JP2023062990A - レーザ加工装置及びレーザ加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの加工対象面に施した加工パターンに基づいた加工結果を、レーザ加工装置に大きな処理の負担を掛けないで、快適に確認できるようにする。【解決手段】レーザ加工装置は、加工パターン入力部６２１と、２次元表示部６２０と、３次元表示対応の３次元位置表示データを生成する３次元位置表示データ生成部６２３とプロファイル情報入力部６２５と、３次元表示部６２４と、加工対象面において、加工パターンの位置を３次元位置表示データにより表示して、位置情報としての加工条件を設定するための加工条件設定部６２７と、加工条件に従って、３次元レーザ加工制御データを生成する３次元レーザ加工制御データ生成部６２８を備え、設定端末１００において加工パターンをデータ量の小さい３次元位置表示データに置き換えて表示し加工条件を編集するため、円滑に加工条件を編集することができる。【選択図】図３

Description

本発明は、レーザ加工装置に係り、詳しくは快適に３次元加工の設定ができるレーザ加工装置及びレーザ加工方法に関する。

近年、立体的なワークに対して印字するなどの３次元加工が可能なレーザ加工装置が用いられている。このようなレーザ加工装置では、３次元加工するための文字や平面図形からなる加工パターンを設定する。この場合、加工パターンは一旦２次元の情報として入力されることが一般的である。その一方で、加工対象となるワークの３次元形状のデータが入力される。次に、２次元の加工パターンをワークの３次元形状に変換するために、高さ方向の情報を付加しなければならない。このため、曲面等を備えた立体的な形状を指定する必要がある。しかし、このような操作は容易でなく、特に３次元データの扱いに不慣れな初心者にとっては操作が困難であるという問題があった。

そこで特許文献１に記載された発明では、加工対象面の３次元形状を模した基本図形を指定することによりワークの３次元表示を行う。そして、この画面上で加工対象面に加工パターンを貼り付けることで平面的な加工パターンを容易に３次元形状に変換することができる。このため、３次元データの扱いに不慣れな初心者であっても、ワークの加工対象面に施した加工パターンに基づいた加工結果を確認でき、作業者の負担軽減をさせるようにしている。

特開２００８－０３００７０号公報

特許文献１に記載されたようなレーザ加工装置では、上述のように加工結果を確認するために、２次元データとして入力された加工パターンを、ワーク上での加工位置の調整のために３次元データに変換して表示画面に表示する必要があった。

しかしながら、レーザ照射のベクトル情報を含んだ２次元データはデータ量が大きく、これを３次元データに変換するとレーザ加工装置に大きな処理の負担を与える。特に、一つのワークに、製品名称やシリアル番号、ロゴマーク、バーコード、２次元バーコード、注意書き等多数の印字を同時に行いたい場合がある。このような場合、レーザ加工装置の処理の負担が過大となり動作が遅くなるなどの問題があった。

本発明のレーザ加工装置及びレーザ加工方法では、ワークの加工対象面に施す加工パターンに基づいた３次元の加工結果を、レーザ加工装置に大きな処理の負担を掛けないで、円滑に確認、編集ができるようにすることを課題としている。

前記課題を解決するため、本発明のレーザ加工装置では、加工用レーザ光を発生させるためのレーザ光源と、前記レーザ光源から出射される前記加工用レーザ光を加工領域内において走査させるための走査部と、前記レーザ光源及び前記走査部を制御するための制御部とを備え、加工領域内に配置されたワークの加工対象面に対して、レーザ光を照射して、設定した加工パターンに基づいて加工可能なレーザ加工装置であって、前記加工パターンを２次元情報として入力する加工パターン入力部と、前記加工パターン入力部から入力された前記加工パターンを編集するための画面を表示する２次元表示部と、前記２次元表示部により表示された画面において編集された前記加工パターンの印字領域ＰＡを示す３次元表示対応の３次元位置表示データを生成する３次元位置表示データ生成部と、加工対象面の３次元形状を示すプロファイル情報を入力するためのプロファイル情報入力部と、前記プロファイル情報入力部から入力されたプロファイル情報を編集するための画面を表示する３次元表示部と、前記３次元表示部により表示されたが画面において、前記プロファイル情報に基づいて表示された加工対象面において、前記加工パターンの位置を３次元位置表示データにより表示して、位置情報としての加工条件を設定するための加工条件設定部と、前記加工条件設定部で設定された前記加工条件に従って、前記加工パターンに基づいて前記加工対象面に加工をするための３次元レーザ加工制御データを生成する３次元レーザ加工制御データ生成部とを備えたことを特徴とする。

前記加工パターンは、テキストデータ・記号・バーコード・２次元バーコードを含み、前記加工パターン入力部は、入力された情報に基づいて、予め記憶されたレーザ照射ベクトル情報から入力された情報に対応するレーザ照射ベクトル情報を読み出して、２次元の加工パターンを生成することができる。

前記加工パターンは、イメージデータを含み、前記加工パターン入力部は、入力されたイメージデータに基づいて、対応するレーザ照射ベクトル情報を生成することで２次元の加工パターンを生成することもできる。

前記３次元位置表示データ生成部で生成される前記３次元位置表示データが、所定の条件に従って前記加工パターンをグループ化して３次元表示部で一括して表示するデータとしてもよい。また、前記３次元位置表示データ生成部で生成される前記３次元位置表示データが、同じ種類の前記加工パターンであることを条件にグループ化して３次元表示部で一括して表示するデータとしてもよい。

前記３次元位置表示データ生成部で生成される前記３次元位置表示データが、所定の条件に従って異なる種類の前記加工パターンをグループ化して３次元表示部で一括して表示するデータとしてもよい。

前記所定の条件は、予め設定した所定の範囲、若しくは予め設定された所定の加工パターンの個数としてもよい。
前記３次元位置表示データ生成部で生成される３次元位置表示データが、前記加工パターンの印字領域を示す枠線を表示するデータとしてよい。この場合、前記枠線が、加工パターンの走査方向の幅と、走査方向に直交する方向の高さを有する長方形として表示されるデータとしてもよく、前記長方形を構成する線分が印字領域に接する接線としてもよい。

また、前記枠線が、加工パターンを囲む多角形として表示されるデータとしてもよく、前記多角形を構成する頂点を、加工パターンのレーザ加工の始点、終点、変曲点、頂点を含む定められた特異点としてもよい。また、前記枠線が、加工パターンを包含する円若しくは楕円として表示されるデータとしてもよい。

前記３次元位置表示データが、テキストデータ、記号である場合に、それぞれ加工パターンを構成するテキスト、記号が分離して表示されるようにしてもよい。また、前記３次元位置表示データが、種類ごとに異なる表示で区別されるように表示させるデータとしてもよい。また、前記３次元位置表示データが、種類ごとに異なる色彩で区別されるように表示させるデータとしてもよい。

前記走査部は、前記レーザ光源から出射される前記加工用レーザ光を加工領域内において第一の方向に走査させるための第一のスキャナと、前記第一のスキャナで走査されるレーザ光を前記第一の方向と直交する第二の方向に走査させるための第二のスキャナとを備えることができる。

前記プロファイル情報入力部は、加工対象面の３次元形状を示すプロファイル情報として、予め複数の基本図形が記憶されており、当該基本図形から前記ワークの加工対象面と近似する基本図形を選択することで、プロファイル情報を生成するようにしてもよい。また、前記プロファイル情報入力部は、前記ワークの加工対象面の３次元形状を示すプロファイル情報として、入力された前記ワークの３次元形状を表す３次元データからプロファイル情報を生成するようにしてもよい。

