CN116571887A - 一种可调光束飞秒激光器加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可调光束飞秒激光器加工装置，包括加工台，加工台的正视图为凹字型结构，加工台的顶部一端固定安装有第一直线模组，加工台的顶部另一端固定安装有平行导轨，第一直线模组的顶部滑动连接有第二直线模组。本发明的有益效果是：通过将打磨电机、气泵和飞秒激光器本体安装至轮换加工机构中，并通过轮换加工机构的轮换，即可对工件进行连续的加工前预清理、激光加工和加工后快速冷却的工序，从而达到一机多用的效果，加工效率提升，通过设置转动轮换上料机构可以同时安装两个工件，在一个工件上下料的同时，不影响另一个的工件的加工，从而实现了上下料不停机的效果，进一步提升设备加工效率。

Description

一种可调光束飞秒激光器加工装置

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，具体为一种可调光束飞秒激光器加工装置。

背景技术

飞秒激光是人类在实验室条件下所能获得最短脉冲的技术手段，在微加工领域，由于其对材料周围影响极小，能安全的切割，打孔、雕刻，甚至应用于集成电路的光刻工艺中，飞秒激光器加工具有热影响区小、与材料相互作用呈非线性过程、超出衍射极限的高分辨率加工等特点,可以实现对各种材料的高质量、高精度微纳米加工和三维微纳结构制造。在现有的可调光束飞秒激光器对集成电路板材进行雕刻或则打孔时，由于加工工艺的要求较高，因此需要提前对集成电路板进行清洁，然后再置于可调光束飞秒激光器内进行加工，加工完毕后需要等待其冷却后才可取下，因此一套流程下来需要消耗很多的时间，可调光束飞秒激光器也需要多次停机来进行上下料，因此加工效率较低，不利于实际的使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可调光束飞秒激光器加工装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可调光束飞秒激光器加工装置，包括加工台，所述加工台的正视图为凹字型结构，所述加工台的顶部一端固定安装有第一直线模组，所述加工台的顶部另一端固定安装有平行导轨，所述第一直线模组的顶部滑动连接有第二直线模组，所述第二直线模组的底部另一端与平行导轨的顶部滑动连接，所述第二直线模组的一侧滑动连接有第三直线模组，所述第三直线模组远离第二直线模组的一侧滑动连接有轮换加工机构，所述轮换加工机构的底部分别安装有打磨电机、气泵和飞秒激光器本体，其用于可切换模式对工件进行加工，所述加工台的顶部中部设有可转动的轮换上料机构，所述轮换上料机构用于轮换式不停机上下料，所述加工台的顶部且位于轮换上料机构的一侧安装有两个限位组件，所述限位组件用于对轮换上料机构的转动角度进行限位。

优选的，所述轮换加工机构包括安装盒，所述第三直线模组的滑动件一侧固定安装有安装盒，所述安装盒的底部转动连接有第一转盘，所述安装盒的顶部转动连接有伺服电机，所述伺服电机的输出轴延伸至安装盒的内部且与第一转盘的顶部固定连接，所述第一转盘的底部延伸至安装盒的底部且分别安装有第一圆筒、第二圆筒和方筒，所述打磨电机、气泵和飞秒激光器本体分别固定安装于第一圆筒、第二圆筒和方筒的内部。

优选的，所述第一圆筒、第二圆筒和方筒等角度排列于第一转盘的底部，且所述第一转盘的底部中部还固定安装有CCD视觉模块。

优选的，所述打磨电机的输出轴延伸至第一圆筒的底部且固定连接有清洁轮，所述气泵的底部且位于第二圆筒的内部安装有变径喷头。

优选的，所述第一圆筒、第二圆筒和方筒的顶部通过第一转盘后与安装盒内相连通，且所述安装盒的外侧开设有通气槽。

优选的，所述轮换上料机构包括第二转盘，所述加工台的顶部一端转动连接有第二转盘，所述第二转盘的外侧对称固定连接有连接板，所述连接板的顶部且远离第二转盘的一端固定连接有工装固定板。

优选的，所述加工台的中部开设有安装槽，所述安装槽的内部安装有步进电机，所述步进电机的输出轴延伸至加工台的顶部且与第二转盘的底部中部固定连接。

优选的，所述限位组件包括气缸，所述加工台的顶部一端且位于第二转盘的一侧固定安装有两个气缸，所述气缸的活塞杆末端固定连接有推板。

优选的，所述推板的正视图为L型结构，且所述推板的顶部不高于连接板的顶部。

优选的，所述加工台的一侧挂接有遥控器，所述加工台的一侧且远离遥控器的一端还安装有主控器，所述遥控器与主控器电性连接，所述主控器又分别与第一直线模组、第二直线模组、第三直线模组、轮换加工机构、打磨电机、气泵、飞秒激光器本体、轮换上料机构和限位组件电性连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.通过将打磨电机、气泵和飞秒激光器本体安装至轮换加工机构中，并通过轮换加工机构的轮换，即可对工件进行连续的加工前预清理、激光加工和加工后快速冷却的工序，从而达到一机多用的效果，加工效率提升；

