JP2024076965A - Laser processing method and laser processing device - Google Patents

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Abstract

【課題】少なくとも第1の対象物及び第2の対象物の順に搬送し、レーザー光で対象物を加工する際に、加工不良品の発生を抑制できるレーザー加工方法を提供する。【解決手段】本発明に係るレーザー加工方法は、第1の対象物及び第2の対象物の順に搬送し、レーザー光で複数の対象物を加工する方法であって、第1の対象物をレーザー加工する場合、第1の対象物が所定位置に搬送されたことを検知する第1の検知工程と、第2の対象物をレーザー加工する場合、第2の対象物が所定位置に搬送されたことを検知する第2の対象物を検知する第2の検知工程と、第2の対象物の加工開始位置を決定する決定工程と、集光手段の有効径内において、決定した第2の対象物の加工開始位置にレーザー光を走査して加工終了位置までレーザー光を照射する照射工程とを含む。【選択図】なし[Problem] To provide a laser processing method that can suppress the occurrence of defective products when at least a first object and a second object are transported in that order and the objects are processed with laser light. [Solution] The laser processing method according to the present invention is a method for processing a plurality of objects with laser light by transporting a first object and a second object in that order, and includes a first detection step for detecting that the first object has been transported to a predetermined position when laser processing the first object, a second detection step for detecting that the second object has been transported to the predetermined position when laser processing the second object, a determination step for determining a processing start position for the second object, and an irradiation step for scanning the laser light at the determined processing start position for the second object within the effective diameter of a focusing means and irradiating the laser light to a processing end position. [Selected Figure] None

Description

本発明は、レーザー加工方法及びレーザー加工装置に関する。 The present invention relates to a laser processing method and a laser processing device.

特許文献1には、被加工物の搬送速度が異なる場合であっても、被加工物を加工することができる被加工物の加工方法が開示されている。しかしながら、特許文献1は、対象物を高精度に加工することについては考慮されておらず、少なくとも第1の対象物及び第2の対象物の順に搬送し、レーザー光で対象物を加工する際に、第1の対象物の加工終了時点から第2の対象物の加工開始時間を十分に確保できないことがあり、加工不良品が生じてしまうおそれがある。 Patent Document 1 discloses a method for processing a workpiece that can process the workpiece even when the transport speed of the workpiece is different. However, Patent Document 1 does not take into consideration highly accurate processing of the workpiece, and when transporting at least a first object and a second object in that order and processing the objects with laser light, there are cases where a sufficient time cannot be secured between the end of processing the first object and the start of processing the second object, which may result in defectively processed products.

本発明の一態様は、少なくとも第1の対象物及び第2の対象物の順に搬送し、レーザー光で対象物を加工する際に、加工不良品の発生を抑制できるレーザー加工方法を提供することを目的とする。 One aspect of the present invention aims to provide a laser processing method that can suppress the occurrence of defective products when conveying at least a first object and a second object in that order and processing the objects with laser light.

本発明の一態様は、
少なくとも第1の対象物及び第2の対象物の順に搬送し、レーザー光で前記第1の対象物及び前記第2の対象物を含む複数の対象物を加工するレーザー加工方法であって、
前記第1の対象物をレーザー加工する場合、検知手段により前記第1の対象物が所定位置に搬送されたことを検知する第1の検知工程と、
前記第2の対象物をレーザー加工する場合、前記検知手段により前記第2の対象物が前記所定位置に搬送されたことを検知する第2の検知工程と、
前記第1の検知工程で前記第1の対象物を検知した時間から前記第2の検知工程で前記第2の対象物を検知するまでの時間と、前記第1の対象物及び前記第2の対象物の搬送速度とから前記第2の対象物の加工開始位置を決定する決定工程と、
集光手段の有効径内において、前記決定工程で決定した前記第2の対象物の前記加工開始位置に前記レーザー光を走査して加工終了位置まで前記レーザー光を照射する照射工程と、
を含むレーザー加工方法である。
One aspect of the present invention is
A laser processing method for processing a plurality of objects including at least a first object and a second object by conveying the first object and the second object in this order and processing the plurality of objects including the first object and the second object with a laser beam, comprising:
a first detection step of detecting, by a detection means, that the first object has been transported to a predetermined position when the first object is to be laser processed;
a second detection step of detecting, by the detection means, that the second object has been transported to the predetermined position when the second object is to be laser processed;
a determination step of determining a processing start position of the second object based on a time from a time when the first object is detected in the first detection step to a time when the second object is detected in the second detection step and a transport speed of the first object and the second object;
an irradiation step of scanning the laser light at the processing start position of the second object determined in the determination step within an effective diameter of a focusing means, and irradiating the laser light to a processing end position;
A laser processing method comprising the steps of:

本発明の他の態様は、
少なくとも第1の対象物及び第2の対象物の順に搬送し、レーザー光で前記第1の対象物及び前記第2の対象物を含む複数の対象物を加工するレーザー加工装置であって、
少なくとも前記第1の対象物及び前記第2の対象物の順に搬送する搬送手段と、
前記レーザー光で前記対象物を加工する加工手段と、
前記対象物を検知する検知手段と、
前記第2の対象物の加工開始位置を決定する決定手段と、
を有し、
前記検知手段は、前記第1の対象物をレーザー加工する場合、前記第1の対象物が所定位置に搬送されたことを検知し、前記第2の対象物の加工開始位置から加工終了位置まで前記レーザー光で加工する場合、前記第2の対象物が前記所定位置に搬送されたことを検知し、
前記決定手段は、前記検知手段により第1の対象物を検知した時間から前記第2の対象物を検知するまでの時間と、前記第1の対象物及び前記第2の対象物の搬送速度とから前記第2の対象物の前記加工開始位置を決定し、
前記加工手段は、集光手段の有効径内において、前記決定手段により決定した前記第2の対象物の前記加工開始位置に前記レーザー光を走査して前記加工終了位置まで前記レーザー光を照射するレーザー加工装置である。
Another aspect of the present invention is
A laser processing apparatus that conveys at least a first object and a second object in this order and processes a plurality of objects including the first object and the second object with a laser beam,
A conveying means for conveying at least the first object and the second object in that order;
a processing means for processing the object with the laser light;
A detection means for detecting the object;
A determination means for determining a processing start position of the second object;
having
the detection means detects that the first object has been transported to a predetermined position when the first object is to be laser processed, and detects that the second object has been transported to the predetermined position when the second object is to be processed with the laser light from a processing start position to a processing end position,
the determining means determines the processing start position of the second object based on a time from when the first object is detected by the detecting means to when the second object is detected and a transport speed of the first object and the second object;
The processing means is a laser processing device that scans the laser light at the processing start position of the second object determined by the determination means within the effective diameter of the focusing means, and irradiates the laser light up to the processing end position.

本発明の一態様によれば、少なくとも第1の対象物及び第2の対象物の順に搬送し、レーザー光で対象物を加工する際に、加工不良品の発生を抑制できる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to suppress the occurrence of defective products when processing the objects with laser light by conveying at least a first object and then a second object in that order.

図1は、第1の実施形態に係るレーザー加工装置の一例を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a laser processing apparatus according to a first embodiment. 図2は、レーザー加工装置における集光手段の一例を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a focusing means in a laser processing apparatus. 図3は、対象物である容器本体の性状変化の一例を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of a change in property of a container body which is an object. 図4は、第1の実施形態に係るレーザー加工方法における、第1の対象物の加工開始位置の一例を示す概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a processing start position of a first object in the laser processing method according to the first embodiment. 図5は、第1の対象物の加工終了状態の一例を示す概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a state after machining of the first object. 図6は、第1の実施形態に係るレーザー加工方法における加工開始位置から加工終了位置までの距離L0の条件を示す概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing conditions for the distance L0 from the processing start position to the processing end position in the laser processing method according to the first embodiment. 図7は、第2の実施形態に係るレーザー加工方法における処理の流れの一例を示すフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart showing an example of a process flow in the laser processing method according to the second embodiment. 図8は、第2の実施形態に係るレーザー加工方法における加工状態の一例を示す概略図である。FIG. 8 is a schematic diagram showing an example of a processed state in the laser processing method according to the second embodiment. 図9は、第2の実施形態に係るレーザー加工方法における加工状態の他の一例を示す概略図である。FIG. 9 is a schematic diagram showing another example of a processed state in the laser processing method according to the second embodiment. 図10は、第2の実施形態に係るレーザー加工方法における加工状態の他の一例を示す概略図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing another example of a processed state in the laser processing method according to the second embodiment. 図11は、第2の実施形態に係るレーザー加工方法における加工状態の他の一例を示す概略図である。FIG. 11 is a schematic view showing another example of a processed state in the laser processing method according to the second embodiment. 図12は、第2の実施形態に係るレーザー加工方法における、レンズ有効径L3と最小値L1minの関係の一例を示す概略図である。FIG. 12 is a schematic diagram showing an example of the relationship between the lens effective diameter L3 and the minimum value L1min in the laser processing method according to the second embodiment. 図13は、第2の実施形態に係るレーザー加工方法における、レンズ有効径L3と最大値L1maxの関係の一例を示す概略図である。FIG. 13 is a schematic diagram showing an example of the relationship between the lens effective diameter L3 and the maximum value L1max in the laser processing method according to the second embodiment. 図14は、第2の実施形態に係るレーザー加工方法における、複数のレーザー装置を搬送方向に配置した場合の対象物の配置の一例を示す概略図である。FIG. 14 is a schematic diagram showing an example of the arrangement of objects when a plurality of laser devices are arranged in the transport direction in the laser processing method according to the second embodiment. 図15は、複数のレーザー装置を用いた第3の実施形態に係るレーザー加工方法における、対象物の配置の一例を示す概略図である。FIG. 15 is a schematic diagram showing an example of an arrangement of objects in the laser processing method according to the third embodiment using a plurality of laser devices.

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。本明細書において数値範囲を示す「~」は、別段の断わりがない限り、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含むことを意味する。 The following is a detailed description of the embodiments of the present invention. In this specification, unless otherwise specified, the numerical range "to" means that the numerical range includes the numerical range before and after it as the lower and upper limits.

(レーザー加工方法及びレーザー加工装置)
本発明の一実施形態に係るレーザー加工方法は、少なくとも第1の対象物及び第2の対象物の順に搬送し、レーザー光で少なくとも前記第1の対象物及び前記第2の対象物を含む複数の対象物を加工するレーザー加工方法であって、
前記第1の対象物をレーザー加工する場合、検知手段により前記第1の対象物が所定位置に搬送されたことを検知する第1の検知工程と、
前記第2の対象物をレーザー加工する場合、前記検知手段により前記第2の対象物が前記所定位置に搬送されたことを検知する第2の検知工程と、
前記第1の検知工程で前記第1の対象物を検知した時間から前記第2の検知工程で前記第2の対象物を検知するまでの時間と、前記第1の対象物及び前記第2の対象物の搬送速度とから前記第2の対象物の加工開始位置を決定する決定工程と、
集光手段の有効径内において、前記決定工程で決定した前記第2の対象物の前記加工開始位置に前記レーザー光を走査して前記加工終了位置まで前記レーザー光を照射する照射工程と、
を含む。
(Laser processing method and laser processing device)
A laser processing method according to an embodiment of the present invention is a laser processing method in which at least a first object and a second object are transported in this order, and a plurality of objects including at least the first object and the second object are processed with a laser beam,
a first detection step of detecting, by a detection means, that the first object has been transported to a predetermined position when the first object is to be laser processed;
a second detection step of detecting, by the detection means, that the second object has been transported to the predetermined position when the second object is to be laser processed;
a determination step of determining a processing start position of the second object based on a time from a time when the first object is detected in the first detection step to a time when the second object is detected in the second detection step and a transport speed of the first object and the second object;
an irradiation step of scanning the laser light at the processing start position of the second object determined in the determination step within an effective diameter of a focusing means, and irradiating the laser light to the processing end position;
including.

本発明の一実施形態に係るレーザー加工装置は、少なくとも第1の対象物及び第2の対象物の順に搬送し、レーザー光で少なくとも前記第1の対象物及び前記第2の対象物を含む複数の対象物を加工するレーザー加工装置であって、
少なくとも前記第1の対象物及び前記第2の対象物の順に搬送する搬送手段と、
前記レーザー光で前記対象物を加工する加工手段と、
前記対象物を検知する検知手段と、
前記第2の対象物の加工開始位置を決定する決定手段と、
を有し、
前記検知手段は、前記第1の対象物をレーザー加工する場合、前記第1の対象物が所定位置に搬送されたことを検知し、前記第2の対象物の加工開始位置から加工終了位置まで前記レーザー光で加工する場合、前記第2の対象物が前記所定位置に搬送されたことを検知し、
前記決定手段は、前記検知手段により第1の対象物を検知した時間から前記第2の対象物を検知するまでの時間と、前記第1の対象物及び前記第2の対象物の搬送速度とから前記第2の対象物の前記加工開始位置を決定し、
前記加工手段は、集光手段の有効径内において、前記決定手段により決定した前記第2の対象物の前記加工開始位置に前記レーザー光を走査して前記加工終了位置まで前記レーザー光を照射する。
A laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention is a laser processing apparatus that conveys at least a first object and a second object in this order and processes a plurality of objects including at least the first object and the second object with a laser beam,
A conveying means for conveying at least the first object and the second object in that order;
a processing means for processing the object with the laser light;
A detection means for detecting the object;
A determination means for determining a processing start position of the second object;
having
the detection means detects that the first object has been transported to a predetermined position when the first object is to be laser processed, and detects that the second object has been transported to the predetermined position when the second object is to be processed with the laser light from a processing start position to a processing end position,
the determining means determines the processing start position of the second object based on a time from when the first object is detected by the detecting means to when the second object is detected and a transport speed of the first object and the second object;
The processing means scans the laser light at the processing start position of the second object determined by the determination means within an effective diameter of the focusing means, and irradiates the laser light up to the processing end position.

一実施形態に係るレーザー加工方法では、第1の対象物をレーザー加工する場合、検知手段により第1の対象物が所定位置に搬送されたことを検知する第1の検知工程と、第2の対象物をレーザー加工する場合、検知手段により第2の対象物を検知する第2の検知工程と、第1の検知工程で第1の対象物を検知した時間から第2の検知工程で第2の対象物を検知するまでの時間と、第1の対象物及び第2の対象物の搬送速度とから第2の対象物の加工開始位置を決定する決定工程と、集光手段の有効径内において、第2の対象物の加工開始位置にレーザー光を走査して加工終了位置までレーザー光を照射する照射工程と、を含む。これにより、一実施形態に係るレーザー加工方法によれば、第1の対象物と第2の対象物との距離L1(以下、「距離L1」と称することがある)にばらつきが生じた場合でも、距離L1のばらつきを吸収して、距離L1のばらつきの影響を受けずにレーザー加工を行うことができるので、不良品の発生を抑制できる。また、距離L1のばらつきを吸収すると、その吸収分だけレンズ有効径を大きくすることが必要となるが、その場合でもレンズ有効径内において距離L1のばらつきの影響を受けずにレーザー加工を行うことができるので、非加工時間が一定になり、生産性の大幅な向上が図れる。 In one embodiment of the laser processing method, when a first object is laser processed, a first detection step is performed by a detection means to detect that the first object has been transported to a predetermined position, and when a second object is laser processed, a second detection step is performed by a detection means to detect the second object, a determination step is performed by a determination step of a processing start position of the second object based on the time from when the first object is detected in the first detection step to when the second object is detected in the second detection step and the transport speed of the first object and the second object, and an irradiation step is performed by scanning the laser light to the processing start position of the second object within the effective diameter of the focusing means and irradiating the laser light to the processing end position. As a result, according to the laser processing method of one embodiment, even if there is a variation in the distance L1 between the first object and the second object (hereinafter sometimes referred to as "distance L1"), the variation in the distance L1 can be absorbed and laser processing can be performed without being affected by the variation in the distance L1, thereby suppressing the occurrence of defective products. Furthermore, to absorb the variation in distance L1, it is necessary to increase the effective lens diameter by the amount of absorption, but even in this case, laser processing can be performed within the effective lens diameter without being affected by the variation in distance L1, so the non-processing time becomes constant, and productivity can be significantly improved.

