シート加工機
【課題】レーザ加工の位置検出の精度を向上させ、穴あけ加工と穴あけ検査とを行うことのできるシート加工機を提供する。
【解決手段】シート加工機５０は、ハニカム構造体２１を載置する載置部２、載置部２をガイド軸４に沿って移動させるためのモータ３、ハニカム構造体２１の端面２２を照射するための落射用照明１１及び拡散照明１２、落射用照明１１の発光を反射するためのビームスプリッタ（光分岐部）１５を備え、さらに撮影位置と加工位置とが同一の位置として定められており、撮影位置（加工位置）上にレーザ加工を行うレーザ（レーザ発振手段）７、撮影位置に位置決めされたハニカム構造体２１の軸線外にハニカム構造体２１の端面２２を撮影するカメラ（撮影手段）６、を備える。また撮影位置に位置決めされたハニカム構造体２１の軸線上に可動なミラー１６を備える。
【解決手段】シート加工機５０は、ハニカム構造体２１を載置する載置部２、載置部２をガイド軸４に沿って移動させるためのモータ３、ハニカム構造体２１の端面２２を照射するための落射用照明１１及び拡散照明１２、落射用照明１１の発光を反射するためのビームスプリッタ（光分岐部）１５を備え、さらに撮影位置と加工位置とが同一の位置として定められており、撮影位置（加工位置）上にレーザ加工を行うレーザ（レーザ発振手段）７、撮影位置に位置決めされたハニカム構造体２１の軸線外にハニカム構造体２１の端面２２を撮影するカメラ（撮影手段）６、を備える。また撮影位置に位置決めされたハニカム構造体２１の軸線上に可動なミラー１６を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハニカム構造体に添付されたシートに穴あけ加工を行うシート加工機に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関、ボイラー等の排気ガス中の微粒子や有害物質は、環境への影響を考慮して排気ガス中から除去する必要性が高まっている。特に、ディーゼルエンジンから排出される微粒子（以下、ＰＭということがある）の除去に関する規制は欧米、日本国内ともに強化される方向にあり、ＰＭを除去するための捕集フィルタ（以下、ＤＰＦということがある）にハニカム構造体が用いられている。
【０００３】
セラミックハニカム構造体の両端面でセルが交互に封止された構造のセラミック体を得るために、種々の製造方法が知られている。例えば、セラミックハニカム構造体の端面に貼り付けたシートの所定のセルに対応した位置に穴をあけてハニカム構造体毎に対応したマスクを作成し、マスクを貼り付けた面を封止用スラリーに浸漬し、マスクにあけられた穴から封止用スラリーをセル中に充填する方法がある（特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】特許第３７１５１７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
シートの所定のセルに対応した位置に穴をあける方法にて製造する場合に、Φ２７０ｍｍクラスでは14,000個の穴あけを行う必要があるが、今までは作業者の目視により検査を行っていた。つまり穴あけは自動化されたが、その穴あけ後の検査自動化は実現できていなかった。また穴あけの後に、穴あけ機から製品を移して、検査しようとすると、穴の有無、加工穴の大きさは画像処理で検出可能であるが、加工穴の位置ずれ（それぞれのセル中心に対してのずれ）は、検出困難であった。さらに、穴あけ機において同軸落射光学系を構成することが難しく、照明を確保して穴あけ機上で検査することが困難であった。そして、近年、目封止の品質に対する要求が厳しくなってきており、それに伴い、穴あけに要求される精度が厳しくなってきた。
【０００６】
本発明の課題は、レーザ加工の位置検出の精度を向上させ、穴あけ加工と穴あけ検査とを行うことのできるシート加工機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明によれば、
柱状に形成されたハニカム構造体の一方の端面を予め定められた方向に向けてハニカム構造体を撮影位置と加工位置とに位置決めする位置決め手段と、
ハニカム構造体の端面に貼付されたシートにレーザ光を照射することによりシートの穴あけ加工するためのレーザ発振手段と、
撮影位置に位置決めされたハニカム構造体の端面を斜光にて照射する拡散照明と、
撮影位置に位置決めされたハニカム構造体の長手方向の軸線上に可動な光分岐部と、
軸線外に設置され、軸線上に配置された光分岐部によって反射された反射光にて軸線と同軸に端面を照射する落射用照明と、
端面を撮影する撮影手段とを備え、
ハニカム構造体を撮影位置に位置決めし、光分岐部を軸線外の第一位置に配置して、拡散照明により斜光を端面に照射して撮影手段によって端面の第一画像を撮影し、
第一画像を画像処理することにより、ハニカム構造体のセル位置を認識した後、ハニカム構造体を加工位置に位置決めし、セル位置に基づき端面に貼付されたシートの穴あけ加工をレーザ発振手段によって行い、その後、
軸線上の第二位置に配置された光分岐部により落射用照明からの発光を反射して端面に照射し、光分岐部を透過した端面による反射光によって端面の第二画像を撮影手段により撮影し、第二画像を画像処理することにより穴あけ検査を行うシート加工機が提供される。
【０００８】
本発明のシート加工機において、より具体的には、
撮影位置と加工位置とが異なった位置として定められ、
撮影手段は、撮影位置に位置決めされたハニカム構造体の軸線上に配置され、
レーザ発振手段は、加工位置に位置決めされたハニカム構造体の軸線上にレーザ光の光軸が軸線に沿うように配置され、
位置決め手段は、撮影位置にてハニカム構造体の第一画像を撮影後、ハニカム構造体を加工位置に位置決めし、レーザ発振手段によって穴あけ加工を行った後、撮影位置へ戻して第二画像を撮影するという構成を採用することができる。
【０００９】
この場合において、位置決め手段によるハニカム構造体の撮影位置から加工位置への移動方向は、軸線と直交する方向に定められているように構成することができる。
【００１０】
さらに本発明のシート加工機において、
撮影位置と加工位置とが同一の位置として定められ、
撮影位置に位置決めされたハニカム構造体の軸線上に可動なミラーを備え、
撮影手段は、撮影位置に位置決めされたハニカム構造体の軸線外に配置され、
ミラーを撮影位置に位置決めされたハニカム構造体の軸線上に、光分岐部を第一位置に配置した状態にて、拡散照明の端面による反射光をミラーにて反射して撮影手段によって撮影した端面の第一画像を画像処理し、
ハニカム構造体のセル位置を認識した後、穴あけ加工をミラーを軸線外に配置した状態にてレーザ発振手段によって行い、その後、
軸線上の第二位置に配置された光分岐部により落射用照明からの発光を反射して端面に照射し、光分岐部を透過した端面による反射光をさらに軸線上に配置されたミラーによって反射して、端面の第二画像を撮影手段により撮影し、第二画像を画像処理することにより穴あけ検査を行うという構成を採用することができる。
【００１１】
上記の構成において第一画像の暗色系画像部をセル位置として認識することができる。また、第二画像の暗色系画像をレーザ光による穴あけ加工によって形成された穴として認識することができる。さらに光分岐部は、三角プリズム又はハーフミラーによって構成することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のシート加工機は、位置決め手段により、ハニカム構造体を撮影位置に位置決めし、光分岐部を軸線外の第一位置に配置して、拡散照明により斜光を端面に照射して撮影手段によって端面の第一画像を撮影することができる。拡散照明により斜光を端面に照射することにより、ハニカム構造体のセル内を暗色系画像部とし、セルの隔壁を明色系画像部として、撮影することができる。
【００１３】
そして、第一画像を画像処理することにより、暗色系画像部と明色系画像部とからハニカム構造体のセル位置を認識した後、ハニカム構造体を加工位置に位置決めし、認識したセル位置に基づき端面に貼付されたシートの穴あけ加工をレーザ発振手段によって行うことができる。
【００１４】
