JP4933348B2

JP4933348B2 - レーザ加工装置

Info

Publication number: JP4933348B2
Application number: JP2007139035A
Authority: JP
Inventors: 戸寛久神; 林進吾小
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 2007-05-25
Filing date: 2007-05-25
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2027-05-25
Also published as: JP2008290123A

Description

本発明は、被加工物から発生する加工塵を集塵しつつ、被加工物をレーザ加工するレーザ加工装置に関する。

図３乃至図５に示すように、従来、基板（被加工物）６０から発生する加工塵Ｄを集塵しつつ、基板６０をレーザ加工するレーザ加工装置は、基板６０に対してレーザ光ＬＢを照射するレーザ照射部１と、基板６０の下方に配置され、レーザ照射部１からのレーザ光ＬＢによって基板６０から発生する加工塵Ｄを集塵する集塵管１０と、を備えている（例えば、特許文献１参照）。

このうち、集塵管１０は、図３および図４に示すように、加工塵Ｄを受ける集塵受け１４を有するとともに、耐熱性を持つ上部管１５と、可塑性を持つダクトホース（下部管）１７とからなっている。また、図４に示すように、ダクトホース１７には吸引ポンプ４０が設けられている。

ここで、下部管として用いられるダクトホース１７は耐熱性を有していないため、レーザ照射部１から出射され基板６０を通過したレーザ光ＬＢがダクトホース１７に達すると、ダクトホース１７が溶けてしまうことがある。

このため、図３および図４に示すように、従来のレーザ加工装置においては、レーザ照射部１からのレーザ光ＬＢが集塵管１０のダクトホース１７に届かないよう、集塵管１０を基板６０からある程度の距離だけ離して配置したり、耐熱性を持つ上部管１５の長さを長くしたりしていた。

また、図５に示すように、耐熱性を持つ上部管１５を途中で折り曲げたりすることもあった。このようなレーザ加工装置においては、上部管１５を途中で折り曲げているため、レーザ照射部１と連動させて集塵管１０を自由に移動させるためには、ダクトホース１７の長さをより長く必要があった。

なお、図５において、図３および図４に示す同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
特開２００６−７２８６号公報

しかしながら、図３および図４に示すように集塵管１０を基板６０から離して配置すると、加工塵Ｄを集塵する集塵能力が低下してしまい、例え加工塵Ｄの集塵漏れが無いように集塵管１０の集塵受け１４を大きくしたとしても、加工塵Ｄを確実に集塵しきれないことがある。

また、上部管１５の長さを長くした場合は、吸引ポンプ４０から集塵受け１４までの距離が長くなり、やはり、加工塵Ｄを集塵する集塵能力が低下してしまうだけでなく、集塵管１０の大きさが大きくなってしまっている。

他方、図５に示すように耐熱性を持つ上部管１５を途中で折り曲げると、水平方向における集塵管１０の大きさが大きくなってしまい、レーザ照射部１と連動させて集塵管１０を移動させることが困難になってしまう。

また、レーザ照射部１と連動させて集塵管１０を自由に移動させるためにダクトホース１７の長さを長くしているので、吸引ポンプ４０から集塵受け１４までの距離が長くなり、加工塵Ｄを集塵する集塵能力が低下してしまう。

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、レーザ照射部からのレーザ光によって集塵管が溶けることを防止し、かつ集塵管の大きさを小さく保ちつつ、被加工物から発生する加工塵を集塵管によって確実に集塵することができるレーザ加工装置を提供することを目的とする。

本発明は、被加工物を保持する保持部と、
保持部によって保持された被加工物に対してレーザ光を照射するレーザ照射部と、
保持部によって保持された被加工物に対してレーザ照射部と反対側に配置され、レーザ照射部からのレーザ光によって被加工物から発生する加工塵を集塵する集塵管と、を備え、
集塵管内に、被加工物を通過したレーザ光を受けて、このレーザ光が集塵管内部に入射することを防止する、少なくとも一対の遮光体が設けられ、
各遮光体が、レーザ光の進行方向に沿って互い違いに配置されて排出路を形成し、
レーザ光の進行方向に沿って見た場合に、一対の遮光体によって集塵管の内径全体が覆われていることを特徴とするレーザ加工装置である。

このような構成によって、レーザ照射部からのレーザ光によって集塵管が溶けることを防止し、かつ集塵管の大きさを小さく保ちつつ、被加工物から発生する加工塵を集塵管によって確実に集塵することができる。

