JPH06812A

JPH06812A - 御影石表面加工方法

Info

Publication number: JPH06812A
Application number: JP4186096A
Authority: JP
Inventors: Katsuro Hayashi; 勝郎林
Original assignee: HIITO PARTS KK
Current assignee: HIITO PARTS KK
Priority date: 1992-06-19
Filing date: 1992-06-19
Publication date: 1994-01-11

Abstract

(57)【要約】【目的】簡単な作業によって所望の模様を施した石板
を提供することが可能な御影石表面加工方法を提供する
ことを目的とする。【構成】所定の厚みで所定の大きさに成形された御影
石製の石板上に予め所定の形状に切抜加工されたマスキ
ングプレートを載置し、その状態でレーザを照射するこ
とによりマスキングプレートの切抜部を介して露出して
いる石板の表面を所定の厚みで削り落とし、それによっ
て石板の表面に所定の模様を施すようにしたものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、御影石（花崗岩）製
の石板の表面に任意の加工を施す御影石表面加工方法に
係り、特に、レーザを照射することにより任意の模様等
を容易に施すことを可能にするものに関する。

【０００２】

【従来の技術】御影石は花崗岩の俗称であって、石英、
正長石、斜長石、雲母等を主成分とする岩石であり、完
晶質粒状の組織をなしていてその質が堅牢であって美麗
であるという特質を有している。そのため、各種建築物
の外装、敷石、公園の敷石等に広く使用されている。例
えば、御影石を所定の厚みで所定の大きさに切断して石
板を成形し、その表面に任意の模様を凹凸状に刻んで、
上記各種建築物の外装材、敷石として、或いは、公園の
敷石として使用するものである。特に、各種建築物内の
敷石として使用する場合には、石板をそのまま敷き詰め
ただけでは歩行者が滑ってしまって危険であるために、
滑り止めの意味を兼ねて模様を凹凸をもった状態で形成
するものである。

【０００３】さて、御影石製の石板の表面に凹凸状の模
様を形成する方法としては、例えば、ブラスト加工法が
ある。これを図５を参照して説明する。まず、所定の厚
みで所定の大きさに成形された御影石製の石板１０１を
配置する。この石板１０１の上にゴム製のマスキングプ
レート１０３を載置する。このマスキングプレート１０
３は所定の形状に切り抜かれたものである。次に、エア
ーノズル１０５より圧縮空気と共に石又はスチールの粒
１０９を吹き付ける。それによって、マスキングプレー
ト１０３の切抜部１０７の部分の石板１０１の表面が削
られることになり、上記切抜部１０７に沿った模様が凹
んだ状態で形成されることになる。

【０００４】又、別の方法としてバーナー加工法があ
る。このバーナー加工法を図６を参照して説明する。
この場合には、ノズル１０５よりバーナー炎１１１を噴
出し、それによって、切抜部１０７に沿った模様が凹ん
だ状態で形成されることになる。尚、この場合には、マ
スキングプレート１０３として鋼板製のものを使用す
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成による
と次のような問題があった。まず、ブラスト加工法の場
合には、石やスチールの粒１０９を石板１０１の表面に
叩き付けることにより表面を削るために、表面が白色化
してしまって良好な仕上げ状態を得ることができないと
いう問題があった。又、切抜部１０７の境界部分を鮮明
に仕上げることが困難であるとともに、加工効率が低い
という問題があった。

【０００６】又、バーナー加工法の場合には、熱伝導に
よって熱が石板１０１の広い範囲に伝わってしまうため
に、マスキングプレート１０３の切抜部１０７以外の部
分の石板１０１にも変化が現れてしまい、仕上精度が悪
いという問題があった。特に、マスキングプレート１０
３の切抜部１０７の境界部では、上記ブラスト加工法の
場合と同様に鮮明に仕上がらないという問題があった。
又、ブラスト加工法及びバーナー加工法の場合には、石
板１０１がある程度厚くないと加工ができないという問
題があった。具体的には、最低２０乃至２５mm程度の厚
みがないと加工中に石板１０１が割れてしまうことがあ
る。よって、それ以下の厚みの石板１０１を必要とする
場合には、図７に示すように、厚い石板１０１の両面に
加工を施した後、それを二枚に切断して（切断線を符号
１１３で示す）所望の厚みの石板１０１’、１０１’を
得るといった方法が採用されており、煩雑な作業を余儀
無くされていた。

