以下、実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態のレーザ加工装置100は、第1ワーク11および第2ワーク12の表面にレーザを照射することによって、第1ワーク11および第2ワーク12の表面改質を行う。例えば、第1ワーク11および第2ワーク12は、基板等に半田付けされる端子である。この端子の母材上にはニッケルメッキが形成されており、このニッケルメッキ上には金メッキが形成されている。そして、レーザ加工装置100は、端子の半田付けを行う前の処理として、この端子の表面にレーザを照射する。これにより、金メッキが除去されて、半田との濡れ性が悪いニッケルメッキが端子の外部に露出する。この状態で端子の半田付けが行われるとき、ニッケルメッキが半田との濡れ性が悪いために、端子に対して毛細管現象によって生じる半田の吸い上がりが抑制される。このように、レーザ加工装置100は、第1ワーク11および第2ワーク12の表面改質を行う。
具体的には、図1−図4に示すように、レーザ加工装置100は、第1ワーク11、第2ワーク12、レーザ支持台15、レーザ支柱16、レーザ照射装置20、モータケース24、モータ25およびシャフト26を備える。また、レーザ加工装置100は、回転部30、第1カバー支柱71、第2カバー支柱72、カバー80、ブロワ配管91、ブロワ92、排気管93およびポンプ94を備える。なお、図1において、ブロワ92は、Bと記載されている。また、ポンプ94は、Pと記載されている。
図1に示すように、第1ワーク11は、後述の回転部30に配置されている第1ワーク台41に載置されている。第2ワーク12は、後述の回転部30に配置されている第2ワーク台42に載置されている。図において、第1ワーク11と第2ワーク12との差異を明確にするため、第2ワーク12は、ドット柄で記載されている。レーザ支持台15は、地面に置かれている。また、レーザ支持台15は、レーザ支柱16に接続されており、レーザ支柱16を支持する。レーザ支柱16は、後述のレーザ照射装置20のレーザ台21に接続されており、レーザ照射装置20を支持する。
レーザ照射装置20は、第1ワーク11に向かってレーザの照射を行う。具体的には、レーザ照射装置20は、レーザ台21およびレーザ照射部22を有する。レーザ台21は、第1ワーク11と対向する位置に配置されている。また、レーザ台21は、レーザ支柱16に支持されつつ、レーザ照射部22を支持する。さらに、レーザ台21は、後述のレーザ照射部22からのレーザが通過するレーザ通過穴23を有する。レーザ照射部22は、後述の回転部30に置かれた第1ワーク11と対向する位置に配置されており、図示しない発振器および光ファイバを含む。この発振器は、レーザを発振する。発振されたレーザは、光ファイバを経由し、第1ワーク11に向かって照射される。このレーザ照射部22からのレーザは、レーザ通過穴23および後述の回転部30の加工室33を通過して、第1ワーク11に照射される。
モータケース24は、地面に置かれており、モータ25を収容している。モータ25は、通電されることにより回転する。また、モータ25がシャフト26に接続されており、シャフト26は、モータ25の回転によって回転する。また、シャフト26は、後述の回転部30の回転穴302に挿入されている。
回転部30は、ワーク駆動部に対応しており、例えば、ステンレス鋼等の金属で形成されている。また、回転部30は、回転穴302を有し、回転部30の中心軸Oに直行する断面において円環状になっている。この回転穴302には、シャフト26が挿入されている。これにより、モータ25によりシャフト26が回転すると、回転部30は、回転部30の中心軸Oを中心に回転する。このため、回転部30に載置されたワークは、レーザ照射部22と対向する位置に移動可能となっている。また、中心軸O方向において、レーザ台21と、後述の回転部30の第1反射凸部51、第2反射凸部52、第3反射凸部53、第4反射凸部54および第5反射凸部55との間には、第1隙間301が形成されている。これにより、回転部30が中心軸Oを中心に回転しやすくなっている。この第1隙間301の大きさは、例えば、回転部30が回転するときの中心軸O方向のブレ量に基づいて設定される。
さらに、回転部30は、第1載置面331、第1仕切部31、第1側面341、第2側面342、加工室33および第1ワーク台41を有する。また、回転部30は、第2載置面332、第2仕切部32、第3側面343、第4側面344、搬入出室34および第2ワーク台42を有する。さらに、回転部30は、第1基面351、第2基面352、第3基面353、第4基面354、第1反射凸部51、第1反射凹部61、第2反射凸部52および第2反射凹部62を有する。また、回転部30は、第5基面355、第6基面356、第3反射凸部53、第3反射凹部63、第4反射凸部54、第4反射凹部64、第5反射凸部55、第5反射凹部65および第6反射凹部66を有する。
第1載置面331は、レーザ照射装置20に対向しており、中心軸Oに直行している。この第1載置面331には、後述の第1ワーク台41が配置されている。
第1仕切部31は、第1ワーク台41よりも中心軸O側に位置している。また、第1仕切部31は、第1載置面331からレーザ照射装置20に向かう方向に延びている。回転穴302と後述の加工室33とは、第1仕切部31によって仕切られている。さらに、第1仕切部31は、第1ブロワ穴311および第1仕切面312を有する。第1ブロワ穴311は、加工室33とブロワ配管91内の流路とに連通している。第1仕切面312は、第1端面に対応しており、回転部30の中心軸O側における第1載置面331の端部に接続されており、第1載置面331と垂直になっている。
