(57)【要約】【課題】光エネルギーを用いた加工装置において被加工物の観察方法として被加工物の画像を直接受光手段に導く方法では受光手段で得られる画像は被加工物を斜めから見たものになり、画像に歪みが生じる。【解決手段】本発明の第１の手段は光エネルギーを出力する光エネルギー出力手段と、前記光エネルギーを被加工物に導く第１の光路と、前記第１の光路に配置した光エネルギーを整形する光学手段と、前記光路の一部を共有し、かつ前記被加工物からの光を受光手段に導く第２の光路を備え、前記第２の光路の前記第１の光路とは異なる位置で、かつ前記受光手段の前に配置した画像歪修正手段を設けたことを特徴とする。【選択図】  図１
2004337874.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光エネルギーを出力する光エネルギー出力手段と、前記光エネルギーを被加工物に導く第１の光路と、前記第１の光路に配置した光エネルギーを整形する光学手段と、前記光路の一部を共有し、かつ前記被加工物からの光を受光手段に導く第２の光路を備え、前記第２の光路の前記第１の光路とは異なる位置で、かつ前記受光手段の前に配置した画像歪修正手段を設けた光加工装置。
【請求項２】
少なくとも前記光学手段と第２の光路と画像歪修正手段と受光手段を保持する加工ヘッドを、被加工物に対して重力の働く方向に配置した請求項１記載の光加工装置。
【請求項３】
前記加工ヘッドと被加工物を相対移動させる駆動手段を設けた請求項２記載の光加工装置。
【請求項４】
少なくとも前記被加工物の被加工部位を示す画像を表示する表示手段と、少なくとも前記光学手段により整形された光エネルギーが被加工物に照射されたときに光エネルギーが位置する被加工物の部位を導き出す加工位置検出手段と、前記加工位置検出手段で導き出した加工位置を、被加工物の被加工部位に対応して前記表示手段に表示する請求項１から３の何れかに記載の光加工装置。
【請求項５】
加工位置検出手段は、少なくとも前記光学手段と第２の光路と画像歪修正手段と受光手段を保持する加工ヘッドの位置を認識する手段と、前記光学手段により整形された光エネルギーが被加工物に照射されたときに光エネルギーが位置する被加工物の部位と前記認識手段により検出された位置との差をオフセットする位置検出修正手段を備えた請求項４記載の光加工装置。
【請求項６】
前記被加工物の被加工部位を示す画像を予め記憶する記憶手段を設けた請求項４または５記載の光加工装置。
【請求項７】
被加工物の被加工部位近傍へ糸はんだを送給する糸はんだ送給手段を設けた請求項１から６の何れかに記載の光加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被加工物に光エネルギーを照射する光加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光エネルギーによる加工手段においては、光エネルギー出力手段と、前記光エネルギーを被加工物に導く第１の光路と、前記第１の光路に配置した光エネルギーを整形する光学手段と、前記光路の一部を共有せず、前記被加工物からの光を直接受光手段に導く第２の光路を備え、この上に受光手段を配置していた。
【０００３】
もしくは光エネルギーを出力する光エネルギー出力手段と、前記光エネルギーを被加工物に導く第１の光路と、前記第１の光路に配置した光エネルギーを整形する光学手段と、前記光路の一部を共有し、かつ、前記被加工物からの光を受光手段に導く第２の光路を備え、前記第２の光路の前記第１の光路とは異なる位置に前記受光手段を配置していた（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１５２１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の被加工物の画像を直接受光手段に導く方法では受光手段で得られる画像は被加工物を斜めから見たものになり、画像に歪みが生じる。また、受光手段を集光手段を通した第２の光路上に置く方法では、光路を被加工物に対し垂直にすることで前記の歪みはなくなるが、以下の課題が発生する。
【０００６】
すなわち、光エネルギー出力手段から出る光は発散角を持っており、これを整形する光学手段により被加工物の上に集光される。
【０００７】
この集光特性は光エネルギー出力手段の特性に合わせて最適化されている。また被加工物からの光は上記整形手段により受光手段に導かれる。ここで整形手段の集光特性と受光手段の集光特性のちがいにより、受光手段で受けた被加工物の画像には半径方向に歪みが生じる。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑み、被加工物の画像の歪みを取り除いて教示時間の短縮および精度の高い加工が可能となる光加工装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の第１の手段は、光エネルギーを出力する光エネルギー出力手段と、前記光エネルギーを被加工物に導く第１の光路と、前記第１の光路に配置した光エネルギーを整形する光学手段と、前記光路の一部を共有し、かつ前記被加工物からの光を受光手段に導く第２の光路を備え、前記第２の光路の前記第１の光路とは異なる位置で、かつ前記受光手段の前に配置した画像歪修正手段を設けたことにより、加工部位を正面から観察でき、かつその画像のひずみが小さくなるという作用が得られる。
