CN100521872C - 保持片状工件的方法和设备 - Google Patents

Abstract

提供一种能够无折皱地保持片状工件的方法和设备。所述片状工件保持方法具有以下步骤：在几乎未在加工工作台上施加拉力的情况下安装片状工件；通过下降按压部件而将工件压靠到加工工作台上，其中按压部件面向工件的表面呈凸透镜形状向工件凸出；通过在持续以按压部件按压片状工件的同时借助吸引作用而将片状工件保持在加工工作台上；以及在保持片状工件的同时释放按压部件的压力。

Description

保持片状工件的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种保持片状工件的方法和设备，其通过将成卷状卷绕的片状工件展开而将其一部分保持于一平坦的工作台上。本发明适用于诸如加工柔性电路板所用的激光加工设备。

背景技术

作为加工片状工件的加工设备，已知一种激光加工设备，其顺次具有：展开单元，其将成卷状卷绕的未加工的待加工材料展开；加工单元，其具有用来钻加工从展开单元所展开的待加工材料的加工部(激光头)；以及卷绕单元，其用于将已加工完成的材料卷绕成卷状，例如，日本专利公开号No.2004-195510文献所公开内容。该激光加工设备还包括：加工工作台，其设置为可相对加工设备的主框架移动，以将多个顺次位于材料纵向上的待加工材料块移动并定位至用于通过加工部进行加工的位置；夹紧装置，其设置在带有该加工工作台的机体中，且操作为——当加工工作台从通过加工部开始加工的位置移动至结束加工的位置时相对该加工工作台夹紧待加工的材料，并在加工工作台从加工结束位置返回加工开始位置时释放该待加工的材料；以及相对位置固定装置，其操作为——在加工工作台到达加工结束位置时，在夹紧装置释放待加工材料的操作之前该待加工材料的相对位置相对于加工设备固定，并在加工工作台返回加工开始位置时，在待加工材料由夹紧装置夹紧之后将待加工材料相对于加工设备的相对位置的固定状态释放。

该技术可防止印刷电路板——即片状工件的位置与激光头的偏离，并由此提高加工效率。

要指出的是，在通过在进给卷和卷绕卷之间施加轻微的拉力拉紧印刷板并通过诸如夹持件等的固定器具将印刷板固定到加工工作台上时，片状印刷板通常定位在加工工作台上。

还已知一种激光加工设备，其具有至少一对用于保持待加工材料两端的夹持件和一个拉紧单元，该拉紧单元用于沿该对夹持件彼此分离的方向在该对夹持件之间施加偏压，以对待加工材料施加拉紧力，如日本专利公开号No1998-296473文献所公开内容。

由于即使被加工物易于卷曲该技术也可使材料保持平整，从而加工精度可得以提高。

另外，在钻加工其上通过激光设置了铜箔的印刷板时，蚀刻在钻加工之前进行，进而印刷板由于蚀刻而变得凹凸不平。因此，在蚀刻之后，成卷状卷绕的印刷板产生了几乎与印刷板行进方向平行形成的折皱。

即便是施加沿印刷板行进方向的拉力也不能展平所形成的大致与行进方向平行的折皱。因此，使已经在其上进行了蚀刻过程的印刷板带着折皱地固定到加工工作台上。

在激光加工设备的情况下，由于在焦点距离之外，在折皱部分处不能加工成孔洞，从而导致缺陷加工，但在日本专利公开号2004-195510和1998-296473两篇文献中却没有考虑这样的大致平行于片状工件行进方向延伸的折皱。

因此，本发明的一个目的是提供一种方法和设备，其能够将片状工件无折皱地保持于工作台上。

该目的可以通过将本发明独立权利要求中所述的特征组合来实现。其从属权利要求详细说明本发明优选实施方案。

发明内容

为解决以上提出的问题，根据本发明，提供一种通过展开成卷状卷绕的片状工件而使其一部分保持在一平坦的工作台上的保持片状工件的方法，该方法包括以下步骤：将片状工件安装在工作台上(如图3A所示)；通过以按压部件从与工作台相对的一侧(上侧)来按压已安装的片状工件而压开其上面的折皱(如图3B所示)；在持续按压片状工件的同时将片状工件保持在平台上(例如通过吸引)；以及在保持片状工件的同时释放按压部件的压力。

