KR20070098478A

KR20070098478A - 레이저가공기 및 윈도우 셀

Info

Publication number: KR20070098478A
Application number: KR1020070013177A
Authority: KR
Inventors: 미츠루 마스다; 야스시 이토
Original assignee: 히다치 비아 메카닉스 가부시키가이샤
Priority date: 2006-03-30
Filing date: 2007-02-08
Publication date: 2007-10-05
Also published as: TW200738386A; CN101045272A; JP2007268557A; JP4641276B2

Abstract

집광렌즈의 피가공물 측에 배치되는 윈도우 셀의 청소가 용이한 레이저가공기를 제공한다. XY방향으로 이동 자유로운 Y테이블(9)에 집광렌즈(7)의 피가공물 측에 배치된 윈도우 셀(20)의 표면을 청소하는 클리닝장치(A)를 배치한다. 클리닝장치(A)는 브러시(55)와, 브러시(55)를 상승 또는 하강시키는 실린더(51)와, 브러시(55)를 중심축의 둘레에 회전시키는 모터로 구성한다. 브러시(55)를 흡진장치에 접속시킬 수도 있다. 윈도우 셀의 기재를 게르마늄으로 하고, 가공물과 대향하는 표면에 DLC코팅을 실시한다.

레이저발진기, 집광렌즈, 윈도우 셀, 브러시, 집진장치, 클리닝장치

Description

레이저가공기 및 윈도우 셀{LASER MACHINING APPARATUS AND WINDOW CELL}

도 1은 본 발명에 관련되는 레이저가공기의 정면 일부 단면도이다.

도 2는 본 발명에 관련되는 클리닝장치의 구성도이다.

도 3은 본 발명에 관련되는 브러시의 단면도이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 레이저발진기

7: 집광렌즈

8: 피가공물(프린트기판)

9: Y테이블

20: 윈도우 셀

51: 승강장치(실린더)

55: 브러시

56: 집진장치

A: 클리닝장치

본 발명은 레이저가공기 및 레이저가공기에 사용되고, 집광렌즈를 보호하기 위한 윈도우 셀에 관한 것이다.

레이저가공의 경우, 가공에 동반하여 가스나 티끌이 발생한다. 발생한 가스나 티끌이 집광렌즈의 표면에 대량으로 부착되면, 레이저빔의 강도가 감쇠해서 가공능률 및 가공품질이 저하된다. 집광렌즈는 가공정밀도를 좌우하는 부품이며, 부착에 관한 허용 공차가 매우 작다. 그래서 집광렌즈의 피가공물 측에 윈도우 셀（커버렌즈 또는 윈도우렌즈라고도 한다.）을 배치하고, 발생한 가스나 티끌이 집광렌즈에 부착되지 않도록 해 둔다. 그리고 부착에 관한 허용 공차가 큰 윈도우 셀을 정기적으로 떼어내서 표면을 청소하고 있다.

레이저가공기의 가동률을 향상시키기 위해, 윈도우 셀의 교환을 자동화한 레이저가공기도 있다(특허문헌 1).

[특허문헌 1] 일본국 특개평10－193153호 공보

그러나 윈도우 셀의 교환을 자동화할 경우, 윈도우 셀 교환장치가 필요하게 될 뿐만 아니라, 복수의 윈도우 셀을 준비해 둘 필요가 있어 이니셜코스트가 고가로 된다.

또, 윈도우 셀의 교환을 자동화해도, 윈도우 셀의 청소가 불필요하게 되는 것은 아니기 때문에 윈도우 셀을 청소할 때에 표면을 손상시키지 않도록 할 필요가 있다.

본 발명의 목적은 상기한 과제를 해결하고, 윈도우 셀의 청소가 용이한 레이 저가공기 및 레이저가공기에 사용되는 윈도우 셀을 제공하는데에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 레이저발진기로부터의 레이저빔을 집광렌즈에 의해 XY테이블에 재치되어 위치 결정되는 피가공물 위에 집광하여 가공을 실행하는 레이저가공기에 있어서, 상기 집광렌즈의 상기 피가공물 측에 배치된 윈도우 셀과, 상기 XY테이블에 배치되며, 상기 윈도우 셀의 표면을 청소할 수 있는 클리닝장치를 구비하고, 상기 클리닝장치는 상기 레이저빔에 의한 상기 피가공물의 가공에 대해서는 상기 윈도우 셀로부터 떨어진 위치에 있으며, 상기 윈도우 셀의 청소에 대하여 해당 윈도우 셀에 맞닿아 청소하는 것을 특징으로 한다.

