JP2021113133A - Processing method, processing system and processing program - Google Patents

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JP2021113133A JP2020004938A JP2020004938A JP2021113133A JP 2021113133 A JP2021113133 A JP 2021113133A JP 2020004938 A JP2020004938 A JP 2020004938A JP 2020004938 A JP2020004938 A JP 2020004938A JP 2021113133 A JP2021113133 A JP 2021113133A
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真 吉田
敏男 前田
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敏男 前田
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Abstract

To provide a processing method capable of removing an unnecessary part of a material by processing by using a laser beam.SOLUTION: There is provided a processing method for removing an unnecessary part of a material by radiating a laser beam to the optically transparent material. In the processing method, a fracture section for removing an unnecessary part is formed by radiating a laser beam from the upper side of the material along a plurality of linear irradiation portions set on the lower side of the material.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は加工方法、加工システム、及び加工プログラムに関する。 The present invention relates to a machining method, a machining system, and a machining program.

金属や樹脂等の材料を切削加工して目的物を得るための加工装置が知られている(たとえば、特許文献1参照)。 A processing device for cutting a material such as metal or resin to obtain a target product is known (see, for example, Patent Document 1).

目的物を得るためには、材料の不要部分を取り除く必要がある。そこで、従来の切削加工においては、CAMシステムで設定された加工経路に沿って切削工具を移動しながら不要部分を取り除くことが行われている。 In order to obtain the desired product, it is necessary to remove unnecessary parts of the material. Therefore, in the conventional cutting process, unnecessary portions are removed while moving the cutting tool along the processing path set by the CAM system.

特開平10−244439号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-2444439

ところで、レーザー光を用いて切削加工と同様の加工を行う試みがある。レーザー光を用いる加工方法としては、短パルスレーザーを用いた非熱加工がある。材料に対して非熱加工を行うことにより、材料の不要部分を取り除くことができる。 By the way, there is an attempt to perform a process similar to a cutting process using a laser beam. As a processing method using laser light, there is non-thermal processing using a short pulse laser. By performing non-thermal processing on the material, unnecessary parts of the material can be removed.

一方、材料に対してレーザー光を照射する位置によっては、十分な加工を行うことができず、材料の不要部分を取り除くことができないことがある。 On the other hand, depending on the position where the laser beam is applied to the material, sufficient processing may not be possible and unnecessary parts of the material may not be removed.

本発明の目的は、レーザー光を用いて加工することにより、材料の不要部分を取り除くことが可能な技術を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a technique capable of removing unnecessary parts of a material by processing with a laser beam.

上記目的を達成するための一の発明は、光透過性の材料に対してレーザー光を照射することにより、当該材料の不要部分を取り除く加工方法であって、前記材料の下側に設定された線状の複数の照射部位に沿って、前記材料の上方からレーザー光を照射することにより、前記不要部分を取り除くための割断面を形成する加工方法である。
また、上記目的を達成するための一の発明は、光透過性の材料に対してレーザー光を照射することにより、当該材料の不要部分を取り除く加工システムであって、前記レーザー光を照射する照射部と、前記材料を保持する保持部と、前記照射部及び前記保持部を相対的に移動させる駆動機構と、前記材料の下側に設定された線状の複数の照射部位に沿って、前記材料の上方からレーザー光を照射することにより、前記不要部分を取り除くための割断面を形成するよう前記照射部及び前記駆動機構を制御する制御部と、を有する加工システムである。
また、上記目的を達成するための一の発明は、光透過性の材料に対してレーザー光を照射することにより、当該材料の不要部分を取り除く加工光システムで実行されるプログラムであって、前記材料の下側に設定された線状の複数の照射部位に沿って、前記材料の上方からレーザー光を照射することにより、前記不要部分を取り除くための割断面を形成させる加工プログラムである。
本発明の他の特徴については、本明細書の記載により明らかにする。
One invention for achieving the above object is a processing method for removing an unnecessary portion of a light-transmitting material by irradiating the light-transmitting material with a laser beam, which is set under the material. This is a processing method for forming a split cross section for removing the unnecessary portion by irradiating a laser beam from above the material along a plurality of linear irradiation sites.
Further, one invention for achieving the above object is a processing system for removing an unnecessary portion of a light-transmitting material by irradiating the light-transmitting material with a laser beam, and irradiating the material with the laser beam. Along with a portion, a holding portion for holding the material, a driving mechanism for relatively moving the irradiation portion and the holding portion, and a plurality of linear irradiation portions set under the material, the said portion. It is a processing system having the irradiation unit and the control unit that controls the drive mechanism so as to form a fractured surface for removing the unnecessary portion by irradiating the laser beam from above the material.
Further, one invention for achieving the above object is a program executed by a processing optical system that removes unnecessary parts of a light-transmitting material by irradiating the light-transmitting material with a laser beam. This is a processing program for forming a fractured surface for removing unnecessary portions by irradiating laser light from above the material along a plurality of linear irradiation sites set on the lower side of the material.
Other features of the invention will be clarified by the description herein.

本発明によれば、レーザー光を用いて加工することにより、材料の不要部分を取り除くことができる。 According to the present invention, unnecessary parts of the material can be removed by processing using laser light.

実施形態に係る照射部位を示した図である。It is a figure which showed the irradiation site which concerns on embodiment. 実施形態に係る加工システムの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the processing system which concerns on embodiment. 実施形態に係る加工システムの動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation of the processing system which concerns on embodiment. 実施形態に係る加工方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the processing method which concerns on embodiment. 実施形態に係る加工方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the processing method which concerns on embodiment. 実施形態に係る加工方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the processing method which concerns on embodiment. 実施形態に係る加工方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the processing method which concerns on embodiment. 変形例に係る割断面を示した図である。It is a figure which showed the split cross section which concerns on the modification. 変形例に係る加工システムの動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation of the processing system which concerns on a modification.

==実施形態の概要==
本実施形態に係る加工方法は、光透過性の材料に対してレーザー光を照射することにより、当該材料の不要部分を取り除く。
== Outline of the embodiment ==
In the processing method according to the present embodiment, an unnecessary portion of the light-transmitting material is removed by irradiating the light-transmitting material with a laser beam.

本実施形態で使用する材料は、レーザー光を透過する材料(以下、「光透過性の材料」)である。光透過性の材料は、たとえば、アクリル樹脂等の樹脂材、ガラス、或いはガラスセラミック等の歯科材料である。材料の光透過率は100%である必要はなく、照射部位までレーザー光が届き、加工可能な程度の値であればよい。材料の形状は、直方体や立方体、或いは三角柱状、円柱状、球体であってもよい。 The material used in this embodiment is a material that transmits laser light (hereinafter, "light-transmitting material"). The light-transmitting material is, for example, a resin material such as acrylic resin, glass, or a dental material such as glass ceramic. The light transmittance of the material does not have to be 100%, as long as the laser beam reaches the irradiation site and can be processed. The shape of the material may be a rectangular parallelepiped, a cube, or a triangular column, a columnar, or a sphere.

不要部分は、材料において目的物となる部分以外の部分である。材料に割断面(後述)を形成し、材料から不要部分を取り除くことで、目的物を得ることができる。目的物は、たとえば、ガラス細工や、歯科医療に用いる補綴物である。 The unnecessary part is a part other than the target part in the material. The target product can be obtained by forming a split cross section (described later) on the material and removing unnecessary portions from the material. The object is, for example, a glasswork or a prosthesis used in dentistry.

