CN104741781A - 具高速振动单元的激光加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明为一种具高速振动单元的激光加工装置，其具有激光光源，激光光源发出激光光束的路径上设有高速振动单元，以提供沿平行于激光光束轴向的振动效果，使得激光光束的焦点与工件的交汇处产生轴向移动，以增加激光光束对工件的加工深度，进而增加产品合格率并提高生产效率。

Description

具高速振动单元的激光加工装置

技术领域

本发明为一种具高速振动单元的激光加工装置，是指一种激光加工装置，可形成圆柱形的立体光斑。

背景技术

激光加工为目前多种产业中常用的加工技术，应用的范围如微流道加工、面板切割、甚至医疗美容等等，利用其光斑小且能量大的特性而进行精密加工。在现有激光加工装置的技术中，是利用激光源发射激光光束，激光光束通过镜片组后加以转向并聚焦，聚焦后的激光光束通常在焦点处进行加工。由于激光光束最大能量集中于焦点处，故其加工深度仅位于焦点处，因此仅能进行表面加工，无法进行深度加工。

倘若需不同加工深度，则在现有技术的激光加工装置中，需要通过调整焦点的手段（例如可调整聚焦镜的垂直方向位置来调整焦点垂直向位置）来改变聚焦深度，但在调整焦点的过程中，变焦速度慢，将延长加工时间。且此时原已加工的较浅层材料早已固化，纵使焦点调整后开始对较深层的材料进行加工，但由于固化的较浅层材料阻挡，则较深层的材料受阻力而无法移除，或将喷溅出加工区外围而形成凸缘，造成俗称的火山口现象，所形成的凸缘将使得工件表面具有非必要的隆起，而影响后续的加工或产生不合格品。因此，现有技术的激光加工装置难以改变加工深度。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术的激光加工装置加以研究，以期能提升加工深度，且维持加工品质及效率。

为达到上述发明目的，本发明所采用的技术手段是提供一种具高速振动单元的激光加工装置，其中包括：

一激光光源，其由发射端发射出一激光光束，该激光光束用以施予一工件上；

一高速振动单元，其设置于激光光束的路径上并沿与激光光束平行的轴向往复振动，以使激光光束的焦点与工件的交汇点进行高速往复移动。

其中高速振动单元可设于镜片组、聚焦镜组、或为工件的承载台。

本发明的优点在于，通过高速振动单元的设置，而使得激光光源所发出的激光光束的焦点与工件的交汇点进行高速轴向往复运动，而使得激光光束作用的光斑向工件内延伸，形成立体光斑而达到特定加工深度，且由于高速振动而可在工件材料未及固化的前，对深层及浅层处往复加工，因此降低产生不必要凸缘的机率，进而提高产品良率，又借由高速振动来达到焦点变换，更可有效减少加工时间，以增进加工效率。

附图说明

图1为本发明第一实施例的示意图。

图2为本发明第二实施例的示意图。

图3为本发明第三实施例的示意图。

具体实施方式

以下配合图式及本发明的较佳实施例，进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段。

本实施例中的“前方”是指沿激光行进方向上的前方。

请参阅图1所示，本发明包含有一激光光源10、一镜片组20、一聚焦镜组30及一高速振动单元。

前述的镜片组20设置于激光光源10的发射端11的前方且位于激光光束12的路径上，在较佳实施例中，镜片组20包含有一扩束镜片21、一固定镜片22及一反射镜片23。扩束镜片21、固定镜片22及反射镜片23依序设于激光光源10的发射端11的前方，反射镜片23呈45度角以将激光光束12垂直转向。

前述的聚焦镜组30设于镜片组20的一侧并位于激光光束12的路径上，在较佳实施例中，聚焦镜组30设于反射镜片23的一侧且位于转向后的激光光束12的路径上。

前述的高速振动单元设置于激光光束12的路径上，并沿与激光光束12平行的轴向往复振动，以使激光光束12的焦点与工件50的交汇点进行高速往复移动，其中高速振动是指振动频率约达100Hz以上，但不以此为限。高速振动单元有多种具体实施态样，以下仅为较佳实施例说明而非用以限定本发明。

