TWI542433B - 切割裝置 - Google Patents

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TWI542433B TW102136485A TW102136485A TWI542433B TW I542433 B TWI542433 B TW I542433B TW 102136485 A TW102136485 A TW 102136485A TW 102136485 A TW102136485 A TW 102136485A TW I542433 B TWI542433 B TW I542433B
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Description

切割裝置
本發明有關切割裝置(cutting device)。本申請案係根據2012年10月12日向日本所申請之特願2012-227023號而主張優先權，並將其內容援用於此者。
以往，作為切割玻璃板等的板狀脆弱性材料之切割裝置係提案有具備：對玻璃板等的被加工構件照射雷射光以局部性加熱之雷射照射部、及對被該雷射光所加熱之被加工構件噴射冷卻劑之冷卻劑噴射部者(例如，參照專利文獻1)。
於此種切割裝置，如對被加工構件噴射冷卻劑時，則冷卻劑將因噴射時的衝勢濺回並飛濺於周圍。如所飛濺之冷卻劑亦飛濺至為加熱被加工構件之用的雷射光所通過之雷射光通過區域時，則所飛濺之冷卻劑將吸收雷射光的一部分，以致不能充分加熱被加工構件。對於此種問題，於專利文獻1中，則於冷卻區域與加熱區域之間設置屏蔽板，藉以防止冷卻劑飛濺至雷射光通過區域。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本國專利特開2008-49375號公報
可是，於如前述之切割裝置，則因被加工構件的材質或厚度，使採用雷射光照射的加熱條件之有效界限(margin)將變得非常狹窄。因此，在進行此種加熱條件之有效界限狹窄的被加工構件之加工之情形，為維持所期望之切割精確度起見，需要將加熱條件嚴格管理在既定之範圍。特別是在進行高速加工時，由於需要增加冷卻劑的噴射量，故需要更嚴格的管理。
然而，於需要大量冷卻劑之情形等，即使如專利文獻1般之方式設置屏蔽板，仍然難以完全消除冷卻劑飛濺至雷射光通過範圍之影響，以致難以將加熱條件管理在既定的範圍內。特別是，在將被加工構件保持於加工平台上，並將被加工構件往雷射光照射部下方，接著往冷卻劑噴射部下方連續性移送之情形，則被加工構件的前端側到達雷射光照射部下方，而對被加工構件僅實施採用雷射光照射之加熱處理之初始加工期，以及被加工構件的前端側到達冷卻劑噴射部下方，而採用冷卻劑噴射冷卻和採用雷射光照射加熱兩者將分別在被加工構件之不同的區域同時實施之中期加工期以下之間，係非常難以將採用雷射光照射之加熱條件管理在既定的範圍內者。因此，以往，因不能良好實施加熱條件之管理之緣故，不能良好實施切割，以致不能獲得所期望之切割精確度。
本發明乃鑑於此種情況所開發者，其目的在於提供一種能將採用雷射光之加熱條件管理在既定的範圍內，並因而可 獲得所期望之切割精確度之切割裝置。
本發明人，為達成前述目的而專心研究之結果獲得「在被加工構件的前端部到達雷射照射部下方，而對被加工構件僅實施採用雷射光照射之加熱處理之初始加工期，以及被加工構件的前端部到達冷卻劑噴射部下方，而採用冷卻劑噴射之冷卻和採用雷射光照射之加熱兩者將分別在被加工構件之不同的區域同時實施之中期加工期以後之間，難以管理採用雷射光照射之加熱條件之主要理由，係因來自冷卻劑噴射部之冷卻劑波及雷射光通過區域之影響，在初始加工期與中期加工期以下之間有很大變化之緣故」之心得。於是，本發明人，則根據此種心得而繼續研究之結果，完成本發明。
亦即，本發明之第1態樣，為一種切割裝置，其係具備：使板狀的被加工構件浮起之加工平台、對前述被加工構件上照射雷射光之雷射照射部、對前述被加工構件上噴射冷卻劑之冷卻劑噴射部、以及使前述被加工構件往對前述雷射照射部和前述冷卻劑噴射部預先所設定之方向相對移動之移動手段，一邊在從前述雷射照射部對前述被加工構件上所設定之加熱區域照射雷射光以加熱前述加熱區域之下，一邊藉由前述移動手段而使前述被加工構件往預先所設定之方向相對移動，並對經加熱之前述區域上所設定之冷卻區域，從前述冷卻劑噴射部噴射冷卻劑以冷卻前述冷卻區域之切割裝置。於該切割裝置中，在前述加工平台之，前述被加工構件將相對移動之移動方向之前述被加工構件的前方，設置有承受來自前述冷卻劑噴射部之冷卻劑的噴射以使該冷 卻劑飛濺之飛濺構件。
又，本發明之第2態樣，係於前述第1態樣的切割裝置中，前述加工平台具備：與前述被加工構件藉由前述移動手段而相對移動之方向垂直相交之方向按空著間隔之方式所並聯之複數個浮起板，前述移動手段具備：夾持前述被加工構件的端前部以沿著前述間隔的長距方向行進之夾緊構件，而前述飛濺構件，則經配置於前述間隔內者。
又，本發明之第3態樣，係於前述第2態樣之切割裝置中，設置有複數個前述夾緊構件，而前述夾緊構件，係在前述被加工構件的前端部的寬幅方向之不同的位置以夾持前述被加工構件。
