KR20130042442A

KR20130042442A - 레이저 가공 장치

Info

Publication number: KR20130042442A
Application number: KR1020120106477A
Authority: KR
Inventors: 사토시 코쿠세이; 켄신 이토; 켄지 후쿠하라; 코지 야마모토
Original assignee: 미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2011-10-18
Filing date: 2012-09-25
Publication date: 2013-04-26
Also published as: JP5922906B2; TWI519370B; CN103056512A; TW201317071A; JP2013086129A; CN103056512B

Abstract

[과제] 간단한 구성으로, 절단부의 모든 단면(端面) 테이퍼(taper)를 같은 각도로 한다.
[해결 수단] 이 레이저 가공 장치는, 레이저 빔 출력부(15)와, 레이저 빔 출력부(15)로부터 출사(出射)된 레이저 빔을 편향시키기 위한 제1 및 제2 웨지 프리즘(wedge prism, 17a, 18a)과, 각 웨지 프리즘(17a, 18a)을 회전시키기 위한 제1 및 제2 중공(中空) 모터(17, 18)와, 제2 웨지 프리즘(18a)을 통과한 레이저 빔을 워크의 가공 예정 라인 상에 집광(集光)시키는 집광 렌즈(19)와, 집광된 레이저 빔을 워크의 가공 예정 라인을 따라 주사(走査)하는 주사 수단과, 제어부(34)를 구비하고 있다. 제어부(34)는, 레이저 빔이 가공 예정 라인을 따라 주사될 때에, 집광 렌즈(19)에 의한 레이저 빔의 집광점이 광 축 상의 일점에 집광되도록 각 웨지 프리즘(17a, 18a)을 광 축의 둘레에 회전한다.

Description

레이저 가공 장치{LASER PROCESSING DEVICE}

본 발명은, 레이저 가공 장치, 특히, 워크의 가공 예정 라인을 따라 레이저 빔을 조사하여, 워크를 절단하는 레이저 가공 장치에 관한 것이다.

예를 들어 액정 패널의 편광판으로서 이용되는 수지 필름은, CO₂ 레이저에 의하여 절단된다. 이 경우, 레이저 빔이 집광(集光) 렌즈에 의하여 집광되고, 광 축이 수지 필름 표면에 대하여 수직이 되도록 레이저 빔이 조사된다. 이와 같은 절단 방법에서는, 레이저 빔이 집광되기 때문에, 레이저 조사면 측의 가공 직경이 커지고, 이면(裏面) 측의 가공 직경은 좁아진다. 이 때문에, 수지 필름의 절단부의 단면(端面)이 경사면(이하, 이 경우의 단면의 경사를 「단면 테이퍼(taper)」라고 적는다)으로 된다.

근년(近年), 수지 필름의 절단부의 단면 테이퍼에 관해서는, 용도나 사양에 따라 다양한 테이퍼 각도가 요구되고 있다. 예를 들어, 테이퍼를 없애는 것이 요구되거나, 또는 보다 큰 각도의 테이퍼가 요구되거나 하는 경우가 있다.

그래서, 수지 필름의 절단은 아니지만, 판재 등의 레이저 가공 시에 있어서의 절단부의 테이퍼를 없애기 위하여, 특허 문헌 1에 나타내지는 바와 같은 절단 방법이 제안되어 있다. 이 특허 문헌 1에 나타내진 방법은, 레이저 빔의 조사 각도를 2개의 방향으로 조정 가능한 가공 헤드를 이용하여 가공하는 방법이다. 즉, 가공 헤드 전체의 워크에 대한 경사 각도를 바꾸는 것에 의하여, 워크 절단부의 단면의 테이퍼를 없애도록 하고 있다.

일본국 공개특허공보 특개평11-77352호

여기서, 절단부의 전체에 있어서 단면 테이퍼의 각도를 일정하게 하는 것이 요구되는 경우가 있다. 이와 같은 경우에, 특허 문헌 1에 나타내진 방법으로 절단을 행하여, 단면 테이퍼의 각도를 일정하게 하는 것이 가능하다.