また、本発明のレーザ加工方法は、加工用レーザ光を発生させるためのレーザ光源と、前記レーザ光源から出射される前記加工用レーザ光を加工領域内において走査させるための走査部と、前記レーザ光源及び前記走査部を制御するための制御部とを備え、加工領域内に配置されたワークの加工対象面に対して、レーザ光を照射して、設定した加工パターンに基づいて加工可能なレーザ加工装置を用いたレーザ加工方法であって、前記加工パターンを２次元情報として入力する加工パターン入力のステップと、前記加工パターン入力のステップにより入力された加工パターンを編集するため表示部に画面を表示させる２次元表示のステップと、前記２次元表示のステップで編集された加工パターンのレーザ光の印字領域を示す３次元表示対応の３次元位置表示データを生成する３次元位置表示データ生成のステップと、加工対象面の３次元形状を示すプロファイル情報を入力するためのプロファイル情報入力のステップと、前記プロファイル情報入力のステップにおいて入力されたプロファイル情報を編集するために表示部に画面を表示させる３次元表示のステップと、前記３次元表示のステップにおいて、前記プロファイル情報に基づいて表示された加工対象面において、前記加工パターンの位置を３次元位置表示データにより表示して、位置情報としての加工条件を設定する加工条件設定のステップと、前記加工条件設定のステップで設定された加工条件に従って、前記加工パターンに基づいて前記加工対象面に加工をするための３次元レーザ加工制御データを生成する３次元レーザ加工制御データ生成のステップとを備えたことを特徴とする。

本発明のレーザ加工装置及びレーザ加工方法では、ワークの加工対象面に施した加工パターンに基づいた3次元の加工結果を、レーザ加工装置に大きな処理の負担を掛けないで、円滑に確認、編集をすることができる。

本実施形態におけるレーザ加工装置全体の斜視図である。 本実施形態におけるレーザ加工装置及び設定用端末のブロック図である。 本実施形態における制御部の機能を示すブロック図である。 本実施形態のレーザ加工装置の処理を示すフローチャートである。 （ａ）２次元表示画面に表示された加工パターンを示す図である。（ｂ）加工パターンを移動、追加した図である。 （ａ）３次元表示画面に表示されたプロファイル情報である基本図形を示す図である。（ｂ）基本図形の向きを変えた図である。 （ａ）３次元表示画面において円柱で構成される加工対象面に加工パターンの３次元位置表示データを表示した状態を示す図である。（ｂ）３次元位置表示データの位置を変えた図である。 円柱で構成される加工対象面に加工パターンに基づいて加工されたワークを示す斜視図である。 ３次元表示画面において球面で構成される加工対象面に加工パターンの３次元位置表示データを表示した状態を示す図である。 （ａ）～（ｊ）３次元位置表示データの表示態様の別例を示す図である。 （ａ）加工パターンの一例を示す図である。（ｂ）この加工パターンを所定の条件でグループ化して３次元位置表示データに変換したものである。 （ａ）加工パターンの別の一例を示す図である。（ｂ）この加工パターンを別の所定の条件でグループ化して３次元位置表示データに変換したものである。 （ａ）加工パターンのさらに別の一例を示す図である。（ｂ）この加工パターンをさらに別の所定の条件でグループ化して３次元位置表示データに変換したものである。 （ａ）加工パターンのさらに別の一例を示す図である。（ｂ）この加工パターンをさらに別の所定の条件でグループ化して３次元位置表示データに変換したものである。 （ａ）加工パターンのさらに別の一例を示す図である。（ｂ）この加工パターンをさらに別の所定の条件でグループ化して３次元位置表示データに変換したものである。

以下、本発明の一実施形態であるレーザ加工装置１０を図１～１０を参照して説明する。
＜レーザ加工装置１０＞
図１は、本実施形態におけるレーザ加工装置１０全体の斜視図である。図１に示すように、実施形態のレーザ加工装置１０は、発振器ユニット１１と、ヘッドユニット１２と、コントローラユニット１３とを有する。また、コントローラユニット１３には、設定用端末１００が接続されている。ヘッドユニット１２の下方には、コンベアでワークＷが加工領域ＷＡに搬送される。この状態で、加工用レーザ光ＬＢが、ワークＷの加工対象面ＰＳに走査可能になっている。

図２は、本実施形態におけるレーザ加工装置１０及び設定用端末１００のブロック図である。
＜発振器ユニット１１＞
図２に示すように、発振器ユニット１１は、筐体内に、レーザ光源２２と、レーザ光源用駆動回路２３と、入出力回路２４と、記憶部２５などを有する。

レーザ光源２２は、加工用レーザ光ＬＢを出射するものであり、加工対象に合わせて、例えば波長や光量の異なるＹＡＧレーザ、ＣＯ２レーザやファイバレーザなどから選択される。

レーザ光源用駆動回路２３は、レーザ光源２２を駆動するための回路である。入出力回路２４は、外部との信号のやり取りを行うための回路である。記憶部２５には、発振器ユニット１１の制御に必要な情報などが記憶される。

＜ヘッドユニット１２＞
図２に示すように、ヘッドユニット１２は、筐体内にレーザ走査部４２と、走査部用駆動回路４３と、収束レンズ４４と、入出力回路４５と、記憶部４６とを有する。

＜レーザ走査部４２＞
レーザ走査部４２は、レーザ光源２２により出射された加工用レーザ光ＬＢを走査するものである。レーザ走査部４２は、一対のガルバノミラーと、一対のガルバノミラーの駆動させるアクチュエータを有するガルバスキャナを備える。図示は省略するが、レーザ光源２２から出射される加工用レーザ光ＬＢは、加工領域ＷＡ内において第一の方向であるＸ方向に走査させるための第一のスキャナを備える。また、第一のスキャナで走査される加工用レーザ光ＬＢをＸ方向と略直交する第二の方向であるＹ方向に走査させるための第二のスキャナとを備える。

＜走査部用駆動回路４３＞
走査部用駆動回路４３は、レーザ走査部４２を駆動するための回路であり、ガルバノミラーのアクチュエータを制御する。走査部用駆動回路４３により、レーザ走査部４２のアクチュエータを介して一対のガルバノミラーの駆動が制御され、加工対象物であるワークＷの加工面上において２方向（２次元方向）に走査する。

＜収束レンズ４４＞
収束レンズ４４は、レーザ走査部４２で走査された光を収束して外部に出射するものである。また、ワークＷの加工対象面ＰＳの加工用レーザ光ＬＢが照射される印字領域ＰＡのＺ方向の位置に合わせて加工用レーザ光ＬＢの焦点を合わせる。例えばビームエキスパンダなどが利用できる。本実施形態では、レーザ走査部４２と収束レンズ４４で、３次元レーザスキャナを構成する。

＜入出力回路４５＞
入出力回路４５は、外部との信号のやり取りを行うための回路である。記憶部４６は、ヘッドユニット１２の制御情報が記憶される。

＜コントローラユニット１３＞
コントローラユニット１３は、筐体内に、制御部６２と入出力回路６４と、記憶部６５とを有する。

＜制御部６２＞
図３は、実施形態における制御部６２の機能を示す図である。
制御部６２は、加工パターンＰＰを２次元情報として入力する加工パターン入力部６２１を備える。また、加工パターン入力部６２１から入力された加工パターンＰＰを編集するための２次元表示部６２０により、設定用端末１００の表示部１０２に加工パターンＰＰを表示する。２次元表示画面１０５で編集された加工パターンＰＰの加工用レーザ光ＬＢの印字領域ＰＡを示す３次元表示用の３次元位置表示データＰＩを生成する３次元位置表示データ生成部６２３を備える。また、加工対象面ＰＳの３次元形状を示すプロファイル情報ＰＤを入力するためのプロファイル情報入力部６２５を備える。プロファイル情報入力部６２５から入力されたプロファイル情報ＰＤを編集するために表示する３次元表示部６２４を備える。３次元表示部６２４により表示される設定用端末１００の表示部１０２において、３次元表示画面１０６が表示される。３次元表示画面１０６においてプロファイル情報ＰＤに基づいて表示された加工対象面ＰＳにおいて、加工パターンＰＰの位置を３次元位置表示データＰＩにより表示する。また、基本図形を記憶した基本図形記憶部６２６を備える。そして、位置情報としての加工条件ＰＣを設定するための加工条件設定部６２７を備える。加工条件設定部６２７で設定された加工条件ＰＣに従って、加工パターンＰＰに基づいて加工対象面ＰＳに加工をするための３次元レーザ加工制御データＣＰＤを生成する３次元レーザ加工制御データ生成部６２８を備える。

