JP2016068086A

JP2016068086A - レーザ加工装置及びレーザ加工方法

Info

Publication number: JP2016068086A
Application number: JP2014196369A
Authority: JP
Inventors: 佳明高田; Yoshiaki Takada; 加藤　充; Mitsuru Kato; 充加藤; 立石　秀典; Shusuke Tateishi; 秀典立石; 佐々木　崇; Takashi Sasaki; 崇佐々木
Original assignee: Via Mechanics Ltd
Current assignee: Via Mechanics Ltd
Priority date: 2014-09-26
Filing date: 2014-09-26
Publication date: 2016-05-09

Abstract

【課題】レーザによるルーティング加工において、ずれたり傾いてセットされた被加工物の曲率のあるコーナー部を正確に処理する。
【解決手段】複数の辺と当該辺につながるコーナー部１０を有する基板１の外形に沿ってその上に張られたシート材をレーザによってルーティング加工するレーザ加工方法において、前記シート材に対する前記コーナー部１０の切断ルートを決定するために、前記辺とコーナー部１０の画像を前記シート材の上からカメラで読取り、当該読取りデータに基づいて前記コーナー部１０につながる二つの辺の延長線が交わる第一の交点を検出し、前記延長線が作る角度の二等分線が前記コーナー部１０と交わる第二の交点を検出し、当該第二交点と前記第一交点との距離を検出することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザを用いて例えば樹脂性フィルムを切断するようなルーティング加工を行うためのレーザ加工装置及びレーザ加工方法に関するものである。

近年、回路を形成したプリント基板やガラス基板の表面上に、その傷付きや汚れから保護するため、透明の樹脂性フィルムが基板上に張られている回路板がある。

図６は、上記の如き回路板の加工を説明するための図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図６に示すように、四隅にコーナー部がある四角形の基板１には回路が形成されており、その上にそれより少し大きめの透明な樹脂性フィルム２を予め張っておく。レーザ加工装置においては、このような回路板３を加工テーブルに載置し、加工テーブルを移動させつつ、上からレーザを照射することによって基板１の縁に沿って樹脂性フィルム２を切断し、基板１からはみ出た樹脂性フィルム２の不要部分を切り落とすルーティング加工を行う。

このような場合、樹脂性フィルム２の切断ルートを正確に基板１の縁と合わせる必要があり、もしも精度が低い場合には、基板１の縁に合わずに切断したり、基板１にレーザによるダメージを与えてしまうこともある。加工すべき回路板３は、所定の位置精度をもって加工テーブルにセットするようになっているが、基板１の微妙なずれや傾きを完全に無くすことができない。特に四隅のコーナー部については、直角になっている場合とか曲率が異なる等を含めて色々変化し、また回路板３毎に変化することもあり、樹脂性フィルム２の切断ルートを正確に基板１の縁と合わせることが困難である。
なお特許文献１には、レーザによるフレキシブル配線基板の外形加工について開示されているが、コーナー部の処理について言及されていない。

特開平6-170570号公報

そこで本発明は、レーザによるルーティング加工において、ずれたり傾いてセットされた被加工物のコーナー部を外形に沿って正確に処理することを目的とするものである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載のレーザ加工装置においては、複数の辺と当該辺につながるコーナー部を有する基板に当該基板よりはみ出し部分をもってシート材が張られた被加工物に対し、前記基板の外形に沿って前記シート材をレーザによってルーティング加工するレーザ加工装置において、前記辺とコーナー部の画像を前記シート材の上から読取るカメラと、当該カメラによる読取りデータに基づいて前記コーナー部につながる二つの辺の延長線が交わる第一の交点を検出し、前記延長線が作る角度の二等分線が前記コーナー部と交わる第二の交点を検出し、当該第二交点と前記第一交点との距離を検出する画像処理部とを備え、当該画像処理部の検出結果に基いて前記コーナー部の切断ルートを決定するようにしたことを特徴とする。

また請求項２に記載のレーザ加工方法においては、複数の辺と当該辺につながるコーナー部を有する基板に当該基板よりはみ出し部分をもってシート材が張られた被加工物に対し、前記基板の外形に沿って前記シート材をレーザによってルーティング加工するレーザ加工方法において、前記シート材に対する前記コーナー部の切断ルートを決定するために、前記辺とコーナー部の画像を前記シート材の上からカメラで読取り、当該読取りデータに基づいて前記コーナー部につながる二つの辺の延長線が交わる第一の交点を検出し、前記延長線が作る角度の二等分線が前記コーナー部と交わる第二の交点を検出し、当該第二交点と前記第一交点との距離を検出することを特徴とする。

