JP6783165B2 - レーザ加工装置及びレーザ加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えばプリント基板のような被加工物にレーザを使用して穴あけ加工を行うためのレーザ加工装置及びレーザ加工方法に関する。

レーザを使用した加工装置においては、一つのレーザ発振器から出力されたレーザパルスを複数のレーザ照射ユニットに分配し、それぞれのレーザ照射ユニットでテーブル上に載置されたプリント基板を同時に加工するようにして、複数のプリント基板の加工の高速化をはかった、いわゆる多軸型のレーザ加工装置が知られている。
このような多軸型のレーザ加工装置において、プリント基板の加工として、本来の回路用の穴等の加工（以下、回路用加工と呼ぶ）と文字、記号等で表す管理情報の記録のための加工（以下、管理用加工と呼ぶ）の両方を行う場合がある。前者に関しては、それぞれのプリント基板の同一の座標と加工数で加工されるが、後者に関しては、それぞれのプリント基板に異なる文字、記号等を記録する必要があるので、異なる座標と加工数で加工される。

複数のプリント基板に回路用加工と管理用加工を行う場合、それぞれの軸での加工を同時に終了させるため、従来、例えば特許文献１に開示されているように、それぞれの軸でのレーザパルスの経路にシャッタを設け、管理用加工での加工数が少ない側のレーザパルスをシャッタで遮断したり、管理用加工での加工数が少ない側のレーザパルスで管理情報に追加の加工をする技術が知られている。
しかしながら、前者の技術においてはシャッタを機械的に動かすものであるため加工速度が遅くなり、また後者の技術では同じ管理情報でもプリント基板毎に加工数が異なって同じ表示にならない欠点がある。

特許第5236071号

そこで本発明は、一つのレーザ発振器から出力されたレーザパルスを複数のレーザ照射ユニットに分配し、それぞれのレーザ照射ユニットでテーブル上に載置された被加工物に対し回路用加工と管理用加工の両方を行う場合、加工速度を低下させず、かつ同じ管理情報の表示を被加工物毎に変えずに、複数のレーザ照射ユニットでの加工を同時に終了させることを目的とするものである。

上記課題を解決するため、本願において開示される発明のうち、代表的なレーザ加工装置は、レーザ発振器からのレーザパルスを複数方向に分配するレーザパルス分配部と、当該レーザパルス分配部で分配されたレーザパルスの方向を二次元方向に移動させるレーザパルス走査部をそれぞれ含む複数のレーザ照射ユニットと、被加工物に対する回路用加工と管理用加工の両方を前記複数のレーザ照射ユニットの各々で行うように制御する制御部と、前記管理用加工において記録する管理情報のパターンを発生させるパターン発生部とを備えるレーザ加工装置において、前記管理情報パターンの加工数をすべての管理情報で等しくすることを特徴とする。

また、本願において開示される発明のうち、代表的なレーザ加工方法は、レーザ発振器からのレーザパルスを複数方向に分配し、当該分配されたレーザパルスの各々の方向を二次元方向に移動させ、複数の被加工物の各々に対して回路用加工と管理用加工の両方を行うようにしたレーザ加工方法において、前記管理用加工において記録する管理情報のパターンの加工数をすべての管理情報で等しくしたことを特徴とする。

本発明によれば、一つのレーザ発振器から出力されたレーザパルスを複数のレーザ照射ユニットに分配し、それぞれのレーザ照射ユニットでテーブル上に載置された被加工物に対し回路用加工と管理用加工の両方を行う場合、加工速度を低下させず、かつ同じ管理情報の表示を被加工物毎に変えずに、複数のレーザ照射ユニットでの加工を同時に終了させることが可能となる。

本発明の一実施例において、管理情報の文字パターンを説明するための図である。 本発明の一実施例となる２軸型のレーザ加工装置の構成図である。 本発明の一実施例において、管理情報を記録するための管理情報エリアを説明するための図である。 本発明の一実施例において、プリント基板に回路用加工を行う場合のタイミングチャートである。 本発明の一実施例において、プリント基板に管理用用加工を行う場合のタイミングチャートである。

図２は本発明の一実施例となる２軸型のレーザ加工装置の構成図である。
図２において、１ａは１軸目となるレーザ照射ユニット、１ｂは２軸目となるレーザ照射ユニットである。２はレーザ発振器、３はレーザ発振器２で発振されたレーザパルスＬ１を２方向に分配し、それぞれレーザ照射ユニット１ａ、１ｂに入射させるビームスプリッタである。レーザ照射ユニット１ａと１ｂの各々には、受光したレーザパルスＬ２の方向を二次元方向に移動させるガルバノスキャナ４ａ、４ｂ、これらにより出射されたレーザパルスを集光するfθレンズ５ａ、５ｂが配置されている。

