(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工脆性板を製品と周辺残材とに切り離すレーザー切断装置であって、
切断後において製品となる被加工脆性板の製品領域が載置される載置部を含む載置台と、
前記載置部上に載置された被加工脆性板の切断予定領域にレーザーを照射することにより、切断後において周辺残材となる被加工脆性板の周辺残材領域を被加工脆性板の製品領域から切り離すレーザー切断機構と、
前記載置台の下方に位置し、前記レーザー切断機構によって被加工脆性板の製品領域から切り離されて落下した周辺残材を回収する周辺残材回収機構とを備え、
前記載置台は、被加工脆性板の周辺残材領域を支持せず製品領域のみを支持する、レーザー切断装置。
【請求項２】
被加工脆性板を製品と周辺残材とに切り離すレーザー切断装置であって、
切断後において製品となる被加工脆性板の製品領域が載置される載置部を含む載置台と、
前記載置部上に載置された被加工脆性板の切断予定領域にレーザーを照射することにより、切断後において周辺残材となる被加工脆性板の周辺残材領域を被加工脆性板の製品領域から切り離すレーザー切断機構と、
前記載置台の下方に位置し、前記レーザー切断機構によって被加工脆性板の製品領域から切り離されて落下した周辺残材を回収する周辺残材回収機構とを備え、
前記載置台は、被加工脆性板の周辺残材領域を支持する支持部を含み、
前記載置部に被加工脆性板の製品領域が載置された状態において、前記支持部が、被加工脆性板の周辺残材領域の切断後における重心位置からずれた位置を支持している、レーザー切断装置。
【請求項３】
前記支持部は、被加工脆性板の周辺残材領域の切断後における重心位置よりも前記載置部側を支持している、請求項２に記載のレーザー切断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー切断装置に関し、特に、シリコンウェハ、薄板ガラス等の脆性板にレーザーを照射することにより、これら脆性板を製品と周辺残材とに切り離すレーザー切断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被加工対象物にレーザーを照射することにより被加工対象物を加熱し、この熱を利用して被加工対象物を切断するレーザー切断方法として、以下の３つが知られている。
【０００３】
第１のレーザー切断方法は、鋼板やアルミニウム板等の金属板を被加工対象物とし、それらをレーザーの熱によって溶断する（すなわち、加熱により被加工対象物を溶融または気化させることによって切断する）レーザー切断方法である。この第１のレーザー切断方法は、広く金属板の加工に用いられており、たとえば特開平６−１４２９７０号公報（特許文献１）等に詳細が開示されている。
【０００４】
第２のレーザー切断方法は、ガラス板を被加工対象物とし、これにレーザーの熱により熱衝撃を与えて切断する（より具体的には、被加工対象物の一方の主面にレーザーを瞬間的に照射し、これによって被加工対象物のレーザーが照射された側の面を瞬間的に熱膨張させ、他方の主面との膨張率の差により被加工対象物にクラックを生じさせて切断する）レーザー切断方法である。この第２のレーザー切断方法は、広くガラス板の加工に用いられており、たとえば特開２０００−２１９５２８号公報（特許文献２）等に詳細が開示されている。
【０００５】
第３のレーザー切断方法は、シリコンウェハや薄板ガラス等を被加工対象物とし、それらをレーザーの熱によって溶断するレーザー切断方法である。この第３のレーザー切断方法は、上述の２つにレーザー切断方法に比べてその利用実績は比較的少ない。なお、第３のレーザー切断方法が開示された文献としては、たとえば特開平６−２６９９６８号公報（特許文献３）や特開２００４−１８６６３５号公報（特許文献４）がある。
【０００６】
上記第３のレーザー切断方法が開示された上記特許文献３および４においては、被加工脆性板の全体が載置される載置台を有するレーザー切断装置が開示されている。そして、その載置台には溝部が設けられており、この溝部上に被加工脆性板の切断予定領域が位置するように被加工脆性板が載置台に載置され、レーザーの照射が行なわれる。
【特許文献１】特開平６−１４２９７０号公報
【特許文献２】特開２０００−２１９５２８号公報
【特許文献３】特開平６−２６９９６８号公報
【特許文献４】特開２００４−１８６６３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、板厚が１００μｍ〜５００μｍ程度のシリコンウェハや、板厚が３０μｍ〜５００μｍ程度の薄板ガラス等の被加工脆性板を上記特許文献３および４に開示のレーザー切断装置を用いて切断した場合には、以下のような問題が生じる。
【０００８】
通常、これらシリコンウェハや薄板ガラスの切断は、これら被加工脆性板に形成された製品領域と周辺残材領域との切り離しのために行なわれる。その際、切断中や切断終了時に生じる周辺残材や周辺残材の破片が、その自重やアシストガス（レーザー切断時にレーザーとともに被加工脆性板に吹き付けられるガス）の圧力により、載置台の溝部に入り込む。このような残材の入り込みは、特に被加工脆性板から切り出した製品の搬出時に生じ易く、多くの場合、入り込んだ残材の一部が溝部から露出し、載置台の載置面から突き出した状態となってしまう。
【０００９】
このような残材の突き出しが生じた状態においては、次のワーク（被加工脆性板）を載置台に載置することができず、無理に載置した場合には被加工脆性板を破損してしまうことにもつながる。したがって、上述の従来のレーザー切断装置およびレーザー切断方法では、作業者が常時このような残材の溝部からの突き出しがないかどうかを確認する必要があり、タクトタイムを悪化させ、作業効率を著しく害することとなっていた。
