JP6475952B2

JP6475952B2 - レーザ描画装置、車両用加飾部品の製造方法、レーザ加飾方法

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Publication number: JP6475952B2
Application number: JP2014224853A
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Inventors: 俊裕成瀬; 征弘後藤
Original assignee: Trinity Industrial Corp
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Priority date: 2014-11-05
Filing date: 2014-11-05
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Description

本発明は、ワークの表面に対してレーザを照射して柄を描くレーザ描画装置、車両用加飾部品の製造方法、レーザ加飾方法に関するものである。

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加飾方法としては、例えば、レーザ描画が提案されている。レーザ描画は、ワークの表面に対してレーザを照射し、レーザによって与えられた熱によりワークの表面の状態を変化させて、柄を描くようにした加飾方法である。

ところで、レーザ照射時においては、ワークの表面から煙が発生する。この煙は、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を照射することが困難になったり、レーザの照射強度がばらついたりするおそれがある。また、煙は、レーザ照射装置の本体やレンズに付着してレーザの照射強度を低下させる可能性もある。よって、これらの場合、正確な柄をワークの表面に描画できないため、品質が低下してしまうという問題がある。そこで、レーザ照射時にワークから発生する煙をワークの側方にあるエア吸引装置で吸引することにより、煙を除去する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−２５４１８３号公報（図１等）

ところが、ワークが大型化すると、レーザの照射部位（即ち、煙が発生する部位）と、ワークの側方にあるエア吸引装置との距離が大きくなってしまう。この場合、エア吸引装置を用いて煙をエアとともに吸引しようとしても、煙を導くエアの流速が極端に遅くなるため、煙の一部がエア吸引装置に吸引されずにワークの表面上に残ってしまい、外観品質の低下に繋がる可能性がある。

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、レーザ照射時にワークから発生する煙をエア吸引装置によって確実に吸引することにより、ワークの外観品質を維持することができるレーザ描画装置、車両用加飾部品の製造方法、及び、レーザ加飾方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、手段１に記載の発明は、立体形状をなすワークの表面に対してレーザを照射して柄を描くレーザ照射装置と、レーザ照射時に前記ワークの表面から発生する煙をエアとともに吸引するエア吸引装置とを備えるレーザ描画装置であって、前記レーザの描画方向の逆方向から、前記レーザの描画方向と直交する方向までの範囲内で、前記ワークの表面に沿って前記レーザの照射部分に向かって流れる気流を発生させることにより、前記煙を前記エアとともに前記エア吸引装置側に導くエア供給装置を備え、前記エア吸引装置及び前記エア供給装置が、前記ワークを介して互いに対向させた状態に配置されていることを特徴とするレーザ描画装置をその要旨とする。

手段１に記載の発明によれば、レーザ照射時にワークの表面から発生する煙がエアとともにエア吸引装置に吸引されるのに加えて、ワークを介してエア吸引装置の反対側に配置されたエア供給装置により、煙がエアとともにエア吸引装置側に導かれる。その結果、ワークの大型化に伴って、レーザの照射部分とエア吸引装置との距離が大きくなる場合であっても、煙を導くエアの流速は低下しにくいため、煙の全てをエア吸引装置によって確実に吸引することができる。よって、煙がワークの表面に残ることに起因した外観品質の低下を防止することができる。

なお、エア供給装置は、レーザの描画方向の逆方向から、レーザの描画方向と直交する方向までの範囲内で、レーザの照射部分に向かって流れる気流を発生させるようになっている。このようにすれば、レーザの進路を遮らないように煙が流れるため、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を照射することが困難になったり、レーザの照射強度がばらついたりすることを防止できる。

手段２に記載の発明は、立体形状をなすワークの表面に対してレーザを照射して柄を描くレーザ照射装置と、レーザ照射時に前記ワークの表面から発生する煙をエアとともに吸引するエア吸引装置とを備えるレーザ描画装置であって、前記ワークの表面に沿って前記レーザの照射部分に向かって流れる気流を発生させることにより、前記煙を前記エアとともに前記エア吸引装置側に導くエア供給装置を備え、前記エア吸引装置及び前記エア供給装置が、前記ワークを介して互いに対向させた状態に配置されており、前記エア吸引装置及び前記エア供給装置を互いに対向させた状態で支持するエア給排ユニットと、前記エア給排ユニットを移動させるエア給排ユニット移動機構とを備えることを特徴とするレーザ描画装置をその要旨とする。上記手段２に記載の発明によれば、エア給排ユニットにおいて、エア吸引装置及びエア供給装置が互いに対向した状態に位置決めされているため、エア給排ユニット移動機構によってエア給排ユニットを移動させたとしても、エア吸引装置及びエア供給装置の位置関係を元通りにする等の作業が不要となる。よって、ワークの製造効率が向上する。ここで、エア給排ユニット移動機構は、エア給排ユニットを移動可能な多関節ロボットであることが好ましい。このようにすれば、エア給排ユニット移動機構として多関節ロボットを使用することにより、エア吸引装置及びエア供給装置の姿勢を自由に調整することができる。このため、レーザの描画方向に基づいて、エア吸引装置及びエア供給装置を迅速かつ正確に移動させることができる。

さらに、レーザ描画装置は、ワークを移動させるワーク移動機構を備えていてもよい。このようにした場合、ワークの姿勢を自由に調整することができるため、レーザ照射装置から照射されるレーザに基づいて、ワークを迅速かつ正確に移動させることができる。

なお、エア吸引装置に吸引されるエアの流量は、エア供給装置から供給されるエアの流量よりも大きいことが好ましい。このようにすれば、レーザ照射時にワークの表面から発生する煙を、エア吸引装置によってより確実に吸引することができる。仮に、エア吸引装置に吸引されるエアの流量がエア供給装置から供給されるエアの流量よりも小さくなると、ワークの周囲に煙が拡散するおそれがある。