さらに、軸線上の第二位置に配置された光分岐部により落射用照明からの発光を反射して端面に照射し、光分岐部を透過した端面による反射光によって端面の第二画像を撮影手段により撮影することができる。同軸落射照明を利用するため、穴と穴以外のコントラストが明瞭となり、精度よく撮影することができる。そして、第二画像を画像処理し、暗色系画像部を穴あけ加工によって形成された穴として認識して、その穴がセル位置に対して予め定められた位置に形成されたか否かを判断して、穴あけ加工による加工が正常に行われたか否かを判断することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、変更、修正、改良を加え得るものである。なお、本明細書にいう「ハニカム構造体」には、焼成体のみならず、未焼成の乾燥体（坏土の押出成形体に乾燥のみを施し、未だ焼成されていないもの）も含まれる。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態であるシート加工機１を示す。シート加工機１は、ハニカム構造体２１を載置する載置部２、載置部２をガイド軸４に沿って移動させるためのモータ３、ハニカム構造体２１の端面２２を照射するための落射用照明１１及び拡散照明１２、落射用照明１１の発光を反射するためのビームスプリッタ（光分岐部）１５を備え、さらに撮影位置上にハニカム構造体２１の端面２２を撮影するカメラ（撮影手段）６、加工位置上にレーザ加工を行うレーザ（レーザ発振手段）７を備える。
【００１７】
載置部２は、目封止されていないハニカム構造体２１を載置して、ガイド軸４に沿ってモータ３によって、撮影位置と加工位置とを移動可能に構成されている。位置決め手段によるハニカム構造体２１の撮影位置から加工位置への移動方向は、軸線と直交する方向に定められている。これにより、ハニカム構造体２１をそれぞれの位置に位置決めすることができる。すなわち、載置部２、ガイド軸４、モータ３は、柱状に形成されたハニカム構造体２１の一方の端面２２を予め定められた方向に向けてハニカム構造体２１を撮影位置と加工位置とに位置決めする位置決め手段を構成する。
【００１８】
レーザ発振手段であるレーザ７は、加工位置に位置決めされたハニカム構造体２１の軸線上にレーザ光の光軸が軸線に沿うように配置されており、ハニカム構造体２１の端面２２に貼付されたシート２４にレーザ光を照射することによりシート２４の穴あけ加工を行う。
【００１９】
本実施の形態のシート加工機１に用いられるレーザ７としては、例えば、ＹＡＧレーザ、ＣＯ2レーザ、又はＵＶレーザ等を好適に用いることができる。このようなレーザ７を用いることにより、例えば、ハニカム構造体２１の端面に貼付したシート２４に穴あけ加工することができる。また、このレーザ７は、市販のレーザマーカ、例えば、ガルバノミラー走査方式のレーザマーカ等を好適に用いることができるため、シート加工機１の低コスト化を実現することができる。また、レーザ加工面を一定にするため、ハニカム構造体２１の上端面２２の高さ方向を検出し調整する機構を位置決め手段の載置部２に設けることが好ましい。
【００２０】
拡散照明１２は、撮影位置に位置決めされたハニカム構造体２１の端面を斜光にて照射する。拡散照明は、例えば、光源となるＬＥＤと、ＬＤＥからの光を拡散させる光拡散体とを備えて構成される。または、ハロゲンや水銀などのランプ光源や、安価で輝度の安定した蛍光灯を拡散照明として用いることもできる。
【００２１】
光分岐部であるビームスプリッタ１５は、撮影位置に位置決めされたハニカム構造体２１の長手方向の軸線上に可動に構成されている。すなわち軸線外の第一位置と軸線上の第二位置とを移動することができる。ビームスプリッタ１５は、入射光を透過光と反射光に分離させるものであり、三角プリズム、ハーフミラー等によって構成することができる。具体的には、複数の三角プリズムを貼り合わせてキューブ型のビームスプリッタとし、その貼り合わせ面を分割面として、光ビームを反射光と透過光に分割するように構成することもできる。或いは、板状のハーフミラーを用いた場合は、三角プリズムを用いた場合よりも低廉に構成することができる。
【００２２】
落射用照明１１は、例えば、光源となるＬＥＤを備えて構成される。落射用照明１１は、ビームスプリッタ１５が第二位置に配置されると、ビームスプリッタ１５によって、発光をハニカム構造体２１の端面２２に照射することができる。また、撮影手段を構成するカメラ６は、ＣＣＤカメラを好適に用いることができる。
【００２３】
上記シート加工機１によって、ハニカム構造体２１の端面２２に貼付されたシート２４にレーザ光を照射することによりシート２４の穴あけ加工するため、まず、図２に示すようなセラミックハニカム構造体２１（焼成前のセラミックハニカム構造体）を準備する。セラミックハニカム構造体２１としては、従来から知られているコージェライトからなるセラミックハニカム構造体を好適に使用できる。セラミックハニカム構造体２１は、原料を混合後口金から押し出すことで従来と同様に作製することができる。
【００２４】
図２（ａ）に示すように、セラミックハニカム構造体２１の端面２２とほぼ同じ形状のシート２４を準備し、図２（ｂ）に示すように、目封止されていないハニカム構造体２１の端面２２にシート２４を貼り付ける。シート２４としては市販の粘着シートを使用することができる。そして、ハニカム構造体２１を図１に示すように、シート加工機１の載置部２に載置して、レーザ７による穴あけ加工を行う。
【００２５】
次に、図３〜図６のフローチャートを用いて、レーザ加工工程について説明する。図３にレーザ加工工程の全体工程を示す。シート加工機１は、載置部２に載置された目封止されていないハニカム構造体２１のセル位置確認工程を行い（Ｓ１）、その結果に基づいて、穴あけ加工工程を行って、シートに穴を形成する（Ｓ２）。続いて、穴あけ検査工程を行い、その穴がセル位置に対して予め定められた位置に形成されたか否かを判断して、穴あけ加工による加工が正常に行われたか否かを判断する（Ｓ３）。次に、これら各工程の詳細について、図４〜図６を用いて説明する。
【００２６】
まず、Ｓ１のセル位置確認工程の詳細について図４を用いて説明する。シート加工機１は、載置部２に載置されたハニカム構造体２１をモータ３によって、撮影位置に移動させる（Ｓ１１：図１参照）。次にビームスプリッタ１５を第一位置とし（Ｓ１２）、拡散照明１２をオンとする（Ｓ１３）。そして、拡散照明１２を照射されたハニカム構造体２１の端面２２の第一画像を撮影する（Ｓ１４）。
【００２７】
図７に拡散照明によって撮影した端面２２の第一画像の例を模式的に示す。拡散照明１２によって、シート２４を透過して、端面２２を撮影することができる。端面２２は、その隔壁部２２ａが明色系画像部、セル２２ｂ内が暗色系画像部として撮影される。すなわち図４のＳ１５において、シート加工機１は、暗色系画像部をセル２２ｂ内として認識することができる。そして、シート２４の所定のセル２２ｂ内に相当する位置に、穴あけ加工工程（Ｓ２）において、穴を形成する。
【００２８】
Ｓ２の穴あけ加工工程の詳細について図５を用いて説明する。シート加工機１は、載置部２に載置されたハニカム構造体２１をモータ３によって、加工位置に移動させる（Ｓ２１：図１参照）。第一画像を画像処理することにより、ハニカム構造体２１のセル位置を認識したその認識結果に基づき、端面２２に貼付されたシート２４の穴あけ加工を行う（Ｓ２２）。そして、シート加工機１は、載置部２に載置されたハニカム構造体２１をモータ３によって、撮影位置に再び移動させる（Ｓ２３）。
【００２９】
次にＳ３の穴あけ検査工程の詳細について図６を用いて説明する。シート加工機１は、撮影位置に位置決めされたハニカム構造体２１の長手方向の軸線上の第二位置へビームスプリッタ１５を配置し（Ｓ３１）、落射用照明１１をオンとして（Ｓ３２）、カメラ６にて第二画像を撮影する（Ｓ３３）。
【００３０】
図８に落射照明によって撮影した端面２２の第二画像の例を模式的に示す。落射用照明１１によって、シート２４を透過して、端面２２を撮影することができる。つまり、ビームスプリッタ１５により軸線と同軸に発光が照射されるため、穴２５の外縁を明瞭に撮影することができる。シート２４は、明色系画像部、端面２２は、その隔壁部２２ａがシート２４よりはやや暗色の明色系画像部として撮影される。また、シート２４に形成された穴２５は、その後側のセル２２ｂを透過して撮影されるため、穴２５は暗色系画像部として撮影される。すなわちＳ３４において、シート加工機１は、暗色系画像部を穴２５として認識することができる。
【００３１】