【００１０】
また、上述の従来のレーザー切断装置およびレーザー切断方法を採用した場合には、被加工脆性板の搬入工程、切断工程および搬出工程がワーク毎に行なわれる構成であるため、作業効率がよいものとは必ずしも言えなかった。
【００１１】
そこで、本発明は、上述の問題点を解消すべくなされたものであり、高い作業効率が確保されるとともに、切断作業時における製品の破損が防止されたレーザー切断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】
【００１２】
本発明の第１の局面に基づくレーザー切断装置は、被加工脆性板を製品と周辺残材とに切り離すものであって、切断後において製品となる被加工脆性板の製品領域が載置される載置部を含む載置台と、上記載置部上に載置された被加工脆性板の切断予定領域にレーザーを照射することにより、切断後において周辺残材となる被加工脆性板の周辺残材領域を被加工脆性板の製品領域から切り離すレーザー切断機構と、上記載置台の下方に位置し、上記レーザー切断機構によって被加工脆性板の製品領域から切り離されて落下した周辺残材を回収する周辺残材回収機構とを備える。ここで、上記載置台は、被加工脆性板の周辺残材領域を支持せず製品領域のみを支持している。
【００１３】
このように構成することにより、レーザー切断機構によって被加工脆性板の製品領域から切り離された周辺残材を落下させて回収することが可能になるため、高い作業効率で製品の切り出しを行なうことができる。また、周辺残材を落下させて回収することにより、載置台上に周辺残材が残留することを防止することができ、切断作業時における製品の破損が効果的に防止できる。また、このように構成することにより、切断後において周辺残材が載置台によって支持されることがないため切り離された周辺残材を確実に周辺残材回収機構に向けて落下させることが可能になる。したがって、載置台上における周辺残材の残留を防止でき、切断作業時における製品の破損が確実に防止できるようになる。
本発明の第２の局面に基づくレーザー切断装置は、被加工脆性板を製品と周辺残材とに切り離すものであって、切断後において製品となる被加工脆性板の製品領域が載置される載置部を含む載置台と、上記載置部上に載置された被加工脆性板の切断予定領域にレーザーを照射することにより、切断後において周辺残材となる被加工脆性板の周辺残材領域を被加工脆性板の製品領域から切り離すレーザー切断機構と、上記載置台の下方に位置し、上記レーザー切断機構によって被加工脆性板の製品領域から切り離されて落下した周辺残材を回収する周辺残材回収機構とを備える。ここで、上記載置台は、被加工脆性板の周辺残材領域を支持する支持部を含み、上記支持部は、上記載置部に被加工脆性板の製品領域が載置された状態において被加工脆性板の周辺残材領域の切断後における重心位置からずれた位置を支持している。また、好ましくは、上記支持部が被加工脆性板の周辺残材領域の切断後における重心位置よりも上記載置部側を支持するようにする。
このように構成することにより、レーザー切断機構によって被加工脆性板の製品領域から切り離された周辺残材を落下させて回収することが可能になるため、高い作業効率で製品の切り出しを行なうことができる。また、周辺残材を落下させて回収することにより、載置台上に周辺残材が残留することを防止することができ、切断作業時における製品の破損が効果的に防止できる。また、このように構成することにより、切断後において周辺残材が載置台の支持部によって支持されることになるが、その支持位置が周辺残材の重心位置からずれた位置にあるため周辺残材を周辺残材回収機構に向けて落下させることが可能になる。したがって、載置台上における周辺残材の残留を防止でき、切断作業時における製品の破損が防止できるようになる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、高い作業効率が確保されるとともに、切断作業時における製品の破損が防止されたレーザー切断装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明が適用されるレーザー切断装置およびレーザー切断方法によって加工される被加工対象物は、切断後において製品となる製品領域と、切断後において周辺残材となる周辺残材領域とを含んだシリコンウェハやガラス基板等の脆性板である。切断後における製品は各種電子機器等を構成する部品として利用され、切断後における周辺残材は廃棄されたりあるいはその他の用途に再利用されたりする。本発明が適用されるレーザー切断装置およびレーザー切断方法によって好適に加工される被加工脆性板の板厚としては、シリコンウェハの場合には概ね１００μｍ〜５００μｍ程度、薄板ガラスの場合には概ね３０μｍ〜５００μｍ程度であるが、この範囲に限定されるものではない。
【００３２】
本発明が適用されるレーザー切断装置およびレーザー切断方法は、少なくとも１つの製品領域と少なくとも１つの周辺残材領域とを含む被加工脆性板にレーザーを照射することにより、被加工脆性板の製品領域から周辺残材領域を切り離すものであり、その意味において被加工脆性板がどのような構成のものであってもよい。したがって、本発明は、たとえば以下に示すような切り出しの態様のすべてに適用可能なものである。
【００３３】
図１（Ａ）ないし図１（Ｄ）は、被加工脆性板から製品を切り出す際の態様を示す図である。このうち、図１（Ａ）ないし図１（Ｃ）は、被加工脆性板が１つの製品領域と複数の周辺残材領域とを有している場合の切り出しの態様を示すものであり、図１（Ｄ）は、被加工脆性板が複数の製品領域と複数の周辺残材領域とを有している場合の切り出しの態様を示すものである。なお、これら図示する態様は一例に過ぎず、他の切り出しの態様の場合においても本発明の適用が当然に可能である。