１０ａと１０ｂは加工すべきプリント基板、７はプリント基板１０ａ、１０ｂを載置するテーブルである。テーブル７は図において左右方向となるＸ方向及び紙面と垂直のＹ方向にテーブル駆動部８により動かすことによって、レーザ照射ユニット１ａ、１ｂに対して相対移動できるようになっている。
図３は、テーブル１１に載置されたプリント基板１０ａ、１０ｂを上から見た図である。プリント基板１０ａ、１０ｂの各々には、文字、記号等で表す管理情報を記録するための管理情報エリア１１ａ、１１ｂが互いの対応する位置に設けられている。

２０は装置全体の動作を制御するための全体制御部であり、例えばプログラム制御の処理装置を主体にしたものによって実現される。２１はレーザ発振器２でのレーザパルスＬ１の発振を制御するためのレーザ発振指令信号Ｓを出力するレーザ発振制御部、２２ａ、２２ｂはそれぞれガルバノスキャナ４ａ、４ｂの動作を制御するためのガルバノ制御信号Ｇａ、Ｇｂを出力するガルバノ制御部、２３はテーブル駆動部８の動作を制御するためのテーブル制御信号Ｔを出力するテーブル制御部、２４はレーザ発振制御部２１、ガルバノ制御部２２ａ、２２ｂ、テーブル制御部２３を制御することにより加工動作を制御する加工制御部である。

ガルバノ制御部２２ａ、２２ｂは、それぞれガルバノスキャナ４ａ、４ｂから現在の照射位置情報や回転動作状況を取得し加工制御部２４に与えるようになっている。また、テーブル制御部２３も、同様にしてテーブル駆動部８から現在のテーブル位置情報や駆動動作状況を取得し加工制御部２４に与えるようになっている。加工制御部２４は、これらの情報等も使用して加工動作を制御する。

図２において、全体制御部２０の中の各構成要素や接続線は、プログラムで実現された論理的なのものを含むものとする。また各構成要素の一部は全体制御部２０と別個に設けられていてもよい。さらには、各構成要素やこれらの間の接続線は、主に本実施例を説明するために必要と考えられるものを示してあり、必要な全てを示している訳ではない。レーザ加工装置としては、ここで説明するもの以外に種々の構成要素、接続線、制御機能も有するが、ここでは省略してある。

２６は回路用加工と管理用加工のための加工データを格納する加工用データ記憶部であり、回路用加工での複数の穴あけ位置の座標、管理用加工で記録すべき複数の管理情報やその記録位置等が格納されている。２７は管理用加工のための用いる文字、記号等で表す管理情報のパターンを発生するパターン発生部であり、例えば記憶手段によって構成される。管理情報エリア１１ａ、１１ｂに管理情報を記録する場合、加工制御部２５はパターン発生部２７から読み出した管理情報パターンを使用して加工するようになっている。加工用データ記憶部２６とパターン発生部２７は全体制御部２０とは別個になっているが、いずれも全体制御部２０の中に含まれていてもよい。パターン発生部２７を全体制御部２０の中に含める場合は、記憶手段によって構成せず、プログラムで管理情報パターンを発生するようにしてもよい。

図１は、図２におけるパターン発生部２７に発生する管理情報パターンを説明するための図である。管理情報パターンの各々は所定個数の矩形をマトリクス状に並べた場合に、必要な矩形位置を穴あけすることにより管理情報を記録するようになっている。図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ数字「１」、「２」、英文字「Ａ」、「Ｂ」の文字パターン例であり、穴あけ位置の矩形を塗潰してある。本発明に従うと、文字パターンの穴あけ数（言い換えるとドット数）はすべての文字パターンで等しくし、本実施例の場合１８である。図１では、等間隔のマトリクスに配置するよう表現したが、等間隔マトリクスにする必要はなく、所定個数を任意の間隔で配置してもよい。

本発明の一実施例において、プリント基板１０ａ、１０ｂの各々に回路用加工を行う場合、以下のように動作する。図４はこの場合のタイミングチャートである。
ガルバノ制御信号Ｇａ、Ｇｂがオンの時間帯でガルバノスキャナ４ａ、４ｂを回転させ、オフの時間帯で停止して静止させる。ガルバノ制御信号Ｇａ、Ｇｂがオフになるとレーザ発振指令信号Ｓを一定時間オンにし、レーザパルスＬ１の発振がレーザ発振器２に指示される。これによりレーザパルスＬ１が一定時間発振し、それが終了するとガルバノ制御信号Ｇａ、Ｇｂをオンになり、再びガルバノスキャナ４ａ、４ｂが回転する。

ビームスプリッタ３から出射されたレーザパルスＬ２は静止したガルバノスキャナ４ａ、４ｂに入射され、それぞれで偏向されたレーザパルスＬ２はfθレンズ５ａ、５ｂを介してプリント基板１０ａ、１０ｂに照射される。
プリント基板１０ａ、１０ｂに回路用加工として穴あけを行う場合、それぞれの同一の座標と加工数で穴あけするので、図に示してあるように、ガルバノ制御信号Ｇａ、Ｇｂは互いに同じタイミングでオン、オフする。この結果、プリント基板１０ａ、１０ｂの各々での回路用加工を同時に終了させることができる。

