激光加工裝置及激光加工方法
【專利摘要】本發明的激光加工裝置具有工作臺、外周載置部、第一種可動載置部、第二種可動載置部、工件按壓部、加工頭部、可動式集塵單元。第一種可動載置部與第二種可動載置部設于工作臺之上的、外周載置部的內側，且能夠上下移動。工件按壓部設于外周載置部。加工頭部設于第一種可動載置部或第二種可動載置部的上方，進行激光加工。可動集塵單元設于外周載置部的內側，且能夠在水平方向上移動。進而，本發明的激光加工方法包括第一激光加工工序、第一第二種可動載置部下降工序、第一集塵單元移動工序、第一第一種可動載置部上升工序、第二激光加工工序。
【專利說明】激光加工裝置及激光加工方法【技術領域】
[0001]本發明涉及照射激光而進行加工的激光加工裝置，尤其涉及進行通孔加工(貫通孔加工)的激光加工裝置及激光加工方法。
【背景技術】
[0002]近年來，伴隨著部件的小型化、高集成化、復合模塊化，成為它們的根本的基材的打孔加工也小徑化，以現有的加工方法難以實現。為了解決上述問題，逐漸增加使用激光的打孔加工。該基于激光的對被加工物的孔加工大致分為兩類:在被加工物上開設貫通孔的通孔加工；在被加工物上開設非貫通孔的盲孔加工。
[0003]圖26是表示現有的激光加工裝置的第一例的結構的剖視圖。
[0004]如圖26所示，被加工物811載置于被分割的載置部812的上部。被分割的載置部812能夠分別獨立地在上下方向上進行動作，利用氣缸等升降驅動部而進行上下動作。
[0005]在盲孔加工時，載置部812處于全部吸附部上升的狀態。并且，在載置部812的整面吸附固定被加工物811，并對被加工物811進行激光加工。在通孔加工時，如圖26所示，在僅使與通孔加工的下部相當的載置部812下降的狀態下對被加工物811進行激光加工。
[0006]如上所述，能在維持被加工物的平面度的同時防止因通孔加工時的激光而導致的載置部812的損傷(例如，參照專利文獻I)。
[0007]圖27是表示現有的激光加工裝置的第二例的結構的立體圖。
[0008]如圖27所示，夾頭902利用對置的兩邊夾持由軟質構件形成的薄板形狀的被加工物901。拉伸裝置903對由夾頭902夾持的被加工物901賦予拉伸力。利用夾頭902與拉伸裝置903來保持被加工物901。移動裝置904使被加工物901移動。集塵裝置905以遍及多個加工區域的整個區域的大小設置在被加工物901的相對于激光所照射的面的背面偵U。集塵裝置905在內部具有使氣流停止的停止裝置906。兩個保持裝置907分別保持與由拉伸裝置903產生的拉伸力所作用的邊正交的、被加工物901的對置的邊。調整裝置908使保持裝置907的一方朝向與拉伸力成直角的方向移動。
[0009]如上所述，利用向被加工物901賦予拉伸力并保持被加工物901的拉伸裝置903和保持裝置907來拉伸被加工物901而維持平面。被加工物901維持平面，并以被保持的狀態移動至加工區域。被加工物901的通孔加工部位的背面不與載置部接觸，被加工物901維持平面而進行激光加工(例如，參照專利文獻2)。
[0010]在先技術文獻
[0011]專利文獻
[0012]專利文獻1:國際公開第2008/084642號
[0013]專利文獻2:日本特開2009-006356號公報
發明概要
[0014]然而，上述的現有技術存在下述課題。[0015]近年來，伴隨著更為精密的加工與高集成化，板狀的被加工物的厚度變得更薄，實施的孔加工的直徑也逐漸變小。被加工物成為例如100 μ m左右的厚度的樹脂薄膜、數十μ m的厚度的金屬箔。
[0016]在上述的第一例的現有的激光加工裝置中，在通孔加工時，在使與被加工物的加工的下部相當的吸附部下降的狀態下，對被加工物進行激光加工。然后，通過使空氣在加工部分流通來排出粉塵。
[0017]因此，在被加工物如上述那樣為厚度薄的片狀或箔狀的情況下，在自重的作用下，被加工物的加工部分下垂而成為凹處。另外，因在被加工物的加工部分流通的空氣的壓力變動而產生松弛。其結果是，加工部分的平面度惡化。平面度的惡化導致激光的焦點的偏移、加工位置的偏移，成為精密加工的障礙。
[0018]在被加工物的片材的大小為512_X342_?512_X462mm、最近向560mmX610mm呈大片化的情況下，上述問題變得更為顯著。
[0019]此外，借助空氣流而搬運的粉塵在載置部的可動區域移動。因此，粉塵附著于驅動部、用于滑動的引導部，有時還造成機械損傷。
[0020]另外，在上述的第二例的現有的激光加工裝置中，通過拉伸被加工物的對置的兩邊而意欲保持平面。如上述那樣，在被加工物為厚度薄的片狀或箔狀的情況下，拉伸導致被加工物的材質產生延展，因而加工位置偏移或產生皺褶。上述問題在被加工物的大片化中變得尤為顯著。第二例的激光加工裝置比第一例的現有技術更加難以實施精密的加工，進而對于大片的被加工物，可以說是不可能進行精密加工的。
[0021]
【發明內容】
[0022]為了解決上述課題，本發明的激光加工裝置具有工作臺、外周載置部、第一種可動載置部、第二種可動載置部、工件按壓部、加工頭部、可動式集塵單元。工作臺沿著水平方向驅動。外周載置部設于工作臺之上，且具有吸附孔。第一種可動載置部與第二種可動載置部設于工作臺之上的、外周載置部的內側，且能夠上下移動。工件按壓部設于外周載置部。加工頭部設于第一種可動載置部或第二種可動載置部的上方，進行激光加工。可動集塵單元設于外周載置部的內側，且能夠沿水平方向移動。