手段３に記載の発明は、立体形状をなすワークの表面に対してレーザを照射して柄を描くレーザ照射装置と、レーザ照射時に前記ワークの表面から発生する煙をエアとともに吸引するエア吸引装置とを備えるレーザ描画装置であって、前記ワークの表面に沿って前記レーザの照射部分に向かって流れる気流を発生させることにより、前記煙を前記エアとともに前記エア吸引装置側に導くエア供給装置と、前記柄を示す画像データに基づいて生成されたレーザ照射用データを記憶するデータ記憶装置と、前記レーザ照射用データに基づいて、前記ワークに対して前記レーザを照射させる制御を行うとともに、前記エア吸引装置及び前記エア供給装置の位置制御を行う制御装置とを備え、前記エア吸引装置及び前記エア供給装置が、前記ワークを介して互いに対向させた状態に配置されており、前記制御装置は、前記ワークの表面に対して前記レーザの照射方向が直交するように、前記ワークの傾斜角度を調整させる制御を行うことを特徴とするレーザ描画装置をその要旨とする。上記手段３に記載の発明によれば、制御装置によってワークの傾斜角度を調整させる制御を行うことにより、ワークの表面に対するレーザの照射方向を直交した状態に保つことができる。その結果、ワークの表面に対してレーザを均一に照射することができる。従って、ワークに対して、意匠性が高い装飾を加えることができる。

さらに、制御装置は、レーザの照射部分においてワークの表面と平行に気流が流れるように、ワークの傾斜角度を調整させる制御を行うとともに、エア吸引装置及びエア供給装置の少なくとも一方の位置を調整させる制御を行うことがより好ましい。このようにすれば、制御装置の制御により、ワークの表面と平行に気流が流れる状態に保つことができる。その結果、煙を導くエアがワークの表面と接触することに起因した、エアの流速の低下を確実に防止できるため、煙をエア吸引装置によってより確実に吸引することができる。

手段４に記載の発明は、手段１乃至３のいずれか１つに記載のレーザ描画装置を用いて、前記ワークの表面に対して前記レーザを照射して前記柄を描くレーザ照射工程と、レーザ照射時に前記ワークの表面から発生する前記煙を前記エアとともに前記エア吸引装置に吸引させるエア吸引工程とを経て、車両用加飾部品を製造する方法であって、前記エア吸引工程では、前記ワークを介して前記エア吸引装置の反対側に配置された前記エア供給装置によって、前記レーザの描画方向の逆方向から、前記レーザの描画方向と直交する方向までの範囲内で、前記ワークの表面に沿って前記レーザの照射部分に向かって流れる気流を発生させることにより、前記煙を前記エアとともに前記エア吸引装置側に導くことを特徴とする車両用加飾部品の製造方法をその要旨とする。

手段４に記載の発明によれば、エア吸引工程において、レーザ照射時にワークの表面から発生する煙がエアとともにエア吸引装置に吸引されるのに加えて、ワークを介してエア吸引装置の反対側に配置されたエア供給装置により、煙がエアとともにエア吸引装置側に導かれる。その結果、ワークの大型化に伴って、レーザの照射部分とエア吸引装置との距離が大きくなる場合であっても、煙を導くエアの流速は低下しにくいため、煙の全てをエア吸引装置によって確実に吸引することができる。よって、煙がワークの表面に残ることに起因した外観品質の低下を防止することができる。

手段５に記載の発明は、手段１乃至３のいずれか１つに記載のレーザ描画装置を用いて、前記ワークの表面に対して前記レーザを照射して前記柄を描くとともに、レーザ照射時に前記ワークの表面から発生する前記煙を前記エアとともに前記エア吸引装置に吸引させるレーザ加飾方法であって、前記ワークを介して前記エア吸引装置の反対側に配置された前記エア供給装置によって、前記レーザの描画方向の逆方向から、前記レーザの描画方向と直交する方向までの範囲内で、前記ワークの表面に沿って前記レーザの照射部分に向かって流れる気流を発生させることにより、前記煙を前記エアとともに前記エア吸引装置側に導くことを特徴とするレーザ加飾方法をその要旨とする。

手段５に記載の発明によれば、レーザ照射時にワークの表面から発生する煙をエアとともにエア吸引装置に吸引させるのに加えて、ワークを介してエア吸引装置の反対側に配置されたエア供給装置により、煙をエアとともにエア吸引装置側に導いている。その結果、ワークの大型化に伴って、レーザの照射部分とエア吸引装置との距離が大きくなる場合であっても、煙を導くエアの流速は低下しにくいため、煙の全てをエア吸引装置によって確実に吸引することができる。よって、煙がワークの表面に残ることに起因した外観品質の低下を防止することができる。

以上詳述したように、請求項１〜８に記載の発明によると、レーザ照射時にワークから発生する煙をエア吸引装置によって確実に吸引することにより、ワークの外観品質を維持することができる。

本実施形態の車両用加飾部品を示す拡大平面図。車両用加飾部品を示す拡大断面図。第１ブロックを示す拡大平面図。レーザ描画装置を示す概略構成図。ワーク、エア給排ユニット、エア吸引装置及びエア供給装置等を示す概略斜視図。ワーク、エア吸引装置及びエア供給装置等を示す概略構成図。ワーク、エア吸引装置及びエア供給装置等を示す概略平面図。第１ブロックの柄パターンを描画する方法を示す説明図。第１ブロックの柄パターンを描画する方法を示す説明図。第１ブロックの柄パターンを描画する方法を示す説明図。第１ブロックの柄パターンを描画する方法を示す説明図。第１ブロックを描画する方法を示す説明図。第２ブロックを描画する方法を示す説明図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。

図１，図２に示されるように、車両用加飾部品１は、立体形状をなすワーク２と、ワーク２の表面を被覆するように形成された塗膜層３とを有している。塗膜層３の表面には、炭素繊維織布を模したカーボン調の柄４が描かれている。本実施形態の車両用加飾部品１は、ドアのアームレストを構成する内装部品である。ワーク２は、ＡＢＳ樹脂を用いて形成され、一辺の長さが５０ｃｍ以上となる大型のワークであり、全体的に黒色に着色されている。また、塗膜層３は、高光沢黒色（ピアノブラック）の塗料を用いて形成されている。