＜加工パターン入力部６２１＞
ここで、「加工パターンＰＰ」とは、入力された文字列のテキストデータ、バーコードなどの規格化されたマークなどのほか、あらゆる入力された線分、図形、規格化されないマークなどに基づいて、レーザ照射をするための加工用レーザ光ＬＢの軌跡を定めたものである。加工パターンＰＰは、レーザ走査部４２がレーザ照射するためのベクトル情報とＯＮ／ＯＦＦ情報の２次元情報として生成される。例えば、加工パターン入力部６２１では、予め「Ａ」の文字を描くための加工用レーザ光ＬＢの軌跡が「レーザ照射ベクトル情報記憶部６２２」に記憶されている。そして、キーボードの「Ａ」を入力すると、そして、「Ａ」の加工パターンとして、対応する「レーザ照射ベクトル情報」が読み出される。そして、この［Ａ］に対応する「レーザ照射ベクトル情報」が記憶される。

また、自由な直線、曲線、図形など場合は、イメージデータからレーザ照射ベクトル情報に変換されて記憶される。
仮に加工対象が、水平な平面であれば、そのまま記憶された「レーザ照射ベクトル情報」のみでワークＷを加工することができることとなる。

但し、加工対象が立体の場合は、データを３次元化する必要がある。すなわちワークＷの加工対象面ＰＳの加工用レーザ光ＬＢが照射される印字領域ＰＡのＺ方向の位置に合わせて加工用レーザ光ＬＢの焦点を合わせる必要がある。そのため、本実施形態でもプロファイル情報ＰＤに基づいてＺ方向への深度調節が行われる。例えば、ビームエキスパンダなどが用いられる。

＜２次元表示部６２０＞
加工パターン入力部６２１により入力された加工パターンＰＰは、２次元表示部６２０により画像出力される。２次元表示部６２０からの画像出力は、入出力回路６４、入出力回路１０３を経て、設定用端末１００の表示部１０２に2次元表示画面１０５として表示される。

図５（ａ）は、設定用端末１００の表示部１０２の２次元表示画面１０５に表示された加工パターンＰＰを示す図である。設定用端末１００の表示部１０２の２次元表示画面１０５には、レーザ走査が可能な加工領域ＷＡの範囲が表示される。表示範囲は変更でき、画面の一部を拡大して見ることができる。ユーザは、２次元表示部６２０により２次元表示画面１０５に表示された加工パターンＰＰを見ながら、加工パターンＰＰの編集を行うことができる。編集は、それぞれの加工パターンＰＰの追加、削除、拡大・縮小、配置の変更、フォントの変更、グループ化及びグループ化の解除などができる。

＜加工パターンＰＰの編集＞
例えば、図５（ａ）には、文字列「ＡＢＣＤＥＦＧＨＩＪＫＬＭＮ」を示す加工パターンＰＰ１と、１次元のバーコードを示す加工パターンＰＰ２、２次元バーコードを示す加工パターンＰＰ３が表示されている。

文字列「ＡＢＣＤＥＦＧＨＩＪＫＬＭＮ」を入力する場合は、キーボードで文字列「ＡＢＣＤＥＦＧＨＩＪＫＬＭＮ」を入力する。入力すれば、レーザ照射ベクトル情報記憶部６２２に記憶されている対応する「レーザ照射ベクトル情報」が読み出されて２次元表示画面１０５に表示する。

１次元のバーコードを示す加工パターンＰＰ２は、２次元表示画面１０５からバーコードを編集するアイコンを選択して、特定する数列をキーボードから入力する。統一商品コードの場合は、国番号（フラグ）２または３桁、メーカーの番号（メーカーコード）５桁または７桁、品物の番号（アイテムコード）５桁または３桁、間違い防止の番号（チェックデジット）１桁を入力する。そして、変換すると、レーザ照射ベクトル情報記憶部６２２に記憶されている対応する「レーザ照射ベクトル情報」が読み出されて２次元表示画面１０５にバーコードを表示する加工パターンＰＰ２を表示する。

２次元のバーコードを示す加工パターンＰＰ３も、２次元表示画面１０５からバーコードを編集するアイコンを選択して、特定する数列をキーボードから入力する。本実施形態では、ＱＲコード（株式会社デンソーウェーブの登録商標）の入力が可能で、必要な数字・英字・漢字・カナ・記号バイナリ・制御コード等のデータ、セル数などを入力する。そして、変換すると、レーザ照射ベクトル情報記憶部６２２に記憶されている対応する「レーザ照射ベクトル情報」が読み出されて２次元表示画面１０５にＱＲコードを表示する加工パターンＰＰ２を表示する。

図５（ｂ）は、加工パターンＰＰを追加、移動した図である。ユーザは、入力部１０１であるキーボードやマウスを用いて、それぞれの加工パターンＰＰを画面上で選択して、移動させることができる。ここでは、加工パターンＰＰ２と加工パターンＰＰ３の位置を移動している。移動は、「配置」のアイコンを選択し、マウスなどでドラッグして所望の位置に移動する。

また、ＩＳＯ３８６４およびＪＩＳ Ｚ９１０１による安全標識様式に基づく警告マークを示す加工パターンＰＰ４と、オリジナルロゴの「Ｈｅｌｌｏ」を示す加工パターンＰＰ５を追加している。

警告マークのようなＪＩＳなどで規格化された記号は、文字と同様に扱うことができる。
また、オリジナルロゴの「Ｈｅｌｌｏ」のような自由な直線、曲線、図形など場合は、有線又は無線によりイメージデータを入力部１０１から入力する。そして、表示部１０２の画面から図形を編集するアイコンを選択して、入力したイメージデータを加工パターンとして特定する。そうすると、イメージデータからレーザ照射ベクトル情報に変換されて加工パターンＰＰとして記憶され、２次元表示画面１０５に表示される。

＜加工パターンＰＰのグループ化＞
そして、加工パターンＰＰ４、ＰＰ５を追加したら「グループ」のアイコンを選択して、加工パターンＰＰ１～ＰＰ５を選択し、図示しない「グループ化」のアイコンをクリックする。そうすれば、加工パターンＰＰ１～ＰＰ５がグループ化された加工パターンＰＰＧとなり、1つの加工パターンＰＰとして取り扱われる。

また、図示しない「グループ解除」のアイコンをクリックすれば、加工パターンＰＰＧのグループ化が解除される。グループ化が解除されると加工パターンＰＰＧが独立した加工パターンＰＰ１～ＰＰ５に戻る。

＜本実施形態の原則的なグループ化のルール＞
本実施形態では、例えば、文字列「ＡＢＣＤＥＦＧＨＩＪＫＬＭＮ」を示す加工パターンＰＰ１では、同種類の加工パターンであるので、自動的に文字列「ＡＢＣＤＥＦＧＨＩＪＫＬＭＮ」を一体化した３次元位置表示データＰＩとして、グループ化している。

また、１次元のバーコードを示す加工パターンＰＰ２や、２次元のバーコードを示す加工パターンＰＰ３では、「コード」本体と、添え字である数字の複数の加工パターンＰＰから構成されているといえるが、これらの「コード」と「添え字」は、自動的に一体の加工パターンＰＰとして一体化される。

さらに、図５（ｂ）に示すように、２次元表示画面１０５において、ユーザが２点鎖線で選択範囲として指定した範囲内の加工パターンＰＰ１～ＰＰ５は、まとめて、グループ化された加工パターンＰＰＧとなる。

図７（ｂ）に示すように、グループ化された加工パターンＰＰＧは、枠線が、加工パターンＰＰの走査方向の幅と、走査方向に直交する方向の高さを有する長方形の３次元位置表示データＰＩＧとして表示される。

