CN1333103A - 超薄金属板的激光切断加工装置 - Google Patents

Abstract

一种超薄金属板的激光切断加工装置,可以简单结构抑制助推气体引起的聚光点的位置变动。在金属掩模等超薄金属板的激光切断加工中,从具有聚光透镜的加工头的喷嘴照射激光,同时喷射助推气体。在加工头的下部设有围绕喷嘴的外周部、内部装有磁铁的磁铁夹具,使磁性体支承板不做平面移动地设在该磁铁夹具的正下方。这样,磁铁便吸引支承板,使工件贴紧在磁铁夹具上,因此,可使聚光透镜至工件表面的距离总是保持一定。

Description

超薄金属板的激光 切断加工装置

本发明涉及激光切断加工，特别是涉及利用激光对超薄金属板进行微细切断加工的装置。

近年来，在将表面安装部件安装到印刷电路板上时，预先将膏状钎焊料印刷在印刷电路板上，这种印刷所使用的金属掩模多半是利用激光加工制作的。

这种金属掩模，要求用激光、按规定图形高精度、高质量地对不锈钢薄板(板厚0.1～0.5mm)进行微细切断。在这种加工中，必须尽可能地使激光聚光得很小、焦点位置不产生变动，而且有效地将助推气体(アシストガス)喷射到加工部位上。

但是，利用激光进行切断加工，由于要在瞬间、且局部地将热量输入工件、并使其熔化，利用从激光轴上喷射的助推气体的压力将其去除，故存在的问题是助推气体的喷射压力使加工部产生局部性的挠曲(称作起状现象)，会使激光的聚光点产生变动。

以往，解决这个问题的办法是，例如有特开平10-328867号公报所述的方法。

该方法如图7所示，给工件台34施加拉力将工件W拉紧保持住，将波纹管40设在加工头35和喷嘴6之间，利用与喷嘴6构成一体的上部压紧部件30、和固定配置在工件下部的下部固定平台31的高润滑板32，从上下夹住工件W，在激光聚光点A附近的狭小区域将工件W限制起来。

为了激光对焦，在加工头35的左右两侧设有接触式位移计39，用连接板41将其连接起来。上部压紧部件30固定设置在连接板41上。

图7中，符号4是聚光透镜、符号37是X轴驱动轴、符号38是Y轴驱动轴，符号36是NC控制装置，用于存储接触式位移计39的检测信息、并且使X轴驱动轴37及Y轴驱动轴38动作。

在上述激光切断加工装置上，由于用上部压紧部件30和下部固定平台31夹住工件的激光加工位置附近，故即使是超薄板工件也可抑制助推气体的压力所造成的工件挠曲。

但是，在采用该方法的情况下，安装在加工头35上的上部压紧部件30、和下部固定平台31、及工件台34这3个重要部件的平行度必须很高。

平行度不良，工件便不匹配地被压紧在下部固定平台31上，这部分就容易产生局部变形。另外，工件在上部压紧部件30和下部固定平台31之间滑动，因此，上部压紧部件30必须经常以同等程度的压力按压下部固定平台31，为此，必须用接触式位移计39等进行调整。因此，存在的问题是不仅使装置复杂、大型化，而且切断加工时工件的安装费时间。

因此，本发明的目的在于提供一种超薄金属板的激光切断加工装置，这种切断加工装置以简单的构造来抑制由助推气体引起的聚光点的位置变动。

为了达到上述目的，本发明采取了下述措施。即，

提供一种超薄金属板的激光切断加工装置，从具有聚光透镜的加工头的喷嘴照射激光，且喷射助推气体进行切断加工，其特征在于，将内部装有磁铁、围绕着喷嘴外周部的磁铁夹具设在加工头的下部，将磁性体支承板不产生平面移动地设在该磁铁夹具的正下方，用该磁铁吸住支承板，这样，支承板上的工件便贴紧在磁铁夹具上，使聚光透镜至工件表面的距离一定。

本发明是这样一种装置，即通过用磁铁吸引配置在工件的内面下的支承板，在聚光点附近的狭小范围内将工件约束住，在工件上使聚光点的位置保持一定。

支承板可以在上下方向上移动，但不能平面移动地支持着。另外，也可自由回转。

工件被磁铁夹具和支承板夹持着，加工时在二者之间滑动，故最好在磁铁夹具的下端附设毛毡等，在支承板的上面设滑动板，以便使工件容易滑动而不会划伤工件。

取出工件时，使磁铁夹具上升，这时理想的是使支承板顺畅地脱离磁铁的吸引。

这如本发明的第二方面所述，可简便地通过可调整高度的调整筒将支承板载置在承接台上，该承接台与吸引助推气体的吸引装置相连接，而且可将挡块设在调整筒上，该挡块用于防止该支承板超过规定高度。

