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1. (WO2019044294) LASER MACHINING DEVICE AND LASER MACHINING SYSTEM
Document

明 細 書

発明の名称 レーザー加工装置、レーザー加工システム

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003  

先行技術文献

非特許文献

0004  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0005   0006   0007  

課題を解決するための手段

0008  

発明の効果

0009  

図面の簡単な説明

0010  

発明を実施するための形態

0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095   0096   0097   0098   0099   0100   0101   0102   0103   0104   0105   0106   0107   0108   0109   0110   0111   0112   0113   0114   0115   0116   0117   0118   0119  

符号の説明

0120  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9  

明 細 書

発明の名称 : レーザー加工装置、レーザー加工システム

技術分野

[0001]
 本発明はレーザー加工装置及びレーザー加工システムに関する。

背景技術

[0002]
 ワークを切削加工して目的物を得るための加工装置が知られている。加工装置は、複数の駆動軸を有する。たとえば、5軸の加工装置は、ワークを載置したテーブルの左右(X軸)、前後(Y軸)、上下(Z軸)への移動、テーブルの回転、及びテーブルの傾斜を制御することにより、複雑な形状の目的物を加工することができる。
[0003]
 このような加工装置により加工される目的物としては、歯科用の補綴物のように小型且つ複雑な形状のものがある。このような補綴物を加工するための加工装置としては、たとえば、非特許文献1に記載された装置が存在する。

先行技術文献

非特許文献

[0004]
非特許文献1 : “DWX-51D”、[online]、DGSHAPE株式会社、[平成29年6月6日検索]、インターネット<URL:http://www.rolanddg.co.jp/product/3d/dental/dwx-51d/index.html>

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0005]
 ところで、近年、レーザーを用いた加工技術が発展してきている。このような技術を利用することにより、切削加工と同様、様々な目的物を加工することができる。
[0006]
 一方、従来のレーザー加工装置には、歯科用の補綴物のような小型且つ複雑な形状を有する目的物を作成するのに適したものがない。
[0007]
 本発明の目的は、小型且つ複雑な形状を有する目的物を作成可能なレーザー加工装置及びレーザー加工システムを提供することにある。

課題を解決するための手段

[0008]
 上記目的を達成するための一の発明は、レーザー発振器からのレーザー光をワークに対して照射するための対物光学系と、前記ワークを保持する保持部と、X軸、Y軸、Z軸、第1の回転軸、及び第2の回転軸の5つの軸に沿って、前記対物光学系または前記保持部に保持された前記ワークを移動させる駆動機構と、を含むレーザー加工装置である。
 また、上記目的を達成するための一の発明は、ワークに対し、レーザー発振器からのレーザー光をX軸に沿って走査するための第1のミラー、前記レーザー光をY軸に沿って走査するための第2のミラー、及び前記レーザー光のZ軸方向の焦点位置を調整するための調整部を含むガルバノ光学系と、前記ワークを保持する保持部と、前記第1のミラー、前記第2のミラー、及び前記調整部を動作させる第1の駆動機構と、前記X軸、前記Y軸、第1の回転軸、及び第2の回転軸の少なくとも4つの軸に沿って、前記保持部に保持された前記ワークを移動させる第2の駆動機構と、を有するレーザー加工装置である。
 本発明の他の特徴については、本明細書の記載により明らかにする。

発明の効果

[0009]
 本発明によれば、小型且つ複雑な形状を有する目的物を作成できる。

図面の簡単な説明

[0010]
[図1] 第1実施形態に係るレーザー加工システム及びCAD/CAMシステムの概略を示す模式図である。
[図2] 第1実施形態に係るレーザー加工システムの詳細な構成を示す模式図である。
[図3] 第1実施形態に係るレーザー加工装置の一例を示す斜視図である。
[図4] 第1実施形態に係るレーザー加工装置の照射部の一例を示す斜視図である。
[図5] 第1実施形態に係るレーザー加工装置の保持部の一例を示す斜視図である。
[図6] 第2実施形態に係るレーザー加工システムの詳細な構成を示す模式図である。
[図7] 第2実施形態に係るレーザー加工装置の一例を示す斜視図である。
[図8] 第2実施形態に係るレーザー加工装置の照射部の一例を示す斜視図である。
[図9] 第2実施形態に係るレーザー加工装置の保持部の一例を示す斜視図である。