＜プロファイル情報入力部６２５＞
プロファイル情報入力部６２５は、ワークＷの加工対象面ＰＳを、３次元表示画面１０６で３次元座標空間として表示することができる。本実施形態では、「３次元表示画面１０６」は、３次元表示部６２４により設定用端末１００の表示部１０２に表示された画面が相当する。

「プロファイル情報ＰＤ」とは、ワークＷの加工対象面ＰＳを示す３次元座標データである。３次元座標データは、例えばＣＡＤにより生成することができる。この場合は、このＣＡＤデータを所定のデータ形式にすれば、３次元表示画面１０６に３次元表示することができる。しかしながら、ワークＷのＣＡＤデータがあれば、簡単に入力できるが、ＣＡＤデータが無い場合は、一から３次元データを生成する必要があり、ＣＡＤ装置や、３次元データの取扱スキルが要求される。このため、本実施形態では、「基本図形」として、平面、直方体、円柱、球などの基本形状が準備され、所定の寸法を入力すれば、ＣＡＤデータのような３次元データが無くても、ワークＷの加工対象面ＰＳに近似したプロファイル情報ＰＤを入力することができる。

＜３次元表示部６２４＞
図６（ａ）は、３次元表示画面１０６に表示されたプロファイル情報ＰＤである基本図形を示す図である。

プロファイル情報入力部６２５により入力されたプロファイル情報ＰＤは、３次元表示部６２４により画像出力される。３次元表示部６２４からの画像出力は、入出力回路６４、入出力回路１０３を経て、設定用端末１００の表示部１０２に３次元表示画面１０６として表示される。ここでは、基本図形として円柱が選択された場合のプロファイル情報ＰＤ１を説明する。

まず、設定用端末１００の表示部１０２に表示される３次元表示画面１０６で「円柱」を指定すると、円柱の高さ、直径などを指定する編集画面となるので、これらを指定して決定する。そうすると、プロファイル情報入力部６２５は、基本図形記憶部６２６に記憶されている基本図形のデータから、円柱のデータを読み出す。そして、設定用端末１００の表示部１０２の３次元表示画面１０６に３次元座標示される加工領域ＷＡを表示する。この座標系に所定の位置、方向にプロファイル情報ＰＤ１である円柱を表示する。図６（ａ）では、円柱の姿勢はｚ軸と中心線が一致する姿勢で表示されている。

図６（ｂ）は、基本図形である円柱からなるプロファイル情報ＰＤ１の向きを変えた図である。ここでは、円柱の水平方向に沿って加工パターンＰＰを印字したいので、図６（ａ）の状態からプロファイル情報ＰＤ１の姿勢を変更する。姿勢の変更は、３次元表示画面１０６で回転モードにしてドラッグしても変更できる。また、中心軸の方向をｙ軸方向と平行に変更するように数値で設定する。

＜３次元位置表示データ生成部６２３＞
プロファイル情報入力が終わったら、次にワークＷを示すプロファイル情報ＰＤ１に対して加工パターンＰＰを３次元表示画面１０６で表示することが考えられる。しかしながら、本実施形態では、このとき３次元位置表示データ生成部６２３が加工パターンＰＰに応じた３次元位置表示データＰＩを生成する。生成した３次元位置表示データＰＩをプロファイル情報ＰＤである円柱とともに３次元表示部６２４により画像出力される。「３次元位置表示データＰＩ」は、ワークＷを示すプロファイル情報ＰＤに加工パターンＰＰを３次元表示画面１０６で表示させるのと同じ位置で、加工パターンＰＰよりデータ量の少ない画像である。

図７（ａ）は、３次元表示画面１０６において円柱で構成されるワークＷの加工対象面ＰＳに加工パターンＰＰの３次元位置表示データＰＩを表示した状態を示す図である。ここでは、２次元情報である加工パターンＰＰＧを、円柱のプロファイル情報ＰＤに貼り付ける。図５（ｂ）で示す文字列「ＡＢＣＤＥＦＧＨＩＪＫＬＭＮ」の加工パターンＰＰ１は、図１０（ａ）に示すように、文字ごとに「□□□…」のような四角形の中に「Ｘ」が表示された３次元位置表示データＰＩ１で表示されている。このため、この３次元位置表示データＰＩ１が文字を示すことが暗示され直感的にわかるような表示となっている。３次元位置表示データＰＩ１は、例えば、「Ａ」であれば、その印字領域ＰＡの高さｈと、幅ｗの四角形の枠線で表示される。また、「Ｉ」も同様で、この場合は幅ｗは比較的狭いものとなる。

図５（ｂ）で示す１次元のバーコードの加工パターンＰＰ２は、図１０（ｂ）に示すように、文字ごとに全体が四角形の枠線からなる３次元位置表示データＰＩ２で表示されている。３次元位置表示データＰＩ２も、その印字領域ＰＡの高さｈと、幅ｗの四角形の枠線で表示される。また、この四角形で示されるバーコードの３次元位置表示データＰＩ２は、複数の縦線が描かれている。このため、この３次元位置表示データＰＩ２が１次元のバーコードを示すことが暗示され直感的にわかるような表示となっている。

図５（ｂ）で示す２次元のバーコードの加工パターンＰＰ３は、図１０（ｃ）に示すように、全体が四角形の枠線からなる３次元位置表示データＰＩ３で表示されている。３次元位置表示データＰＩ３も、その印字領域ＰＡの高さｈと、幅ｗの四角形の枠線で表示される。また、この四角形で示される２次元バーコードの３次元位置表示データＰＩ３は、マトリクス状の線が描かれている。このため、この３次元位置表示データＰＩ３が２次元のバーコードを示すことが暗示され直感的にわかるような表示となっている。

図５（ｂ）で示す危険マークの加工パターンＰＰ４は、図１０（ｄ）に示すように、全体が四角形の枠線に複数の横線が描かれている３次元位置表示データＰＩ４で表示されている。３次元位置表示データＰＩ４も、その印字領域ＰＡの高さｈと、幅ｗの四角形の枠線で表示される。また、この四角形で示される３次元位置表示データＰＩ５は、内部には複数の横線が表示され、文字、バーコード、２次元バーコード以外の内容を示すことが暗示され直感的にわかるような表示となっている。

＜加工条件設定部６２７＞
図７（ｂ）は、３次元位置表示データＰＩ１～ＰＩ５の位置を変えた図である。ここに表示された３次元位置表示データＰＩ１～ＰＩ５は、グループ化された加工パターンＰＰＧの加工位置を示すものである。そして、３次元位置表示データＰＩ１～ＰＩ５もグループ化されて、３次元位置表示データＰＩＧとして一体に扱われる。３次元表示画面１０６において移動を示すアイコンをクリックし、３次元位置表示データＰＩＧを選択してドラッグすると、３次元位置表示データＰＩＧは、プロファイル情報ＰＤ１の加工対象面ＰＳに沿って、変形しながら移動する。

図７（ａ）では、図５（ｂ）に示す加工パターンＰＰＧが、プロファイル情報ＰＤ１の加工対象面ＰＳ内に入りきらない。そこで、３次元位置表示データＰＩＧを画面左方向に移動させる。そして、図７（ｂ）に示すように、加工パターンＰＰＧが、プロファイル情報ＰＤ１の加工対象面ＰＳ内に入るように調整する。もしも、それでも入りきらないような場合は、一旦２次元表示画面１０５に切り替える。そして、加工パターンＰＰＧのグループ化を解除し、加工パターンＰＰ１～ＰＰ５の個別の位置を調整する。あるいは、縮小して大きさを変更する。そして、加工パターンＰＰ１～ＰＰ５を再度グループ化して、加工パターンＰＰＧとする。そして、３次元表示画面１０６に戻る。そして、加工パターンＰＰ１～ＰＰ５の編集が反映された３次元位置表示データＰＩＧの位置を調整する。

