(57)【要約】【課題】加工精度を維持し、装置コストの大幅な上昇を来すことなく、また、被加工物に可撓性の有無を問わずに長尺な被加工物を加工できる長尺品加工用レーザ加工装置を提供する。【解決手段】長尺の被加工物を該被加工物の長手方向に搬送しながら加工する長尺品加工用レーザ加工装置であって、ステージ上の搬送方向端領域と復帰方向端領域との間の往復動するキャリアと、被加工物を前記キャリアに解放可能に保持させる保持手段と、を有する長尺品加工用レーザ加工装置。【選択図】図１
2014024115.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺の被加工物を該被加工物の長手方向に搬送しながら加工する長尺品加工用レーザ加工装置であって、
ステージ上の搬送方向端領域と復帰方向端領域との間の往復動するキャリアと、
被加工物を前記キャリアに解放可能に保持させる保持手段と、を有することを特徴とする長尺品加工用レーザ加工装置。
【請求項２】
前記保持手段により前記被加工物を前記復帰方向端領域にある前記キャリアに保持させて該キャリアを前記搬送方向端領域に向かって移動させて前記被加工物を搬送させ、かつ、前記キャリアが前記含搬送方向端領域に達したときに前記保持手段による保持を解放させるとともに前記キャリアを前記復帰方向端領域に復帰させる被加工物搬送制御手段を有することを特徴とする請求項１に記載の長尺品加工用レーザ加工装置。
【請求項３】
前記キャリアとして同一線上を、または、平行線上を往復動する第１のキャリアと第２のキャリアとの２つを有し、
前記第１のキャリアは前記第２のキャリアに対して前記被加工物の搬送方向上流側に設けられ、かつ、
前記第１のキャリアが該第１のキャリアの搬送方向端領域に達したときに前記被加工物の搬送を前記第２のキャリアに引き継がせるとともに前記第１のキャリアを該第１のキャリアの復帰方向端領域に復帰させかつ前記第２のキャリアが該第２のキャリアの搬送方向端領域に達したときに前記被加工物の搬送を前記第１のキャリアに引き継がせるとともに前記第２のキャリアを該第２のキャリアの復帰方向端領域に復帰させる２キャリア制御手段を有していることを特徴とする請求項２に記載の長尺品加工用レーザ加工装置。
【請求項４】
前記第１のキャリア及び前記第２のキャリアのそれぞれの移動速度を検出する速度検出手段を備え、
前記２キャリア制御手段が、前記被加工物の搬送を一方のキャリアから引き継ぐ他方のキャリアが所定の速度に達してから前記被加工物の搬送を引き継がせる制御手段であることを特徴とする請求項３に記載の長尺品加工用レーザ加工装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の長尺品加工用レーザ加工装置によって製造されたことを特徴とする光学式エンコーダ用スケール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表面反射型エンコーダ用光学スケールなどの、長尺品のレーザ加工を可能とする長尺品加工用レーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
素子実装や配線などの製造工程などを含む広い産業分野において、相対移動する部材の変位量を検出するために表面反射型エンコーダが用いられている。このような表面反射型エンコーダは、反射型の位相格子が設けられたスケールと、検出機構とを備え、検出機構により可干渉光をスケールの位相格子に入射させ、スケールでの反射回折光同士を干渉させ、スケールの移動により変化する反射回折光の位相変化を、光の干渉を用いて検出することにより、スケールの移動量を検出している。
【０００３】
このような表面反射型エンコーダで用いられるスケールでは、高い信号効率と信頼性が求められており、これに応えるためにさまざまなスケールが開発されてきている。
【０００４】
特許文献１では、回転する円筒体の側面に沿わせながら移動させる薄板材に、レーザ光を直接照射して位相格子の凹凸を形成する方法が提案されている。この技術によれば、長尺のスケールの製造が可能とはなるが、薄板材が円筒体側面に沿って変形するものであることが求められ、可撓性の低い素材をこの技術を応用すると加工精度が低下してしまう。
【０００５】
