CN101683703B - 激光加工机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种即使对出现翘曲的工件也能够高精度地进行加工的激光加工机。在加工工件(30)之前，利用具有形成了截面大小大于fθ透镜(10)所决定的加工区域的中空部的加压板(55)的加压装置(50)，将工件(30)顶靠到加工工作台(3)上。在该状态下，由fθ透镜(10)会聚从激光振荡器(5)输出的激光(6)来加工被载置于加工工作台(3)上的工件(30)。

Description

激光加工机

技术领域

本发明涉及由fθ透镜将从激光振荡器输出的激光会聚来加工被载置于工作台上的工件的激光加工机。

背景技术

作为切割极薄板的激光加工机，已有在将工件夹持于滑动性高的上部被加工部压紧部件与滑动性高的下部固定平台之间的状态下加工工件的技术(参见专利文献1)。

此外，用激光进行加工的印制电路板，多数板厚不足1mm，而且刚性小。因此，在加工工作台的表面上形成多个与内部空间连通的孔，使上述空间与负压源连接，通过吸附将工件固定于工作台表面。任何情况下都能够将工件近似平坦地支承于工作台上。

【专利文献1】日本专利公开平10-328867号公报

近几年，不仅是板厚薄的印制电路板，对板厚厚(如2mm以上)的多层印制电路板进行激光加工的需求也在增加。多层印制电路板是借助绝缘物层压多个双面印制电路板制作而成的，但有时会在制造过程中发生翘曲。

上述专利文献1的技术，将工件夹持于滑动性高的上部被加工部压紧部件与滑动性高的下部固定平台之间，是工件在两者之间移动的结构，在工件出现翘曲的情况下不能进行加工。

此外，在工件的刚性大的情况下，仅靠真空吸附基板、夹紧基板的4个角，不能完全消除基板内侧(激光加工的部分)的翘曲。而且，实施激光加工时，如果基板的翘曲在fθ透镜的焦点深度(如CO₂激光方面焦点深度为±30～100μm，UV激光方面焦点深度为±100～200μm)以上，则不能进行精度高的加工。

发明内容

本发明的目的在于解决上述课题，提供一种对出现翘曲的工件也能高精度地进行加工的激光加工机。

本发明提供一种激光加工机100(例如，参见图1、图2和图4)，该激光加工机100利用fθ透镜10会聚从激光振荡器5输出的激光6来加工被载置于工作台3上的工件30，其特征在于，具备加压装置50，该加压装置50具有形成了截面大小大于上述fθ透镜10所决定的加工区域57的中空部56的加压部22，在加工上述工件30之前，上述加压装置50将上述工件30顶靠到上述工作台3。

此外，上述激光加工机100的特征在于：具备测量部60，该测量部60测量从上述fθ透镜10的背面一侧焦点到上述加压装置50的与上述工件30抵接的头端部55a的距离，在加工上述工件30之前，由上述测量部60测量上述背面一侧焦点与上述头端部55a之间的距离，在测量得到的上述距离与预定值不同的情况下，使上述fθ透镜10沿主轴方向移动，以使上述距离与预定值一致。

此外，上述激光加工机的特征在于：上述加压装置50具有改变上述加压部55的加压力的调整部53，根据上述工件30的刚性选择上述加压力。

另外，上述括弧内的符号用于与附图进行对照，为了使发明易于理解而权宜标注于此处，但其对权利要求书的构成没有任何影响。

根据本发明，即使对出现翘曲的工件也能够用激光对工件进行高精度的加工。

附图说明

图1是本发明实施方式中的激光加工机的主视图。

图2是图1中的A-A向视图。

图3是表示本发明实施方式中的激光加工机的动作的流程图。

图4是表示加压板的动作的图。

符号说明：

3...工作台(加工工作台)；5...激光振荡器；10...fθ透镜；30...工件；50...加压装置；53...调整部(压力调整器)；55...加压部(加压板)；55a...头端部；56...中空部；57...加工区域；60...测量部；100...激光加工机。

具体实施方式

下面，结合附图详细地说明用于实施本发明的最佳方式。

图1是本发明实施方式中的激光加工机100的主视图。此外，图2是图1中的A-A向视图。

激光加工机100具有机座1、XY工作台2、和加工工作台3。XY工作台2在机座1上沿水平的X、Y方向自由移动。在XY工作台2上固定有加工工作台3，该加工工作台3通过在表面上形成多个与内部的未图示的中空部连接的未图示的孔且将未图示的中空部与真空源连接，从而具备了真空吸附功能。此外，在加工工作台3的周围，配置有将工件30固定于加工工作台3的未图示的夹具。该工件30，例如为印制电路板，有时会在制造过程中出现翘曲。在机座1上固定有门形的立柱4。