【００３４】
図１（Ａ）に示す被加工脆性板５０においては、製品領域５１ａが略矩形状の被加工脆性板５０の中央部に設けられており、この製品領域５１ａを取り囲むように周辺残材領域５２ａ〜５２ｄが被加工脆性板５０の全周にわたって位置している。製品領域５１ａの切り出しの際には、図中に示す切断予定領域５３に沿って被加工脆性板５０がレーザーによって溶断され、これにより被加工脆性板５０は、１つの製品５１Ａと４つの周辺残材５２Ａ〜５２Ｄとに切り分けられる。
【００３５】
図１（Ｂ）および図１（Ｃ）に示す被加工脆性板５０においては、製品領域５１ａが略矩形状の被加工脆性板５０の中央部から端部の一部（図１（Ｂ）に示す被加工脆性板５０においては１辺、図１（Ｃ）に示す被加工脆性板５０においては２辺）にまで達して設けられており、この製品領域５１ａが達した端部以外の端部（図１（Ｂ）に示す被加工脆性板５０においては残りの３辺、図１（Ｃ）に示す被加工脆性板５０においては残りの２辺）に沿うように周辺残材領域（図１（Ｂ）に示す被加工脆性板５０においては周辺残材領域５２ａ〜５２ｃ、図１（Ｃ）に示す被加工脆性板５０においては周辺残材領域５２ａ，５２ｂ）が位置している。製品領域５１ａの切り出しの際には、図中に示す切断予定領域５３に沿って被加工脆性板５０がレーザーによって溶断され、これにより被加工脆性板５０は、１つの製品５１Ａと複数の周辺残材（図１（Ｂ）に示す被加工脆性板５０においては３つの周辺残材５２Ａ〜５２Ｃ、図１（Ｃ）に示す被加工脆性板５０においては２つの周辺残材５２Ａ，５２Ｂ）とに切り分けられる。
【００３６】
図１（Ｄ）に示す被加工脆性板５０においては、４つの製品領域５１ａ〜５１ｄが略矩形状の被加工脆性板５０の中央部に設けられており、これら４つの製品領域５１ａ〜５１ｄを取り囲むように周辺残材領域５２ａ〜５２ｄが被加工脆性板５０の全周にわたって位置している。製品領域５１ａ〜５１ｄの切り出しの際には、図中に示す切断予定領域５３に沿って被加工脆性板５０がレーザーによって溶断され、これにより被加工脆性板５０は、４つの製品５１Ａ〜５１Ｄと４つの周辺残材５２Ａ〜５２Ｄとに切り分けられる。
【００３７】
以下においては、本発明が適用されたレーザー切断装置およびレーザー切断方法について、実施の形態に則して図を参照して詳細に説明する。
【００３８】
（実施の形態１）
図２は、本発明の実施の形態１におけるレーザー切断装置の構成を示した模式図である。また、図３は、本実施の形態におけるレーザー切断装置の載置台を上方から見た場合の図である。以下においては、これらの図を参照して、本実施の形態におけるレーザー切断装置の構成について説明する。
【００３９】
図２に示すように、本実施の形態におけるレーザー切断装置１は、レーザー発振器１１、ミラー１２およびレーザー照射ノズル１３を含むレーザー切断機構と、載置部２１を含む載置台２０と、容器１６，１７を含む周辺残材回収機構とを主に備えている。
【００４０】
レーザー切断機構は、載置台２０に載置された被加工脆性板（元基板）５０を製品と周辺残材とに切り離すためのものである。レーザー発振器１１は、たとえばＣＯ2レーザーやＹＡＧレーザーなどに代表されるレーザーの発生源である。ミラー１２は、レーザー発振器１１にて発生したレーザーをレーザー照射ノズル１３に導くための光路変更手段である。レーザー照射ノズル１３は、内部に集光レンズ１４を有しており、所定位置にレーザーを集光する。なお、レーザー照射ノズル１３の内部にはアシストガスが導入管１５から導入され、導入されたアシストガスはレーザーの照射方向と同じ方向に向けてレーザー照射ノズル１３の先端から吹き出される。
【００４１】
図２および図３に示すように、載置台２０は、被加工脆性板５０を載置する載置部２１を有している。載置部２１は、被加工脆性板５０の製品領域５１ａのみを支持する部位であり、製品領域５１ａの形状にほぼ合致するように形成されている。したがって、載置台２０に被加工脆性板５０が位置決めされて載置された状態においては、被加工脆性板５０の周辺残材領域５２ａ〜５２ｄが載置部２１によって支持されることはなく、載置部２１から側方に向けてはみ出した状態となる。
【００４２】
載置部２１としては、平坦な表面を持つ定盤が利用される。定盤の材質としては、好適には鉄やアルミニウム合金等が挙げられる。載置台２０には図示しない移動機構が付設されており、載置台２０はこの移動機構によってｘ，ｙ，ｚの３軸方向（すなわち、水平面内における任意の方向と高さ方向）に移動自在に構成されている。また、載置部２１には、真空吸着や静電吸着等によって被加工脆性板５０の製品領域５１ａを保持する保持機構が設けられていてもよい。このような保持機構を設けることにより、切断の際の被加工脆性板５０の位置ずれを防止することができる。
【００４３】
周辺残材回収機構は、載置台２０の下方に位置し、レーザー切断機構によって切り離された周辺残材を回収する。具体的には、周辺残材回収機構は、載置台２０の下方に配置され、落下してくる周辺残材を受け止めて集積する容器１６と、容器１６が満杯になった場合に取り替えるための交換用の容器１７と、これら容器１６，１７を移動させる際のガイドとなるガイドレール１８とによって構成されている。なお、ガイドレール１８は、図中に示す矢印Ａ方向に容器１６，１７を案内する。
【００４４】
図２に示すように、上記構成のレーザー切断装置１においては、レーザー発振器１１から出射されたレーザーがミラー１２で折り返されることによってレーザー照射ノズル１３内に導入され、集光レンズ１４によって被加工脆性板５０の表面近傍（たとえば、被加工脆性板５０がシリコンウェハである場合には、シリコンウェハの表面位置を中心とした厚み方向における±１ｍｍの範囲内）に集光されて焦点を結ぶ。被加工脆性板５０に照射されるレーザーとしては、連続光であってもよいしパルス光であってもよい。切断条件は、切断する被加工脆性板５０の材質や大きさ厚み等により適宜調節することが必要であるが、たとえば板厚２００μｍ〜３００μｍのシリコンウェハをＹＡＧレーザーにて切断する場合には、レーザーの平均出力を２００Ｗ、周波数を５００Ｈｚ、パルス幅を３ｍ秒とし、１００ｍｍ／分〜２００ｍｍ／分の速度でレーザー切断を行なう。
