JP2001179479A

JP2001179479A - レーザ加工機

Info

Publication number: JP2001179479A
Application number: JP35815199A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Sakamoto; 淳坂本; Soichi Toyama; 聡一遠山; Haruaki Otsuki; 治明大槻; Hirotake Hirai; 洋武平井; Tetsuo Murakami; 哲雄村上; Hiroshi Aoyama; 博志青山; Yaichi Okubo; 弥市大久保
Original assignee: Hitachi Via Mechanics Ltd
Current assignee: Via Mechanics Ltd
Priority date: 1999-12-16
Filing date: 1999-12-16
Publication date: 2001-07-03

Abstract

(57)【要約】【課題】スキャナ本体の環境条件、特に周囲の湿度が
変化しても、加工精度に優れるレーザ加工機を提供する
こと。【解決手段】モータ４と、モータ４の回転角度を検出
する静電容量型のセンサ５と、モータ４に接続された回
転軸６の端部に配置された鏡７とから構成されるスキャ
ナ本体１を容器２０に気密的に収納する。容器２０のレ
ーザビーム１２が透過する位置にはガラス窓２１とガラ
ス窓２２を配置し、レーザビーム１２の光路を妨げない
ようにしておく。容器２０の内部に吸湿剤３０を配置す
ると、内部の湿度を一定に保つ能力がさらに向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鏡を軸の回りに回
転させ、前記鏡に入射するレーザビームを予め定める方
向に反射させるようにしたレーザ加工機に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザビームによりプリント基板等に穴
明け加工をするレーザ穴明機や、レーザビームによりプ
リント基板等に描画をするレーザマーカなどのレーザ加
工機では、レーザビームを所定の位置に導くため、鏡を
軸回りに位置決め制御するスキャナが使用されている。
図３は、従来のレーザ加工機におけるスキャナ配置部の
外観図である。スキャナはスキャナ本体１と、スキャナ
コントローラ２とから構成されており、スキャナ本体１
はレーザ加工機の台座３に支持されている。スキャナ本
体１は、モータ４と、モータ４の回転角度を検出する回
転角センサ５（以下、センサという。）と、モータ４に
接続された回転軸６の端部に配置された反射面７ａを備
える鏡７とから構成され、ケーブル８を介してスキャナ
コントローラ２に接続されている。スキャナコントロー
ラ２は加工機コントローラ９に接続されている。１０は
被工作物であり、テーブル１１に位置決めされている。

【０００３】次に、従来のレーザ加工機の動作を説明す
る。

【０００４】加工機コントローラ９は、スキャナコント
ローラ２に反射面７ａの角度（例えば、鉛直な軸を基準
とする角度。）を指令する。スキャナコントローラ２
は、加工機コントローラ９からの指令に基づき、センサ
５により回転軸６の回転角度を検出しながら、ケーブル
８を介してモータ４に電流を供給し、反射面７ａを指令
された位置に位置決めする。反射面７ａが所定の位置に
位置決めされると、加工機コントローラ９は図示を省略
するレーザ光源からレーザビーム１２を出力させる。出
力されたレーザビーム１２は反射面７ａで反射されて被
工作物１０に入射し、所定の加工を行なう。このように
構成することにより、レーザ光源を固定にした状態で、
回転軸６と直角方向の被工作物１０上の任意の位置にレ
ーザビーム１２を照射することができる。

【０００５】上記のセンサ５としては、構造が簡単で、
応答速度が速く、位置決め精度が高い静電容量型のセン
サが多く用いられている。静電容量型のセンサは、回転
軸に誘電体を固定し、この誘電体を少なくとも一組の互
いに向かい合う電極で挾む構成になっている。そして、
回転軸５が回転することにより極板間に挾まれる誘電体
の挿入面積が変化し、これに伴なう極板間の静電容量の
変化を検出して回転軸６の角度変化に換算する。例え
ば、特開平７−５５５００号公報には、このような回転
角センサの構成が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した極
板間の静電容量の値は、極板間に存在する空気の誘電率
や極板間の距離等に依存する。このため、極板間に挾ま
れる誘電体の挿入面積が同じであっても、周囲の温度や
湿度などの環境条件が変化すると、静電容量の値が変化
する。したがって、環境条件が変化すると、これに伴っ
て検出値に誤差が発生し、加工誤差が生じる。

