CN114871603A - 切换装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种切换装置，包括支架、安装板、切换件和驱动组件，安装板沿第一方向滑动设于所述支架上，切换件转动设于所述安装板上，所述切换件上开设有多个用于安装光学元件的安装孔，驱动组件用于驱动所述切换件转动，使任一安装孔位于激光的出光位置上。本申请公开的切换装置可通过驱动组件驱动切换件转动，使与产品类型对应的光学元件位于激光出光位置上，提高激光加工设备的兼容性和加工效率。并且，通过沿第一方向调整安装板及切换件的位置，可确保在切换前激光精准经过对应的光学元件，提高后续光学元件切换时的精度。

Description

切换装置

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，特别涉及一种切换装置。

背景技术

激光加工被应用在晶圆精密加工领域，且晶圆加工都采用单衍射光学元件的方式，即一台激光加工设备采用一款衍射光学元件对应一类晶圆。在晶圆种类越来越多的趋势下，在单台设备上需要采用不同的衍射光学元件对应加工不同的晶圆。在加工不同晶圆的切换过程中，需要人工更换衍射光学元件并进行相应调整，极大的影响了晶圆的激光加工效率。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本申请提供一种切换装置，可方便地切换产品加工所需的光学元件，进而提高产品的加工效率。

本实施例采取了以下技术方案：

一种切换装置，包括：

支架；

安装板，沿第一方向滑动设于所述支架上，所述第一方向与激光的出光方向不平行；

切换件，转动设于所述安装板上，所述切换件上开设有多个安装孔，所述安装孔用于安装光学元件；以及

驱动组件，用于驱动所述切换件转动，使任一安装孔位于激光的出光位置上。

进一步的，在所述切换装置中，还包括第一弹性件、第一调节件和第一挡块，所述第一挡块、所述第一弹性件、所述安装板和所述第一调节件沿第一方向依次相接并设置在所述支架上，所述第一调节件可推动所述安装板沿第一方向移动。

进一步的，在所述切换装置中，还包括第二挡块，所述第二挡块设置在所述支架上，所述第一调节件螺纹连接于所述第二挡块，并穿过所述第二挡块后抵顶所述安装板。

进一步的，在所述切换装置中，还包括支撑座、第二调节件和连接件，所述第二调节件和所述连接件沿第二方向依次设置在所述支撑座上，所述支撑座通过所述连接件连接所述支架，所述第二调节件螺纹连接于所述支撑座，并穿过所述支撑座后抵顶所述支架，所述第二方向与激光的出光方向不平行。

进一步的，在所述切换装置中，还包括滑动板和固定件，所述滑动板沿第一方向滑动设于所述安装板上，所述固定件设置在所述滑动板上，用于将所述滑动板压紧在所述安装板上，所述驱动组件包括驱动件、传动带、主动轮和从动轮，所述驱动件设置在所述滑动板上，所述主动轮设置在所述驱动件的驱动端，所述从动轮设置在所述切换件上，所述传动带套设在所述主动轮和所述从动轮外。

进一步的，在所述切换装置中，还包括多个安装件和多个调整组件，每一所述安装件和每一所述调整组件均设置在对应的所述安装孔内，所述安装件用于安装光学元件，所述调整组件用于调整所述安装件与所述安装孔的相对位置。

进一步的，在所述切换装置中，所述安装件沿第一方向滑动设于所述安装孔内，所述调整组件包括第一调整件和第二弹性件，所述第一调整件螺纹连接于所述切换件，并沿第一方向伸入所述安装孔内抵接所述安装件的一侧，所述第二弹性件设置在所述安装件的另一侧与所述安装孔的孔壁之间。

进一步的，在所述切换装置中，所述安装件还沿第二方向滑动设于所述安装孔内，所述调整组件还包括第二调整件和第三弹性件，所述第二调整件螺纹连接于所述切换件，并沿第二方向伸入所述安装孔内抵接所述安装件的一端，所述第二弹性件设置在所述安装件的另一端与所述安装孔的孔壁之间，所述第二方向与所述第一方向不平行。

进一步的，在所述切换装置中，所述调整组件包括第一滑动块和第二滑动块，所述第一滑动块设置在所述第二弹性件与所述安装件之间，所述安装件与所述第一滑动块可沿第二方向相对滑动，所述第二滑动块设置在所述第三弹性件与所述安装件之间，所述安装件与所述第二滑动块可沿第一方向相对滑动。

