JP7432917B2

JP7432917B2 - 加工機

Info

Publication number: JP7432917B2
Application number: JP2020023811A
Authority: JP
Inventors: 佳佑林; 克俊長崎; 洋慧高木; 貴之蒲田
Original assignee: Kataoka Corp
Current assignee: Kataoka Corp
Priority date: 2020-02-14
Filing date: 2020-02-14
Publication date: 2024-02-19
Anticipated expiration: 2040-02-14
Also published as: JP2021126740A

Description

本発明は、被加工物（ワーク）を所定の加工線に沿って切断または切削する加工を行う加工機、特にレーザ加工機に関する。

単層のまたは積層されたプラスチックフィルムにレーザ光を照射することで、当該フィルムを所望の形状に切断または切削するレーザ加工機が公知である（例えば、下記特許文献を参照）。

この種の加工機による切断または切削加工の際には、被加工物の材料の蒸気ないし微粒子の煙であるヒュームや粉塵が不可避的に発生する。そして、そのヒュームまたは粉塵が飛散し、被加工物の表面に付着して被加工物を汚損することが起こる。ヒュームまたは粉塵による汚損は、予め被加工物の表面に付している位置合わせのためのアライメントマークを覆い隠してしまう等の問題を招来し、切断または切削加工後の工程において被加工物の表面を洗浄または清拭する余分な手順を要求することとなっていた。

特開２０１９－０９３４４９号公報

本発明は、加工機により被加工物を切断または切削する際に生ずるヒュームまたは粉塵の被加工物への付着を軽減することを所期の目的としている。

本発明では、被加工物を所定の加工線に沿って切断または切削する加工を施すための加工手段と、前記加工線により分割される被加工物の一方の部位を下方より支持する第一支持体と、前記加工線により分割される被加工物の他方の部位を下方より支持し、前記第一支持体との間で加工線の直下に位置する溝を形成するように第一支持体に対向し、かつその溝に臨む縁部に溝から離反する外方向に凹む切欠を加工線に沿った複数箇所に設けてある第二支持体と、前記溝と連通するように前記複数箇所に設けられた切欠の一部の切欠の直下の位置に開口する複数の吸引孔を含み、前記溝及び前記切欠を通じて前記吸引孔から被加工物の下方の雰囲気を吸引する吸引手段とを具備する加工機を構成した。

好ましくは、前記吸引手段が、さらに流路と吸引ポンプとを含み、前記各吸引孔は、前記第一支持体の内部で下方に伸長し、その下端部が外側方に伸長する前記流路に接続するとともに、前記流路は、吸引ポンプに接続している構造とする。前記第二支持体における前記溝に臨む縁部が、複数の前記切欠の存在により櫛歯状をなしていれば、吸引手段が一層効果的にヒュームまたは粉塵を吸引して回収することが可能となる。

前記第一支持体に、被加工物を吸着し当該第一支持体に対して固定する吸着手段を配設していれば、切断または切削加工中に被加工物を確実に位置決めすることができ、加工精度の向上に資する。

前記加工手段は、典型的には、被加工物の上方から被加工物における加工線の位置にレーザ光を照射するものである。

被加工物は、例えば、単層のまたは積層されたプラスチックフィルム（樹脂フィルム）である。

本発明によれば、加工機により被加工物を切断または切削する際に生ずるヒュームまたは粉塵の被加工物への付着を軽減することができる。

本発明の一実施形態の加工機における被加工物を支持する支持体を示す斜視図。同加工機の支持体を示す分解斜視図。同加工機の支持体を示す平面図。同加工機の支持体及び被加工物を示す平面図。同加工機の支持体、被加工物、加工手段及び吸引手段を示すＡ－Ａ線断面図。同加工機の支持体、被加工物、加工手段及び吸引手段を示すＢ－Ｂ線断面図。

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１ないし図６に示す本実施形態の加工機は、被加工物５を所定の加工線Ｃに沿って切断または切削する加工を行うものである。

本実施形態では、被加工物５として、単層のフィルム、または複数枚のフィルムを積層したものを想定している。フィルムは、例えばプラスチックフィルムであり、その材料としてはポリイミド等を挙げることができる。このような被加工物５は、有機ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイの基板等に用いられる。