[0023]此外，本發明的激光加工方法包括第一載置工序、第一固定工序、第一激光加工工序、第一第二種可動載置部下降工序、第一集塵單元移動工序、第一第一種可動載置部上升工序、第二激光加工工序。第一載置工序是在外周載置部、第二種可動載置部、可動式集塵單元之上載置第一被加工物的工序。外周載置部具有吸附孔，第二種可動載置部設于外周載置部的內側，能夠上下移動，并具有吸附孔。可動式集塵單元設于外周載置部的內側，且能夠沿水平方向移動。第一固定工序是利用設于外周載置部的工件按壓部來按壓第一被加工物的工序。第一激光加工工序是對位于可動式集塵單元的上方的、第一被加工物的第一區域進行激光加工的工序。第一第二種可動載置部下降工序是使第二種可動載置部向下移動的工序。第一集塵單元移動工序是使可動式集塵單元沿第一水平方向移動的工序。第一第一種可動載置部上升工序是使第一種可動載置部向上移動的工序，該第一種可動載置部設于外周載置部的內側，能夠上下移動，并具有吸附孔。第二激光加工工序是對位于可動式集塵單元的上方的、第一被加工物的第二區域進行激光加工的工序。
[0024]本發明的激光加工裝置及激光加工方法通過設為上述結構，即使在進行沒有保持于被加工物的激光加工區域的下部的構件的通孔加工的情況下，也能夠確保足夠高的平面精度，不會產生不必要的振動。因此，即使是厚度非常薄的片狀的被加工物，也能夠進行精度高的激光加工。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1是表示本發明的實施方式所涉及的激光加工裝置的概要結構的立體圖。
[0026]圖2是從X方向觀察本發明的實施方式所涉及的激光加工裝置的局部剖視圖。
[0027]圖3A是本發明的實施方式所涉及的可動式集塵單元的立體圖。
[0028]圖3B是本發明的實施方式所涉及的可動式集塵單元的剖視圖。
[0029]圖4是本發明的實施方式所涉及的可動式集塵單元驅動部的立體圖。
[0030]圖5是表示本發明的實施方式所涉及的被加工物的加工區域的設定的一例的配置圖。
[0031]圖6是表示本發明的實施方式所涉及的激光加工裝置的被加工物供給時的狀態的局部剖視圖。
[0032]圖7是表示本發明的實施方式所涉及的激光加工裝置的被加工物保持狀態的局部剖視圖。
[0033]圖8是表示本發明的實施方式所涉及的在激光加工準備狀態下的可動式集塵單元的位置關系的局部剖視圖。
[0034]圖9是表示本發明的實施方式所涉及的激光加工時的可動式集塵單元的位置關系的局部剖視圖。
[0035]圖10是表示本發明的實施方式所涉及的不同的加工區域的激光加工時的可動式集塵單元的位置關系的局部剖視圖。
[0036]圖11是表示本發明的實施方式所涉及的最終列的加工區域的激光加工時的可動式集塵單元的位置關系的局部剖視圖。
[0037]圖12是表示本發明的實施方式所涉及的全部的加工區域的激光加工結束后的可動載置部的位置關系的局部剖視圖。
[0038]圖13是表示本發明的實施方式所涉及的激光加工裝置的被加工物排出時的狀態的局部剖視圖。
[0039]圖14是表示本發明的實施方式所涉及的將加工順序設定為相反方向的激光加工的供給被加工物時的狀態的、從X軸方向觀察的局部剖視圖。
[0040]圖15是表示本發明的實施方式所涉及的將被加工物的加工區域的加工順序設定為相反方向的例子的配置圖。
[0041]圖16是表示本發明的實施方式所涉及的將加工順序設定為相反方向的激光加工的保持被加工物時的狀態的局部剖視圖。
[0042]圖17是表示本發明的實施方式所涉及的在將加工順序設定為相反方向的激光加工的準備狀態下的可動式集塵單元的位置關系的局部剖視圖。
[0043]圖18是表示本發明的實施方式所涉及的將加工順序設定為相反方向的激光加工時的可動式集塵單元的位置關系的局部剖視圖。
[0044]圖19是表示本發明的實施方式所涉及的將加工順序設定為相反方向的不同的加工區域的激光加工時的可動式集塵單元的位置關系的局部剖視圖。
[0045]圖20是表示本發明的實施方式所涉及的將加工順序設定為相反方向的最終列的加工區域的激光加工時的可動式集塵單元的位置關系的局部剖視圖。
[0046]圖21是表示本發明的實施方式所涉及的將加工順序設定為相反方向的全部加工區域的激光加工結束后的可動載置部的位置關系的局部剖視圖。
[0047]圖22是表示本發明的實施方式所涉及的將加工順序設定為相反方向的激光加工裝置的被加工物排出時的狀態的局部剖視圖。
[0048]圖23A是表示本發明的實施方式所涉及的可動式集塵單元的不同的結構的剖視圖。
[0049]圖23B是表示本發明的實施方式所涉及的可動式集塵單元的不同的結構的剖視圖。
[0050]圖24是表示本發明的實施方式所涉及的可動式集塵單元的不同的結構的效果的圖。
[0051]圖25A是表示在本發明的實施方式的一例所涉及的可動式集塵單元中不具有夾具片材(jig sheet)的情況下的被加工物的狀態的圖。
[0052]圖25B是表示在本發明的實施方式的一例所涉及的可動式集塵單元中具有夾具片材的情況下的被加工物的狀態的圖。
[0053]圖26是表示現有技術所涉及的激光加工裝置的載置部的結構的剖視圖。
[0054]圖27是表示現有技術所涉及的激光加工裝置的被加工物的保持狀態的立體圖。
【具體實施方式】
[0055]結合附圖對本發明的激光加工裝置及激光加工方法進行說明。圖中所示的XYZ軸各自相互正交。XY軸是與前后左右相當的水平方向，Z軸是與上下相當的鉛垂方向。各圖的坐標軸以與各個視野的方向對應的方式描繪。另外，在所有附圖中，對相同的構成要素標注相同的附圖標記。
[0056](實施方式)
[0057]圖1是表示本發明的實施方式的一例所涉及的激光加工裝置100的概要結構的立體圖。在圖1中，為了便于視覺確認裝置的構造而除去被加工物和后述的夾具片材。此外，為了說明詳細的構造，圖2是從X方向觀察激光加工裝置100的剖視圖。
