JP4179437B2 - レーザ加工装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ光を照射してワークを加工するレーザ加工装置に関し、特に、板状のワークの端面加工に適したレーザ加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガラス板の端面処理には、従来よりグラインダーが用いられてきた。即ち、所定の形状に切断されたガラス板の端面部分は、稜に鋭い角部が表れることが多い。安全のためにこの鋭い角部をグラインダーによって研磨して丸みを付けるのである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、クラインダーによってこのような処理を施すと、応力集中によってガラス材料中にマイクロクラックが生じ、ガラス板の端面部分を脆弱にしてしまうことがある。
【０００４】
また、丸み付け処理に限らず、一般に板状のワークの端面の加工は、ワークを載置台などに固定した状態でなされることが多い。従って、生産ライン中に端面加工が含まれた場合に、各行程の連続性を妨げることもある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本願発明のレーザ加工装置は、矩形板状のワークを搬送する搬送装置と、レーザ光を受け、対物レンズで該レーザ光を収束させて該ワーク上にレーザ光照射スポットを生ぜしめるレンズユニットと、該レンズユニットを、該ワークの搬送方向に対して斜め方向に移動させることができるレンズユニット移動装置と、該レンズユニット移動装置によって移動する該レンズユニットの受光箇所の移動軌跡に沿って、該レンズユニットの受光箇所に対してレーザ光を照射するレーザ光照射装置とを備え、該ワークの長さ方向および厚み方向に直交する方向を該ワークの幅方向とし、該搬送方向は該ワークの長さ方向に一致し、該ワークが搬送される方向を前方とし、その反対方向を後方とし、該搬送方向および該ワークの厚み方向に直交する方向を側方としたとき、該レンズユニット移動装置によって該レンズユニットを移動させつつ該搬送装置によって該ワークを搬送することによって、レーザ光照射スポットが、該ワークの前端面上または後端面上を、該ワークの幅方向に沿って移動するように構成されている（請求項１）。かかる構成によると、ワークの前端面または後端面にレーザ光を照射しやすく、従って、ワークの端面加工をレーザ加工により行うことが容易になる。
【０００６】
上記レーザ加工装置において、該レンズユニットを停止させた状態で該搬送装置によって該ワークを搬送することによって、レーザ光照射スポットが、該ワークの側端面上を、該ワークの長さ方向に沿って移動するように構成すると（請求項２）、ワークの側端面にもレーザ光を照射しやすく、従って、ワークの端面加工をレーザ加工により行うことがいっそう容易になる。
【０００７】
また、上記課題を解決するために、本願発明のもう一つのレーザ加工装置は、 矩形板状のワークを搬送する搬送装置と、レーザ光を受け、対物レンズで該レーザ光を収束させて該ワーク上にレーザ光照射スポットを生ぜしめる一対のレンズユニットと、各々の該レンズユニットを、該ワークの搬送方向に対して斜め方向に移動させることができるレンズユニット移動装置と、該レンズユニット移動装置によって移動する各々の該レンズユニットの受光箇所の移動軌跡に沿って、各々の該レンズユニットの受光箇所に対してレーザ光を照射するレーザ光照射装置とを備え、該ワークの長さ方向および厚み方向に直交する方向を該ワークの幅方向とし、該搬送方向は該ワークの長さ方向に一致し、該ワークが搬送される方向を前方とし、その反対方向を後方とし、該搬送方向および該ワークの厚み方向に直交する方向を側方としたとき、該レンズユニット移動装置によって一方のレンズユニットを移動させつつ該搬送装置によって該ワークを搬送することによって、レーザ光照射スポットが、該ワークの前端面上を、該ワークの幅方向に沿って移動し、該レンズユニット移動装置によって他方のレンズユニットを移動させつつ該搬送装置によって該ワークを搬送することによって、レーザ光照射スポットが、該ワークの後端面上を、該ワークの幅方向に沿って移動するようにように構成されている（請求項３）。かかる構成によると、ワークの前端面および後端面にレーザ光を照射しやすく、従って、ワークの端面加工をレーザ加工により行うことが容易になる。
【０００８】
上記レーザ加工装置において、一方のレンズユニットを停止させた状態で該搬送装置によって該ワークを搬送することによって、レーザ光照射スポットが、該ワークの一方の側端面上を、該ワークの長さ方向に沿って移動し、他方のレンズユニットを停止させた状態で該搬送装置によって該ワークを搬送することによって、レーザ光照射スポットが、該ワークの他方の側端面上を、該ワークの長さ方向に沿って移動するように構成すると（請求項４）、ワークの両側端面にもレーザ光を照射しやすく、従って、ワークの端面加工をレーザ加工により行うことがいっそう容易になる。
【０００９】
また、上記レーザ加工装置において、該搬送方向に対する該レンズユニットの角度を変更させることによって、レーザ光の照射方向が変更可能に構成されていてもよい（請求項５）。
【００１０】
また、上記課題を解決するために、本願発明のさらにもう一つのレーザ加工装置は、矩形板状のワークを搬送する搬送装置と、レーザ光を受け、対物レンズで該レーザ光を収束させて該ワーク上にレーザ光照射スポットを生ぜしめるレンズユニットと、該レンズユニットを、該ワークの搬送方向に対して略直角方向に移動させることができるレンズユニット移動装置と、レンズユニット移動装置によって移動する該レンズユニットの受光箇所の移動軌跡に沿って、該レンズユニットの受光箇所に対してレーザ光を照射するレーザ光照射装置とを備え、該ワークの長さ方向および厚み方向に直交する方向を該ワークの幅方向とし、該搬送方向は該ワークの長さ方向に一致し、該ワークが搬送される方向を前方とし、その反対方向を後方とし、該搬送方向および該ワークの厚み方向に直交する方向を側方としたとき、該ワークを停止させた状態で該レンズユニット移動装置によって該レンズユニットを移動させることによって、レーザ光照射スポットが、該ワークの前端面上または後端面上を、該ワークの幅方向に沿って移動し、該レンズユニットを停止させた状態で該搬送装置によって該ワークを搬送することによって、レーザ光照射スポットが、該ワークの側端面上を、該ワークの長さ方向に沿って移動するように構成されている（請求項６）。かかる構成によると、ワークの前端面または後端面、および、側端面にレーザ光を照射しやすく、従って、ワークの端面加工をレーザ加工により行うことが容易になる。
【００１１】
また、上記課題を解決するために、本願発明のさらにもう一つのレーザ加工装置は、矩形板状のワークを搬送する搬送装置と、レーザ光を受け、対物レンズで該レーザ光を収束させて該ワーク上にレーザ光照射スポットを生ぜしめる一対のレンズユニットと、各々の該レンズユニットを、該ワークの搬送方向に対して略直角方向に移動させることができるレンズユニット移動装置と、該レンズユニット移動装置によって移動する各々の該レンズユニットの受光箇所の移動軌跡に沿って、各々の該レンズユニットの受光箇所に対してレーザ光を照射するレーザ光照射装置とを備え、該ワークの長さ方向および厚み方向に直交する方向を該ワークの幅方向とし、該搬送方向は該ワークの長さ方向に一致し、該ワークが搬送される方向を前方とし、その反対方向を後方とし、該搬送方向および該ワークの厚み方向に直交する方向を側方としたとき、該ワークを停止させた状態で該レンズユニット移動装置によって一方のレンズユニットを移動させることによって、レーザ光照射スポットが、該ワークの前端面上を、該ワークの幅方向に沿って移動し、該ワークを停止させた状態で該レンズユニット移動装置によって他方のレンズユニットを移動させることによって、レーザ光照射スポットが、該ワークの後端面上を、該ワークの幅方向に沿って移動し、一方のレンズユニットを停止させた状態で該搬送装置によって該ワークを搬送することによって、レーザ光照射スポットが、該ワークの一方の側端面上を、該ワークの長さ方向に沿って移動し、他方のレンズユニットを停止させた状態で該搬送装置によって該ワークを搬送することによって、レーザ光照射スポットが、該ワークの他方の側端面上を、該ワークの長さ方向に沿って移動するように構成されている（請求項７）。かかる構成によると、ワークの前端面と後端面、および、両側端面にレーザ光を照射しやすく、従って、ワークの端面加工をレーザ加工により行うことがいっそう容易になる。
【００１２】
また、上記課題を解決するために、本願発明のさらにもう一つのレーザ加工装置は、板状のワークを板面に直交する中心軸周りに回転させる回転装置と、該回転装置によって回転する該ワークにおける、表面の周縁と裏面の周縁との間に形成される周面に向けてレーザ光を照射するレーザ光照射装置と、該回転装置によって回転する該ワークの周面の位置を検知しうる位置検知手段と、該レーザ光照射装置が照射するレーザ光の焦点の回転軸に対する位置を変更しうる焦点位置変更手段とを備え、該位置検知手段によって検知された該ワークの周面の位置に基づいて該焦点位置変更手段が制御されることによって、該レーザ光照射装置が照射するレーザ光のレーザ光照射スポットが、該回転装置によって回転する該ワークの周面上を移動するように構成されている（請求項８）。かかる構成によると、複雑な形状のワークの周面にもレーザ光を照射しやすく、従って、ワークの周面加工をレーザ加工により行うことが容易になる。