本發明之第4態樣，係與前述第1態樣之切割裝置不相同之切割裝置，為一種切割裝置，係具備：載置板狀的被加工構件之加工平台、對前述被加工構件上照射雷射光之雷射照射部、對前述被加工構件上噴射冷卻劑之冷卻劑噴射部、以及使前述加工平台往對前述雷射照射部和前述冷卻劑噴射部預先所設定之方向相對移動之移動手段，一邊在從前述雷射照射部對前述被加工構件上所設定之加熱區域照射雷射光以加熱前述加熱區域之下，一邊藉由前述移動手段使前述加工平台往預先所設定之方向相對移動之結果，使前述被加工構件往預先所設定之方向相對移動，並對經加熱之前述加熱區域上所設定之冷卻區域，從前述冷卻劑噴射部噴射冷卻劑以冷卻前述冷卻區域之切割裝置。於該切割裝置中，以從前述加工平台相對移動之移動方向之該加工平台前端往前述移動方向的前方伸出之方式，設置有承受來自前述冷 卻劑噴射部之冷卻劑的噴射以使該冷卻劑飛濺之飛濺構件。
又，本發明之第5態樣，係於前述第1至第4態樣之任一切割裝置中，前述飛濺構件中，前述被加工構件在藉由前述移動手段而往相對移動之方向的長度，係較前述冷卻區域往前述相對移動之方向之前端與前述加熱區域往前述相對移動之方向之後端之間的距離長。
又，本發明之第6態樣，係於前述第1至第4態樣之任一切割裝置中，在從前述雷射照射部所照射之雷射光通過前述雷射照射部與前述加熱區域之間之雷射光通過區域，以及從前述冷卻劑噴射部所噴射之冷卻劑通過前述冷卻劑噴射部與前述冷卻區域之間之冷卻劑通過區域之間，設置有與前述被加工構件之間留設間隙而配置之屏蔽體，並設置有朝向前述屏蔽體與前述被加工構件之間的間隙，從前述雷射光通過區域側噴射氣體之氣體噴射部。
如採用本發明之切割裝置，則在被加工構件相對移動之移動方向之該被加工構件的前方，設置承受來自冷卻劑噴射部之冷卻劑的噴射以使該冷卻劑飛濺之飛濺構件，或者，加工平台在相對移動之移動方向之前端側設置較該加工平台為往前述移動方向伸出，以承受來自前述冷卻劑噴射部之前述冷卻劑的噴射以飛濺該冷卻劑之飛濺構件。因此，即使在被加工構件的前端部到達雷射照射部下方，而被加工構件僅接受採用雷射光照射之加熱處理之初始加工期，從冷卻劑噴射部所噴射之冷卻劑，仍然會被飛濺構件所飛濺。
因而，於被加工構件的前端部到達冷卻劑噴射部下方，用冷卻劑噴射冷卻和用雷射光照射加熱係分別在被加工構件之不相同的區域同時進行之中期加工期以下時，將成為與冷卻劑由被加工構件所飛濺時的條件同樣條件，來自冷卻劑噴射部之冷卻劑波及雷射光通過區域之影響，將在初始加工期與中期加工期以後之間幾乎成為同樣程度。因此，可將採用雷射光照射之加熱條件，在初始加工期與中期加工期以後之間作成幾乎同樣方式，亦即，可管理在既定的範圍內。其結果，可得所期望之切割精確度。
1、40‧‧‧切割裝置
2、41‧‧‧加工平台
3‧‧‧雷射照射部
4‧‧‧冷卻劑噴射部
5、42‧‧‧移動手段
6‧‧‧空氣層
7‧‧‧空氣孔
8‧‧‧送風機
9‧‧‧吸引孔
10‧‧‧真空泵
11‧‧‧浮起板
12‧‧‧夾緊構件
13‧‧‧驅動部
14‧‧‧雷射振盪器
15‧‧‧光學系統
17‧‧‧雷射光通過區域
18‧‧‧加熱區域
19‧‧‧噴射噴嘴
21‧‧‧槽
22、43‧‧‧飛濺構件
23‧‧‧冷卻劑通過區域
24‧‧‧冷卻區域
25‧‧‧擋板(屏蔽體)
25a‧‧‧下端面
26‧‧‧氣體噴射噴嘴
27‧‧‧氣體噴射區域
28‧‧‧初始龜裂
C‧‧‧冷卻劑
G‧‧‧空氣(氣體)
L‧‧‧雷射光
W‧‧‧被加工構件
第1A圖係表示本發明之切割裝置之第1實施形態之概略構成之側面圖。
第1B圖係表示本發明之切割裝置之第1實施形態之概略構成之平面圖。
第2A圖係表示第1A圖及第1B圖中所示之切割裝置之初始加工期之狀態之側面圖。
第2B圖係表示第1A圖及第1B圖中所示之切割裝置之初始加工期之狀態之平面圖。
第3A圖係表示第1A圖及第1B圖中所示之切割裝置之中期加工期之狀態之側面圖。
第3B圖係表示第1A圖及第1B圖中所示之切割裝置之中期加工期之狀態之平面圖。
第3C圖係表示第1A圖及第1B圖中所示之切割裝置之中期加工期之狀態之侷部放大圖。
第4A圖係表示本發明之切割裝置之第2實施形態之概略構成之側面圖。
第4B圖係表示本發明之切割裝置之第2實施形態之概略構成之平面圖。
第5圖為用於說明第4A圖及第4B圖中所示之切割裝置之前過程之側面圖。
(第1實施形態)
以下，將參照圖面，詳細說明本發明之切割裝置之第1實施形態。再者，於下述之圖面中，為將各構件作成容易認識的大小起見，已經將各構件的縮尺適當加以變更。
第1A圖及第1B圖，係表示本發明之切割裝置之第1實施形態之概略構成之圖，第1A圖為側面圖，而第1B圖為平面圖。
第1A圖及第1B圖中的符號1，係在表示切割裝置者。該切割裝置1係具備有配置板狀的被加工構件W用的加工平台2、對被加工構件W照射雷射光之雷射照射部3、對被加工構件W噴射冷卻劑之冷卻劑噴射部4、以及使被加工構件W相對移動之移動手段5。
被加工構件W係由玻璃板等之脆性的板材所成，而本實施形態的被加工構件W係由玻璃板所成。該玻璃板雖然並無特別限定，惟係厚度為如1mm以下(例如，0.1mm至0.7mm左右)般之非常薄的矩形狀之板材。本實施形態的切割裝置1，則對如此的玻璃板(被加工構件W)，沿著其玻璃板的長邊方向或短邊方向形成切割線。藉由該切割線，即可切割玻璃板(被加工構件W)。