[0058]在圖1及圖2中，激光束103通過激光振蕩器102射出，而被導向具有反射鏡、透鏡的光學系統104。光學系統104進行激光束103的密度(激光徑)的調整、形狀的整形、雜光的抑制等，使得激光束103朝向規定的方向。
[0059]通過光學系統104后的激光束103被導向電流掃描器105。激光束103通過用于在X軸方向進行掃描的X反射鏡106和用于將由X反射鏡106反射后的激光束103在Y軸方向進行掃描的Y反射鏡107而被掃描?定位。然后，由Y反射鏡107反射后的激光束103利用f Θ透鏡108聚光，并照射到規定位置的加工點。
[0060]如圖2所示，電流掃描器105與f Θ透鏡108設置于加工頭109。電流掃描器105具有X反射鏡106與Y反射鏡107，對激光束103進行反射并控制照射位置。f Θ透鏡108使激光束103的方向成為與被加工物111的面垂直的方向，并且進行聚光。加工頭109安裝于Z滑塊(未圖示)上，加工頭109構成為在Z方向、即圖2的上下方向上可動。
[0061]載置?保持片狀的被加工物111的載置部包括外周載置部114、設置有多個的可動載置部115、可動式集塵單元123、多個工件按壓部121。
[0062]可動載置部115分為動作不同的第一種可動載置部112與第二種可動載置部113。在本實施方式中，第二種可動載置部113是設置于載置部中央附近而進行動作的具有較大的面的構件。第一種可動載置部112分別位于第二種可動載置部113的對置的兩邊，是能夠相互獨立地進行動作的兩個較小的構件。
[0063]兩個第一種可動載置部112與第二種可動載置部113分別由一對可動載置部升降工作缸118支承。可動載置部升降工作缸118在本實施方式中使用由空氣壓力控制的氣缸，能夠使兩個第一種可動載置部112與第二種可動載置部113獨立地升降。
[0064]在第一種可動載置部112與第二種可動載置部113上分別設有多個可動載置部吸附孔116。另外，在外周載置部114也設有外周吸附孔117。通過對可動載置部吸附孔116與外周吸附孔117進行真空抽吸，從而被加工物111被吸附保持。
[0065]工件按壓部121至少在與可動載置部115的長邊方向平行的兩邊設置有一對。在本實施方式中，還在可動載置部115的短邊方向的平行的兩邊也設置有一對，從而設置于可動載置部115的全部四邊。工件按壓部121以通過設置在設于外周載置部114的構件上的支點而能夠旋轉的方式安裝，并通過按壓部驅動工作缸119進行開閉。
[0066]工件按壓部121由比Z方向的尺寸的制約更長條的板狀的金屬體形成，在工件按壓部121的與被加工物對置的面設有夾緊構件120。夾緊構件120由如聚氨酯橡膠、硅橡膠那樣的有機物彈性體形成。由此，在與被加工物接觸時可以不造成損傷地產生按壓力，并且，能夠防止因被加工物的滑動而導致的偏移。
[0067]可動式集塵單元123以能`夠相對于被加工物在與加工頭部相反的一側、即下部側沿水平方向移動的方式設置。可動式集塵單元123收集并排出被加工物111的激光加工時的粉塵。
[0068]圖3A是可動式集塵單元123的基本形狀的立體圖，圖3B是可動式集塵單元123的剖視圖。如圖3A及3B所示，可動式集塵單元123為具有被加工物的支承部302和空氣流通部303的大致-字的剖面形狀。通過從空氣流通部303的一方吹入鼓風并從另一方吸引(推拉式(push-pull))來使空氣流通，從而收集并排出粉塵。
[0069]圖4是表示可動式集塵單元123的驅動部結構的一例的局部立體圖。如圖4所示，在載置部附近設置驅動馬達200，利用驅動馬達200使驅動傳遞部201即滾珠絲杠旋轉，由此能夠使可動式集塵單元123滑動移動。
[0070]或者，作為其他結構的一例，也可以在可動式集塵單元123設置引導件與帶(未圖示)，將驅動馬達200的旋轉傳遞至帶而使可動式集塵單元123滑動移動。
[0071]夾具片材122被預先設置在由被加工物111與載置部夾持的位置，是由阻燃性多孔質的材質形成的片狀的構件。阻燃性多孔質的材質是將例如通過磷化合物系的阻燃劑進行過阻燃處理的紙漿纖維作為基材，并添加粘合劑而形成為片狀的無紡布。
[0072]關于阻燃性，與普通的阻燃性材質相同地，具備不使燃燒擴散的自我滅火性即可。另外，添加的阻燃劑也不局限于磷化合物系，可以使用溴化合物、氯化合物、或具有鹵基的磷酸酯，或者作為無機材料而使用金屬氫氧化物等。[0073]基材并不局限于紙漿纖維，可以附加上述的阻燃性，只要具有對于吸引能夠使氣體通過的多孔質性即可。基材優選為如紙漿纖維、合成樹脂纖維等有機材料的無紡布那樣具有隔熱效果的材料。
[0074]如圖2所示，以能夠在水平方向上移動的方式設置的加工臺130由Y臺131與X臺133這大致兩個模塊構成。
[0075]在Y臺131上載置有第一種可動載置部112、第二種可動載置部113、外周載置部114、可動式集塵單元123、工件按壓部121、及上述構件所附帶的整套結構，以在Y方向上可動的方式構成。通過利用Y臺驅動部132來驅動馬達，由此使滾珠絲杠旋轉，與整套載置的構件對應地使Y臺131滑動，由此進行Y方向的移動。
[0076]X臺133還載置有Y臺131和其所附帶的整套結構，以在X方向上可動的方式構成。通過利用X臺驅動部134來驅動馬達，由此使滾珠絲杠旋轉，與整套載置的構件對應地使X臺133滑動，由此進行X方向的移動。
[0077]需要說明的是，激光加工裝置100具有可編程地進行裝置的控制的加工控制部101。加工控制部101對包括激光振蕩器102、電流掃描器105、X臺驅動部134、Y臺驅動部132、按壓部驅動工作缸119、可動載置部升降工作缸118、其他吸附孔的吸氣排氣在內的、激光加工裝置的動作進行控制。
