JP4367828B2 - 穴明け加工装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント電子回路基板、電子部品パッケージ等の素材に所要の加工を施す穴明け加工装置に関し、特に、ロール状に巻回された長尺フィルム状の被加工素材に穴明け加工した後に巻き取る構成を備えたレーザ式、ドリル式等の加工装置に用いて好適な穴明け加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ロール状に巻かれたフィルム状（テープ状）の素材、例えばフレキシブルプリント基板を巻き出して穴明け加工を施した後、再度ロール状に巻き取るように構成したプリント基板加工機（レーザ加工機）が知られている（例えば、特許文献１参照）。上記穴明け加工の手段としては、機械式のドリルを用いるもの、或いはレーザ光を用いるものなどがある。
【０００３】
上記プリント基板加工機は、図４に示すように、図の左右方向（以下Ｘ方向と呼ぶ）に移動可能なテーブル１と、前後方向（以下Ｙ方向と呼ぶ）に移動可能なテーブル２とで構成されるＸＹテーブル上に、加工対象となる被加工素材３を保持した状態で、レーザ発振器（図示せず）から発振されたレーザ光６を、ガルバノミラー４、５、ｆθレンズ７等を有する加工ヘッド８に導き、ガルバノミラー４、５により反射制御し、更にｆθレンズ７を通して、前記被加工素材３上に照射することで穴明け加工する。
【０００４】
このようなレーザ加工機では、穴の加工位置精度を確保する目的で、ｆθレンズ７の球面収差の影響が少ない部分を主体に使用することが通常である。このため、テーブルが停止している状態で一度に加工できる範囲は、Ａ×Ａ（Ａは数１０ｍｍ）に限定される。この範囲を、加工ヘッド８のスキャン領域８０と呼ぶ。したがって、加工すべき範囲がスキャン領域８０の大きさＡ×Ａより大きい場合には、ＸＹテーブルによりプリント基板等の被加工素材３を移動させながら全体の加工を行なうことが必要となる。
【０００５】
このため、被加工素材３が、ＸＹテーブル上に載置される大きさであれば、高精度の加工を行なうことが容易に可能であるが、ロール状に巻かれた長尺のフレキシブルプリント基板等を加工する場合には、例えば図５に示すような形態を取ることが必要となる。なお、図５においては、各部分の記号が多いため２つの図を併記して示している。従って、図５（ａ）には光路系を含む機構の概略を、また図５（ｂ）にはフレキシブルプリント基板１０の搬送路を構成するローラ等の要素を中心に示している。
【０００６】
同図のレーザ加工機では、ロール状に巻回されたフレキシブルプリント基板（以下単にプリント基板とも呼ぶ）１０を被加工素材として使用する。このレーザ加工機は加工装置２００を有しており、加工装置２００は、レーザ発振器９等を有する加工源部１１の下方にベッド１２を備えている。このベッド１２上には、Ｘテーブル１３が、ベッド１２に対する図の左右方向に直線案内手段１４を介して移動可能に支持されている。Ｙテーブル１５は、Ｘテーブル１３に対する図の前後方向に直線案内手段１６を介して移動可能に支持されている。Ｘテーブル１３とＹテーブル１５とにより、水平面内の２方向に自由度（即ち２自由度）を有するＸＹテーブルが構成されている。
【０００７】
図６は、前記ＸＹテーブル上に設置された昇降テーブル（以下Ｚテーブルとも呼ぶ）１８の詳細を示したものであり、箱状に形成された枠１７は、Ｙテーブル１５上に固定されている。Ｚテーブル１８は、枠１７に対して上下方向（以下Ｚ方向と呼ぶ）に移動可能に支持されている。エアシリンダ１９は、Ｙテーブル１５とＺテーブル１８との間に配置されて、Ｚテーブル１８を上下方向に昇降移動させる。前記ＸＹテーブル１３，１５とＺテーブル１８とによって加工テーブル１００（図５参照）が構成されている。
【０００８】
前記枠１７には支持部材２０が固定されており、支持部材２０には軸２１が回転可能に支持されている。軸２１には、クランパレバー２２が所定の間隔で固定されており、クランパレバー２２にはクランププレート２３が固定されている。軸２１の一端には、レバー２４が固定されている。枠１７にはエアシリンダ２５の一端が揺動可能に支持され、エアシリンダ２５の他端がレバー２４に揺動可能に結合されている。これら軸２１、エアシリンダ２５、クランパレバー２２及びクランププレート２３等によって、Ｚテーブル１８上のフレキシブルプリント基板１０の幅方向における両側端部を拘束、解放するクランプ機構が構成されている。
【０００９】
また、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、Ｙテーブル１５上には、前記Ｚテーブル１８をＸ方向において挟むように支持部材２６ａ、２６ｂが立設固定されている。コラム２８には、ガイドローラ４４ａ、４４ｂが回転可能に支持されている。支持部材２６ａ、２６ｂには、駆動ローラ２７ａ、２７ｂ、並びにピンチローラ３８ａ、３８ｂが回転可能に支持されている。駆動ローラ２７ａ、２７ｂは、駆動手段（図示せず）により正逆方向に回転駆動されると共に、それぞれピンチローラ３８ａ、３８ｂと間のニップ部にフレキシブルプリント基板１０を挟み込み、これを拘束する。駆動ローラ２７ａ、２７ｂの上端面は、Ｚテーブル１８が上昇端に位置するときの上面と略々同じ高さになるように設定されている。
【００１０】
ベッド１２上にはコラム２８が固定されており、このコラム２８上にはレーザ発振器９が固定されている。コラム２８の所定位置には、ガルバノミラー４、５、及びｆθレンズ７が支持されている。レーザ発振器９から発振されたレーザ光６は、ガルバノミラー４、５及びｆθレンズ７を介して、昇降テーブル１８上に固定されたフレキシブルプリント基板１０に垂直に照射される。
