特許ウォッチ

公開番号2025150172
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-09
出願番号2024050912
出願日2024-03-27
発明の名称レーザ加工装置
出願人ビアメカニクス株式会社
代理人
主分類B23K 26/02 20140101AFI20251002BHJP(工作機械;他に分類されない金属加工)
要約【課題】スキャンエリアの中心位置と垂直入射位置のずれにより生じるスキャンエリア内における傾斜角の大きさ、加工位置誤差量の偏りを低減できるレーザ加工装置を提供すること。
【解決手段】スキャンエリアの中心位置とレーザ光の垂直入射位置のずれ量に基づいて補正した加工位置座標に基づいて、テーブル駆動部及びガルバノ駆動部を制御することにより、スキャンエリアを該スキャンエリアの中心位置にレーザ光が垂直に入射することとなる位置に位置決めし、ガルバノミラーを前記補正した加工位置座標にレーザ光が入射するように位置決めする。
【選択図】図5

特許請求の範囲【請求項１】
レーザ光を発振するレーザ発振器と、
前記レーザ光を二次元方向に偏向するガルバノミラーと、
前記ガルバノミラーで偏向されたレーザ光を被加工物上に集光するＦθレンズと、
前記被加工物を載置し、水平方向に移動可能なテーブルと、
前記ガルバノミラーを回転駆動するガルバノ駆動部と、
前記ガルバノ駆動部を制御するガルバノ制御部と、
前記テーブルを駆動するテーブル駆動部と、
前記テーブル駆動部を制御するテーブル制御部と
を備え、予め記憶したプログラムの加工位置座標に基づいて加工を行うレーザ加工装置において、
スキャンエリアの中心位置とレーザ光の垂直入射位置のずれ量に基づいて補正した加工位置座標に基づいて、テーブル駆動部及びガルバノ駆動部を制御することにより、
スキャンエリアを該スキャンエリアの中心位置にレーザ光が垂直に入射することとなる位置に位置決めし、
ガルバノミラーを前記補正した加工位置座標にレーザ光が入射するように位置決めする
ことを特徴とする、レーザ加工装置。
続きを表示（約 160 文字）【請求項２】
前記Ｆθレンズの焦点位置をテスト加工用の平板の表面から高さ方向において任意の距離離してテスト加工を行うことにより、前記ずれ量を求めるものであって、
前記平板が、前記テーブルに載置した状態で表面に凹凸が生じない素材のものである
ことを特徴とする、請求項１に記載したレーザ加工装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント基板に穴あけを行うレーザ加工装置に関するものであり、特にレーザ光を２次元方向に偏向し、Ｆθレンズを介してプリント基板にレーザ光を照射し、穴あけを行うレーザ加工装置に関するものである。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
プリント基板に穴あけを行うレーザ加工装置においては、例えば特許文献１や２に開示されるように、レーザ発振器から出射されたレーザ光をガルバノスキャナにより２次元方向へ偏向し、Ｆθレンズを介してテーブルに載置された被加工物であるプリント基板に照射するようになっている。図１は、従来のレーザ加工装置の概略ブロック図である。以下、図１を用いて従来のレーザ加工装置を説明する。
【０００３】
従来のレーザ加工装置は、レーザ光を出射するレーザ発振器１と、レーザ光を加工方向と非加工方向の二通りに分岐させる音響光学変調器（例えばＡＯＭ）２と、ＡＯＭ２により非加工方向に分岐されたレーザ光を吸収するダンパ３と、ＡＯＭ２により加工方向に分岐されたレーザ光を２次元方向に偏向するためのガルバノスキャナ４と、ガルバノスキャナ４で偏向されたレーザ光をプリント基板６上に集光するためのＦθレンズ５と、プリント基板６を載置するためのテーブル７と、テーブル７をＸＹ方向に移動させるためのテーブル駆動部８と、を有する。なお、ガルバノスキャナ４は、第一ガルバノモータ４３により回転軸回りに位置決めされる第一ガルバノミラー４１、第二ガルバノモータ４４により回転軸回りに位置決めされる第二ガルバノミラー４２を備える。なお、ガルバノスキャナ４とＦθレンズ５は、図示を省略する加工ヘッドに保持されており、加工ヘッドの位置をＺ軸方向で移動させることで、Ｆθレンズ５の高さ方向の焦点位置を調整できるようになっている。
