(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アパーチャによりレーザビームのビーム径を所定の大きさに制限するようにしたレーザ加工機におけるアパーチャ交換装置において、
前記レーザビームの光軸方向である第１の方向に貫通された径の異なるアパーチャをそれぞれ有する複数のブロックと、
前記第１の方向に直交する第２の方向に複数個並んで形成されかつ前記第１及び第２の方向に直交する第３の方向に延びる案内溝を有し、これら案内溝に前記ブロックが案内されて前記第２の方向に所定の間隔で前記複数のブロックを支持するホルダと、
該ホルダに前記ブロックを固定する固定部材と、
前記ホルダに対して、前記各ブロックの前記第３の方向の位置を規制して前記各アパーチャの前記第３の方向の位置を決める位置決め部材と、
前記ホルダを前記第２の方向に移動させて、前記複数のブロックのうちの加工に供される前記アパーチャを有するブロックを前記第２の方向の所定の位置に位置決めするスライド機構と、
該スライド機構を駆動して前記ホルダを移動させる駆動源と、を備える、
ことを特徴とするレーザ加工機におけるアパーチャ交換装置。
【請求項２】
前記第２の方向に並んだ前記複数個の案内溝が、同一ピッチで形成されてなる、
請求項１記載のレーザ加工機におけるアパーチャ交換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ発振器から出力されるレーザビームのビーム径を所定の大きさに制限するための、レーザ加工機におけるアパーチャ交換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、レーザ加工機の１つであるレーザ穴明機の全体構成図である。図で、１はレーザ発振器で、レーザビーム２を出力する。３はプレートで、所定の位置にアパーチャ（窓：この場合は円形の貫通穴）３ａが形成されている。プレート３はレーザビーム２を透過させない材質（例えば、銅）で形成されており、レーザビーム２の光軸と直角に配置される。４は反射鏡、５はレンズ等からなる光学ユニット、６は加工対象となるワークとしてのプリント基板である。
【０００３】
次に、上述構成のレーザ穴明機の動作を説明する。
【０００４】
レーザ発振器１から出力されたレーザビーム２のうち、アパーチャ３ａを通過したレーザビーム２は、反射鏡４により直角に曲げられ、光学ユニット５で集光され、プリント基板６に穴を加工する。このように、加工しようとする穴径に応じてレーザビーム２のビーム径を整えるようにすると、プリント基板６の表面からの光学ユニット５の高さを固定することができ、光学ユニット５を上下方向に移動させる必要がなくなり、加工精度が向上するだけでなく、作業性も向上する。
【０００５】
アパーチャ３ａの自動交換装置としては、エアシリンダ式や回転円盤式のものがある。
【０００６】
エアシリンダ式は、異なる径のアパーチャ３ａが形成された複数のプレート３のそれぞれを、レーザビーム２の進行方向に直角に並べたエアシリンダのピストンロッドに支持させておき、エアシリンダを動作させて、所定のアパーチャ３ａをレーザビーム２の光軸に対して位置決めするものである。この方式によると、プレート３の待機位置は、同図中の二点鎖線で示すＢ群となる。
【０００７】
一方、回転円盤式は、異なる直径の複数のアパーチャ３ａを、回転の軸心をレーザビーム２の光軸と平行にした回転円盤の円周上に設けておき、回転円盤を回転させることにより所定のアパーチャ３ａをレーザビーム２の光軸に位置決めするものである。この方式によると、アパーチャ３ａの待機位置は、同図中の二点鎖線で示すＣ群である。
【０００８】
また、作業者が加工する穴径に応じたアパーチャ３ａを形成したプレート３を手動でレーザビーム２の光軸に位置決めする場合もある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のレーザ穴明機では、加工する穴の径の精度とともに真円度が要求され、レーザビーム２の中心に対するアパーチャ３ａの中心のずれの許容差は０．０１mm以下である。
【００１０】
上述したエアシリンダ式の場合、エアシリンダはシリンダ端でしか正確な位置決め精度を得ることができないから、ｎ個（ｎは２以上の整数）のアパーチャ３ａを使用する場合には、最も大径のアパーチャ３ａを持つプレート３を固定しておき、（ｎ−１）枚の他のプレート３は、エアーシリンダに支持させる。このため、機構が複雑となり、大きな占有スペースを必要とする。
【００１１】
一方、回転円盤式の場合、１枚の円盤に直接、複数個のアパーチャ３ａを設けると、個々のアパーチャ３ａは位置調整ができないから、円盤を高精度に加工しなければならず、高価になる。そこで、アパーチャ３ａを設けたプレート３を位置調整可能な構造にして円盤に配置すると、円盤の直径が大きくなり、大きな占有スペースを必要とするだけでなく、円盤の重量が増すために、円盤を回転駆動させるための駆動源としてのモータの容量を大きくしなければならない。
【００１２】
また、作業者が手動でプレート３を交換する場合、プレート３を交換する度にアパーチャ３ａの中心をレーザビーム２の中心に合わせる必要があるため、時間がかかり、作業能率が低下する。