レーザー光は、短パルスレーザーによる光を用いることができる。特に、材料内部の照射部位に対して直接、レーザー光を照射するためには、超短パルスレーザーによる光を用いることが好ましい。超短パルスレーザーは、一のパルス幅が数ピコ秒〜数フェムト秒のレーザー光を照射するレーザーである。超短パルスレーザーによるレーザー光を材料内部の照射部位に短時間照射することにより、アブレーション加工(非熱加工)を行うことができる。アブレーション加工は、レーザー光により溶融した箇所が瞬時に蒸発、飛散し除去されるため、一般的なレーザー加工(熱加工)と比べ、熱による照射部位の損傷が少ない。アブレーション加工は、たとえば、歯科医療に用いる補綴物等、サイズが小さい物の加工に対して特に有効である。なお、アブレーション加工が可能なレーザー光であれば、超短パルスレーザーに限られない。 As the laser light, light from a short pulse laser can be used. In particular, in order to directly irradiate the irradiation site inside the material with the laser light, it is preferable to use the light from the ultrashort pulse laser. The ultrashort pulse laser is a laser that irradiates a laser beam having a pulse width of several picoseconds to several femtoseconds. Ablation processing (non-thermal processing) can be performed by irradiating the irradiated portion inside the material with laser light from an ultrashort pulse laser for a short time. In the ablation processing, the portion melted by the laser beam is instantly evaporated, scattered and removed, so that the irradiated portion is less damaged by heat as compared with the general laser processing (thermal processing). The ablation process is particularly effective for processing small objects such as prostheses used in dentistry. The laser light that can be ablated is not limited to the ultrashort pulse laser.

ここで本実施形態に係る加工方法は、より具体的には、材料の下側に設定された線状の複数の照射部位に沿って、材料の上方からレーザー光を照射することにより、不要部分を取り除くための割断面を形成する。以下、詳細な説明を行う。 Here, in the processing method according to the present embodiment, more specifically, an unnecessary portion is formed by irradiating a laser beam from above the material along a plurality of linear irradiation parts set on the lower side of the material. Form a fractured surface to remove. A detailed description will be given below.

==照射部位==
照射部位は、材料表面または材料内部において、レーザー光が照射される部分である。それぞれの照射部位は、線状に設定される。また、照射部位は、材料の下側の所定範囲において、割断面が形成される方向(後述のZ軸方向)に沿って複数設定される。
== Irradiation site ==
The irradiation site is a portion on the surface of the material or inside the material where the laser beam is irradiated. Each irradiation site is set linearly. Further, a plurality of irradiation sites are set in a predetermined range on the lower side of the material along the direction in which the fractured surface is formed (Z-axis direction described later).

図1を参照して、複数の照射部位の例について説明する。図1は材料Mを示している。図1に示すXYZ軸は直交する三軸である。X軸方向及びY軸方向は、材料Mの幅方向であり、Z軸方向は、材料Mの高さ方向である。 An example of a plurality of irradiation sites will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows the material M. The XYZ axes shown in FIG. 1 are three orthogonal axes. The X-axis direction and the Y-axis direction are the width directions of the material M, and the Z-axis direction is the height direction of the material M.

図1に示した材料Mは、中実の直方体であり、上面Mt、下面Mb、4つの側面Ms1〜Ms4を有する。上面Mt及び下面Mbは対向している。側面Ms1と側面Ms3、側面Ms2と側面Ms4も、それぞれ対向している。上面Mtは材料Mの上端に相当し、下面Mbは材料Mの下端に相当する。 The material M shown in FIG. 1 is a solid rectangular parallelepiped and has an upper surface Mt, a lower surface Mb, and four side surfaces Ms1 to Ms4. The upper surface Mt and the lower surface Mb face each other. The side surface Ms1 and the side surface Ms3, and the side surface Ms2 and the side surface Ms4 also face each other. The upper surface Mt corresponds to the upper end of the material M, and the lower surface Mb corresponds to the lower end of the material M.

図1においては、Y軸方向に延びる線状の5つの照射部位(照射部位L〜照射部位L)が材料の下側に設定されている。 In FIG. 1, five linear irradiation sites (irradiation site L 1 to irradiation site L 5 ) extending in the Y-axis direction are set on the lower side of the material.

材料の下側とは、材料の下端を基準とした所定範囲である。所定範囲は、材料の下端を0とし、材料の高さ(上端から下端までの距離)をαとした場合、最大で0〜α/2の範囲とすることができる。たとえば、材料Mの高さが1.0mmである場合、所定の範囲は、最大で0mm〜0.5mmとなる。また、所定範囲において、照射部位の数は5つに限られない。従って、たとえば所定範囲を0.01mm〜0.3mmとし、その範囲で10の照射部位を設定してもよい。 The lower side of the material is a predetermined range with reference to the lower end of the material. The predetermined range can be a range of 0 to α / 2 at the maximum when the lower end of the material is 0 and the height of the material (distance from the upper end to the lower end) is α. For example, when the height of the material M is 1.0 mm, the predetermined range is 0 mm to 0.5 mm at the maximum. Further, the number of irradiation sites is not limited to 5 within a predetermined range. Therefore, for example, a predetermined range may be set to 0.01 mm to 0.3 mm, and 10 irradiation sites may be set in that range.

複数の照射部位は、材料の幅方向における位置が同じであり、且つ材料の高さ方向における位置が異なるように設定されていることが好ましい。図1の例において、照射部位L〜照射部位Lは、X軸方向の位置が同じである一方、Z軸方向の位置は異なっている。なお、照射部位の位置は座標値で示すことができる。 It is preferable that the plurality of irradiation sites are set so that the positions of the materials in the width direction are the same and the positions of the materials in the height direction are different. In the example of FIG. 1, the irradiated area L 1 ~ irradiation site and L 5, one position in the X-axis direction are the same, the position of the Z-axis direction are different. The position of the irradiation site can be indicated by coordinate values.

複数の照射部位のうち、一の照射部位が材料の下端に設定されていることが好ましい。図1の例において、照射部位Lは、材料Mの下面Mb上に設定されている。 Of the plurality of irradiation sites, it is preferable that one irradiation site is set at the lower end of the material. In the example of FIG. 1, the irradiated area L 1 is set on the lower surface of the material M Mb.

複数の照射部位は、それぞれ材料の側面から対向する側面までを結ぶ線分として設定されていることが好ましい。図1において、照射部位L〜照射部位Lは、それぞれ材料Mの側面Ms2から対向する側面Ms4までを結ぶ線分として設定されている。 It is preferable that the plurality of irradiation sites are set as line segments connecting the side surfaces of the material to the opposite side surfaces. In FIG. 1, the irradiation site L 1 to the irradiation site L 5 are set as line segments connecting the side surface Ms2 of the material M to the opposite side surface Ms4, respectively.

更に、複数の照射部位は、それぞれレーザー光が照射される方向と直交するよう設定されていてもよい。図1の例において、Z軸方向から上面Mtに対して垂直にレーザー光が照射される場合、照射部位L〜照射部位Lは、それぞれZ軸方向と直交する。 Further, the plurality of irradiation sites may be set so as to be orthogonal to the direction in which the laser beam is irradiated. In the example of FIG. 1, when the laser beam perpendicularly to the top surface Mt from the Z-axis direction is irradiated, the irradiated portion L 1 ~ irradiation site and L 5, perpendicular to the Z-axis direction.

また、図1の例において、材料Mの上面Mt(または下面Mb)から各照射部位までの距離は均一となっている。また、各照射部位のZ軸方向の間隔は均等となっている。 Further, in the example of FIG. 1, the distance from the upper surface Mt (or lower surface Mb) of the material M to each irradiation site is uniform. In addition, the intervals in the Z-axis direction of each irradiation site are even.

なお、照射部位の形状は、直線に限らず、曲線や折れ線であってもよい。また、照射部位同士の間隔(図1の例であれば、Z軸方向の間隔)は異なっていてもよい。また、複数の照射部位は、それぞれレーザー光が照射される方向に対して傾斜するよう設定されていてもよい。傾斜とは、線状の照射部位が、レーザー光が照射される方向に対して一定の角度(但し90度を除く)を有するように設定されている状態をいう。 The shape of the irradiation site is not limited to a straight line, but may be a curved line or a polygonal line. Further, the distance between the irradiation sites (in the example of FIG. 1, the distance in the Z-axis direction) may be different. Further, the plurality of irradiation sites may be set to be inclined with respect to the direction in which the laser beam is irradiated. The inclination means a state in which the linear irradiation site is set to have a certain angle (excluding 90 degrees) with respect to the direction in which the laser beam is irradiated.

