JP6504151B2 - Processing device - Google Patents
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Description
本発明は、加工の際に粉塵や気化物が発生する加工装置に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a processing apparatus that generates dust and vaporized substances during processing.
回路基板の穴開け等の加工にレーザ加工装置が広く使用されている。レーザ加工装置は、加工の際に粉塵や気化物が発生する。この粉塵や気化物は、(i)発生した粉塵がレーザの光路に入ることで加工状態を不安定化させたり、(ii)装置内に粉塵が堆積し、定期的な清掃が必要になる、(iii)気化物によっては臭気を有するものや人体に有害な成分もある、(iv)クリーンルームの場合、粉塵が装置外に出ることでクリーンルームのクラスが下がる、といった問題を発生させる。 Laser processing apparatuses are widely used for processing such as drilling of circuit boards. The laser processing apparatus generates dust and vaporized substances during processing. These dusts and vaporized substances (i) destabilize the processing state by the generated dust entering the light path of the laser, or (ii) dust accumulates in the apparatus, and periodic cleaning is required. (Iii) Some vapors have odor and some components are harmful to human body. (Iv) In the case of a clean room, there is a problem that the dust comes out of the apparatus and the class of the clean room is lowered.
上記の問題の発生を防止するため、粉塵や気化物を集塵する集塵機構を取り付けたレーザ加工装置が知られている。例えば、特許文献1には、効果的に集塵を行うために、導入した外気を用いて、装置内に粉塵や気化物の集塵、排気流路を形成するようにしたレーザ加工装置が記載されている。 In order to prevent the occurrence of the above problems, there is known a laser processing apparatus provided with a dust collection mechanism for collecting dust and vaporized substances. For example, in order to effectively collect dust, Patent Document 1 describes a laser processing apparatus in which dust and vaporized substances are collected in the apparatus and an exhaust flow path is formed using the introduced outside air. It is done.
しかしながら、レーザ加工装置のような装置内で粉塵や気化物が発生する加工装置において、集塵機構により外気を加工装置内に取り込むと、加工装置内の設定温度が外気の温度によって変動する場合がある。それにより、加工精度が悪化する場合がある。例えば、被加工物(以下、ワークともいう)が温度により伸縮して、加工位置精度が悪化する場合がある。また、加工装置の構成部材が温度により伸縮することにより、加工位置精度が悪化するという問題もある。 However, in a processing apparatus in which dust or vaporized material is generated in an apparatus such as a laser processing apparatus, if outside air is taken into the processing apparatus by the dust collection mechanism, the set temperature in the processing apparatus may fluctuate depending on the temperature of the outside air . As a result, the processing accuracy may be degraded. For example, a workpiece (hereinafter, also referred to as a workpiece) may expand and contract due to temperature, which may deteriorate the processing position accuracy. In addition, there is also a problem that the processing position accuracy is deteriorated because the component members of the processing apparatus expand and contract due to the temperature.
これに対し、例えば、精密空調機を用いることで、加工装置内の温度を一定に保つことは可能である。しかし、精密空調機、特に風量の大きな精密空調機は高価であるため、加工装置を含む加工システムの費用が増大するという問題がある。また、クリーンルームで使用する場合、加工装置内は周辺環境に対して負圧にする必要があるため、少なからず外気を取り込んでしまい、加工装置内の温度を一定に保つことが難しいという問題もある。そのため、集塵機構を用いた場合でも、加工装置内の温度を一定に維持することの可能な加工装置が必要とされている。さらに、レーザ加工装置に限定されず、加工の際に粉塵や気化物が発生し、加工時の温度を一定に維持することが要求される他の加工装置についても同様のニーズが存在する。 On the other hand, for example, by using a precision air conditioner, it is possible to keep the temperature in the processing apparatus constant. However, since the precision air conditioners, particularly the precision air conditioners having a large air volume, are expensive, there is a problem that the cost of the processing system including the processing device increases. In addition, when used in a clean room, the inside of the processing apparatus needs to have a negative pressure with respect to the surrounding environment, so there is a problem that it takes in outside air to some extent and it is difficult to keep the temperature inside the processing apparatus constant. . Therefore, there is a need for a processing apparatus capable of maintaining the temperature in the processing apparatus constant even when the dust collection mechanism is used. Furthermore, there is a similar need not only for the laser processing apparatus but also for other processing apparatuses that generate dust and vaporized substances during processing, and are required to maintain a constant temperature during processing.
