レーザー加工装置
【課題】レーザー加工時にワークから発生する塵埃及び煙をエア吸引装置によって確実に吸引することにより、ワークへの塵埃及び煙の付着を防止することができるレーザー加工装置を提供すること。
【解決手段】レーザー加工装置２０は、支持手段３０、レーザー照射装置４０、エア噴出装置５０及びエア吸引装置６０を備える。支持手段３０は、ワーク２の下方に位置してワーク２を支持するとともに、吸引口３５を有する。レーザー照射装置４０は、ワーク２に対してレーザーＬ１を照射する。エア噴出装置５０は、支持手段３０の上方に設置され、ワーク２に対してエアＡ１を噴出させる。エア吸引装置６０は、レーザー加工時にワーク２から発生する塵埃及び煙をエアＡ１とともに吸引口３５を介してワーク２の下方から吸引する。
【解決手段】レーザー加工装置２０は、支持手段３０、レーザー照射装置４０、エア噴出装置５０及びエア吸引装置６０を備える。支持手段３０は、ワーク２の下方に位置してワーク２を支持するとともに、吸引口３５を有する。レーザー照射装置４０は、ワーク２に対してレーザーＬ１を照射する。エア噴出装置５０は、支持手段３０の上方に設置され、ワーク２に対してエアＡ１を噴出させる。エア吸引装置６０は、レーザー加工時にワーク２から発生する塵埃及び煙をエアＡ１とともに吸引口３５を介してワーク２の下方から吸引する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの外表面にレーザーを照射してレーザー加工を行うレーザー加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の内装部品などでは、デザイン性や品質を高めるために樹脂成形体（ワーク）の外表面に装飾を加えるようにした加飾部品（例えば、コンソールボックス、インストルメントパネル、アームレストなど）が多く実用化されている。このような加飾部品に装飾を加える方法としては、例えば、樹脂成形体となる樹脂材料と装飾用のフィルムとを成形型内に配置した状態で射出成形（インモールド成形）を行うことにより、外表面にフィルムが付着した樹脂成形体を形成する方法が提案されている。
【０００３】
ところが、上記の方法では、樹脂成形体からのフィルムのはみ出し部分が余剰領域（バリ）となってしまうため、フィルムの付着後にバリを切除する切除工程（トリミング）を行う必要がある。そこで、外表面にレーザーを照射してレーザー加工を行うレーザー加工装置（例えば特許文献１〜３参照）を用いて、フィルムのバリをトリミングすることが考えられる。なお、特許文献１〜３に記載の従来技術は、プリント基板や半導体ウェハ等の比較的単純な形状のワークに対してレーザー加工を行うものである。このため、レーザー加工時にワークから発生する塵埃及び煙をワークの側方にあるエア吸引装置で吸引すれば、ワークに付着する塵埃及び煙を確実に除去することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１８５６８５号公報（図１等）
【特許文献２】特開２００８−２１３０２２号公報（図２等）
【特許文献３】特開２００２−３１６２９２号公報（図１等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、トリミングが行われる樹脂成形体は、比較的複雑な立体形状であるため、レーザー加工時に樹脂成形体から発生する塵埃及び煙を上記のエア吸引装置を用いて吸引したとしても、塵埃及び煙の一部がエア吸引装置に吸引されずに樹脂成形体に残ってしまう。その結果、樹脂成形体に残った塵埃が樹脂成形体を汚す可能性がある。また、樹脂成形体に残った煙が立ち上ってワークを隠してしまうため、ワークの特定箇所を狙ってレーザーを照射することが困難になったり、レーザーの照射強度がばらついたりするおそれがある。しかも、樹脂成形体に残った塵埃及び煙は、レーザー照射装置の本体やレンズに付着してレーザーの照射強度を低下させる可能性もある。
【０００６】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、レーザー加工時にワークから発生する塵埃及び煙をエア吸引装置によって確実に吸引することにより、ワークへの塵埃及び煙の付着を防止することができるレーザー加工装置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に、請求項１に記載の発明は、立体形状のワークの外表面にレーザーを照射してレーザー加工を行うレーザー加工装置であって、前記ワークの下方に位置して前記ワークを支持するとともに、吸引口を有する支持手段と、前記支持手段によって支持された前記ワークに対して前記レーザーを照射するレーザー照射装置と、前記支持手段の上方に設置され、前記支持手段によって支持された前記ワークに対してエアを噴出させるエア噴出装置と、レーザー加工時に前記ワークから発生する塵埃及び煙を前記エアとともに前記吸引口を介して前記ワークの下方から吸引するエア吸引装置とを備えることを特徴とするレーザー加工装置をその要旨とする。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、支持手段の上方に設置されたエア噴出装置によって支持手段に支持されたワークに対してエアが噴出され、ワークから発生する塵埃及び煙がエアとともに吸引口を介してワークの下方からエア吸引装置によって吸引される。これにより、ワークの上方から下方へのエアの流れが形成されるため、塵埃及び煙は、側方に振り撒かれたりせずに、エア吸引装置によってエアとともに確実に吸引される。その結果、ワークが比較的複雑な立体形状であったとしても、ワークへの塵埃の付着が防止されるため、塵埃の付着に起因したワークの汚れを防止することができる。また、ワークへの煙の付着が防止されるため、ワークに付着した煙が立ち上ることに起因して、ワークの特定箇所を狙ってレーザーを照射することが困難になったり、レーザーの照射強度がばらついたりすることを防止できる。しかも、ワークに残った塵埃及び煙がレーザー照射装置に付着することも防止されるため、塵埃及び煙の付着に起因したレーザーの照射強度の低下を防止することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記外表面においてレーザー加工が行われている位置に応じて、前記エア噴出装置から噴出する前記エアの流量を調整する流量調整手段を備え、前記流量調整手段は、前記ワークが有する凹部の内部に対するレーザー加工を行う際に、前記エア噴出装置から噴出する前記エアの流量を相対的に大きくするとともに、前記凹部の外部に対するレーザー加工を行う際に、前記エア噴出装置から噴出する前記エアの流量を相対的に小さくすることをその要旨とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、塵埃や煙が滞留しやすい凹部の内部に対してレーザー加工を行う際には、エア噴出装置から噴出するエアの流量を相対的に大きくしているため、凹部に導かれるエアの流量が多くなり、凹部から塵埃や煙を確実に除去することができる。一方、塵埃や煙が滞留しにくい凹部の外部に対してレーザー加工を行う際には、エア噴出装置から噴出するエアの流量を相対的に小さくしているため、凹部の外部から塵埃や煙を除去するときにエアを無駄にしなくても済む。従って、エア吸引装置による塵埃及び煙の吸引を効率良く行うことができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２において、前記エア吸引装置による前記エアの吸引量を調整する吸引量調整手段を備え、前記吸引量調整手段は、前記エアの吸引量を前記エア噴出装置から噴出する前記エアの流量よりも大きくすることをその要旨とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、エア吸引装置によるエアの吸引量がエア噴出装置から噴出するエアの流量よりも大きくなるため、塵埃及び煙を、エア吸引装置によってエアとともに確実に吸引することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項において、前記支持手段は、前記ワークを支持する支持治具と、前記支持治具を位置決めする位置決めテーブルとを備え、前記位置決めテーブルは、厚さ方向に貫通し、前記ワーク側から前記エア吸引装置側に前記エアが通過する前記吸引口を複数有することをその要旨とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、位置決めテーブルが吸引口を複数有するため、ワーク側から導かれてきたエアは、吸引口を通過してエア吸引装置側に流れるようになる。即ち、ワークの上方から下方へのエアの流れが位置決めテーブルによって妨げられなくて済むため、塵埃及び煙を、エア吸引装置によってエアとともにより確実に吸引することができる。
【００１５】
ここで、吸引口としては、円形状の貫通孔や、矩形状の貫通孔（スリット等）などが挙げられる。また、吸引口としては、フィルタなどを挙げることができる。なお、フィルタは、繊維をまとめて積層することでマット状に構成されたものである。
【発明の効果】
【００１６】