【００４５】
レーザー照射ノズル１３の先端から吹き出されるアシストガスとしては、好適には０．２ＭＰａ〜１．０ＭＰａ程度に加圧された空気、窒素、アルゴン等のガスが用いられる。このアシストガスは、レーザーを照射することによって生じる被加工脆性板５０の溶融成分を吹き飛ばすことにより切断速度を速めたり、被加工脆性板５０の切断面への溶融成分の再付着を防止したり、集光レンズ１４の表面に埃等の異物が付着することを防いだりする。
【００４６】
上述のように、本実施の形態におけるレーザー切断装置１においては、載置部２１上に被加工脆性板５０の製品領域５１ａのみが載置されている。すなわち、製品領域５１ａが載置部２１外にあっても構わないが、逆に周辺残材領域５２ａ〜５２ｄが載置部２１上にあることは許されない。そのため、レーザーによって切り離された周辺残材５２Ａ〜５２Ｄは、そのまま載置台２０の下方に配置された容器１６へと落下し、容器１６内にて受け止められて回収される。容器１６が満杯になれば、容器１６に代えて空の容器１７が載置台２０の下方に配置される。これにより、容器１６に蓄積された周辺残材の取り出しが行なわれる。
【００４７】
上述の本実施の形態におけるレーザー切断装置１においては、従来のガラス基板を溶断する方式のレーザー切断装置において用いられてきた載置部（定盤）上の溝構造が排除されているため、溝を設けることによって問題となっていた周辺残材の溝中への入り込みが起こり得なくなっている。そのため、周辺残材を載置台上から排除するという余分な工程が必要なくなるため、切断工程の連続性を保つことができタクトタイムの短縮を図ることができる。加えて、周辺残材が自重により落下・回収されるために特別な周辺残材の搬出工程が必要ないという点においてもタクトタイムの短縮が可能となる。
【００４８】
上述の本実施の形態におけるレーザー切断装置１においては、周辺残材回収機構としてガイドレール１８からなる搬送機構上に移動可能にセットされた複数の容器１６，１７にて構成した場合を例示して説明を行なったが、当該周辺残材回収機構にあっては、被加工脆性板５０の切断枚数または切断装置の稼働時間、もしくは容器１６，１７中に回収された周辺残材の重量などの情報により自動で（もしくは作業者にその情報を送ることにより、作業者が）周辺残材が集積された容器をレーザー切断装置１の外部へ取り出し、予備の容器を載置台２０の下方に配置する構成とされていることが好ましい。しかしながら、当然に他の構成の周辺残材回収機構を利用することも可能であり、１個の容器による一時的な集積（定期的に作業者が回収する）やベルトコンベアでの連続搬送など、定期的または連続的にレーザー切断装置の外部へと周辺残材が取り出されるものであればいかなる周辺残材回収機構を採用してもよい。
【００４９】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２におけるレーザー切断装置の載置台の斜視図であり、図５は、この載置台の上面図である。また、図６は、本実施の形態におけるレーザー切断装置の変形例に係る載置台の上面図である。以下においては、これらの図を参照して本実施の形態におけるレーザー切断装置の構成について説明する。なお、上述の実施の形態１におけるレーザー切断装置と同様の部分については図中同一の符号を付し、その説明はここでは繰り返さない。
【００５０】
本実施の形態におけるレーザー切断装置は、上述の実施の形態１におけるレーザー切断装置１と同様のレーザー切断機構および周辺残材回収機構を備えており、載置台の構成においてのみ異なる。図４および図５に示すように、本実施の形態におけるレーザー切断装置の載置台２０は、被加工脆性板５０の製品領域５１ａが載置される載置部２１に加え、被加工脆性板５０の周辺残材領域５２ａ〜５２ｄを支持する支持部２２を有している。支持部２２は、被加工脆性板５０の周辺残材領域５２ａ〜５２ｄのみを支持する部位であり、載置部２１の周縁に沿って載置部２１を取り囲むように複数配置されている。ここで、本実施の形態における載置台２０にあっては、支持部２２が矩形状の被加工脆性板５０の４辺に沿うように、各辺に対して３個ずつ設けられている。
【００５１】
図５に示すように、各々の支持部２２は、すべて被加工脆性板５０の周辺残材領域５２ａ〜５２ｄの切断後における重心位置５４ａ〜５４ｄからずれた位置に設けられている。より好適には、支持部２２は、図示するように周辺残材領域５２ａ〜５２ｄの上記重心位置５４ａ〜５４ｄよりも製品領域５１ａ側にずれた位置を支持するように配置されている。
【００５２】
ここで、図５に示すように、複数の支持部２２によって単一の周辺残材を載置している場合においては、支持部の重心は、各支持部２２の重心を結ぶ直線または多角形の重心と考えられる。図５においては、ほぼ等間隔の直線状に並んだ３個の支持部２２によって単一の周辺残材を支持しているので、その重心は中央に位置する支持部上にあると考えられる。本実施の形態においては、周辺残材の重心がそれを載置している支持部の重心に対してずれた位置にあるため、切断後において周辺残材は高い確率で自重により支持部２２から外側（すなわち支持部２２から見て載置部２１とは反対側）に向けて落下し、周辺残材回収機構によって回収されることになる。
【００５３】