図１に示されるように、本実施形態の柄４は、縦方向に細長形状をなす複数の柄パターン５を配向してなる第１ブロック６と、横方向に細長形状をなす複数の柄パターン７を配向してなる第２ブロック８とを複数個ずつ組み合わせて描画されている。即ち、柄パターン５の配向方向と柄パターン７の配向方向とは直交する関係にある。具体的に言うと、柄パターン５は、横方向の直径よりも縦方向の直径が長い縦長の長楕円パターンであり、柄パターン７は、縦方向の直径よりも横方向の直径が長い横長の長楕円パターンである。

図２，図３に示されるように、各柄パターン５，７は、レーザ照射によって描画された線幅Ｗ１が８０μｍ、深さＤ１が１２μｍのレーザ加工溝からなる。また、図３に示されるように、第１ブロック６の柄パターン５は、短径Ｘ１が０．２ｍｍ、長径Ｘ２が４ｍｍとなっている。さらに、第１ブロック６の縦幅は、柄パターン５の長径Ｘ２と等しく、第１ブロック６における縦幅と横幅Ｘ３との比は２：１となっている。同様に、第２ブロック８の柄パターン７も、短径が０．２ｍｍ、長径が４ｍｍとなっている。しかし、第２ブロック８では、第２ブロック８の横幅が柄パターン７の長径と等しく、第２ブロック８における縦幅と横幅との比が、１：２となっている。

そして、図１に示されるように、複数個の第１ブロック６は、横方向に１ブロック、縦方向に半ブロックずつずらした位置にそれぞれ連続して配置されている。一方、複数個の第２ブロック８は、横方向に半ブロック、縦方向に１ブロックずつずらした位置にそれぞれ連続して配置されている。また、第１ブロック６及び第２ブロック８は、縦方向及び横方向に交互に配置されている。そして、これらブロック６，８の柄パターン５，７により、朱子織の炭素繊維織布を模した柄４が形成されるようになっている。

次に、レーザ描画装置１１について説明する。

図４に示されるように、本実施形態のレーザ描画装置１１は、車両用加飾部品１に柄４を描画する装置である。レーザ描画装置１１は、支持治具１２、ワーク移動ロボット１３（ワーク移動機構）、及び、レーザ照射装置１４を備えている。

支持治具１２は、ワーク２（車両用加飾部品１）を支持するためのものである。支持治具１２は、同支持治具１２の中央部裏面から下方に突出する支持軸１２ａを備えている。支持軸１２ａは、ワーク移動ロボット１３のアーム１３ａの先端に設けられたロボットハンド１３ｂによって把持されている。なお、このワーク移動ロボット１３は、支持治具１２に支持されたワーク２を移動可能な多関節ロボットである。そして、ワーク移動ロボット１３は、ロボットハンド１３ｂで支持軸１２ａを把持した状態でアーム１３ａを駆動することにより、支持治具１２を上下方向及び左右方向に移動させ、支持治具１２に支持されているワーク２を移動させる。その結果、ワーク２の表面（塗膜層３の表面）に対するレーザＬ１の照射位置や照射角度が変更されるようになっている。

図４に示されるように、レーザ照射装置１４は、支持治具１２によって支持されたワーク２の上方に設置されている。また、レーザ照射装置１４は、ワーク２の表面（塗膜層３の表面）を臨むように配置されており、塗膜層３の表面に対してレーザＬ１を照射して柄４を描くようになっている。なお、レーザ照射装置１４は、所定波長のレーザＬ１（例えば波長が１０６４ｎｍのＹＶＯ_４レーザ）を発生させるレーザ発生部２１と、レーザＬ１を偏向させるレーザ偏向部２２と、レーザ発生部２１及びレーザ偏向部２２を制御するレーザ制御部２３とを備えている。レーザ偏向部２２は、レンズ２４と反射ミラー２５とを複合させてなる光学系であり、これらレンズ２４及び反射ミラー２５の位置を変更することにより、レーザＬ１の照射位置や焦点位置を調整するようになっている。レーザ制御部２３は、レーザ発生部２１及びレーザ偏向部２２を制御することにより、レーザＬ１の照射強度、レーザＬ１の走査速度などのレーザ照射条件を調整する。

図４，図５に示されるように、レーザ描画装置１１は、エア給排ユニット３０及びユニット移動ロボット４０（エア給排ユニット移動機構）を備えている。詳述すると、エア給排ユニット３０は、金属板（アルミニウム板）を折り曲げることによってコ字状に形成されており、本体板３１と一対の腕部３２，３３とからなっている。本体板３１は、縦２００ｍｍ×横６００ｍｍの略矩形板状をなし、各腕部３２，３３は、それぞれ縦２００ｍｍ×横５００ｍｍの略矩形板状をなしている。また、本体板３１の中央部には、ユニット移動ロボット４０のアーム４０ａの先端に接続されている。なお、このユニット移動ロボット４０は、エア給排ユニット３０を移動可能な多関節ロボットである。そして、ユニット移動ロボット４０は、アーム４０ａを駆動することにより、エア給排ユニット３０を上下方向及び左右方向に移動させるようになっている。

図５〜図７に示されるように、レーザ描画装置１１は、エア吸引装置５０及びエア供給装置６０を備えている。エア吸引装置５０及びエア供給装置６０は、エア給排ユニット３０によって互いに対向した状態に支持されている。エア吸引装置５０は、レーザ照射時にワーク２の表面（塗膜層３の表面）から発生する煙Ａ１をエアとともに吸引する装置である。エア吸引装置５０は、エア給排ユニット３０の腕部３２付近に設けられ、エア吸引用ダクト５１、エア吸引用ホッパー５２及びエア吸引用ファン５３を備えている。エア吸引用ダクト５１は、腕部３２を貫通しており、上流側端部にエア吸引用ホッパー５２が取り付けられるとともに、腕部３２よりも下流側の部分にエア吸引用ファン５３が取り付けられている。エア吸引用ホッパー５２は、本体板３１と一対の腕部３２，３３とによって囲まれた領域Ａ０（図５参照）内において開口しており、煙Ａ１をエアとともに吸引するようになっている。また、エア吸引用ファン５３は、エア吸引用ホッパー５２から吸引されてエア吸引用ダクト５１内を流れてきた煙Ａ１及びエアを、エア給排ユニット３０の外部（領域Ａ０外）に放出するようになっている。なお、本実施形態では、エア吸引装置５０に吸引されるエアの流量が、２５ｍ^３／ｍｉｎに設定されている。