このような調整は、すべて３次元位置表示データＰＩ１～ＰＩ５を用いて行う。このため、加工パターンＰＰＧは、２次元情報のまま、記憶されている。
なお、３次元表示画面１０６では、円柱で示されたプロファイル情報ＰＤ１の位置や、姿勢を編集することもできる。例えば、図６（ｂ）に示された姿勢を図６（ａ）に示された姿勢戻すこともできる。

このようにプロファイル情報ＰＤ１と３次元位置表示データＰＩＧの位置関係が決定されたら、レーザ加工を開始する操作を行う。本実施形態では、例えば、図示しない印字開始のアイコンをクリックする。

＜３次元レーザ加工制御データ生成部６２８＞
印字開始のアイコンがクリックされると、これを契機に３次元レーザ加工制御データ生成部６２８により、３次元レーザ加工制御データＣＰＤを生成する。３次元レーザ加工制御データＣＰＤは、３次元位置表示データＰＩ１～ＰＩ５により取得された３次元座標データに基づいて、記憶されていた加工パターンＰＰ１～ＰＰ５の２次元情報を、３次元座標データに変換した３次元情報である。

「３次元レーザ加工制御データＣＰＤ」は、プロファイル情報ＰＤ１で特定されたワークＷの加工対象面ＰＳにおいて、レーザ走査部４２により、３次元座標に基づいて加工用レーザ光ＬＢにより加工パターンＰＰ１～ＰＰ５の加工するための制御データである。

この３次元位置表示データＰＩ１～ＰＩ５により取得された３次元座標データに基づいて、記憶されていた加工パターンＰＰ１～ＰＰ５の２次元情報を、３次元座標データに変換するのは、処理量が大きくなる。しかし、本実施形態では、３次元表示画面１０６においてプロファイル情報ＰＤ１と３次元位置表示データＰＩ１～ＰＩ５との位置の調整では、このようなデータの変換は行わないため、処理量が極めて少なくなる。そのため、３次元表示画面１０６においてプロファイル情報ＰＤ１と３次元位置表示データＰＩ１～ＰＩ５との位置の調整である加工条件の編集（Ｓ１０）は、レーザ加工装置１０に負担を掛けることなく、快適に行うことができる。

＜設定用端末１００＞
コントローラユニット１３は、筐体に設定用端末１００を接続可能な接続部を有している。

設定用端末１００は、例えば、ノートパソコンの他、タブレット端末、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）やスマートフォンなどの汎用端末に専用のアプリケーションソフトウェアを導入することでレーザ加工装置１０による各種の設定が可能となっている。一例としての設定用端末１００は、汎用のノートパソコンであり、キーボードやマウスなどによりユーザによるデータの入力が可能な入力部１０１を有する。また各種情報を表示可能なディスプレーを備えた表示部１０２を有する。そして有線又は無線で、イメージデータなどを入出力することができる入出力回路１０３を有する。また、ＣＰＵやメモリを備え各部を制御する制御部１０４を有する。

入力部１０１は、加工パターン入力部６２１への入力や、プロファイル情報入力部６２５への入力に用いられる。
表示部１０２は、制御部６２の２次元表示部６２０により図５（ａ）のような２次元表示画面１０５を表示する。また、切り替えることで、３次元表示部６２４により図７（ｂ）のような３次元表示画面１０６を表示する。

（本実施形態の作用）
図４は、本実施形態のレーザ加工装置の処理を示すフローチャートである。以下、このように構成された本実施形態のレーザ加工装置１０の作用についてフローチャート参照して説明する。

＜加工パターン入力（Ｓ１）＞
まず、レーザ加工装置１０を立ち上げて、接続した設定用端末１００の表示部１０２を見ながら、加工パターンＰＰを入力部１０１から入力する。加工パターンＰＰは、ワークＷに印字したい文字列、マーク、１次元バーコード、２次元バーコードなどを特定する情報はキーボードなどで入力する。また、印字したい図形は、そのイメージデータを有線又は無線で入力する。

＜加工パターンＰＰの２次元表示のためのデータ生成（Ｓ２）＞
これら入力した数値や文字データにより、レーザ加工装置１０の加工パターン入力部６２１は、加工パターンＰＰを生成する。

＜加工パターン２次元表示（Ｓ３）＞
加工パターン入力部６２１において生成された加工パターンＰＰは、２次元表示部６２０により表示部１０２に２次元表示画面１０５として表示される。

＜加工パターン編集（Ｓ４）＞
表示部１０２に表示された２次元表示画面１０５の加工パターンＰＰは、ユーザにより、その大きさや配置などの編集がなされる。加工パターン編集（Ｓ４）が完了したら、加工パターンＰＰは名前を付けて保存しておくことができる。

＜加工パターンから３次元位置表示データ抽出（Ｓ５）＞
加工パターンＰＰの編集が完了したら、図５（ｂ）に示す２次元表示画面１０５から、図６（ａ）に示す３次元表示画面１０６に画面を切り替える。そうすると、３次元表示画面１０６では、加工パターンＰＰに対応する３次元位置表示データＰＩが表示される。このフローチャートでは、まだ、プロファイル情報ＰＤが入力されていない。このため、３次元位置表示データＰＩは、ｘｙ平面において表示される。予めプロファイル情報ＰＤが入力されている場合には、表示されたプロファイル情報ＰＤ上に、３次元位置表示データＰＩが表示される。

ところで、プロファイル情報ＰＤ１と加工パターンＰＰとの位置関係から、レーザ加工の加工ベクトルデータの２次元情報である加工パターンＰＰを、３次元レーザ加工制御データＣＰＤに置換するのは処理量が大きい。本実施形態では、加工条件ＰＣの編集（Ｓ１０）が完了して、「加工開始」のアイコンをクリックするまでは、そのような置換は行われない。本実施形態では、加工パターンＰＰをデータの小さな３次元位置表示データＰＩに置き換えて加工条件ＰＣの編集（Ｓ１０）を行うため、小さなデータ処理量で加工条件ＰＣの編集（Ｓ１０）を円滑に行うことができる。

＜加工対象面のプロファイル情報ＰＤ（基本図形）入力（Ｓ６）＞
次に、２次元表示画面１０５から３次元表示画面１０６に表示部１０２の画面を切り替える。そして、ワークＷの形状をプロファイル情報ＰＤとして入力する。この例では、予めＣＡＤデータなどは準備せず、図６（ａ）に示すように、基本図形の一つである円柱を選択する。円柱の高さと直径を設定用端末１００の入力部１０１から入力する。

＜プロファイル情報３次元表示（Ｓ７）＞
そうすると、デフォルトでは円柱の中心軸がｚ軸となるように３次元表示画面１０６にプロファイル情報ＰＤ１が表示される。

＜プロファイル情報編集（Ｓ８）＞
３次元表示画面１０６において、プロファイル情報ＰＤ１が表示されたら、位置や姿勢などを編集することができる。本実施例では、ワークＷの加工対象面ＰＳは、図８に示すように円柱の側面としたいため、３次元表示画面１０６においてパラメータを編集し、円柱の中心をｙ軸と重なる方向に９０°回転する。

＜３次元位置表示データを加工対象面上に貼り付け（Ｓ９）＞
３次元表示画面１０６において表示されたプロファイル情報ＰＤ１の表面には、３次元位置表示データＰＩ１～ＰＩ５が表示される。３次元表示画面１０６では、切替によりプロファイル情報ＰＤのみの表示もでき、プロファイル情報ＰＤに、３次元位置表示データＰＩを重畳的に表示することもできる。ここでは、プロファイル情報ＰＤの入力と編集が完了したら、保存してあった加工パターンを選択して表示させる。

図７（ａ）は、このようにして、プロファイル情報ＰＤ１の表面に３次元位置表示データＰＩ１～ＰＩ５を表示させた状態である。保存してあった加工パターンＰＰは、３次元表示画面１０６では、３次元位置表示データＰＩとして表示される。この実施例の場合、プロファイル情報ＰＤ１と３次元位置表示データＰＩ１～ＰＩ５との位置関係を調整していないため、３次元位置表示データＰＩ５などが、プロファイル情報ＰＤ１とずれている。