上記回路用加工の終了後、プリント基板１０ａ、１０ｂの管理情報エリア１１ａ、１１ｂへの管理用加工に移行するが、以下のように動作する。図５はこの場合のタイミングチャートである。
図４と異なるのは以下の点である。すなわち、管理情報エリア１１ａ、１１ｂの各々に記録される管理情報は互いに異なるのが普通である。従って、ガルバノ制御信号ＧａとＧｂは互いに同じタイミングでオン、オフするとは限らず、どちらかが遅れる場合がある。

例えば、レーザ照射ユニット１ａ、１ｂがそれぞれ図１（ａ）、（ｂ）に矢印で示した経路に従って、数字「１」、「２」をそれぞれ管理情報エリア１１ａ、１１ｂに記録する場合を考えてみる。
例えば、第４番目から第５番目の穴あけに移る時、ガルバノスキャナ４ａの移動よりガルバノスキャナ４ｂの移動の方が時間が多く必要となることが判る。このような場合においては、ガルバノスキャナ４ａ、４ｂがともに静止してガルバノ制御信号Ｇａ、Ｇｂの両方がオフになったら、言い換えると静止時期が遅いガルバノスキャナ４ｂのガルバノ制御信号Ｇｂがオフになってからレーザ発振指令信号Ｓをオンにし、レーザ発振器２にレーザパルスを発振させる。
このようにして、管理情報については、レーザ発振器２にレーザパルスを発振させレーザパルスＬ２を管理情報エリア１１ａ、１１ｂに同時に照射することができる。この結果、プリント基板１０ａ、１０ｂの各々での管理用加工を同時に終了させることができる。

以上の実施例によれば、機械的な移動が必要なシャッタを設けることなく、しかもプリント基板１０ａ、１０ｂでの管理情報の表示が互いに変わることもなく、プリント基板１０ａ、１０ｂの各々での回路用加工と管理用加工を同時に終了させることができる。

なお、以上の実施例において、プリント基板１０ａ、１０ｂの各々に回路用加工を行う場合、ガルバノ制御信号Ｇａ、Ｇｂは互いに同じタイミングでオン、オフするとして説明したが、回路用加工においてもガルバノスキャナ５ａ、５ｂの応答速度に多少のずれが生じる場合を考慮して、管理用加工を行う場合と同様、遅い方のガルバノ制御信号がオフになってからレーザ発振指令信号Ｓをオンにし、レーザ発振器２にレーザパルスを発振させるようにする必要があることはいうまでもない。

１ａ、１ｂ：レーザ照射ユニット ２：レーザ発振器 ３：ビームスプリッタ
４ａ、４ｂ：ガルバノスキャナ ５ａ、５ｂ：fθレンズ ７：テーブル
８：テーブル駆動部 １０ａ、１０ｂ：プリント基板 １１ａ、１１ｂ：管理情報エリア ２０：全体制御部 ２１：レーザ発振制御部 ２２ａ、２２ａ：ガルバノ制御部
２３：テーブル制御部 ２４：加工制御部 ２６：加工用データ記憶部
２７：パターン発生部 Ｓ：レーザ発振制御信号 Ｇａ、Ｇｂ：ガルバノ制御信号
Ｔ：テーブル制御信号 Ｌ１、Ｌ２：レーザパルス

Claims (4)

1. レーザ発振器からのレーザパルスを複数方向に分配するレーザパルス分配部と、当該レーザパルス分配部で分配されたレーザパルスの方向を二次元方向に移動させるレーザパルス走査部をそれぞれ含む複数のレーザ照射ユニットと、被加工物に対する回路用加工と管理用加工の両方を前記複数のレーザ照射ユニットの各々で行うように制御する制御部と、前記管理用加工において記録する管理情報のパターンを発生させるパターン発生部とを備えるレーザ加工装置において、前記管理情報パターンの加工数をすべての管理情報で等しくすることを特徴とするレーザ加工装置。
2. 請求項１に記載のレーザ加工装置において、前記レーザ発振器は、前記レーザパルス走査部の各々のうちで前記移動の終了時期が最も遅い時刻に基づいてレーザパルスを発振することを特徴とするレーザ加工装置。
3. レーザ発振器からのレーザパルスを複数方向に分配し、当該分配されたレーザパルスの各々の方向を二次元方向に移動させ、複数の被加工物の各々に対して回路用加工と管理用加工の両方を行うようにしたレーザ加工方法において、前記管理用加工において記録する管理情報のパターンの加工数をすべての管理情報で等しくしたことを特徴とするレーザ加工方法。
4. 請求項３に記載のレーザ加工方法において、前記レーザパルスの発振は、前記レーザパルス走査の各々のうちで前記移動の終了時期が最も遅い時刻に基づいて発振させることを特徴とするレーザ加工方法。
   

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