【０００７】そこで、図４に示すように、例えばスキャ
ナ本体１の周囲をコの字形のカバー１３で囲い、加工時
には、カバー１３の内部に矢印で示すドライエアを供給
したり、カバー１３をヒータで保温することが試みられ
ている。しかし、特に、極板をガラスエポキシ材などの
吸湿性を有するプリント基板上に構成したセンサの場
合、夜間等のレーザ加工機が停止している期間中に周囲
の湿気を吸収し、レーザ加工機を立ち上げてから極板が
十分に乾燥するまでの間、センサ４の性能が経時的に変
化することがあった。また、環境条件の変化を電気回路
的に補正する方法も試みられているが、効果的な方法は
見つかっていない。

【０００８】本発明の目的は、上記従来技術における課
題を解決し、スキャナ本体の環境条件、特に周囲の湿度
が変化しても、加工精度に優れるレーザ加工機を提供す
るにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１の発明は、鏡を軸の回りに回転させ、前記
鏡に入射するレーザビームを予め定める方向に反射させ
るようにしたレーザ加工機において、前記鏡の回転角度
検出手段を静電容量型の回転角センサとし、この回転角
センサと前記鏡とを気密的に収納する容器を設け、前記
容器の前記レーザビームが透過する部分を前記レーザビ
ームが透過可能な材料で形成することを特徴とする。

【００１０】また、請求項２の発明は、請求項１におい
て、前記容器の内部にスぺースを設け、このスぺースに
吸湿剤を配置することを特徴とする。

【００１１】また、請求項３の発明は、請求項１または
請求項２において、前記容器に、前記吸湿剤の外観を観
察するための観察窓を設けることを特徴とする。

【００１２】また、請求項４の発明は、請求項１ないし
請求項３のいずれかにおいて、前記容器に、湿度調整弁
を設けることを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
に基づいて説明する。

【００１４】図１は、本発明に係るレーザ加工機におけ
るスキャナ配置部の外観図、図２は、スキャナ配置部の
要部側面断面図であり、図３と同じものまたは同一機能
のものは、同一の符号を付して説明を省略する。図で、
２０は材質が鉄の直方体形状の容器であり、スキャナ本
体１全体を気密的に囲うようにして台座３に固定されて
いる。容器２０の側面には、第１のガラス窓２１と第２
のガラス窓２２と第３のガラス窓２３がそれぞれ気密的
に配置されている。ガラス窓２１は反射面７ａに入射す
るレーザビーム１２の光路に合わせて、またガラス窓２
２は反射面７ａで反射されたレーザビーム１２の光路の
移動範囲に合わせてそれぞれ配置されている。そして、
ガラス窓２１およびガラス窓２２には、レーザビームの
戻り光を低減するための反射防止膜がコーティングされ
ている。ガラス窓２３は後述する吸湿剤３０が観察でき
る位置に配置されている。

【００１５】容器２０の側面には、図２に示すように、
入口２５が設けてある。そして、入口２５を貫通させた
吸湿剤カートリッジ２６がねじ２７により容器２０に固
定されている。吸湿剤カートリッジ２６は、空気を透過
させない材質で形成したフランジ２８と、空気の流動を
妨げない金網を筒状に形成した保持部２９とで構成され
ている。保持部２９の内部には吸湿剤３０が配置されて
いる。３１はＯリングで、フランジ２８と容器２０の側
面との間に配置され、容器２０の内部を大気から遮断し
ている。容器２０の外側には、温度が一定のエア３２を
吐出する吹き出し口３３が配置されている。

【００１６】以下、本実施の形態の動作を説明する。

【００１７】レーザ加工機を動作させるときには、吹き
出し口３３からエア３２を吐出させる。加工時、レーザ
発振器から出力されたレーザビーム１２はガラス窓２１
を透過して容器２０の内部に入り、反射面７ａで反射し
た後、ガラス窓２２を透過して被工作物１０に入射し、
所定の加工を行なう。

【００１８】この実施の形態では、容器２０の内部は外
部との空気の流通が遮断され、吸湿剤３０により湿度は
一定である。この結果、静電容量の変化は発生せず、精
度のよい加工をすることができる。

