JP5298157B2 - レーザー加工装置、レーザー加工方法及びレーザー加工物 - Google Patents

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。

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。

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。

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。

特開２００８−１４９７１６号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本発明の一実施形態に係るレーザー加工装置を示す概略的平面図。 図１のレーザー加工装置の概略的正面図。 図１のレーザー加工装置の概略的構成図。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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ＣＯ_２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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims (6)

1. 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、
   上記制御部が、レーザー加工時において、複数の第一移動部の移動が同一向き及び略同一速度で略同期するよう制御し、かつ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レーザー加工装置。
2. 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、
   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
   を備えるレーザー加工装置。
3. 各保持手段に対応して設けられ、保持された被加工物をそれぞれ撮像するカメラをさらに備え、
   上記制御部が、上記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請求項１又は請求項２に記載のレーザー加工装置。
4. 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、
   各保持手段に対応して設けられ、保持された被加工物をそれぞれ撮像するカメラと
   を備え、
   上記制御部が、上記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レーザー加工装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のレーザー加工装置を用いるレーザー加工方法。
6. 請求項５に記載のレーザー加工方法によって加工されたレーザー加工物。

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