JP4641276B2 - レーザ加工機およびウインドセル - Google Patents

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Description

本発明はレーザ加工機およびレーザ加工機に使用され、集光レンズを保護するためのウインドセルに関する。
レーザ加工の場合、加工に伴ってガスや塵が発生する。発生したガスや塵が集光レンズの表面に大量に付着すると、レーザビームの強度が減衰して加工能率および加工品質が低下する。集光レンズは、加工精度を左右する部品であり、取り付けに関する許容公差が極めて小さい。そこで、集光レンズの被加工物側にウインドセル（カバーレンズまたはウインドウレンズともいう。）を配置し、発生したガスや塵が集光レンズに付着しないようにしておく。そして、取り付けに関する許容公差が大きいウインドセルを定期的に取り外して表面を清掃している。
レーザ加工機の稼働率を向上させるため、ウインドセルの交換を自動化したレーザ加工機もある（特許文献１）。
特開平１０−１９３１５３号公報
しかし、ウインドセルの交換を自動化する場合、ウインドセル交換装置が必要になるだけでなく、複数のウインドセルを用意しておく必要があり、イニシャルコストが高価になる。
また、ウインドセルの交換を自動化しても、ウインドセルの清掃が不要になるわけではないため、ウインドセルを清掃する際に、表面を傷つけないようにする必要がある。
本発明の目的は、上記した課題を解決し、ウインドセルの清掃が容易なレーザ加工機およびレーザ加工機に使用されるウインドセルを提供するにある。
上記課題を解決するため、本発明は、レーザ発振器からのレーザビームを集光レンズにより、ＸＹテーブルに載置されて位置決めされる被加工物上に集光して加工を行うレーザ加工機において、前記集光レンズの前記被加工物側に配置されたウインドセルと、前記ＸＹテーブルに配置され、前記ウインドセルの表面を清掃し得るクリーニング装置と、を備え、前記クリーニング装置は、前記レーザビームによる前記被加工物の加工に際しては、前記ウインドセルから離れた位置にあり、前記ウインドセルの清掃に際して該ウインドセルに当接して清掃することを特徴とする。
この場合、前記クリーニング装置は、中心軸の回りに回転可能なブラシと、前記ブラシを前記ウインドセルに当接する位置と離間する位置とに上記中心軸の方向に昇降する昇降装置と、を備えるように構成することができる。
さらに、吸塵装置を備え、前記ブラシの中心付近を吸塵装置に接続することができる。
また、本発明は、上記レーザ加工機に用いられるウインドセルであって、前記ウインドセルの基材をゲルマニウムとし、前記被加工物と対向する側の表面にＤＬＣコーテイングを施したことを特徴とする。
ウインドセルをレーザ加工機から取り外す必要がないので、清掃時間を短縮することができる。また、ウインドセルの基材をゲルマニウムとし、前記被加工物の対向する側の表面にＤＬＣコーテイングを施すと、ウインドセルの取り扱い時の損傷を予防することができる。
以下、図面を参照しながら本発明について説明する。
図１は本発明に係るレーザ加工機の正面一部断面図、図２はクリーニング装置の構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。また、図３はブラシの断面図である。
Ｘテーブル１０は図示を省略する駆動系によりベース１１上をＸ方向(図の左右方向)に移動自在である。Ｙテーブル９は図示を省略する駆動系によりＸテーブル１０上をＹ方向(図の紙面に垂直な方向）に移動自在である。Ｙテーブル９の側面には後述するクリーニング装置Ａが配置されている。Ｙテーブル９上にはワークであるプリント基板８が固定されている。
門型のコラム３０はベース１１上に固定されている。コラム３０の上面には、レーザ発振器１、全反射ミラー３、４が配置されている。コラム３０の側面には、ミラー６ａ，６ｂを回転させるスキャナモータ５ａ、５ｂ、集光レンズ７、ウインドセル２０およびカメラ１２が配置されている。集光レンズ７の軸線はＹテーブル９に垂直なＺ方向（図の上下方向）である。
電源コントローラ１４はレーザ発振器１に電力を供給する。ＮＣ装置１５は、レーザ加工機の各部および電源コントローラ１４、カメラ１２、後述するクリーニング装置Ａを制御する。
図２に示すように、Ｙテーブル９の側面にはブラケット５０が固定されている。シリンダ５１はピストンロッド５２の移動方向がＺ方向になるようにしてブラケット５０に支持されている。ピストンロッド５２の先端には、Ｌ字型のホルダ５３が支持されている。ブラシホルダ５４はホルダ５３に支持されている。ブラシホルダ５４の内部にはモータが配置されている。このモータの出力軸の先端には、ブラシ５５が配置されている。
図３に示すように、ブラシ５５は植毛部５５ａと保持部５５ｂとから構成されている。植毛部５５ａの外形は円形状であり、略均一の密度で毛が配置されている。植毛部５５ａの外径はウインドセル２０の外径の１／３〜１／２よりもやや大きい程度である。保持部５５ｂは内部に空洞部５５ｃが形成されており、植毛部５５ａの外縁には空洞部５５ｃと表面を接続する複数の穴５５ｄが設けられている。空洞部５５ｃはモータの出力軸に設けられた空洞部を介して集塵装置５６に接続されている。
次に、動作を説明する。
加工をする場合には、予めブラシ５５を図２（ａ）に実線で示す位置、すなわち、ピストンロッド５２を縮めた位置に位置決めしておく。
先ず、カメラ１２により、プリント基板８に設けられた位置決めマークを撮像し、プリント基板８のＹテーブル９に関する位置（Ｘ軸に対する傾き等）を確認する。次に、Ｘテーブル１０とＹテーブル９を動作させ、プリント基板８のいずれかの加工領域の中心を集光レンズ７の軸線に一致させた後、スキャナモータ５ａ、５ｂを動作させてミラー６ａ，６ｂを所望の位置に位置決めする。次に、レーザ発振器１を動作させてパルス状のレーザビーム２を出力させる。レーザ発振器１から出力されたレーザビーム２は全反射ミラー３、４、ミラー６ａ、６ｂに反射されて集光レンズ７に入射し、集光レンズ７により集光されてプリント基板８の加工位置に垂直に入射し、プリント基板８に穴をあける。以下、スキャナモータ５ａ、５ｂを動作させて当該加工領域内の穴を加工し、加工が終了したら、Ｘテーブル１０とＹテーブル９を動作させ、次の加工領域の中心を集光レンズ７の軸線に一致させる。以下、総ての加工領域の加工が終了するまで、上記の動作を繰り返す。
加工数が予め定める数（あるいは加工時間）に達した場合には、Ｘテーブル１０とＹテーブル９を動作させ、ブラシ５５の軸線（回転中心軸）をウインドセル２０の中心に位置決めし、シリンダ５１を動作させてピストンロッド５２を伸ばし、図２（ａ）に２点鎖線で示すように、植毛部５５ａの先端がウインドセル２０の表面に当接するように上記ブラシをその軸線方向に上昇する。次に、図示を省略する集塵機を動作させると共にブラシ５５を回転させた状態で、Ｘテーブル１０とＹテーブル９を動作させ、例えば、ブラシ５５の軌跡が図２（ｂ）に２点鎖線で示すものになるようにして、ウインドセル２０の表面を清掃する。ウインドセル２０の表面に付着していた塵等は、穴５５ｄを介して集塵装置５６に回収される。
なお、この実施形態の場合、ブラシ５５を回転させるようにしたので、植毛部５５ａを環状にしても良い。また、植毛部５５ａを環状にすると共に、植毛部５５ａで囲まれる領域に穴５５ｄを配置するようにしても良い。また、ブラシ５５を回転させるようにしたが、固定であっても良い。
なお、ウインドセル２０の表面に耐摩耗性に優れる材質のコーテイング処理をしておくと、ウインドセル２０の寿命を伸ばすことが可能になる。本発明者は、ウインドセル２０の材質をゲルマニウムとし、表面にＤＬＣ（ＤＩＡＭＯＮＤ ＬＩＫＥ ＣＯＡＴＩＮＧ）コーテイング処理を行うことにより、従来よりも寿命を長くすることができることを確認した。該ウインドセルは、クリーニング装置を配置したレーザ加工機に用いて好適であるが、必ずしもクリーニング装置と共に用いなくてもよく、クリーニング装置を備えていないレーザ加工機であっても、例えばレーザ加工機から取り外した場合に発生する取り扱い時の損傷を防止することができる。
本発明に係るレーザ加工機の正面一部断面図である。 本発明に係るクリーニング装置の構成図である。 本発明に係るブラシの断面図である。
符号の説明
１ レーザ発振器
７ 集光レンズ
８ 被加工物（プリント基板）
９ Ｙテーブル
２０ ウインドセル
５１ 昇降装置（シリンダ）
５５ ブラシ
５６ 集塵装置
Ａ クリーニング装置

