JP6487183B2 - レーザ加工方法及びレーザ加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばプリント基板のような被加工物にレーザを使用して穴明け加工を行うためのレーザ加工方法及びレーザ加工装置に関する。

レーザを使用した穴明け加工においては、プリント基板の加工領域は、レーザ発振器から出射されたレーザを走査するガルバノスキャナによるスキャン領域の大きさに予め区切られ、スキャン領域毎に逐次穴明け加工を進めるようになっている。プリント基板に明ける穴の位置精度は、プリント基板を載置するテーブルの位置決め精度とガルバノスキャナの位置決め精度によって決まり、後者については、加工前あるいは加工の途中でチェックし、その結果に基づき、必要に応じて補正処理を行うようになっている。

ガルバノスキャナの補正要否は、以下のようにして判断する。図３に示すように、加工すべきプリント基板の近くの所定位置に載置したアクリルからなるチェック用基板８に、格子の各交点位置に穴９を一つずつ配するように格子状に明ける。チェック用基板８はガルバノスキャナの補正要否を判断するために使用するものである。その後、チェック用基板８に明けた穴９の画像をＣＣＤカメラで読取るが、ＣＣＤカメラの視野は狭いので、ＣＣＤカメラをチェック用基板８に対し相対的に移動させながら、一つの穴９を単位にして読取る。その読取り画像から穴位置を計測し、基準値と比較する。全ての交点での穴位置が予め設定しておいた基準値の範囲に入っているなら補正は不要、基準値から外れた穴位置が存在すれば補正が必要と判定する。

上記の方式においては、装置内で発生する粉塵等の影響で、少しでも基準値から外れた位置の穴が検出された場合、ガルバノスキャナの補正が必要と判断し、補正のために装置を止める必要がある。従って、生産性が悪くなる。また、本来補正が必要でないのに補正をしてしまうことになり、ガルバノスキャナの位置決め精度を逆に悪くして加工精度が低下してしまうことにもなる。

特許文献１には、チェック用基板を使用したガルバノスキャナの補正方式について開示されているが、ガルバノスキャナの精度チェックの誤検出の問題については言及されていない。

特開平2006-346738号公報

そこで本発明は、レーザ加工において、ガルバノスキャナの補正の要否を正確に判断することにより、生産性と加工精度の低下を防ぐことを目的とするものである。

上記課題を解決するため、本願発明の代表的なレーザ加工方法は、レーザ発振器からのレーザをガルバノスキャナで走査して被加工物でない基板に照射して穴を明けるようにし、当該穴の画像をカメラで読取り当該カメラからの画像データを処理してガルバノスキャナの補正の要否判断を行うようにしたレーザ加工方法において、前記カメラの同時読取り単位となる領域毎に所定数の複数の穴を明けるようにし、前記領域内に明けられた穴の画像の同時読取り画像に基づいて得られる複数の穴の位置データを統計処理し、当該統計処理で得られた数値と基準値との比較結果に基づきガルバノスキャナの補正の要否判定を行うようにしたことを特徴とする。

また本願発明の代表的なレーザ加工装置は、レーザ発振器からのレーザをガルバノスキャナで走査して被加工物でない基板に照射して複数の穴を明けるように制御し、当該穴の画像をカメラで読取り当該カメラからの画像データを処理してガルバノスキャナの補正の要否判断を行うようにしたレーザ加工装置において、前記カメラの同時読取り単位となる領域毎に所定数の複数の穴を明けるようにする制御と、前記領域内に明けられた穴の画像の同時読取り画像に基づいて得られる複数の穴の位置データを統計処理する制御と、当該統計処理で得られた数値と基準値との比較結果に基づきガルバノスキャナの補正の要否判定を行う制御とを行う制御部を備えることを特徴とする。

本発明によれば、レーザ加工において、ガルバノスキャナの補正の要否を正確に判断できるようになり、生産性と加工精度の低下を防ぐことが可能となる。

本発明の一実施例において、チェック用基板に明ける穴の様子を示すものである。 本発明の一実施例となるレーザ加工装置のブロック図である。 従来技術において、チェック用基板に明ける穴の様子を示すものである。

本発明の一実施例について説明する。
図２は、本発明の一実施例となるレーザ加工装置のブロック図である。このレーザ加工装置では、穴明け加工すべきプリント基板１を加工テーブル２に載置し、レーザ発振器３から出射されたレーザをガルバノスキャナ４で走査しプリント基板１に照射することによって穴明けを行うものである。５は必要な部分を上から光学的に読取るためのＣＣＤカメラ、６はＣＣＤカメラ５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、７は加工プログラムに従って加工テーブル２、レーザ発振器３、ガルバノスキャナ４の動作を制御する、例えばプログラム制御の処理装置によって実現される全体制御部である。全体制御部７は、ここで説明する以外の制御機能も有し、図示されていないブロックにも接続されている。また、８はチェック用基板である。

