(57)【要約】【課題】集塵機構を用いた場合でも、加工装置内の温度を一定に維持することの可能な加工装置を提供すること。【解決手段】本発明の加工装置は、被加工物を載置する加工台と、前記加工台が配置された加工室を区画する第１カバー筐体と、隙間空間を介して第１カバー筐体を囲む第２カバー筐体とを含む二重構造のカバー部と、第２カバー筐体と第１カバー筐体を貫通し、前記加工室内に外気を導入する外気導入部と、第１カバー筐体と第２カバー筐体を貫通し、前記加工室内の空気を排気する排気部とを含む集塵機構と、前記第２カバー筐体に設けられた恒温空気導入口と、を備え、前記加工室および外気に対して正圧に調整された恒温空気が、前記恒温空気導入口から、第１カバー筐体と第２カバー筐体との前記隙間空間に供給される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を載置する加工台と、
前記加工台が配置された加工室を区画する第１カバー筐体と、隙間空間を介して第１カバー筐体を囲む第２カバー筐体とを含む二重構造のカバー部と、
第２カバー筐体と第１カバー筐体を貫通し、前記加工室内に外気を導入する外気導入部と、第１カバー筐体と第２カバー筐体を貫通し、前記加工室内の空気を排気する排気部とを含む集塵機構と、
前記第２カバー筐体に設けられた恒温空気導入口と、を備え、
前記加工室および外気に対して正圧に調整された恒温空気が、前記恒温空気導入口から、第１カバー筐体と第２カバー筐体との前記隙間空間に供給される、加工装置。
【請求項２】
前記外気導入部から導入される外気の風量Ａが、前記排気部から排気される空気の風量Ｂと導入される前記恒温空気の風量Ｃとの間で、（Ｂ−Ｃ）＜Ａ＜Ｂの関係を満たす、請求項１記載の加工装置。
【請求項３】
前記恒温空気導入口が、前記第２カバー筐体の上面に設けられている、請求項１または２に記載の加工装置。
【請求項４】
前記外気導入部の外気吹出口と前記排気部の空気吸引口とが、前記被加工物に対向している、請求項１から３のいずれか１項に記載の加工装置。
【請求項５】
前記外気導入部の外気吹出口と前記排気部の空気吸引口とが互いに対向している、請求項１から４のいずれか１項に記載の加工装置。
【請求項６】
レーザ光源と、該レーザ光源から出射されたレーザ光を前記被加工物に導く光学系を有する、請求項１から５のいずれか１項に記載の加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工の際に粉塵や気化物が発生する加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回路基板の穴開け等の加工にレーザ加工装置が広く使用されている。レーザ加工装置は、加工の際に粉塵や気化物が発生する。この粉塵や気化物は、（i）発生した粉塵がレーザの光路に入ることで加工状態を不安定化させたり、（ii）装置内に粉塵が堆積し、定期的な清掃が必要になる、（iii）気化物によっては臭気を有するものや人体に有害な成分もある、（iv）クリーンルームの場合、粉塵が装置外に出ることでクリーンルームのクラスが下がる、といった問題を発生させる。
【０００３】
上記の問題の発生を防止するため、粉塵や気化物を集塵する集塵機構を取り付けたレーザ加工装置が知られている。例えば、特許文献１には、効果的に集塵を行うために、導入した外気を用いて、装置内に粉塵や気化物の集塵、排気流路を形成するようにしたレーザ加工装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−９５５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、レーザ加工装置のような装置内で粉塵や気化物が発生する加工装置において、集塵機構により外気を加工装置内に取り込むと、加工装置内の設定温度が外気の温度によって変動する場合がある。それにより、加工精度が悪化する場合がある。例えば、被加工物（以下、ワークともいう）が温度により伸縮して、加工位置精度が悪化する場合がある。また、加工装置の構成部材が温度により伸縮することにより、加工位置精度が悪化するという問題もある。
【０００６】