なお、距離L1は、隣接する第1の対象物と第2の対象物との中心間の最短距離を表す。 Note that distance L1 represents the shortest distance between the centers of adjacent first and second objects.

従来技術では、集光手段がレンズである場合、レンズの焦点距離、レンズ有効径、ビーム径等の様々な制約がある中で、少なくとも第1の対象物及び第2の対象物がこの順に搬送され、距離L1にばらつきが生じた場合でも、距離L1のばらつきの影響を受けずに、搬送されている対象物に追従させながら連続的にレーザー加工を行うことは実現できていない。 In the prior art, when the focusing means is a lens, there are various constraints such as the focal length of the lens, the effective lens diameter, and the beam diameter, and even if at least the first object and the second object are transported in this order and there is variation in the distance L1, it has not been possible to perform continuous laser processing while following the transported object without being affected by the variation in the distance L1.

一般に、パルスレーザー加工は、下記の数式(1)及び(2)で定義される。即ち、1パルスあたりのパルスエネルギーEは、平均出力Pを繰返し周波数νで除算した値であり、フルエンスFは、パルスエネルギーEをビームスポット径面積Sで除算した値である。
P=E・ν ・・・数式(1)
(但し、数式(1)中、Pは平均出力[単位:W]、Eはパルスエネルギー[単位:J]、νは繰返し周波数[単位:Hz]を表す。)
In general, pulse laser processing is defined by the following formulas (1) and (2): The pulse energy E per pulse is the value obtained by dividing the average output P by the repetition frequency ν, and the fluence F is the value obtained by dividing the pulse energy E by the beam spot diameter area S.
P = E · v ... Formula (1)
(In formula (1), P represents the average output (unit: W), E represents the pulse energy (unit: J), and ν represents the repetition frequency (unit: Hz).)

F=E/S ・・・数式(2)
(但し、数式(2)中、Fはフルエンス[単位:J/cm]、Sはビームスポット径面積[単位:cm]、Eはパルスエネルギー[単位:J]を表す。)
F = E / S ... Formula (2)
(In formula (2), F represents fluence (unit: J/cm 2 ), S represents beam spot diameter area (unit: cm 2 ), and E represents pulse energy (unit: J).)

レーザー加工に用いられるパラメータは、数式(1)及び数式(2)から、使用するレーザー諸元と加工時のビームスポット径とにより定義される。 The parameters used in laser processing are defined by the laser specifications used and the beam spot diameter during processing using formulas (1) and (2).

パルス幅は、1パルスのレーザー光が対象物に照射されている時間を表す。ナノ秒(1×10-9秒)オーダーのパルス幅では、対象物の吸光スペクトルに応じた熱変性によるレーザー加工が行われる。ピコ秒(10-12秒)以下のオーダーのパルス幅では、対象物の熱変性に加えて、使用するレーザー光の波長の1/2~1/3の多光子吸収と呼ばれる同時に複数の光子が吸収されることによって、電子及び原子の状態が高いエネルギー準位に遷移する現象が発生する。その結果、固体状態の対象物は、溶融状態を経ることなく昇華され、加工痕を得ることができる。 The pulse width represents the time during which one pulse of laser light is irradiated onto the target. With a pulse width on the order of nanoseconds (1 x 10-9 seconds), laser processing is performed by thermal denaturation according to the absorption spectrum of the target. With a pulse width on the order of picoseconds ( 10-12 seconds) or less, in addition to thermal denaturation of the target, a phenomenon occurs in which the state of electrons and atoms transitions to a higher energy level due to the simultaneous absorption of multiple photons at 1/2 to 1/3 of the wavelength of the laser light used. As a result, the target in a solid state is sublimated without going through a molten state, and processing marks can be obtained.

狙いの加工径dは、下記の数式(3)より、入射ビーム半径ωと照射レーザーのパルスエネルギーEに依存する。
=2・ω ・ln(F/Fth) ・・・数式(3)
(但し、数式(3)中、dは加工径[cm]、ωは入射ビーム半径[単位:cm]、Fはフルエンス[単位:J/cm]、Fthは加工閾値[単位:J/cm]を表す。)
The target machining diameter d depends on the incident beam radius ω 0 and the pulse energy E of the irradiated laser according to the following formula (3).
d 2 =2·ω 0 2 ·ln(F/Fth) ...Equation (3)
(In formula (3), d represents the processing diameter [cm 2 ], ω 0 represents the incident beam radius [unit: cm 2 ], F represents the fluence [unit: J/cm 2 ], and Fth represents the processing threshold [unit: J/cm 2 ].)

一実施形態に係るレーザー加工方法においては、搬送されている対象物に追従させながらレーザー加工することを前提としている。そのため、対象物が搬送されながらレーザー加工される加工距離においてレーザー光が照射される必要がある。 In one embodiment of the laser processing method, the laser processing is performed while following the object being transported. Therefore, the laser light needs to be irradiated at a processing distance where the object is laser processed while being transported.

レーザー光の照射範囲(レンズ有効径)とレンズ焦点距離とはトレードオフの関係にあることから、例えば、レンズの設計上、短焦点距離のレンズにおいて、広いレンズ有効径を有することは不可能である。 There is a trade-off between the irradiation range of the laser light (lens effective diameter) and the lens focal length, so for example, in terms of lens design, it is impossible to have a wide lens effective diameter in a lens with a short focal length.

また、レーザー加工の要求仕様の一つに解像度がある。要求される解像度を満足するためには、解像度相当となる加工径dが必要になる。例えば、解像度が600dpiであれば、加工径dは42.3μmとなる。必要な加工径dを得るため、数式(3)から必要な入射ビーム半径ωが算出され、レンズ焦点距離が決定される。レンズ焦点距離が決定されると、レンズ有効径L3も決定される。 Furthermore, one of the required specifications for laser processing is resolution. To satisfy the required resolution, a processing diameter d equivalent to the resolution is required. For example, if the resolution is 600 dpi, the processing diameter d is 42.3 μm. To obtain the required processing diameter d, the required incident beam radius ω 0 is calculated from formula (3) and the lens focal length is determined. When the lens focal length is determined, the lens effective diameter L3 is also determined.

一実施形態に係るレーザー加工方法では、第1の対象物をレーザー加工する場合、第1の対象物が所定位置に搬送されたことを検知し、第2の対象物をレーザー加工する場合、検知手段により第2の対象物を検知し、検知された時間から第2の対象物を検知するまでの時間と、第1の対象物及び第2の対象物の搬送速度とから第2の対象物の加工開始位置を決定し、集光手段の有効径内において、第2の対象物の加工開始位置にレーザー光を走査して加工終了位置までレーザー光を照射する必要がある。 In one embodiment of the laser processing method, when a first object is laser processed, it is necessary to detect that the first object has been transported to a predetermined position, and when a second object is laser processed, the second object is detected by a detection means, the processing start position of the second object is determined from the time from detection to detection of the second object and the transport speed of the first object and the second object, and the laser light is scanned to the processing start position of the second object within the effective diameter of the focusing means, and the laser light is irradiated to the processing end position.

また、一実施形態に係るレーザー加工方法では、第1の対象物の加工開始位置から加工終了位置までレーザー光で加工する場合、第1の対象物の加工開始位置から加工終了位置までの距離L0(単位:mm)が、第1の対象物と第2の対象物との距離L1(以下、「距離L0」と称することがある)(単位:mm)以下であり(次式(i)参照)、かつ距離L0がレンズ有効径L3未満である(次式(ii)参照)ことが好ましい。一実施形態に係るレーザー加工方法では、次式(i)及び(ii)をみたすことによって、第1の対象物の加工終了時点から第2の対象物の加工開始時間を十分に確保することができ、走査手段の走査時間、対象物の位置情報、及び対象物の姿勢情報等を適正に補正することが可能となり、加工不良品の発生を抑制できる。
L0≦L1 ・・・(i)
L0<L3 ・・・(ii)
In addition, in the laser processing method according to one embodiment, when processing a first object from the processing start position to the processing end position with a laser beam, it is preferable that the distance L0 (unit: mm) from the processing start position to the processing end position of the first object is equal to or less than the distance L1 (hereinafter sometimes referred to as "distance L0") (unit: mm) between the first object and the second object (see the following formula (i)), and that the distance L0 is less than the lens effective diameter L3 (see the following formula (ii)). In the laser processing method according to one embodiment, by satisfying the following formulas (i) and (ii), it is possible to sufficiently secure the time from the processing end point of the first object to the processing start point of the second object, and it is possible to appropriately correct the scanning time of the scanning means, the position information of the object, and the posture information of the object, and the like, and to suppress the occurrence of defective processed products.
L0≦L1 (i)
L0<L3 (ii)

なお、距離L0は、加工開始位置の第1の対象物と加工終了位置の第1の対象物の中心間の最短距離を表す。 Note that distance L0 represents the shortest distance between the center of the first object at the processing start position and the center of the first object at the processing end position.

また、所望の焦点距離のレンズにて、レンズ有効径L3を満足させることが好ましい。 It is also preferable to satisfy the lens effective diameter L3 with a lens of the desired focal length.

一実施形態において、距離L1は、複数の対象物の距離の平均値L1aveであり、平均値L1aveは、距離L1の最小値L1min(単位:mm)と、距離L1の最大値L1max(単位:mm)とを少なくとも含む平均値である。 In one embodiment, the distance L1 is the average value L1ave of the distances of multiple objects, and the average value L1ave is an average value including at least the minimum value L1min (unit: mm) of the distance L1 and the maximum value L1max (unit: mm) of the distance L1.

一実施形態において、最小値L1minと、距離L0とが、次式(I)をみたすことが好ましい。
L0≦L1min ・・・(I)
In one embodiment, it is preferable that the minimum value L1min and the distance L0 satisfy the following formula (I).
L0≦L1min (I)

上記の式(I)をみたすと、距離L1が必ず距離L0より大きいため、第1の対象物の加工終了時点から第2の対象物の加工開始時間を十分に確保することができ、走査手段の走査時間、対象物の位置情報、及び対象物の姿勢情報等を適正に補正することが可能となり、加工不良品の発生を抑制できる。 When formula (I) above is satisfied, distance L1 is always greater than distance L0, so that the time from the end of processing the first object to the start of processing the second object can be sufficiently secured, making it possible to appropriately correct the scanning time of the scanning means, the position information of the object, and the attitude information of the object, etc., thereby reducing the occurrence of defectively processed products.

一実施形態において、最小値L1minと、距離L0と、最大値L1maxとが、次式(II)をみたすことが好ましい。
L1min≦L0≦L1max ・・・(II)
In one embodiment, it is preferable that the minimum value L1min, the distance L0, and the maximum value L1max satisfy the following formula (II).
L1min≦L0≦L1max (II)

上記の式(II)をみたすと、複数の対象物のばらつきから距離L0より小さいL1条件が発生する。従来の方法であれば、第2の対象物の加工開始位置を通り過ぎているため加工ができず、生産性が落ちる。しかしながら、一実施形態に係るレーザー加工方法では、検知手段にて、第1の対象物と第2の対象物の間の距離を測定することができると共に、既知である搬送速度から第1の対象物加工終了時に第2の対象物位置を算出できる。そのため、ばらつきを含んだ距離L1が発生した際にも、加工可能となり加工不良品の発生を抑制できる。 When formula (II) above is satisfied, the variation in the multiple objects creates a condition L1 that is smaller than the distance L0. With conventional methods, the second object passes the processing start position and cannot be processed, resulting in reduced productivity. However, with the laser processing method according to one embodiment, the detection means can measure the distance between the first object and the second object, and the position of the second object can be calculated from the known conveying speed when processing of the first object is completed. Therefore, even when a distance L1 that includes variation occurs, processing is possible and the occurrence of defective products can be suppressed.

一実施形態において、第1の対象物の加工開始位置から加工終了位置まで複数のレーザー光で加工する場合、距離L0(単位:mm)と距離L1(単位:mm)とが、次式(III)をみたすことが好ましい。
L0≦N・L1 ・・・(III)
(但し、式中、Nは、レーザー光の数を表し、2以上の整数である。)
In one embodiment, when processing a first object using multiple laser beams from the processing start position to the processing end position, it is preferable that the distance L0 (unit: mm) and the distance L1 (unit: mm) satisfy the following formula (III).
L0≦N·L1 (III)
(In the formula, N represents the number of laser beams and is an integer of 2 or more.)

上記の式(III)をみたすと、複数のレーザー光を用いる場合でも、第1の対象物の加工終了時点から第2の対象物の加工開始時間を十分に確保することができ、走査手段の走査時間、対象物の位置情報、及び対象物の姿勢情報を適正に補正することが可能となり、加工不良品の発生を抑制できる。 When formula (III) above is satisfied, even when multiple laser beams are used, it is possible to ensure sufficient time between the end of processing of the first object and the start of processing of the second object, and it is possible to appropriately correct the scanning time of the scanning means, the position information of the object, and the attitude information of the object, thereby reducing the occurrence of defectively processed products.

<対象物>
対象物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、容器が好ましい。容器は、容器本体と、収容物を容器本体内に密閉するキャップとを有する。
<Target Object>
The object is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but is preferably a container. The container has a container body and a cap that seals the contents inside the container body.

-容器本体-
容器本体としては、その材質、形状、大きさ、構造、色等について特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
- Container body -
The container body is not particularly limited in terms of material, shape, size, structure, color, etc., and can be appropriately selected depending on the purpose.

容器本体の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、樹脂、ガラス等が挙げられる。これらの中でも、透明な樹脂又は透明なガラスがより好ましく、透明な樹脂が特に好ましい。 The material of the container body is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples include resin, glass, etc. Among these, transparent resin or transparent glass is more preferable, and transparent resin is particularly preferable.