즉, 우선, 단면 테이퍼의 각도에 따라 가공 헤드의 경사 각도를 설정하고, 이 경사 각도를 유지한 채로, 주사(走査) 방향에 따라 가공 헤드를 회전시켜, 가공 헤드의 자세를 바꿀 필요가 있다. 이와 같은, 가공 헤드의 경사 각도를 변경하거나, 가공 헤드 전체를 회전시키거나 하기 위한 기구는, 매우 복잡하게 된다.

또한, 특허 문헌 1의 방법과 같이 가공 헤드의 경사 각도를 바꾸면, 레이저 빔의 집광 위치가 바뀐다. 이 때문에, 가공 헤드의 경사 각도에 따라 광학계를 제어하여, 레이저 빔이 워크의 가공 위치에 집광하도록 하여야 한다. 이를 위한 제어 및 기구가 복잡하게 된다.

본 발명의 과제는, 간단한 구성으로, 절단부의 모든 단면 테이퍼를 같은 각도로 하는 것에 있다.

본 발명의 다른 과제는, 간단한 구성으로, 절단 단면의 품질을 양호하게 유지하면서 단면 테이퍼의 각도를 임의로 제어할 수 있도록 하는 것에 있다.

제1 발명에 관련되는 레이저 가공 장치는, 워크의 가공 예정 라인을 따라 레이저 빔을 조사하여, 워크를 절단하는 장치이고, 워크가 재치(載置, 물건의 위에 다른 것을 올리는 것)되는 워크 테이블과, 레이저 빔을 출력하는 레이저 빔 출력부와, 레이저 빔 출력부로부터 출사(出射)된 레이저 빔을 편향시키기 위한 적어도 1개의 웨지 프리즘(wedge prism)을 가지는 편향 유닛과, 웨지 프리즘을 통과한 레이저 빔을 워크의 가공 예정 라인 상에 집광시키는 집광 렌즈와, 집광된 레이저 빔을 워크의 가공 예정 라인을 따라 주사하는 주사 수단과, 회전 제어 수단을 구비하고 있다. 회전 제어 수단은, 레이저 빔이 가공 예정 라인을 따라 주사될 때에, 집광 렌즈에 의한 레이저 빔의 집광점이 광 축 상의 일점에 집광되도록 웨지 프리즘을 광 축의 둘레에 회전한다.

이 장치에서는, 레이저 빔 출력부로부터 출력된 레이저 빔은, 웨지 프리즘을 통과하는 것에 의하여 편향되고, 나아가 집광 렌즈에 의하여 집광되어 워크 표면에 조사된다. 또한, 레이저 빔은, 워크의 가공 예정 라인을 따라 주사된다. 이 때 웨지 프리즘의 사양 등을 변경하는 것에 의하여, 워크에 입사하는 레이저 빔의 광 축의 경사를 제어할 수 있다. 그리고, 레이저 빔이 주사될 때에, 웨지 프리즘이 회전되고, 이것에 의하여 레이저 빔의 집광점이 광 축 상의 일점에 집광된다.

여기에서는, 절단부의 단면의 품질을 양호하게 유지하면서, 간단한 구성으로, 절단부의 전체에 있어서, 단면 테이퍼를 같은 각도로 할 수 있다.

제2 발명에 관련되는 레이저 가공 장치는, 제1 발명의 장치에 있어서, 회전 제어 수단은, 워크의 평면으로부터 볼 때에 있어서, 가공 예정 라인의 접선에 대하여 레이저 빔이 수직이 되도록 웨지 프리즘을 회전시킨다.

레이저 빔을 가공 예정 라인을 따라 주사할 때에, 웨지 프리즘을 이상과 같이 회전 제어하는 것에 의하여, 가공 예정 라인이 곡선 등이기 때문에 레이저 빔의 주사 방향이 바뀌는 경우여도, 절단부의 모든 단면 테이퍼를 같은 각도로 할 수 있다.