そこで、本発明は、集塵機構を用いた場合でも、加工装置内の温度を一定に維持することの可能な加工装置を提供することを目的とする。 Then, this invention aims at providing the processing apparatus which can maintain the temperature in a processing apparatus uniformly, even when a dust collection mechanism is used.
上記の課題を解決するため、本発明の一態様に係る加工装置は、被加工物を載置する加工台と、前記加工台が配置された加工室を区画する第1カバー筐体と、隙間空間を介して第1カバー筐体を囲む第2カバー筐体とを含む二重構造のカバー部と、第2カバー筐体と第1カバー筐体を貫通し、前記加工室内に外気を導入する外気導入部と、第1カバー筐体と第2カバー筐体を貫通し、前記加工室内の空気を排気する排気部とを含む集塵機構と、前記第2カバー筐体に設けられた恒温空気導入口と、を備え、前記加工室および外気に対して正圧に調整された恒温空気が、前記恒温空気導入口から、第1カバー筐体と第2カバー筐体との前記隙間空間に供給される、ことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned subject, a processing device concerning one mode of the present invention has a crevice which covers a processing table which places a processed material, a processing room in which the processing table is arranged, and a crevice, and a crevice. A cover of a double structure including a second cover case enclosing the first cover case via a space, a second cover case and a first cover case are introduced to introduce outside air into the processing chamber A dust collection mechanism including an open air introduction part, an exhaust part penetrating the first cover housing and the second cover housing and exhausting air in the processing chamber, and constant temperature air introduction provided in the second cover housing A constant temperature air adjusted to a positive pressure with respect to the processing chamber and the outside air is supplied from the constant temperature air inlet to the gap space between the first cover housing and the second cover housing. It is characterized by
上記の態様によれば、二重構造のカバー部を用い、加工室および外気に対して正圧に調整された恒温空気が、恒温空気導入口から、第1カバー筐体と第2カバー筐体との隙間空間に供給されるので、集塵機構を用いた場合でも、加工室内の温度を一定に維持することが可能となる。また、加工室内で発生した粉塵や気化物が、加工装置外に漏れることも抑制できる。 According to the above aspect, the isothermal air adjusted to a positive pressure to the processing chamber and the outside air by using the cover portion of the double structure, from the isothermal air inlet, the first cover case and the second cover case As a result, the temperature in the processing chamber can be maintained constant even when the dust collection mechanism is used. In addition, it is possible to suppress that dust and vaporized substances generated in the processing chamber leak out of the processing apparatus.
また、上記の態様の一実施形態では、前記外気導入部から導入される外気の風量Aが、前記排気部から排気される空気の風量Bと導入される前記恒温空気の風量Cとの間で、(B−C)<A<Bの関係を満たしている。 In one embodiment of the above aspect, the air volume A of the outside air introduced from the outdoor air introduction unit is between the air volume B of the air exhausted from the exhaust unit and the air volume C of the constant temperature air introduced. The relationship of (B−C) <A <B is satisfied.
上記の実施形態によれば、外気導入部から導入される外気をほとんど全て排気することができる。これにより、恒温空気の風量を下げても加工室内の温度を一定に維持することが可能となることで、風量が大きい高価な空調機ではなく、通常の(一般的な)空調機が使用可能となり、加工コストの低減が可能となる。 According to the above embodiment, almost all the outside air introduced from the outside air introducing unit can be exhausted. As a result, it becomes possible to maintain the temperature in the processing chamber constant even if the air volume of constant temperature air is lowered, so that a normal (general) air conditioner can be used instead of an expensive air conditioner with a large air volume. Thus, the processing cost can be reduced.
また、上記の態様の一実施形態では、前記恒温空気導入口が、前記第2カバー筐体の上面に設けられている。 In one embodiment of the above aspect, the constant-temperature air inlet is provided on the top surface of the second cover casing.