此外，激光加工机100具有激光振荡器5、反射镜7、8、加工头11、和激光照射部20。激光振荡器5被载置于立柱4上，并且在激光振荡器5的光路上配置有反射镜7、8和激光照射部20。激光照射部20包括将未图示的1对反射镜旋转自如地定位的扫描器部9和fθ透镜10。fθ透镜10的直径为D时，加工区域(扫描区域)为与直径为D的圆内切的正方形，即：1边的长度为见方以下，通常为50mm或30mm见方。

扫描器部9包括结构相同的2个扫描器9x、9y，并且被配置为扫描器9x中的未图示的马达的输出轴轴线与扫描器9y中的马达的输出轴轴线为正交方向(所谓的扭转方向)。而且，扫描器9x在工件30上的加工区域(扫描区域)中沿X轴方向对激光6进行扫描，扫描器9y沿Y轴方向对激光6进行扫描。激光照射部20被支承于加工头11上。加工头11利用省略了图示的单元在立柱4上沿图的上下方向(Z方向)自由定位。反射镜8被配置于与加工头11上的扫描器9x对置的位置。

另外，激光加工机100具有加压装置50和控制各部的控制装置70。该加压装置50具有1对气缸51、压缩空气源52、作为调整部的压力调整器(减压阀)53、切换阀54、和作为加压部的加压板55。

1对气缸51隔着加工头11被固定于立柱4上。气缸51经由压力调整器53和切换阀54与压缩空气源52连接。加压板55被保持在气缸51上，沿图1中箭头Z方向自由移动。如图2所示，加压板55的与工件30对置的头端部55a的截面形状与方管的截面形状相同，并且中空部56的轴线与fθ透镜10的主轴同轴。另外，中空部56不只形成在头端部55a，而形成为沿图1中Z方向贯通整个加压板55。

加压板55的中空部56被形成为截面大小大于fθ透镜10所决定的加工区域57。具体而言，中空部56的边的长度大于fθ透镜10的直径所决定的加工区域(图2中双点划线表示的区域)57的1边的长度，是包含加工区域57的长度。利用形成该中空部56的加压板55将工件30的加工区域57的周围顶靠到加工工作台3上，从而能够有效地消除加工区域57的翘曲。

压力调整器53调整由压缩空气源52提供给气缸51的空气的压力，能够改变加压板55的加压力。切换阀54具有电磁元件，能够在将压力调整器53与气缸51连通的开阀状态和关闭压力调整器53侧而开放气缸51侧的关阀状态间切换，利用控制装置70在电磁元件中通电而切换为关阀状态，利用控制装置70停止对电磁元件的通电而切换为开阀状态。

因此，通过使切换阀54处于开阀状态，将被压力调整器53调整了压力的空气提供给气缸51，从而能够用加压装置50的加压板55将工件30顶靠到加工工作台3。而且，通过使切换阀54处于关阀状态，来切断向气缸51供给空气，气缸51侧被开放，因此，能够使加压板55向远离工件30的方向移动，从而能够使工件30沿箭头XY方向移动。

此外，激光加工机100具有测量部60，该测量部60测量从fθ透镜10的背面一侧焦点到加压装置50的与工件30抵接的头端部55a的距离。该测量部60包括卡爪61和刻度尺62。

卡爪61被配置于加压板55侧面的与加工头11对置的一侧。刻度尺62被配置于加工头11的与卡爪61对置的位置。刻度尺62读取卡爪61的位置、即加压板55的头端部55a(下端)相对于加工头11的相对位置。通常，使fθ透镜10的背面一侧焦点面与工件30的表面一致，因此，此处当加压板55的头端部55a的在箭头Z方向的位置与fθ透镜10的背面一侧焦点面(在背面一侧焦点上与fθ透镜的主轴垂直的面)一致时，两者的相对距离L为0(预定值)。

另外，预定值最好为0，但并不局限于0，可以在fθ透镜10的焦点深度范围内设定预定值。

接下来，说明本实施方式的激光加工机100的动作。其中，加工头11和加压板55处于待机位置。加工头11处于待机位置时，fθ透镜10的背面一侧焦点面以离开加工工作台3预定距离H而位于其上方。此外，加压板55处于待机位置时，加压板55的头端部55a以离开加工工作台3预定距离h而位于其上方。

