CN107803602A - 激光加工装置及激光加工排屑装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种激光加工装置及激光加工排屑装置，该激光加工装置包含一激光产生元件、一光学绕孔元件、一气源及一激光加工排屑装置。激光产生元件用以产生一激光光束并穿过光学通道。光学绕孔元件位于激光光束的光路上，并令激光光束沿一环形加工路径移动。激光加工排屑装置利用喷嘴的内部流道设计，提高喷出的流速，使得吸附区域压力变小。气源用以提供一气流，并装设于激光加工排屑装置上，与喷嘴的内部流道相连通。本激光加工排屑装置针对激光加工扫描区域产生吸力，并辅助激光切割/钻孔制作工艺，达到大面积碎屑排除动作，提升产速与孔洞品质。

Description

激光加工装置及激光加工排屑装置
技术领域
本发明涉及一种激光加工装置及激光加工排屑装置，特别是涉及一种大面积加工的激光加工装置及激光加工排屑装置。
背景技术
随着触控面板产业的快速发展，保护玻璃的基板厚度变薄且强度提升为趋势。传统CNC机械钻孔制作工艺面临瓶颈，而激光非接触钻孔技术因能对高强度的基板进行钻孔，进而逐渐取代CNC机械钻孔。
激光钻孔分为小范围的单点钻孔与大范围的区域性钻孔。传统的激光喷嘴是针对单点钻孔所设计，钻孔范围的直径通常小于2.5毫米。若欲进行大面积的区域性钻孔(直径大于10毫米或以上)，则需将传统的激光喷嘴配合双轴向(如X轴与Y轴)移动平台，才能够达成大范围的区域性钻孔。然而，因双轴向移动平台的移动速度慢，使得激光钻孔的产速难以提升，故也有将传统的激光喷嘴搭配扫描振镜来进行钻孔，以期通过扫描振镜具有高扫描频率的特性来加快钻孔效率。
理论上，传统激光喷嘴搭配扫描振镜虽然可以加快钻孔速度，但实际上，传统激光喷嘴搭配扫描振镜的钻孔速度却会受到排屑速度的限制而难以提升。详细来说，目前大都是采用气体来将碎屑移除，孔径加大意指气体的吹气范围也会加大。然而，排屑气体的吹气范围变大却会连带使排屑气体的气压大幅降低。此状况将会导致排屑气体的排屑效果降低，而难以提升激光钻孔的钻孔效率与钻孔品质。因此，如何提升激光钻孔设备进行大孔径孔洞时的钻孔效率与钻孔品质，则为研发人员应解决的问题之一。
发明内容
本发明在于提供一种激光加工装置及激光加工排屑装置，以提升激光钻孔设备进行大面积的钻孔效率与钻孔品质。
本发明的一实施例所揭露的激光加工装置及激光加工排屑装置中，激光加工装置包含一激光产生元件、光学绕孔元件、一气源及一激光加工排屑装置。激光产生元件用以产生一激光光束。光学绕孔元件位于激光光束的光路上，并令激光光束沿一环形加工路径移动。激光光束穿过光学通道。气源装设于激光加工排屑装置上，用以提供一气流。
根据上述实施例的激光加工装置及激光加工排屑装置，透过激光加工排屑装置的内部流道设计，提高喷出的流速，使得吸附区域压力变小，对试片的激光加工区域产生吸力，进而达到激光加工碎屑排除的功效，经由激光加工排屑装置达到激光加工区域的碎屑排除动作，进行激光切割/钻孔制作工艺，提升钻孔效率与钻孔品质。此外，也可在激光加工排屑装置上设置多个进气口，进行多流道并联，增加激光加工碎屑排除的面积，达成超大面积的激光加工排屑装置。
以上关于本发明内容的说明及以下实施方式的说明仅用以示范与解释本发明的原理，并且提供本发明的权利要求范围更进一步的解释。
附图说明
图1A为根据本发明第一实施例所述的激光加工装置的部分剖面示意图；
图1B为根据本发明第一实施例所述的激光加工装置与工件的剖面示意图；
图2A为本发明的激光加工排屑装置的剖面示意图；
图2B为本发明图2A的部分立体图；
图3为本发明中具有多个进气口的激光加工排屑装置的部分立体图。
符号说明
10 激光加工装置 20 加工件
21 加工表面 22 孔洞
100 激光产生元件 200 光学绕孔元件
300 激光加工排屑装置 310 光学通道
320 喷嘴 321 上座体
322 下座体 330 进气口
340 排气口 350 保护镜
360 固定块 361 螺栓
370 空间 400 气源
410 管路 A 中心轴线
L 激光光束 P 气流。
具体实施方式
请参阅图1A及图1B。图1A为根据本发明第一实施例所述的激光加工装置的部分剖面示意图，图1B为本发明第一实施例所述的激光加工装置与工件的剖面示意图。图1A未包含加工件20，图1B包含加工件20，其中该加工件20未与激光加工排屑装置300接触，也可在加工时使两者互相接触。
