JP2002248588A - レーザ切断加工における極薄金属板の保持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡便な操作で所望の緊張力で保持できるレーザ
切断加工用の極薄金属板の保持装置を提供する。 【解決手段】この極薄金属板の保持装置は、水平移動可
能な可動部材２１を内側に備えた矩形状の取付枠２０を
ＸＹステージ９に設け、極薄金属板の長手方向の一端部
を挟持具２２で枠部材２０ｄに固定するとともに他端部
を可動部材２１に挟持具２２で固定し、可動部材２２を
トルクモータ３４で回動する複数の緊張金具３１で枠部
材２０ｂ側へ引き付けるようにしたもので、緊張金具３
１を所定のトルクになるまで回動させることにより簡便
に極薄金属板を所定の緊張力で保持できる。

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。

【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、５は集光レンズ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で、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、レーザ光の集光度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、レーザ
切断加工するために極薄金属板を弛みのないように緊張
保持することは簡単ではなく、極薄金属板の板厚やアシ
ストガスの噴射圧によって適宜な調整が必要である。上
記した従来の手段では緊張具を手動で操作しているの
で、その緊張力は作業者のカンに任され均一なものとな
り難く、また、緊張具は一般に極薄金属板の長手方向の
引っ張る側に２カ所設けるので、これが同じ緊張力にな
るように緊張させるのが困難で熟練を要するものとなっ
ている。

【０００７】さらには、極薄金属板の緊張保持作業はＸ
Ｙステージ上で行うので極薄金属板の取り付け、取り外
しの間はレーザ加工を行えずレーザ加工機の稼働率が悪
いといった問題もある。そこで、本発明は、極薄金属板
を簡便な操作で所望の緊張力で保持できる保持装置を提
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金属板を切断加工するレーザ切
断加工における極薄金属板の保持装置において、極薄金
属板の長手方向の一端部を固定する挟持具を枠部材の一
端側に備えた矩形状の取付枠をＸＹステージに設け、取
付枠の内側に極薄金属板の長手方向の他端部を固定する
挟持具を備えた可動部材を水平移動可能に設け、該可動
部材と係合しトルクモータで回動する複数の緊張金具を
ＸＹステージまたは取付枠に設け、緊張金具を所定のト
ルクになるまで回動させて可動部材を移動させることに
より極薄金属板を所定の緊張力で保持するようにしたこ
とを特徴としている。

【０００９】ここで、長手方向はＸＹステージのＸ方向
またはＹ方向を指しており、必ずしも製品の長手方向を
いうものではない。また、幅方向については取付枠に保
持するかどうかは問わない。長手方向が幅方向に対して
相当に長い場合には幅方向も枠部材に固定するのが望ま
しい。

【００１０】可動部材は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金属板まで
の距離を常に一定にできる。また、極薄金属板の長手方
向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。

【００１１】緊張は極薄金属板の表面全体が均一になる
ようにする必要があり、可動部材は極薄金属板の長手方
向の端部を少なくとも２個の緊張金具によって同時に引
き付ける。なお、緊張金具はレバーまたはカムと同機能
のもので、回動させることによって可動部材または可動
部材に付設した受金に係合して、これを引き付けるもの
である。また、トルクモータは電圧を変化させてトルク
を変更できるようにしたものを用いると制御が簡便で装
置も簡素なものにできる。

【００１２】また、取付枠は請求項２に記載のように、
ＸＹステージに固設した固定枠に脱着可能に取り付け、
この固定枠にトルクモータで回動する緊張金具を設ける
ようにすれば、取付枠を複数個用意して極薄金属板の緊
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。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明のレーザ切断加工に
おける極薄金属板の保持装置の実施形態例を図面に基づ
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。

【００１４】極薄金属板の保持装置８は図２に示すよう
に、ＸＹステージ９に固定された固定枠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，２０
ｄで矩形にしたもので、その一端側の内側に設けた可動
部材２１と、極薄金属板を上面に固定する挟持具２２と
から構成されている。

