JP2003126984A - レーザ加工機におけるフレーム付きメタルマスクの保持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】種々の大きさのフレーム付きメタルマスクを保
持でき、また、寸法精度が悪くても加工表面にレーザ光
の焦点を精度よく位置させることができる簡便な保持装
置を提供する。 【解決手段】この把持装置は、Ｘ方向とＹ方向にそれぞ
れＸガイド部材２１とＹガイド部材２２を備えた固定枠
２０をＸＹステージに設けている。そして、フレーム付
きメタルマスク１５の対角の角部を把持する固定金具２
３，２４をＸガイド部材２１とＹガイド部材２２にそれ
ぞれ係合して設けるとともに固定金具２３，２４を移動
させる移動手段をそれぞれ設けている。さらに、フレー
ム付きメタルマスク１５の加工面を所定の高さにするた
め固定金具２３，２４にはフレーム付きメタルマスク１
５の上面が当接する上部材を備え、かつ、該上部材へフ
レーム付きメタルマスク１５を当接させる押付手段を備
えている。

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、特にフレーム付きメ
タルマスクを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、近年、プリント配線板に表面実
装部品を取り付ける際には予めプリント配線板にクリー
ムはんだを印刷しており、この印刷に使用されるメタル
マスクをレーザ加工によって作られる場合が多くなって
いる。このメタルマスクはステンレスの薄板（板厚０．
１〜０．５ｍｍ）にレーザ光で所定のパターンに微細切
断したもので、レーザ加工後は図６に示すように、メタ
ルマスク１５ａをフレーム１５ｂに張設している。

【０００５】また、最近はフレーム１５ｂにステンレス
の薄板を張設したもの（以下、フレーム付きメタルマス
クという）が販売されており、これをレーザ加工機のＸ
Ｙステージ９に保持して所定のパターンをレーザ加工す
ることも行われている。このフレーム付きメタルマスク
の保持は、一般にそのフレーム１５ｂ部をＸＹステージ
に係止具で固定するといった手段が採られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このフ
レーム付きメタルマスクは、大きさ（加工面積）が種々
あるので、同じ保持具では精度よく保持できないことが
あり、また、フレームの形状（縦横および厚さ）の寸法
精度も良くないので、ＸＹステージへ保持する作業に多
くの時間を要するという問題がある。

【０００７】とくに、メタルマスクを作る場合はレーザ
光をできるだけ小さく集光させるとともに焦点位置が変
動しないように保持しなければならないが、レーザ光の
焦点位置がフレーム付きメタルマスクの加工表面になる
ように精度よく保持させることが難しく、保持をし直さ
なければならないことがしばしば生じている。

【０００８】なお、集光レンズを上下方向に移動させて
焦点位置を調整するのは面倒であり、フレーム付きメタ
ルマスクを保持する度に調整するのでは、品質にもバラ
ツキが出やすい。そこで、本発明は、種々の大きさのフ
レーム付きメタルマスクを保持でき、また、寸法精度が
悪くても加工表面にレーザ光の焦点を精度よく位置させ
ることができる簡便な保持装置を提供することを目的と
するものである。

【０００９】

【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、ＮＣ制御装置
からの指令で平面移動するＸＹステージに設けられるレ
ーザ加工機におけるフレーム付きメタルマスクの保持装
置において、Ｘ方向とＹ方向にそれぞれＸガイド部材と
Ｙガイド部材を備えた固定枠をＸＹステージに設け、フ
レーム付きメタルマスクの対角の角部を把持する固定金
具を一方はＸガイド部材に他方はＹガイド部材に係合し
て設けるとともに、固定金具を移動させる移動手段をそ
れぞれ設け、フレーム付きメタルマスクの加工面を所定
の高さにするため固定金具にはフレーム付きメタルマス
クの上面が当接する上部材を備え、かつ、該上部材へフ
レーム付きメタルマスクを当接させる押付手段を備えた
ことを特徴としている。

【００１０】ここで、フレーム付きメタルマスクは、枠
状のフレームにステンレスの薄板を張設したものを指し
ている。固定枠の大きさはフレーム付きメタルマスクの
縦横の最大寸法のものが保持できる大きさにすればよ
い。また、固定枠の高さもフレーム付きメタルマスクの
高さより大きくする。

【００１１】Ｘガイド部材およびＹガイド部材はそれぞ
れ固定金具をＸ方向とＹ方向へ移動させるときの案内
で、その構成は特に問わない。例えば、固定金具に嵌合
穴を設けて、Ｘガイド部材またはＹガイド部材として嵌
合穴に挿通させた丸棒を固定枠の対向する枠部材間に水
平に固設してもよいし、固定金具に腕を設けて、この腕
と係合する溝を固定枠の枠部材の内側側面に水平に設け
てもよい。

【００１２】固定金具はフレーム付きメタルマスクの角
部の２つの側面に当接する上から見てＬ字状の部材とフ
レーム付きメタルマスクの上面が当接する上部材を備え
たもので、少なくともフレーム付きメタルマスクの対角
の角部を把持するように配置される。