【００１０】
本発明の第２の手段によれば前記光学手段と第２の光路と画像歪修正手段と受光手段を保持する加工ヘッドを、被加工物に対して重力の働く方向に配置したことにより加工面が被加工物の下側にあっても被加工物を反転しなくてもよいという作用が得られる。
【００１１】
本発明の第３の手段によれば前記加工ヘッドと被加工物を相対移動させる駆動手段を設けたことにより、加工領域を広げることができるという作用が得られる。
【００１２】
本発明の第４の手段によれば前記被加工物の被加工部位を示す画像を表示する表示手段と、前記光学手段により整形された光エネルギーが被加工物に照射されたときに光エネルギーが位置する被加工物の部位を導き出す加工位置検出手段と、前記加工位置検出手段で導き出した加工位置を、被加工物の被加工部位に対応して前記表示手段に表示することにより、位置教示および修正確認作業が容易になるという作用が得られる。
【００１３】
本発明の第５の手段によれば加工位置検出手段は、少なくとも前記光学手段と第２の光路と画像歪修正手段と受光手段を保持する加工ヘッドの位置を認識する手段と、前記光学手段により整形された光エネルギーが被加工物に照射されたときに光エネルギーが位置する被加工物の部位と前記認識手段により検出された位置との差をオフセットする位置検出修正手段を備えることにより、被加工物の位置決め精度がわるくても高い加工位置精度が得られるという作用が得られる。
【００１４】
本発明の第６の手段によれば前記被加工物の被加工部位を示す画像を予め記憶する記憶手段を設けたことにより、被加工物の画像を見ながら加工部位の教示ができるので、オフラインによる教示ができるという作用が得られる。
【００１５】
本発明の第７の手段によれば糸はんだ送給手段を設けたことにより、前記加工ヘッドによる被加工物の加工部位へ光ビームを照射し、はんだ付け加工ができるという作用が得られる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態について図１、７、８を用いて説明する。
【００１７】
１は光エネルギーを出力する光エネルギー出力手段であり、２は光エネルギーを被加工物に導く光エネルギーの（第１の）光路を示す。３はハーフミラーであり、光エネルギーの波長成分を透過させ、可視光成分を反射させる特性をもつ。４は光エネルギーを整形する光学手段であり、光エネルギー出力手段１から出る光を必要なビーム径に集光する。その集光特性は光エネルギー光源の発散特性に合わせて設定されている。５は着脱可能な保護ガラスであり、加工時に発生する異物が４に付着することを防ぐ。異物付着により光エネルギー出力が低下した場合にこれを交換することで、光出力を回復させ、メンテナンスを容易にする。６は本装置の加工対象である被加工物。７は被加工物の光を受光手段に導くためのミラー。８は光エネルギーの整形手段によって歪んだ画像を補正するための画像歪み修正手段。９は被加工物の画像を見るための受光手段。１０は受光手段の光路を示す。
【００１８】
以上のように構成された光加工装置について、その動作を説明する。
【００１９】
まず、光エネルギー出力手段１から出た光は第１の光路２に沿ってハーフミラー３を透過し、光エネルギー整形手段４に入り、ここで必要な大きさに集光され、保護ガラス５を経て、被加工物上６に照射される。この集光された光で被加工物６を加工する。このように光エネルギーを集光して局所加熱を行うため、被加工物に対する熱影響を抑えられる。
【００２０】
一方、被加工物６から出た光は前記５、４を経てハーフミラー３で第２の光路１０に反射し、ミラー７で再度反射後、画像歪み補正手段８を経て、受光手段９に入る。この１から１０を加工ヘッドと呼ぶ。
【００２１】
図７は画像歪み補正手段８に入る整形手段４による被加工物のひずんだ画像である。
【００２２】
図８は図７の画像が画像歪み補正手段８で補正された画像を示す。
【００２３】
光エネルギー出力手段から出る光はある発散角を持っており、出力手段からの距離とともに広がる性質がある。光エネルギー整形手段はこの光を整形し、必要なビーム径に集光させるように光学特性を設定してある。一方被加工物から出た光がこの整形手段を通ると、この特性のために半径方向に歪みを生じる。
【００２４】
そこで受光手段の前に配置した画像歪修正手段により、画像歪のない被加工物の画像を受光手段で得る事ができる。これにより加工位置のずれ、集光径の大きさを容易に確認することができ、教示時間の短縮および精度の高い加工が可能となる。
【００２５】