加工平台2係如第1A圖所示，使將經配置於其表面上之板狀的被加工構件W從上表面浮起，並透過空氣層6保持被加工構件W。於該加工平台2上，形成有多數個空氣孔7，並對此等空氣孔7透過配管(未圖示)而連接至送風機8。藉由來自送風機8之送風，而從空氣孔7均勻噴出空氣，使被加工構件W從加工平台2的上表面上浮起。亦即，因從空氣孔7所噴出之空氣，而於加工台2的上表面上將形成空氣層6，並藉由該空氣層6而維持使被加工構件W浮起之狀態。在此，空氣孔7的形狀，並無特別限定，除了可為一般性的圓形的孔以外，亦可為長條(slit)狀的細長孔等。
又，於將藉由後述之雷射照射部3或冷卻劑噴射部4而實施加熱或冷卻之加工區域或其近旁區域，除空氣孔7之外，亦可形成多數個吸引孔9。對此等吸引孔9，透過配管(未圖示)連接有作為負壓來源的真空泵10。被真空泵10所吸引之故，被加工構件W，則被朝向吸引孔9所引拉。但，吸引孔9之吸引力，係設定為較利用空氣孔7使被加工構件W浮起之力量為弱。因而，來自空氣孔7之空氣噴出與利用吸引孔9之吸引取得平衡之結果，被加工構件W與加工平台2的表面之間的間隙(空氣層6的層厚)則可保持在預先所設定之一定的間隔。從而，被加工構件W則可相對於加工平台2以為高精確度之方式保持。
又，加工平台2，係如第1B圖所示，具備朝與被加工構件W進行移動之方向成為垂直相交之方向所並聯之複數個浮起板11。於此等浮起板11上，如前述之方式形成有多數個空氣孔7(參照第1A圖)，而加工區域中，與空氣孔7之同時亦形成有 吸引孔9(參照第1A圖)。此等浮起板11，係彼此空出間隔而配置者，而於此等間隔內，配置有構成移動手段5之夾緊構件12。
移動手段5係具備：經配置於加工平台2前方之馬達等的驅動來源之驅動部13、及透過連接構件(未圖示)而連接於該驅動部13之夾緊構件12，而對經固定之加工平台2，使被加工構件W往第1B圖中的箭頭方向(前方)移動。移動手段5具備有複數個(本實施形態中為2個)夾緊構件12，而此等夾緊構件12，則分別夾持在被加工構件W的前端部側的邊緣之寬幅方向之兩側部。此種移動手段5，係藉由驅動部13之驅動而將夾緊構件12往第1B圖中之箭頭方向(前方)引拉，以使夾緊構件12在浮起板11間的間隔內移動。亦即，藉由夾緊構件12的移動，而對加工平台2使被加工構件W按既定速度(例如，1m(公尺)/秒)朝向驅動部13直線型移動。
此外，夾緊構件12之數目不限定為前述之2個，而可按照被加工構件W的尺寸而作適當改變。例如，如被加工構件W的前端部邊緣的長度(邊緣的寬幅)較短時，則夾緊構件12可為1個，而如前端部邊緣的長度(邊緣的寬幅)較長時，則亦可將夾緊構件12作成3個以上。
於加工平台2上方，如第1A圖所示，配設有雷射照射部3。雷射照射部3係配置於移動中之被加工構件W上方之位置(成為加工平台2上所配置之被加工構件W的上方之位置)，且具備有雷射振盪器14，及導引由該雷射振盪器14所振盪之雷射光L之光學系統15。
作為雷射振盪器14，例如，適合採用具有100W(瓦 特)至數百W的輸出之二氧化碳雷射振盪器。惟亦可採用使用其他輸出範圍，或其他振盪機構之雷射振盪器。光學系統15係由反射鏡或透鏡等所成，而將從雷射振盪器14所振盪之雷射光L導引至預先所設定之區域(加熱區域)，並使其聚光者。
亦即，雷射照射部3係對移動在加工平台2上之被加工構件W，從斜上方對第1B圖中所示切割預定線16上照射雷射光L，以將被加工構件W進行局部性加熱者。在此，如第1A圖所示，將雷射照射部3與被加工構件W(或者，加工平台2)之間的雷射光L通過之空間設定為雷射光通過區域17，並如第1B圖所示，將被加工構件W(或者，加工平台2)上之雷射光L照射之區域作為加熱區域18。加熱區域18，在本實施形態中，係沿著切割預定線16而按細長之方式所形成之略長方形的區域。亦即，在雷射照射部3中，按如此能形成細長的略長方形的加熱區域18之方式，構成有雷射振盪器14及光學系統15。
又，如第1A圖所示，於加工平台2上方，在較雷射照射部3為朝被加工構件W的移動方向之前方側(靠近驅動部13之位置)，從該雷射照射部3離開既定距離配置有冷卻劑噴射部4。該冷卻劑噴射部4，具備：朝向加工平台2而往垂直方向延長所配置之噴射噴嘴19，及輸液泵、以及留存冷卻劑之槽21。該冷卻劑噴射部4，則朝向後述之加工平台2的飛濺構件22，或者移動加工平台2上之被加工構件W，從噴射噴嘴19噴射具有流動性之冷卻劑C。
在此，將冷卻劑噴射部4與被加工構件W(或者飛濺構件22)之間的冷卻劑C將通過之空間作為冷卻劑通過區域23， 並如第1B圖所示，將飛濺構件22(或者被加工構件W)上之進行冷卻劑C噴射之區域作為冷卻區域24。冷卻區域24在本實施形態中，係形成在切割預定線16上所配置之飛濺構件22上。亦即，冷卻區域24係經設定在小的圓形區域，而從加熱區域18往被加工構件W的移動方向的前方側按既定距離之方式所形成者。
從噴射噴嘴19所噴射之冷卻劑C，係為將因雷射照射部3而於被加工構件W上所形成之加熱區域18急速冷卻之用，而由水中混入空氣等氣體所形成。