これに対し、例えば、精密空調機を用いることで、加工装置内の温度を一定に保つことは可能である。しかし、精密空調機、特に風量の大きな精密空調機は高価であるため、加工装置を含む加工システムの費用が増大するという問題がある。また、クリーンルームで使用する場合、加工装置内は周辺環境に対して負圧にする必要があるため、少なからず外気を取り込んでしまい、加工装置内の温度を一定に保つことが難しいという問題もある。そのため、集塵機構を用いた場合でも、加工装置内の温度を一定に維持することの可能な加工装置が必要とされている。さらに、レーザ加工装置に限定されず、加工の際に粉塵や気化物が発生し、加工時の温度を一定に維持することが要求される他の加工装置についても同様のニーズが存在する。
【０００７】
そこで、本発明は、集塵機構を用いた場合でも、加工装置内の温度を一定に維持することの可能な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】
上記の課題を解決するため、本発明の一態様に係る加工装置は、被加工物を載置する加工台と、前記加工台が配置された加工室を区画する第１カバー筐体と、隙間空間を介して第１カバー筐体を囲む第２カバー筐体とを含む二重構造のカバー部と、第２カバー筐体と第１カバー筐体を貫通し、前記加工室内に外気を導入する外気導入部と、第１カバー筐体と第２カバー筐体を貫通し、前記加工室内の空気を排気する排気部とを含む集塵機構と、前記第２カバー筐体に設けられた恒温空気導入口と、を備え、前記加工室および外気に対して正圧に調整された恒温空気が、前記恒温空気導入口から、第１カバー筐体と第２カバー筐体との前記隙間空間に供給される、ことを特徴とする。
【０００９】
上記の態様によれば、二重構造のカバー部を用い、加工室および外気に対して正圧に調整された恒温空気が、恒温空気導入口から、第１カバー筐体と第２カバー筐体との隙間空間に供給されるので、集塵機構を用いた場合でも、加工室内の温度を一定に維持することが可能となる。また、加工室内で発生した粉塵や気化物が、加工装置外に漏れることも抑制できる。
【００１０】
また、上記の態様の一実施形態では、前記外気導入部から導入される外気の風量Ａが、前記排気部から排気される空気の風量Ｂと導入される前記恒温空気の風量Ｃとの間で、（Ｂ−Ｃ）＜Ａ＜Ｂの関係を満たしている。
【００１１】
上記の実施形態によれば、外気導入部から導入される外気をほとんど全て排気することができる。これにより、恒温空気の風量を下げても加工室内の温度を一定に維持することが可能となることで、風量が大きい高価な空調機ではなく、通常の（一般的な）空調機が使用可能となり、加工コストの低減が可能となる。
【００１２】
また、上記の態様の一実施形態では、前記恒温空気導入口が、前記第２カバー筐体の上面に設けられている。
【００１３】
上記の実施形態によれば、第１カバー筐体の上面から恒温空気を導入することで、隙間空間内に効果的に恒温空気を満たすことができる。
【００１４】
また、上記の態様の一実施形態では、前記外気導入部の外気吹出口と前記排気部の空気吸引口とが、前記被加工物に対向している。
【００１５】
上記の実施形態によれば、外気吹出口と排気部の空気吸引口をそれぞれ被加工物に対向させることで、外気吹出口との空気吸引口との間に空気の流路を形成し易くして、導入した外気が加工室内へ拡散するのを抑制して、加工室内の温度変化を抑制できるとともに、被加工物が発生する粉塵や気化物を効果的に集塵および排気することができる。
【００１６】
また、上記の態様の一実施形態では、前記外気導入部の外気吹出口と前記排気部の空気吸引口とが互いに対向している。
【００１７】
上記の実施形態によれば、外気吹出口と排気部の空気吸引口とを互いに対向させることで、外気吹出口との空気吸引口との間に空気の流路がさらに形成され易くなるので、導入した外気が加工室内へ拡散するのをさらに抑制できるので、加工室内の温度変化をさらに抑制できるとともに、被加工物が発生する粉塵や気化物をより効果的に集塵することができる。
【００１８】
また、上記の態様の一実施形態では、レーザ光源と、該レーザ光源から出射されたレーザ光を前記被加工物に導く光学系を有している。
【００１９】