【００１１】
巻き出し装置３０Ａ及び巻き取り装置３０Ｂは、前記ベッド１２、加工テーブル１００、コラム２８、及びレーザ発振器９を有する加工装置２００の両側面にそれぞれ配置されている。巻き出し装置３０Ａと巻き取り装置３０Ｂとは互いに同じ構成を有するので、ここでは巻き出し装置３０Ａを中心に説明する。なお、巻き出し装置３０Ａと巻き取り装置３０Ｂとは、各符号の末尾にそれぞれａ、ｂを付けることでその構成を区別する。
【００１２】
巻き出し装置３０Ａにおいて、フレーム３１ａには、ガイドローラ３２ａ、３３ａ、３４ａが、フレキシブルプリント基板１０の搬送方向に沿ってそれぞれ回転可能に支持されている。フレーム３１ａには、ガイドローラ３２ａと３４ａとの間に、駆動手段（図示せず）により正逆方向に回転駆動される駆動ローラ３５ａが支持されている。フレーム３１ａには更に、駆動ローラ３５ａに対向してピンチローラ３６ａが回転可能に支持されており、このピンチローラ３６ａは、駆動ローラ３５ａとの間のニップ部にフレキシブルプリント基板１０を挟み込み、拘束する。
【００１３】
なお、ロール状に巻かれたフレキシブルプリント基板１０は、フレーム３１ａに回転可能に支持された駆動軸（図示せず）に固定支持されて、駆動手段（図示せず）により正逆方向に回転駆動される。
【００１４】
ここで、巻き出し装置３０Ａ側のフレキシブルプリント基板１０のロール状部分を原反ロール部１０ａ、また巻き取り装置３０Ｂ側の前記基板１０のロール状部分を加工反ロール部１０ｂと呼ぶこととする。また、フレキシブルプリント基板１０は、加工の進行に伴って原反ロール部１０ａ側から巻き出され、加工反ロール部１０ｂ側に巻き取られて行く。この際、加工テーブル１００においては、フレキシブルプリント基板１０は、Ｘテーブル１３の動作方向であるＸ方向、即ち該プリント基板１０の長手方向に搬送されて行く。また、この時、Ｙ方向はフレキシブルプリント基板１０の幅方向と一致する。
【００１５】
このような構成において、巻き出し装置３０Ａ側の原反ロール部１０ａから引き出されたフレキシブルプリント基板１０は、ガイドローラ３２ａ、３３ａ、駆動ローラ３５ａ及びピンチローラ３６ａ間のニップ部、並びにガイドローラ３４ａを経由して加工装置２００に導かれる。そして、プリント基板１０は、加工装置２００におけるガイドローラ４４ａ、駆動ローラ２７ａ及びピンチローラ３８ａ間のニップ部、昇降テーブル１８、駆動ローラ２７ｂ及びピンチローラ３８ｂ間のニップ部、並びにガイドローラ４４ｂを経由して巻き取り装置３０Ｂに導かれる。プリント基板１０は更に、ガイドローラ３４ｂ、駆動ローラ３５ｂ及びピンチローラ３６ｂ間のニップ部、ガイドローラ３３ｂ、並びにガイドローラ３２ｂを経由して、加工反ロール部１０ｂでロール状に巻き取られる。
【００１６】
上記搬送経路においてフレキシブルプリント基板１０は、昇降テーブル１８上で、加工領域の基板幅方向における両側端部が、図６に示したエアシリンダ２５の作動で揺動作動するクランププレート２３によって昇降テーブル１８上に押しつけられて固定（拘束）され、この状態でレーザ発振器９から発振されるレーザ光６を照射されて所要の加工を施される。なお、この時、フレキシブルプリント基板１０は昇降テーブル１８に対して相対的な変位を生じないため、駆動ローラ２７ａ、２７ｂは動作しない。この際、ガイドローラ３４ａとガイドローラ４４ａとの間、及びガイドローラ４４ｂとガイドローラ３４ｂとの間には、自由ループ４０ａ、４０ｂが形成されている。
【００１７】
この「自由ループ」は、図７に示すように、２つのガイドローラ４４、３４間に形成されるフレキシブルプリント基板１０の垂れ下がった部分を意味するものである。そして、ガイドローラ４４、３４間の距離を自由ループのスパンＬ、またガイドローラ４４、３４の各上端面から基板１０の垂れ下がった最下部までの垂直距離を自由ループの高さ（或いは深さ）Ｈ、更にガイドローラ４４、３４位置における基板１０の幅方向ずれ量をずれ幅Ｑと呼ぶこととする。図５に示すように、自由ループ４０ａ、４０ｂは、加工時において、Ｙテーブル１５の図の前後方向（紙面の手前・奥方向）の移動に対して、加工装置２００の両側に配置されている巻き出し装置３０Ａ、巻き取り装置３０Ｂ側に配置されたプリント基板１０の位置とのずれを吸収する役割を果たす。
【００１８】
次に、上記自由ループの作用について説明する。例えば、加工時にＹテーブル１５が図５の前後方向に移動すると、自由ループ４０ａ、４０ｂの形状を維持しているガイドローラ４４、３４の間で、フレキシブルプリント基板１０がねじれることになる。このねじれによって、昇降テーブル１８上に固定された部分のプリント基板１０のＹ方向への移動が可能となる。
【００１９】
したがって、加工時におけるＹテーブル１５の移動動作に伴う、昇降テーブル１８上にてプリント基板１０の固定された部分と、ロール部１０ａ、１０ｂとの相対的な位置の移動、ずれを、自由ループ４０ａ、４０ｂによって吸収し得る。
【００２０】
そして、加工が終了すると、Ｘテーブル１３とＹテーブル１５とは、それぞれ次の加工に備えて、加工開始時のテーブル位置（以下、加工開始位置、加工初期位置とも呼ぶ）に復帰する。次いで、クランププレート２３を開放すると共に昇降テーブル１８を下降させてフレキシブルプリント基板１０を離間した後、駆動ローラ２７ａ、２７ｂを回転させて、フレキシブルプリント基板１０の既加工部分を、巻き取り装置３０Ｂ側の加工反ロール部１０ｂに向けて搬出すると同時に、新たに加工すべき未加工部分を、巻き出し装置３０Ａ側の原反ロール部１０ａから引き出して搬入する。
