JP2010051986A - Laser beam machining apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザ加工装置に関し、詳しくは、XYステージに保持した薄板にレーザ加工を施すレーザ加工装置に関する。 The present invention relates to a laser processing apparatus, and more particularly to a laser processing apparatus that performs laser processing on a thin plate held on an XY stage.
実装基板製作用のメタルマスクは、板厚が数十μmから数百μm程度の極薄金属板にレーザ加工することによって高精度、高品質な微細切断を行って製作されている。一般的に、極薄金属板は、レーザ加工装置のXYステージ(XYテーブル)に保持されており、制御装置によってXYステージを平面移動させるとともに、加工ヘッドからのレーザ光をオンオフすることによって極薄金属板の所定位置に所定形状の加工が施される。 A metal mask for manufacturing a mounting substrate is manufactured by performing high-precision and high-quality fine cutting by laser processing an ultrathin metal plate having a thickness of several tens to several hundreds of μm. In general, an ultra-thin metal plate is held on an XY stage (XY table) of a laser processing apparatus. The control apparatus shifts the XY stage in a plane and turns on and off laser light from the processing head. Processing of a predetermined shape is performed at a predetermined position of the metal plate.
このとき、XYステージの移動でレーザ光の焦点位置が変動しないように、極薄金属板は、XYステージに設けられた保持装置によって緊張させた状態で保持したり、あらかじめ保持枠に緊張状態で保持した、いわゆる紗張りされたものをXYステージの保持装置で保持したりしている(例えば、特許文献1参照。)。
メタルマスクのような薄板を加工するレーザ加工装置では、様々な大きさ、形状の薄板(ワーク)に対応するため、XYステージにワークを装着するたびにワークの大きさや保持枠の有無などを制御装置に入力することにより、加工ヘッドが保持部材や取付枠に衝突することを防止している。しかし、数多くのワークを取り扱う場合は、入力操作が煩わしく、また、間違えて入力してしまうと加工ヘッドが保持部材や取付枠に衝突するおそれがあった。 Laser processing equipment that processes thin plates such as metal masks supports thin plates (workpieces) of various sizes and shapes, so the size of the workpiece and the presence or absence of a holding frame are controlled each time the workpiece is mounted on the XY stage. By inputting to the apparatus, the machining head is prevented from colliding with the holding member and the mounting frame. However, when handling a large number of workpieces, the input operation is troublesome, and if the input is made by mistake, the machining head may collide with the holding member or the mounting frame.
そこで本発明は、レーザ加工を行うワークの大きさなどを入力することなく、簡単な操作で加工ヘッドが保持部材や取付枠に衝突することを防止できるレーザ加工装置を提供することを目的としている。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a laser processing apparatus that can prevent a processing head from colliding with a holding member or a mounting frame by a simple operation without inputting the size of a workpiece to be laser processed. .
上記目的を達成するため、本発明のレーザ加工装置は、XYステージのX軸及びY軸にそれぞれ平行な四辺を有する矩形状の取付枠内に薄板を保持するとともに、該薄板の一側面に加工ヘッドを、他側面に前記加工ヘッドに対向する加工台をそれぞれ配置し、前記加工ヘッド及び加工台に対して前記薄板を平面移動させながら前記加工ヘッドから前記薄板にレーザ光を照射して前記薄板にレーザ加工を行うレーザ加工装置において、前記加工台に、XYステージのX軸方向両側にそれぞれ突出して前記薄板を保持している保持部材又は前記取付枠に当接することによりX軸方向の移動可能範囲を検出する一対のX軸側移動範囲検出器と、XYステージのY軸方向両側にそれぞれ突出して前記薄板を保持している保持部材又は前記取付枠に当接することによりY軸方向の移動可能範囲を検出する一対のY軸側移動範囲検出器とを設けたことを特徴としている。 In order to achieve the above object, the laser processing apparatus of the present invention holds a thin plate in a rectangular mounting frame having four sides parallel to the X axis and the Y axis of the XY stage, and processes one side of the thin plate. The thin plate is formed by irradiating a laser beam from the processing head to the thin plate while the head is disposed on the other side with a processing table facing the processing head, and the thin plate is moved in a plane with respect to the processing head and the processing table. In the laser processing apparatus that performs laser processing, the X-axis direction can be moved by contacting the holding table or the mounting frame that protrudes on both sides of the XY stage in the X-axis direction and holds the thin plate. A pair of X-axis side movement range detectors that detect the range and abutment with the holding member or the mounting frame that protrudes on both sides of the XY stage in the Y-axis direction and holds the thin plate It is characterized in that a pair of Y-axis side movement range detector for detecting a movement range of the Y-axis direction by Rukoto.