【００１３】
また、上記レーザ加工装置において、該位置検出手段は該周面上の近接する２点の位置を検出し、この検出結果に基づいて、該ワークの周面に対してレーザ光が照射されたときの該照射部分における該周面と該レーザ光とのなす角に応じた、該レーザ光照射装置のレーザ光照射強度制御がなされるように構成すると（請求項９）、複雑な形状のワークの周面に均一なエネルギー密度でレーザ光を照射しやすく、従って、ワークの周面加工をレーザ加工により行うことがいっそう容易になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
この出願発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。以下、主に、レーザ加工装置によって加工されるワークとしてガラス板を例に挙げるが、本願のレーザ加工装置はガラス以外の材質のワークにも適用できる。また、主に、レーザ加工装置によってなされる加工として、ワークの端面処理、即ち、ワーク端面の丸み付け処理を例に挙げるが、本願のレーザ加工装置はその他の加工、例えば、重ね合わせた複数のガラス板の端面をレーザ光によって融着して複層ガラスを製造するような場合の融着加工などにも適用できる。
【００１５】
まず、図１〜２を参照して、本願発明の一実施形態たるレーザ加工装置A1の概略構成を説明する。図１は、レーザ加工装置A1の全体構成を示す図であり、図２は、レーザ加工装置A1の一部を拡大した図である。
【００１６】
レーザ加工装置A1は、主に、搬送装置10と、一対のレンズユニット20a,20bと、レンズユニット移動装置30と、レーザ光照射装置40とで構成されている。
【００１７】
搬送装置10はローラコンベアであり、複数のローラ14と、サーボモータ11と、サーボモータ11で駆動される送りローラ12と、外枠13とを有している。搬送装置10は、ローラ14上にワークを載置した状態で、送りローラ12によって図１中の矢印Ｓの方向にワークを搬送することができる。
【００１８】
レンズユニット20a,20bは、受光箇所たる開口21a,21bから入射されたレーザ光を、内蔵している対物レンズ（図示せず）で収束させて、開口22a,22bから出射する。
【００１９】
レンズユニット移動装置30は、モータ31a,31b、ガイドレール32a,32b、ボールねじ機構を有している。ボールねじ機構は、雄ねじ、ナット、複数の球からなるが、図には雄ねじ33a,33bのみが表れている。雄ねじ33a,33bと螺号するナットは、レンズユニット20a,20bに組み込まれている。モータ31a,31bが回転駆動されると、これに連結された雄ねじ33a,33bが回転し、レンズユニット20a,20bがガイドレール32a,32bに案内される方向に移動する。なお、ガイドレール32aとガイドレール32bとは、互いに平行な状態で、テーブル50上において固定されている。
【００２０】
レーザ光照射装置40は、レーザ発振器44、照射部42a,42b、レーザ発振器44で発生したレーザ光を照射部42a,42bに導く管路45を有している。管路45の途中には、レーザ光を分岐する分岐部43がある。分岐部43は、例えばハーフミラーによってレーザ光を分岐している。照射部42a,42bは、テーブル50上に固定されており、開口41a,41bからレーザ光を出射する。図中の一点鎖線は、レーザ光の光路を示している。光路が曲折している部分にはミラーが配されているのであるが、図ではミラーを省略している。照射部42a,42bの開口41a,41bから出射されたレーザ光は、レンズユニット20a,20bの受光箇所たる開口21a,21bの移動軌跡に沿って、開口21a,21bに入射される。このように、レーザ光の光路が開口21a,21bの移動軌跡に一致しているため、レンズユニット20a,20bがテーブル50上でどのように移動していても、レーザ光は確実に開口21a,21bに入射する。
【００２１】
図１では、搬送装置10の搬送方向に対して直交する方向にレンズユニット20a,20bが移動されるように、テーブル50が配されているが、テーブル50は角度調整が可能であり、調整次第で、搬送装置10の搬送方向に対して斜め方向にレンズユニット20a,20bが移動されるようにすることもできる。
【００２２】
また、図１において60はチラーユニットであり、70は制御盤であり、90は徐冷炉である。制御盤70は、搬送装置10の駆動源であるサーボモータ11、レンズユニット移動装置30の駆動源であるモータ31a,31b、レーザ発振器44などを制御する。
【００２３】
次に、図３〜７を参照して、板状のワークたる長方形のガラス板80の端面が、レーザ加工装置A1によって加工される過程を説明する。このときの加工はガラス板80の端面処理、すなわち、端面に丸み付け処理を施す加工である。図３〜７は、搬送装置10によって搬送されるガラス板80がテーブル50を通過する様子を平面図によって示しているが、搬送装置10は外枠13のみ示されており、他の部分は省略されている。テーブル50は、搬送装置10の搬送方向に対して４５度をなす方向にレンズユニット20a,20bが移動されるように、角度調整されている。図中の矢印Ｓは、搬送装置10の搬送方向を示す。
【００２４】
図３は、搬送されてきたガラス板80の前端面81がテーブル50にさしかかったときの状態を示している。このとき、レンズユニット20bはガイドレール32b上の最も左側に待機しており、照射部42bからはレーザ光は出射されていない。レンズユニット20aは初期位置にあり、搬送されてきたガラス板80の前端面81が、レンズユニット20aから出射されるべきレーザ光の光路上にさしかかると、照射部42aからのレーザ光の出射が開始される。従って、レンズユニット20aからはレーザ光が出射されて、出射したレーザ光はガラス板80の前端面81の最も左の部分を照射する。レンズユニット20aは、ガラス板80に照射されるレーザ光が前端面81上で加工に適した集光状態の照射スポットを形成するような、前端面81との距離関係にある。レーザ光で照射されることにより、前端面81のレーザ光照射部分は加熱されて軟化し、軟化したガラス材料の持つ表面張力によって丸みを帯びる。つまり、表面張力を利用した端面処理が施されるのである。このとき、ガラス材料内部に大きな応力集中などは生じないので、マイクロクラックも発生しにくく、端面が脆弱になることもない。
【００２５】
ガラス板80は、図３の状態から停止することなく図中の矢印Ｓの方向に搬送されて行く。すると、搬送装置10に同期してモータ31aが駆動され、レンズユニット20aはガイドレール32aに沿って照射部42aに近づく方向に移動する。このとき、レンズユニット20aの前端面81に対する距離が変わらないように、レンズユニット20aが移動制御される。
【００２６】
図４は、図３の状態からガラス板80がある程度搬送されたときの状態を示す図である。レンズユニット20aの前端面81に対する距離は、図３の状態と変わらないので、ガラス板80に照射されるレーザ光は、前端面81上で加工に適した集光状態の照射スポットを形成している。図４の状態から、ガラス板80がさらに搬送されて、ガラス板80の左側端面82がレンズユニット20bから出射されるべきレーザ光の光路にさしかかると、照射部42bからレーザ光が出射される。
【００２７】
図５は、図４の状態からガラス板80がある程度搬送されたときの状態を示す図である。レンズユニット20aの前端面81に対する距離は、図３、図４の状態と変わらない。レンズユニット20bは、ガイドレール32b上の最も左側に位置したままであるが、照射部42bからはレーザ光が出射されているので、レンズユニット20bから出射されたレーザ光がガラス板80の左側端面82に照射されている。レンズユニット20bは、ガラス板80に照射されるレーザ光が左側端面82上で加工に適した集光状態の照射スポットを形成するような、左側端面82との距離関係にある。図５の状態から、ガラス板80がさらに搬送されると、ガラス板80の前端面81の全体がレンズユニット20aから出射されるレーザ光によって加工される。このときレンズユニット20aはガイドレール32a上の最も右側に位置することになる。さらにガラス板80が搬送されると、ガラス板80の右側端面83がレンズユニット20aから出射されるレーザ光に照射される。このときレンズユニット20aは、ガイドレール32a上の最も右側に位置したままで停止している。
【００２８】