제3 발명에 관련되는 레이저 가공 장치는, 제1 또는 제2 발명의 장치에 있어서, 편향 유닛은, 광 축을 따라 대향하여 배치된 제1 웨지 프리즘 및 제2 웨지 프리즘을 가지고 있다. 또한, 회전 제어 수단은, 제1 웨지 프리즘 및 제2 웨지 프리즘의 적어도 어느 일방(一方)을 회전시켜 양 웨지 프리즘의 위상차를 제어한다.

여기에서는, 대향하는 제1 및 제2 웨지 프리즘의 적어도 일방을 회전시켜, 양 웨지 프리즘의 위상차를 제어하는 것에 의하여, 워크에 대한 광 축의 경사 각도를 바꿀 수 있다. 이 때문에, 절단부의 단면 테이퍼의 각도를 임의로 제어할 수 있다.

제4 발명에 관련되는 레이저 가공 장치는, 제3 발명의 장치에 있어서, 회전 제어 수단은, 제1 웨지 프리즘이 내부에 배치된 제1 중공(中空) 모터와, 제2 웨지 프리즘이 내부에 배치된 제2 중공 모터와, 제1 및 제2 중공 모터의 회전을 독립하여 제어 가능한 제어부를 가진다.

이상과 같은 본 발명에서는, 웨지 프리즘을 회전시킬 뿐의 간단한 구성으로, 절단부의 모든 단면 테이퍼를 같은 각도로 할 수 있다. 또한, 편향 유닛에 한 쌍의 웨지 프리즘을 이용한 경우는, 간단한 구성으로 절단 단면의 품질을 양호하게 유지하면서 단면 테이퍼의 각도를 임의로 제어할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 가공 장치의 외관 사시도.
도 2는 레이저 빔 조사 헤드의 구성을 확대하여 도시하는 사시도.
도 3은 제1 및 제2 중공 모터 및 집광 렌즈의 확대도.
도 4는 웨지 프리즘의 위상차와 레이저 빔의 광 축과의 관계를 도시하는 모식도.
도 5는 직사각형의 가공 예정 라인과 레이저 빔의 광 축과의 관계를 도시하는 도면.
도 6은 곡선의 가공 예정 라인과 레이저 빔의 광 축과의 관계를 도시하는 도면.

［전체 구성］

도 1에 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 가공 장치의 전체 구성을 도시한다. 이 레이저 가공 장치는, 수지 필름 등의 워크의 가공 예정 라인을 따라 레이저 빔을 조사하여, 소망하는 형상으로 절단하기 위한 장치이다. 이 장치는, 베드(1)와, 가공 대상으로서의 워크가 재치되는 워크 테이블(2)과, 워크에 레이저 빔을 조사하기 위한 레이저 빔 조사 헤드(3)를 구비하고 있다. 여기서, 도 1에 도시하는 바와 같이, 베드(1)의 상면(上面)을 따른 평면에 있어서, 서로 직교하는 축을 X축, Y축으로 하고, 이들 축에 직교하는 연직 방향의 축을 Z축이라고 정의한다. 또한, X축을 따른 양 방향(+방향 및 -방향)을 X축 방향, Y축을 따른 양 방향을 Y축 방향, Z축을 따른 양 방향을 Z축 방향이라고 정의한다.

［워크 테이블 및 그 이동 기구］

＜워크 테이블＞

워크 테이블(2)은, 직사각형상으로 형성되어 있고, 워크 테이블(2)의 하방(下方)에는, 워크 테이블(2)을 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동시키기 위한 테이블 이동 기구(5)가 설치되어 있다.