【００１３】
本発明は、上述事情に鑑みてなされたものであり、以下のようなアパーチャ交換装置、すなわち、
▲１▼機構が簡単であり、
▲２▼占有スペースが小さく、
▲３▼モータ等の駆動源の容量が小さくてすみ、
▲４▼アパーチャの位置決め作業が容易で、
▲５▼しかもアパーチャの位置決め精度が高くなるようにした、
レーザ加工機におけるアパーチャ交換装置を提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための請求項１の発明は、アパーチャによりレーザビームのビーム径を所定の大きさに制限するようにしたレーザ加工機におけるアパーチャ交換装置において、
前記レーザビームの光軸方向である第１の方向に貫通された径の異なるアパーチャをそれぞれ有する複数のブロックと、
前記第１の方向に直交する第２の方向に複数個並んで形成されかつ前記第１及び第２の方向に直交する第３の方向に延びる案内溝を有し、これら案内溝に前記ブロックが案内されて前記第２の方向に所定の間隔で前記複数のブロックを支持するホルダと、
該ホルダに前記ブロックを固定する固定部材と、
前記ホルダに対して、前記各ブロックの前記第３の方向の位置を規制して前記各アパーチャの前記第３の方向の位置を決める位置決め部材と、
前記ホルダを前記第２の方向に移動させて、前記複数のブロックのうちの加工に供される前記アパーチャを有するブロックを前記第２の方向の所定の位置に位置決めするスライド機構と、
該スライド機構を駆動して前記ホルダを移動させる駆動源と、を備える、
ことを特徴とするレーザ加工機におけるアパーチャ交換装置にある。
また、前記第２の方向に並んだ前記複数個の案内溝が、同一ピッチで形成されてなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。
【００１６】
〈実施の形態１〉
図１〜図３に、本発明に係る、レーザ加工機におけるアパーチャ交換装置（以下単に「アパーチャ交換装置」という。）の一例を示す。なお、図１はアパーチャ交換装置の正面図、図２は側面断面図、図３は図１のＡ−Ａ線矢視図である。また、以下の説明において、正面図である図１における左右方向を「（ブロックの）幅方向（第２の方向）」、同図の上下方向を「上下方向又は高さ方向（第３の方向）」、レーザビームの光線方向である表裏方向を「前後方向（第１の方向）」というものとする。
【００１７】
これらの図中において、１０はスライドユニット（スライド機構）であり、スライダ１０ａはベース１０ｂ上を、図１中の幅方向（左右方向）に移動自在である。１０ｃはパルスモータ（駆動源）で、ベース１０ｂの側面に固定されていて、ボールねじ１０ｄを回転させる。１０ｅはボールねじ１０ｄに螺合するナットであり、スライダ１０ａの下部に固定されている。１０ｆは軸受であり、ベース１０ｂの端部に配置され、ボールねじ１０ｄを回転自在に支持している。１１はベースプレートであり、スライダ１０ａに固定されている。１２はサポートであり、ベースプレート１１に固定されている。１３はアパーチャホルダ（ホルダ）であり、図２に示す側面視形状がＬ字形に形成されていて、ボルト１４によりサポート１２に固定されている。アパーチャホルダ１３の一方の辺（縦方向の辺）には複数の長穴１３ａ（図３では、１０個）が形成されている。１５はガイドプレートであり、アパーチャホルダ１３に固定され、アパーチャホルダ１３と一体である。ガイドプレート１５には複数の案内溝１５ａ（図３では、１０個）が図１及び図２における上下方向に形成されている。
【００１８】
１６はアパーチャブロック（ブロック）であり、一方の側面に形成された突起１６ａが上述の案内溝１５ａに係合した状態で、ボルト（固定部材）１７によりアパーチャホルダ１３に固定されている。アパーチャブロック１６の下方には、幅方向及び高さ方向の所定の位置に中心を有する複数の、それぞれ径の異なるアパーチャ３ａが前後方向（幅と直角な水平方向）に貫通されるようにして形成されている。本実施の形態の場合、直径が１mmから５．５mmまで０．５mm刻みのアパーチャ３ａがそれぞれ形成されたアパーチャブロック１６が１０個配置されている。これらアパーチャブロック１６は、アパーチャ３ａの大きさが違うことを除いてすべて同形に形成されている。
【００１９】
なお、図３に示すように、案内溝１５ａの幅Ｗは、突起１６ａの幅ｗより数μｍ程度広い。また、ガイドプレート１５の内面１５ｂとアパーチャホルダ１３の内面１３ｂとの距離Ｍはアパーチャブロック１６の長さｍより数μｍ程度広い。さらに、案内溝１５ａのピッチＰはアパーチャブロック１６の厚さｐより数μｍ程度広い。さらにまた、アパーチャ３ａの中心とアパーチャブロック１６の上辺１６ｂとの距離のばらつきは０．０１mm以下である。
【００２０】
１８は、圧縮ばねであり、アパーチャブロック１６と同数設けられ、それぞれアパーチャブロック１６を図１及び図２の上方に付勢している。１９はボルトであり、サポート１２をベースプレート１１に固定している。２０は位置決めプレートであり、ボルト２１によりガイドプレート１５の上部に固定されている。位置決めプレート２０のアパーチャホルダ１３と対向する側面には溝２０ａが設けられている。２２は支持プレートであり、マイクロメータ２３を支持し、溝２０ａに嵌合している。支持プレート２２の板厚と溝２０ａの幅の隙間は数μｍ程度である。２３ａはヘッドであり、回転させるとマイクロメータ（位置決め部材）２３の軸２３ｂが上下方向に移動して各アパーチャブロック１６の高さ位置を微調整する。