図６は、ガラス板80の右側端面83がレンズユニット20aから出射されるレーザ光によって照射されて加工されているときの状態を示す図である。レンズユニット20aは、ガラス板80に照射されるレーザ光が右側端面83上で加工に適した集光状態の照射スポットを形成するような、右側端面83との距離関係にある。図６の状態からガラス板80がさらに搬送されると、ガラス板80の左側端面82の全体がレンズユニット20bから出射されるレーザ光によって加工される。そして、ガラス板80の後端面84がレンズユニット20bから出射されているレーザ光の光路にさしかかる。このときレンズユニット20bは、ガラス板80に照射されるレーザ光が後端面84上で加工に適した集光状態の照射スポットを形成するような、後端面84との距離関係にある。ガラス板80の後端面84がレンズユニット20bから出射されているレーザ光の光路にさしかかると、搬送装置10に同期してモータ31bが駆動され、レンズユニット20bはガイドレール32bに沿って照射部42bから遠ざかる方向に移動する。このとき、レンズユニット20bの後端面84に対する距離が変わらないように、レンズユニット20bが移動制御される。
【００２９】
図７は、レンズユニット20aがガラス板80の右側端面83を加工し、レンズユニット20bがガラス板80の後端面84を加工している状態を示している。そしてさらにガラス板80が搬送されて、レンズユニット20aがガラス板80の右側端面83の全体を加工し終わると照射部42aからのレーザ光の出射が止まる。また、レンズユニット20bがガラス板80の後端面84の全体を加工し終わると照射部42bからのレーザ光の出射が止まる。その後、ガラス板80は徐冷炉90に送られる。
【００３０】
次に、図８、図９を参照して、レーザ加工装置A1を用いた他の端面加工方法を説明する。図３〜７を参照して説明した加工方法では、加工開始から終了までレンズユニット20a,20bによるレーザ光の照射方向は変更されなかったが、加工の行程中において照射方向を変更してもよい。前述したようにテーブル50は角度調整可能である。例えばテーブル50に角度変更装置を取り付け、この角度変更装置を制御盤70によって制御し、加工の途中でテーブル50の角度を変更するようにしてもよい。
【００３１】
図８は、搬送装置の搬送方向に対して約６０度をなす角度方向にレンズユニット20aが移動しうるように、テーブル50の角度を調整した図である。図９は、搬送装置10の搬送方向に対して約３０度をなす角度方向にレンズユニット20aが移動しうるように、テーブル50の角度を調整した図である。図において、テーブル50上にはレンズユニット20aのみ示している。図中の矢印Ｓは、搬送装置10の搬送方向を示す。一点鎖線はレーザ光の光路である。図８のような角度状態で、レンズユニット20aによりガラス板80の前端面81を加工し、前端面81の全体を加工し終えると、図９のようにレンズユニット20aの照射方向を変更してガラス板80の右側端面83を加工するようにしてもよい。図８の状態でも図９の状態でも、レンズユニット20aから照射されるレーザ光の照射方向は、そのときに加工している端面に対して約３０度の角度をなしている。
【００３２】
次に、図１０を参照して、本願発明の他の実施形態に係るレーザ加工装置A2を説明する。レーザ加工装置A2は、図１のレーザ加工装置A1と、一対のレンズユニットの構成およびテーブル50上でのその配置が異なるが、他は同様である。テーブル50は、レンズユニット120a,120bが搬送装置10の搬送方向に対して直交する方向に移動するように角度調整されている。図中、搬送装置10は省略されているが、矢印Ｓは搬送装置10の搬送方向を示す。
【００３３】
レンズユニット120a,120bにはミラー125a,125bが内蔵されており、照射部42a,42bからのレーザ光をミラー125a,125bで受けて反射し、対物レンズ126a,126bを介してワークたるガラス板80の端面に照射する。すなわち、ミラー125a,125bはレンズユニット120a,120bの受光箇所となる。一対のレンズユニット120a,120bを案内するガイドレール32aとガイドレール32bとの間隔は、加工するガラス板80の前後方向長さに応じて調整可能とすることが望ましい。
【００３４】
図１０(a)〜（ｃ）を参照しつつ、レーザ加工装置A2による加工方法を説明する。まず、搬送装置10によってガラス板80が搬送されてくると、レンズユニット120bを初期位置に位置させたままでレンズユニット120bからのレーザ光によってガラス板80の左側端面82が加工される（図１０（ａ）参照）。次に、２本のガイドレール32a,32bの中間にまでガラス板80が搬送されてくると、搬送装置10を止めてガラス板80をその位置に停止させる。そして、二つのレンズユニット120a,120bを搬送方向と直交する方向に移動させつつ、ガラス板80の前端面81と後端面84とをレンズユニット120a,120bからのレーザ光によって加工する（図１０（ｂ）参照）。前端面81と後端面84の加工が完了すると、再び搬送装置10を駆動し、搬送装置10によってガラス板80を搬送しつつ、レンズユニット120aを最も右側の位置に停止させてレンズユニット120aからのレーザ光によってガラス板80の右側端面83を加工する（図１０（ｃ）参照）。このようにして、ガラス板80の全部の端面を加工することができる。
【００３５】
次に、図１１を参照して、本願発明のさらに他の実施形態に係るレーザ加工装置A3について説明する。レーザ加工装置A3は、回転装置130と、レーザ光照射装置140と、一対の光学式距離センサーを内蔵した検出装置200と、図示しない制御装置と、搬送装置110とを備えている。
【００３６】
回転装置130は、モータによって回転する駆動軸131と駆動軸131上に固定された回転テーブル132とを備えている。図では回転テーブル132の上にガラス板180が固定されている。このガラス板180は、自動車のドアガラスを製造するためにガラスの平板を切断したものであり、複雑な形状をしている。回転テーブル132は、ガラス板180を負圧で吸着する吸着部133を有している。ガラス板180が回転テーブル132上に固定された状態で回転装置130が駆動されると、ガラス板180は板面に直交する中心軸（回転軸）Ｐ周りに回転することになる。図中の矢印Ｘは、その回転方向を示す。
【００３７】
レーザ光照射装置140は、回転装置130によって回転するガラス板180の端面に向けてレーザ光を照射することができるように配置されている。図中の矢印Ｙは、このレーザ光の照射方向を示している。このレーザ光照射装置140はレーザ発振器とヘッド141を備えており、レーザ発振器で発生したレーザ光をヘッド141に導いて、ヘッド141からガラス板180に向けてレーザ光を照射するように構成されているが、レーザ発振器は図において省略されている。ヘッド141には焦点位置変更手段たるピエゾミラー（図示せず）が内蔵されており、このピエゾミラーによってレーザ光を収束させてガラス板180に照射するように構成されている。ピエゾミラーは制御装置によって制御される。よって、ヘッド141から出射されるレーザ光の焦点位置（レーザ光照射装置140が照射するレーザ光の焦点の、回転軸Ｐに対する位置）を、制御装置によって変更することができるのである。
【００３８】
検出装置200は一対の光学式距離センサーを内蔵している。図中のラインV1,V2はそれぞれの光学式距離センサーの検出方向を示している。ラインV1,V2は、回転テーブル132上のガラス板180の端面に向けられている。この一対の光学式距離センサーによって、ラインV1,V2がガラス板180の端面と交差する２点についての距離検出がなされる。よって、少なくともいずか一方の距離センサーの検出結果から、ガラス板180の端面の位置を算出することができる。また、距離検出される上記２点は近接しているので、両方の距離センサーの検出結果から、ガラス板180の端面の角度を算出することもできる。このように検出装置200は、ガラス板180の端面の位置を検知する位置検知手段としても機能し、該端面の角度を検知する角度検知手段としても機能する。
【００３９】
次に、レーザ加工装置A3によって、いかにしてガラス板180の端面が加工されるかを説明する。まず、搬送装置110に載置された状態でガラス板180が、回転装置130に向かって搬送されてくる。図中の矢印Ｓは搬送方向を示す。このときの搬送装置110によるガラス板180の載置高さは、回転装置130の回転テーブル132よりも高い位置である。そして、ガラス板180が、回転装置130の回転テーブル132の真上に位置すると、搬送装置110による矢印Ｓ方向の搬送が停止される。そして、搬送装置110を支えている昇降装置111が駆動されて、搬送装置110が下降する。そして、搬送装置110によるガラス板180の載置高さが、回転装置130の回転テーブル132よりも低くなると、ガラス板180は回転テーブル132上に載置されることになる。図１１はこのときの状態を示している。次に、吸着部133が作動し、ガラス板180は負圧によって回転テーブル132に固定される。このようにして、ガラス板180が回転装置130に取り付けられる。
【００４０】
回転テーブル132にガラス板180が吸着された状態で、回転装置130は駆動される。検出装置200は、回転しているガラス板180の端面の検出部分についての検出結果を制御装置に送出している。制御装置はこの検出結果から検出部分の位置と角度を知ることができる。
【００４１】