発明を実施するための形態

[0011]
<第1実施形態>
 図1及び図2を参照して、本実施形態に係るレーザー加工システム100及びCAD/CAMシステム200について説明を行う。
[0012]
==レーザー加工システム==
 図1に示すように、レーザー加工システム100は、レーザー加工装置1及び制御装置2を有する。但し、制御装置2の果たす機能をレーザー加工装置1で実現することによって、レーザー加工システム100がレーザー加工装置1単体で構成されてもよい。
[0013]
 本実施形態においては、図1に示す5つの軸を用いて説明を行う。5つの軸は、それぞれ直交するX軸、Y軸、Z軸と、ある軸回りのA回転軸(第1の回転軸)と、ある軸に直交する軸回りのB回転軸(第2の回転軸)である。図1では、X軸回りの回転軸をA回転軸とし、Y軸回りの回転軸をB回転軸として示している。A回転軸の回転角度が0度のとき、B回転軸はY軸回りの回転軸に相当する。
[0014]
 レーザー加工装置1は、CAD/CAMシステム200で作成された加工データ(後述)に基づいて照射部10及び保持部20を相対的に移動させながらレーザーを照射することにより、ワークWを加工して目的物を得ることができる。
[0015]
 ワークWは、目的物によって様々な種類や形状を選択することができる。たとえば、歯科用の補綴物を作成する場合には、ワークWとして、ジルコニア系の材料(或いはその完全焼結体)を用いることができる。また、ワーク内部に目的物を形成したい場合、ワークWは、レーザー光を透過する材料(光透過性材料)を用いることができる。
[0016]
 本実施形態に係るレーザー加工装置1は、照射部10、保持部20、及び駆動機構30を含む。なお、図1においては、便宜的に駆動機構30を照射部10及び保持部20とは別のブロックで記載している。実際には図2に示したように、駆動機構30は、照射部10及び保持部20に組み込まれている。
[0017]
[照射部]
 照射部10は、ワークWに対してレーザー光を照射する。図2に示すように、照射部10は、レーザー発振器10a及び対物光学系10bを含む。
[0018]
 レーザー発振器10aは、レーザー光を発振する構成である。レーザー発振器10aは、たとえば、共振器、レーザー媒体、及び励起光源を含んで構成される。
[0019]
 レーザーの種類は特に限定されないが、ワーク内部に目的物を形成する場合等には、超短パルスレーザーを用いることが好ましい。超短パルスレーザーは、一のパルス幅が数ピコ秒~数フェムト秒のレーザーである。超短パルスレーザーをワークの所定の位置に短時間照射することにより、アブレーション加工(非熱加工)を行うことができる。アブレーション加工は、レーザーにより溶融した箇所が瞬時に蒸発、飛散し除去されるため、一般的なレーザー加工(熱加工)と比べ、熱による加工部分の損傷が少ない。
[0020]
 なお、レーザー発振器10aは、レーザー加工装置1(照射部10)自体が備えていなくてもよい。たとえば、レーザー加工装置1とは別体でレーザー発振器10aを設け、光ファイバ等の伝送手段を介してレーザー光を照射部10内に導くことでもよい。
[0021]
 対物光学系10bは、レーザー発振器10aからのレーザー光をワークWに対して照射するための構成である。レーザー光は、対物光学系10bを介して所定の焦点位置に集光する。対物光学系10bは、1枚のレンズ或いは複数のレンズ群として構成されている。本実施形態において対物光学系10bは、Z軸に沿って移動可能となっている(詳細は後述)。
[0022]
 照射部10は、レーザー発振器10aからのレーザー光を対物光学系10bまで導くためのリレー光学系10f等を含んでいてもよい(図3等参照)。
[0023]
[保持部]
 保持部20はワークWを保持する。本実施形態において保持部20(保持部20に保持されたワークW)は、X軸、Y軸、A回転軸、及びB回転軸に沿って移動可能となっている(詳細は後述)。図2に示すように、保持部20は、スライダ部20a及び支持部20bを含む。
[0024]
 スライダ部20aは、支持部20bが固定される。本実施形態において、スライダ部20aは、X軸またはY軸に沿って移動可能となっている(詳細は後述)。
[0025]
 支持部20bは、スライダ部20aに固定され、ワークWを支持する。支持部20bは、支持するワークWの形状や目的物の形状に適した構成を採用することができる。たとえば、ディスク状のワークから複数の目的物を加工する場合、ディスク状のワークをクランプで挟み込んで直接支持することができる。また、ブロック状のワークに金属製のピンを接着し、そのピンを支持部20bに差し込むことで、ワークを支持することも可能である。或いは図3等に示すように、支持部20bは、ステージ201b上にワークWを載置することで、間接的にワークWを支持する構成であってもよい。本実施形態において、支持部20b(支持部20bに支持されたワークW)は、A回転軸またはB回転軸に沿って移動可能となっている(詳細は後述)。
[0026]
[駆動機構]
 駆動機構30は、X軸、Y軸、Z軸、A回転軸及びB回転軸の5つの軸に沿って、対物光学系10bまたは保持部20に保持されたワークWを移動させる。図2に示すように、本実施形態に係る駆動機構30は第1の駆動機構31、第2の駆動機構32、及び第3の駆動機構33を含む。
[0027]
 第1の駆動機構31は、対物光学系10bをZ軸に沿って移動させる。第1の駆動機構31は、対物光学系10bをZ軸に沿って移動させるための第1の駆動モータ31aを含む。
[0028]
 第2の駆動機構32は、スライダ部20aをX軸またはY軸に沿って移動させる。第2の駆動機構32は、スライダ部20aをX軸に沿って移動させるための第2の駆動モータ32a、及びスライダ部20aをY軸に沿って移動させるための第3の駆動モータ32bを含む。なお、上述の通り、支持部20bはスライダ部20aに固定されている。従って、スライダ部20aの移動に伴い、支持部20bもX軸またはY軸に沿って移動する。すなわち、スライダ部20aの移動に伴い、支持部20bに支持されるワークWもX軸またはY軸に沿って移動する。
[0029]
 第3の駆動機構33は、支持部20bに支持されたワークWをA回転軸またはB回転軸に沿って移動させる。A回転軸またはB回転軸に沿った「移動」は、ある軸回りに所定角度だけ傾く「傾斜」の他、ある軸回りに360°以上移動する「回転」を含む。第3の駆動機構33は、支持部20bに支持されたワークWをA回転軸に沿って移動させるための第4の駆動モータ33a、及び支持部20bに支持されたワークWをB回転軸に沿って移動させるための第5の駆動モータ33bを含む。
[0030]
 なお、各駆動モータは、駆動する構成に応じて、それぞれ性能(電流、トルク、回転数等)が異なる。但し、一部の駆動モータ同士が同じ性能であってもよい。
[0031]
 制御装置2は、照射部10及び駆動機構30の動作を制御する。図2に示すように、本実施形態に係る制御装置2は、メインコントローラ2a及びサーボコントローラ2bを含む。
[0032]
 メインコントローラ2aは、レーザー加工装置1の全般的な動作制御を行う。たとえば、メインコントローラ2aは、CAD/CAMシステム200で作成された加工データに基づいて、ワークMを加工するための制御信号(たとえば、レーザー光を照射する位置に相当する座標値、照射されるレーザーのスポット径、強度)をサーボコントローラ2bに対して出力する。
[0033]
 サーボコントローラ2bは、メインコントローラ2aの制御信号に基づいて、照射部10や駆動機構30に所定の処理を実行させる。
[0034]
 たとえば、サーボコントローラ2bは、制御信号に含まれる座標値とレーザー光の焦点位置とが一致するよう、駆動機構30を制御して照射部10と保持部20(ワークW)との相対的な位置関係を調整する。具体的には、ある座標値にレーザー光の焦点位置を一致させる場合、サーボコントローラ2bは、第1の駆動モータ31aを駆動させ、対物光学系10bをZ軸に沿って所定量だけ移動させる。また、サーボコントローラ2bは、第2の駆動モータ32aまたは第3の駆動モータ32bを駆動させ、スライダ部20aをX軸またはY軸に沿って所定量だけ移動させる。或いは、サーボコントローラ2bは、第4の駆動モータ33aまたは第5の駆動モータ33bを駆動させ、支持部20bをA回転軸またはB回転軸に沿って所定角度だけ傾斜させる(すなわち、支持部20bに支持されたワークWをA回転軸またはB回転軸に沿って所定角度だけ傾斜させる)。その後、サーボコントローラ2bは、照射部10(レーザー発振器10a)を制御して、当該ある座標値に対応するワークWの所定位置に対し、所定のスポット径及び強度でレーザー光の照射を行う。