＜테이블 이동 기구＞

테이블 이동 기구(5)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 각각 한 쌍의 제1 가이드 레일(8) 및 제2 가이드 레일(9)과, 제1 이동 테이블(10)과, 제2 이동 테이블(11)을 가지고 있다. 한 쌍의 제1 가이드 레일(8)은 베드(1)의 상면에 Y축 방향으로 연장되어 설치되어 있다. 제1 이동 테이블(10)은, 제1 가이드 레일(8)의 상부에 설치되고, 제1 가이드 레일(8)에 이동 가능하게 계합(係合, 걸어 맞춤)하는 복수의 가이드부(10a)를 하면(下面)에 가지고 있다. 한 쌍의 제2 가이드 레일(9)은 제1 이동 테이블(10)의 상면에 X축 방향으로 연장되어 설치되어 있다. 제2 이동 테이블(11)은, 제2 가이드 레일(9)의 상부에 설치되고, 제2 가이드 레일(9)에 이동 가능하게 계합하는 복수의 가이드부(11a)를 하면에 가지고 있다. 제2 이동 테이블(11)의 상부에는, 고정 부재(12)를 통하여 워크 테이블(2)이 취부되어 있다.

이상과 같은 테이블 이동 기구(5)에 의하여, 워크 테이블(2)은, X축 방향 및 Y축 방향으로 이동 가능하다. 덧붙여, 제1 및 제2 이동 테이블(10, 11)은, 상세는 생략하지만, 주지의 모터 등의 구동 수단에 의하여 구동되도록 되어 있다.

［레이저 빔 조사 헤드］

레이저 빔 조사 헤드(3)는, 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 베드(1)의 상면에 배치된 문형(門型) 프레임(1a)에 장착되어 있고, 레이저 빔 출력부(15)와 광학계(16)와 제1 중공 모터(17)와 제2 중공 모터(18)와 집광 렌즈(19)를 가지고 있다. 덧붙여, 제1 중공 모터(17) 및 제2 중공 모터(18)에 의하여, 레이저 빔을 편향하는 편향 유닛(20)이 구성되어 있다.

또한, 이 레이저 가공 장치는 X축 방향 이동 기구(21)와 Z축 방향 이동 기구(22)를 구비하고 있다. X축 방향 이동 기구(21)는, 레이저 빔 조사 헤드(3)의 전체를 X축 방향으로 이동시키기 위한 기구이다. Z축 방향 이동 기구(22)는, 제1 중공 모터(17), 제2 중공 모터(18) 및 집광 렌즈(19)를 Z축 방향으로 이동시키기 위한 기구이다.

＜레이저 빔 출력부＞

레이저 빔 출력부(15)는 종래와 마찬가지의 레이저 관에 의하여 구성되어 있다. 이 레이저 빔 출력부(15)에 의하여, 예를 들어, 파장 9.4㎛의 CO₂ 레이저가 Y축을 따라 워크 테이블(2)과는 역측으로 출사된다.

＜광학계＞

광학계(16)는, 레이저 빔 출력부(15)로부터의 레이저 빔을 제1 중공 모터(17)의 중심부로 유도하는 것이다. 이 광학계(16)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 제1 ~ 제4 미러(25 ~ 28)와 빔 익스팬더(beam expander, 30)를 가지고 있다.

제1 미러(25)는, 레이저 빔 출력부(15)의 출력 측의 근방에 배치되어 있고, Y축 방향으로 출사된 레이저 빔을 X축 방향으로 반사한다. 제2 미러(26)는, X축 방향에 있어서 제1 미러(25)와 나란히 배치되어 있고, X축 방향으로 진행하는 레이저 빔을 Y축 방향으로 반사하여, 워크 테이블(2) 측으로 유도한다. 제3 미러(27) 및 제4 미러(28)는, 제1 중공 모터(17)의 상방(上方)에 X축 방향으로 나란히 배치되어 있다. 제3 미러(27)는 제2 미러(26)에 의하여 반사되어 온 레이저 빔을 제4 미러(28) 측으로 유도한다. 제4 미러(28)는 제3 미러(27)에 의하여 반사되어 온 레이저 빔을 하방의 제1 중공 모터(17)로 유도한다. 빔 익스팬더(30)는, 제2 미러(26)와 제3 미러(27)와의 사이에 배치되고, 제2 미러(26)에 의하여 반사되어 온 레이저 빔을 일정한 배율의 평행 광속(光束)으로 확대하기 위하여 설치되어 있다. 이 빔 익스팬더(30)에 의하여, 레이저 빔을 보다 작은 스포트에 집광시키는 것이 가능하게 된다.