本実施形態では、薄膜状または薄板状をなす被加工物５を、図４中に一点鎖線で表している加工線Ｃに沿って切断し、所望の形状をなす部材を得ることを想定している。そのために、本実施形態の加工機は、被加工物５を支持体１、２の上に載置し、当該被加工物５を当該支持体１、２に保定した上で、同被加工物５に対してレーザ光Ｌを照射するレーザ加工を実施する。図５及び図６に示すように、加工手段の構成要素となるレーザ加工ノズル４は、支持体１、２及び被加工部５の上方にあって、下方に向けてレーザ光Ｌを出射する。

被加工物５を支持する支持体１、２は、第一支持体１と、第二支持体２とに分かたれる。第一支持体１は、被加工物５のうちの所望の部材となる部位５１を支持する。第二支持体２は、被加工物５のうちの所望の部材以外の端材となる部位５２を支持する。

第一支持体１は、例えばアルミニウム合金を素材として作製する。その上面には、硬質アルマイト酸化皮膜処理を施すことがある。第一支持体１は、被加工物５の大部分５１を支持する台座様の載置部１１と、載置部１１の外周を囲繞する平面視略門形（または、略Π字形）の窪部１２とを有している。窪部１２は、載置部１１と比較して下方に凹んでいる。即ち、窪部１２の上面は載置部１１の上面よりも低い位置にあり、逆に言えば載置部１１は窪部１２よりも盛り上がっている。

載置部１１には、その上面に開口する多数の吸着孔１３を穿ち設けてある。これら吸着孔１３は、被加工物５に対する加工を実行するときに当該被加工物５を吸着して固定する吸着手段の構成要素となる。図５及び図６に示すように、多数の吸着孔１３は第一支持体１の内部で下方に伸長し、それらの下端部がダクト１４に合流している。ダクト１４は、図示しない吸引ポンプに接続している。

窪部１２には、その上面に開口する複数の吸引孔１５を穿ち設けている。これら吸引孔１５は、被加工物５を加工線Ｃに沿って切断する加工に伴って生じるヒューム及び／または粉塵を吸引して回収する吸引手段の構成要素となる。図２ないし図６に示すように、各吸引孔１５は第一支持体１の内部で下方に伸長し、その下端部が外側方に伸長する流路１６に接続している。流路１６は、図示しない吸引ポンプに接続している。

また、窪部１２には、ナット孔１７を形成している。ナット孔１７には、第一支持体１とは別体をなす第二支持体２を第一支持体１に固着するためのボルトが螺合する。

第二支持体２は、例えば表面の摩擦係数の小さいフッ素樹脂、特にポリテトラフルオロエチレン（テフロン（登録商標）という商品名で呼称されることがある）を素材として作製する。第二支持体２は、複数の部品２１、２２に分割されており、それらの総体が平面視窪部１２の形状と合致した板状体をなす。即ち、第二支持体２は、平面視略門形の左右の部分を構成するように奥行方向に拡張した一対のプレート２１と、それらプレート２１の端部同士を連結するように幅方向に拡張したプレート２２とからなる。対をなす左右のプレート２１は、互いに対称な形状である。これらプレート２１、２２は、窪部１２に嵌め込むようにして第一支持体１に取り付ける。

第二支持体２のプレート２１、２２における、第一支持体１の載置部１１の外周縁部に臨む内周縁部２３は、その上面の高さが載置部１１の上面の高さと略面一となっている。これに対し、縁部２３の外方に隣接している外周部２４の上面は、縁部２３の上面よりも僅かながら高くなっている。

プレート２１、２２を第一支持体１の窪部１２に嵌め込み取り付けた状態で、第一支持体１の載置部１１の外周縁部の外側端面と第二支持体２の内周縁部２３の内側端面とは水平方向に沿って離間して対向し、双方の間に上方に開口した溝３が形成される。この溝３は、被加工物５を加工するための加工線Ｃの直下に位置し、図４に示しているように平面視加工線Ｃと重なり合い、加工線Ｃに沿って延伸している。換言すれば、第一支持体１の載置部１１の外周縁部とプレート２１、２２の内周縁部２３とが、加工線Ｃを挟んで対向している。