[0035]
 このように、本実施形態に係るサーボコントローラ2bは、各駆動モータそれぞれを同期制御することができる。
[0036]
 一般に、レーザー光の照射部側とワークを保持する保持部側では、駆動する構成の違いに応じて性能が異なる駆動モータを使用する。このようなレーザー加工装置においては、照射部側と保持部側とで別々のサーボコントローラを使用していた。すなわち、サーボコントローラ同士が同期していないため、たとえば、照射部をZ軸に沿って移動しながら保持部をA回転軸に沿って回転させるといった複雑な動作を行うことができない。従って、複雑な形状の加工は困難であった。一方、本実施形態に係るレーザー加工システム100によれば、対物光学系10b及び保持部20(スライダ部20a及び支持部20b)のように異なる構成(性能が異なる駆動モータ)を1のサーボコントローラ2bにより、同期制御することができる。よって、歯科用の補綴物のような小型且つ複雑な形状を有するような目的物を加工することが可能となる。
[0037]
==CAD/CAMシステム==
 図1に示すCAD/CAMシステム200は、加工データを作成し、加工システム100に出力する。加工データは、目的物を加工する際に加工システム100で使用するデータである。加工データは、目的物の外形を示すXYZの座標値や、レーザー光の照射強度等、ワークWを目的物に加工するための各種情報が含まれている。加工データは、目的物の三次元データやワークの三次元データに基づいて作成される。たとえば、歯科用の補綴物を加工する場合、CCDカメラやX線CTにより口腔内をスキャンして得られた三次元データを使用して加工データを作成する。なお、出力されるデータの形式は、加工システム100で使用できるものであれば特に限定されない。
[0038]
==レーザー加工装置の具体的な構成==
 次に図3~5を参照して、本実施形態に係るレーザー加工装置1の具体的な構成について説明する。図3は、レーザー加工装置1の全体を示した斜視図である。図3では、レーザー加工装置1の外枠を構成する筐体、カバー等、一部の構成について記載を省略している。図3~図5では、レーザー加工装置1の正面に向かって左右(左方・右方)をX軸(X軸方向)とし、前後(前方・後方)をY軸(Y軸方向)とし、上下(上方・下方)をZ軸(Z軸方向)とする。X軸、Y軸、Z軸は互いに直交する。また、図3の状態において、A回転軸はX軸回りの回転軸に相当し、B回転軸はX軸と直交するY軸回りの回転軸に相当する。また、レーザー加工装置1は、X軸とY軸とで構成されるXY平面に置かれるものとする。なお、各軸の設定は説明の便宜上設定したものであり、特に限定されるものではない。たとえば、前後をX軸とし、左右をY軸としてもよい。図4は、照射部10の拡大斜視図である。図5は、保持部20の拡大斜視図である。
[0039]
[枠体]
 図3に示すように、照射部10及び保持部20は枠体Fに設置されている。枠体Fは、台座部40、脚部41、ベース部材42、支柱43、及び梁44を含む。
[0040]
 台座部40は、レーザー加工装置1の底面部を形成する矩形の板状部材である。台座部40の四隅の下面それぞれには、円柱状の脚部41が設けられている。台座部40の上面の一部の領域には、ベース部材42が設けられている。ベース部材42は、保持部20が載置される矩形の板状部材である。ベース部材42の上面には、Y軸方向に延びる2本のガイドレール42aが設けられている。保持部20は、ガイドレール42a上に載置される。なお、ガイドレール42aは、台座部40の上面に直接設けられていてもよい。その場合、ベース部材42は不要である。また、ガイドレール42aは、少なくとも1本あればよい。
[0041]
 台座部40後方の左右両端にはそれぞれ支柱43が設けられている。支柱43は、台座部40から上方に延びた角柱状の部材である。2本の梁44は、X軸方向に延びる角柱状の部材であり、2本の支柱43を連結している。支柱43及び梁44の数や形状は図3の例に限られない。たとえば、支柱43は3本以上設けられていてもよいし、梁44は1本あればよい。
[0042]
[照射部]
 図3及び図4に示すように、本実施形態に係る照射部10は、2本の梁44に固定されている。照射部10は、対物光学系10bの他に、本体部10c、ベース部材10d、ベース部材10e、ガイドレール10f、スライダ10g、及びリレー光学系10hが設けられている。また、本実施形態において、第1の駆動モータ31aは、照射部10内に設けられている(図3等では図示を省略)。
[0043]
 本体部10cは、対物光学系10b等が設置される矩形の板状部材である。本体部10cは、梁44に固定されている。本体部10cの前面(梁44に固定されている面とは反対側の面)には、ベース部材10d及びベース部材10eが設けられている。ベース部材10dは、リレー光学系10gが固定される矩形の板状部材である。ベース部材10eは、ガイドレール10f及びリレー光学系10hが固定される矩形の板状部材である。ベース部材10eの前面(本体部10cに固定されている面とは反対側の面)には、Z軸方向に延びる2本のガイドレール10fが設けられている。スライダ10gは、ガイドレール10fに沿ってZ軸方向に移動する矩形の板状部材である。第1の駆動モータ31aは、スライダ10gをガイドレール10fに沿って移動させる。なお、ガイドレール10fは、少なくとも1本あればよい。
[0044]
 対物光学系10bは、上述の通り、レーザー発振器10a(図3及び図4では記載を省略)からのレーザー光を保持部20に載置されたワークWに照射するための構成である。対物光学系10bは、その光軸がZ軸と一致するように配置されている。本実施形態において、対物光学系10bは、スライダ10gの前面(ガイドレール10fと接する面とは反対側の面)に固定されている。すなわち、スライダ10gがZ軸に沿って移動することにより、対物光学系10bもZ軸に沿って移動することができる。
[0045]
 対物光学系10bがZ軸に沿って移動することにより、Z軸方向におけるレーザー光の焦点位置が変化する。従って、加工データに基づいてZ軸方向の所定位置に焦点位置を合わせることができる。この例において、ガイドレール10f、スライダ10g、及び第1の駆動モータ31aは、対物光学系10bをZ軸に沿って移動させる第1の駆動機構31を構成する。
[0046]
 リレー光学系10hは、ベース部材10dまたはベース部材10eの前面(本体部10cに固定されている面とは反対側の面)において、所定の位置に固定されている。リレー光学系10hは、レーザー発振器10aからのレーザー光(図3及び図4で破線で示す)をX軸方向に導くためのリレーレンズ101hと、リレーレンズ101hにより導かれたレーザー光の向きをZ軸方向に変えて、対物光学系10bに導くためのミラー102hを含む。リレーレンズ101hはベース部材10dに固定され、ミラー102hはベース部材10eに固定されている。
[0047]
 なお、リレー光学系10hの構成は、図3等に示したものに限られない。たとえば、リレーレンズ101h及びミラー102hは、それぞれ複数設けられていてもよい。一方、光ファイバを用いてレーザー発振器10aからの光を対物光学系10bに直接入射させることも可能である。この場合、リレー光学系10hは不要である。また、ガイドレール10fやリレー光学系10hは、本体部10cの前面に直接設けられていてもよい。その場合、ベース部材10d及びベース部材10eは不要である。
[0048]
[保持部]
 図3及び図5に示すように、保持部20は、スライダ部20a及び支持部20bを含む。
[0049]
 スライダ部20aは、支持部20bが固定される。図3及び図5に示すように、本実施形態に係るスライダ部20aは、第1のスライダ201a、ガイドレール202a、第2のスライダ203aを含む。また、本実施形態において、第2の駆動モータ32a及び第3の駆動モータ32bは、スライダ部20a内に設けられている(図3等では図示を省略)。