上記の実施形態によれば、第1カバー筐体の上面から恒温空気を導入することで、隙間空間内に効果的に恒温空気を満たすことができる。 According to the above embodiment, the constant temperature air can be effectively filled in the clearance space by introducing the constant temperature air from the upper surface of the first cover casing.
また、上記の態様の一実施形態では、前記外気導入部の外気吹出口と前記排気部の空気吸引口とが、前記被加工物に対向している。 Moreover, in one Embodiment of said aspect, the external air blower outlet of the said external air introduction part and the air suction port of the said exhaust part are facing the said to-be-processed object.
上記の実施形態によれば、外気吹出口と排気部の空気吸引口をそれぞれ被加工物に対向させることで、外気吹出口との空気吸引口との間に空気の流路を形成し易くして、導入した外気が加工室内へ拡散するのを抑制して、加工室内の温度変化を抑制できるとともに、被加工物が発生する粉塵や気化物を効果的に集塵および排気することができる。 According to the above embodiment, by making the air suction port of the outside air outlet and the air suction port of the exhaust unit face the work respectively, it becomes easy to form a flow path of air between the air outlet and the air suction port. As a result, it is possible to suppress the diffusion of the introduced outside air into the processing chamber, to suppress the temperature change in the processing chamber, and to effectively collect and exhaust the dust and the vapor generated from the workpiece.
また、上記の態様の一実施形態では、前記外気導入部の外気吹出口と前記排気部の空気吸引口とが互いに対向している。 Moreover, in one Embodiment of said aspect, the external air blower outlet of the said external air introduction part and the air suction port of the said exhaust part are mutually opposing.
上記の実施形態によれば、外気吹出口と排気部の空気吸引口とを互いに対向させることで、外気吹出口との空気吸引口との間に空気の流路がさらに形成され易くなるので、導入した外気が加工室内へ拡散するのをさらに抑制できるので、加工室内の温度変化をさらに抑制できるとともに、被加工物が発生する粉塵や気化物をより効果的に集塵することができる。 According to the above-described embodiment, by causing the outside air outlet and the air suction port of the exhaust unit to face each other, the flow path of air is further easily formed between the outside air outlet and the air inlet. Since it is possible to further suppress the spread of the introduced outside air into the processing chamber, it is possible to further suppress the temperature change in the processing chamber, and to collect dust and vaporized substances generated by the workpiece more effectively.
また、上記の態様の一実施形態では、レーザ光源と、該レーザ光源から出射されたレーザ光を前記被加工物に導く光学系を有している。 In one embodiment of the above aspect, the laser light source and the optical system for guiding the laser light emitted from the laser light source to the workpiece are provided.
上記の実施形態によれば、レーザ加工装置として用いることで、温度変化によるワークの伸縮を抑制することができるので、加工位置精度を高めることが可能となる。 According to the above embodiment, by using the laser processing apparatus, expansion and contraction of the work due to temperature change can be suppressed, so that processing position accuracy can be improved.
本発明によれば、集塵機構を用いた場合でも、加工装置内の温度を一定に維持することの可能な加工装置を提供することはできる。 According to the present invention, it is possible to provide a processing apparatus capable of maintaining the temperature in the processing apparatus constant even when the dust collection mechanism is used.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
本実施の形態に係る加工装置は、被加工物を載置する加工台と、前記加工台が配置された加工室を区画する第1カバー筐体と、隙間空間を介して第1カバー筐体を囲む第2カバー筐体とを含む二重構造のカバー部と、第2カバー筐体と第1カバー筐体を貫通し、前記加工室内に外気を導入する外気導入部と、第1カバー筐体と第2カバー筐体を貫通し、前記加工室内の空気を排気する排気部とを含む集塵機構と、前記第2カバー筐体に設けられた恒温空気導入口と、を備え、前記加工室および外気に対して正圧に調整された恒温空気が、前記恒温空気導入口から、第1カバー筐体と第2カバー筐体との前記隙間空間に供給される、ことを特徴とするものである。 The processing apparatus according to the present embodiment includes a processing table on which a workpiece is placed, a first cover case that divides a processing chamber in which the processing table is disposed, and a first cover case via a clearance space. And a second cover case including a second cover case surrounding the second cover case, an outside air introducing unit which penetrates the second cover case and the first cover case and introduces outside air into the processing chamber, and the first cover case The processing chamber includes a dust collection mechanism including a body and a second cover housing and an exhaust unit for exhausting air in the processing chamber, and a constant temperature air inlet provided in the second cover housing, the processing chamber And constant-temperature air adjusted to a positive pressure with respect to the outside air is supplied from the constant-temperature air inlet to the gap space between the first cover case and the second cover case. is there.