一方、図５〜図７に示されるエア供給装置６０は、エア給排ユニット３０の腕部３３付近に設けられている。即ち、エア吸引装置５０及びエア供給装置６０は、ワーク２を介して互いに対向させた状態に配置されている。また、エア供給装置６０は、ワーク２の表面（塗膜層３の表面）に沿ってレーザＬ１の照射部分に向かって流れる気流Ａ２を発生させることにより、煙Ａ１をエアとともにエア吸引装置５０側に導く装置である。具体的に言うと、エア供給装置６０は、レーザＬ１の描画方向Ｆ１の逆方向（図６，図７に示す矢印Ｆ２方向）に、レーザＬ１の照射部分に向かって流れる気流Ａ２を発生させるようになっている。

また、エア供給装置６０は、エア供給用ダクト６１、エア供給用ファン６２及びエア供給用ホッパー６３を備えている。エア供給用ダクト６１は、腕部３３を貫通しており、腕部３３よりも上流側の部分にエア供給用ファン６２が取り付けられるとともに、下流側端部にエア供給用ホッパー６３が取り付けられている。エア供給用ファン６２は、エア給排ユニット３０の外部のエアをエア供給用ダクト６１内に供給するようになっている。また、エア供給用ホッパー６３は、領域Ａ０（図５参照）内において開口しており、エア供給用ファン６２によって吸引されてエア供給用ダクト６１内を流れてきたエアを、領域Ａ０内に放出するようになっている。ここで、エア供給装置６０から供給されるエアの流量は、２０ｍ^３／ｍｉｎに設定されている。即ち、上述したエア吸引装置５０に吸引されるエアの流量（２５ｍ^３／ｍｉｎ）は、エア供給装置６０から供給されるエアの流量よりも大きくなっている。

次に、レーザ描画装置１１の電気的構成について説明する。

図４に示されるように、レーザ描画装置１１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７２及び入出力ポート７３等からなる周知のコンピュータにより構成されている。制御装置７０は、ワーク移動ロボット１３、レーザ照射装置１４、ユニット移動ロボット４０、エア吸引装置５０のエア吸引用ファン５３、及び、エア供給装置６０のエア供給用ファン６２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。

メモリ７２には、ワーク２の三次元形状を示す形状データが記憶されている。また、メモリ７２には、塗装機（図示略）の塗装条件（塗装時間、塗料の噴霧量、塗膜層３の厚さなど）を示す塗膜層形成用データがあらかじめ記憶されている。さらに、メモリ７２には、ワーク移動ロボット１３、レーザ照射装置１４、ユニット移動ロボット４０、エア吸引用ファン５３及びエア供給用ファン６２を制御するためのプログラムが記憶されている。また、メモリ７２には、柄４の柄パターン５，７に応じた柄データや、レーザ照射装置１４のレーザ照射条件（レーザＬ１の照射時間、レーザＬ１の照射強度、レーザＬ１のスポット径など）を示すデータがあらかじめ記憶されている。

次に、車両用加飾部品１の製造方法を説明する。

まず、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ワーク２を準備する。なお、ワーク２は、作業者によって固定テーブル（図示略）にセットされる。

次に、塗装工程を行い、ワーク２の表面に塗膜層３を形成する。詳述すると、ＣＰＵ７１は、メモリ７２に記憶されている塗膜層形成用データを読み出し、読み出した塗膜層形成用データに基づいて塗膜層形成信号（駆動信号）を生成し、生成した塗膜層形成信号を塗装機（図示略）に出力する。塗装機は、ＣＰＵ７１から出力された塗膜層形成信号に基づいて、塗膜層３の塗装を開始させる。具体的に言うと、ワーク２の表面上に、塗装機を用いて塗料を塗装、乾燥することにより、黒色の塗膜層３を形成する。なお、塗膜層３は、模様のない層（いわゆる「ベタ層」）であり、位置合わせをすることなく形成される。その後、作業者は、固定テーブル上のワーク２を、ワーク移動ロボット１３のロボットハンド１３ｂによって把持された支持治具１２上に載せ替える。

続くレーザ照射工程では、ワーク２の表面（塗膜層３の表面）に対してレーザＬ１を照射することにより、柄４を描くようにする。詳述すると、まず、作業者は、従来周知の画像作成ソフトを用いて、柄４を示す画像データを作成する。次に、ＣＰＵ７１は、作成した画像データをＣＡＤデータに変換する。なお、本実施形態では、制御装置７０とは別のコンピュータを用いて、画像データをＣＡＤデータに変換するようにしてもよい。

次に、ＣＰＵ７１は、ＣＡＤデータに変換された画像データを、レーザ照射を行うためのレーザ照射用データに変換する。次に、ＣＰＵ７１は、変換したレーザ照射用データをメモリ７２に記憶する。即ち、メモリ７２は、レーザ照射用データを記憶するデータ記憶装置としての機能を有している。さらに、ＣＰＵ７１は、レーザ照射に用いられるレーザ照射パラメータ（レーザ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。

次に、ＣＰＵ７１は、メモリ７２に記憶されているレーザ照射用データに基づいて、ワーク２に形成された塗膜層３に対してレーザＬ１を照射させる制御を行うことにより、塗膜層３の表面に柄４を形成する。具体的に言うと、ＣＰＵ７１は、メモリ７２に記憶されているレーザ照射用データを読み出し、読み出したレーザ照射用データに基づいてワーク移動信号（駆動信号）を生成し、生成したワーク移動信号をワーク移動ロボット１３に出力する。ワーク移動ロボット１３は、ＣＰＵ７１から出力されたワーク移動信号に基づき、アーム１３ａを駆動して支持治具１２に支持されたワーク２の位置及び角度を変更することにより、塗膜層３の表面に対するレーザＬ１の照射位置や照射角度を変更する。

