説明

レーザ加工装置及びレーザ加工方法

【課題】 加工が終わったワークを搬出してから搬入準備工程が終了するまでの時間を短縮し、加工効率を向上させることができるレーザ加工装置を提供する。
【解決手段】 複数のレーザユニットと、XYテーブルと、を有するレーザ加工機と、吸着ノズルが設けられた吸着ヘッドと、ワークを一時的に載置させる搬入側のワーク載置台と、加工前のワークを積載する搬入側のストッカと、から構成された搬入部と、吸着ノズルが設けられた吸着ヘッドと、ワークを一時的に載置させる搬出側のワーク載置台と、加工後のワークを積載する搬出側のストッカと、から構成された搬出部と、前記搬入側の吸着ヘッドの上方に配置されワークを着脱自在な単一の搬入補助手段と、ワークを前記搬入部から前記XYテーブルへ搬入移動中に前記搬入補助手段を下降させ、前記搬入側の吸着ヘッドのそれぞれにワークを吸着させる搬入準備工程を開始する制御手段と、を備えること。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複数のレーザユニットからレーザ光を照射してワークを加工するレーザ加工装置に係り、複数のワークを同時に搬入し、加工し、搬出するレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、複数のプリント基板などのワークを同時にレーザ加工するレーザ加工装置としては、ワーク載置台に一時的に保持させたワークと供給ストッカに積載されたワークとをワークと同数のワーク保持台(以下、吸着ヘッドと称す)に吸着させ、前記ワークと同数の吸着ヘッドを移動させてXYテーブルに複数のワークを同時に供給することが知られている(特許文献1)。
【0003】
図21に従来のレーザ加工装置を示す。同図において、レーザ加工装置は、レーザ加工機100と搬入部101と搬出部102の大きく3つから構成される。
【0004】
レーザ加工機100は、載置された複数(図では2個)のワーク105をX方向(紙面に対して左右方向)及びY方向(紙面に対して垂直方向)に移動自在なXYテーブル106と、XYテーブル106上に固定されワークを吸着又は解放する真空吸着テーブル(図示を省略)と、ワーク105に対してレーザ光を照射する複数(図では2個)のレーザユニット104a、レーザユニット104bと、レーザユニット104aおよびレーザユニット104bを設けた門型のコラム103と、XYテーブル106が設置されたベッド107と、前記レーザ加工機100及び後述する搬入部101と搬出部102を制御する制御装置119と、を備えてなる。
【0005】
搬入部101は、ワーク105を吸着又は解放する吸着ノズル112が複数設けられた吸着ヘッド111a及び吸着ヘッド111bと、吸着ヘッド111aを上昇下降させるためのリフタ110aと、吸着ヘッド111bを上昇下降させるためのリフタ110bと、リフタ110a及びリフタ110bが側面に固定されたスライダ109aと、スライダ109aを指示する搬入側のガイドレール108aと、ワーク105を一時的に保持しX方向に移動自在な搬入側ワーク載置台113aと、複数のワーク105が積載された上下テーブル114aを上下方向に移動自在な搬入側ストッカ115aと、を備えてなる。リフタ110aと110bはそれぞれ独立に上昇下降させることができる。
【0006】
搬出部102は、ワーク105を吸着又は解放する吸着ノズル112が複数設けられた吸着ヘッド111c及び吸着ヘッド111dと、吸着ヘッド111cを上昇下降させるためのリフタ110cと、吸着ヘッド111dを上昇下降させるためのリフタ110dと、リフタ110c及びリフタ110dが側面に固定されたスライダ109bと、スライダ109bを指示する搬入側のガイドレール108bと、ワーク105を一時的に保持しX方向に移動自在な搬出側ワーク載置台113bと、複数のワーク105が積載された上下テーブル114bを上下方向に移動自在な搬出側ストッカ115bと、を備えてなる。
【0007】
ガイドレール108a及び108bは、最大20kgの重量物を搬送可能なので、吸着ヘッド及びリフタ(例えば、合計重量6kg程度)を2組取付けたスライダ109を片持ちで保持できX方向に移動自在である。
【0008】