図1は、本実施の形態に係る加工装置Pを用いた加工システムSの一例を示す模式斜視図であり、加工装置がレーザ加工装置である例を示している。図1は、説明上、後述のカバー部の一部を除いた状態を示している。また、図2は、図1の模式縦断面図である。 FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of a processing system S using a processing apparatus P according to the present embodiment, and shows an example in which the processing apparatus is a laser processing apparatus. FIG. 1 shows a state in which a part of a cover described later is removed for the sake of explanation. FIG. 2 is a schematic vertical sectional view of FIG.
加工システムSは、加工装置1と、集塵機8と、精密空調機9とから構成されている。加工装置1の内部には、被加工物Wを載置する加工台2が配置されている。加工台2が配置された加工室6は、二重構造のカバー部3により囲まれている。カバー部3は、加工室6を区画する第1カバー筐体4と、隙間空間10を介して第1カバー筐体4を囲む第2カバー筐体5とから構成されている。
The processing system S includes a processing device 1, a
さらに、加工装置1には、集塵機構7が取り付けられている。集塵機構7は、第2カバー筐体5と第1カバー筐体4を貫通し、加工室6内に外気を導入する外気導入部8と、第1カバー筐体4と第2カバー筐体5を貫通し、加工室6内の空気を排気する排気部9とから構成されている。これにより、外気導入部8は加工装置1外の外気を直接第1カバー筐体4内の加工室6に導入し、また、排気部は加工室6から直接外部の集塵機21に排気することができる。外気導入部8は、加工室6内に露出する一端と、外気に接する他端を有する管状部材であり、その一端には外気吹出口8aを有し、その他端には外気を取り込む送風機11が設けられている。一方、排気部9は、加工室6内に露出する一端と、集塵機21に接続される他端を有する管状部材であり、その一端には空気吸引口9aを有している。また、第2カバー筐体5の上面には恒温空気導入口16が設けられており、精密空調機22から恒温空気供給管23を介して、恒温空気が加工装置1に供給される。
Furthermore, a dust collection mechanism 7 is attached to the processing device 1. The dust collection mechanism 7 penetrates the
また、加工室6内には、レーザ光源(不図示)と、レーザ光源から出射されたレーザ光を前記被加工物に導く光学系として加工ヘッド13が配置されている。加工ヘッド13は、偏向器14と集光器15とから構成され、さらに、偏向器14は、X軸用偏向器14aとY軸用偏向器14bとから構成されている。
Further, in the
以下、図2を参照して加工装置1内の空気の流れについて説明する。恒温空気は、精密空調機22から恒温空気供給管23を通り、第2カバー筐体5の上面に設けた恒温空気導入口16から、第1カバー筐体4と第2カバー筐体5との間の隙間空間10に導入される。隙間空間10に導入された恒温空気は、加工室6および外気に対して正圧となるように調整されており、隙間空間10を恒温雰囲気に維持する。正圧に調整された恒温空気により、加工室6内の空気(以下、加工雰囲気ともいう)が隙間空間10に漏れることが抑制される。なお、後述するように、正圧に調整された恒温空気の一部が、加工室6内に漏れてもよい。一方、送風機11により外気導入部8を通って取り込まれた外気は、レーザ光Lを用いたレーザ加工により被加工物Wから発生した粉塵や気化物を外気の流れに乗せて、空気吸引口9aに吸い込まれ、排気部9を通って集塵機21に排気される。これにより、集塵機構を用いた場合でも、加工室内の温度を一定に維持することが可能となるとともに、加工室内で発生した粉塵や気化物が、加工装置1外に漏れることもない。
Hereinafter, the flow of air in the processing apparatus 1 will be described with reference to FIG. The constant temperature air passes from the
図1,2では、被加工物Wの被加工面に対して垂直な方向からレーザ光を照射する例を示している。この場合、集塵機構の外気導入部の外気吹出口と排気部の空気吸引口の向きは、被加工面の近傍であれば特に限定されないが、外気導入部の外気吹出口と排気部の空気吸引口とが、被加工物に対向していることが好ましい。外気吹出口と排気部の空気吸引口をそれぞれ被加工物に対向させることで、外気吹出口との空気吸引口との間に空気の流路を形成し易くして、導入した外気が加工室内へ拡散するのを抑制して、加工室内の温度変化を抑制できるとともに、被加工物が発生する粉塵や気化物を効果的に集塵することができる。さらに、外気導入部の外気吹出口と前記排気部の空気吸引口とが互いに対向していることがより好ましい。外気吹出口との空気吸引口との間に空気の流路がさらに形成され易くなるので、導入した外気が加工室内へ拡散するのをさらに抑制できる。これにより、加工室内の温度変化をさらに抑制できるとともに、被加工物が発生する粉塵や気化物をより効果的に集塵することができる。 1 and 2 show an example in which the laser beam is irradiated from a direction perpendicular to the surface to be processed of the workpiece W. In this case, the direction of the outside air outlet of the outside air introduction unit of the dust collection mechanism and the direction of the air suction port of the exhaust unit are not particularly limited as long as they are in the vicinity of the processing surface. Preferably, the mouth is opposed to the workpiece. By making the air suction port of the outside air blowout port and the air suction port of