発見

優れた加工精度

多くのレーザー加工タスクでは、材料上の図形に位置を合わせる必要があります。レーザーシステムを使用して印刷加工後に材料上の図形を切り抜くプリントカットなどがその例です。このような用途では、特定の位置に部品や材料を固定し、その位置に合わせてレーザー加工するために、機械式治具の組み立てにとりかかる場合がほとんどです。

機械式治具は、一部の視覚的な用途には適していますが、デメリットもあります。治具の作成には、時間もコストもかかる可能性があります。加工位置を治具に合わせ、適切な焦点を設定し、副生成物を除去するために適切な換気を行い、治具がレーザーシステムのコンポーネントの移動を妨げないようにすると、いずれの場合も手違いが発生する可能性が高くなります。また、その加工を後で繰り返す場合は、治具を保管し、オペレーターはセットアップ手順を毎回実施する必要があります。

ユニバーサルカメラレジストレーション（UCR）は機械式治具が不要なだけでなく、精度と再現性を高めます。ILSおよびXLSプラットフォームで使用可能なUCRは、システムキャリッジ内の高解像度カメラを使用して、設計ファイル内のレジストレーションマークに対応する特徴を、加工する部品上で視覚的に識別します。この情報が、設計ファイルを材料の位置と合わせる際に使用されます。

左から右へ-レジストレーションマーク付き原材料、UCRソフトウェアはこれらの場所を認識し、最終的なカットアウトをおこないます

UCRは、レーザー材料の加工の前におこなわれる、製造プロセスでは典型的な様々な前処理および材料の歪みを補正することができます。特に、UCRは、材料の幾何学的形状とレーザー加工の間のほぼ完全なレジストレーションを確実にするために、以下を調整することができます。

• 平行移動
  X-Y軸上でデザインファイルの再配置。これは、材料を手でシステム内に配置する場合の、最も一般的な調整です。この機能は、単一のレジストレーションマークでおこなうことができます。
  
• 回転
  X-Y面上でのデザインファイルの回転。回転には、材料上に最低2か所のレジストレーションマークが必要で、材料がシステム内に手で配置された場合に頻繁に必要となります。回転のずれはたとえ数度であっても、重大な加工上の問題を引き起こす可能性があるため、これは重要な補正メカニズムです。
  
• スケーリング
  材料に合わせてデザインファイルのサイズを変更する。平行移動と回転に続き、スケーリングもミスアライメントに大きく影響する可能性があります。紙、薄いフィルム、布などの材料は、扱いの際伸長したり、温度や湿度によってサイズが変わることがよくあります。補正せずにそのままにしておくと、肉眼でも容易に見ることができるミスアライメントが生じることがあります。スケーリングの調整には、少なくとも2点のレジストレーションマークが必要です。
  
• スキュー
  XおよびY軸間の角度調節。スキューはこれまでの歪みと比べるとかすかなものではありますが、最高の精度と品質のためには無視することはできません。オフセット印刷などのロールプロセスは、ローラ径が完全に均一でない場合や、入力してくる材料が一方側と比べて他方の側で引き伸ばされる場合などは、せん断歪みを生じさせる可能性があります。UCRには、スキュー補正を実行するために少なくとも3点のレジストレーションポイントが必要です。
  
• 透視図法
  デザインファイルの3Dの視点での調節。透視図法の調節は、最も高い精度を要するアプリケーションで必要です。これはあまり一般的ではありませんが、製造プロセスによっては材料上透視図スタイルの歪みが発生し、これが適切に考慮されていないと公差の高い仕様を満たすことができません。
  

UAC2000およびUAC4000は両方とも、排気ガスからこれらの副生成物を効果的に除去するために、4段階ろ過システム（プレフィルター、HEPAフィルターおよびデュアル炭素フィルター）を使用しています。各種センサーが各ステージを監視し、フィルター媒体の交換が必要なときにユーザーに警告します。ユニークなデュアル炭素フィルターステージで、活性炭を完全消費させ、炭素フィルターの寿命を延ばします。可変速度排気ブロワーは、粒子フィルタが消費されるにつれ一定の空気流量を維持します。UAC 2000およびUAC 4000は、ユニバーサルのレーザーシステムと通信し、レーザー材料加工でのフィルターのオンとオフを切り替え、フィルターの状態を報告します。統合COモニターは、周囲環境のCOレベルが危険なレベルになったときユーザーに警告します。