容器本体の樹脂としては、例えば、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリブチレンアジペート/テレフタレート(PBAT)、ポリエチレンテレフタレートサクシネート、ポリエチレン(PE)、ポリプロビレン(PP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、塩化ビニル(PVC)、ポリスチレン(PS)、ポリウレタン、エポキシ、バイオポリブチレンサクシネート(PBS)、ポリ乳酸ブレンド(PBAT)、スターチブレンドポリエステル樹脂、ポリブチレンテレフタレートサクシネート、ポリ乳酸(PLA)、ポリヒドロキシプチレート/ヒドロキシヘキサノエート(PHBH)、ポリヒドロキシアルカン酸(PHA)、バイオPET30、バイオポリアミド(PA)610,410,510、バイオPA1012,10T、バイオPA11T,MXD10、バイオポリカーポネート、バイオポリウレタン、バイオPE、バイオPET100、バイオPA11、バイオPA1010等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、環境負荷の点から、ポリビニルアルコール、ポリブチレンアジペート/テレフタレート、ポリエチレンテレフタレートサクシネート等の生分解樹脂が好ましい。 Examples of resins that can be used for the container body include polyvinyl alcohol (PVA), polybutylene adipate/terephthalate (PBAT), polyethylene terephthalate succinate, polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polyvinyl chloride (PVC), polystyrene (PS), polyurethane, epoxy, bio-polybutylene succinate (PBS), polylactic acid blend (PBAT), starch blend polyester resin, polybutylene terephthalate succinate, polylactic acid (PLA), polyhydroxybutyrate/hydroxyhexanoate (PHBH), polyhydroxyalkanoic acid (PHA), Bio-PET 30, Bio-polyamide (PA) 610, 410, 510, Bio-PA 1012, 10T, Bio-PA 11T, MXD 10, Bio-polycarbonate, Bio-polyurethane, Bio-PE, Bio-PET 100, Bio-PA 11, Bio-PA 1010, etc. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, biodegradable resins such as polyvinyl alcohol, polybutylene adipate/terephthalate, and polyethylene terephthalate succinate are preferred from the viewpoint of environmental load.

容器本体の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、円柱状、四角柱状、箱状、錐体状、ボトル状等が挙げられる。これらの中でも、マーキング精度の点から、円柱状が好ましい。容器本体がボトル状の形状を有する場合、ボトル状の容器本体は、口部と、口部に連結された肩部と、肩部に連結された胴部と、胴部に連結された底部とを備えてよい。 The shape of the container body is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples include a cylindrical shape, a square prism shape, a box shape, a cone shape, a bottle shape, and the like. Among these, a cylindrical shape is preferred from the viewpoint of marking accuracy. When the container body has a bottle-like shape, the bottle-like container body may have a mouth, a shoulder connected to the mouth, a body connected to the shoulder, and a bottom connected to the body.

容器本体の大きさとしては、特に制限はなく、容器の用途に応じて適宜選択することができる。 There are no particular limitations on the size of the container body, and it can be selected appropriately depending on the use of the container.

容器本体の構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、単層構造であっても複数層構造であっても構わない。 There are no particular limitations on the structure of the container body and it can be selected appropriately depending on the purpose. For example, it can be a single-layer structure or a multi-layer structure.

容器本体の色としては、例えば、無色透明、有色透明、有色不透明等が挙げられる。これらの中でも、無色透明が好ましい。 The color of the container body may be, for example, colorless and transparent, colored and transparent, colored and opaque, etc. Of these, colorless and transparent is preferred.

-キャップ-
キャップは、その材質、形状、大きさ、構造、色等について特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
-cap-
The material, shape, size, structure, color, etc. of the cap are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose.

キャップの材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、樹脂、ガラス、金属、セラミックス等が挙げられる。これらの中でも、成形性の点から樹脂が好ましい。 The material of the cap is not particularly limited and can be selected appropriately depending on the purpose. Examples include resin, glass, metal, ceramics, etc. Among these, resin is preferred from the viewpoint of moldability.

キャップの樹脂としては、上記容器の本体の樹脂と同様の樹脂を用いることができる。 The resin for the cap can be the same as that for the body of the container.

キャップの形状及び大きさとしては、容器本体の開口部を封じる(閉封する)ことができる形状及び大きさであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できる。 There are no particular limitations on the shape and size of the cap, so long as it is capable of sealing (closing) the opening of the container body, and it can be selected appropriately depending on the purpose.

キャップの構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、例えば、開封した時に容器本体から離れる第1の部分と、容器本体に残る第2の部分とを有することが好ましい。 There are no particular limitations on the structure of the cap and it can be selected appropriately depending on the purpose, but for example, it is preferable for the cap to have a first part that separates from the container body when opened and a second part that remains on the container body.

第1の部分の側面には、開封時に手が滑らないように、表面に凹凸形状が形成されていることが好ましい。第2の部分の側面には、凹凸形状は形成されておらず、表面は平坦であることが好ましい。 It is preferable that the side of the first part has an uneven surface to prevent the hand from slipping when opening the package. It is preferable that the side of the second part does not have an uneven surface and has a flat surface.

キャップの色としては、例えば、有色不透明、有色透明等が挙げられる。これらの中でも、像の読み取り性の点から有色不透明が好ましい。 The cap color can be, for example, colored and opaque, colored and transparent, etc. Among these, colored and opaque is preferred from the standpoint of image readability.

-収容物-
収容物としては、例えば、液体、気体、粒状固形物等が挙げられる。
-Contents-
Examples of the contained object include liquid, gas, granular solids, and the like.

液体としては、例えば、水、お茶、コーヒー、紅茶、清涼飲料水、液体洗剤、液体化粧料等が挙げられる。収容物が液体飲料である場合には、透明、白色、黒色、茶色、又は黄色等の色を有していることが多い。 Examples of liquids include water, tea, coffee, black tea, soft drinks, liquid detergents, liquid cosmetics, etc. When the contents are liquid beverages, they are often transparent, white, black, brown, yellow, or other colors.

気体としては、例えば、酸素、水素、窒素等が挙げられる。 Examples of gases include oxygen, hydrogen, nitrogen, etc.

粒状固形物としては、例えば、果肉、野菜、ナタデココ、タピオカ、ゼリー、コンニャク等の細片又は粒子、粉末洗剤、化粧料等が挙げられる。 Examples of granular solids include pieces or particles of fruit pulp, vegetables, nata de coco, tapioca, jelly, konjac, etc., powder detergents, cosmetics, etc.

<搬送工程及び搬送手段>
搬送工程は、少なくとも第1の対象物及び第2の対象物をこの順に搬送する工程であり、搬送手段により行われる。
<Transportation process and transport means>
The conveying step is a step of conveying at least a first object and a second object in this order, and is performed by a conveying means.

搬送手段としては、例えば、ベルトコンベア等が挙げられる。 Examples of the transport means include a belt conveyor.

搬送手段による対象物の搬送速度は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。 There are no particular limitations on the speed at which the object is transported by the transport means, and it can be selected appropriately depending on the purpose.

<決定工程及び決定手段>
決定工程は、検知工程で第1の対象物を検知した時間から第2の対象物を検知するまでの時間と、第1の対象物及び第2の対象物の搬送速度とから第2の対象物の加工開始位置を決定する工程であり、決定手段により行われる。これにより、距離L1にばらつきが生じた場合でも、決定工程によって距離L1のばらつきを吸収することができるので、加工不良品の発生を抑制できる。
<Decision process and decision means>
The determining step is a step of determining the processing start position of the second object from the time from the detection of the first object to the detection of the second object in the detecting step and the transport speed of the first object and the second object, and is performed by a determining means. As a result, even if the distance L1 varies, the variation in the distance L1 can be absorbed by the determining step, and the occurrence of defective processed products can be suppressed.

<検知工程及び検知手段>
検知工程は、対象物の位置を検知する工程であり、検知手段により実施される。
<Detection process and detection means>
The detection step is a step of detecting the position of an object, and is performed by a detection means.

検知手段は、第1の対象物をレーザー加工する場合、第1の対象物が所定位置に搬送されたことを検知し、第2の対象物をレーザー加工する場合、第2の対象物が所定位置に搬送されたことを検知する。 When a first object is to be laser processed, the detection means detects that the first object has been transported to a predetermined position, and when a second object is to be laser processed, the detection means detects that the second object has been transported to a predetermined position.

検知手段としては、投光部及び受光部を備えている。 The detection means is equipped with a light-emitting unit and a light-receiving unit.

投光部は、透過型でもよいし、反射型でもよい。 The light projecting section may be of either a transmissive or reflective type.

検知方法のタイプは、特に問わない。 The type of detection method is not important.

検知手段としては、対象物の透過度又は形状等によって様々な手段を用いることができる。また、検知手段は、複合して用いてもよい。 As a detection means, various means can be used depending on the transparency or shape of the object. Also, detection means may be used in combination.

検知工程は、第1の検知工程と、第2の検知工程を含む。 The detection process includes a first detection process and a second detection process.

第1の検知工程は、第1の対象物をレーザー加工する場合、検知手段により第1の対象物が所定位置に搬送されたことを検知する。 In the first detection step, when a first object is to be laser processed, the detection means detects that the first object has been transported to a predetermined position.

第2の検知工程は、第2の対象物をレーザー加工する場合、検知手段により第2の対象物が所定位置に搬送されたことを検知する。 In the second detection step, when a second object is to be laser processed, the detection means detects that the second object has been transported to a predetermined position.

<加工工程及び加工手段>
加工工程は、レーザー光で対象物を加工する工程であり、加工手段により行われる。
<Processing steps and processing means>
The processing step is a step of processing an object with laser light, and is performed by a processing means.

加工手段としては、例えば、レーザー光源と、走査手段と、集光手段とを有する。 The processing means includes, for example, a laser light source, a scanning means, and a focusing means.

レーザー光源は、レーザー光を発する光源である。レーザー光源は、レーザー装置の中に含まれる。レーザー光源としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、エキシマレーザー、Nd:YAGレーザー、Nd:YVOレーザー、半導体レーザー等が挙げられる。 The laser light source is a light source that emits laser light. The laser light source is included in the laser device. The laser light source is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and examples of the laser light source include an excimer laser, a Nd:YAG laser, a Nd: YVO4 laser, and a semiconductor laser.

レーザー光源は、一定のピーク強度を有する短パルスレーザー光を繰り返し出力できる。 The laser light source can repeatedly output short pulses of laser light with a constant peak intensity.

短パルスレーザー光は、ピーク強度が一定の複数のパルスを含むパルス列から構成される。なお、短パルスレーザー光は、ナノ秒(1×10-9秒)以下のパルス幅を有するものを意味する。短パルスレーザー光のパルス幅は、フェムト秒(10-15秒)オーダーからピコ秒(10-12秒)オーダーであることが好ましい。短パルスレーザー光の繰り返し周波数は、10kHz~1MHzであることが好ましく、500kHz~1MHzであることがより好ましい。 The short-pulse laser light is composed of a pulse train including a plurality of pulses with a constant peak intensity. The short-pulse laser light means a light having a pulse width of nanoseconds (1×10 −9 seconds) or less. The pulse width of the short-pulse laser light is preferably on the order of femtoseconds (10 −15 seconds) to picoseconds (10 −12 seconds). The repetition frequency of the short-pulse laser light is preferably 10 kHz to 1 MHz, and more preferably 500 kHz to 1 MHz.

<走査手段>
走査手段は、レーザー光源から入射するレーザー光を所定の方向に走査する手段である。走査手段としては、例えば、ガルバノミラー、ポリゴンミラー、MEMS(Micro Electro Mechanical System)ミラー、ポリゴンスキャナ等の回転多面鏡等が挙げられる。
<Scanning Means>
The scanning means is a means for scanning the laser light incident from the laser light source in a predetermined direction. Examples of the scanning means include a rotating polygonal mirror such as a galvanometer mirror, a polygon mirror, a MEMS (Micro Electro Mechanical System) mirror, and a polygon scanner.

<集光手段>
集光手段は、レーザー光を集光する。集光手段としては、例えば、走査手段により走査されるレーザー光の走査速度を一定にすると共に、対象物の少なくとも何れかの所定位置に、レーザー光を収束させるレンズ等を用いることができる。このようなレンズとしては、例えば、fθレンズ、アークサインレンズ等が挙げられる。
<Light Concentration Means>
The focusing means focuses the laser light. For example, a lens or the like can be used as the focusing means, which keeps the scanning speed of the laser light scanned by the scanning means constant and converges the laser light at least at any predetermined position on the target object. Examples of such lenses include an fθ lens and an arc sine lens.

<照射工程>
照射工程は、集光手段の有効径内において、決定工程で決定した第2の対象物の加工開始位置にレーザー光を走査して加工終了位置までレーザー光を照射する工程である。なお、集光手段の有効径とは、レーザー光の照射範囲を意味し、レーザー光が通り抜けることができる集光レンズの直径である。一枚のレンズに単純化すると、その一枚レンズの直径(=最大径)が有効径になる。
<Irradiation step>
The irradiation step is a step of scanning the laser light within the effective diameter of the focusing means at the processing start position of the second object determined in the determination step, and irradiating the laser light to the processing end position. The effective diameter of the focusing means means the irradiation range of the laser light, and is the diameter of the focusing lens through which the laser light can pass. If simplified to a single lens, the diameter (= maximum diameter) of the single lens becomes the effective diameter.

<その他の手段>
その他の手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、制御手段等が挙げられる。
<Other measures>
The other means is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, a control means and the like can be mentioned.

前記制御手段としては、前記各手段の動きを制御することができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シークエンサー、コンピュータ等の機器が挙げられる。 The control means is not particularly limited as long as it can control the movement of each of the means, and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, devices such as a sequencer and a computer can be mentioned.

ここで、一実施形態に係るレーザー加工方法及びレーザー加工装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。また、下記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、一実施形態に係るレーザー加工方法及びレーザー加工装置を実施する上で好ましい、数、位置、形状等にすることができる。 Here, a laser processing method and a laser processing device according to one embodiment will be described in detail with reference to the drawings. Note that in each drawing, the same components are given the same reference numerals, and duplicated explanations may be omitted. Furthermore, the number, position, shape, etc. of the components described below are not limited to this embodiment, and may be of any number, position, shape, etc. that is preferable for implementing the laser processing method and laser processing device according to one embodiment.

<第1の実施形態>
図1は、第1の実施形態に係るレーザー加工装置の一例を示す概略図である。図1に示すように、レーザー加工装置10は、光学系として、レーザー装置11、ビームエキスパンダ12、走査手段13、照射制御手段14、集光手段15、検知手段16を備え、対象物18にレーザー光20を照射する。
First Embodiment
Fig. 1 is a schematic diagram showing an example of a laser processing apparatus according to the first embodiment. As shown in Fig. 1, the laser processing apparatus 10 includes, as an optical system, a laser device 11, a beam expander 12, a scanning means 13, an irradiation control means 14, a focusing means 15, and a detection means 16, and irradiates an object 18 with a laser beam 20.

なお、図1では、対象物18の搬送方向をX方向とし、対象物18の搬送方向に対して直交する方向であって、レーザー光20の進行方向とは異なる方向をY方向とする。図1は、対象物18が搬送方向(X方向)の下流側に搬送速度Vで搬送される状態を示す。図1の矢印は、レーザー光20が対象物18へ照射される際の光学系及び対象物18の搬送方向を表している。 In FIG. 1, the conveying direction of the object 18 is the X direction, and the direction perpendicular to the conveying direction of the object 18 and different from the traveling direction of the laser light 20 is the Y direction. FIG. 1 shows a state in which the object 18 is conveyed downstream in the conveying direction (X direction) at a conveying speed V. The arrows in FIG. 1 represent the optical system and the conveying direction of the object 18 when the laser light 20 is irradiated to the object 18.