図2に示すように、第1側面341は、第1端面に対応しており、第1載置面331の端部と第1仕切面312の端部とに接続されている。また、第1側面341は、第1載置面331に垂直であり、第1仕切面312と平行になっている。
第2側面342は、第1端面に対応しており、第1側面341に対向し、第1側面341とは反対側の第1載置面331の端部と第1仕切面312の端部とに接続されている。また、第2側面342は、第1載置面331に垂直であり、第1仕切面312および第1側面341と平行になっている。
加工室33は、レーザ照射装置20と、第1載置面331と、第1仕切面312と、第1側面341と、第2側面342とによって区画形成されている。加工室33では、レーザによるワークの表面改質が行われる。
第1ワーク台41は、レーザ照射装置20に対向して、第1載置面331に配置されている。このため、第1ワーク台41に置かれた第1ワーク11は、レーザ照射装置20に対向する。また、第1ワーク台41は、第1ワーク11を支持する。
図1に示すように、第2載置面332は、中心軸Oに対して第1載置面331と線対称になる位置に形成されており、中心軸Oに直行し、第1載置面331と平行している。この第2載置面332には、後述の第2ワーク台42が配置されている。
第2仕切部32は、第2ワーク台42よりも中心軸O側に位置している。また、第2仕切部32は、第1載置面331からレーザ照射装置20に向かう方向に延びており、回転穴302と後述の搬入出室34とは、第2仕切部32によって仕切られている。さらに、第2仕切部32は、回転部30の周方向に第1仕切部31と接続されており、第1仕切部31とで回転穴302を区画形成している。また、第2仕切部32は、第2ブロワ穴321および第2仕切面322を有する。第2ブロワ穴321は、回転穴302に連通している。さらに、第2ブロワ穴321は、中心軸Oに対して第1ブロワ穴311と線対称となる位置に配置されており、回転部30が回転したときにブロワ配管91内の流路と連通するように形成されている。第2仕切面322は、第2端面に対応しており、回転部30の中心軸O側における第2載置面332の端部に接続されており、第2載置面332と垂直になっている。
図3に示すように、第3側面343は、第2端面に対応しており、第2載置面332の端部と第2仕切面322の端部とに接続されている。また、第3側面343は、第2載置面332に垂直であり、第2仕切面322と平行になっている。
第4側面344は、第2端面に対応しており、第3側面343に対向し、第3側面343とは反対側の第2載置面332の端部と第2仕切面322の端部とに接続されている。また、第4側面344は、第2載置面332に垂直であり、第2仕切面322および第3側面343と平行になっている。
搬入出室34は、第2載置面332と、第2仕切面322と、第3側面343と、第4側面344とによって区画形成されている。また、搬入出室34は、後述の第2ワーク台42に第2ワーク12を配置できるように、レーザ加工装置100の外部とつながっている。
第2ワーク台42は、第2載置面332に配置されている。また、第2ワーク台42は、第2ワーク12を支持する。これにより、第1ワーク11の次にレーザが照射されるワークである第2ワーク12の準備が行われる。
図2に示すように、第1基面351は、第1載置面331とは反対側の第1側面341の端部に接続されている。また、第1基面351は、第1載置面331に平行しており、第1側面341に垂直である。
第2基面352は、第1載置面331とは反対側の第2側面342の端部に接続されている。また、第2基面352は、第1載置面331に平行しており、第2側面342に垂直である。
図3に示すように、第3基面353は、第2載置面332とは反対側の第3側面343の端部に接続されている。また、第3基面353は、第2載置面332に平行しており、第3側面343に垂直である。また、ここでは、図4に示すように、第3基面353は、第1基面351と同一面になっている。
図3に示すように、第4基面354は、第2載置面332とは反対側の第4側面344の端部に接続されている。また、第4基面354は、第2載置面332に平行しており、第4側面344に垂直である。また、ここでは、図4に示すように、第4基面354は、第2基面352と同一面になっている。
図2および図3に示すように、第1反射凸部51は、第1載置面331からレーザ照射装置20に向かう方向に、第1基面351および第3基面353から突出している。また、図4に示すように、第1反射凸部51は、回転部30の回転方向に沿って延びており、回転部30の中心軸Oに直行する断面において円弧形状になっている。さらに、第1反射凸部51は、回転部30の径方向に並列するように複数形成されている。このため、回転部30の中心軸Oに直行する断面において、回転部30の径方向内側の第1反射凸部51の半径は、回転部30の径方向外側の第1反射凸部51の半径よりも小さくなっている。
第1反射凹部61は、2つの第1反射凸部51の間に形成されている。第1反射凸部51が回転部30の回転方向に沿って延びているため、第1反射凹部61は、回転部30の回転方向に沿って延びている。このため、第1反射凹部61は、回転部30の中心軸Oに直行する断面において円弧形状になっている。
図2および図3に示すように、第2反射凸部52は、第1載置面331からレーザ照射装置20に向かう方向に、第2基面352および第4基面354から突出している。また、図4に示すように、第2反射凸部52は、回転部30の回転方向に沿って延びており、第2反射凸部52は、回転部30の中心軸Oに直行する断面において円弧形状になっている。さらに、第2反射凸部52は、回転部30の径方向に並列するように複数形成されている。このため、回転部30の中心軸Oに直行する断面において、回転部30の径方向内側の第2反射凸部52の半径は、回転部30の径方向外側の第2反射凸部52の半径よりも小さくなっている。