飛濺構件22，如前所述，係經配置於被加工構件W的切割預定線16上之由具有矩形狀的表面之區塊狀或板狀的金屬等所成之構件，而按其上表面成為同一面之方式所配置。此種飛濺構件22，係因配置在冷卻劑噴射部4的噴嘴19的正下面之故，於飛濺構件22的上表面，或者飛濺構件22的上表面的上方，透過噴射噴嘴19而形成冷卻劑C將噴射之區域(冷卻區域24)。亦即，如飛濺構件22的上表面未經被加工構件W所覆蓋時，則由於冷卻劑C將直接對飛濺構件22的上表面噴射之故，可於飛濺構件22的上表面形成冷卻區域24。又，如因被加工構件W之移動而於飛濺構件22的上表面為被加工構件W所覆蓋時，則因冷卻劑C直接噴射於被加工構件W的上表面之故，可在被加工構件W的上表面之將成為飛濺構件22的正上方之位置形成冷卻區域24。
又，本實施形態中，如第1A圖所示，在雷射光通過區域17與冷卻劑通過區域23之間，配置有擋板(遮蔽體)25。擋板25係由平板狀的板材所成，沿著雷射光通過區域17以傾斜方式所配置者。又，該擋板25之下端面25a為以能與加工平台2或者 加工平台2上的被加工構件W的上表面相對向之方式經斜向切斷之傾斜面，而該傾斜面(下端面25a)，為與被加工構件W的上表面僅空出一些間隙所配置。此種擋板，在不致於干擾被加工構件W的移動之下，遮斷雷射光通過區域17與冷卻劑通過區域23之間。另外，於擋板25上，設置有為調整其位置或傾斜角度之用的調整部(未圖示)。
再者，本實施形態中，設置有朝向擋板25的下端面25a與被加工構件W的上表面之間的間隙噴射空氣(氣體)之氣體噴射噴嘴26。氣體噴射噴嘴26係配置於對雷射光通過區域17成為擋板25相反之側，亦即，配置於雷射光通過區域17的外側，而連接至輸氣泵(未圖示)後作為將從該輸氣泵所送來之空氣等氣體噴射之用者。此種氣體噴射噴嘴26，如第1B圖所示，將在加工平台2上或者被加工構件W上的加熱區域18與冷卻區域24之間，形成橢圓狀的氣體噴射區域27。再者，對此氣體噴射噴嘴26，亦設置有為調整其位置或傾斜角度之用的調整部(未圖示)。
採用此種切割裝置1以切割被加工構件W時，則首先，於加工平台2上，作成從空氣孔7在噴出空氣之態樣之同時，於加工區域或其近旁區域則呈空氣被吸引至吸引孔9內之態樣。其次，使用未圖示之運送裝置，將被加工構件W配置於加工平台2上的既定位置。隨著被加工構件W，藉由從空氣孔7所噴出之空氣而在不接觸加工平台2的上表面而浮起至加工平台2上方，並透過空氣層6而保持於加工平台2上方之預先所設定之位置。然後，在該狀態下，於被加工構件W的前端部配置移動手段5夾緊構件12，並藉由夾緊構件12而夾持該前端部。
再者，如按此方式於加工平台2上方配置被加工構件W時，則如第1A圖及第1B圖所示，在較加熱區域18、氣體噴射區域27、以及冷卻區域24為朝被加工構件W的移動方向之後方側，配置被加工構件W，因而，被加工構件W即被配置於不會與加熱區域18、氣體噴射區域27、以及冷卻區域24重疊之位置。
接著，於被加工構件W的前端部表面，使用鑽石切刀(未圖示)等以形成將成為切割的起點之初始龜裂28。在此，該初始龜裂28之形成，可在將被加工構件W定位在加工平台2上方之前，預先使用到的裝置等實施，然後，將形成有該初始龜裂28之被加工構件W定位於加工平台2上方。
接著，如第1A圖及第1B圖所示，不致於移動被加工構件W之下，在保持於加工平台2上方之狀態下，先行步驟使雷射照射部3、冷卻劑噴射部4、氣體噴射噴嘴26分別起動作為先行步驟。亦即，如第1A圖所示，從雷射照射部3照射雷射光L，從冷卻劑噴射部4噴射冷卻劑C，從氣體噴射噴嘴26噴射空氣(氣體)G。藉此，從冷卻劑噴射部4所噴射之冷卻劑C係如前所述方式朝向形成冷卻區域24之飛濺構件22有力地進行噴射，並於冷卻區域24與飛濺構件22衝突。其結果，冷卻劑C，則從飛濺構件22濺回，而成為飛沫或重霧而飛濺。在此，「飛沫」係指以液滴狀飛濺之性質者之意，「重霧」係指包含霧及接近霧之微細的液滴，並在空氣中漂盪之性質者之意。
又，雷射照射部3，係藉由雷射光L的照射而實施對加熱區域18之加熱者，氣體噴射噴嘴26，係朝向擋板25下方 而實施空氣G之噴射者。此時，從飛濺構件22所飛濺之冷卻劑C的飛沫或重霧的一部分，則穿越擋板25下側，而飛濺至雷射光通過區域17。從而，因雷射照射部3之加熱的強度(因雷射光L的照射之加熱的強度)，係較冷卻劑C的飛沫或重霧完全不會飛濺之情形稍為低落。
具體而言，如無飛濺構件22之情形，則從噴射噴嘴19所噴射之冷卻劑C，如第1A圖中以雙點虛線(two-dot chain line)所示，將穿越構成加工平台2之浮起板11間的間隔，而到達加工平台2下方。其結果，冷卻劑C不致於濺回加工平台2上方，冷卻劑C的飛沫或重霧則不致於穿越擋板25下側而飛濺至雷射光通過區域17止。因而，因雷射照射部3之加熱的強度(因雷射光L之照射的強度)，係不致於低落，而將成為按照所設定之條件之強度。
經過此種先行步驟之後，作為加工步驟(劃線(scribe)加工步驟)，在分別使雷射照射部3、冷卻劑噴射部4、以及氣體噴射噴嘴26維持操作之下，如第2A圖及第2B圖所示，藉由移動手段5而使被加工構件W移動(前進)，並使形成有初始龜裂28之前端部到達雷射光通過區域17下方。結果，加熱區域18係形成於被加工構件W上，則被加工構件W之前端部將承受雷射光L的照射而被加熱處理。此時，由於被加工構件W的前端部係尚未到達冷卻劑通過區域23之故，被加工構件W則不承受冷卻處理，僅承受加熱處理而實施初始加工。
於此種初始加工期，冷卻劑噴射部4係尚未對被加工構件W實施冷卻處理，惟為維持加工條件的連續性及均勻性起 見，如前述之方式實施冷卻劑C的噴射。從而，本實施形態中，如前述之方式冷卻劑C因飛濺構件22而濺回、飛沫或重霧的一部分將飛濺至雷射光通過區域17止之故，因雷射光L的照射之加熱的強度即成為稍為低落。