このように構成することにより、被加工脆性板５０の切断時においては、載置部２１および支持部２２によって被加工脆性板５０を安定的に支持することが可能になり、一方、被加工脆性板５０の切断後において、周辺残材５２Ａ〜５２Ｄが安定的に支持部２２によって支持されることなく高い確率で自重により落下させることが可能になる。したがって、各周辺残材はワークから切り離された後、特別な工程を必要とせずに周辺残材回収機構に回収されることになり、タクトタイムの短縮を図ることが可能になる。
【００５４】
なお、本実施の形態におけるレーザー切断装置においては、支持部２２をその上面形状が平面である棒状の部材にて構成した場合を例示したが、支持部２２の上面形状は必ずしも平面である必要はなく、たとえば上方に向けて突出した半球状等であってもよい。また、本実施の形態におけるレーザー切断装置においては、支持部２２を各辺に対して３個ずつ設けた場合を例示して説明を行なったが、支持部２２の数は特に制限されるものではなく、適宜変更可能である。
【００５５】
また、支持部２２は必ずしも棒状の形状である必要はない。たとえば、図６に示すように、載置部２１の側面から所定の距離を離して直立させた平板状の部材によって支持部２２を構成してもよい。なお、この場合にも、被加工脆性板５０の周辺残材領域５２ａ〜５２ｄの切断後における重心位置５４ａ〜５４ｄからずれた位置に平板状の部材からなる支持部２２が配置される必要がある。
【００５６】
上述のように、本実施の形態におけるレーザー切断装置においては、レーザー切断時に使用するアシストガスをレーザー照射ノズル１３の先端から載置台２０に向けて吹きつけいる。このアシストガスは、切断後において周辺残材を下方に向けて押し付けるように機能するため、場合によっては周辺残材が載置部２１と支持部２２との間に入り込むという問題が生じ得る。
【００５７】
また、被加工脆性板は、非常に薄く脆弱であるため、レーザー切断時やその前後に行なわれる載置台への被加工脆性板の搬入工程や製品の搬出工程の際に被加工脆性板や製品が破損し、その破片が載置部２１や支持部２２上に載ってしまう問題も生じ得る。
【００５８】
図７は、このような周辺残材や破片の載置台上での残留が生じた場合の図である。図７に示す如く載置台２０上に周辺残材５６や破片５８が残留した場合には、それら周辺残材５６や破片５８の排除を行なわない限り、次の被加工脆性板の切断が行なえないことになってしまい、切断工程の連続性が損なわれてタクトタイムが悪化する要因となってしまう。
【００５９】
さらには、レーザー切断時においては、被加工脆性板の溶融成分が微粒子状となり（この微粒子状のものはドロスと呼ばれる）、載置部２１や支持部２２に付着するという問題も生じ得る。このドロスの載置台２０への付着が起きた場合には、切断工程を繰り返すうちにドロスの付着量が増えて被加工脆性板と載置台２０との密着性が損なわれることになり、被加工脆性板に対するレーザーの焦点位置のずれが発生して切断能力が低下するおそれがある。また、載置台が真空吸着や静電吸着等の保持機構を備えている場合には、その保持能力がドロスの付着によって低下し、被加工脆性板の位置ずれが生じるなどの問題も起こり得る。
【００６０】
そこで、以下においては、このような問題を解消するために、載置台上に残留する周辺残材や破片、ドロス等を強制的に落下させる強制落下手段としての種々の機構を上述の本実施の形態におけるレーザー切断装置に付設した場合について変形例として例示する。
【００６１】
（第１変形例）
図８は、本実施の形態に基づく第１変形例に係るレーザー切断装置の載置台の模式図である。本変形例に係るレーザー切断装置においては、載置台２０の特定の部位が移動機構等によって駆動されることにより、上述の載置台２０上に残留した周辺残材５６や破片５８を排除させる。
【００６２】
図８（Ａ）に示すレーザー切断装置の載置台２０は、支持部２２が図中矢印Ｂ方向、すなわち載置部２１から遠ざかる方向に移動するように、支持部２２に図示しない移動機構を設けたものである。このように構成した場合には、支持部２２が載置部２１から遠ざかることにより、載置部２１と支持部２２との間の距離が広がり、これら載置部２１と支持部２２との間に挟まった周辺残材５６を上記隙間から下方に落下させることが可能になり、落下した周辺残材５６を周辺残材回収機構によって回収することが可能になる。なお、載置部２１と支持部２２との間に挟まった周辺残材５６の回収後は、支持部２２は上記移動機構によって元の位置に復帰し、次の被加工脆性板が載置台２０上に載置されることになる。
【００６３】
図８（Ｂ）に示すレーザー切断装置の載置台２０は、支持部２２が図中矢印Ｃ方向、すなわち支持部２２がその下端を中心とする回転方向に傾斜するように、支持部２２に図示しない傾斜機構を設けたものである。このように構成した場合には、支持部２２の上端部分が載置部２１から遠ざかることにより、載置部２１と支持部２２の上端部分との間の距離が広がり、これら載置部２１と支持部２２との間に挟まった周辺残材５６を上記隙間から下方に落下させることが可能になり、落下した周辺残材５６を周辺残材回収機構によって回収することが可能になる。なお、載置部２１と支持部２２との間に挟まった周辺残材５６の回収後は、支持部２２は上記傾斜機構によって元の位置に復帰し、次の被加工脆性板が載置台２０上に載置されることになる。
【００６４】
図８（Ｃ）に示すレーザー切断装置の載置台２０は、載置部２１および支持部２２を含む載置台２０の全体が図中矢印Ｄ方向、すなわち、載置台２０の中央部を中心とする回転方向に傾斜するように、載置台２０の全体を一体的に回転させる図示しない傾斜機構を設けたものである。このように構成した場合には、載置台２０の全体が回転することにより、載置部２１と支持部２２との間に挟まった周辺残材５６や載置部２１上に載った破片５８を下方に落下させることが可能になり、落下した周辺残材５６および破片５８を周辺残材回収機構によって回収することが可能になる。ここで、より好適には、載置台２０の傾斜角が水平面に対して９０°以上となるように構成すれば、より確実な周辺残材５６や破片５８の回収が可能となる。なお、周辺残材５６および破片５８の回収後は、載置台２０は上記傾斜機構によって元の位置に復帰し、次の被加工脆性板が載置台２０上に載置されることになる。