【０００４】
そして、プリント基板６の加工領域は、ガルバノスキャナ４によりレーザ光を偏向する複数のスキャンエリア９に区切られ、スキャンエリア毎に順次穴明け加工を進めるようになっている。なお、ガルバノスキャナ４によりレーザ光を偏向可能な最大範囲は、スキャンエリア９よりも大きいものとなっている。
【０００５】
１０はレーザ発振器１でのレーザ光の発振と減衰を指令するレーザ発振制御部、１１はＡＯＭ２の動作を制御するＡＯＭ制御部、１２はガルバノスキャナ４の動作を制御するためのガルバノ制御部、１３はテーブル駆動部８の駆動動作を制御するためのテーブル制御部である。１４はレーザ加工装置の各部の制御及び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によって実現されるものであって、内部に種々の情報を記憶する記憶部を有している。全体制御部１４はここで説明するもの以外にも制御機能を有し、図示されていないブロックにも接続されている。
【０００６】
全体制御部１４は、予め加工用プログラムとして入力された加工位置座標に基づき、テーブル制御部１３に与えてテーブル駆動部８を制御するためのテーブルデータ、ガルバノ制御部１２に与えてガルバノスキャナ４の動作を制御するためのガルバノデータ、レーザ発振制御部１０に与えてレーザ発振器１の出射タイミングを制御するためのレーザデータ、及びＡＯＭ制御部１１に与えてＡＯＭ２の動作を制御するためのＡＯＭデータを作成し、それぞれを記憶する。その後、全体制御部１４は、記憶した前記各データに基づいて、各制御部に動作指令信号を発することにより加工を行う。
【０００７】
より具体的には、全体制御部１４が上記各データに基づいて制御することにより、レーザ加工装置は以下のように動作する。まず、プリント基板６を載置したテーブル７を移動し、加工予定のスキャンエリア９の中心位置がＦθレンズ５の中心軸と一致するように位置決めする。ついで、当該スキャンエリア９内において、レーザ光が加工位置座標に入射するようにガルバノミラー４１、４２を回転し位置決めする。そして、レーザ発振器１からレーザ光を出射し、ＡＯＭ２において加工方向に分岐して、Ｆθレンズ５を介してプリント基板６に集光し、加工する。１つのスキャンエリア９の加工が終了すると、次のスキャンエリアの中心位置がＦθレンズ５の中心軸と一致するように位置決めし、順次加工を行っている。
【０００８】
このようなレーザ加工装置においては、ガルバノスキャナ４により偏向されたレーザ光のＦθレンズへの入射位置が当該レンズの中心から離れるに従って、レンズを透過して基板に入射するレーザ光がレンズの中心軸線に対して傾斜することが知られている。そして、例えば特許文献２にも記載されているように、プリント基板の表面に微小な凹凸がある場合には、当該基板に入射するレーザの傾斜により加工位置において２次元方向の位置誤差が生じることが知られている。なお、基板自体の表面の凹凸によるもののほか、テーブル７の表面に微小なうねりがある場合に、これに載置したプリント基板６がテーブル７に倣ってうねることによって、加工位置誤差が生じることもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特開２０１３－７１１５３号公報
特開２０２０－４９５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ここで、上記のようなレーザ加工装置においては、ガルバノミラーの振り角の中心となるガルバノ原点位置におけるレーザ光軸とＦθレンズ５の中心軸を一致させて、スキャンエリアの中心位置においてレーザが垂直に入射するように設計されている。そのため、加工装置が設計通りに組み立てられている場合、スキャンエリアの中心位置においてレーザが垂直に入射し、中心から離れるに従って傾斜するようになっている。つまり、基板表面に凹凸がある場合には、生じうる加工位置誤差が中心位置から離れるに従って徐々に大きくなるようになっている。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許