図６に戻って、Ｓ３４にて画像解析を行った後、シート加工機１は、所定セルの穴あけの有無、穴の大きさ、位置ずれが所定の基準以下であるか否かを判断する（Ｓ３５）。所定の基準以下の場合（Ｓ３５：ＹＥＳ）、そのハニカム構造体２１を不良品として排出する（Ｓ３６）。一方、所定の基準を満たすと判断した場合（Ｓ３５：ＮＯ）、そのハニカム構造体２１を良品として回収し（Ｓ３６）、次の工程に進む。
【００３２】
次にハニカム構造体２１の目封止工程について図９（ａ）、図９（ｂ）及び図１０を用いて説明する。前工程において、穴あけが正常に行われたと判断された良品は、図９（ａ）に示すように、シート２４に穴２５が形成されている。図９（ｂ）には、図９（ａ）のＡ−Ａ断面図を示す。
【００３３】
そしてこの良品について、図１０（ａ）に示すように、穴２５を明けたシート２４を貼付した端面２２を容器２７内のスラリー２６中に浸漬する。スラリー２６は、目封じ部を形成する原料である、例えばコージェライト、コージェライト化原料、炭化珪素、窒化珪素、アルミナ、ムライト、アルミニウムチタネート及びリチウムアルミニウムシリケート等に、バインダー、分散媒等を加えた目封じ剤である。そして、図１０（ｂ）に示すように、押圧手段２８を利用してセラミックハニカム構造体２１を押すことで、スラリー２６をシート２４の穴２５を介してセル２２ｂ内に圧入して充填する。その後、図１０（ｃ）に示すように、シート２４を端面から剥がすことで一端面２２に対する目封止を終了する。
【００３４】
その後、同様の目封止を他の端面に対しても実施し、両端面の所定のセル２２ｂにスラリー２６を充填したセラミックハニカム構造体２１を得る。最後に、両端面において所定のセル２２ｂにスラリー２６を充填したセラミックハニカム構造体２１を焼成することで、目的とするセラミックハニカム構造体２１の両端面でセル２２ｂが交互に封止された構造のセラミック体を得ることができる。このようなセラミック体は、主に、ディーゼルエンジンの黒鉛等を除去するために使用されるＤＰＦ（ディーゼル・パティキュレート・フィルタ）として利用される。
【００３５】
以上のように、拡散照明１２を用いて第一画像を撮影することにより、セル位置を明瞭に撮影することができる。また、落射用照明１１を用いて同軸落射照明として撮影することにより、穴２５を明瞭に撮影することができる。したがって、シート加工機１によって、精度よく穴あけ加工を行うとともに、穴あけ検査を画像処理により自動化して行うことができる。
【００３６】
次に、他の実施形態のシート加工機５０を図１１に示す。シート加工機５０は、ハニカム構造体２１を載置する載置部２、載置部２をガイド軸４に沿って移動させるためのモータ３、ハニカム構造体２１の端面２２を照射するための落射用照明１１及び拡散照明１２、落射用照明１１の発光を反射するためのビームスプリッタ（光分岐部）１５を備え、さらに撮影位置と加工位置とが同一の位置として定められており、撮影位置（加工位置）上にレーザ加工を行うレーザ（レーザ発振手段）７、撮影位置に位置決めされたハニカム構造体２１の軸線外にハニカム構造体２１の端面２２を撮影するカメラ（撮影手段）６、を備える。また撮影位置に位置決めされたハニカム構造体２１の軸線上に可動なミラー１６を備える。
【００３７】
載置部２は、ハニカム構造体２１を載置して、ガイド軸４に沿ってモータ３によって移動し、撮影位置（加工位置）にハニカム構造体２１を位置決めすることができる。
【００３８】
レーザ発振手段であるレーザ７は、加工位置に位置決めされたハニカム構造体２１の軸線上にレーザ光の光軸が軸線に沿うように配置されており、ハニカム構造体２１の端面２２に貼付されたシート２４にレーザ光を照射することによりシート２４の穴あけ加工を行う。
【００３９】
拡散照明１２は、撮影位置に位置決めされたハニカム構造体２１の端面２２を斜光にて照射する。光分岐部であるビームスプリッタ１５は、撮影位置に位置決めされたハニカム構造体２１の長手方向の軸線上に可動に構成されている。すなわち軸線外の第一位置と軸線上の第二位置とを移動することができる。落射用照明１１は、ビームスプリッタ１５が第二位置に配置されると、ビームスプリッタ１５によって、発光をハニカム構造体２１の端面２２に照射することができる。
【００４０】
ミラー１６は、撮影位置に位置決めされたハニカム構造体２１の長手方向の軸線上に可動に構成されている。すなわち軸線外の第一位置と軸線上の第二位置とを移動することができる。ミラー１６を第二位置に移動することにより、ミラー１６の反射によってカメラ６にて端面２２の画像を撮影することができる。
【００４１】
上記シート加工機５０によって、ハニカム構造体２１の端面２２に貼付されたシート２４にレーザ光を照射することによりシート２４の穴あけ加工するため、前述の実施形態と同様にハニカム構造体２１の端面２２にシート２４を貼り付け（図２参照）、シート加工機５０の載置部２に載置する。
【００４２】
次に、図１２〜図１５のフローチャートを用いて、この実施形態のレーザ加工工程について説明する。図１２にレーザ加工工程の全体工程を示す。シート加工機５０は、載置部２に載置されたハニカム構造体２１の端面２２を複数のブロックに分割し、その第一ブロックについてセル位置確認工程を行い（Ｔ１）、その結果に基づいて、穴あけ加工工程を行って、シートに穴を形成する（Ｔ２）。続いて、穴あけ検査工程を行い、その穴がセル位置に対して予め定められた位置に形成されたか否かを判断して、穴あけ加工による加工が正常に行われたか否かを判断する（Ｔ３）。シート加工機５０は、全てのブロックについてレーザ加工が終了したかを判断し、終了していないならば（Ｔ４：ＮＯ）、隣接ブロックに移動して（Ｔ５）、Ｔ１へ戻る。全てのブロックについて終了していれば（Ｔ４：ＹＥＳ）、レーザ加工工程を終了する。次に、これら各工程の詳細について、図１３〜図１５を用いて説明する。
【００４３】
まず、Ｔ１のセル位置確認工程の詳細について図１３を用いて説明する。シート加工機５０は、載置部２に載置されたハニカム構造体２１をモータ３によって、撮影位置（この実施形態においては加工位置でもある）に移動させる（Ｔ１１：図１１参照）。次にミラー１６を第二位置、ビームスプリッタ１５を第一位置とし（Ｔ１２）、拡散照明１２をオンとする（Ｔ１３）。そして、拡散照明１２を照射されたハニカム構造体２１の端面２２の第一画像をミラー１６を介してカメラ６で撮影する（Ｔ１４）。
【００４４】
この実施形態においても、前述の実施形態の図７と同様の拡散照明による第一画像が得られる。すなわち端面２２は、その隔壁部２２ａが明色系画像部、セル２２ｂ内が暗色系画像部として撮影される。すなわち図１３のＴ１５において、シート加工機５０は、暗色系画像部をセル２２ｂ内として認識することができる。このとき、端面２２の基準点を基に穴あけ加工パターンを決定する。そして、シート２４の所定のセル２２ｂ内に相当する位置に、穴あけ加工工程（Ｔ２）において、穴を形成する。
【００４５】
Ｔ２の穴あけ加工工程の詳細について図１４を用いて説明する。シート加工機５０は、ミラー１６を軸線外の第一位置、ビームスプリッタ１５を軸線外の第一位置へ移動する（Ｔ２１：図１１参照）。第一画像を画像処理することにより、ハニカム構造体２１のセル位置を認識したその認識結果に基づき、端面２２に貼付されたシート２４の穴あけ加工を行う（Ｔ２２）。
【００４６】
次にＴ３の穴あけ検査工程の詳細について図１５を用いて説明する。シート加工機５０は、撮影位置に位置決めされたハニカム構造体２１の長手方向の軸線上の第二位置へミラー１６を配置する。また同様にビームスプリッタ１５を軸線上の第二位置に配置する（Ｔ３１）。落射用照明１１をオンとして（Ｔ３２）、カメラ６にて第二画像を撮影する（Ｔ３３）。
【００４７】
この実施形態においても、前述の実施形態の図８と同様の落射照明による第二画像が得られる。すなわち、ビームスプリッタ１５により軸線と同軸に発光が照射されるため、穴２５の外縁を明瞭に撮影することができる。シート２４は、明色系画像部、端面２２は、その隔壁部２２ａがシート２４よりはやや暗色の明色系画像部として撮影される。また、シート２４に形成された穴２５は、その後側のセル２２ｂを透過して撮影されるため、穴２５は暗色系画像部として撮影される。すなわちＴ３４において、シート加工機５０は、暗色系画像部を穴２５として認識することができる。
【００４８】
