JP6422182B2 - Laser processing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、レーザー加工装置に関する。 The present invention relates to a laser processing apparatus.
近年、紙やフィルムなどの長尺状の被加工物に対しても、加工自由度の高いレーザー加工装置による加工が一般化してきている。例えば、特許文献1にかかる例が記載されている。 In recent years, processing with a laser processing apparatus having a high degree of processing freedom has been generalized even for long workpieces such as paper and film. For example, the example concerning patent document 1 is described.
一般的な方式のレーザー加工装置においては、図7に示すように、図示しないレーザー光発射装置より発射されたレーザー光108を集光レンズ(凸レンズ)107により集光させるとともに、その光路に可動可能なミラー106などを配設することにより光路を例えば181〜185の各方向に誘導し、焦点192にそれぞれ集光させる。この集光したレーザー光により被加工物9の穴開け、切断などの加工を行う。 In a general laser processing apparatus, as shown in FIG. 7, laser light 108 emitted from a laser light emitting apparatus (not shown) is condensed by a condensing lens (convex lens) 107 and can be moved in its optical path. By arranging a mirror 106 or the like, the optical path is guided in each direction of, for example, 181 to 185, and condensed at the focal point 192, respectively. Processing such as drilling and cutting of the workpiece 9 is performed by the condensed laser light.
ところで、ミラー106から焦点までの距離は集光レンズ107固有の焦点距離によって決定されるため、焦点はミラー106を中心とした球面上に分布する。従って、加工に最も適した領域(以下「加工領域191」とする。)は球面状となる。一方、長尺状の被加工物9は平面状であるため、被加工物9の平面状の表面全体に正確に焦点を結ばせることができない。その結果、特に長尺状の被加工物9を連続加工する場合において、被加工物9の幅が大きくなればなるほど、特に幅方向の端部になるほど焦点からずれたレーザー光により加工することになり、加工が不十分となったり、加工精度が低下したりしやすい。また幅方向の端部になればなるほどレーザー光が加工面に対して斜めに当たるため、例えば孔を開ける場合に、被加工物9の厚み方向に対して傾いた孔が開くこととなり、加工精度が低下する。 By the way, since the distance from the mirror 106 to the focal point is determined by the focal length specific to the condenser lens 107, the focal point is distributed on a spherical surface centered on the mirror 106. Therefore, the region most suitable for processing (hereinafter referred to as “processing region 191”) has a spherical shape. On the other hand, since the long workpiece 9 is flat, the entire planar surface of the workpiece 9 cannot be focused accurately. As a result, particularly when a long workpiece 9 is continuously processed, the larger the width of the workpiece 9 is, the more the laser beam is shifted from the focal point at the end in the width direction. Therefore, the machining becomes insufficient and the machining accuracy is likely to be lowered. In addition, since the laser beam strikes obliquely with respect to the processing surface as the end in the width direction is reached, for example, when opening a hole, a hole inclined with respect to the thickness direction of the workpiece 9 is opened, and the processing accuracy is increased. descend.
そこで、図8に示すように、被加工物9までの距離に対応させて集光レンズ(凸レンズ)207の位置を動かすことにより、焦点距離を変えて、焦点292の位置を平面上に分布させることが考えられる。この方法により、加工領域291が平面状となる。この平面状の加工領域と被加工物9の表面を一致させれば、幅広の被加工物9であっても、加工領域全体にわたって焦点において加工をすることができるため、加工が不十分となる問題は防止できる。しかし、かかる方法によっても、加工領域291に対してレーザー光が斜めに当たる問題は解消しない。また、集光レンズ207を制動させる必要があるため、加工速度を上げることが困難となる。 Therefore, as shown in FIG. 8, the focal length is changed by moving the position of the condenser lens (convex lens) 207 in accordance with the distance to the workpiece 9, and the position of the focal point 292 is distributed on a plane. It is possible. By this method, the processing region 291 becomes planar. If the planar processing region and the surface of the workpiece 9 are made to coincide with each other, even a wide workpiece 9 can be processed at the focal point over the entire processing region, so that the processing becomes insufficient. The problem can be prevented. However, this method does not solve the problem that the laser beam strikes the processing region 291 at an angle. Further, since it is necessary to brake the condenser lens 207, it is difficult to increase the processing speed.