対象物18は、搬送されながら、レーザー装置11から出射したレーザー光20に照射される。 The object 18 is irradiated with the laser light 20 emitted from the laser device 11 while being transported.

対象物18は、レーザー光20が照射されるものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、容器であることが好ましい。対象物18が樹脂製の容器である場合には、レーザー光20により容器における容器本体の性状の変化をもたらすものが好ましい。 There are no particular limitations on the object 18 as long as it is irradiated with the laser light 20, and it can be selected appropriately depending on the purpose, but it is preferable that it is a container, for example. If the object 18 is a resin container, it is preferable that the laser light 20 causes a change in the properties of the container body.

レーザー装置11は、レーザー光20を射出する装置である。レーザー装置11は、レーザー光20が照射された対象物18の基材の表面及び内部の少なくともいずれかの性状を変化させるために好適な出力(光強度)のレーザー光20を射出する。 The laser device 11 is a device that emits laser light 20. The laser device 11 emits laser light 20 with an output (light intensity) suitable for changing at least one of the properties of the surface and the interior of the base material of the object 18 irradiated with the laser light 20.

レーザー光20の種類は、特に制限はないが、強度の観点から、パルスレーザーが好ましい。 There are no particular limitations on the type of laser light 20, but from the standpoint of intensity, a pulsed laser is preferred.

レーザー装置11は、レーザー光20の射出のオン又はオフの制御、射出周波数の制御、及び光強度の制御等をできる。レーザー装置11の一例として、例えば、波長が355nm、レーザー光20のパルス幅が10ピコ秒、平均出力が30W~50Wのレーザー装置を用いることができる。 The laser device 11 can control the emission of the laser light 20 by turning it on or off, controlling the emission frequency, and controlling the light intensity. As an example of the laser device 11, for example, a laser device having a wavelength of 355 nm, a pulse width of the laser light 20 of 10 picoseconds, and an average output of 30 W to 50 W can be used.

対象物18における基材の性状を変化させる領域でのレーザー光20の直径は、1μm~200μmであることが好ましい。 The diameter of the laser light 20 in the area of the object 18 where the properties of the base material are to be changed is preferably 1 μm to 200 μm.

図1では、レーザー装置11が1つであるが、複数のレーザー装置11で備えられていてもよい。複数のレーザー装置11を用いる場合、レーザー装置11毎に、オン又はオフの制御、射出周波数の制御及び光強度制御等を独立に行えるようにしてもよい。 In FIG. 1, one laser device 11 is shown, but multiple laser devices 11 may be provided. When multiple laser devices 11 are used, each laser device 11 may be independently controlled to be turned on or off, to have an emission frequency that is equal to or smaller than the light intensity, and the like.

ビームエキスパンダ12は、レーザー光を拡大する。レーザー装置11から射出された平行光のレーザー光20は、ビームエキスパンダ12により直径が拡大され、走査手段13に入射する。 The beam expander 12 expands the laser light. The parallel laser light 20 emitted from the laser device 11 has its diameter expanded by the beam expander 12 and enters the scanning means 13.

走査手段13は、レーザー光20を走査する。走査手段13は、ミラー13a及びミラー13bを有する。ミラー13a及びミラー13bは、モーター等の駆動部により反射角度を変化させる機能を備えている。 The scanning means 13 scans the laser light 20. The scanning means 13 has a mirror 13a and a mirror 13b. The mirrors 13a and 13b have a function of changing the reflection angle by a driving unit such as a motor.

ミラー13aは、その反射角度を変化させることで、入射するレーザー光20をX方向に走査する走査ミラーである。ミラー13aには、ガルバノミラー、ポリゴンミラー、MEMS(Micro Electro Mechanical System)ミラー等を用いることができる。 Mirror 13a is a scanning mirror that scans the incident laser light 20 in the X direction by changing its reflection angle. Mirror 13a can be a galvanometer mirror, a polygon mirror, a MEMS (Micro Electro Mechanical System) mirror, or the like.

なお、本実施形態では、ミラー13a及びミラー13bがレーザー光20をX方向に一次元走査する例を示すが、これに限定されるものではない。例えば、ミラー13a及びミラー13bは、直交する2方向に反射角度を変化させる走査ミラーを用いて、レーザー光20をXY方向に二次元走査してもよい。 In this embodiment, the mirrors 13a and 13b perform one-dimensional scanning of the laser light 20 in the X direction, but the present invention is not limited to this. For example, the mirrors 13a and 13b may be scanning mirrors that change the reflection angle in two orthogonal directions to perform two-dimensional scanning of the laser light 20 in the X and Y directions.

ミラー13a及びミラー13bにより走査されるレーザー光20は、対象物18における基材の表面又は内部の少なくとも一方に照射される。 The laser light 20 scanned by mirror 13a and mirror 13b is irradiated onto at least one of the surface or the interior of the substrate of the object 18.

照射制御手段14は、レーザー出力を制御する信号をレーザー装置11へ出力し、レーザー光20を走査する信号をミラー13bへ出力する。 The irradiation control means 14 outputs a signal to the laser device 11 to control the laser output, and outputs a signal to the mirror 13b to scan the laser light 20.

照射制御手段14は、検知手段16の一部である受光部16bに接続して受光部16bを制御し、演算記憶処理を行うことができる。 The irradiation control means 14 is connected to the light receiving unit 16b, which is part of the detection means 16, and can control the light receiving unit 16b and perform calculation and storage processing.

集光手段15は、レーザー光を集光する。集光手段15は、ミラー13a及びミラー13bにより走査されるレーザー光20の走査速度を一定にすると共に、対象物18における基材の表面又は内部の少なくとも一方の所定位置に、レーザー光20を収束させるレンズである。集光手段15として、例えば、走査速度を一定に保つfθレンズ、アークサインレンズ等のレンズを用いることができる。なお、集光手段15は、複数のレンズの組み合わせにより構成されてもよい。 The focusing means 15 focuses the laser light. The focusing means 15 is a lens that keeps the scanning speed of the laser light 20 scanned by the mirrors 13a and 13b constant and converges the laser light 20 to a predetermined position on at least one of the surface and the interior of the substrate of the object 18. For example, an fθ lens, an arc sine lens, or other lens that keeps the scanning speed constant can be used as the focusing means 15. The focusing means 15 may be composed of a combination of multiple lenses.

対象物18における基材の性状を変化させる領域で、レーザー光20のビームスポット径が最小になるように、集光手段15は、配置されることが好ましい。 It is preferable that the focusing means 15 is positioned so that the beam spot diameter of the laser light 20 is minimized in the area in the object 18 where the properties of the base material are to be changed.

図2は、レーザー加工装置10における集光手段15の一例を示す概略図である。レンズ有効径L3とレーザー光20の走査との関係については、集光手段15のレンズ有効径L3内において、対象物18のレーザー加工を行う。即ち、集光手段のレンズ有効径L3を示す鎖線の範囲内でレーザー光20をミラー13bで走査させて対象物18に照射し、対象物18のレーザー加工を行う。 Figure 2 is a schematic diagram showing an example of the focusing means 15 in the laser processing device 10. Regarding the relationship between the lens effective diameter L3 and the scanning of the laser light 20, the laser processing of the object 18 is performed within the lens effective diameter L3 of the focusing means 15. That is, the laser light 20 is scanned by the mirror 13b within the range of the dashed line indicating the lens effective diameter L3 of the focusing means, irradiating the object 18 with the laser light, and the laser processing of the object 18 is performed.

レーザー加工に必要なエネルギーを得るには、照射されるレーザー光20のビーム径が小さいほどエネルギーが収束するので、レーザー加工し易くなる。一方、レーザー光20のビーム径が大きいほどレーザー加工し難くなる。ビーム径は、レンズ焦点距離によって変化するため、レンズ焦点距離が長いほどレンズ有効径が広くなる。一方、レンズ焦点距離が短いほどレンズ有効径が狭くなる。したがって、レンズ有効径とレンズ焦点距離とは、トレードオフの関係にあることから、レンズ焦点距離とレンズ有効径とのバランスを図りながら設計することが重要である。 To obtain the energy required for laser processing, the smaller the beam diameter of the irradiated laser light 20, the more the energy is concentrated, making laser processing easier. On the other hand, the larger the beam diameter of the laser light 20, the more difficult it is to laser process. Since the beam diameter changes depending on the lens focal length, the longer the lens focal length, the wider the effective lens diameter. On the other hand, the shorter the lens focal length, the narrower the effective lens diameter. Therefore, since there is a trade-off between the effective lens diameter and the lens focal length, it is important to design while achieving a balance between the lens focal length and the effective lens diameter.

図1に示すように、検知手段16は、対象物18の位置を検知する。検知手段16は、投光部16a及び受光部16bを有する。投光部16a及び受光部16bは、レーザー装置11より搬送方向の上流側で対象物18の位置を検知する。 As shown in FIG. 1, the detection means 16 detects the position of the target object 18. The detection means 16 has a light projecting unit 16a and a light receiving unit 16b. The light projecting unit 16a and the light receiving unit 16b detect the position of the target object 18 upstream of the laser device 11 in the conveying direction.

検知手段16は、透過型でもよいし、反射型でもよく、検知手段16の検知方法のタイプは、特に問わない。反射型の場合は、検知手段16は、投光部16aから対象物18に光を投光する。検知手段16は、受光部16bでの位置や光が受光されるまでの時間に基づいて対象物18の位置を検知する。透過型の場合、検知手段16は、投光部16aから対象物18に光を投光し、透過した光を受光部16bで受光して対象物の位置を検知する。 The detection means 16 may be of a transmission type or a reflection type, and there is no particular limit to the type of detection method used by the detection means 16. In the case of a reflection type, the detection means 16 projects light from the light-projecting unit 16a onto the object 18. The detection means 16 detects the position of the object 18 based on the position at the light-receiving unit 16b and the time it takes for the light to be received. In the case of a transmission type, the detection means 16 projects light from the light-projecting unit 16a onto the object 18 and receives the transmitted light at the light-receiving unit 16b to detect the position of the object.

各種センサの設置位置と、対象物18の搬送場所及び搬送速度Vは、既知のパラメータとなるため、これらの既存パラメータからレーザー光20の照射のタイミングを決定できる。 The installation positions of the various sensors and the transport location and transport speed V of the target object 18 are known parameters, so the timing of irradiation with the laser light 20 can be determined from these existing parameters.

対象物18である容器本体である場合に、対象物18をレーザ加工した時の対象物18の性状変化の一例を説明する。図3は、対象物18である容器本体の性状変化の一例を示す説明図である。図3(a)に示すように、対象物18である容器本体の表面の一部にレーザー光20を照射して、容器本体の表面の一部を蒸散させることで、容器本体の表面に凹部形状が形成される。図3(b)に示すように、対象物18である容器本体の表面の一部にレーザー光20を照射して、容器本体の表面の一部を溶融させることで、容器本体の表面には凹部形状が形成され、図3(a)よりも凹部の周縁部が盛り上がった形状に形成される。図3(c)に示すようには、対象物である容器本体の表面の一部にレーザー光20を照射して、容器本体の表面の一部を結晶化させることで容器本体の表面の一部は結晶化状態に変化させられる。図3(d)に示すように、対象物である容器本体の表面の一部にレーザー光20を照射して、容器本体の内部又は表面に気泡を発生させることで、容器本体の表面近傍の内部又は表面の一部を発泡状態に変化させられる。図3の(a)~(d)に示すように、対象物である容器本体にレーザー光20を照射することで、容器本体の性状は変化させることができる。 In the case of a container body which is the object 18, an example of the change in the properties of the object 18 when the object 18 is laser processed will be described. FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of the change in the properties of the container body which is the object 18. As shown in FIG. 3(a), a part of the surface of the container body which is the object 18 is irradiated with a laser beam 20 to evaporate a part of the surface of the container body, thereby forming a concave shape on the surface of the container body. As shown in FIG. 3(b), a part of the surface of the container body which is the object 18 is irradiated with a laser beam 20 to melt a part of the surface of the container body, thereby forming a concave shape on the surface of the container body, and the peripheral part of the concave is formed in a shape that is more raised than that in FIG. 3(a). As shown in FIG. 3(c), a part of the surface of the container body which is the object is irradiated with a laser beam 20 to crystallize a part of the surface of the container body, thereby changing a part of the surface of the container body to a crystallized state. As shown in FIG. 3(d), a part of the surface of the container body which is the object is irradiated with a laser beam 20 to generate bubbles inside or on the surface of the container body, thereby changing a part of the inside or surface near the surface of the container body to a foamed state. As shown in (a) to (d) of FIG. 3, the properties of the container body can be changed by irradiating the target container body with laser light 20.

このように、対象物である容器本体の表面の一部の形状を変化させたり、容器本体の表面の一部の結晶化又は容器本体の内部の発泡の形成等の容器本体の性質を変化させたりすることで、容器本体の表面又は内部に性状の変化をもたらすことができる。 In this way, by changing the shape of a portion of the surface of the container body (the target object) or by changing the properties of the container body, such as by crystallizing a portion of the surface of the container body or forming bubbles inside the container body, it is possible to bring about a change in the properties of the surface or inside of the container body.

図3(a)及び(b)に示すように、対象物である容器本体の表面の一部を蒸散させて凹部形状を形成する方法として、例えば、波長が355nm~1,064nm、パルス幅が10fs~500nsのパルスレーザーを照射する方法がある。これにより、レーザー光が照射された部分の容器本体の表面の一部が蒸散し、容器本体の表面の一部に微小な凹部が形成される。 As shown in Figures 3(a) and (b), one method of forming a recessed shape by evaporating a part of the surface of the container body, which is the object, is to irradiate it with a pulsed laser having a wavelength of 355 nm to 1,064 nm and a pulse width of 10 fs to 500 ns. This causes the part of the surface of the container body irradiated with the laser light to evaporate, forming a minute recess in that part of the surface of the container body.

また、波長が355nm~1,064nmのCW(Continuous Wave)レーザー光を容器本体の表面の一部に照射して、容器本体の表面の一部を溶融させることで、容器本体の表面の一部に凹部を形成することもできる。また、容器本体の表面の一部が溶融した後もレーザー光を照射し続けることで、図3(d)に示すように、容器本体の内部及び表面が発泡し、白濁化させることができる。 It is also possible to form a recess in a part of the surface of the container body by irradiating a part of the surface of the container body with a CW (Continuous Wave) laser light having a wavelength of 355 nm to 1,064 nm to melt the part. In addition, by continuing to irradiate the laser light even after the part of the surface of the container body has melted, the inside and surface of the container body can be foamed and clouded, as shown in FIG. 3(d).