さらに、ＣＰＵ７１は、読み出したレーザ照射用データに基づいてレーザ照射信号（駆動信号）を生成し、生成したレーザ照射信号をレーザ照射装置１４に出力する。レーザ照射装置１４は、ＣＰＵ７１から出力されたレーザ照射信号に基づいて、ワーク２の表面に形成された塗膜層３にレーザＬ１を照射することにより、塗膜層３の表面に複数の柄パターン５，７を形成する。

詳述すると、まず、レーザ照射装置１４によるレーザ照射を行い、第１ブロック６を構成する複数の柄パターン５を順次描画する。具体的には、柄４の左上に配置される第１ブロック６の左端の柄パターン５（図１参照）から描画を開始させる。まず、柄パターン５の一方（上側）の頂点部分（描画開始点Ｐ１）からレーザＬ１の照射点を移動させ、柄パターン５の左側部分（前半部分）を描画する（図８参照）。このとき、レーザＬ１の照射点は、エア給排ユニット３０を構成するエア供給装置６０のエア供給用ホッパー６３側に向かって移動する。そして、レーザＬ１の照射点が、柄パターン５の他方（下側）の頂点部分（描画完了点Ｐ２）に到達した時点で、レーザ照射を一旦停止させる（図９参照）。

その後、レーザＬ１の照射点を、右隣の柄パターン５の一方（上側）の頂点部分（描画開始点Ｐ１）に移動させ、レーザ照射を再開させる。そして、描画開始点Ｐ１からレーザＬ１の照射点を移動させ、右隣の柄パターン５の左側部分を描画する（図１０参照）。なお、このときも、レーザＬ１の照射点は、エア供給装置６０のエア供給用ホッパー６３側に向かって移動する。このような手順で、１つの第１ブロック６を構成する柄パターン５の左側部分を順次描画する。

そして、１つの第１ブロック６において、全ての柄パターン５の左側部分の描画が完了すると、第１ブロック６の左端の柄パターン５から再度描画を開始させる。まず、柄パターン５の描画開始点Ｐ１からレーザＬ１の照射点を移動させ、柄パターン５の右側部分（後半部分）を描画する（図１１参照）。このとき、レーザＬ１の照射点は、エア供給装置６０のエア供給用ホッパー６３側に向かって移動する。そして、レーザＬ１の照射点が描画完了点Ｐ２に到達した時点で、レーザ照射を一旦停止させる。

その後、レーザＬ１の照射点を、右隣の柄パターン５の描画開始点Ｐ１に移動させ、レーザ照射を再開させる。そして、描画開始点Ｐ１からレーザＬ１の照射点を移動させ、右隣の柄パターン５の右側部分を描画する。なお、このときも、レーザＬ１の照射点は、エア供給装置６０のエア供給用ホッパー６３側に向かって移動する。このような手順で、１つの第１ブロック６を構成する柄パターン５の右側部分を順次描画する。

そして、１つの第１ブロック６において、全ての柄パターン５の右側部分の描画が完了すると、右下に隣接する第１ブロック６の左端の柄パターン５（描画開始点）にレーザＬ１の照射点を移動し、複数の柄パターン５をレーザ照射によって順次描画する動作を繰り返し行う。その結果、複数個の第１ブロック６が順次描画されていく（図１２参照）。即ち、ＣＰＵ７１は、全ての第１ブロック６について、レーザＬ１を一定方向に照射させる動作をレーザ照射装置１４に複数回実行させる制御を行う。そして、柄４の右下に位置する第１ブロック６の右端の柄パターン５を描画した後、第２ブロック８を構成する柄パターン７をレーザ照射によって順次描画する。

ここで、第１ブロック６を描画する工程から第２ブロック８を描画する工程への移行を行う場合、最後に描画した柄パターン５の描画完了点から最も近い位置にある第２ブロック８の柄パターン７に移動して、レーザ照射による描画を開始する。具体的には、第２ブロック８の最下部にある柄パターン７の一方（右側）の頂点部分（描画開始点）にレーザＬ１の照射点を移動する。また、ＣＰＵ７１は、メモリ７２に記憶されているレーザ照射用データを読み出し、読み出したレーザ照射用データに基づいてユニット移動信号（駆動信号）を生成し、生成したユニット移動信号をユニット移動ロボット４０に出力する。ユニット移動ロボット４０は、ＣＰＵ７１から出力されたユニット移動信号に基づいてアーム４０ａを駆動することにより、エア給排ユニット３０を、鉛直方向に延びる仮想軸を中心として９０°回転させる位置制御を行う。その結果、支持治具１２に支持されたワーク２と、エア給排ユニット３０に支持されたエア吸引装置５０及びエア供給装置６０との位置関係が変更され、柄パターン７の他方（左側）にエア供給装置６０のエア供給用ホッパー６３が位置するようになる。

そして、レーザ照射を再開させた後、柄パターン７の描画開始点からレーザＬ１の照射点を移動させ、柄パターン７の下側部分（前半部分）を描画する。このとき、レーザＬ１の照射点は、エア供給装置６０のエア供給用ホッパー６３側に向かって移動する。そして、レーザＬ１の照射点が、柄パターン７の他方（左側）の頂点部分（描画完了点）に到達した時点で、レーザ照射を一旦停止させる。

その後、レーザＬ１の照射点を、上側に隣接する柄パターン７の一方（右側）の頂点部分（描画開始点）に移動させ、レーザ照射を再開させる。そして、描画開始点からレーザＬ１の照射点を移動させ、上側に隣接する柄パターン７の下側部分を描画する。なお、このときも、レーザＬ１の照射点は、エア供給装置６０のエア供給用ホッパー６３側に向かって移動する。このような手順で、１つの第２ブロック８を構成する柄パターン７の下側部分を順次描画する。

そして、１つの第２ブロック８において、全ての柄パターン７の下側部分の描画が完了すると、第２ブロック８の最下部にある柄パターン７から再度描画を開始させる。まず、柄パターン７の描画開始点からレーザＬ１の照射点を移動させ、柄パターン７の上側部分（後半部分）を描画する。このとき、レーザＬ１の照射点は、エア供給装置６０のエア供給用ホッパー６３側に向かって移動する。そして、レーザＬ１の照射点が描画完了点に到達した時点で、レーザ照射を一旦停止させる。