第2反射凹部62は、2つの第2反射凸部52の間に形成されている。第2反射凸部52が回転部30の回転方向に沿って延びているため、第2反射凹部62は、回転部30の回転方向に沿って延びている。このため、第2反射凹部62は、回転部30の中心軸Oに直行する断面において円弧形状になっている。
図2に示すように、第5基面355は、第1仕切部31に形成されており、第1載置面331とは反対側の第1仕切面312の端部に接続されている。また、第5基面355は、第1載置面331に平行しており、第1仕切面312に垂直である。
図3に示すように、第6基面356は、第2仕切部32に形成されており、第2載置面332とは反対側の第2仕切面322の端部と接続されている。また、第6基面356は、第2載置面332に平行しており、第2仕切面322に垂直である。さらに、ここでは、図4に示すように、第6基面356は、第5基面355と同一面になっている。
図2および図3に示すように、第3反射凸部53は、第1載置面331からレーザ照射装置20に向かう方向に、第1基面351、第3基面353、第5基面355および第6基面356から突出している。また、図4に示すように、第3反射凸部53は、1つ形成され、第1仕切面312と第1側面341とでなす角部から回転部30の回転方向に沿って延びており、回転部30の中心軸Oに直行する断面において円弧形状になっている。さらに、第3反射凸部53は、第1反射凸部51よりも回転部30の径方向内側に位置している。このため、回転部30の中心軸Oに直行する断面において、第3反射凸部53の半径は、第1反射凸部51の半径よりも小さくなっている。
第3反射凹部63は、複数の第1反射凸部51のうちの回転部30の径方向において最も内側に位置する第1反射凸部51と第3反射凸部53との間に形成されている。第1反射凸部51および第3反射凸部53が回転部30の回転方向に沿って延びているため、第3反射凹部63は、回転部30の回転方向に沿って延びている。このため、第3反射凹部63は、回転部30の中心軸Oに直行する断面において円弧形状になっている。
図2および図3に示すように、第4反射凸部54は、第1載置面331からレーザ照射装置20に向かう方向に、第2基面352、第4基面354、第5基面355および第6基面356から突出している。また、図4に示すように、第4反射凸部54は、1つ形成され、第1仕切面312と第2側面342とでなす角部から回転部30の回転方向に沿って延びており、回転部30の中心軸Oに直行する断面において円弧形状になっている。さらに、第4反射凸部54は、第2反射凸部52よりも回転部30の径方向内側に位置している。このため、回転部30の中心軸Oに直行する断面において、第4反射凸部54の半径は、第2反射凸部52の半径よりも小さくなっている。
第4反射凹部64は、複数の第2反射凸部52のうちの回転部30の径方向において最も内側に位置する第2反射凸部52と第4反射凸部54との間に形成されている。第2反射凸部52および第4反射凸部54が回転部30の回転方向に沿って延びているため、第4反射凹部64は、回転部30の回転方向に沿って延びている。このため、第4反射凹部64は、回転部30の中心軸Oに直行する断面において円弧形状になっている。
図2および図3に示すように、第5反射凸部55は、第1載置面331からレーザ照射装置20に向かう方向に、第5基面355から突出している。また、第5反射凸部55は、第1仕切部31および第2仕切部32の延長部になっている。また、図4に示すように、第5反射凸部55は、回転部30の回転方向に沿って延びている。このため、第5反射凸部55は、回転部30の中心軸Oに直行する断面において円弧形状になっている。さらに、第5反射凸部55は、第3反射凸部53よりも回転部30の径方向内側に位置している。このため、回転部30の中心軸Oに直行する断面において、第5反射凸部55の半径は、第3反射凸部53の半径よりも小さくなっている。
第5反射凹部65は、第3反射凸部53と第5反射凸部55との間に形成されている。第3反射凸部53および第5反射凸部55が回転部30の回転方向に沿って延びているため、第5反射凹部65は、回転部30の回転方向に沿って延びている。このため、第5反射凹部65は、回転部30の中心軸Oに直行する断面において円弧形状になっている。
第6反射凹部66は、第4反射凸部54と第5反射凸部55との間に形成されている。第4反射凸部54および第5反射凸部55が回転部30の回転方向に沿って延びているため、第6反射凹部66は、回転部30の回転方向に沿って延びている。このため、第6反射凹部66は、回転部30の中心軸Oに直行する断面において円弧形状になっている。
また、図1−図3に示すように、第1反射凹部61、第2反射凹部62、第3反射凹部63、第4反射凹部64、第5反射凹部65および第6反射凹部66は、第1ワーク台41および第1ワーク11よりもレーザ照射装置20側に位置している。さらに、ここでは、第1反射凹部61、第2反射凹部62、第3反射凹部63、第4反射凹部64、第5反射凹部65および第6反射凹部66は、加工室33および搬入出室34に連通している。
図3に示すように、第1カバー支柱71の一端は、地面に接続されている。第1カバー支柱71の他端は、カバー80の一端に接続されている。そして、第1カバー支柱71は、カバー80を支持する。第2カバー支柱72の一端は、地面に接続されている。第2カバー支柱72の他端は、カバー80の他端に接続されている。そして、第2カバー支柱72は、第1カバー支柱71とともにカバー80を支持する。