【００１９】また、吹き出し口３３から容器２０に温度
が一定のエア３２を吹き付けることにより、容器２０の
内部の温度を一定に保つことができ、温度の変化による
静電容量の値の変化も発生せず、精度のよい加工をする
ことができる。

【００２０】さらに、ガラス窓２３を設けたから、吸湿
剤３０の色の変化（例えば、吸湿剤３０がコバルトによ
って着色したシリカゲル等の場合、吸湿によって色が青
色から透明または淡いピンク色に変化する。）や形状の
変化等吸湿剤３０の消耗状況を容器２０の外部から容易
に観察することができる。この結果、保守点検が容易
で、吸湿剤３０の交換時期を適切なものとすることがで
きる。

【００２１】また、上記では吸湿剤３０を容器２０の内
部に直接置かず、吸湿剤カートリッジ２６に収納して容
器２０の内部に配置するようにしたから保守が容易であ
る。

【００２２】また、吸湿剤３０を容器２０内部に配置す
るから、例えばケーブル７が容器２０を通過する部分の
シールが不十分であっても、容器２０内の湿度の変化を
小さくできる。

【００２３】なお、吹き出し口３３から容器２０に温度
が一定のエアを吹き付けることに代えて、容器２０に抵
抗線ヒータを貼り付けて温度を一定に維持するようにし
てもよい。

【００２４】また、上記では容器２０の材質を鉄にした
が、鉄、アルミなどの金属あるいはガラス等の空気を透
過させない材質であれば良く、容器２０の材質をガラス
にする場合は、窓２１〜２３を設ける必要がない。

【００２５】また、吸湿剤３０の量はできるだけ多くし
て、吸湿力に余力を持たせておくようにすると、保守点
検期間を長くすることができる。

【００２６】さらに、上記では、スキャナを１台用いた
１軸方向のスキャニングの場合を説明したが、スキャナ
を２台組み合わせた２次元平面スキャニングの場合も、
本発明を適用することができる。

【００２７】また、容器２０は直方体形状に限らず、任
意の形状とすることができる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、鏡を
軸の回りに回転させ、前記鏡に入射するレーザビームを
予め定める方向に反射させるようにしたレーザ加工機に
おいて、前記鏡の回転角度検出手段を静電容量型の回転
角センサとし、この回転角センサと前記鏡とを気密的に
収納する容器を設け、前記容器の前記レーザビームが透
過する部分を前記レーザビームが透過可能な材料で形成
するから、容器外部の湿度が変化しても、内部の湿度を
一定に保つことができ、加工精度に優れる加工をするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るレーザ加工機におけるスキャナ配
置部の外観図である。

【図２】本発明に係るスキャナ配置部の要部側面断面図
である。

【図３】従来のレーザ加工機におけるスキャナ配置部の
外観図である。

【図４】従来のレーザ加工機におけるスキャナ配置部の
外観図である。

【符号の説明】

１スキャナ本体４モータ５センサ６回転軸７鏡１２レーザビーム２０容器２１ガラス窓２２ガラス窓３０吸湿剤

フロントページの続き (72)発明者大槻治明茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者平井洋武茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者村上哲雄神奈川県海老名市上今泉2100番地日立ビアメカニクス株式会社内 (72)発明者青山博志神奈川県海老名市上今泉2100番地日立ビアメカニクス株式会社内 (72)発明者大久保弥市神奈川県海老名市上今泉2100番地日立ビアメカニクス株式会社内Ｆターム(参考） 2H045 AB01 BA02 CB22 DA31 DA42 4E068 CB01 CC00 CC06 CE03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鏡を軸の回りに回転させ、前記鏡に入射
するレーザビームを予め定める方向に反射させるように
したレーザ加工機において、前記鏡の回転角度検出手段
を静電容量型の回転角センサとし、この回転角センサと
前記鏡とを気密的に収納する容器を設け、前記容器の前
記レーザビームが透過する部分を前記レーザビームが透
過可能な材料で形成することを特徴とするレーザ加工
機。
【請求項２】前記容器の内部にスぺースを設け、この
スぺースに吸湿剤を配置することを特徴とする請求項１
に記載のレーザ加工機。
【請求項３】前記容器に、前記吸湿剤の外観を観察す
るための観察窓を設けることを特徴とする請求項１また
は２に記載のレーザ加工機。
【請求項４】前記容器に、湿度調整弁を設けることを
特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記
載のレーザ加工機。