＜加工条件編集（Ｓ１０）＞
３次元表示画面１０６においてプロファイル情報ＰＤ１の表面に、３次元位置表示データＰＩ１～ＰＩ５が表示された状態で、加工条件ＰＣの編集を行う。ここで「加工条件ＰＣ」とは、プロファイル情報ＰＤ１と加工パターンＰＰとの位置関係の条件である。また、３次元表示画面１０６においては、加工における濃度調整などの加工時の様々な条件を設定することができる。

＜加工開始か？（Ｓ１１）＞
加工条件ＰＣの編集が完了したら、「加工開始」のアイコンをクリックする（Ｓ１１：ＹＥＳ）。この操作により、レーザ加工装置１０は、加工条件ＰＣの編集（Ｓ１０）が完了したことを認識する。そして、レーザ加工を行うための処理を行う。「加工開始」のアイコンをクリックしなければ（Ｓ１１：ＮＯ）、加工条件ＰＣの編集（Ｓ１０）が完了していないとして、待機状態となる。

＜３次元レーザ加工制御データ生成（Ｓ１２）＞
加工開始のアイコンをクリックすると、コントローラユニット１３の制御部６２の３次元レーザ加工制御データ生成部６２８において３次元レーザ加工制御データＣＰＤを生成する。そして、生成した３次元レーザ加工制御データＣＰＤをレーザ走査部４２に送信する。「３次元レーザ加工制御データＣＰＤ」とは、プロファイル情報ＰＤ１と加工パターンＰＰとの位置関係から、２次元情報である加工パターンＰＰの加工ベクトルデータを、３次元レーザ加工制御データＣＰＤに置換したものである。このように加工条件ＰＣの編集（Ｓ１０）が確定した時点で、３次元レーザ加工制御データＣＰＤが一回だけ生成される。２次元情報である加工パターンＰＰの加工ベクトルデータを、３次元レーザ加工制御データＣＰＤに置換するのは、処理量が大きい。そのため本実施形態では、そのようなデータ変換は、この手順のときのみ行うようにしている。

＜加工条件ＰＣに応じて印字（Ｓ１３）＞
レーザ走査部４２は、受信した３次元レーザ加工制御データＣＰＤに基づいて、ガルバノスキャナ及びビームエキスパンダにより加工用レーザ光ＬＢをワークＷの印字領域ＰＡに対して照射する。

（実施形態の効果）
（１）本実施形態のレーザ加工装置１０及びレーザ加工方法では、ワークＷの加工対象面ＰＳに施した加工パターンＰＰに基づいた３次元の加工結果を、レーザ加工装置１０に大きな処理の負担を掛けないで、円滑に確認、編集ができる。

（２）加工条件ＰＣの編集（Ｓ１０）が完了するまでは、プロファイル情報ＰＤ１と加工パターンＰＰとの位置関係から、２次元情報である加工パターンＰＰの加工ベクトルデータを、３次元レーザ加工制御データＣＰＤに置換しない。３次元表示画面１０６では、加工パターンＰＰは、データ量が著しく小さい３次元位置表示データＰＩに置き換えられるため、３次元位置表示データＰＩの３次元の座標変換の処理は処理量が極端に小さくなる。そのため、レーザ加工装置１０のコンピュータが処理能力が比較的小さいものであっても、快適に加工条件ＰＣの編集をすることができる。

（３）加工パターンＰＰの入力は、文字列（テキストデータ）・記号・バーコード・２次元バーコード・イメージデータなどの種類別に最適に処理される。テキストデータ、記号、バーコード、２次元バーコードは、予め対応する２次元レーザ加工制御データが記憶されており、必要な情報を入力するだけで、処理に負担を掛けることなく、加工パターンＰＰを生成することができる。

（４）３次元位置表示データＰＩは、３次元表示画面１０６において簡易な表現とされる。３次元位置表示データＰＩは、加工パターンＰＰの種類に応じて、表示方法が異なるため、実際に加工パターンＰＰの内容が見えなくても、ユーザは、直感的に迷うことなく加工条件ＰＣの編集（Ｓ１０）を行うことができる。

（５）加工パターンＰＰを確認したい必要がある場合は、いつでも３次元表示画面１０６から２次元表示画面１０５に切り替えることで確認できる。また、２次元表示画面１０５で、加工パターンＰＰを編集した後、３次元表示画面１０６に切り替えれば、加工パターンＰＰの編集が３次元位置表示データＰＩに反映される。

（６）文字列の加工パターンＰＰは、枠線にＸを表示した３次元位置表示データＰＩとし、一文字ごとに分離して表示した。そのため、３次元位置表示データＰＩとなっても文字間隔などの確認が容易にできる。

（７）１次元バーコードの加工パターンＰＰは、枠線内部に縦線を複数表示した３次元位置表示データＰＩとなっている。そのため、加工パターンＰＰの内容が表示されなくても、ユーザは、直感的に３次元位置表示データＰＩがバーコードを示すものであることがわかる。

（８）２次元バーコードの加工パターンＰＰは、枠線内部に格子状の縦横線を複数表示した３次元位置表示データＰＩとなっている。そのため、加工パターンＰＰの内容が表示されなくても、ユーザは、直感的に３次元位置表示データＰＩが２次元バーコードを示すものであることがわかる。

（９）また、イメージデータが入力された加工パターンＰＰは、枠線に複数の横線を表示した３次元位置表示データＰＩとなっている。そのため、加工パターンＰＰの内容が表示されなくても、ユーザは、直感的に３次元位置表示データＰＩがイメージデータを示すものであることがわかる。

（１０）プロファイル情報ＰＤは、ワークＷの形状を、直方体、円柱、円錐、球などの単純な形状の基本図形として入力することができる。このため、データ量が大きい３次元座標データのように処理に大きな負荷が掛かることがない。そのため、加工条件ＰＣの編集（Ｓ１０）において、プロファイル情報ＰＤの移動や姿勢の変換も容易にできる。また、プロファイル情報ＰＤ１と加工パターンＰＰとの位置関係から、２次元情報である加工パターンＰＰの加工ベクトルデータを、３次元レーザ加工制御データＣＰＤに置換する場合も、処理を単純化できる。

（変更例）
本実施形態は、以下のように実施することができる。
○図９は、３次元表示画面１０６において球面で構成されるワークＷの加工対象面ＰＳに加工パターンＰＰＧの３次元位置表示データＰＩＧを表示した状態を示す図である。

上記実施形態では、プロファイル情報ＰＤが円柱の例を説明した。円柱のプロファイル情報ＰＤが球に変わると、３次元位置表示データＰＩＧもこの形状に沿って変形する。このようにプロファイル情報ＰＤを変更しても、３次元位置表示データＰＩのデータ量は小さいため、円滑に処理を行うことができる。

○図１０（ａ）～（ｇ）３次元位置表示データＰＩの表示態様の別例を示す図である。上記実施形態では、加工パターンＰＰの種類を区別するように、図１０（ａ）に示すように文字列は、加工パターンＰＰを包含する印字領域ＰＡを示す□にＸを表示した。また、図１０（ｂ）に示すように１次元バーコードは四角の枠線の中に複数の縦線を表示した。また、図１０（ｃ）に示すように２次元バーコードは、正方形の枠線の中に格子状の線を表示したものを例示した。さらに、図１０（ｄ）に示すように、イメージデータのようなものは、枠線に複数の横線を表示した。しかしながら、表示態様は例示したものに限定されない。

○例えば、図１０（ｅ）に示すように、文字列を枠線のみとしてもよい。また、図１０（ｆ）に示すように、文字列を特定の文字、例えば「Ｘ」のような文字に置き換えてもよい。さらに、図１０（ｇ）に示すように、記号、例えば「○」のような記号に置き換えてもよい。