レーザー光が照射された照射部位には、レーザー光のスポット径及び集光時のエネルギーに応じた空洞または改質部分(すなわち、溝)が形成される。複数の線状の照射部位に沿ってレーザー光を照射することにより、材料内部には複数の線状の溝により構成される割断面が形成される。割断面は、不要部分を取り除くために材料内部に形成される部分である。割断面を形成した箇所にはき裂が発生する。そして、発生したき裂が自然に進展することにより、或いは、き裂に機械的または熱的応力を加えて進展させることにより、材料を割断することができる。すなわち、材料から不要部分を取り除くことができる。 In the irradiated portion irradiated with the laser light, a cavity or a modified portion (that is, a groove) is formed according to the spot diameter of the laser light and the energy at the time of focusing. By irradiating the laser beam along the plurality of linear irradiation sites, a fractured surface composed of a plurality of linear grooves is formed inside the material. The fractured surface is a portion formed inside the material to remove unnecessary portions. Cracks occur at the points where the fractured surface is formed. Then, the material can be cut by the spontaneous growth of the generated cracks or by applying mechanical or thermal stress to the cracks. That is, unnecessary parts can be removed from the material.

==加工データ==
加工データは、材料を加工する際に加工システム100(後述)で使用するデータである。加工データは、材料の三次元データに基づいて、CAD/CAMシステム200(後述)で作成される。
== Processing data ==
The processing data is data used in the processing system 100 (described later) when processing a material. The processing data is created by the CAD / CAM system 200 (described later) based on the three-dimensional data of the material.

本実施形態に係る加工データは、少なくとも照射部位データ、順番データ、及び加工経
路データを含む。
The processing data according to the present embodiment includes at least irradiation site data, order data, and processing route data.

(照射部位データ)
照射部位データは、材料に対してレーザー光を照射する位置やレーザー光を照射する方向に関するデータである。照射部位データは、照射部位の数だけ作成される。たとえば図1の例において、照射部位データは、照射部位L〜照射部位Lそれぞれに対応するデータ(すなわち5つの照射部位データ)が作成される。
(Irradiation site data)
The irradiation site data is data relating to the position where the laser beam is irradiated to the material and the direction in which the laser beam is irradiated. Irradiation site data is created for the number of irradiation sites. For example, in the example of FIG. 1, as the irradiation site data, data corresponding to each of the irradiation site L 1 to the irradiation site L 5 (that is, five irradiation site data) is created.

照射部位データは、一次元に配列された複数の点データからなる。点データは、材料のサイズ等を加味して所定の間隔で設定される。各点データは、三次元(XYZ)の座標値、及びベクトル情報を有する。 The irradiation site data consists of a plurality of point data arranged in one dimension. The point data is set at predetermined intervals in consideration of the size of the material and the like. Each point data has three-dimensional (XYZ) coordinate values and vector information.

座標値は、レーザー光の焦点位置を決定する際に用いられる。すなわち、座標値は、材料表面または材料内部においてレーザー光が照射される位置に対応する。なお、レーザー光の焦点位置は、材料の屈折率に応じて変動する。そのため、材料の屈折率を考慮して予め補正した値を座標値とする。ベクトル情報は、レーザー光の照射方向を決定する際に用いられる。 The coordinate values are used in determining the focal position of the laser beam. That is, the coordinate values correspond to the positions where the laser beam is irradiated on the surface of the material or inside the material. The focal position of the laser beam varies depending on the refractive index of the material. Therefore, the coordinate value is a value corrected in advance in consideration of the refractive index of the material. The vector information is used in determining the irradiation direction of the laser beam.

たとえば、図1の場合、照射部位L〜照射部位Lに対応する照射部位データは、それぞれの位置を示す三次元の座標値、及びベクトル情報が設定されている。 For example, in Figure 1, the irradiation region data corresponding to the irradiated portion L 1 ~ irradiation area L 5 represents a three-dimensional coordinate values indicating the respective positions, and vector information is set.

なお、本実施形態において、材料を加工する際に使用されるベクトル情報は、全ての照射部位データにおいて共通である。すなわち、照射部位データに基づいて照射されるレーザー光は、複数の点データが示す座標値それぞれに対して同じ方向から照射される。また、材料内部にレーザー光を入射させる場合、材料表面における反射や屈折の影響が生じる。そこで、ベクトル情報を設定する場合、材料表面に対して垂直にレーザー光が入射するように設定することが好ましい。 In this embodiment, the vector information used when processing the material is common to all the irradiation site data. That is, the laser beam irradiated based on the irradiation site data is irradiated from the same direction with respect to each of the coordinate values indicated by the plurality of point data. Further, when the laser beam is incident inside the material, the influence of reflection and refraction on the surface of the material occurs. Therefore, when setting the vector information, it is preferable to set so that the laser beam is incident perpendicular to the material surface.

また、照射部位データに含まれる複数の点データのうち、隣り合う点データの間隔がレーザー光のスポット径よりも小さくなるよう設定することができる。この場合、隣り合う点データに対応する空洞または改質部分が連結するため、き裂が進展し易くなる。 Further, among the plurality of point data included in the irradiation site data, the interval between adjacent point data can be set to be smaller than the spot diameter of the laser beam. In this case, since the cavities or modified portions corresponding to the adjacent point data are connected, cracks are likely to grow.

(順番データ)
順番データは、複数の照射部位のうち、どの照射部位からレーザー光を照射するかを示すデータである。
(Order data)
The order data is data indicating from which irradiation site the laser beam is irradiated from among the plurality of irradiation sites.

レーザー光の照射方向において重なる照射部位がある場合、先にレーザー光を照射した部位によるレーザー光の遮蔽の問題が生じる。具体的には、レーザー光が入射する材料表面から近い順にレーザー光を照射した場合、先にレーザー光を照射した部位が存在することにより、それよりも下側にある照射部位にレーザー光が到達できない恐れがある。そこで、順番データは、レーザー光が入射する材料表面から離れている順(材料表面から遠い順)にレーザー光が照射されるように設定する。材料表面と照射部位との距離は、レーザー光を入射させる方向に沿って決定される。なお、一の照射部位データが複数の点データからなる場合、順番データは、どの点データが示す座標値からレーザー光を照射するかを示すデータを含んでいてもよい。 When there are irradiation sites that overlap in the irradiation direction of the laser light, there arises a problem of shielding the laser light by the site that has been irradiated with the laser light first. Specifically, when the laser beam is irradiated in the order of proximity to the surface of the material on which the laser beam is incident, the laser beam reaches the irradiated portion below the portion due to the presence of the portion irradiated with the laser beam first. There is a risk that it cannot be done. Therefore, the order data is set so that the laser light is irradiated in the order of distance from the material surface on which the laser light is incident (in order of distance from the material surface). The distance between the material surface and the irradiation site is determined along the direction in which the laser beam is incident. When one irradiation site data consists of a plurality of point data, the order data may include data indicating from which point data the coordinate values indicate the laser beam to be irradiated.

ここで、図1の例では、Z軸に沿って上方から下方に向けてレーザー光の照射方向が設定されているとする(すなわち、上面Mtからレーザー光が入射するよう設定されているとする)。この場合、照射部位L〜照射部位Lはレーザー光の照射方向において重なる。従って、順番データは、Z軸に沿って、レーザー光が入射する材料Mの上面Mtから最も離れている照射部位Lを最初(1番目)とし、材料Mの上面Mtに最も近い照射部位Lを最後(5番目)として設定される。つまり、図1の例であれば、Z軸に沿って下側の照射部位から順番にレーザー光が照射される(すなわち、溝が形成される)こととなる。 Here, in the example of FIG. 1, it is assumed that the irradiation direction of the laser light is set from the upper side to the lower side along the Z axis (that is, the laser light is set to be incident from the upper surface Mt). ). In this case, the irradiation site L 1 to the irradiation site L 5 overlap in the irradiation direction of the laser beam. Accordingly, the order data, along the Z axis, the irradiated area L 1 farthest from the top surface Mt of the material M which the laser beam is incident to the first (1st), the irradiated portion closest to the upper surface Mt of the material M L 5 is set as the last (fifth). That is, in the case of the example of FIG. 1, laser light is irradiated (that is, a groove is formed) in order from the lower irradiation site along the Z axis.