【００１５】可動部材２１は図３（平面図）に示すよう
に、その両端には摺動部材２７が付設されており、取付
枠２０の枠部材２０ａ，２０ｃに設けたガイド２３に係
合し、水平方向に移動可能に取り付けられている。そし
て、可動部材２１は調整ボルト２８で枠部材２０ｂに連
結されており、調整ボルト２８の外周にはバネ２９が取
付枠体２０ｂと可動部材２１の間に位置するように設け
られている。さらに、可動部材２１にはコ字状の受金２
５が固設されている。

【００１６】挟持具２２は挟み板２２ａと締付金具２２
ｂとからなり、枠部材２０ｄと可動部材２１にそれぞれ
設けられている。極薄金属板は長手方向の一端側は枠部
材２０ｄに挟み板２２ａで挟んで締付金具２２ｂで固定
され、他端側は可動部材２２の上面から挟み板２２ａで
挟んで締付金具２２ｂで固定する。

【００１７】なお、締付金具２２ｂは回動させることに
よって締め付けられるものを使用している。また、図２
では締付金具２２ｂは２個ずつのみ記載されているが、
実際には図３に示すように６個ずつ設けられている。ま
た、挟み板２２ａの厚さは取付枠２０の厚さと同じもの
を使用している。

【００１８】固定枠３０は、取付枠２０と同型であり、
その一端側には取付枠２０の可動部材２１に固設された
受金２５と係合する緊張金具３１が２個設けられてい
る。緊張金具３１は長方形状で固定枠３０内に設けた２
個のトルクモータ３４でそれぞれ回動するように構成さ
れ、回動する支点３１ａは長方形の中心からズラして取
り付けられている。なお、取付枠２０を固定枠３０に取
り付けるときは、緊張金具３１が可動部材２１と平行に
なるようにする。

【００１９】極薄金属板を緊張するときは、図４に示す
ように、緊張金具３１をトルクモータ３４で回動させ
る。これにより、緊張金具３１は支点３１ａを中心に回
動し受金２５を押し出し、バネ２９を圧縮して可動部材
２１を枠部材２０ｂ側へ引き寄せる。なお、トルクモー
タ３４はＮＣ制御装置１０からの指令に基づいて作動
し、トルクの設定や変更はＮＣ制御装置１０で行うよう
にしている。

【００２０】固定枠３０の上面には、取付枠２０に設け
られたピン孔２０ｆと係合するピン３３が突設されてい
る。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。まず、取付枠２０に極薄金属
板を取り付けるが、この作業はレーザ加工装置上ではな
く、別の所（平らな面があればどこでもよい）で行えば
よい。

【００２１】極薄金属板を取付枠２０に取り付ける前
に、取付枠２０の可動部材２１を極薄金属板の大きさに
合致する位置にセットする。極薄金属板の取り付けは、
枠部材２０ｄおよび可動部材２１の挟持具２２を弛めた
状態とし、極薄金属板の一端側を枠部材２０ｄと押え板
２２ａの隙間に挿入し、６本の締付金具２２ｂを順次操
作して締結する。

【００２２】次に、可動部材２１を手で枠部材２０ｂ側
へ押しながら、極薄金属板の他端側を可動部材２１と押
え板２２ａの隙間に挿入し、６本の締付金具２２ｂを順
次操作して締結する。なお、取付枠２０は複数個用意
し、それぞれ極薄金属板を張設しておく。

【００２３】次に、極薄金属板を取り付けた取付枠２０
をレーザ加工機のＸＹステージ９に固設された固定枠３
０の上方から、ピン孔２０ｆにピン３３を挿通させて載
せる。そして、ＮＣ制御装置１０を作動させれば、レー
ザ切断加工の前に２個のトルクモータ３４が作動し、緊
張金具３１がそれぞれ回動して、図４に示すように可動
部材２２を枠部材２０ｂ側へ引き寄せる。このときの緊
張力は予めＮＣ制御装置に設定されたトルクに対応した
もので、２個の緊張金具３１が同時に作動し、極薄金属
板が枠部材２０ｂ側へ均一に引き寄せられる。