【００１３】固定金具の移動手段は特に問わない。例え
ば、固定金具それぞれをＸガイド、Ｙガイドに沿わせて
手動またはエアシリンダで移動させてもよいし、Ｘガイ
ド、Ｙガイドをネジ棒として固定金具に雌ネジを形成し
ネジ棒を手動（ハンドル）で回動させるか電動モータで
回転させるようにしてもよい。

【００１４】フレーム付きメタルマスクを固定金具の上
部材へ当接させる押付手段は、固定金具の下部にフレー
ム付きメタルマスクの下面を押し上げるネジやカムを設
ければよい。しかし、この場合はフレーム付きメタルマ
スクを把持するのに固定金具を移動させる操作と上部材
へ当接させる操作の２つを必要とするので、請求項２に
記載のように、固定金具にフレーム付きメタルマスクの
下面と係合する固定枠内方へ下降傾斜した下部材を備え
れば、固定金具を移動させる操作だけで、フレーム付き
メタルマスクの上面を固定金具の上部材に自動的に当接
させることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明のレーザ切断加工に
おけるフレーム付きメタルマスク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。

【００１６】フレーム付きメタルマスクの保持装置８は
図２に示すように、ベースフレーム７上に設けたＸＹス
テージ９に固設されており、Ｘガイド部材２１およびＹ
ガイド部材２２を備えた固定枠２０と、フレーム付きメ
タルマスク１５の対角の角部を把持する固定金具２３お
よび固定金具２４とから構成されている。

【００１７】固定枠２０は、図３に示すように、Ｘ方向
の枠部材２０ａ，２０ｃとＹ方向の枠部材２０ｂ，２０
ｄとで矩形にしたもので、その大きさは加工する最大寸
法のフレーム付きメタルマスク１５が枠内に嵌入できる
程度のものである。Ｘガイド部材２１およびＹガイド部
材２２は固定金具２３および固定金具２４をそれぞれＸ
方向およびＹ方向に案内するもので、Ｘガイド部材２１
は、枠部材２０ｃと平行に一端は枠部材２０ｂに、他端
は枠部材２０ｄに取り付けられ、Ｙガイド部材２２は、
枠部材２０ｂと平行に一端は枠部材２０ａに、他端は枠
部材２０ａに取り付けられている。

【００１８】そして、このＸガイド部材２１およびＹガ
イド部材２２は台形ネジ棒を使用しており、端部は枠部
材２０ｄおよび枠部材２０ａの外側へ突出しハンドル２
５およびハンドル２６が付設されている。固定金具２３
および固定金具２４はそれぞれＸガイド部材２１および
Ｙガイド部材２２にネジ嵌合しており、上から見てＬ字
状の形状をしている。

【００１９】そして、このＸガイド部材２１およびＹガ
イド部材２２は固定金具２３および固定金具２４の移動
手段を兼ねている。この固定金具２３の詳細は、図５に
示すように、前記Ｌ字状の垂直な縦部材２３ｂと、フレ
ーム付きメタルマスク１５の上面が当接する上部材２３
ａと、フレーム付きメタルマスク１５の下面が係合する
下部材２３ｃとから構成されている。

【００２０】縦部材２３ｂにはＸガイド部材２１が係合
する嵌合穴が設けられ雌ネジ２３ｄが形成されている。
また、上部材２３ａはフレーム付きメタルマスク１５が
下から押し上げられて当接したとき、加工表面がレーザ
光の焦点位置となるように配置されている。そして、下
部材２３ｃはフレーム付きメタルマスク１５側の方向に
暫時低くなる傾斜を有しており、傾斜の上部側にはボー
ルプランジャ２３ｅが付設されている。

【００２１】また、Ｙガイド部材２２に備えた固定金具
２４も上記固定金具２３と同じ構成であるので説明は省
略する。なお、固定金具２４の下部材の傾斜は前記Ｘガ
イド部材の下部材２３ｃとは直角方向となっている。次
に、このように構成されたフレーム付きメタルマスクの
保持装置の作用について説明する。

【００２２】まず、ハンドル２５およびハンドル２６を
操作して、Ｘガイド部材２１およびＹガイド部材２２を
回動させ固定金具２３，２４をフレーム付きメタルマス
ク１５のＸＹ寸法より少し大きめにして位置させる。次
に、フレーム付きメタルマスク１５をその対角の角部が
固定金具２３の下部材２３ｃと固定金具２４の下部材に
載せて載置する。そして、ハンドル２５，２６を操作し
て固定金具２３，２４をフレーム付きメタルマスク１５
へ向けて押し込む。これにより、フレーム付きメタルマ
スク１５は枠部材２０ｂおよび枠部材２０ｃ側へ押し付
けられる。続いて、Ｘ方向は固定金具２３の下部材２３
ｄの傾斜によって上昇し、ボールプランジャ２３ｅによ
って押し上げられて上部材２３ａに押し付けられるとと
もに縦部材２３ｂがフレーム付きメタルマスク１５の角
部に当接し、Ｙ方向は同様に、固定金具２４によって固
定金具２４の上部材へ押し付けられるとともに縦部材が
フレーム付きメタルマスク１５の角部に当接し、フレー
ム付きメタルマスク１５を保持する。