しかしながら、通常のレーザ加工装置では、ＸＹステージ、あるいは、内蔵ミラーによってある程度の加工可能範囲を確保しているが、前者のＸＹステージを大型化すると大きなコストアップを来すとともに、精度が低下すると云う問題が生じる。また、後者の改良による加工可能範囲のさらなる拡大は事実上困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００９−５１１２７６公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記した従来の問題点を改善する、すなわち、加工精度を維持し、装置コストの大幅な上昇を来すことなく、また、被加工物に可撓性の有無を問わずに長尺な被加工物を加工できる長尺品加工用レーザ加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の長尺品加工用レーザ加工装置は、請求項１に記載のように、長尺の被加工物を該被加工物の長手方向に搬送しながら加工する長尺品加工用レーザ加工装置であって、ステージ上の搬送方向端領域と復帰方向端領域との間の往復動するキャリアと、被加工物を前記キャリアに解放可能に保持させる保持手段と、を有することを特徴とする長尺品加工用レーザ加工装置である。
【０００９】
また、本発明の長尺品加工用レーザ加工装置は、請求項２に記載のように、請求項１に記載の長尺品加工用レーザ加工装置において、前記保持手段により前記被加工物を前記復帰方向端領域にある前記キャリアに保持させて該キャリアを前記搬送方向端領域に向かって移動させて前記被加工物を搬送させ、かつ、前記キャリアが前記含搬送方向端領域に達したときに前記保持手段による保持を解放させるとともに前記キャリアを前記復帰方向端領域に復帰させる被加工物搬送制御手段を有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の長尺品加工用レーザ加工装置は、請求項３に記載のように、請求項２に記載の長尺品加工用レーザ加工装置において、前記キャリアとして同一線上を、または、平行線上を往復動する第１のキャリアと第２のキャリアとの２つを有し、前記第１のキャリアは前記第２のキャリアに対して前記被加工物の搬送方向上流側に設けられ、かつ、前記第１のキャリアが該第１のキャリアの搬送方向端領域に達したときに前記被加工物の搬送を前記第２のキャリアに引き継がせるとともに前記第１のキャリアを該第１のキャリアの復帰方向端領域に復帰させかつ前記第２のキャリアが該第２のキャリアの搬送方向端領域に達したときに前記被加工物の搬送を前記第１のキャリアに引き継がせるとともに前記第２のキャリアを該第２のキャリアの復帰方向端領域に復帰させる２キャリア制御手段を有していることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の長尺品加工用レーザ加工装置は、請求項４に記載のように、請求項３に記載の長尺品加工用レーザ加工装置において、前記第１のキャリア及び前記第２のキャリアのそれぞれの移動速度を検出する速度検出手段を備え、前記２キャリア制御手段が、前記被加工物の搬送を一方のキャリアから引き継ぐ他方のキャリアが所定の速度に達してから前記被加工物の搬送を引き継がせる制御手段であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の光学式エンコーダ用スケールは、請求項５に記載のように、請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の長尺品加工用レーザ加工装置によって製造されたことを特徴とする光学式エンコーダ用スケールである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の長尺品加工用レーザ加工装置は、前記保持手段により前記被加工物を前記復帰方向端領域にある前記キャリアに保持させて該キャリアを前記搬送方向端領域に向かって移動させて前記被加工物を搬送させ、かつ、前記キャリアが前記含搬送方向端領域に達したときに前記保持手段による保持を解放させるとともに前記キャリアを前記復帰方向端領域に復帰させる被加工物搬送制御手段を有する構成により、加工精度を維持し、装置コストの大幅な上昇を来すことなく、また、被加工物に可撓性の有無を問わずに長尺な被加工物を加工できる長尺品加工用レーザ加工装置である。