以上詳述したように、請求項１〜４に記載の発明によると、レーザー加工時にワークから発生する塵埃及び煙をエア吸引装置によって確実に吸引することにより、ワークへの塵埃及び煙の付着を防止することができるレーザー加工装置を提供することができる。特に、請求項２に記載の発明によると、エア吸引装置による塵埃及び煙の吸引を効率良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態の自動車用加飾部品を示す斜視図。
【図２】（ａ）は図１のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ線断面図。
【図３】トリミング装置を示す概略構成図。
【図４】自動車用加飾部品及び位置決めテーブルを示す概略斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明のレーザー加工装置をトリミング装置に具体化した一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１９】
図１，図２に示されるように、自動車用加飾部品１は、立体形状の樹脂成形体２（ワーク）を備えている。本実施形態の自動車用加飾部品１は、自動車のドアに設けられたアームレストの上面を覆う装飾パネルである。また、樹脂成形体２は、凸状湾曲面であるワーク表面３ａ（外表面）と、ワーク表面３ａの反対側に位置する凹状湾曲面であるワーク裏面３ｂとを有している。さらに、樹脂成形体２には、パワーウィンドウスイッチ（図示略）を取り付けるための第１スイッチ取付孔６（第１孔）と、ドアロックスイッチ（図示略）を取り付けるための第２スイッチ取付孔７（第２孔）とが設けられている。第１スイッチ取付孔６は、ワーク表面３ａにて開口する凹部５の底面５ａと、ワーク裏面３ｂとを貫通している（図２（ａ）参照）。また、第２スイッチ取付孔７は、ワーク表面３ａとワーク裏面３ｂとを貫通している（図２（ｂ）参照）。
【００２０】
そして、樹脂成形体２においてスイッチ取付孔６，７を除く表面（ワーク表面３ａ）上には被加飾領域４が設定され、被加飾領域４にはフィルム１０が付着している。本実施形態のフィルム１０は、アクリル樹脂などの透明樹脂に塗料を塗工することによって形成されたものであり、表面には木目模様の装飾が施されている。さらに、フィルム１０の表面には、フィルム１０を保護するためのクリアコート層（図示略）が形成されている。
【００２１】
次に、トリミング装置２０について説明する。
【００２２】
図３に示されるように、トリミング装置２０は、樹脂成形体２のワーク表面３ａにレーザーＬ１を照射してレーザー加工を行う装置である。具体的に言うと、トリミング装置２０は、樹脂成形体２の被加飾領域４にフィルム１０を付着した際に、フィルム１０において被加飾領域４からはみ出した余剰領域（バリ）を切除する装置である。
【００２３】
また、トリミング装置２０を構成する装置本体２１は、ベースフレーム２２と、ベースフレーム２２上に設けられた箱状のキャビネット２３とからなる。さらに、トリミング装置２０は、支持装置３０（支持手段）、レーザー照射装置４０、エア噴出装置５０及びエア吸引装置６０を備えている。支持装置３０は、樹脂成形体２の下方に位置して樹脂成形体２を支持するようになっている。また、支持装置３０は、支持台３１、搬送台３２、位置決めテーブル３３及び支持治具３４を備えている。支持台３１は、矩形板状をなし、キャビネット２３内において装置本体２１の設置面に対して平行に配置されており、サーボモーター（図示略）を駆動させることにより、レーザー照射装置４０に対して接近または離間するようになっている。搬送台３２は、支持台３１上に配置されており、サーボモーター（図示略）を駆動させることにより、支持台３１の長さ方向に移動するようになっている。
【００２４】
図３，図４に示されるように、位置決めテーブル３３は、搬送台３２上に載置されており、支持治具３４を位置決めするようになっている。位置決めテーブル３３は、サーボモーター（図示略）を駆動させることにより、支持台３１の幅方向（図３に示す矢印Ｆ１方向）に移動するようになっている。また、位置決めテーブル３３には、複数のスリット３５（吸引口）が設けられている。各スリット３５は、等間隔に配置されるとともに位置決めテーブル３３を厚さ方向に貫通しており、樹脂成形体２側からエア吸引装置６０側にエアＡ１が通過するようになっている。
【００２５】
また図３に示されるように、支持治具３４は、位置決めテーブル３３上に載置されており、ワーク表面３ａを上方に向けるとともにワーク裏面３ｂを下方に向けた状態で、樹脂成形体２を水平に支持するようになっている。支持治具３４は、位置決めテーブル３３上に載置される支持板３６を備えている。また、支持板３６の上面には、複数の突出片３７が互いに離間した状態で突設されている。そして、各突出片３７の先端が樹脂成形体２のワーク裏面３ｂに当接することにより、樹脂成形体２は、支持板３６の上面から離間した状態で支持治具３４に支持される。即ち、支持治具３４は、樹脂成形体２において被加飾領域４とは異なる領域であって、ワーク裏面３ｂにおいてスイッチ取付孔６，７を除く領域を支持するようになる。
【００２６】
図３に示されるように、レーザー照射装置４０は、キャビネット２３の上面であって、支持治具３４によって支持された樹脂成形体２の上方に設置されている。また、レーザー照射装置４０は、樹脂成形体２のワーク表面３ａを臨むように配置されており、ワーク表面３ａに対してレーザーＬ１を照射するようになっている。具体的に言うと、レーザー照射装置４０は、樹脂成形体２の外縁部に沿ってレーザーＬ１を照射することにより、フィルム１０において樹脂成形体２の外縁部からはみ出した余剰領域を切除するようになっている。また、レーザー照射装置４０は、第１スイッチ取付孔６の開口端に沿ってレーザーＬ１を照射することにより、フィルム１０において第１スイッチ取付孔６の内面からはみ出した余剰領域を切除するようになっている。さらに、レーザー照射装置４０は、第２スイッチ取付孔７の開口端に沿ってレーザーＬ１を照射することにより、フィルム１０において第２スイッチ取付孔７の内面からはみ出した余剰領域を切除するようになっている。
【００２７】
なお、図３に示されるレーザー照射装置４０は、レーザーＬ１を発生させるレーザー発生部（図示略）、レーザーＬ１を偏向させるレーザー偏向部（図示略）、及び、レーザー発生部及びレーザー偏向部を制御するレーザー制御部（図示略）をそれぞれ備えている。レーザー偏向部は、レンズ（図示略）と反射ミラー（図示略）とを複合させてなる光学系であり、これらレンズ及び反射ミラーの位置を変更することにより、レーザーＬ１の照射位置や焦点位置を調整するようになっている。即ち、本実施形態のレーザー照射装置４０は、ガルバノミラー式のレーザー照射装置である。また、レーザー制御部は、レーザーＬ１の照射時間変調、照射強度変調、照射面積変調などの制御を行うようになっている。
【００２８】
図３に示されるエア噴出装置５０は、支持装置３０に支持された樹脂成形体２に対してエアＡ１を噴出させることにより、レーザー加工時に樹脂成形体２から発生する塵埃（樹脂成形体２の削りかすなど）及び煙を吹き飛ばす装置である。エア噴出装置５０は、支持装置３０の上方、具体的にはキャビネット２３の上部に設置され、レーザー照射装置４０を挟んで一対配置されている。また、エア噴出装置５０は、エアＡ１の噴出口が樹脂成形体２の被加飾領域４に向けて配置されている。本実施形態において、エアＡ１の噴出方向は、レーザー照射装置４０が照射するレーザーＬ１の照射方向（鉛直方向）に対して２０°程度傾斜している。さらに、エアＡ１のエア圧は、例えば１５０ｋＰａ以上、特には４００ｋＰａ以上に設定されることが好ましい。このようにすれば、樹脂成形体２の凹部５に塵埃や煙が滞留することを確実に防止できる。
【００２９】
図３に示されるエア吸引装置６０は、エアＡ１によって吹き飛ばされた塵埃及び煙を、エアＡ１とともにスリット３５を介して樹脂成形体２の下方から吸引する装置である。エア吸引装置６０は、吸引用ダクト６１、ホース６２及び集塵部６３を備えている。吸引用ダクト６１は、キャビネット２３内に収容され、上端にて開口している。吸引用ダクト６１内には、搬送台３２及び位置決めテーブル３３や、支持台３１の一部が収容されている。よって、吸引用ダクト６１の上端は、位置決めテーブル３３の上面よりも上方に位置している。そして、吸引用ダクト６１は、スリット３５を通過した塵埃及び煙を含むエアＡ１を吸引するようになっている。また、ホース６２は、両端部が吸引用ダクト６１の下端部及び集塵部６３の上端部にそれぞれ接続され、吸引用ダクト６１及び集塵部６３を互いに連通している。集塵部６３は、ベースフレーム２２の底部に設けられた支持板（図示略）上に設置されている。集塵部６３は、塵埃及び煙を含むエアＡ１をホース６２を介して吸引し、吸引したエアＡ１から塵埃を除去するようになっている。
【００３０】
次に、トリミング装置２０の電気的構成について説明する。
【００３１】