【００２３】このとき、フレーム付きメタルマスク１５
は固定金具２３，２４の上部材に下から押し付けられて
いるので、その加工面はレーザ光の焦点位置の高さに自
動的に位置する。レーザ切断加工が終わったら、ハンド
ル２５，２６を操作して固定金具２３，２４を外方へ移
動させてフレーム付きメタルマスク１５を固定枠２０か
ら取り外す。そして、次に切断加工を行うフレーム付き
メタルマスク１５を固定枠２０に取り付けて固定金具２
３，２４を移動させて固定する。

【００２４】なお、上記実施の形態ではフレーム付きメ
タルマスク１５の対角の角部を２個の固定金具２３、２
４で保持したもので説明したが、フレーム付きメタルマ
スク１５の剛性が小さいような場合にはＸガイド部材２
１とＹガイド部材２２の交点側に固定金具２３と同じ形
状の保持金具を固定配置し、フレーム付きメタルマスク
１５の３カ所の角部を把持するようにすればよい。

【００２５】また、上記実施の形態では固定金具２３、
２４を台形ネジのＸガイド部材２１およびＹガイド部材
２２をハンドル２５，２６で回動させてフレーム付きメ
タルマスクを保持するようにしたが、ハンドル２５，２
６の代わりに電動モータを設けてもよく、また、Ｘガイ
ド部材２１、Ｙガイド部材２２を丸棒として、固定金具
２３および固定金具２４を摺動可能として、枠部材２０
ｄおよび枠部材２０ａに固定金具２３および固定金具２
４と連結したエアシリンダを設けて、エアシリンダを作
動させて固定金具２３，２４を移動させるようにしても
よい。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、Ｘ方向
とＹ方向にそれぞれＸガイド部材とＹガイド部材を備え
た固定枠をＸＹステージに設け、フレーム付きメタルマ
スクの対角の角部を把持する固定金具を一方はＸガイド
部材に他方はＹガイド部材に係合して設けるとともに、
固定金具を移動させる移動手段をそれぞれ設け、フレー
ム付きメタルマスクの加工面を所定の高さにするため固
定金具にはフレーム付きメタルマスクの上面が当接する
上部材を備え、かつ、該上部材へフレーム付きメタルマ
スクを当接させる押付手段を備えたので、種々の大きさ
のフレーム付きメタルマスクを保持でき、また、これの
外形寸法の精度が悪くても加工表面に焦点位置を合わせ
て簡便に保持できる。また、固定金具にフレーム付きメ
タルマスクの下面と係合する固定枠内方へ下降傾斜した
下部材を備えれば（請求項２）、固定金具を移動させる
操作だけで、フレーム付きメタルマスクの上面を固定金
具の上部材に自動的に当接させて保持することができ、
操作が簡単で作業効率を上げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】金属板のレーザ加工装置の全体構成を示す正面
図である。

【図２】本発明のフレーム付きメタルマスクの保持装置
の構成を示す斜視図である。

【図３】同 平面図である。

【図４】同 側面図である。

【図５】同 固定金具の詳細図である。

【図６】フレーム付きメタルマスクの構成を示す平面図
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 １５…フレーム付きメタルマスク １５ａ…メタルマスク １５ｂ…フレーム ２０…固定枠 ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ…枠部材 ２１…Ｘガイド部材 ２２…Ｙガイド部材 ２３…固定金具 ２３ａ…上部材 ２３ｂ…縦部材 ２３ｃ…下部材 ２３ｄ…雌ネジ ２３ｅ…ボールプランジャ ２４…固定金具 ２５，２６…ハンドル ＡＧ…アシストガス Ｗ…被加工物

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ＮＣ制御装置からの指令で平面移動するＸ
   Ｙステージに設けられるレーザ加工機におけるフレーム
   付きメタルマスクの保持装置において、Ｘ方向とＹ方向
   にそれぞれＸガイド部材とＹガイド部材を備えた固定枠
   をＸＹステージに設け、フレーム付きメタルマスクの対
   角の角部を把持する固定金具を一方はＸガイド部材に他
   方はＹガイド部材に係合して設けるとともに、固定金具
   を移動させる移動手段をそれぞれ設け、フレーム付きメ
   タルマスクの加工面を所定の高さにするため固定金具に
   はフレーム付きメタルマスクの上面が当接する上部材を
   備え、かつ、該上部材へフレーム付きメタルマスクを当
   接させる押付手段を備えたことを特徴とするレーザ加工
   機におけるフレーム付きメタルマスクの保持装置。
2. 【請求項２】該押付手段は固定金具にフレーム付きメタ
   ルマスクの下面と係合する固定枠内方へ下降傾斜した下
   部材を備え、固定金具の移動によってフレーム付きメタ
   ルマスクの上面が固定金具の上部材に当接するようにし
   たことを特徴とする請求項１記載のレーザ加工機におけ
   るフレーム付きメタルマスクの保持装置。