図3(c)に示すように、容器本体の表面の一部を結晶化状態に変化させる場合、例えば、容器本体をポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂とし、波長が355nm~1,064nmのCWレーザー光を照射して、容器本体の温度を一気に上げ、その後、レーザーパワーを弱くしていく等により徐冷していく方法等がある。これにより、容器本体の表面の一部のPET樹脂を結晶化状態にすることができ、白濁化させることができる。なお、温度を上げた後、レーザー光を消灯する等により急冷すると、PET樹脂は非晶質状態になり、透明になる。 As shown in Figure 3(c), when part of the surface of the container body is changed to a crystallized state, for example, the container body can be made of polyethylene terephthalate (PET) resin, and a CW laser beam with a wavelength of 355 nm to 1,064 nm can be irradiated to raise the temperature of the container body in one go, and then the laser power can be reduced to allow it to gradually cool. This allows part of the PET resin on the surface of the container body to be brought into a crystallized state, causing it to become opaque. Note that if the temperature is raised and then the laser beam is turned off to rapidly cool the PET resin, it will become amorphous and transparent.

なお、対象物の容器本体の性状の変化は、図3の(a)~(d)に示すものに限定されない。樹脂材料で構成された容器本体の、黄変、酸化反応又は表面改質等により容器本体の性状を変化させてもよい。 The change in the properties of the target container body is not limited to those shown in (a) to (d) of FIG. 3. The properties of the container body made of a resin material may be changed by yellowing, oxidation reaction, surface modification, etc.

また、照射されたレーザー光20を吸収して光エネルギーを熱エネルギーに変換する吸収剤(変換材)を事前に容器本体に塗布し、吸収剤により変換された熱エネルギーにより、容器本体に凹部又は凸部を形成する加熱制御を行うこともできる。容器本体に凹部又は凸部を形成することにより、文字、記号、図形等を表現できる。 It is also possible to apply an absorbent (conversion material) that absorbs the irradiated laser light 20 and converts the light energy into thermal energy to the container body in advance, and then perform heating control to form recesses or protrusions in the container body using the thermal energy converted by the absorbent. By forming recesses or protrusions in the container body, letters, symbols, figures, etc. can be expressed.

図1に示す第1の実施形態に係るレーザー加工装置を用いて、対象物18をレーザー加工する第1の実施形態に係るレーザー加工方法を説明する。図4は、第1の実施形態に係るレーザー加工方法における、第1の対象物の加工開始位置を示す概略図である。なお、図4では、図1に示す対象物18のうち、第1の対象物を第1の対象物18aとし、第2の対象物を第2の対象物18bとし、第1の対象物18a及び第2の対象物18bをまとめて、対象物18ともいう。 A laser processing method according to the first embodiment is described below, in which an object 18 is laser-processed using a laser processing device according to the first embodiment shown in FIG. 1. FIG. 4 is a schematic diagram showing the processing start position of a first object in the laser processing method according to the first embodiment. Note that in FIG. 4, of the objects 18 shown in FIG. 1, the first object is referred to as the first object 18a, the second object is referred to as the second object 18b, and the first object 18a and the second object 18b are collectively referred to as the objects 18.

第1の実施形態においては、第1の対象物18aの加工開始位置から加工終了位置までレーザー加工する場合、加工開始位置から加工終了位置までの距離L0(単位:mm)と、第1の対象物18aと第2の対象物18bとの距離L1(単位:mm)とが、次式(i)をみたす。
L0≦L1 ・・・(i)
In the first embodiment, when laser processing is performed from the processing start position to the processing end position of the first object 18a, the distance L0 (unit: mm) from the processing start position to the processing end position and the distance L1 (unit: mm) between the first object 18a and the second object 18b satisfy the following formula (i).
L0≦L1 (i)

第1の実施形態に係るレーザー加工方法によると、第1の対象物18aの加工終了時点から第2の対象物18bの加工開始時間を十分に確保することができ、走査手段の走査時間、対象物18の位置情報、及び対象物18の姿勢情報等を適正に補正することができるため、加工不良品の発生を抑制できる。 According to the laser processing method of the first embodiment, the time from the end of processing of the first object 18a to the start of processing of the second object 18b can be sufficiently secured, and the scanning time of the scanning means, the position information of the object 18, and the attitude information of the object 18, etc. can be appropriately corrected, thereby suppressing the occurrence of defectively processed products.

図4に示すように、第1の対象物18a及び第2の対象物18bがこの順に搬送方向(図4中の矢印方向)に搬送される。図4では、実線が、第1の対象物18aの加工開始位置を示し、破線が、第1の対象物18aの加工終了位置を示す。二点鎖線が、レンズ中心を示す(以下、他の図も同様である。)。距離L0は、第1の対象物18aの加工開始位置から加工終了位置までの距離を示し、距離L1は、第1の対象物18a及び第2の対象物18bの距離を示す。 As shown in FIG. 4, the first object 18a and the second object 18b are transported in this order in the transport direction (the direction of the arrow in FIG. 4). In FIG. 4, the solid line indicates the processing start position of the first object 18a, and the dashed line indicates the processing end position of the first object 18a. The two-dot chain line indicates the lens center (this also applies to the other figures below). Distance L0 indicates the distance from the processing start position to the processing end position of the first object 18a, and distance L1 indicates the distance between the first object 18a and the second object 18b.

図5は、第1の対象物18aの加工終了状態の一例を示す概略図である。図5に示すように、第1の対象物18a及び第2の対象物18bに続き、第3の対象物18cが搬送方向に搬送される。第1の対象物18a及び第2の対象物18bの距離L1と、第2の対象物18b及び第3の対象物18cの距離L1は、等しくなっている。図5では、第1の対象物18aの加工終了時点では、第2の対象物18bは、第1の対象物18aの加工開始位置よりも、上流側に位置している状態を示す。この位置関係が保たれることにより、対象物の搬送速度をV[m/s]、待機距離をL2[m]とすると、第1の対象物18aをレーザー加工した後、第2の対象物18bをレーザー加工するまでの時間は、対象物の待機距離L2を対象物の搬送速度Vで除した値(L2/V[s])となる。 Figure 5 is a schematic diagram showing an example of the end state of the processing of the first object 18a. As shown in Figure 5, following the first object 18a and the second object 18b, the third object 18c is transported in the transport direction. The distance L1 between the first object 18a and the second object 18b is equal to the distance L1 between the second object 18b and the third object 18c. Figure 5 shows a state in which, at the end of the processing of the first object 18a, the second object 18b is located upstream of the processing start position of the first object 18a. By maintaining this positional relationship, if the object transport speed is V [m/s] and the standby distance is L2 [m], the time from the laser processing of the first object 18a to the laser processing of the second object 18b is the value (L2/V [s]) obtained by dividing the standby distance L2 of the object by the transport speed V of the object.

また、ガルバノミラーが加工終了位置から加工開始位置までジャンプする時間をt1[s]とし、対象物18の位置及び対象物18の姿勢を検知した後に、検知した対象物18の位置及び対象物18の姿勢に合わせた加工データの演算時間をt2[s]とすると、それぞれの処理時間の最大は、t1・L2[s]及びt2・L2[s]となる。 Furthermore, if the time it takes for the galvanometer mirror to jump from the processing end position to the processing start position is t1 [s], and the time it takes to calculate the processing data according to the detected position and attitude of the object 18 after detecting the position and attitude of the object 18 is t2 [s], then the maximum respective processing times are t1 x L2 [s] and t2 x L2 [s].

搬送手段側の対象物の配置精度によって、第1の対象物18aと第2の対象物18bとの距離L1にばらつきが生じる。距離L0>距離L1となる場合には、待機距離L2は0未満(待機距離L2<0)となる。レーザー加工装置10は、検知手段16を備えているため、検知手段16の通過時の第1の対象物18aと第2の対象物18bとの間の時間t3[s]と搬送速度V[m/s]から待機時間L2[s]を算出できる。即ち、搬送速度V[m/s]に時間t3[s]を乗することで待機距離L2[m]が求められ、求められた待機距離L2[m]を搬送速度V[m/s]で除することで、待機時間L2[s]が求められる。 The distance L1 between the first object 18a and the second object 18b varies depending on the placement accuracy of the object on the conveying means side. When distance L0>distance L1, the waiting distance L2 is less than 0 (waiting distance L2<0). Since the laser processing device 10 is equipped with the detection means 16, the waiting time L2[s] can be calculated from the time t3[s] between the first object 18a and the second object 18b when passing the detection means 16 and the conveying speed V[m/s]. That is, the waiting distance L2[m] is calculated by multiplying the conveying speed V[m/s] by the time t3[s], and the waiting time L2[s] is calculated by dividing the calculated waiting distance L2[m] by the conveying speed V[m/s].

待機距離L2が0未満(待機距離L2<0)となる場合には、対象物18へのレーザー加工は実施されず、対象物18はそのまま下流側へ搬送されていき、下流の検査装置にて不合格品と判定され、出荷されない。 If the waiting distance L2 is less than 0 (waiting distance L2<0), laser processing is not performed on the object 18, and the object 18 is transported downstream as is, where it is judged to be a rejected product by the downstream inspection device and is not shipped.

図6は、第1の実施形態に係るレーザー加工方法における加工開始位置から加工終了位置までの距離L0の条件を示す概略図である。図6に示すように、レンズ有効径L3とし、加工幅Wとすると、距離L0の最大距離L0maxは、L3+W(=L3+1/2・W+1/2・W)となる。加工幅Wは、レンズ有効径L3であるため、最大距離L0maxは、2×L3となる。例えば、f920レンズでは、レンズ有効径L3が470mmであるため、最大距離L0maxは、940mm(=470mm×2)となる。一方、距離L0の最小距離L0minは、対象物を追従加工しない条件であるため、最小距離L0minは、0mmである。 Figure 6 is a schematic diagram showing the conditions for the distance L0 from the processing start position to the processing end position in the laser processing method according to the first embodiment. As shown in Figure 6, if the lens effective diameter is L3 and the processing width is W, the maximum distance L0max of the distance L0 is L3 + W (= L3 + 1/2 W + 1/2 W). Since the processing width W is the lens effective diameter L3, the maximum distance L0max is 2 x L3. For example, in the f920 lens, the lens effective diameter L3 is 470 mm, so the maximum distance L0max is 940 mm (= 470 mm x 2). On the other hand, the minimum distance L0min of the distance L0 is 0 mm, since it is a condition for not tracking and processing the target object.

<第2の実施形態>
第2の実施形態に係るレーザー加工方法は、第2の対象物をレーザー加工する場合、検知手段により第2の対象物を検知する検知工程と、検知工程において第1の対象物が検知された時間から第2の対象物を検知するまでの時間と、第1の対象物及び第2の対象物の搬送速度とから第2の対象物の加工開始位置を決定する決定工程と、集光手段の有効径内において、第2の対象物の加工開始位置にレーザー光を走査して加工終了位置までレーザー光を照射する照射工程とを含み、更に必要に応じてその他の工程を含む。
Second Embodiment
The laser processing method of the second embodiment, when laser processing a second object, includes a detection step of detecting the second object by a detection means, a determination step of determining a processing start position of the second object from the time from when the first object is detected in the detection step to when the second object is detected and the transport speeds of the first object and the second object, and an irradiation step of scanning a laser beam to the processing start position of the second object within the effective diameter of a focusing means and irradiating the laser beam to a processing end position, and further includes other steps as necessary.

第2の実施形態に係るレーザー加工方法によると、距離L1にばらつきが生じた場合でも、距離L1のばらつきを吸収して、距離L1のばらつきの影響を受けずにレーザー加工を行うことができ、不良品の発生を低減できる。また、距離L1のばらつきを吸収すると、その吸収分だけレンズ有効径を大きくすることが必要となるが、その場合でもレンズ有効径内において距離L1のばらつきの影響を受けずにレーザー加工を行うことができるので、非加工時間が一定になり、生産性の大幅な向上を実現できる。 According to the laser processing method of the second embodiment, even if there is variation in the distance L1, the variation in the distance L1 can be absorbed and laser processing can be performed without being affected by the variation in the distance L1, thereby reducing the occurrence of defective products. Furthermore, when the variation in the distance L1 is absorbed, it is necessary to increase the effective lens diameter by the amount of the absorption, but even in this case, laser processing can be performed within the effective lens diameter without being affected by the variation in the distance L1, so that the non-processing time becomes constant and a significant improvement in productivity can be achieved.

以下、第2の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、第2の実施形態において、既に説明した第1の実施の形態と同一の構成については、同じ参照符号を付してその説明を省略する。 The second embodiment will be described in detail below with reference to the drawings. Note that in the second embodiment, the same configurations as those in the first embodiment already described will be given the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

図7は、第2の実施形態に係るレーザー加工方法における処理の流れの一例を示すフローチャートである。以下、図7を参照して、図1の照射制御手段14において実行される第2の実施形態に係るレーザー加工方法の処理の流れについて説明する。図7の処理の流れは、第1の対象物18a、第2の対象物18bと順に搬送される中で繰り返し実行され、一部工程は並行して実行される。 Figure 7 is a flow chart showing an example of the process flow in the laser processing method according to the second embodiment. Below, the process flow of the laser processing method according to the second embodiment executed by the irradiation control means 14 in Figure 1 will be described with reference to Figure 7. The process flow in Figure 7 is executed repeatedly as the first object 18a and the second object 18b are transported in this order, and some steps are executed in parallel.

以下、第2の対象物18bを中心に説明し、ステップS1で第1の対象物18aが検知され、ステップS2において第1の対象物18aの検知位置及び搬送速度より加工開始位置を決定し、ステップS3で照射工程、ステップS4の搬送工程は行われているものとして説明する。この第1の対象物18aの加工の流れに続き、第2の対象物18bの検知を開始すべくステップS1へ戻る。 The following description will focus on the second object 18b, with the first object 18a detected in step S1, the processing start position determined in step S2 from the detected position and transport speed of the first object 18a, and the irradiation process in step S3 and the transport process in step S4 being carried out. Following this processing flow of the first object 18a, the process returns to step S1 to start detecting the second object 18b.

ステップS1では、レーザー加工装置10の検知手段16により第2の対象物18bを検知すると、処理をステップS2に移行する。 In step S1, when the second object 18b is detected by the detection means 16 of the laser processing device 10, the process proceeds to step S2.

ステップS2では、前段の流れの工程において第1の対象物18aを検知した時間から第2の対象物18bを検知するまでの時間と、第1の対象物18a及び第2の対象物18bの搬送速度とから第2の対象物18bの加工開始位置を決定すると、処理をステップS3に移行する。 In step S2, the processing start position for the second object 18b is determined based on the time from when the first object 18a is detected to when the second object 18b is detected in the previous flow process and the transport speeds of the first object 18a and the second object 18b, and then the process proceeds to step S3.

ステップS3では、レーザー加工装置10における集光手段の有効径内において、走査手段により第2の対象物18bの加工開始位置にレーザー光20を走査して加工終了位置までレーザー光20を照射すると、処理をステップS4に移行する。 In step S3, within the effective diameter of the focusing means in the laser processing device 10, the scanning means scans the laser light 20 at the processing start position of the second object 18b, and irradiates the laser light 20 to the processing end position, and then the process proceeds to step S4.