図３に示されるように、トリミング装置２０は、装置全体を統括的に制御する制御装置７０を備えている。制御装置７０は、ＣＰＵ７１、メモリ４１及び入出力ポート４２等からなる周知のコンピュータにより構成されている。ＣＰＵ７１は、搬送台３２、位置決めテーブル３３、レーザー照射装置４０、エア噴出装置５０及びエア吸引装置６０に電気的に接続されており、各種の駆動信号によってそれらを制御する。具体的に言うと、ＣＰＵ７１は、支持装置３０に支持された樹脂成形体２の位置を変位させる制御を行うようになっている。例えば、ＣＰＵ７１は、搬送台３２用のサーボモーターのコントローラ（図示略）にワーク移動信号を出力し、支持治具３４を平面方向（支持台３１の長さ方向）に移動させる制御（位置制御）を行うようになっている。また、ＣＰＵ７１は、位置決めテーブル３３用のサーボモーターのコントローラ（図示略）にワーク移動信号を出力し、支持治具３４を平面方向（支持台３１の幅方向）に移動させる制御（位置制御）を行うようになっている。さらに、ＣＰＵ７１は、支持台３１用のサーボモーターのコントローラ（図示略）に支持台移動信号を出力し、支持台３１（及び支持台３１上にある樹脂成形体２）をレーザー照射装置４０に対して接近または離間させる制御を行うようになっている。これにより、レーザーＬ１の照射距離が、余剰領域の切除が可能な距離（本実施形態では一定）に保持されるようになっている。また、ＣＰＵ７１は、レーザー照射装置４０のコントローラにレーザー照射信号を出力し、レーザー照射装置４０からレーザーＬ１を照射させる制御を行うようになっている。なお、メモリ４１には、レーザー照射装置４０のレーザー照射条件（レーザーＬ１の照射時間、レーザーＬ１の照射強度、レーザーＬ１の照射位置など）を示すデータがあらかじめ記憶されている。
【００３２】
次に、自動車用加飾部品１の製造方法を説明する。
【００３３】
まず、熱可塑性を有する樹脂材料（例えばＡＢＳ樹脂）を用いて所定の立体形状に成形した樹脂成形体２を準備する。具体的に言うと、第１型及び第２型からなる成形型（図示略）を準備する。次に、フィルム１０を第１型の成形面上に配置した後、フィルム１０の周縁部を第１型と第２型とで挟持する。これにより、内部に樹脂成形体２と同一形状かつ同一体積のキャビティが構成される。この状態で、所定量の樹脂材料を加熱した状態でキャビティ内に充填した後、冷却することにより、フィルム１０が付着した樹脂成形体２がインモールド成形される。その後、第１型及び第２型を互いに離間させれば、フィルム１０が付着した樹脂成形体２が取り出される。
【００３４】
しかし、フィルム１０において第１型と第２型とで挟持された部位（余剰領域）は不要であるため、インモールド成形後に余剰領域を切除しなければならない。そこで、フィルム１０の余剰領域を切除するトリミング方法を説明する。
【００３５】
まず、支持工程を行い、作業者によって、樹脂成形体２における被加飾領域４とは異なる領域を支持治具３４に支持させる。具体的に言うと、支持治具３４に設けられた複数の突出片３７を樹脂成形体２のワーク裏面３ｂに当接させることにより、樹脂成形体２を支持治具３４に支持させる（図３参照）。
【００３６】
続く切除工程では、レーザー照射装置４０からレーザーＬ１を照射することにより、余剰領域を切除する。詳述すると、ＣＰＵ７１は、樹脂成形体２の外縁部を示す画像データを、レーザー照射を行うためのレーザー照射データ（加工位置情報）に変換する。次に、ＣＰＵ７１は、変換したレーザー照射データをメモリ４１に記憶する。さらに、ＣＰＵ７１は、レーザー照射に用いられるレーザー照射パラメータ（レーザーＬ１の照射位置、焦点位置、照射角度、照射面積、照射時間、照射強度など）を設定する。
【００３７】
そして、ＣＰＵ７１は、メモリ４１に記憶されているレーザー照射データに基づいてレーザー照射を行うことにより、余剰領域を切除する。具体的に言うと、ＣＰＵ７１は、メモリ４１に記憶されている外縁部用のレーザー照射データを読み出し、読み出したレーザー照射データに基づいてレーザー照射信号を生成し、生成したレーザー照射信号をレーザー照射装置４０に出力する。レーザー照射装置４０は、ＣＰＵ７１から出力されたレーザー照射信号に基づいて、樹脂成形体２の外縁部に沿ってレーザーＬ１を照射する。その結果、フィルム１０において樹脂成形体２の外縁部からはみ出した余剰領域が除去される。
【００３８】
次に、ＣＰＵ７１は、メモリ４１に記憶されている第１スイッチ取付孔６の開口端用のレーザー照射データを読み出し、読み出したレーザー照射データに基づいてレーザー照射信号を生成し、生成したレーザー照射信号をレーザー照射装置４０に出力する。レーザー照射装置４０は、ＣＰＵ７１から出力されたレーザー照射信号に基づいて、第１スイッチ取付孔６の開口端に沿ってレーザーＬ１を照射する。その結果、フィルム１０において第１スイッチ取付孔６の内面からはみ出した余剰領域が除去される。
【００３９】
また、ＣＰＵ７１は、メモリ４１に記憶されている第２スイッチ取付孔７の開口端用のレーザー照射データを読み出し、読み出したレーザー照射データに基づいてレーザー照射信号を生成し、生成したレーザー照射信号をレーザー照射装置４０に出力する。レーザー照射装置４０は、ＣＰＵ７１から出力されたレーザー照射信号に基づいて、第２スイッチ取付孔７の開口端に沿ってレーザーＬ１を照射する。その結果、フィルム１０において第２スイッチ取付孔７の内面からはみ出した余剰領域が除去される。
【００４０】
なお、レーザー照射装置４０のレーザー制御部は、レーザー発生部からレーザーＬ１を照射させ、レーザー照射データの種類に応じてレーザー偏向部を制御する。この制御により、レーザーＬ１の照射位置や焦点位置を変更し、フィルム１０において樹脂成形体２の外縁部やスイッチ取付孔６，７の開口端と一致する部分を昇華または脆化させることで、余剰領域を切除する。
【００４１】
また、切除工程では、フィルム１０からは塵埃（切屑など）が発生する。しかも、アクリル樹脂などの樹脂材料からなるフィルム１０に対してレーザー加工を行うため、フィルム１０からは煙も発生する。このため、ＣＰＵ７１は、レーザー加工に同期してエア噴出装置５０からのエアＡ１の噴出を開始させる制御を行い、エアＡ１によって樹脂成形体２から塵埃及び煙を除去する。具体的に言うと、ＣＰＵ７１は、レーザー照射装置４０からのレーザーＬ１の照射が開始されると同時に、エア噴出装置５０に対してエア噴出信号を出力し、エア噴出装置５０からエアＡ１を噴出させる制御を行う。また、ＣＰＵ７１は、レーザーＬ１の照射が終了すると同時に、エア噴出装置５０に対するエア噴出信号の出力を終了し、エア噴出装置５０からのエアＡ１の噴出を終了させる制御を行う。
【００４２】
さらに、ＣＰＵ７１は、ワーク表面３ａにおいてレーザー加工が行われている位置に応じて、エア噴出装置５０から噴出するエアＡ１の流量を調節する制御を行う。具体的に言うと、ＣＰＵ７１は、凹部５の内部（本実施形態では第１スイッチ取付孔６）に対するレーザー加工を行う際、即ち、読み出したレーザー照射データが第１スイッチ取付孔６の開口端用のレーザー照射データである場合に、図示しない流量調整用インバータを介してエア噴出装置５０から噴出するエアＡ１の流量を相対的に大きくする制御を行う。また、ＣＰＵ７１は、凹部５の外部（本実施形態では、樹脂成形体２の外縁部及び第２スイッチ取付孔７）に対するレーザー加工を行う際、即ち、読み出したレーザー照射データが外縁部用または第２スイッチ取付孔７の開口端用のレーザー照射データである場合に、流量調整用インバータを介してエア噴出装置５０から噴出するエアＡ１の流量を相対的に小さくする制御を行う。即ち、ＣＰＵ７１及び流量調整用インバータは、流量調整手段としての機能を有している。
【００４３】
また、ＣＰＵ７１は、エア噴出装置５０からのエアＡ１の噴出に同期してエア吸引装置６０によるエアＡ１（塵埃及び煙を含む）の吸引を開始させる制御を行う。具体的に言うと、ＣＰＵ７１は、エアＡ１の噴出が開始されると同時に、エア吸引装置６０に対してエア吸引信号を出力し、エア吸引装置６０によるエアＡ１の吸引を開始させる制御を行う。このとき、エアＡ１は、スリット３５→吸引用ダクト６１→ホース６２→集塵部６３の順番に通過する。そして、集塵部６３は、吸引したエアＡ１から塵埃を除去するようになる。さらに、ＣＰＵ７１は、エア吸引装置６０によるエアＡ１の吸引量を調整する制御を行う。具体的に言うと、ＣＰＵ７１は、図示しない吸引量調整用インバータを介して、エア吸引装置６０によるエアＡ１の吸引量をエア噴出装置５０から噴出するエアＡ１の流量よりも大きくする制御を行う。そして、ＣＰＵ７１は、エアＡ１の流量を大きくする制御が行われるのに伴って、吸引量調整用インバータを介してエアＡ１の吸引量を大きくする制御を行うとともに、エアＡ１の流量を小さくする制御が行われるのに伴って、吸引量調整用インバータを介してエアＡ１の吸引量を小さくする制御を行う。即ち、ＣＰＵ７１及び吸引量調整用インバータは、吸引量調整手段としての機能を有している。その後、ＣＰＵ７１は、エアＡ１の噴出が終了すると同時に、エア吸引装置６０に対するエア吸引信号の出力を終了し、エア吸引装置６０によるエアＡ１の吸引を終了させる制御を行う。
【００４４】