レーザによるルーティング加工において、ずれたり傾いてセットされた被加工物のコーナー部を外形に沿って正確に処理することが可能となる。

本発明の一実施例となるレーザ加工装置における画像処理部の動作を説明するための図である。本発明の一実施例となるレーザ加工装置における画像処理部の動作を説明するための図である。本発明の一実施例となるレーザ加工装置における画像処理部の動作を説明するための図である。本発明の一実施例となるレーザ加工装置におけるＣＣＤカメラの読取り領域を説明するための図である。本発明の一実施例となるレーザ加工装置の概略図である。回路板の加工を説明するための図である。

図５は、本発明の一実施例となるレーザ加工装置の概略図である。このレーザ加工装置では、図６に示した加工すべき回路板３を加工テーブル４に載置し、レーザ発振器５から出射されたレーザをガルバノミラー６で偏向し照射することによって基板１の縁に沿って樹脂性フィルム２を切断し、基板１からはみ出た樹脂性フィルム２の不要部分を切り落とすようになっている。７は回路板３の必要な部分を上から光学的に読取るためのＣＣＤカメラである。８は加工プログラムに従って加工テーブル４、レーザ発振器５、ガルバノミラー６の動作を制御する全体制御部である。全体制御部８には、ＣＣＤカメラ７からの読取りデータを画像処理し、必要な検出を行うための画像処理部９が備えられる。この画像処理部９は、例えばプログラム制御の処理装置によって実現されるもので、この処理装置は全体制御部用の処理装置と兼用であっても良い。

図４は、本発明の一実施例となるレーザ加工装置におけるＣＣＤカメラ７の読取り領域を説明するための図である。回路板３の基板１と加工テーブル４を樹脂性フィルム２側から見たもので、ずれや傾きの状態を誇張して示してある。ＣＤカメラ７は、加工テーブル４が移動することにより、樹脂性フィルム２を透過して基板１の周辺を読取るようになっており、２１〜３２は、この場合のＣＤカメラ７の読取り領域を示す。読取り領域２１〜２８は、四角形を構成する辺Ａ〜Ｄのための読取り領域であり、回路板３が所定の位置精度をもって加工テーブル４にセットされた場合において、基板１の各辺を３等分したうちの中間部の両端に来るように、予め位置が決められている。従って、辺Ａ〜Ｄの各々に対しては２箇所の読取り領域がある。読取り領域２９〜３２は４隅のコーナー部を読取るためのもので、後で説明するが、その位置は予め決められていない。

加工プログラムに従って全体を制御する全体制御部８は、ルーティング加工における加工開始点から加工終了点に至るまでの切断ルートを決定するにあたり、読取り領域２１〜３２からの読取りデータを処理する画像処理部９の検出結果を用いる。

４つの辺Ａ〜Ｄの各々の切断ルートに関しては、加工プログラムが予め認識している各辺の寸法データと位置データに基づき決定する。ただし、基板１にずれや傾きがある場合を想定し、画像処理部９で読取り領域２１〜２８の各々における基準位置からのずれ量を検出し、そこで検出された８箇所でのずれ量に基いて位置データの補正を行ったうえで切断ルートを決定する。
なお、上記のずれ量であるが、横方向の辺Ａのために予め決められた読取り領域２１、２２においては、図２に示すように、中心位置にある基準位置Ｍｘから辺Ａへの垂線となる探査線Ｌｙとの交点Ｎｘを検出し、基準位置Ｍｘと交点Ｎｘとの距離Ｄｙをずれ量として検出する。辺Ｄについてのずれ量も、読取り領域２７、２８からの読取りデータに基き同様に検出する。
また、縦方向の辺Ｂのために予め決められた読取り領域２３、２４においては、図３に示すように、中心位置にある基準位置Ｍｙから辺Ｂへの垂線となる探査線Ｌｘとの交点Ｎｙを検出し、基準位置Ｍｙと交点Ｎyとの距離Ｄxをずれ量として検出する。辺Ｃについてのずれ量も、読取り領域２５、２６からの読取りデータに基き同様に検出する。

コーナー部の切断ルートに関しては、以下、一つのコーナー部１０に注目して説明するが、コーナー部の形状としては、直角になっている場合とか曲率が異なる等を含めて複数種類存在するものとし、四隅の各々で異なる種類であったり、回路板３が異なれば異なる種類になる場合があるものとする。加工プログラムにおいては、コーナー部の種類が決まれば、コーナー部の切断ルートを自動的に決定できるようになっているものとする。