另一方面，如無飛濺構件22之情形，則如前述之方式，不會發生此種加熱強度的低落。
接著，作為接續初始加工之中期加工，在分別維持雷射照射部3、冷卻劑噴射部4、以及氣體噴射噴嘴26之操作之下，按第3A圖及第3B圖所示之方式，藉由移動手段5而使被加工構件W連續性移動(前進)，使形成有初始龜裂28之被加工構件W的前端部到達冷卻劑通過區域23的下方之同時，使較被加工構件W的前端部稍為接近後端之部分到達雷射光通過區域17下方。再者，方便上，雖然係以初始加工、及中期加工之方式為表示，惟從此等初始加工轉移至中期加工當中，係以不致於停止被加工構件W之下藉由移動手段5以一定速度使其移動。從而，因雷射光L之照射而所加熱之加熱區域18或因冷卻劑C而所冷卻之冷卻區域24，係於被加工構件W上以一定速度連續地移動(變化)。亦即，此等加熱區域18或冷卻區域24，係朝被加工構件W的移動方向成為相反之方向，以一定速度連續地移動(變化)。
如按此方式對被加工構件W的前端部噴射冷卻劑C以進行冷卻時，則之前所加熱之部位即被急冷卻。隨此，因加熱‧冷卻作用而於被加工構件W表面(上表面)，將產生拉張應力以致在初始龜裂28的切口底產生應力集中。因此，如既定的應力作用時，則如第3B圖及第3C圖所示，將以初始龜裂28作為起點而 切割線29將沿著切割預定線16進展。從而，控制該龜裂的進展方向，最後可於被加工構件W的切割預定線16上形成1支條紋狀(溝狀)的切割線29。立即，在分別使雷射照射部3、冷卻劑噴射部4、以及氣體噴射噴嘴26維持動作之下，使被加工構件W以一定速度連續地移動之結果，即可沿著被加工構件W的移動方向形成切割線29。
再者，於進行此種加工時，由於設置擋板25，並從氣體噴射噴嘴26朝向該擋板25與被加工構件W之間的間隙噴射空氣(氣體)G，故可將從冷卻劑噴射部4所噴射之冷卻劑C對雷射光通過區域17之飛濺抑制為最低限度。但，不能完全消滅對雷射光通過區域17之冷卻劑C的飛濺。亦即，即使為微少的量之飛濺，在雷射照射部3，因其雷射光L的照射所引起之加熱的強度，由於如前述之方式遭受冷卻劑C的飛濺之影響之結果，已經低落。
如此種加工(劃線加工)結束後，採用彎曲裝置(未圖示)而對被加工構件W的切割線29實施彎曲加工，藉以將切割線29作為界線而進行被加工構件W之切割。又，如被加工構件W的板厚為極端單薄之情形(例如，板厚為0.1mm程度之情形)時，則不必實施彎曲加工，亦可創出在已冷卻之時間點能實施切割的條件(能全切割之條件)。
本實施形態之切割裝置1中，在加工台2之被加工構件W將移動之移動方向的被加工構件W前方側，設置有承受來自冷卻劑噴射部4之冷卻劑C的噴射以使該冷卻劑C飛濺之飛濺構件22。因而，如第2A圖及第2B圖所示，即使在被加工構件W的前端部到達雷射照射部3下方而對被加工構件W僅實施利用 雷射光照射之加熱處理之初始加工期，仍然從冷卻劑噴射部4所噴射之冷卻劑C為被飛濺構件22所濺回(被飛濺)，並飛濺於雷射光通過區域17。
從而，如第3A圖及第3B圖所示，於因被加工構件W前端側到達冷卻劑噴射部4下方而因冷卻劑噴射之冷卻與因雷射光照射之加熱在分別不相同的區域同時實施之中期加工期以後，將成為與冷卻劑C因被加工構件W所飛濺之狀態略相同的條件。
亦即，在第2A圖所示之初始加工期，與第3A圖所示之中期加工期以下，冷卻劑C均將對雷射光通過區域17飛濺。因此，該冷卻劑C波及雷射光通過區域17之影響，在初始加工期與中期加工期以下之間，將變得略為相同。
因而，可將採用雷射光照射之加熱條件，在初始加工期與中期加工期以下之間，以略同樣(既定的範圍內)方式進行管理。
另一方面，在不設置飛濺構件22之情形，則在第2A圖中所示之初始加工期，冷卻劑C將按第2A圖中之以雙點虛線所示方式冷卻劑C將穿越浮起板11間，並到達加工平台2下方。其結果，冷卻劑C不致於濺回至加工平台2上方，亦不會有冷卻劑C的飛沫或重霧飛濺至雷射光通過區域17中之情況。因此，因雷射照射部3之加熱的強度(因雷射光L的照射之加熱的強度)，將較第3A圖中所示之中期加工期以後為高。亦即，由於因雷射光照射之加熱條件(加熱強度)在初始加工期與中期加工期以後之間會不相同之故，不能將加熱條件(加熱強度)管理在既定的範圍內。從而，不能獲得所期望之切割精確度。
又，本實施形態中，作為保持被加工構件W之加工 平台2，採用透過空氣層6而保持被加工構件W之浮起式者。因此，被加工構件W不致於直接接觸加工平台2上表面，故可防止與上表面相接觸所起因之灰塵(異物)的附著或刮傷的形成。
又，本實施形態中，如第1B圖中所示方式，係將為使夾緊構件12移動所使用之浮起板11間的間隔，與為配置飛濺構件22所使用之浮起板11間的間隔作成另外設置者。因此，可防止夾緊構件12的移動被飛濺構件22所干擾之情況，故可使被加工構件W順利移動。
(第2實施形態)
其次，在參照圖面之下，將本發明之切割裝置的第2實施形態加以詳細說明。第4A圖及第4B圖，係表示本發明之切割裝置的第2實施形態之概略構成圖，第4A圖為側面圖，第4B圖為平面圖。在此，於下列的第2實施形態之說明中，就與第1實施形態同一構成要素即賦予同一符號，並省略其說明。