[0050]
 第1のスライダ201aは、台座部40に設けられた2本のガイドレール42aに沿ってY軸方向に移動する矩形の板状部材である。第1のスライダ201aは、第3の駆動モータ32bにより、移動可能となっている。
[0051]
 第1のスライダ201aの上面には、X軸方向に延びる2本のガイドレール202aが設けられている。なお、ガイドレール202aは、少なくとも1本あればよい。
[0052]
 第2のスライダ203aは、ガイドレール202aに沿ってX軸方向に移動する矩形の板状部材である。第2のスライダ203aは、第2の駆動モータ32aにより、移動可能となっている。
[0053]
 ここで、第2のスライダ203aの上面には、支持部20b(第1の回転ドライバ203b)が固定されている。従って、第1のスライダ201aをY軸に沿って移動させた場合、支持部20bもY軸に沿って移動し、第2のスライダ203aをX軸に沿って移動させた場合、支持部20bもX軸に沿って移動する。すなわち、第1のスライダ201aのY軸方向への移動、または第2のスライダ203aのX軸方向への移動に伴い、支持部20aに支持されたワークWもY軸またはX軸に沿って移動することができる。
[0054]
 この例において、第1のスライダ201a、ガイドレール202a、第2のスライダ203a、ガイドレール42a、第2の駆動モータ32a、及び第3の駆動モータ32bは、スライダ部20bをX軸またはY軸に沿って移動させる第2の駆動機構32を構成する。このような第2の駆動機構32は、XY平面におけるワークWの位置決め機構に相当する。
[0055]
 支持部20bは、ワークWを支持するための構成である。図3及び図5に示すように、本実施形態に係る支持部20bは、ステージ201b、アーム部202b、第1の回転ドライバ203b、第2の回転ドライバ204bを含む。また、本実施形態において、第4の駆動モータ33aは、第1の回転ドライバ203b内に設けられ、第5の駆動モータ33bは、第2の回転ドライバ204b内に設けられている(図3等では図示を省略)。
[0056]
 ステージ201bは、ワークWが載置される部材である。本実施形態に係るステージ201bは、円板状の部材である。
[0057]
 アーム部202bは、ステージ201bを回転可能に支持する部材である。本実施形態に係るアーム部202bは、半円弧状の部材である。アーム部202bの円弧の内側部分にはステージ201bが配置される。アーム部202bは、ステージ201bがB回転軸に沿って回転可能となるよう、その両端でステージ201bを支持している。また、アーム部202bの半円弧の中間部分は、第1の回転ドライバ203b(第4の駆動モータ33aのモーター軸)に連結している。なお、アーム部202bは、ステージ201bがB回転軸に沿って移動可能となる構成であれば上記例に限られない。たとえば、アーム部202bを四角形の枠部材で構成し、その内側部分にステージ201bを配置することでもよい。更にこの場合、ステージ201bは、B回転軸に沿って移動可能な形状であればよく、円板状であってもよいし、矩形状であってもよい。
[0058]
 第1の回転ドライバ203bは、アーム部202bをA回転軸に沿って移動させるための機構である。第1の回転ドライバ203bは、スライダ部20a(第2のスライダ203a)に固定されている。第1の回転ドライバ203b内に設けられた第4の駆動モータ33aのモータ軸は、X軸と平行に配置されている。従って、第4の駆動モータ33aが駆動することにより、アーム部202bはA回転軸に沿って移動する。すなわち、アーム部202bが保持するステージ201b(及びステージ201bに載置されたワークW)もA回転軸に沿って移動することができる。
[0059]
 第2の回転ドライバ204bは、ステージ201bをB回転軸に沿って移動させるための機構である。第2の回転ドライバ204bは、アーム部202bの一端に固定されている。第2の回転ドライバ204b内に設けられた第5の駆動モータ33bのモータ軸は、第4の駆動モータ33aのモータ軸と直交している。第5の駆動モータ33bが駆動することにより、ステージ201bは第4の駆動モータ33aのモータ軸と直交する軸(図3の例であればB回転軸)に沿って移動する。すなわち、ステージ201bに載置されたワークWもB回転軸に沿って移動することができる。
[0060]
 この例において、ステージ201b、アーム部202b、第1の回転ドライバ203b、第2の回転ドライバ204b、第4の駆動モータ33a、及び第5の駆動モータ33bは、支持部20bに支持されたワークをA回転軸(第1の回転軸)またはB回転軸(第2の回転軸)に沿って移動させる第3の駆動機構33を構成する。第3の駆動機構33は、所謂、2軸ジンバルの機構と同様である。なお、たとえば、図3の例において、アーム部202bがA回転軸に沿って90°傾斜した場合のB回転軸は、Z軸回りの回転軸と一致する。このように、図3の例において、B回転軸の基準となる軸はアーム部202bの傾きによって異なる。但し、その軸は必ずA回転軸の基準となる軸(図3の例であればX軸)と直交する。
[0061]
 このように、本実施形態に係るレーザー加工装置1は、レーザー発振器10aからのレーザー光をワークWに対して照射するための対物光学系10bと、ワークWを保持する保持部20と、X軸、Y軸、Z軸、第1の回転軸、及び第2の回転軸の5つの軸に沿って、対物光学系10bまたは保持部20に保持されたワークWを移動させる駆動機構30と、を有する。
[0062]
 このような構成によれば、対物光学系10bまたは保持部20を5つの軸に沿って移動させながらレーザー加工ができるため、小型且つ複雑な加工を要する目的物を作成することができる。
[0063]
 より具体的には、レーザー加工装置1は、スライダ部20a及びスライダ部20aに固定され、ワークWを支持する支持部20bを含む保持部20と、対物光学系10bをZ軸に沿って移動させるための第1の駆動モータ31aを含む第1の駆動機構31と、スライダ部20aをX軸に沿って移動させるための第2の駆動モータ32a、及びスライダ部20aをY軸に沿って移動させるための第3の駆動モータ32bを含む第2の駆動機構32と、支持部20bに支持されたワークWをX軸回りのA回転軸に沿って移動させるための第4の駆動モータ33a、及び支持部20bに支持されたワークWをX軸に直交するY軸回りのB回転軸に沿って移動させるための第5の駆動モータ33bを含む第3の駆動機構33を含む。
[0064]
 このように照射部10側の駆動軸をZ軸のみとしているため、光軸を固定できる。従って、レーザーの芯出しが容易となる。一方、歯科用の補綴物のような目的物は、小型且つ軽量であるため、ワーク自体も小型且つ軽量のものを使用できる。そこで、本実施形態に係るレーザー加工装置1は、保持部20側に4つの駆動軸を設けることが可能となる。また、保持部20側に4つの駆動軸を設けることにより、ワークを様々な位置や向きに配置することができる。従って、複雑な形状であってもワークの位置や向きを調整することによって加工しやすくなる。また、保持部20側に回転軸を設けることにより、ワークの表面だけでなく裏面や側面を加工しやすくなる。すなわち、本実施形態に係るレーザー加工装置1によれば、ワークを多面的に加工することができる。
[0065]
 更に、本実施形態に係るレーザー加工装置1によれば、各駆動モータは、1のサーボコントローラ2bにより同期制御される。このような構成により、性能が異なる駆動モータであっても、一のコントローラにより制御できる。従って、たとえば、A回転軸に沿って回転させながらXYZ軸方向の三次元加工を行う等、精密な動作が可能となるため、複雑な形状であっても加工することができる。
[0066]
<第2実施形態>
 図6を参照して、本実施形態に係るレーザー加工システム100について説明を行う。CAD/CAMシステム200等、第1実施形態と同様の構成については詳細な説明を省略することがある。
[0067]
==レーザー加工システム==
[照射部]
 照射部10は、ワークWに対してレーザー光を照射する。図6に示すように、本実施形態に係る照射部10は、レーザー発振器10a及びガルバノ光学系10bを含む。
[0068]