図１５に戻って、Ｔ３４にて画像解析を行った後、シート加工機５０は、セル位置情報と第二画像による穴情報を比較して、所定セルの穴あけの有無、穴の大きさ、位置ずれが所定の基準以下であるか否かを判断する（Ｔ３５）。所定の基準以下の場合（Ｔ３５：ＹＥＳ）、そのハニカム構造体２１を不良品として排出する（Ｔ３６）。一方、所定の基準を満たすと判断した場合（Ｔ３５：ＮＯ）、そのハニカム構造体２１を良品として回収し（Ｔ３６）、次の工程に進む。
【００４９】
図１２のＴ４にて全てのブロックについて終了していないと判断すると、図１６に示すように隣接ブロックに移動して（Ｔ５）、同様の工程を実施する。このとき、シート加工機５０は、ミラー１６とビームスプリッタ１５をレーザ７と同軸上のままとした状態で、落射照明により、加工エリアよりわずかに広いカメラエリアのために見える、加工済みの穴２５を検出し、穴加工済みセルを特定する。そして、ローアングル照明（拡散照明１２）を点灯させセル位置を検出し、加工済みセルを基準に穴あけ加工パターンを決定する。そして、前述の穴あけ加工を同様に行う。
【００５０】
全てのブロックを終了すると（Ｔ４：ＹＥＳ）、前述の実施形態と同様に、ハニカム構造体２１の目封止を行い、両端面の所定のセル３にスラリー６を充填したセラミックハニカム構造体２１を得る。最後に、両端面において所定のセル２２ｂにスラリー６を充填したセラミックハニカム構造体２１を焼成することで、目的とするセラミックハニカム構造体２１の両端面でセル２２ｂが交互に封止された構造のセラミック体を得ることができる。
【００５１】
以上のように、拡散照明１２を用いて第一画像を撮影することにより、セル位置を明瞭に撮影することができる。また、落射用照明１１を用いて同軸落射照明として撮影することにより、穴２５を明瞭に撮影することができる。したがって、シート加工機５０によって、精度よく穴あけ加工を行うとともに、穴あけ検査を画像処理により自動化して行うことができる。また、この実施形態においては、撮影位置と加工位置とが同一として構成されているため、撮影と加工に要する時間を短縮することができる。さらに、撮影工程と加工工程においてハニカム構造体２１を移動しないため、位置決めによる誤差が発生することを防止し、精度よく穴あけ加工、穴あけ検査を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、レーザを用いて所定の位置にレーザ加工を施すシート加工機として利用でき、特に、ディーゼルエンジンの黒鉛等を除去するために使用されるＤＰＦとして利用されるハニカム構造体を製造する際に、ハニカム構造体に添付されたシートに穴あけ加工を行うシート加工機として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施形態としてのシート加工機を示す図である。
【図２（ａ）】ハニカム構造体へのシートの貼付を示す図である。
【図２（ｂ）】シートが貼付されたハニカム構造体を示す図である。
【図３】レーザ加工工程を示すフローチャートである。
【図４】セル位置確認工程の詳細を示すフローチャートである。
【図５】穴あけ加工工程の詳細を示すフローチャートである。
【図６】穴あけ検査工程の詳細を示すフローチャートである。
【図７】拡散照明による第一画像の模式図である。
【図８】落射照明による第二画像の模式図である。
【図９（ａ）】穴あけ工程が終了したハニカム構造体を示す図である。
【図９（ｂ）】図９（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図１０】図１０（ａ）は、ハニカム構造体の目封止工程を示す図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に続く工程を示す図、図１０（ｃ）は、目封止されたハニカム構造体を示す図である。
【図１１】本発明の他の実施形態のシート加工機を示す図である。
【図１２】他の実施形態のレーザ加工工程を示すフローチャートである。
【図１３】他の実施形態のセル位置確認工程の詳細を示すフローチャートである。
【図１４】他の実施形態の穴あけ加工工程の詳細を示すフローチャートである。
【図１５】他の実施形態の穴あけ検査工程の詳細を示すフローチャートである。
【図１６】ブロックを説明する図である。
【符号の説明】
【００５４】
１：シート加工機、２：載置部、３：モータ、４：ガイド軸、６：カメラ、７：レーザ、１１：射用照明、１２：拡散照明、１５：ビームスプリッタ、１６：ミラー、２１：ハニカム構造体、２２：端面、２２ａ：隔壁部、２２ｂ：セル、２４：シート、２５：穴、２６：スラリー、５０：シート加工機。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハニカム構造体に添付されたシートに穴あけ加工を行うシート加工機に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関、ボイラー等の排気ガス中の微粒子や有害物質は、環境への影響を考慮して排気ガス中から除去する必要性が高まっている。特に、ディーゼルエンジンから排出される微粒子（以下、ＰＭということがある）の除去に関する規制は欧米、日本国内ともに強化される方向にあり、ＰＭを除去するための捕集フィルタ（以下、ＤＰＦということがある）にハニカム構造体が用いられている。
【０００３】
セラミックハニカム構造体の両端面でセルが交互に封止された構造のセラミック体を得るために、種々の製造方法が知られている。例えば、セラミックハニカム構造体の端面に貼り付けたシートの所定のセルに対応した位置に穴をあけてハニカム構造体毎に対応したマスクを作成し、マスクを貼り付けた面を封止用スラリーに浸漬し、マスクにあけられた穴から封止用スラリーをセル中に充填する方法がある（特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】特許第３７１５１７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
シートの所定のセルに対応した位置に穴をあける方法にて製造する場合に、Φ２７０ｍｍクラスでは14,000個の穴あけを行う必要があるが、今までは作業者の目視により検査を行っていた。つまり穴あけは自動化されたが、その穴あけ後の検査自動化は実現できていなかった。また穴あけの後に、穴あけ機から製品を移して、検査しようとすると、穴の有無、加工穴の大きさは画像処理で検出可能であるが、加工穴の位置ずれ（それぞれのセル中心に対してのずれ）は、検出困難であった。さらに、穴あけ機において同軸落射光学系を構成することが難しく、照明を確保して穴あけ機上で検査することが困難であった。そして、近年、目封止の品質に対する要求が厳しくなってきており、それに伴い、穴あけに要求される精度が厳しくなってきた。
【０００６】
本発明の課題は、レーザ加工の位置検出の精度を向上させ、穴あけ加工と穴あけ検査とを行うことのできるシート加工機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明によれば、
柱状に形成されたハニカム構造体の一方の端面を予め定められた方向に向けてハニカム構造体を撮影位置と加工位置とに位置決めする位置決め手段と、
ハニカム構造体の端面に貼付されたシートにレーザ光を照射することによりシートの穴あけ加工するためのレーザ発振手段と、
撮影位置に位置決めされたハニカム構造体の端面を斜光にて照射する拡散照明と、
撮影位置に位置決めされたハニカム構造体の長手方向の軸線上に可動な光分岐部と、
軸線外に設置され、軸線上に配置された光分岐部によって反射された反射光にて軸線と同軸に端面を照射する落射用照明と、
端面を撮影する撮影手段とを備え、
ハニカム構造体を撮影位置に位置決めし、光分岐部を軸線外の第一位置に配置して、拡散照明により斜光を端面に照射して撮影手段によって端面の第一画像を撮影し、
第一画像を画像処理することにより、ハニカム構造体のセル位置を認識した後、ハニカム構造体を加工位置に位置決めし、セル位置に基づき端面に貼付されたシートの穴あけ加工をレーザ発振手段によって行い、その後、
軸線上の第二位置に配置された光分岐部により落射用照明からの発光を反射して端面に照射し、光分岐部を透過した端面による反射光によって端面の第二画像を撮影手段により撮影し、第二画像を画像処理することにより穴あけ検査を行うシート加工機が提供される。
【０００８】
本発明のシート加工機において、より具体的には、