レーザーシステムでの処理前に、材料上に存在し得る様々なタイプの歪みを示した図。UCRは、上記のすべての歪み、それらの任意の組み合わせに対応することができます。

生産性の向上

多彩なレジストレーションマークの種類

UCRでは、十字線や円などのさまざまな標準的なレジストレーションマークから選択できます。このようなマークが含まれた設計ファイルを生成すると、システムはそれらのマークを材料上で自動的に識別できるため、生産性と柔軟性が向上します。

一連の標準的なレジストレーションマークの他に、部品上のほぼすべての特徴をレジストレーションポイントとして使用できます。たとえば、プリント回路基板を加工する場合は、ねじ穴の中心、小さなコンデンサー、ビアホール、導電性トレースなど、基板上のあらゆる特徴をレジストレーションポイントとして使用できます。

回路基板上の異なる複数のコンポーネントを、レジストレーションポイントとして活用するUCR

手動及び自動レジストレーションモード

UCRでは、手動モードと自動モードを提供し、デザインファイルを材料にアライメントすることができます。手動方法は、比較的少ない数の部品加工に有用です。このモードでは、ユーザーがカメラを通して見える各レジストレーションマークの位置を選択します。全ての位置が獲得されたら、加工は通常通り行われます。

自動モードでは、ユーザーは、対話型ソフトウェアを使って、各レジストレーションマークの中心位置を選択し、レーザーシステムを各レジストレーションマーク上に仕向けます。その後、UCRはこれらのマークの画像を獲得し、後に使用するために保存します。新しいインスタンスが機械に入力されるたびに（レーザーカッター、レーザー彫刻機、レーザーマーカーあるいはその組み合わせとして使用される）、UCRは自動的に 画像を呼び出して、搭載カメラを使って位置を特定します。自動モードは、一度に複数の部品を製造するようなバッチ生産で有用です。

加工の複製

単一材料上に複数の部品があるような場合は、多くの場合各々がUCRによる補正が必要です。このような例では、ユニバーサルコントロールパネル、またはレーザーシステムマネージャー内の複製機能を使って、一連の部品に渡ってレジストレーションプロセスを繰り返すことができます。これを使って、各部品のデザインファイルを完璧にアライメントし、各事例で非常に質の高い加工をすることができます。

XLSシステムでの、複製製作した単一カメラのレジストレーション加工の4つの複製を示すレーザーシステムソフトウエア

直感的なユーザーインターフェイス

カメラレジストレーションは、高機能かつ柔軟でありながら使いやすいツールです。一般的なワークフローは次の基本パターンのとおりです。

• レジストレーションマークに沿って設計ファイルを作成します。このマークが、事前に製造された材料上の特徴に一致させるポイントです。内蔵カメラで簡単に識別できる材料上の特徴として指定できます。
• 材料をレーザーシステムに挿入します。
• レーザーシステムが、カメラを使用して材料上のレジストレーションマークをすべて検出します。
• レーザーシステムが、材料のズレ、回転、スケール、スキュー、および視点を正確に計算します。
• カットまたはマーキングパスが材料に合わせて修正され、材料が加工されます。

レジストレーションのアライメント動作を示している、UCRのユーザーインターフェイス

通常、他のメーカーの製品に見られるシングルステージの炭素フィルター溶液内でブレークスルーが発生すると、煙霧が周囲環境に流入し始めます。結果、かなりの量の炭素が依然として完全消費されていなくても、通常この時点で、ユーザーは炭素フィルター交換を指示されます。ユニバーサルのエアーフィルターシステムの特許取得済みのデュアル炭素フィルターステージでは、この問題を考慮し、第一層の後に第二の炭素層を設置しているため、第一層の炭素フィルター媒体が完全に消費しても、周囲環境に煙霧が入らないように第二層で防ぎます。さらに、前章で説明した独自のセンサー方式で、システムが完全消費した時を確実に判断するための、第1ステージの消費量を測定することができます。

このデュアル炭素ステージ設計のもう1つの利点は、両方の炭素フィルターステージに対して同じフォームファクターを使用することによって実現します。これにより、部分的に消費された第2フィルタステージを第1のステージ位置に移動させ、第2のステージに以前存在した炭素を完全消費させるために第2のステージ位置に新しいフィルタを配置します。この独占技術を使うことで、ユーザーはユニバーサルの空気濾過ユニットの炭素フィルター交換時期に確証を持つことができ、媒体は常に完全消費され、時間とともの炭素媒体に対する最大の投資回収効果も生まれます。