本实施例的激光加工装置10用以对一加工件20进行钻孔，使加工件20的加工表面21上形成一孔洞22。激光加工装置10包含一激光产生元件100、一光学绕孔元件200、一气源400及一激光加工排屑装置300。其中光学绕孔元件200与激光加工排屑装置300在本实施例是结合在一体操作，但该两者在其他实施例中也可以分离操作。当在加工须将光学绕孔元件200与激光加工排屑装置300分离操作时，可将激光加工排屑装置300放置于加工件20上。
激光产生元件100用以产生一激光光束L。激光光束L例如为紫外光激光、半导体绿光、近红外光激光或远红外光激光。
光学绕孔元件200例如为旋转钻孔(trepan)光学模块或扫描振镜模块，并位于激光光束L的光路上。激光光束L受光学绕孔元件200驱动而可沿一环形加工路径移动。环形加工路径位于加工件20的加工表面21上，且环形加工路径也就是形成孔洞22的边缘。在本实施例中，环形加工路径的形状为圆形，且环形加工路径的直径大于等于1毫米。
激光加工排屑装置300具有一空间370、一喷嘴320、对应喷嘴320的一侧设置至少一进气口330、该喷嘴320的另一侧设置至少一排气口340、及一保护镜350，其中空间370位于保护镜350的下方及进气口330与排气口340之间。
光学通道310具有一中心轴线A，激光光束L穿过光学通道310，并在光学通道310内绕圈而沿环形加工路径移动。
进气口330位于激光加工排屑装置300的一侧，并连通于空间370。
值得注意的是，本实施例的进气口330的数量是以一个为例，但并不以此为限。在其他实施例中，进气口330的数量也可以为多个(如二个以上)。
此外，请参阅图2A、图2B及上述图1B。图2A为本发明的激光加工排屑装置300的剖面示意图。图2B为本发明图2A的部分立体图。在本实施例中，激光加工排屑装置300包含喷嘴320、对应喷嘴320的一侧设置至少一进气口330、该喷嘴320的另一侧设置至少一排气口340、及保护镜350，该保护镜350与一固定块360固定于喷嘴320上，本实施例使用螺栓361将保护镜350与一固定块360固定于喷嘴320上，并在喷嘴320内形成一空间370。喷嘴320由上座体321及下座体322组成，也可为一体成型，该上座体321及下座体322组成后在一端形成一进气口330，该进气口330为一渐缩小的孔径，在另一端形成一排气口340，该排气口340为一渐扩大的孔径、或者为相同的孔径。当气流P从进气口330喷出时，因进气口330的孔径的截面积缩小，使得气流P的流速升高，造成气流P流经空间370的区域内，造成气体压力降低在一大气压以下，相对于加工件20的孔洞22仍为一大气压，故在空间370的区域内形成一吸附区域，可将排屑物从加工件20的孔洞22吸出到空间370的区域内，再从排气口340被高速气体喷出。
图3为本发明中具有多个(如二个以上)进气口330的激光加工排屑装置300的部分立体图，可以作为大面积激光加工排屑装置300。同时，请一并参阅上述图1B。
气源400透过一或多个管路410与喷嘴320的多个进气口330相连接，提供一高压气体，该气体可例如为连续式气体或脉冲式气体。
此外，气源400所产生的气流P经由渐缩的进气口330喷出时所产生的高速气流，将空间370内的碎屑吹向排气口340流出。如此一来，将可提升气流P对碎屑的排屑效果，进而提升激光加工装置10的钻孔效率。其实测结果，传统的激光加工器加工直径1mm(毫米)的孔洞所花费时间约58秒，且在加工过程中，加工件的加工表面上有粉尘堆积。但本实施例的激光加工装置10加工直径1mm的孔洞22所花费的时间确实有效地自58秒缩短至32秒，且加工过程中，加工件20的加工表面21上并无粉尘堆积。另于加工直径0.5mm的孔洞时，在传统的激光加工器未有本发明的激光加工排屑装置300辅助加工，将无法加工，而本实施例的激光加工装置10加工直径0.5mm的孔洞22所花费的时间为21秒。因此，从实测结果中可知，透过本发明的激光加工排屑装置300辅助加工所产生的气流P，确实能够有效提升激光加工装置10的钻孔效率及钻孔品质。
根据上述实施例的激光加工装置及激光加工排屑装置，透过激光加工排屑装置的内部流道设计，提高喷出的气体流速，使得吸附区域压力变小，对试片的激光加工区域产生吸力，达到激光加工碎屑排除的功效，进而提升激光加工装置的钻孔效率与钻孔品质。
此外，除上述激光加工排屑装置的内部流道设计外，且本发明的激光加工排屑装置的结构简单，使用吸力方式，由此可避免气流吹至加工件的表面而造成污染，以更进一步地提升激光加工装置的钻孔效率与钻孔品质。
虽然结合前述的较佳实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的专利保护范围须视本说明书所附的权利要求书所界定的为准。

Claims (20)

1.一种激光加工装置，其特征为，该激光加工装置包含：