また、ＣＰＵ７１は、メモリ４１に記憶されているレーザー照射データを読み出し、読み出したレーザー照射データに基づいてワーク移動信号を生成し、生成したワーク移動信号を搬送台３２用のサーボモーターや位置決めテーブル３３用のサーボモーターに出力する。搬送台３２及び位置決めテーブル３３は、ＣＰＵ７１から出力されたワーク移動信号に基づいて駆動することにより、サーボモーターの位置を変位させて支持治具３４を平面方向に移動させる。また、ＣＰＵ７１は、メモリ４１に記憶されているレーザー照射データを読み出し、読み出したレーザー照射データに基づいて支持台移動信号を生成し、生成した支持台移動信号を支持台３１用のサーボモーターのコントローラに出力する。支持台３１は、ＣＰＵ７１から出力された支持台移動信号に基づいて駆動することにより、支持台３１（及び支持台３１上にある樹脂成形体２）をレーザー照射装置４０に対して接近または離間させる。その結果、樹脂成形体２に対するレーザーＬ１の照射位置が変更され、被加飾領域４に対するレーザーＬ１の照射距離が一定に保持される。そして、レーザー照射装置４０は、照射距離が一定に保持された状態で、ＣＰＵ７１から出力されたレーザー照射信号に基づいてレーザーＬ１を照射する。以上の工程を経て自動車用加飾部品１が製造される。
【００４５】
従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
【００４６】
（１）本実施形態のトリミング装置２０では、エア噴出装置５０によって樹脂成形体２に対してエアＡ１が噴出され、樹脂成形体２から発生する塵埃及び煙がエアＡ１とともに樹脂成形体２の下方からエア吸引装置６０によって吸引される。これにより、樹脂成形体２の上方から下方へのエアＡ１の流れが形成されるため、塵埃及び煙は、側方に振り撒かれたりせずに、エア吸引装置６０によってエアＡ１とともに確実に吸引される。その結果、樹脂成形体２が複雑な立体形状となる本実施形態の場合であっても、樹脂成形体２への塵埃の付着が防止されるため、塵埃の付着に起因した樹脂成形体２の汚れを防止することができる。また、樹脂成形体２への煙の付着が防止されるため、樹脂成形体２に付着した煙が立ち上ることに起因して、樹脂成形体２の特定箇所を狙ってレーザーＬ１を照射することが困難になったり、レーザーＬ１の照射強度がばらついたりすることを防止できる。しかも、エアＡ１が樹脂成形体２の下方に流れることにより、樹脂成形体２に残った塵埃及び煙が樹脂成形体２の上方に設置されたレーザー照射装置４０に付着することも防止されるため、塵埃及び煙の付着に起因したレーザーＬ１の照射強度の低下を防止することができる。
【００４７】
（２）本実施形態では、支持治具３４を構成する各突出片３７の先端が樹脂成形体２のワーク裏面３ｂに当接することにより、樹脂成形体２が支持板３６の上面から離間した状態で支持治具３４に支持されるようになる。このため、レーザー加工時に発生する塵埃及び煙は、樹脂成形体２のワーク裏面３ｂ側に滞留することなく、エアＡ１とともに樹脂成形体２と支持板３６との隙間を介して外部に導かれるようになる。即ち、塵埃及び煙を含むエアＡ１を、エア吸引装置６０によって確実に吸引することができる。
【００４８】
（３）本実施形態の自動車用加飾部品１では、フィルム１０を保護するクリアコート層が形成されるので、自動車用加飾部品１の外観品質を長期間にわたって保つことができる。また、フィルム１０の表面に凹凸があったとしても、クリアコート層によってフィルム１０の凹凸が平坦化されるので、凹凸に蓄積する埃などの汚れを防止することができる。
【００４９】
なお、本実施形態を以下のように変更してもよい。
【００５０】
・上記実施形態のトリミング装置２０は、インモールド成形によって生じたバリの切除時において塵埃及び煙が発生した場合に、発生した塵埃及び煙を除去するために用いられていた。しかし、トリミング装置２０を、真空・圧空成形によるフィルム貼付等によって生じた余剰フィルムの切除時において塵埃及び煙が発生した場合に、発生した塵埃及び煙を除去するために用いてもよい。
【００５１】
・上記実施形態では、ワーク表面３ａにおいてレーザー加工が行われている位置に応じて、エア噴出装置５０から噴出するエアＡ１の流量を変更していたが、その代わりに、エアＡ１の流速や風向きなどを変更するようにしてもよい。
【００５２】
・上記実施形態のトリミング装置２０には、２台のエア噴出装置５０が設置されていたが、例えばエア噴出装置５０の設置数を１台に変更してもよい。逆に、エア噴出装置５０の設置数を増やしてもよい。
【００５３】
・上記実施形態では、フィルム１０の表面を保護するようにクリアコート層が形成されていたが、クリアコート層は省略されていてもよい。
【００５４】
・上記実施形態の自動車用加飾部品１では、フィルム１０の表面に木目模様の装飾が施されていたが、装飾は適宜変更することができる。なお、装飾としては、木目模様の装飾以外に、炭素繊維織物を示す模様の装飾や、ヘアライン加工が施されたアルミパネルを示す模様の装飾などを挙げることができる。
【００５５】
・上記実施形態では、自動車用加飾部品１をドアのアームレストに具体化するものであったが、これ以外に、コンソールボックス、インストルメントパネルなどの部品に具体化してもよい。
【００５６】
・上記実施形態のレーザー加工装置は、フィルム１０において被加飾領域４からはみ出した余剰領域を切除するトリミング装置２０であった。しかし、レーザー加工装置は、被加飾領域４に塗膜を形成し、レーザー照射を行って塗膜を選択的に処理して複数のレーザー被処理部を形成することにより、被加飾領域４に基絵柄を模した絵柄を描くレーザー加飾装置であってもよい。
【００５７】
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
【００５８】
（１）請求項２において、前記ワークは、前記凹部が形成されたワーク表面と、前記ワーク表面の反対側に位置するワーク裏面とを有するとともに、前記凹部の底面及び前記ワーク裏面を貫通する第１孔と、前記ワーク表面及び前記ワーク裏面を貫通する第２孔とを有し、前記流量調整手段は、前記第１孔に対するレーザー加工を行う際に、前記エア噴出装置から噴出する前記エアの流量を相対的に大きくするとともに、前記ワークの外縁部及び前記第２孔に対するレーザー加工を行う際に、前記エア噴出装置から噴出する前記エアの流量を相対的に小さくすることを特徴とするレーザー加工装置。
【００５９】
（２）技術的思想（１）において、前記レーザー加工装置は、前記外表面上に設定された被加飾領域にフィルムを付着した際に、前記フィルムにおいて前記被加飾領域からはみ出した余剰領域を切除するトリミング装置であり、前記レーザー照射装置は、レーザーを照射することにより、前記フィルムにおいて前記ワークの外縁部からはみ出した前記余剰領域と、前記フィルムにおいて前記第１孔の内面からはみ出した前記余剰領域と、前記フィルムにおいて前記第２孔の内面からはみ出した前記余剰領域とを切除することを特徴とするレーザー加工装置。
【００６０】
（３）請求項４において、前記エア吸引装置は、前記ワークから発生する塵埃及び煙を前記エアとともに吸引する吸引用ダクトを備え、前記吸引用ダクトは、上端にて開口するとともに内部に前記位置決めテーブルを収容しており、前記吸引用ダクトの上端が、前記位置決めテーブルの上面よりも上方に位置することを特徴とするレーザー加工装置。
【符号の説明】
【００６１】
２…ワークとしての樹脂成形体
３ａ…表面としてのワーク表面
５…凹部
２０…レーザー加工装置としてのトリミング装置
３０…支持手段としての支持装置
３３…位置決めテーブル
３４…支持治具
３５…吸引口としてのスリット
４０…レーザー照射装置
５０…エア噴出装置
６０…エア吸引装置
７１…流量調整手段及び吸引量調整手段としてのＣＰＵ
Ａ１…エア
Ｌ１…レーザー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの外表面にレーザーを照射してレーザー加工を行うレーザー加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の内装部品などでは、デザイン性や品質を高めるために樹脂成形体（ワーク）の外表面に装飾を加えるようにした加飾部品（例えば、コンソールボックス、インストルメントパネル、アームレストなど）が多く実用化されている。このような加飾部品に装飾を加える方法としては、例えば、樹脂成形体となる樹脂材料と装飾用のフィルムとを成形型内に配置した状態で射出成形（インモールド成形）を行うことにより、外表面にフィルムが付着した樹脂成形体を形成する方法が提案されている。
【０００３】
ところが、上記の方法では、樹脂成形体からのフィルムのはみ出し部分が余剰領域（バリ）となってしまうため、フィルムの付着後にバリを切除する切除工程（トリミング）を行う必要がある。そこで、外表面にレーザーを照射してレーザー加工を行うレーザー加工装置（例えば特許文献１〜３参照）を用いて、フィルムのバリをトリミングすることが考えられる。なお、特許文献１〜３に記載の従来技術は、プリント基板や半導体ウェハ等の比較的単純な形状のワークに対してレーザー加工を行うものである。このため、レーザー加工時にワークから発生する塵埃及び煙をワークの側方にあるエア吸引装置で吸引すれば、ワークに付着する塵埃及び煙を確実に除去することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１８５６８５号公報（図１等）
【特許文献２】特開２００８−２１３０２２号公報（図２等）