【００２１】
この時、自由ループ４０ａの高さＨは、巻き出し装置３０Ａと加工装置２００本体との間に設置された光電センサ等の検知手段（図示せず）の検知結果に基づき、図示しない制御部にて検出される。同様に、自由ループ４０ｂの高さＨは、加工装置２００本体と巻き取り装置３０Ｂとの間に設置された光電センサ等の検知手段（図示せず）の検知結果に基づき、図示しない制御部にて検出される。
【００２２】
そして、フレキシブルプリント基板１０の既加工部分を巻き取り装置３０Ｂ側に向けて搬出すると、自由ループ４０ｂの高さ寸法が大きくなる。この高さ寸法が所定の高さＨｌまで下がった（大きくなった）ことが検出されると、駆動ローラ３５ｂが回転して、プリント基板１０をＸ方向における図の右方向に移動させ、自由ループ４０ｂの高さＨｌを小さくする。逆に、自由ループ４０ｂの高さ寸法がＨｈまで上がった（小さくなった）ことが検出されると、駆動ローラ３５ｂは回転を停止する。また、加工反ロール部１０ｂは、フレキシブルプリント基板１０に与える張力が所要の値の範囲となるように、図示しない駆動手段により回転駆動される。
【００２３】
フレキシブルプリント基板１０の末加工部分を巻き出し装置３０Ａ側から搬入すると、自由ループ４０ａの高さは小さくなる。この高さが所定の高さＨｈまで上がった（小さくなった）ことが検出されると、駆動ローラ３５ａが回転してプリント基板１０を加工装置２００側（図の右方向）に巻き出し、自由ループ４０ａの高さ寸法を大きくする。逆に、自由ループ４０ａの高さ寸法がＨｌまで下がった（大きくなった）ことが検出されると、駆動ローラ３５ａは回転を停止する。また、原反ロール部１０ａは、プリント基板１０に与える張力が所定の値の範囲となるように、図示しない駆動手段により回転駆動される。
【００２４】
ここで、フレキシブルプリント基板の加工と搬送のシーケンスを見ると、図８に示すようになる。いま、加工テーブル１００上に固定されたフレキシブルプリント基板部分、即ちロール状の原反、加工反の巻き出し、巻き取りを行なわずに一度に加工できる部分を、加工ブロック（以下、加工領域とも呼ぶ）と呼ぶこととする。
【００２５】
まず、加工テーブル１００上にフレキシブルプリント基板１０を搬送する際には、１つの加工ブロックの加工初期位置に加工テーブル１００を移動させる（ステップ１１００）。ここで、例えばプリント基板１０の原反に巻かれている順に行なうものとすれば、加工の初期位置は、加工ブロックのうちの先頭部分（加工反側に最も近い部分）が加工ヘッド直下にある状態であり、この時、加工テーブル１００は最も原反側、即ち巻き出し装置３０Ａ側に近い位置（言い換えれば、Ｘ座標値が最も小さい位置）に位置決めされた状態となる。この後、加工テーブル１００側に支持された駆動ローラ２７によってプリント基板１０を搬送し（ステップ１２００）、加工テーブル１００上に新たな加工ブロックが位置した時点で、クランプ機構によってこの加工ブロックをクランプして固定し（ステップ１３００）、加工テーブル１００をＸ方向、Ｙ方向の適時移動させることにより、この新たな加工ブロックに対する穴明け加工を実施する（ステップ１４００）。
【００２６】
加工にあたっては、一般に、加工効率の観点から、加工ブロックの端から加工ヘッド８のスキャン領域分ずつ順次加工を進めて行くことになるため、例えば、加工開始時点においては加工ブロック中の最も加工側に近い部分の加工直前の状態となっている。つまり、この時、加工テーブル１００は最も原反側、即ち巻き出し装置３０Ａ側に近い位置（言い換えれば、Ｘ座標値が最も小さい位置）に置かれた状態である。
【００２７】
一方、加工終了時点においては、加工ブロック中の最も原反側に近い部分の加工直後の状態となっている。すなわち、加工ブロック中の最も原反に近い部分が、加工ヘッド８直下の位置となる状態であり、この時、加工テーブル１００は最も加工反側、即ち巻き取り装置３０Ｂ側に近い位置（言い換えれば、Ｘ座標値が最も大きい位置）に位置した状態となる。そして、加工テーブル１００に固定された一つの加工ブロックの加工終了後、図示しない制御部が、他の全ての加工ブロックに対する加工が終了しているか否かを判定し（ステップ１５００）、未終了であれば、一連の加工の初期位置に加工テーブル１００を再度移動させて（ステップ１１００）、ステップ１１００〜１５００の処理を繰り返す。
【００２８】
【特許文献１】
特開２０００−２４６４７９号公報
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
以上に示されるように、加工ブロックに対する加工の開始位置と終了位置とは、一般に加工テーブルの動作範囲の両端に位置することになる。したがって、加工終了位置から加工開始の初期位置への加工テーブル１００の移動、並びに、フレキシブルプリント基板１０の一加工ブロック分の搬送に要する時間は、加工に寄与しない時間であり、この時間の分だけ加工システムとしての効率が低下することになる。
【００３０】
また、以上の説明においては、被加工素材であるフレキシブルプリント基板の枚数については何ら言及しなかったが、加工が貫通穴である場合においては、複数枚のプリント基板を重ねて同時に加工することにより加工効率を向上させることが可能である。このような場合、上記の例で示したような駆動ローラ２７及びピンチローラ３８によりプリント基板１０を挟んで搬送する方式では、個々の基板間のずれ等が発生し易く、安定した基板搬送の実施が困難になる虞がある。