その後、レーザＬ１の照射点を、上側に隣接する柄パターン７の描画開始点に移動させ、レーザ照射を再開させる。そして、描画開始点からレーザＬ１の照射点を移動させ、上側に隣接する柄パターン７の上側部分を描画する。なお、このときも、レーザＬ１の照射点は、エア供給装置６０のエア供給用ホッパー６３側に向かって移動する。このような手順で、１つの第２ブロック８を構成する柄パターン７の上側部分を順次描画する。

そして、１つの第２ブロック８において、全ての柄パターン７の上側部分の描画が完了すると、左上に隣接する第２ブロック８の最下部にある柄パターン７（描画開始点）にレーザＬ１の照射点を移動し、複数の柄パターン７をレーザ照射によって順次描画する動作を繰り返し行う。その結果、複数個の第２ブロック８が順次描画されていく（図１３参照）する。即ち、ＣＰＵ７１は、全ての第２ブロック８について、レーザＬ１を一定方向に照射させる動作をレーザ照射装置１４に複数回実行させる制御を行う。そして、第１ブロック６を描画する工程及び第２ブロック８を描画する工程を繰り返すことにより、図１に示されるカーボン調の柄４が塗膜層３の表面に描画される。

なお、レーザ照射工程では、ワーク２の表面から煙Ａ１が発生する。そこで、本実施形態では、エア吸引工程を行い、レーザ照射時にワーク２の表面から発生する煙Ａ１をエアとともにエア吸引装置５０に吸引させるようになっている。具体的に言うと、ＣＰＵ７１は、レーザＬ１の照射が開始されると同時（即ち、レーザ照射信号がレーザ照射装置１４に出力されると同時）に、エア吸引装置５０のエア吸引用ファン５３に対してエア吸引信号（駆動信号）を出力する。エア吸引用ファン５３は、ＣＰＵ７１から出力されたエア吸引信号に基づいて駆動することにより、エア吸引用ホッパー５２からエア吸引用ダクト５１内に煙Ａ１をエアとともに吸引する。なお、エア吸引用ホッパー５２から吸引されてエア吸引用ダクト５１内を流れてきた煙Ａ１及びエアは、エア吸引用ファン５３を通過して、エア給排ユニット３０の外部（図５に示す領域Ａ０の外側）に放出される。

また、エア吸引工程では、ワーク２を介してエア吸引装置５０の反対側に配置されたエア供給装置６０によって、ワーク２の表面に沿ってレーザＬ１の照射部分に向かって流れる気流Ａ２を発生させることにより、煙Ａ１をエアとともにエア吸引装置５０側に導くようになっている。具体的に言うと、ＣＰＵ７１は、レーザＬ１の照射が開始され、かつ、エア吸引装置５０による煙Ａ１及びエアの吸引が開始されると同時（即ち、レーザ照射信号がレーザ照射装置１４に出力され、かつ、エア吸引信号がエア吸引用ファン５３に出力されると同時）に、エア供給装置６０のエア供給用ファン６２に対してエア供給信号（駆動信号）を出力する。エア供給用ファン６２は、ＣＰＵ７１から出力されたエア供給信号に基づいて駆動することにより、エア給排ユニット３０の外部からエア供給用ダクト６１内にエアを吸引する。なお、エア供給用ダクト６１内に吸引されたエアは、エア供給用ファン６２を通過して、エア供給用ダクト６３から領域Ａ０内に放出される。

さらに、ＣＰＵ７１は、エア吸引装置５０に吸引されるエアの流量（吸引量）と、エア供給装置６０から供給されるエアの流量（供給量）とを調整する制御を行う。本実施形態において、ＣＰＵ７１は、エア吸引装置５０に吸引されるエアの流量を、エア供給装置６０から供給されるエアの流量よりも大きくする制御を行う。詳述すると、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５０に吸引されるエアの流量を大きくする制御を行う。それとともに、ＣＰＵ７１は、図示しない供給量調整用インバータを介して、エア供給装置６０から供給されるエアの流量を小さくする制御を行う。

また、ＣＰＵ７１は、レーザ照射用データに基づいて、ワーク２の位置制御を行う。詳述すると、ＣＰＵ７１は、メモリ７２に記憶されているレーザ照射用データを読み出し、読み出したレーザ照射用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ワーク移動ロボット１３に出力する。ワーク移動ロボット１３は、ＣＰＵ７１から出力されたワーク移動信号に基づいてアーム１３ａを駆動することにより、支持治具１２に支持されたワーク２の位置及び角度を変更させる制御を行う。

さらに、ＣＰＵ７１は、レーザ照射用データに基づいて、エア吸引装置５０及びエア供給装置６０の位置制御を行う。詳述すると、ＣＰＵ７１は、レーザ照射用データに基づいてユニット移動信号を生成し、生成したユニット移動信号をユニット移動ロボット４０に出力する。ユニット移動ロボット４０は、ＣＰＵ７１から出力されたユニット移動信号に基づいてアーム４０ａを駆動することにより、エア給排ユニット３０を移動させる位置制御を行う。

その結果、支持治具１２に支持されたワーク２と、エア給排ユニット３０に支持されたエア吸引装置５０及びエア供給装置６０との位置関係が変更される。具体的には、ワーク２の表面（塗膜層３の表面）に対してレーザＬ１の照射方向が直交するように、ワーク２の傾斜角度が調整される。さらに、レーザＬ１の照射部分においてワーク２の表面と平行に気流Ａ２が流れるように、ワーク２の傾斜角度が調整されるとともに、エア吸引装置５０及びエア供給装置６０の位置が調整される。なお、本実施形態では、複雑な立体形状をなすワーク２を用いているため、ワーク２の傾斜角度を調整することにより、レーザＬ１が照射されない領域や、気流Ａ２が当らない領域を小さくしている。