そして、ガラス板180の端面の検出された部分の位置に基づいて、所定時間後におけるピエゾミラーの制御状態を定める。つまり、ガラス板180は回転しているので、所定時間後には、検出装置200によって位置検出がなされた部分にヘッド141から出射されるレーザ光が照射されることになるからである。レーザ光の焦点位置を制御することによって、ガラス板180の端面上にその加工に適した大きさの照射スポットが生ずるようにするのである。このようにして、レーザ光照射装置140が照射するレーザ光の照射スポットが、回転するガラス板180の端面上を移動する。検出装置200からは、検出結果が連続的に制御装置に送出されており、制御装置はピエゾミラーを連続的に制御している。ガラス板180が一回転する間にも、ヘッド141とガラス板180の端面との距離は絶えず変化するが、レーザ光の焦点位置が上記のように制御されているので、ガラス板180の端面上には常にその加工に適した大きさの照射スポットが生じている。
【００４２】
また、ガラス板180の端面の、検出装置200による検出部分の角度に基づいて、所定時間後におけるレーザ光照射装置140からのレーザ光の照射強度を定める。端面と、この端面に照射されるレーザ光とのなす角によって、該端面上の照射スポットの形状は変化する。よって、レーザ光照射装置140からのレーザ光の照射強度が一定であれば、端面と、この端面に照射されるレーザ光とのなす角によって、照射スポットのエネルギー密度が変化するのである。このような照射スポットのエネルギー密度の変化を極力小さくするために、端面の検出部分の角度に基づいて、レーザ光照射装置140からのレーザ光の照射強度を制御するのである。レーザ光照射装置140からのレーザ光の照射強度を制御するには、例えば、レーザ発振器の出力を制御すればよい。
【００４３】
このようにレーザ光が端面に照射された状態で、ガラス板180が一回転すると、ガラス板180の全周についての端面処理が完了する。
【００４４】
なお、レーザ加工装置A3では、焦点位置変更手段としてピエゾミラーを用いているが、このような特殊なミラーを用いることなく、例えば、ヘッド141と回転装置130の一方、もしくは、両方を可動とし、両者の距離を変更することによって、焦点の位置（レーザ光照射装置140が照射するレーザ光の焦点の回転軸Ｐに対する位置）を変更するようにしてもよい。
【００４５】
【発明の効果】
本願発明のレーザ加工装置によれば、板状のワークの端面を、マイクロクラックなどで脆弱にすることなく、加工できる。
【００４６】
また、搬送装置を有するレーザ加工装置においては、生産ラインの搬送装置に結合させやすく、生産ラインの各工程の連続性を確保しやすくなる。特に、レンズユニットがワークの搬送方向に対して斜め方向に移動するレーザ加工装置においては、極めて簡単な構成でありながら、ワークの搬送を停止させることなく端面加工することが可能となる。
【００４７】
また、回転装置を有するレーザ加工装置においては、回転装置に対して高精度な位置決めによってワークを固定しなくても、端面に適切な照射スポットが形成される。また、ワークの形状が複雑であっても、確実に、その端面に沿って照射スポットを移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】レーザ加工装置の全体構成を示す図である。
【図２】レーザ加工装置の一部を拡大した図である。
【図３】ガラス板の端面が、レーザ加工装置によって加工される過程を示す図である。
【図４】ガラス板の端面が、レーザ加工装置によって加工される過程を示す図である。
【図５】ガラス板の端面が、レーザ加工装置によって加工される過程を示す図である。
【図６】ガラス板の端面が、レーザ加工装置によって加工される過程を示す図である。
【図７】ガラス板の端面が、レーザ加工装置によって加工される過程を示す図である。
【図８】搬送装置の搬送方向に対して約６０度をなす角度方向にレンズユニットが移動しうるように、テーブルの角度が調整されたときの図である。
【図９】搬送装置の搬送方向に対して約３０度をなす角度方向にレンズユニットが移動しうるように、テーブルの角度が調整されたときの図である。
【図１０】レーザ加工装置による加工の過程を説明する図である。（ａ）はレーザ加工装置によってガラス板の左側端面が加工されるときの図であり、（ｂ）はレーザ加工装置によってガラス板の前端面および後端面が加工されるときの図であり、（ｃ）はレーザ加工装置によってガラス板の右側端面が加工されるときの図である。
【図１１】レーザ加工装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
A1,A2,A3 レーザ加工装置
10 搬送装置
11 サーボモータ
12 送りローラ
13 外枠
14 ローラ
20a,20b レンズユニット
21a,21b 開口
22a,22b 開口
30 レンズユニット移動装置
31a,31b モータ
32a,32b ガイドレール
33a,33b 雄ねじ
40 レーザ光照射装置
41a,41b 開口
42a,42b 照射部
43 分岐部
44 レーザ発振器
45 管路
50 テーブル
60 チラーユニット
70 制御盤
80 ガラス板
81 前端面
82 左側端面
83 右側端面
84 後端面
90 徐冷炉
110 搬送装置
111 昇降装置
120a,120b レンズユニット
125a,125b ミラー
126a,126b 対物レンズ
130 回転装置
131 駆動軸
132 回転テーブル
133 吸着部
140 レーザ光照射装置
141 ヘッド
180 ガラス板
200 検出装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ光を照射してワークを加工するレーザ加工装置に関し、特に、板状のワークの端面加工に適したレーザ加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガラス板の端面処理には、従来よりグラインダーが用いられてきた。即ち、所定の形状に切断されたガラス板の端面部分は、稜に鋭い角部が表れることが多い。安全のためにこの鋭い角部をグラインダーによって研磨して丸みを付けるのである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、クラインダーによってこのような処理を施すと、応力集中によってガラス材料中にマイクロクラックが生じ、ガラス板の端面部分を脆弱にしてしまうことがある。
【０００４】
また、丸み付け処理に限らず、一般に板状のワークの端面の加工は、ワークを載置台などに固定した状態でなされることが多い。従って、生産ライン中に端面加工が含まれた場合に、各行程の連続性を妨げることもある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本願発明のレーザ加工装置は、矩形板状のワークを搬送する搬送装置と、レーザ光を受け、対物レンズで該レーザ光を収束させて該ワーク上にレーザ光照射スポットを生ぜしめるレンズユニットと、該レンズユニットを、該ワークの搬送方向に対して斜め方向に移動させることができるレンズユニット移動装置と、該レンズユニット移動装置によって移動する該レンズユニットの受光箇所の移動軌跡に沿って、該レンズユニットの受光箇所に対してレーザ光を照射するレーザ光照射装置とを備え、該ワークの長さ方向および厚み方向に直交する方向を該ワークの幅方向とし、該搬送方向は該ワークの長さ方向に一致し、該ワークが搬送される方向を前方とし、その反対方向を後方とし、該搬送方向および該ワークの厚み方向に直交する方向を側方としたとき、該レンズユニット移動装置によって該レンズユニットを移動させつつ該搬送装置によって該ワークを搬送することによって、レーザ光照射スポットが、該ワークの前端面上または後端面上を、該ワークの幅方向に沿って移動するように構成されている（請求項１）。かかる構成によると、ワークの前端面または後端面にレーザ光を照射しやすく、従って、ワークの端面加工をレーザ加工により行うことが容易になる。
【０００６】
上記レーザ加工装置において、該レンズユニットを停止させた状態で該搬送装置によって該ワークを搬送することによって、レーザ光照射スポットが、該ワークの側端面上を、該ワークの長さ方向に沿って移動するように構成すると（請求項２）、ワークの側端面にもレーザ光を照射しやすく、従って、ワークの端面加工をレーザ加工により行うことがいっそう容易になる。
【０００７】