【００３１】
本発明の目的は、上記の事情に鑑み、被加工素材を複数枚重ねて同時に加工するような場合にあっても素材の搬送を安定に行うことができると共に、被加工素材の搬送に要する時間のような加工に寄与しない時間を可及的に削減して、加工システムとしての効率を向上させることができる穴明け加工装置を提供することにある。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、ロール状に巻回された未加工の被加工素材を巻き出す巻き出し装置と、該巻き出し装置からの前記被加工素材に対して穴明け加工を施す加工部を有する加工装置と、該加工装置による加工済の前記被加工素材をロール状に巻き取る巻き取り装置と、を前記被加工素材の搬送方向に沿って順次備える穴明け加工装置において、
前記加工装置の本体に対し相対移動可能に配置されて、前記被加工素材の長手方向に存する複数の加工ブロックを前記加工部による加工位置に順次位置決めするように移動する加工テーブルと、
前記加工テーブルと一体的に配置されて、該加工テーブルが前記加工部による加工の開始位置から終了位置に移動する際に前記被加工素材を前記加工テーブルに対して拘束し、かつ該加工テーブルが前記加工終了位置から前記加工開始位置に復帰する際には前記被加工素材を前記加工テーブルから解放するように動作するクランプ手段と、
前記加工テーブルを前記搬送方向の前後にて挟む位置に、前記被加工素材を挟持して拘束する一対のローラをそれぞれ備え、前記加工テーブルが前記加工終了位置に到達した際、前記クランプ手段が前記被加工素材を解放する動作に先立って、該被加工素材の前記加工装置に対する相対位置を固定し、かつ前記加工テーブルが前記加工開始位置に復帰した際、前記クランプ手段が前記被加工素材を拘束した後に、該被加工素材の前記加工装置に対する相対位置の固定状態を解除するように前記各一対のローラを動作させる相対位置固定手段と、
前記加工テーブル及び前記相対位置固定手段のいずれか一方に備えられ、前記加工テーブルの前記加工開始位置への復帰時に、前記被加工素材の表面に対する垂直方向に変位して前記加工テーブルと該加工テーブル上方の前記被加工素材とを垂直方向に離間させて、前記加工テーブルと前記被加工素材とを相対摺動させないように作動する垂直変位機構と、を備えることを特徴としている。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る穴明け加工装置を適用したレーザ加工装置の第１の実施形態を図１ないし図３に沿って説明する。図１は、本実施形態におけるレーザ加工装置を示す正面図、図２は、図１における２つの相対位置固定装置を共通に示す側面図、図３は、本実施形態における加工動作のシーケンスを示す図である。
【００３４】
なお、図１では、各部分の符号が多いため、図５と同様に、２つの図を併記して示している。つまり、図１（ａ）には光路系を含む機構の概略を、また図１（ｂ）にはフレキシブルプリント基板１０の搬送路を形成するローラ等の要素を中心に示している。図１（ａ）、（ｂ）において、図５ないし図７に示した構成要素や構成部分と共通する機能を備えるものには同じ符号を付けて示している。
【００３５】
まず、図１の加工装置２００において、レーザ発振器９等を有する加工源部１１の下方にはベッド１２が配置され、このベッド１２上には直線案内手段１６を介してＹテーブル（第２テーブル）１５が、該ベッド１２に対する前後方向（紙面の手前・奥方向）に移動可能に支持されている。また、Ｙテーブル１５上には直線案内手段１４を介してＸテーブル（第１テーブル）１３が、Ｙテーブル１５に対する図の左右方向に移動可能に支持されている。
【００３６】
したがって、本レーザ加工装置は、図５に示した従来例に比してＸＹテーブルの構成は異なるものの、Ｘテーブル１３とＹテーブル１５とにより水平面内の２方向に自由度（つまり２自由度）を持ったＸＹテーブルを構成している点は同様である。更に、加工ヘッド８、巻き出し装置３０Ａ、巻き取り装置３０Ｂの各構成及び各動作方法等についても、図５の例と同様である。
【００３７】
前記ＸＹテーブル上に設置されたＺテーブル１８に関して、図１に示す本実施形態例では、箱状に形成された枠１７（図６参照）がＸテーブル１３上に固定されている点と、エアシリンダ１９（図６参照）がＸテーブル１３とＺテーブル１８との間に配置されている点以外は図６の従来例と同様であって、ＸＹテーブル（１３、１５）とＺテーブル１８とによって加工テーブル１００が構成されている。本実施形態における該加工テーブル１００は、加工装置２００の本体に対し相対移動可能に配置されて、フレキシブルプリント基板１０の長手方向に存する複数の加工ブロック（加工領域）を、加工ヘッド（加工部）８の直下の加工位置に順次位置決めするように移動する。
【００３８】
次に、相対位置固定装置（相対位置固定手段）について説明する。すなわち、Ｙテーブル１５上には、巻き出し装置３０Ａ側に相対位置固定装置４００ａが、巻き取り装置３０Ｂ側に相対位置固定装置４００ｂがそれぞれ支持部材４９ａ、４９ｂを介して設置されている。更に、加工装置２００本体のコラム２８には、巻き出し装置３０Ａ側の側面にガイドローラ４４ａが、巻き取り装置３０Ｂ側の側面にガイドローラ４４ｂが、それぞれ回転可能に支持されている。なお、２つの相対位置固定装置４００ａ、４００ｂは互いに同じ構成を有するので、ここではこれらの一方について説明する。相対位置固定装置４００ａと４００ｂとは、各符号の末尾にそれぞれａ、ｂを付けることでその構成を区別する。
