专利名称：激光加工机的制作方法
技术领域：
本发明涉及由f6透镜将从激光振荡器输出的激光会聚来加工被载 置于工作台上的工件的激光加工机。
背景技术：
作为切割极薄板的激光加工机，已有在将工件夹持于滑动性高的上 部被加工部压紧部件与滑动性高的下部固定平台之间的状态下加工工 件的技术(参见专利文献l)。
此外，用激光进行加工的印制电路板，多数板厚不足lmm,而且刚 性小。因此，在加工工作台的表面上形成多个与内部空间连通的孔，使 上述空间与负压源连接，通过吸附将工件固定于工作台表面。任何情况 下都能够将工件近似平坦地支承于工作台上。
专利文献1日本专利公开平10-328867号公报
近几年，不仅是板厚薄的印制电路板，对板厚厚(如2mm以上) 的多层印制电路板进行激光加工的需求也在增加。多层印制电路板是借 助绝缘物层压多个双面印制电路板制作而成的，但有时会在制造过程中 发生翘曲。
上述专利文献l的技术，将工件夹持于滑动性高的上部被加工部压 紧部件与滑动性高的下部固定平台之间，是工件在两者之间移动的结 构，在工件出现翘曲的情况下不能进行加工。
此外，在工件的刚性大的情况下，仅靠真空吸附基板、夹紧基板的 4个角，不能完全消除基板内侧(激光加工的部分)的翘曲。而且，实 施激光加工时，如果基板的翘曲在f6透镜的焦点深度(如C02激光方 面焦点深度为±30 ~ 100 /m， UV激光方面焦点深度为± 100 ~ 200 //m ) 以上，则不能进行精度高的加工.
发明内容
本发明的目的在于解决上述课题，提供一种对出现翘曲的工件也能 高精度地进行加工的激光加工机。
本发明提供一种激光加工机100 (例如，参见图1、图2和图4)， 该激光加工机100利用f 6透镜10会聚从激光振荡器5输出的激光6来 加工被载置于工作台3上的工件30，其特征在于，具备加压装置50, 该加压装置50具有形成了截面大小大于上述f 6透镜10所决定的加工 区域57的中空部56的加压部22，在加工上述工件30之前，上述加压 装置50将上述工件30顶靠到上述工作台3。
此外，上述激光加工机100的特征在于具备测量部60，该测量部 60测量从上述f 6透镜10的背面一侧焦点到上述加压装置50的与上述 工件30抵接的头端部55a的距离，在加工上述工件30之前，由上述测 量部60测量上述背面一侧焦点与上述头端部55a之间的距离，在测量 得到的上述距离与预定值不同的情况下，使上述f6透镜10沿主轴方向 移动，以使上述距离与预定值一致。
此外，上述激光加工机的特征在于上述加压装置50具有改变上 述加压部55的加压力的调整部53，根据上述工件30的刚性选择上述加 压力。
另外，上述括弧内的符号用于与附图进行对照，为了4吏发明易于理 解而权宜标注于此处，但其对权利要求书的构成没有任何影响。
根据本发明，即使对出现翘曲的工件也能够用激光对工件进行高精 度的加工。
图l是本发明实施方式中的激光加工机的主视图。 图2是图1中的A-A向视图。
图3是表示本发明实施方式中的激光加工机的动作的流程图。 图4是表示加压板的动作的图。
符号说明
43…工作台(加工工作台)；5…激光振荡器；10…f6透镜；30…工 件；50…加压装置；53…调整部(压力调整器)；55…加压部(加压板); 55a…头端部；56…中空部；57…加工区域；60…测量部；100…激光加 工机。
具体实施例方式
下面，结合附图详细地说明用于实施本发明的最佳方式。
图1是本发明实施方式中的激光加工机100的主视图。此外，图2 是图1中的A-A向视图。
激光加工机100具有机座1、 XY工作台2、和加工工作台3。 XY 工作台2在机座1上沿水平的X、 Y方向自由移动。在XY工作台2上 固定有加工工作台3，该加工工作台3通过在表面上形成多个与内部的 未图示的中空部连接的未图示的孔且将未图示的中空部与真空源连接， 从而具备了真空吸附功能。此外，在加工工作台3的周围，配置有将工 件30固定于加工工作台3的未图示的夹具。该工件30，例如为印制电 路板，有时会在制造过程中出现翘曲。在机座1上固定有门形的立柱4。