ステップS4では、レーザー加工装置10における搬送手段により第2の対象物18bを所定の位置へ搬送する。第2の対象物18bに続き、第3の対象物18c(図8参照)があれば、再びステップS1に戻って、処理を行う。第2の対象物18bの後に第3の対象物18cがなければ、本処理を終了する。 In step S4, the second object 18b is transported to a predetermined position by the transport means in the laser processing device 10. If there is a third object 18c (see FIG. 8) following the second object 18b, the process returns to step S1 again and continues. If there is no third object 18c following the second object 18b, the process ends.

図7に示すフローチャートは、具体的には、以下のように実施されることが好ましい。図7のステップS1の検知工程は、第1の対象物18aをレーザー加工する場合、検知手段により第1の対象物18aが所定位置に搬送されたことを検知する第1の検知工程と、第2の対象物18bをレーザー加工する場合、検知手段により第2の対象物18bが所定位置に搬送されたことを検知する第2の検知工程とを含む。図7のステップS2の決定工程は、第1の検知工程で第1の対象物18aを検知した時間から第2の検知工程で第2の対象物18bを検知するまでの時間と、第1の対象物18a及び第2の対象物18bの搬送速度とから第2の対象物18bの加工開始位置を決定する。図7のステップS3の照射工程は、集光手段の有効径内において、決定工程で決定した第2の対象物18bの加工開始位置にレーザー光20を走査して加工終了位置までレーザー光20を照射する。 The flowchart shown in FIG. 7 is preferably implemented as follows. The detection step in step S1 in FIG. 7 includes a first detection step in which the detection means detects that the first object 18a has been transported to a predetermined position when the first object 18a is laser processed, and a second detection step in which the detection means detects that the second object 18b has been transported to a predetermined position when the second object 18b is laser processed. The determination step in step S2 in FIG. 7 determines the processing start position of the second object 18b from the time from when the first object 18a is detected in the first detection step to when the second object 18b is detected in the second detection step, and the transport speeds of the first object 18a and the second object 18b. The irradiation step in step S3 in FIG. 7 scans the laser light 20 at the processing start position of the second object 18b determined in the determination step within the effective diameter of the focusing means, and irradiates the laser light 20 to the processing end position.

第2の実施形態に係るレーザー加工方法において、第1の対象物18aと第2の対象物18bとの距離L1は、複数の対象物18の距離の平均値L1ave[m]であり、平均値L1aveは、距離L1の最小値L1min[mm]と、距離L1の最大値L1max[mm]とを少なくとも含む平均値である。 In the laser processing method according to the second embodiment, the distance L1 between the first object 18a and the second object 18b is the average value L1ave [m] of the distances of the multiple objects 18, and the average value L1ave is an average value including at least the minimum value L1min [mm] of the distance L1 and the maximum value L1max [mm] of the distance L1.

最小値L1minと、距離L0と、最大値L1maxとは、次式(II)をみたすことが好ましい。
L1min≦L0≦L1max ・・・(II)
It is preferable that the minimum value L1min, the distance L0, and the maximum value L1max satisfy the following formula (II).
L1min≦L0≦L1max (II)

これにより、複数の対象物18のばらつきから距離L0より小さいL1条件が発生する。従来であれば、第2の対象物18bの加工開始位置を通り過ぎているため加工ができず、生産性が落ちる。しかしながら、第2の実施形態に係るレーザー加工方法は、検知手段16にて、第1の対象物18aと第2の対象物18bの間の距離を測定することができると共に、既知である搬送速度から第1の対象物18aの加工終了時に第2の対象物18bの位置を算出できる。そのため、第2の実施形態に係るレーザー加工方法は、ばらつきを含んだ距離L1が発生した際にも、加工可能となるため、不良品の発生を抑制できる。 As a result, the L1 condition occurs, which is smaller than the distance L0, due to the variation in the multiple objects 18. Conventionally, processing would not be possible because the processing start position of the second object 18b would be passed, resulting in a drop in productivity. However, the laser processing method according to the second embodiment is capable of measuring the distance between the first object 18a and the second object 18b using the detection means 16, and is also capable of calculating the position of the second object 18b at the end of processing of the first object 18a from the known conveying speed. Therefore, the laser processing method according to the second embodiment is capable of processing even when the distance L1, which includes variation, occurs, thereby suppressing the occurrence of defective products.

第2の実施形態に係るレーザー加工方法における加工状態等の一例を図8に示す。図8の(a)及び(b)は、第1の対象物18a及び第2の対象物18bがこの順に搬送方向として矢印方向に搬送される。図8では、実線が、第1の対象物18aの加工開始位置が示し、破線が、第1の対象物18aの加工終了位置を示し、二点鎖線が、レンズ中心を示す(以下、他の図も同様である)。 An example of the processing state in the laser processing method according to the second embodiment is shown in FIG. 8. In (a) and (b) of FIG. 8, a first object 18a and a second object 18b are transported in this order in the direction of the arrows as the transport direction. In FIG. 8, the solid line indicates the processing start position of the first object 18a, the dashed line indicates the processing end position of the first object 18a, and the two-dot chain line indicates the lens center (this also applies to the other figures below).

図8(a)は、最小値L1minが第1の対象物18a及び第2の対象物18bの距離の最小値を示し、最小値L1min≦距離L0となる条件を示す。 Figure 8 (a) shows the minimum value L1min indicating the minimum value of the distance between the first object 18a and the second object 18b, and the condition where minimum value L1min≦distance L0.

図8(b)は、第1の対象物18a及び第2の対象物18bに続き、第3の対象物18cが搬送方向に搬送される状態を示す。最小値L1minは、第1の対象物18a及び第2の対象物18bの距離の最小値であり、L1は、第2の対象物18bと第3の対象物18cの距離を示す。第1の対象物18aの加工終了時には、第2の対象物18bは、第1の対象物18aの加工開始位置よりも、下流側に位置している(図8の(b)参照)。 Figure 8 (b) shows a state in which the third object 18c is transported in the transport direction following the first object 18a and the second object 18b. The minimum value L1min is the minimum value of the distance between the first object 18a and the second object 18b, and L1 indicates the distance between the second object 18b and the third object 18c. When the processing of the first object 18a is completed, the second object 18b is located downstream of the processing start position of the first object 18a (see Figure 8 (b)).

搬送手段の搬送速度V[m/s]は、一定である。このため、検知手段16にて第1の対象物18aの位置を検知した後、第2の対象物18bを検知する時間をモニタすることによって、第2の対象物18bの加工開始位置を特定できる。即ち、第1の対象物18aの検知とレーザー光20が次に照射加工する対象物である第2の対象物18bの検知に応じて、第2の対象物18bの加工開始位置を特定し、レーザー照射加工を制御できる。 The conveying speed V [m/s] of the conveying means is constant. Therefore, by monitoring the time taken to detect the second object 18b after the position of the first object 18a is detected by the detection means 16, the processing start position of the second object 18b can be identified. In other words, the processing start position of the second object 18b can be identified and the laser irradiation processing can be controlled according to the detection of the first object 18a and the detection of the second object 18b, which is the object to be next irradiated and processed with the laser light 20.

第2の実施形態に係るレーザー加工方法における加工状態の他の一例を図9~図11に示す。図9の(a)及び(b)に示すように、特定された第2の対象物18bの加工開始位置にレーザー光20を走査して、加工終了位置まで第2の対象物18bにレーザー光20を照射してレーザー加工を行う。その結果、距離L1のばらつきを吸収した分だけレンズ有効径L3は大きくなるが、距離L1のばらつきの影響を受けることなく、レンズ有効径L3内においてレーザー加工が可能となる。 Another example of the processing state in the laser processing method according to the second embodiment is shown in Figs. 9 to 11. As shown in Figs. 9(a) and (b), the laser light 20 is scanned at the processing start position of the identified second object 18b, and the laser light 20 is irradiated onto the second object 18b up to the processing end position to perform laser processing. As a result, the lens effective diameter L3 becomes larger by the amount that the variation in the distance L1 is absorbed, but laser processing is possible within the lens effective diameter L3 without being affected by the variation in the distance L1.

図10の(a)及び(b)に示すように、図10の(a)及び(b)では、第1の対象物18a及び第2の対象物18bが搬送方向(図10中の矢印方向)に搬送される。図10(a)は、最大値L1maxが第1の対象物18a及び第2の対象物18bの距離の最大値を示し、最大値L1maxが距離L0以上(L0≦L1max)となる条件を示す。 As shown in (a) and (b) of FIG. 10, in (a) and (b) of FIG. 10, the first object 18a and the second object 18b are transported in the transport direction (the direction of the arrow in FIG. 10). FIG. 10(a) shows the condition where the maximum value L1max indicates the maximum distance between the first object 18a and the second object 18b, and the maximum value L1max is equal to or greater than the distance L0 (L0≦L1max).

図10の(b)は、第1の対象物18a及び第2の対象物18bに続き、第3の対象物18cが搬送方向に搬送される状態を示す。L1maxは、第1の対象物18a及び第2の対象物18bの距離の最大値であり、距離L1は第2の対象物18bと第3の対象物18cの距離を示す。 Figure 10 (b) shows a state in which a third object 18c is transported in the transport direction following the first object 18a and the second object 18b. L1max is the maximum distance between the first object 18a and the second object 18b, and the distance L1 is the distance between the second object 18b and the third object 18c.

第1の対象物18aの加工終了時には、第2の対象物18bは、第1の対象物18aの加工開始位置よりも、上流側に位置している(図10の(b)参照)。 When processing of the first object 18a is completed, the second object 18b is located upstream of the processing start position of the first object 18a (see FIG. 10(b)).

搬送手段の搬送速度V[m/s]は、一定であるため、検知手段16にて第1の対象物18aを検知した後、第2の対象物18bの検知時間を検知することによって、第2の対象物18bの加工開始位置が特定できる。 Since the conveying speed V [m/s] of the conveying means is constant, the processing start position of the second object 18b can be identified by detecting the detection time of the second object 18b after the detection means 16 detects the first object 18a.

図11の(a)及び(b)に示すように、特定された第2の対象物18bの加工開始位置にレーザー光20を走査して、加工終了位置まで第2の対象物18bにレーザー光20を照射してレーザー加工を行う。その結果、距離L1のばらつきを吸収した分だけレンズ有効径L3は大きくなるが、距離L1のばらつきの影響を受けることなく、レンズ有効径L3内においてレーザー加工が可能となる。 As shown in (a) and (b) of FIG. 11, the laser beam 20 is scanned at the specified processing start position of the second object 18b, and the laser beam 20 is irradiated onto the second object 18b up to the processing end position to perform laser processing. As a result, the lens effective diameter L3 becomes larger by the amount that the variation in the distance L1 is absorbed, but laser processing is possible within the lens effective diameter L3 without being affected by the variation in the distance L1.

図12は、第2の実施形態に係るレーザー加工方法における、レンズ有効径L3と最小値L1minの関係の一例を示す概略図である。図12の(a)及び(b)は、レンズ有効径L3と最小値L1minとの関係を示す。なお、最小値L1minは、図12の(a)に示すように、隣接する第1の対象物18aと第2の対象物18bの最短距離である対象物の径Dとなる。このとき、第1の対象物18aに隣接している第2の対象物18bをレーザー加工するために必要な距離L0は、図12の(b)に示すように、以下の数式(4)のとおりである。なお、数式(4)中のδは、以下の数式(5)より求められる。
L0=δ+L3/2+W/2 ・・・数式(4)
δ=D-L0/2 ・・・数式(5)
12 is a schematic diagram showing an example of the relationship between the lens effective diameter L3 and the minimum value L1min in the laser processing method according to the second embodiment. (a) and (b) of FIG. 12 show the relationship between the lens effective diameter L3 and the minimum value L1min. The minimum value L1min is the diameter D of the object, which is the shortest distance between the adjacent first object 18a and second object 18b, as shown in (a) of FIG. 12. At this time, the distance L0 required to laser process the second object 18b adjacent to the first object 18a is as shown in (b) of FIG. 12, as shown in (4) of FIG. 12. δ in the formula (4) can be calculated from the following formula (5).
L0=δ+L3/2+W/2 ... Formula (4)
δ=D−L0/2 ... Formula (5)

図12の(b)中の二点鎖線は、レンズ中心を表す。図12の(b)において、第1の対象物18aは、加工終了位置に存在する。最小値L1minは、第1の対象物18aと第2の対象物18bとが接触していることを意味する。この状態での第2の対象物18bの中心とレンズ中心との間の距離をδとする。 The two-dot chain line in FIG. 12(b) represents the center of the lens. In FIG. 12(b), the first object 18a is at the processing end position. The minimum value L1min means that the first object 18a and the second object 18b are in contact. The distance between the center of the second object 18b and the center of the lens in this state is δ.

数式(4)及び(5)から、以下の数式(4)'が導かれる。
L0=D-L0/2+L3/2+W/2 ・・・数式(4)'
From the formulas (4) and (5), the following formula (4)' is derived.
L0=D-L0/2+L3/2+W/2 ... formula (4)'

レンズ有効径L3は、下記の数式(6)に示す通り表せる。
L3=3・L0-2・D-W ・・・数式(6)
The lens effective diameter L3 can be expressed as shown in the following formula (6).
L3 = 3 L0 - 2 D - W ... Formula (6)

図13は、第2の実施形態に係るレーザー加工方法における、レンズ有効径L3と最大値L1maxの関係の一例を示す概略図である。図13の(a)及び(b)に、レンズ有効径L3と、第1の対象物18aと第2の対象物18bとの距離L1の最大値L1maxとの関係を示す。なお、最大値L1maxは、第3の対象物18cと第2の対象物18bとが隣接する状態における第2の対象物18bと第1の対象物18aとの最大距離である。 Figure 13 is a schematic diagram showing an example of the relationship between the lens effective diameter L3 and the maximum value L1max in the laser processing method according to the second embodiment. (a) and (b) of Figure 13 show the relationship between the lens effective diameter L3 and the maximum value L1max of the distance L1 between the first object 18a and the second object 18b. Note that the maximum value L1max is the maximum distance between the second object 18b and the first object 18a when the third object 18c and the second object 18b are adjacent to each other.

図13の(b)に示すように、最大値L1maxは、第2の対象物18bが第3の対象物18cに接する状態が最大となり、下記の数式(7)に示す通り表せる。最大値L1maxでは、第2の対象物18bと第3の対象物18cは接触しており、第1の対象物18aと第3の対象物18cとの距離は、2・距離L1となり、下記の数式(8)に示す通り表せる。
L1max=W/2+L3/2+L0/2 ・・・数式(7)
2・L1=D+L1max ・・・数式(8)
13B, the maximum value L1max is reached when the second object 18b is in contact with the third object 18c, and can be expressed as shown in the following formula (7). At the maximum value L1max, the second object 18b and the third object 18c are in contact with each other, and the distance between the first object 18a and the third object 18c is 2·distance L1, and can be expressed as shown in the following formula (8).
L1max=W/2+L3/2+L0/2 ... Formula (7)
2 L1 = D + L1max ... Formula (8)

図13の(b)に示す状態の場合には、第2の対象物18bの書き出しが可能となるレンズ有効径L3が必要となる。上記の数式(8)より、最大値L1maxを消去すると、下記数式(9)が導出される。
L3=4・L1-L0-2・D-W ・・・数式(9)
13B, a lens effective diameter L3 is required that enables writing of the second object 18b. By eliminating the maximum value L1max from the above formula (8), the following formula (9) is derived.
L3 = 4 L1 - L0 - 2 D - W ... Formula (9)

最大加工幅Wmax=対象物の径Dとなるため、レンズ有効径L3は、以下の数式(10)の通り表せる。
L3=4・L1-L0-3・D ・・・数式(10)
Since the maximum processing width Wmax is equal to the diameter D of the object, the effective lens diameter L3 can be expressed by the following formula (10).
L3 = 4 L1 - L0 - 3 D ... Formula (10)

図13の(a)及び(b)では、距離L1は距離L0よりも大きい(距離L1>距離L0)ことから、必要となるレンズ有効径L3は、上記数式(10)をみたす必要がある。 In (a) and (b) of Figure 13, since distance L1 is greater than distance L0 (distance L1 > distance L0), the required lens effective diameter L3 must satisfy the above formula (10).