図1および図3に示すように、カバー80は、中心軸O方向において回転部30と対向するように配置されている。また、カバー80は、第1仕切部31および第2仕切部32を覆っている。さらに、カバー80は、第1反射凸部51、第2反射凸部52、第3反射凸部53、第4反射凸部54および第5反射凸部55の一部を覆っている。また、回転部30が回転しやすくなるように、中心軸Oの方向において、カバー80と回転部30との間には、第2隙間83が形成されている。この第2隙間83の大きさは、例えば、回転部30が回転するときの中心軸O方向におけるブレ量に基づいて設定される。
また、図5に示すように、カバー80は、第1カバー凸部811、第2カバー凸部812、第3カバー凸部813、第4カバー凸部814、第5カバー凸部815および第6カバー凸部816を有する。また、カバー80は、第1カバー凹部821、第2カバー凹部822、第3カバー凹部823、第4カバー凹部824および第5カバー凹部825を有する。
第1カバー凸部811は、第1反射凹部61に対応する形状、位置および数となるように形成されている。第2カバー凸部812は、第2反射凹部62に対応する形状、位置および数となるように形成されている。第3カバー凸部813は、第3反射凹部63に対応する形状、位置および数となるように形成されている。第4カバー凸部814は、第4反射凹部64に対応する形状、位置および数となるように形成されている。第5カバー凸部815は、第5反射凹部65に対応する形状、位置および数となるように形成されている。第6カバー凸部816は、第6反射凹部66に対応する形状、位置および数となるように形成されている。また、第1−第6カバー凸部811−816の大きさは、それぞれに対応する第1−第6反射凹部61−66の大きさよりも小さくなっている。これにより、回転部30が回転するとき、第1−第6カバー凸部811−816は、第1−第6反射凹部61−66をそれぞれ通過しやすくなっている。
第1カバー凹部821は、第1カバー凸部811同士の間および第1カバー凸部811と第3カバー凸部813との間に形成されている。また、第1カバー凹部821は、第1反射凸部51に対応する形状、位置および数となるように形成されている。第2カバー凹部822は、第2カバー凸部812同士の間および第2カバー凸部812と第4カバー凸部814との間に形成されている。また、第2カバー凹部822は、第2反射凸部52に対応する形状、位置および数となるように形成されている。第3カバー凹部823は、第3カバー凸部813と第5カバー凸部815との間に形成されている。また、第3カバー凹部823は、第3反射凸部53に対応する形状、位置および数となるように形成されている。第4カバー凹部824は、第4カバー凸部814と第6カバー凸部816との間に形成されている。また、第4カバー凹部824は、第4反射凸部54に対応する形状、位置および数となるように形成されている。さらに、第1−第4カバー凹部821−824の大きさは、それぞれに対応する第1−第4反射凸部51−54の大きさよりも大きくなっている。これにより、回転部30が回転するとき、第1−第4反射凸部51−54は、第1−第4カバー凹部821−824をそれぞれ通過しやすくなっている。
第5カバー凹部825は、第5カバー凸部815、第6カバー凸部816および後述のブロワ配管91によって区画形成されている。第5カバー凹部825では、回転部30が回転するとき、第5反射凸部55が通過する。
図1に示すように、ブロワ配管91は、第1仕切部31の第1ブロワ穴311に連通している。また、ブロワ配管91とブロワ92とが接続可能となるように、第1ブロワ穴311とは反対側のブロワ配管91の端部は、カバー80から突出しており、カバー80の外部に露出している。ブロワ92は、外部に露出したブロワ配管91の端部に接続されており、加工室33に向かって空気を送風する。排気管93は、加工室33に連通しており、ポンプ94に接続されている。ポンプ94は、排気管93に流れる空気を吸引することにより、加工室33に流れる送風空気とともに、レーザがワークに照射されたときに発生する粉塵を吸引する。
以上のように、レーザ加工装置100は、構成されている。このように構成されるレーザ加工装置100は、後述するように、サイクルタイムを短縮できる。具体的に、図6のフローチャートおよび図7−図11を参照して、レーザ加工装置100の作動について説明する。なお、この説明では、第1ワーク台41には第1ワーク11が置かれており、第2ワーク台42には第2ワーク12が置かれていないものとする。
ステップS101において、図7および図8に示すように、レーザ照射部22は、第1ワーク11に向かってレーザを照射する。レーザ照射部22から第1ワーク11に向かって照射されたレーザは、レーザ通過穴23および加工室33を通過して、第1ワーク11に照射される。これにより、第1ワーク11は、レーザによる表面改質が行われる。なお、図7−図10において、レーザは、二点鎖線で記載されている。
また、レーザが第1ワーク11に照射されたとき、レーザがワークに照射されたことによる粉塵が発生する。このとき、ブロワ92は、加工室33に向かって送風する。ブロワ92からの送風空気は、ブロワ配管91内の流路および第1ブロワ穴311を経由して、加工室33に流れる。加工室33に流れた送風空気は、粉塵とともに、排気管93に向かって流れる。そして、ポンプ94が排気管93の空気を吸引することによって、加工室33に流れた送風空気とともに、粉塵が排気管93を経由してポンプ94に吸引される。また、加工室33および搬入出室34に連通する第1反射凹部61、第2反射凹部62、第3反射凹部63、第4反射凹部64、第5反射凹部65および第6反射凹部66が形成されているため、加工室33に流れる空気の流路面積が大きくなる。これにより、ポンプ94が吸引する空気の流量が大きくなる。したがって、このとき、レーザ加工装置100では、粉塵が回収されやすくなっている。