请参阅图1所示，在一较佳实施例中，高速振动单元40A连接于镜片组20的扩束镜片21，高速振动单元40A包含有一固定座41A及一振荡件42A，固定座41A上设有一凹槽411A，振荡件42A插设于凹槽411A中，且振荡件42A的自由端与扩束镜片21相固定。当激光光束12由激光光源10发出后，通过扩束镜片21，此时高速振动单元40A沿激光光束12的轴向进行高速往复振动。由于扩束镜片21设于振荡件42A的自由端，故扩束镜片21的振荡幅度较大。当振荡件42A往复运动时，激光光束12的最大能量也往复聚焦在工件50表面上下，即激光光束12聚焦于工件50的位置也随之产生轴向移动。激光光束12虽然随着焦点的移动而对工件50的不同深度处进行加工，但当焦点的移动速度超过热传导速度时，瞬间已被加工之处尚未被固化，则激光光束12已再次回到该处又再度加工，以形成圆柱形的立体光斑，故使得工件50在进行特定深度加工时不产生材料阻碍或材料堆积，而降低不良品的机率。同时借由高速往复振动的作用，而缩短变换焦点时所需工时。

请参阅图2所示，在另一较佳实施例中，高速振动单元40B连接于聚焦镜组30，高速振动单元40B包含有一固定座41B及一振荡件42B，固定座41B上设有一凹槽411B，振荡件42B插设于凹槽411B中，且振荡件42B的自由端与聚焦镜组30相固定。

当激光光束12由激光光源10发出后，通过镜片组20后再通过聚焦镜组30，此时高速振动单元40B沿激光光束12的轴向进行高速往复振动，由于聚焦镜组30设于振荡件42A的自由端，故聚焦镜组30的振荡幅度较大。而聚焦镜组30的振动，亦如前一实施例所述可使激光光束12聚焦于工件50的位置也随之产生轴向移动，因而同样可达到特定深度加工的效果。

请参阅图3所示，在又一较佳实施例中，高速振动单元40C为一工件承载台用以支承工件50，且设于聚焦镜组30侧，高速振动单元40C包含有一振动台。

当激光光束12由激光光源10发出后，通过镜片组20后再通过聚焦镜组30到达工件50表面，此时高速振动单元40C沿激光光束12的轴向进行高速往复振动，而使工件50产生振动，则激光光束12聚焦于工件50的位置也随的产生轴向移动，因而同样可达到特定深度加工的效果。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种具高速振动单元的激光加工装置，其特征在于，所述具高速振动单元的激光加工装置包括：

一激光光源，其由发射端发射出一激光光束，所述激光光束用以施予一工件上；以及

一高速振动单元，其设置于所述激光光束的路径上并沿与所述激光光束平行的轴向往复振动，以使所述激光光束的焦点与所述工件的交汇点进行高速往复移动。

2.如权利要求1所述的具高速振动单元的激光加工装置，其特征在于，所述具高速振动单元的激光加工装置还包括：

一镜片组，其设于所述激光光源的发射端的前方，且位于所述激光光束的路径上；以及

一聚焦镜组，其设于所述镜片组的一侧且位于所述激光光束的路径上。

3.如权利要求2所述的具高速振动单元的激光加工装置，其特征在于，所述高速振动单元连接于所述聚焦镜组。

4.如权利要求3所述的具高速振动单元的激光加工装置，其特征在于，所述高速振动单元包含有一固定座及一振荡件，所述固定座上设有一凹槽，所述振荡件插设于所述凹槽中，且所述振荡件与所述聚焦镜组相固定。

5.如权利要求4所述的具高速振动单元的激光加工装置，其特征在于，所述聚焦镜组固定于所述振荡件的自由端。

6.如权利要求2所述的具高速振动单元的激光加工装置，其特征在于，所述高速振动单元为一工件承载台且设于所述聚焦镜组一侧。

7.如权利要求2所述的具高速振动单元的激光加工装置，其特征在于，所述镜片组包含有一扩束镜片、一固定镜片及一反射镜片，所述扩束镜片、所述固定镜片及所述反射镜片依序设于所述激光光源的发射端的前方，所述反射镜片呈一锐角以将所述激光光束转向，所述聚焦镜组设于所述反射镜片的一侧且位于转向后的所述激光光束的路径上。

8.如权利要求7所述的具高速振动单元的激光加工装置，其特征在于，所述高速振动单元连接于所述镜片组。

9.如权利要求8所述的具高速振动单元的激光加工装置，其特征在于，所述高速振动单元包含有一固定座及一振荡件，所述固定座上设有一凹槽，所述振荡件插设于所述凹槽中，且所述振荡件与所述镜片组的扩束镜片相固定。

10.如权利要求9所述的具高速振动单元的激光加工装置，其特征在于，所述扩束镜片固定于所述振荡件的自由端。