JP2015039700A - Laser processing device with dust collection mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、加工により発生した粉塵を回収する集塵機構を有するレーザ加工装置に関する。 The present invention relates to a laser processing apparatus having a dust collection mechanism for collecting dust generated by processing.
表面に薄膜が形成されたガラス基板(以下、膜付きガラス基板という。)等のワークにレーザ光を照射して加工を行うと、大量の粉塵が発生し、粉塵がワークの被加工面に再付着すると、後工程で粉塵残留による不具合が発生することから、様々な集塵機構を備えたレーザ加工装置が開発されている。 When a workpiece such as a glass substrate with a thin film formed on it (hereinafter referred to as a glass substrate with a film) is processed by irradiating it with laser light, a large amount of dust is generated, and the dust is re-applied to the work surface of the workpiece. If it adheres, a problem due to residual dust occurs in a later process, and therefore laser processing apparatuses equipped with various dust collection mechanisms have been developed.
発生する粉塵をワークの被加工面に再付着させないためには、発生した粉塵が被加工面に戻りにくいように、ワークの被加工面を下向きにし、下側から加工するのが良い。そのような例として、特許文献1に、ワークの下方にレーザ光を照射する対物レンズを配置し、対物レンズとワークとの間に、内壁面がすり鉢と円筒を組み合わせた形状のウインドウポートを設け、ウインドウポートのレーザ照射部の真下に当たる位置に微粒子を吸入するための直径0.5mmの開口部と、矩形のウインドウポート上面に作られた渦巻形状の複数の突起とにより、ワークの外周部から渦を巻きながらレーザ照射部に向かう気流を形成し、気流に巻き込まれた微粒子を開口部からウインドウポート内に吸入することで、微粒子がワークへ再付着することを抑制するようにしているものが開示されている。
In order to prevent the generated dust from reattaching to the work surface of the workpiece, it is preferable that the work surface of the work is faced down and processed from below so that the generated dust does not easily return to the work surface. As such an example, in
このように下向きにして加工する場合には、吸入された微粒子が、対物レンズに表面に付着することを回避しなければならない。この例では、ウインドウポート内に吸入された微粒子については、下方に行くに従い大きくなる渦巻き状の流れにより外周側に吹き寄せられ、外周側に位置する吸い込み口に吸入され、吸い込みガス出口を通って排出されるようにして、レーザ照射部直下にある対物レンズの表面に微粒子が付着することを回避している。 When processing in such a downward direction, it is necessary to prevent the inhaled fine particles from adhering to the surface of the objective lens. In this example, the fine particles sucked into the window port are blown toward the outer peripheral side by a spiral flow that increases downward, sucked into the suction port located on the outer peripheral side, and discharged through the suction gas outlet. In this way, the fine particles are prevented from adhering to the surface of the objective lens immediately below the laser irradiation portion.
しかしながら、そのウインドウポートは小さくなければ渦巻状の流れが発生しないため、本願のように、ガルバノミラー・fθレンズ系の大口径の、しかも矩形のウインドウポートを用いなければならない場合、渦巻き状の流れを作り出すことができないため、外周側に吹き寄せられることなく重力により落下してしまい、対物レンズ表面への付着を回避することができないという問題がある。 However, if the window port is not small, a spiral flow does not occur. Therefore, as in the present application, when a large-diameter and rectangular window port of a galvanomirror / fθ lens system must be used, a spiral flow is required. Can not be produced, it falls by gravity without being blown to the outer peripheral side, and there is a problem that adhesion to the objective lens surface cannot be avoided.
本発明は、ガルバノミラー・fθレンズ系のような大口径のウインドウポートを必要とする場合において、ワークの被加工面及びfθレンズへの粉塵付着を防止できるレーザ加工装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a laser processing apparatus capable of preventing dust from adhering to a workpiece surface and an fθ lens when a large-diameter window port such as a galvanomirror / fθ lens system is required. To do.