＜편향 유닛 및 집광 렌즈＞

도 3에 편향 유닛(20) 및 집광 렌즈(19)의 취부 구조를 도시하고 있다. 덧붙여, 도 3에 있어서, 일점쇄선은 레이저 빔을 나타내고 있다.

제1 중공 모터(17)는 제1 지지 부재(31)에 지지되고, 제2 중공 모터(18)는 제2 지지 부재(32)에 지지되어 있다. 또한, 집광 렌즈(19)는 제3 지지 부재(33)에 지지되어 있다. 제1 중공 모터(17)는 가장 상방에 배치되고, 제2 중공 모터(18)는 제1 중공 모터(17)의 하방에 배치되어 있다. 집광 렌즈(19)는 제2 중공 모터(18)의 한층 더 하방에 배치되어 있다.

제1 중공 모터(17) 및 제2 중공 모터(18)는, 중심에 Z축 방향으로 연장되는 공통의 회전 축을 가지고, 이 회전 축을 포함하는 중앙부가 중공으로 되어 있다. 그리고, 제1 중공 모터(17)의 내부에 제1 웨지 프리즘(17a)이 배치되고, 제2 중공 모터(18)의 내부에는 제2 웨지 프리즘(18a)이 배치되어 있다. 제1 웨지 프리즘(17a) 및 제2 웨지 프리즘(18a)은 대향하여 동축으로 배치되어 있다. 또한, 집광 렌즈(19)도, 양 웨지 프리즘(17a, 18a)과 동축으로 배치되어 있다. 각 웨지 프리즘(17a, 18a)은, 각각 양 중공 모터(17, 18)의 회전 축에 대하여 경사하는 사면(斜面)과, 회전 축에 수직인 수직면을 가지고 있다.

각 중공 모터(17, 18)는, 각각 제어부(34)에 의하여, 독립하여 회전을 제어하는 것이 가능하다.

＜레이저 빔 조사 헤드의 지지 및 반송계＞

이상과 같은 레이저 빔 조사 헤드(3)는, 전술과 같이, 베드(1)의 문형 프레임(1a)에 지지되어 있다. 보다 상세하게는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 문형 프레임(1a)의 상면에는 X축 방향으로 연장되는 한 쌍의 제3 가이드 레일(36)이 설치되어 있고, 이 한 쌍의 제3 가이드 레일(36) 및 도시하지 않는 구동 기구가 X축 방향 이동 기구(21)를 구성하고 있다. 그리고, 한 쌍의 제3 가이드 레일(36)에는, 지지 부재(37)가 이동 가능하게 지지되어 있다. 지지 부재(37)는, 제3 가이드 레일(36)에 지지된 가로 지지 부재(38)와, 가로 지지 부재(38)의 워크 테이블(2) 측의 일단(一端) 측으로부터 하방으로 연장되는 세로 지지 부재(39)를 가지고 있다. 세로 지지 부재(39)의 측면에는, Z축 방향으로 연장되는 한 쌍의 제4 가이드 레일(40)이 설치되어 있고, 이 한 쌍의 제4 가이드 레일(40) 및 도시하지 않는 구동 기구가 Z축 방향 이동 기구(22)를 구성하고 있다. 제4 가이드 레일(40)에는, Z축 방향으로 이동 가능하게 제3 이동 테이블(41)이 지지되어 있다.