【００３９】
すなわち、図１における相対位置固定装置４００ａ又は４００ｂを同図の左方向又は右方向から見た状態で概略的に示す図２に示すように、Ｙテーブル１５上には、互いに対向するように２つの支持部材４９、４９が立設固定されている。これら支持部材４９、４９の間にはガイドローラ４５が回転可能に支持されており、各支持部材４９にはそれぞれ、外側に突出するように軸４８０が回転可能に支持されている。各軸４８０、４８０にはレバー４８、４８がそれぞれ固定されており、これらレバー４８、４８には、双方の間に渡るように軸４８１が固定されている。この軸４８１の中間部分には、ガイドローラ４５に対向する形でピンチローラ４６が固定されている。
【００４０】
支持部材４９、４９の一方には、エアシリンダ４７の一端が支持されており、このエアシリンダ４７の他端はレバー４８に揺動可能に結合されている。したがって、エアシリンダ４７を伸縮作動させることにより、軸４８０、４８０を中心としてレバー４８を揺動動作させ、ピンチローラ４６をガイドローラ４５に対して接離動作させることができる。そして、ピンチローラ４６をガイドローラ４５に押圧する動作時には、ガイドローラ４５とピンチローラ４６との間にフレキシブルプリント基板１０（図１参照）を挟み込み、拘束することができる。なお、ガイドローラ４５、つまり両固定装置４００ａ、４００ｂにおける各ガイドローラ４５ａ、４５ｂの上端面は、Ｚテーブル１８が上昇端にあるときの上面と概ね同じ高さに設定されている。
【００４１】
このような構成において、巻き出し装置３０Ａ側の原反ロール部１０ａから引き出されたフレキシブルプリント基板１０は、ガイドローラ３２ａ、３３ａ、駆動ローラ３５ａ及びガイドローラ３４ａを経て加工装置２００に導かれる。更に、このフレキシブルプリント基板１０は、ガイドローラ４４ａ、４５ａ、Ｚテーブル１８、及びガイドローラ４５ｂ、４４ｂを経て巻き取り装置３０Ｂに導かれ、ガイドローラ３４ｂ、駆動ローラ３５ｂ、及びガイドローラ３３ｂ、３２ｂを経て、加工反ロール部１０ｂにてロール状に巻き取られる。
【００４２】
そして、Ｚテーブル１８上では、フレキシブルプリント基板１０の加工領域（加工ブロック）における素材幅方向（図１の紙面の手前・奥方向）の両側端部が、図６に示したクランプ機構（クランプ手段）におけるエアシリンダ２５の作動で揺動するクランププレート２３によって、Ｚテーブル１８上に押し付けられて固定（拘束）される。この状態において、レーザ発振器９から発振されるレーザ光６がフレキシブルプリント基板１０に照射されて、所要の穴明け加工が行なわれる。また、ガイドローラ３４ａ、４４ａの間、及びガイドローラ４４ｂ、３４ｂの間には、それぞれ自由ループ４０ａ、４０ｂが形成されている。
【００４３】
更に、加工の進行に伴い、Ｚテーブル１８は、Ｘテーブル１３及びＹテーブル１５の動作に伴い、前記クランプ機構によって該Ｚテーブル１８上（つまり加工テーブル１００上）に固定したフレキシブルプリント基板１０と共にＸ、Ｙ方向に移動する。この時、上記自由ループ４０ａ、４０ｂによって、このテーブル移動に伴うフレキシブルプリント基板１０の変位が吸収される。具体的には、図示しない制御部にて自由ループ４０ａ、４０ｂの各高さを検出して、原反ロール部１０ａの巻き出しと加工反ロール部１０ｂの巻き取りを行なう訳であり、その手法は従来技術において述べた通りである。
【００４４】
そして、フレキシブルプリント基板１０を巻き出した個所から順次加工を行なおうとする際、加工開始時にはＸテーブル１３は、巻き出し装置３０Ａ側（図１における左側、即ちＸ座標の小さい側）に位置している。また、加工が終了した時点では、Ｘテーブル１３は巻き取り装置３０Ｂ側（図１における右側、即ちＸ座標の大きい側）に位置している。
【００４５】
そして、加工が終了した際、その加工終了位置において、相対位置固定装置４００ａ、４００ｂにおけるエアシリンダ４７ａ、４７ｂの作動で、ピンチローラ４６ａ、４６ｂをガイドローラ４５ａ、４５ｂにそれぞれ押し付け、フレキシブルプリント基板１０の搬送方向（Ｘ方向）における加工テーブル１００の両側（前後）においてこのプリント基板１０を挟み込み、そのＹテーブル１５に対する相対位置を固定する。この時点でＹテーブル１５がベッド１２に対するＹ方向移動を規制されているので、プリント基板１０は即ち、加工装置２００に対する相対位置を固定されるのである。
【００４６】
引き続き、図６に示したエアシリンダ２５の作動でクランププレート２３をプリント基板１０から離反させて該基板１０を解放すると共に、エアシリンダ１９の作動でＺテーブル１８を下降させて、フレキシブルプリント基板１０をＺテーブル１８（つまり加工テーブル１００）の上面から離間させる。
【００４７】
この後、Ｘテーブル１３とＹテーブル１５とは、それぞれ次の加工に備えて、加工開始時のテーブル位置、即ち巻き出し装置３０Ａ側の加工初期位置に戻る。この場合、相対位置固定装置４００ａ、４００ｂによってフレキシブルプリント基板１０の加工装置２００に対する相対位置が固定され、かつＺテーブル１８が下降しているため、フレキシブルプリント基板１０と、加工テーブル１００におけるＺテーブル１８上面とは接触しない。
【００４８】
