JP2012223805A - Laser beam machining apparatus, laser beam machining method, and laser beam machined product - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、セラミックス等の被加工物をレーザー加工する際に使用されるレーザー加工装置、これを用いたレーザー加工方法及びこの方法により製造されたレーザー加工物に関するものである。 The present invention relates to a laser processing apparatus used when laser processing a workpiece such as ceramics, a laser processing method using the same, and a laser processed product manufactured by this method.
電子部品を搭載する回路基板等には、セラミックス材、ガラス材、シリコン材などの硬脆性材料が用いられている。このような硬脆性材料から形成される基板(被加工物)を割断するためには、基板の表面に溝を形成したり、基板の内部に微細な穴を形成することがなされている。かかる形成手段としては基板にレーザー光線を照射するレーザー加工が用いられている。 Hard brittle materials such as ceramic materials, glass materials, and silicon materials are used for circuit boards on which electronic components are mounted. In order to cleave a substrate (workpiece) formed from such a hard and brittle material, a groove is formed on the surface of the substrate or a fine hole is formed inside the substrate. As such a forming means, laser processing for irradiating a substrate with a laser beam is used.
この種のレーザー加工を行うレーザー加工装置としては、被加工物の加工量を増やすために、基台に第一方向及びこれに直交する第二方向に沿って移動可能に載置され、被加工物をそれぞれ保持する二つの積載ステージ(第一積載ステージ及び第二積載ステージ)と、被加工物を加工するためにレーザー光線を照射する一つのレーザー発生装置とを備えているものが公知である(特開2008−149716号公報参照)。この公報所載の装置では、一方の積載ステージに積載された被加工物にレーザー光線を照射している間に他方の積載ステージにおいて被加工物の搬出・搬入(又は裏返し)を行うことによって搬入から搬出までの時間分だけトータルの加工時間を短縮して、加工量を増やすことを目的とするものである。 As a laser processing apparatus for performing this type of laser processing, in order to increase the processing amount of the workpiece, it is placed on the base so as to be movable along the first direction and the second direction perpendicular thereto. It is known to have two loading stages (first loading stage and second loading stage) for holding an object, respectively, and one laser generator for irradiating a laser beam to process a workpiece ( JP, 2008-149716, A). In the apparatus described in this publication, while the workpiece loaded on one loading stage is irradiated with a laser beam, the workpiece is unloaded and loaded (or turned over) on the other loading stage. The purpose is to shorten the total processing time by the time until unloading and increase the processing amount.
しかしながら、被加工物の搬入・搬出に要する時間は、レーザー加工のためにレーザー光線を照射している時間に比べて短いため、積載ステージに搬入し終えた被加工物はしばらく待機するものであり、結果としてトータルの加工時間はそれ程短縮できるものではなく、このため時間内の加工可能な量は僅かに増加が望める程度である。 However, since the time required for loading and unloading the workpiece is shorter than the time for irradiating the laser beam for laser processing, the workpiece that has been loaded onto the loading stage waits for a while, As a result, the total processing time cannot be reduced so much, and therefore the amount that can be processed within the time can be expected to increase slightly.
本発明は、これらの不都合に鑑みてなされたものであり、短時間に大量の被加工物を加工することができるレーザー加工装置、及びこれを用いたレーザー加工方法、並びにこの方法により製造されたレーザー加工物の提供を目的とするものである。 The present invention has been made in view of these disadvantages, and is manufactured by a laser processing apparatus capable of processing a large amount of workpieces in a short time, a laser processing method using the same, and this method. The purpose is to provide a laser processed product.
上記課題を解決するためになされた本発明のレーザー加工装置は、
一方向に沿って配設された第一スライド部を有する基台と、
上記第一スライド部に沿ってそれぞれ独立して移動可能に取付けられ、上記第一スライド部と交差する方向に沿って配設された第二スライド部を有する複数の第一移動部と、
被加工物を保持可能な保持手段を有し、上記第二スライド部に移動可能にそれぞれ取付けられる第二移動部と、
上記各保持手段に対応して設けられ、保持された被加工物にレーザー光線をそれぞれ照射し被加工物を加工するレーザー加工部と、
上記第一移動部及び第二移動部の移動を制御する制御部と
を備える。
The laser processing apparatus of the present invention made to solve the above problems is
A base having a first slide portion disposed along one direction;
A plurality of first moving parts each having a second slide part attached along the first slide part so as to be independently movable and arranged along a direction intersecting the first slide part;
A second moving part that has holding means capable of holding the workpiece and is movably attached to the second slide part;
A laser processing unit that is provided corresponding to each of the holding means, and that processes the workpiece by irradiating the held workpiece with a laser beam; and
A control unit that controls movement of the first moving unit and the second moving unit.
当該レーザー加工装置は、第一移動部及び第二移動部を移動させることにより保持手段を移動して、この保持手段に保持された被加工物に対してレーザー加工部からレーザー光線を照射することにより、被加工物を加工することができる。当該レーザー加工装置にあっては、複数の第一移動部の第二スライド部にそれぞれ第二移動部が取付けられ、この第二移動部に保持手段がそれぞれ設けられていることにより、複数の第二移動部、及び複数の保持手段を有している。そして、この複数の保持手段にそれぞれ対応してレーザー加工装置が設けられているので、複数の被加工物を複数のレーザー加工装置によって加工することができる。つまり、同時に複数の被加工物を加工することができるので、短時間に大量の被加工物を加工することができる。 The laser processing apparatus moves the holding unit by moving the first moving unit and the second moving unit, and irradiates the workpiece held by the holding unit with a laser beam from the laser processing unit. The workpiece can be processed. In the laser processing apparatus, the second moving part is attached to the second slide part of each of the plurality of first moving parts, and the second moving part is provided with holding means, whereby a plurality of first moving parts are provided. It has two moving parts and a plurality of holding means. Since a laser processing apparatus is provided corresponding to each of the plurality of holding means, a plurality of workpieces can be processed by a plurality of laser processing apparatuses. That is, since a plurality of workpieces can be processed simultaneously, a large amount of workpieces can be processed in a short time.