 レーザー発振器10aは、レーザー光を発振する構成である。レーザー発振器10aは、たとえば、共振器、レーザー媒体、及び励起光源を含んで構成される。
[0069]
 ガルバノ光学系10bは、レーザー発振器10aからのレーザー光をワークWに対して照射するための構成である。図6に示すように、本実施形態に係るガルバノ光学系10bは、第1のミラー101b、第2のミラー102b、及び調整部103bを含む。第1のミラー101bは、ワークWに対し、レーザー光をX軸に沿って走査するための構成である。第2のミラー102bは、ワークWに対し、レーザー光をY軸に沿って走査するための構成である。調整部103bは、レーザー光のZ軸方向の焦点位置を調整するための構成である。調整部103bは、単一のリレーレンズまたは複数のレンズ群からなるリレーレンズ光学系である。ガルバノ光学系10bの動作の詳細については後述する。
[0070]
 照射部10は、レーザー発振器10aからのレーザー光をガルバノ光学系10bまで導くための光学系やレーザー光を集光させるための光学系等を含んでいてもよい。
[0071]
[保持部]
 保持部20はワークWを保持する。本実施形態において保持部20(保持部20に保持されたワークW)は、X軸、Y軸、A回転軸、及びB回転軸に沿って移動可能となっている(詳細は後述)。図6に示すように、保持部20は、スライダ部20a及び支持部20bを含む。
[0072]
[駆動機構]
 駆動機構30は、ガルバノ光学系10bや保持部20を動作させる。図6に示すように、本実施形態に係る駆動機構30は第1の駆動機構31、及び第2の駆動機構32を含む。
[0073]
 第1の駆動機構31は、ガルバノ光学系10bを動作させる。具体的に、第1の駆動機構31は、レーザー光をX軸に沿って走査するよう第1のミラー101bを動作させ、レーザー光をY軸に沿って走査するよう第2のミラー102bを動作させ、レーザー光のZ軸方向の焦点位置を調整するよう調整部103bを動作させる。第1の駆動機構31は、第1のミラー101bを動作させるための第1の駆動モータ31a、第2のミラー102bを動作させるための第2の駆動モータ31b、及び調整部103bを動作させるための第3の駆動モータ31cを含む。
[0074]
 第2の駆動機構32は、X軸、Y軸、第1の回転軸、及び第2の回転軸の少なくとも4つの軸に沿って、保持部20に保持されたワークWを移動させる。第2の駆動機構32は、スライダ部駆動機構33及び支持部駆動機構34を含む。
[0075]
 スライダ部駆動機構33は、スライダ部20aをX軸またはY軸に沿って移動させる。スライダ部駆動機構33は、スライダ部20aをX軸に沿って移動させるための第4の駆動モータ33a、及びスライダ部20aをY軸に沿って移動させるための第5の駆動モータ33bを含む。なお、上述の通り、支持部20bはスライダ部20aに固定されている。従って、スライダ部20aの移動に伴い、支持部20bもX軸またはY軸に沿って移動する。すなわち、スライダ部20aの移動に伴い、支持部20bに支持されるワークWもX軸またはY軸に沿って移動する。
[0076]
 支持部駆動機構34は、支持部20bに支持されたワークWをA回転軸またはB回転軸に沿って移動させる。A回転軸またはB回転軸に沿った「移動」は、ある軸回りに所定角度だけ傾く「傾斜」の他、ある軸回りに360°以上移動する「回転」を含む。支持部駆動機構34は、支持部20bに支持されたワークWをA回転軸に沿って移動させるための第6の駆動モータ34a、及び支持部20bに支持されたワークWをB回転軸に沿って移動させるための第7の駆動モータ34bを含む。
[0077]
 なお、各駆動モータは、駆動する構成に応じて、それぞれ性能(電流、トルク、回転数等)が異なる。但し、一部の駆動モータ同士が同じ性能であってもよい。
[0078]
 制御装置2は、照射部10及び駆動機構30の動作を制御する。図6に示すように、本実施形態に係る制御装置2は、メインコントローラ2a及びサーボコントローラ2bを含む。
[0079]
 メインコントローラ2aは、レーザー加工装置1の全般的な動作制御を行う。
[0080]
 サーボコントローラ2bは、メインコントローラ2aの制御信号に基づいて、照射部10や駆動機構30に所定の処理を実行させる。
[0081]
 たとえば、サーボコントローラ2bは、制御信号に含まれる座標値とレーザー光の焦点位置とが一致するよう、駆動機構30を制御して照射部10と保持部20(ワークW)との相対的な位置関係を調整する。具体的には、ある座標値にレーザー光の焦点位置を一致させる場合、サーボコントローラ2bは、第3の駆動モータ31cを駆動させ、調整部103bを動作させることでZ軸方向の焦点位置を調整する。また、サーボコントローラ2bは、第4の駆動モータ33aまたは第5の駆動モータ33bを駆動させ、スライダ部20aをX軸またはY軸に沿って所定量だけ移動させる。或いは、サーボコントローラ2bは、第6の駆動モータ34aまたは第7の駆動モータ34bを駆動させ、支持部20bをA回転軸またはB回転軸に沿って所定角度だけ傾斜させる(すなわち、支持部20bに支持されたワークWをA回転軸またはB回転軸に沿って所定角度だけ傾斜させる)。その後、サーボコントローラ2bは、照射部10(レーザー発振器10a)を制御して、当該ある座標値に対応するワークWの所定位置に対し、所定のスポット径及び強度でレーザー光の照射を行う。
[0082]
 なお、本実施形態において、サーボコントローラ2bは、スライダ部20aをX軸またはY軸に沿って移動させる代わりに(或いは移動させるのと併せて)、第1の駆動モータ31aまたは第2の駆動モータ31bを駆動させ、第1のミラー101bまたは第2のミラー102bそれぞれを動作させることにより、XY平面におけるレーザー光の照射位置を変更することも可能である。
[0083]
 また、本実施形態に係るサーボコントローラ2bは、各駆動モータそれぞれを同期制御することができる。
[0084]
 一般に、レーザー光の照射部側とワークを保持する保持部側では、駆動する構成の違いに応じて性能が異なる駆動モータを使用する。このようなレーザー加工装置においては、照射部側と保持部側とで別々のサーボコントローラを使用していた。すなわち、サーボコントローラ同士が同期していないため、たとえば、第1のミラー及び第2のミラーを動作させてXY平面にレーザー光を照射しながら保持部をA回転軸に沿って回転させるといった複雑な動作を行うことができない。従って、複雑な形状の加工は困難であった。一方、本実施形態に係るレーザー加工システム100によれば、ガルバノ光学系10b及び保持部20(スライダ部20a及び支持部20b)のように異なる構成(性能が異なる駆動モータ)を1のサーボコントローラ2bにより、同期制御することができる。よって、歯科用の補綴物のような小型且つ複雑な形状を有するような目的物を加工することが可能となる。
[0085]
==レーザー加工装置の具体的な構成==
 次に図7~9を参照して、本実施形態に係るレーザー加工装置1の具体的な構成について説明する。図7は、レーザー加工装置1の全体を示した斜視図である。図7では、レーザー加工装置1の外枠を構成する筐体、カバー等、一部の構成について記載を省略している。図7~図9では、レーザー加工装置1の正面に向かって左右(左方・右方)をX軸(X軸方向)とし、前後(前方・後方)をY軸(Y軸方向)とし、上下(上方・下方)をZ軸(Z軸方向)とする。X軸、Y軸、Z軸は互いに直交する。また、図7の状態において、A回転軸はX軸回りの回転軸に相当し、B回転軸はX軸と直交するY軸回りの回転軸に相当する。また、レーザー加工装置1は、X軸とY軸とで構成されるXY平面に置かれるものとする。なお、各軸の設定は説明の便宜上設定したものであり、特に限定されるものではない。たとえば、前後をX軸とし、左右をY軸としてもよい。図8は、照射部10の拡大斜視図である。図9は、保持部20の拡大斜視図である。
[0086]
[枠体]
 図7に示すように、照射部10及び保持部20は枠体Fに設置されている。枠体Fは、台座部40、脚部41、ベース部材42、支柱43、及び梁44を含む。
[0087]
[照射部]
 図7及び図8に示すように、本実施形態に係る照射部10は、2本の梁44に固定されている。照射部10は、ガルバノ光学系10bの他に、本体部10c、第1の設置部材10d、第2の設置部材10e、第1の駆動モータ31a、第2の駆動モータ31b、及びスライダ機構SMが設けられている。また、本実施形態において、第3の駆動モータ31cは、たとえば、第2の設置部材10e内に設けられている(図7等では図示を省略)。