进一步的，在所述切换装置中，还包括多个凸起件，所述凸起件设置在所述安装件上，并突出于所述安装件的表面，所述安装件通过所述凸起件与所述切换件接触。

相较于现有技术，本申请提供的一种切换装置，可通过驱动组件驱动切换件转动，使与产品类型对应的光学元件位于激光出光位置上，提高激光加工设备的兼容性和加工效率。并且，通过沿第一方向调整安装板及切换件的位置，可确保在切换前激光精准经过对应的光学元件，提高后续光学元件切换时的精度。

附图说明

图1为本申请提供的切换装置中具体实施例的整体结构示意图。

图2为图1所示切换装置的另一角度的结构示意图。

图3为图1所示切换装置去除切换件、安装件和调整组件后的结构示意图。

图4为图1所示切换装置中切换件、安装件和调整组件的结构示意图。

其中，10、支架；20、安装板；30、切换件；31、安装孔；40、驱动组件；41、驱动件；42、传动带；43、主动轮；44、从动轮；51、第一弹性件；52、第一调节件；53、第一挡块；54、第二挡块；55、滑动板；61、支撑座；62、第二调节件；63、连接件；71、安装件；72、凸起件；80、调整组件；81、第一调整件；82、第二弹性件；83、第二调整件；84、第三弹性件；85、第一滑动块；86、第二滑动块；100、光学元件。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本申请进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

需要说明的是，当元结构被称为“固定于”或“设置于”另一个元结构，它可以直接在另一个元结构上或者间接在该另一个元结构上。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元结构必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。

本申请提供一种切换装置，用于在激光加工过程中快速切换合适的光学元件。请参阅图1和图2，本申请提供的切换装置包括支架10、安装板20、切换件30和驱动组件40。安装板20沿第一方向滑动设于支架10上，切换件30转动设于安装板20上，切换件30上开设有多个安装孔31，每个安装孔31用于安装不同的光学元件100。驱动组件40可以设置在支架10上或安装板20上，用于驱动切换件30转动。

在激光加工过程中，激光沿预设路径经过切换装置，此时驱动组件40通过驱动切换件30转动，可调整不同安装孔31与激光的相对位置，使任一安装孔31位于激光的出光位置上，进而使激光穿过合适的光学元件100，达到所需的加工效果。在切换过程中无需人工参与，可实现快速切换，从而提高激光加工效率。

第一方向为与激光出光方向不平行的任意方向，且第一方向优选为垂直于激光出光方向。在驱动切换件30旋转前，可先设置一基准安装孔31，然后通过推动安装板20滑动，调整安装板20在第一方向上的位置，使激光准确地穿过基准安装孔31上光学元件100的轴线，保证激光加工质量。

因此，针对规格多样的待加工产品，在激光加工过程中，本申请可通过驱动组件40驱动切换件30转动，使与产品类型对应的光学元件100位于激光出光位置上，提高加工设备的兼容性和加工效率。并且，通过沿第一方向调整安装板20及切换件30的位置，可确保切换前的光学元件100位置准确，提高后续光学元件100切换时的精度。

切换件30可采用转盘的形式，并使多个安装孔31绕切换件30的轴线圆周排列，驱动组件40可驱动切换件30绕自身轴线转动，通过转动一定角度，实现光学元件100的切换。

切换件30上可开设2个、3个、4个、8个、16个等等不固定数量的安装孔31。例如，请参阅图1，切换件30上设置有4个安装孔31，4个安装孔31内设置不同型号的光学元件100，当切换件30旋转90度、180度或270度时，即可完成一次光学元件100的切换。

将某一安装孔31设置为基准安装孔31后，例如将图1中最左侧的安装孔31设置为基准安装孔31。切换前，首先保证该基准安装孔31上的光学元件100位于激光出射方向上，然后再根据需要切换其它的光学元件100。

在一些实施例中，请结合图3，切换装置还包括第一弹性件51、第一调节件52和第一挡块53，第一挡块53、第一弹性件51、安装板20和第一调节件52沿第一方向依次相接并设置在支架10上，第一调节件52可推动安装板20沿第一方向移动。