【０００７】又、石板の表面に加工を施すものとして、
例えば、特開平３−１７４３７６号公報に示すようなも
のがある。これは、大理石や花崗岩のように硬度が比較
的高い石材ではなく、吸水性が高くて表面硬さ、耐磨耗
性、耐蝕性に問題がある石材、例えば、大谷石の表面に
レーザを照射してその表面に溶融硬化処理を施すという
ものである。しかしながら、これは、大谷石の表面にレ
ーザを照射してその表面に溶融硬化処理を施して美観や
硬度を高めるためのものであり、御影石製の石板に凹凸
状の模様を形成するものではなく、御影石製の石板の表
面加工については、依然として上記したようなブラスト
加工法やバーナー加工法に頼らざるを得なかった。

【０００８】本発明はこのような点に基づいてなされた
ものでその目的とするところは、簡単な作業によって御
影石製の石板の表面に加工を施すことを可能にする御影
石表面加工方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するべく
本願発明による御影石表面加工方法は、所定の厚みで所
定の大きさに成形された御影石製の石板上に予め所定の
形状に切抜加工されたマスキングプレートを載置し、そ
の状態でレーザを照射することによりマスキングプレー
トの切抜部を介して露出している石板の表面を所定の厚
みで削り落とし、それによって石板の表面に所定の模様
を施すようにしたことを特徴とするものである。その
際、レーザを集光レンズにより集光させ、レーザ切断焦
点を過ぎて所定のビーム幅になったところで石板に照射
させるようにすることが考えられる。

【００１０】

【作用】予め、マスキングプレートに所定の切抜加工を
施しておき、これを被加工対象物である御影石製の石板
上に載置する。その状態でレーザを照射してマスキング
プレートの切抜部を介して露出している石板の表面を所
定の厚みで剥離させる。後は、マスキングプレートを撤
去すれば所定の模様が凹凸状に形成された御影石製の石
板を得ることができる。尚、マスキングプレートにどの
ような切抜加工を施すかについては任意であり、石板上
に施す模様に応じて任意に決定すればよい。又、マスキ
ングフレートの材質としては、例えば、鋼板製のものが
考えられるが、それ以外の材質のものを使用してもよ
い。又、レーザを集光レンズにより集光させ、レーザ切
断焦点を過ぎて所定のビーム幅になったところで石板に
照射させるようにした場合には、レーザのエネルギー密
度を適宜減少させて照射面の温度を任意に設定すること
ができ、適切なレーザ照射状況を提供して薄い石板に対
しても所望の加工を施すことができる。

【００１１】

【実施例】以下、図１乃至図４を参照して本発明の一実
施例を説明する。図１及び図２に示すように、まず、所
定の厚みで所定の大きさに成形された御影石製の石板１
を設置する。この石板１の表面は高度に研磨さされてい
て光沢をもった仕上面になっている。又、石板１の厚み
は１０mmである。一方、鋼板製のマスキングプレート３
を準備しておく、このマスキングプレート３には所定形
状の切抜部５が形成されている。マスキングプレート３
の厚みは２mmであり、上記切抜部５を得るための切抜加
工はレーザ加工により行なう。又、本実施例の場合に
は、図２に示すように、紅葉の形状に対応した切抜部５
が形成されている。そして、上記マスキングプレート３
を石板１上に載置する。

【００１２】この状態で集光レンズ７を介してレーザ９
を照射する。レーザ９の照射の条件としては、まず、出
力が１．２乃至２．２KW（ここでは１．２）、集光レン
ズ７と石板１までの距離が１５０mm、石板１の表面温度
が１２００乃至１３００℃である。尚、これはあくまで
一例であって、石板１の厚み、剥離深さ、レーザ９の照
射時間等によって異なるものである。又、レーザ９の照
射は、図２に矢印で示すようなルートで走査させながら
行なう。これによって、マスキングフレート３の切抜部
５を介して露出している石板１の表面が剥離していき、
それによって、切抜部５に応じた形状の模様が凹んだ状
態で形成されることになる。