根据本发明，还提供一种保持片状工件的装置，其包括：一个平坦的工作台，该工作台具有用于保持片状工件的保持装置(例如吸引装置)；以及一个按压部件，该按压部件设置为面对工作台并能够与工作台相接触，其中，所述保持片状工件的装置在将片状工件安装在该工作台上的同时，通过以按压部件从与工作台相对的一侧来按压片状工件而压开其上面的折皱，且所述保持片状工件的装置在按压所述片状工件的同时通过保持装置将片状工件保持在所述工作台上。

本发明使片状工件可以无折皱地固定到工作台上，由此使得加工质量得以改善。

要指出的是：上述发明概述并非必要性地描述了本发明的所有必要特征。本发明也可以是上述特征的分组合。

附图说明

图1是应用本发明的激光加工设备的前视局部视图。

图2是图1中A部分的放大视图。

图3A到3K是用于说明应用本发明的激光加工设备的操作的图示，分别示出了其不同的状态。

图4是示出按压部件作用在片状工件上的力的方向的图示。

图5A和图5B是示出按压部件作用在片状工件上的力的方向的图示，其中，图5A和5B分别示出了不同的实施方案。

具体实施方式

现基于图示的优选实施方式对本发明进行描述，其无意限制发明的范围，而是发明的举例说明。在这些实施方式中所描述的所有特征及其组合对于本发明都不是绝对必需的。

图1是应用本发明的激光加工设备50的前视局部视图，图2是图1中A部分的放大视图，而3A到3K是用于说明激光加工设备50的操作的图示。

在本发明激光加工设备50中，门形柱30固定地安装在床身1上。在柱30上设有一个激光振荡器31、多个镜子32(图中有2个)、一对光学镜33和一个fθ透镜34。

直线型导轨2设置在床身1的上表面，使得X台3可以在床身1上沿X方向移动。直线型导轨4设置在X台3的上表面，使得Y台(移动台)5可以在X台3上沿Y方向上移动。于是，由以上描述构型，Y台5可以相对台1沿X方向和Y方向移动。

如图2所示，Y台5的上面上设置有加工工作台6和卷轴支架10。在加工工作台6的下面上形成有一沟道6m，该沟道6m的横向宽度宽于片状工件(以下简称工件)w的宽度，所述工件例如为柔性电路板。在加工工作台6的上面上形成有多个与加工工作台6中的中空部(未图示)连通的孔洞。该未示出的位于加工工作台6中的真空部与一未示出的真空源相连接。这些部件构成了保持装置。卷轴支架10包括：一个进给卷轴11、一个卷绕卷轴12、引导辊13、14和15、夹持件16和17、一个转向辊18和一个工件传输单元(移动装置)20。

进给卷40由进给卷轴11支持，在该进给卷40中未加工的工件w卷成卷状。该进给卷轴11由卷轴支架10支持并可通过未示出的发动机带动旋转。进给卷轴11的底部11b定位在引导辊13的顶部13t之下并与其邻近。因此，当由未示出的发动机驱动时，进给卷轴可进给工件w(进给侧卷支架)

卷绕卷41是已加工的工件w卷绕成的卷。卷绕卷41由卷绕卷轴12保持。卷绕卷轴12由卷轴支架10保持并且可通过未示出的发动机带动旋转。卷绕卷轴12设置在卷绕卷底部41b高于与卷绕卷41相邻的引导辊的底部14b的位置处。因此，当由未示出的发动机驱动时，卷绕卷轴12可卷绕工件w(卷绕侧卷支架)。

卷轴支架10支撑可旋转的引导辊13使其顶部13t比加工工作台6的表面(上面)高。卷轴支架10同时也支撑可旋转的引导辊14和15，使得它们的底部14b和15b低于沟道6m的底面。

夹持件16和17由接收台16u和17u以及面对接收台16u和17u设置的压台16p和17p构成，并且除了接收台17u外，可分别沿Z方向(图中竖直方向)借助一图中未示出的装置移动。接收台16u的下降端设置在其待用位置，与此同时，其上面位于比加工工作台6的表面低的位置，并且当接收台16u于其上升端处定位时，所述上面位于与引导辊13的顶部13t同样高度的位置处，即位于加工工作台的表面之上。而且，压台16p的下降端在待用位置时设置在略低于接收台16u的上面的位置处，使得压台16p的下面可压着接收台16u的上面。压台17p的下降端也设置在略低于接收器17u的上面的位置处，使得压台17p的下面可压着接收台17u的上面。卷轴支架10支撑可转动的转向辊18，使得其顶部18t设置在与引导辊13的顶部13t高度相同的位置处。

