JPWO2013069156A1 - Stage device for laser processing machine - Google Patents
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Abstract
互いに平行に設置された一対のガイドレール(15)に沿って移動するスライダ(16)を備えたリニアガイド(13)に両側下部が支持されたステージ(12)と、ステージをガイドレールに沿って移動させるリニアサーボモータ(14)とを備えたレーザ加工機用ステージ装置において、リニアサーボモータとしてコア付タイプのリニアサーボモータを使用し、リニアサーボモータの固定子(17)をガイドレールの外側のガイドレールより高い位置にステージ側を向いた状態で配置するとともに、リニアサーボモータの移動子(18)を、ステージの両側部で固定子のステージ側に対向する位置に配置する。これにより、ステージ自体の重量によるステージ中央部の下方への撓みを解消することができ、レーザ光による超微細加工も確実に行うことができる。 A stage (12) whose lower portions on both sides are supported by a linear guide (13) having a slider (16) that moves along a pair of guide rails (15) installed in parallel to each other, and the stage along the guide rails In a stage device for a laser beam machine having a linear servo motor (14) to be moved, a linear servo motor with a core type is used as the linear servo motor, and the stator (17) of the linear servo motor is placed outside the guide rail. The linear servo motor mover (18) is arranged at a position facing the stage side of the stator on both sides of the stage, with the stage facing the stage side higher than the guide rail. As a result, it is possible to eliminate the downward bending of the center of the stage due to the weight of the stage itself, and it is possible to reliably perform ultrafine processing using laser light.
Description
本発明は、レーザ加工機用ステージ装置に関し、詳しくは、金属薄板に微細なレーザ加工を施す際に使用するステージ装置に関する。 The present invention relates to a stage device for a laser beam machine, and more particularly to a stage device used when performing fine laser processing on a thin metal plate.
例えば、プリント配線板にクリームはんだを印刷する際に使用するメタルマスクをレーザ加工によって製造する際には、金属薄板とレーザ加工ヘッドとを相対的に移動させ、金属薄板の所定位置をレーザ光で照射することによって行われている。このような加工に使用するステージは、一般に、リニアガイドによって直線的に移動可能な状態でステージを設置するとともに、ステージ移動用の駆動源としてリニアサーボモータを使用している(例えば、特許文献1参照。)。 For example, when a metal mask used for printing cream solder on a printed wiring board is manufactured by laser processing, the metal thin plate and the laser processing head are moved relative to each other, and a predetermined position of the metal thin plate is moved by laser light. It is done by irradiating. A stage used for such processing generally has a stage installed in a linearly movable state by a linear guide and uses a linear servo motor as a stage moving drive source (for example, Patent Document 1). reference.).
金属薄板とレーザ加工ヘッドとを相対的に移動させる手段として、レーザ加工ヘッドを固定して金属薄板を保持したステージを移動させるものと、金属薄板を固定してレーザ加工ヘッドを搭載したステージを移動させるものとがある。金属薄板を移動させるものでは、金属薄板の面積が大きくなると、ステージの大型化や重量増加に伴って振動が発生しやすくなり、加工誤差を生じる原因となることから、レーザ加工ヘッドを移動させるものが好ましい。しかし、レーザ加工ヘッドを移動させるものでも、金属薄板の面積が大きいと、レーザ加工ヘッドを搭載するステージが長くなり、重量も増加するため、ステージ自体の重量で中央が下方に撓むことがある。ステージの撓みが僅かなものであっても、メタルマスクをレーザ加工するような超微細な加工を行う際には、数ミクロン程度の撓みでも製品の品質に影響を及ぼすことがある。 As a means to move the metal thin plate and the laser processing head relatively, the laser processing head is fixed and the stage holding the metal thin plate is moved, and the metal thin plate is fixed and the stage equipped with the laser processing head is moved. There is something to be made. When moving the metal thin plate, if the area of the metal thin plate is increased, vibration is likely to occur as the stage becomes larger and the weight is increased, which may cause processing errors. Is preferred. However, even if the laser processing head is moved, if the area of the thin metal plate is large, the stage on which the laser processing head is mounted becomes longer and the weight also increases, so the center may bend downward due to the weight of the stage itself. . Even if the stage is slightly bent, even when the metal mask is subjected to ultra-fine processing such as laser processing, even a deflection of about several microns may affect the product quality.
そこで本発明は、ステージ自体の重量によるステージ中央部の下方への撓みを解消することができ、レーザ光による超微細加工も確実に行うことが可能なレーザ加工機用ステージ装置を提供することを目的としている。 Accordingly, the present invention provides a stage device for a laser beam machine capable of eliminating the downward deflection of the center portion of the stage due to the weight of the stage itself and capable of performing ultrafine machining with laser light with certainty. It is aimed.