【００６５】
（第２変形例）
図９は、本実施の形態に基づく第２変形例に係るレーザー切断装置の載置台の模式図である。本変形例に係るレーザー切断装置においては、清掃手段が作動することにより、上述の載置台２０上に残留した周辺残材５６や破片５８を排除させる。
【００６６】
図９（Ａ）に示すレーザー切断装置の載置台２０は、清掃手段としてのブラシ２４を有している。図９（Ａ）に示すように、ブラシ２４は、載置台２０上において図中矢印Ｅ方向に回転しつつ図中矢印Ｆ方向に移動するように構成されている。このように構成することにより、載置部２１と支持部２２との間に挟まった周辺残材５６や載置部２１上に載った破片５８、載置台２０に付着したドロス等は、ブラシ２４によって載置台２０上から掻き出されて落下し、周辺残材回収機構によって回収されるようになる。なお、周辺残材５６や破片５８、ドロス等の回収後は、ブラシ２４による清掃が停止されてブラシ２４が載置台２０上から退避させられ、次の被加工脆性板が載置台２０上に載置されることになる。
【００６７】
図９（Ｂ）に示すレーザー切断装置の載置台２０は、清掃手段としてのエアナイフ２５を有している。図９（Ｂ）に示すように、エアナイフ２５は、載置台２０の載置面に向けて空気等の気体を吹き付けることができるように構成されている。このように構成することにより、載置部２１と支持部２２との間に挟まった周辺残材５６や載置部２１上に載った破片５８、載置台２０に付着したドロス等は、エアナイフ２５から吹き出された空気等の気体によって吹き飛ばされて載置台２０上から落下し、周辺残材回収機構によって回収されるようになる。なお、周辺残材５６や破片５８、ドロス等の回収後は、エアナイフ２５による清掃が停止され、次の被加工脆性板が載置台２０上に載置されることになる。
【００６８】
なお、上記以外にも、清掃手段として集塵機、粘着ゴムローラーなどを利用することが可能である。また、上述のブラシ２４、エアナイフ２５、集塵機、粘着ゴムローラー等を適宜組合わせて利用することも当然に可能である。
【００６９】
（実施の形態３）
図１０は、本発明の実施の形態３におけるレーザー切断装置およびレーザー切断方法を説明するための載置台近傍の上面図である。本実施の形態におけるレーザー切断装置およびレーザー切断方法は、載置台に複数の載置部を設け、これにより複数の被加工脆性板を個別にかつ同時に載置することができるようにすることにより、生産性の効率化を図ったものである。
【００７０】
図１０に示すように、本実施の形態におけるレーザー切断装置１０１は、１つのレーザー照射ノズル１１３を含むレーザー切断機構と、２つの載置台１２０Ａ，１２０Ｂと、搬入用コンベア１６１および搬出用コンベア１６２からなる搬送機構と、ロボットアーム１７１Ａ，１７１Ｂからなる搬入機構と、ロボットアーム１７１Ｃ，１７１Ｄからなる搬出機構と、周辺残材回収機構としての容器１１６とを備えている。２つの載置台１２０Ａ，１２０Ｂは、それぞれ２つの載置部１２１を有しており、搬入用コンベア１６１の搬送方向（図中矢印Ｇ方向）の終端と搬出用コンベア１６２の搬送方向（図中矢印Ｈ方向）の基端との間に配置されている。レーザー切断機構は、そのレーザー照射ノズル１１３の先端が２つの載置台１２０Ａ，１２０Ｂ上に位置可能となるように、図示しない回転駆動機構によって図中矢印Ｉ方向に回転駆動される。ロボットアーム１７１Ａ，１７１Ｂは、それぞれ載置台１２０Ａ，１２０Ｂに対応付けて載置台１２０Ａ，１２０Ｂと搬入用コンベア１６１との間に設置されており、ロボットアーム１７１Ｃ，１７１Ｄは、それぞれ載置台１２０Ａ，１２０Ｂに対応付けて載置台１２０Ａ，１２０Ｂと搬出用コンベア１６２との間に設置されている。周辺残材回収機構としての容器１１６は、載置台１２０Ａ，１２０Ｂの下方に配置されている。
【００７１】
上記構成のレーザー切断装置１０１においては、ワークである被加工脆性板５０が連続してレーザー切断装置１０１に投入され、個別にレーザー切断加工が施されてレーザー切断装置１０１から搬出される。以下においては、その流れについて説明する。
【００７２】
まず、搬入用コンベア１６１により搬送された被加工脆性板５０は、ロボットアーム１７１Ａ，１７１Ｂのいずれかによって吸着保持され、載置台１２０Ａ，１２０Ｂのいずれかの載置部１２１上に載置される。そして、レーザー切断機構によって製品と周辺残材とに溶断される。その際、周辺残材は、載置部１２１の周辺から自重により落下し、容器１１６によって回収される。ついで、被加工脆性板５０から切り出された製品５１は、ロボットアーム１７１Ｃ，１７１Ｄのいずれかによって吸着保持され、搬出用コンベア１６２に移送され、搬出用コンベア１６２によって搬送されてレーザー切断装置１０１から取り出される。
【００７３】
ここで、本実施の形態におけるレーザー切断装置１０１においては、たとえば図中左側に位置する載置台１２０Ａの載置部１２１上に載置された被加工脆性板５０をレーザー切断機構を用いて切断している間に、図中右側に位置する載置台１２０Ｂの載置部１２１上にロボットアーム１７１Ｂを用いて新たな被加工脆性板５０が載置される。そして、図中左側に位置する載置台１２０Ａの載置部１２１上に載置された被加工脆性板５０の切断加工が終了すると、レーザー切断機構のレーザー照射ノズル１１３は図中右側に位置する載置台１２０Ｂの載置部１２１上に載置された被加工脆性板５０の切断加工に移行する。そして、図中右側に位置する載置台１２０Ｂの載置部１２１上に載置された被加工脆性板５０をレーザー切断機構を用いて切断している間に、図中左側に位置する載置台１２０Ａの載置部１２１上に位置する加工済みの製品をロボットアーム１７１Ｃによって取り出し、代わりにロボットアーム１７１Ａを用いて新たな被加工脆性板５０が図中左側に位置する載置台１２０Ａの載置部１２１上に載置される。本実施の形態におけるレーザー切断装置１０１においては、この一連の作業が左右の載置台において交互に連続して繰り返される。