上記の課題を解決するための手段を、図1及び図2を参照して説明する。ガルバノミラーユニット(11)で位置決めされたレーザ光(10)を、ワーク(7)の被加工面に照射することで加工が施されるレーザ加工装置(1)において、前記ワーク(7)の下側に設置され、前記ワーク(7)の被加工面に下側からレーザ光(10)を照射する加工ヘッド(14)と、前記ワーク(7)と前記加工ヘッド(14)との間に昇降可能に設けられ、上下面のレーザ光(10)が通過する位置に矩形の上側開口部(31)及び下側開口部(32)を有する集塵吸込み部(3)とを有し、前記集塵吸込み部(3)と前記ワーク(7)との距離(h)を、前記ワーク(7)の被加工面側から上側開口部(31)内に向かう気流(A)が発生するように設定することにより、前記ワーク(7)の矩形の加工エリア内で発生した粉塵(9)は、気流(A)の流れに乗って、矩形の上側開口部(31)内に吸入されるため、前記ワーク(7)の被加工面への粉塵(9)付着が防止可能となる。 Means for solving the above problems will be described with reference to FIGS. In the laser processing apparatus (1) in which processing is performed by irradiating the processing surface of the work (7) with the laser beam (10) positioned by the galvano mirror unit (11), And a machining head (14) that irradiates the work surface of the workpiece (7) with a laser beam (10) from below, and is moved up and down between the workpiece (7) and the machining head (14). A dust collection suction part (3) having a rectangular upper opening part (31) and a lower opening part (32) at a position through which the upper and lower laser beams (10) pass. The distance (h) between the dust suction part (3) and the work (7) is set so that an air flow (A) is generated from the processed surface side of the work (7) into the upper opening (31). Occurred in the rectangular machining area of the workpiece (7) Since dust (9) rides on the flow of airflow (A) and is sucked into the rectangular upper opening (31), dust (9) can be prevented from adhering to the work surface of the workpiece (7). It becomes.
また、前記下側開口部(32)の開口部寸法(S2)を、前記加工ヘッド(14)側から前記下側開口部(32)内に向かう気流(B)が発生するように設定することにより、前記集塵吸込み部(3)内に入った粉塵(9)が、気流(B)の流れに押し上げられ、前記下側開口部(32)から重力により落下することがないため、前記加工ヘッド(14)への粉塵(9)付着が防止可能となる。 In addition, the opening size (S2) of the lower opening (32) is set so that an air flow (B) from the processing head (14) side into the lower opening (32) is generated. The dust (9) that has entered the dust collection suction part (3) is pushed up by the flow of the airflow (B) and does not fall by gravity from the lower opening (32). It is possible to prevent dust (9) from adhering to the head (14).
更に、矩形の開口部(31、32)の開口部寸法S1及びS2は、矩形の加工エリアのサイズに合わせて設定するため、ガルバノミラー・fθレンズ系のレーザ加工に対応可能である。 Furthermore, since the opening dimensions S1 and S2 of the rectangular openings (31, 32) are set in accordance with the size of the rectangular processing area, it is possible to cope with laser processing of a galvanometer mirror / fθ lens system.
なお、上記のカッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これにより特許請求の範囲の記載に何ら影響を及ぼすものではない。 In addition, although the code | symbol in said parenthesis is for contrast with drawing, it does not have any influence on description of a claim by this.
本発明により、ガルバノミラー・fθレンズ系のような大口径のウインドウポートを必要とするレーザ加工装置において、上下に開口部を有する集塵吸い込み部を用いて上下の気流を調節することにより、ワークの被加工面及びfθレンズへの粉塵付着を防止できる。 According to the present invention, in a laser processing apparatus that requires a large-diameter window port, such as a galvanomirror / fθ lens system, the work flow is adjusted by adjusting the airflow in the vertical direction using the dust collection suction part having the upper and lower openings. Can prevent dust from adhering to the surface to be processed and the fθ lens.
以下、本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
まず、本発明のレーザ加工装置の構成について説明する。 First, the structure of the laser processing apparatus of this invention is demonstrated.