プレート２１、２２の縁部２３には、平面視上記の溝３から離反する外方に凹む、上下に貫通した多数の切欠２５を設けている。切欠２５は、平面視溝３の延伸方向と略直交する方向に伸びた細幅（例えば、約１ｍｍ幅）の短冊状をなし、溝３の延伸方向に沿って略等間隔で配列されている。これら切欠２５の存在により、プレート２１、２２の縁部２３は櫛歯状となっている。

プレート２１、２２の外周部には、ボルト挿通孔２７を開設している。ボルト挿通孔２７は、平面視第一支持体１の窪部１２に形成したナット孔１７と重なり合う。プレート２１、２２を第一支持体１に取り付けるにあたっては、各プレート２１、２２を窪部１２に嵌め込み、上方からボルトをボルト挿通孔２７に挿通してナット孔１７に螺合し緊締せしめ、以てプレート２１、２２を第一支持体１に固着する。

また、プレート２１、２２に、その縁部２３の内側端面から内方に若干突出した突起２６を形成している。図３ないし図６に示しているように、突起２６は、その先端面が載置部１１の外側端面に当接し、プレート２１、２２を第一支持体１に対して位置決めする。

プレート２１、２２の外周部２４の上面には、プレート２１、２２を第一支持体１に対して着脱するときに把持できる把手となるピン２８を固設している。

図５及び図６に示すように、第一支持体１に取り付けた第二支持体２のプレート２１、２２の外周部２４の下面と、第一支持体１の窪部１２の上面とは当接する。一方で、縁部２３及び突起２６の下面は、外周部２４の下面よりも若干高い位置にあり、窪部１２の上面から若干浮いている。吸引孔１５は、それら縁部２３及び突起２６の下面並びに切欠２５の直下に開口している。縁部２３に形成した多数の切欠２５はそれぞれ、溝３に繋がっている。これにより、各切欠２５を介して溝３の全域を吸引孔１５に連通せしめることができる。

本実施形態の加工機による被加工物５の加工を実行するに際しては、図４ないし図６に示すように、被加工物５を第一支持体１及び第二支持体２に跨るようにして載置する。さらに、吸引ポンプを稼働させ、図５及び図６中に矢印で表しているように、吸着孔１３の内部に、載置部１１上に載置した被加工物５の直下の雰囲気を吸引する負圧を発生させる。結果、被加工物５の下面が載置部１１の上面に吸着される。

そして、レーザ照射ノズル４からレーザ光Ｌを被加工物５における加工線Ｃの位置に照射する。それとともに、そのレーザ光Ｌの光軸を加工線Ｃに沿って遷移させる。より具体的には、レーザ照射ノズル４を被加工物５及び支持体１、２に対して相対的に水平方向に変位させる。例えば、リニアモータ台車その他適宜の駆動機構を用いて、レーザ加工ノズル４を移動させる。レーザ光Ｌの光軸は、第一支持体１と第二支持体２との間の溝３内を指向する。

同時に、吸引ポンプを稼働させ、図５及び図６中に矢印で表しているように、吸引孔１５の内部に、被加工物５における加工線Ｃの直下の雰囲気、つまりは溝３内の雰囲気を吸引する負圧を発生させる。さすれば、被加工物５がレーザ光Ｌの照射を受けて切断または切削されることで生じるヒューム及び／または粉塵が、吸引孔１５及び流路１６を通じて適切に吸引される。

本実施形態では、被加工物５を所定の加工線Ｃに沿って切断または切削する加工を施すための加工手段４と、前記加工線Ｃにより分割される被加工物５の一方の部位５１を下方より支持する第一支持体１と、前記加工線Ｃにより分割される被加工物５の他方の部位５２を下方より支持し、前記第一支持体１との間で加工線Ｃの直下に位置する溝３を形成するように第一支持体１に対向し、かつその溝３に臨む縁部２３に溝３から離反する方向に凹む切欠２５を加工線Ｃに沿った複数箇所に設けてある第二支持体２と、前記溝３及び前記切欠２５を通じて被加工物５の下方の雰囲気を吸引する吸引手段１５とを具備する加工機を構成した。