さらに、第1ワーク11に照射されたレーザは、第1ワーク11の表面で反射して、拡散する。そして、図9に示すように、第1ワーク11の表面で反射したレーザは、第1反射凹部61、第2反射凹部62、第3反射凹部63、第4反射凹部64、第5反射凹部65および第6反射凹部66のそれぞれを通過する。
第1反射凹部61を通過したレーザは、第1反射凸部51で反射する。また、第1反射凸部51で反射したレーザは、第1反射凹部61が延びている方向に沿って進みつつ、レーザを反射した第1反射凸部51に対向する第1反射凸部51に向かって進む。そして、第1反射凸部51で反射したレーザは、この第1反射凸部51に対向する第1反射凸部51で反射する。したがって、第1反射凸部51でのレーザの反射が繰り返されることにより、第1ワーク11の表面で反射したレーザは、減衰する。また、第1反射凸部51で反射したレーザは、レーザ台21および第1基面351で反射する。このレーザの反射が繰り返されることにより、第1ワーク11の表面で反射したレーザは、減衰する。
第2反射凹部62を通過したレーザは、第2反射凸部52で反射する。そして、第2反射凸部52でのレーザの反射が繰り返されることにより、第1ワーク11の表面で反射したレーザは、減衰する。また、第2反射凸部52で反射レーザは、レーザ台21および第2基面352で反射する。このレーザの反射が繰り返されることにより、第1ワーク11の表面で反射したレーザは、減衰する。
第3反射凹部63を通過したレーザは、複数の第1反射凸部51のうちの回転部30の径方向において最も内側に位置する第1反射凸部51で反射する。そして、この第1反射凸部51および第3反射凸部53でのレーザの反射が交互に繰り返されることにより、第1ワーク11の表面で反射したレーザは、減衰する。また、この第1反射凸部51および第3反射凸部53で反射したレーザは、レーザ台21および第1基面351で反射する。このレーザの反射が繰り返されることにより、第1ワーク11の表面で反射したレーザは、減衰する。
第4反射凹部64を通過したレーザは、複数の第2反射凸部52のうちの回転部30の径方向において最も内側に位置する第2反射凸部52で反射する。そして、この第2反射凸部52および第4反射凸部54でのレーザの反射が交互に繰り返されることにより、第1ワーク11の表面で反射したレーザは、減衰する。また、この第2反射凸部52および第4反射凸部54で反射したレーザは、レーザ台21および第2基面352で反射する。このレーザの反射が繰り返されることにより、第1ワーク11の表面で反射したレーザは、減衰する。
第5反射凹部65を通過したレーザは、第5反射凸部55で反射する。そして、第3反射凸部53および第5反射凸部55でのレーザの反射が交互に繰り返されることにより、第1ワーク11の表面で反射したレーザは、減衰する。
第6反射凹部66を通過したレーザは、第5反射凸部55で反射する。そして、第4反射凸部54および第5反射凸部55でのレーザの反射が交互に繰り返されることにより、第1ワーク11の表面で反射したレーザは、減衰する。
また、図10に示すように、第1反射凸部51での反射が繰り返されたレーザの一部は、第1反射凹部61が延びている方向に沿って進み、第1カバー凸部811で反射する。第1カバー凸部811で反射したレーザは、第1反射凹部61を通過して、第1反射凸部51で反射して、減衰する。さらに、第2反射凸部52での反射が繰り返されたレーザは、第2反射凹部62が延びている方向に沿って進み、第2カバー凸部812で反射する。第2カバー凸部812で反射したレーザは、第2反射凹部62を通過して、第2反射凸部52で反射して、減衰する。
また、第1ワーク11の表面で反射したレーザの一部は、第3反射凹部63を通過して第3カバー凸部813で反射する。第3カバー凸部813で反射したレーザは、複数の第1反射凸部51のうちの回転部30の径方向において最も内側に位置する第1反射凸部51および第3反射凸部53のいずれかで反射する。これにより、第3カバー凸部813で反射したレーザは、減衰する。さらに、第1ワーク11の表面で反射したレーザの一部は、第4反射凹部64を通過して、第4カバー凸部814で反射する。第4カバー凸部814で反射したレーザは、複数の第2反射凸部52のうちの回転部30の径方向において最も内側に位置する第2反射凸部52および第4反射凸部54のいずれかで反射する。これにより、第4カバー凸部814で反射したレーザは、減衰する。
また、第1ワーク11の表面で反射したレーザの一部は、第5カバー凸部815で反射する。第5カバー凸部815で反射したレーザは、加工室33を通過し、第1ワーク11に対向しているレーザ台21で反射する。これにより、第5カバー凸部815で反射したレーザは、減衰する。さらに、第1ワーク11の表面で反射したレーザの一部は、第6カバー凸部816で反射する。第6カバー凸部816で反射したレーザは、第5カバー凸部815で反射したレーザと同様に、加工室33を通過して、レーザ台21で反射する。これにより、第6カバー凸部816で反射したレーザは、減衰する。
また、第1ワーク11の表面で反射したレーザの一部が第1−第6カバー凸部811−816で反射することにより、第1−第6反射凹部61−66のそれぞれを通過するレーザの一部の進行が第1−第6カバー凸部811−816により妨げられる。これにより、第1−第6反射凹部61−66のそれぞれを通過するレーザは、搬入出室34に進行しにくくなっている。
また、レーザが第1ワーク11に照射されている間に、第1ワーク11の次にレーザによる表面改質が行われる第2ワーク12が第2ワーク台42に置かれる。これにより、第2ワーク12が準備される。
続いて、ステップS102において、レーザによる第1ワーク11の表面改質が終了した後、シャフト26に接続されているモータ25およびシャフト26が回転することにより、回転部30が中心軸Oを中心に回転する。