[0078]圖5是表示本實施方式中的加工區域的設定的一例的配置圖。高精度地定位激光束103的照射位置的電流掃描器105的掃描范圍比被加工物111的面積小。因此，被加工物111被分割為多個加工區域125而進行激光加工。在圖5中，對被加工物111標注有I?48的編號的區域為加工區域。
[0079]由此，各個加工區域125設定于電流掃描器105的掃描范圍內，加工區域125內的激光加工的定位通過控制電流掃描器而進行。需要說明的是，圖示的區域僅是一例，并不局限于該圖。
[0080]對如上所述構成的激光加工裝置100的動作進行說明。
[0081]圖6是表示搭載被加工物111時的載置部與可動式集塵單元123的狀態的、從X軸方向觀察的局部剖視圖。
[0082]在將被加工物111搭載于裝置時，通過使加工臺130移動，使載置部移動至被加工物111的搭載位置。在此，停止可動載置部吸附孔116與外周吸附孔117的真空抽吸而處于未吸附的狀態。另外，可動式集塵單元123也停止用于集塵的空氣流。夾具片材122預先設置于規定位置。
[0083]使可動式集塵單元123位于加工區域的一方的端部，使位于可動式集塵單元123的位置的第一種可動載置部112a以外的第一種可動載置部112b、第二種可動載置部113預先上升。另外，工件按壓部121借助按壓部驅動工作缸119而處于打開的狀態。
[0084]如圖7所示，在將被加工物111搭載到載置部上的夾具片材122上(第一載置工序)之后，對可動載置部吸附孔116與外周吸附孔117進行真空抽吸而開始將被加工物111的下表面與夾具片材122 —并吸附保持。然后，利用按壓部驅動工作缸119，將工件按壓部121從打開狀態驅動至關閉狀態(第一固定工序)。
[0085]如圖7所示，被加工物111與夾具片材122 —并保持在形成有吸附孔的外周載置部114、形成有吸附孔的第一種可動載置部112b與第二種可動載置部113、及可動式集塵單元123之上。被加工物111的周邊部與夾具片材122對應地被工件按壓部121按壓。在工件按壓部121的與被加工物111相接的部分設有夾緊構件120，向被加工物111產生按壓力，并且防止被加工物111的滑動而導致的偏移。由此，利用外周載置部114與工件按壓部121來保持被加工物111的平面。
[0086]在被加工物111的保持結束之后進行以下的動作。
[0087]停止基于第一種可動載置部112b與第二種可動載置部113的可動載置部吸附孔116的吸引，并釋放該區域的吸附固定。在解放吸附固定之后，使上升的第一種可動載置部112b與第二種可動載置部113下降至規定的位置(第一第二種可動載置部下降工序)。圖8示出該狀態。
[0088]在進行了上述動作之后，或者與上述動作并行地，為了使保持被加工物111的載置部移動至第一加工區域(第一區域)而開始加工臺的移動。位于原點位置的加工頭109進行向最適于被加工物111的加工的焦點位置的移動并進入激光加工的準備狀態。
[0089]此時，可動式集塵單元123位于包含第一加工區域的列的下表面。從可動式集塵單元123的口字的空間的一方供給空氣，從另一方排出空氣。如此制作推拉式的空氣流，由此能夠控制為不對被加工物111的平面度造成影響的壓力，并且，由于獲得穩定的層流，因此也不會使被加工物振動。
[0090]在上述的動作結束、被加工物111的第一加工區域125到達加工頭109所處的位置之后，利用激光束103開始第一加工區域125的孔加工(第一激光加工工序)。
[0091]圖9是從X軸方向觀察對第一加工區域125進行激光孔加工的狀態的局部剖視圖。在與加工區域對應的位置具有可動式集塵單元123，在第一種可動載置部112a、112b和第二種可動載置部113全部下降的狀態下照射激光束103而進行孔加工。被加工物111的周邊借助設于外周載置部114的外周吸附孔117而被吸附?保持，并且被設有夾緊構件120的工件按壓部121按壓。由此，能防止被加工物的撓曲與位置偏移。
[0092]雖然孔加工到達夾具片材122，但由于由阻燃性的材質形成，因此即使產生略微的焦糊，但也不產生起火、破損。
[0093]另外，在可動式集塵單元123內，由空氣流通部303制造空氣流，空氣向外部排出。因此，在被加工物111的下表面或夾具片材122的下表面產生的粉塵高效地借助空氣流而排出。
[0094]在規定的激光束的照射結束、第一加工區域125內的全部的孔加工結束之后，為了移動至圖5所示的下一第二加工區域125，使加工臺在本實施方式中X方向上移動。關于第二加工區域125中的激光孔加工的狀態，也如圖9所示那樣。如此一來，在結束對可動式集塵單元123所處的一列的全部加工區域(圖5中的第一~第八加工區域)的激光加工前重復相同的動作。
[0095]在結束一列的全部區域的激光加工之后，開始以下的動作。
[0096]首先，為了使搭載有被加工物的載置部移動至下一列的加工區域，開始加工臺向Y方向的移動。同時，可動式集塵單元123也進行移動(第一集塵單元移動工序)。第一種可動載置部112a、112b和第二種可動載置部113保持下降的狀態。圖10示出移動后的狀態。
[0097]以被加工物111為基準，可動式集塵單元123移動至與下一列的加工區域(圖5中的第九加工區域)對應的位置，即向左方向(第一水平方向)移動，但若以加工頭為基準，則如圖示那樣位于大致相同的位置。
[0098]如上所述，在該列的加工區域(第二區域)中的加工準備完成之后，控制電流掃描器105，并對孔加工位置開始激光束103的照射。
[0099]圖10是從X軸方向觀察對加工區域進行激光孔加工的狀態的局部剖視圖。在可動式集塵單元123位于與加工區域對應的位置的狀態下照射激光束103而進行孔加工。可動式集塵單元123制造從-字的空間的一方供給空氣并從另一方排出空氣的推拉式的空氣流。