レーザー光が斜めに当たる問題を解決する1つの方法は、焦点の位置を変化させず加工点を1点に限定し、加工装置全体を被加工物の表面上を移動させることにより加工点を被加工物に対して移動させ、加工領域を平面状にすることである。レーザー光が斜めに当たる問題を解決するもう1つの方法は、同じく加工点を1点に限定し、被加工物を2次元方向に移動させることにより、加工点に被加工物を移動させて、レーザー光が垂直に当たる最適な加工点のみで加工を行うことである。特許文献1では、長尺状の被加工物を進行方向において前後自由に移動させるとともに、Y軸線方向(幅方向)のガイドレールを用いて、被加工物全体を幅方向にも移動させることが可能な構成としている(段落〔0024〕参照。)。 One method to solve the problem of the laser beam hitting obliquely is to limit the processing point to one point without changing the focal point position, and to move the processing point on the surface of the workpiece by moving the entire processing device. It is made to move with respect to a thing and make a processing area flat. Another way to solve the problem of the laser beam hitting diagonally is to limit the processing point to one point, move the workpiece in a two-dimensional direction, and move the workpiece to the processing point. Processing is performed only at the optimal processing point where the light hits perpendicularly. In Patent Document 1, a long workpiece can be freely moved back and forth in the advancing direction, and the entire workpiece can also be moved in the width direction using a guide rail in the Y axis direction (width direction). This is possible (see paragraph [0024]).
しかし、加工装置全体を被加工物の表面上を移動させる方式においても、被加工物を2次元方向に移動させる方式においても、大きな装置や被加工物を2次元方向全面にわたり動かす必要が生じ、装置が大型化するとともに、加工速度を上げることが困難となる。 However, in both the method of moving the entire processing apparatus on the surface of the workpiece and the method of moving the workpiece in the two-dimensional direction, it is necessary to move a large device and the workpiece over the entire surface in the two-dimensional direction. As the apparatus becomes larger, it becomes difficult to increase the processing speed.
本発明は上記課題を解決することを課題としてなされたものであって、加工精度を確保した上で加工速度を向上させることができる構成の、長尺状の被加工物を連続的に加工するためのレーザー加工装置を提供することである。 The present invention has been made in order to solve the above problems, and continuously processes a long workpiece having a configuration capable of improving the processing speed while ensuring the processing accuracy. It is providing the laser processing apparatus for.
(1)本発明のレーザー加工装置は、長尺状の被加工物に連続的な加工をするためのレーザー加工装置であって、レーザー光を発射するためのレーザー発射部と、発射された前記レーザー光を平面上の一定領域を占める加工領域上の任意の加工点に誘導する誘導部と、誘導された前記レーザー光を前記加工点に集光させるための集光部と、前記被加工物を前記加工領域に連続的に供給をする被加工物供給部とを有する。前記集光部は、前記加工中に、前記集光部の全部または一部を移動させることなく、前記加工領域上のいずれの前記加工点に対しても前記レーザー光を集光させることが可能であるとともに、いずれの前記加工点においても前記加工領域に対して略垂直に前記レーザー光を集光する。 (1) A laser processing apparatus of the present invention is a laser processing apparatus for continuously processing a long workpiece, a laser emitting unit for emitting a laser beam, and the emitted laser beam A guiding unit for guiding laser light to an arbitrary processing point on a processing region occupying a certain area on a plane, a condensing unit for condensing the guided laser light on the processing point, and the workpiece And a workpiece supply section for continuously supplying to the processing area. The condensing unit can condense the laser beam to any of the processing points on the processing region without moving all or part of the condensing unit during the processing. In addition, the laser beam is condensed substantially perpendicular to the processing region at any of the processing points.
上記構成によると、レーザー光を平面上の一定領域を占める加工領域上の任意の加工点に誘導する誘導部を有するため、加工領域上の点であれば、いずれの場所に対してもレーザー光を向けることができる。被加工物を加工領域に連続的に供給をする被加工物供給部を有するとともにレーザー光を加工点に集光させるための集光部を有するため、加工領域上の加工点において、集光したレーザー光により、供給された被加工物の表面に穴開け、切断等の加工が可能となる。また、集光部は、いずれの加工点においても加工領域に対して略垂直にレーザー光を集光する。逆に言えば、加工領域対して斜めにレーザー光が当たることがないため、正確な加工が可能となる。更に、集光部は、加工領域上のいずれの加工点に対してもレーザー光を集光させることが可能であるため、被加工物に対して相対的に装置を移動させることなく平面上に存在する加工領域全体において加工を行うことができる。また集光部は、加工中に集光部の全部または一部を移動させることなく、加工領域全体にわたる集光を行うことができるため、加工中に集光部の位置制御を行う必要がない。その結果、加工精度を低下させることなく、加工速度を高くすることができる。 According to the above configuration, the laser beam is guided to any processing point on the processing area that occupies a certain area on the plane. Can be directed. Since it has a workpiece supply part for continuously supplying the workpiece to the processing area and a condensing part for condensing the laser beam at the processing point, it is condensed at the processing point on the processing area. Laser light enables processing such as drilling and cutting on the surface of the supplied workpiece. The condensing unit condenses the laser light substantially perpendicular to the processing area at any processing point. In other words, since the laser beam does not strike obliquely with respect to the processing region, accurate processing becomes possible. Furthermore, the condensing unit can condense the laser beam at any machining point on the machining area, so that it can be placed on a plane without moving the device relative to the workpiece. Processing can be performed on the entire processing region. In addition, since the light collecting unit can perform light collection over the entire processing region without moving all or part of the light collecting unit during processing, there is no need to control the position of the light collecting unit during processing. . As a result, the processing speed can be increased without decreasing the processing accuracy.