Claims (3)

  1. レーザ発振器からのレーザビームを集光レンズにより、ＸＹテーブルに載置されて位置決めされる被加工物上に集光して加工を行うレーザ加工機において、
    前記集光レンズの前記被加工物側に配置されたウインドセルと、
    前記ＸＹテーブルに配置され、中心軸の回りに回転可能なブラシと、前記ブラシを前記ウインドセルに当接する位置と離間する位置とに前記中心軸の方向に昇降する昇降装置とを有するクリーニング装置と、を備え、
    前記クリーニング装置は、前記レーザビームによる前記被加工物の加工に際しては、前記昇降装置により前記ブラシを前記ウインドセルと離間する位置に保持し、前記ウインドセルの清掃に際しては、前記ＸＹテーブルを、前記ブラシが前記ウインドセルに対応する位置に移動した状態で、前記昇降装置により前記ブラシを前記ウインドセルに当接する位置に移動して該ブラシを回転することにより清掃してなる、レーザ加工機。
  2. 吸塵装置を備え、
    前記吸塵装置に接続する吸引口を前記ブラシ近傍に配置した、ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工機。
  3. 請求項１又は２記載のレーザ加工機に用いられるウインドセルであって、
    前記ウインドセルの基材をゲルマニウムとし、前記被加工物と対向する側の表面にＤＬＣコーテイングを施したことを特徴とするウインドセル。
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