【００７４】
すなわち、本実施の形態におけるレーザー切断装置１０１においては、選択された一の載置部上に載置された被加工脆性板の切断・回収工程の実施時に、上記一の載置部以外の他の載置部において搬入工程および搬出工程のうちの少なくともいずれかが同時に実施される。このようなレーザー切断装置およびレーザー切断方法を採用することにより、切断工程の連続性を保つことが可能になり、タクトタイムを大幅に短縮することができる。また、レーザー切断機構によって被加工脆性板５０から切り離された周辺残材を落下させて回収することが可能になるため、切断加工の連続性が阻害されることなく高い作業効率で製品の切り出しを行なうことができる。したがって、さらなる切断作業の効率化が図られるようになる。
【００７５】
上記本実施の形態におけるレーザー切断装置１０１においては、一対の載置台１２０Ａ，１２０Ｂ間をレーザー照射ノズル１１３が移動するように構成した場合を例示したが、反対に載置台が移動するように構成することも可能である。図１１および図１２は、このように構成した場合のレーザー切断装置の上面図である。
【００７６】
図１１に示すレーザー切断装置２０１は、載置台２２０が水平方向に往復移動するように構成した場合を示すものである。図１１に示すレーザー切断装置２０１においては、１つのレーザー照射ノズル２１３を含むレーザー切断機構と、１つの載置台２２０と、搬送機構である１つの搬送用コンベア２６１と、搬入および搬出機構である２つのロボットアーム２７１Ａ，２７１Ｂと、周辺残材回収機構としての容器２１６とを備えている。載置台２２０は、２つの載置部２２１Ａ，２２１Ｂを有しており、搬送用コンベア２６１の搬送方向（図中矢印Ｊ方向）と略平行に配置されている。載置台２２０は、図示しない往復移動機構によって往復移動可能に構成されている。一方、レーザー切断機構は移動不能に固定されている。ロボットアーム２７１Ａ，２７１Ｂは、それぞれの載置部２２１Ａ，２２１Ｂに対応付けて配置されている。周辺残材回収機構としての容器２１６は、載置台２２０の下方に配置されている。
【００７７】
図１１に示すレーザー切断装置２０１においても、ワークである被加工脆性板５０は連続してレーザー切断装置２０１に投入され、個別にレーザー切断加工が施されてレーザー切断装置２０１から搬出される。まず、搬送用コンベア２６１により搬送された被加工脆性板５０は、ロボットアーム２７１Ａ，２７１Ｂのいずれかによって吸着保持され、載置台２２０のいずれかの載置部２２１Ａ，２２１Ｂ上に載置される。そして、レーザー切断機構によって製品と周辺残材とに溶断される。その際、周辺残材は、載置部２２１の周辺から自重により落下し、容器２１６によって回収される。ついで、被加工脆性板５０から切り出された製品５１は、ロボットアーム２７１Ａ，２７１Ｂのいずれかによって吸着保持され、再び搬送用コンベア２６１に移され、搬送用コンベア２６１によって搬送されてレーザー切断装置２０１から取り出される。
【００７８】
ここで、上記レーザー切断装置２０１においては、たとえば図中左側に位置する載置部２２１Ａ上に載置された被加工脆性板５０をレーザー切断機構を用いて切断している間に、図中右側に位置する載置部２２１Ｂ上にロボットアーム２７１Ｂを用いて新たな被加工脆性板５０が載置される（図１１（Ａ）参照）。そして、図中左側に位置する載置部２２１Ａ上に載置された被加工脆性板５０の切断加工が終了すると、載置台２２１が図中矢印Ｋ方向に移動することにより、レーザー切断機構による切断対象が図中右側に位置する載置部２２１Ｂ上に載置された被加工脆性板５０に移行する。そして、図中右側に位置する載置部２２１Ｂ上に載置された被加工脆性板５０をレーザー切断機構を用いて切断している間に、図中左側に位置する載置部２２１Ａ上に位置する加工済みの製品をロボットアーム２７１Ａによって取り出し、代わりにロボットアーム２７１Ａを用いて新たな被加工脆性板５０が図中左側に位置する載置部２２１Ａ上に載置される（図１１（Ｂ）参照）。その後、図中右側に位置する載置部２２１Ｂ上に載置された被加工脆性板５０の切断加工が終了すると、載置台２２１が図中矢印Ｌ方向に移動する。本実施の形態におけるレーザー切断装置２０１においては、この一連の作業が連続して繰り返される。
【００７９】
図１２に示すレーザー切断装置は、載置台が水平面内において回転移動するように構成した場合を示すものである。図１２に示すレーザー切断装置３０１においては、１つのレーザー照射ノズル３１３を含むレーザー切断機構と、１つの載置台３２０と、搬送機構である１つの搬送用コンベア３６１と、搬入および搬出機構である１つのロボットアーム３７１と、周辺残材回収機構としての容器３１６とを備えている。載置台３２０は、２つの載置部３２１Ａ，３２１Ｂを有しており、搬送用コンベア３６１の搬送方向（図中矢印Ｍ方向）と略平行に配置されている。載置台３２０は、図示しない回転移動機構によって回転移動可能に構成されている。一方、レーザー切断機構は移動不能に固定されている。ロボットアーム３７１は、載置台３２０に対応付けて配置されている。周辺残材回収機構としての容器３１６は、載置台３２０の下方に配置されている。
【００８０】