第4A圖及第4B圖中所示之本實施形態之切割裝置40，與第1A圖及第1B圖中所示之第1實施形態之切割裝置1主要不相同之構成，在於加工平台41非為使被加工構件W浮起之浮起式，而為使被加工構件W載置並保持之載置式之點，及因採用該載置式之結果，該加工平台41係按載置有被加工構件W之狀態下移動之方式所構成之點。
亦即，本實施形態之切割裝置40，具備：載置板狀之被加工構件W之加工平台41、對被加工構件W上照射雷射光之雷射照射部3、對被加工構件W上噴射冷卻劑之冷卻劑噴射部4、以及使加工平台41相對移動之移動手段42。
加工平台41，係於其上表面上載置被加工構件W以保持之桌狀者，藉由移動手段42而按能往預先所定之方向(第4A圖中的箭頭方向)之方式所配設。該加工平台41，具備有從該加工平台41的前端往前方(加工平台41的移動方向之前方)所伸出之飛濺構件43。就飛濺構件43而言將於後述。又，該加工平台41係將切割裝置40的設置面積作成狹窄、減輕重量，且為抑制加工平台41本身的成本起見，經形成為幾乎與被加工構件W同樣大小(長度)。
從而，如於加工平台41上載置被加工構件W時，則如第4A圖及第4B圖所示，在加工平台41的前端對合被加工構件W的前端以配置。
移動手段42，具備：經配置在加工平台41之具有馬達等的驅動來源之驅動部44、及連接該驅動部44與加工平台41之連接構件(未圖示)，因驅動部44的驅動而透過連接構件以拉張加工平台41，並使該加工平台41往第4A圖中的箭頭方向(前方)移動。此種移動手段42，係與加工平台41一起，使經載置於該加工平台41上之被加工構件W以既定速度(例如，1m/秒)直線式移動。
雷射照射部3、冷卻劑噴射部4、擋板25、以及氣體噴射噴嘴26，均係以與第1實施形態同樣方式所構成，並以與第1實施形態同樣方式固定之態樣所配置。但，第1實施形態中，由於加工平台41亦被固定之故，雷射照射部3、冷卻劑噴射部4、擋板25、以及氣體噴射噴嘴26與加工平台41之間的位置關係不會變化，相對地，在本實施形態，則由於加工平台41會移動之故， 不僅雷射照射部3、冷卻劑噴射部4、擋板25、以及氣體噴射噴嘴35與被加工構件W之間的位置關於會變化，雷射照射部3、冷卻劑噴射部4、擋板25、以及氣體噴射噴嘴26與加工平台41之間的位置關係亦會變化。
飛濺構件43，如第4B圖所示，係經安裝在加工平台41前端之一種由金屬或陶瓷(ceramic)等所成之細長的板狀者，與第1實施形態同樣，經配置於被加工構件W的切割預定線16上。該飛濺構件43，亦經配置為其上表面能與加工平台41的上表面成為同一面之方式。此種飛濺構件43，當隨著加工平台41之移動而位置於冷卻劑噴射部4之噴射噴嘴19的正下面時，如第5圖所示，則從噴射噴嘴19對其上表面噴射冷卻劑C。又，加熱區域18、及氣體噴射區域(未圖示)，亦將形成於飛濺構件43的上表面。
飛濺構件43的長度(沿著加工平台41之移動方向之長度)係如第5圖所示，以較冷卻區域24往加工平台41的移動方向之前端，與加熱區域18往加工平台41的移動方向之後端之間的距離d為長之方式形成。因而，可將對被加工構件W實施初始加工之前的前過程，僅以飛濺構件43承受，結果，能順利進行前過程。
當使用此種切割裝置40以切割被加工構件W時，首先，使用未圖示之搬運裝置而將被加工構件W配置於加工平台41之既定位置。此時如第4A圖及第4B圖所示，按將被加工構件W的前端對合於加工平台41的前端之方式配置。
接著，按與第1實施形態同樣方式，於被加工構件 W的前端部表面，使用鑽石切刀(未圖示)等以形成將成為切割的起點之初始龜裂28。在此，對該初始龜裂28之形成，亦可在將被加工構件W定位在加工平台41上之前，預先使用別的裝置等實施，然後，亦可將形成有該初始龜裂8之被加工構件W配置於加工平台41上。
接著，不致於移動加工平台41之下，在不使加工平台41或飛濺構件43置於雷射照射部3、冷卻劑噴射部4、以及氣體噴射噴嘴26的下方之狀態下，將此等作為先行步驟而分別使其起動。然後，如雷射照射部3、冷卻劑噴射部4、以及氣體噴射噴嘴26之動作穩定後，則藉由移動手段42而使加工平台41移動(前進)，並按第5圖所示方式將飛濺構件43移動至雷射照射部3、冷卻劑噴射部4、以及氣體噴射噴嘴26之正下面。
如按此方式移動加工平台41，則在往飛濺構件43之移動方向之該飛濺構件43的前端部，由於承受來自噴射噴嘴19之冷卻劑C的噴射而冷卻劑C即在飛濺構件43上面濺回之故，冷卻劑C的飛沫或重霧會飛濺。另外，承受冷卻劑C之噴射之處所，即成為冷卻區域24。又，往飛濺構件43之移動方冋之該飛濺構件43後端部，則承受來自雷射照射部3之雷射光L的照射而被加熱。承受有雷射光L的照射之處所，即成為加熱區域18。
於此種先行步驟中，由於飛濺構件43承受來自噴射噴嘴19之冷卻劑C的噴射之故，冷卻劑C的飛沫或重霧將飛濺，其一部分則穿越擋板25下側而飛濺至雷射光通過區域17。從而，因雷射照射部3之加熱的強度(因雷射光L的照射之加熱的強度)，係較冷卻劑C的飛沫或重霧完全不會飛濺之情形稍為低落。
在此種先行步驟之後，作為加工步驟(劃線加工步驟)，在分別維持雷射照射部3、冷卻劑噴射部4、以及氣體噴射噴嘴26之操作之下，藉由移動手段42而使加工平台41移動(前進)，以使加工平台41上的形成有初始龜裂28之被加工構件W前端部，到達雷射光通過區域17下方。隨著，加熱區域18將形成在被加工構件W上，並被加工構件W前端部，則承受雷射光的照射而進行加熱處理。此時，由於被加工構件W前端部未到達冷卻劑通過區域23之故，未承受冷卻處理，而僅實施承受加熱處理之初始加工。