○また、マークやコード、イメージデータのようなものは、図１０（ｈ）に示すように、長方形の枠線に交差する対角線を描いたような態様や、図１０（ｉ）に示すような、面全体をドットのような表示をすることもできる。さらに、図１０（ｊ）に示すように、加工パターンＰＰの印字領域ＰＡに沿って、多角形などで囲むようにして３次元位置表示データＰＩを表示してもよい。

＜その他のグループ化のルール＞
本実施形態では、一連の文字列や、バーコードと添え字のようなものは自動的にグループ化している。また、ユーザが任意に選択した範囲の加工パターンをグループ化している。

加工パターンＰＰのグループ化と、その３次元位置表示データＰＩの表示態様には、以下に示すように、様々なルールの態様が考えられ、その所定の条件は以下のようなものが考えられる。

○図１１（ａ）は、加工パターンの一例を示す図である。図１１（ｂ）は、この加工パターンを所定の条件でグループ化して３次元位置表示データに変換したものである。
ここでのグループ化のルールは、所定の条件として、予め設定された所定の加工パターンの個数を規定している。具体的には、隣接する２文字ずつ若しくは、隣接する２記号ずつのグループ化を行う。

図１１（ａ）で示すように、加工パターンＰＰは、漢字とカナ「製品シリアル」と、英数文字「ADR43876FG4W」と、記号「♪♪」と、漢字とカナ「超音波センサ」である。このルールを選択した場合、グループ化は、図１１（ｂ）に示すように、隣接する「製品」、「シリ」、「アル」のように、グループ化する。

○図１２（ａ）は、加工パターンの別の一例を示す図である。図１２（ｂ）は、この加工パターンを別の所定の条件でグループ化して３次元位置表示データに変換したものである。

ここでのグループ化のルールは、所定の条件として、予め設定された所定のサイズの加工パターンを規定している。具体的には、画面上でマウスで囲み指定をすると、そのときの縦方向の高さ３ｍｍ、横方向の幅２ｍｍが、所定のサイズとして記憶される。あるいは、キーボードから、縦方向の高さ３ｍｍ、横方向の幅２ｍｍを入力してもよい。そうすると、図１２（ｂ）に示すように、縦方向の高さ３ｍｍ、横方向の幅２ｍｍの範囲で加工パターンＰＰが選択されてグループ化される。

○図１３（ａ）は、加工パターンのさらに別の一例を示す図である。図１３（ｂ）は、この加工パターンをさらに別の所定の条件でグループ化して３次元位置表示データに変換したものである。

ここでのグループ化のルールは、加工パターンＰＰの種類ごとにグループ化する。具体的には、漢字カナ英数の文字列を１つのグループ、記号は別のグループ、１次元バーコード、２次元バーコードなどはコードとして１つのグループとする。そうすると、図１３（ｂ）に示すように、文字列のグループと、記号のグループと、コードのグループの３次元位置表示データＰＩが生成される。

○図１４（ａ）は、加工パターンのさらに別の一例を示す図である。図１４（ｂ）はこの加工パターンをさらに別の所定の条件でグループ化して３次元位置表示データに変換したものである。

ここでの加工パターンは、図１４（ａ）に示すように文字列「ＡＢＣ」と文字列「１２３」とが、上下２段表記されたものを例に挙げる。ここでのグループ化は、同じ種類の加工パターンＰＰを一括してグループ化する。その点では、前述したルールと同様である。

ここでのルールは、このような加工パターンＰＰをグループ化して３次元位置表示データＰＩとしたときに、図１４（ｂ）に示すように、枠線が多角形で構成される。この多角形を構成する頂点は、加工パターンＰＰのレーザ加工の始点、終点、変曲点、頂点を含む定められた特異点とする。ここで、「特異点」として、次の点が例示できる。「始点」とは、その加工パターンのレーザ加工を最初にする点である。「終点」とは、その加工パターンのレーザ加工を最後にする点である。「変曲点」とは、レーザ加工の走査方向若しくは副走査方向が反転する点をいう。また、「頂点」とは、x座標若しくはy座標において、最大値若しくは最小値の点をいう。なお、「特異点」とは、これらに限定されず、何らかの基準を持って一意的に選択できる点であればよい。

図１４（ｂ）を参照して具体例を説明すると、例えば、加工パターンＰＰの始点である「Ａ」の左下の点Ｐ１からスタートする。この点から、「Ａ」の輪郭線を通って頂点である「Ａ」の左上の点Ｐ２で、折れ曲がり水平に進み、「Ｃ」の上の頂点である点Ｐ３で斜め下に折れ曲がる。そして、「Ｃ」の書き始めの点である始点Ｐ４でさらに「３」の上にある右側の第１の頂点である点Ｐ５と、その下にある右側の第２の頂点である点Ｐ６を通過する。そして折れ曲がり、「３」の下側の頂点である点Ｐ７を通過する。その後「１」の左下の頂点である点Ｐ８から「１」の始点である点Ｐ９を通り、点Ｐ１に戻り、多角形が閉じられる。これらの点Ｐ１～Ｐ９が多角形の頂点となる。始点や終点などは、レーザ制御のアルゴリズムによっても異なるが、多角形によりグループ化された文字列の加工パターンＰＰの形状が、認識できれば、特異点の選択は、限定されない。

○図１５（ａ）は、加工パターンのさらに別の一例を示す図である。図１５（ｂ）は、この加工パターンをさらに別の所定の条件でグループ化して３次元位置表示データに変換したものである。この例のグループ化も、同じ種類の加工パターンＰＰを一括してグループ化する点では、前述したルールと同様である。

図１５（ｂ）に示すように、この例のルールは、３次元位置表示データＰＩとしたときの枠線が印字領域ＰＡに接する接線とし、これらの接線が、加工パターンＰＰの走査方向の線分と、走査方向に直交する方向の線分のみからなる。言い換えれば、枠線が、長方形で形成され、その長方形の各辺は、加工パターンＰＰの走査方向の幅の最外点（最遠点）と、走査方向に直交する方向の高さの最外点（最遠点）を通る長方形とする。

○また、３次元位置表示データＰＩは、種類ごとの色彩を変えることも好ましい。
○本実施形態では、ガルバノスキャナとビームエキスパンダとからなる３次元走査手段を例示したが、他の方法による走査を行ってもよい。

○プロファイル情報入力部６２５では、基本図形として、平面の他、直方体、円柱、円錐、球を例示したがこれに限定されるものではない。回転楕円体やドーナツ型などでもよく、さらに球を切断して半球とするような図形の加工ができるようにすることも好ましい。また、直方体と半球を組み合わせるなど、組み合わせ可能とすることも好ましい。

○本実施形態では、すべての加工パターンＰＰを３次元位置表示データＰＩに置き換えた。しかし、レーザ加工装置１０の制御部６２の能力によっては、例えば、イメージデータのみを置き換えるようにして、文字などは、加工パターンＰＰのまま表示するようにすることもできる。

○本実施形態では、２次元表示画面１０５で、すべて加工パターンＰＰを表示する。しかしながら、本実施形態の加工パターンＰＰは、２次元のレーザ照射ベクトル情報が含まれているのでデータが比較的大きい。そこで、例えば、「Ａ」であれば、単純な２本の斜めの線分と１本の水平線からなる表示用のデータに置き換えるようにすることもできる。

○図４に示すフローチャートは、実施形態の一例であり、そのステップを付加、削除、変更し、順序を入れ替えて実施することができることは言うまでもない。
例えば、加工パターン入力（Ｓ１）～加工パターン編集（Ｓ４）と、プロファイル情報入力（Ｓ６）～プロファイル情報編集（Ｓ８）の順序は逆であってもよい。

○上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○なお、本実施形態は、本発明の一例であり、特許請求の範囲の記載を逸脱しない範囲で、当業者はその構成を付加、削除、変更して実施することができることは言うまでもない。