また、上記課題を解決するために、本願発明のもう一つのレーザ加工装置は、 矩形板状のワークを搬送する搬送装置と、レーザ光を受け、対物レンズで該レーザ光を収束させて該ワーク上にレーザ光照射スポットを生ぜしめる一対のレンズユニットと、各々の該レンズユニットを、該ワークの搬送方向に対して斜め方向に移動させることができるレンズユニット移動装置と、該レンズユニット移動装置によって移動する各々の該レンズユニットの受光箇所の移動軌跡に沿って、各々の該レンズユニットの受光箇所に対してレーザ光を照射するレーザ光照射装置とを備え、該ワークの長さ方向および厚み方向に直交する方向を該ワークの幅方向とし、該搬送方向は該ワークの長さ方向に一致し、該ワークが搬送される方向を前方とし、その反対方向を後方とし、該搬送方向および該ワークの厚み方向に直交する方向を側方としたとき、該レンズユニット移動装置によって一方のレンズユニットを移動させつつ該搬送装置によって該ワークを搬送することによって、レーザ光照射スポットが、該ワークの前端面上を、該ワークの幅方向に沿って移動し、該レンズユニット移動装置によって他方のレンズユニットを移動させつつ該搬送装置によって該ワークを搬送することによって、レーザ光照射スポットが、該ワークの後端面上を、該ワークの幅方向に沿って移動するようにように構成されている（請求項３）。かかる構成によると、ワークの前端面および後端面にレーザ光を照射しやすく、従って、ワークの端面加工をレーザ加工により行うことが容易になる。
【０００８】
上記レーザ加工装置において、一方のレンズユニットを停止させた状態で該搬送装置によって該ワークを搬送することによって、レーザ光照射スポットが、該ワークの一方の側端面上を、該ワークの長さ方向に沿って移動し、他方のレンズユニットを停止させた状態で該搬送装置によって該ワークを搬送することによって、レーザ光照射スポットが、該ワークの他方の側端面上を、該ワークの長さ方向に沿って移動するように構成すると（請求項４）、ワークの両側端面にもレーザ光を照射しやすく、従って、ワークの端面加工をレーザ加工により行うことがいっそう容易になる。
【０００９】
また、上記レーザ加工装置において、該搬送方向に対する該レンズユニットの角度を変更させることによって、レーザ光の照射方向が変更可能に構成されていてもよい（請求項５）。
【００１０】
また、上記課題を解決するために、本願発明のさらにもう一つのレーザ加工装置は、矩形板状のワークを搬送する搬送装置と、レーザ光を受け、対物レンズで該レーザ光を収束させて該ワーク上にレーザ光照射スポットを生ぜしめるレンズユニットと、該レンズユニットを、該ワークの搬送方向に対して略直角方向に移動させることができるレンズユニット移動装置と、レンズユニット移動装置によって移動する該レンズユニットの受光箇所の移動軌跡に沿って、該レンズユニットの受光箇所に対してレーザ光を照射するレーザ光照射装置とを備え、該ワークの長さ方向および厚み方向に直交する方向を該ワークの幅方向とし、該搬送方向は該ワークの長さ方向に一致し、該ワークが搬送される方向を前方とし、その反対方向を後方とし、該搬送方向および該ワークの厚み方向に直交する方向を側方としたとき、該ワークを停止させた状態で該レンズユニット移動装置によって該レンズユニットを移動させることによって、レーザ光照射スポットが、該ワークの前端面上または後端面上を、該ワークの幅方向に沿って移動し、該レンズユニットを停止させた状態で該搬送装置によって該ワークを搬送することによって、レーザ光照射スポットが、該ワークの側端面上を、該ワークの長さ方向に沿って移動するように構成されている（請求項６）。かかる構成によると、ワークの前端面または後端面、および、側端面にレーザ光を照射しやすく、従って、ワークの端面加工をレーザ加工により行うことが容易になる。
【００１１】
また、上記課題を解決するために、本願発明のさらにもう一つのレーザ加工装置は、矩形板状のワークを搬送する搬送装置と、レーザ光を受け、対物レンズで該レーザ光を収束させて該ワーク上にレーザ光照射スポットを生ぜしめる一対のレンズユニットと、各々の該レンズユニットを、該ワークの搬送方向に対して略直角方向に移動させることができるレンズユニット移動装置と、該レンズユニット移動装置によって移動する各々の該レンズユニットの受光箇所の移動軌跡に沿って、各々の該レンズユニットの受光箇所に対してレーザ光を照射するレーザ光照射装置とを備え、該ワークの長さ方向および厚み方向に直交する方向を該ワークの幅方向とし、該搬送方向は該ワークの長さ方向に一致し、該ワークが搬送される方向を前方とし、その反対方向を後方とし、該搬送方向および該ワークの厚み方向に直交する方向を側方としたとき、該ワークを停止させた状態で該レンズユニット移動装置によって一方のレンズユニットを移動させることによって、レーザ光照射スポットが、該ワークの前端面上を、該ワークの幅方向に沿って移動し、該ワークを停止させた状態で該レンズユニット移動装置によって他方のレンズユニットを移動させることによって、レーザ光照射スポットが、該ワークの後端面上を、該ワークの幅方向に沿って移動し、一方のレンズユニットを停止させた状態で該搬送装置によって該ワークを搬送することによって、レーザ光照射スポットが、該ワークの一方の側端面上を、該ワークの長さ方向に沿って移動し、他方のレンズユニットを停止させた状態で該搬送装置によって該ワークを搬送することによって、レーザ光照射スポットが、該ワークの他方の側端面上を、該ワークの長さ方向に沿って移動するように構成されている（請求項７）。かかる構成によると、ワークの前端面と後端面、および、両側端面にレーザ光を照射しやすく、従って、ワークの端面加工をレーザ加工により行うことがいっそう容易になる。
【００１２】
また、上記課題を解決するために、本願発明のさらにもう一つのレーザ加工装置は、板状のワークを板面に直交する中心軸周りに回転させる回転装置と、該回転装置によって回転する該ワークにおける、表面の周縁と裏面の周縁との間に形成される周面に向けてレーザ光を照射するレーザ光照射装置と、該回転装置によって回転する該ワークの周面の位置を検知しうる位置検知手段と、該レーザ光照射装置が照射するレーザ光の焦点の回転軸に対する位置を変更しうる焦点位置変更手段とを備え、該位置検知手段によって検知された該ワークの周面の位置に基づいて該焦点位置変更手段が制御されることによって、該レーザ光照射装置が照射するレーザ光のレーザ光照射スポットが、該回転装置によって回転する該ワークの周面上を移動するように構成されている（請求項８）。かかる構成によると、複雑な形状のワークの周面にもレーザ光を照射しやすく、従って、ワークの周面加工をレーザ加工により行うことが容易になる。
【００１３】
また、上記レーザ加工装置において、該位置検出手段は該周面上の近接する２点の位置を検出し、この検出結果に基づいて、該ワークの周面に対してレーザ光が照射されたときの該照射部分における該周面と該レーザ光とのなす角に応じた、該レーザ光照射装置のレーザ光照射強度制御がなされるように構成すると（請求項９）、複雑な形状のワークの周面に均一なエネルギー密度でレーザ光を照射しやすく、従って、ワークの周面加工をレーザ加工により行うことがいっそう容易になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
この出願発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。以下、主に、レーザ加工装置によって加工されるワークとしてガラス板を例に挙げるが、本願のレーザ加工装置はガラス以外の材質のワークにも適用できる。また、主に、レーザ加工装置によってなされる加工として、ワークの端面処理、即ち、ワーク端面の丸み付け処理を例に挙げるが、本願のレーザ加工装置はその他の加工、例えば、重ね合わせた複数のガラス板の端面をレーザ光によって融着して複層ガラスを製造するような場合の融着加工などにも適用できる。
【００１５】
まず、図１〜２を参照して、本願発明の一実施形態たるレーザ加工装置A1の概略構成を説明する。図１は、レーザ加工装置A1の全体構成を示す図であり、図２は、レーザ加工装置A1の一部を拡大した図である。
【００１６】
レーザ加工装置A1は、主に、搬送装置10と、一対のレンズユニット20a,20bと、レンズユニット移動装置30と、レーザ光照射装置40とで構成されている。
【００１７】
搬送装置10はローラコンベアであり、複数のローラ14と、サーボモータ11と、サーボモータ11で駆動される送りローラ12と、外枠13とを有している。搬送装置10は、ローラ14上にワークを載置した状態で、送りローラ12によって図１中の矢印Ｓの方向にワークを搬送することができる。
【００１８】
レンズユニット20a,20bは、受光箇所たる開口21a,21bから入射されたレーザ光を、内蔵している対物レンズ（図示せず）で収束させて、開口22a,22bから出射する。
【００１９】
レンズユニット移動装置30は、モータ31a,31b、ガイドレール32a,32b、ボールねじ機構を有している。ボールねじ機構は、雄ねじ、ナット、複数の球からなるが、図には雄ねじ33a,33bのみが表れている。雄ねじ33a,33bと螺号するナットは、レンズユニット20a,20bに組み込まれている。モータ31a,31bが回転駆動されると、これに連結された雄ねじ33a,33bが回転し、レンズユニット20a,20bがガイドレール32a,32bに案内される方向に移動する。なお、ガイドレール32aとガイドレール32bとは、互いに平行な状態で、テーブル50上において固定されている。
【００２０】