於此初始加工期中，雖然冷卻劑噴射部4不對被加工構件W實施冷卻處理，惟為維持加工條件之連續性及均勻性起見，如前述方式，在實施冷卻劑C之噴射。從而，本實施形態中係如前述方式，由於冷卻劑C因飛濺構件43而濺回所產生之飛沫或重霧的一部分，將飛濺至雷射光通過區域17之故，由雷射光L照射之加熱強度會稍為降低。
另一方面，如無設置飛濺構件43之情形，則由於與第1實施形態同樣地無冷卻劑C的濺回之故，不會發生此種加熱強度之低落。
接著，於連接初始加工之中期加工，在分別維持雷射照射部3、冷卻劑噴射部4、以及氣體噴射噴嘴26之操作之下，按第4A圖及第4B圖所示之方式，藉由移動手段42而使被加工構件W連續性移動(前進)，使形成有初始龜裂28之被加工構件W的前端部到達冷卻劑通過區域23的下方之同時，使其較被加工構件W的前端部稍為接近後端之部分到達雷射光通過區域17下 方。再者，於本實施形態中，在從此等初始加工移行至中期加工之當中，不致於使被加工構件W停止之下，藉由移動手段42而使被加工構件W以一定速度移動。
如按此方式對被加工構件W前端部噴射冷卻劑C以進行冷卻時，則前所加熱之部位會被急冷卻。於是，因加熱/冷卻作用而於被加工構件W表面(上表面)將產生拉張應力，而於初始龜裂28的切口底將產生應力集中。因此，如既定的應力在作用時，如第4B圖所示，則以初始龜裂28作為起點，而切割線29即沿著切割預定線16進展。
從而，如控制該龜裂之進展方向，則最後可於被加工構件W的切割預定線16上形成1支條紋狀(線溝狀)的切割線29。亦即，在分別使雷射照射部3、冷卻劑噴射部4、以及氣體噴射噴嘴26維持操作之下，以一定速度使被加工構件W連續性移動，而可沿著被加工構件W(加工平台41)之移動方向形成切割線29。
再者，於此種加工中，按與第1實施形態同樣方式，設置擋板25，並從氣體噴射噴嘴26朝向該擋板25與被加工構件W之間的間隙噴射空氣(氣體)G。隨之而來，可抑制從冷卻劑噴射部4所噴射之冷卻劑C往雷射光通過區域17的飛濺為最小限度。但，仍然不能完全消滅對雷射光通過區域17之冷卻劑C的飛濺。亦即，即使為微少的量之飛濺，在雷射照射部3中，雷射光L的照射所引起之加熱強度，由於如前述之方式遭受冷卻劑C的飛濺之影響之結果，已經低落。
如此種加工(劃線加工)結束後，採用彎曲裝置(未圖示)而對被加工構件W的切割線29實施彎曲加工，藉以將切割線 29作為界線而進行被加工構件W之切割。又，如被加工構件W的板厚為極端單薄之情形(例如，0.1mm程度之情形)時，則不必實施彎曲加工，亦可創出在已冷卻之時間點能實施切割(全切割)之條件。
於本實施形態之切割裝置40中，設置有從加工平台41的移動方向之該加工平台41前端往前方(較加工平台41為往移動方向之前方)伸出，以承受來自冷卻劑噴射部4之冷卻劑C的噴射以飛濺冷卻劑C之飛濺構件43。因此，於被加工構件W前端部到達雷射照射部3下方，而僅對被加工構件W實施因雷射光照射之加熱處理之初始加工期，從冷卻劑噴射部4所噴射之冷卻劑C即被飛濺構件43所濺回(被飛濺)，而飛濺至雷射光通過區域17。
從而，如第4A圖及第4B圖所示，由於被加工構件W的前端部到達冷卻劑噴射部4下方之結果，因冷卻劑噴射之冷卻與因雷射光照射之加熱，於分別在被加工構件W不相同的區域同時實施之中期加工期以後，將與冷卻劑C因被加工構件W所飛濺之條件成為同樣條件。
亦即，就初始加工期，及第4A圖所示之中期加工期以下而言，由於冷卻劑C均會飛濺至雷射光通過區域17之故，該冷卻劑C給予雷射光通過區域17之影響，在初始加工期與中期加工期以下之間，將成為略同樣者。因此，在初始加工期與中期加工期以下之間，可將藉由雷射光照射之加熱條件，以略同樣(既定的範圍內)之方式管理。由此，可獲得所期望之切割精確度。
另一方面，在不設置飛濺構件43之情形之初始加工期，冷卻劑C將噴射於加工平台41及其上之被加工構件W的前 方，並朝向加工平台41的上表面的下方移動。其結果，冷卻劑C不致於濺回至加工平台41上方、冷卻劑C的飛沫或重霧亦不會飛濺至雷射光通過區域17。因此，因雷射照射部3之加熱的強度(因雷射光L的照射之加熱的強度)，將較第4A圖中所示之中期加工期以後為高。亦即，因雷射光照射之加熱條件(加熱強度)，係在初始加工期與中期加工期以後之間不相同，以致不能將加熱條件(加熱強度)管理在既定之範圍內。從而，不能獲得所期望之切割精確度。
再者，本發明，係並不限定在上述之第1實施形態及第2實施形態者，在不逸脫本發明之主旨之範圍內，可作各種變化。
例如，於第1實施形態中，係藉由移動手段5而使被加工構件W對雷射照射部3及冷卻劑噴射部4移動者，惟亦可作成固定被加工構件W，並對該經固定之被加工構件W使加工平台2或雷射照射部3、冷卻劑噴射部4移動之方式。同樣，於第2實施形態中，亦係藉由移動手段42而使加工平台41對雷射照射部3、及冷卻劑噴射部4移動者，惟亦可作成固定加工平台41，並對該經固定之加工平台41使雷射照射部3、及冷卻劑噴射部4移動之方式。
又，於第1實施形態及第2實施形態中，係將擋板25及氣體噴射噴嘴26分開配置者，惟亦可使氣體噴射噴嘴26內裝於擋板25內。