図22は、本発明の実施形態に係るレーザ加工機を説明する図である。レーザユニット104aは、ミラー204aと1対のガルバノスキャナ205a及びfθレンズ206aとから構成され、レーザユニット104bは、ミラー204bと1対のガルバノスキャナ205b及びfθレンズ206bとから構成されている。レーザ発振器201から出力されたレーザ光は、音響光学素子202により光路を交互に変更されてミラー203a、204aを介してガルバノスキャナ205aに、ミラー203b、204bを介してガルバノスキャナ205bにそれぞれ入射される。そして、ガルバノスキャナ205a、205bによりXY方向に位置決めされ、fθレンズ206aまたはfθレンズ206bを通過して、それぞれワーク105を加工する。
【0009】
図14乃至図19は従来のレーザ加工動作を表すフローチャートであり、制御装置119にプログラムされている。
【0010】
図14において、まず、搬入準備工程(A3)に移行し加工するためのワーク105を吸着ヘッド111a、111bに吸着させた状態で上昇させる(ステップS311)。次に、XYテーブル106から加工が終了したワーク105が搬出されたかどうかを判断し(ステップS302)、搬出終了と判断した場合、搬入工程(A4)に移行し加工するためのワーク105をXYテーブル106へ載置する(ステップS313)。その後、加工工程に移行しワーク105をレーザ加工した後(ステップS304)、搬出工程に移行し加工されたワーク105を搬出側のストッカ115b上方の搬出位置へ移動させる(ステップS305)。そして、格納工程へ移行しワーク105を搬出側のストッカ115bに積載し本発明に係る一連の動作を終了する(ステップS306)。
【0011】
次に、搬入準備工程(A3)の詳細について図15を用いて説明する。ステップS401aで吸着ヘッド111bを下降させ、ストッカ115a上に積載されたワーク105を吸着させる。その後、吸着ヘッド111bを数回上下動させるワーク分離動作を行う(ステップS402a)。ワーク分離動作を行うことによって加工すべき基板に張り付いていた余分なワークを振り落とすことができる。次に、吸着ヘッド111bを上昇させ、ワーク載置台113aをストッカ115aの上方へ移動させた後(ステップS403a)、吸着ヘッド111bを下降させワーク載置台113a上にワークを載置させる(ステップS404a)。吸着ヘッド111bを上昇させ、ワーク載置台113aをXYテーブル106側へ移動させ(ステップS405a)、吸着ヘッド111a及び111bを下降させワーク105を吸着させ(ステップS407)、吸着ヘッド111bを数回上下動させワーク分離動作を行った後(ステップS408a)、吸着ヘッド111a及び111bを上昇させて(ステップS409)、搬入準備工程(A3)を終了する。
【0012】
図16は搬入工程(A4)を表すフローチャートを示す。ステップS501aでワーク105を吸着した吸着ヘッド111a、111bをレーザ加工機手前側の位置(Y方向で門型コラム103に対向した位置)である搬入出位置にあるXYテーブルへ移動開始させる。その後、吸着ヘッド111a、111bがXYテーブル106上方へ移動したら、吸着ヘッド111a、111bを下降させてXYテーブル106上にワーク105を載置させた後(ステップS504)上昇させ(ステップS505)、搬入位置(ワーク載置台113a及びストッカ115aの上方)へ移動させる(ステップS406)。次に加工するワーク105が有る場合(ステップS502a)搬入準備工程(A3)へ移行すると共に搬入工程(A4)を終了し、次の加工工程(B)へ移行する。
【0013】
図17は加工工程を表すフローチャートを示す。XYテーブルを駆動しレーザユニット104a、104b下方の加工位置へワーク105を移動させる(ステップS601)。次に、ワーク105のレーザ加工を開始し(ステップS602)、加工終了(ステップS603)した後、加工工程を終了する。
【0014】
搬出工程を図18のフローチャートを用いて説明する。XYテーブル106を駆動し搬入出位置へワーク105を移動させ(ステップS701)、吸着パッドフレーム111c、111dを搬入出位置へ移動させ(ステップS702a)、搬入出位置へ移動された吸着パッドフレーム111c、111dを降下させてワーク105を吸着させた後上昇させる(ステップS703、ステップS704)。その後、吸着パッドフレーム111c、111dを搬出側のストッカ115bおよびワーク載置台113bの上方である搬出位置へ移動させ(ステップS705)、搬出動作を終了する。