レーザ光照射装置40は、レーザ発振器44、照射部42a,42b、レーザ発振器44で発生したレーザ光を照射部42a,42bに導く管路45を有している。管路45の途中には、レーザ光を分岐する分岐部43がある。分岐部43は、例えばハーフミラーによってレーザ光を分岐している。照射部42a,42bは、テーブル50上に固定されており、開口41a,41bからレーザ光を出射する。図中の一点鎖線は、レーザ光の光路を示している。光路が曲折している部分にはミラーが配されているのであるが、図ではミラーを省略している。照射部42a,42bの開口41a,41bから出射されたレーザ光は、レンズユニット20a,20bの受光箇所たる開口21a,21bの移動軌跡に沿って、開口21a,21bに入射される。このように、レーザ光の光路が開口21a,21bの移動軌跡に一致しているため、レンズユニット20a,20bがテーブル50上でどのように移動していても、レーザ光は確実に開口21a,21bに入射する。
【００２１】
図１では、搬送装置10の搬送方向に対して直交する方向にレンズユニット20a,20bが移動されるように、テーブル50が配されているが、テーブル50は角度調整が可能であり、調整次第で、搬送装置10の搬送方向に対して斜め方向にレンズユニット20a,20bが移動されるようにすることもできる。
【００２２】
また、図１において60はチラーユニットであり、70は制御盤であり、90は徐冷炉である。制御盤70は、搬送装置10の駆動源であるサーボモータ11、レンズユニット移動装置30の駆動源であるモータ31a,31b、レーザ発振器44などを制御する。
【００２３】
次に、図３〜７を参照して、板状のワークたる長方形のガラス板80の端面が、レーザ加工装置A1によって加工される過程を説明する。このときの加工はガラス板80の端面処理、すなわち、端面に丸み付け処理を施す加工である。図３〜７は、搬送装置10によって搬送されるガラス板80がテーブル50を通過する様子を平面図によって示しているが、搬送装置10は外枠13のみ示されており、他の部分は省略されている。テーブル50は、搬送装置10の搬送方向に対して４５度をなす方向にレンズユニット20a,20bが移動されるように、角度調整されている。図中の矢印Ｓは、搬送装置10の搬送方向を示す。
【００２４】
図３は、搬送されてきたガラス板80の前端面81がテーブル50にさしかかったときの状態を示している。このとき、レンズユニット20bはガイドレール32b上の最も左側に待機しており、照射部42bからはレーザ光は出射されていない。レンズユニット20aは初期位置にあり、搬送されてきたガラス板80の前端面81が、レンズユニット20aから出射されるべきレーザ光の光路上にさしかかると、照射部42aからのレーザ光の出射が開始される。従って、レンズユニット20aからはレーザ光が出射されて、出射したレーザ光はガラス板80の前端面81の最も左の部分を照射する。レンズユニット20aは、ガラス板80に照射されるレーザ光が前端面81上で加工に適した集光状態の照射スポットを形成するような、前端面81との距離関係にある。レーザ光で照射されることにより、前端面81のレーザ光照射部分は加熱されて軟化し、軟化したガラス材料の持つ表面張力によって丸みを帯びる。つまり、表面張力を利用した端面処理が施されるのである。このとき、ガラス材料内部に大きな応力集中などは生じないので、マイクロクラックも発生しにくく、端面が脆弱になることもない。
【００２５】
ガラス板80は、図３の状態から停止することなく図中の矢印Ｓの方向に搬送されて行く。すると、搬送装置10に同期してモータ31aが駆動され、レンズユニット20aはガイドレール32aに沿って照射部42aに近づく方向に移動する。このとき、レンズユニット20aの前端面81に対する距離が変わらないように、レンズユニット20aが移動制御される。
【００２６】
図４は、図３の状態からガラス板80がある程度搬送されたときの状態を示す図である。レンズユニット20aの前端面81に対する距離は、図３の状態と変わらないので、ガラス板80に照射されるレーザ光は、前端面81上で加工に適した集光状態の照射スポットを形成している。図４の状態から、ガラス板80がさらに搬送されて、ガラス板80の左側端面82がレンズユニット20bから出射されるべきレーザ光の光路にさしかかると、照射部42bからレーザ光が出射される。
【００２７】
図５は、図４の状態からガラス板80がある程度搬送されたときの状態を示す図である。レンズユニット20aの前端面81に対する距離は、図３、図４の状態と変わらない。レンズユニット20bは、ガイドレール32b上の最も左側に位置したままであるが、照射部42bからはレーザ光が出射されているので、レンズユニット20bから出射されたレーザ光がガラス板80の左側端面82に照射されている。レンズユニット20bは、ガラス板80に照射されるレーザ光が左側端面82上で加工に適した集光状態の照射スポットを形成するような、左側端面82との距離関係にある。図５の状態から、ガラス板80がさらに搬送されると、ガラス板80の前端面81の全体がレンズユニット20aから出射されるレーザ光によって加工される。このときレンズユニット20aはガイドレール32a上の最も右側に位置することになる。さらにガラス板80が搬送されると、ガラス板80の右側端面83がレンズユニット20aから出射されるレーザ光に照射される。このときレンズユニット20aは、ガイドレール32a上の最も右側に位置したままで停止している。
【００２８】
図６は、ガラス板80の右側端面83がレンズユニット20aから出射されるレーザ光によって照射されて加工されているときの状態を示す図である。レンズユニット20aは、ガラス板80に照射されるレーザ光が右側端面83上で加工に適した集光状態の照射スポットを形成するような、右側端面83との距離関係にある。図６の状態からガラス板80がさらに搬送されると、ガラス板80の左側端面82の全体がレンズユニット20bから出射されるレーザ光によって加工される。そして、ガラス板80の後端面84がレンズユニット20bから出射されているレーザ光の光路にさしかかる。このときレンズユニット20bは、ガラス板80に照射されるレーザ光が後端面84上で加工に適した集光状態の照射スポットを形成するような、後端面84との距離関係にある。ガラス板80の後端面84がレンズユニット20bから出射されているレーザ光の光路にさしかかると、搬送装置10に同期してモータ31bが駆動され、レンズユニット20bはガイドレール32bに沿って照射部42bから遠ざかる方向に移動する。このとき、レンズユニット20bの後端面84に対する距離が変わらないように、レンズユニット20bが移動制御される。
【００２９】
図７は、レンズユニット20aがガラス板80の右側端面83を加工し、レンズユニット20bがガラス板80の後端面84を加工している状態を示している。そしてさらにガラス板80が搬送されて、レンズユニット20aがガラス板80の右側端面83の全体を加工し終わると照射部42aからのレーザ光の出射が止まる。また、レンズユニット20bがガラス板80の後端面84の全体を加工し終わると照射部42bからのレーザ光の出射が止まる。その後、ガラス板80は徐冷炉90に送られる。
【００３０】
次に、図８、図９を参照して、レーザ加工装置A1を用いた他の端面加工方法を説明する。図３〜７を参照して説明した加工方法では、加工開始から終了までレンズユニット20a,20bによるレーザ光の照射方向は変更されなかったが、加工の行程中において照射方向を変更してもよい。前述したようにテーブル50は角度調整可能である。例えばテーブル50に角度変更装置を取り付け、この角度変更装置を制御盤70によって制御し、加工の途中でテーブル50の角度を変更するようにしてもよい。
【００３１】
図８は、搬送装置の搬送方向に対して約６０度をなす角度方向にレンズユニット20aが移動しうるように、テーブル50の角度を調整した図である。図９は、搬送装置10の搬送方向に対して約３０度をなす角度方向にレンズユニット20aが移動しうるように、テーブル50の角度を調整した図である。図において、テーブル50上にはレンズユニット20aのみ示している。図中の矢印Ｓは、搬送装置10の搬送方向を示す。一点鎖線はレーザ光の光路である。図８のような角度状態で、レンズユニット20aによりガラス板80の前端面81を加工し、前端面81の全体を加工し終えると、図９のようにレンズユニット20aの照射方向を変更してガラス板80の右側端面83を加工するようにしてもよい。図８の状態でも図９の状態でも、レンズユニット20aから照射されるレーザ光の照射方向は、そのときに加工している端面に対して約３０度の角度をなしている。
【００３２】
次に、図１０を参照して、本願発明の他の実施形態に係るレーザ加工装置A2を説明する。レーザ加工装置A2は、図１のレーザ加工装置A1と、一対のレンズユニットの構成およびテーブル50上でのその配置が異なるが、他は同様である。テーブル50は、レンズユニット120a,120bが搬送装置10の搬送方向に対して直交する方向に移動するように角度調整されている。図中、搬送装置10は省略されているが、矢印Ｓは搬送装置10の搬送方向を示す。
【００３３】
レンズユニット120a,120bにはミラー125a,125bが内蔵されており、照射部42a,42bからのレーザ光をミラー125a,125bで受けて反射し、対物レンズ126a,126bを介してワークたるガラス板80の端面に照射する。すなわち、ミラー125a,125bはレンズユニット120a,120bの受光箇所となる。一対のレンズユニット120a,120bを案内するガイドレール32aとガイドレール32bとの間隔は、加工するガラス板80の前後方向長さに応じて調整可能とすることが望ましい。