[0100]在結束對可動式集塵單元123所處的列的全部加工區域(圖5中的第九~第十六加工區域)的激光加工時，同樣地移動至下一加工區域。然后，重復上述的動作并按照規定順序對加工區域進行加工。
[0101]圖11示出在依次對加工區域進行加工之后移動至被加工物111的最后的加工區域的列(圖5中第四十一~第四十八加工區域)的加工位置的狀態。
[0102]在此，相同地，可動式集塵單元123位于與加工區域對應的位置，在制造有從-字的空間的一方供給空氣、從另一方排出空氣的推拉式的空氣流的狀態下，照射激光束103而進行孔加工。
[0103]在規定的激光束的照射結束、該列的最初的加工區域(第四十一加工區域)內的全部的孔加工結束之后，為了移動至下一加工區域，使加工臺在本實施方式中X方向上移動。然后同樣地進行規定的激光加工。如此一來，在結束對可動式集塵單元123所處的一列的全部加工區域(圖5中第四十一~第四十八加工區域)的激光加工之前重復相同的動作。如此，進行最后一`列的加工區域的加工，從而結束被加工物111整面的加工。
[0104]在被加工物111的整面的加工結束之后，開始以下的動作。
[0105]首先，為了開始向被加工物取出位置的移動而開始加工臺的移動。開始加工頭109的向原點的移動。
[0106]如圖12所示，可動式集塵單元123位于加工開始時的相反側的端部。除了可動式集塵單元123所處的部分的第一種可動載置部112b以外的第一種可動載置部112a、第二種可動載置部113上升(第一第一種可動載置部上升工序)。在上升結束之后對設于第一種可動載置部112a、第二種可動載置部113的可動載置部吸附孔116進行真空抽吸，從而再次吸附保持被加工物111與夾具片材122。上述動作并行。
[0107]在上述的全部動作結束、加工臺移動至被加工物取出位置之后，如圖13所示，使按壓部驅動工作缸119動作，使工件按壓部121成為打開的狀態。然后，停止全部的可動載置部吸附孔116與全部的外周吸附孔117的真空抽吸。然后，確認被加工物111未被吸附保持，被加工物取出裝置(未圖示)從載置部取出被加工物111，從而結束被加工物的激光孔加工。在第一種可動載置部112a、第二種可動載置部113與可動式集塵單元123的上方殘留有夾具片材122，在下一次被加工物的加工中使用。
[0108]如上所述，在本發明的激光加工裝置中，形成穩定的空氣流的可動式集塵單元123作為下部可動載置部始終位于進行激光加工的加工區域的下部。可動式集塵單元123收集并排出因加工而產生的粉塵。由此，實現高效率的集塵，此外還防止粉塵附著于裝置的可動部。
[0109]另外，通過基于外周載置部114的被加工物111的吸附和工件按壓部121的固定而進行撓曲少的被加工物的保持。并且，可動式集塵單元123的被加工物的支承部302始終從下部支承一列的加工區域。因此，即使是大片且厚度非常薄的片狀的被加工物，也能夠進行撓曲非常少的高精度的激光加工。
[0110]接著，對從圖13所示的排出了被加工物111的狀態再次搭載被加工物111而進行上述的一系列的激光加工的情況的動作進行說明。在該情況下，也可以將被加工物111的加工區域的加工的順序設定為相反方向。
[0111]圖14是表示將基于本發明的激光加工裝置的激光加工的加工順序設定為相反方向的情況下的供給被加工物時的狀態的、從X軸方向觀察的局部剖視圖。
[0112]在將被加工物111搭載于裝置時，加工臺130移動至被加工物111的搭載位置為止。停止可動載置部吸附孔116與外周吸附孔117的真空抽吸而預先形成未吸附的狀態。另外，可動式集塵單元123也停止用于集塵的空氣流。夾具片材122預先設置于規定位置。
[0113]可動式集塵單元123位于加工區域的一方的端部，除了可動式集塵單元123所處的第一種可動載置部112b以外的第一種可動載置部112a、第二種可動載置部113上升。另夕卜，工件按壓部121借助按壓部驅動工作缸119而處于打開狀態。
[0114]圖14所示的被加工物111的供給時的結構的狀態在可動式集塵單元123的位置位于相反側這一點上與所述的圖6所示的狀態不同。伴隨于此，在第一種可動載置部112a與第一種可動載置部112b各自的上下位置也變得相反這一點上與所述的圖6所示的狀態不同。
[0115]設定上述裝置動作的特長在于，包括可動式集塵單元123與第一種可動載置部112a、112b的位置關系在內，圖13所示的被加工物111的排出時的加工臺相關的結構的位置關系與圖14所示的被加工物111的供給時的結構的位置關系相同。由此，在排出被加工物之后僅使加工臺在X軸方向上移動便能夠迅速地實現被加工物111的供給準備。
[0116]圖15是將加工區域的加工順序設定為相反方向的被加工物的配置圖。加工的順序與圖5的加工區域相對于Y軸呈鏡面對稱。
[0117]如圖16所示，在將被加工物111 (第二被加工物)搭載于載置部上的夾具片材122上(第二載置工序)之后，對可動載置部吸附孔116與外周吸附孔117進行真空抽吸，開始將被加工物111的下表面與夾具片材122 —并吸附保持。然后，利用按壓部驅動工作缸119，將工件按壓部121從打開的狀態驅動至關閉的狀態(第二固定工序)。
[0118]如圖16所示，被加工物111與夾具片材122 —并保持在形成有吸附孔的外周載置部114、形成有吸附孔的多個第一種可動載置部112a與第二種可動載置部113、及可動式集塵單元123之上。被加工物111的周邊部與夾具片材122對應地被工件按壓部121按壓。在工件按壓部121的與被加工物111相接的部分設有夾緊構件120，向被加工物111產生按壓力，并且防止被加工物111的滑動而導致的偏移。由此，利用外周載置部114與工件按壓部121來保持被加工物111的平面。