第一挡块53可单独设置，或者也可与支架10一体成型；第一弹性件51可选用弹簧、弹片等，第一弹性件51的两端分别抵接第一挡块53和安装板20。当第一调节件52朝向第一挡块53移动时，会推动安装板20移动，并将第一弹性件51压紧在第一挡块53上；当第一调节件52远离第一挡块53的方向移动时，第一弹性件51会推动安装板20反向移动。

通过第一调节件52和第一弹性件51的配合，可以实现安装板20位置的弹性调节，减小基准安装孔31上光学元件100的轴线与激光出射方向的位置误差。

进一步的，切换装置还包括第二挡块54，第二挡块54设置在支架10上，第一调节件52螺纹连接于第二挡块54，并穿过第二挡块54后抵顶安装板20。

第二挡块54也可单独设置，或者也可与支架10一体成型；第一调节件52可选用螺栓、螺钉等螺纹件，并在第二挡块54上开设对应的螺纹孔，当旋转第一调节件52时，可以改变第一调节件52伸出螺纹孔的长度，进而推动安装板20移动。

当然，第一调节件52也可通过其它方式驱动安装板20移动。例如，直接采用气缸、电机推动安装板20的方式，本申请对此不做限定。

在一些实施例中，请继续参阅图2，切换装置还包括支撑座61、第二调节件62和连接件63，第二调节件62和连接件63沿第二方向依次设置在支撑座61上，支撑座61通过连接件63连接支架10，第二调节件62螺纹连接于支撑座61，并穿过支撑座61后抵顶支架10。

第二方向与激光的出光方向不平行，并且第一方向、第二方向和激光出射方向可两两垂直，方便进行调节。连接件63用于实现支撑座61和支架10的连接，例如可采用螺纹连接、卡接、焊接等方式；第二调节件62可选用螺栓、螺钉等螺纹件，并在支撑座61上开设对应的螺纹孔。

当旋转第二调节件62时，可以改变第二调节件62伸出螺纹孔的长度，从而推动支架10绕连接件63的连接点旋转，调节安装孔31及光学元件100与激光出光方向的相对角度。例如，当第一方向为水平方向，第二方向为竖直方向时，可以调节安装孔31及光学元件100的俯仰角度，使激光的出射方向与光学元件100的轴线准确重合。

在一些实施例中，请继续参阅图3，驱动组件40包括驱动件41、传动带42、主动轮43和从动轮44，驱动件41设置在安装板20上，主动轮43设置在驱动件41的驱动端，从动轮44设置在切换件30上，传动带42套设在主动轮43和从动轮44外。

例如，驱动件41可选用电机或者旋转气缸，主动轮43套设在电机转轴上，从动轮44套设在切换件30的转轴上；主动轮43和从动轮44均可选用齿轮，传动带42为齿带，保证传动的精度。通过采用带传动或者齿轮齿带的方式驱动切换件30转动，可保证传动精度，并且方便设置驱动件41的位置，从而合理利用切换装置的安装空间。

切换件30和驱动件41可分别设置在安装板20的不同表面，避免影响切换件30的转动。同时，可在安装板20上设置感应器，并可在切换件30的转轴上设置感应片，当感应器感应到感应片时，即代表切换件30处于初始位置，此时基准安装孔31位于激光出光位置上。

进一步的，切换装置还可包括滑动板55和固定件，滑动板55沿第一方向滑动设于安装板20上，驱动件41设置在滑动板55上，通过推动滑动板55移动，可以调整驱动件41上主动轮43与切换件30上从动轮44的距离，并在达到合适距离时通过固定件进行固定，例如通过螺钉、螺栓进行固定，进而调整传动带42的松紧程度，确保传动带42稳定贴合或啮合主动轮43及从动轮44，避免传动带42出现打滑现象。

在一些实施例中，请参阅图4，切换装置还包括安装件71和调整组件80，安装件71和调整组件80均设置在安装孔31内，安装件71用于安装光学元件100，调整组件80用于调整安装件71与安装孔31的相对位置，从而确保激光经过光学元件100的轴线。

安装件71的数量可以设置为一个或多个，具体可与安装孔31的数量对应，光学元件100可通过螺纹连接或卡扣连接等方式固定在安装件71内。例如，在安装件71的内侧和光学元件100的外侧分别设置一圈螺纹，通过旋转光学元件100的方式进行光学元件100的安装和拆卸。