【特許文献３】特開２００２−３１６２９２号公報（図１等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、トリミングが行われる樹脂成形体は、比較的複雑な立体形状であるため、レーザー加工時に樹脂成形体から発生する塵埃及び煙を上記のエア吸引装置を用いて吸引したとしても、塵埃及び煙の一部がエア吸引装置に吸引されずに樹脂成形体に残ってしまう。その結果、樹脂成形体に残った塵埃が樹脂成形体を汚す可能性がある。また、樹脂成形体に残った煙が立ち上ってワークを隠してしまうため、ワークの特定箇所を狙ってレーザーを照射することが困難になったり、レーザーの照射強度がばらついたりするおそれがある。しかも、樹脂成形体に残った塵埃及び煙は、レーザー照射装置の本体やレンズに付着してレーザーの照射強度を低下させる可能性もある。
【０００６】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、レーザー加工時にワークから発生する塵埃及び煙をエア吸引装置によって確実に吸引することにより、ワークへの塵埃及び煙の付着を防止することができるレーザー加工装置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に、請求項１に記載の発明は、立体形状のワークの外表面にレーザーを照射してレーザー加工を行うレーザー加工装置であって、前記ワークの下方に位置して前記ワークを支持するとともに、吸引口を有する支持手段と、前記支持手段によって支持された前記ワークに対して前記レーザーを照射するレーザー照射装置と、前記支持手段の上方に設置され、前記支持手段によって支持された前記ワークに対してエアを噴出させるエア噴出装置と、レーザー加工時に前記ワークから発生する塵埃及び煙を前記エアとともに前記吸引口を介して前記ワークの下方から吸引するエア吸引装置とを備えることを特徴とするレーザー加工装置をその要旨とする。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、支持手段の上方に設置されたエア噴出装置によって支持手段に支持されたワークに対してエアが噴出され、ワークから発生する塵埃及び煙がエアとともに吸引口を介してワークの下方からエア吸引装置によって吸引される。これにより、ワークの上方から下方へのエアの流れが形成されるため、塵埃及び煙は、側方に振り撒かれたりせずに、エア吸引装置によってエアとともに確実に吸引される。その結果、ワークが比較的複雑な立体形状であったとしても、ワークへの塵埃の付着が防止されるため、塵埃の付着に起因したワークの汚れを防止することができる。また、ワークへの煙の付着が防止されるため、ワークに付着した煙が立ち上ることに起因して、ワークの特定箇所を狙ってレーザーを照射することが困難になったり、レーザーの照射強度がばらついたりすることを防止できる。しかも、ワークに残った塵埃及び煙がレーザー照射装置に付着することも防止されるため、塵埃及び煙の付着に起因したレーザーの照射強度の低下を防止することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記外表面においてレーザー加工が行われている位置に応じて、前記エア噴出装置から噴出する前記エアの流量を調整する流量調整手段を備え、前記流量調整手段は、前記ワークが有する凹部の内部に対するレーザー加工を行う際に、前記エア噴出装置から噴出する前記エアの流量を相対的に大きくするとともに、前記凹部の外部に対するレーザー加工を行う際に、前記エア噴出装置から噴出する前記エアの流量を相対的に小さくすることをその要旨とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、塵埃や煙が滞留しやすい凹部の内部に対してレーザー加工を行う際には、エア噴出装置から噴出するエアの流量を相対的に大きくしているため、凹部に導かれるエアの流量が多くなり、凹部から塵埃や煙を確実に除去することができる。一方、塵埃や煙が滞留しにくい凹部の外部に対してレーザー加工を行う際には、エア噴出装置から噴出するエアの流量を相対的に小さくしているため、凹部の外部から塵埃や煙を除去するときにエアを無駄にしなくても済む。従って、エア吸引装置による塵埃及び煙の吸引を効率良く行うことができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２において、前記エア吸引装置による前記エアの吸引量を調整する吸引量調整手段を備え、前記吸引量調整手段は、前記エアの吸引量を前記エア噴出装置から噴出する前記エアの流量よりも大きくすることをその要旨とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、エア吸引装置によるエアの吸引量がエア噴出装置から噴出するエアの流量よりも大きくなるため、塵埃及び煙を、エア吸引装置によってエアとともに確実に吸引することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項において、前記支持手段は、前記ワークを支持する支持治具と、前記支持治具を位置決めする位置決めテーブルとを備え、前記位置決めテーブルは、厚さ方向に貫通し、前記ワーク側から前記エア吸引装置側に前記エアが通過する前記吸引口を複数有することをその要旨とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、位置決めテーブルが吸引口を複数有するため、ワーク側から導かれてきたエアは、吸引口を通過してエア吸引装置側に流れるようになる。即ち、ワークの上方から下方へのエアの流れが位置決めテーブルによって妨げられなくて済むため、塵埃及び煙を、エア吸引装置によってエアとともにより確実に吸引することができる。
【００１５】
ここで、吸引口としては、円形状の貫通孔や、矩形状の貫通孔（スリット等）などが挙げられる。また、吸引口としては、フィルタなどを挙げることができる。なお、フィルタは、繊維をまとめて積層することでマット状に構成されたものである。
【発明の効果】
【００１６】
以上詳述したように、請求項１〜４に記載の発明によると、レーザー加工時にワークから発生する塵埃及び煙をエア吸引装置によって確実に吸引することにより、ワークへの塵埃及び煙の付着を防止することができるレーザー加工装置を提供することができる。特に、請求項２に記載の発明によると、エア吸引装置による塵埃及び煙の吸引を効率良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態の自動車用加飾部品を示す斜視図。
【図２】（ａ）は図１のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ線断面図。
【図３】トリミング装置を示す概略構成図。
【図４】自動車用加飾部品及び位置決めテーブルを示す概略斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明のレーザー加工装置をトリミング装置に具体化した一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１９】
図１，図２に示されるように、自動車用加飾部品１は、立体形状の樹脂成形体２（ワーク）を備えている。本実施形態の自動車用加飾部品１は、自動車のドアに設けられたアームレストの上面を覆う装飾パネルである。また、樹脂成形体２は、凸状湾曲面であるワーク表面３ａ（外表面）と、ワーク表面３ａの反対側に位置する凹状湾曲面であるワーク裏面３ｂとを有している。さらに、樹脂成形体２には、パワーウィンドウスイッチ（図示略）を取り付けるための第１スイッチ取付孔６（第１孔）と、ドアロックスイッチ（図示略）を取り付けるための第２スイッチ取付孔７（第２孔）とが設けられている。第１スイッチ取付孔６は、ワーク表面３ａにて開口する凹部５の底面５ａと、ワーク裏面３ｂとを貫通している（図２（ａ）参照）。また、第２スイッチ取付孔７は、ワーク表面３ａとワーク裏面３ｂとを貫通している（図２（ｂ）参照）。
【００２０】
そして、樹脂成形体２においてスイッチ取付孔６，７を除く表面（ワーク表面３ａ）上には被加飾領域４が設定され、被加飾領域４にはフィルム１０が付着している。本実施形態のフィルム１０は、アクリル樹脂などの透明樹脂に塗料を塗工することによって形成されたものであり、表面には木目模様の装飾が施されている。さらに、フィルム１０の表面には、フィルム１０を保護するためのクリアコート層（図示略）が形成されている。
【００２１】
次に、トリミング装置２０について説明する。
【００２２】
図３に示されるように、トリミング装置２０は、樹脂成形体２のワーク表面３ａにレーザーＬ１を照射してレーザー加工を行う装置である。具体的に言うと、トリミング装置２０は、樹脂成形体２の被加飾領域４にフィルム１０を付着した際に、フィルム１０において被加飾領域４からはみ出した余剰領域（バリ）を切除する装置である。
【００２３】