(加工経路データ)
加工経路データは、各照射部位において、レーザー光の照射を行う経路を設定するデータである。たとえば、図1の例において、照射部位L〜照射部位Lそれぞれの加工経路データには、Y軸方向に沿ってレーザー光を照射するという経路が設定されている。
(Processing route data)
The processing path data is data for setting a path for irradiating laser light at each irradiation site. For example, in the example of FIG. 1, the irradiation area L 1 ~ irradiation area L 5 each machining path data, it is set path of irradiating a laser beam along the Y-axis direction.

なお、加工データは、レーザー光の出力に関する情報(各点に照射するレーザー光のスポット径、照射時間、強度等)を含んでいてもよい。 The processing data may include information on the output of the laser beam (spot diameter, irradiation time, intensity, etc. of the laser beam irradiating each point).

CAD/CAMシステム200は、作成した加工データを加工システム100に出力する。なお、出力されるデータの形式は、加工システム100で使用できるものであれば特に限定されない。 The CAD / CAM system 200 outputs the created machining data to the machining system 100. The format of the output data is not particularly limited as long as it can be used in the processing system 100.

==加工システム==
本実施形態に係る加工方法は、図2に示すような加工システム100により実施される。加工システム100は、CAD/CAMシステム200で作成された加工プログラムを実行することにより材料の加工を行う。図2は、加工システム100を模式的に示した図である。加工システム100は、加工装置1及びコンピューター2を有する。但し、コンピューター2の果たす機能を加工装置1で実現することによって、加工システム100が加工装置1単体で構成されてもよい。
== Processing system ==
The processing method according to this embodiment is carried out by the processing system 100 as shown in FIG. The processing system 100 processes the material by executing the processing program created by the CAD / CAM system 200. FIG. 2 is a diagram schematically showing the processing system 100. The processing system 100 includes a processing device 1 and a computer 2. However, the processing system 100 may be configured by the processing apparatus 1 alone by realizing the function performed by the computer 2 in the processing apparatus 1.

本実施形態に係る加工装置1は、5軸(X軸、Y軸、Z軸、A回転軸(X軸回りの回転軸)、B回転軸(Y軸回りの回転軸))の駆動軸を有する。加工装置1は、加工データに基づき、照射部位に対してレーザー光を照射することにより材料Mを加工する。加工装置
1は、照射部10、保持部20、及び駆動機構30を含む。
The processing apparatus 1 according to the present embodiment has five drive axes (X-axis, Y-axis, Z-axis, A-rotation axis (rotation-axis around X-axis), B-rotation axis (rotation-axis around Y-axis)). Have. The processing apparatus 1 processes the material M by irradiating the irradiated portion with a laser beam based on the processing data. The processing device 1 includes an irradiation unit 10, a holding unit 20, and a driving mechanism 30.

照射部10は、材料Mに対してレーザー光を照射する。照射部10は、レーザー光の発振器、及び発振器からのレーザー光を材料まで導くためのレンズ群やガルバノミラー等の光学系を含む。保持部20は材料Mを保持する。材料を保持する方法は、特に限定されるものではない。たとえば、従来の切削加工を行う場合と同様、ディスク状の材料をクランプで挟み込んで保持する方法や、ブロック状の材料に金属製のピンを接着し、そのピンを保持部20に差し込んで保持する方法が可能である。駆動機構30は駆動用のモータ等を含む。駆動機構30は、照射部10及び保持部20を相対的に移動させる。但し、本実施形態における加工方法によれば、材料を固定した状態で一の方向からレーザー光を照射することにより不要部分を取り除くことができる。すなわち、照射部10や保持部20をA回転軸やB回転軸周りに回転させる必要はない。 The irradiation unit 10 irradiates the material M with a laser beam. The irradiation unit 10 includes an oscillator for laser light, an optical system such as a lens group for guiding the laser light from the oscillator to a material, and a galvanometer mirror. The holding portion 20 holds the material M. The method of holding the material is not particularly limited. For example, as in the case of performing conventional cutting, a method of sandwiching and holding a disk-shaped material with a clamp, or a method of adhering a metal pin to a block-shaped material and inserting the pin into a holding portion 20 to hold the material. The method is possible. The drive mechanism 30 includes a drive motor and the like. The drive mechanism 30 relatively moves the irradiation unit 10 and the holding unit 20. However, according to the processing method in the present embodiment, the unnecessary portion can be removed by irradiating the laser beam from one direction with the material fixed. That is, it is not necessary to rotate the irradiation unit 10 and the holding unit 20 around the A rotation axis and the B rotation axis.

なお、レーザーの照射パターンを調整する調整部を設けてもよい。調整部は、たとえば、ガルバノミラー、フレネルレンズ、回折光学素子(DOE)、空間光位相変調器(LCOS−SLM)等の部材である。調整部は、照射部10内において、たとえば発振器とレンズ群との間に配置される。 An adjusting unit for adjusting the laser irradiation pattern may be provided. The adjusting unit is, for example, a member such as a galvanometer mirror, a Fresnel lens, a diffractive optical element (DOE), and a spatial light phase modulator (LCOS-SLM). The adjusting unit is arranged in the irradiation unit 10, for example, between the oscillator and the lens group.

調整部として空間光位相変調器を用いることにより、一の照射部位に対して一括でレーザー光を照射することができる。空間光位相変調器は、液晶の配向を調整することにより、発信器からのレーザー光を任意の形状に成形することができる。たとえば、空間光位相変調器は、点状のレーザー光の焦点を線状に成形することで、線分状のレーザー光(一次元形状のレーザー光)を照射することを可能とする。このような空間光位相変調器を用いることにより、一の照射部位に対して一回の照射でアブレーション加工を実施できる。すなわち、空間光位相変調器を利用することにより一次元領域の照射部位を一括して加工できるため、加工時間を短縮することができる。 By using the spatial optical phase modulator as the adjusting unit, it is possible to collectively irradiate one irradiation site with laser light. The spatial optical phase modulator can shape the laser beam from the transmitter into an arbitrary shape by adjusting the orientation of the liquid crystal. For example, a spatial optical phase modulator makes it possible to irradiate a line segment laser beam (one-dimensional laser beam) by forming the focal point of the point laser beam into a linear shape. By using such a spatial optical phase modulator, ablation processing can be performed on one irradiation site with one irradiation. That is, by using the spatial optical phase modulator, the irradiated portion in the one-dimensional region can be processed collectively, so that the processing time can be shortened.

コンピューター2は、照射部10及び駆動機構30の動作を制御する。具体的に、コンピューター2は、材料表面または材料内部において、加工データに対応する照射部位にレーザー光を照射できるよう、駆動機構30を制御して照射部10と保持部20との相対的な位置関係を調整する。なお、レーザー光が材料に入射すると、レーザー光の焦点位置は、材料の屈折率に応じて変動する。コンピューター2が、材料の屈折率の寄与を考慮し、照射部10と保持部20の相対的な位置関係を補正してもよい。この場合、加工データの作成時において、材料の屈折率を考慮しなくともよい。また、コンピューター2は、照射部10を制御し、レーザー光の焦点位置、照射されるレーザー光のスポット径、強度等の調整を行ったり、材料Mに対して所定時間だけレーザー光の照射を行う。スポット径、強度、照射時間等は、照射されるレーザー光の出力(エネルギー)に影響を与えるものである。これらの値は、上述の通り加工データに予め組み込まれていてもよいし、加工装置1側で設定することでもよい。また、これらの値を決定する際には、加工対象となる材料の種類や特性を加味してもよい。コンピューター2は、「制御部」の一例である。 The computer 2 controls the operation of the irradiation unit 10 and the drive mechanism 30. Specifically, the computer 2 controls the drive mechanism 30 so that the irradiation site corresponding to the processing data can be irradiated with the laser beam on the surface of the material or inside the material, and the relative position between the irradiation unit 10 and the holding unit 20. Adjust the relationship. When the laser beam is incident on the material, the focal position of the laser beam fluctuates according to the refractive index of the material. The computer 2 may correct the relative positional relationship between the irradiation unit 10 and the holding unit 20 in consideration of the contribution of the refractive index of the material. In this case, it is not necessary to consider the refractive index of the material when creating the processing data. Further, the computer 2 controls the irradiation unit 10 to adjust the focal position of the laser beam, the spot diameter of the laser beam to be irradiated, the intensity, and the like, and irradiate the material M with the laser beam for a predetermined time. .. The spot diameter, intensity, irradiation time, etc. affect the output (energy) of the irradiated laser beam. These values may be incorporated in the machining data in advance as described above, or may be set on the machining device 1 side. Further, when determining these values, the type and characteristics of the material to be processed may be taken into consideration. The computer 2 is an example of a “control unit”.