调整组件80的数量也可设置为一个或多个，具体可与安装孔31的数量对应。调整组件80可以调整安装件71与安装孔31的相对位置，进而调整光学元件100的位置。因此，可通过第一调节件52和第二调节件62完成基准安装孔31的初步定位，同时通过调整组件80完成每个单独光学元件100的进一步定位。

在一些实施例中，安装件71沿第一方向滑动设于安装孔31内，调整组件80包括第一调整件81和第二弹性件82，第一调整件81螺纹连接于切换件30，并沿第一方向伸入安装孔31内抵接安装件71的一侧，第二弹性件82设置在安装件71的另一侧与安装孔31的孔壁之间。

第一调整件81可选用螺钉、螺栓等，旋转第一调整件81时，根据第一调整件81转动的角度，可以精确调节第一调整件81末端伸入安装孔31内的长度。第二弹性件82可选用弹簧、弹片等，在调节过程中可以对安装件71施加反向的弹力。

当第一调整件81末端伸入安装孔31内的长度增加时，第一调整件81将推动安装件71沿第一方向正向移动，并压紧第二弹性件82；当第一调整件81末端伸入安装孔31内的长度减小时，第二弹性件82受弹力推动安装件71沿第一方向反向移动。

例如，第一方向为水平方向，驱动组件40驱动切换件30旋转一定角度后，对应安装孔31上光学元件100可能与光路中心轴存在水平方向上的误差，通过第一调整件81和第二弹性件82的弹性调节方式，可以调整该安装孔31内的光学元件100到水平方向上的合适位置，从而减小误差，提高激光加工效果。

进一步的，安装件71还可在安装孔31内沿第二方向滑动，调整组件80还包括第二调整件83和第三弹性件84，第二调整件83螺纹连接于切换件30，并沿第二方向伸入安装孔31内抵接安装件71的一端，第二弹性件82设置在安装件71的另一端与安装孔31的孔壁之间。

同理，第二调整件83可选用螺钉、螺栓等，第三弹性件84可选用弹簧、弹片等，通过弹性调节方式对安装件71在第二方向上的位置进行调整。例如，第二方向为竖直方向，可以调整该安装孔31内的光学元件100到竖直方向上的合适位置，从而减小误差，提高激光加工效果。

在一些实施例中，调整组件80还包括第一滑动块85，第一滑动块85设置在第二弹性件82与安装件71之间，安装件71与第一滑动块85可沿第二方向相对滑动。

第一滑动块85上可开设与第二弹性件82尺寸配合的开孔，方便安装第二弹性件82，同时防止第二弹性件82脱离安装孔31。在通过第二调整件83调节安装件71沿第二方向上的位置时，安装件71与第一滑动块85会发生相对滑动，此时第二弹性件82不会随着安装件71一起移动，避免其干扰安装件71的滑动，同时避免影响第二弹性件82的安装。

进一步的，在第一滑动块85上还可开设安装槽，且开孔位于安装槽的槽底。第二弹性件82可以选为宝塔形弹簧，其为一种减震弹簧，主要特点是体积小、载荷大、变刚度，广泛用于空间小、载荷大的场合和减震装置。安装槽可以方便安装宝塔形弹簧，且宝塔形弹簧的顶部设置在开孔内，底部抵接安装孔31的孔壁。

同时，调整组件80还包括第二滑动块86，第二滑动块86设置在第三弹性件84与安装件71之间，安装件71与第二滑动块86可沿第一方向相对滑动。

第二滑动块86可采用与第一滑动块85相同的结构，即在第二滑动块86上设置安装槽和开孔，并将第三弹性件84选为宝塔形弹簧。在通过第一调整件81调节安装件71沿第一方向上的位置时，安装件71与第二滑动块86会发生相对滑动，此时第三弹性件84不会随着安装件71一起移动，避免其干扰安装件71的滑动，同时避免影响第三弹性件84的安装。

在一些实施例中，切换装置还包括多个凸起件72，凸起件72设置在安装件71上，并突出于安装件71的表面(背面)，安装件71通过凸起件72与切换件30接触。

例如，为了防止安装件71脱出安装孔31，安装孔31可被设计为正面开口大，而背面开口小的结构。此时，安装件71的背面与切换件30贴合，起到防止安装件71脱出，并对安装件71进行定位的作用。