このように受光手段９に入る画像は歪みが補正されており、正確な教示や作業を行うことができる。
【００２６】
なお、光エネルギーの具体例としてレーザ、ランプ、受光手段としてはカメラ、画像補正手段としてレンズがある。
【００２７】
（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態について図２を用いて説明する。
【００２８】
１から１０は図１の加工ヘッドと同じものでありその説明を省略する。この加工ヘッドは、被加工物に対し重力の働く方向（下側）に配置されている。
【００２９】
以上のように構成された光加工装置について、その動作を説明する。
【００３０】
まず光エネルギー出力手段１から出た光は第１の光路２に沿ってハーフミラー３を透過し、光エネルギー整形手段４に入り、ここで必要な大きさに集光され、保護ガラス５を経て被加工物６上に照射される。この集光された光で被加工物を加工する。
【００３１】
一方、被加工物６から出た光は前記５、４を経てハーフミラー３で第２の光路１０に反射し、ミラー７で再度反射後、画像歪み補正手段８を経て、受光手段９に入る。この部分を加工ヘッドと呼び、被加工物に対し重力の働く方向に設置されており、被加工物の下側面を加工することができる。
【００３２】
このように被加工物の加工面が下側にあっても、被加工物を反転させる必要がないので反転装置が不要になり、被加工物の反転に伴う位置ずれ、被加工物およびその上に搭載された部品等の脱落の恐れがなくなる。
【００３３】
（実施の形態３）
本発明の第３の実施の形態について図３を用いて説明する。
【００３４】
１から１０は図１の加工ヘッドと同じものでありその説明を省略する。この加工ヘッドは、被加工物６に対し重力の働く方向に設置されており、被加工物の下側面を加工することができる。１１は被加工物と光エネルギー整形手段３との相対位置を変えるための駆動手段である。
【００３５】
以上のように構成された光加工装置について、その動作を説明する。
【００３６】
受光手段９から得られる加工部位の画像情報により駆動装置１１で加工ヘッドを被加工物６の加工部位に移動後、加工ヘッドから光ビームを照射させて加工を行う。
【００３７】
この構成により被加工物の加工部位の位置に関わらず加工ができる。
【００３８】
（実施の形態４）
本発明の第４の実施の形態について図４を用いて説明する。
【００３９】
１から１０は図１の加工ヘッドと同じものでありその説明を省略する。この加工ヘッドは、被加工物の下側に配置されている。
【００４０】
１１は被加工物と光エネルギー整形手段との相対位置を変えるための駆動手段、１２は受光手段により得られた被加工物の画像を表示する表示手段、１３は加工ヘッドの位置を検出する認識手段、１４は加工位置検出手段である。
【００４１】
以上のように構成された光加工装置について、その動作を説明する。
【００４２】
加工位置検出手段１４は加工ヘッド位置認識手段１３の情報から前記加工ヘッドから照射される光ビームの位置を検出する。この信号は表示手段１２に送られ、画像として表示される。また被加工物６の画像は受光手段９により電気信号に変換され、表示手段１２により被加工物６の加工部位の画像として表示される。
【００４３】
このことにより、加工部位が小さい、または加工部位が被加工物の下側にあるために肉眼では見ることが困難な場合であっても容易に観察することができ、またその位置にずれがある場合でも容易に確認することができる。
【００４４】
なお、加工位置検出手段の具体例としては、コンピュータ、表示手段としてＣＲＴ、ＬＣＤ表示装置がある。
【００４５】
（実施の形態５）
本発明の第５の実施の形態について図４を用いて説明する。
【００４６】
１から１０は図１の加工ヘッドと同じものでありその説明を省略する。この加工ヘッドは、被加工物の下側に配置されている。
【００４７】
１１は被加工物と光エネルギー整形手段との相対位置を変えるための駆動手段、１２は受光手段により得られた被加工物の画像を表示する表示手段、１３は加工ヘッドの位置を検出する認識手段、１４は加工位置を導き出す加工位置検出手段、１５は加工位置検出修正手段である。
【００４８】
以上のように構成された光加工装置について、その動作を説明する。
【００４９】
加工位置検出手段１４は加工ヘッド位置認識手段１３の情報から前記加工ヘッドから照射される光ビームの位置を検出する。この信号は表示手段１２に送られ、画像として表示される。また被加工物６の画像は受光手段９により電気信号に変換され、表示手段１２により被加工物６の加工部位の画像として表示される。
【００５０】
ここで加工位置検出修正手段１５は前記受光手段９による被加工物６の加工部位の位置と前記加工ヘッドから照射される光ビームの位置との差を検知し、その情報を加工位置検出手段１４に送る。加工位置検出手段１４はこの誤差位置情報により駆動手段１１により位置誤差がなくなるように前記加工ヘッドを位置決めさせ、加工ヘッドの出力手段１を操作して加工を行う。
【００５１】