このとき、第1カバー凸部811は、第1反射凹部61を通過する。第2カバー凸部812は、第2反射凹部62を通過する。第3カバー凸部813は、第3反射凹部63を通過する。第4カバー凸部814は、第4反射凹部64を通過する。第5カバー凸部815は、第5反射凹部65を通過する。第6カバー凸部816は、第6反射凹部66を通過する。また、第1反射凸部51は、第1カバー凹部821を通過する。第2反射凸部52は、第2カバー凹部822を通過する。第3反射凸部53は、第3カバー凹部823を通過する。第4反射凸部54は、第4カバー凹部824を通過する。第5反射凸部55は、第5カバー凹部825を通過する。
そして、回転部30が中心軸Oを中心に回転することにより、図11に示すように、第2ワーク台42および第2ワーク12が、レーザ照射装置20に対向する位置に移動する。このとき、レーザ照射装置20と、第2載置面332と、第2仕切面322と、第3側面343と、第4側面344とによって、加工室33が区画形成される。また、このとき、第1載置面331と、第1仕切部31と、第1側面341と、第2側面342とによって、搬入出室34が区画形成される。さらに、このとき、第1ブロワ穴311が回転穴302に連通し、第2ブロワ穴321がブロワ配管91内の流路に連通する。
続いて、ステップS103において、レーザ照射装置20は、第2ワーク12に向かってレーザを照射する。レーザ照射装置20から第2ワーク12に向かって照射されたレーザは、レーザ通過穴23および加工室33を通過して、第2ワーク12に照射される。これにより、第2ワーク12は、レーザによる表面改質が行われる。
また、レーザが第2ワーク12に照射されたとき、レーザがワークに照射されたことによる粉塵が発生する。このとき、ステップS101と同様に、ブロワ92が加工室33に向かって送風する。そして、ポンプ94が排気管93の空気を吸引することによって、加工室33に流れたブロワ92からの送風空気とともに、粉塵が排気管93を経由してポンプ94に吸引される。これにより、粉塵が回収される。
さらに、第2ワーク12に照射されたレーザは、第2ワーク12の表面で反射する。また、第2ワーク12の表面で反射したレーザは、拡散して、上記と同様に、第1反射凹部61、第2反射凹部62、第3反射凹部63、第4反射凹部64、第5反射凹部65および第6反射凹部66を通過する。
そして、ステップS101と同様に、第2ワーク12の表面で反射したレーザは、第1反射凸部51でのレーザの反射が繰り返されることにより、減衰する。また、第2ワーク12の表面で反射したレーザは、第2反射凸部52でのレーザの反射が繰り返されることにより、減衰する。さらに、第2ワーク12の表面で反射したレーザは、複数の第1反射凸部51のうちの回転部30の径方向において最も内側に位置する第1反射凸部51および第3反射凸部53でのレーザの反射が交互に繰り返されることにより、減衰する。また、第2ワーク12の表面で反射したレーザは、複数の第2反射凸部52のうちの回転部30の径方向において最も内側に位置する第2反射凸部52および第4反射凸部54でのレーザの反射が交互に繰り返されることにより、減衰する。さらに、第2ワーク12の表面で反射したレーザは、第3反射凸部53および第5反射凸部55でのレーザの反射が交互に繰り返されることにより、減衰する。そして、第2ワーク12の表面で反射したレーザは、第4反射凸部54および第5反射凸部55でのレーザの反射が交互に繰り返されることにより、減衰する。
また、ステップS101と同様に、第1反射凸部51での反射が繰り返されたレーザの一部は、第1カバー凸部811で反射する。さらに、第2反射凸部52での反射が繰り返されたレーザの一部は、第2カバー凸部812で反射する。また、第1ワーク11の表面で反射したレーザの一部は、第3反射凹部63を通過して第3カバー凸部813で反射する。さらに、第1ワーク11の表面で反射したレーザの一部は、第4反射凹部64を通過して、第4カバー凸部814で反射する。また、第1ワーク11の表面で反射したレーザの一部は、第5カバー凸部815で反射する。そして、第1ワーク11の表面で反射したレーザの一部は、第6カバー凸部816で反射する。
また、レーザが第2ワーク12に照射されている間に、レーザによる表面改質が行われた第1ワーク11が第1ワーク台41から外されて、レーザによる表面改質が行われていない第1ワーク11が第1ワーク台41に置かれる。これにより、第2ワーク12の次にレーザによる表面改質が行われるワークが準備される。
続いて、ステップS104において、レーザによる第2ワーク12の表面改質が終了した後、シャフト26に接続されているモータ25が回転することにより、シャフト26とともに、回転部30が中心軸Oを中心に回転する。
このとき、ステップS102と同様に、第1カバー凸部811は、第1反射凹部61を通過する。第2カバー凸部812は、第2反射凹部62を通過する。第3カバー凸部813は、第3反射凹部63を通過する。第4カバー凸部814は、第4反射凹部64を通過する。第5カバー凸部815は、第5反射凹部65を通過する。第6カバー凸部816は、第6反射凹部66を通過する。また、第1反射凸部51は、第1カバー凹部821を通過する。第2反射凸部52は、第2カバー凹部822を通過する。第3反射凸部53は、第3カバー凹部823を通過する。第4反射凸部54は、第4カバー凹部824を通過する。
そして、回転部30が中心軸Oを中心に回転することにより、第1ワーク台41および第1ワーク11が対向する位置に移動する。このとき、レーザ照射装置20と、第1載置面331と、第1仕切部31と、第1側面341と、第2側面342とによって、加工室33が区画形成される。また、このとき、第2載置面332と、第2仕切部32と、第3側面343と、第4側面344とによって、搬入出室34が区画形成される。さらに、このとき、第1ブロワ穴311がブロワ配管91内の流路に連通する。その後、処理は、ステップS101に戻り、ステップS101からステップS104の処理が繰り返される。