【００１３】尚、レーザ９を出力するレーザ装置として
は、二酸化炭素（ＣＯ₂）、エキシマ、ヘリウムネオ
ン、沃素イオン等を使用するガスレーザ装置、液体レー
ザ装置、ＹＡＧやルビー等を使用した固定レーザ装置、
半導体レーザ装置等が使用される。本実施例の場合に
は、図３に示すように、二酸化炭素（ＣＯ₂）を使用し
たガスレーザ装置を使用する。図３に示すガスレーザ装
置は、特開平３−１７４３７６号公報に示されているも
のであり、次のような構成になっている。

【００１４】まず、直流電源１１が設けられていて、こ
の直流電源１１からレーザ発振器１３に直流高圧を供給
する。レーザ発信器１３においては、放電管１５を一旦
真空状態としておく。一方、レーザガスボンベ１７より
供給される（Ｈ_e−Ｎ₂−ＣＯ₂）の混合ガスを、送風
機１９によって高速ガス流として上記放電管１５に送り
込む。その状態で、放電管１５内に配置された放電電極
２１、２１間に直流グロー放電を起こさせて励起させ、
それによって、レーザ９を発振させる。そのとき、放電
管１５内を通過して温度上昇した混合ガスは、熱交換器
２３において冷却されて、送風機１９により放電管１５
内に再度送り込まれる。

【００１５】上記熱交換器２３はチラー装置２５によっ
て冷却された水によって冷却される。又、励起されたレ
ーザ９は放電管１５内に対置された反射鏡２７、２９に
よって発振される。そして、反射鏡３１によって９０°
屈曲されて、既に述べた集光レンズ７を介して、石板１
上に照射されることになる。尚、図３中符号３３はクリ
ーングタワであり、又、符号３５はアシストボンベであ
る。又、レーザ装置としては、前述したように種々のタ
イプの使用が考えられ、上記構成のものに限定されるも
のではない。

【００１６】以上の構成を基にその作用を説明する。ま
ず、図２に矢印で示すようなルートでレーザ９を走査さ
せながら照射していく。尚、その際、レーザ９側を移動
させるか石板１側を移動させるかは任意であり、又、移
動制御を数値制御により行なうことが考えられる。それ
によって、マスキングプレート３に形成された切抜部５
より露出している石板１の表面が剥離していき、所定の
深さで削り落とされていく。その結果、切抜部５の形状
に沿った模様が石板１上に凹んだ状態で形成されること
になる。一方、切抜部５以外の部分については、マスキ
ングプレート３によって閉塞されているので、レーザ７
の影響を受けることはなくそのままの状態を維持するこ
とになる。

【００１７】石板１の切抜部５の形状に沿って剥離した
部分の表面は、比較的粗い表面状態となっており、これ
に対して、それ以外の部分については高度に研磨された
状態になっている。よって、このような石板１を各種建
築物の敷石等として使用した場合には、高い美観を提供
することはもとより、滑り止め機能をも発揮することに
なる。その様子を図４に示す。図中斜線を施した部分が
剥離した部分である。尚、前記説明では、模様の部分を
剥離させるようにしたが、逆に、模様の部分はそのまま
の状態とし、それ以外の部分を剥離させるようにしても
よく、それは、マスキングプレート３に切抜部５を形成
するときに適宜選択して形成すればよい。

【００１８】ここで、レーザ照射の仕様を適宜変えて実
験した結果について説明してみる。まず、出力を２KWと
し、集光レンズ７を焦点位置より２００mm上方に配置
し、加工速度を１km/minに設定して行なったところ、ビ
ーム幅が約２６mmの状態で加工することができた。又、
加工速度を２km/minに設定して行なったところ、ビーム
幅が約２２mmの状態で加工することができた。又、上記
仕様はいわゆる「低速度・高出力」の状態であるので、
レーザ９を照射したときの熱反射が大きく、そこで、出
力を１．２KWに低下させて行なってみた。その場合に
は、出力が１．２KW、集光レンズ７と石板１までの距離
が１５０mm、石板１の表面温度が１２００乃至１３００
℃、最高加工速度が５km/min、ビーム幅が１５mmとな
り、その状態で加工を行なうことができた。