さらに、本発明のレーザ加工装置は、前記取付枠内に前記薄板を装着して該薄板にレーザ加工を開始する前に、前記XYステージをX軸方向、Y軸方向にそれぞれ移動させて前記X軸側移動範囲検出器及びY軸側移動範囲検出器を前記薄板を保持している保持部材又は前記取付枠にそれぞれ当接させることにより、レーザ加工時におけるXYステージの移動可能範囲をあらかじめ取得する制御手段を備えていることを特徴としている。 Furthermore, the laser processing apparatus of the present invention moves the XY stage in the X-axis direction and the Y-axis direction, respectively, before mounting the thin plate in the mounting frame and starting laser processing on the thin plate. The movable range of the XY stage at the time of laser processing is acquired in advance by bringing the shaft side movement range detector and the Y axis side movement range detector into contact with the holding member holding the thin plate or the mounting frame, respectively. It is characterized by comprising control means.
本発明のレーザ加工装置によれば、XYステージにワーク(薄板)を装着してレーザ加工を行う際に、ワークを保持する保持部材や取付枠に加工台が衝突する前にX軸側移動範囲検出器やY軸側移動範囲検出器が保持部材などに当接して移動可能範囲を検出するので、検出と同時にXYステージの移動を停止することにより、加工台が保持部材などに強く衝突してこれらが破損することを防止できる。 According to the laser processing apparatus of the present invention, when a workpiece (thin plate) is mounted on an XY stage and laser processing is performed, the X-axis side moving range before the processing table collides with a holding member or a mounting frame that holds the workpiece. Since the detector and the Y-axis side movement range detector come into contact with the holding member to detect the movable range, the work table collides strongly with the holding member etc. by stopping the movement of the XY stage simultaneously with the detection. These can be prevented from being damaged.
特に、取付枠内に薄板を装着してレーザ加工を開始する前に、XYステージをX軸方向、Y軸方向にそれぞれ移動させ、X軸側移動範囲検出器及びY軸側移動範囲検出器を保持部材などに当接させてXYステージの移動可能範囲をあらかじめ取得することにより、薄板における加工範囲を確実に設定することができる。したがって、ワークの大きさや保持枠の有無に応じた移動可能範囲を簡単かつ確実に設定することができ、煩わしい入力操作を省略できるとともに、入力ミスによる事故も防止できる。 In particular, before mounting the thin plate in the mounting frame and starting laser processing, the XY stage is moved in the X-axis direction and the Y-axis direction, respectively, and the X-axis side movement range detector and the Y-axis side movement range detector are By obtaining the movable range of the XY stage in advance by contacting the holding member or the like, the processing range in the thin plate can be set reliably. Therefore, the movable range according to the size of the workpiece and the presence / absence of the holding frame can be set easily and reliably, so that troublesome input operations can be omitted and accidents due to input errors can be prevented.
図1は本発明のレーザ加工装置の一形態例を示す平面図、図2は正面図、図3は右側面図、図4は左側面図、図5はワークを直接保持してレーザ加工を行う状態を示す要部の正面図、図7は紗張りされたワークを保持してレーザ加工を行う状態を示す要部の正面図、図7は要部の右側面図である。 1 is a plan view showing an embodiment of the laser processing apparatus of the present invention, FIG. 2 is a front view, FIG. 3 is a right side view, FIG. 4 is a left side view, and FIG. The front view of the principal part which shows the state to perform, FIG. 7 is the front view of the principal part which shows the state which hold | maintains the stretched workpiece | work, and performs laser processing, FIG. 7 is the right view of the principal part.