그리고, 레이저 빔 출력부(15), 제1 ~ 제4 미러(25 ~ 28) 및 빔 익스팬더(30)가 가로 지지 부재(38)에 지지되어 있다. 또한, 제3 이동 테이블(41)에는 모터 지지 부재(42)가 고정되어 있고, 이 모터 지지 부재(42)에, 제1 중공 모터(17), 제2 중공 모터(18) 및 집광 렌즈(19)가 각각 제1 ~ 제3 지지 부재(31 ~ 33)를 통하여 지지되어 있다.

［동작］

다음으로, 레이저 빔에 의한 수지 필름의 절단 동작에 관하여 설명한다.

우선, 워크 테이블(2)의 표면에 가공 대칭으로서의 수지 필름을 재치한다.

다음으로, X축 방향 이동 기구(21)에 의하여 레이저 빔 조사 헤드(3)를 X축 방향으로 이동하고, 또한 테이블 이동 기구(5)에 의하여 워크 테이블(2)을 Y축 방향으로 이동하여, 레이저 빔 조사 헤드(3)에 의한 레이저 빔의 집광점이 가공 예정 라인의 스타트 위치에 오도록 위치시킨다.

이상과 같이 하여 레이저 빔 조사 헤드(3) 및 수지 필름을 가공 위치로 이동시킨 후, 레이저 빔을 수지 필름에 조사하여 가공을 행한다. 여기에서는, 레이저 빔 출력부(15)로부터 출사된 레이저 빔은, 제1 미러(25)에 의하여 반사되어 제2 미러(26)로 유도된다. 제2 미러(26)에 입사한 레이저 빔은 Y축 방향으로 반사되고, 빔 익스팬더(30)에 의하여 광속이 확대되어 제3 미러(27)로 유도된다. 그리고, 제3 미러(27)로 반사되고, 나아가 제4 미러(28)로 반사된 레이저 빔은, 제1 중공 모터(17)의 중심부에 설치된 제1 웨지 프리즘(17a)에 입력된다.

예를 들어, 도 4(a)에 도시하는 바와 같이, 제1 웨지 프리즘(17a)에 입사한 레이저 빔은 편향되어 출력되고, 제2 웨지 프리즘(18a)에 입력된다. 이 제2 웨지 프리즘(18a)에 있어서도 마찬가지로, 레이저 빔은 편향되어 출력된다. 그리고, 레이저 빔은, 최종적으로 집광 렌즈(19)에 의하여 수지 필름 상에 집광된다.

여기에서는, 수지 필름에 조사되는 레이저 빔의 광 축 B1은, 제1 웨지 프리즘(17a)에 입사하는 광 축(B0)에 대하여 각도 θ1로 경사하고 있다. 이 때문에, 도 4(a)의 우측의 수지 필름의 단면 테이퍼의 각도는 θ11로 되고, 좌측의 수지 필름의 단면 테이퍼의 각도는 θ12로 된다.

＜단면 테이퍼의 각도 조정＞

단면 테이퍼의 각도를 조정하는 경우는, 제1 웨지 프리즘(17a)과 제2 웨지 프리즘(18a)의 위상차가 제어부(34)에 의하여 제어된다. 구체적으로는, 도 4(a)에 도시하는 바와 같이, 양 웨지 프리즘(17a, 18a)의 위상차를 「0」으로 하면, 수지 필름의 단면 테이퍼는 θ11 및 θ12로 된다. 또한, 도 4(b)에 도시하는 바와 같이, 양 웨지 프리즘(17a, 18a)의 위상차를 「π/2」로 하면, 수지 필름의 단면 테이퍼는 θ21 및 θ22로 된다. 나아가, 도 4(c)에 도시하는 바와 같이, 양 웨지 프리즘(17a, 18a)의 위상차를 「π」로 하면, 수지 필름의 단면 테이퍼는 θ31 및 θ32로 된다.