また、当該レーザー加工装置にあっては、制御部が、レーザー加工時において、複数の第一移動部の一方向の移動が同一向きとなるよう制御している構成を採用することが好ましい。 Moreover, in the said laser processing apparatus, it is preferable to employ | adopt the structure which the control part controls so that the movement of one direction of several 1st moving parts becomes the same direction at the time of laser processing.
これにより、複数の被加工物を同時に加工するにあたり、第一移動部が同一向きに移動することにより、第一移動部同士が接触等、干渉しにくい。このため、第一移動部同士を近接して配設することができ、装置全体のコンパクト化を図ることができる。 Thereby, when processing a several to-be-processed object simultaneously, when a 1st moving part moves to the same direction, 1st moving parts do not interfere easily, such as contact. For this reason, the first moving parts can be arranged close to each other, and the entire apparatus can be made compact.
さらに上記構成を採用した場合にあっては、上記制御部が、上記第一移動部の同一向きの移動が略同一速度となるよう制御している構成を採用することが好ましい。 Further, in the case where the above configuration is employed, it is preferable to employ a configuration in which the control unit controls the movement of the first moving unit in the same direction to have substantially the same speed.
これにより、複数の第一移動部が略同一速度で同一向きに移動するので、第一移動部同士の干渉がより防止でき、装置全体のコンパクト化をより図ることができる。 Thereby, since several 1st moving parts move to the same direction at substantially the same speed, interference of the 1st moving parts can be prevented more and the whole apparatus can be made more compact.
また上記構成を採用した場合にあっては、制御部が、複数の第一移動部のうち一の第一移動部の一方向への移動が終了した時点で他の第一移動部の一方向への移動が終了していない場合に、上記一の第一移動部及びこの第一移動部の第二スライド部に取付けられた一の第二移動部を停止状態としておき、上記他の第一移動部が一方向への移動が終了した後に、上記一の第一移動部及び/又は一の第二移動部と他の第一移動部及び/又はこの他の第一移動部の第二スライド部に取付けられた他の第二移動部とが次の移動を開始するよう制御している構成を採用することが好ましい。 In addition, in the case where the above configuration is adopted, when the control unit finishes moving in one direction of one first moving unit among the plurality of first moving units, one direction of the other first moving unit When the movement to is not completed, the one first moving part and the one second moving part attached to the second slide part of the first moving part are set in a stopped state, and the other first moving part is stopped. After the movement of the moving unit in one direction is completed, the second slide of the first moving unit and / or the second moving unit and the other first moving unit and / or the other first moving unit. It is preferable to employ a configuration in which another second moving unit attached to the unit is controlled to start the next movement.
つまり、保持される被加工物の位置や角度によっては第一移動部同士の一方向の移動量が異なる場合があり、そのような場合には一の第一移動部の一方向への移動が終了した時点で他の第一移動部の一方向への移動が終了していないことがある。このように各第一移動部の一方向の移動終了時が相違する場合に、既に終了した一の第一移動部に関して次の移動(一の第一移動部の移動又はこの第一移動部の第二スライド部に取付けられた一の第二移動部の移動)を開始すると、この移動終了時の時間差によって第一移動部同士の干渉を招くおそれがあり、特に加工を複数回行い上記時間差が積算されてしまうと上記のような干渉が尚更生じやすい。このため、上記構成を採用することにより、一の第一移動部の移動と他の第一移動部の移動との時間差を解消でき、これにより第一移動部同士の干渉がより防止されることになる。 That is, depending on the position and angle of the workpiece to be held, the amount of movement in one direction between the first moving parts may be different. In such a case, movement in one direction of one first moving part may be different. The movement of the other first moving unit in one direction may not be completed at the time of completion. In this way, when the movement ends in one direction of each first moving unit are different, the next movement (the movement of one first moving unit or the movement of one first moving unit) When the movement of one second moving part attached to the second slide part is started, there is a risk of causing interference between the first moving parts due to the time difference at the end of this movement. If accumulated, the above interference is more likely to occur. For this reason, by adopting the above configuration, the time difference between the movement of one first moving part and the movement of the other first moving part can be eliminated, thereby preventing interference between the first moving parts. become.
さらに当該レーザー加工装置にあっては、上記第一移動部の移動をそれぞれ行う第一駆動部と、上記第二移動部の移動をそれぞれ行う第二駆動部とをさらに備え、上記制御部が、第一移動部及び第二移動部の移動開始地点を被加工物の加工開始位置よりも手前に設定した被加工物の加工経路を計算する本体部と、この計算された加工経路のもと駆動する上記第一駆動部及び第二駆動部のそれぞれの駆動量を受け取り、この駆動量に基づいて上記レーザー加工部によるレーザー光線の照射を開始するようレーザー加工部を制御するレーザー加工コントロール部とを備える構成を採用することが好ましい。 The laser processing apparatus further includes a first drive unit that moves the first moving unit and a second drive unit that moves the second moving unit, and the control unit includes: The main body for calculating the machining path of the workpiece with the movement start point of the first moving unit and the second moving unit set before the machining start position of the workpiece, and driven based on the calculated machining path A laser processing control unit that receives the respective driving amounts of the first driving unit and the second driving unit, and controls the laser processing unit to start irradiation of the laser beam by the laser processing unit based on the driving amount. It is preferable to adopt a configuration.