이 경우, 상기 클리닝장치는 중심축의 둘레에 회전 가능한 브러시와, 상기 브러시를 상기 윈도우 셀에 맞닿는 위치와 이간하는 위치의 승강하는 승강장치를 구비하도록 구성할 수 있다.

추가로 흡진장치를 구비하고, 상기 브러시의 중심 부근을 흡진장치에 접속할 수 있다.

또, 본 발명은 상기 레이저가공기에 이용되는 윈도우 셀에 있어서, 상기 윈도우 셀의 기재를 게르마늄으로 하고, 상기 피가공물과 대향하는 측의 표면에 DLC코팅을 실시한 것을 특징으로 한다.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명에 관련되는 레이저가공기의 정면 일부 단면도이고, 도 2는 클리닝장치의 구성도이며, (a)는 정면도, (b)는 평면도이다. 또, 도 3은 브러시의 단면도이다.

X테이블(10)은 도시를 생략하는 구동계에 의해 베이스(11) 위를 X방향(도면의 좌우방향)으로 이동 자유롭다. Y테이블(9)은 도시를 생략하는 구동계에 의해 X테이블(10) 위를 Y방향(도면의 지면(紙面)에 수직인 방향)으로 이동 자유롭다. Y테이블(9)의 측면에는 후술하는 클리닝장치(A)가 배치되어 있다. Y테이블(9) 위에는 워크인 프린트기판(8)이 고정되어 있다.

문형(門型)의 칼럼(30)은 베이스(11) 위에 고정되어 있다. 칼럼(30)의 상면에는 레이저발진기(1), 전반사거울(3, 4)이 배치되어 있다. 칼럼(30)의 측면에는 거울(6a, 6b)을 회전시키는 스캐너모터(5a, 5b), 집광렌즈(7), 윈도우 셀(20) 및 카메라(12)가 배치되어 있다. 집광렌즈(7)의 축선은 Y테이블(9)에 수직인 Z방향(도면의 상하방향)이다.

전원 컨트롤러(14)는 레이저발진기(1)에 전력을 공급한다. NC장치(15)는 레이저가공기의 각부 및 전원 컨트롤러(14), 카메라(12), 후술하는 클리닝장치(A)를 제어한다.

도 2에 나타내는 바와 같이, Y테이블(9)의 측면에는 브래킷(50)이 고정되어 있다. 실린더(51)는 피스톤 로드(52)의 이동방향이 Z방향이 되도록 하여 브래킷(50)에 지지되어 있다. 피스톤 로드(52)의 선단에는 L자형의 홀더(53)가 지지되어 있다. 브러시홀더(54)는 홀더(53)에 지지되어 있다. 브러시홀더(54)의 내부에는 모터가 배치되어 있다. 이 모터의 출력축의 선단에는 브러시(55)가 배치되어 있다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 브러시(55)는 식모부(植毛部, 55a)와 홀딩부(55)로 구성되어 있다. 식모부(55a)의 외형은 원형 형상이며, 대략 균일한 밀도로 털이 배치되어 있다. 식모부(55a)의 외경은 윈도우 셀(20)의 외경의 1/3∼1/2보다 도 약간 큰 정도이다. 홀딩부(55b)는 내부에 공동부(55c)가 형성되어 있고, 식모부(55a)의 바깥 가장자리에는 공동부(55c)와 표면을 접속하는 복수의 구멍(55d)이 설치되어 있다. 공동부(55c)는 모터의 출력축에 설치된 공동부를 통하여 집진장치(56)에 접속되어 있다.

다음으로, 동작을 설명한다.

가공을 할 경우에는 미리 브러시(55)를 도 2의 (a)에 실선으로 나타내는 위치, 즉, 피스톤 로드(52)를 줄인 위치에 위치 결정하여 둔다.

우선, 카메라(12)에 의해 프린트기판(8)에 설치된 위치 결정 마크를 촬상하고, 프린트기판(8)의 Y테이블(9)에 관한 위치(X축에 대한 기울기 등)를 확인한다. 다음으로, X테이블(10)과 Y테이블(9)을 동작시키고, 프린트기판(8)의 어느 쪽인가의 가공영역의 중심을 집광렌즈(7)의 축선에 일치시킨 후, 스캐너모터(5a, 5b)를 동작시켜서 거울(6a, 6b)을 소망의 위치에 위치 결정한다. 다음으로, 레이저발진기(1)를 동작시켜서 펄스형상의 레이저빔(2)을 출력시킨다. 레이저발진기(1)로부터 출력된 레이저빔(2)은 전반사거울(3, 4), 거울(6a, 6b)에 반사되어 집광렌즈(7)에 입사하고, 집광렌즈(7)에 의해 집광되어 프린트기판(8)의 가공위치에 수직으로 입사하여 프린트기판(8)에 구멍을 뚫는다. 이하, 스캐너모터(5a, 5b)를 동작시켜서 해당 가공영역 내의 구멍을 가공하고, 가공이 종료되었으면, X테이블(10)과 Y테 이블(9)을 동작시켜 다음 가공영역의 중심을 집광렌즈(7)의 축선에 일치시킨다. 이하, 모든 가공영역의 가공이 종료되기까지 상기의 동작을 반복한다.