(2)集光部はfθレンズを備えることが好ましい。
fθレンズは偏向されたビームを平らな像面に集光することができるため、このレンズを用いることにより、加工領域全体にわたる集光を、加工中に集光部の全部または一部を移動させることなく行うことが容易にできる。また、いずれの加工点においても加工領域に対して略垂直にレーザー光を集光する表面上のいずれの加工位置に対しても略垂直にレーザー光を集光することも容易にできる。よって、本発明のレーザー加工装置の構成が容易となる。
(2) The condensing unit preferably includes an fθ lens.
Since the fθ lens can focus the deflected beam on a flat image surface, by using this lens, the focusing over the entire processing region is performed, and all or a part of the focusing unit is moved during processing. It can be easily done without. Further, at any processing point, it is possible to easily collect the laser light substantially perpendicular to any processing position on the surface that condenses the laser light substantially perpendicular to the processing region. Therefore, the configuration of the laser processing apparatus of the present invention becomes easy.
(3)前記誘導部は、互いに軸芯方向が異なる回動軸に取り付けたミラーを少なくとも2つ備えることが好ましい。
上記構成によると、互いに軸芯方向が異なる回動軸に取り付けたミラーに順にレーザー光を反射させることにより、2次元方向、即ち、平面上の領域にレーザー光を誘導することができる。従って、レーザー光を平面上の一定領域を占める加工領域上の任意の加工点に誘導することが可能となる。
(3) the induction part is preferably provided at least two mirrors mounted in the axial direction are different rotational axes together.
According to the above configuration, the laser light can be guided in a two-dimensional direction, that is, a region on a plane by sequentially reflecting the laser light on the mirrors attached to the rotation shafts having different axial directions. Therefore, the laser beam can be guided to an arbitrary processing point on the processing area that occupies a certain area on the plane.
(4)前記供給は、前記加工中において、同一の方向および向きに一定の速度で行われることが好ましい。上述したように、本発明においては、被加工物に対して相対的に装置を移動させることなく平面上に存在する加工領域全体において加工を行うことができる。そのため、被加工物が平面的である限り、同一の方向および向きに一定の速度で供給が行われれば、被加工物の加工が必要な範囲全体に加工を行うことが可能となる。被加工物の供給を同一の方向および向きに一定の速度で供給すれば良いのであるから、供給の方向や向きを加工に応じて変化させたり供給速度を変化させたりする場合に比べ、被加工物供給部の構造や制御を簡素なものにすることができる。 (4) It is preferable that the supply is performed at a constant speed in the same direction and direction during the processing. As described above, in the present invention, machining can be performed on the entire machining area existing on a plane without moving the apparatus relative to the workpiece. Therefore, as long as the workpiece is planar, if the supply is performed at a constant speed in the same direction and direction, it is possible to process the entire workpiece in a necessary range. Since it is only necessary to supply the workpiece in the same direction and direction at a constant speed, the workpiece can be processed compared to changing the supply direction and direction according to the processing or changing the supply speed. The structure and control of the article supply unit can be simplified.
本発明によれば、長尺状の被加工物を連続的に加工するためのレーザー加工装置であって、加工精度を確保した上で加工速度を向上させることができる構成のレーザー加工装置を提供することができる。 According to the present invention, there is provided a laser processing apparatus for continuously processing a long workpiece, the laser processing apparatus having a configuration capable of improving the processing speed while ensuring the processing accuracy. can do.
以下に、図1〜図6を参照し、本発明のレーザー加工装置の一実施形態について説明する。なお、以下の説明において、図中に記載したように、x方向とは、被加工物である長尺状のフィルムの移動方向を指す。y方向とは、同フィルムの表面上において、x方向に対して垂直な方向、即ちフィルムの幅方向を指す。また、z方向とは、x方向およびy方向に対して垂直な方向、即ち同フィルムの表面に対して垂直な方向を指す。 Below, with reference to FIGS. 1-6, one Embodiment of the laser processing apparatus of this invention is described. In the following description, as described in the drawings, the x direction refers to the moving direction of a long film that is a workpiece. The y direction refers to a direction perpendicular to the x direction on the surface of the film, that is, the width direction of the film. Further, the z direction refers to a direction perpendicular to the x direction and the y direction, that is, a direction perpendicular to the surface of the film.