つまり、第一移動部及び第二移動部の移動は、通常、開始時点から所望速度になるまで一定の時間が必要であり(一定の距離移動することが必要であり)、このため上記のように加工経路を計算することにより、所望速度になった後にレーザー光線の照射を開始することができる。これにより、加工開始位置から被加工物を適度な速度で移動させつつレーザー光線を照射することができ、被加工物の加工を確実且つ正確なものとすることができる。また、制御部が、第一駆動部及び第二駆動部のそれぞれの駆動量を受け取り、この駆動量に基づいて上記レーザー加工部によるレーザー光線の照射を開始するようレーザー加工部を制御するレーザー加工コントロール部を備えるので、このレーザー加工コントロール部によって第一駆動部及び第二駆動部から直接受け取ったデータをもとにレーザー加工部を制御できるので、レーザー光線照射に関するタイムラグが生じ難く、より的確な被加工物の加工を行うことができる。なお、「第一移動部及び第二移動部の移動開始地点」が「被加工物の加工開始位置よりも手前」とは、被加工物の加工開始位置よりも加工時に移動する方向で且つその移動向きの逆向きであって、第一移動部及び第二移動部が移動開始からレーザー加工時に望まれる速度となるまでに必要な距離以上離間している位置を意味する。 That is, the movement of the first moving unit and the second moving unit usually requires a certain period of time from the start time until the desired speed is reached (must move by a certain distance). By calculating the machining path, laser beam irradiation can be started after the desired speed is reached. Thus, the laser beam can be irradiated while moving the workpiece from the processing start position at an appropriate speed, and the workpiece can be processed reliably and accurately. In addition, the laser processing control in which the control unit receives the respective driving amounts of the first driving unit and the second driving unit and controls the laser processing unit to start the irradiation of the laser beam by the laser processing unit based on the driving amount. Since the laser processing control unit can control the laser processing unit based on the data received directly from the first drive unit and the second drive unit by this laser processing control unit, there is no time lag related to laser beam irradiation and more accurate processing Processing of objects can be performed. Note that “the movement start point of the first moving unit and the second moving unit” is “before the machining start position of the workpiece” is a direction in which the workpiece moves during machining from the machining start position of the workpiece and It means a direction opposite to the moving direction, and a position where the first moving unit and the second moving unit are separated by more than a necessary distance from the start of movement to a desired speed during laser processing.
また、当該レーザー加工装置にあっては、保持手段に保持された被加工物を撮像するカメラを有することが好ましい。これにより撮像された撮像データに基づいて加工経路を計算することができ、被加工物が保持手段にズレた状態で保持されていても、そのズレを修正しつつ保持手段を移動させることで被加工物を正確に加工することができる。ここで、このカメラは複数の保持手段に対して一つのカメラを設けることも可能であるが、この場合、カメラの撮像可能な領域まで各保持手段をそれぞれ移動させたり、またはカメラの撮像可能な領域を広く設けることを要することになる。前者のように各保持手段を撮像可能な領域にそれぞれ移動させる場合には、この各保持手段の移動に要する時間分だけ加工時間が長くなり、また後者のように撮像可能な領域を広くした場合には、被加工物ごとの分解能が低下し被加工物の正確な加工が困難となるおそれがある。このため、複数の保持手段にそれぞれ対応して複数のカメラが設けられていることが好ましい。これにより、加工時間の短縮化を図ることができるとともに、正確な加工が可能となる利点を有する。 In addition, the laser processing apparatus preferably includes a camera that images the workpiece held by the holding unit. Thus, the machining path can be calculated based on the captured image data, and even if the workpiece is held in a state of being displaced from the holding means, the workpiece is moved by moving the holding means while correcting the deviation. The workpiece can be processed accurately. Here, this camera can be provided with a single camera for a plurality of holding means, but in this case, each holding means can be moved to an imageable area of the camera, or the camera can be imaged. It is necessary to provide a wide area. When each holding means is moved to an imageable area as in the former, the processing time is increased by the time required to move each holding means, and when the imageable area is widened as in the latter In such a case, the resolution of each workpiece may be reduced, and accurate machining of the workpiece may be difficult. For this reason, it is preferable that a plurality of cameras are provided corresponding to the plurality of holding units, respectively. As a result, the machining time can be shortened and there is an advantage that accurate machining is possible.
さらに、上記のようにカメラを有する場合には、制御部がカメラの撮像を制御するよう設けられ、この制御部が、各保持手段に保持された被加工物を撮像するようカメラに指示するステップ、撮像された撮像データを受け取るステップ、受け取った撮像データと予め記憶している基準データとを比較するステップ、比較した結果に基づいて各被加工物の加工経路を計算するステップ、及び計算された加工経路に基づいて各第一移動部及び第二移動部を移動させるステップを行う構成を採用することが好ましい。 Further, in the case where the camera is provided as described above, the control unit is provided so as to control the imaging of the camera, and the control unit instructs the camera to image the workpiece held by each holding unit. A step of receiving the imaged image data, a step of comparing the received image data with pre-stored reference data, a step of calculating a machining path of each workpiece based on the comparison result, and a calculation It is preferable to employ a configuration that performs a step of moving each of the first moving unit and the second moving unit based on the machining path.
これにより、カメラにより被加工物を撮像し、この撮像した撮像データと基準データとを比較することにより各被加工物の加工経路が計算され、この加工経路に沿って保持手段を移動させて、この保持手段に保持された被加工物を加工することができる。このため、被加工物が保持手段にズレた状態で保持されたとしても、そのズレを修正した加工経路が計算でき、これにより被加工物を正確に加工することができる。 Thereby, the workpiece is imaged by the camera, the machining path of each workpiece is calculated by comparing the captured image data and the reference data, the holding means is moved along the machining path, The workpiece held by the holding means can be processed. For this reason, even if the workpiece is held in a state of being shifted from the holding means, a machining path in which the deviation is corrected can be calculated, and the workpiece can be processed accurately.
以上説明したように、本発明のレーザー加工装置は、複数の保持手段で保持された被加工物をそれぞれのレーザ加工部によって加工することができ、短時間に大量の被加工物を加工することができる。 As described above, the laser processing apparatus of the present invention can process a workpiece held by a plurality of holding means by each laser processing section, and can process a large amount of workpieces in a short time. Can do.