撮影位置と加工位置とが異なった位置として定められ、
撮影手段は、撮影位置に位置決めされたハニカム構造体の軸線上に配置され、
レーザ発振手段は、加工位置に位置決めされたハニカム構造体の軸線上にレーザ光の光軸が軸線に沿うように配置され、
位置決め手段は、撮影位置にてハニカム構造体の第一画像を撮影後、ハニカム構造体を加工位置に位置決めし、レーザ発振手段によって穴あけ加工を行った後、撮影位置へ戻して第二画像を撮影するという構成を採用することができる。
【０００９】
この場合において、位置決め手段によるハニカム構造体の撮影位置から加工位置への移動方向は、軸線と直交する方向に定められているように構成することができる。
【００１０】
さらに本発明のシート加工機において、
撮影位置と加工位置とが同一の位置として定められ、
撮影位置に位置決めされたハニカム構造体の軸線上に可動なミラーを備え、
撮影手段は、撮影位置に位置決めされたハニカム構造体の軸線外に配置され、
ミラーを撮影位置に位置決めされたハニカム構造体の軸線上に、光分岐部を第一位置に配置した状態にて、拡散照明の端面による反射光をミラーにて反射して撮影手段によって撮影した端面の第一画像を画像処理し、
ハニカム構造体のセル位置を認識した後、穴あけ加工をミラーを軸線外に配置した状態にてレーザ発振手段によって行い、その後、
軸線上の第二位置に配置された光分岐部により落射用照明からの発光を反射して端面に照射し、光分岐部を透過した端面による反射光をさらに軸線上に配置されたミラーによって反射して、端面の第二画像を撮影手段により撮影し、第二画像を画像処理することにより穴あけ検査を行うという構成を採用することができる。
【００１１】
上記の構成において第一画像の暗色系画像部をセル位置として認識することができる。また、第二画像の暗色系画像をレーザ光による穴あけ加工によって形成された穴として認識することができる。さらに光分岐部は、三角プリズム又はハーフミラーによって構成することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のシート加工機は、位置決め手段により、ハニカム構造体を撮影位置に位置決めし、光分岐部を軸線外の第一位置に配置して、拡散照明により斜光を端面に照射して撮影手段によって端面の第一画像を撮影することができる。拡散照明により斜光を端面に照射することにより、ハニカム構造体のセル内を暗色系画像部とし、セルの隔壁を明色系画像部として、撮影することができる。
【００１３】
そして、第一画像を画像処理することにより、暗色系画像部と明色系画像部とからハニカム構造体のセル位置を認識した後、ハニカム構造体を加工位置に位置決めし、認識したセル位置に基づき端面に貼付されたシートの穴あけ加工をレーザ発振手段によって行うことができる。
【００１４】
さらに、軸線上の第二位置に配置された光分岐部により落射用照明からの発光を反射して端面に照射し、光分岐部を透過した端面による反射光によって端面の第二画像を撮影手段により撮影することができる。同軸落射照明を利用するため、穴と穴以外のコントラストが明瞭となり、精度よく撮影することができる。そして、第二画像を画像処理し、暗色系画像部を穴あけ加工によって形成された穴として認識して、その穴がセル位置に対して予め定められた位置に形成されたか否かを判断して、穴あけ加工による加工が正常に行われたか否かを判断することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、変更、修正、改良を加え得るものである。なお、本明細書にいう「ハニカム構造体」には、焼成体のみならず、未焼成の乾燥体（坏土の押出成形体に乾燥のみを施し、未だ焼成されていないもの）も含まれる。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態であるシート加工機１を示す。シート加工機１は、ハニカム構造体２１を載置する載置部２、載置部２をガイド軸４に沿って移動させるためのモータ３、ハニカム構造体２１の端面２２を照射するための落射用照明１１及び拡散照明１２、落射用照明１１の発光を反射するためのビームスプリッタ（光分岐部）１５を備え、さらに撮影位置上にハニカム構造体２１の端面２２を撮影するカメラ（撮影手段）６、加工位置上にレーザ加工を行うレーザ（レーザ発振手段）７を備える。
【００１７】
載置部２は、目封止されていないハニカム構造体２１を載置して、ガイド軸４に沿ってモータ３によって、撮影位置と加工位置とを移動可能に構成されている。位置決め手段によるハニカム構造体２１の撮影位置から加工位置への移動方向は、軸線と直交する方向に定められている。これにより、ハニカム構造体２１をそれぞれの位置に位置決めすることができる。すなわち、載置部２、ガイド軸４、モータ３は、柱状に形成されたハニカム構造体２１の一方の端面２２を予め定められた方向に向けてハニカム構造体２１を撮影位置と加工位置とに位置決めする位置決め手段を構成する。
【００１８】
レーザ発振手段であるレーザ７は、加工位置に位置決めされたハニカム構造体２１の軸線上にレーザ光の光軸が軸線に沿うように配置されており、ハニカム構造体２１の端面２２に貼付されたシート２４にレーザ光を照射することによりシート２４の穴あけ加工を行う。
【００１９】
本実施の形態のシート加工機１に用いられるレーザ７としては、例えば、ＹＡＧレーザ、ＣＯ2レーザ、又はＵＶレーザ等を好適に用いることができる。このようなレーザ７を用いることにより、例えば、ハニカム構造体２１の端面に貼付したシート２４に穴あけ加工することができる。また、このレーザ７は、市販のレーザマーカ、例えば、ガルバノミラー走査方式のレーザマーカ等を好適に用いることができるため、シート加工機１の低コスト化を実現することができる。また、レーザ加工面を一定にするため、ハニカム構造体２１の上端面２２の高さ方向を検出し調整する機構を位置決め手段の載置部２に設けることが好ましい。
【００２０】
拡散照明１２は、撮影位置に位置決めされたハニカム構造体２１の端面を斜光にて照射する。拡散照明は、例えば、光源となるＬＥＤと、ＬＤＥからの光を拡散させる光拡散体とを備えて構成される。または、ハロゲンや水銀などのランプ光源や、安価で輝度の安定した蛍光灯を拡散照明として用いることもできる。
【００２１】
光分岐部であるビームスプリッタ１５は、撮影位置に位置決めされたハニカム構造体２１の長手方向の軸線上に可動に構成されている。すなわち軸線外の第一位置と軸線上の第二位置とを移動することができる。ビームスプリッタ１５は、入射光を透過光と反射光に分離させるものであり、三角プリズム、ハーフミラー等によって構成することができる。具体的には、複数の三角プリズムを貼り合わせてキューブ型のビームスプリッタとし、その貼り合わせ面を分割面として、光ビームを反射光と透過光に分割するように構成することもできる。或いは、板状のハーフミラーを用いた場合は、三角プリズムを用いた場合よりも低廉に構成することができる。
【００２２】
落射用照明１１は、例えば、光源となるＬＥＤを備えて構成される。落射用照明１１は、ビームスプリッタ１５が第二位置に配置されると、ビームスプリッタ１５によって、発光をハニカム構造体２１の端面２２に照射することができる。また、撮影手段を構成するカメラ６は、ＣＣＤカメラを好適に用いることができる。
【００２３】
上記シート加工機１によって、ハニカム構造体２１の端面２２に貼付されたシート２４にレーザ光を照射することによりシート２４の穴あけ加工するため、まず、図２に示すようなセラミックハニカム構造体２１（焼成前のセラミックハニカム構造体）を準備する。セラミックハニカム構造体２１としては、従来から知られているコージェライトからなるセラミックハニカム構造体を好適に使用できる。セラミックハニカム構造体２１は、原料を混合後口金から押し出すことで従来と同様に作製することができる。
【００２４】
図２（ａ）に示すように、セラミックハニカム構造体２１の端面２２とほぼ同じ形状のシート２４を準備し、図２（ｂ）に示すように、目封止されていないハニカム構造体２１の端面２２にシート２４を貼り付ける。シート２４としては市販の粘着シートを使用することができる。そして、ハニカム構造体２１を図１に示すように、シート加工機１の載置部２に載置して、レーザ７による穴あけ加工を行う。
【００２５】