その後、ＣＰＵ７１は、塗膜層３の表面に対する柄４の描画が終了してレーザＬ１の照射が終了すると同時に、エア吸引用ファン５３に対するエア吸引信号の出力を終了し、エア吸引装置５０による煙Ａ１及びエアの吸引を終了させる制御を行う。さらに、ＣＰＵ７１は、レーザＬ１の照射が終了し、かつ、エア吸引装置５０による煙Ａ１及びエアの吸引が終了すると同時に、エア供給用ファン６２に対するエア供給信号の出力を終了し、エア供給装置６０からのエアの供給を終了させる制御を行う。以上の工程を経て、本実施形態の車両用加飾部品１が製造される。

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。

（１）本実施形態のレーザ描画装置１１では、レーザ照射時にワーク２の表面から発生する煙Ａ１がエアとともにエア吸引装置５０に吸引されるのに加えて、ワーク２を介してエア吸引装置５０の反対側に配置されたエア供給装置６０により、煙Ａ１がエアとともにエア吸引装置５０側に導かれる。その結果、ワーク２の大型化に伴ってレーザＬ１の照射部分とエア吸引装置５０との距離が大きくなり、ワーク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、煙Ａ１を導くエアの流速は低下しにくいため、煙Ａ１の全てをエア吸引装置５０によって確実に吸引することができる。よって、煙Ａ１がワーク２の表面に残ることに起因した外観品質の低下を防止することができる。

（２）本実施形態では、黒色の塗膜層３に柄４が描画されているため、車両用加飾部品１の外観を実際の炭素繊維織布の外観に近付けることができる。また、塗膜層３はワーク２の表面よりも硬いため、その塗膜層３に柄４を描画することで、ワーク２の表面の柄４が傷付きにくくなる。

なお、本実施形態を以下のように変更してもよい。

・上記実施形態のエア供給装置６０は、エア供給装置６０は、レーザＬ１の描画方向Ｆ１の逆方向（図６，図７に示す矢印Ｆ２方向）に、レーザＬ１の照射部分に向かって流れる気流Ａ２を発生させるようになっていた。しかし、エア供給装置６０は、描画方向Ｆ１の逆方向から描画方向Ｆ１と直交する方向までの範囲内で、気流Ａ２の向きを変更してもよい。例えば、図７に示されるように、エア供給装置６０は、描画方向Ｆ１と直交する方向（図７に示す矢印Ｆ３方向）に気流Ａ２を発生させてもよいし、描画方向Ｆ１を基準として所定角度（ここでは４５°）傾斜した方向（図７に示す矢印Ｆ４方向）に気流Ａ２を発生させてもよい。

・上記実施形態では、レーザ照射工程において特定のブロック６，８を形成する際に、全ての柄パターン５，７の前半部分の描画が完了した後、全ての柄パターン５，７の後半部分を描画していた。しかし、柄パターン５，７の描画方法を変更してもよい。例えば、特定のブロック６，８を形成する際に、１つ目の柄パターン５，７の前半部分→１つ目の柄パターン５，７の後半部分→１つ目の柄パターン５，７に隣接する柄パターン５，７の前半部分→隣接する柄パターン５，７の後半部分→…の順番で、描画を行ってもよい。

・上記実施形態のＣＰＵ７１は、エア吸引装置５０及びエア供給装置６０の両方の位置を調整させる制御を行っていた。しかし、ＣＰＵ７１は、エア吸引装置５０のみの位置を調整させる制御を行ってもよいし、エア供給装置６０のみの位置を調整させる制御を行ってもよい。この場合、エア給排ユニット３０は、エア吸引装置５０を支持するユニットと、エア供給装置６０を支持するユニットに分けられることがよい。

・上記実施形態のＣＰＵ７１は、エア吸引装置５０に吸引されるエアの流量を、エア供給装置６０から供給されるエアの流量よりも大きくする制御を行っていた。しかし、ＣＰＵ７１は、エア吸引装置５０に吸引されるエアの流量と、エア供給装置６０から供給されるエアの流量とを同一にする制御を行ってもよい。

・上記実施形態のＣＰＵ７１は、エア吸引装置５０に吸引されるエアの流量を大きくする制御を行うとともに、エア供給装置６０から供給されるエアの流量を小さくする制御を行うことにより、エア吸引装置５０から吸引されるエアの流量を、エア供給装置６０から供給されるエアの流量よりも大きくしていた。しかし、ＣＰＵ７１は、エア吸引装置５０に吸引されるエアの流量を大きくする制御のみを行うことにより、エア吸引装置５０から吸引されるエアの流量を、エア供給装置６０から供給されるエアの流量よりも大きくしてもよい。また、ＣＰＵ７１は、エア供給装置６０から供給されるエアの流量を小さくする制御のみを行うことにより、エア吸引装置５０から吸引されるエアの流量を、エア供給装置６０から供給されるエアの流量よりも大きくしてもよい。

・上記実施形態の柄４は、黒色の塗膜層３に形成されていたが、柄４の種類に応じて他の有色の塗膜層に形成されるものであってもよい。また、塗装によって形成される塗膜層以外に、めっきや蒸着によって形成される被膜に柄４を形成してもよい。さらに、ワーク２の表面を被覆する塗膜層３を省略し、ワーク２の表面に柄４を直接描画してもよい。また、塗膜層３を保護する別の塗膜層を形成し、その塗膜層に柄４を描画してもよい。

・上記実施形態の車両用加飾部品１では、塗膜層３の表面に炭素繊維織物を示す模様の柄４が描画されていたが、木目模様の柄や、ヘアライン加工が施されたアルミパネルを示す模様の柄等の他の柄が描画されていてもよい。

・上記実施形態では、レーザ照射によって凹状のレーザ加工溝を形成して柄４を描画していたが、これに限定されるものではない。例えば、レーザ照射によってワーク２の表面を凸状に膨らませたレーザ加工部を形成し、そのレーザ加工部によって柄４を描画してもよい。なお、レーザ加工部は、例えばレーザ照射による発泡現象（樹脂を溶融させる際に泡が発生する現象）を利用して形成する。

・上記実施形態では、車両用加飾部品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内装部品や、ラジエターグリル、ロッカーモールなどの外装部品に具体化してもよい。