図1・図2・図3・図4は、それぞれ本実施形態に係るレーザー加工装置の斜視図・正面図・平面図・側面図である。図1および図3からあきらかなように、このレーザー加工装置において、レーザー光を発射するためのレーザー発射部であるレーザー発振器1と、折り返しミラー21,22,23とビームエキスパンダー3および走査部4は略同一平面上に設けられている。図1〜図3に示されるように、この平面と略平行な平面、即ちx-y平面に沿って、被加工物である長尺状のフィルム9が、図示しないフィルム供給装置によって、x方向に一定速度で供給される。 1, 2, 3, and 4 are a perspective view, a front view, a plan view, and a side view of the laser processing apparatus according to the present embodiment, respectively. As clearly shown in FIGS. 1 and 3, in this laser processing apparatus, the laser oscillator 1, which is a laser emitting unit for emitting laser light, the folding mirrors 21, 22, 23, the beam expander 3, and the scanning unit 4 are They are provided on substantially the same plane. As shown in FIGS. 1 to 3, along the plane substantially parallel to this plane, that is, along the xy plane, a long film 9 as a workpiece is moved in the x direction by a film supply device (not shown). At a constant speed.
なお、図3に示すように、レーザー発振器1および折り返しミラー21の間や、折り返しミラー21および折り返しミラー22の間などには安全のため、それぞれダクトが設けられているが、説明の便のため他の図では図示していない。また同様に、実際には安全上等の目的で必要となるカバー類も、図示していない。 As shown in FIG. 3, ducts are provided between the laser oscillator 1 and the folding mirror 21 or between the folding mirror 21 and the folding mirror 22 for safety. It is not shown in other figures. Similarly, covers actually required for safety and the like are not shown.
レーザー発射部であるレーザー発振器1としては、レーザー媒体で分類すると、CO2レーザーやエキシマレーザー等の気体レーザー、ルビーレーザーやNd:YAGレーザー等の固体レーザー、色素レーザー等の液体レーザー、レーザーダイオード等を用いる半導体レーザー等が挙げられる。また、励起源としては、放電を用いるもの、フラッシュランプを用いるもの、レーザーダイオードを用いるもの、化学反応を用いるもの等が挙げられる。用途に応じていずれかを組み合わせて使用すれば良い。一般的には、高出力が得られる炭酸ガスレーザー(CO2レーザー)が好ましい。 The laser oscillator 1 which is a laser emitting part is classified by laser medium, gas laser such as CO 2 laser and excimer laser, solid laser such as ruby laser and Nd: YAG laser, liquid laser such as dye laser, laser diode, etc. And a semiconductor laser using Examples of the excitation source include those using discharge, those using a flash lamp, those using a laser diode, and those using a chemical reaction. Any combination may be used depending on the application. In general, a carbon dioxide laser (CO 2 laser) capable of obtaining a high output is preferable.
折り返しミラー21〜23は、レーザー発振器1から発射されたレーザー光をビームエキスパンダー3の入射口に誘導するために用いられる。レーザー発振器1から発射されたレーザー光を折り返しミラー21〜23によって順に反射させた後、ビームエキスパンダー3に入射させることにより、レーザー発振器1からビームエキスパンダー3の入射口までに一定の光路長を確保することができる。その間に、レーザー光中の不純な成分を取り除くことができる。 The folding mirrors 21 to 23 are used to guide the laser light emitted from the laser oscillator 1 to the entrance of the beam expander 3. The laser light emitted from the laser oscillator 1 is sequentially reflected by the folding mirrors 21 to 23 and then incident on the beam expander 3, thereby ensuring a certain optical path length from the laser oscillator 1 to the entrance of the beam expander 3. be able to. In the meantime, an impure component in the laser beam can be removed.
ビームエキスパンダー3はレーザー光を一定の倍率の平行光束に広げるレンズである。入射したレーザー光を走査部4内に設けられたガルバノスキャナのミラーに合った光束に調整するために使用する。また、このビームエキスパンダー3をy方向に移動させることにより、レーザー光の焦点距離を調整することができる。 The beam expander 3 is a lens that spreads laser light into a parallel light flux having a constant magnification. This is used to adjust the incident laser light to a light flux that matches a mirror of a galvano scanner provided in the scanning unit 4. Further, the focal length of the laser beam can be adjusted by moving the beam expander 3 in the y direction.