[0119]以上的動作與圖7中說明過的動作并沒有特別的變化
[0120]在被加工物111的保持結束之后進行以下的動作。
[0121]停止基于第一種可動載置部112a與第二種可動載置部113的可動載置部吸附孔116的吸引，釋放該區域的吸附固定。在解放吸附固定之后，使上升的第一種可動載置部112a與第二種可動載置部113下降至規定的位置(第二第二種可動載置部加工工序)。圖17示出該狀態。
[0122]在進行了上述動作之后，或者與上述動作并行地，為了使保持有被加工物111的載置部移動至第一加工區域而開始加工臺的移動。位于原點位置的加工頭109進行向最適于被加工物111的加工的焦點位置的移動并進入激光加工的準備狀態。
[0123]以上的動作與圖8中說明過的動作基本相同，但由于第一加工區域相對于Y軸呈鏡面對稱，因此Y軸方向的移動量不同。
[0124]此時，可動式集塵單元123位于包含第一加工區域的列的下表面。從可動式集塵單元123的口字的空間的一方供給空氣，從另一方排出空氣。如此制造推拉式的空氣流，由此能夠控制為不對被加工物111的平面度造成影響的壓力，并且，由于能獲得穩定的層流，因此也不會使被加工物振動。
[0125]在上述的動作結束、被加工物111的第一加工區域125到達加工頭109所處的位置之后，利用激光束103開始第一加工區域125的孔加工。
[0126]圖18是從X軸方向觀察對第一加工區域125 (第三區域)進行激光孔加工(第三激光加工工序)的狀態的局部剖視圖。在與加工區域對應的位置具有可動式集塵單元123，在第一種可動載置部112a、112b和第二種可動載置部113全部下降的狀態下照射激光束103而進行孔加工。被加工物111的周邊借助設于外周載置部114的外周吸附孔117而被吸附?保持，并且被設有夾緊構件120的工件按壓部121按壓。由此，能防止被加工物的撓曲與位置偏移。
[0127]與上述同樣地，在可動式集塵單元123內，由空氣流通部303制造空氣流，空氣向外部排出。因此，在被加工物111的下表面、或夾具片材122的下表面產生的粉塵高效地借助空氣流而排出。
[0128]在規定的激光束的照射結束、第一加工區域125內的全部的孔加工結束之后，為了移動至第二加工區域125，使加工臺在本實施方式中X方向上移動。關于第二加工區域125中的激光孔加工的狀態，如圖18所示那樣。如此，在結束對可動式集塵單元123所處的一列的全部加工區域(圖15中的第一~第八加工區域)的激光加工之前重復相同的動作。
[0129]在結束一列的全部區域的激光加工后，開始以下的動作。
[0130]首先，為了使搭載有被加工物的載置部移動至下一列的加工區域，開始加工臺向Y方向的移動。同時，可動式集塵單元123也進行移動(第二集塵單元移動工序)。第一種可動載置部112a、112b和第二種可動載置部113保持下降的狀態。圖19示出移動后的狀態。
[0131]以被加工物111為基準，可動式集塵單元123移動至與下一列的加工區域(圖15中的第九加工區域)對應的位置，即向右方向(第二水平方向)移動，但若以加工頭為基準，則如圖示那樣位于大致相同的位置。
[0132]如上所述，在該列的加工區域(第四區域)中的加工準備完成之后，控制電流掃描器105，開始對孔加工位置的激光束103的照射(第四激光加工工序)。
[0133]圖19是從X軸方向觀察對加工區域進行激光孔加工的狀態的局部剖視圖。在可動式集塵單元123位于與加工區域對應的位置的狀態下照射激光束103而進行孔加工。可動式集塵單元123制造從-字的空間的一方供給空氣并從另一方排出空氣的推拉式的空氣流。
[0134]在結束對可動式集塵單元123所處的列的全部加工區域(圖15中的第九~第十六加工區域)的激光加工時，同樣地移至下一加工區域。然后，重復上述的動作并按照規定順序對加工區域進行加工。
[0135]圖20示出在依次對加工區域進行加工之后移動至被加工物111的最后的加工區域的列(圖15中第四十一~第四十八加工區域)的加工位置的狀態。
[0136]在此，相同地，可動式集塵單元123位于與加工區域對應的位置，在制造有從-字的空間的一方供給空氣、從另一方排出空氣的推拉式的空氣流的狀態下，照射激光束103而進行孔加工。
[0137]在規定的激光束的照射結束、該列的最初的加工區域(第四十一加工區域)內的全部的孔加工結束之后，為了移動至下一加工區域，使加工臺在本實施方式中X方向上移動。然后同樣地進行規定的激光加工。如此，在結束對可動式集塵單元123所處的一列的全部加工區域(圖15中的第四十一~第四十八加工區域)的激光加工之前重復相同的動作。如此，進行最后一列的加工區域的加工，從而結束被加工物111整面的加工。
[0138]在被加工物111的整面的加工結束之后，開始以下的動作。
[0139]首先，為了開始向被加工物取出位置的移動而開始加工臺的移動。開始加工頭109的向原點的移動。
[0140]如圖21所示，可動式集塵單元123位于加工開始時(圖18)的相反側的端部。除了可動式集塵單元123所處的部分的第一種可動載置部112a以外的第一種可動載置部112b、第二種可動載置部113上升(第二第一種可動載置部上升工序)。在上升結束之后對設于第一種可動載置部112b、第二種可動載置部113的可動載置部吸附孔116進行真空抽吸，從而再次吸附保持被加工物111與夾具片材122。上述動作并行。
[0141]此時，最后一列的加工區域在X軸方向上位于不同的位置，因此X軸方向的移動量與圖5的加工區域的加工順序的情況不同。