工件传输单元20可借助于未示出的发动机和导轨机构相对卷轴支架10沿X方向自由移动并定位。该工件传输单元20支撑夹持件21。夹持件21由可在竖直方向移动的压台21p和接收台21u组成。如图2中的实线所示，接收台21u的待用位置设定在其上面低于加工工作台6的上面的位置处，并且其上升端设置在与引导辊13的顶部13t和转向辊18的顶部18t高度相同的位置处。此外，压台21p的待用位置设置在其下面高于引导辊13的顶部和转向辊18的顶部的位置处，如本图中实线所示，并且其下降端设置在略低于位于上升端处的接收台21u的上面的位置处，而使压台21p的下面可压着位于其上升端处的接收台21u的上面。要指出的是：工件传输单元20在X方向上的待用位置设置在图中实线所示的可动的左端处，而其可动的右端位于图中以虚线示出的位置。

如图1所示，压板60设置在柱30中以面向Y台5。由弹性构件制成的按压部件61固定在压板60的下面。按压部件61的一个(面向Y台5的)表面是弯向加工工作台6的曲面，或者更具体来说，是成形为在压板60的X及Y方向中心处具有顶点的凸透镜形状的曲面。压板60可通过保持在柱30中的升降装置62沿竖直(Z)方向移动并定位。

接下来，按附图对激光加工设备50的操作进行说明，假设保持在进给卷40中的未加工工件在行进方向(X方向)上具有折皱。

首先，说明该操作的方案。即，在预先打开所有的夹持件16、17和21——即将接收台16u和21u分别定位在其待用位置且将压台16p、17p和21p分别定位在其上升端的时候，进给卷40放置在进给卷轴11上，工件w绕转向辊18卷绕并通过加工工作台6的沟道6m，并且其端部固定至卷绕卷轴12(卷绕卷41)。

然后，当略微施加顺时针方向的转矩于进给卷轴11和卷绕卷轴12时，压台16下降以通过夹持件16保持工件w并同时沿垂直于行进方向的方向展开折皱。此外，压台17p下降，从而夹持件17保持工件w。然后，将工件w在于其上略微施加沿如图3A所示的行进方向的拉力的状态下固定到加工工作台6的上面上。

虽然，在夹持件16和17保持工件w时，一部分工件w中由夹持件16和17夹持的折皱被展开，但是在加工工作台6中心周围的折皱仍旧未能展开。

接下来，在通过移动Y台5而将加工工作台6的中心定位到按压部件61的中心处之后，压板60下降到按压部件61的表面变得几乎平整的位置处，如图3B所示。要指出的是，在此时，工件w的整个待加工区域都与按压部件61相接触并由其按压。在按压部件61与工件w接触之后，按压部件61与工件w的接触区域按图4中箭头指示同心扩展，并且将工件上已形成的折皱压开。

接下来，如图3C所示，未示出的真空源在压板60下降的同时进入操作，使得工件w被吸引到加工工作台6的表面上。从而，将工件w无折皱地固定到加工工作台6的表面上。

当完成如上所述的片状工件的固定后，进行加工。即，将加工工作台6相对fθ透镜34移动而定位到待加工区域，激光振荡器31开始操作并且从激光振荡器31中发出激光束经由镜子32导向光学镜33。然后，激光束由光学镜33定位并由fθ透镜促成在工件w上的入射，同时竖直地设置激光束的光轴以加工工件w。在结束了由fθ透镜34所确定的加工区域的加工之后，移动X台3或Y台5以加工下一加工区域。

接下来，说明加工结束后移动工件的步骤。在加工结束后，关上未示出的真空源而停止加工工作台6吸引工件w的操作，并且按压件16p上升。然后，如图3D所示，夹持件21开始操作。即，在升起接收台21u之后，压台21p下降以通过压台21p和接收台21u来保持工件w。

接下来，如图3E所示，压台17p上升。因此，工件w定位在与引导辊13的顶部13t和转向辊18的顶部18t的高度处。

以此种方式，如图3F所示，图中的工件传输单元20向右移动所要求的距离。此时，要指出的是：在工件w由进给卷轴11进给的同时，已完成加工的工件w由卷绕卷轴进行卷绕。

接下来，如图3G所示，在将接收台16u移动到其上升端之后，压台16p下降以通过夹持件16来保持工件w。

接下来，释放夹持件21。此时，按压件21p移动到其上升端并且接收台21u移动到其上面不与工件w相接触且不与加工工作台6的上面相接触的位置。然后，如图3H所示，工件传输单元20，即夹持件21返回到其待用位置。