・上記実施形態のレーザ描画装置１１は、車両用加飾部品１を製造するものであったが、これに限定される訳ではなく、家電製品や家具などの加飾部品を製造するものであってもよい。

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。

（１）手段１において、前記ワークを移動させるワーク移動機構を備え、前記ワーク移動機構は、前記ワークを移動可能な多関節ロボットであることを特徴とするレーザ描画装置。

（２）手段１において、前記ワークに対して前記レーザを照射させる制御を行う制御装置を備え、前記柄は、繊維織布を模した柄であって、略楕円形状の複数の柄パターンを配向してなるブロックを複数個組み合わせたものであり、前記制御装置は、複数個の前記ブロックのうち少なくとも１つのブロックについては、前記レーザを一定方向に照射させる動作を前記レーザ照射装置に複数回実行させる制御を行うことを特徴とするレーザ描画装置。

（３）手段１において、前記エア吸引装置及び前記エア供給装置の位置制御を行う制御装置を備え、前記制御装置は、前記エア吸引装置に吸引される前記エアの流量と、前記エア供給装置から供給される前記エアの流量とを同一にする制御を行うことを特徴とするレーザ描画装置。

（４）手段１において、前記エア吸引装置及び前記エア供給装置の位置制御を行う制御装置を備え、前記制御装置は、前記エア吸引装置に吸引される前記エアの流量を、前記エア供給装置から供給される前記エアの流量よりも大きくする制御を行うことを特徴とするレーザ描画装置。

（５）手段１において、前記ワークは、一辺の長さが５０ｃｍ以上となる大型のワークであることを特徴とするレーザ描画装置。

１…車両用加飾部品
２…ワーク
４…柄
１１…レーザ描画装置
１３…ワーク移動機構としてのワーク移動ロボット
１４…レーザ照射装置
３０…エア給排ユニット
４０…エア給排ユニット移動機構としてのユニット移動ロボット
５０…エア吸引装置
６０…エア供給装置
７０…制御装置
７２…データ記憶手段としてのメモリ
Ａ１…煙
Ａ２…気流
Ｆ１…レーザの描画方向
Ｌ１…レーザ

Claims

立体形状をなすワークの表面に対してレーザを照射して柄を描くレーザ照射装置と、レーザ照射時に前記ワークの表面から発生する煙をエアとともに吸引するエア吸引装置とを備えるレーザ描画装置であって、
前記ワークの表面に沿って前記レーザの照射部分に向かって流れる気流を発生させることにより、前記煙を前記エアとともに前記エア吸引装置側に導くエア供給装置を備え、
前記エア吸引装置及び前記エア供給装置が、前記ワークを介して互いに対向させた状態に配置されており、
前記エア吸引装置及び前記エア供給装置を互いに対向させた状態で支持するエア給排ユニットと、前記エア給排ユニットを移動させるエア給排ユニット移動機構とを備える
ことを特徴とするレーザ描画装置。
前記エア給排ユニット移動機構は、前記エア給排ユニットを移動可能な多関節ロボットであることを特徴とする請求項１に記載のレーザ描画装置。
立体形状をなすワークの表面に対してレーザを照射して柄を描くレーザ照射装置と、レーザ照射時に前記ワークの表面から発生する煙をエアとともに吸引するエア吸引装置とを備えるレーザ描画装置であって、
前記ワークの表面に沿って前記レーザの照射部分に向かって流れる気流を発生させることにより、前記煙を前記エアとともに前記エア吸引装置側に導くエア供給装置と、
前記柄を示す画像データに基づいて生成されたレーザ照射用データを記憶するデータ記憶装置と、
前記レーザ照射用データに基づいて、前記ワークに対して前記レーザを照射させる制御を行うとともに、前記エア吸引装置及び前記エア供給装置の位置制御を行う制御装置と
を備え、
前記エア吸引装置及び前記エア供給装置が、前記ワークを介して互いに対向させた状態に配置されており、
前記制御装置は、前記ワークの表面に対して前記レーザの照射方向が直交するように、前記ワークの傾斜角度を調整させる制御を行う
ことを特徴とするレーザ描画装置。
前記制御装置は、前記レーザの照射部分において前記ワークの表面と平行に前記気流が流れるように、前記ワークの傾斜角度を調整させる制御を行うとともに、前記エア吸引装置及び前記エア供給装置の少なくとも一方の位置を調整させる制御を行うことを特徴とする請求項３に記載のレーザ描画装置。
前記ワークを移動させるワーク移動機構を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のレーザ描画装置。
前記エア吸引装置に吸引される前記エアの流量が、前記エア供給装置から供給される前記エアの流量よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のレーザ描画装置。
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のレーザ描画装置を用いて、前記ワークの表面に対して前記レーザを照射して前記柄を描くレーザ照射工程と、レーザ照射時に前記ワークの表面から発生する前記煙を前記エアとともに前記エア吸引装置に吸引させるエア吸引工程とを経て、車両用加飾部品を製造する方法であって、
前記エア吸引工程では、前記ワークを介して前記エア吸引装置の反対側に配置された前記エア供給装置によって、前記レーザの描画方向の逆方向から、前記レーザの描画方向と直交する方向までの範囲内で、前記ワークの表面に沿って前記レーザの照射部分に向かって流れる気流を発生させることにより、前記煙を前記エアとともに前記エア吸引装置側に導くことを特徴とする車両用加飾部品の製造方法。
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のレーザ描画装置を用いて、前記ワークの表面に対して前記レーザを照射して前記柄を描くとともに、レーザ照射時に前記ワークの表面から発生する前記煙を前記エアとともに前記エア吸引装置に吸引させるレーザ加飾方法であって、
前記ワークを介して前記エア吸引装置の反対側に配置された前記エア供給装置によって、前記レーザの描画方向の逆方向から、前記レーザの描画方向と直交する方向までの範囲内で、前記ワークの表面に沿って前記レーザの照射部分に向かって流れる気流を発生させることにより、前記煙を前記エアとともに前記エア吸引装置側に導くことを特徴とするレーザ加飾方法。