又如本发明的第三方面所述，支承板一侧设有电磁铁，用于形成与磁铁的磁场相排斥的磁场，取出工件时通电，或者如本发明第四方面所述，将支承板做成非磁性体，其上配置有磁铁，该磁铁与磁铁夹具的磁铁相向，通过使支承板一侧的磁铁回转来改变磁极，这样更可靠。

附图的简单说明如下：

图1是表示本发明的超薄金属板的激光切断加工装置的一个实施例的整体构造的正面图；

图2是本发明超薄金属板的激光切断加工装置的磁铁夹具7的详细图；

图3是本发明超薄金属板的激光切断加工装置的支承板12的详细图，右半部分为剖面图；

图4是本发明超薄金属板的激光切断加工装置的支承板的其他形态的侧剖面图；

图5是本发明超薄金属板的激光切断加工装置的支承板17的平面图；

图6A、图6B、图6C是将本发明超薄金属板的激光切断加工装置的支承板做成非磁性体，配置了磁铁的情况下的状态说明图，图6A是表示磁铁夹具7的磁铁配置的图，图6B表示支承板被吸住时的磁铁的配置，图6C是表示脱离时的磁铁的配置的图；

图7是表示现有的超薄金属板的激光切断加工装置的一个实施例的整体构造的正面图。

以下，根据附图对本发明的超薄金属板的激光切断加工装置的实施例进行说明。

如图1所示，加工头3内装有聚光透镜4，下端设有喷嘴6，该聚光透镜4对自激光振荡器1通过反射镜2入射的激光L进行聚光。聚光透镜4的下部设有保护玻璃5，用于保护聚光透镜4免受助推气体AG的喷射压力的伤害。

加工头3可在Z轴方向上移动，喷嘴6的直径(1.0mm以下)可使助推气体AG集中地流入工件W的加工部位。另外，助推气体AG的压力设为比通常的激光加工情况下的压力高的高压。

加工头3的下部安装有围绕喷嘴6的铝制(非磁性体)的圆筒状的磁铁夹具7，磁铁夹具7前端的面与聚光透镜4的聚光点A一致。

图2是表示磁铁夹具7的详细结构的图，圆筒状的磁铁8用螺钉安装在磁铁夹具7上，通过改变旋入量可调整磁铁8的吸引力。在磁铁夹具7的前端设有毛毡9，以免因与工件W之间的滑动而使其产生伤痕。

加工头3的正下方配设有与磁铁夹具7相向的磁性体的支承板12。

其详细构造如图3所示，调整筒11嵌合设置在承接台10上，其上部载置着支承板12，滑板13被压环16固定在支承板12之上。

调整筒11的外周形成有阳螺纹，与卡止在承接台10上的定位环15内周的阴螺纹相拧合，在圆周的3处设有挡块14，该挡块14限制支承板12规定量以上的上升。即，支承板12具有嵌插在调整筒11的内周上的筒部12a，其上设有纵向较长的长孔12b，挡块14贯通在长孔12b内。另外，还在支承板12的外径部设有凸缘12c。在其外周形成有与压环16内周的阴螺纹相拧合的阳螺纹。

在承接台10的中央部形成有孔10a，该孔10a与吸引装置16连接，在进行激光加工时可成为负压状态。

工件W配置在XY载物台17上，通过NC控制装置15，根据预先设定的切断数据进行控制，仿照规定形状进行移动。

下面，对具有这种结构的超薄金属板的激光切断加工装置的作用进行说明。

对工件W进行切断加工时，预先从激光振荡器1射出的激光L通过反射镜2，用聚光透镜4进行对焦，使焦点A聚集在工件W的表面，同时调整磁铁8拧入磁铁夹具7内的拧入量，使吸附力与工件W的厚度相吻合。

聚光透镜4、喷嘴6、磁铁夹具7固定配置在加工头3上，聚光点A不变动，而且喷嘴与工件的距离也不变动，故只要最初进行一次调整，以后的调整就不需要了。

支承板12的高度，也要将调整筒11上下移动地进行调整，予先使工件W处于稍低的位置。

将工件W放置在XY载物台上时，要使加工头3上升。这时，激光振荡器1及反射镜2仍处于固定状态。

工件W放置在XY载物台上之后，使加工头3下降。

这种上下移动，要预先设定成在激光切断加工中，电磁铁夹具7的前端接近工件W，由NC控制装置15下指令。

由于加工头3下降，工件W和支承板12一起被磁铁8吸附在磁铁夹具7的前端部上。工件W的表面与聚光透镜4的聚光点A一致。

切断加工时，助推气体AG从喷嘴6以高的压力向工件W喷射，该喷嘴6配置在和激光L同一轴上。工件W因激光输入的热量而局部地、且瞬间地熔化，工件W由NC控制装置15根据预先设定的切断数据进行控制而移动，由于工件W总是在贴紧于磁铁夹具7的前端上的状态下移动，故激光聚光点A总是保持一定而不变动。