イメージ図である図5に示すように、走査部4内には、2組のガルバノスキャナ5,6およびfθレンズ7が備えられている。ガルバノスキャナ5は、ミラー51と、ミラー51に取り付けられた回動軸52と、回動軸52を制御する図示しない制御装置を備えている。この制御装置により回動角を制御された回動軸52を回動させることにより、ミラー51の角度を、回動軸を中心とした自在な角度に高速で変化させることができる。よって、ミラー51に照射されたレーザー光8を、1次元方向において自在な角度に反射させ、誘導することができる。 As shown in FIG. 5, which is an image diagram, the scanning unit 4 includes two sets of galvano scanners 5 and 6 and an fθ lens 7. The galvano scanner 5 includes a mirror 51, a rotation shaft 52 attached to the mirror 51, and a control device (not shown) that controls the rotation shaft 52. By rotating the rotation shaft 52 whose rotation angle is controlled by this control device, the angle of the mirror 51 can be changed to a free angle around the rotation shaft at high speed. Therefore, the laser beam 8 applied to the mirror 51 can be reflected and guided at an arbitrary angle in the one-dimensional direction.
ガルバノスキャナ6は、ミラー61と、ミラー61に取り付けられた回動軸62と、回動軸62を制御する図示しない制御装置を備えている。回動軸62の軸芯方向は、回動軸52の軸芯方向とは異なる方向に向けられている。このガルバノスキャナ6もガルバノスキャナ5と同様に、ミラー61に照射されたレーザー光8を1次元方向に自在に誘導することができる。したがって、2組のガルバノスキャナ5およびガルバノスキャナ6を組み合わせることにより、2次元方向、即ちx−y平面上の一定領域を占める加工領域91上の任意の加工点にレーザー光を誘導することが可能となる。つまり、ガルバノスキャナ5およびガルバノスキャナ6は誘導部として機能する。 The galvano scanner 6 includes a mirror 61, a rotation shaft 62 attached to the mirror 61, and a control device (not shown) that controls the rotation shaft 62. The axis direction of the rotation shaft 62 is directed in a direction different from the axis direction of the rotation shaft 52. Similarly to the galvano scanner 5, the galvano scanner 6 can freely guide the laser beam 8 applied to the mirror 61 in a one-dimensional direction. Therefore, by combining two sets of the galvano scanner 5 and the galvano scanner 6, it is possible to guide the laser beam to an arbitrary processing point on the processing area 91 that occupies a certain area in the two-dimensional direction, that is, the xy plane. It becomes. That is, the galvano scanner 5 and the galvano scanner 6 function as a guiding unit.
ガルバノスキャナ5およびガルバノスキャナ6により誘導されたレーザー光は、fθレンズ7に照射される。fθレンズとは、入射角度θに比例した像高Yをもち、焦点距離がfである場合にY=fθの関係を有するレンズである。このfθレンズを用いることにより、ガルバノスキャナ6により偏向されたレーザー光の焦点が平面上に分布するように、レーザー光を集光することができる。 Laser light guided by the galvano scanner 5 and the galvano scanner 6 is applied to the fθ lens 7. The fθ lens is a lens having an image height Y proportional to the incident angle θ and having a relationship of Y = fθ when the focal length is f. By using this fθ lens, the laser light can be condensed so that the focal point of the laser light deflected by the galvano scanner 6 is distributed on a plane.
具体的には、図6に示すように、ガルバノスキャナ6により偏向されfθレンズ7に入射したレーザー光81〜85は、いずれも、加工領域91に略垂直に集光する。つまり、fθレンズ7が集光部として機能する。この加工領域91にフィルムを供給すれば、フィルムの加工が可能となる。このように、入射角にかかわらず、レーザー光が同一平面上に集光するため、加工開始前に一度加工領域91とフィルム表面とを一致させれば、レーザー加工中に集光部であるfθレンズ7を移動させる必要がない。また、フィルム9の表面上に垂直にレーザー光が垂直に集光するため、正確な加工が可能となる。 Specifically, as shown in FIG. 6, all of the laser beams 81 to 85 deflected by the galvano scanner 6 and incident on the fθ lens 7 are condensed almost vertically on the processing region 91. That is, the fθ lens 7 functions as a light collecting unit. If a film is supplied to the processing area 91, the film can be processed. Thus, since the laser beam is focused on the same plane regardless of the incident angle, once the processing region 91 and the film surface are made to coincide with each other before the start of processing, fθ which is a condensing part during laser processing. There is no need to move the lens 7. In addition, since the laser beam is vertically focused on the surface of the film 9, accurate processing is possible.