このレーザ加工装置は、相対向する一対の横枠11a及び一対の縦枠11bを四方組みして下部台枠11cにて支持した矩形状の取付枠11をX軸方向及びY軸方向に移動させるXYステージ12と、横枠11aと下部台枠11cとの間に前後方向に通して配置された吸引支持枠13と、該吸引支持枠13の前後方向中央部に配置された円筒状の加工台14と、該加工台14の上部に対向配置される加工ヘッド15とを備えている。
In this laser processing apparatus, a pair of
なお、図示は省略するが、一般のレーザ加工装置と同様に、XYステージ12には、該XYステージ12をX軸方向及びY軸方向に移動させるための周知の駆動手段が、加工ヘッド15には、レーザ発信器からのレーザ光を導くための周知の伝送光学系が、さらに、レーザ加工装置全体の動作を制御するための制御手段がそれぞれ設けられている。
Although not shown, like the general laser processing apparatus, the
一対の縦枠11bには、図5に示すように、加工対象となる矩形状の薄板(ワークW)を直接把持するための保持部材である薄板把持部材16、あるいは、図6に示すように、保持部材である保持枠17で薄板を緊張状態で保持した紗張り状態のワークWにおける前記保持枠17を把持するための保持枠把持部材18が着脱交換可能に設けられており、一方の縦枠11bは、横枠11aに沿って他方の縦枠11bの方向に移動可能に設けられ、縦枠11b同士の間隔をワークWの寸法に対応する間隔に調節できるように形成されている。
As shown in FIG. 5, the pair of
図5に示すように、ワークWを直接保持する薄板把持部材16は、縦枠11b上に沿って設けられたベース部材21と、該ベース部材21の上面に固定された受部材22と、該受部材22の外側に設けられた台座23にリンク機構24を介して回動可能に設けられた締付レバー25及び該締付レバー25の先端に連結された押さえ部材26とを備えており、締付レバー25を上方に回動させると、リンク機構24を介して先端の押さえ部材26が上方に回動し、受部材22と押さえ部材26との間がワークWの側縁部を着脱可能な状態に離間し、図5に示すように、締付レバー25を下方に回動させると、受部材22と押さえ部材26とが密着し、両部材22,26の間でワークWの側縁部を把持するように形成されている。
As shown in FIG. 5, the thin
図6に示すように、紗張り状態のワークWにおける保持枠17を保持する保持枠把持部材18は、縦枠11b上に沿って設けられたベース部材31と、該ベース部材31の上方に配置される押さえ部材32と、前記ベース部材31と前記押さえ部材32とを締め付ける締付ハンドル33及びネジ棒34,ナット35とで形成されており、締付ハンドル33を操作してベース部材31と押さえ部材32との間を開くことで前記保持枠17を着脱可能な状態となり、締付ハンドル33を操作して保持枠17を挟んだベース部材31と押さえ部材32とを締め付けることにより両部材31,32の間でワークWの保持枠17を把持するように形成されている。
As shown in FIG. 6, the holding
前記加工台14は、前記加工ヘッド15の直下に上下動可能に配置されており、吸引支持枠13の上面に設けられた台座41に吸引ブロック42が固定され、該吸引ブロック42の上部に、ワークWの下面を支持するリング状の支持盤43が設けられている。吸引ブロック42の内部空間は、吸引支持枠13の内部空間に連通しており、図示しない吸引装置で吸引支持枠13を介して吸引ブロック42の内部空間を吸引排気することにより、レーザ加工時に発生するドロスなどをワークWの下面から排除するようにしている。
The processing table 14 is arranged to be movable up and down directly below the
そして、前記台座41の上には、加工台14及び加工ヘッド15とXYステージ12との相対的な移動範囲を検出するための移動範囲検出手段が設けられている。この移動範囲検出手段は、前記XYステージ12におけるX軸方向のプラス側及びマイナス側を向いた左右一対のX軸側移動範囲検出器44,45と、XYステージ12におけるY軸方向のプラス側及びマイナス側を向いた前後一対のY軸側移動範囲検出器46,47とを有している。各検出器44〜47は、スイッチ部51と、該スイッチ部51から突出した摺動軸52の先端に設けられた接触板53と、接触板53をあらかじめ設定された突出位置に付勢して保持するスプリング54とを有しており、接触板53は、前記薄板把持部材16や前記保持枠17、前記取付枠11の高さ位置の違いに対応するため、上下方向に長い板材によって形成され、一側部にスイッチ作動片55が設けられている。
On the
この検出器44〜47は、接触板53がワークWの保持部材である前記把持部材16や前記保持枠17、あるいは前記取付枠11に当接し、スイッチ作動片55がスイッチ部51の方向に移動すると検出器44〜47が作動し、前記制御手段に検出器44〜47がX軸方向、Y軸方向で保持部材などに当接したこと、即ち加工台14が移動限界に達した信号を送信する。