【００１９】又、御影石製以外の石板についても同様に
レーザ９を照射させてみたが、良好な結果を得ることは
できなかった。例えば、大理石の場合には照射表面が粉
末状になってしまって、それが焦げたり或いは堆積して
しまって、御影石の場合のような良好な仕上げ状態を得
ることはできなかった。又、タイル製の石板の場合には
レーザの照射によって瞬間的に割れてしまった。又、御
影石製の石板１についてはその厚みが５mm程度のものま
で加工が可能であった。

【００２０】以上本実施例によると次のような効果を奏
することができる。まず、簡単な作業で所望の模様を形
成した御影石製の石板１を得ることができる。これは、
レーザ９を照射することにより、石板１の表面を部分的
に剥離させて模様を形成するようにしたからである。
又、マスキングプレート３によって閉塞されている部分
についてはレーザの影響を何等受けることはなく、よっ
て、模様の境界部についても鮮明な状態になり、良好な
仕上状態を得ることができる。特に、レーザ９を照射さ
せる場合に、切断焦点を過ぎてビーム幅がある程度広が
ったところで照射させるようにしてるので、照射面の温
度が異常に上昇することを防止して加工を行なうことが
できる。

【００２１】又、レーザ９を照射させて石板１の表面に
模様を施す場合には、石板１の厚みとして５_mm程度の厚
みがあれば加工することができる。よって、例えば、バ
ーナー加工法を採用した場合のように、石板１の厚みと
して大きな制約を受けることはなく、又、厚い石板の両
面に加工を施してそれを二枚に切断するといった煩雑な
作業を要することもない。特に、昨今、表面だけが薄い
御影石でその下は別の安価な板材であるような材料が多
く使用されており、そのような板材であっても表面の御
影石が５_mm程度の厚みがあれば加工することが可能にな
った。

【００２２】尚、本発明は前記一実施例に限定されるも
のではない。レーザの出力、石板との距離、走査ルー
ト、照射時間等については、任意に設定すればよく、前
記一実施例の内容に限定されるものではない。マスキン
クプレートの材質等についても鋼板以外のものを使用す
ることが考えられる。

【００２３】

【発明の効果】以上詳述したように本発明による御影石
表面加工方法によると、レーザを照射させて表面を剥離
させることにより所望の模様等を形成するようにしてい
るので、従来のブラスト加工法やバーナー加工法等に比
べて、簡単な作業によって良好な仕上状態で石板上に模
様を形成することが可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す図でレーザを照射させ
る様子を示す断面図である。

【図２】本発明の一実施例を示す図でレーザを照射させ
る様子を示す平面図である。

【図３】本発明の一実施例を示す図でレーザ発振装置の
構成を示す図である。

【図４】本発明の一実施例を示す図で加工された石板を
使用した床及び壁の様子を示す図である。

【図５】従来例を示す図でブラスト加工法による加工の
様子を示す断面図である。

【図６】従来例を示す図でバーナー加工法による加工の
様子を示す断面図である。

【図７】従来例を示す図で石板の両面にバーナー加工法
によって加工を施した後二枚に切断する様子を示す断面
図である。

【符号の説明】

１御影石の石板３マスキングプレート５切抜部７集光レンズ９レーザ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の厚みで所定の大きさに成形された
御影石製の石板上に予め所定の形状に切抜加工されたマ
スキングプレートを載置し、その状態でレーザを照射す
ることによりマスキングプレートの切抜部を介して露出
している石板の表面を所定の厚みで剥離させ、それによ
って石板の表面に所定の模様を施すようにしたことを特
徴とする御影石表面加工方法。
【請求項２】請求項１記載の御影石表面加工方法にお
いて、レーザを集光レンズにより集光させ、レーザ切断
焦点を過ぎて所定のビーム幅になったところで石板に照
射させるものであることを特徴とする御影石表面加工方
法。