【００２１】
次に、アパーチャ３ａの位置決め手順について説明する。
【００２２】
ボルト２１を緩め、位置決めプレート２０をガイドプレート１５から外す。この状態で、アパーチャブロック１６の突起１６ａを、ガイドプレート１５の案内溝１５ａに係合させ、１０個のアパーチャブロック１６を、ガイドプレート１５の内面１５ｂとアパーチャホルダ１３の内面１３ｂとの間に挿入したら、ボルト２１により、位置決めプレート２０をガイドプレート１５に固定する。次に、位置決めプレート２０の一方から支持プレート２２を溝２０ａに挿入し、ボルト１７により、アパーチャブロック１６の上辺１６ｂがマイクロメータ２３の軸２３ｂの先端に当接する位置でアパーチャブロック１６をアパーチャホルダ１３に固定する。すべてのアパーチャブロック１６をサポート１２に固定したら、支持プレート２２を外す。なお、必要に応じてヘッド２３ａを回転させ、アパーチャブロック１６すなわちアパーチャ３ａの上下方向の位置を微調整してから、アパーチャホルダ１３に固定する。
【００２３】
図４は、アパーチャ交換装置の全体構成図である。同図中、３０は機械本体のＮＣ装置である。３１はコントローラであり、各アパーチャ３ａの図４における幅方向（左右方向）の位置を記憶している。３２はパルスモータ１０ｃのドライバである。
【００２４】
次に、上述構成のアパーチャ交換装置の動作について説明する。
【００２５】
自動運転中にＮＣ装置３０からアパーチャ３ａの変更命令が出されると、コントローラ３１はパルスモータ１０ｃを所定の角度回転させて、ボールねじ１０ｄを所定の角度だけ回転させる。これにより、ボールねじ１０ｄに螺合されているナット１０ｅと一体のスライダ１０ａが図１及び図４中の幅方向（左右方向）に移動してベース１０ｂに対し位置決めされる。この位置決めによって、使用しようとするアパーチャ３ａの中心をレーザビーム２の中心に一致させることができる。
【００２６】
本実施の形態では、アパーチャブロック１６に突起１６ａを設けて、ガイドプレート１５の案内溝１５ａに係合させているので、ボルト１７を締める際に、アパーチャブロック１６が幅方向（左右方向）にずれることがない。また、アパーチャブロック１６はアパーチャホルダ１３のどの場所にも配置できるように、すなわち、いわゆるカートリッジ式にしてあるので、径がそれぞれ異なるアパーチャ３ａを有するアパーチャブロック１６を容易に入れ替えることができる。さらに、上下方向の位置決めも容易で、作業能率を向上させることができる。さらにまた、それぞれアパーチャ３ａを有するｎ個のアパーチャブロック１３を幅方向に並べる場合、幅方向の全幅は最大のアパーチャ径のｎ倍よりわずかに大きい程度にすることが可能で、省スペース化を図ることができる。加えて、駆動源としてのパルスモータ１０ｃは、アパーチャブロック１６等を幅方向に移動させるだけであるので、容量の小さいものとすることができる。
【００２７】
なお、位置決めプレート２０の下面に、アパーチャブロック１６の上辺１６ｂを当接させることによりアパーチャブロック１６の上下方向の位置決めをするようにした場合は、位置決めプレート２０の溝２０ａ、支持プレート２２、及びマイクロメータ２３を省略することが可能である。この場合には、位置決め部材としてのマイクロメータ２３に代わり、位置決めプレート２０の下面が位置決め部材として作用する。また、パルスモータ１０ｃに代えてサーボモータを使用するようにしてもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、
１．機構が簡単であり、
２．占有スペースが小さく、
３．モータ等の駆動源の容量が小さくてすみ、
４．アパーチャの位置決め作業が容易で、
５．しかもアパーチャの位置決め精度が高くなるようにする、
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るアパーチャ交換装置の正面図。
【図２】本発明に係るアパーチャ交換装置の側面断面図。
【図３】図１のＡ−Ａ線矢視図。
【図４】本発明に係るアパーチャ交換装置の全体構成図。
【図５】従来のレーザ加工機の１つであるレーザ穴明機の全体構成図である。
【符号の説明】
３ａ        アパーチャ
１０        スライド機構（スライドユニット）
１０ｃ      駆動源（パルスモータ）
１３        ホルダ（アパーチャホルダ）
１６        ブロック（アパーチャブロック）
１７        固定部材（ボルト）
２３        位置決め部材（マイクロメータ）
【図１】
0003883708.tif 000002
【図２】
0003883708.tif 000003
【図３】
0003883708.tif 000004
【図４】
0003883708.tif 000005
【図５】
0003883708.tif 000006