上記目的を達成するため、本発明のレーザ加工機用ステージ装置は、互いに平行に設置された一対のガイドレールと、各ガイドレールにそれぞれガイドされてガイドレールに沿って移動するスライダとを備えたリニアガイドに両側下部が支持されて前記ガイドレールの長手方向に移動可能に設けられたステージと、該ステージを前記ガイドレールに沿って移動させるリニアサーボモータとを備えたレーザ加工機用ステージ装置において、前記リニアサーボモータとしてコア付タイプのリニアサーボモータを使用し、該リニアサーボモータの固定子を前記ガイドレールの外側で該ガイドレールより高い位置に各ガイドレールと平行にしてステージ側を向いた状態でそれぞれ配置するとともに、前記リニアサーボモータの移動子を、前記ステージの両側部で前記固定子のステージ側に対向する位置に配置したことを特徴としている。 In order to achieve the above object, a stage device for a laser beam machine according to the present invention includes a pair of guide rails installed in parallel to each other, and a slider that is guided by each guide rail and moves along the guide rail. In a stage device for a laser processing machine, comprising: a stage that is supported by a linear guide at both lower portions and movable in the longitudinal direction of the guide rail; and a linear servo motor that moves the stage along the guide rail. A linear servo motor with a core is used as the linear servo motor, and the stator of the linear servo motor is positioned outside the guide rail at a position higher than the guide rail in parallel with each guide rail and facing the stage side. Each of the linear servo motor mover and the stage Is characterized in that at both sides is arranged at a position facing the stage side of the stator.
本発明のレーザ加工機用ステージ装置によれば、一対のガイドレールの外側上方位置に配置した固定子と、ステージの両側部に装着した移動子との吸引力により、ガイドレールより高い位置でステージを両側から引っ張る力が発生するので、ステージの中央部がステージ自体の重量によって下方に撓むことを防止できる。 According to the stage device for a laser beam machine of the present invention, the stage is positioned at a position higher than the guide rail by the suction force between the stator arranged at the upper position outside the pair of guide rails and the mover mounted on both sides of the stage. Since the force which pulls from both sides generate | occur | produces, it can prevent that the center part of a stage bends downward with the weight of stage itself.
本形態例に示すレーザ加工機用ステージ装置は、基台11の両側部分に、門型構造のステージ12を移動可能に支持するためのリニアガイド13と、ステージ12を移動させるための駆動源となるリニアサーボモータ14とをそれぞれ備えている。リニアガイド13は、互いに平行に設置された一対のガイドレール15,15と、各ガイドレール15,15にそれぞれガイドされてガイドレール15の長手方向に移動するスライダ16,16とを備えており、スライダ16は、ステージ12のテーブル部12aの両側下部に形成された脚部12bの下面に装着され、ガイドレール15の上方からガイドレール15に跨がるようにして設けられている。 The stage device for a laser beam machine shown in the present embodiment includes a
前記リニアサーボモータ14は、コア付タイプのリニアサーボモータであって、磁極を交互に併設した固定子17と、コアに導線を巻回した移動子18とで構成されている。前記固定子17は、前記ガイドレール15の外側に立ち上がった支持部材11aの内面(ステージ側面)に、ガイドレール15よりも高い位置で、ステージ12側を向いた状態で、ガイドレール15と平行に、ガイドレール15に沿った状態で基台11の全長にわたって配置されている。また、前記移動子18は、前記ステージ12における上部外面、すなわち、脚部12bの上部のテーブル部12aの両側部であって、前記ガイドレール15より高い位置で、前記固定子17のステージ12側に対向した状態になる位置にそれぞれ装着されており、ガイドレール15と移動子18との間には、所定の間隔が設けられている。 The
このように、リニアガイド13のガイドレール15に上方から跨がるように形成したスライダ16を介して門型構造のステージ12をガイドレール15に沿って移動可能に設けるとともに、ガイドレール15より上方の基台11の支持部材11aとステージ12のテーブル部12aとの間に、コア付タイプのリニアサーボモータ14を対向面が鉛直方向を向くようにして横向きに配置することにより、リニアサーボモータ14における固定子17と移動子18との間に磁力によって、ガイドレール15より高い位置でステージ12を両側から引っ張る方向の大きな吸引力が発生する。 As described above, the
これにより、自重によってステージ12の中央部が下方に撓む際に脚部12bの上部に加わるステージ12の中心方向への力を、前記リニアサーボモータ14の固定子17と移動子18との間の吸引力で打ち消すことができ、脚部12bを直立状態に保持してステージ12の中央部が自重で下方に撓むことを防止することができる。 As a result, when the center portion of the
したがって、ステージ12の平面度を保つことができ、ステージ12に搭載されてガイド21に沿ってステージ12の長手方向に移動するレーザ加工ヘッド22の上下方向位置を一定に保つことができる。これにより、レーザ加工ヘッド22の下方に配置された金属薄板とレーザ加工ヘッド22との距離がレーザ加工ヘッド22の移動位置に関係なく一定となり、金属薄板に超微細な加工を施してメタルマスクを形成する際の加工精度を確保することができ、品質の安定化や歩留まりの向上を図ることができる。 Therefore, the flatness of the
前記リニアガイド13のガイドレール15に対するコア付タイプのリニアサーボモータ14の高さは、ステージ12の重量や剛性、一対のガイドレール15,15間の距離、撓み許容量、固定子17と移動子18との間の吸引力などの各種条件に応じて設定することが可能であるが、ステージ12のテーブル部の両端を両側から一直線状に引っ張る状態になる位置に配置することが好ましい。 The height of the
なお、ステージ装置としての位置検出手段や移動制御手段は特に限定されるものではなく、ステージ装置の使用目的も任意である。 The position detection means and movement control means as the stage device are not particularly limited, and the purpose of use of the stage device is also arbitrary.
11…基台、11a…支持部材、12…ステージ、12a…テーブル部、12b…脚部、13…リニアガイド、14…リニアサーボモータ、15…ガイドレール、16…スライダ、17…固定子、18…移動子、21…ガイド、22…レーザ加工ヘッド DESCRIPTION OF
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