上記の実施形態によれば、レーザ加工装置として用いることで、温度変化によるワークの伸縮を抑制することができるので、加工位置精度を高めることが可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、集塵機構を用いた場合でも、加工装置内の温度を一定に維持することの可能な加工装置を提供することはできる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施の形態に係る加工装置を用いた加工システムの構造を示す模式斜視図であり、カバー部の一部を取り除いた状態を示している。
【図２】図１の加工システムの模式縦断面図である。
【図３】本発明の加工装置における空気の流れの一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００２３】
本実施の形態に係る加工装置は、被加工物を載置する加工台と、前記加工台が配置された加工室を区画する第１カバー筐体と、隙間空間を介して第１カバー筐体を囲む第２カバー筐体とを含む二重構造のカバー部と、第２カバー筐体と第１カバー筐体を貫通し、前記加工室内に外気を導入する外気導入部と、第１カバー筐体と第２カバー筐体を貫通し、前記加工室内の空気を排気する排気部とを含む集塵機構と、前記第２カバー筐体に設けられた恒温空気導入口と、を備え、前記加工室および外気に対して正圧に調整された恒温空気が、前記恒温空気導入口から、第１カバー筐体と第２カバー筐体との前記隙間空間に供給される、ことを特徴とするものである。
【００２４】
図１は、本実施の形態に係る加工装置Ｐを用いた加工システムＳの一例を示す模式斜視図であり、加工装置がレーザ加工装置である例を示している。図１は、説明上、後述のカバー部の一部を除いた状態を示している。また、図２は、図１の模式縦断面図である。
【００２５】
加工システムＳは、加工装置１と、集塵機８と、精密空調機９とから構成されている。加工装置１の内部には、被加工物Ｗを載置する加工台２が配置されている。加工台２が配置された加工室６は、二重構造のカバー部３により囲まれている。カバー部３は、加工室６を区画する第１カバー筐体４と、隙間空間１０を介して第１カバー筐体４を囲む第２カバー筐体５とから構成されている。
【００２６】
さらに、加工装置１には、集塵機構７が取り付けられている。集塵機構７は、第２カバー筐体５と第１カバー筐体４を貫通し、加工室６内に外気を導入する外気導入部８と、第１カバー筐体４と第２カバー筐体５を貫通し、加工室６内の空気を排気する排気部９とから構成されている。これにより、外気導入部８は加工装置１外の外気を直接第１カバー筐体４内の加工室６に導入し、また、排気部は加工室６から直接外部の集塵機２１に排気することができる。外気導入部８は、加工室６内に露出する一端と、外気に接する他端を有する管状部材であり、その一端には外気吹出口８ａを有し、その他端には外気を取り込む送風機１１が設けられている。一方、排気部９は、加工室６内に露出する一端と、集塵機２１に接続される他端を有する管状部材であり、その一端には空気吸引口９ａを有している。また、第２カバー筐体５の上面には恒温空気導入口１６が設けられており、精密空調機２２から恒温空気供給管２３を介して、恒温空気が加工装置１に供給される。
【００２７】
また、加工室６内には、レーザ光源（不図示）と、レーザ光源から出射されたレーザ光を前記被加工物に導く光学系として加工ヘッド１３が配置されている。加工ヘッド１３は、偏向器１４と集光器１５とから構成され、さらに、偏向器１４は、Ｘ軸用偏向器１４ａとＹ軸用偏向器１４ｂとから構成されている。
【００２８】
以下、図２を参照して加工装置１内の空気の流れについて説明する。恒温空気は、精密空調機２２から恒温空気供給管２３を通り、第２カバー筐体５の上面に設けた恒温空気導入口１６から、第１カバー筐体４と第２カバー筐体５との間の隙間空間１０に導入される。隙間空間１０に導入された恒温空気は、加工室６および外気に対して正圧となるように調整されており、隙間空間１０を恒温雰囲気に維持する。正圧に調整された恒温空気により、加工室６内の空気（以下、加工雰囲気ともいう）が隙間空間１０に漏れることが抑制される。なお、後述するように、正圧に調整された恒温空気の一部が、加工室６内に漏れてもよい。一方、送風機１１により外気導入部８を通って取り込まれた外気は、レーザ光Ｌを用いたレーザ加工により被加工物Ｗから発生した粉塵や気化物を外気の流れに乗せて、空気吸引口９ａに吸い込まれ、排気部９を通って集塵機２１に排気される。これにより、集塵機構を用いた場合でも、加工室内の温度を一定に維持することが可能となるとともに、加工室内で発生した粉塵や気化物が、加工装置１外に漏れることもない。