==加工システムによる加工==
次に図3〜図4Dを参照して、本実施形態に係る加工方法について説明する。加工方法は、加工システム100によって実行される。また、加工方法は、専用の加工プログラムとして、加工システム100に予めインストールされている。図3は、加工システム100の動作を示すフローチャートである。図4A〜図4Dは、本実施形態に係る加工方法により加工される材料Mまたは部分Wを模式的に示した図である。また、材料Mの加工データとして、図1に示した線状の照射部位L〜照射部位Lに対応するデータがCAD/CAMシステム200により予め作成されているとする。
== Processing by processing system ==
Next, the processing method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 3 to 4D. The machining method is executed by the machining system 100. Further, the machining method is pre-installed in the machining system 100 as a dedicated machining program. FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the processing system 100. 4A to 4D are diagrams schematically showing a material M or a portion W processed by the processing method according to the present embodiment. Further, as processing data of the material M, the data corresponding to the linear irradiation site L 1 ~ irradiation area L 5 shown in FIG. 1 is assumed to be created in advance by CAD / CAM system 200.

材料Mを選択し、加工装置1の保持部20にセットする。 The material M is selected and set in the holding portion 20 of the processing apparatus 1.

コンピューター2は、材料Mの加工データに基づいて、加工装置1に材料Mの加工を実行させる。コンピューター2は、加工データに含まれる照射部位データに基づいて照射部位に沿ってレーザー光を照射させて加工を行う。この際、コンピューター2は、順番データに基づいて、照射部位にレーザー光を照射する(線状の照射部位に沿ってレーザー光を照射。ステップ10)。 The computer 2 causes the processing apparatus 1 to process the material M based on the processing data of the material M. The computer 2 performs processing by irradiating a laser beam along the irradiation site based on the irradiation site data included in the processing data. At this time, the computer 2 irradiates the irradiation site with the laser beam based on the sequential data (irradiates the laser beam along the linear irradiation site. Step 10).

コンピューター2は、照射部位データに含まれる点データの座標値とレーザー光の焦点位置が合うよう調整を行う。具体的には、コンピューター2は、照射部10及び保持部20の相対的な位置を調整したり、照射部10に含まれるレンズ群による出射光の向きやガルバノミラー自体の角度を調整する。なお、材料Mの屈折率を考慮して焦点位置の調整を行ってもよい。点データの座標値とレーザー光の焦点位置とを一致させた後、コンピューター2は、照射部10を制御し、当該点データに含まれるベクトル情報に基づいて、Z軸に沿って材料Mの上方からレーザー光を所定時間だけ照射させる。この例において、レーザー光は、材料Mの上面Mtに対して垂直に入射するものとする。 The computer 2 adjusts so that the coordinate values of the point data included in the irradiation site data and the focal position of the laser beam match. Specifically, the computer 2 adjusts the relative positions of the irradiation unit 10 and the holding unit 20, adjusts the direction of the emitted light by the lens group included in the irradiation unit 10, and adjusts the angle of the galvanometer mirror itself. The focal position may be adjusted in consideration of the refractive index of the material M. After matching the coordinate values of the point data with the focal position of the laser beam, the computer 2 controls the irradiation unit 10 and is above the material M along the Z axis based on the vector information contained in the point data. Is irradiated with laser light for a predetermined time. In this example, the laser beam is assumed to be incident perpendicular to the upper surface Mt of the material M.

レーザー光を照射していない照射部位がある場合(ステップ11でNの場合)、コンピューター2は、次の照射部位データに含まれる点データの座標値とレーザー光の焦点位置が合うよう調整を行う(次の照射部位へ。ステップ12)。そして、コンピューター2は、照射部10を制御し、当該点データに含まれるベクトル情報に基づいて、Z軸に沿って材料Mの上方からレーザー光を所定時間だけ照射させる。 When there is an irradiation site that is not irradiated with the laser beam (in the case of N in step 11), the computer 2 adjusts so that the coordinate value of the point data included in the next irradiation site data matches the focal position of the laser beam. (To the next irradiation site. Step 12). Then, the computer 2 controls the irradiation unit 10 and irradiates the laser beam from above the material M along the Z axis for a predetermined time based on the vector information included in the point data.

図4A〜図4Cにおいて、レーザー光を照射する前の照射部位を破線で示し、レーザー光を照射済みの照射部位を太線で示している。レーザー光を照射済みの照射部位は、レーザー光のスポット径及び集光時のエネルギーに応じた空洞または改質部分となっている。この例において、このような空洞または改質部分は、「溝」に相当する。 In FIGS. 4A to 4C, the irradiated portion before the laser beam is irradiated is shown by a broken line, and the irradiated portion that has been irradiated with the laser beam is shown by a thick line. The irradiated portion that has been irradiated with the laser beam is a cavity or a modified portion according to the spot diameter of the laser beam and the energy at the time of focusing. In this example, such a cavity or modified portion corresponds to a "groove".

図4Aは、照射部位Lに沿ってレーザー光を照射している状態を示す。照射部位Lは、複数の照射部位の中で、レーザー光が入射する材料Mの上面Mtから最も離れている。照射部位Lへのレーザー照射が完了すると、照射部10は、照射部位L、照射部位L、照射部位L、照射部位Lの順でレーザー光を照射する。つまり、この例において、照射部10は、レーザー光が入射する面から離れている線分から順にレーザー光を照射する。このようにレーザー光の照射を行うことで、レーザー光の照射方向において照射部位が重なっている場合であっても、レーザー光の照射による改質の影響を受けることなく加工を行うことができる。図4Bは、全ての照射部位L〜照射部位Lに対してレーザー光を照射した状態を示す。 4A shows a state of irradiating a laser beam along an illumination region L 1. The irradiation site L 1 is the farthest from the upper surface Mt of the material M to which the laser beam is incident, among the plurality of irradiation sites. When the laser irradiation to the irradiation site L 1 is completed, the irradiation unit 10 irradiates the irradiation site L 2 , the irradiation site L 3 , the irradiation site L 4 , and the irradiation site L 5 in this order. That is, in this example, the irradiation unit 10 irradiates the laser light in order from the line segment distant from the surface on which the laser light is incident. By irradiating the laser beam in this way, even if the irradiation sites overlap in the irradiation direction of the laser beam, the processing can be performed without being affected by the modification by the irradiation of the laser beam. 4B shows a state of irradiating a laser beam to all of the irradiated area L 1 ~ irradiation area L 5.

全ての照射部位に対してレーザー光の照射が完了した場合(ステップ11でYの場合)、材料Mの下側には割断面T(図4C参照)が完成する。割断面Tが形成された材料Mは、割断面Tを構成する各溝の位置からき裂が発生し、不要部分が取り除かれる。その結果、部分Wが得られる(図4D参照)。 When the irradiation of the laser beam to all the irradiated parts is completed (in the case of Y in step 11), the split cross section T (see FIG. 4C) is completed under the material M. In the material M on which the fractured surface T is formed, cracks are generated from the positions of the grooves forming the fractured surface T, and unnecessary portions are removed. As a result, a partial W is obtained (see FIG. 4D).