また、トリミング装置２０を構成する装置本体２１は、ベースフレーム２２と、ベースフレーム２２上に設けられた箱状のキャビネット２３とからなる。さらに、トリミング装置２０は、支持装置３０（支持手段）、レーザー照射装置４０、エア噴出装置５０及びエア吸引装置６０を備えている。支持装置３０は、樹脂成形体２の下方に位置して樹脂成形体２を支持するようになっている。また、支持装置３０は、支持台３１、搬送台３２、位置決めテーブル３３及び支持治具３４を備えている。支持台３１は、矩形板状をなし、キャビネット２３内において装置本体２１の設置面に対して平行に配置されており、サーボモーター（図示略）を駆動させることにより、レーザー照射装置４０に対して接近または離間するようになっている。搬送台３２は、支持台３１上に配置されており、サーボモーター（図示略）を駆動させることにより、支持台３１の長さ方向に移動するようになっている。
【００２４】
図３，図４に示されるように、位置決めテーブル３３は、搬送台３２上に載置されており、支持治具３４を位置決めするようになっている。位置決めテーブル３３は、サーボモーター（図示略）を駆動させることにより、支持台３１の幅方向（図３に示す矢印Ｆ１方向）に移動するようになっている。また、位置決めテーブル３３には、複数のスリット３５（吸引口）が設けられている。各スリット３５は、等間隔に配置されるとともに位置決めテーブル３３を厚さ方向に貫通しており、樹脂成形体２側からエア吸引装置６０側にエアＡ１が通過するようになっている。
【００２５】
また図３に示されるように、支持治具３４は、位置決めテーブル３３上に載置されており、ワーク表面３ａを上方に向けるとともにワーク裏面３ｂを下方に向けた状態で、樹脂成形体２を水平に支持するようになっている。支持治具３４は、位置決めテーブル３３上に載置される支持板３６を備えている。また、支持板３６の上面には、複数の突出片３７が互いに離間した状態で突設されている。そして、各突出片３７の先端が樹脂成形体２のワーク裏面３ｂに当接することにより、樹脂成形体２は、支持板３６の上面から離間した状態で支持治具３４に支持される。即ち、支持治具３４は、樹脂成形体２において被加飾領域４とは異なる領域であって、ワーク裏面３ｂにおいてスイッチ取付孔６，７を除く領域を支持するようになる。
【００２６】
図３に示されるように、レーザー照射装置４０は、キャビネット２３の上面であって、支持治具３４によって支持された樹脂成形体２の上方に設置されている。また、レーザー照射装置４０は、樹脂成形体２のワーク表面３ａを臨むように配置されており、ワーク表面３ａに対してレーザーＬ１を照射するようになっている。具体的に言うと、レーザー照射装置４０は、樹脂成形体２の外縁部に沿ってレーザーＬ１を照射することにより、フィルム１０において樹脂成形体２の外縁部からはみ出した余剰領域を切除するようになっている。また、レーザー照射装置４０は、第１スイッチ取付孔６の開口端に沿ってレーザーＬ１を照射することにより、フィルム１０において第１スイッチ取付孔６の内面からはみ出した余剰領域を切除するようになっている。さらに、レーザー照射装置４０は、第２スイッチ取付孔７の開口端に沿ってレーザーＬ１を照射することにより、フィルム１０において第２スイッチ取付孔７の内面からはみ出した余剰領域を切除するようになっている。
【００２７】
なお、図３に示されるレーザー照射装置４０は、レーザーＬ１を発生させるレーザー発生部（図示略）、レーザーＬ１を偏向させるレーザー偏向部（図示略）、及び、レーザー発生部及びレーザー偏向部を制御するレーザー制御部（図示略）をそれぞれ備えている。レーザー偏向部は、レンズ（図示略）と反射ミラー（図示略）とを複合させてなる光学系であり、これらレンズ及び反射ミラーの位置を変更することにより、レーザーＬ１の照射位置や焦点位置を調整するようになっている。即ち、本実施形態のレーザー照射装置４０は、ガルバノミラー式のレーザー照射装置である。また、レーザー制御部は、レーザーＬ１の照射時間変調、照射強度変調、照射面積変調などの制御を行うようになっている。
【００２８】
図３に示されるエア噴出装置５０は、支持装置３０に支持された樹脂成形体２に対してエアＡ１を噴出させることにより、レーザー加工時に樹脂成形体２から発生する塵埃（樹脂成形体２の削りかすなど）及び煙を吹き飛ばす装置である。エア噴出装置５０は、支持装置３０の上方、具体的にはキャビネット２３の上部に設置され、レーザー照射装置４０を挟んで一対配置されている。また、エア噴出装置５０は、エアＡ１の噴出口が樹脂成形体２の被加飾領域４に向けて配置されている。本実施形態において、エアＡ１の噴出方向は、レーザー照射装置４０が照射するレーザーＬ１の照射方向（鉛直方向）に対して２０°程度傾斜している。さらに、エアＡ１のエア圧は、例えば１５０ｋＰａ以上、特には４００ｋＰａ以上に設定されることが好ましい。このようにすれば、樹脂成形体２の凹部５に塵埃や煙が滞留することを確実に防止できる。
【００２９】
図３に示されるエア吸引装置６０は、エアＡ１によって吹き飛ばされた塵埃及び煙を、エアＡ１とともにスリット３５を介して樹脂成形体２の下方から吸引する装置である。エア吸引装置６０は、吸引用ダクト６１、ホース６２及び集塵部６３を備えている。吸引用ダクト６１は、キャビネット２３内に収容され、上端にて開口している。吸引用ダクト６１内には、搬送台３２及び位置決めテーブル３３や、支持台３１の一部が収容されている。よって、吸引用ダクト６１の上端は、位置決めテーブル３３の上面よりも上方に位置している。そして、吸引用ダクト６１は、スリット３５を通過した塵埃及び煙を含むエアＡ１を吸引するようになっている。また、ホース６２は、両端部が吸引用ダクト６１の下端部及び集塵部６３の上端部にそれぞれ接続され、吸引用ダクト６１及び集塵部６３を互いに連通している。集塵部６３は、ベースフレーム２２の底部に設けられた支持板（図示略）上に設置されている。集塵部６３は、塵埃及び煙を含むエアＡ１をホース６２を介して吸引し、吸引したエアＡ１から塵埃を除去するようになっている。
【００３０】
次に、トリミング装置２０の電気的構成について説明する。
【００３１】
図３に示されるように、トリミング装置２０は、装置全体を統括的に制御する制御装置７０を備えている。制御装置７０は、ＣＰＵ７１、メモリ４１及び入出力ポート４２等からなる周知のコンピュータにより構成されている。ＣＰＵ７１は、搬送台３２、位置決めテーブル３３、レーザー照射装置４０、エア噴出装置５０及びエア吸引装置６０に電気的に接続されており、各種の駆動信号によってそれらを制御する。具体的に言うと、ＣＰＵ７１は、支持装置３０に支持された樹脂成形体２の位置を変位させる制御を行うようになっている。例えば、ＣＰＵ７１は、搬送台３２用のサーボモーターのコントローラ（図示略）にワーク移動信号を出力し、支持治具３４を平面方向（支持台３１の長さ方向）に移動させる制御（位置制御）を行うようになっている。また、ＣＰＵ７１は、位置決めテーブル３３用のサーボモーターのコントローラ（図示略）にワーク移動信号を出力し、支持治具３４を平面方向（支持台３１の幅方向）に移動させる制御（位置制御）を行うようになっている。さらに、ＣＰＵ７１は、支持台３１用のサーボモーターのコントローラ（図示略）に支持台移動信号を出力し、支持台３１（及び支持台３１上にある樹脂成形体２）をレーザー照射装置４０に対して接近または離間させる制御を行うようになっている。これにより、レーザーＬ１の照射距離が、余剰領域の切除が可能な距離（本実施形態では一定）に保持されるようになっている。また、ＣＰＵ７１は、レーザー照射装置４０のコントローラにレーザー照射信号を出力し、レーザー照射装置４０からレーザーＬ１を照射させる制御を行うようになっている。なお、メモリ４１には、レーザー照射装置４０のレーザー照射条件（レーザーＬ１の照射時間、レーザーＬ１の照射強度、レーザーＬ１の照射位置など）を示すデータがあらかじめ記憶されている。
【００３２】
次に、自動車用加飾部品１の製造方法を説明する。
【００３３】
まず、熱可塑性を有する樹脂材料（例えばＡＢＳ樹脂）を用いて所定の立体形状に成形した樹脂成形体２を準備する。具体的に言うと、第１型及び第２型からなる成形型（図示略）を準備する。次に、フィルム１０を第１型の成形面上に配置した後、フィルム１０の周縁部を第１型と第２型とで挟持する。これにより、内部に樹脂成形体２と同一形状かつ同一体積のキャビティが構成される。この状態で、所定量の樹脂材料を加熱した状態でキャビティ内に充填した後、冷却することにより、フィルム１０が付着した樹脂成形体２がインモールド成形される。その後、第１型及び第２型を互いに離間させれば、フィルム１０が付着した樹脂成形体２が取り出される。
【００３４】
しかし、フィルム１０において第１型と第２型とで挟持された部位（余剰領域）は不要であるため、インモールド成形後に余剰領域を切除しなければならない。そこで、フィルム１０の余剰領域を切除するトリミング方法を説明する。
【００３５】
まず、支持工程を行い、作業者によって、樹脂成形体２における被加飾領域４とは異なる領域を支持治具３４に支持させる。具体的に言うと、支持治具３４に設けられた複数の突出片３７を樹脂成形体２のワーク裏面３ｂに当接させることにより、樹脂成形体２を支持治具３４に支持させる（図３参照）。
【００３６】
続く切除工程では、レーザー照射装置４０からレーザーＬ１を照射することにより、余剰領域を切除する。詳述すると、ＣＰＵ７１は、樹脂成形体２の外縁部を示す画像データを、レーザー照射を行うためのレーザー照射データ（加工位置情報）に変換する。次に、ＣＰＵ７１は、変換したレーザー照射データをメモリ４１に記憶する。さらに、ＣＰＵ７１は、レーザー照射に用いられるレーザー照射パラメータ（レーザーＬ１の照射位置、焦点位置、照射角度、照射面積、照射時間、照射強度など）を設定する。