フィルム9を供給する被加工物供給部としては、図1および図3を参酌し、リールに巻回された加工前のフィルム9を取り付ける巻出し軸と、加工後のフィルムを巻き取るリールを取り付ける巻取り軸とを備えた、図示しないフィルム供給装置が例示される。かかるフィルム供給装置によりフィルム9はx方向に順次供給される。 As the workpiece supply unit for supplying the film 9, a winding shaft for mounting the unprocessed film 9 wound around the reel and a reel for winding the processed film are mounted in consideration of FIG. 1 and FIG. A film supply device (not shown) provided with a winding shaft is exemplified. The film 9 is sequentially supplied in the x direction by such a film supply device.
上述したように、本実施形態のレーザー加工装置においては、加工中に垂直方向、即ち、z軸方向へ焦点距離を調整する必要がないため、フィルム供給装置を加工中に、z軸方向へ移動させる必要がない。また、フィルムの幅方向、即ちy軸方向にもレーザー光は誘導され、フィルム表面に対して略垂直に集光するため、フィルム供給装置を加工中に、y軸方向へ移動させる必要がない。更に、フィルムの進行方向、即ちx軸方向にもレーザー光は誘導され、フィルム表面に対して略垂直に集光するため、フィルム供給速度を加工中に変化させたり、供給の向きを変えたりする必要がない。即ち、フィルムを一定の方向および向きに等速で供給できれば良い。従って、フィルム供給装置を簡素な構造とすることが容易となる。さらには、可動部分が少ないことから、幅広のフィルムを加工する必要があるなどの理由により装置を大型化せざるを得ない場合であっても、対応が容易である。 As described above, in the laser processing apparatus of the present embodiment, it is not necessary to adjust the focal length in the vertical direction, that is, in the z-axis direction during processing. Therefore, the film supply device is moved in the z-axis direction during processing. There is no need to let them. Further, the laser beam is also guided in the width direction of the film, that is, the y-axis direction, and is condensed substantially perpendicularly to the film surface, so that it is not necessary to move the film supply device in the y-axis direction during processing. Furthermore, since the laser beam is also guided in the traveling direction of the film, that is, in the x-axis direction, and is condensed substantially perpendicularly to the film surface, the film supply speed is changed during processing or the supply direction is changed. There is no need. That is, it is sufficient if the film can be supplied at a constant speed in a certain direction and direction. Therefore, it becomes easy to make a film supply apparatus into a simple structure. Furthermore, since there are few movable parts, even if it is necessary to enlarge the apparatus for reasons such as the need to process a wide film, it is easy to cope with it.
このレーザー加工装置によるフィルム9の加工は、例えば、以下のように行う。まず、被加工物であるリールに巻回されたフィルム9を巻出し軸に取り付け、巻出し端部を巻き取り軸に取り付けられたリールに巻き付ける。
続いて、レーザー光を発射し、安定したら、ビームエキスパンダー3をy方向に移動させることにより焦点をフィルム9の被加工面上に合わせる。この作業はフィルム9を止めた状態で行っても良いが、移動させた状態で行うことにより、より正確に行うことができる。
その後加工を開始する。
加工終了後、巻き取り軸に巻き取られた加工されたフィルムを回収する。
The film 9 is processed by the laser processing apparatus as follows, for example. First, the film 9 wound around the reel, which is a workpiece, is attached to the unwinding shaft, and the unwinding end is wound around the reel attached to the winding shaft.
Subsequently, a laser beam is emitted, and when stabilized, the beam expander 3 is moved in the y direction to focus on the processing surface of the film 9. This operation may be performed with the film 9 stopped, but can be performed more accurately by performing the operation with the film 9 moved.
Then, processing starts.
After the completion of processing, the processed film wound on the winding shaft is collected.
以上に説明した本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。 According to the present embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1)本実施形態のレーザー加工装置において、被加工物である長尺状フィルムは、加工中において、同一の方向および向きに一定の速度で行われるため、供給の方向や向きを加工に応じて変化させたり供給速度を変化させたりする場合に比べ、被加工物供給部の構造や制御を簡素なものにすることができる。また装置の大型化も容易である。 (1) In the laser processing apparatus of this embodiment, since the long film which is a to-be-processed object is performed at a constant speed in the same direction and direction during processing, the supply direction and direction are determined according to processing. The structure and control of the workpiece supply unit can be simplified as compared with the case where the supply rate is changed. Also, the size of the apparatus can be easily increased.
(2)本実施形態のレーザー加工装置は、互いに軸芯方向が異なる回動軸52,62に取り付けたミラー51,61を2つ備えているため、ミラー51,61に順にレーザー光8を反射させることにより、2次元方向、即ち、平面上の領域にレーザー光8を誘導することができる。従って、平面上の一定領域を占める加工領域91上の任意の加工点にレーザー光8を誘導することが可能となる。 (2) The laser processing apparatus of the present embodiment, due to the provision of two mirrors 51 and 61 attached to the pivot shaft 52 and 62 the axial direction are different from each other, reflecting the laser beam 8 sequentially mirror 51 and 61 By doing so, the laser beam 8 can be guided in a two-dimensional direction, that is, in a region on a plane. Accordingly, the laser beam 8 can be guided to an arbitrary processing point on the processing area 91 occupying a certain area on the plane.