[0142]在上述的全部動作結束、加工臺移動至被加工物取出位置之后，如圖22所示，使按壓部驅動工作缸119動作，使工件按壓部121成為打開的狀態。然后，停止全部的可動載置部吸附孔116與全部的外周吸附孔117的真空抽吸。然后，確認被加工物111未被吸附保持，被加工物取出裝置(未圖示)從載置部取出被加工物111，從而結束被加工物的激光孔加工。
[0143]包括可動式集塵單元123與第一種可動載置部112a、112b的位置關系在內，圖22所示的被加工物111的排出時的結構的位置關系與圖6所示的被加工物111的供給時的加工臺相關的結構的位置關系相同。因此，在排出被加工物之后僅使加工臺在X軸方向移動并移動至被加工物111的供給位置便能夠迅速地實現被加工物111的供給準備。以后，只要交替地重復圖5的加工順序與圖15的加工順序，則即使進行多片被加工物的加工，也能夠將生產節拍的損失抑制為極小，從而實現高效率的加工。
[0144]如上所述，即使使加工區域的加工順序往復而進行加工，也與上述完全相同地，形成穩定的空氣流的可動式集塵單元123作為下部可動載置部始終位于進行激光加工的加工區域的下部。可動式集塵單元123收集并排出因加工而產生的粉塵。由此，實現高效率的集塵，此外還防止粉塵附著于裝置的可動部。
[0145]另外，通過基于外周載置部114的被加工物111的吸附與工件按壓部121的固定來進行撓曲少的被加工物的保持。并且，可動式集塵單元123的被加工物的支承部302始終從下部支承一列的加工區域。因此，即使是大片且厚度非常薄的片狀的被加工物，也能夠進行撓曲非常少的高精度的激光加工。
[0146]接著，作為本發明優選的方式的一例，使用圖23A及圖23B對可動式集塵單元123的不同的結構的例子進行說明。
[0147]如圖23A所示，在該不同的結構中，將支承部構成為與-字的構件分開的構件的支承部桿301。由此，能夠使與被加工物111、夾具片材122相接的部位的精度非常高。相對于直接使用-字的沖壓件的情況，支承部所呈的平面度在作為分開的構件形成的情況下更容易獲得高精度。例如，在本實施方式中，即使支承部桿301的長度超過500mm，也能夠將平面度抑制在50 μ m以下。
[0148]此外，圖23B是將支承部桿301構成為上下可動的例子。圖24示出如此構成的支承部桿301的動作。在可動式集塵單元123位于不與外周載置部114干涉的中央附近的情況下，一對支承部桿301以兩方朝上部突出的狀態與夾具片材122緊貼。由此，能夠維持被加工物111的加工區域的平面度，并且能夠在空氣流不泄露的情況下實現穩定的集塵與排出。在對外周附近的加工區域進行加工的情況下，僅支承部桿301的一方收納于-字的主體側，從而能夠防止與外周載置部114的干涉。將該狀態在圖中的左右由點線示出。由此，能夠有助于極力減少被加工物111的外周的無法加工的區域。需要說明的是，支承部桿301的上下動作根據與外周載置部114之間的關系進行，因此只要設置適當的引導件與凸輪板(未圖示)則能夠實現。
[0149]需要說明的是，在本實施方式中，對預先設置夾具片材122而進行激光加工的情況進行了說明。然而，即使不使用夾具片材122，也能夠利用基于外周載置部114的被加工物111的吸附、工件按壓部121的固定、基于可動式集塵單元123的被加工物的下部的支承而高精度地維持平面。另外，還能夠高效地排出被加工物111的下部側的粉塵。
[0150]然而，通過與夾具片材122 —并進行被加工物111的保持，平面的整體剛性提高。此外，可動式集塵單元123的支承部始終從下部支承一列的加工區域。因此，即使是大片且厚度非常薄的片狀的被加工物，也能夠進行撓曲非常少的高精度的激光加工。圖25A是不具有夾具片材122的情況下的被加工物111的狀態。圖25B是具有夾具片材122的情況下的被加工物111的狀態。圖25A及圖25B定性地強調被加工物111的狀態。
[0151]另外，在可動式集塵單元123移動至下一列的加工區域的情況下，在預先設置夾具片材122時，保護被加工物111的背面。因此，能夠消除產生因可動式集塵單元123導致的被加工物111的擦傷的微小概率。
[0152]另外，在本實施方式中，示出了如下的例子:第二種可動載置部113形成為設置于載置部中央附近且進行動作的具有比較大的面的構件，兩個第一種可動載置部112位于第二種可動載置部113的對置的兩邊且構成為能夠獨立地動作的小構件。如上述那樣，第一種可動載置部112是在搭載被加工物時可動載置部上升的情況下與可動式集塵單元的位置對應的部分的可動載置部。在本實施方式中，示出如下的例子:從X軸觀察，可動式集塵單元位于左右兩處，因此第一種可動載置部112設置于對置的兩邊。
[0153]當然，也可以根據激光加工的控制順序而使可動式集塵單元位于不同的位置，只要在與此對應的位置處分割可動載置部，則其為第一種可動載置部。
[0154]另外，第二種可動載置部稱作不與可動式集塵單元的位置干涉的位置的可動載置部。如本實施方式那樣，可以將第二種可動載置部形成為具有一個較大的面的構件，也可以分割而形成多個可動載置部，并不局限于大小、個數。
[0155]另外，在本實施方式中，加工區域的數量等為了圖示的方便而示出具體的數值。但是，這些具體數值根據被加工物的大小、裝置的大小等設計要件決定即可，并不局限于該例。
[0156]產業上的可利用性
[0157]本發明所涉及的激光加工裝置能夠在基于激光的孔加工中防止載置部的損傷，并且保持被加工物的平面度而實現高加工精度。此外，在激光加工時產生的粉塵也能夠高效地收集并排出，還能夠防止粉塵附著于裝置的可動部。因此，在進行通孔加工的激光加工裝置等中是有用的。
[0158]符號說明
[0159]100激光加工裝置
[0160]101加工控制部
[0161]102激光振蕩器
[0162]103激光束
[0163]104光學系統