このようにして、レーザ加工装置100により、第1ワーク11および第2ワーク12の表面改質が行われる。
次に、本実施形態のレーザ加工装置100によって、サイクルタイムが短縮されることについて説明する。なお、以下の説明では、サイクルタイムとは、第1ワーク11の加工室33への移動が開始されてから、次に処理される第2ワーク12の加工室33への移動が開始されるまでの時間である。
本実施形態のレーザ加工装置100では、第1ワーク11に照射されたレーザは、第1ワーク11の表面で反射する。第1ワーク11の表面で反射したレーザは、第1反射凸部51、レーザ台21および第1基面351でのレーザの反射が繰り返されることにより、減衰する。また、第1ワーク11の表面で反射したレーザは、第2反射凸部52、レーザ台21および第2基面352でのレーザの反射が繰り返されることにより、減衰する。さらに、第1ワーク11の表面で反射したレーザは、複数の第1反射凸部51のうちの回転部30の径方向において最も内側に位置する第1反射凸部51、第3反射凸部53、レーザ台21および第1基面351でのレーザの反射が交互に繰り返される。これにより、第1ワーク11の表面で反射したレーザは、減衰する。また、第1ワーク11の表面で反射したレーザは、複数の第2反射凸部52のうちの回転部30の径方向において最も内側に位置する第2反射凸部52、第4反射凸部54、レーザ台21および第2基面352でのレーザの反射が交互に繰り返される。これにより、第1ワーク11の表面で反射したレーザは、減衰する。さらに、第1ワーク11の表面で反射したレーザは、第3反射凸部53および第5反射凸部55でのレーザの反射が交互に繰り返されることにより、減衰する。そして、第1ワーク11の表面で反射したレーザは、第4反射凸部54および第5反射凸部55でのレーザの反射が交互に繰り返されることにより、減衰する。
ここで、レーザ照射部22から照射されるレーザの有害レベルを示す値を強度関数Mとする。また、回転部30を形成する材料と、レーザ照射部22から照射されるレーザの波長域とによって得られる値を減衰有効値Gとする。そして、作業者等の安全を確保するために、第1ワーク11の表面で反射したレーザを反射させる必要回数を必要反射回数Nとする。
強度関数Mは、レーザ照射装置20から照射されるレーザ出力Eoと、そのレーザの拡がり角φとにより得られる値である。例えば、強度関数Mは、レーザ出力Eoが大きくなるにつれて、レーザの有害レベルが高いので大きくなる。また、強度関数Mは、拡がり角φが大きくなるにつれて、レーザが拡散されてレーザの有害レベルが低くなるため、小さくなる。また、レーザ出力Eoは、0Wから10000Wまでの範囲であり、拡がり角φは、0.3度から30度までの範囲である。この場合、強度関数Mは、0から8までの範囲の値になる。減衰有効値Gは、回転部30を形成する材料により大きく異なり、0.5から3.5までの値である。また、レーザ加工を行う作業者の安全を確保するためには、例えば、以下関係式(1)が満たされる必要がある。
N>M/G ・・・(1)
レーザ加工装置100では、上記したように第1−第5反射凸部51−55での反射により反射回数が比較的多くなるので、レーザ加工装置100は、上記関係式(1)を満たすように、第1ワーク11の表面で反射したレーザを減衰させることができる。このため、レーザの有害レベルを低下させることができる。これにより、加工室33を密閉させることなく、作業者の安全を確保することができる。このため、加工室33を密閉させる必要がなくなるので、加工室33を密閉させるための回転部30をレーザ台21に向かって移動させる動作や回転部30を変形させることにより回転部30とレーザ台21とを密着させる動作をする必要がなくなる。これにより、加工室33への第1ワーク11の移動が開始されてから第1ワーク11のレーザの加工が開始されるまでの時間が短縮される。このため、レーザ加工装置100は、第1ワーク11の加工室33への移動が開始されてから、次に処理される第2ワーク12の加工室33への移動が開始されるまでの時間であるサイクルタイムを短縮することができる。
また、レーザ加工装置100では、以下[1]−[4]に説明するような効果も奏する。
[1]第1反射凹部61、第2反射凹部62、第3反射凹部63、第4反射凹部64、第5反射凹部65および第6反射凹部66は、第1ワーク11よりもレーザ照射部22側に位置している。これにより、第1ワーク11の表面で反射したレーザが第1反射凹部61、第2反射凹部62、第3反射凹部63、第4反射凹部64、第5反射凹部65および第6反射凹部66を通過しやすくなる。
[2]中心軸Oの方向において、レーザ照射装置20および回転部30の間に第1隙間301が形成されている。これにより、回転部30が回転するときにレーザ照射装置20と干渉することが抑制されるので、回転部30が回転しやすくなる。
[3]第1カバー凸部811は、第1反射凹部61を通過するレーザを反射し、第1反射凹部61を通過するレーザの進行を妨げる。第2カバー凸部812は、第2反射凹部62を通過するレーザを反射し、第2反射凹部62を通過するレーザの進行を妨げる。第3カバー凸部813は、第3反射凹部63を通過するレーザを反射し、第3反射凹部63を通過するレーザの進行を妨げる。第4カバー凸部814は、第4反射凹部64を通過するレーザを反射し、第4反射凹部64を通過するレーザの進行を妨げる。第5カバー凸部815は、第5反射凹部65を通過するレーザを反射し、第5反射凹部65を通過するレーザの進行を妨げる。第6カバー凸部816は、第6反射凹部66を通過するレーザを反射し、第6反射凹部66を通過するレーザの進行を妨げる。これらにより、第1−第6反射凹部61−66のそれぞれを通過するレーザが搬入出室34に漏れることが抑制される。このため、搬入出室34側がより安全になる。