次に、図３〜図６のフローチャートを用いて、レーザ加工工程について説明する。図３にレーザ加工工程の全体工程を示す。シート加工機１は、載置部２に載置された目封止されていないハニカム構造体２１のセル位置確認工程を行い（Ｓ１）、その結果に基づいて、穴あけ加工工程を行って、シートに穴を形成する（Ｓ２）。続いて、穴あけ検査工程を行い、その穴がセル位置に対して予め定められた位置に形成されたか否かを判断して、穴あけ加工による加工が正常に行われたか否かを判断する（Ｓ３）。次に、これら各工程の詳細について、図４〜図６を用いて説明する。
【００２６】
まず、Ｓ１のセル位置確認工程の詳細について図４を用いて説明する。シート加工機１は、載置部２に載置されたハニカム構造体２１をモータ３によって、撮影位置に移動させる（Ｓ１１：図１参照）。次にビームスプリッタ１５を第一位置とし（Ｓ１２）、拡散照明１２をオンとする（Ｓ１３）。そして、拡散照明１２を照射されたハニカム構造体２１の端面２２の第一画像を撮影する（Ｓ１４）。
【００２７】
図７に拡散照明によって撮影した端面２２の第一画像の例を模式的に示す。拡散照明１２によって、シート２４を透過して、端面２２を撮影することができる。端面２２は、その隔壁部２２ａが明色系画像部、セル２２ｂ内が暗色系画像部として撮影される。すなわち図４のＳ１５において、シート加工機１は、暗色系画像部をセル２２ｂ内として認識することができる。そして、シート２４の所定のセル２２ｂ内に相当する位置に、穴あけ加工工程（Ｓ２）において、穴を形成する。
【００２８】
Ｓ２の穴あけ加工工程の詳細について図５を用いて説明する。シート加工機１は、載置部２に載置されたハニカム構造体２１をモータ３によって、加工位置に移動させる（Ｓ２１：図１参照）。第一画像を画像処理することにより、ハニカム構造体２１のセル位置を認識したその認識結果に基づき、端面２２に貼付されたシート２４の穴あけ加工を行う（Ｓ２２）。そして、シート加工機１は、載置部２に載置されたハニカム構造体２１をモータ３によって、撮影位置に再び移動させる（Ｓ２３）。
【００２９】
次にＳ３の穴あけ検査工程の詳細について図６を用いて説明する。シート加工機１は、撮影位置に位置決めされたハニカム構造体２１の長手方向の軸線上の第二位置へビームスプリッタ１５を配置し（Ｓ３１）、落射用照明１１をオンとして（Ｓ３２）、カメラ６にて第二画像を撮影する（Ｓ３３）。
【００３０】
図８に落射照明によって撮影した端面２２の第二画像の例を模式的に示す。落射用照明１１によって、シート２４を透過して、端面２２を撮影することができる。つまり、ビームスプリッタ１５により軸線と同軸に発光が照射されるため、穴２５の外縁を明瞭に撮影することができる。シート２４は、明色系画像部、端面２２は、その隔壁部２２ａがシート２４よりはやや暗色の明色系画像部として撮影される。また、シート２４に形成された穴２５は、その後側のセル２２ｂを透過して撮影されるため、穴２５は暗色系画像部として撮影される。すなわちＳ３４において、シート加工機１は、暗色系画像部を穴２５として認識することができる。
【００３１】
図６に戻って、Ｓ３４にて画像解析を行った後、シート加工機１は、所定セルの穴あけの有無、穴の大きさ、位置ずれが所定の基準以下であるか否かを判断する（Ｓ３５）。所定の基準以下の場合（Ｓ３５：ＹＥＳ）、そのハニカム構造体２１を不良品として排出する（Ｓ３６）。一方、所定の基準を満たすと判断した場合（Ｓ３５：ＮＯ）、そのハニカム構造体２１を良品として回収し（Ｓ３６）、次の工程に進む。
【００３２】
次にハニカム構造体２１の目封止工程について図９（ａ）、図９（ｂ）及び図１０を用いて説明する。前工程において、穴あけが正常に行われたと判断された良品は、図９（ａ）に示すように、シート２４に穴２５が形成されている。図９（ｂ）には、図９（ａ）のＡ−Ａ断面図を示す。
【００３３】
そしてこの良品について、図１０（ａ）に示すように、穴２５を明けたシート２４を貼付した端面２２を容器２７内のスラリー２６中に浸漬する。スラリー２６は、目封じ部を形成する原料である、例えばコージェライト、コージェライト化原料、炭化珪素、窒化珪素、アルミナ、ムライト、アルミニウムチタネート及びリチウムアルミニウムシリケート等に、バインダー、分散媒等を加えた目封じ剤である。そして、図１０（ｂ）に示すように、押圧手段２８を利用してセラミックハニカム構造体２１を押すことで、スラリー２６をシート２４の穴２５を介してセル２２ｂ内に圧入して充填する。その後、図１０（ｃ）に示すように、シート２４を端面から剥がすことで一端面２２に対する目封止を終了する。
【００３４】
その後、同様の目封止を他の端面に対しても実施し、両端面の所定のセル２２ｂにスラリー２６を充填したセラミックハニカム構造体２１を得る。最後に、両端面において所定のセル２２ｂにスラリー２６を充填したセラミックハニカム構造体２１を焼成することで、目的とするセラミックハニカム構造体２１の両端面でセル２２ｂが交互に封止された構造のセラミック体を得ることができる。このようなセラミック体は、主に、ディーゼルエンジンの黒鉛等を除去するために使用されるＤＰＦ（ディーゼル・パティキュレート・フィルタ）として利用される。
【００３５】
以上のように、拡散照明１２を用いて第一画像を撮影することにより、セル位置を明瞭に撮影することができる。また、落射用照明１１を用いて同軸落射照明として撮影することにより、穴２５を明瞭に撮影することができる。したがって、シート加工機１によって、精度よく穴あけ加工を行うとともに、穴あけ検査を画像処理により自動化して行うことができる。
【００３６】
次に、他の実施形態のシート加工機５０を図１１に示す。シート加工機５０は、ハニカム構造体２１を載置する載置部２、載置部２をガイド軸４に沿って移動させるためのモータ３、ハニカム構造体２１の端面２２を照射するための落射用照明１１及び拡散照明１２、落射用照明１１の発光を反射するためのビームスプリッタ（光分岐部）１５を備え、さらに撮影位置と加工位置とが同一の位置として定められており、撮影位置（加工位置）上にレーザ加工を行うレーザ（レーザ発振手段）７、撮影位置に位置決めされたハニカム構造体２１の軸線外にハニカム構造体２１の端面２２を撮影するカメラ（撮影手段）６、を備える。また撮影位置に位置決めされたハニカム構造体２１の軸線上に可動なミラー１６を備える。
【００３７】
載置部２は、ハニカム構造体２１を載置して、ガイド軸４に沿ってモータ３によって移動し、撮影位置（加工位置）にハニカム構造体２１を位置決めすることができる。
【００３８】
レーザ発振手段であるレーザ７は、加工位置に位置決めされたハニカム構造体２１の軸線上にレーザ光の光軸が軸線に沿うように配置されており、ハニカム構造体２１の端面２２に貼付されたシート２４にレーザ光を照射することによりシート２４の穴あけ加工を行う。
【００３９】
拡散照明１２は、撮影位置に位置決めされたハニカム構造体２１の端面２２を斜光にて照射する。光分岐部であるビームスプリッタ１５は、撮影位置に位置決めされたハニカム構造体２１の長手方向の軸線上に可動に構成されている。すなわち軸線外の第一位置と軸線上の第二位置とを移動することができる。落射用照明１１は、ビームスプリッタ１５が第二位置に配置されると、ビームスプリッタ１５によって、発光をハニカム構造体２１の端面２２に照射することができる。
【００４０】
ミラー１６は、撮影位置に位置決めされたハニカム構造体２１の長手方向の軸線上に可動に構成されている。すなわち軸線外の第一位置と軸線上の第二位置とを移動することができる。ミラー１６を第二位置に移動することにより、ミラー１６の反射によってカメラ６にて端面２２の画像を撮影することができる。
【００４１】
上記シート加工機５０によって、ハニカム構造体２１の端面２２に貼付されたシート２４にレーザ光を照射することによりシート２４の穴あけ加工するため、前述の実施形態と同様にハニカム構造体２１の端面２２にシート２４を貼り付け（図２参照）、シート加工機５０の載置部２に載置する。
【００４２】
次に、図１２〜図１５のフローチャートを用いて、この実施形態のレーザ加工工程について説明する。図１２にレーザ加工工程の全体工程を示す。シート加工機５０は、載置部２に載置されたハニカム構造体２１の端面２２を複数のブロックに分割し、その第一ブロックについてセル位置確認工程を行い（Ｔ１）、その結果に基づいて、穴あけ加工工程を行って、シートに穴を形成する（Ｔ２）。続いて、穴あけ検査工程を行い、その穴がセル位置に対して予め定められた位置に形成されたか否かを判断して、穴あけ加工による加工が正常に行われたか否かを判断する（Ｔ３）。シート加工機５０は、全てのブロックについてレーザ加工が終了したかを判断し、終了していないならば（Ｔ４：ＮＯ）、隣接ブロックに移動して（Ｔ５）、Ｔ１へ戻る。全てのブロックについて終了していれば（Ｔ４：ＹＥＳ）、レーザ加工工程を終了する。次に、これら各工程の詳細について、図１３〜図１５を用いて説明する。