以下、適宜図面を参照しつつ本発明の実施の形態を詳説する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
図1〜図3のレーザー加工装置1は、基台10と、基台10に対して前後左右方向に移動可能に設けられた二つ(複数)の保持手段43を有するとともにこの保持手段43を水平方向に移動させるための移動機構20と、保持手段43ごとに設けられたレーザー加工部50と、保持手段43ごとに設けられたカメラ60a,60bと、移動機構20の移動の制御等を行う制御部100とを備えている。当該レーザー加工装置1は、上記保持手段43には同一構造の被加工物がそれぞれ保持され、この被加工物に同一の加工が施されるものである。
The
上記移動機構20は、基台10に左右方向(一方向)に沿って同一直線上で移動可能に載置された二つ(複数)の第一移動部30と、この第一移動部30に前後方向(左右方向に直交する方向)に沿って移動可能にそれぞれ載置された第二移動部40と、上記第一移動部30の移動をそれぞれ行う第一駆動部(図示省略)と、上記第二移動部40の移動をそれぞれ行う第二駆動部(図示省略)とを備えている。
The moving
上記基台10には、左右方向に沿って第一レール部15(第一スライド部)が配設されている。具体的には基台10は、基台本体11と、この基台本体11に載置固定された第一レール部材13とを具備しており、この第一レール部材13の上面に上記第一レール部15が形成されている。
A first rail portion 15 (first slide portion) is disposed on the
また、上記複数の第一移動部30には、前後方向に沿って第二レール部35(第二スライド部)が配設されている。この第一移動部30は、第一レール部15をスライドする第一移動部本体31と、この第一移動部本体31に載置固定された第二レール部材33とを具備しており、この第二レール部材33の上面には上記第二レール部35が形成されている。
The plurality of first moving
また、上記第二移動部40は、上記第二レール部35に沿ってスライドする第二移動部本体41と、この第二移動部本体41に一定隙間を持って対向して設けられた保持テーブル43(保持手段)とを有している。ここで、第二移動部本体41は、下面側から突設され第二レール部35に係合する鍔部45を有し、前後方向に沿った第二移動部本体41の一側縁(左側縁)から立設部47が立設されており、この立設部47の上端から上記一側縁の他方の側縁側(右側)に向けて上記保持テーブル43が第二移動部本体41と平行に突設されている。つまり、第二移動部本体41、立設部47及び保持テーブル43が、全体として側面視形状が略倒U字状に形成されている。上記保持テーブル43は、被加工物を保持する保持手段として機能し、この保持テーブル43には被加工物を吸着する吸着孔(図示省略)が形成されている。また、この保持テーブル43には、上記吸着孔よりも中央部側に穿孔43aが形成されている。
The second moving
なお、第一駆動部及び第二駆動部は例えばパルスモーター等から構成することができる。また、第一スライド部、第二スライド部、第一駆動部及び第二駆動部は、所謂シャフトモータによって構成することができる。つまり、軸方向に沿ってN極及びS極が等間隔に交互に配設された磁石を有する第一シャフトを第一スライド部として基台10に固定し、第一駆動部として第一シャフトにスライド可能に取付けられ且つ内部にコイルを有する可動子を用い、この可動子を第一移動部30に固定することにより、第一移動部30を左右方向に移動可能に設けることも可能である。また同様に軸方向に沿ってN極及びS極が等間隔に交互に配設された磁石を有する第二シャフトを第二スライド部として第一移動部30に固定し、第二駆動部として第二シャフトにスライド可能に取付けられ且つ内部にコイルを有する可動子を用い、この可動子を第二移動部40に固定することにより、第二移動部40を前後方向に移動可能に設けることも可能である。
The first drive unit and the second drive unit can be constituted by, for example, a pulse motor. Further, the first slide portion, the second slide portion, the first drive portion, and the second drive portion can be configured by a so-called shaft motor. That is, a first shaft having a magnet in which N poles and S poles are alternately arranged at equal intervals along the axial direction is fixed to the base 10 as a first slide part, and is attached to the first shaft as a first drive part. It is also possible to provide the first moving
上記レーザー加工部50は、被加工物にレーザー光線を照射して被加工部を加工するものであり、複数(二つ)の保持手段43に対応して複数(二つ)のレーザー加工部50が設けられ、各レーザー加工部50は基台10に対して相対的位置が固定されている。また、各レーザー加工部50は、レーザー光線を出射する光源及び光源からのレーザー光線を被加工物に照射するための光学系を有している。なお、光源の種類としては、特に限定されるものではなく、例えばCO2レーザーなどの気体レーザー、Nd:YAGレーザーなどの固体レーザー、フェムト秒レーザーなどの超短パルスレーザー等が挙げられる。また、光源のレーザー光線の波長としては、200nm以上11μm以下であることが好ましく、240nm以上1600nm以下であることが特に好ましい。このレーザー光線の波長を上記範囲とすることで、硬脆性材料からなる被加工物であっても割断加工に最適なレーザー出力を実現することができ、レーザー加工の効率性及び確実性を向上することができる。また、光源のレーザー光線の発振手段としては、連続発振又はパルス発振を採用することが好ましい。このレーザー光線の発振手段を連続発振とすることで、一定のレーザー出力を連続して発振することができる。また、パルス発振とすることで、高いピークパワーを有するレーザーパルスを得ることができ、熱影響層が少なく、より効率的な加工が可能となる。その結果、加工材料の種類や性質に応じた最適な加工を実現することができる。
The
また、上記カメラ60a,60bは、保持手段43に保持された被加工物を撮像するためのものであり、複数(二つ)の保持手段43に対応して複数対(二対)のカメラ60a,60bが設けられている。本実施形態においては、一つの保持手段43に対して二つのカメラ60a,60bが設けられており、具体的には保持手段43に保持された被加工物を上側から撮像する表面側カメラ60aと、被加工物を下側から上記穿孔43aを介して撮像する裏面側カメラ60bとの二種類配設されている。
The
また、当該レーザー加工装置1は、保持手段43に被加工物を搬入するとともに保持手段43から被加工物を搬出する搬入搬出手段(図示省略)を有しており、この搬入搬出手段は保持手段43ごとに設けられている。この搬入搬出手段としては、種々のものが採用でき、例えばスカラロボット等を採用することができる。なお、かかる搬入搬出手段の制御は上記制御部100が行っている。
In addition, the
上記制御部100は、上記移動機構20の移動を制御し、保持手段43による被加工物の保持を制御し、レーザー加工部50のレーザー光線の照射を制御し、上記カメラ60a,60bの撮像を制御するものである。
The
制御部100は、種々の制御を行う本体部110を有しており、この本体部110は例えばパーソナルコンピューターから構成されている。この本体部110は、カメラ60a,60bにより撮像された撮像データを受け取る撮像データ処理部111と、移動機構20に対して駆動を指示する駆動コントロール部113とを備えている。また、制御部100(の本体部110)は、制御プログラム等が記憶された記憶部(図示省略)を有しており、この記憶部には、被加工物が保持手段43に正確に保持された状態の撮像データである被加工物の基準データが記憶されている。
The