此外，激光加工机100具有激光振荡器5、反射镜7、 8、加工头11、 和激光照射部20。激光振荡器5被载置于立柱4上，并且在激光振荡器 5的光路上配置有反射镜7、 8和激光照射部20。激光照射部20包括将 未图示的1对反射镜旋转自如地定位的扫描器部9和f 6透镜10。 f 6透 镜10的直径为D时，加工区域(扫描区域)为与直径为D的圆内切的 正方形，即1边的长度为D/Vi见方以下，通常为50mm或30mm见 方。
扫描器部9包括结构相同的2个扫描器9x、 9y，并且被配置为扫描 器9x中的未图示的马达的输出轴轴线与扫描器9y中的马达的输出轴轴 线为正交方向(所谓的扭转方向)。而且，扫描器9x在工件30上的加 工区域(扫描区域)中沿X轴方向对激光6进行扫描，扫描器9y沿Y 轴方向对激光6进行扫描。激光照射部20被支承于加工头11上。加工 头11利用省略了图示的单元在立柱4上沿图的上下方向(Z方向)自 由定位。反射镜8被配置于与加工头11上的扫描器9x对置的位置。另外，激光加工机100具有加压装置50和控制各部的控制装置70。 该加压装置50具有1对气缸51、压缩空气源52、作为调整部的压力调整 器(减压阀)53、切换阀54、和作为加压部的加压板55。
1对气缸51隔着加工头11被固定于立柱4上。气缸51经由压力调 整器53和切换阀54与压缩空气源52连接。加压板55被保持在气缸51 上，沿闺1中箭头Z方向自由移动。如图2所示，加压板55的与工件 30对置的头端部55a的截面形状与方管的截面形状相同，并且中空部 56的轴线与f6透镜10的主轴同轴。另外，中空部56不只形成在头端 部55a，而形成为沿图1中Z方向贯通整个加压板55。
加压板55的中空部56被形成为截面大小大于f 6透镜10所决定的 加工区域57。具体而言，中空部56的边的长度大于f6透镜10的直径 所决定的加工区域(图2中双点划线表示的区域)57的l边的长度，是 包含加工区域57的长度。利用形成该中空部56的加压板55将工件30 的加工区域57的周围顶靠到加工工作台3上，从而能够有效地消除加 工区域57的翘曲。
压力调整器53调整由压缩空气源52提供给气缸51的空气的压力， 能够改变加压板55的加压力。切换阀54具有电磁元件，能够在将压力 调整器53与气缸51连通的开阀状态和关闭压力调整器53侧而开放气 缸51侧的关阀状态间切换，利用控制装置70在电磁元件中通电而切换 为关阀状态，利用控制装置70停止对电磁元件的通电而切换为开阀状 态。
因此，通过使切换阀54处于开阀状态，将被压力调整器53调整了 压力的空气提供给气釭51，从而能够用加压装置50的加压板55将工件 30顶靠到加工工作台3。而且，通过使切换阀54处于关阀状态，来切 断向气缸51供给空气，气缸51侧被开放，因此，能够使加压板55向 远离工件30的方向移动，从而能够4吏工件30沿箭头XY方向移动。
此外，激光加工机100具有测量部60，该测量部60测量从f6透镜 10的背面一侧焦点到加压装置50的与工件30抵接的头端部55a的距 离。该测量部60包括卡爪61和刻度尺62。
卡爪61被配置于加压板55侧面的与加工头11对置的一侧。刻度尺
662被配置于加工头11的与卡爪61对置的位置。刻度尺62读取卡爪61 的位置、即加压板55的头端部55a (下端)相对于加工头11的相对位 置。通常，使f6透镜10的背面一侧焦点面与工件30的表面一致，因 此，此处当加压板55的头端部55a的在箭头Z方向的位置与f 6透镜 IO的背面一侧焦点面(在背面一侧焦点上与f6透镜的主轴垂直的面) 一致时，两者的相对距离L为0 (预定值).
