JP2002192372A - レーザ切断加工における極薄板金属板の保持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】任意の大きさの極薄板金属板を簡便な操作で短
時間でＸＹステージの中央部に緊張保持できる極薄板金
属板の保持装置を提供する。 【解決手段】本発明は、メタルマスクなどの極薄板金属
板をレーザ切断加工する場合の被加工物を保持する装置
である。この装置は、極薄板金属板の両端をそれぞれ挟
持する可動部材２１，２２をＸＹステージに取り付けた
矩形の取付枠２０の内側に水平に摺動可能に設け、可動
部材２１を取付枠２０に緊張具２５で連結するととも
に、可動部材２２を引張部材２９で取付枠２０に設けた
シーブ２８を介して可動部材２１に連結したもので、緊
張具２５で可動部材２１を引き付けることにより極薄板
金属板を取付枠２０の中央部に緊張保持できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ切断加工に
おける被加工物の保持装置に関し、特に極薄板金属板を
緊張保持する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】金属板のレーザ切断加工装置は図１に示
すように、加工ヘッド３にレーザ発振器１から反射ミラ
ー２を介して入射されるレーザ光を集光する集光レンズ
４が内装され、下端にはノズル６が設けられている。ま
た、集光レンズ４の下部にはアシストガスＡＧの噴射圧
力から集光レンズ４を保護するための保護ガラス５が設
けられている。

【０００３】被加工物ＷはＸ方向とＹ方向に移動可能な
ＸＹステージ９上に設けた保持装置８に把持され、ＮＣ
制御装置１０により、予め設定してある切断データに基
づいて制御され、所定の形状にならって移動するように
構成されている。なお、１１はＸ軸駆動装置、１２はＹ
軸駆動装置である。

【０００４】ところで、例えば実装基板製作時に使用さ
れるメタルマスクのように極薄板金属板（板厚０．１〜
０．５ｍｍ）を高精度・高品質に微細切断する場合は、
レーザ光をできるだけ小さく集光させ、焦点位置の変動
がないようにするとともにアシストガスを加工部に効果
的に噴射させる必要があるが、アシストガスの噴射圧に
よって加工部に局所的な撓み（波打ち現象と称してい
る）が生じ、レーザ光の集光点が変動するという問題が
ある。これを解決するための手段としては、薄板金属板
を緊張させて保持することが有効である。

【０００５】この緊張保持は、ＸＹステージの保持装置
に極薄板金属板の一端を固定し、対向する他端を挟持し
た保持部材をネジで引っ張って固定するといった手段が
一般に採られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
極薄板金属板の保持装置は極薄板金属板の大きさが一定
のものに対応したものであるため、レーザ加工する面積
が小さなものであっても、同じ大きさの極薄板金属板を
張設しており、材料の歩留まりが悪いという欠点があ
る。なお、保持装置を極薄板金属板の大きさに対応して
何種類か備え、その都度適応したものに取り替え可能と
したものもあるが、多くの保持装置を保有しなければな
らないのみならず、保持装置の取り付け、取り外しにか
なりの時間を要し、その間はレーザ加工が行えないので
レーザ加工機の稼働率が低くなるという欠点がある。

【０００７】そこで、本発明は、任意の大きさの極薄板
金属板を簡便な操作で短時間でＸＹステージの中央部に
緊張保持できる極薄板金属板の保持装置を提供すること
を目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では次の手段を採った。即ち、加工ヘッドの
ノズルからレーザ光を照射するとともにアシストガスを
噴射し、ＮＣ制御装置からの指令で平面移動するＸＹス
テージに保持された極薄板金属板を切断加工するレーザ
切断加工における極薄板金属板の保持装置において、極
薄板金属板の一端部を固定する挟持具を備えた一方の可
動部材と、極薄板金属板の他端部を固定する挟持具を備
えた他方の可動部材とをＸＹステージに取り付けた矩形
の取付枠の内側に水平に摺動可能に設け、該一方の可動
部材を取付枠に緊張具で連結するとともに、他方の可動
部材を引張部材で取付枠に設けたシーブを介して一方の
可動部材に連結し、該緊張具で一方の可動部材を引き付
けることにより極薄板金属板を取付枠の中央部に緊張保
持するようにしたことを特徴としている。