2.通过设置转动轮换上料机构可以同时安装两个工件，在一个工件上下料的同时，不影响另一个的工件的加工，从而实现了上下料不停机的效果，进一步提升设备加工效率；

3.轮换上料机构固定工件进行加工时，限位组件通过伸缩来对轮换上料机构的转动角度进行限位，从而对工件的位置进行限位，提升了设备加工的精准度；

4.飞秒激光器本体进行加工的过程中，通过第一直线模组和第二直线模组的配合即可改变其在工件顶部激光加工的位置，通过第三直线模组即可改变飞秒激光器本体与工件之间的间距，进而改变光束的施工长度，从而影响光斑的大小。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中轮换加工机构的结构示意图；

图3为本发明中安装盒的仰视图；

图4为本发明中轮换加工机构的内部结构示意图；

图5为本发明中轮换上料机构的爆炸图；

图6为本发明中限位组件的结构示意图。

图中：1、加工台；2、第一直线模组；3、平行导轨；4、第二直线模组；5、第三直线模组；6、轮换加工机构；61、安装盒；62、第一转盘；63、伺服电机；64、第一圆筒；65、第二圆筒；66、方筒；67、CCD视觉模块；7、打磨电机；8、气泵；9、飞秒激光器本体；10、轮换上料机构；101、第二转盘；102、连接板；103、工装固定板；104、步进电机；11、安装槽；12、限位组件；121、气缸；122、推板；13、遥控器；14、主控器。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例说明书中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的各个实施例及实施例中的各个特征可以相互。

请参考图1-6，本发明提供一种可调光束飞秒激光器加工装置，包括加工台1，加工台1的正视图为凹字型结构，加工台1的顶部一端固定安装有第一直线模组2，加工台1的顶部另一端固定安装有平行导轨3，第一直线模组2的顶部滑动连接有第二直线模组4，第二直线模组4的底部另一端与平行导轨3的顶部滑动连接，第二直线模组4的一侧滑动连接有第三直线模组5，第三直线模组5远离第二直线模组4的一侧滑动连接有轮换加工机构6，轮换加工机构6的底部分别安装有打磨电机7、气泵8和飞秒激光器本体9，其用于可切换模式对工件进行加工，加工台1的顶部中部设有可转动的轮换上料机构10，轮换上料机构10用于轮换式不停机上下料，加工台1的顶部且位于轮换上料机构10的一侧安装有两个限位组件12，限位组件12用于对轮换上料机构10的转动角度进行限位。

具体的，首先将外部需要激光加工的工件安装于外部工装上，然后将工装安装在轮换上料机构10上，然后通过控制轮换上料机构10的翻转使安装好工件的一侧转动至加工台1内部一端，然后即可通过控制第一直线模组2、第二直线模组4和第三直线模组5来控制轮换加工机构6移动，轮换加工机构6移动至工件上方后即可通过打磨电机7、气泵8和飞秒激光器本体9分别来对工件进行加工前预清理、激光加工和加工后快速冷却的工序，从而达到一机多用的效果，加工效率提升，并且在加工完毕后，直接转动轮换上料机构10即可将工件转动至远离加工台1内部的一端，然后取下即可，在取下工件时，不影响另一端的工件进行加工，从而实现了上下料不停机的效果，进一步提升设备加工效率，轮换上料机构10固定工件进行加工时，限位组件12通过伸缩来对轮换上料机构10的转动角度进行限位，从而对工件的位置进行限位，提升了设备加工的精准度，并且在飞秒激光器本体9进行加工的过程中，通过第一直线模组2和第二直线模组4的配合即可改变其在工件顶部激光加工的位置，通过第三直线模组5即可改变飞秒激光器本体9与工件之间的间距，进而改变光束的施工长度，从而影响光斑的大小。

进一步的，轮换加工机构6包括安装盒61，第三直线模组5的滑动件一侧固定安装有安装盒61，安装盒61的底部转动连接有第一转盘62，安装盒61的顶部转动连接有伺服电机63，伺服电机63的输出轴延伸至安装盒61的内部且与第一转盘62的顶部固定连接，第一转盘62的底部延伸至安装盒61的底部且分别安装有第一圆筒64、第二圆筒65和方筒66，打磨电机7、气泵8和飞秒激光器本体9分别固定安装于第一圆筒64、第二圆筒65和方筒66的内部。