the exhaust unit face the workpiece respectively, it becomes easy to form a flow path of air between the outside air blowout port and the air suction port. It is possible to suppress the diffusion to the outside, to suppress the temperature change in the processing chamber, and to effectively collect dust and vaporized substances generated by the workpiece. Furthermore, it is more preferable that the outside air outlet of the outside air introduction part and the air suction port of the exhaust part be opposed to each other. Since the flow path of air is further easily formed between the outside air outlet and the air suction port, it is possible to further suppress the spread of the introduced outside air into the processing chamber. Thereby, the temperature change in the processing chamber can be further suppressed, and dust and vaporized substances generated by the workpiece can be collected more effectively.
また、外気導入部から導入される外気の風量Aが、排気部から排気される空気の風量Bと導入される前記恒温空気の風量Cとの間で、(B−C)<A<Bの関係を満たすことが好ましい。図3は、加工装置内の空気の流れの一例の説明図である。空調機から温度23℃の恒温空気が風量10m3/minで供給され、その一部が9m3/minの風量で加工室内に導入される。一方、外気導入部から導入される外気の風量は11m3/min(25℃)であり、排気部から排気される空気の風量が20m3/minである。この場合、外気導入部から導入される外気は、ほとんど全て排気部から排気される。また、恒温空気の一部(1m3/min)は装置外に排出されることになる。これにより、第2カバー筐体の恒温空気(雰囲気)は加工室および外気に対して正圧に調整されることになる。すなわち、上記の関係を満たす場合、外気導入部から導入される外気は、ほとんど全て排気されるので、加工室内の温度に対する外気の影響をさらに抑制することができる。また、この場合、恒温空気の風量を下げることができるので、定格風量の小さい空調機を用いることができ、加工システムのコストダウンが可能となる。 Further, the air flow rate A of the outside air introduced from the outside air introduction unit is between the air flow rate B of the air exhausted from the exhaust unit and the air flow rate C of the constant-temperature air introduced: It is preferable to satisfy the relationship. FIG. 3 is an explanatory view of an example of the flow of air in the processing apparatus. Constant temperature air with a temperature of 23 ° C. is supplied from the air conditioner with an air volume of 10 m 3 / min, and a portion thereof is introduced into the processing chamber with an air volume of 9 m 3 / min. On the other hand, the air volume of outside air introduced from the outside air introduction unit is 11 m 3 / min (25 ° C.), and the air volume of air exhausted from the exhaust unit is 20 m 3 / min. In this case, almost all the outside air introduced from the outside air introducing unit is exhausted from the exhaust unit. In addition, a part (1 m 3 / min) of constant temperature air is discharged to the outside of the apparatus. As a result, the constant temperature air (atmosphere) of the second cover casing is adjusted to a positive pressure with respect to the processing chamber and the outside air. That is, when the above relationship is satisfied, almost all the outside air introduced from the outside air introducing unit is exhausted, the influence of the outside air on the temperature in the processing chamber can be further suppressed. Further, in this case, since the air volume of constant temperature air can be reduced, an air conditioner with a small rated air volume can be used, and the cost reduction of the processing system becomes possible.