このことにより、光ビームが照射される位置と被加工物の加工部位の差を駆動手段により修正することで、加工精度を上げることができる。
【００５２】
なお、加工ヘッド位置認識手段の具体例としては、駆動手段のエンコーダ、位置検出修正手段として画像認識装置がある。
【００５３】
（実施の形態６）
本発明の第６の実施の形態について図５を用いて説明する。
【００５４】
１から１０は図１の加工ヘッドと同じものでありその説明を省略する。この加工ヘッドは、被加工物に対し重力の働く方向（下側）に配置されている。
【００５５】
１１は被加工物と光エネルギー整形手段との相対位置を変えるための駆動手段、１２は受光手段により得られた被加工物の画像を表示する表示手段、１３はヘッドの位置を検出する認識手段、１４は加工位置検出手段、１５は位置検出修正手段、１６は画像記憶手段である。
【００５６】
以上のように構成された光加工装置について、その動作を説明する。
【００５７】
加工位置検出手段１４は加工ヘッド位置認識手段１３の情報から前記加工ヘッドから照射される光ビームの位置を検出する。この信号は表示手段１２に送られ、画像として表示される。また被加工物６の画像は受光手段９により電気信号に変換され、表示手段１２により被加工物６の加工部位の画像として表示される。
【００５８】
加工ヘッドは被加工物６に対し重力の働く方向に設置されており、駆動手段１１により、加工ヘッドと被加工物６の相対位置を変えることができる。画像記憶手段１６には被加工物６の画像データが記憶されている。画像記憶手段１６はその画像を表示手段１２に表示する。現在の光ビーム照射位置もまた加工位置検出手段１４により表示手段１２に表示される。
【００５９】
被加工物の画像と現在の光ビーム位置を表示手段に表示することにより、現在の光ビーム位置が被加工物のどこに位置するか、また加工部位がどこにあるかを容易に知ることができる。またオフライン教示ができるので生産ラインを止めないでも教示ができる。
【００６０】
なお、画像データの具体例としては、ＣＡＤデータ、スキャナ画像またはカメラ画像がある。画像記憶手段としては磁気ディスク、フラッシュメモリがある。
【００６１】
（実施の形態７）
本発明の第７の実施の形態について図６を用いて説明する。
【００６２】
１から１０は図１の加工ヘッドと同じものでありその説明を省略する。この加工ヘッドは、被加工物の下側に配置されている。
【００６３】
１１は被加工物と光エネルギー整形手段との相対位置を変えるための駆動手段、１２は受光手段により得られた被加工物の画像を表示する表示手段、１３はヘッドの位置を検出する認識手段、１４は加工位置検出手段、１５は位置検出修正手段、１６は画像記憶手段、１７は糸はんだ送給装置である。
【００６４】
以上のように構成された光加工装置について、その動作を説明する。
【００６５】
加工ヘッドは被加工物６に対し重力の働く方向に設置されており、駆動手段１１により、加工ヘッドと被加工物６の相対位置を変えることができる。表示手段１２は受光手段からの電気信号を被加工物６の画像として表示する。加工位置検出手段１４は駆動手段１１を駆動し、加工ヘッドが被加工物６の加工部位に位置するよう移動させ、光エネルギー出力手段１を操作して光ビームを照射させる。同時に糸はんだ送給装置１７を操作して加熱された照射部位にはんだを送り込み、はんだ付け加工を行わせる。
【００６６】
このことにより、糸はんだ送給装置で照射部位にはんだを送り込むことではんだ付け加工を行わせることができる。
【００６７】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように本発明によれば、被加工物の画像の歪みを取り除いて教示時間の短縮および精度の高い加工が可能となる光加工装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における光加工装置の概要説明図
【図２】本発明の実施の形態２における光加工装置の概要説明図
【図３】本発明の実施の形態３における光加工装置の概要説明図
【図４】本発明の実施の形態４、５における光加工装置の概要説明図
【図５】本発明の実施の形態６における光加工装置の概要説明図
【図６】本発明の実施の形態７における光加工装置の概要説明図
【図７】画像歪補正手段の入力画像を示す図
【図８】画像歪補正手段の出力画像を示す図
【符号の説明】
１  光エネルギー出力手段
２  光エネルギーの（第１の）光路
３  ハーフミラー
４  光学手段
５  保護ガラス
６  被加工物
７  ミラー
８  画像歪修正手段
９  受光手段
１０  受光手段の光路
【図１】
2004337874.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004337874.tif 000008
【図７】
2004337874.tif 000009
【図８】
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