其中，方筒66的底部预留有安装空间，可以安装光学透镜，进一步改变飞秒激光器本体9光束照射在工件上时的实际光斑大小，从而对激光照射的精度可变式进行调节。

进一步的，第一圆筒64、第二圆筒65和方筒66等角度排列于第一转盘62的底部，且第一转盘62的底部中部还固定安装有CCD视觉模块67。

其中，CCD视觉模块67包括定位功能、测量功能、识别功能和检测功能等，可以自动定位被检查产品外观上的位置特征，可以自动测量产品的外观尺寸，可以自动识别产品的颜色、图形、字符，以及可以自动检测产品上是否有无谋些特征，通过数据库运算进行特征判断，被检产品的这些特征有或超出原有特征出现的新特征，来判断被检产品是否合格，在本发明中CCD视觉模块67主要作为视觉定位的功能进行使用，来对工件进行检测定位，确保其已移动至指定位置。

具体的，当轮换加工机构6移动至指定位置后，首先通过CCD视觉模块67对工件进行检测，确认轮换加工机构6所处的位置合理，然后伺服电机63控制第一转盘62转动，使第一圆筒64首先移动至工件顶部，然后通过打磨电机7的开启对工件进行清洁，然后在再将方筒66转动至工件顶部，通过飞秒激光器本体9对工件进行激光加工，然后再将第二圆筒65转动至工件顶部，通过气泵8对工件进行吹风降温。

进一步的，打磨电机7的输出轴延伸至第一圆筒64的底部且固定连接有清洁轮，其用于对工件在其被激光加工前，先对其进行轻度打磨，去除其表面杂质，以防止工件表面杂质影响激光加工的效果，提升设备加工质量，气泵8的底部且位于第二圆筒65的内部安装有变径喷头，其用于在工件被激光加工后对其进行吹气，加速其表面冷却，防止工作人员取料时被高温工件烫伤。

进一步的，第一圆筒64、第二圆筒65和方筒66的顶部通过第一转盘62后与安装盒61内相连通，且安装盒61的外侧开设有通气槽，便于对打磨电机7、气泵8和飞秒激光器本体9进行通气或者降温。

进一步的，轮换上料机构10包括第二转盘101，加工台1的顶部一端转动连接有第二转盘101，第二转盘101的外侧对称固定连接有连接板102，连接板102的顶部且远离第二转盘101的一端固定连接有工装固定板103，加工台1的中部开设有安装槽11，安装槽11的内部安装有步进电机104，步进电机104的输出轴延伸至加工台1的顶部且与第二转盘101的底部中部固定连接。

其中，将外部需要激光加工的工件安装于外部工装上，然后将工装安装在两个工装固定板103上，当步进电机104带动第二转盘101转动时，即可通过连接板102带动步进电机104转动，进而带动工件绕第二转盘101转动，从而实现了对其中一个工件进行加工时，可以不停机对另一个已经加工完毕的工件进行下料，提升了设备的加工效率。

进一步的，限位组件12包括气缸121，加工台1的顶部一端且位于第二转盘101的一侧固定安装有两个气缸121，气缸121的活塞杆末端固定连接有推板122，推板122的正视图为L型结构，且推板122的顶部不高于连接板102的顶部。

其中，当两个气缸121同时推动推板122至最远距离时，刚好同时抵住连接板102，即可使连接板102与第二直线模组4在竖直面呈垂直交叉，从而保证工件每次被加工时，都处于同一位置。

进一步的，加工台1的一侧挂接有遥控器13，加工台1的一侧且远离遥控器13的一端还安装有主控器14，遥控器13与主控器14电性连接，主控器14又分别与第一直线模组2、第二直线模组4、第三直线模组5、轮换加工机构6、打磨电机7、气泵8、飞秒激光器本体9、轮换上料机构10和限位组件12电性连接，便于更好的对设备进行操控。

