6374336 レーザ加工装置及びレーザ加工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6374336

(24)【登録日】2018年7月27日

(45)【発行日】2018年8月15日

(54)【発明の名称】レーザ加工装置及びレーザ加工方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/02 20140101AFI20180806BHJP

   H05K 3/00 20060101ALI20180806BHJP

【ＦＩ】

   B23K26/02 A

   H05K3/00 N

   H05K3/00 K

【請求項の数】2

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2015-57093(P2015-57093)

(22)【出願日】2015年3月20日

(65)【公開番号】特開2016-175101(P2016-175101A)

(43)【公開日】2016年10月6日

【審査請求日】2017年9月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000233332

【氏名又は名称】ビアメカニクス株式会社

(72)【発明者】

【氏名】植野 泰延

(72)【発明者】

【氏名】西村 利弥

(72)【発明者】

【氏名】中村 剛

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 一雄

【審査官】 竹下 和志

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−１５６５７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−３２３７８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３６１４６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２７６１０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１２−５０２４６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１３１７１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２２３４５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平８−１７４２５６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ２６／００ − ２６／７０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の距離隔てた複数のレーザ照射系と、被加工物に設けられた複数の基準マークを読み取って前記レーザ照射系の各々の加工位置を補正するための補正情報を得るための基準マーク読取り部であって前記レーザ照射系毎に設けられるものとを有し、前記被加工物の加工範囲を前記レーザ照射系毎に分割するようにしたレーザ加工装置において、前記基準マーク読取り部の各々に対し対応するレーザ照射系の加工範囲よりも広い領域に亘って互いに一部の領域が重複するように前記基準マークを読み取らせ、前記レーザ照射系の各々による加工においては対応する前記基準マーク読取り部によって得られた補正情報を用いて加工するように制御する制御部を備えることを特徴とするレーザ加工装置。

【請求項2】

所定の距離隔てた複数のレーザ照射系による各々の加工位置を、被加工物に設けられた複数の基準マークを前記レーザ照射系毎に設けた基準マーク読取り部によって読取ることにより補正するようにしたレーザ加工方法において、前記基準マーク読取り部の各々による基準マークの読取りにおいては対応するレーザ照射系の加工範囲よりも広い領域に亘って互いに一部の領域が重複するように読取り、前記レーザ照射系の各々による加工においては対応する前記基準マーク読取り部によって得られた補正情報を用いて加工することを特徴とするレーザ加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、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明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。

【背景技術】

【0002】

レーザを使用した穴明け加工においては、例えば、特許文献１や２に開示されているように、プリント基板上に設けられた基準マークとなるアライメントマークを予め読取って設計値に対するずれ量を求め、加工位置の補正をするようになっている。
図３は上記の如きアライメントマークを有するプリント基板を説明するためのもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。図において、１は加工テーブル２に載置されたプリント基板、３はプリント基板１上に設けられたアライメントマークである。Ａ１〜３、Ｂ１〜３、Ｃ１〜３、Ｄ１〜３のそれぞれはアライメントマーク３によって規定される加工エリアである。予め加工を行う前に、各加工エリアを規定する４個のアライメントマーク３の位置情報によって当該加工エリアでの補正情報を算出しテーブルに格納しておく。ある加工エリアを加工する場合は、対応する補正情報をテーブルから読み出して加工位置の補正を行うようになっている。
なお、ここでは同じ列に属する加工エリアをブロック、Ａ１〜３の加工エリアが属する列をブロックＡ、Ｂ１〜３の加工エリアが属する列をブロックＢ、Ｃ１〜３の加工エリアが属する列をブロックＣ、Ｄ１〜３の加工エリアが属する列をブロックＤと呼ぶことにする。従って、プリント基板１の加工領域は複数のアライメントマーク３によってブロック分けされていることになる。

【0003】

ところで、プリント基板上で所定の距離隔てた複数個所の加工を同時に行うことで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おり、図４は２軸型レーザ加工装置のブロック図である。
このレーザ加工装置では、穴明け加工すべきプリント基板１を載置する加工テーブル２に対し、レーザ発振器４と二つのレーザユニット５と６を搭載する加工ユニット７が設けられ、加工テーブル２を加工ユニット７に対して相対的移動させることにより、プリント基板１の複数の加工エリアが順番に加工されるようになっている。一軸目となるレーザユニット５と二軸目となるレーザユニット６には、それぞれレーザ発振器４から出射されたレーザを受光し、そこからプリント基板１に照射することによって穴明けを行うレーザ照射系８とプリント基板１上のアライメントマーク等の必要情報を光学的に読取るためのＣＣＤカメラ９が設けられる。
１０は加工プログラムに従って加工テーブル２、レーザユニット４と５、レーザ発振器７の動作を制御する、例えばプログラム制御の処理装置によって実現される全体制御部である。全体制御部１０は、ＣＣＤカメラ９にて読み取ったアライメントマークに基づいて、レーザユニット５、６が加工を行う際に用いる加工エリア毎の補正情報を算出して内部にあるテーブルに格納しておくようになっている。全体制御部１０は、ここで説明する以外の制御機能も有し、図示されていない箇所にも接続されている。