==変形例==
割断面を材料の幅方向に複数形成してもよい。たとえば、図5は、X軸方向に3つの割断面T1〜T3が形成された材料Mを示している。各割断面はX軸方向において等間隔で形成されている。
== Modification example ==
A plurality of fractured faces may be formed in the width direction of the material. For example, FIG. 5 shows a material M in which three fractured faces T1 to T3 are formed in the X-axis direction. Each fractured surface is formed at equal intervals in the X-axis direction.

図6を参照して、図5に示すような割断面を形成する加工方法について説明する。加工方法は、加工システム100によって実行される。また、加工方法は、専用の加工プログラムとして、加工システム100に予めインストールされている。図6は、加工システム100の動作を示すフローチャートである。なお、図3〜図4Dを参照して説明した加工方法と同様の部分は詳細な説明を省略する。 A processing method for forming a fractured surface as shown in FIG. 5 will be described with reference to FIG. The machining method is executed by the machining system 100. Further, the machining method is pre-installed in the machining system 100 as a dedicated machining program. FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the processing system 100. It should be noted that detailed description of the same parts as those of the processing method described with reference to FIGS. 3 to 4D will be omitted.

まず、材料Mを選択し、加工装置1の保持部20にセットする。 First, the material M is selected and set in the holding portion 20 of the processing apparatus 1.

コンピューター2は、材料Mの加工データに基づいて、加工装置1に材料Mの加工を実行させる。コンピューター2は、加工データに含まれる照射部位データに基づいて照射部位に沿ってレーザー光を照射させて加工を行う。この際、コンピューター2は、順番データに基づいて、照射部位にレーザー光を照射する(線状の照射部位に沿ってレーザー光を照射。ステップ20)。 The computer 2 causes the processing apparatus 1 to process the material M based on the processing data of the material M. The computer 2 performs processing by irradiating a laser beam along the irradiation site based on the irradiation site data included in the processing data. At this time, the computer 2 irradiates the irradiation site with the laser beam based on the sequential data (irradiates the laser beam along the linear irradiation site. Step 20).

レーザー光を照射していない照射部位がある場合(ステップ21でNの場合)、コンピューター2は、次の照射部位データに含まれる点データの座標値とレーザー光の焦点位置が合うよう調整を行う(次の照射部位へ。ステップ22)。そして、コンピューター2は、照射部10を制御し、当該点データに含まれるベクトル情報に基づいて、Z軸に沿って材料Mの上方からレーザー光を所定時間だけ照射させる。 If there is an irradiation site that is not irradiated with laser light (N in step 21), the computer 2 adjusts so that the coordinate value of the point data included in the next irradiation site data matches the focal position of the laser light. (To the next irradiation site. Step 22). Then, the computer 2 controls the irradiation unit 10 and irradiates the laser beam from above the material M along the Z axis for a predetermined time based on the vector information included in the point data.

一の割断面を構成する全ての照射部位に対してレーザー光の照射が完了した場合(ステップ21でYの場合)、材料Mの下側には割断面T1(図5参照)が完成する。コンピューター2は、全ての割断面が形成されたかどうかを確認する。 When the irradiation of the laser beam is completed on all the irradiation sites constituting one fractured surface (in the case of Y in step 21), the fractured surface T1 (see FIG. 5) is completed on the lower side of the material M. The computer 2 confirms whether or not all the fractured faces have been formed.

全ての割断面に相当する照射部位にレーザー光の照射が完了していない場合(ステップ22でNの場合)、コンピューター2は、他の割断面の照射部位データに含まれる点データの座標値とレーザー光の焦点位置が合うよう調整を行う(次の割断面に相当する照射部位へ。ステップ24)。そして、コンピューター2は、照射部10を制御し、当該点データに含まれるベクトル情報に基づいて、Z軸に沿って材料Mの上方からレーザー光を所定時間だけ照射させる。 When the irradiation of the laser beam is not completed on the irradiation sites corresponding to all the fractured faces (in the case of N in step 22), the computer 2 uses the coordinate values of the point data included in the irradiation site data of the other fractured faces. Adjustment is performed so that the focal position of the laser beam is aligned (to the irradiation site corresponding to the next fractured surface. Step 24). Then, the computer 2 controls the irradiation unit 10 and irradiates the laser beam from above the material M along the Z axis for a predetermined time based on the vector information included in the point data.

なお、各割断面を構成する溝の数(すなわち、照射部位の数)は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、割断面の数は3つに限られない。また、割断面の幅方向の間隔は、等間隔でなくともよい。たとえば、割断面T1と割断面T2との間隔は、割断面T2と割断面T3との間隔よりも広く(或いは狭く)形成されていてもよい。 The number of grooves (that is, the number of irradiation sites) constituting each fractured surface may be the same or different. Moreover, the number of fractured faces is not limited to three. Further, the intervals in the width direction of the fractured face do not have to be equal. For example, the distance between the fractured surface T1 and the fractured surface T2 may be formed wider (or narrower) than the distance between the fractured surface T2 and the fractured surface T3.

==まとめ==
以上から明らかなように、本実施形態に係る加工方法は、光透過性の材料に対してレーザー光を照射することにより、当該材料の不要部分を取り除く加工方法であって、材料の下側に設定された線状の複数の照射部位に沿って、材料の上方からレーザー光を照射することにより、不要部分を取り除くための割断面を形成する。
== Summary ==
As is clear from the above, the processing method according to the present embodiment is a processing method for removing unnecessary parts of the material by irradiating the light-transmitting material with a laser beam, and is on the lower side of the material. By irradiating the laser beam from above the material along the set linear irradiation sites, a split cross section for removing unnecessary portions is formed.

このように、材料の下側に設定された照射部位に沿って、材料の上方からレーザー光を照射することにより、材料内部に割断面を形成することができる。割断面を形成することにより材料にき裂が生じる。き裂は、自然に、或いは材料に対して少しの外力を与えることによって進展する。その結果、材料が割断される。すなわち、本実施形態に係る加工方法によれば、レーザー光を用いて加工することにより、材料の不要部分を取り除くことができる。 In this way, by irradiating the laser beam from above the material along the irradiation site set on the lower side of the material, a split cross section can be formed inside the material. The formation of the fractured surface causes cracks in the material. Cracks grow naturally or by applying a small amount of external force to the material. As a result, the material is chopped. That is, according to the processing method according to the present embodiment, unnecessary parts of the material can be removed by processing using laser light.

また、複数の照射部位は、材料の幅方向における位置が同じであり、且つ材料の高さ方向における位置が異なるように設定されていてもよい。このような照射部位に基づいて形成される割断面により、材料の高さ方向に沿って材料を割断することができる。 Further, the plurality of irradiation sites may be set so that the positions of the materials in the width direction are the same and the positions of the materials in the height direction are different. Due to the split cross section formed based on such an irradiation site, the material can be cut along the height direction of the material.

また、複数の照射部位は、それぞれ材料の側面から対向する側面までを結ぶ線分として設定されていてもよい。このような照射部位に基づいて形成される割断面により、材料を確実に割断することができる。 Further, the plurality of irradiation sites may be set as line segments connecting the side surfaces of the material to the opposite side surfaces. The fractured surface formed based on such an irradiation site can reliably cut the material.

複数の照射部位は、それぞれレーザー光が照射される方向と直交するよう設定されていてもよい。或いは、複数の照射部位は、それぞれレーザー光が照射される方向に対して傾斜するよう設定されていてもよい。このように照射部位を設定することにより、取り除きたい不要部分の位置や形状に応じて、様々な割断面を形成することができる。 The plurality of irradiation sites may be set so as to be orthogonal to the direction in which the laser beam is irradiated. Alternatively, the plurality of irradiation sites may be set to be inclined with respect to the direction in which the laser beam is irradiated. By setting the irradiation site in this way, various fractured faces can be formed according to the position and shape of the unnecessary portion to be removed.

複数の照射部位のうち、一の照射部位は材料の下端に設定されていてもよい。材料の下端に一の照射部位を設けることにより、形成された溝にき裂が生じ易くなり、不要部分をより容易に取り除くことができる。 Of the plurality of irradiation sites, one irradiation site may be set at the lower end of the material. By providing one irradiation site at the lower end of the material, cracks are likely to occur in the formed groove, and unnecessary parts can be removed more easily.