つまり、加工テーブル１００が、プリント基板１０の表面に対する垂直方向（Ｚ方向）に変位（昇降移動）し得るＺテーブル（垂直変位機構）１８を有し、このＺテーブル１８の作動により、加工テーブル１００の加工開始位置への復帰時に、加工テーブル１００と該加工テーブル上方のフレキシブルプリント基板１０との相対摺動を回避することができる。これにより、プリント基板１０にダメージを与えることなく、Ｘ方向に沿ったＸテーブル１３の加工開始位置への高速移動が可能となる。また、Ｚテーブル１８を昇降動作させる代りに、相対位置固定装置４００を支持部材４９に対して上下に並進又は揺動移動させるように構成することができ、この場合にも、上記と同様の効果が得られる。
【００４９】
次いで、加工開始位置において、Ｚテーブル１８が上昇すると共に、フレキシブルプリント基板１０の加工領域における該基板１０の幅方向での両側端部が、クランププレート２３の作動でＺテーブル１８上に押し付けられ固定された後、エアシリンダ４７の作動でピンチローラ４６がガイドローラ４５から離反して、プリント基板１０の加工装置２００に対する相対位置の固定状態が解除され、次の穴明け加工の準備が完了する。
【００５０】
以上のように、前記クランプ機構は、加工テーブル１００と一体的に配置されて、加工テーブル１００が加工ヘッド（加工部）８による加工の開始位置から終了位置に移動する際にプリント基板１０を加工テーブル１００に対して拘束し、かつ加工テーブル１００が加工終了位置から加工開始位置に復帰する際にはプリント基板１０を加工テーブル１００から解放するように動作している。また、前記相対位置固定装置４００ａ、４００ｂは、加工テーブル１００が加工終了位置に到達した際、クランプ機構がフレキシブルプリント基板１０を解放する動作に先立って、該プリント基板１０の加工装置２００に対する相対位置を固定し、かつ加工テーブル１００が加工開始位置に復帰した際、クランプ機構がプリント基板１０を拘束した後に、このプリント基板１０の加工装置２００に対する相対位置の固定を解放するように動作している。
【００５１】
また、上述の加工の実施中には、従来の穴明け加工の方法及び本発明に係る穴明け加工の方法のいずれにおいても、加工ブロック（加工領域）を加工ヘッド８の直下に順次位置させるために、加工テーブル１００（即ちこのテーブル１００に含まれるＸテーブル１３）を移動させるのであるが、この加工テーブル１００の移動により、フレキシブルプリント基板１０が加工装置２００に対して相対的に移動することとなる。言い換えれば、加工テーブル１００の移動によって、フレキシブルプリント基板１０を加工中に移動搬送していることになる。
【００５２】
一方で、１つの加工ブロックの加工終了後には、次の加工ブロックの加工のために、加工テーブル１００を加工初期位置（加工開始時のテーブル位置）に戻す動作が必要になる。しかしこの際、従来例で説明したように、フレキシブルプリント基板１０が加工テーブル１００に対して固定された状態であると、プリント基板１０自体も加工装置２００本体に対して、加工テーブル１００の移動距離と同じ距離だけ上記加工初期位置に向けて移動されることになる。つまりこれは、加工中に搬送されたフレキシブルプリント基板１０を逆方向に戻す移動動作を行なっていることに相当する。
【００５３】
このことは、フレキシブルプリント基板１０の搬送駆動機構を、加工テーブル１００内に設置したことに起因する問題であり、言い換えれば、当該搬送駆動機構を、加工テーブル１００に対してプリント基板１０を相対的に搬送するための機構として機能させているためである。すなわち、加工テーブル１００の移動と、フレキシブルプリント基板１０の搬送駆動とが別々の機能を果たす機構として具備されているということが問題である。
【００５４】
これに対して、本発明に係る実施形態では、一連の加工サイクルにおいて、加工テーブル１００がフレキシブルプリント基板１０の長手方向、即ち従来例並びに本実施形態で言うＸ方向（搬送方向）にて往復動するという事実に着目し、加工テーブル１００のこの動作自体を活用して被加工素材、つまりフレキシブルプリント基板１０の搬送機能を兼備させようとし、それを実現したのである。
【００５５】
以上を整理したものが、図３に示すシーケンスである。繰り返すが、加工テーブル１００上に固定されたフレキシブルプリント基板１０部分、即ち、原反ロール部１０ａ、加工反ロール部１０ｂの巻き出し、巻き取りを行なわずに一度に加工できる部分を、加工ブロックと呼ぶ。
【００５６】
まず、一つの加工ブロックにおける加工初期位置に加工テーブル１００を位置決めする（ステップ２１００）。つまり、図６に示したクランパレバー２２やクランププレート２３等を有するクランプ機構によって、加工テーブル１００上に新たな加工ブロックを固定し（ステップ２２００）、この加工ブロックに対する穴明け加工を実施する（ステップ２３００）。そして、１ブロック分の加工が終了した時点で、他の全ての加工ブロックに対する加工が終了しているか否かを判定する（ステップ２４００）。その結果、未終了と判定した場合には、ガイドローラ４５に対してピンチローラ４６を押圧することによって、フレキシブルプリント基板１０の加工装置２００に対する相対位置を固定し、更に、クランプ機構を開放しかつＺテーブル１８を下降させて、加工テーブル１００を加工開始位置に復帰させて位置決めし（ステップ２１００）、上記と同様の工程を繰り返し実行する。
【００５７】
ここで、図３に示した本実施形態の動作シーケンスと図８に示した従来の動作シーケンスを比較すると、本実施形態例においては、従来例にあるような駆動ローラ２７によるフレキシブルプリント基板１０の搬送処理（ステップ１２００）が不要である。また、従来例において、加工テーブル１００が次の加工ブロックに対する加工のために加工初期位置に復帰する動作（ステップ１１００、２１００）は必要不可欠な動作であるが、本実施形態例では、この復帰動作自体によって加工テーブル１００に対するフレキシブルプリント基板１０の固定位置を更新することにより、加工に直接的に寄与しない時間が極力削減されている。