また、制御部100は、上記駆動コントロール部113とターミナル120を介して接続され、第一駆動部及び第二駆動部にそれぞれ接続されるサーボドライバー130を有している。このサーボドライバー130は、一つの保持手段43に対して二つ設けられ、具体的には各サーボドライバー130は、一の第一駆動部、一の第二駆動部、他の第一駆動部及び他の第二駆動部にそれぞれ接続されている。これらのサーボドライバー130は、第一駆動部又は第二駆動部の駆動をそれぞれ指示するとともに、第一駆動部又は第二駆動部の駆動量(第一移動部30又は第二移動部40の移動量)をそれぞれ受け取るよう構成されている。
The
さらに、制御部100は、レーザー加工部50に対してレーザー光線の照射・停止を指示するレーザー加工コントロール部140を有している。このレーザー加工コントロール部140は、レーザー加工部50ごとに設けられており、具体的には二つのレーザー加工コントロール部140を制御部100は有している。このレーザー加工コントロール部140は、第一駆動部及び第二駆動部に接続されており、一の第一駆動部及び一の第二駆動部が一のレーザー加工コントロール部140に接続され、他の第一駆動部及び他の第二駆動部が他のレーザー加工コントロール部140に接続されている。このレーザー加工コントロール部140は、第一駆動部及び第二駆動部の駆動量(第一移動部30及び第二移動部40の移動量)に関するデータをそれぞれ受け取るよう構成されている。このレーザー加工コントロール部140は、第一駆動部及び第二駆動部の駆動量に基づいて保持手段43の位置(前後左右位置)を認識し、被加工物が加工開始位置に到達した際にレーザー加工部50によるレーザー光線の照射を開始し、また被加工物が加工終了位置に到達した際にレーザー加工部50によるレーザー光線の照射を終了するようレーザー加工部50に対して指示する。また、レーザー加工コントロール部140は、制御部100の本体部110に接続されており、この本体部110からレーザー光線の照射開始位置(加工開始位置)及び照射終了位置(加工終了位置)に関するデータを受け取っている。
Furthermore, the
また、制御部100は、
1.各保持手段43に被加工物を搬入する搬入ステップ、
2.各保持手段43に保持された被加工物を各カメラ60a,60bで撮影して、各被加工物の加工経路を計算する加工経路計算ステップ、
3.計算された加工経路に基づいて各被加工物を加工する加工ステップ、及び
4.加工が終了した被加工物を搬出する搬出ステップ
を行うよう各部材を制御している。
In addition, the
1. A loading step of loading the workpiece into each holding means 43;
2. A machining path calculating step of photographing the workpiece held by each holding means 43 with each
3. 3. a machining step of machining each workpiece based on the calculated machining path; and Each member is controlled so as to perform an unloading step of unloading the workpiece that has been processed.
上記搬入ステップ及び搬出ステップにおいて、制御部100は、保持手段43を搬入搬出位置に移動させる。そして、搬入搬出位置の保持手段43に保持されている加工済みの被加工物を搬入搬出手段が受け渡し、空となった保持手段43に搬入搬出手段によって未加工の被加工物を搬入して被加工物を保持手段43に保持させるよう制御部100によって制御されている。なお、上記被加工物の搬入搬出に際して、制御部100は保持手段43による吸着の停止・開始を制御している。
In the carry-in step and the carry-out step, the
また、加工経路計算ステップにおいて、制御部100は、
1.未加工の被加工物を保持する保持手段43をそれぞれ各カメラ60a,60bの撮像領域まで移動するステップ、
2.撮像領域に位置する被加工物を表面側及び裏面側からカメラ60a,60bによって撮像するステップ、
3.撮像した撮像データを各カメラ60a,60bから撮像データ処理手段が受け取るステップ、
4.受け取った各撮像データと記憶している基準データとを撮像データ処理手段が比較するステップ、
5.比較した結果に基づいて、撮像データ処理手段が各被加工物の加工経路を計算するステップ
を行うよう制御している。
In the machining path calculation step, the
1. Moving the holding means 43 for holding an unprocessed workpiece to the imaging regions of the
2. Imaging the workpiece located in the imaging region with the
3. A step of receiving imaged image data from each of the
4). A step in which the imaging data processing means compares each received imaging data with the stored reference data;
5. Based on the comparison result, the imaging data processing means is controlled to perform a step of calculating a machining path of each workpiece.
上記加工経路は制御部100の本体部110によって計算される。この加工経路には、被加工物の加工開始位置及び加工終了位置を含んでいる。なお、被加工物の一方向の一方側(右方向)への移動、一方向と直交する方向の一方側(後方向)への移動、一方向の他方側(左方向)への移動、及び、上記直交する方向の他方側(前方向)への移動のそれぞれについて、一対の加工開始位置と加工終了位置とが計算されている。つまり、複数対の加工開始位置と加工終了位置とから構成される複数の加工ラインによって、全体としての加工経路が構成されている。
The machining path is calculated by the
また、加工経路を計算する際に、制御部100は、被加工物の移動経路(第一移動部30と第二移動部40との移動及びタイミング)も計算するよう設けられている。ここで、被加工物の移動経路には、第一移動部30及び第二移動部40の移動開始位置及び移動終了位置を含んでいる。上記移動開始位置は、上記加工開始位置よりも手前に設定されている。また、上記移動終了位置は、加工終了位置よりも進行側に設定される。
Further, when calculating the machining path, the
具体的には、移動開始位置は、次に加工を行う加工ラインの延長線上で且つその加工ラインの加工方向の反対側に加工開始位置から一定距離離間した位置に設定される。ここで、移動開始位置と加工開始位置とが離間する一定距離は、第一移動部30又は第二移動部40がその加工ライン方向への速度が加工に際しての所望の速度になるのに必要な距離以上とされている。また、移動終了位置は、加工を行った加工ラインの延長線上で且つその加工ラインの加工方向に加工終了位置から一定距離離間した位置に設定される。ここで、移動終了位置と加工終了位置とが離間する一定距離は、加工に際して移動する第一移動部30又は第二移動部40が停止に要する距離である。
Specifically, the movement start position is set at a position spaced apart from the machining start position on the extension line of the machining line to be machined next and on the opposite side of the machining direction of the machining line. Here, the fixed distance at which the movement start position and the machining start position are separated from each other is necessary for the first moving