具体的，使用本发明时，首先将外部需要激光加工的工件安装于外部工装上，然后将工装安装在轮换上料机构10上，然后通过控制轮换上料机构10的翻转使安装好工件的一侧转动至加工台1内部一端，然后即可通过控制第一直线模组2、第二直线模组4和第三直线模组5来控制轮换加工机构6移动，轮换加工机构6移动至工件上方后即可通过打磨电机7、气泵8和飞秒激光器本体9分别来对工件进行加工前预清理、激光加工和加工后快速冷却的工序，从而达到一机多用的效果，加工效率提升，并且在加工完毕后，直接转动轮换上料机构10即可将工件转动至远离加工台1内部的一端，然后取下即可，在取下工件时，不影响另一端的工件进行加工，从而实现了上下料不停机的效果，进一步提升设备加工效率，提升在轮换上料机构10固定工件进行加工时，限位组件12通过伸缩来对轮换上料机构10的转动角度进行限位，从而对工件的位置进行限位，提升了设备加工的精准度，并且在飞秒激光器本体9进行加工的过程中，通过第一直线模组2和第二直线模组4的配合即可改变其在工件顶部激光加工的位置，通过第三直线模组5即可改变飞秒激光器本体9与工件之间的间距，进而改变光束的施工长度，从而影响光斑的大小。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种可调光束飞秒激光器加工装置，其特征在于，包括加工台(1)，所述加工台(1)的正视图为凹字型结构，所述加工台(1)的顶部一端固定安装有第一直线模组(2)，所述加工台(1)的顶部另一端固定安装有平行导轨(3)，所述第一直线模组(2)的顶部滑动连接有第二直线模组(4)，所述第二直线模组(4)的底部另一端与平行导轨(3)的顶部滑动连接，所述第二直线模组(4)的一侧滑动连接有第三直线模组(5)，所述第三直线模组(5)远离第二直线模组(4)的一侧滑动连接有轮换加工机构(6)，所述轮换加工机构(6)的底部分别安装有打磨电机(7)、气泵(8)和飞秒激光器本体(9)，其用于可切换模式对工件进行加工，所述加工台(1)的顶部中部设有可转动的轮换上料机构(10)，所述轮换上料机构(10)用于轮换式不停机上下料，所述加工台(1)的顶部且位于轮换上料机构(10)的一侧安装有两个限位组件(12)，所述限位组件(12)用于对轮换上料机构(10)的转动角度进行限位。

2.根据权利要求1所述的一种可调光束飞秒激光器加工装置，其特征在于：所述轮换加工机构(6)包括安装盒(61)，所述第三直线模组(5)的滑动件一侧固定安装有安装盒(61)，所述安装盒(61)的底部转动连接有第一转盘(62)，所述安装盒(61)的顶部转动连接有伺服电机(63)，所述伺服电机(63)的输出轴延伸至安装盒(61)的内部且与第一转盘(62)的顶部固定连接，所述第一转盘(62)的底部延伸至安装盒(61)的底部且分别安装有第一圆筒(64)、第二圆筒(65)和方筒(66)，所述打磨电机(7)、气泵(8)和飞秒激光器本体(9)分别固定安装于第一圆筒(64)、第二圆筒(65)和方筒(66)的内部。

3.根据权利要求2所述的一种可调光束飞秒激光器加工装置，其特征在于：所述第一圆筒(64)、第二圆筒(65)和方筒(66)等角度排列于第一转盘(62)的底部，且所述第一转盘(62)的底部中部还固定安装有CCD视觉模块(67)。

4.根据权利要求2所述的一种可调光束飞秒激光器加工装置，其特征在于：所述打磨电机(7)的输出轴延伸至第一圆筒(64)的底部且固定连接有清洁轮，所述气泵(8)的底部且位于第二圆筒(65)的内部安装有变径喷头。

5.根据权利要求2所述的一种可调光束飞秒激光器加工装置，其特征在于：所述第一圆筒(64)、第二圆筒(65)和方筒(66)的顶部通过第一转盘(62)后与安装盒(61)内相连通，且所述安装盒(61)的外侧开设有通气槽。

6.根据权利要求2所述的一种可调光束飞秒激光器加工装置，其特征在于：所述轮换上料机构(10)包括第二转盘(101)，所述加工台(1)的顶部一端转动连接有第二转盘(101)，所述第二转盘(101)的外侧对称固定连接有连接板(102)，所述连接板(102)的顶部且远离第二转盘(101)的一端固定连接有工装固定板(103)。

7.根据权利要求6所述的一种可调光束飞秒激光器加工装置，其特征在于：所述加工台(1)的中部开设有安装槽(11)，所述安装槽(11)的内部安装有步进电机(104)，所述步进电机(104)的输出轴延伸至加工台(1)的顶部且与第二转盘(101)的底部中部固定连接。

8.根据权利要求6所述的一种可调光束飞秒激光器加工装置，其特征在于：所述限位组件(12)包括气缸(121)，所述加工台(1)的顶部一端且位于第二转盘(101)的一侧固定安装有两个气缸(121)，所述气缸(121)的活塞杆末端固定连接有推板(122)。

9.根据权利要求8所述的一种可调光束飞秒激光器加工装置，其特征在于：所述推板(122)的正视图为L型结构，且所述推板(122)的顶部不高于连接板(102)的顶部。

10.根据权利要求1所述的一种可调光束飞秒激光器加工装置，其特征在于：所述加工台(1)的一侧挂接有遥控器(13)，所述加工台(1)的一侧且远离遥控器(13)的一端还安装有主控器(14)，所述遥控器(13)与主控器(14)电性连接，所述主控器(14)又分别与第一直线模组(2)、第二直线模组(4)、第三直线模组(5)、轮换加工机构(6)、打磨电机(7)、气泵(8)、飞秒激光器本体(9)、轮换上料机构(10)和限位组件(12)电性连接。