[0164]105電流掃描器
[0165]106X 反射鏡
[0166]107Y 反射鏡
[0167]108 f Θ 透鏡
[0168]109加工頭
[0169]111、811、901 被加工物
[0170]112、112a、112b第一種可動載置部
[0171]113第二種可動載置部
[0172]114外周載置部
[0173]115可動載置部
[0174]116可動載置部吸附孔
[0175]117外周吸附孔
[0176]118可動載置部升降工作缸
[0177]119按壓部驅動工作缸
[0178]120夾緊構件
[0179]121工件按壓部
[0180]122夾具片材
[0181]123可動式集塵單元
[0182]125加工區域
[0183]130加工臺
[0184]131 Y 臺
[0185]132 Y臺驅動部
[0186]133 X 臺[0187]134X臺驅動部
[0188]200驅動馬達
[0189]201驅動傳遞部
[0190]301支承部桿
[0191]302支承部
[0192]303空氣流通部`
【權利要求】
1.一種激光加工裝置，其中，具備: 工作臺，其沿著水平方向驅動； 外周載置部，其設于所述工作臺之上，且具有吸附孔； 第一種可動載置部，其設于所述工作臺之上的、所述外周載置部的內側，能夠上下移動，且具有吸附孔； 第二種可動載置部，其設于所述工作臺之上的、所述外周載置部的內側，能夠上下移動，且具有吸附孔； 工件按壓部，其設于所述外周載置部上； 加工頭部，其設于所述第一種可動載置部或所述第二種可動載置部的上方，進行激光加工； 可動式集塵單元，其設于所述外周載置部的內側，能夠沿水平方向移動。
2.根據權利要求1所述的激光加工裝置，其中， 所述可動式集塵單元的剖面形狀為上方開口的大致-字。
3.根據權利要求2所述的激光加工裝置，其中， 所述可動式集塵單元還具備與所述-字的部分為不同的構件的支承部桿。
4.根據權利要求3所述的激光加工裝置，其中， 所述支承部桿可在上下方向上移動。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的激光加工裝置，其中， 所述第一種可動載置部以與所述可動式集塵單元的位置對應的方式定位。
6.根據權利要求5所述的激光加工裝置，其中， 所述第一種可動載置部具有多個， 所述第一種可動載置部中的至少兩個以夾著所述第二種可動載置部的方式定位。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的激光加工裝置，其中， 所述工件按壓部設于所述外周載置部的全部四邊。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的激光加工裝置，其中， 在所述第一種可動載置部與所述第二種可動載置部之上還具備由阻燃性多孔質的材質形成的片材。
9.根據權利要求8所述的激光加工裝置，其中， 所述片材以添加有阻燃劑的有機質的纖維的無紡布為基材。
10.一種激光加工方法，其中，具備: 第一載置工序，在該第一載置工序中，在外周載置部、第二種可動載置部、可動式集塵單元之上載置第一被加工物，所述外周載置部具有吸附孔，所述第二種可動載置部設于所述外周載置部的內側，能夠上下移動，且具有吸附孔，所述可動式集塵單元設于所述外周載置部的內側，且能夠沿水平方向移動； 第一固定工序，在該第一固定工序中，利用設于所述外周載置部上的工件按壓部來按壓所述第一被加工物； 第一激光加工工序，在該第一激光加工工序中，對位于所述可動式集塵單元的上方的、所述第一被加工物的第一區域進行激光加工； 第一第二種可動載置部下降工序，在該第一第二種可動載置部下降工序中，使所述第二種可動載置部向下移動； 第一集塵單元移動工序，在該第一集塵單元移動工序中，使所述可動式集塵單元沿第一水平方向移動； 第一第一種可動載置部上升工序，在該第一第一種可動載置部上升工序中，使第一種可動載置部向上移動，所述第一種可動載置部設于所述外周載置部的內側，能夠上下移動，且具有吸附孔； 第二激光加工工序，在該第二激光加工工序中，對位于所述可動式集塵單元的上方的、所述第一被加工物的第二區域進行激光加工。
11.根據權利要求10所述的激光加工方法，其中， 在對所述第一被加工物進行了激光加工之后，具備: 第二載置工序，在該第二載置工序中，在所述外周載置部、所述第二種可動載置部、所述可動式集塵單元之上載置第二被加工物； 第二固定工序，在該第二固定工序中，利用設于所述外周載置部的工件按壓部來按壓所述第二被加工物； 第三激光加工工序，在該第三激光加工工序中，對位于所述可動式集塵單元的上方的、所述第二被加工物的第三區域進行激光加工； 第二第二種可動載置部下降工序，在該第二第二種可動載置部下降工序中，使所述第二種可動載置部向下移動； 第二集塵單元移動工序，在該第二集塵單元移動工序中，使所述可動式集塵單元沿第二水平方向移動； 第二第一種可動載置部上升工序，在該第二第一種可動載置部上升工序中，使第一種可動載置部向上移動，所述第一種可動載置部設于所述外周載置部的內側，能夠上下移動，且具有吸附孔； 第四激光加工工序，在該第四激光加工工序中，對位于所述可動式集塵單元的上方的、所述第二被加工物的第四區域進行激光加工， 所述第一水平方向與所述第二水平方向相反。
【文檔編號】B23K26/142GK103492118SQ201380001036
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年2月28日 優先權日:2012年3月16日
【發明者】西原學, 平本匡寬, 櫻井通雄, 迫田義照, 舩井皓平 申請人:松下電器產業株式會社