また、加工装置内の温度をより一定に維持するために、熱源となる可能性のある装置類は、加工室内に置かないことが好ましい。例えば、レーザ加工装置の場合、熱源とは、例えば、モータ、センサ、制御機器、レーザ光吸収体、等である。 Also, in order to maintain the temperature in the processing apparatus more constant, it is preferable not to place the devices that can be heat sources in the processing chamber. For example, in the case of a laser processing apparatus, the heat source is, for example, a motor, a sensor, a control device, a laser light absorber, or the like.
なお、本実施の形態では、レーザ加工装置を例にとり説明したが、本実施の形態に係る加工装置は、レーザ加工装置に限定されず、加工の際に粉塵や気化物が発生し、加工時の温度を一定に維持することが要求される種々の加工装置にも用いることができる。例えば、クリーンルーム内で用いる導電性ペースト乾燥装置、金属溶接装置、切断装置、等を挙げることができる。 In the present embodiment, the laser processing apparatus has been described as an example, but the processing apparatus according to the present embodiment is not limited to the laser processing apparatus, and dust and vaporized substances are generated during processing, and processing is performed. It can also be used in various processing devices that are required to maintain a constant temperature. For example, a conductive paste drying device, a metal welding device, a cutting device, etc. used in a clean room can be mentioned.
1 加工装置
2 加工台
3 カバー部
4 第1カバー筐体
5 第2カバー筐体
6 加工室
7 集塵機構
8 外気導入部
8a 外気吹出口
9 排気部
9a 空気吸引口
10 隙間空間
11 送風機
12 可動ステージ
12a 第1ステージ
12b 第2ステージ
13 加工ヘッド
14 偏向器
14a X軸用偏向器
14b Y軸用偏向器
15 集光器
16 恒温空気導入口
21 集塵機
22 空調機
23 恒温空気供給管
L レーザ光線
W 被加工物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
前記加工台が配置された加工室を区画する第1カバー筐体と、隙間空間を介して第1カバー筐体を囲む第2カバー筐体とを含む二重構造のカバー部と、
第2カバー筐体と第1カバー筐体を貫通し、前記加工室内に外気を導入する外気導入部と、第1カバー筐体と第2カバー筐体を貫通し、前記加工室内の空気を排気する排気部とを含む集塵機構と、
前記第2カバー筐体に設けられた恒温空気導入口と、を備え、
前記加工室および外気に対して正圧に調整された恒温空気が、前記恒温空気導入口から、第1カバー筐体と第2カバー筐体との前記隙間空間に供給される、加工装置。 A processing table on which a workpiece is placed;
A cover portion of a double structure including a first cover housing that defines a processing chamber in which the processing table is disposed, and a second cover housing that encloses the first cover housing via a clearance space;
It penetrates the 2nd cover case and the 1st cover case, penetrates the 1st cover case and the 2nd cover case through the open air introduction part which introduces outside air into the processing room, and exhausts the air in the processing room A dust collection mechanism including an exhaust portion,
A constant temperature air inlet provided in the second cover housing;
A processing apparatus, wherein constant temperature air adjusted to a positive pressure with respect to the processing chamber and the outside air is supplied from the constant temperature air inlet to the clearance space between the first cover housing and the second cover housing.
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