また、割断面は、材料の幅方向に複数形成されていてもよい。このように割断面を形成することにより、材料の幅方向において、より多くのき裂を発生させることができる。 Further, a plurality of fractured faces may be formed in the width direction of the material. By forming the fractured surface in this way, more cracks can be generated in the width direction of the material.

また、本実施形態に係る加工システム100は、光透過性の材料に対してレーザー光を照射することにより、当該材料の不要部分を取り除く。加工システム100は、レーザー光を照射する照射部10と、材料を保持する保持部20と、照射部10及び保持部20を相対的に移動させる駆動機構30と、材料の下側に設定された線状の複数の照射部位に沿って、材料の上方からレーザー光を照射することにより、不要部分を取り除くための割断面を形成するよう照射部10及び駆動機構30を制御するコンピューター2と、を有する。このような加工システムによれば、レーザー光を用いて加工することにより、材料の不要部分を取り除くことができる。 Further, the processing system 100 according to the present embodiment removes an unnecessary portion of the light-transmitting material by irradiating the light-transmitting material with a laser beam. The processing system 100 is set to an irradiation unit 10 that irradiates a laser beam, a holding unit 20 that holds the material, a drive mechanism 30 that relatively moves the irradiation unit 10 and the holding unit 20, and a lower side of the material. A computer 2 that controls the irradiation unit 10 and the drive mechanism 30 so as to form a fractured surface for removing unnecessary portions by irradiating a laser beam from above the material along a plurality of linear irradiation sites. Have. According to such a processing system, unnecessary parts of the material can be removed by processing using laser light.

また、本実施形態に係る加工プログラムは、光透過性の材料に対してレーザー光を照射することにより、当該材料の不要部分を取り除く加工システムで実行される。加工プログラムは、材料の下側に設定された線状の複数の照射部位に沿って、材料の上方からレーザー光を照射することにより、不要部分を取り除くための割断面を形成させるために用いることができる。このような加工プログラムによれば、レーザー光を用いて加工することにより、材料の不要部分を取り除くことができる。 Further, the processing program according to the present embodiment is executed by a processing system that removes an unnecessary portion of the light-transmitting material by irradiating the light-transmitting material with a laser beam. The processing program is used to form a fractured surface for removing unnecessary parts by irradiating a laser beam from above the material along a plurality of linear irradiation sites set on the lower side of the material. Can be done. According to such a processing program, unnecessary parts of the material can be removed by processing using laser light.

上記実施形態の加工プログラムが記憶された非一時的なコンピューター可読媒体(non-transitory computer readable medium with an executable program thereon)を用いて、コンピューターにプログラムを供給することも可能である。なお、非一時的なコンピューターの可読媒体の例は、磁気記録媒体(例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ)、CD−ROM(Read Only Memory)等がある。 It is also possible to supply the program to the computer by using a non-transitory computer readable medium with an executable program in which the processing program of the above embodiment is stored. Examples of non-temporary computer readable media include magnetic recording media (for example, flexible disks, magnetic tapes, hard disk drives), CD-ROMs (Read Only Memory), and the like.

==実施例==
材料に対してレーザー光を照射することにより、不要部分を取り除くための実験を行った。
== Example ==
An experiment was conducted to remove unnecessary parts by irradiating the material with laser light.

(材料)
長さ76mm、幅26mm、高さ1.3mmの直方体のスライドガラスを使用した。
(material)
A rectangular parallelepiped slide glass having a length of 76 mm, a width of 26 mm, and a height of 1.3 mm was used.

(加工装置)
加工装置は、超短パルスレーザーによる光を用いたアブレーション加工が可能な装置を用いた。全ての実施例及び比較例において、レーザー出力は、1.15W、送り速度は1.7mm/sとした。また、材料は、レーザー光が材料の上方から材料の上面に垂直に入射するよう、加工装置に取り付けた。
(Processing equipment)
As the processing device, a device capable of ablation processing using light by an ultrashort pulse laser was used. In all Examples and Comparative Examples, the laser output was 1.15 W and the feed rate was 1.7 mm / s. In addition, the material was attached to the processing apparatus so that the laser beam was vertically incident on the upper surface of the material from above the material.

(加工方法)
加工条件に基づいて予め作成された加工データを用い、複数の照射部位に沿って、材料の上面からレーザー光を照射することにより、不要部分を取り除くための割断面を形成した。実施例及び比較例では、材料の高さ方向において複数の照射部位が設定されている。従って、レーザー光の照射は、材料の上面から最も離れている照射部位から行った。
(Processing method)
Using the processing data prepared in advance based on the processing conditions, a split cross section for removing unnecessary portions was formed by irradiating a laser beam from the upper surface of the material along a plurality of irradiation sites. In the examples and comparative examples, a plurality of irradiation sites are set in the height direction of the material. Therefore, the laser beam irradiation was performed from the irradiation site farthest from the upper surface of the material.

(加工条件及び加工結果)
加工条件及び加工結果は表1に示した通りである。表1中、ピッチは、材料の高さ方向における照射部位同士の間隔である。加工時間は、全ての照射部位に対してレーザー光を照射し、割断面を形成するのに要した時間である。
(Processing conditions and processing results)
The processing conditions and processing results are as shown in Table 1. In Table 1, the pitch is the distance between the irradiated parts in the height direction of the material. The processing time is the time required to irradiate all the irradiated parts with laser light to form a fractured surface.

実施例1における照射部位は、材料の長さ方向に沿って延びる線分であり、材料の上面と平行な線分とした。また、実施例1は、材料の下面を基準とした±0.5mmの範囲において、材料の高さ方向に、0.02mmのピッチで複数の照射部位を設定した。なお、複数の照射部位の長さ方向及び幅方向における位置は同じである。また、±0.5mmの範囲としたのは、加工装置に対する材料の取り付け誤差を考慮したものであり、材料が無い範囲ではレーザー光の照射は行われるが、加工は行われない。 The irradiation site in Example 1 was a line segment extending along the length direction of the material, and was a line segment parallel to the upper surface of the material. Further, in Example 1, a plurality of irradiation sites were set at a pitch of 0.02 mm in the height direction of the material in a range of ± 0.5 mm with respect to the lower surface of the material. The positions of the plurality of irradiation sites in the length direction and the width direction are the same. Further, the range of ± 0.5 mm is considered in consideration of the attachment error of the material to the processing apparatus, and the laser beam irradiation is performed but the processing is not performed in the range where there is no material.

実施例2における照射部位は、材料の長さ方向に沿って延びる線分であり、材料の上面に対して傾斜した線分とした。また、実施例2は、材料の下面を基準とした±0.5mmの範囲において、材料の高さ方向に、0.02mmのピッチで複数の照射部位を設定した。なお、複数の照射部位の長さ方向及び幅方向における位置は同じである。実施例2における照射部位の始点から終点までの高さ方向における変位は、0.1mmである。実施例3は、実施例1と同様の複数の照射部位を材料の幅方向に3つ設定した。幅方向における照射部位同士の間隔は、0.02mmである。 The irradiation site in Example 2 was a line segment extending along the length direction of the material, and was a line segment inclined with respect to the upper surface of the material. Further, in Example 2, a plurality of irradiation sites were set at a pitch of 0.02 mm in the height direction of the material in a range of ± 0.5 mm with respect to the lower surface of the material. The positions of the plurality of irradiation sites in the length direction and the width direction are the same. The displacement in the height direction from the start point to the end point of the irradiation site in Example 2 is 0.1 mm. In Example 3, a plurality of irradiation sites similar to those in Example 1 were set in the width direction of the material. The distance between the irradiation sites in the width direction is 0.02 mm.