이상과 같이, 양 웨지 프리즘(17a, 18a)의 위상차를 조정하는 것에 의하여, 절단되는 수지 필름의 단면 테이퍼를 소망하는 각도로 할 수 있다.

절단면의 전체에 있어서, 단면 테이퍼를 같은 각도로 하기 위해서는, 우선, 단면 테이퍼가 소망하는 각도가 되도록, 제어부(34)에 의하여 양 웨지 프리즘(17a, 18a)의 위상차를 조정한다. 그 후, 레이저 빔의 주사 방향에 따라, 양 웨지 프리즘(17a, 18a)을 동기(同期)하여 회전시킨다. 이 때의 회전 제어는, 워크인 수지 필름의 평면으로부터 볼 때에 있어서, 가공 예정 라인의 접선에 대하여 레이저 빔이 수직이 되도록 양 웨지 프리즘(17a, 18a)을 동기하여 회전시키면 된다.

예를 들어, 도 5에 도시하는 바와 같이, 수지 필름의 자세를 회전시키지 않고 직사각형의 가공 예정 라인을 따라 레이저 빔을 주사하여, 절단하는 경우는, 이하와 같이 양 웨지 프리즘(17a, 18a)을 회전 제어한다. 즉, 레이저 빔(B)을 제1 변(L1) 및 제3 변(L3)을 따라 주사하는 경우는, 집광 렌즈(19)로부터 출사된 레이저 빔(B)의 광 축이, 평면으로부터 볼 때에 제1 변(L1) 및 제3 변(L3)에 직교하도록 양 웨지 프리즘(17a, 18a)을 회전 제어한다. 또한, 레이저 빔(B)을 제2 변(L2) 및 제4 변(L4)을 따라 주사하는 경우는, 레이저 빔(B)의 광 축이, 평면으로부터 볼 때에 제2 변(L2) 및 제4 변(L4)에 직교하도록 양 웨지 프리즘(17a, 18a)을 회전 제어한다.

또한, 도 6에 도시하는 바와 같이, 수지 필름의 자세를 회전시키지 않고 곡선의 가공 예정 라인(Lc)을 따라 레이저 빔을 주사하여, 절단하는 경우는, 집광 렌즈(19)로부터 출사된 레이저 빔(B)의 광 축이, 가공 예정 라인(Lc)의 전체에 걸쳐 평면으로부터 볼 때에 직교하도록 양 웨지 프리즘(17a, 18a)을 회전 제어한다.

양 웨지 프리즘(17a, 18a)에 대하여 이상과 같은 회전 제어를 행하는 것에 의하여, 어떠한 가공 예정 라인을 따라 절단 가공을 행하는 경우여도, 절단부의 전체에 있어서 단면 테이퍼의 각도를 같게 할 수 있다.

덧붙여, 제1 웨지 프리즘(17a)의 회전 축, 제2 웨지 프리즘(18a)의 회전 축 및 집광 렌즈(19)의 중심을 광 축(B0)과 동축으로 하고, 집광 렌즈(19)에 의하여 레이저 빔이 광 축(B0) 상에서 집광되도록 하여 두는 것에 의하여, 제1 웨지 프리즘(17a) 및 제2 웨지 프리즘(18a)을 회전시키는 것에 의하여 수지 필름에 조사되는 레이저 빔의 광 축의 방향을 변화시켜도, 집광점이 항상 광 축(B0) 상에 형성된다. 이것에 의하여, 가공 중에 수지 필름에 조사되는 레이저 빔의 광 축의 방향을 변화시키는 경우여도, 가공 라인을 따른 레이저 빔의 주사가 용이하게 된다.

［특징］

(1) 제1 웨지 프리즘(17a)과 제2 웨지 프리즘(18a)의 위상차를 조정하는 것에 의하여, 레이저 빔에 의하여 절단된 부분의 단면 테이퍼를 임의의 각도로 제어할 수 있다.

(2) 양 웨지 프리즘(17a, 18a)의 위상차는, 각 중공 모터(17, 18)를 회전 제어하는 것에 의하여 용이하게 조정할 수 있다.