[4]ブロワ92は、加工室33に向かって空気を送風する。そして、ポンプ94は、加工室33の空気とともに、レーザ照射部22からのレーザがワークに照射されたことにより発生する粉塵を吸引する。また、加工室33および搬入出室34に連通する第1反射凹部61、第2反射凹部62、第3反射凹部63、第4反射凹部64、第5反射凹部65および第6反射凹部66が形成されているため、加工室33に流れる空気の流路面積が大きくなる。これにより、ポンプ94が吸引する空気の流量が大きくなるため、粉塵が回収されやすくなる。したがって、作業者がこの粉塵を吸うことが抑制される。
(他の実施形態)
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、上記実施形態に対して、適宜変更が可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
(1)上記実施形態では、回転部30は、回転部30の中心軸Oに直行する断面において円環状になっている。これに対して、回転部30は、回転部30の中心軸Oに直行する断面において円環状になっていることに限定されない。回転部30は、回転部30の中心軸Oに直行する断面において楕円環状になっていてもよい。また、回転部30は、中心軸Oに対して垂直な断面において多角環状になっていてもよい。
(2)上記実施形態では、カバー80は、カバー凸部81およびカバー凹部82を有する。これに対して、カバー80には、カバー凸部81およびカバー凹部82が形成されなくてもよい。この場合、レーザ加工装置100は、上記[3]の効果を奏しない。
(3)上記実施形態では、第1−第6反射凹部61−66は、回転部30の中心軸Oに直行する断面において回転部30の回転方向に沿って延びている。これに対して、第1−第6反射凹部61−66は、回転部30の中心軸Oに直行する断面において回転部30の回転方向に沿って延びていることに限定されない。
例えば、図12に示すように、第1−第6反射凹部61−66が回転部30の中心軸Oに直行する断面において楕円弧状となるように、第1−第5反射凸部51−55が形成されてもよい。このように、第1−第6反射凹部61−66が回転部30の中心軸Oに直行する断面において湾曲するように、第1−第5反射凸部51−55が形成されてもよい。
また、図13に示すように、第1−第6反射凹部61−66が回転部30の中心軸Oに直行する断面において多角形形状となるように、第1−第5反射凸部51−55が形成されてもよい。なお、第1−第6反射凹部61−66が回転部30の中心軸Oに直行する断面において円形状でない場合、カバー80には、第1−第6カバー凸部811−816および第1−第5カバー凹部821−825が形成されない。この場合において、第1−第6カバー凸部811−816がカバー80に形成されていると、回転部30が回転するときに、第1−第6カバー凸部811−816が、それぞれに対応する第1−第5反射凸部51−55と干渉する。このため、回転部30が回転できなくなる。したがって、第1−第6反射凹部61−66が回転部30の中心軸Oに直行する断面において円形状でない場合、カバー80には、第1−第6カバー凸部811−816および第1−第5カバー凹部821−825が形成されない。
(4)上記実施形態では、第3反射凹部63を通過したレーザの1回目の反射は、複数の第1反射凸部51のうちの回転部30の径方向において最も内側に位置する第1反射凸部51での反射であった。これに対して、第3反射凹部63を通過したレーザの1回目の反射は、第1ワーク11の位置、レーザ照射部22からのレーザの照射角度等により、第3反射凸部53での反射となる場合もある。同様に、第4反射凹部64を通過したレーザの1回目の反射は、第4反射凸部54での反射となる場合もある。第5反射凹部65を通過したレーザの1回目の反射は、第3反射凸部53での反射となる場合もある。第6反射凹部66を通過したレーザの1回目の反射は、第4反射凸部54での反射となる場合もある。
(5)上記実施形態では、第1仕切面312、第1側面341および第2側面342は、第1載置面331の端部にそれぞれ接続されており、互いに異なる面である。これに対して、第1仕切面312、第1側面341および第2側面342が互いに異なる面であることに限定されないで、第1仕切面312、第1側面341および第2側面342は、一体に形成されており、第1載置面331の端部に接続されてもよい。例えば、第1仕切面312、第1側面341および第2側面342は、曲面に形成されることにより一体に形成される。また、第2仕切面322、第3側面343および第4側面344は、第1載置面331の端部にそれぞれ接続されており、互いに異なる面である。これに対して、第2仕切面322、第3側面343および第4側面344が互いに異なる面であることに限定されないで、第2仕切面322、第3側面343および第4側面344は、一体に形成されており、第1載置面331の端部に接続されてもよい。例えば、第2仕切面322、第3側面343および第4側面344は、曲面に形成されることにより一体に形成される。
(6)上記実施形態では、ワーク駆動部は、回転することにより第1ワーク11および第2ワーク12を移動させる。これに対して、ワーク駆動部は、回転することにより第1ワーク11および第2ワーク12を移動させることに限定されない。ワーク駆動部は、並行移動することにより第1ワーク11および第2ワーク12を移動させてもよい。例えば、ワーク駆動部は、直動案内機構を有することにより並行移動する。これにより、ワーク駆動部とともに、第1ワーク11および第2ワーク12が移動する。なお、この直動案内機構は、例えば、直動用モータ、直動用ボールねじおよび直動用レール等を含む。