【００１４】
また、本発明の長尺品加工用レーザ加工装置は、上記構成に加え、前記保持手段により前記被加工物を前記復帰方向端領域にある前記キャリアに保持させて該キャリアを前記搬送方向端領域に向かって移動させて前記被加工物を搬送させ、かつ、前記キャリアが前記含搬送方向端領域に達したときに前記保持手段による保持を解放させるとともに前記キャリアを前記復帰方向端領域に復帰させる被加工物搬送制御手段を有することにより、自動化され、加工生産性が向上する。
【００１５】
また、本発明の長尺品加工用レーザ加工装置は、上記構成に加え、前記キャリアとして同一線上を、または、平行線上を往復動する第１のキャリアと第２のキャリアとの２つを有し、前記第１のキャリアは前記第２のキャリアに対して前記被加工物の搬送方向上流側に設けられ、かつ、前記第１のキャリアが該第１のキャリアの搬送方向端領域に達したときに前記被加工物の搬送を前記第２のキャリアに引き継がせるとともに前記第１のキャリアを該第１のキャリアの復帰方向端領域に復帰させかつ前記第２のキャリアが該第２のキャリアの搬送方向端領域に達したときに前記被加工物の搬送を前記第１のキャリアに引き継がせるとともに前記第２のキャリアを該第２のキャリアの復帰方向端領域に復帰させる２キャリア制御手段を有している構成により、長尺の被加工物が常に搬送されるため、加工生産性がより向上する。
【００１６】
また、本発明の長尺品加工用レーザ加工装置は、上記構成に加え、前記第１のキャリア及び前記第２のキャリアのそれぞれの移動速度を検出する速度検出手段を備え、前記２キャリア制御手段が、前記被加工物の搬送を一方のキャリアから引き継ぐ他方のキャリアが所定の速度に達してから前記被加工物の搬送を引き継がせる制御手段であることにより、長さ方向に精度むらのない均一な加工が可能となる。
【００１７】
本発明の光学式エンコーダ用スケールは、上記の長尺品加工用レーザ加工装置によって製造されたことにより、生産性が高く、精度の高い光学式エンコーダ用スケールである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る長尺品加工用レーザ加工装置の一例を示すモデル図である。
【図２】図１の長尺品加工用レーザ加工装置の動作を示すモデル図である。
【図３】図１の長尺品加工用レーザ加工装置の動作を示すモデル図である。
【図４】図１の長尺品加工用レーザ加工装置の動作を示すモデル図である。
【図５】図１の長尺品加工用レーザ加工装置の動作のフローチャートである。
【図６】図１の長尺品加工用レーザ加工装置により製造された光学式エンコーダ用スケールの顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の長尺品加工用レーザ加工装置について図面を用いて説明する。
【００２０】
図１に本発明の長尺品加工用レーザ加工装置のモデル図（ブロック図）を示す。
【００２１】
ステージ１上にキャリア２ａ及びキャリア２ｂが、それぞれ搬送方向端領域１ａ及び１ｃと、復帰方向端領域１ｂ及び１ｄ間をステージ１の図示しないアクチュエータにより往復動するように設けられている。この例ではキャリア２ａはキャリア２ｂと同一線上を往復動するようになっているが、被加工物３の搬送（図中左から右へ搬送される）を引き継げるようになっていれば平行線上を往復するように設けられていても良い。このようなステージ及びキャリアは市販のリニアステージを用いることで実現できる。
【００２２】
この例では、キャリア２ａ及びキャリア２ｂの上面には、図示しない吸引用の孔が複数設けられ、図示しない電磁弁を操作することで、被加工物３の下面を吸着して保持し、また、この保持を解放することができる。この例ではこのように負圧を利用して被加工物３の保持を行っているが、例えばアクチュエータを利用して、被加工物３の非加工部分を把持させて各キャリアに保持させる方法、電磁石のＯＮ、ＯＦＦにより被加工物を磁力により保持、解放する方法などを用いても良い。
【００２３】
レーザ加工装置本体５からのレーザ光４により長尺の被加工物３はレーザ加工されるが、キャリア２ａ及びキャリア２ｂによる被加工物３の搬送を一定速度で行い、レーザ加工装置本体５のレーザ光の送出方向を制御するガルバノスキャナミラーを同期制御させることで、例えば光学式エンコーダ用スケールのような、その長さ方向に垂直な直線を多数形成する加工を行うことができる。