【００３４】
図１０(a)〜（ｃ）を参照しつつ、レーザ加工装置A2による加工方法を説明する。まず、搬送装置10によってガラス板80が搬送されてくると、レンズユニット120bを初期位置に位置させたままでレンズユニット120bからのレーザ光によってガラス板80の左側端面82が加工される（図１０（ａ）参照）。次に、２本のガイドレール32a,32bの中間にまでガラス板80が搬送されてくると、搬送装置10を止めてガラス板80をその位置に停止させる。そして、二つのレンズユニット120a,120bを搬送方向と直交する方向に移動させつつ、ガラス板80の前端面81と後端面84とをレンズユニット120a,120bからのレーザ光によって加工する（図１０（ｂ）参照）。前端面81と後端面84の加工が完了すると、再び搬送装置10を駆動し、搬送装置10によってガラス板80を搬送しつつ、レンズユニット120aを最も右側の位置に停止させてレンズユニット120aからのレーザ光によってガラス板80の右側端面83を加工する（図１０（ｃ）参照）。このようにして、ガラス板80の全部の端面を加工することができる。
【００３５】
次に、図１１を参照して、本願発明のさらに他の実施形態に係るレーザ加工装置A3について説明する。レーザ加工装置A3は、回転装置130と、レーザ光照射装置140と、一対の光学式距離センサーを内蔵した検出装置200と、図示しない制御装置と、搬送装置110とを備えている。
【００３６】
回転装置130は、モータによって回転する駆動軸131と駆動軸131上に固定された回転テーブル132とを備えている。図では回転テーブル132の上にガラス板180が固定されている。このガラス板180は、自動車のドアガラスを製造するためにガラスの平板を切断したものであり、複雑な形状をしている。回転テーブル132は、ガラス板180を負圧で吸着する吸着部133を有している。ガラス板180が回転テーブル132上に固定された状態で回転装置130が駆動されると、ガラス板180は板面に直交する中心軸（回転軸）Ｐ周りに回転することになる。図中の矢印Ｘは、その回転方向を示す。
【００３７】
レーザ光照射装置140は、回転装置130によって回転するガラス板180の端面に向けてレーザ光を照射することができるように配置されている。図中の矢印Ｙは、このレーザ光の照射方向を示している。このレーザ光照射装置140はレーザ発振器とヘッド141を備えており、レーザ発振器で発生したレーザ光をヘッド141に導いて、ヘッド141からガラス板180に向けてレーザ光を照射するように構成されているが、レーザ発振器は図において省略されている。ヘッド141には焦点位置変更手段たるピエゾミラー（図示せず）が内蔵されており、このピエゾミラーによってレーザ光を収束させてガラス板180に照射するように構成されている。ピエゾミラーは制御装置によって制御される。よって、ヘッド141から出射されるレーザ光の焦点位置（レーザ光照射装置140が照射するレーザ光の焦点の、回転軸Ｐに対する位置）を、制御装置によって変更することができるのである。
【００３８】
検出装置200は一対の光学式距離センサーを内蔵している。図中のラインV1,V2はそれぞれの光学式距離センサーの検出方向を示している。ラインV1,V2は、回転テーブル132上のガラス板180の端面に向けられている。この一対の光学式距離センサーによって、ラインV1,V2がガラス板180の端面と交差する２点についての距離検出がなされる。よって、少なくともいずか一方の距離センサーの検出結果から、ガラス板180の端面の位置を算出することができる。また、距離検出される上記２点は近接しているので、両方の距離センサーの検出結果から、ガラス板180の端面の角度を算出することもできる。このように検出装置200は、ガラス板180の端面の位置を検知する位置検知手段としても機能し、該端面の角度を検知する角度検知手段としても機能する。
【００３９】
次に、レーザ加工装置A3によって、いかにしてガラス板180の端面が加工されるかを説明する。まず、搬送装置110に載置された状態でガラス板180が、回転装置130に向かって搬送されてくる。図中の矢印Ｓは搬送方向を示す。このときの搬送装置110によるガラス板180の載置高さは、回転装置130の回転テーブル132よりも高い位置である。そして、ガラス板180が、回転装置130の回転テーブル132の真上に位置すると、搬送装置110による矢印Ｓ方向の搬送が停止される。そして、搬送装置110を支えている昇降装置111が駆動されて、搬送装置110が下降する。そして、搬送装置110によるガラス板180の載置高さが、回転装置130の回転テーブル132よりも低くなると、ガラス板180は回転テーブル132上に載置されることになる。図１１はこのときの状態を示している。次に、吸着部133が作動し、ガラス板180は負圧によって回転テーブル132に固定される。このようにして、ガラス板180が回転装置130に取り付けられる。
【００４０】
回転テーブル132にガラス板180が吸着された状態で、回転装置130は駆動される。検出装置200は、回転しているガラス板180の端面の検出部分についての検出結果を制御装置に送出している。制御装置はこの検出結果から検出部分の位置と角度を知ることができる。
【００４１】
そして、ガラス板180の端面の検出された部分の位置に基づいて、所定時間後におけるピエゾミラーの制御状態を定める。つまり、ガラス板180は回転しているので、所定時間後には、検出装置200によって位置検出がなされた部分にヘッド141から出射されるレーザ光が照射されることになるからである。レーザ光の焦点位置を制御することによって、ガラス板180の端面上にその加工に適した大きさの照射スポットが生ずるようにするのである。このようにして、レーザ光照射装置140が照射するレーザ光の照射スポットが、回転するガラス板180の端面上を移動する。検出装置200からは、検出結果が連続的に制御装置に送出されており、制御装置はピエゾミラーを連続的に制御している。ガラス板180が一回転する間にも、ヘッド141とガラス板180の端面との距離は絶えず変化するが、レーザ光の焦点位置が上記のように制御されているので、ガラス板180の端面上には常にその加工に適した大きさの照射スポットが生じている。
【００４２】
また、ガラス板180の端面の、検出装置200による検出部分の角度に基づいて、所定時間後におけるレーザ光照射装置140からのレーザ光の照射強度を定める。端面と、この端面に照射されるレーザ光とのなす角によって、該端面上の照射スポットの形状は変化する。よって、レーザ光照射装置140からのレーザ光の照射強度が一定であれば、端面と、この端面に照射されるレーザ光とのなす角によって、照射スポットのエネルギー密度が変化するのである。このような照射スポットのエネルギー密度の変化を極力小さくするために、端面の検出部分の角度に基づいて、レーザ光照射装置140からのレーザ光の照射強度を制御するのである。レーザ光照射装置140からのレーザ光の照射強度を制御するには、例えば、レーザ発振器の出力を制御すればよい。
【００４３】
このようにレーザ光が端面に照射された状態で、ガラス板180が一回転すると、ガラス板180の全周についての端面処理が完了する。
【００４４】
なお、レーザ加工装置A3では、焦点位置変更手段としてピエゾミラーを用いているが、このような特殊なミラーを用いることなく、例えば、ヘッド141と回転装置130の一方、もしくは、両方を可動とし、両者の距離を変更することによって、焦点の位置（レーザ光照射装置140が照射するレーザ光の焦点の回転軸Ｐに対する位置）を変更するようにしてもよい。
【００４５】
【発明の効果】
本願発明のレーザ加工装置によれば、板状のワークの端面を、マイクロクラックなどで脆弱にすることなく、加工できる。
【００４６】
また、搬送装置を有するレーザ加工装置においては、生産ラインの搬送装置に結合させやすく、生産ラインの各工程の連続性を確保しやすくなる。特に、レンズユニットがワークの搬送方向に対して斜め方向に移動するレーザ加工装置においては、極めて簡単な構成でありながら、ワークの搬送を停止させることなく端面加工することが可能となる。
【００４７】
また、回転装置を有するレーザ加工装置においては、回転装置に対して高精度な位置決めによってワークを固定しなくても、端面に適切な照射スポットが形成される。また、ワークの形状が複雑であっても、確実に、その端面に沿って照射スポットを移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】レーザ加工装置の全体構成を示す図である。
【図２】レーザ加工装置の一部を拡大した図である。
【図３】ガラス板の端面が、レーザ加工装置によって加工される過程を示す図である。
【図４】ガラス板の端面が、レーザ加工装置によって加工される過程を示す図である。
【図５】ガラス板の端面が、レーザ加工装置によって加工される過程を示す図である。