比較例1における照射部位は、材料の長さ方向に沿って延びる線分であり、材料の上面と平行な線分とした。比較例1は、材料の上面を基準とした±0.5mmの範囲において、材料の高さ方向に、複数の照射部位を設定した。なお、複数の照射部位の長さ方向及び幅方向における位置は同じである。 The irradiation site in Comparative Example 1 was a line segment extending along the length direction of the material, and was a line segment parallel to the upper surface of the material. In Comparative Example 1, a plurality of irradiation sites were set in the height direction of the material within a range of ± 0.5 mm with respect to the upper surface of the material. The positions of the plurality of irradiation sites in the length direction and the width direction are the same.

照射部位にレーザー光が照射されることにより、実施例1、実施例2、及び比較例1は、それぞれ1つの割断面が形成される。一方、実施例3は、3つの割断面が形成される。 By irradiating the irradiated portion with the laser beam, one fractured surface is formed in each of Example 1, Example 2, and Comparative Example 1. On the other hand, in Example 3, three fractured faces are formed.

Figure 2021113133
Figure 2021113133

表1の記載から明らかなように、実施例1〜実施例3いずれの場合も形成した割断面においてき裂(クラック)が発生した。そして、き裂を外力により進展させることで、材料を割断することができた。すなわち、材料の下側において照射部位を適当に設定することにより、不要部分を取り除くことできると考えられる。一方、比較例1のように材料の上側に割断面を形成した場合、き裂が発生せず、材料を割断することができなかった。 As is clear from the description in Table 1, cracks were generated in the fractured surface formed in each of Examples 1 to 3. Then, the material could be cut by advancing the crack by an external force. That is, it is considered that the unnecessary portion can be removed by appropriately setting the irradiation site on the lower side of the material. On the other hand, when the split cross section was formed on the upper side of the material as in Comparative Example 1, no cracks were generated and the material could not be split.

比較例1のように、材料の上方から材料の上側の照射部位に対してレーザー光を照射することにより、加工に伴って発生したヒュームが加工された部分に堆積する。そして、堆積したヒュームにレーザー光の熱が加わることで熱加工と同じような状態が生じるため、形成される割断面が均一にならない。従って、割断面にき裂が生じ難いと考えられる。 As in Comparative Example 1, by irradiating the irradiated portion on the upper side of the material with laser light from above the material, the fume generated by the processing is deposited on the processed portion. Then, the heat of the laser beam is applied to the deposited fume, which causes a state similar to that of thermal processing, so that the split cross section formed is not uniform. Therefore, it is considered that cracks are unlikely to occur in the fractured surface.

一方、実施例のように、材料の上方から材料の下側の照射部位に向けてレーザー光を照射することにより、材料内を透過するレーザー光の品質が劣化せず、また集光率も向上する。更に、加工に伴って発生したヒュームは材料の下方に落下するため、加工された部分に堆積することがない。よって、レーザー光の熱の影響を受けることが無く、均一な割断面を形成することができる。このような割断面は、き裂が生じ易いため、不要部分を容易に取り除くことができると考えられる。 On the other hand, by irradiating the laser beam from above the material toward the irradiation site below the material as in the embodiment, the quality of the laser light transmitted through the material is not deteriorated and the light collection rate is also improved. do. Furthermore, since the fume generated during processing falls below the material, it does not accumulate on the processed portion. Therefore, a uniform fractured surface can be formed without being affected by the heat of the laser beam. Since cracks are likely to occur in such a fractured surface, it is considered that unnecessary portions can be easily removed.

なお、照射部位同士の間隔が広すぎると加工されない領域が多くなるため、クラックが短くなる。一方、照射部位同士の間隔が狭すぎると加工が行われる領域が重複する。よって、当該領域において材料が再固着し、割断面の形状が不均一になるため、クラックが短くなる。上記実施例においては、照射部位の間隔として0.02mm程度であることが好ましい。 If the distance between the irradiated parts is too wide, there will be many unprocessed areas, and the cracks will be shortened. On the other hand, if the distance between the irradiation sites is too narrow, the areas to be processed overlap. Therefore, the material is re-fixed in the region, and the shape of the fractured surface becomes non-uniform, so that the crack is shortened. In the above embodiment, the distance between the irradiation sites is preferably about 0.02 mm.

1 加工装置
2 コンピューター
10 照射部
20 保持部
30 駆動機構
100 加工システム
1 Processing device 2 Computer 10 Irradiation unit 20 Holding unit 30 Drive mechanism 100 Processing system

Claims (9)

光透過性の材料に対してレーザー光を照射することにより、当該材料の不要部分を取り除く加工方法であって、
前記材料の下側に設定された線状の複数の照射部位に沿って、前記材料の上方からレーザー光を照射することにより、前記不要部分を取り除くための割断面を形成する加工方法。
It is a processing method that removes unnecessary parts of a light-transmitting material by irradiating it with a laser beam.
A processing method for forming a split cross section for removing an unnecessary portion by irradiating a laser beam from above the material along a plurality of linear irradiation sites set on the lower side of the material.
前記複数の照射部位は、前記材料の幅方向における位置が同じであり、且つ前記材料の高さ方向における位置が異なるように設定されていることを特徴とする請求項1記載の加工方法。 The processing method according to claim 1, wherein the plurality of irradiation sites are set so that the positions of the material in the width direction are the same and the positions of the material in the height direction are different. 前記複数の照射部位は、それぞれ前記材料の側面から対向する側面までを結ぶ線分として設定されていることを特徴とする請求項2記載の加工方法。 The processing method according to claim 2, wherein each of the plurality of irradiation sites is set as a line segment connecting the side surface of the material to the opposite side surface. 前記複数の照射部位は、それぞれ前記レーザー光が照射される方向と直交するよう設定されていることを特徴とする請求項3記載の加工方法。 The processing method according to claim 3, wherein the plurality of irradiation sites are set so as to be orthogonal to the direction in which the laser beam is irradiated. 前記複数の照射部位は、それぞれ前記レーザー光が照射される方向に対して傾斜するよう設定されていることを特徴とする請求項3記載の加工方法。 The processing method according to claim 3, wherein each of the plurality of irradiation sites is set to be inclined with respect to the direction in which the laser beam is irradiated. 前記複数の照射部位のうち、一の照射部位は前記材料の下端に設定されていることを特徴とする請求項1から5のいずれか一つに記載の加工方法。 The processing method according to any one of claims 1 to 5, wherein one irradiation site is set at the lower end of the material among the plurality of irradiation sites. 前記割断面は、前記材料の幅方向に複数形成されていることを特徴とする請求項1から6のいずれか一つに記載の加工方法。 The processing method according to any one of claims 1 to 6, wherein a plurality of fractured faces are formed in the width direction of the material. 光透過性の材料に対してレーザー光を照射することにより、当該材料の不要部分を取り除く加工システムであって、
前記レーザー光を照射する照射部と、
前記材料を保持する保持部と、
前記照射部及び前記保持部を相対的に移動させる駆動機構と、
前記材料の下側に設定された線状の複数の照射部位に沿って、前記材料の上方からレーザー光を照射することにより、前記不要部分を取り除くための割断面を形成するよう前記照射部及び前記駆動機構を制御する制御部と、
を有する加工システム。
A processing system that removes unnecessary parts of a light-transmitting material by irradiating it with laser light.
The irradiation unit that irradiates the laser beam and
A holding part for holding the material and
A drive mechanism that relatively moves the irradiation unit and the holding unit,
By irradiating the laser beam from above the material along a plurality of linear irradiation sites set on the lower side of the material, the irradiation portion and the irradiation portion and the irradiation portion so as to form a split cross section for removing the unnecessary portion. A control unit that controls the drive mechanism and
Processing system with.
光透過性の材料に対してレーザー光を照射することにより、当該材料の不要部分を取り除く加工光システムで実行されるプログラムであって、
前記材料の下側に設定された線状の複数の照射部位に沿って、前記材料の上方からレーザー光を照射することにより、前記不要部分を取り除くための割断面を形成させる加工プログラム。
A program executed in a processed optical system that removes unnecessary parts of a light-transmitting material by irradiating it with a laser beam.
A processing program for forming a split cross section for removing an unnecessary portion by irradiating a laser beam from above the material along a plurality of linear irradiation sites set on the lower side of the material.
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