【００４３】
まず、Ｔ１のセル位置確認工程の詳細について図１３を用いて説明する。シート加工機５０は、載置部２に載置されたハニカム構造体２１をモータ３によって、撮影位置（この実施形態においては加工位置でもある）に移動させる（Ｔ１１：図１１参照）。次にミラー１６を第二位置、ビームスプリッタ１５を第一位置とし（Ｔ１２）、拡散照明１２をオンとする（Ｔ１３）。そして、拡散照明１２を照射されたハニカム構造体２１の端面２２の第一画像をミラー１６を介してカメラ６で撮影する（Ｔ１４）。
【００４４】
この実施形態においても、前述の実施形態の図７と同様の拡散照明による第一画像が得られる。すなわち端面２２は、その隔壁部２２ａが明色系画像部、セル２２ｂ内が暗色系画像部として撮影される。すなわち図１３のＴ１５において、シート加工機５０は、暗色系画像部をセル２２ｂ内として認識することができる。このとき、端面２２の基準点を基に穴あけ加工パターンを決定する。そして、シート２４の所定のセル２２ｂ内に相当する位置に、穴あけ加工工程（Ｔ２）において、穴を形成する。
【００４５】
Ｔ２の穴あけ加工工程の詳細について図１４を用いて説明する。シート加工機５０は、ミラー１６を軸線外の第一位置、ビームスプリッタ１５を軸線外の第一位置へ移動する（Ｔ２１：図１１参照）。第一画像を画像処理することにより、ハニカム構造体２１のセル位置を認識したその認識結果に基づき、端面２２に貼付されたシート２４の穴あけ加工を行う（Ｔ２２）。
【００４６】
次にＴ３の穴あけ検査工程の詳細について図１５を用いて説明する。シート加工機５０は、撮影位置に位置決めされたハニカム構造体２１の長手方向の軸線上の第二位置へミラー１６を配置する。また同様にビームスプリッタ１５を軸線上の第二位置に配置する（Ｔ３１）。落射用照明１１をオンとして（Ｔ３２）、カメラ６にて第二画像を撮影する（Ｔ３３）。
【００４７】
この実施形態においても、前述の実施形態の図８と同様の落射照明による第二画像が得られる。すなわち、ビームスプリッタ１５により軸線と同軸に発光が照射されるため、穴２５の外縁を明瞭に撮影することができる。シート２４は、明色系画像部、端面２２は、その隔壁部２２ａがシート２４よりはやや暗色の明色系画像部として撮影される。また、シート２４に形成された穴２５は、その後側のセル２２ｂを透過して撮影されるため、穴２５は暗色系画像部として撮影される。すなわちＴ３４において、シート加工機５０は、暗色系画像部を穴２５として認識することができる。
【００４８】
図１５に戻って、Ｔ３４にて画像解析を行った後、シート加工機５０は、セル位置情報と第二画像による穴情報を比較して、所定セルの穴あけの有無、穴の大きさ、位置ずれが所定の基準以下であるか否かを判断する（Ｔ３５）。所定の基準以下の場合（Ｔ３５：ＹＥＳ）、そのハニカム構造体２１を不良品として排出する（Ｔ３６）。一方、所定の基準を満たすと判断した場合（Ｔ３５：ＮＯ）、そのハニカム構造体２１を良品として回収し（Ｔ３６）、次の工程に進む。
【００４９】
図１２のＴ４にて全てのブロックについて終了していないと判断すると、図１６に示すように隣接ブロックに移動して（Ｔ５）、同様の工程を実施する。このとき、シート加工機５０は、ミラー１６とビームスプリッタ１５をレーザ７と同軸上のままとした状態で、落射照明により、加工エリアよりわずかに広いカメラエリアのために見える、加工済みの穴２５を検出し、穴加工済みセルを特定する。そして、ローアングル照明（拡散照明１２）を点灯させセル位置を検出し、加工済みセルを基準に穴あけ加工パターンを決定する。そして、前述の穴あけ加工を同様に行う。
【００５０】
全てのブロックを終了すると（Ｔ４：ＹＥＳ）、前述の実施形態と同様に、ハニカム構造体２１の目封止を行い、両端面の所定のセル３にスラリー６を充填したセラミックハニカム構造体２１を得る。最後に、両端面において所定のセル２２ｂにスラリー６を充填したセラミックハニカム構造体２１を焼成することで、目的とするセラミックハニカム構造体２１の両端面でセル２２ｂが交互に封止された構造のセラミック体を得ることができる。
【００５１】
以上のように、拡散照明１２を用いて第一画像を撮影することにより、セル位置を明瞭に撮影することができる。また、落射用照明１１を用いて同軸落射照明として撮影することにより、穴２５を明瞭に撮影することができる。したがって、シート加工機５０によって、精度よく穴あけ加工を行うとともに、穴あけ検査を画像処理により自動化して行うことができる。また、この実施形態においては、撮影位置と加工位置とが同一として構成されているため、撮影と加工に要する時間を短縮することができる。さらに、撮影工程と加工工程においてハニカム構造体２１を移動しないため、位置決めによる誤差が発生することを防止し、精度よく穴あけ加工、穴あけ検査を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、レーザを用いて所定の位置にレーザ加工を施すシート加工機として利用でき、特に、ディーゼルエンジンの黒鉛等を除去するために使用されるＤＰＦとして利用されるハニカム構造体を製造する際に、ハニカム構造体に添付されたシートに穴あけ加工を行うシート加工機として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施形態としてのシート加工機を示す図である。
【図２（ａ）】ハニカム構造体へのシートの貼付を示す図である。
【図２（ｂ）】シートが貼付されたハニカム構造体を示す図である。
【図３】レーザ加工工程を示すフローチャートである。
【図４】セル位置確認工程の詳細を示すフローチャートである。
【図５】穴あけ加工工程の詳細を示すフローチャートである。
【図６】穴あけ検査工程の詳細を示すフローチャートである。
【図７】拡散照明による第一画像の模式図である。
【図８】落射照明による第二画像の模式図である。
【図９（ａ）】穴あけ工程が終了したハニカム構造体を示す図である。
【図９（ｂ）】図９（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図１０】図１０（ａ）は、ハニカム構造体の目封止工程を示す図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に続く工程を示す図、図１０（ｃ）は、目封止されたハニカム構造体を示す図である。
【図１１】本発明の他の実施形態のシート加工機を示す図である。
【図１２】他の実施形態のレーザ加工工程を示すフローチャートである。
【図１３】他の実施形態のセル位置確認工程の詳細を示すフローチャートである。
【図１４】他の実施形態の穴あけ加工工程の詳細を示すフローチャートである。
【図１５】他の実施形態の穴あけ検査工程の詳細を示すフローチャートである。
【図１６】ブロックを説明する図である。
【符号の説明】
【００５４】
１：シート加工機、２：載置部、３：モータ、４：ガイド軸、６：カメラ、７：レーザ、１１：射用照明、１２：拡散照明、１５：ビームスプリッタ、１６：ミラー、２１：ハニカム構造体、２２：端面、２２ａ：隔壁部、２２ｂ：セル、２４：シート、２５：穴、２６：スラリー、５０：シート加工機。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱状に形成されたハニカム構造体の一方の端面を予め定められた方向に向けて前記ハニカム構造体を撮影位置と加工位置とに位置決めする位置決め手段と、
前記ハニカム構造体の前記端面に貼付されたシートにレーザ光を照射することにより前記シートの穴あけ加工するためのレーザ発振手段と、
前記撮影位置に位置決めされた前記ハニカム構造体の前記端面を斜光にて照射する拡散照明と、
前記撮影位置に位置決めされた前記ハニカム構造体の長手方向の軸線上に可動な光分岐部と、
前記軸線外に設置され、前記軸線上に配置された前記光分岐部によって反射された反射光にて前記軸線と同軸に前記端面を照射する落射用照明と、
前記端面を撮影する撮影手段とを備え、