本実施形態によれば、被加工物５を切断または切削する際に生ずるヒュームまたは粉塵の被加工物５への付着を軽減することができる。とりわけ、被加工物５を支持する第二支持体２の縁部２３に多数の切欠２５を形成したことが効果的であり、このような切欠２５を形成しない場合と比較して、被加工物５から切り出した部材５１の周縁部へのヒュームまたは粉塵の付着量が顕著に減少することが実験的に確かめられた。

複数の前記切欠２５の存在により、前記第二支持体２における前記溝３に臨む縁部２３が櫛歯状をなしているため、ヒュームまたは粉塵を確実に吸引し回収しながら、被加工物５の他方の部位５２を安定的に支持し続けることができる。

加えて、前記第一支持体１に、被加工物５を吸着し当該第一支持体１に対して固定する吸着手段１３を配設しているので、切断または切削加工中に被加工物５を確実に位置決めでき、加工精度の向上に資する。

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。上記実施形態では、被加工物５を一方の部位５１と他方の部位５２とに切断することを主に想定していたが、被加工物５を切断せず、その一部の層のみを切削する加工を行う加工機に、本発明を適用することも当然に可能である。例えば、基板にフィルムまたは薄膜（蒸着、スパッタリング等により製膜したものであることがある）を積層した被加工物５について、その基板を上、フィルムまたは薄膜を下にして支持体１、２上に載置し、上方からレーザ光Ｌを基板を透過させてフィルムまたは薄膜の層に照射して、基板を損傷させることなくフィルムまたは薄膜の層のみを加工線Ｃに沿って切削することが考えられる。

第二支持体２の縁部２３に設ける切欠２５の大きさや数、形状は、上記実施形態の如きものに限定されない。一つ一つの切欠２５の幅がより大きく、切欠２５の数がより少なくてもよい。切欠２５の形状が、平面視溝３から離反する外方に向かって先細りとなる楔形となっていてもよい。

被加工物５に加工を施す加工手段は、レーザに限定されない。例えば、被加工物５に直接接触する刃によって被加工物５を加工線Ｃに沿って切断または切削するような加工機に、本発明を適用することも可能である。

その他、各部の具体的構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明は、被加工物を所定の加工線に沿って切断または切削する加工を行う加工機に適用できる。

１…第一支持体
１３…吸着孔（吸着手段）
１５…吸引孔（吸引手段）
２…第二支持体
２３…縁部
２５…切欠
３…溝
４…レーザ照射ノズル（加工手段）
５…被加工物
Ｃ…加工線
Ｌ…レーザ光

Claims

被加工物を所定の加工線に沿って切断または切削する加工を施すための加工手段と、
前記加工線により分割される被加工物の一方の部位を下方より支持する第一支持体と、
前記加工線により分割される被加工物の他方の部位を下方より支持し、前記第一支持体との間で加工線の直下に位置する溝を形成するように第一支持体に対向し、かつその溝に臨む縁部に溝から離反する外方向に凹む切欠を加工線に沿った複数箇所に設けてある第二支持体と、
前記溝と連通するように前記複数箇所に設けられた切欠の一部の切欠の直下の位置に開口する複数の吸引孔を含み、前記溝及び前記切欠を通じて前記吸引孔から被加工物の下方の雰囲気を吸引する吸引手段と
を具備する加工機。
前記吸引手段は、さらに流路と吸引ポンプとを含み、
前記各吸引孔は、前記第一支持体の内部で下方に伸長し、その下端部が外側方に伸長する前記流路に接続するとともに、前記流路は、吸引ポンプに接続している請求項１記載の加工機。
複数の前記切欠の存在により、前記第二支持体における前記溝に臨む縁部が櫛歯状をなしている請求項１または２記載の加工機。
前記第一支持体に、被加工物を吸着し当該第一支持体に対して固定する吸着手段を配設している請求項１、２または３記載の加工機。
前記加工手段は、被加工物の上方から被加工物における加工線の位置にレーザ光を照射するものである請求項１、２、３または４記載の加工機。
被加工物がプラスチックフィルムである請求項１、２、３、４または５記載の加工機。