【００２９】
図１，２では、被加工物Ｗの被加工面に対して垂直な方向からレーザ光を照射する例を示している。この場合、集塵機構の外気導入部の外気吹出口と排気部の空気吸引口の向きは、被加工面の近傍であれば特に限定されないが、外気導入部の外気吹出口と排気部の空気吸引口とが、被加工物に対向していることが好ましい。外気吹出口と排気部の空気吸引口をそれぞれ被加工物に対向させることで、外気吹出口との空気吸引口との間に空気の流路を形成し易くして、導入した外気が加工室内へ拡散するのを抑制して、加工室内の温度変化を抑制できるとともに、被加工物が発生する粉塵や気化物を効果的に集塵することができる。さらに、外気導入部の外気吹出口と前記排気部の空気吸引口とが互いに対向していることがより好ましい。外気吹出口との空気吸引口との間に空気の流路がさらに形成され易くなるので、導入した外気が加工室内へ拡散するのをさらに抑制できる。これにより、加工室内の温度変化をさらに抑制できるとともに、被加工物が発生する粉塵や気化物をより効果的に集塵することができる。
【００３０】
また、外気導入部から導入される外気の風量Ａが、排気部から排気される空気の風量Ｂと導入される前記恒温空気の風量Ｃとの間で、（Ｂ−Ｃ）＜Ａ＜Ｂの関係を満たすことが好ましい。図３は、加工装置内の空気の流れの一例の説明図である。空調機から温度２３℃の恒温空気が風量１０ｍ３／ｍｉｎで供給され、その一部が９ｍ３／ｍｉｎの風量で加工室内に導入される。一方、外気導入部から導入される外気の風量は１１ｍ３／ｍｉｎ（２５℃）であり、排気部から排気される空気の風量が２０ｍ３／ｍｉｎである。この場合、外気導入部から導入される外気は、ほとんど全て排気部から排気される。また、恒温空気の一部（１ｍ３／ｍｉｎ）は装置外に排出されることになる。これにより、第２カバー筐体の恒温空気（雰囲気）は加工室および外気に対して正圧に調整されることになる。すなわち、上記の関係を満たす場合、外気導入部から導入される外気は、ほとんど全て排気されるので、加工室内の温度に対する外気の影響をさらに抑制することができる。また、この場合、恒温空気の風量を下げることができるので、定格風量の小さい空調機を用いることができ、加工システムのコストダウンが可能となる。
【００３１】
また、加工装置内の温度をより一定に維持するために、熱源となる可能性のある装置類は、加工室内に置かないことが好ましい。例えば、レーザ加工装置の場合、熱源とは、例えば、モータ、センサ、制御機器、レーザ光吸収体、等である。
【００３２】
なお、本実施の形態では、レーザ加工装置を例にとり説明したが、本実施の形態に係る加工装置は、レーザ加工装置に限定されず、加工の際に粉塵や気化物が発生し、加工時の温度を一定に維持することが要求される種々の加工装置にも用いることができる。例えば、クリーンルーム内で用いる導電性ペースト乾燥装置、金属溶接装置、切断装置、等を挙げることができる。
【符号の説明】
【００３３】
１      加工装置
２      加工台
３      カバー部
４      第１カバー筐体
５      第２カバー筐体
６      加工室
７      集塵機構
８      外気導入部
８ａ    外気吹出口
９      排気部
９ａ    空気吸引口
１０    隙間空間
１１    送風機
１２    可動ステージ
１２ａ  第１ステージ
１２ｂ  第２ステージ
１３    加工ヘッド
１４    偏向器
１４ａ  Ｘ軸用偏向器
１４ｂ  Ｙ軸用偏向器
１５    集光器
１６    恒温空気導入口
２１    集塵機
２２    空調機
２３    恒温空気供給管
Ｌ      レーザ光線
Ｗ      被加工物
【図１】
2018094601.tif 000003
【図２】
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【図３】
2018094601.tif 000005