前記ハニカム構造体を前記撮影位置に位置決めし、前記光分岐部を前記軸線外の第一位置に配置して、前記拡散照明により斜光を前記端面に照射して前記撮影手段によって前記端面の第一画像を撮影し、
前記第一画像を画像処理することにより、前記ハニカム構造体のセル位置を認識した後、前記ハニカム構造体を前記加工位置に位置決めし、前記セル位置に基づき前記端面に貼付された前記シートの穴あけ加工を前記レーザ発振手段によって行い、その後、
前記軸線上の第二位置に配置された前記光分岐部により前記落射用照明からの発光を反射して前記端面に照射し、前記光分岐部を透過した前記端面による反射光によって前記端面の第二画像を前記撮影手段により撮影し、前記第二画像を画像処理することにより穴あけ検査を行うシート加工機。
【請求項２】
前記撮影位置と前記加工位置とが異なった位置として定められ、
前記撮影手段は、前記撮影位置に位置決めされた前記ハニカム構造体の前記軸線上に配置され、
前記レーザ発振手段は、前記加工位置に位置決めされた前記ハニカム構造体の前記軸線上に前記レーザ光の光軸が前記軸線に沿うように配置され、
前記位置決め手段は、前記撮影位置にて前記ハニカム構造体の前記第一画像を撮影後、前記ハニカム構造体を前記加工位置に位置決めし、前記レーザ発振手段によって前記穴あけ加工を行った後、前記撮影位置へ戻して前記第二画像を撮影する請求項１に記載のシート加工機。
【請求項３】
前記位置決め手段による前記ハニカム構造体の前記撮影位置から前記加工位置への移動方向は、前記軸線と直交する方向に定められている請求項２に記載のシート加工機。
【請求項４】
前記撮影位置と前記加工位置とが同一の位置として定められ、
前記撮影位置に位置決めされた前記ハニカム構造体の前記軸線上に可動なミラーを備え、
前記撮影手段は、前記撮影位置に位置決めされた前記ハニカム構造体の前記軸線外に配置され、
前記ミラーを前記撮影位置に位置決めされた前記ハニカム構造体の前記軸線上に、前記光分岐部を前記第一位置に配置した状態にて、前記拡散照明の前記端面による反射光を前記ミラーにて反射して前記撮影手段によって撮影した前記端面の前記第一画像を画像処理し、
前記ハニカム構造体の前記セル位置を認識した後、前記穴あけ加工を前記ミラーを前記軸線外に配置した状態にて前記レーザ発振手段によって行い、その後、
前記軸線上の前記第二位置に配置された前記光分岐部により前記落射用照明からの発光を反射して前記端面に照射し、前記光分岐部を透過した前記端面による反射光をさらに前記軸線上に配置された前記ミラーによって反射して、前記端面の第二画像を前記撮影手段により撮影し、前記第二画像を画像処理することにより前記穴あけ検査を行う請求項１に記載のシート加工機。
【請求項５】
前記第一画像の暗色系画像部を前記セル位置として認識する請求項１ないし４のいずれか１項に記載のシート加工機。
【請求項６】
前記第二画像の暗色系画像を前記レーザ光による前記穴あけ加工によって形成された穴として認識する請求項１ないし５のいずれか１項に記載のシート加工機。
【請求項７】
前記光分岐部は、三角プリズム又はハーフミラーによって構成された請求項１ないし６のいずれか１項に記載のシート加工機。
【請求項１】
柱状に形成されたハニカム構造体の一方の端面を予め定められた方向に向けて前記ハニカム構造体を撮影位置と加工位置とに位置決めする位置決め手段と、
前記ハニカム構造体の前記端面に貼付されたシートにレーザ光を照射することにより前記シートの穴あけ加工するためのレーザ発振手段と、
前記撮影位置に位置決めされた前記ハニカム構造体の前記端面を斜光にて照射する拡散照明と、
前記撮影位置に位置決めされた前記ハニカム構造体の長手方向の軸線上に可動な光分岐部と、
前記軸線外に設置され、前記軸線上に配置された前記光分岐部によって反射された反射光にて前記軸線と同軸に前記端面を照射する落射用照明と、
前記端面を撮影する撮影手段とを備え、
前記ハニカム構造体を前記撮影位置に位置決めし、前記光分岐部を前記軸線外の第一位置に配置して、前記拡散照明により斜光を前記端面に照射して前記撮影手段によって前記端面の第一画像を撮影し、
前記第一画像を画像処理することにより、前記ハニカム構造体のセル位置を認識した後、前記ハニカム構造体を前記加工位置に位置決めし、前記セル位置に基づき前記端面に貼付された前記シートの穴あけ加工を前記レーザ発振手段によって行い、その後、
前記軸線上の第二位置に配置された前記光分岐部により前記落射用照明からの発光を反射して前記端面に照射し、前記光分岐部を透過した前記端面による反射光によって前記端面の第二画像を前記撮影手段により撮影し、前記第二画像を画像処理することにより穴あけ検査を行うシート加工機。
【請求項２】
前記撮影位置と前記加工位置とが異なった位置として定められ、
前記撮影手段は、前記撮影位置に位置決めされた前記ハニカム構造体の前記軸線上に配置され、
前記レーザ発振手段は、前記加工位置に位置決めされた前記ハニカム構造体の前記軸線上に前記レーザ光の光軸が前記軸線に沿うように配置され、
前記位置決め手段は、前記撮影位置にて前記ハニカム構造体の前記第一画像を撮影後、前記ハニカム構造体を前記加工位置に位置決めし、前記レーザ発振手段によって前記穴あけ加工を行った後、前記撮影位置へ戻して前記第二画像を撮影する請求項１に記載のシート加工機。
【請求項３】
前記位置決め手段による前記ハニカム構造体の前記撮影位置から前記加工位置への移動方向は、前記軸線と直交する方向に定められている請求項２に記載のシート加工機。
【請求項４】
前記撮影位置と前記加工位置とが同一の位置として定められ、
前記撮影位置に位置決めされた前記ハニカム構造体の前記軸線上に可動なミラーを備え、
前記撮影手段は、前記撮影位置に位置決めされた前記ハニカム構造体の前記軸線外に配置され、
前記ミラーを前記撮影位置に位置決めされた前記ハニカム構造体の前記軸線上に、前記光分岐部を前記第一位置に配置した状態にて、前記拡散照明の前記端面による反射光を前記ミラーにて反射して前記撮影手段によって撮影した前記端面の前記第一画像を画像処理し、
前記ハニカム構造体の前記セル位置を認識した後、前記穴あけ加工を前記ミラーを前記軸線外に配置した状態にて前記レーザ発振手段によって行い、その後、
前記軸線上の前記第二位置に配置された前記光分岐部により前記落射用照明からの発光を反射して前記端面に照射し、前記光分岐部を透過した前記端面による反射光をさらに前記軸線上に配置された前記ミラーによって反射して、前記端面の第二画像を前記撮影手段により撮影し、前記第二画像を画像処理することにより前記穴あけ検査を行う請求項１に記載のシート加工機。
【請求項５】
前記第一画像の暗色系画像部を前記セル位置として認識する請求項１ないし４のいずれか１項に記載のシート加工機。
【請求項６】
前記第二画像の暗色系画像を前記レーザ光による前記穴あけ加工によって形成された穴として認識する請求項１ないし５のいずれか１項に記載のシート加工機。
【請求項７】
前記光分岐部は、三角プリズム又はハーフミラーによって構成された請求項１ないし６のいずれか１項に記載のシート加工機。
【図１】
【図２（ａ）】
【図２（ｂ）】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９（ａ）】
【図９（ｂ）】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２（ａ）】
【図２（ｂ）】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９（ａ）】
【図９（ｂ）】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００７−３１３７４１（Ｐ２００７−３１３７４１Ａ）
【公開日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１４５１７１（Ｐ２００６−１４５１７１）
【出願日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【出願人】（０００００４０６４）日本碍子株式会社 (2,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【出願人】（０００００４０６４）日本碍子株式会社 (2,325)
【Ｆターム（参考）】
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