また、加工ステップにおいて、制御部100は、保持手段43を加工開始位置まで移動させ、この加工開始位置に至った際に各レーザー加工コントロール部140がそれぞれのレーザー加工部50にレーザー照射開始の指示を与え、各レーザー加工部50から照射されるレーザー光線によって被加工物を加工しつつ保持手段43を各加工経路に沿って移動させ、レーザー加工終了位置に到達した際に各レーザー加工コントロール部140がそれぞれのレーザー加工部50にレーザー照射終了の指示を与えるよう制御している。
In the processing step, the
このレーザー照射の際の移動に関して、制御部100は、複数の保持手段43が略同期して移動するよう制御している。つまり、複数の保持手段43に保持された被加工物に対して、同一の加工ラインの加工を同期して行うよう制御部100は制御している。具体的には、制御部100は、複数の第一移動部30が左右方向同一向きで同期して移動するよう制御し、また、複数の第二移動部40が前後方向同一向きで同期して移動するよう制御している。ここで、制御部100は、この複数の第一移動部30の移動が同一の速度となるよう制御し、また、複数の第二移動部40の移動も同一の速度となるよう制御している。より具体的に説明すると、例えば、レーザー加工開始時において複数の第一移動部30は右方向に同一の速度で移動し、次に複数の第二移動部40が後方向に同一の速度で移動し、次に複数の第一移動部30が左方向に同一の速度で移動し、次に複数の第二移動部40が前方向に同一の速度で移動するよう制御部100は制御している(なお、この加工経路は被加工物の形状や搬入搬出手段の配置などによって適宜設計変更可能である)。ここで、上記第一移動部30の左右方向の移動に際して、上記計算された加工経路に従って第二移動部40は前後方向に微調整のために微動し、また、上記第二移動部40の前後方向の移動に際して、上記計算された加工経路に従って第一移動部30は前後方向に微調整のために微動するよう制御部100は制御している。
Regarding the movement at the time of laser irradiation, the
なお、制御部100は、各加工ラインの加工が終了した後に、第一移動部30及び第二移動部40が、次の加工ラインの加工開始位置に移動するよう制御している。具体的には制御部100は、まず、一の加工ラインの移動開始位置に被加工物を移動させ、次にその加工ラインに沿って被加工物を移動させ、そして被加工物が加工開始位置に到達するとレーザー光線を照射するようレーザー加工部50に対してレーザー光線照射開始の指示を与える。その後、被加工物が加工終了位置に到達すると、制御部100は、レーザー光線の照射を停止するよう指示するとともに第一駆動部及び第二駆動部に対して駆動終了の指示を与える。その後、第一駆動部及び第二駆動部が完全に停止するまでの間に一の加工ラインの延長線上の移動終了位置まで移動することになる。そして、制御部100は、この移動終了位置から次の加工ラインの移動開始位置に被加工物を移動させる。
The
また、制御部100は、各加工ラインの加工について、複数の被加工物のうち全ての被加工物の加工が終了するまで、第一移動部30及び第二移動部40の次の動作を行わないよう制御している。
Moreover, the
つまり、複数の第一移動部30のうち一の第一移動部30の左方向又は右方向への移動が終了した時点で他の第一移動部30の左方向又は右方向の移動が終了していない場合に、上記一の第一移動部30及びこの第一移動部30に載置された一の第二移動部40を停止状態としておき、上記他の第一移動部30が左方向又は右方向への移動が終了した後に、上記一の第一移動部30及び/又は一の第二移動部40と他の第一移動部30及び/又はこの他の第一移動部30に載置された他の第二移動部40とが次の移動を開始するよう制御部100は制御している。また、複数の第二移動部40のうち一の第二移動部40の後方向又は前方向への移動が終了した時点で他の第二移動部40の後方向又は前方向の移動が終了していない場合に、上記一の第二移動部40及びこの第二移動部40が載置された一の第一移動部30を停止状態としておき、上記他の第二移動部40が後方向又は前方向への移動が終了した後に、上記一の第二移動部40及び/又は一の第一移動部30と他の第二移動部40及び/又はこの他の第二移動部40が載置された他の第一移動部30とが次の移動を開始するよう制御部100は制御している。
That is, when the movement of one of the plurality of first moving
上記第一移動部30及び第二移動部40の移動及び待機は制御部100の駆動コントロール部113によって制御されている。ここで、第一移動部30を左方向に移動させている場合を例にとり説明すると、駆動コントロール部113は、一つの第一移動部30から左方向の移動が完了した際に、他の第一移動部30の移動が完了しているかを判断し、全ての第一移動部30の移動が完了していないと判断した場合には、移動が完了した第一移動部30を待機させる。一方、全ての第一移動部30の移動が完了していると判断した場合には、移動機構20に対して次の移動を指示する。これにより、左方向の各第一移動部30の移動終了時の時間差を解消している。なお、第一移動部30の右方向の移動及び第二移動部40の前後方向の移動も同様に制御されている。
The movement and standby of the first moving
これらの制御部100の制御について、より具体的に説明すると、制御部100は本実施形態のレーザー加工装置が以下のような動作を行うよう制御している。まず、右方向への移動による加工ラインを加工するにあたり、複数の第一移動部30が右方向に移動し、一の第一移動部30が右方向への移動を終了した時点で他の第一移動部30が右方向への移動を終了していない場合には、この一の第一移動部30及びこの第一移動部30に載置された第二移動部40の移動を行わずに他の第一移動部30の右方向への移動が終了するまで待機し、他の第一移動部30の右方向への移動が終了した後に、次の加工ライン(後方向への移動による加工ライン)の移動開始位置に被加工物を移動させる。そして、次の加工ラインを加工するにあたり、まず複数の第二移動部40の後方向への移動を開始する。また、複数の第二移動部40が後方向に移動し、一の第二移動部40が後方向への移動を終了した時点で他の第二移動部40が後方向への移動を終了していない場合には、この一の第二移動部40及びこの第二移動部40が載置された第一移動部30の次の移動を行わずに他の第二移動部40の後方向への移動が終了するまで待機し、他の第二移動部40の後方向への移動が終了した後に、次の加工ライン(左方向への移動による加工ライン)の移動開始位置に被加工物を移動させる。なお、第一移動部30の左方向への移動及び第二移動部40の前方向の移動に際しても上述と略同様である。このような各第一移動部30及び第二移動部40の各方向への移動終了時に時間差が生ずるのは、被加工物を搬入した際に微妙にズレが生じることにより発生し、このようなズレによって各被加工物の加工経路の左右方向または前後方向の移動量が異なることによって生じている。
The control of the
次に、当該レーザー加工装置1を用いたレーザー加工方法について説明する。
Next, a laser processing method using the
当該レーザー加工方法は、
1.第一移動部30及び第二移動部40を移動させて複数の保持手段43をそれぞれ各搬入搬出位置に移動させ、搬入搬出手段によって加工済みの被加工物の搬出、及び未加工の被加工物の搬入を行い、
2.第一移動部30及び第二移動部40を移動させて各保持手段43をそれぞれのカメラ60a,60bの撮像領域に移動し、カメラ60a,60bにより被加工物を撮像し、その撮像データを制御部100に送信し、送信された撮像データと基準データとを比較することにより各被加工物の加工経路を制御部100が計算し、
3.計算された加工経路に基づいて各保持手段43を移動させつつレーザー加工部50によって被加工物を加工している。
なお、上記搬入搬出に際しては、未だ加工を行っていない初期段階では搬出作業はなされず搬入作業だけなされ、また全ての加工が完了した完了段階では搬入作業はなされず搬出作業だけがなされる。また、レーザー加工時(レーザー光線照射時)における第一移動部30及び第二移動部40の移動並びにレーザー加工部50の照射は上記制御部100の制御手法において説明したような方法によってなされている。
The laser processing method is
