２３２によって実現される。

入出力装置２３４は、入力装置２３４ａ及び出力装置２３４ｂを有する。入力装置２３４ａは、コンピュータ２３２への入力を担う。加工領域１０２は、入力装置２３４ａを介してコンピュータ２３２に入力される。出力装置２３４ｂは、コンピュータ２３２からの出力を担う。出力装置２３４ｂには加工装置２０２が実行する加工処理工程が出力及び表示される。

本実施形態に係る加工装置２０２を制御するプログラム２３６は、コンピュータ２３２に読み込まれて実行される。

図６は、本実施形態に係る加工装置２０２を制御するプログラム２３６の機能ブロック図である。プログラム２３６は、加工領域設定部２３８、経路設定部２４０及び加工条件設定部２４２を有している。

加工領域設定部２３８は、入力装置２３４ａを介したユーザからの入力により、被加工物１００の表面に加工領域１０２を設定する。

経路設定部２４０は、加工領域設定部２３８によって設定された加工領域１０２に対し、移動経路１０４並びにそれに含まれる加工経路１０６及び補助経路１０８を設定する。

図７は、本実施形態における移動経路データ２４４を示す模式図である。移動経路データ２４４は、レーザ光源２１４の相対的な位置及びレーザ照射のオン又はオフを時系列で配列したデータ２４４ｃである。つまり、移動経路データ２４４は、直動駆動機構２２０ｙによって位置決めされるレーザ光源２１４のＹ座標（Ｙ軸方向の位置）を時系列で配列したＹ軸方向の経路を表すデータ２４４ｂと、直動駆動機構２２０ｘによって位置決めされるワーク保持具２１８の中心点のＸ座標（Ｘ軸方向の位置）を時系列で配列したＸ軸方向の経路を表すデータ２４４ａとを含む。コンピュータ２３２が移動経路データ２４４中の経路データに従って直動駆動機構２２０ｙ及び直動駆動機構２２０ｘを制御することによって、ワーク保持具２１８に対して相対的にレーザ光源２１４が移動する。上記の時系列において、加工経路１０６においてレーザ照射をオンに維持し、補助経路１０８においてレーザ照射をオフに維持する。

加工条件設定部２４２は、入力装置２３４ａを介したユーザからの入力により、加工経路１０６においてレーザ光源２１４が照射するレーザの出力等を設定する。レーザの出力は、所望の加工深さや加工幅に応じて、レーザ光源２１４の種類及び被加工物１００の材料等に基づいて決定すればよい。

〔３．効果〕
以上、本実施形態に係る加工方法及び加工システム２００の構成について説明した。本実施形態によれば、加工経路１０６上に均質にレーザ加工を施すことができ、ひいては加工領域１０２に亘って均質にレーザ加工を施すことができる。

＜第２実施形態＞
次いで、図面を参照して、本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態に係る加工方法の説明においては、第１実施形態に係る加工方法に共通する事項の説明は省略し、異なる点を中心に詳細に説明する。

図８は、本実施形態に係る加工方法において、加工領域１０２及び移動経路１０４が設定された状態を説明する上面図である。本実施形態に係る加工方法は、第１実施形態に係る加工方法に比べると、設定される移動経路１０４のレイアウトが異なっている。本実施形態においても、１つの移動経路１０４は、第１加工経路１０６ａ及び第２加工経路１０６ｂの２つの加工経路１０６、及び第１補助経路１０８ａ乃至第３補助経路１０８ｃを含む。第１加工経路１０６ａは、加工領域１０２の周縁上に一端を有している。第１加工経路１０６ａは、更に、加工領域１０２の周縁上及び内部に、らせん状に設けられている。ここでのらせんは、第１方向に旋回（本実施形態においては右回り）すると内側に向かう。第２加工経路１０６ｂは、第１方向に対して逆方向の第２方向（本実施形態においては左回り）に旋回すると内側に向かうらせん状に設けられている。本実施形態においては、第１実施形態と異なり、加工領域１０２内において、第１加工経路１０６ａ及び第２加工経路１０６ｂが交差する箇所が存在する。

設定させた移動経路１０４において、レーザ光源の相対移動の方向はいずれでも構わない。たとえば、レーザ光源は、移動経路１０４の端部Ａ（第１補助経路１０８ａの端部Ａ）から、第１加工経路１０６ａの端部Ｂ、第１加工経路１０６ａの端部Ｃ、第２補助経路１０８ｂ、第２加工経路１０６ｂの端部Ｄ、第１加工経路１０６ｂの端部Ｅ、移動経路１０４の端部Ｆ（第３補助経路１０８ｃの端部Ｆ）の順で相対移動することができる。