【００２４】
このような長尺の被加工物を該被加工物の長手方向に搬送しながら加工する長尺品加工用レーザ加工装置であって、ステージ上の搬送方向端領域と復帰方向端領域との間の往復動するキャリアと、被加工物を前記キャリアに解放可能に保持させる保持手段と、を有する長尺品加工用レーザ加工装置は、被加工物搬送制御手段Ｃ１を有している。
【００２５】
この被加工物搬送制御手段Ｃ１は、信号線Ｌ４によりステージ１のアクチュエータ、及び、信号線Ｌ１及びＬ２によりキャリア２ａ及びキャリア２ｂの電磁弁を、それぞれ制御することにより保持手段により被加工物３を、復帰方向端領域１ａ及び１ｃにあるキャリア２ａ及び２ｂに保持させて、キャリア２ａ及び２ｂをそれぞれ搬送方向端領域１ｃ及び１ｄに向かって移動させて被加工物３ｂを搬送させ、かつ、キャリア２ａ及び２ｂがそれぞれ搬送方向端領域１ｃ及び１ｄに達したときに保持手段による保持を解放させるとともにキャリア２ａ及び２ｂを復帰方向端領域１ａ及び１ｃにそれぞれ復帰移動させることにより、自動的な加工が可能となるので、好ましい。
【００２６】
上記のように、キャリア２ａとキャリア２ｂとを同時にかつ、同じように動作させる場合、一方のキャリアを省略することができる。また、このようにキャリアによる被加工物３の保持が解放される間に、被加工物３が動かないようにキャリアの往復動範囲の外の一方あるいは両方での例えばピンチローラによる把持、あるいは、キャリアによる被加工物３の保持が解放される間にアクチュエータ等を利用する把持を行うなどの対策を取ることが好ましい。
【００２７】
図１に示された長尺品加工用レーザ加工装置には上記被加工物搬送制御手段Ｃ１と一体に２キャリア制御手段Ｃ２を有している。
【００２８】
この２キャリア制御手段は、キャリア２ｂと、キャリア２ｂに対して前記被加工物の搬送方向上流側に設けられたキャリア２ａとを、別々に制御するものであって、キャリア２ａがキャリア２ａの搬送方向端領域１ｂに達したときに被加工物３の搬送をキャリア２ｂに引き継がせるとともにキャリア２ａをキャリア２ａの復帰方向端領域１ａに復帰させかつキャリア２ｂがキャリア２ｂの搬送方向端領域１ｄに達したときに被加工物３の搬送をキャリア２ａに引き継がせるとともにキャリア２ｂをキャリア２ｂの復帰方向端領域１ｃに復帰させるものである。
【００２９】
このような２キャリア制御手段により、一方のキャリアの搬送方向端領域への復帰の間も、加工を行うことができるので、生産性が著しく向上する。
【００３０】
ここで、キャリアの駆動開始から、所定の速度(定速)に達するのに時間がかかる場合が想定され、このとき、上記の引き継ぎを行う際に、加工精度が低下する恐れが懸念される。
【００３１】
このような懸念を解消するために、キャリア２ａ及びキャリア２ｂのそれぞれの移動速度を検出する速度検出手段（光学式エンコーダ、レーザー測長器、加速度センサー等）を例えばステージ１に備え、それら信号を信号線Ｌ３により受け入れることにより、２キャリア制御手段が、被加工物３の搬送を一方のキャリアから引き継ぐ他方のキャリアが所定の速度に達してから被加工物の搬送３を引き継がせる制御を行うものとすることが好ましい。
【００３２】
ここで、被加工物搬送制御手段Ｃ１、及び、２キャリア制御手段Ｃ２は、演算回路であるＣＰＵ、各種定数やプログラムが格納されたＲＯＭ、各種タイマや一時的にデータを格納するＲＡＭ、各所データインプット／アウトプット用ポート（必要に応じてＤ／ＡコンバータやＡ／Ｄコンバータを備える）、各種スイッチ、表示装置等から構成することができる。
【００３３】
次に図１の長尺品加工用レーザ加工装置の動作について図面を用いて説明する。図２〜図４は動作説明モデル図、図５は２キャリア制御手段（及び２キャリア制御手段と一体となった被加工物搬送制御手段）による制御のフローチャートである。フローチャート中、キャリア２ａはＣ１、キャリア２ｂはＣ２と略して示す。
【００３４】
図２（ａ）は装置作動前の状態を示す。この例ではキャリア２ａ及び２ｂはともにそれら復帰方向端は復帰方向端領域１ａ及び１ｃにそれぞれ位置している。なお、以下の一連のモデル図では被加工物３の搬送状況が判りにくいために、図２（ａ）における被加工物３の図中左端に符号Ｐを付し、このＰを付した箇所の移動により、被加工物３の被搬送状況を示す。
【００３５】