図１は本発明の一実施例において、図２におけるチェック用基板８に明ける穴１０の様子を示すものである。
本発明に従うと、全体制御部７の制御の下で以下の動作を行う。チェック用基板８には、従来方式における格子の各交点を中心とした領域に穴１０を５個ずつ配するように格子状に明ける。すなわち、チェック用基板８にはＣＣＤカメラ５の読取り単位である交点領域に穴１０を５個明ける。チェック用基板８に明けた穴１０の画像をＣＣＤカメラ５で読取る場合は、ＣＣＤカメラ５をチェック用基板８に対し相対的に移動させながら、同時に５個ずつ読取る。

画像処理部６においては、同時に読取った５個分の画像データを処理して５個分の穴位置を計測し、その位置データを全体制御部７に送る。穴位置データとしては、例えば抽出した図形の面積重心の座標を採用する。全体制御部７においては、画像処理部６から送られた５個分の穴の位置データを統計処理して穴位置の平均値を算出し、それを基準値と比較する。この場合の基準値は、５個分の穴の正規位置から算出した平均値であり、全ての交点での平均値が予め設定しておいた基準値の範囲に入っているならガルバノスキャナ４の補正は不要、基準値から外れた平均値が存在すれば補正が必要と判定する。ガルバノスキャナ４の補正が必要と判定された場合、補正を行う。

以上の実施例によれば、装置内で発生する粉塵等の影響で一つの穴１０に異常が出ても、同じ交点領域内での平均値をとらえるので、同じ交点領域内にある他の穴１０が正常ならば、一つの穴１０の異常の影響は薄められ、補正が不要と判定される度合いは低くなる。従って、ガルバノスキャナ４の補正のために装置を止めたり、本来補正が必要でないのに補正をしてしまう頻度が少なくなり、生産性と加工精度の低下を防ぐことが可能となる。
また、一つの交点領域内に配した５個の穴１０を同時に読取るので、穴１０の読取りのためのＣＣＤカメラ５の位置決め回数は従来と同じとなり、穴１０の読取りのために位置決め時間が増えることはない。

上記実施例においては、ＣＣＤカメラ５の読取り単位である交点領域に穴１０を５個ずつ配するように格子状に明けたが、５個に限る必要はなく、ＣＣＤカメラ５の読取り単位である交点領域毎に複数あれば良い。但し、平均値を算出する場合には、多いほど良い。
また、複数の穴１０についての平均値を算出するようにしたが、装置内で発生する粉塵等の影響で異常値になる可能性が高い最大値あるいは最小値を除いて平均値を算出する統計処理とか、穴１０の数を３個にして中間値を算出する統計処理を行い、基準値と比較するようにしても良い。

また上記実施例においては、５個分の穴の位置データの統計処理は全体制御部７で行うようにしたが、画像処理部６で行うようにしても良い。

また上記実施例においては、チェック用基板８はアクリル製を使用しているが、材質はこれに限定されず、他のものでも良い。

１：プリント基板 ２：加工テーブル ３：レーザ発振器 ４：ガルバノスキャナ
５：ＣＣＤカメラ ６：画像処理部 ７：全体制御部 ８：チェック用基板
１０：穴

Claims (4)

1. レーザ発振器からのレーザをガルバノスキャナで走査して被加工物でない基板に照射して穴を明けるようにし、当該穴の画像をカメラで読取り当該カメラからの画像データを処理してガルバノスキャナの補正の要否判断を行うようにしたレーザ加工方法において、前記カメラの同時読取り単位となる領域毎に所定数の複数の穴を明けるようにし、前記領域内に明けられた穴の画像の同時読取り画像に基づいて得られる複数の穴の位置データを統計処理し、当該統計処理で得られた数値と基準値との比較結果に基づきガルバノスキャナの補正の要否判定を行うようにしたことを特徴とするレーザ加工方法。
2. 請求項１に記載のレーザ加工方法において、前記統計処理では前記同時読取り画像から得られる複数の穴の位置データの平均値を算出することを特徴とするレーザ加工方法。
3. レーザ発振器からのレーザをガルバノスキャナで走査して被加工物でない基板に照射して複数の穴を明けるように制御し、当該穴の画像をカメラで読取り当該カメラからの画像データを処理してガルバノスキャナの補正の要否判断を行うようにしたレーザ加工装置において、前記カメラの同時読取り単位となる領域毎に所定数の複数の穴を明けるようにする制御と、前記領域内に明けられた穴の画像の同時読取り画像に基づいて得られる複数の穴の位置データを統計処理する制御と、当該統計処理で得られた数値と基準値との比較結果に基づきガルバノスキャナの補正の要否判定を行う制御とを行う制御部を備えることを特徴とするレーザ加工装置。
4. 請求項３に記載のレーザ加工装置において、前記統計処理では前記同時読取り画像から得られる複数の穴の位置データの平均値を算出することを特徴とするレーザ加工装置。

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