本発明は、一対の遮光体が、レーザ照射部からのレーザ光を拡散反射する拡散反射機能を有することを特徴とするレーザ加工装置である。

このような構成によって、被加工物を通過したレーザ光を、一対の遮光体で拡散反射することができ、レーザ光が集塵管内にさらに侵入することを防止することができる。

本発明は、一対の遮光体が、レーザ照射部からのレーザ光を吸収する吸収機能を有することを特徴とするレーザ加工装置である。

このような構成によって、被加工物を通過したレーザ光を、一対の遮光体で吸収することができ、レーザ光が集塵管内にさらに侵入することを防止することができる。

本発明は、集塵管が、耐熱性を持つ上部管と、当該上部管の下端に連結された下部管とを有し、
一対の遮光体が、前記上部管内に設けられていることを特徴とするレーザ加工装置である。

このような構成によって、被加工物を通過したレーザ光が、集塵管の下部管に達することを防止することができる。

本発明は、集塵管が、上部管と、当該上部管の下端に連結され、可塑性を持つ下部管とを有し、
レーザ照射部と集塵管とは、一体となって水平方向に移動可能であることを特徴とするレーザ加工装置である。

本発明は、集塵管が、レーザ照射部からのレーザ光によって被加工物から発生する加工塵を吸引して集塵し、
一対の遮光体が、集塵管が加工塵を吸引する際に発生する吸引気流によって冷却されることを特徴とするレーザ加工装置である。

このような構成によって、レーザ照射部からのレーザ光を受ける遮光体を冷却することができるので、遮光体が過熱されることを防止することができる。

本発明は、保持部によって、被加工物を保持する工程と、
レーザ照射部によって、保持部により保持された被加工物に対してレーザ光を照射する工程と、
集塵管によって、レーザ照射部からのレーザ光によって被加工物から発生する加工塵を集塵する工程と、を備え、
集塵管内に、レーザ光の進行方向に沿って互い違いに配置されて排出路を形成するとともに、レーザ光の進行方向に沿って見た場合に集塵管の内径全体が覆う、少なくとも一対の遮光体が設けられており、
レーザ光を照射する際、被加工物を通過したレーザ光が一対の遮光体により遮られることを特徴とするレーザ加工方法である。

本発明によれば、集塵管内に被加工物を通過したレーザ光を受ける少なくとも一対の遮光体が設けられ、当該遮光体が、集塵管内でレーザ光の進行方向に沿って互い違いに配置されて排出路を形成するとともに、レーザ光の進行方向に沿って見た場合に集塵管の内径全体を覆って配置されているので、レーザ照射部からのレーザ光によって集塵管が溶けることを防止し、かつ集塵管の大きさを小さく保ちつつ、被加工物から発生する加工塵を集塵管によって確実に集塵することができる。また、集塵管の大きさを小さく保つことができるので、レーザ加工装置の大きさを小さくすることができ、加工エリアを有効に使うこともできる。

発明を実施するための形態

実施の形態
以下、本発明に係るレーザ加工装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、図１（ａ）（ｂ）および図２は本発明の実施の形態を示す図である。なお、本実施の形態においては、被加工物の一例として基板を用いて説明する。

図１（ａ）（ｂ）および図２に示すように、レーザ加工装置は、基板（被加工物）６０を保持する保持部３と、保持部３によって保持された基板６０に対してレーザ光ＬＢを照射するレーザ照射部１と、保持部３によって保持された基板６０の下方（基板６０に対してレーザ照射部１と反対側）に配置され、レーザ照射部１からのレーザ光ＬＢによって基板６０から発生する加工塵Ｄを吸引して集塵する集塵管１０と、を備えている。

なお、図１（ａ）は、レーザ加工装置のレーザ照射部１と集塵管１０を拡大した側方断面図であり、図１（ｂ）は、集塵管１０を上方から見た上方平面図である。また、図２は、レーザ加工装置の全体を示す側方図である。

このうち、集塵管１０は、図１（ａ）および図２に示すように、加工塵Ｄを受ける集塵受け１４を有するとともに、耐熱性を持つ上部管１５と、当該上部管１５の下端に連結され、可塑性を持つダクトホース（下部管）１７とからなっている。なお、本実施の形態では、下部管の一例としてダクトホース１７を用いて説明するが、これに限ることはない。

また、図２に示すように、ダクトホース１７には、基板６０からの加工塵Ｄを、集塵受け１４から吸引するための吸引力を付与する吸引ポンプ４０が設けられている。

また、図１（ａ）（ｂ）に示すように、集塵管１０の上部管１５内には、基板６０を通過したレーザ光ＬＢを受けて、このレーザ光ＬＢが集塵管１０の内部に入射することを防止する一対の遮光体１１ａ，１１ｂが設けられている。