再者，於第1實施形態及第2實施形態中，係將有關本發明之屏蔽體利用平板狀的擋板25所形成者，惟就屏蔽體而言，只要 係經配設於雷射光通過區域17與冷卻劑通過區域23之間，並能抑制因冷卻劑噴射部4所噴射之冷卻劑C濺回，而該冷卻劑C的飛沫或重霧飛濺至雷射光通過區域17，則其形狀並不限定為平板狀而可採用各種形態。
例如，作為屏蔽體，亦可使用具有無底部之略箱盒形狀，並按能包圍冷卻劑通過區域23之方式所配置之屏蔽罩(shielding hood)。
又，於第1實施形態及第2實施形態中，係作成將構成冷卻劑噴射部4之噴射噴嘴19按往垂直方向豎立配置後，從該噴射噴嘴19將冷卻劑C朝向垂直方向噴射之方式，亦可將該噴射噴嘴19對冷卻區域24作成斜對面後，將冷卻劑C斜向噴射。此時，較佳為噴射噴嘴19前端，則設定為朝向遠離雷射光通過區域17使其傾斜，並將冷卻劑C往遠離雷射光通過區域17之方向斜向噴射之噴射方向。如作成此種方式，則可抑制冷卻劑C的飛沫或重霧之飛濺至雷射光通過區域17之情況。
[產業上之利用可能性]
如採用本發明之切割裝置，則可將藉由雷射光照射之加熱條件，在初始加工期與中期加工期以後之間按略同樣(既定的範圍內)方式管理。因而，可獲得所期望之切割精確度。
1‧‧‧切割裝置
2、21‧‧‧加工平台
3‧‧‧雷射照射部
4‧‧‧冷卻劑噴射部
5‧‧‧移動手段
6‧‧‧空氣層
7‧‧‧空氣孔
8‧‧‧送風機
9‧‧‧吸引孔
10‧‧‧真空泵
11‧‧‧浮起板
13‧‧‧驅動部
14‧‧‧雷射振盪器
15‧‧‧光學系統
17‧‧‧雷射光通過區域
19‧‧‧噴射噴嘴
21‧‧‧槽
22‧‧‧飛濺構件
23‧‧‧冷卻劑通過區域
25‧‧‧擋板(屏蔽體)
25a‧‧‧下端面
26‧‧‧氣體噴射噴嘴
28‧‧‧初始龜裂
C‧‧‧冷卻劑
G‧‧‧空氣(氣體)
L‧‧‧雷射光
W‧‧‧被加工構件

Claims (6)

  1. 一種切割裝置，其係具備：使板狀的被加工構件浮起之加工平台、對前述加工構件上照射雷射光之雷射照射部、對前述被加工構件上噴射冷卻劑之冷卻劑噴射部、以及使前述被加工構件往對前述雷射照射部和前述冷卻劑噴射部預先所設定之方向相對移動之移動手段，一邊在從前述雷射照射部對前述被加工構件上所設定之加熱區域照射雷射光以加熱前述加熱區域之下，一邊藉由前述移動手段使前述被加工構件往預先所設定之方向相對移動，並對經加熱之前述加熱區域上所設定之冷卻區域，從前述冷卻劑噴射部噴射冷卻劑以冷卻前述冷卻區域，其中，在前述加工平台之前述被加工構件將相對移動之移動方向之前述被加工構件的前方，設置有承受來自前述冷卻劑噴射部之冷卻劑的噴射以使前述冷卻劑飛濺之飛濺構件。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之切割裝置，其中，前述加工平台係具備：與前述被加工構件藉由前述移動手段而相對移動之方向垂直相交之方向按空著間隔之方式所並聯之複數個浮起板，前述移動手段係具備：夾持前述被加工構件的前端部以沿著前述間隔的長距方向行進之夾緊構件，而前述飛濺構件係配置於前述間隔內。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之切割裝置，其係設置有複數個前述夾緊構件，而前述夾緊構件係在前述被加工構件的前端部的 寬幅方向之不同的位置以夾持前述被加工構件。
  4. 一種切割裝置，其係具備：載置板狀的被加工構件之加工平台、對前述被加工構件上照射雷射光之雷射照射部、對前述被加工構件上噴射冷卻劑之冷卻劑噴射部、以及使前述加工平台往對前述雷射照射部和前述冷卻劑噴射部預先所設定之方向相對移動之移動手段，一邊在從前述雷射照射部對前述被加工構件上所設定之加熱區域照射雷射光以加熱前述加熱區域之下，一邊藉由前述移動手段使前述加工平台往預先所設定之方向相對移動之結果，使前述被加工構件往預先所設定之方向相對移動，並對經加熱之前述加熱區域上所設定之冷卻區域，從前述冷卻劑噴射部噴射冷卻劑以冷卻前述冷卻區域之切割裝置，其中，以從前述加工平台相對移動之移動方向之該加工平台前端往前述移動方向的前方伸出之方式，設置有承受來自前述冷卻劑噴射部之冷卻劑的噴射以使前述冷卻劑飛濺之飛濺構件。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之切割裝置，其中，前述飛濺構件中，前述被加工構件在藉由前述移動手段而往相對移動之方向的長度，係較前述冷卻區域往前述相對移動之方向之前端與前述加熱區域往前述相對移動之方向之後端之間的距離長。
  6. 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述之切割裝置，其中，在從前述雷射照射部所照射之雷射光通過前述雷射照射部與前述加熱區域之間之雷射光通過區域，以及從前述冷卻劑噴射部所噴射之冷卻劑通過前述冷卻劑噴射部與前述冷卻區域 之間之冷卻劑通過區域之間，設置有與前述被加工構件之間留設間隙而配置之屏蔽體，並且設置有朝向前述屏蔽體與前述被加工構件之間的間隙，從前述雷射光通過區域側噴射氣體之氣體噴射部。
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