另外，预定值最好为0，但并不局限于O，可以在f6透镜10的焦 点深度范围内设定预定值。
接下来，说明本实施方式的激光加工机IOO的动作。其中，加工头 11和加压板55处于待机位置。加工头11处于待机位置时，f6透镜10 的背面一侧焦点面以离开加工工作台3预定距离H而位于其上方。此外， 加压板55处于待机位置时，加压板55的头端部55a以离开加工工作台 3预定距离h而位于其上方。
图3是表示本发明实施方式中的激光加工机100的动作的流程图。
预先被载置于加工工作台3上的工件30，被用户用未图示的夹具固 定在加工工作台3上。这样固定工件30是为了防止工件30在加工工作 台3上沿图1中箭头XY方向移动，并且有1至2处被固定。
此外，预先i殳定压力调整器53，以4吏加压板55对工件30加压时为 加压力P。另外，如果加压力P过量，则可能会损伤工件30的表面， 因此，根据工件30的刚性、具体而言是根据工件30的材质和翘曲程度 预先选择地设定需要的加压力P。由此，能够以适合工件30的加压力P 来顶靠工件30。
当启动未图示的加工开始按钮时，控制装置70移动XY工作台2， 将最初加工的加工区域57的中心定位在f6透镜10的主轴上(步骤 SIO)。接下来，控制装置70使加压板55 (步骤S20)下降.具体地说 明的话，控制装置70控制切换阀54为开阀状态，将被压力调整器53 进行了压力调整的空气提供给气缸51。由此，在对工件30进行激光加 工之前，工件30被加压装置50顶靠到加工工作台上。于是，待以激光 加工工件30的加工区域57，因被加压装置50的加压板55推压在加工
7工作台3上而几乎平坦，例如，如图4 (a)所示的工件30出现凸状翘 曲、或者如本图(b)所示的工件30出现凹状翘曲的任意一种情况下， 工件30被加压板55加压的部分都大致平坦。
接下来，经过了预定的时间之后，控制装置70使加工头11沿箭头 Z方向下降(步骤S30)，判断由测量部60测得的相对距离L是否变为 预定值0(步骤S40)。当测量得到的相对距离L与0不同时(步骤S40: 否)，使支承f6透镜10的加工头ll沿箭头Z方向下降，来使相对距离 L与0 —致。
相对距离L变为0后(步骤S40:是)，开始激光加工(步骤S50 ).
另外，由于步骤S50的内容与以往相同，因此省略了详细的说明， 激光6经由加压板55的中空部56而照射到工件30的加工区域57。此 时，工件30的加工区域57被加压板55推压在加工工作台3上，因此， 用加压板55将工件30推压在加工工作台3上期间，能够消除工件30 的加工区域57的翘曲。因此，能够高精度地对工件30进行激光加工。
而且，由于相对距离L为O,所以f6透镜10的背面一侧焦点面与 工件30的表面一致，能够以更高精度对工件30进行激光加工。
接下来，该加工区域的加工结束之后(步骤S60)，控制装置70确 认是否有下一个加工区域(步骤S70)，如果有下一个加工区域(步骤 S70:是)，将加压板55移动(上升)到待机位置(步骤S80),移至步 骤S10的处理。如果该工件30的加工结束了 (步骤S70:否)，则将加 压板55移动到待机位置(步骤S90 ),结束加工，
另外，为了预防损伤工件30的表面，还可以在加压板55头端的与 工件30抵接的面上配置不损伤工件30的材质(如硬质的合成树脂)，
此外，当工件30的刚性小时，与以往的情况相同，通过吸附将工 件30固定于加工工作台3上即可。
权利要求
1.一种激光加工机，其利用fθ透镜会聚从激光振荡器输出的激光，来加工被载置于工作台上的工件，其特征在于，具备加压装置，该加压装置具有加压部，且该加压部形成有截面大小大于由上述fθ透镜所决定的加工区域的中空部，在加工上述工件之前，利用上述加压装置将上述工件顶靠到上述工作台上。
2. 根据权利要求l所述的激光加工机，其特征在于， 具备测量部，该测量部测量从上述f6透镜的背面一侧焦点到上述加压装置的与上述工件抵接的头端部的距离，在加工上述工件之前，由上述测量部测量上述背面一侧焦点与上述 头端部之间的距离，在测量得到的上述距离与预定值不同的情况下，使上述f6透镜沿 主轴方向移动，以使上述距离与预定值一致。
3. 根据权利要求1或2所述的激光加工机，其特征在于，上述加压 装置具有改变上述加压部的加压力的调整部，根据上述工件的刚性选择 上述加压力。
全文摘要
本发明提供一种即使对出现翘曲的工件也能够高精度地进行加工的激光加工机。在加工工件(30)之前，利用具有形成了截面大小大于fθ透镜(10)所决定的加工区域的中空部的加压板(55)的加压装置(50)，将工件(30)顶靠到加工工作台(3)上。在该状态下，由fθ透镜(10)会聚从激光振荡器(5)输出的激光(6)来加工被载置于加工工作台(3)上的工件(30)。
文档编号B23K26/00GK101683703SQ200910170788
公开日2010年3月31日 申请日期2009年9月11日 优先权日2008年9月26日
发明者伊藤靖, 铃木贤司 申请人:日立比亚机械股份有限公司