【００２４】レーザ切断加工が終わったら、ＮＣ制御装
置１０からの指令により２個の緊張金具３１それぞれを
回動させる。これにより、可動部材２１はバネ２８によ
って枠部材２０ｂから離れる方向に移動し、緊張部材３
１が受金２５から離れるとともに極薄金属板の緊張が解
かれる。そして、取付枠２０を固定枠３０から取り外
す。

【００２５】次に、切断加工を行う極薄金属板が取り付
けられた取付枠２０を固定枠３０に上記のように取り付
ける。一方、取り外した取付枠２０は、挟持具２２の締
付金具２２ｂを弛めて製品を取り出す。そして、新たな
極薄金属板を上記の手順で取り付ける。

【００２６】なお、メタルマスクでは極薄金属板の裏面
にレーザマーキングを行っているものがあるが、この場
合は、極薄金属板を緊張保持してレーザ切断加工の後、
緊張金具３１を回動させて緊張を解き、取付枠２０を固
定枠３０から取り外し取付枠２０を裏返しにして固定枠
３０に緊張保持して切断加工を行えばよい。

【００２７】挟み板２２ａと取付枠２０とは同じ厚さで
あるので集光レンズ４から極薄金属板の表面までの距離
は変わらず、したがって、レーザ加工機の光学系の移動
がなく集光点の位置調整などは不要である。

【００２８】

【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、極薄金属板の
長手方向の一端部を固定する挟持具を枠部材の一端側に
備えた矩形状の取付枠をＸＹステージに設け、取付枠の
内側に極薄金属板の長手方向の他端部を固定する挟持具
を備えた可動部材を水平移動可能に設け、該可動部材と
係合しトルクモータで回動する複数の緊張金具をＸＹス
テージまたは取付枠に設け、緊張金具を所定のトルクに
なるまで回動させて可動部材を移動させることにより極
薄金属板を所定の緊張力で保持するようにしたので、極
薄金属板の板厚やアシストガス噴射圧力などの変更に対
し簡便に緊張力を調整でき、極薄金属板の表面が均一に
緊張保持でき、レーザ切断加工の精度を均一なものとす
ることができる。また、取付枠は、ＸＹステージに固設
した固定枠に脱着可能に取り付け、この固定枠にトルク
モータで回動する緊張金具を設けるようにすれば（請求
項２）、時間を要する取付枠への極薄金属板の取り付け
をレーザ加工機の外で行え、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高めることができ
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】同 取付枠２０に一部詳細を示す平面図であ
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…可動部材 ２２…挟持具 ２２ａ…挟み板 ２２ｂ…締付金具 ２３…ガイド ２５…受金 ２７…摺動部材 ２８…調整ボルト ２９…バネ ３０…固定枠 ３１…緊張金具 ３１ａ…支点 ３３…ピン ３４…トルクモータ 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金属
   板を切断加工するレーザ切断加工における極薄金属板の
   保持装置において、極薄金属板の長手方向の一端部を固
   定する挟持具を枠部材の一端側に備えた矩形状の取付枠
   をＸＹステージに設け、取付枠の内側に極薄金属板の長
   手方向の他端部を固定する挟持具を備えた可動部材を水
   平移動可能に設け、該可動部材と係合しトルクモータで
   回動する複数の緊張金具をＸＹステージまたは取付枠に
   設け、緊張金具を所定のトルクになるまで回動させて可
   動部材を移動させることにより極薄金属板を所定の緊張
   力で保持するようにしたことを特徴とするレーザ切断加
   工における極薄金属板の保持装置。
2. 【請求項２】ＸＹステージに固設され一端側にトルクモ
   ータで回動する緊張金具を複数備えた固定枠に該取付枠
   を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金属板の保持装
   置。