图3是表示本发明实施方式中的激光加工机100的动作的流程图。

预先被载置于加工工作台3上的工件30，被用户用未图示的夹具固定在加工工作台3上。这样固定工件30是为了防止工件30在加工工作台3上沿图1中箭头XY方向移动，并且有1至2处被固定。

此外，预先设定压力调整器53，以使加压板55对工件30加压时为加压力P。另外，如果加压力P过量，则可能会损伤工件30的表面，因此，根据工件30的刚性、具体而言是根据工件30的材质和翘曲程度预先选择地设定需要的加压力P。由此，能够以适合工件30的加压力P来顶靠工件30。

当启动未图示的加工开始按钮时，控制装置70移动XY工作台2，将最初加工的加工区域57的中心定位在fθ透镜10的主轴上(步骤S10)。接下来，控制装置70使加压板55(步骤S20)下降。具体地说明的话，控制装置70控制切换阀54为开阀状态，将被压力调整器53进行了压力调整的空气提供给气缸51。由此，在对工件30进行激光加工之前，工件30被加压装置50顶靠到加工工作台上。于是，待以激光加工工件30的加工区域57，因被加压装置50的加压板55推压在加工工作台3上而几乎平坦。例如，如图4(a)所示的工件30出现凸状翘曲、或者如本图(b)所示的工件30出现凹状翘曲的任意一种情况下，工件30被加压板55加压的部分都大致平坦。

接下来，经过了预定的时间之后，控制装置70使加工头11沿箭头Z方向下降(步骤S30)，判断由测量部60测得的相对距离L是否变为预定值0(步骤S40)。当测量得到的相对距离L与0不同时(步骤S40：否)，使支承fθ透镜10的加工头11沿箭头Z方向下降，来使相对距离L与0一致。

相对距离L变为0后(步骤S40：是)，开始激光加工(步骤S50)。

另外，由于步骤S50的内容与以往相同，因此省略了详细的说明，激光6经由加压板55的中空部56而照射到工件30的加工区域57。此时，工件30的加工区域57被加压板55推压在加工工作台3上，因此，用加压板55将工件30推压在加工工作台3上期间，能够消除工件30的加工区域57的翘曲。因此，能够高精度地对工件30进行激光加工。

而且，由于相对距离L为0，所以fθ透镜10的背面一侧焦点面与工件30的表面一致，能够以更高精度对工件30进行激光加工。

接下来，该加工区域的加工结束之后(步骤S60)，控制装置70确认是否有下一个加工区域(步骤S70)，如果有下一个加工区域(步骤S70：是)，将加压板55移动(上升)到待机位置(步骤S80)，移至步骤S10的处理。如果该工件30的加工结束了(步骤S70：否)，则将加压板55移动到待机位置(步骤S90)，结束加工。

另外，为了预防损伤工件30的表面，还可以在加压板55头端的与工件30抵接的面上配置不损伤工件30的材质(如硬质的合成树脂)。

此外，当工件30的刚性小时，与以往的情况相同，通过吸附将工件30固定于加工工作台3上即可。

Claims (2)

1.一种激光加工机，其具有：XY工作台(2)，该XY工作台(2)使供工件(30)载置的加工工作台(3)沿水平方向移动；

扫描器(9)；

fθ透镜(10)；以及

加压板(55)，该加压板(55)配置于上述fθ透镜(10)与上述加工工作台(3)之间，且形成有中空部(56)，该中空部(56)的尺寸包括上述工件(30)上的由上述fθ透镜(10)所决定的加工区域(57)的尺寸，

由扫描器(9)扫描从激光振荡器(5)输出的激光(6)，并利用上述fθ透镜(10)会聚上述激光，并使上述激光穿过上述加压板(55)的中空部(56)，来加工被载置于上述加工工作台(3)上的上述工件(30)的各加工区域，其特征在于，

具备控制装置(70)，在上述工件(30)上的加工区域内的加工结束之后，在有下一个加工区域的情况下，上述控制装置(70)执行如下加工动作直到下一个加工区域的加工结束为止：使上述加压板(55)上升到待机位置，通过上述XY工作台(2)来使上述工件(30)上的下一个加工区域的中心定位在上述fθ透镜(10)的主轴上，然后使上述加压板(55)下降，来进行激光加工。

2.根据权利要求1所述的激光加工机，其特征在于，

具备测量部，该测量部测量：从上述fθ透镜的背面一侧焦点到上述加压板的与上述工件抵接的头端部的距离，

在加工上述工件之前，在由上述测量部的测量得到的上述距离与预定值不同的情况下，上述控制装置使上述fθ透镜沿主轴方向移动，以使上述距离与预定值一致。