即使因助推气体AG的气体压力而使工件W产生挠曲，也是极小的而且是一定量的，激光聚光点不相应变动，故产品的切断质量、形状精度及尺寸精度稳定。

另外，助推气体AG带着熔化物从变成负压状态的支承板12的中央，通过承接台10的孔10a被吸引到吸引装置22，故熔化物也不会附着在工件W上。

在工件W的切断加工中，其上面与磁铁夹具7前端的毛毡9相互滑动，内面与支承板12上的滑板13相互滑动，故滑动阻力小、可顺畅地动作，而且不会使工件产生伤痕。

取出工件W时，使加工头3上升。这样，支承板12也要上升，但挡块14与支承板12的长孔12b的下端相碰触而阻止其上升，只有加工头3上升，故可简便地取出工件W。

在本实施例中，挡块14相对于支承板12的长孔12b的位置，虽设成在支承板12被磁铁8吸引时，尽量靠近长孔12b的下端，只有很小的间隙，但由于加工精度上的限制，故在使加工头3上升时难以避免有些工件W被磁铁8吸引。

因此，下面根据图4对支承板的配设的其他实施例加以说明。

支承板17在其外端部设有嵌合部，支承板17载置在吸引部件18上，它在上下方向上是自由的，在左右方向上受限制，在吸引部件18的上面(支承板17的内面)设有电磁铁19，该电磁铁19通电便产生与磁铁8所形成的磁场相排斥的磁场。取出工件W时，向电磁铁19通电。这样，便产生与磁铁8形成的磁场相排斥的磁场，便解除了支承板17被磁铁8的吸引而落下，形成载置在吸引部件18上的状态。因此，若使加工头3上升，便可简便地取出工件W。

又，如图5所示，支承板17的上面刻有螺旋状凹槽17b，用于减轻与工件W之间的滑动摩擦。若使冷却气体在螺旋状凹槽17b内流动，便会对工件W产生冷却效果，可进一步抑制切断端面的热影响，而且还具有不容易附着浮渣的效果。

支持板17的中央设有孔17a，吸引部件18的中央部也同上述实施例一样，开有与吸引装置22相连接的孔18a。

在上述2个实施例中，通过用磁铁8来吸引磁性体支承板12、17，对工件W进行保持，但将支承板12、17作为非磁性体，将磁铁配置在其上也可取得同样的效果。

这种情况下，如图6A、图6B、图6C所示，将磁铁夹具7的磁铁24以图6A的状态配置，与其相对的支承板一侧的磁铁25在吸引时(夹入工件时)采取图6B的状态，开放时如图6C所示，使磁铁25回转180度。

该支承板也可这样设置，例如用相向的与磁铁夹具7一样的部件、上下反向配置，使其可在吸引部件上上下移动、并回转。

如上所述，本发明的激光切断加工装置是这样设置的，即在加工头的下部设有内部装有磁铁、并围绕着喷嘴的外周部的磁铁夹具，在该磁铁夹具的正下方设有磁性体支承板，该支承板不进行平面移动，用该磁铁吸引支承板，便可将支承板上的工件紧密地吸附在磁铁夹具上，使从聚光透镜到工件表面的距离保持一定，故在切断加工中可使聚光透镜与工件之间的距离(焦点位置)总是保持一定，结果可以得到切断宽度不变的稳定的切断性能。而且，在放置工件时，不需要像以往那样用接触位移计等进行调整，对于多种板厚来说，不需要花准备时间，由于构造简单，故容易操纵。

Claims (4)

1.一种超薄金属板的激光切断加工装置，从具有聚光透镜的加工头的喷嘴照射激光，同时，喷射助推气体进行切断加工，其特征在于：在加工头的下部设有内部装有磁铁、并围绕着喷嘴外周部的磁铁夹具，在该磁铁夹具的正下方以不进行平面移动的形式设有磁性体的支承板，用该磁铁吸引所述支承板，从而使支承板上的工件与磁铁夹具贴紧，使从聚光透镜至工件表面的距离保持一定。

2.如权利要求1所述的超薄金属板的激光切断加工装置，其特征在于：所述支承板通过可调整高度的调整筒而载置在与吸引助推气体的吸引装置相连接的承接台上，并且在该调整筒上设有挡块，该挡块用于防止该支承板超过规定高度。

3.如权利要求1所述的超薄金属板的激光切断加工装置，其特征在于：在所述支承板上设有电磁铁，该电磁铁用于产生与磁铁的磁场相排斥的磁场。

4.如权利要求1所述的超薄金属板的激光切断加工装置，其特征在于：所述支承板做成非磁性体，其上配置有磁铁，该磁铁与磁铁夹具的磁铁相向，通过使所述支承板一侧的磁铁回转而改变磁极。

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