図1は、本発明に係るレーザ加工装置を示す正面図である。レーザ加工装置1は、ボールネジ駆動のXY位置決めユニット6、吸着ユニット8、ガルバノミラーユニット11、fθレンズ14、Z軸モータ16、コラム17を備えている。ワーク7を位置決めするためのXY位置決めユニット6及びZ軸モータ16は、コラム17に支持され、XY位置決めユニット6の下側には、ワーク7を真空吸着して固定するための吸着ユニット8が設けられている。ガルバノミラーユニット11及びfθレンズ14はワーク7の下側に設置され、ワーク7の被加工面に下側からレーザ光10を照射する。ワーク7とfθレンズ14との間には集塵吸込み部3が設置され、集塵ホース4を通じて、集塵機5に接続されている。集塵吸込み部3は、上下移動機構13によって、ワーク7とfθレンズ14との間で昇降可能である。
FIG. 1 is a front view showing a laser processing apparatus according to the present invention. The
上下移動機構13は、例えば、図示しない昇降シリンダと上下案内機構で構成され、集塵吸込み部3をワーク7とfθレンズ14との間で上下に移動させることで、集塵吸込み部3とワーク7との距離hを変更することができる。
The
図2は、本発明に係る集塵機構の詳細説明図である。集塵吸込み部3の上下面には、レーザ光10を通過させ、かつ、粉塵9を吸入するための開口部(31、32)が設けられている。上面の上側開口部31及び下面の下側開口部32は、開口部寸法調整機構15により個別に寸法調整が可能である。
FIG. 2 is a detailed explanatory view of the dust collecting mechanism according to the present invention. Openings (31, 32) for allowing the
図3は、集塵吸込み部3の上側開口部31又は下側開口部32の形状を示す図である。上側開口部31及び下側開口部32の形状は矩形であり、上側開口部31の正方形の一辺の長さを上側開口部寸法S1、下側開口部32の正方形の一辺の長さを開口部寸法S2とすると、開口部寸法調整機構15は、例えば、開口部に設けられた板材を移動させ、ネジ止めして固定することで、開口部寸法S1又はS2を調整するものである。
FIG. 3 is a view showing the shape of the
次に、作用について説明する。 Next, the operation will be described.
図示していないCNC(computer numerical control)からの位置決め指令により、XY位置決めユニット6を用いて、ワーク7の任意加工点をガルバノミラーユニット11とfθレンズ14により決まる加工エリア内に移動させる。
In accordance with a positioning command from a CNC (computer numerical control) (not shown), the XY positioning unit 6 is used to move an arbitrary processing point of the
レーザ源(図示していない)から発射したレーザ光10が、ガルバノミラーユニット11で位置決めされ、fθレンズ14で集光され、集塵吸込み部3の下側開口部32、上側開口部31を通過して、ワーク7の被加工面に下側から照射されると、粉塵9が発生し、重力により落下する。
A
図4は、本発明の集塵吸込み部における気流の流れを示す説明図である。上側開口部31の開口部寸法(正方形の一辺の長さ)S1に合わせて集塵吸込み部3とワーク7との距離hを調整して、ワーク7の被加工面側から上側開口部31内に向かう気流Aを発生させて、粉塵9を集塵吸込み部3内に吸入するように設定する。集塵吸込み部3とワーク7との距離hが小さ過ぎると、適切な風量が得られず、大き過ぎると、適切な風速が得られないため、粉塵9が加工エリア外に飛散してしまい、ワーク7の被加工面に粉塵9が付着してしまうおそれがある。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the flow of airflow in the dust collection suction portion of the present invention. The distance h between the dust
また、上側開口部31の開口部寸法(正方形の一辺の長さ)S1に合わせて下側開口部32の開口部寸法(正方形の一辺の長さ)S2を調整することで、fθレンズ14側から下側開口部32内に向かう気流Bの風速を、ワーク7の被加工面側から上側開口部31内に向かう気流Aの風速より大きくして、集塵吸込み部3内に入った粉塵9が下側開口部32から落下するのを防止するように設定する。気流Bの風速が弱いと、粉塵9が下側開口部32から落下し、fθレンズ14に付着してしまうおそれがある。
Further, by adjusting the opening dimension (the length of one side of the square) S2 of the
板厚t=0.5〜1.0mmの膜付ガラス基板7の膜面に、下側からレーザ光10を照射して加工を施すと、数μm程度の粉末状の切粉9が大量に発生し、重力により落下する。
When the film surface of the film-coated
ガルバノミラーユニット11とfθレンズ14により決まる加工エリアの寸法S=120mm角に合わせて、上側開口部31の開口部寸法(正方形の一辺の長さ)S1を開口部寸法調整機構15によりS1=120mm角に設定した場合、集塵吸込み部3とワーク7との距離hを上下移動機構13によりh=10〜13mmに設定すると、ワーク7の被加工面側から上側開口部31内に向かう気流Aが発生し、気流Aに乗った切粉9は、上側開口部31内に吸入される。なお、集塵吸込み部3とワーク7との距離hは、開口部寸法調整機構15上面からワーク7の被加工面までの距離であり、開口部寸法調整機構15の厚さは含まないものとする。
In accordance with the dimension S = 120 mm square of the processing area determined by the
集塵吸込み部3は集塵機5に接続されて約−3kPaの負圧状態になっているため、上側開口部31から吸入された切粉9は、集塵ホース4を通って、集塵機5に回収される。
Since the dust