上述のような移動経路を設定することにより、加工領域１０２に対する移動経路１０４及び加工経路１０６のレイアウトを設定する際の自由度が増す。これによって、移動経路１０４及び加工経路１０６のレイアウトの設定が容易になる。勿論、加工経路１０６は２本に限られず、３本以上設けてもよい。

＜第３実施形態＞
次いで、図面を参照して、本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態に係る加工方法の説明においては、第１実施形態乃至第２実施形態に係る加工方法に共通する事項の説明は省略し、異なる点を中心に詳細に説明する。

図９は、本実施形態に係る加工方法において、加工領域１０２及び移動経路１０４が設定された状態を説明する上面図である。本実施形態に係る加工方法は、第１実施形態に係る加工方法に比べると、設定される移動経路１０４のレイアウトが異なっている。本実施形態においては、１つの移動経路１０４は、第１乃至第６加工経路の６本の加工経路１０６ａ乃至１０６ｆ及び７本の補助経路１０８を含む。

第１加工経路１０６ａは、加工領域１０２の周縁上に設けられている。第２加工経路１０６ｂは、第１加工経路１０６ａの内側に、第１加工経路１０６ａに沿って設けられている。つまり、複数の加工経路１０６の各々の内側には当該加工経路１０６に沿った加工経路１０６が設けられている。

７本の補助経路１０８の内、１本は、移動経路１０４の端部Ａと第１加工経路１０６ａの端部Ｂとを接続する。また、７本の補助経路１０８の内、他の１本は、移動経路１０４の端部Ｎと第６加工経路１０６ｆの端部Ｍとを接続する。７本の補助経路１０８の内、残りの５本の各々は、隣接する２本の加工経路の各々の端部を接続する。ここで、加工経路１０６の端部Ｂ乃至Ｍは、円形の加工領域１０２において、その中心と円周の１箇所とを結ぶ１つの線分に沿って並んで配置されている。

設定した移動経路１０４において、レーザ光源の相対移動の方向はいずれでも構わない。本実施形態においてレーザ光源は、移動経路１０４の端部Ａから、第１加工経路１０６ａの端部Ｂ、第１加工経路１０６ａの端部Ｃ、第２加工経路１０６ｂの端部Ｄ、第１加工経路１０６ｂの端部Ｅの順で相対移動し、最後に移動経路１０４の端部Ｎに到達する。

また、本実施形態においては、レーザ光源は、６本の加工経路の全てにおいて同一の方向に旋回する態様を示しているが、これに限られない。例えば、レーザ光源は、第１加工経路１０６ａでの旋回方向と第２加工経路１０６ｂでの旋回方向が逆であってもよい。この場合は、第１加工経路１０６ａの端部Ｃと第２加工経路１０６ｂの端部Ｅとを接続する補助経路を設ければよい。

このように複数の加工経路１０６の端部が、線分や曲線に沿って並んで配置されるレイアウトであっても、当該線分や曲線に沿って筋状の加工ムラが視認されることを極力防止することができる。これは、加工経路１０６の端部近傍を含めて均一にレーザ加工を施すことができることによる。

＜第４実施形態＞
次いで、図面を参照して、本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態に係る加工方法の説明においては、第１乃至第３実施形態に係る加工方法に共通する事項の説明は省略し、異なる点を中心に詳細に説明する。

図１０は、本実施形態に係る加工方法において、加工領域１０２及び移動経路１０４が設定された状態を説明する上面図である。本実施形態に係る加工方法は、第１乃至第３実施形態に係る加工方法に比べると、加工領域１０２のレイアウトが異なっている。本実施形態においては、長方形の加工領域１０２を例示している。

本実施形態においては、加工領域１０２に対して、単一且つらせん状の移動経路１０４が設定されている。この例において、当該単一の移動経路１０４は、１本の加工経路１０６（実線）及び当該加工経路１０６の両端部（Ｂ及びＵ）に接続された２本の補助経路１０８（破線）を含む。加工経路１０６は、長方形の加工領域１０２の周縁に沿ってらせん状に設けられている。ここで、加工経路１０６は、長方形の加工領域１０２の長辺又は短辺に沿って平行に設けられるが、長方形の頂点に対応する屈曲部は、滑らかに湾曲している。