凸起件72的目的是在安装件71移动时，将安装件71与切换件30之间的面接触转换为点接触，减小安装件71与切换件30之间的摩擦力，使得安装件71的位置调节过程更加流畅。并且，安装件71不容易出现卡住的情况，保证第一调整件81和第二调整件83的转动角度与安装件71的移动距离呈线性关系。

具体的，凸起件72可选用球形顶丝。可在安装件71上开设若干个通孔，并在每个通孔内设置对应的球形顶丝，通过球形顶丝的顶端伸出安装件71的表面并接触切换件30，从而减小安装件71与切换件30之间的摩擦力。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本申请的技术方案及其申请构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本申请所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种切换装置，其特征在于，包括：

支架；

安装板，沿第一方向滑动设于所述支架上，所述第一方向与激光的出光方向不平行；

切换件，转动设于所述安装板上，所述切换件上开设有多个安装孔，所述安装孔用于安装光学元件；以及

驱动组件，用于驱动所述切换件转动，使任一安装孔位于激光的出光位置上。

2.根据权利要求1所述的切换装置，其特征在于，还包括第一弹性件、第一调节件和第一挡块，所述第一挡块、所述第一弹性件、所述安装板和所述第一调节件沿第一方向依次相接并设置在所述支架上，所述第一调节件可推动所述安装板沿第一方向移动。

3.根据权利要求2所述的切换装置，其特征在于，还包括第二挡块，所述第二挡块设置在所述支架上，所述第一调节件螺纹连接于所述第二挡块，并穿过所述第二挡块后抵顶所述安装板。

4.根据权利要求1所述的切换装置，其特征在于，还包括支撑座、第二调节件和连接件，所述第二调节件和所述连接件沿第二方向依次设置在所述支撑座上，所述支撑座通过所述连接件连接所述支架，所述第二调节件螺纹连接于所述支撑座，并穿过所述支撑座后抵顶所述支架，所述第二方向与激光的出光方向不平行。

5.根据权利要求1所述的切换装置，其特征在于，还包括滑动板和固定件，所述滑动板沿第一方向滑动设于所述安装板上，所述固定件设置在所述滑动板上，用于将所述滑动板压紧在所述安装板上，所述驱动组件包括驱动件、传动带、主动轮和从动轮，所述驱动件设置在所述滑动板上，所述主动轮设置在所述驱动件的驱动端，所述从动轮设置在所述切换件上，所述传动带套设在所述主动轮和所述从动轮外。

6.根据权利要求1所述的切换装置，其特征在于，还包括多个安装件和多个调整组件，每一所述安装件和每一所述调整组件均设置在对应的所述安装孔内，所述安装件用于安装光学元件，所述调整组件用于调整所述安装件与所述安装孔的相对位置。

7.根据权利要求6所述的切换装置，其特征在于，所述安装件沿第一方向滑动设于所述安装孔内，所述调整组件包括第一调整件和第二弹性件，所述第一调整件螺纹连接于所述切换件，并沿第一方向伸入所述安装孔内抵接所述安装件的一侧，所述第二弹性件设置在所述安装件的另一侧与所述安装孔的孔壁之间。

8.根据权利要求7所述的切换装置，其特征在于，所述安装件还沿第二方向滑动设于所述安装孔内，所述调整组件还包括第二调整件和第三弹性件，所述第二调整件螺纹连接于所述切换件，并沿第二方向伸入所述安装孔内抵接所述安装件的一端，所述第二弹性件设置在所述安装件的另一端与所述安装孔的孔壁之间，所述第二方向与所述第一方向不平行。

9.根据权利要求8所述的切换装置，其特征在于，所述调整组件包括第一滑动块和第二滑动块，所述第一滑动块设置在所述第二弹性件与所述安装件之间，所述安装件与所述第一滑动块可沿第二方向相对滑动，所述第二滑动块设置在所述第三弹性件与所述安装件之间，所述安装件与所述第二滑动块可沿第一方向相对滑动。

10.根据权利要求1所述的切换装置，其特征在于，还包括多个凸起件，所述凸起件设置在所述安装件上，并突出于所述安装件的表面，所述安装件通过所述凸起件与所述切换件接触。

Images