(3) 레이저 빔 조사 헤드(3)를 경사시키는 것 없이 레이저 빔의 광 축을 경사시키고 있기 때문에, 간단한 기구로 단면 테이퍼의 각도를 조정할 수 있다. 또한, 간단한 기구 및 제어로, 절단부의 전체에 있어서, 단면 테이퍼의 각도를 같게 할 수 있다. 나아가, 마찬가지의 이유에 의하여, 절단부의 단면의 가공 품질을 양호하게 유지할 수 있다.

［다른 실시예］

본 발명은 이상과 같은 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 범위를 일탈하는 것 없이 다양한 변형 또는 수정이 가능하다.

(a) 상기 실시예에서는, 편향 유닛(20)으로서 2개의 웨지 프리즘(17a, 18a)을 설치하였지만, 절단부의 모든 단면 테이퍼의 각도를 같게 하는 목적이면, 1개의 웨지 프리즘만으로 구성하여도 목적을 달성할 수 있다.

(b) 레이저 빔 조사 헤드 및 테이블의 이동 기구는 상기 실시예에 한정되지 않는다.

(c) 광학계의 구체적인 구성은 상기 실시예에 한정되지 않는다. 레이저 빔 출력부(15)의 레이저 빔을, 광 축의 조정이 용이하고, 또한 효과적으로 제1 중공 모터(17)의 제1 웨지 프리즘(17a)에 입력할 수 있으면 된다.

2 : 워크 테이블
15 : 레이저 출력부
16 : 광학계
17 : 제1 중공 모터
17a : 제1 웨지 프리즘
18 : 제2 중공 모터
18a : 제2 웨지 프리즘
19 : 집광 렌즈
20 : 편향 유닛

Claims

워크의 가공 예정 라인을 따라 레이저 빔을 조사하여, 워크를 절단하는 레이저 가공 장치이고,
워크가 재치(載置)되는 워크 테이블과,
레이저 빔을 출력하는 레이저 빔 출력부와,
레이저 빔 출력부로부터 출사(出射)된 레이저 빔을 편향시키기 위한 적어도 1개의 웨지 프리즘(wedge prism)을 가지는 편향 유닛과,
상기 웨지 프리즘을 통과한 레이저 빔을 워크의 가공 예정 라인 상에 집광(集光)시키는 집광 렌즈와,
집광된 레이저 빔을 워크의 가공 예정 라인을 따라 주사(走査)하는 주사 수단과,
상기 레이저 빔이 가공 예정 라인을 따라 주사될 때에, 상기 집광 렌즈에 의한 레이저 빔의 집광점이 광 축 상의 일점에 집광되도록 상기 웨지 프리즘을 광 축의 둘레에 회전하는 회전 제어 수단
을 구비한 레이저 가공 장치.
제1항에 있어서,
상기 회전 제어 수단은, 워크의 평면으로부터 볼 때에 있어서, 가공 예정 라인의 접선에 대하여 레이저 빔이 수직이 되도록 상기 웨지 프리즘을 회전시키는, 레이저 가공 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 편향 유닛은, 광 축을 따라 대향하여 배치된 제1 웨지 프리즘 및 제2 웨지 프리즘을 가지고,
상기 회전 제어 수단은, 상기 제1 웨지 프리즘 및 상기 제2 웨지 프리즘의 적어도 어느 일방(一方)을 회전시켜 상기 양 웨지 프리즘의 위상차를 제어하는,
레이저 가공 장치.
제3항에 있어서,
상기 회전 제어 수단은, 상기 제1 웨지 프리즘이 내부에 배치된 제1 중공(中空) 모터와, 상기 제2 웨지 프리즘이 내부에 배치된 제2 중공 모터와, 상기 제1 및 제2 중공 모터의 회전을 독립하여 제어 가능한 제어부를 가지는, 레이저 가공 장치.