1. The first moving
2. The first moving
3. The workpiece is processed by the
At the time of carrying in / out, the carry-out work is not performed at the initial stage where the machining has not yet been performed, and only the carry-in work is performed. At the completion stage after all the processes are completed, the carry-in work is not performed and only the carry-out work is performed. The movement of the first moving
当該レーザー加工装置1及びレーザー加工方法は、上記構成からなるので、以下のような利点を有する。
Since the
つまり、複数の保持手段43にそれぞれ対応してレーザー加工部50が設けられているので、複数の被加工物を複数のレーザー加工部50によって加工することができる。つまり、同時に複数の被加工物を加工することができるので、短時間に大量の被加工物を加工することができる。
That is, since the
また、レーザー加工時において、複数の第一移動部30の左右方向・前後方向の移動が同一向きで且つ同一速度であるため、第一移動部30同士が接触等しにくく、互いに干渉しにくい。このため、第一移動部30同士を近接して配設することができ、装置全体のコンパクト化を図ることができる。
In addition, during the laser processing, since the movements of the plurality of first moving
また、第一移動部30の左方向・右方向の移動が全ての第一移動部30について終了するまで次の移動を行わず、同様に、第二移動部40の後方向・前方向の移動が全ての第二移動部40について終了するまで次の移動を行わないため、各保持手段43の移動に時間差が生じても、第一移動部30同士の干渉の発生原因とならず、このため装置全体のコンパクト化がより図ることができる。
In addition, the next movement is not performed until the movement of the
さらに、第一移動部30及び第二移動部40の移動は、加工開始位置より手前から開始されるので、被加工物が所望速度となった状態で加工開始位置からレーザー加工部50によるレーザー光線の照射を開始することができるため、被加工物の移動速度の相違によって不均一な加工となることを防止でき、適度な速度で移動する被加工物に対して適度な強度のレーザー光線を加工開始位置から照射することができ、被加工物の加工を確実且つ正確なものとすることができる。
Furthermore, since the movement of the first moving
特にこの制御は、レーザー加工コントロール部140が第一駆動部及び第二駆動部の駆動量に基づいて行うため、このレーザー加工コントロール部140によって第一駆動部及び第二駆動部から直接受け取ったデータをもとにレーザー光線の照射を開始できるので、レーザー光線照射に関するタイムラグが生じ難く、より的確な被加工物の加工を行うことができる。
In particular, since this control is performed by the laser
また、保持手段43に保持された被加工物をカメラ60a,60bによって撮像し、撮像データに基づいて加工経路を計算するため、被加工物が保持手段43にズレた状態で保持されていても、そのズレを修正しつつ保持手段43を移動させることで被加工物を正確に加工することができる。
Further, since the workpiece held by the holding means 43 is imaged by the
特に、各保持手段43に対応してカメラ60a,60bが設けられているので、一の被加工物の撮像中に他の被加工物が待機する必要がなく加工時間の短縮化を図ることができるとともに、各カメラ60a,60bの撮像領域を被加工物の大きさに適したものとすることができ正確な加工経路が計算でき正確な加工が可能となる利点を有する。また、各被加工物に対して表面側及び裏面側から撮像する一対のカメラ60a,60bを有するので、被加工物の表裏面双方の撮像データによってより正確な加工経路が計算できる。
In particular, since the
さらに、上記撮像された撮像データと予め記憶している基準データとを比較することによって加工経路が容易に計算でき、このように基準データとの比較によって短時間で加工経路を計算することができ、加工速度の向上が図られる。 Furthermore, the machining path can be easily calculated by comparing the captured image data and the reference data stored in advance, and the machining path can be calculated in a short time by comparing with the reference data. The processing speed can be improved.
また、当該レーザー加工装置1によって大量の被加工物に対して短時間で同一の加工を施すことができ、例えば大量の被加工物の一面に対して加工を行った後に、この一面に加工が施された被加工物を裏返し、この被加工物の反対面に対して加工を行うことも可能である。
Further, the
なお、上記実施形態においては上記構成により上述の利点を有するものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の意図する範囲内において適宜設計変更可能である。 In the above-described embodiment, the above-described configuration has the above-described advantages. However, the present invention is not limited to this, and the design can be changed as appropriate within the intended scope of the present invention.
つまり、上記実施形態においてはカメラを有するものについて説明したが、本発明においてカメラは必須の要件ではない。但し、カメラを設けることが加工精度の向上のために好ましく、この場合には各保持手段に対応してカメラを設けることが好ましい。但し、各保持手段に対応してカメラを設ける場合にあっても、上記実施形態のように表裏面から撮像する二つのカメラを設置することは必ずしも必要ではなく、例えば表面側から撮像するカメラを一台ずつ保持手段に対応して設けることも可能である。 That is, although the above embodiment has been described with a camera, the camera is not an essential requirement in the present invention. However, it is preferable to provide a camera for improving processing accuracy. In this case, it is preferable to provide a camera corresponding to each holding means. However, even when a camera is provided corresponding to each holding means, it is not always necessary to install two cameras that capture images from the front and back surfaces as in the above-described embodiment. It is also possible to provide one unit at a time corresponding to the holding means.