図１２に示すレーザー切断装置３０１においても、ワークである被加工脆性板５０は連続してレーザー切断装置３０１に投入され、個別にレーザー切断加工が施されてレーザー切断装置３０１から搬出される。まず、搬送用コンベア３６１により搬送された被加工脆性板５０は、ロボットアーム３７１によって吸着保持され、載置台３２０の載置部３２１Ａ，３２１Ｂのうち、搬送用コンベア３６１側に位置する載置部上に載置される。そして、上述の回転移動機構によって載置台３２０が回転し、その後レーザー切断機構によって製品と周辺残材とに溶断される。その際、周辺残材は、載置台３２０の周辺から自重により落下し、容器３１６によって回収される。ついで、上述の回転移動機構によって載置台３２０が回転し、被加工脆性板５０から切り出された製品５１がロボットアーム３７１によって吸着保持され、再び搬送用コンベア３６１に移され、搬送用コンベア３６１によって搬送されてレーザー切断装置３０１から取り出される。
【００８１】
ここで、上記レーザー切断装置３０１においては、たとえば図中下側に位置する載置部３２１Ａ上に載置された被加工脆性板５０をレーザー切断機構を用いて切断している間に、図中上側に位置する載置部３２１Ｂ上にロボットアーム３７１を用いて新たな被加工脆性板５０が載置される（図１２（Ａ）参照）。そして、図中下側に位置する載置部３２１Ａ上に載置された被加工脆性板５０の切断加工が終了すると、載置台３２１が図中矢印Ｎ方向に回転することにより、レーザー切断機構による切断対象が図中下側に位置することとなった載置部３２１Ｂ上に載置された被加工脆性板５０に移行する。そして、図中下側に位置することとなった載置部３２１Ｂ上に載置された被加工脆性板５０をレーザー切断機構を用いて切断している間に、図中上側に位置することとなった載置部３２１Ａ上に位置する加工済みの製品をロボットアーム３７１によって取り出し、代わりにロボットアーム３７１を用いて新たな被加工脆性板５０が図中上側に位置することとなった載置部３２１Ａ上に載置される（図１２（Ｂ）参照）。本実施の形態におけるレーザー切断装置３０１においては、この一連の作業が連続して繰り返される。
【００８２】
以上において説明した如く、図１１および図１２に示す如くの構成とした場合にも、選択された一の載置部上に載置された被加工脆性板の切断・回収工程の実施時に、上記一の載置部以外の他の載置部において搬入工程および搬出工程のうちの少なくともいずれかが同時に実施されることになり、切断工程の連続性を保たれてタクトタイムを大幅に短縮することができる。また、レーザー切断機構によって被加工脆性板から切り離された周辺残材を落下させて回収することが可能になるため、切断加工の連続性が阻害されることなく高い作業効率で製品の切り出しを行なうことができる。したがって、さらなる切断作業の効率化が図られるようになる。
【００８３】
なお、今回開示した上記各実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】被加工脆性板から製品を切り出す際の態様を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるレーザー切断装置の構成を示した模式図である。
【図３】本発明の実施の形態１におけるレーザー切断装置の載置台を上方から見た場合の図である。
【図４】本発明の実施の形態２におけるレーザー切断装置の載置台の斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態２におけるレーザー切断装置の載置台の上面図である。
【図６】本発明の実施の形態２におけるレーザー切断装置の変形例に係る載置台の上面図である。
【図７】本発明の実施の形態２におけるレーザー切断装置において周辺残材や破片が載置台上に残留した場合の図である。
【図８】本発明の実施の形態２に基づく第１変形例に係るレーザー切断装置の載置台の模式図である。
【図９】本発明の実施の形態２に基づく第２変形例に係るレーザー切断装置の載置台の模式図である。
【図１０】本発明の実施の形態３におけるレーザー切断装置およびレーザー切断方法を説明するための載置台近傍の上面図である。
【図１１】本発明の実施の形態３におけるレーザー切断装置の変形例に係る載置台近傍の上面図である。
【図１２】本発明の実施の形態３におけるレーザー切断装置の他の変形例に係る載置台近傍の上面図である。
【符号の説明】
【００８５】
１，１０１，２０１，３０１  レーザー切断装置、１１  レーザー発振器、１２  ミラー、１３，１１３，２１３，３１３  レーザー照射ノズル、１４  集光レンズ、１５  導入管、１６，１７，１１６，２１６，３１６  容器、１８  ガイドレール、２０，１２０Ａ，１２０Ｂ，２２０，３２０  載置台、２１，１２１，２２１Ａ，２２１Ｂ，３２１Ａ，３２１Ｂ  載置部、２２  支持部、２４  ブラシ、２５  エアナイフ、５０  被加工脆性板、５１，５１Ａ〜５１Ｄ  製品、５１ａ〜５１ｄ  製品領域、５２，５２Ａ〜５２Ｄ，５６  周辺残材、５２ａ〜５２ｄ  周辺残材領域、５３  切断予定領域、５４ａ〜５４ｄ  重心位置、５８  破片、１６１  搬入用コンベア、１６２  搬出用コンベア、１７１Ａ〜１７１Ｄ，２７１Ａ，２７１Ｂ，３７１  ロボットアーム、２６１，３６１  搬送用コンベア。
【図１】
0004450811.tif 000002
【図２】
0004450811.tif 000003
【図３】
0004450811.tif 000004
【図４】
0004450811.tif 000005
【図５】
0004450811.tif 000006
【図６】
0004450811.tif 000007
【図７】
0004450811.tif 000008
【図８】
0004450811.tif 000009
【図９】
0004450811.tif 000010
【図１０】
0004450811.tif 000011
【図１１】
0004450811.tif 000012
【図１２】
0004450811.tif 000013