接下来，如图3I所示，在将接收台21u定位到其待用位置之后，按压件17p下降以通过夹持件17来保持工件w，如图3J所示。然后，如图3K所示，释放夹持件16。此后，在将接收台16u定位到其待用位置之后，压台16p下降以通过夹持件16来保持工件w(如图3A所示)。此后，重复执行这些步骤。

在以上所描述的步骤和加工过程中，以不会对工件w产生副作用的特定范围的转矩驱动进给卷轴11和卷绕卷轴12，以对工件w施加拉力使其不会松垂。要指出的是：拉力可以作用到工件w上，使得工件w通过由弹簧或类似装置偏压引导辊13和14、转向辊18以及其它沿预定方向的辊而不会松垂。

如上所述，由于采用了所发明的片状工件保持方法的激光加工设备50使得工件w可被无折皱地加工，加工可得以高质量地实施。

而且，根据此实施方案，由于进给卷轴和卷绕卷轴设置在加工工作台6的一侧，不需要用于形成片状工件自由环路的空间，进而减少了整个激光加工设备的安装面积。而且，由于这种构造需要较少的组成元件，易于控制。

另外，由于进给卷轴和卷绕卷轴设置在加工工作台6的一侧，整个激光加工设备的安装面积相较于将其分别设置到加工工作台6两侧的情况来说得以减少。

此外，即使折皱沿不同于工件w行进方向的方向上延伸，本发明也可使折皱压开。要指出的是：在此实施方案中，虽然按压部件61的表面成形为凸透镜形状而使其顶点位于压板X和Y方向的中心处，但其也可以是一个其轴线平行于所述行进方向(X方向)设置的圆柱形表面。这样，由于按压部件61与工件w的接触区域沿宽度方向逐渐扩展，如图5所示，使得工件w中已产生的折皱可以被压开。

如图5B所示，工件w的折皱也可以通过将圆柱面的轴线垂直于或倾斜于运动方向设置而由上述方式来压开。

要指出的是：按压部件61的表面形状可以是任意的，只要其能够逐渐从中心部分向外围部分增加其与工件的接触面积即可，例如椭圆体的一部分。

另外，按压部件61可以由实心弹性件制成或者也可以具有一个其中填充有流体的空间。按压部件61还可以是多孔的弹性件，例如：海棉。

当按压部件61由海棉制成时，即使工件w上形成由有通孔，在图3C所示的步骤中，工件w由Y台5吸引之后，也可容易地分离按压部件61与工件w。

在按压部件61的表面可以设置一粘性涂层，以提供去除工件w表面上的灰尘的功能。

本发明不仅适用于加工印刷板的情况，也适用于加工其它片状工件。

虽然此发明已通过例举的实施方案进行了描述，应当理解，本领域普通技术人员可以做出许多改变和替代而并未脱离本发明精神和范围。从所附权利要求的阐述中显而易见，具备如此修改和变化的实施方案同样属于本发明的范围。

Claims (5)

1.一种保持片状工件的方法，其通过展开成卷状卷绕的片状工件而将工件的一部分保持在一平坦的工作台上，所述方法包括以下步骤：

将所述片状工件安装在所述工作台上；

通过以按压部件从与所述工作台相对的一侧来按压已安装的片状工件而压开所述片状工件上的折皱；

在持续按压所述片状工件的同时将该片状工件保持在所述工作台上；以及

在保持所述片状工件的同时释放所述按压部件的压力。

2.一种保持片状工件的装置，其包括：

一个平坦的工作台，该工作台具有用于保持所述片状工件的保持装置；以及

一个按压部件，该按压部件设置为面对所述工作台并能够与所述工作台相接触，其中

所述保持片状工件的装置在将片状工件安装在所述工作台上的同时，通过以所述按压部件从与所述工作台相对的一侧来按压所述片状工件而压开该片状工件上的折皱，且所述保持片状工件的装置在按压所述片状工件的同时，通过所述保持装置将片状工件保持在所述台上。

3.如权利要求2所述的保持片状工件的装置，其中，所述保持装置一端连接于一真空源上，另一端为多个开设向所述工作台并用于吸住所述片状工件的孔洞。

4.如权利要求2所述的保持片状工件的装置，其中，所述的按压部件由弹性件制成，且其面向所述片状工件的表面形成为向所述片状工件突出的曲面。

5.如权利要求4所述的保持片状工件的装置，其中，所述曲面是一个具备一个顶点的曲面。

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