【0015】
図19に格納工程を表すフローチャートを示す。吸着ヘッド111c、111dを下降させストッカ115bおよびワーク載置台113b上へワークを載置させ(ステップS801)、吸着ヘッド111c、111d上昇させた後、ワーク載置台113bをストッカ115b上方へ移動させる(ステップS802)。吸着ヘッド111cを下降させワーク載置台113b上のワーク105を吸着させた後(ステップS803)、吸着ヘッド111cを上昇させ、ワーク載置台113bをXYテーブル106側へ移動させる(ステップS804)。吸着ヘッド111cを下降させストッカ115b上にワーク105を載置した後、吸着ヘッド111cを上昇させ(ステップS805)、格納工程を終了する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0016】
【特許文献1】特開2005−297007
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0017】
上記の技術では、加工工程と搬出工程を行っている間に搬入準備工程を処理していたので搬出工程終了後すぐに搬入工程へ移行していた。しかし、加工工程が短時間の場合、搬出工程を終了した時に搬入準備工程が終了していないためすぐに搬入工程へ移行できなかった。したがって、加工工程の1サイクル当りの時間を短縮できないために加工効率が低下した。
【0018】
図20に従来のレーザ加工を表すタイミングチャートを示す。1サイクルは搬入工程の開始から次の搬入工程の開始で決まるが、このように1サイクルは搬入工程(A4)10秒と搬入準備工程(A3)34秒で決まってしまい、いかに加工工程(B)が短くなってもその合計44秒以下にはならないことがわかる。
【0019】
本発明の目的は、上記した課題を解決し、加工工程1サイクルに要する時間を短縮し、加工効率を向上させることができるレーザ加工装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0020】
上記課題を解決するため、本発明は、レーザ加工機と、搬入部と、搬出部と、を有するレーザ加工装置において、前記搬入側の吸着ヘッドの上方に配置され吸着ノズルが設けられワークを着脱自在、かつ上下方向へ移動自在な単一の搬入補助手段と、ワークを前記搬入部から前記XYテーブルへ搬入移動中に前記搬入補助手段を用いて搬入準備工程を開始する制御手段と、を備え、搬入工程終了前に先行して搬入準備工程を開始することを特徴とする。
【発明の効果】
【0021】
本発明により、加工工程1サイクルに要する時間を短縮し、加工効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】本発明に係るレーザ加工装置の全体構成図である。
【図2】本発明に係るレーザ加工の工程全体を表すフローチャートである。
【図3】本発明に係るワーク搬入準備工程を表すフローチャートである。
【図4】本発明に係る搬入工程を表すフローチャートである。
【図5】本発明に係るレーザ加工工程を表すフローチャートである。
【図6】本発明に係るワーク搬出工程を表すフローチャートである。
【図7】本発明に係るワーク格納工程を表すフローチャートである。
【図8】本発明に係るレーザ加工の工程全体のタイミングチャートである。
【図9】本発明に係るワーク搬入時のワークおよび吸着ヘッドの位置を表す斜視図である。
【図10】本発明に係るワーク搬入時のワークおよび吸着ヘッドの位置を表す平面図である。
【図11】本発明に係るレーザ加工時のワークの位置を表す図である。
【図12】本発明に係るワーク搬出時のワークおよび吸着ヘッドの位置を表す斜視図である。
【図13】本発明に係るワーク搬出時のワークおよび吸着ヘッドの位置を表す平面図である。
【図14】従来のレーザ加工の工程全体を表すフローチャートである。
【図15】従来のワーク搬入準備工程を表すフローチャートである。
【図16】従来の搬入工程を表すフローチャートである。
【図17】従来のレーザ加工工程を表すフローチャートである。