【００３７】
そして、ＣＰＵ７１は、メモリ４１に記憶されているレーザー照射データに基づいてレーザー照射を行うことにより、余剰領域を切除する。具体的に言うと、ＣＰＵ７１は、メモリ４１に記憶されている外縁部用のレーザー照射データを読み出し、読み出したレーザー照射データに基づいてレーザー照射信号を生成し、生成したレーザー照射信号をレーザー照射装置４０に出力する。レーザー照射装置４０は、ＣＰＵ７１から出力されたレーザー照射信号に基づいて、樹脂成形体２の外縁部に沿ってレーザーＬ１を照射する。その結果、フィルム１０において樹脂成形体２の外縁部からはみ出した余剰領域が除去される。
【００３８】
次に、ＣＰＵ７１は、メモリ４１に記憶されている第１スイッチ取付孔６の開口端用のレーザー照射データを読み出し、読み出したレーザー照射データに基づいてレーザー照射信号を生成し、生成したレーザー照射信号をレーザー照射装置４０に出力する。レーザー照射装置４０は、ＣＰＵ７１から出力されたレーザー照射信号に基づいて、第１スイッチ取付孔６の開口端に沿ってレーザーＬ１を照射する。その結果、フィルム１０において第１スイッチ取付孔６の内面からはみ出した余剰領域が除去される。
【００３９】
また、ＣＰＵ７１は、メモリ４１に記憶されている第２スイッチ取付孔７の開口端用のレーザー照射データを読み出し、読み出したレーザー照射データに基づいてレーザー照射信号を生成し、生成したレーザー照射信号をレーザー照射装置４０に出力する。レーザー照射装置４０は、ＣＰＵ７１から出力されたレーザー照射信号に基づいて、第２スイッチ取付孔７の開口端に沿ってレーザーＬ１を照射する。その結果、フィルム１０において第２スイッチ取付孔７の内面からはみ出した余剰領域が除去される。
【００４０】
なお、レーザー照射装置４０のレーザー制御部は、レーザー発生部からレーザーＬ１を照射させ、レーザー照射データの種類に応じてレーザー偏向部を制御する。この制御により、レーザーＬ１の照射位置や焦点位置を変更し、フィルム１０において樹脂成形体２の外縁部やスイッチ取付孔６，７の開口端と一致する部分を昇華または脆化させることで、余剰領域を切除する。
【００４１】
また、切除工程では、フィルム１０からは塵埃（切屑など）が発生する。しかも、アクリル樹脂などの樹脂材料からなるフィルム１０に対してレーザー加工を行うため、フィルム１０からは煙も発生する。このため、ＣＰＵ７１は、レーザー加工に同期してエア噴出装置５０からのエアＡ１の噴出を開始させる制御を行い、エアＡ１によって樹脂成形体２から塵埃及び煙を除去する。具体的に言うと、ＣＰＵ７１は、レーザー照射装置４０からのレーザーＬ１の照射が開始されると同時に、エア噴出装置５０に対してエア噴出信号を出力し、エア噴出装置５０からエアＡ１を噴出させる制御を行う。また、ＣＰＵ７１は、レーザーＬ１の照射が終了すると同時に、エア噴出装置５０に対するエア噴出信号の出力を終了し、エア噴出装置５０からのエアＡ１の噴出を終了させる制御を行う。
【００４２】
さらに、ＣＰＵ７１は、ワーク表面３ａにおいてレーザー加工が行われている位置に応じて、エア噴出装置５０から噴出するエアＡ１の流量を調節する制御を行う。具体的に言うと、ＣＰＵ７１は、凹部５の内部（本実施形態では第１スイッチ取付孔６）に対するレーザー加工を行う際、即ち、読み出したレーザー照射データが第１スイッチ取付孔６の開口端用のレーザー照射データである場合に、図示しない流量調整用インバータを介してエア噴出装置５０から噴出するエアＡ１の流量を相対的に大きくする制御を行う。また、ＣＰＵ７１は、凹部５の外部（本実施形態では、樹脂成形体２の外縁部及び第２スイッチ取付孔７）に対するレーザー加工を行う際、即ち、読み出したレーザー照射データが外縁部用または第２スイッチ取付孔７の開口端用のレーザー照射データである場合に、流量調整用インバータを介してエア噴出装置５０から噴出するエアＡ１の流量を相対的に小さくする制御を行う。即ち、ＣＰＵ７１及び流量調整用インバータは、流量調整手段としての機能を有している。
【００４３】
また、ＣＰＵ７１は、エア噴出装置５０からのエアＡ１の噴出に同期してエア吸引装置６０によるエアＡ１（塵埃及び煙を含む）の吸引を開始させる制御を行う。具体的に言うと、ＣＰＵ７１は、エアＡ１の噴出が開始されると同時に、エア吸引装置６０に対してエア吸引信号を出力し、エア吸引装置６０によるエアＡ１の吸引を開始させる制御を行う。このとき、エアＡ１は、スリット３５→吸引用ダクト６１→ホース６２→集塵部６３の順番に通過する。そして、集塵部６３は、吸引したエアＡ１から塵埃を除去するようになる。さらに、ＣＰＵ７１は、エア吸引装置６０によるエアＡ１の吸引量を調整する制御を行う。具体的に言うと、ＣＰＵ７１は、図示しない吸引量調整用インバータを介して、エア吸引装置６０によるエアＡ１の吸引量をエア噴出装置５０から噴出するエアＡ１の流量よりも大きくする制御を行う。そして、ＣＰＵ７１は、エアＡ１の流量を大きくする制御が行われるのに伴って、吸引量調整用インバータを介してエアＡ１の吸引量を大きくする制御を行うとともに、エアＡ１の流量を小さくする制御が行われるのに伴って、吸引量調整用インバータを介してエアＡ１の吸引量を小さくする制御を行う。即ち、ＣＰＵ７１及び吸引量調整用インバータは、吸引量調整手段としての機能を有している。その後、ＣＰＵ７１は、エアＡ１の噴出が終了すると同時に、エア吸引装置６０に対するエア吸引信号の出力を終了し、エア吸引装置６０によるエアＡ１の吸引を終了させる制御を行う。
【００４４】
また、ＣＰＵ７１は、メモリ４１に記憶されているレーザー照射データを読み出し、読み出したレーザー照射データに基づいてワーク移動信号を生成し、生成したワーク移動信号を搬送台３２用のサーボモーターや位置決めテーブル３３用のサーボモーターに出力する。搬送台３２及び位置決めテーブル３３は、ＣＰＵ７１から出力されたワーク移動信号に基づいて駆動することにより、サーボモーターの位置を変位させて支持治具３４を平面方向に移動させる。また、ＣＰＵ７１は、メモリ４１に記憶されているレーザー照射データを読み出し、読み出したレーザー照射データに基づいて支持台移動信号を生成し、生成した支持台移動信号を支持台３１用のサーボモーターのコントローラに出力する。支持台３１は、ＣＰＵ７１から出力された支持台移動信号に基づいて駆動することにより、支持台３１（及び支持台３１上にある樹脂成形体２）をレーザー照射装置４０に対して接近または離間させる。その結果、樹脂成形体２に対するレーザーＬ１の照射位置が変更され、被加飾領域４に対するレーザーＬ１の照射距離が一定に保持される。そして、レーザー照射装置４０は、照射距離が一定に保持された状態で、ＣＰＵ７１から出力されたレーザー照射信号に基づいてレーザーＬ１を照射する。以上の工程を経て自動車用加飾部品１が製造される。
【００４５】
従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
【００４６】
（１）本実施形態のトリミング装置２０では、エア噴出装置５０によって樹脂成形体２に対してエアＡ１が噴出され、樹脂成形体２から発生する塵埃及び煙がエアＡ１とともに樹脂成形体２の下方からエア吸引装置６０によって吸引される。これにより、樹脂成形体２の上方から下方へのエアＡ１の流れが形成されるため、塵埃及び煙は、側方に振り撒かれたりせずに、エア吸引装置６０によってエアＡ１とともに確実に吸引される。その結果、樹脂成形体２が複雑な立体形状となる本実施形態の場合であっても、樹脂成形体２への塵埃の付着が防止されるため、塵埃の付着に起因した樹脂成形体２の汚れを防止することができる。また、樹脂成形体２への煙の付着が防止されるため、樹脂成形体２に付着した煙が立ち上ることに起因して、樹脂成形体２の特定箇所を狙ってレーザーＬ１を照射することが困難になったり、レーザーＬ１の照射強度がばらついたりすることを防止できる。しかも、エアＡ１が樹脂成形体２の下方に流れることにより、樹脂成形体２に残った塵埃及び煙が樹脂成形体２の上方に設置されたレーザー照射装置４０に付着することも防止されるため、塵埃及び煙の付着に起因したレーザーＬ１の照射強度の低下を防止することができる。
【００４７】
（２）本実施形態では、支持治具３４を構成する各突出片３７の先端が樹脂成形体２のワーク裏面３ｂに当接することにより、樹脂成形体２が支持板３６の上面から離間した状態で支持治具３４に支持されるようになる。このため、レーザー加工時に発生する塵埃及び煙は、樹脂成形体２のワーク裏面３ｂ側に滞留することなく、エアＡ１とともに樹脂成形体２と支持板３６との隙間を介して外部に導かれるようになる。即ち、塵埃及び煙を含むエアＡ１を、エア吸引装置６０によって確実に吸引することができる。
【００４８】
（３）本実施形態の自動車用加飾部品１では、フィルム１０を保護するクリアコート層が形成されるので、自動車用加飾部品１の外観品質を長期間にわたって保つことができる。また、フィルム１０の表面に凹凸があったとしても、クリアコート層によってフィルム１０の凹凸が平坦化されるので、凹凸に蓄積する埃などの汚れを防止することができる。