【図６】ガラス板の端面が、レーザ加工装置によって加工される過程を示す図である。
【図７】ガラス板の端面が、レーザ加工装置によって加工される過程を示す図である。
【図８】搬送装置の搬送方向に対して約６０度をなす角度方向にレンズユニットが移動しうるように、テーブルの角度が調整されたときの図である。
【図９】搬送装置の搬送方向に対して約３０度をなす角度方向にレンズユニットが移動しうるように、テーブルの角度が調整されたときの図である。
【図１０】レーザ加工装置による加工の過程を説明する図である。（ａ）はレーザ加工装置によってガラス板の左側端面が加工されるときの図であり、（ｂ）はレーザ加工装置によってガラス板の前端面および後端面が加工されるときの図であり、（ｃ）はレーザ加工装置によってガラス板の右側端面が加工されるときの図である。
【図１１】レーザ加工装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
A1,A2,A3 レーザ加工装置
10 搬送装置
11 サーボモータ
12 送りローラ
13 外枠
14 ローラ
20a,20b レンズユニット
21a,21b 開口
22a,22b 開口
30 レンズユニット移動装置
31a,31b モータ
32a,32b ガイドレール
33a,33b 雄ねじ
40 レーザ光照射装置
41a,41b 開口
42a,42b 照射部
43 分岐部
44 レーザ発振器
45 管路
50 テーブル
60 チラーユニット
70 制御盤
80 ガラス板
81 前端面
82 左側端面
83 右側端面
84 後端面
90 徐冷炉
110 搬送装置
111 昇降装置
120a,120b レンズユニット
125a,125b ミラー
126a,126b 対物レンズ
130 回転装置
131 駆動軸
132 回転テーブル
133 吸着部
140 レーザ光照射装置
141 ヘッド
180 ガラス板
200 検出装置
Claims (9)
- 矩形板状のワークを搬送する搬送装置と、
レーザ光を受け、対物レンズで該レーザ光を収束させて該ワーク上にレーザ光照射スポットを生ぜしめるレンズユニットと、
該レンズユニットを、該ワークの搬送方向に対して斜め方向に移動させることができるレンズユニット移動装置と、
該レンズユニット移動装置によって移動する該レンズユニットの受光箇所の移動軌跡に沿って、該レンズユニットの受光箇所に対してレーザ光を照射するレーザ光照射装置とを備え、
該ワークの長さ方向および厚み方向に直交する方向を該ワークの幅方向とし、該搬送方向は該ワークの長さ方向に一致し、該ワークが搬送される方向を前方とし、その反対方向を後方とし、該搬送方向および該ワークの厚み方向に直交する方向を側方としたとき、
該レンズユニット移動装置によって該レンズユニットを移動させつつ該搬送装置によって該ワークを搬送することによって、レーザ光照射スポットが、該ワークの前端面上または後端面上を、該ワークの幅方向に沿って移動するように構成された、レーザ加工装置。 - 該レンズユニットを停止させた状態で該搬送装置によって該ワークを搬送することによって、レーザ光照射スポットが、該ワークの側端面上を、該ワークの長さ方向に沿って移動するように構成された、請求項１記載のレーザ加工装置。
- 矩形板状のワークを搬送する搬送装置と、
レーザ光を受け、対物レンズで該レーザ光を収束させて該ワーク上にレーザ光照射スポットを生ぜしめる一対のレンズユニットと、
各々の該レンズユニットを、該ワークの搬送方向に対して斜め方向に移動させることができるレンズユニット移動装置と、
該レンズユニット移動装置によって移動する各々の該レンズユニットの受光箇所の移動軌跡に沿って、各々の該レンズユニットの受光箇所に対してレーザ光を照射するレーザ光照射装置とを備え、
該ワークの長さ方向および厚み方向に直交する方向を該ワークの幅方向とし、該搬送方向は該ワークの長さ方向に一致し、該ワークが搬送される方向を前方とし、その反対方向を後方とし、該搬送方向および該ワークの厚み方向に直交する方向を側方としたとき、
該レンズユニット移動装置によって一方のレンズユニットを移動させつつ該搬送装置によって該ワークを搬送することによって、レーザ光照射スポットが、該ワークの前端面上を、該ワークの幅方向に沿って移動し、
該レンズユニット移動装置によって他方のレンズユニットを移動させつつ該搬送装置によって該ワークを搬送することによって、レーザ光照射スポットが、該ワークの後端面上を、該ワークの幅方向に沿って移動するように構成された、レーザ加工装置。 - 一方のレンズユニットを停止させた状態で該搬送装置によって該ワークを搬送することによって、レーザ光照射スポットが、該ワークの一方の側端面上を、該ワークの長さ方向に沿って移動し、
他方のレンズユニットを停止させた状態で該搬送装置によって該ワークを搬送することによって、レーザ光照射スポットが、該ワークの他方の側端面上を、該ワークの長さ方向に沿って移動するように構成された、請求項３記載のレーザ加工装置。 - 該搬送方向に対する該レンズユニットの角度を変更させることによって、レーザ光の照射方向が変更可能に構成された、請求項１〜４のいずれか一の項に記載のレーザ加工装置。
- 矩形板状のワークを搬送する搬送装置と、
レーザ光を受け、対物レンズで該レーザ光を収束させて該ワーク上にレーザ光照射スポットを生ぜしめるレンズユニットと、
該レンズユニットを、該ワークの搬送方向に対して略直角方向に移動させることができるレンズユニット移動装置と、
レンズユニット移動装置によって移動する該レンズユニットの受光箇所の移動軌跡に沿って、該レンズユニットの受光箇所に対してレーザ光を照射するレーザ光照射装置とを備え、
該ワークの長さ方向および厚み方向に直交する方向を該ワークの幅方向とし、該搬送方向は該ワークの長さ方向に一致し、該ワークが搬送される方向を前方とし、その反対方向を後方とし、該搬送方向および該ワークの厚み方向に直交する方向を側方としたとき、
該ワークを停止させた状態で該レンズユニット移動装置によって該レンズユニットを移動させることによって、レーザ光照射スポットが、該ワークの前端面上または後端面上を、該ワークの幅方向に沿って移動し、
該レンズユニットを停止させた状態で該搬送装置によって該ワークを搬送することによって、レーザ光照射スポットが、該ワークの側端面上を、該ワークの長さ方向に沿って移動するように構成された、レーザ加工装置。 - 矩形板状のワークを搬送する搬送装置と、
レーザ光を受け、対物レンズで該レーザ光を収束させて該ワーク上にレーザ光照射スポットを生ぜしめる一対のレンズユニットと、
各々の該レンズユニットを、該ワークの搬送方向に対して略直角方向に移動させることができるレンズユニット移動装置と、
該レンズユニット移動装置によって移動する各々の該レンズユニットの受光箇所の移動軌跡に沿って、各々の該レンズユニットの受光箇所に対してレーザ光を照射するレーザ光照射装置とを備え、
該ワークの長さ方向および厚み方向に直交する方向を該ワークの幅方向とし、該搬送方向は該ワークの長さ方向に一致し、該ワークが搬送される方向を前方とし、その反対方向を後方とし、該搬送方向および該ワークの厚み方向に直交する方向を側方としたとき、
該ワークを停止させた状態で該レンズユニット移動装置によって一方のレンズユニットを移動させることによって、レーザ光照射スポットが、該ワークの前端面上を、該ワークの幅方向に沿って移動し、
該ワークを停止させた状態で該レンズユニット移動装置によって他方のレンズユニットを移動させることによって、レーザ光照射スポットが、該ワークの後端面上を、該ワークの幅方向に沿って移動し、
一方のレンズユニットを停止させた状態で該搬送装置によって該ワークを搬送することによって、レーザ光照射スポットが、該ワークの一方の側端面上を、該ワークの長さ方向に沿って移動し、
他方のレンズユニットを停止させた状態で該搬送装置によって該ワークを搬送することによって、レーザ光照射スポットが、該ワークの他方の側端面上を、該ワークの長さ方向に沿って移動するように構成された、レーザ加工装置。 - 板状のワークを板面に直交する中心軸周りに回転させる回転装置と、
該回転装置によって回転する該ワークにおける、表面の周縁と裏面の周縁との間に形成される周面に向けてレーザ光を照射するレーザ光照射装置と、
該回転装置によって回転する該ワークの周面の位置を検知しうる位置検知手段と、
該レーザ光照射装置が照射するレーザ光の焦点の回転軸に対する位置を変更しうる焦点位置変更手段とを備え、
該位置検知手段によって検知された該ワークの周面の位置に基づいて該焦点位置変更手段が制御されることによって、該レーザ光照射装置が照射するレーザ光のレーザ光照射スポットが、該回転装置によって回転する該ワークの周面上を移動するように構成されたレーザ加工装置。 - 該位置検出手段は該周面上の近接する２点の位置を検出し、
この検出結果に基づいて、該ワークの周面に対してレーザ光が照射されたときの該照射部分における該周面と該レーザ光とのなす角に応じた、該レーザ光照射装置のレーザ光照射強度制御がなされるように構成された、請求項８記載のレーザ加工装置。
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