[0088]
 ガルバノ光学系10bは、上述の通り、レーザー発振器10a(図7及び図8では記載を省略)からのレーザー光を保持部20に載置されたワークWに照射するための構成である。ガルバノ光学系10bは、第1のミラー101b、第2のミラー102b、及び調整部103bを含む。なお、第1のミラー101b及び第2のミラー102bの「動作」は、軸回りに所定角度だけ傾く「傾斜」の他、軸回りに360°以上移動する「回転」を含む。
[0089]
 本体部10cは、ガルバノ光学系10b等が設置される矩形の板状部材である。本体部10cは、梁44に固定されている。本体部10cの前面(梁44に固定されている面とは反対側の面)には、第1の設置部材10d及び第2の設置部材10eが設けられている。
[0090]
 第1の設置部材10dは、第1のミラー101b及び第2のミラー102bを設置するための部材である。第1の設置部材10dは、板状部材101d、第1の壁部材102d、及び第2の壁部材103dを含む。板状部材101dは、本体部10cの前面に固定される矩形の部材である。第1の壁部材102dは、板状部材101dの右側端部よりY軸方向に延出する矩形の部材である。第2の壁部材103dは、板状部材101dの下側端部よりY軸方向に延出した矩形の部材である。第1の壁部材102dの下側端部と、第2の壁部材の右側端部とは連結されている。また、第2の壁部材103dの一部には、ワークWに対してレーザー光を照射するための孔が設けられている。
[0091]
 図7及び図8に示すように、板状部材101dには、第1の駆動モータ31aが固定されている。第1の駆動モータ31aのモータ軸はZ軸と平行になっている。第1の駆動モータ31aの先端には、第1のミラー101bが設けられる。第1の駆動モータ31aが駆動することにより、第1のミラー101bはZ軸回りに動作(傾斜または回転)する。
[0092]
 また、第1の壁部材102dには、第2の駆動モータ31bが固定されている。第2の駆動モータ31bのモータ軸はX軸と平行になっている。第2の駆動モータ31bの先端には、第2のミラー102bが設けられる。第2の駆動モータ31bが駆動することより、第2のミラー102bはX軸回りに動作(傾斜または回転)する。
[0093]
 第2の設置部材10eは、本体部10cの前面よりY軸方向に延出した矩形の部材である。第2の設置部材10eの上面にはスライダ機構SMが固定されている。
[0094]
 スライダ機構SMは、調整部103bをX軸方向に移動可能とする。スライダ機構SMは、ベース部材SM1及び2本のガイドレールSM2を含む(図8参照)。ベース部材SM1は、第2の設置部材10eに固定される矩形の板状部材である。ガイドレールSM2は、ベース部材SM1の上面にX軸方向に沿って設けられている。ガイドレールSM2上には調整部103bが載置される。ガイドレールSM2は、少なくとも1本あればよい。第3の駆動モータ31cは、ガイドレールSM2に沿って(X軸に沿って)調整部103bを移動させる。調整部103bをX軸に沿って移動させることにより、レーザー光のZ軸方向の焦点位置が変化する。すなわち、調整部103bをX軸に沿って移動させることにより、Z軸方向の焦点位置を調整することができる。
[0095]
 なお、調整部103b(第2の設置部材10e)のZ軸方向の位置(高さ)は、調整部103bを介したレーザー光が第1のミラー101bに当たるような位置である。すなわち、調整部103b及び第1のミラー101bは、レーザー発振器10aから発振されたレーザー光の光軸上に位置する。
[0096]
 本実施形態において、レーザー発振器10aから発振されたレーザー光は、調整部103bを通過し、第1のミラー101bに当たってある方向(たとえばY軸に沿った方向)に反射する。第1のミラー101bで反射したレーザー光は、第2のミラー102bに当たることで、上記ある方向とは別の方向(例えばZ軸に沿った方向)に反射し、ワークWに照射される。この際、第1のミラー101bをZ軸回りに動作させることにより、レーザー光をX軸に沿って走査することができる。また、第2のミラー102bをX軸回りに動作させることにより、レーザー光をY軸に沿って走査することができる。すなわち、第1のミラー101b及び第2のミラー102bを同時に走査させることにより、XY平面でレーザー光を走査することができる。更に、調整部103bをX軸に沿って移動させることにより、Z軸方向におけるレーザー光の焦点位置を変化させることができる。すなわち、本実施形態に係るガルバノ光学系10bによれば、加工データに応じた所定位置(XYZの座標値)に対し、レーザー光の焦点位置を合わせることができる(レーザー光を照射することができる)。この例において、スライダ機構SM、及び第1の駆動モータ31a~第3の駆動モータ31cは、第1の駆動機構31を構成する。
[0097]
[保持部]
 図7及び図9に示すように、保持部20は、スライダ部20a及び支持部20bを含む。
[0098]
 スライダ部20aは、支持部20bが固定される。図7及び図9に示すように、本実施形態に係るスライダ部20aは、第1のスライダ201a、ガイドレール202a、第2のスライダ203aを含む。また、本実施形態において、第4の駆動モータ33a及び第5の駆動モータ33bは、スライダ部20a内に設けられている(図7等では図示を省略)。
[0099]
 第1のスライダ201aは、台座部40に設けられた2本のガイドレール42aに沿ってY軸方向に移動する矩形の板状部材である。第1のスライダ201aは、第5の駆動モータ33bにより、移動可能となっている。
[0100]
 第1のスライダ201aの上面には、X軸方向に延びる2本のガイドレール202aが設けられている。なお、ガイドレール202aは、少なくとも1本あればよい。
[0101]
 第2のスライダ203aは、ガイドレール202aに沿ってX軸方向に移動する矩形の板状部材である。第2のスライダ203aは、第4の駆動モータ33aにより、移動可能となっている。
[0102]
 ここで、第2のスライダ203aの上面には、支持部20b(第1の回転ドライバ203b)が固定されている。従って、第1のスライダ201aをY軸に沿って移動させた場合、支持部20bもY軸に沿って移動し、第2のスライダ203aをX軸に沿って移動させた場合、支持部20bもX軸に沿って移動する。すなわち、第1のスライダ201aのY軸方向への移動、または第2のスライダ203aのX軸方向への移動に伴い、支持部20aに支持されたワークWもY軸またはX軸に沿って移動することができる。
[0103]
 この例において、第1のスライダ201a、ガイドレール202a、第2のスライダ203a、ガイドレール42a、第4の駆動モータ33a、及び第5の駆動モータ33bは、スライダ部20bをX軸またはY軸に沿って移動させるスライダ部駆動機構33を構成する。このようなスライダ部駆動機構33は、XY平面におけるワークWの位置決め機構に相当する。
[0104]
 支持部20bは、ワークWを支持するための構成である。図7及び図9に示すように、本実施形態に係る支持部20bは、ステージ201b、アーム部202b、第1の回転ドライバ203b、第2の回転ドライバ204bを含む。また、本実施形態において、第6の駆動モータ34aは、第1の回転ドライバ203b内に設けられ、第7の駆動モータ34bは、第2の回転ドライバ204b内に設けられている(図7等では図示を省略)。
[0105]
 ステージ201bは、ワークWが載置される部材である。本実施形態に係るステージ201bは、円板状の部材である。
[0106]
 アーム部202bは、ステージ201bを回転可能に支持する部材である。本実施形態に係るアーム部202bは、半円弧状の部材である。アーム部202bの円弧の内側部分にはステージ201bが配置される。アーム部202bは、ステージ201bがB回転軸に沿って移動可能となるよう、その両端でステージ201bを支持している。また、アーム部202bの半円弧の中間部分は、第1の回転ドライバ203b(第6の駆動モータ34aのモーター軸)に連結している。なお、アーム部202bは、ステージ201bがB回転軸に沿って移動可能となる構成であれば上記例に限られない。たとえば、アーム部202bを四角形の枠部材で構成し、その内側部分にステージ201bを配置することでもよい。更にこの場合、ステージ201bは、B回転軸に沿って移動可能な形状であればよく、円板状であってもよいし、矩形状であってもよい。