【００４９】
なお、本実施形態を以下のように変更してもよい。
【００５０】
・上記実施形態のトリミング装置２０は、インモールド成形によって生じたバリの切除時において塵埃及び煙が発生した場合に、発生した塵埃及び煙を除去するために用いられていた。しかし、トリミング装置２０を、真空・圧空成形によるフィルム貼付等によって生じた余剰フィルムの切除時において塵埃及び煙が発生した場合に、発生した塵埃及び煙を除去するために用いてもよい。
【００５１】
・上記実施形態では、ワーク表面３ａにおいてレーザー加工が行われている位置に応じて、エア噴出装置５０から噴出するエアＡ１の流量を変更していたが、その代わりに、エアＡ１の流速や風向きなどを変更するようにしてもよい。
【００５２】
・上記実施形態のトリミング装置２０には、２台のエア噴出装置５０が設置されていたが、例えばエア噴出装置５０の設置数を１台に変更してもよい。逆に、エア噴出装置５０の設置数を増やしてもよい。
【００５３】
・上記実施形態では、フィルム１０の表面を保護するようにクリアコート層が形成されていたが、クリアコート層は省略されていてもよい。
【００５４】
・上記実施形態の自動車用加飾部品１では、フィルム１０の表面に木目模様の装飾が施されていたが、装飾は適宜変更することができる。なお、装飾としては、木目模様の装飾以外に、炭素繊維織物を示す模様の装飾や、ヘアライン加工が施されたアルミパネルを示す模様の装飾などを挙げることができる。
【００５５】
・上記実施形態では、自動車用加飾部品１をドアのアームレストに具体化するものであったが、これ以外に、コンソールボックス、インストルメントパネルなどの部品に具体化してもよい。
【００５６】
・上記実施形態のレーザー加工装置は、フィルム１０において被加飾領域４からはみ出した余剰領域を切除するトリミング装置２０であった。しかし、レーザー加工装置は、被加飾領域４に塗膜を形成し、レーザー照射を行って塗膜を選択的に処理して複数のレーザー被処理部を形成することにより、被加飾領域４に基絵柄を模した絵柄を描くレーザー加飾装置であってもよい。
【００５７】
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
【００５８】
（１）請求項２において、前記ワークは、前記凹部が形成されたワーク表面と、前記ワーク表面の反対側に位置するワーク裏面とを有するとともに、前記凹部の底面及び前記ワーク裏面を貫通する第１孔と、前記ワーク表面及び前記ワーク裏面を貫通する第２孔とを有し、前記流量調整手段は、前記第１孔に対するレーザー加工を行う際に、前記エア噴出装置から噴出する前記エアの流量を相対的に大きくするとともに、前記ワークの外縁部及び前記第２孔に対するレーザー加工を行う際に、前記エア噴出装置から噴出する前記エアの流量を相対的に小さくすることを特徴とするレーザー加工装置。
【００５９】
（２）技術的思想（１）において、前記レーザー加工装置は、前記外表面上に設定された被加飾領域にフィルムを付着した際に、前記フィルムにおいて前記被加飾領域からはみ出した余剰領域を切除するトリミング装置であり、前記レーザー照射装置は、レーザーを照射することにより、前記フィルムにおいて前記ワークの外縁部からはみ出した前記余剰領域と、前記フィルムにおいて前記第１孔の内面からはみ出した前記余剰領域と、前記フィルムにおいて前記第２孔の内面からはみ出した前記余剰領域とを切除することを特徴とするレーザー加工装置。
【００６０】
（３）請求項４において、前記エア吸引装置は、前記ワークから発生する塵埃及び煙を前記エアとともに吸引する吸引用ダクトを備え、前記吸引用ダクトは、上端にて開口するとともに内部に前記位置決めテーブルを収容しており、前記吸引用ダクトの上端が、前記位置決めテーブルの上面よりも上方に位置することを特徴とするレーザー加工装置。
【符号の説明】
【００６１】
２…ワークとしての樹脂成形体
３ａ…表面としてのワーク表面
５…凹部
２０…レーザー加工装置としてのトリミング装置
３０…支持手段としての支持装置
３３…位置決めテーブル
３４…支持治具
３５…吸引口としてのスリット
４０…レーザー照射装置
５０…エア噴出装置
６０…エア吸引装置
７１…流量調整手段及び吸引量調整手段としてのＣＰＵ
Ａ１…エア
Ｌ１…レーザー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体形状のワークの外表面にレーザーを照射してレーザー加工を行うレーザー加工装置であって、
前記ワークの下方に位置して前記ワークを支持するとともに、吸引口を有する支持手段と、
前記支持手段によって支持された前記ワークに対して前記レーザーを照射するレーザー照射装置と、
前記支持手段の上方に設置され、前記支持手段によって支持された前記ワークに対してエアを噴出させるエア噴出装置と、
レーザー加工時に前記ワークから発生する塵埃及び煙を前記エアとともに前記吸引口を介して前記ワークの下方から吸引するエア吸引装置と
を備えることを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項２】
前記外表面においてレーザー加工が行われている位置に応じて、前記エア噴出装置から噴出する前記エアの流量を調整する流量調整手段を備え、
前記流量調整手段は、前記ワークが有する凹部の内部に対するレーザー加工を行う際に、前記エア噴出装置から噴出する前記エアの流量を相対的に大きくするとともに、前記凹部の外部に対するレーザー加工を行う際に、前記エア噴出装置から噴出する前記エアの流量を相対的に小さくする
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザー加工装置。
【請求項３】
前記エア吸引装置による前記エアの吸引量を調整する吸引量調整手段を備え、
前記吸引量調整手段は、前記エアの吸引量を前記エア噴出装置から噴出する前記エアの流量よりも大きくする
ことを特徴とする請求項１または２に記載のレーザー加工装置。
【請求項４】
前記支持手段は、前記ワークを支持する支持治具と、前記支持治具を位置決めする位置決めテーブルとを備え、
前記位置決めテーブルは、厚さ方向に貫通し、前記ワーク側から前記エア吸引装置側に前記エアが通過する前記吸引口を複数有する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレーザー加工装置。
【請求項１】
立体形状のワークの外表面にレーザーを照射してレーザー加工を行うレーザー加工装置であって、
前記ワークの下方に位置して前記ワークを支持するとともに、吸引口を有する支持手段と、
前記支持手段によって支持された前記ワークに対して前記レーザーを照射するレーザー照射装置と、
前記支持手段の上方に設置され、前記支持手段によって支持された前記ワークに対してエアを噴出させるエア噴出装置と、
レーザー加工時に前記ワークから発生する塵埃及び煙を前記エアとともに前記吸引口を介して前記ワークの下方から吸引するエア吸引装置と
を備えることを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項２】
前記外表面においてレーザー加工が行われている位置に応じて、前記エア噴出装置から噴出する前記エアの流量を調整する流量調整手段を備え、
前記流量調整手段は、前記ワークが有する凹部の内部に対するレーザー加工を行う際に、前記エア噴出装置から噴出する前記エアの流量を相対的に大きくするとともに、前記凹部の外部に対するレーザー加工を行う際に、前記エア噴出装置から噴出する前記エアの流量を相対的に小さくする
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザー加工装置。
【請求項３】
前記エア吸引装置による前記エアの吸引量を調整する吸引量調整手段を備え、
前記吸引量調整手段は、前記エアの吸引量を前記エア噴出装置から噴出する前記エアの流量よりも大きくする
ことを特徴とする請求項１または２に記載のレーザー加工装置。
【請求項４】
前記支持手段は、前記ワークを支持する支持治具と、前記支持治具を位置決めする位置決めテーブルとを備え、
前記位置決めテーブルは、厚さ方向に貫通し、前記ワーク側から前記エア吸引装置側に前記エアが通過する前記吸引口を複数有する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレーザー加工装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−９６２７１（Ｐ２０１２−９６２７１Ａ）
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４６９３６（Ｐ２０１０−２４６９３６）
【出願日】平成２２年１１月３日（２０１０．１１．３）
【出願人】（０００１１０３４３）トリニティ工業株式会社 (147)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月３日（２０１０．１１．３）
【出願人】（０００１１０３４３）トリニティ工業株式会社 (147)
【Ｆターム（参考）】
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