【０００９】一方の可動部材と他方の可動部材は同形状
のものでよく、取付枠にガイドを設けてこれに係合させ
て水平に摺動できるようにするのが望ましい。これによ
り加工ヘッドの集光レンズから極薄板金属板までの距離
を常に一定にできる。また、極薄板金属板の両端部を固
定する挟持具の構成は、特に限定しないが簡便な操作で
締結・離脱が行えるものがよい。

【００１０】極薄板金属板を緊張保持する緊張力は板厚
やアシストガスの噴射圧力などの変更に対し適宜調整す
る必要があり、緊張具は手動で操作するものが望まし
い。電動などの動力で作動するものとする場合は、極薄
板金属板の緊張度合いを調整する手段を設ける必要があ
る。

【００１１】また、可動部材に係止する引張部材は、ワ
イヤロープが一般的であるが、チェーンでもよい。ま
た、取付枠は請求項２に記載のように、ＸＹステージに
取付枠と係合する固定枠を固設して、取付枠を固定枠に
簡便に脱着できるようにすれば、取付枠を複数個用意し
て極薄板金属板の緊張保持作業を別のところで行うこと
ができ、レーザ加工機の稼働率を高めることができる。
なお、固定枠は枠状でなくてもよい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明のレーザ切断加工に
おける極薄板金属板の保持装置の実施形態を図面に基づ
いて説明する。レーザ加工装置については上記図１で説
明したものと同じであり、説明は省略する。

【００１３】極薄板金属板の保持装置８は図２に示すよ
うに、ＸＹステージ９に固設された固定枠３０と、これ
に取り付けられる取付枠２０とから構成されている。取
付枠２０は、４個の枠部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２
０ｄで矩形にしたもので、その内側には可動部材２１、
２２と、可動部材２１、２２を摺動させる手段が設けら
れている。すなわち、取付枠２０の枠部材２０ａと枠部
材２０ｃの内側には水平方向にガイド２３が付設されて
おり、外側には固定枠３０の固定金具３２と係合する受
金２６が設けられている。

【００１４】そして、可動部材２１，２２の両端には取
付枠２０の枠部材２０ａ，２０ｃのガイド２３に嵌合す
る摺動部材２７が取り付けられており、上面には極薄板
金属板を挟持するための押え板２１ａ，２２ａと挟持具
２４が設けられている。なお、この挟持具２４は可動部
材２１，２２の両端側に設けられ、レバーを９０度回動
することによって押え板２１ａ，２２ａを押し付けて極
薄板金属板を挟持することができる。

【００１５】また、可動部材２１には緊張具２５が係止
されている。すなわち、可動部材２１と枠部材２０ｂと
はネジ棒２５ａで連結され、枠部材２０ｂの外側にはネ
ジ棒２５ａに係合したダイヤル２５ｂが設けられてい
る。一方、枠部材２０ｄの両端側にはシーブ２８が設け
られており、一端を可動部材２１に係止した引張部材２
９が掛け渡され、その他端は可動部材２２に係止されて
いる。

【００１６】固定枠３０は、取付枠２０と同型であり、
上面には取付枠２０の四隅に設けられたピン穴２０ｆと
係合するピン３３が突設され、側面には取付枠２０の受
金２６に係合する固定金具３２が設けられている。な
お、この固定金具３２は電動で作動するようにしてい
る。

【００１７】次に、このように構成された極薄金属板の
保持装置の作用について説明する。極薄板金属板は予め
必要最小の大きさに切断したものを使用する。取付枠２
０への取り付けは、レーザ加工装置上でもよいが、別の
所（平らな面があればどこでもよい）で行うのが効率的
である。

【００１８】まず、取付枠２０の緊張具２５のダイヤル
２５ｂを操作して両側の可動部材２１、２２の位置を極
薄板金属板の長さに合わせ、可動部材２１，２２の挟持
具２４を操作して押え板２１ａ，２２ａを弛めておく。
そして、極薄板金属板の一端側を可動部材２２と押え板
２２ａの隙間に挿入し、挟持具２４を操作して締結す
る。

【００１９】次に、極薄板金属板の他端側を可動部材２
１と押え板２１ａの隙間に挿入し、挟持具２４を操作し
て締結する。そして、緊張具２５のダイヤル２５ａを操
作して可動部材２１を引き付ける。これにより、可動部
材２２も枠部材２０ｄ側へ引き寄せられ、極薄板金属板
は取付枠２０の中央部に位置して緊張保持される。