【図18】従来のワーク搬出工程を表すフローチャートである。
【図19】従来のワーク格納工程を表すフローチャートである。
【図20】従来のレーザ加工の工程全体のタイミングチャートである。
【図21】従来のレーザ加工装置の全体構成図である。
【図22】本発明に係るレーザ加工機を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下、図面を参照しながら本発明に係る実施の形態を実施例に沿って説明する。なお、以下の説明において、同等な各部には同一の符号を付して説明を省略する。
【0024】
図1は本発明の実施形態に係るレーザ加工装置の全体構成図である。同図において、レーザ加工装置は、レーザ加工機100と搬入部101と搬出部102の大きく3つから構成され、搬入部101以外は従来のレーザ加工装置と同様な装置構成である。
【0025】
搬入部101は、ワーク105を吸着又は解放する吸着ノズル112が複数設けられた吸着ヘッド111a及び吸着ヘッド111bと、吸着ヘッド111aを上昇下降させるためのリフタ110aと、吸着ヘッド111bを上昇下降させるためのリフタ110bと、リフタ110a及びリフタ110bが側面に固定されたスライダ109aと、スライダ109aを指示する搬入側のガイドレール108aと、ワーク105を一時的に保持しX方向に移動自在な搬入側ワーク載置台113aと、複数のワーク105が積載された上下テーブル114aを上下方向に移動自在な搬入側ストッカ115aと、を備えてなる。リフタ110aと110bはそれぞれ独立に上昇下降させることができる。搬入部101の上方には、吸着ノズル112が複数設けられた吸着ヘッド111eと、吸着ヘッド111eを上昇下降させるためのリフタ110eからなる搬入補助手段が配置されている。
【実施例】
【0026】
図2乃至図7は本発明に係るレーザ加工動作を表すフローチャートであり、制御装置119にプログラムされている。図14乃至図19に記載されたものと同じものは同等の符号を付して説明を省略する。
【0027】
図2は本発明に係るレーザ加工の全体工程を示し、搬入準備工程(ステップS301)、XYテーブル106から加工が終了したワーク105が搬出されたかどうかの判断(ステップS302)、搬入工程(ステップS303)、加工工程(ステップS304)、搬出工程(ステップS305)、格納工程を順次処理し本発明に係る一連の動作を終了する(ステップS306)。
【0028】
次に、搬入準備工程の詳細について図3を用いて説明する。ステップS401で吸着ヘッド111eを下降させ、ストッカ115a上に積載されたワーク105を吸着させる。このとき、吸着ヘッド111a、111bが予めXYテーブル106の上方に配置されているので、吸着ヘッド111eの上下方向の移動を妨げることは無い。その後、吸着ヘッド111eを数回上下動させるワーク分離動作を行う(ステップS402)。ワーク分離動作を行うことによって加工すべき基板に張り付いていた余分なワークを振り落とすことができる。次に、吸着ヘッド111eを上昇させ、ワーク載置台113aをストッカ115aの上方へ移動させた後(ステップS403)、吸着ヘッド111eを下降させワーク載置台113a上にワークを載置させる(ステップS404)。吸着ヘッド111eを上昇させ、ワーク載置台113aをXYテーブル106側へ移動させ(ステップS405)、吸着ヘッド111a及び111bとの衝突を防止するため吸着ヘッド111eが上昇されていることが確認された場合(ステップS410)、吸着ヘッド111a及び111bを搬入位置(ワーク載置台113a及びストッカ115aの上方)へ移動させる(ステップS406)。吸着ヘッド111a及び111bを下降させワーク105を吸着させ(ステップS407)、吸着ヘッド111bを数回上下動させワーク分離動作を行った後(ステップS408)、吸着ヘッド111a及び111bを上昇させて(ステップS409)、搬入準備工程を終了する。
【0029】