【0004】

図５は、図３に示したプリント基板を図４に示した２軸型のレーザ加工装置で加工する場合を説明するための図である。一軸目と二軸目のレーザユニット５、６の軸間距離はブロック幅のちょうど２倍になっている。ブロックＡとＢを含む範囲Ｐ１、ブロックＣとＤを含む範囲Ｐ２とに分け、アライメントマーク３の読取り及び穴明け加工の両方について、範囲Ｐ１を一軸目のレーザユニット５、範囲Ｐ２を二軸目のレーザユニット６で行う。従って、レーザユニット５、６は、それぞれのＣＣＤカメラで読み取ったアライメントマークに基づいた補正情報に基づいて、それぞれのレーザ照射系で穴明け加工を行うことができる。

【0005】

図６は、上記における加工の変遷図である。（ａ）は、一軸目のレーザユニット５でブロックＡ、これと同時に二軸目のレーザユニット６でブロックＣが加工される状態を示す。（ｂ）は、次の段階で一軸目のレーザユニット５でブロックＢ、これと同時に二軸目のレーザユニット６でブロックＤが加工される状態を示す。

【0006】

図６は、一軸目と二軸目のレーザユニット５、６の軸間距離がブロック幅のちょうど２倍になっている場合であるが、図７に示すようにプリント基板１が３つのブロックＡ、Ｂ、Ｃからなり、図８に示すように一軸目と二軸目のレーザユニット５、６の軸間距離がブロック幅の１．５倍となって整数倍にならない場合もある。この場合、アライメントマークの読取り及び穴明け加工の両方について、レーザユニット５、６でどのように分担するのかが問題となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開平2006-75932号公報

【特許文献2】特開平2010-240694号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

所定の距離隔てた複数個所の加工を同時に行う多軸型のレーザ加工において、軸間距離が被加工物に設けられた基準マークで規定されるブロック幅の整数倍にない場合でも、補正情報を適切に求め、適用し、加工位置精度の高い穴明け加工ができるようにすることを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するため、請求項１に記載のレーザ加工装置においては、所定の距離隔てた複数のレーザ照射系と、被加工物に設けられた複数の基準マークを読み取って前記レーザ照射系の各々の加工位置を補正するための補正情報を得るための基準マーク読取り部であって前記レーザ照射系毎に設けられるものとを有し、前記被加工物の加工範囲を前記レーザ照射系毎に分割するようにしたレーザ加工装置において、前記基準マーク読取り部の各々に対し対応するレーザ照射系の加工範囲よりも広い領域に亘って互いに一部の領域が重複するように前記基準マークを読み取らせ、前記レーザ照射系の各々による加工においては対応する前記基準マーク読取り部によって得られた補正情報を用いて加工するように制御する制御部を備えることを特徴とする。

【0010】

また、請求項２に記載のレーザ加工方法においては、所定の距離隔てた複数のレーザ照射系による各々の加工位置を、被加工物に設けられた複数の基準マークを前記レーザ照射系毎に設けた基準マーク読取り部によって読取ることにより補正するようにしたレーザ加工方法において、前記基準マーク読取り部の各々による基準マークの読取りにおいては対応するレーザ照射系の加工範囲よりも広い領域に亘って互いに一部の領域が重複するように読取り、前記レーザ照射系の各々による加工においては対応する前記基準マーク読取り部によって得られた補正情報を用いて加工することを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、所定の距離隔てた複数個所の加工を同時に行う多軸型のレーザ加工において、軸間距離が被加工物に設けられた基準マークで規定されるブロック幅の整数倍にない場合でも、補正情報を適切に求め、適用し、加工位置精度の高い穴明け加工ができるようにすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一実施例となる２軸型レーザ加工装置のブロック図である。

【図2】図１の場合における加工の変遷図である。

【図3】アライメントマークを有するプリント基板を説明するためのもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。

【図4】２軸型レーザ加工装置のブロック図である。

【図5】図４に示したプリント基板を図４に示した２軸型のレーザ加工装置で加工する場合を示す図である。

【図6】図６の場合における加工の変遷図である。

【図7】３つのブロックＡ、Ｂ、Ｃからなるプリント基板を示す図である。

【図8】一軸目と二軸目のレーザユニットの軸間距離がブロック幅の整数倍にならない場合を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【実施例】