In the
このとき、加工台14及び加工ヘッド15とXYステージ12との相対的な移動範囲があらかじめ設定されていなかったり、あらかじめ手入力した移動範囲が間違っていたりした場合でも、各検出器44〜47から移動限界に達した信号を制御手段が受信してXYステージ12を緊急停止させることにより、加工台14や加工ヘッド15が保持部材などに衝突して破損することを防止できる。
At this time, even if the relative movement range of the processing table 14 and the
また、取付枠11内にワークWを装着してレーザ加工を開始する前に、XYステージ12をX軸方向、Y軸方向にそれぞれ移動させ、X軸側移動範囲検出器44,45及びY軸側移動範囲検出器46,47を保持部材などに軽く当接させてXYステージ12の移動可能範囲をあらかじめ取得して制御手段に記憶させることにより、ワークWの大きさだけでなく、紗張り状態のワークWにおける保持枠17の形状や大きさが異なっている場合でも、ワークWの寸法に応じた加工範囲、即ち、XYステージ12の移動可能範囲を煩わしい入力操作を行わずに簡単かつ確実に設定することができ、他の一般的な加工対象物に比べて極めて多くの種類の大きさや構造に対応しなければならないメタルマスクを加工するレーザ加工装置に最適である。
Before the workpiece W is mounted in the mounting frame 11 and laser processing is started, the
11…取付枠、11a…横枠、11b…縦枠、11c…下部台枠、12…XYステージ、13…吸引支持枠、14…加工台、15…加工ヘッド、16…薄板把持部材、17…保持枠、18…保持枠把持部材、21…ベース部材、22…受部材、23…台座、24…リンク機構、25…締付レバー、26…押さえ部材、31…ベース部材、32…押さえ部材、33…締付ハンドル、34…ネジ棒、35…ナット、41…台座、42…吸引ブロック、43…支持盤、44,45…X軸側移動範囲検出器、46,47…Y軸側移動範囲検出器、51…スイッチ部、52…摺動軸、53…接触板、54…スプリング、55…スイッチ作動片、W…ワーク(薄板)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Mounting frame, 11a ... Horizontal frame, 11b ... Vertical frame, 11c ... Lower frame, 12 ... XY stage, 13 ... Suction support frame, 14 ... Processing table, 15 ... Processing head, 16 ... Thin plate holding member, 17 ... Holding frame, 18 ... holding frame gripping member, 21 ... base member, 22 ... receiving member, 23 ... pedestal, 24 ... link mechanism, 25 ... clamping lever, 26 ... pressing member, 31 ... base member, 32 ... pressing member, 33 ... Tightening handle, 34 ... Screw rod, 35 ... Nut, 41 ... Pedestal, 42 ... Suction block, 43 ... Support plate, 44, 45 ... X-axis side movement range detector, 46, 47 ... Y-axis side
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JP2008217526A JP2010051986A (en) | 2008-08-27 | 2008-08-27 | Laser beam machining apparatus |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2011218397A (en) * | 2010-04-08 | 2011-11-04 | Nippon Sharyo Seizo Kaisha Ltd | Laser beam machine and holding device |
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2008
- 2008-08-27 JP JP2008217526A patent/JP2010051986A/en active Pending
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