가공수가 미리 정하는 수(또는 가공시간)에 이른 경우에는 X테이블(10)과 Y테이블(9)을 동작시켜 브러시(55)의 축선을 윈도우 셀(20)의 중심에 위치 결정하고, 실린더(51)를 동작시켜서 피스톤 로드(52)를 늘리며, 도 2의 (a)에 2점쇄선으로 나타내는 바와 같이, 식모부(55a)의 선단을 윈도우 셀(20)의 표면에 맞닿게한다. 다음으로, 도시를 생략하는 집진기를 동작시키는 동시에 브러시(55)를 회전시킨 상태에서 X테이블(10)과 Y테이블(9)을 통작시키고, 예를 들면, 브러시(55)의 궤적이 도 2의 (b)에 2점쇄선으로 나타내는 것으로 되도록 하여 윈도우 셀(20)의 표면을 청소한다. 윈도우 셀(20)의 표면에 부착하고 있었던 티끌 등은 구멍(55d)을 통하여 집진장치(56)에 회수된다.

또한, 이 실시형태의 경우, 브러시(55)를 회전시키도록 했으므로, 식모부(55a)를 고리형상으로 해도 좋다. 또, 식모부(55a)를 고리형상으로 하는 동시에, 식모부(55a)로 둘러싸이는 영역에 구멍(55d)을 배치하도록 해도 좋다. 또, 브러시(55)를 회전시키도록 했는데, 고정이라도 좋다.

또한, 윈도우 셀(20)의 표면에 내마모성이 우수한 재질의 코팅처리를 해 두면, 윈도우 셀(20)의 수명을 늘리는 것이 가능하게 된다. 본 발명자는 윈도우 셀(20)의 재질을 게르마늄으로 하고, 표면에 DLC(DIAMOND LIKE COATING)코팅처리를 실행함으로써 종래보다도 수명을 길게 할 수 있는 것을 확인했다. 해당 윈도우 셀은 클리닝장치를 배치한 레이저가공기에 이용하여 매우 적합한데, 반드시 클리닝장 치와 함께 이용하지 않아도 좋고, 클리닝장치를 구비하고 있지 않은 레이저가공기라도, 예를 들면 레이저가공기로부터 떼어낸 경우에 발생하는 취급시의 손상을 방지할 수 있다.

윈도우 셀을 레이저가공기로부터 떼어낼 필요가 없으므로, 청소시간을 단축할 수 있다. 또, 윈도우 셀의 기재를 게르마늄으로 하고, 상기 피가공물의 대향하는 측의 표면에 DLC코팅을 실시하면, 윈도우 셀의 취급시의 손상을 예방할 수 있다.

Claims

레이저발진기로부터의 레이저빔을 집광렌즈에 의해 XY테이블에 재치되어 위치 결정되는 피가공물 위에 집광하여 가공을 실행하는 레이저가공기에 있어서,

상기 집광렌즈의 상기 피가공물 측에 배치된 윈도우 셀과,

상기 XY테이블에 배치되며, 상기 윈도우 셀의 표면을 청소할 수 있는 클리닝장치를 구비하고,

상기 클리닝장치는 상기 레이저빔에 의한 상기 피가공물의 가공에 대해서는 상기 윈도우 셀로부터 떨어진 위치에 있으며, 상기 윈도우 셀의 청소에 대하여 해당 윈도우 셀에 맞닿아 청소하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저가공기.
제 1 항에 있어서,

상기 클리닝장치는 중심축의 둘레에 회전 가능한 브러시와, 상기 브러시를 상기 윈도우 셀에 맞닿는 위치와 이간하는 위치의 승강하는 승강장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저가공기.
제 2 항에 있어서,

흡진장치를 추가로 구비하고,

상기 흡진장치에 접속하는 흡인구를 상기 브러시 근처에 배치한 것을 특징으로 하는 레이저가공기.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 레이저가공기에 이용되는 윈도우 셀에 있어서,

상기 윈도우 셀의 기재를 게르마늄으로 하고, 상기 피가공물과 대향하는 측의 표면에 DLC코팅을 실시한 것을 특징으로 하는 윈도우 셀.