上側開口部31の開口部寸法(正方形の一辺の長さ)S1がS1=120mm角の場合、下側開口部32の開口部寸法(正方形の一辺の長さ)S2を開口部寸法調整機構15によりS2=120〜130mm角に設定すると、fθレンズ14側から下側開口部32内に向かう気流Bの風速が、ワーク7の被加工面側から上側開口部31内に向かう気流Aの風速より大きくなるため、上側開口部31から集塵吸込み部3内に入った切粉9は、下側開口部32から落下することなく、集塵ホース4を通って、集塵機5に回収される。
When the opening dimension (length of one side of the square) S1 of the
この実施例のような構成にすることによって、ワークに粉塵が残留することによる不具合の発生を低減でき、fθレンズに粉塵が付着することによる加工精度の低下を抑制できるレーザ加工装置を提供することが可能になる。 By providing the configuration as in this embodiment, it is possible to reduce the occurrence of defects due to dust remaining on the workpiece, and to provide a laser processing apparatus capable of suppressing a decrease in processing accuracy due to dust adhering to the fθ lens. Is possible.
1 レーザ加工装置
3 集塵吸込み部
4 集塵ホース
5 集塵機
6 XY位置決めユニット
7 ワーク
8 吸着ユニット
9 粉塵
10 レーザ光
11 ガルバノミラーユニット
13 上下移動機構
14 fθレンズ(加工ヘッド)
15 開口部寸法調整機構
16 Z軸モータ
17 コラム
31 上側開口部
32 下側開口部
h 集塵吸込み部とワークとの距離
S1 上側開口部の開口部寸法(正方形の一辺の長さ)
S2 下側開口部の開口部寸法(正方形の一辺の長さ)
A ワークの被加工面側から上側開口部内に向かう気流
B fθレンズ側から下側開口部内に向かう気流
DESCRIPTION OF
15 Opening Dimension Adjustment Mechanism 16 Z-
S2 Opening size of the lower opening (length of one side of the square)
A Airflow from the work surface side of the workpiece into the upper opening B B Airflow from the fθ lens side into the lower opening
Claims (2)
前記ワークの下側に設置され、前記ワークの被加工面に下側からレーザ光を照射する加工ヘッドと、
前記ワークと前記加工ヘッドとの間に昇降可能に設けられ、上下面のレーザ光が通過する位置に矩形の上側開口部及び下側開口部を有する集塵吸込み部と、
を有し、
前記集塵吸込み部と前記ワークとの距離を、前記ワークの被加工面側から上側開口部内に向かう気流が発生するように設定する
ことを特徴とするレーザ加工装置。 In a laser processing apparatus in which processing is performed by irradiating a processing surface of a workpiece with laser light positioned by a galvanometer mirror unit,
A machining head installed on the lower side of the workpiece and irradiating the workpiece surface of the workpiece with a laser beam from below;
A dust collecting suction portion provided between the workpiece and the processing head so as to be movable up and down, and having a rectangular upper opening and a lower opening at a position where the upper and lower laser beams pass;
Have
The laser processing apparatus, wherein the distance between the dust collection suction part and the work is set so that an air flow from the work surface side of the work into the upper opening is generated.
ことを特徴とする請求項1に記載のレーザ加工装置。
2. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein an opening size of the lower opening is set so that an airflow is generated from the processing head side into the lower opening. 3.
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| JP2013170023A JP2015039700A (en) | 2013-08-20 | 2013-08-20 | Laser processing device with dust collection mechanism |
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|---|---|---|---|---|
| CN107755932A (en) * | 2017-12-06 | 2018-03-06 | 金陵科技学院 | A kind of Full-automatic welding equipment |
| KR20190044049A (en) * | 2019-04-22 | 2019-04-29 | 세메스 주식회사 | Dust collecting apparatus and Laser processing apparatus having the same |
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2013
- 2013-08-20 JP JP2013170023A patent/JP2015039700A/en active Pending
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