この例では、加工経路１０６の９箇所に屈曲部を有する。これらの９本の補助経路１０８は円弧状であり、それらの中心角は９０°又は１８０°である。具体的には、加工経路１０６上の区間ＣＤ、ＥＦその他６箇所の屈曲部は、中心角が９０°の円弧状であり、区間ＳＴの屈曲部は、中心角が１８０°の円弧状である。

このような加工経路１０６を設けることによって、加工領域１０２が長方形のように頂点を有する図形であっても、その頂点の近傍の加工経路１０６において、レーザ光源２１４の相対移動の加速又は減速を回避することができる。つまり、加工領域１０２の頂点近傍を均質に加工することができる。勿論、長方形以外の多角形や、更に複雑な図形に対しても同様の効果を奏する。

尚、設定させた移動経路１０４において、レーザ光源の相対移動の方向はいずれでも構わない。本実施形態においては一例として、レーザ光源は、移動経路１０４の一端Ａから、加工経路１０６の端部Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ、Ｋ、Ｌ、Ｍ、Ｎ、Ｏ、Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｔ、Ｕの順で相対移動し、最後に移動経路の他端Ｖに到達する態様を示している。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、上記実施形態は被加工物の表面を加工する場合の例について述べたが、被加工物の内部を直接加工する場合にもこの方法は利用できる。また、上記実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。また、本発明はその趣旨を逸脱することなく変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。以上の実施形態からの変更点について以下に説明する。以下に説明する変更点は、可能な限り組み合わせて適用してもよい。

１００・・・被加工物、 １０２・・・加工領域、 １０４・・・移動経路、 １０６・・・加工経路、 １０６ａ・・・第１加工経路、 １０６ｂ・・・第２加工経路、 １０８・・・補助経路、 ２００・・・加工システム、 ２０２・・・加工装置、 ２０４・・・枠体、 ２１４・・・レーザ光源、 ２１８・・・ワーク保持具、 ２２０ｘ・・・直動駆動機構、 ２２０ｙ・・・直動駆動機構、 ２２０ｚ・・・直動駆動機構、 ２２２・・・移動体、 ２２４・・・リニアガイド部材、 ２２６・・・キャリッジ、 ２２８・・・Ｙ軸方向直動伝動機構、 ２３２・・・コンピュータ、 ２３４・・・入出力装置、 ２３６・・・プログラム、 ２３８・・・加工領域設定部、 ２４０・・・経路設定部、 ２４２・・・加工条件設定部、 ２４４・・・移動経路データ

Claims (8)

1. 被加工物の加工領域内に設けられる加工経路を含む移動経路を設定する工程と、
   前記移動経路に沿って相対移動するレーザ光源によって、前記加工経路にレーザを照射して前記被加工物を加工する工程とを備え、
   前記加工経路の屈曲部は滑らかに湾曲していることを特徴とする加工方法。
2. 前記移動経路は、前記加工経路の端部に滑らかに接続される補助経路を更に含む請求項１に記載の加工方法。
3. 前記加工経路は、複数であり、第１加工経路及び第２加工経路を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の加工方法。
4. 前記第１加工経路は、前記加工領域の周縁上の一端から第１方向に旋回しつつ前記加工領域の内側に向かうらせん状に設けられ、
   前記第２加工経路は、前記第１加工経路と間隔を有し、前記第１方向に旋回しつつ前記加工領域の内側に向かうらせん状に設けられることを特徴とする請求項３に記載の加工方法。
5. 前記第１加工経路は、前記加工領域の周縁上の一端から第１方向に旋回しつつ前記加工領域の内側に向かうらせん状に設けられ、
   前記第２加工経路は、前記加工領域の周縁上の一端から前記第１方向に対して逆方向の第２方向に旋回しつつ前記加工領域の内側に向かうらせん状に設けられることを特徴とする請求項３に記載の加工方法。
6. 前記第１加工経路は、前記加工領域の周縁上に設けられ、
   前記第２加工経路は、前記第１加工経路の内側に、前記第１加工経路に沿って設けられることを特徴とする請求項３に記載の加工方法。
7. 前記第１加工経路及び前記第２加工経路の各々の一端に接続される補助経路は、互いの一部を共有することを特徴とする請求項３乃至請求項６のいずれか一に記載の加工方法。
8. 前記レーザ光源は、前記移動経路に対して実質的に等速度で相対移動することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一に記載の加工方法。
   

Images