図4は搬入工程を表すフローチャートを、図9はワーク105を搬入位置へ移動させ搬入補助手段を用いて搬入準備を行っているときの斜視図を、図10はワーク105を搬入位置へ移動させ搬入補助手段を用いて搬入準備を行っているときの平面図をそれぞれ示す。ステップS501でワーク105を吸着した吸着ヘッド111a、111bをレーザ加工機手前側の位置(Y方向で門型コラム103に対向した位置)である搬入出位置にあるXYテーブルへ移動開始させる。その後、吸着ヘッド111eを時間Tだけ待機させた後、次に加工するワーク105が有り、かつ吸着ヘッド111bがワーク載置台113a上方からXYテーブル106側にあるかを判定し(ステップS502)、YESの場合は吸着ヘッド111a、111bをXYテーブル106上方まで移動させる(ステップS503)と共に搬入準備工程(A1)へ移行する(ステップS301)。吸着ヘッド111a、111bがXYテーブル106上方へ移動したら、吸着ヘッド111a、111bを下降させてXYテーブル106上にワーク105を載置させた後(ステップS504)、上昇させて(ステップS505)搬入工程を終了し、次の加工工程へ移行する。なお、ステップS502で吸着ヘッド111eを待機させる時間Tは、吸着ヘッド111eが吸着ヘッド111a、111bと衝突するのを防ぐために吸着ヘッド111bがワーク載置台113a上方からXYテーブル106側まで移動する時間であり、例えば、1秒に設定される。
【0030】
図5は加工工程を表すフローチャートを、図11はワーク105を加工位置へ移動させたときの平面図をそれぞれ示す。XYテーブルを駆動しレーザユニット104a、104b下方の加工位置へワーク105を移動させる(ステップS601)。次に、ワーク105のレーザ加工を開始し(ステップS602)、加工終了(ステップS603)した後、加工工程を終了する。
【0031】
搬出動作を図6、図12および図13を用いて説明する。搬出工程を表すフローチャートを図6に、ワーク105を上下テーブル114bおよびワーク載置台113b上へ載置させたときの斜視図を図12に、平面図を図13にそれぞれ示す。XYテーブル106を駆動し搬入出位置へワーク105を移動させ(ステップS701)、吸着パッドフレーム111a、111bを搬入位置へ、吸着パッドフレーム111c、111dを搬入出位置へそれぞれ移動させ(ステップS702)、搬入出位置へ移動された吸着パッドフレーム111c、111dを降下させてワーク105を吸着させた後上昇させる(ステップS703、ステップS704)。その後、吸着パッドフレーム111c、111dを搬出側のストッカ115bおよびワーク載置台113bの上方の搬出位置へ移動させ(ステップS705)、搬出動作を終了する。
【0032】
図7に格納工程を表すフローチャートを示す。格納工程は図19と同じ処理なので説明を省略する。
【0033】
図8に本発明のレーザ加工の実施例を表すタイミングチャートを示す。レーザ加工の各工程に要する時間は、搬入準備工程(A1)36秒、搬入工程(A2)8秒、加工工程(B)12秒、搬出工程(C1)12秒、格納工程(C2)22秒である。搬入準備手段を用いて搬入工程(A2)中に搬入準備工程(A1)に入ることが可能なため、本発明の加工工程(B)では1サイクル当り37秒に短縮ことができた。なお、前記従来技術に比べ、搬入準備工程(A1)が2秒長く、搬入工程(A2)が2秒短くなっている。これは、本発明の実施例が、処理に2秒を要する吸着ヘッド111a、111bを搬入位置へ移動させる工程(ステップS406)を、搬入工程(A2)でなく搬入準備工程(A1)で行うためである。
【0034】
上述した実施例では、ワーク105を2個同時に加工することを説明してきたが、吸着ヘッドおよびレーザユニットをワーク105と同数、ワーク載置台をワーク105より1つ少ない個数とすることにより、3個以上のワーク105を加工することが可能である。
【0035】
以上の結果から、搬入補助手段を用いた実施例では、搬入補助手段を用いない従来技術よりも、加工工程1サイクル当たりの加工時間を短縮することができるので加工のスループットを向上させることが認められた。
【0036】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく種々の変形が可能で有り、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。
【符号の説明】
【0037】
100 レーザ加工機
101 搬入部
102 搬出部
103 門型コラム
104a、104b レーザユニット