この遮光体１１ａ，１１ｂの各々は、図１（ａ）に示すように、レーザ光ＬＢの進行方向に沿って互い違いに配置されて排出路Ｅを形成している。また、図１（ｂ）に示すように、レーザ光ＬＢの進行方向に沿って見た場合に、一対の遮光体１１ａ，１１ｂによって集塵管１０の上部管１５の内径全体が覆われている。

図１（ａ）（ｂ）において、遮光体１１ａ，１１ｂは、レーザ照射部１からのレーザ光ＬＢを広い角度で拡散反射する拡散反射機能を有してもよいし、当該レーザ光ＬＢを吸収し吸収する吸収機能を有してもよい。なお、このような遮光体１１ａ，１１ｂの拡散反射機能や吸収機能は、遮光体１１ａ，１１ｂの材料として拡散反射機能や吸収機能を有する素材を用いることによって達成してもよいし、遮光体１１ａ，１１ｂの表面に加工を施すことによって、拡散反射機能や吸収機能を付与してもよい。

なお、図１（ａ）および図２において、レーザ照射部１と集塵管１０とは、一体となって水平方向に移動可能となっている。

なお、集塵管１０内に設けられた遮光体１１ａ，１１ｂは、図１（ａ）（ｂ）において、集塵管１０が加工塵Ｄを吸引する際に発生する吸引気流Ｓによって冷却される。

次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について述べる。

まず、保持部３によって保持された基板６０に対して、レーザ照射部１からレーザ光ＬＢが照射され、基板６０が加工される（図１（ａ）および図２参照）。この間、基板６０から加工塵Ｄが発生する（図１（ａ）参照）。

次に、このようにして基板６０から発生した加工塵Ｄが、保持部３によって保持された基板６０の下方に配置された集塵管１０内に吸引され集塵される（図１（ａ）参照）。

すなわち、基板６０から発生した加工塵Ｄは、吸引ポンプ４０からの吸引力を受け、集塵受け１４を経て、上部管１５内に設置された一対の遮光板によって形成された排出路Ｅを通過した後、ダクトホース１７内に吸引されて集塵される（図１（ａ）および図２参照）。

このように基板６０を加工すると、加工対象となっている被加工箇所に穴が空き、当該穴を通過してレーザ光ＬＢが集塵管１０内に照射される（図１（ａ）および図２参照）。このとき、拡散反射機能や吸収機能を有している一対の遮光体１１ａ，１１ｂが、レーザ光ＬＢの進行方向に沿って見た場合に集塵管１０の上部管１５の内径全体を覆っているので、当該遮光体１１ａ，１１ｂによって基板６０を通過したレーザ光ＬＢを拡散反射したり、吸収したりすることができる（図１（ｂ）参照）。

そして、この一対の遮光体１１ａ，１１ｂは、図１（ａ）に示すように、上部管１５内に設けられているので、基板６０を通過したレーザ光ＬＢが集塵管１０のダクトホース１７に達することを防止することができる。

このため、従来技術のように、集塵管１０を基板６０から離して配置し、または上部管１５の長さを長くしたり（図３および図４参照）、また、耐熱性を持つ上部管１５を途中で折り曲げたり（図５参照）することなく、レーザ照射部１からのレーザ光ＬＢによって集塵管１０のダクトホース１７が溶けることを防止することができる。

また、本実施の形態によれば、図５に示す従来技術のように上部管１５を途中で折り曲げる必要がないので、集塵管１０を自由に移動させるためにダクトホース１７の長さを長くする必要がない。このため、吸引ポンプ４０から集塵受け１４までの距離を短くすることができ、加工塵Ｄを集塵する集塵能力を高い値のまま維持することができる。

すなわち、本実施の形態によると、集塵管１０の上部管１５内に設けられた一対の遮光体１１ａ，１１ｂによって、レーザ照射部１からのレーザ光ＬＢによって集塵管１０が溶けることを防止することができるだけでなく、上部管１５の長さを長くしたり（図３および図４参照）、上部管１５を途中で折り曲げたり（図５参照）する必要がないので、集塵管１０の大きさを小さく保つことができ、集塵管１０の大きさを小さく保つことができるので、レーザ加工装置の大きさを小さくすることができ、加工エリアを有効に使うことができる。さらに、集塵管１０を基板６０から離して配置し、または上部管１５の長さを長くしたり（図３および図４参照）、ダクトホース１７の長さを長くしたり（図５参照）する必要がないので、加工塵Ｄを集塵する集塵能力を高めることができ、基板６０から発生する加工塵Ｄを集塵管１０によって確実に集塵することもできる。