Ｗ…ワーク
ＰＳ…加工対象面
ＬＢ…加工用レーザ光
ＷＡ…加工領域
ＰＡ…印字領域
ＰＩ…３次元位置表示データ
ＰＰ…加工パターン
ＰＭ…印字
ＰＣ…加工条件
ＰＤ…プロファイル情報
ＣＰＤ…３次元レーザ加工制御データ
１０…レーザ加工装置
１１…発振器ユニット
１２…ヘッドユニット
１３…コントローラユニット
２２…レーザ光源
２３…レーザ光源用駆動回路
２４…入出力回路
２５…記憶部
４２…レーザ走査部（走査部）
４３…走査部用駆動回路
４４…収束レンズ
４５…入出力回路
４６…記憶部
６２…制御部
６２０…２次元表示部
６２１…加工パターン入力部
６２２…レーザ照射ベクトル情報記憶部
６２３…３次元位置表示データ生成部
６２４…３次元表示部
６２５…プロファイル情報入力部
６２６…基本図形記憶部
６２７…加工条件設定部
６２８…３次元レーザ加工制御データ生成部
６４…入出力回路
６５…記憶部
１００…設定用端末
１０１…入力部
１０２…表示部
１０３…入出力回路
１０４…制御部
１０５…２次元表示画面
１０６…３次元表示画面

Claims (20)

1. 加工用レーザ光を発生させるためのレーザ光源と、前記レーザ光源から出射される前記加工用レーザ光を加工領域内において走査させるための走査部と、前記レーザ光源及び前記走査部を制御するための制御部とを備え、加工領域内に配置されたワークの加工対象面に対して、レーザ光を照射して、設定した加工パターンに基づいて加工可能なレーザ加工装置であって、
   前記加工パターンを２次元情報として入力する加工パターン入力部と、
   前記加工パターン入力部から入力された前記加工パターンを編集するための画面を表示する２次元表示部と、
   前記２次元表示部により表示された画面において編集された前記加工パターンの印字領域ＰＡを示す３次元表示対応の３次元位置表示データを生成する３次元位置表示データ生成部と、
   加工対象面の３次元形状を示すプロファイル情報を入力するためのプロファイル情報入力部と、
   前記プロファイル情報入力部から入力されたプロファイル情報を編集するための画面を表示する３次元表示部と、
   前記３次元表示部により表示されたが画面において、前記プロファイル情報に基づいて表示された加工対象面において、前記加工パターンの位置を３次元位置表示データにより表示して、位置情報としての加工条件を設定するための加工条件設定部と、
   前記加工条件設定部で設定された前記加工条件に従って、前記加工パターンに基づいて前記加工対象面に加工をするための３次元レーザ加工制御データを生成する３次元レーザ加工制御データ生成部と
   を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
2. 前記加工パターンは、テキストデータ・記号・バーコード・２次元バーコードを含み、前記加工パターン入力部は、入力された情報に基づいて、予め記憶されたレーザ照射ベクトル情報から入力された情報に対応するレーザ照射ベクトル情報を読み出して、２次元の加工パターンを生成することを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
3. 前記加工パターンは、イメージデータを含み、前記加工パターン入力部は、入力されたイメージデータに基づいて、対応するレーザ照射ベクトル情報を生成することで２次元の加工パターンを生成することを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
4. 前記３次元位置表示データ生成部で生成される前記３次元位置表示データが、所定の条件に従って前記加工パターンをグループ化して３次元表示部で一括して表示するデータであることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
5. 前記３次元位置表示データ生成部で生成される前記３次元位置表示データが、同じ種類の前記加工パターンであることを条件にグループ化して３次元表示部で一括して表示するデータであることを特徴とする請求項４に記載のレーザ加工装置。
6. 前記３次元位置表示データ生成部で生成される前記３次元位置表示データが、所定の条件に従って異なる種類の前記加工パターンをグループ化して３次元表示部で一括して表示するデータであることを特徴とする請求項４に記載のレーザ加工装置。
7. 前記所定の条件は、予め設定した所定の範囲、若しくは予め設定された所定の加工パターンの個数であることを特徴とする請求項６に記載のレーザ加工装置。
8. 前記３次元位置表示データ生成部で生成される３次元位置表示データが、前記加工パターンの印字領域を示す枠線を表示するデータからなることを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
9. 前記枠線が、加工パターンの走査方向の幅と、走査方向に直交する方向の高さを有する長方形として表示されるデータであることを特徴とする請求項８に記載のレーザ加工装置。
10. 前記長方形を構成する線分が印字領域に接する接線であることを特徴とする請求項９に記載のレーザ加工装置。
11. 前記枠線が、加工パターンを囲む多角形として表示されるデータであることを特徴とする請求項８に記載のレーザ加工装置。
12. 前記多角形を構成する頂点を、加工パターンのレーザ加工の始点、終点、変曲点、頂点を含む定められた特異点とすることを特徴とする請求項１１に記載のレーザ加工装置。
13. 前記枠線が、加工パターンを包含する円若しくは楕円として表示されるデータであることを特徴とする請求項８に記載のレーザ加工装置。
14. 前記３次元位置表示データが、テキストデータ、記号である場合に、それぞれ加工パターンを構成するテキスト、記号が分離して表示されることを特徴とする請求項１～１３のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
15. 前記３次元位置表示データが、種類ごとに異なる表示で区別されるように表示させるデータであることを特徴とする請求項１～１４のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
16. 前記３次元位置表示データが、種類ごとに異なる色彩で区別されるように表示させるデータであることを特徴とする請求項１５に記載のレーザ加工装置。
17. 前記走査部は、前記レーザ光源から出射される前記加工用レーザ光を加工領域内において第一の方向に走査させるための第一のスキャナと、前記第一のスキャナで走査されるレーザ光を前記第一の方向と直交する第二の方向に走査させるための第二のスキャナとを備えることを特徴とする請求項１～１６のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
18. 前記プロファイル情報入力部は、加工対象面の３次元形状を示すプロファイル情報として、予め複数の基本図形が記憶されており、当該基本図形から前記ワークの加工対象面と近似する基本図形を選択することで、プロファイル情報を生成することを特徴とする請求項１～１７のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
19. 前記プロファイル情報入力部は、前記ワークの加工対象面の３次元形状を示すプロファイル情報として、入力された前記ワークの３次元形状を表す３次元データからプロファイル情報を生成することを特徴とする請求項１～１８のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
20. 加工用レーザ光を発生させるためのレーザ光源と、前記レーザ光源から出射される前記加工用レーザ光を加工領域内において走査させるための走査部と、前記レーザ光源及び前記走査部を制御するための制御部とを備え、加工領域内に配置されたワークの加工対象面に対して、レーザ光を照射して、設定した加工パターンに基づいて加工可能なレーザ加工装置を用いたレーザ加工方法であって、
    前記加工パターンを２次元情報として入力する加工パターン入力のステップと、
    前記加工パターン入力のステップにより入力された加工パターンを編集するため表示部に画面を表示させる２次元表示のステップと、
    前記２次元表示のステップで編集された加工パターンのレーザ光の印字領域を示す３次元表示対応の３次元位置表示データを生成する３次元位置表示データ生成のステップと、
    加工対象面の３次元形状を示すプロファイル情報を入力するためのプロファイル情報入力のステップと、
    前記プロファイル情報入力のステップにおいて入力されたプロファイル情報を編集するために表示部に画面を表示させる３次元表示のステップと、
    前記３次元表示のステップにおいて、前記プロファイル情報に基づいて表示された加工対象面において、前記加工パターンの位置を３次元位置表示データにより表示して、位置情報としての加工条件を設定する加工条件設定のステップと、
    前記加工条件設定のステップで設定された加工条件に従って、前記加工パターンに基づいて前記加工対象面に加工をするための３次元レーザ加工制御データを生成する３次元レーザ加工制御データ生成のステップと
    を備えたことを特徴とするレーザ加工方法。

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