フローチャートに示すように、装置スタート後、２キャリア制御手段（及び、この２キャリア制御手段と一体となった２キャリア制御手段）はステップＳ１で、キャリア２ａの搬送方向端領域１ｂへの移動を開始させる（図２（ｂ）参照）。ステップＳ２でキャリア２ａが所定の速度（搬送速度）に達するまで待機し、キャリア２ａが所定の速度に達した後にステップＳ３に進む。
【００３６】
ステップＳ３では、キャリア２ａによる被加工物３の保持力Ｆでの保持を行い（図１（ｃ））、被加工物（ここでは、幅１２．７ｍｍ、長さ３０，０００ｍｍ、厚さ０．３ｍｍのステンレス製のテープ（光学式エンコーダ用スケール製造用テープ））。図示しない両端はロール状に巻き取られており、進行方向ではたるみが一定になるように自動的に巻き取られる。）３のキャリア２ａによる図面右方向への搬送を行う。搬送はこの例では１．１２５ｍｍ／秒である。
【００３７】
ステップＳ４で、レーザ加工を開始する（図２（ｃ）参照）。具体的には、被加工物の長さ方向に垂直に０．０１ｍｍ幅の溝を０．０１ｍｍ間隔で形成する。
【００３８】
キャリア２ａによる搬送は継続される。このとき、キャリア２ａの搬送方向端が搬送方向端領域に達するか否かをステップＳ５で検出する。キャリア２ａの搬送方向端が搬送方向端領域に達したときにステップＳ６に進み、キャリア２ｂの搬送方向端領域への移動を開始させる（図２（ｄ）参照）。
【００３９】
キャリア２ｂの移動速度が所定速度に達するまでステップＳ７で待ち、キャリア２ｂの移動速度が所定速度に達したとき、ステップＳ８に進む。ステップＳ８では、キャリア２ｂによる被加工物３の保持及び搬送を開始させる（図３（ａ）参照）。
【００４０】
さらにステップＳ９で、キャリア２ａによる被加工物３の保持を解放する（図３（ｂ）参照）。ステップＳ１０で、キャリア２ａの復帰方向端領域への復帰を開始させる（図３（ｃ）参照）。キャリア２ｂの搬送方向端がその搬送方向端領域１ｄに達するまで、ステップＳ１１によりキャリア２ａによる被加工物の搬送を継続させる。
【００４１】
図３（ｄ）に示すようにキャリア２ｂがその搬送方向端領域１ｄに達したとき、ステップＳ１２でキャリア２ａのその搬送方向端領域１ｂへの移動を開始させ、キャリア２ａが、所定の速度に達したときにはステップＳ１３からステップＳ１４に進んで、キャリア２ａによる被加工物３の保持及び搬送を開始させる（図４（ａ）参照）。次いでステップＳ１５でキャリア２ｂによる被加工物３の保持を解放させ、ステップＳ１５に進んでキャリア２ｂの、その復帰方向端領域１ｃへの復帰を開始させる。
【００４２】
図４（ｃ）はその後の、キャリア２ａによる被加工物３ｂの保持及び搬送が継続し、キャリア２ｂの復帰方向端がその復帰方向端領域に達した状態を示す。その後は、ステップＳ５に戻り、以降、一連の動作を繰り返させる。
【００４３】
図６には、上記長尺品加工用レーザ加工装置を用いて製造された光学式エンコーダ用スケールの顕微鏡写真を示した。この写真より、光学式エンコーダ用のスケール目盛り（溝）が一定の幅０．０１ｍｍかつ等間隔０．０２ｍｍで、極めて精度良く加工されていることが理解される。
【００４４】
以上、本発明について、好ましい実施形態を挙げて説明したが、本発明の長尺品加工用レーザ加工装置は、上記実施形態の構成に限定されるものではない。
【００４５】
当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の長尺品加工用レーザ加工装置を適宜改変することができる。このような改変によってもなお本発明の長尺品加工用レーザ加工装置の構成を具備する限り、もちろん、本発明の範疇に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４６】
１    ステージ
１ａ、１ｃ    復帰方向端領域
１ｂ、１ｄ    搬送方向領域
２ａ、２ｂ    キャリア
３    長尺の被加工物
４    レーザ光
５    レーザ加工装置本体
【図１】
2014024115.tif 000003
【図２】
2014024115.tif 000004
【図３】
2014024115.tif 000005
【図４】
2014024115.tif 000006
【図５】
2014024115.tif 000007
【図６】
2014024115.tif 000008