【0013】

本発明の一実施例について説明する。図１は、本発明の一実施例となる２軸型レーザ加工装置のブロック図である。図８に示す一軸目と二軸目のレーザユニットの軸間距離がアライメントマークで規定されるブロック幅の１．５倍であるプリント基板を加工する場合を説明する。図１において、図４と同じものには同じ番号を付してあり、図４と異なる点は、全体制御部１０の内部に、レーザユニット５のための補正情報を格納しておくための第１テーブル１１とレーザユニット６のための補正情報を格納しておくための第２テーブル１２の二つのテーブルが設けられていることである。

【0014】

本実施例においては、全体制御部１０の制御の下で以下のように動作する。
先ずは、加工を開始する前にレーザユニット５のＣＣＤカメラ９によりブロックＡとＢから成る範囲Ｌ１にあるアライメントマーク３を読み取り、ブロックＡとＢの補正情報を算出し、第１テーブル１１に格納しておく。次に、レーザユニット６のＣＣＤカメラ９によりブロックＢとＣから成る範囲Ｌ２にあるアライメントマーク３を読み取り、ブロックＢとＣの補正情報を算出し、第２テーブル１２に格納しておく。
従って、中間にあるブロックＢについては、レーザユニット５と６の両方のＣＣＤカメラ９により重複するようにアライメントマーク３を読み取り、それぞれに基づく補正情報を第１テーブル１１、第２テーブル１２の両方に格納しておくことになる。
次に、レーザユニット５と６による加工を開始するが、ブロックＡとブロックＢの左半分から成る範囲Ｎ１を加工するのはレーザユニット５で、ブロックＢの右半分とブロックＣから成る範囲Ｎ２を加工するのはレーザユニット６で行う。
プリント基板１の範囲Ｎ１を加工する場合は、レーザユニット５のための補正情報を格納しておくための第１テーブル１１から読み出した補正情報を用い、レーザユニット５内のレーザ照射系８で加工する。また、プリント基板１の範囲Ｎ２を加工する場合は、レーザユニット６のための補正情報を格納しておくための第２テーブル１２から読み出した補正情報を用い、レーザユニット６内のレーザ照射系８で加工する。

【0015】

図２は、この場合における加工の変遷図である。（ａ）は、一軸目のレーザユニット５でブロックＡの左半分Ａ−Ｌ、これと同時に二軸目のレーザユニット６でブロックＢの右半分Ｂ−Ｒが加工される状態を示す。（ｂ）は、一軸目のレーザユニット５でブロックＡの右半分Ａ−Ｒ、これと同時に二軸目のレーザユニット６でブロックＣの左半分Ｃ−Ｌが加工される状態を示す。（ｃ）は、一軸目のレーザユニット５でブロックＢの左半分Ｂ−Ｌ、これと同時に二軸目のレーザユニット６でブロックＣの右半分Ｃ−Ｒが加工される状態を示す。
従って、特にブロックＢについて言えば、加工を行うレーザ照射系８が属するレーザユニット内の方のＣＣＤカメラ９で読み取ったアライメントマーク３に基づいて算出した補正情報が用いられることになる。

【0016】

ＣＣＤカメラ９で読み取ったアライメントマーク３に基づいて算出される補正情報は、それが属する同一レーザユニット内のレーザ照射系８で加工することを前提に算出されるものである。従って、異なるレーザユニット内のレーザ照射系８で加工する場合に用いられると、加工位置の補正が正しく行われる保証はない。
以上の実施例によれば、各ブロックＡ、Ｂ、Ｃの穴明け加工においては、それぞれ加工を行うレーザ照射系８が属するレーザユニット５、６内のＣＣＤカメラ９で読み取ったアライメントマーク３に基づく補正情報が用いられるので、加工位置精度の高い穴明け加工ができる。

【0017】

以上の実施例においては、２軸型レーザ加工装置において３個のブロックから成るプリント基板を加工する場合であるが、５個のブロックから成るプリント基板であっても良く、この場合、各アライメントマークの読取りは１軸当たり３ブロック、加工は１軸当たり２．５ブロック分担すれば良いことは、上記実施例から容易に類推できる。
また２軸以上の例えば４軸型レーザ加工装置で、６個のブロックから成るプリント基板を加工する場合は、各アライメントマークの読取りは１軸当たり２ブロック、加工は１．５ブロックずつ分担すれば良いことも同様に類推できる。

【0018】

以上、被加工物がプリント基板の場合の実施例を説明したが、本発明は加工位置を補正するための補正情報を得るための複数の基準マークによって加工領域がブロック分けされた被加工物をレーザ加工する場合に適用できる。

【符号の説明】

【0019】

１：プリント基板 ２：加工テーブル ３：アライメントマーク ４：レーザ発振器
５、６：レーザユニット ７：加工ユニット ８：レーザ照射系
９：ＣＣＤカメラ １０：全体制御部 １１：第１テーブル １２：第２テーブル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】