なお、図１（ａ）において、集塵管１０は、レーザ照射部１からのレーザ光ＬＢによって基板６０から発生する加工塵Ｄを吸引して集塵している。このため、レーザ照射部１からのレーザ光ＬＢを受ける遮光体１１ａ，１１ｂは、集塵管１０が加工塵Ｄを吸引する際に発生する吸引気流Ｓによって冷却されるので、当該遮光体１１ａ，１１ｂが過熱されることを防止することができる。また、上部管１５に冷却機構を別途設けても良く、例えば上部管１５に水冷パイプを巻き付けたりしてもよい。

ところで、レーザ照射部１と集塵管１０とは、上述のように加工対象となっている被加工箇所に穴を形成しながら、一体となって水平方向を移動する（図１（ａ）および図２参照）。

ところで、上記では、二つの（一対の）遮光体１１ａ，１１ｂを用いて説明したが、これに限ることなく、遮光体を三つ以上用いても良い。このように遮光体を三つ以上設けることによって、レーザ光ＬＢがダクトホース１７内に入射することをより確実に防止することができる。

他方、本実施の形態で示したように、遮光体１１ａ，１１ｂを二つだけ用いることによって、上部管１５内に遮光体１１ａ，１１ｂによって形成される排出路Ｅを短くすることができ、集塵管１０の集塵能力を高くすることができる。

なお、上記では、保持部３によって水平方向に保持された基板６０に対して、レーザ照射部１を上方に配置し、集塵管１０を下方に配置する態様を用いて説明したが、これに限らない。例えば、保持部３によって基板６０を斜めや垂直方向に保持し、レーザ照射部１を当該基板６０の一方の面側に配置し、集塵管１０を基板６０の他方の面側（基板６０に対してレーザ照射部１と反対側）に配置してもよい。

本発明の実施の形態によるレーザ加工装置のレーザ照射部と集塵管を拡大した側方断面図と、集塵管を上方から見た上方平面図。本発明の実施の形態によるレーザ加工装置の全体を示す側方図。従来のレーザ加工装置のレーザ照射部と集塵管を拡大した拡大図。従来のレーザ加工装置の全体を示す側方図。従来の別のレーザ加工装置の全体を示す側方図。

符号の説明

１レーザ照射部
３保持部
１０集塵管
１１ａ，１１ｂ遮光体
１４集塵受け
１５上部管
１７ダクトホース（下部管）
４０吸引ポンプ
６０基板（被加工物）
Ｄ加工塵
Ｅ排出路
ＬＢレーザ光
Ｓ吸引気流

Claims

被加工物を保持する保持部と、
保持部によって保持された被加工物に対してレーザ光を照射するレーザ照射部と、
保持部によって保持された被加工物に対してレーザ照射部と反対側に配置され、レーザ照射部からのレーザ光によって被加工物から発生する加工塵を集塵する集塵管と、を備え、
集塵管内に、被加工物を通過したレーザ光を受けて、このレーザ光が集塵管内部に入射することを防止する、少なくとも一対の遮光体が設けられ、
各遮光体は、レーザ光の進行方向に沿って互い違いに配置されて排出路を形成し、
レーザ光の進行方向に沿って見た場合に、一対の遮光体によって集塵管の内径全体が覆われていることを特徴とするレーザ加工装置。
一対の遮光体は、レーザ照射部からのレーザ光を拡散反射する拡散反射機能を有することを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
一対の遮光体は、レーザ照射部からのレーザ光を吸収する吸収機能を有することを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
集塵管は、耐熱性を持つ上部管と、当該上部管の下端に連結された下部管とを有し、
一対の遮光体は、前記上部管内に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
集塵管は、上部管と、当該上部管の下端に連結され、可塑性を持つ下部管とを有し、
レーザ照射部と集塵管とは、一体となって水平方向に移動可能であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
集塵管は、レーザ照射部からのレーザ光によって被加工物から発生する加工塵を吸引して集塵し、
一対の遮光体は、集塵管が加工塵を吸引する際に発生する吸引気流によって冷却されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
保持部によって、被加工物を保持する工程と、
レーザ照射部によって、保持部により保持された被加工物に対してレーザ光を照射する工程と、
集塵管によって、レーザ照射部からのレーザ光によって被加工物から発生する加工塵を集塵する工程と、を備え、
集塵管内に、レーザ光の進行方向に沿って互い違いに配置されて排出路を形成するとともに、レーザ光の進行方向に沿って見た場合に集塵管の内径全体が覆う、少なくとも一対の遮光体が設けられており、
レーザ光を照射する際、被加工物を通過したレーザ光は一対の遮光体により遮られることを特徴とするレーザ加工方法。