[0107]
 第1の回転ドライバ203bは、アーム部202bをA回転軸に沿って移動させるための機構である。第1の回転ドライバ203bは、スライダ部20a(第2のスライダ203a)に固定されている。第1の回転ドライバ203b内に設けられた第6の駆動モータ34aのモータ軸は、X軸と平行に配置されている。従って、第6の駆動モータ34aが駆動することにより、アーム部202bはA回転軸に沿って移動する。すなわち、アーム部202bが保持するステージ201b(及びステージ201bに載置されたワークW)もA回転軸に沿って移動することができる。
[0108]
 第2の回転ドライバ204bは、ステージ201bをB回転軸に沿って移動させるための機構である。第2の回転ドライバ204bは、アーム部202bの一端に固定されている。第2の回転ドライバ204b内に設けられた第7の駆動モータ34bのモータ軸は、第6の駆動モータ34aのモータ軸と直交している。第7の駆動モータ34bが駆動することにより、ステージ201bは第6の駆動モータ34aのモータ軸と直交する軸(図7の例であればB回転軸)に沿って移動する。すなわち、ステージ201bに載置されたワークWもB回転軸に沿って移動することができる。
[0109]
 この例において、ステージ201b、アーム部202b、第1の回転ドライバ203b、第2の回転ドライバ204b、第6の駆動モータ34a、及び第7の駆動モータ34bは、支持部20bに支持されたワークをA回転軸(第1の回転軸)またはB回転軸(第2の回転軸)に沿って移動させる支持部駆動機構34を構成する。支持部駆動機構34は、所謂、2軸ジンバルの機構と同様である。なお、たとえば、図7の例において、アーム部202bがA回転軸に沿って90°傾斜した場合のB回転軸は、Z軸回りの回転軸と一致する。このように、図7の例において、B回転軸の基準となる軸はアーム部202bの傾きによって異なる。但し、その軸は必ずA回転軸の基準となる軸(図7の例であればX軸)と直交する。
[0110]
 このように、本実施形態に係るレーザー加工装置1は、ワークWに対し、レーザー発振器10aからのレーザー光をX軸に沿って走査するための第1のミラー101b、レーザー光をY軸に沿って走査するための第2のミラー102b、及びレーザー光のZ軸方向の焦点位置を調整するための調整部103bを含むガルバノ光学系10bと、ワークWを保持する保持部20と、第1のミラー101b、第2のミラー102b、及び調整部103bを動作させる第1の駆動機構31と、X軸、Y軸、第1の回転軸、及び第2の回転軸の少なくとも4つの軸に沿って、保持部20に保持されたワークWを移動させる第2の駆動機構32と、を有する。
[0111]
 このような構成によれば、ガルバノ光学系10bまたは保持部20それぞれを所定の軸に沿って移動させながらレーザー加工ができるため、微細加工が可能となる。具体的には、ガルバノ光学系10b側でX軸方向及びY軸方向のレーザー光の走査及びZ軸方向の焦点位置の調整を可能としつつ、合わせて保持部20側でXY軸、A回転軸、B回転軸に沿ってワークWを移動することができる。また、ガルバノ光学系10bにZ軸方向の焦点位置を調整する機構(調整部103b)を設けることにより、加工データに含まれるZ軸の座標値に対してレーザーの焦点位置を正確に合わせることが可能となる。すなわち、本実施形態に係るレーザー加工装置1によれば、小型且つ複雑な加工を要する目的物であっても作成することができる。
[0112]
 また、保持部20は、スライダ部20aと、スライダ部20aに固定され、ワークWを支持する支持部20bと、を含み、第2の駆動機構32は、スライダ部20aをX軸またはY軸に沿って移動させるスライダ部駆動機構33と、支持部20bに支持されたワークWを第1の回転軸または第2の回転軸に沿って移動させる支持部駆動機構34と、を含む。
[0113]
 歯科用の補綴物のような目的物は、小型且つ軽量であるため、ワーク自体も小型且つ軽量のものを使用できる。そこで、本実施形態に係るレーザー加工装置1は、保持部20側に少なくとも4つの駆動軸を設けることが可能となる。このように、保持部20側に4つの駆動軸を設けることにより、ワークを様々な位置や向きに配置することができる。従って、複雑な形状であってもワークの位置や向きを調整することによって加工しやすくなる。また、保持部20側に回転軸を設けることにより、ワークの表面だけでなく裏面や側面を加工しやすくなる。すなわち、本実施形態に係るレーザー加工装置1によれば、ワークを多面的に加工することができる。
[0114]
 更に、本実施形態に係るレーザー加工装置1によれば、各駆動モータは、1のサーボコントローラ2bにより同期制御される。このような構成により、性能が異なる駆動モータであっても、一のコントローラにより制御できる。従って、たとえば、A回転軸に沿って回転させながらXY軸方向でレーザー光を走査する等、精密な動作が可能となるため、複雑な形状であっても加工することができる。
[0115]
==その他==
 図3等に示したレーザー加工装置1の構成(各構成の形状や配置を含む)はあくまでも一例である。本発明に係るレーザー加工装置1は、少なくとも5つの軸に沿って、対物光学系10bまたは保持部20に保持されたワークWを移動させることができればよい。たとえば、5つの駆動軸について、対物光学系側の駆動軸を3軸(たとえばXYZ軸)、保持部20側の駆動軸を2軸(たとえばA回転軸、B回転軸)のように構成することや、保持部20側の駆動軸を5軸(XYZ軸、A回転軸、B回転軸)のように構成することも可能である。も可能である。また、上記実施形態の構成において、更に対物光学系10bをX軸及びY軸に沿って移動させるような駆動機構を設けてもよい。この場合、レーザー加工装置1は、対物光学系側3軸(XYZ軸)、保持部側4軸(XY軸、A回転軸、B回転軸)の計7つの駆動軸を有する。また、上記説明においては、対物光学系10bのみをZ軸に沿って移動させる例について述べたが、照射部10全体をZ軸に沿って移動させるような駆動機構を設けてもよい。この場合、照射部10のZ軸に沿った移動に伴い、対物光学系10bもZ軸に沿って移動可能となる。
[0116]
 また、図7等に示したレーザー加工装置1の構成(各構成の形状や配置を含む)はあくまでも一例である。たとえば、保持部20側の駆動軸を5軸(XYZ軸、A回転軸、B回転軸)で構成することも可能である。また、上記説明においては、ガルバノ光学系10bのみを動作させる例について述べたが、照射部10全体をXYZ軸に沿って移動させつつ、第1のミラー101b、第2のミラー102b及び調整部103bを更に移動するような駆動機構を設けてもよい。この場合、レーザー加工装置1は、より精密な動作が可能となるため、複雑な形状であっても更に加工しやすくなる。
[0117]
 或いは、Z軸方向の焦点位置の調整を保持部側で行うように構成してもよい。この場合、レーザー加工装置は、ワークに対し、レーザー発振器からのレーザー光をX軸に沿って走査するための第1のミラー、及びレーザー光をY軸に沿って走査するための第2のミラーを含むガルバノ光学系と、ワークを保持する保持部と、第1のミラー及び第2のミラーを動作させる第1の駆動機構と、X軸、Y軸、Z軸、第1の回転軸、及び第2の回転軸の5つの軸に沿って、保持部に保持されたワークを移動させる第2の駆動機構と、を有する。このようなレーザー加工装置によれば、ガルバノ光学系側の構成を簡素化することができる。
[0118]
 また、目的物は歯科用の補綴物のような小型で複雑な形状のものに限られない。たとえば、補綴物に比べて大型で簡単な形状の工業部品を目的物とする場合であっても、上記実施形態に係るレーザー加工装置1を用いて加工することは可能である。
[0119]
 上記実施形態は、発明の例として提示したものであり、発明の範囲を限定するものではない。上記の構成は、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