(3)本実施形態のレーザー加工装置は、平面上の一定領域を占める加工領域91上の任意の加工点にレーザー光8を集光することができる構成であるため、装置全体を加工中に移動させたり、被加工物であるフィルム9をy軸方向に移動させたりすることなく、加工領域91全体にわたり正確に加工することが可能である。また、x軸方向においても、フィルム9の供給速度を変えたり、移動の向きを反転なさせたりすることなく一定方向に等速で供給するだけで良い。そのため、加工の精度を低下させることなく、高速加工を実現しうる。 (3) Since the laser processing apparatus of the present embodiment is configured to be able to focus the laser beam 8 on an arbitrary processing point on the processing area 91 occupying a certain area on the plane, the entire apparatus is being processed. It is possible to accurately process the entire processing region 91 without moving it or moving the film 9 as a workpiece in the y-axis direction. Also in the x-axis direction, it is only necessary to supply the film 9 at a constant speed without changing the supply speed of the film 9 or reversing the direction of movement. Therefore, high-speed machining can be realized without lowering the machining accuracy.
(4)また、加工領域91中のいずれの加工点においても、レーザー光8が略垂直に集光する構成であるため、加工領域91全体にわたり正確な加工が可能である。 (4) In addition, since the laser beam 8 is configured to be condensed substantially vertically at any processing point in the processing region 91, accurate processing is possible over the entire processing region 91.
(5)本実施形態のレーザー加工装置は、上記(3)および(4)の構成を、偏向されたビームを平らな像面に集光することができるfθレンズを集光部に用いている。その結果、上記(3)および(4)の効果を得るために、集光部全体またはその一部を加工中に移動させる必要がない。従って、制御が容易になるとともに、移動部材が集光部にないため、加工速度を大きくすることが容易となる。 (5) The laser processing apparatus of this embodiment uses the configuration of the above (3) and (4), and an fθ lens capable of condensing the deflected beam on a flat image surface is used for the condensing unit. . As a result, in order to obtain the effects (3) and (4), it is not necessary to move the entire condensing part or a part thereof during processing. Therefore, the control becomes easy, and the moving member is not in the light collecting portion, so that it is easy to increase the processing speed.
なお、上記実施形態は以下のように変更しても良い。 In addition, you may change the said embodiment as follows.
・上記実施形態において、被加工物として長尺状のフィルム9を用いているが、他の被加工物を用いても良い。長尺状の加工物であれば特に制限はなく、フィルムや樹脂膜の他、紙、布などであっても良い。 -In the said embodiment, although the elongate film 9 is used as a to-be-processed object, you may use another to-be-processed object. There is no particular limitation as long as it is a long workpiece, and paper, cloth, etc. may be used in addition to a film or a resin film.
・上記実施形態において、レーザー加工装置は、折り返しミラー21〜23を使用して、光路長を維持しているが、十分な光路長を維持できるのであれば、例えば、レーザー発振器1から発射されたレーザー光8を直接ビームエキスパンダー3に入射させても良い。かかる構成によれば、装置が大型化するが、部品点数を減らすことができる。
また、レーザー光中の不純な成分を取り除く必要がないのであれば、レーザー発振器1とビームエキスパンダー3との距離を近づけることにより、装置を小型化することも可能である。
In the above embodiment, the laser processing apparatus uses the folding mirrors 21 to 23 to maintain the optical path length. However, if the sufficient optical path length can be maintained, for example, the laser processing apparatus is emitted from the laser oscillator 1 The laser beam 8 may be directly incident on the beam expander 3. According to such a configuration, the apparatus is enlarged, but the number of parts can be reduced.
If it is not necessary to remove an impure component in the laser beam, the apparatus can be downsized by reducing the distance between the laser oscillator 1 and the beam expander 3.
・上記実施形態において、レーザー加工装置は、ビームエキスパンダー3を用いているが、必須ではない。レーザー発振器1から発射されるレーザー光8の光束が、ガルバノスキャナ5,6やfθレンズ7に適合しているのであれば、割愛しても良い。 -In the said embodiment, although the laser processing apparatus uses the beam expander 3, it is not essential. If the luminous flux of the laser beam 8 emitted from the laser oscillator 1 is compatible with the galvano scanners 5 and 6 and the fθ lens 7, it may be omitted.