【００５８】
以上の本実施形態の説明では、特に被加工素材自体の構成に関しては述べなかったが、例えば、複数枚数のフィルム素材が重ね合わされている被加工素材を使用する場合においても本実施形態を全く同様に適用することができる。従来方式のように素材の搬送を駆動ローラ２７とピンチローラ３８とによって行なう場合には、複数枚のフィルム素材が重ね合わされていると、ローラ、特に駆動ローラ２７と接触するフィルム素材のみが搬送される傾向にあり、良好な搬送を妨げられる虞がある。しかし、本実施形態例にあっては、相対位置固定装置４００ａ、４００ｂが、被加工素材を挟み込むことによって拘束固定するだけのもので、搬送するものではないと同時に、複数枚のフィルム素材であってもこれらを一括して加工テーブル１００にクランプした状態で搬送するので、従来例に比して、安定でかつ良好なフィルム素材の搬送ができる。
【００５９】
なお、本実施形態においては、ピンチローラ４６が軸４８１に固定されている例を挙げたが、ピンチローラ４６を軸４８１に対して回転可能に支持する構成とすることも可能である。また、ガイドローラ４５は、支持部材４９に対して回転可能に支持された受動型のローラから成るが、これに代えて、モータ等により駆動する駆動ローラとして構成することも可能である。
【００６０】
また、以上においては、フレキシブルプリント基板１０がロールの形態で供給される場合について説明したが、素材幅方向の両側端部に写真や映画フィルム等と同様なパフォレーション穴を穿設したフレキシブルプリント基板の場合、またロール上のフレキシブルプリント基板がロール芯のみに巻かれている場合、或いは、幅方向の端面位置を規制するようなリールに巻かれている場合であっても、本発明を全く同様に適用できることは言うまでもない。
【００６１】
なお、本実施形態例においては、Ｙテーブル上１５にＸテーブル１３を搭載した構成例を示したが、相対位置固定装置４００及びその他のガイドローラ、ピンチローラ類を、Ｙテーブル１５の可動範囲を考慮して十分な幅に設定しておくのであれば、Ｘテーブル１３上にＹテーブル１５を搭載した構成であっても、本発明を同様に適用することが可能である。更に、ローラ類の幅を広く取ることで、相対位置固定装置４００を、ガイドローラ４４と兼用させる簡略構成も可能である。
【００６２】
次に、本レーザ加工装置に適用可能なクリーニング装置について説明する。すなわち、加工テーブル１００上でフレキシブルプリント基板１０を連続してレーザ光の照射で穴明け加工すると、加工テーブル１００上に微細な塵が残留して、加工位置精度の維持、或いは、穴形状の維持が困難になる等の不具合を招く虞がある。そこで、例えば加工テーブル１８上に不図示のプレートを、直線案内手段（図示せず）を介してＸ方向に移動可能に支持し、かつ該プレートの移動をエアシリンダ（図示せず）の作動にて行うように構成する。更に、上記プレートのＸ方向での移動後に、該プレート上での貫通穴加工で発生した塵を吸引するノズルを加工テーブル１００に搭載すると共に、該ノズルを別のエアシリンダ（図示せず）によりＹ方向に移動し得るように支持する。
【００６３】
このような構成を有するクリーニング装置の搭載により、フレキシブルプリント基板１０の連続加工が終了して、このプリント基板１０の貫通穴加工で発生する微細な加工テーブル１００上の塵を一定時間毎に吸引し、クリーニングすることができるので、穴明け加工の穴位置精度、穴真円度及びフレキシブルプリント基板１０の裏面損傷などのトラブルを防止することができる。すなわち、加工テーブル１００上に、Ｙ方向移動可能なプレートと、このプレート上面の塵を吸引するＸ方向移動可能な集塵機とを備え、これらプレートと集塵機とを同期して作動させることで、ロール状に巻かれた被加工素材を連続的に穴明け加工することができる。これにより、穴位置精度、真円度、及びフレキシブルプリント基板１０の裏面損傷等の不具合を解消することができるので、加工サイクル全体を短縮して能率を向上させることができる。
【００６４】
以上においては、レーザ式の穴明け加工装置を例に挙げて説明したが、加工テーブル１００上に固定した被加工素材に対し、この加工テーブル１００を移動させて穴明け加工を実施する形態の装置であれば、ドリル式、即ちドリルを用いた機械式の穴明け加工装置であっても同様であり、加工法によらず本発明の適用が可能である。この場合、上述の実施形態例で説明したレーザ式の穴明け加工装置では、本発明に係る「加工装置」は、フレキシブルプリント基板（被加工素材）１０にレーザ光を照射する加工源部１１及び加工ヘッド８から成るレーザ光照射手段を有していたが、ドリル式の穴明け加工装置においては、本発明に係る「加工装置」は、フレキシブルプリント基板１０に穴明けを行なう不図示のドリル加工手段を有していることとなる。
【００６５】