激光产生元件，用以产生一激光光束；
光学绕孔元件，位于该激光光束的光路上，并令该激光光束沿一环形加工路径移动；
激光加工排屑装置，具有空间、喷嘴、对应该喷嘴的一侧设置至少一进气口、该喷嘴的另一侧设置至少一排气口、及一保护镜；以及
气源，用以提供一气流，并装设于该激光加工排屑装置上。
2.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征为，该空间位于该保护镜的下方及该进气口与该排气口之间。
3.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征为，该进气口位于该激光加工排屑装置的一侧，且为一渐缩小的孔径并连通于该空间，当该气流从该进气口喷出时，因该进气口的孔径的截面积缩小，使得该气流的流速升高，造成气体流经该空间的区域内，造成气体压力降低在一大气压以下，相对于加工件的孔洞仍为一大气压，故在该空间的区域内形成一吸附区域，可将排屑物从该加工件的孔洞吸出到该空间的区域内，再从该排气口被高速气体喷出。
4.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征为，该进气口的数量为二个以上。
5.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征为，该保护镜与一固定块固定于该喷嘴上，并在该喷嘴内形成该空间。
6.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征为，该喷嘴由上座体及下座体组成，或者为一体成型。
7.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征为，该环形加工路径的形状为圆形、矩形、三角形或星形。
8.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征为，该环形加工路径的形状为圆形，且该环形加工路径的直径大于等于1毫米。
9.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征为，该激光光束作用于一加工件的一加工表面，且该环形加工路径位于该加工表面上。
10.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征为，该气源透过一管路与该喷嘴的进气口相连接，提供一高压气体，该气体为连续式气体或脉冲式气体。
11.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征为，该激光光束为紫外光激光、半导体绿光、近红外光激光或远红外光激光。
12.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征为，该光学绕孔元件为旋转钻孔(trepan)光学模块或扫描振镜模块。
13.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征为，该光学绕孔元件与该激光加工排屑装置为可分离式。
14.一种激光加工排屑装置，其特征为，该加工排屑装置包含：
喷嘴；
至少一进气口，设置于该喷嘴的一侧；
至少一排气口，设置于该喷嘴的另一侧；以及
保护镜，与一固定块固定于该喷嘴上。
15.如权利要求14所述的激光加工排屑装置，其特征为，在该保护镜的下方及该进气口与该排气口之间形成一空间。
16.如权利要求14所述的激光加工排屑装置，其特征为，该进气口位于该激光加工排屑装置的一侧，且为一渐缩小的孔径并连通于空间，当气流从该进气口喷出时，因该进气口的孔径的截面积缩小，使得该气流的流速升高，造成该气体流经该空间的区域内，造成气体压力降低在一大气压以下，相对于加工件的孔洞仍为一大气压，故在该空间的区域内形成一吸附区域，可将排屑物从该加工件的孔洞吸出到该空间的区域内，再从该排气口被高速气体喷出。
17.如权利要求14所述的激光加工排屑装置，其特征为，该进气口的数量为二个以上。
18.如权利要求14所述的激光加工排屑装置，其特征为，该喷嘴由上座体及下座体组成，或者为一体成型。
19.如权利要求14所述的激光加工排屑装置，其特征为，该排气口为一渐扩大的孔径、或者为相同的孔径。
20.如权利要求14所述的激光加工排屑装置，其特征为，该激光加工排屑装置还包含气源，并透过一管路与该喷嘴的进气口相连接，提供一高压气体，该气体为连续式气体或脉冲式气体。
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