・また、ビームエキスパンダー3をy方向に移動させることにより、焦点距離を調整しているが、他の方法で行っても良い。例えば、図2に示すfθレンズ7からフィルム9までの距離dを変化させることにより、焦点距離を変化させなくても、加工領域91にフィルムの表面を一致させることができる。かかる方法は、例えば、フィルム供給装置をz軸方向に移動させる昇降台などを用いれば容易に可能である。かかる構成によれば、上記のようにビームエキスパンダー3を省略することが容易となる。また、ビームエキスパンダー3を省略しない場合であっても、ビームエキスパンダー3のy方向の移動機能と、フィルム供給装置をz軸方向の移動機能を併用しても良い。微調整が容易となる。
なお、ビームエキスパンダー3のy方向の移動機能も、フィルム供給装置のz軸方向の移動機能も加工中に移動させたり制御させたりする必要のないものであるから、例えば、手動式等の簡素な構造とすることができる。
In addition, the focal length is adjusted by moving the beam expander 3 in the y direction, but other methods may be used. For example, by changing the distance d from the fθ lens 7 to the film 9 shown in FIG. 2, it is possible to make the film surface coincide with the processing region 91 without changing the focal length. Such a method can be easily achieved, for example, by using a lifting platform that moves the film supply device in the z-axis direction. According to such a configuration, it becomes easy to omit the beam expander 3 as described above. Even if the beam expander 3 is not omitted, the function of moving the beam expander 3 in the y direction and the function of moving the film supply device in the z-axis direction may be used in combination. Fine adjustment is easy.
Note that neither the movement function of the beam expander 3 in the y direction nor the movement function of the film supply apparatus in the z-axis direction need to be moved or controlled during processing. It can be a structure.
・上記実施形態において、レーザー加工装置は、2組のガルバノスキャナ5,6を有しているが、3組以上のガルバノスキャナを用いても良い。また、必要とされる加工速度や精度によっては、回転型モータースキャナーや往復運動タイプモータースキャナーを用いて、コストダウンをはかっても良い。 In the above embodiment, the laser processing apparatus has two sets of galvano scanners 5 and 6, but three or more sets of galvano scanners may be used. In addition, depending on the required processing speed and accuracy, cost may be reduced by using a rotary motor scanner or a reciprocating motor scanner.
・上記実施形態および上記変更例は、本発明の一例であって、本発明にはその他多くの実施形態が考えられることは、当然のことである。 The above embodiment and the above modification are examples of the present invention, and it is a matter of course that many other embodiments can be considered in the present invention.
1 …レーザー発射部
21,22,23…折り返しミラー
3 …ビームエキスパンダー
4 …走査部
5,6 …ガルバノスキャナ
51,61 …ミラー
52,62 …回動軸
7 …fθレンズ
8,81〜85 …レーザー光
9 …フィルム(被加工物)
91 …加工領域
92 …加工点
106 …ミラー
107 …集光レンズ
108 …レーザー光
191 …加工領域
192 …焦点
207 …集光レンズ
291 …加工領域
292 …焦点
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laser emission part 21, 22, 23 ... Folding mirror 3 ... Beam expander 4 ... Scanning part 5,6 ... Galvano scanner 51, 61 ... Mirror 52, 62 ... Turning axis 7 ... f (theta) lens 8, 81-85 ... Laser Light 9 ... Film (workpiece)
91: Processing region 92 ... Processing point 106 ... Mirror 107 ... Condensing lens 108 ... Laser light 191 ... Processing region 192 ... Focus 207 ... Condensing lens 291 ... Processing region 292 ... Focus
Claims (4)
レーザー光を発射するためのレーザー発射部と、
発射された前記レーザー光を平面上の一定領域を占める加工領域上の任意の加工点に誘導する誘導部と、
誘導された前記レーザー光を前記加工点に集光させるための集光部と、
前記被加工物を前記加工領域に連続的に供給をする被加工物供給部とを有し、
前記集光部は、前記加工中に、前記集光部の全部または一部を移動させることなく、前記加工領域上のいずれの前記加工点に対しても前記レーザー光を集光させることが可能であるとともに、いずれの前記加工点においても前記加工領域に対して略垂直に前記レーザー光を集光するレーザー加工装置。 A laser processing apparatus for continuously processing a long workpiece,
A laser emitting unit for emitting laser light;
A guiding section for guiding the emitted laser light to an arbitrary processing point on a processing area occupying a certain area on a plane;
A condensing unit for condensing the induced laser beam at the processing point;
A workpiece supply unit that continuously supplies the workpiece to the processing region;
The condensing unit can condense the laser beam to any of the processing points on the processing region without moving all or part of the condensing unit during the processing. In addition, a laser processing apparatus that condenses the laser light substantially perpendicularly to the processing region at any of the processing points.
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