以上のように、本実施形態のレーザ加工装置によると、加工に伴う加工テーブル１００の移動によって加工装置２００本体に対して相対的に搬送されたフレキシブルプリント基板１０を、１つの加工ブロックに対する加工終了した時点で相対位置固定装置４００ａ、４００ｂで拘束し、更に加工テーブル１００から離間させることで、加工テーブル１００の復帰動作において戻し搬送することなく、加工テーブル１００ヘの次の加工ブロックの固定を行なうことができる。このため、従来の駆動ローラ２７等によるプリント基板１０の１加工ブロック分の搬送時間を不要にし、加工に寄与しない時間を削減できるので、加工システムとしての効率が向上する。また、加工テーブル１００部分に上記駆動ローラ２７等を設置する必要がなくなるので、加工装置２００の加工テーブル周りの小型化が可能になると共に、廉価に製造できるという利点も得られる。更に、複数枚のフレキシブルプリント基板１０を重ねて同時に加工するような場合においても、プリント基板１０を駆動ローラ２７とピンチローラ３８とで挟み込んで、これらローラ２７、３８の回転で搬送する従来方式に比較して、個々の基板１０間のずれ等が発生しにくく、従って、安定した素材搬送を実現することができる。
【００６６】
【発明の効果】
以上述べてきたごとく、本発明によれば、複数の加工ブロックを加工位置に順次位置決めするように移動する加工テーブルと、加工テーブルの加工開始位置と加工終了位置間の移動時に被加工素材を加工テーブルに対し拘束又は解放するクランプ手段と、該クランプ手段に対して所定のタイミングで動作して被加工素材の加工装置に対する相対位置を固定又は解放する相対位置固定手段と、加工テーブルの加工開始位置への復帰時に加工テーブルと被加工素材とを相対摺動させないように作動する垂直変位機構とを備えるので、被加工素材にダメージを与えることなく加工テーブルを高速移動させることを可能にし、かつ、被加工素材を複数枚重ねて同時に加工するような場合にあっても素材の搬送を安定に行い得ると共に、被加工素材の搬送に要する時間のような加工に寄与しない時間を可及的に削減し、加工システムとしての効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施形態例におけるレーザ加工装置を示す正面図。
【図２】図１における相対位置固定装置を詳細に示す側面図。
【図３】図１のレーザ加工装置における加工動作のシーケンスを示す流れ図。
【図４】レーザ加工方法を説明するための斜視図。
【図５】従来のレーザ加工装置を示す正面図であり、（ａ）は光路系を含む機構の概略を示し、（ｂ）はフレキシブルプリント基板の搬送路を構成するローラ等の要素を中心に示す。
【図６】図５における昇降テーブル及びクランプ装置の側面図。
【図７】自由ループ部を拡大して示す斜視図。
【図８】従来の加工装置における加工動作のシーケンスを示す流れ図。
【符号の説明】
４、５ ガルバノミラー
７ ｆθレンズ
８ 加工ヘッド（加工部）
１０ フレキシブルプリント基板（被加工素材）
１１ 加工源部
１３ Ｘテーブル（第１テーブル）
１５ Ｙテーブル（第２テーブル）
１８ Ｚテーブル（昇降テーブル）
３０Ａ 巻き出し装置
３０Ｂ 巻き取り装置
３１、３１ａ、３１ｂ フレーム
４０ａ、４０ｂ 自由ループ
４４、４４ａ、４４ｂ、４５、４５ａ、４５ｂ ガイドローラ
４６、４６ａ、４６ｂ ピンチローラ
４７、４７ａ、４７ｂ エアシリンダ
１００ 加工テーブル
２００ 加工装置
４００ 相対位置固定装置（相対位置固定手段）

Claims (3)

1. ロール状に巻回された未加工の被加工素材を巻き出す巻き出し装置と、該巻き出し装置からの前記被加工素材に対して穴明け加工を施す加工部を有する加工装置と、該加工装置による加工済の前記被加工素材をロール状に巻き取る巻き取り装置と、を前記被加工素材の搬送方向に沿って順次備える穴明け加工装置において、
   前記加工装置の本体に対し相対移動可能に配置されて、前記被加工素材の長手方向に存する複数の加工ブロックを前記加工部による加工位置に順次位置決めするように移動する加工テーブルと、
   前記加工テーブルと一体的に配置されて、該加工テーブルが前記加工部による加工の開始位置から終了位置に移動する際に前記被加工素材を前記加工テーブルに対して拘束し、かつ該加工テーブルが前記加工終了位置から前記加工開始位置に復帰する際には前記被加工素材を前記加工テーブルから解放するように動作するクランプ手段と、
   前記加工テーブルを前記搬送方向の前後にて挟む位置に、前記被加工素材を挟持して拘束する一対のローラをそれぞれ備え、前記加工テーブルが前記加工終了位置に到達した際、前記クランプ手段が前記被加工素材を解放する動作に先立って、該被加工素材の前記加工装置に対する相対位置を固定し、かつ前記加工テーブルが前記加工開始位置に復帰した際、前記クランプ手段が前記被加工素材を拘束した後に、該被加工素材の前記加工装置に対する相対位置の固定状態を解除するように前記各一対のローラを動作させる相対位置固定手段と、
   前記加工テーブル及び前記相対位置固定手段のいずれか一方に備えられ、前記加工テーブルの前記加工開始位置への復帰時に、前記被加工素材の表面に対する垂直方向に変位して前記加工テーブルと該加工テーブル上方の前記被加工素材とを垂直方向に離間させて、前記加工テーブルと前記被加工素材とを相対摺動させないように作動する垂直変位機構と、
   を備えることを特徴とする穴明け加工装置。
2. 前記加工装置は、前記加工部として、レーザ光を前記被加工素材に照射して穴明け加工するレーザ光照射手段、及びドリルにより前記被加工素材に穴明け加工するドリル加工手段のいずれか一方を備えることを特徴とする請求項１に記載の穴明け加工装置。
3. 前記加工テーブルは、前記被加工素材の搬送方向に移動可能な第１テーブルと、該第１テーブルを載置した状態で前記搬送方向と直交する素材幅方向に移動可能な第２テーブルと、を備え、
   前記相対位置固定手段は、前記第１テーブルとは独立に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の穴明け加工装置。

Images