105 ワーク
106 XYテーブル
107 ベッド
108a、118b ガイドレール
109a、119b スライダ
110a、110b、110c、110d、110e リフタ
111a、111b、111c、111d、111e 吸着ヘッド
112 吸着ノズル
113a、113b ワーク載置台
114a、114b 上下テーブル
115a、115b ストッカ


【特許請求の範囲】
【請求項1】
水平面上の一軸方向であるX方向に並べて配置された複数のレーザユニットと、前記複数のレーザユニットに対向して前記X方向に並べられた複数のワークを前記X方向および前記水平面上で前記X方向に直交するY方向へ移動自在なXYテーブルと、を有するレーザ加工機と、
吸着ノズルが設けられ前記複数のワークと同数の搬入側の吸着ヘッドと、前記搬入側の吸着ヘッドにワークを保持する際にワークを一時的に載置させ前記複数のワークより1つ少ない個数の搬入側のワーク載置台と、加工前のワークを積載する搬入側のストッカと、から構成された搬入部と、
吸着ノズルが設けられ前記複数のワークと同数の搬出側の吸着ヘッドと、前記搬出側の吸着ヘッドにワークを保持する際にワークを一時的に載置させ前記複数のワークより1つ少ない個数の搬出側のワーク載置台と、加工後のワークを積載する搬出側のストッカと、から構成された搬出部と、を有するレーザ加工装置において、
前記搬入側の吸着ヘッドの上方に配置され吸着ノズルが設けられワークを着脱自在、かつ上下方向に移動自在な単一の搬入補助手段を備えることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項2】
水平面上の一軸方向であるX方向に並べて配置された複数のレーザユニットと、前記複数のレーザユニットに対向して前記X方向に並べられた複数のワークを前記X方向および前記水平面上で前記X方向に直交するY方向へ移動自在なXYテーブルと、を有するレーザ加工機と、
吸着ノズルが設けられ前記複数のワークと同数の搬入側の吸着ヘッドと、前記搬入側の吸着ヘッドにワークを保持する際にワークを一時的に載置させ前記複数のワークより1つ少ない個数の搬入側のワーク載置台と、加工前のワークを積載する搬入側のストッカと、から構成された搬入部と、
吸着ノズルが設けられ前記複数のワークと同数の搬出側の吸着ヘッドと、前記搬出側の吸着ヘッドにワークを保持する際にワークを一時的に載置させ前記複数のワークより1つ少ない個数の搬出側のワーク載置台と、加工後のワークを積載する搬出側のストッカと、から構成された搬出部と、
前記搬入側の吸着ヘッドの上方に配置され吸着ノズルが設けられワークを着脱自在、かつ上下方向へ移動自在な単一の搬入補助手段と、
を用いて、
ワークを前記搬入部から前記XYテーブルへ搬入移動中に前記搬入補助手段を下降させた後ワークを吸着し、
前記吸着したワークに張り付いたワークを分離するために前記搬入補助手段を上下動し、
前記搬入補助手段を上昇し、
前記搬入側のワーク載置台をストッカ上方へ移動し、
前記搬入補助手段を下降させ前記搬入側のワーク載置台上にワークを載置し、
前記搬入補助手段を上昇し、
前記搬入側のワーク載置台を前記XYテーブル側へ移動する、
ことを特徴とするレーザ加工方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【図16】
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【図17】
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【図18】
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【図19】
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【図20】
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【図21】
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【図22】
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