また、上記実施形態においては、加工経路(の加工ライン)が左右方向及び前後方向のいずれかに沿った経路であり、例えば第一移動部の移動に際して第二移動部が微動のみするものについて説明したが、加工経路が例えば左上方向のような斜め方向の経路であるものにも適用可能であり、この場合には第一移動部と第二移動部とを協働させると良い。なお、当該レーザー加工装置は複数の保持手段にそれぞれ保持される被加工物に対して異なる加工経路での加工を行うよう用いることもできる。 Moreover, in the said embodiment, a process path | route (the process line) is a path | route along either the left-right direction or the front-back direction, for example, when the 2nd moving part only moves finely at the time of a movement of a 1st moving part is demonstrated. However, the present invention can also be applied to a case where the machining path is an oblique path such as the upper left direction. In this case, the first moving unit and the second moving unit may be caused to cooperate. In addition, the said laser processing apparatus can also be used so that it may process in a different process path | route with respect to the to-be-processed object each hold | maintained at several holding means.
また、第二スライド部は、第一スライド部に交差する方向に配設されるものであれば、本発明の意図する範囲内であり、例えば複数の第二スライド部同士が互いに平行であることは必須の要件ではない。また、複数の保持手段が、互いに同一平面内に設けられていることも必須の要件ではなく、例えば複数の保持手段の上下高さに相違があっても本発明の意図する範囲内である。さらに、本発明は、レーザー加工装置及びレーザー加工方法に限らず、このレーザー加工方法により製造されたレーザー加工物も対象とするものである。 The second slide part is within the range intended by the present invention as long as it is arranged in a direction intersecting the first slide part. For example, the plurality of second slide parts are parallel to each other. Is not an essential requirement. Further, it is not essential that the plurality of holding means are provided in the same plane as each other. For example, even if there is a difference in the vertical height of the plurality of holding means, it is within the range intended by the present invention. Furthermore, the present invention is not limited to the laser processing apparatus and the laser processing method, but also covers laser processed products manufactured by this laser processing method.
以上のように、本発明のレーザー加工装置は、短時間で大量のレーザー加工が行うことができ、レーザー加工の分野において広く使用されうる。 As described above, the laser processing apparatus of the present invention can perform a large amount of laser processing in a short time and can be widely used in the field of laser processing.
1 レーザー加工装置
10 基台
11 基台本体
13 第一レール部材
15 第一レール部(第一スライド部)
20 移動機構
30 第一移動部
31 第一移動部本体
33 第二レール部材
35 第二レール部
40 第二移動部
41 第二移動部本体
43 保持手段(保持テーブル)
43a 穿孔
45 鍔部
47 立設部
50 レーザー加工部
60a 表面側カメラ
60b 裏面側カメラ
100 制御部
110 本体部
111 撮像データ処理部
113 駆動コントロール部
120 ターミナル
130 サーボドライバー
140 レーザー加工コントロール部
DESCRIPTION OF
20 moving
Claims (9)
上記第一スライド部に沿ってそれぞれ独立して移動可能に取付けられ、上記第一スライド部と交差する方向に沿って配設された第二スライド部を有する複数の第一移動部と、
被加工物を保持可能な保持手段を有し、上記第二スライド部に移動可能にそれぞれ取付けられる第二移動部と、
上記各保持手段に対応して設けられ、保持された被加工物にレーザー光線をそれぞれ照射し被加工物を加工するレーザー加工部と、
上記第一移動部及び第二移動部の移動を制御する制御部と
を備えるレーザー加工装置。 A base having a first slide portion disposed along one direction;
A plurality of first moving parts each having a second slide part attached along the first slide part so as to be independently movable and arranged along a direction intersecting the first slide part;
A second moving part that has holding means capable of holding the workpiece and is movably attached to the second slide part;
A laser processing unit that is provided corresponding to each of the holding means, and that processes the workpiece by irradiating the held workpiece with a laser beam; and
A laser processing apparatus comprising: a control unit that controls movement of the first moving unit and the second moving unit.
上記第二移動部の移動をそれぞれ行う第二駆動部と
をさらに備え、
上記制御部が、
第一移動部及び第二移動部の移動開始地点を被加工物の加工開始位置よりも手前に設定した被加工物の加工経路を計算する本体部と、
この計算された加工経路のもと駆動する上記第一駆動部及び第二駆動部のそれぞれの駆動量を受け取り、この駆動量に基づいて上記レーザー加工部によるレーザー光線の照射を開始するようレーザー加工部を制御するレーザー加工コントロール部と
を備える請求項1から請求項4の何れかに記載のレーザー加工装置。 A first drive unit for moving each of the first moving units;
A second driving unit that respectively moves the second moving unit;
The control unit is
A main body for calculating the machining path of the workpiece, wherein the movement starting point of the first moving unit and the second moving unit is set before the machining start position of the workpiece;
The laser processing unit receives the driving amounts of the first driving unit and the second driving unit that are driven under the calculated processing path, and starts laser beam irradiation by the laser processing unit based on the driving amounts. The laser processing apparatus in any one of Claims 1-4 provided with the laser processing control part which controls.
この制御部が、
各保持手段に保持された被加工物を撮像するようカメラに指示するステップ、
撮像された撮像データを受け取るステップ、
受け取った撮像データと予め記憶している基準データとを比較するステップ、
比較した結果に基づいて各被加工物の加工経路を計算するステップ、及び
計算された加工経路に基づいて各第一移動部及び第二移動部を移動させるステップを行う請求項6に記載のレーザー加工装置。 The control unit is provided to control imaging of the camera;
This control unit
Instructing the camera to image the workpiece held by each holding means;
Receiving captured image data;
Comparing the received imaging data with pre-stored reference data;
The laser according to claim 6, wherein a step of calculating a machining path of each workpiece based on the comparison result and a step of moving each first moving unit and the second moving unit based on the calculated machining path are performed. Processing equipment.
A laser processed product processed by the laser processing method according to claim 8.
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