例えば、f920レンズにおけるレンズ有効径L3は470mm、距離L1は160m、対象物の径Dは20mmであることから、距離L0は70mmである。f920レンズは、加工用レンズとしては、ビーム径が大きいレンズである。そこで、より高精細なレーザー加工が必要な場合は、f100レンズ等の焦点距離の短いレンズを用いることが好ましい。しかし、焦点距離が短いレンズは、レンズ有効径L3が狭くなるので、上記数式(10)をみたす範囲で、距離L1及び距離L0を変えることにより、所望のレーザー加工を行うことができる。 For example, the effective lens diameter L3 of an f920 lens is 470 mm, the distance L1 is 160 mm, and the diameter D of the target object is 20 mm, so the distance L0 is 70 mm. As a processing lens, the f920 lens has a large beam diameter. Therefore, when higher-precision laser processing is required, it is preferable to use a lens with a short focal length, such as an f100 lens. However, a lens with a short focal length has a narrow effective lens diameter L3, so the desired laser processing can be performed by changing the distance L1 and the distance L0 within the range that satisfies the above formula (10).

図14は、第2の実施形態に係るレーザー加工方法における、複数のレーザー装置を搬送方向に配置した場合の対象物の配置の一例を示す図である。図14の(a)は、複数台のレーザー装置11を搬送方向に配置し、レーザー加工する場合、1台目のレーザー装置11によってレーザー加工される第1の対象物18a1(1-1st)と、2台目のレーザー装置11によってレーザー加工される第2の対象物18b1(2-1st)とのそれぞれの加工開始位置を表す。 Figure 14 is a diagram showing an example of the arrangement of objects when multiple laser devices are arranged in the transport direction in the laser processing method according to the second embodiment. (a) of Figure 14 shows the respective processing start positions of a first object 18a1 (1-1st) to be laser processed by a first laser device 11 and a second object 18b1 (2-1st) to be laser processed by a second laser device 11 when multiple laser devices 11 are arranged in the transport direction and laser processing is performed.

図14の(b)は、図14の(a)の第1の対象物18a1(1-1st)及び第2の対象物18b1(2-1st)が距離L0分だけ移動した状態を表す。図14の(b)は、複数台のレーザー装置11のそれぞれのレーザー光によって、2番目にレーザー加工される1台目の第1の対象物18a2(1-2nd)及び2台目の第2の対象物18b2(2-2nd)のそれぞれの加工開始位置を表す。 Figure 14(b) shows the state in which the first object 18a1 (1-1st) and the second object 18b1 (2-1st) in Figure 14(a) have moved a distance L0. Figure 14(b) shows the processing start positions of the first object 18a2 (1-2nd) and the second object 18b2 (2-2nd) that are to be laser processed second by the laser light from each of the multiple laser devices 11.

図14に示すように、複数のレーザー装置11を搬送方向に配置する場合、1台目のレーザー装置11によってレーザー加工される第1の対象物18a1(1-1st)と、2台目のレーザー装置11によってレーザー加工される第2の対象物18b1(2-1st)とは、それぞれ加工開始位置のレーザー光20の位置に対して、待機距離L2だけ離れた位置に搬送されている必要がある。 As shown in FIG. 14, when multiple laser devices 11 are arranged in the transport direction, the first object 18a1 (1-1st) to be laser processed by the first laser device 11 and the second object 18b1 (2-1st) to be laser processed by the second laser device 11 must each be transported to a position that is a standby distance L2 away from the position of the laser light 20 at the processing start position.

また、1台目のレーザー装置11によってレーザー加工される第1の対象物18a2(1-2nd)と、2台目のレーザー装置11によってレーザー加工される第2の対象物18b2(2-2nd)とも、それぞれ加工開始位置のレーザー光20の位置に対して、待機距離L2だけ離れた位置に搬送されている必要がある。 In addition, the first object 18a2 (1-2nd) to be laser processed by the first laser device 11 and the second object 18b2 (2-2nd) to be laser processed by the second laser device 11 must each be transported to a position that is a standby distance L2 away from the position of the laser light 20 at the processing start position.

このとき、複数台のレーザー装置11をN台(但し、Nは、2以上の整数)とし、同じレーザー装置11でレーザー加工される距離L0とした時、図14の(a)に示すように、1台目のレーザー装置11によってレーザー加工される第1の対象物18a1(1-1st)と、2台目のレーザー装置11によってレーザー加工される第2の対象物18b1(2-1st)とは、L1/Nだけ離れた位置に配置されている。また、図14の(b)に示すように、1台目のレーザー装置11によってレーザー加工される第1の対象物18a2(1-2nd)と、2台目のレーザー装置11によってレーザー加工される第2の対象物18b2(2-2nd)とも、L1/Nだけ離れた位置に配置されている。 In this case, assuming that there are N laser devices 11 (where N is an integer equal to or greater than 2) and the distance laser processed by the same laser device 11 is L0, as shown in FIG. 14(a), the first object 18a1 (1-1st) to be laser processed by the first laser device 11 and the second object 18b1 (2-1st) to be laser processed by the second laser device 11 are positioned at a distance L1/N apart. Also, as shown in FIG. 14(b), the first object 18a2 (1-2nd) to be laser processed by the first laser device 11 and the second object 18b2 (2-2nd) to be laser processed by the second laser device 11 are also positioned at a distance L1/N apart.

よって、本実施形態に係るレーザー加工方法は、複数台のレーザー装置11をN台(但し、Nは、2以上の整数)とし、同じレーザー装置11でレーザー加工される距離L0とした時、距離L0/Nをみたし、上記数式(6)又は数式(7)をみたす、これにより、1台目のレーザー装置11によってレーザー加工される第1の対象物18aと、2台目のレーザー装置11によってレーザー加工される第2の対象物18bとは、それぞれ加工開始位置のレーザー光20の位置に対して、待機距離L2だけ離れた位置に搬送できる。このため、本実施形態に係るレーザー加工方法は、複数台のレーザー装置11を用いて、複数の対象物18をレーザー加工できる。このとき、各レーザー装置11のレーザー光軸間隔を距離L1とすることによって、必要なレンズ有効径L3を最小とすることができる。 Therefore, the laser processing method according to this embodiment satisfies the distance L0/N when the number of laser devices 11 is N (where N is an integer of 2 or more) and the distance laser processed by the same laser device 11 is L0, and satisfies the above formula (6) or formula (7). As a result, the first object 18a to be laser processed by the first laser device 11 and the second object 18b to be laser processed by the second laser device 11 can be transported to a position that is a standby distance L2 away from the position of the laser light 20 at the processing start position. Therefore, the laser processing method according to this embodiment can laser process multiple objects 18 using multiple laser devices 11. At this time, the required lens effective diameter L3 can be minimized by setting the laser optical axis distance of each laser device 11 to the distance L1.

<第3の実施形態>
第3の実施形態に係るレーザー加工方法は、少なくとも第1の対象物及び第2の対象物の順に搬送し、複数のレーザー光で複数の対象物を加工するレーザー加工方法であって、第1の対象物の加工開始位置から加工終了位置まで複数のレーザー光で加工する場合、加工開始位置から加工終了位置までの距離L0[mm]と、第1の対象物と第2の対象物との距離L1[mm]とが、次式(III)をみたす。
L0≦N・L1 ・・・(III)
(但し、Nは、レーザー光の数を表し、2以上の整数である。)
Third Embodiment
The laser processing method of the third embodiment is a laser processing method in which at least a first object and a second object are transported in that order and the multiple objects are processed with multiple laser beams, and when the first object is processed with multiple laser beams from the processing start position to the processing end position, the distance L0 [mm] from the processing start position to the processing end position and the distance L1 [mm] between the first object and the second object satisfy the following formula (III).
L0≦N·L1 (III)
(Here, N represents the number of laser beams and is an integer of 2 or more.)

本実施形態に係るレーザー加工方法によると、複数のレーザー光20を用いて複数の第1の対象物18a及び第2の対象物18bを含む複数の対象物18をレーザ加工する場合でも、複数の第1の対象物18aの加工終了時点から複数の第2の対象物18bの加工開始時間を十分に確保することができ、走査手段の走査時間、複数の対象物18の位置情報、及び複数の対象物18の姿勢情報を適正に補正できるので、加工不良品の発生を抑制できる。 According to the laser processing method of this embodiment, even when multiple objects 18 including multiple first objects 18a and second objects 18b are laser processed using multiple laser beams 20, the time from the end of processing the multiple first objects 18a to the start of processing the multiple second objects 18b can be sufficiently secured, and the scanning time of the scanning means, the position information of the multiple objects 18, and the attitude information of the multiple objects 18 can be appropriately corrected, thereby suppressing the occurrence of defectively processed products.

以下、第3の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、第3の実施形態において、既に説明した第1の実施形態及び第2の実施形態と同一の構成については、同じ参照符号を付してその説明を省略する。 The third embodiment will be described in detail below with reference to the drawings. Note that in the third embodiment, the same configurations as those in the first and second embodiments already described will be given the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

図15は、複数のレーザー装置11を用いた第3の実施形態のレーザー加工方法における、対象物の配置の一例を示す概略図である。図15では、複数のレーザー装置11が搬送方向に配置され、1台目のレーザー装置11によってレーザー加工される第1の対象物18a1(1-1st)と、2台目のレーザー装置11によってレーザー加工される第1の対象物18a2(1-2nd)とが、この順に搬送されている。 Figure 15 is a schematic diagram showing an example of the arrangement of objects in the laser processing method of the third embodiment using multiple laser devices 11. In Figure 15, multiple laser devices 11 are arranged in the conveying direction, and a first object 18a1 (1-1st) to be laser processed by a first laser device 11 and a first object 18a2 (1-2nd) to be laser processed by a second laser device 11 are conveyed in this order.

1台目のレーザー装置11によってレーザー加工される第1の対象物18a1(1-1st)及び2台目のレーザー装置11によってレーザー加工される第1の対象物18a2(1-2nd)は、それぞれ同時にレーザー加工される。 The first object 18a1 (1-1st) to be laser processed by the first laser device 11 and the first object 18a2 (1-2nd) to be laser processed by the second laser device 11 are each laser processed simultaneously.

1台目の第1の対象物18a1(1-1st)及び2台目の第1の対象物18a2(1-2nd)の加工終了時点では、1台目の第2の対象物18b1(2-1st)及び2台目の第2の対象物18b2(2-2nd)は、それぞれ1台目の第1の対象物18a1(1-1st)及び2台目の第1の対象物18a2(1-2nd)の加工開始位置よりも、上流側に位置する。この位置関係が保たれることにより、対象物18の搬送速度をV[m/s]、待機距離をL2[m]とすると、1台目の第1の対象物18a1(1-1st)及び2台目の第1の対象物18a2(1-2nd)をレーザー加工した後、1台目の第2の対象物18b1(2-1st)及び2台目の第2の対象物18b2(2-2nd)をレーザー加工するまでの時間は、それぞれ、搬送速度V[m/s]に待機距離L2[m]を乗じた値(V・L2[s])となる。 At the time when processing of the first first object 18a1 (1-1st) and the second first object 18a2 (1-2nd) is completed, the first second object 18b1 (2-1st) and the second second object 18b2 (2-2nd) are located upstream of the processing start positions of the first first object 18a1 (1-1st) and the second first object 18a2 (1-2nd), respectively. By maintaining this positional relationship, if the conveying speed of the object 18 is V [m/s] and the standby distance is L2 [m], then the time from when the first object 18a1 (1-1st) and the second object 18a2 (1-2nd) are laser processed until the first object 18b1 (2-1st) and the second object 18b2 (2-2nd) are laser processed is the conveying speed V [m/s] multiplied by the standby distance L2 [m] (V·L2 [s]).

また、ガルバノミラー等のミラー13a(走査ミラー)が加工終了位置から加工開始位置まで戻る(ジャンプする)時間t1と、対象物の位置及び対象物の姿勢を検知した後に、検知した対象物の位置及び対象物の姿勢に合わせた加工データの演算時間t2とすると、それぞれの処理時間の最大がV・L2[s]となる。 Furthermore, if the time it takes for mirror 13a (scanning mirror), such as a galvanometer mirror, to return (jump) from the processing end position to the processing start position is t1, and the time it takes to calculate the processing data according to the detected object position and object orientation after detecting the object position and object orientation is t2, then the maximum of each processing time is V·L2 [s].

搬送手段側の対象物の配置精度によって、第1の対象物18aと第2の対象物18bとの距離L1にばらつきが生じる。距離L0が距離L1よりも大きい(L0>L1)場合には、待機距離L2が0未満(L2<0)となる。レーザー加工装置10は、検知手段16を備えているため、検知手段16を通過時の第1の対象物18aと第2の対象物18bとの間の時間t3と搬送速度V[m/s]から待機時間L2を算出することができる。 The distance L1 between the first object 18a and the second object 18b varies depending on the accuracy of object placement on the conveying means side. When the distance L0 is greater than the distance L1 (L0>L1), the waiting distance L2 is less than 0 (L2<0). Since the laser processing device 10 is equipped with a detection means 16, the waiting time L2 can be calculated from the time t3 between the first object 18a and the second object 18b when passing through the detection means 16 and the conveying speed V [m/s].

待機距離L2が0未満(L2<0)となる場合には、対象物18へのレーザー加工は実施されず、対象物18はそのまま下流側へ搬送されていき、下流の検査装置にて不合格品と判定され、出荷されない。 If the waiting distance L2 is less than 0 (L2<0), laser processing is not performed on the object 18, and the object 18 is transported downstream as is, where it is judged to be a rejected product by the downstream inspection device and is not shipped.