図１は、図４における一つのコーナー部１０について、樹脂性フィルム２側から基板１を見たものであり、ずれや傾きの状態を図４よりもさらに誇張して示してある。
画像処理部９は、コーナー部１０につながる二つの辺Ａ、Ｂに対する読取り領域２１〜２４での読取りデータに基づき、辺ＡとＢのそれぞれの延長線ＳとＴを作成し、延長線ＳとＴの交点Ｐ１を検出する。
なお、辺Ａの延長線Ｓは、図２で説明した読取り領域２１、２２での交点Ｎｘ同士を結ぶ直線を描いて作成する。また辺Ｂの延長線Ｔは、図３に説明した読取り領域２３、２４での交点Ｎｙ同士を結ぶ直線を描いて作成する。

コーナー部１０に対する読取り領域２９は、図１に示すように、上記により検出された交点Ｐ１が読取り領域の隅に近い所定の位置に来るように決められる。画像処理部９は、この読取り領域２９で得られる読取りデータも用いて、延長線ＳとＴが作る角度を二等分する探査線Ｌ１が基板１のコーナー部と交わる交点Ｑ１、及びこの交点Ｑ１と交点Ｐ１との距離ｄをそれぞれ検出する。なお、コーナー部１０が完全な円周の１/４の円弧であるなら、距離ｄと曲率１/ｒ（ｒは円の半径）との関係は、１/ｒ＝（２^1/2−１）/ｄとなる。また、距離ｄが零の場合のコーナー部は直角である。

コーナー部１０の種類は、上記により検出した距離ｄによって判別する。他のコーナー部についても、これらに対応する読取り領域３０〜３２からの読取りデータに基づき、同様にしてコーナー部の種類を判別する。これにより、基板１がずれたり傾いてセットされた場合でも、全てのコーナー部の種類を正しく判別でき、切断ルートを正確に基板１の縁と合わせることが可能となる。

以上の実施例においては、透明な樹脂性フィルム２が基板１に張られている場合を説明したが、基板１に張られている物としては、レーザで切断加工ができるシート材であれば他の物でも良い。また、読取った画像データから基板１の外形を認識できるなら、シート材は完全に透明でなくても良い。
またＣＣＤカメラ７は、加工テーブル４において基板１の下側から光を当て、その透過光を上側から読取ることによって画像データを読取るようにしても良い。
また四隅の全てにコーナー部がある場合を説明したが、一部は直角であっても良い。
また、同じ回路板３での四隅のコーナー部は異なる種類としたが、同じ種類であっても良い。

Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ：辺Ｌ１、Ｌｘ、Ｌｙ：探査線Ｍｘ、Ｍｙ：基準位置
Ｎｘ、Ｎｙ、Ｐ１、Ｑ１：交点Ｓ、Ｔ：延長線
１：基板２：樹脂性フィルム３：回路板４：加工テーブル５：レーザ発振器
６：ガルバノミラー７：ＣＣＤカメラ８：全体制御部９：画像処理部
１０：コーナー部、２１〜３２：読取り領域

Claims

複数の辺と当該辺につながるコーナー部を有する基板に当該基板よりはみ出し部分をもってシート材が張られた被加工物に対し、前記基板の外形に沿って前記シート材をレーザによってルーティング加工するレーザ加工装置において、前記辺とコーナー部の画像を前記シート材の上から読取るカメラと、当該カメラによる読取りデータに基づいて前記コーナー部につながる二つの辺の延長線が交わる第一の交点を検出し、前記延長線が作る角度の二等分線が前記コーナー部と交わる第二の交点を検出し、当該第二交点と前記第一交点との距離を検出する画像処理部とを備え、当該画像処理部の検出結果に基いて前記コーナー部の切断ルートを決定するようにしたことを特徴とするレーザ加工装置。
複数の辺と当該辺につながるコーナー部を有する基板に当該基板よりはみ出し部分をもってシート材が張られた被加工物に対し、前記基板の外形に沿って前記シート材をレーザによってルーティング加工するレーザ加工方法において、前記シート材に対する前記コーナー部の切断ルートを決定するために、前記辺とコーナー部の画像を前記シート材の上からカメラで読取り、当該読取りデータに基づいて前記コーナー部につながる二つの辺の延長線が交わる第一の交点を検出し、前記延長線が作る角度の二等分線が前記コーナー部と交わる第二の交点を検出し、当該第二交点と前記第一交点との距離を検出することを特徴とするレーザ加工方法。