【００２０】なお、取付枠２０は複数個用意し、それぞ
れ極薄板金属板を張設しておく。次に、極薄板金属板を
張設した取付枠２０をレーザ加工機のＸＹステージ９に
固設された固定枠３０にピン３３がピン穴２０ｆに挿通
されるように上方から載せる。なお、ピン３３とピン穴
２０ｆとの嵌合はゆるくなっており、容易に作業ができ
る。そして、固定枠３０の固定金具３２を作動させて取
付枠２０の受金２６に係合させる。固定金具３２には左
右にテーパー面があり、受金２６のテーパー部に係合し
て自動的に位置が合わせられるとともに取付枠２０が固
定枠３０に固定される。

【００２１】レーザ切断加工が終わったら、固定金具３
２を作動させて取付枠２０を固定枠３０から取り外す。
そして、次に切断加工を行う極薄板金属板が取り付けら
れた取付枠２０を固定枠３０に取り付けて固定金具３２
を作動させて固定する。一方、取り外した取付枠２０
は、緊張具２５を操作して極薄板金属板の緊張を解き、
挟持具２４を解除して製品を取り出す。そして、新たな
極薄板金属板を上記の手順で取り付ける。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のレーザ切
断加工における極薄金属板の保持装置は、極薄板金属板
の一端部を固定する挟持具を備えた一方の可動部材と、
極薄板金属板の他端部を固定する挟持具を備えた他方の
可動部材とをＸＹステージに取り付けた矩形の取付枠の
内側に水平に摺動可能に設け、該一方の可動部材を取付
枠に緊張具で連結するとともに、他方の可動部材を引張
部材で取付枠に設けたシーブを介して一方の可動部材に
連結し、該緊張具で一方の可動部材を引き付けることに
より極薄板金属板を取付枠の中央部に緊張保持するよう
にしたので、必要最小限の材料をレーザトーチがその中
心部に位置するようにして簡便に緊張保持できる。ま
た、取付枠をＸＹステージに固設された固定枠に脱着可
能に取り付けるようにすれば（請求項２）、時間を要す
る取付枠への極薄板金属板の取り付けをレーザ加工機の
外で行え、場所を選ぶことなく同時に複数個取り付ける
こともでき、レーザ加工機の稼働率を上げることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】金属板のレーザ切断加工装置の全体構成を示す
正面図である。

【図２】本発明の極薄金属板の保持装置の構成を示す斜
視図である。

【図３】同 取付枠２０の平面図である。

【図４】（ａ）は図３のＡ−Ａ視図で、（ｂ）は同Ｂ−
Ｂ視図である。

【符号の説明】

１…レーザ発振器 ２…反射ミラー ３…加工ヘッド ４…集光レンズ ５…保護ガラス ６…ノズル ８…保持装置 ９…ＸＹステージ １０…ＮＣ制御装置 １１…Ｘ軸駆動装置 １２…Ｙ軸駆動装置 ２０…取付枠 ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ…枠部材 ２０ｆ…ピン穴 ２１，２２…可動部材 ２１ａ，２２ａ…押え板 ２３…ガイド ２４…挟持具 ２５…緊張具 ２５ａ…ネジ棒 ２５ｂ…ダイヤル ２６…受金 ２７…摺動部材 ２８…シーブ ２９…引張部材 ３０…固定枠 ３２…固定金具 ３３…ピン Ｗ…被加工物 ＡＧ…アシストガス

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加工ヘッドのノズルからレーザ光を照射す
   るとともにアシストガスを噴射し、ＮＣ制御装置からの
   指令で平面移動するＸＹステージに保持された極薄板金
   属板を切断加工するレーザ切断加工における極薄板金属
   板の保持装置において、極薄板金属板の一端部を固定す
   る挟持具を備えた一方の可動部材と、極薄板金属板の他
   端部を固定する挟持具を備えた他方の可動部材とをＸＹ
   ステージに取り付けた矩形の取付枠の内側に水平に摺動
   可能に設け、該一方の可動部材を取付枠に緊張具で連結
   するとともに、他方の可動部材を引張部材で取付枠に設
   けたシーブを介して一方の可動部材に連結し、該緊張具
   で一方の可動部材を引き付けることにより極薄板金属板
   を取付枠の中央部に緊張保持するようにしたことを特徴
   とするレーザ切断加工における極薄板金属板の保持装
   置。
2. 【請求項２】該取付枠をＸＹステージに固設した固定枠
   に脱着可能に取り付けるようにしたことを特徴とする請
   求項１記載のレーザ加工における極薄板金属板の保持装
   置。