第3の実施形態に係るレーザー加工方法においては、レーザー加工装置10がレーザー装置11を複数台備えている場合であっても、レンズ有効径L3とし、加工幅Wとすると、距離L0の最大距離L0maxは、レンズ有効径L3と加工幅Wとの和(L0max=L3+W)となる。最大の加工幅Wは、レンズ有効径L3となるため、最大距離L0maxは、レンズ有効径L3に2を乗じた値(L0max=2・L3)となる。例えば、f920レンズは、レンズ有効径L3が470mmであるため、最大距離L0maxは、940mm(=470mm×2)となる。一方、距離L0の最小距離L0minは、対象物を追従加工しない条件であるため、最小距離L0minは、0mm(L0min=0mm)である。 In the laser processing method according to the third embodiment, even if the laser processing device 10 is equipped with multiple laser devices 11, if the lens effective diameter is L3 and the processing width is W, the maximum distance L0max of the distance L0 is the sum of the lens effective diameter L3 and the processing width W (L0max = L3 + W). Since the maximum processing width W is the lens effective diameter L3, the maximum distance L0max is the lens effective diameter L3 multiplied by 2 (L0max = 2 · L3). For example, since the lens effective diameter L3 of the f920 lens is 470 mm, the maximum distance L0max is 940 mm (= 470 mm × 2). On the other hand, the minimum distance L0min of the distance L0 is 0 mm (L0min = 0 mm) because it is a condition in which the target object is not tracked and processed.

よって、本実施形態に係るレーザー加工方法は、複数のレーザー光20を用いて複数の対象物18をレーザ加工する場合でも、レーザ加工を終えた複数の対象物18の加工終了時点から、次にレーザ加工を行う複数の対象物18の加工開始時間を十分に確保することができ、走査手段の走査時間、複数の対象物18の位置情報、及び複数の対象物18の姿勢情報を適正に補正できるので、加工不良品の発生を抑制できる。 Therefore, even when multiple objects 18 are laser-processed using multiple laser beams 20, the laser processing method according to this embodiment can ensure sufficient time between the end of the laser processing of the multiple objects 18 and the start of the processing of the next multiple objects 18 to be laser-processed, and can appropriately correct the scanning time of the scanning means, the position information of the multiple objects 18, and the attitude information of the multiple objects 18, thereby suppressing the occurrence of defectively processed products.

以上の通り、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更等を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the above embodiments are presented as examples, and the present invention is not limited to the above embodiments. The above embodiments can be embodied in various other forms, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. These embodiments and their variations are included within the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention and its equivalents set forth in the claims.

本発明の実施形態の態様としては、例えば、以下のとおりである。
<1> 少なくとも第1の対象物及び第2の対象物の順に搬送し、レーザー光で前記第1の対象物及び前記第2の対象物を含む複数の対象物を加工するレーザー加工方法であって、
前記第1の対象物をレーザー加工する場合、検知手段により前記第1の対象物が所定位置に搬送されたことを検知する第1の検知工程と、
前記第2の対象物をレーザー加工する場合、前記検知手段により前記第2の対象物が前記所定位置に搬送されたことを検知する第2の検知工程と、
前記第1の検知工程で前記第1の対象物を検知した時間から前記第2の検知工程で前記第2の対象物を検知するまでの時間と、前記第1の対象物及び前記第2の対象物の搬送速度とから前記第2の対象物の加工開始位置を決定する決定工程と、
集光手段の有効径内において、前記決定工程で決定した前記第2の対象物の前記加工開始位置に前記レーザー光を走査して加工終了位置まで前記レーザー光を照射する照射工程と、
を含むレーザー加工方法。
<2> 距離L1は、複数の対象物の距離の平均値L1aveであり、
前記平均値L1aveは、前記距離L1の最小値L1minと、前記距離L1の最大値L1maxとを少なくとも含む平均値である、<1>に記載のレーザー加工方法。
<3> 前記最小値L1minと、前記加工開始位置から前記加工終了位置までの距離L0とが、次式(I)をみたす、<2>に記載のレーザー加工方法。
L0≦L1min ・・・(I)
<4> 前記加工開始位置から前記加工終了位置までの距離L0と、前記最小値L1minと、前記最大値L1maxとが、次式(II)をみたす、<2>又は<3>に記載のレーザー加工方法。
L1min≦L0≦L1max ・・・(II)
<5> 前記第1の対象物の加工開始位置から加工終了位置まで複数の前記レーザー光で加工する場合、
前記加工開始位置から前記加工終了位置までの距離L0と、前記第1の対象物と前記第2の対象物との距離L1とが、次式(III)をみたす、<1>~<4>の何れか一つに記載のレーザー加工方法。
L0≦N・L1 ・・・(III)
(但し、式中、Nは、レーザー光の数を表し、2以上の整数である。)
<6> 前記対象物が、容器である、<1>~<5>の何れか一つに記載のレーザー加工方法。
<7> 少なくとも第1の対象物及び第2の対象物の順に搬送し、レーザー光で前記第1の対象物及び前記第2の対象物を含む複数の対象物を加工するレーザー加工装置であって、
少なくとも前記第1の対象物及び前記第2の対象物の順に搬送する搬送手段と、
前記レーザー光で前記対象物を加工する加工手段と、
前記対象物を検知する検知手段と、
前記第2の対象物の加工開始位置を決定する決定手段と、
を有し、
前記検知手段は、前記第1の対象物をレーザー加工する場合、前記第1の対象物が所定位置に搬送されたことを検知し、前記第2の対象物の加工開始位置から加工終了位置まで前記レーザー光で加工する場合、前記第2の対象物が前記所定位置に搬送されたことを検知し、
前記決定手段は、前記検知手段により前記第1の対象物を検知した時間から前記第2の対象物を検知するまでの時間と、前記第1の対象物及び前記第2の対象物の搬送速度とから前記第2の対象物の前記加工開始位置を決定し、
前記加工手段は、集光手段の有効径内において、前記決定手段により決定した前記第2の対象物の前記加工開始位置に前記レーザー光を走査して前記加工終了位置まで前記レーザー光を照射するレーザー加工装置。
Examples of aspects of the embodiment of the present invention are as follows.
<1> A laser processing method in which at least a first object and a second object are transported in this order, and a plurality of objects including the first object and the second object are processed with a laser beam,
a first detection step of detecting, by a detection means, that the first object has been transported to a predetermined position when the first object is to be laser processed;
a second detection step of detecting, by the detection means, that the second object has been transported to the predetermined position when the second object is to be laser processed;
a determination step of determining a processing start position of the second object based on a time from a time when the first object is detected in the first detection step to a time when the second object is detected in the second detection step and a transport speed of the first object and the second object;
an irradiation step of scanning the laser light at the processing start position of the second object determined in the determination step within an effective diameter of a focusing means, and irradiating the laser light to a processing end position;
A laser processing method comprising:
<2> The distance L1 is an average value L1ave of the distances of multiple objects,
The laser processing method according to <1>, wherein the average value L1ave is an average value including at least a minimum value L1min of the distance L1 and a maximum value L1max of the distance L1.
<3> The laser processing method according to <2>, wherein the minimum value L1min and the distance L0 from the processing start position to the processing end position satisfy the following formula (I):
L0≦L1min (I)
<4> The laser processing method according to <2> or <3>, wherein the distance L0 from the processing start position to the processing end position, the minimum value L1min, and the maximum value L1max satisfy the following formula (II):
L1min≦L0≦L1max (II)
<5> In the case where the first object is processed from a processing start position to a processing end position by using a plurality of the laser beams,
The laser processing method according to any one of <1> to <4>, wherein a distance L0 from the processing start position to the processing end position and a distance L1 between the first object and the second object satisfy the following formula (III):
L0≦N·L1 (III)
(In the formula, N represents the number of laser beams and is an integer of 2 or more.)
<6> The laser processing method according to any one of <1> to <5>, wherein the object is a container.
<7> A laser processing apparatus that conveys at least a first object and a second object in this order and processes a plurality of objects including the first object and the second object with a laser beam,
A conveying means for conveying at least the first object and the second object in that order;
a processing means for processing the object with the laser light;
A detection means for detecting the object;
A determination means for determining a processing start position of the second object;
having
the detection means detects that the first object has been transported to a predetermined position when the first object is to be laser processed, and detects that the second object has been transported to the predetermined position when the second object is to be processed with the laser light from a processing start position to a processing end position,
the determining means determines the processing start position of the second object based on a time from when the first object is detected by the detecting means to when the second object is detected and a transport speed of the first object and the second object;
The processing means is a laser processing device that scans the laser light at the processing start position of the second object determined by the determination means within the effective diameter of the focusing means, and irradiates the laser light up to the processing end position.

前記<1>から<6>のいずれかに記載のレーザー加工方法、及び前記<7>に記載のレーザー加工装置によると、従来における諸問題を解決し、本発明の目的を達成することができる。 The laser processing method described in any one of <1> to <6> and the laser processing device described in <7> can solve the problems of the past and achieve the object of the present invention.

10 レーザー加工装置
11 レーザー装置
12 ビームエキスパンダ
13 走査手段
13a ミラー
13b ミラー
14 照射制御手段
15 集光手段
16 検知手段
16a 投光部
16b 受光部
18 対象物
18a、18a1、18a2、18a1(1-1st)、18a2(1-2nd) 第1の対象物
18b、18b1、18b2、18b1(2-1st)、18b2(2-2nd) 第2の対象物
18c 第3の対象物
20 レーザー光
REFERENCE SIGNS LIST 10 laser processing device 11 laser device 12 beam expander 13 scanning means 13a mirror 13b mirror 14 irradiation control means 15 focusing means 16 detection means 16a light projecting section 16b light receiving section 18 object 18a, 18a1, 18a2, 18a1 (1-1st), 18a2 (1-2nd) first object 18b, 18b1, 18b2, 18b1 (2-1st), 18b2 (2-2nd) second object 18c third object 20 laser light

特開2021-037685号公報JP 2021-037685 A

Claims (7)

少なくとも第1の対象物及び第2の対象物の順に搬送し、レーザー光で前記第1の対象物及び前記第2の対象物を含む複数の対象物を加工するレーザー加工方法であって、
前記第1の対象物をレーザー加工する場合、検知手段により前記第1の対象物が所定位置に搬送されたことを検知する第1の検知工程と、
前記第2の対象物をレーザー加工する場合、前記検知手段により前記第2の対象物が前記所定位置に搬送されたことを検知する第2の検知工程と、
前記第1の検知工程で前記第1の対象物を検知した時間から前記第2の検知工程で前記第2の対象物を検知するまでの時間と、前記第1の対象物及び前記第2の対象物の搬送速度とから前記第2の対象物の加工開始位置を決定する決定工程と、
集光手段の有効径内において、前記決定工程で決定した前記第2の対象物の前記加工開始位置に前記レーザー光を走査して加工終了位置まで前記レーザー光を照射する照射工程と、
を含むレーザー加工方法。
A laser processing method for processing a plurality of objects including at least a first object and a second object by conveying the first object and the second object in this order and processing the plurality of objects including the first object and the second object with a laser beam, comprising:
a first detection step of detecting, by a detection means, that the first object has been transported to a predetermined position when the first object is to be laser processed;
a second detection step of detecting, by the detection means, that the second object has been transported to the predetermined position when the second object is to be laser processed;
a determination step of determining a processing start position of the second object based on a time from a time when the first object is detected in the first detection step to a time when the second object is detected in the second detection step and a transport speed of the first object and the second object;
an irradiation step of scanning the laser light at the processing start position of the second object determined in the determination step within an effective diameter of a focusing means, and irradiating the laser light to a processing end position;
A laser processing method comprising:
距離L1は、複数の対象物の距離の平均値L1aveであり、
前記平均値L1aveは、前記距離L1の最小値L1minと、前記距離L1の最大値L1maxとを少なくとも含む平均値である、請求項1に記載のレーザー加工方法。
The distance L1 is the average value L1ave of the distances of multiple objects,
2. The laser processing method according to claim 1, wherein the average value L1ave is an average value including at least a minimum value L1min of the distance L1 and a maximum value L1max of the distance L1.
前記最小値L1minと、前記加工開始位置から前記加工終了位置までの距離L0とが、次式(I)をみたす、請求項2に記載のレーザー加工方法。
L0≦L1min ・・・(I)
3. The laser processing method according to claim 2, wherein the minimum value L1min and a distance L0 from the processing start position to the processing end position satisfy the following formula (I):
L0≦L1min (I)
前記加工開始位置から前記加工終了位置までの距離L0と、前記最小値L1minと、前記最大値L1maxとが、次式(II)をみたす、請求項2に記載のレーザー加工方法。
L1min≦L0≦L1max ・・・(II)
3. The laser processing method according to claim 2, wherein the distance L0 from the processing start position to the processing end position, the minimum value L1min, and the maximum value L1max satisfy the following formula (II):
L1min≦L0≦L1max (II)
前記第1の対象物の加工開始位置から加工終了位置まで複数の前記レーザー光で加工する場合、
前記加工開始位置から前記加工終了位置までの距離L0と、前記第1の対象物と前記第2の対象物との距離L1とが、次式(III)をみたす、請求項1に記載のレーザー加工方法。
L0≦N・L1 ・・・(III)
(但し、式中、Nは、レーザー光の数を表し、2以上の整数である。)
When processing the first object from a processing start position to a processing end position with a plurality of the laser beams,
2. The laser processing method according to claim 1, wherein a distance L0 from the processing start position to the processing end position and a distance L1 between the first object and the second object satisfy the following formula (III):
L0≦N·L1 (III)
(In the formula, N represents the number of laser beams and is an integer of 2 or more.)
前記対象物が、容器である、請求項1に記載のレーザー加工方法。 The laser processing method according to claim 1, wherein the object is a container. 少なくとも第1の対象物及び第2の対象物の順に搬送し、レーザー光で前記第1の対象物及び前記第2の対象物を含む複数の対象物を加工するレーザー加工装置であって、
少なくとも前記第1の対象物及び前記第2の対象物の順に搬送する搬送手段と、
前記レーザー光で前記対象物を加工する加工手段と、
前記対象物を検知する検知手段と、
前記第2の対象物の加工開始位置を決定する決定手段と、
を有し、
前記検知手段は、前記第1の対象物をレーザー加工する場合、前記第1の対象物が所定位置に搬送されたことを検知し、前記第2の対象物の加工開始位置から加工終了位置まで前記レーザー光で加工する場合、前記第2の対象物が前記所定位置に搬送されたことを検知し、
前記決定手段は、前記検知手段により前記第1の対象物を検知した時間から前記第2の対象物を検知するまでの時間と、前記第1の対象物及び前記第2の対象物の搬送速度とから前記第2の対象物の前記加工開始位置を決定し、
前記加工手段は、集光手段の有効径内において、前記決定手段により決定した前記第2の対象物の前記加工開始位置に前記レーザー光を走査して前記加工終了位置まで前記レーザー光を照射するレーザー加工装置。
A laser processing apparatus that conveys at least a first object and a second object in this order and processes a plurality of objects including the first object and the second object with a laser beam,
A conveying means for conveying at least the first object and the second object in that order;
a processing means for processing the object with the laser light;
A detection means for detecting the object;
A determination means for determining a processing start position of the second object;
having
the detection means detects that the first object has been transported to a predetermined position when the first object is to be laser processed, and detects that the second object has been transported to the predetermined position when the second object is to be processed with the laser light from a processing start position to a processing end position,
the determining means determines the processing start position of the second object based on a time from when the first object is detected by the detecting means to when the second object is detected and a transport speed of the first object and the second object;
The processing means is a laser processing device that scans the laser light at the processing start position of the second object determined by the determination means within the effective diameter of the focusing means, and irradiates the laser light up to the processing end position.
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