符号の説明

[0120]
 1 レーザー加工装置
 2 コンピューター
 2b サーボコントローラ
 10 照射部
 10b 対物光学系
 20 保持部
 30 駆動機構
 100 レーザー加工システム

請求の範囲

[請求項1]
 レーザー発振器からのレーザー光をワークに対して照射するための対物光学系と、
 前記ワークを保持する保持部と、
 X軸、Y軸、Z軸、第1の回転軸、及び第2の回転軸の5つの軸に沿って、前記対物光学系または前記保持部に保持された前記ワークを移動させる駆動機構と、
 を有するレーザー加工装置。
[請求項2]
 前記保持部は、
 スライダ部と、
 前記スライダ部に固定され、前記ワークを支持する支持部と、
 を含み、
 前記駆動機構は、
 前記対物光学系を前記Z軸に沿って移動させる第1の駆動機構と、
 前記スライダ部を前記X軸または前記Y軸に沿って移動させる第2の駆動機構と、
 前記支持部に支持された前記ワークを前記第1の回転軸または前記第2の回転軸に沿って移動させる第3の駆動機構と、
 を含むことを特徴とする請求項1記載のレーザー加工装置。
[請求項3]
 前記第1の駆動機構は、前記対物光学系を前記Z軸に沿って移動させるための第1の駆動モータを含み、
 前記第2の駆動機構は、前記スライダ部を前記X軸に沿って移動させるための第2の駆動モータ、及び前記スライダ部を前記Y軸に沿って移動させるための第3の駆動モータを含み、
 前記第3の駆動機構は、前記支持部に支持された前記ワークを前記第1の回転軸に沿って移動させるための第4の駆動モータ、及び前記支持部に支持された前記ワークを前記第2の回転軸に沿って移動させるための第5の駆動モータを含み、
 前記駆動モータそれぞれは、1のサーボコントローラにより同期制御されることを特徴とする請求項2記載のレーザー加工装置。
[請求項4]
 レーザー発振器からのレーザー光をワークに対して照射するための対物光学系と、
 スライダ部、及び当該スライダ部に固定され、前記ワークを支持する支持部を含む保持部と、
 前記対物光学系をZ軸に沿って移動させるための第1の駆動モータを含む第1の駆動機構と、
 前記スライダ部をX軸に沿って移動させるための第2の駆動モータ、及び前記スライダ部をY軸に沿って移動させるための第3の駆動モータを含む第2の駆動機構と、
 前記支持部に支持された前記ワークを第1の回転軸に沿って移動させるための第4の駆動モータ、及び前記支持部に支持された前記ワークを第2の回転軸に沿って移動させるための第5の駆動モータを含む第3の駆動機構と、
 前記駆動モータそれぞれを同期制御するための1のサーボコントローラと、
 を有するレーザー加工システム。
[請求項5]
 ワークに対し、レーザー発振器からのレーザー光をX軸に沿って走査するための第1のミラー、前記レーザー光をY軸に沿って走査するための第2のミラー、及び前記レーザー光のZ軸方向の焦点位置を調整するための調整部を含むガルバノ光学系と、
 前記ワークを保持する保持部と、
 前記第1のミラー、前記第2のミラー、及び前記調整部を動作させる第1の駆動機構と、
 前記X軸、前記Y軸、第1の回転軸、及び第2の回転軸の少なくとも4つの軸に沿って、前記保持部に保持された前記ワークを移動させる第2の駆動機構と、
 を有するレーザー加工装置。
[請求項6]
 前記保持部は、
 スライダ部と、
 前記スライダ部に固定され、前記ワークを支持する支持部と、
 を含み、
 前記第2の駆動機構は、
 前記スライダ部を前記X軸または前記Y軸に沿って移動させるスライダ部駆動機構と、
 前記支持部に支持された前記ワークを前記第1の回転軸または前記第2の回転軸に沿って移動させる支持部駆動機構と、
 を含むことを特徴とする請求項5記載のレーザー加工装置。
[請求項7]
 前記第1の駆動機構は、前記第1のミラーを動作させるための第1の駆動モータ、前記第2のミラーを動作させるための第2の駆動モータ、及び前記調整部を動作させるための第3の駆動モータを含み、
 前記スライダ部駆動機構は、前記スライダ部を前記X軸に沿って移動させるための第4の駆動モータ、及び前記スライダ部を前記Y軸に沿って移動させるための第5の駆動モータを含み、
 前記支持部駆動機構は、前記支持部に支持された前記ワークを前記第1の回転軸に沿って移動させるための第6の駆動モータ、及び前記支持部に支持された前記ワークを前記第2の回転軸に沿って移動させるための第7の駆動モータを含み、
 前記駆動モータそれぞれは、1のサーボコントローラにより同期制御されることを特徴とする請求項6記載のレーザー加工装置。
[請求項8]
 ワークに対し、レーザー発振器からのレーザー光をX軸に沿って走査するための第1のミラー、前記レーザー光をY軸に沿って走査するための第2のミラー、及び前記レーザー光のZ軸方向の焦点位置を調整するための調整部を含むガルバノ光学系と、
 スライダ部、及び当該スライダ部に固定され、前記ワークを支持する支持部を含む保持部と、
 前記第1のミラーを動作させるための第1の駆動モータ、前記第2のミラーを動作させるための第2の駆動モータ、及び前記調整部を動作させるための第3の駆動モータを含む第1の駆動機構と、
 前記スライダ部をX軸に沿って移動させるための第4の駆動モータ、及び前記スライダ部をY軸に沿って移動させるための第5の駆動モータを含むスライダ部駆動機構と、
 前記支持部に支持された前記ワークを第1の回転軸に沿って移動させるための第6の駆動モータ、及び前記支持部に支持された前記ワークを第2の回転軸に沿って移動させるための第7の駆動モータを含む支持部駆動機構と、
 前記駆動モータそれぞれを同期制御するための1のサーボコントローラと、
 を有するレーザー加工システム。
[請求項9]
 ワークに対し、レーザー発振器からのレーザー光をX軸に沿って走査するための第1のミラー、及び前記レーザー光をY軸に沿って走査するための第2のミラーを含むガルバノ光学系と、
 前記ワークを保持する保持部と、
 前記第1のミラー及び前記第2のミラーを動作させる第1の駆動機構と、
 前記X軸、前記Y軸、Z軸、第1の回転軸、及び第2の回転軸の5つの軸に沿って、前記保持部に保持された前記ワークを移動させる第2の駆動機構と、
 を有するレーザー加工装置。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]