DE10303087A1

DE10303087A1 - Laserbearbeitungseinheit und Bearbeitungsvorrichtung, die eine Laserbearbeitungseinheit umfasst

Info

Publication number: DE10303087A1
Application number: DE10303087A
Authority: DE
Inventors: Hisashi Yasoda; Masato Fukushima
Original assignee: UHT Corp
Current assignee: UHT Corp
Priority date: 2002-01-30
Filing date: 2003-01-27
Publication date: 2003-08-21
Also published as: ITMI20030135A1; US20030160029A1; US6818858B2; CN100525984C; KR20030065354A; JP2003225786A; KR100600509B1; CN1435292A

Abstract

Vorgesehen sind eine Laserbearbeitungseinheit, die zum Austausch leicht vom Hauptkörper einer Bearbeitungsvorrichtung abnehmbar ist, eine hervorragende Wartbarkeit aufweist und fähig ist, einen leistungsfähigen Durchbohrungsvorgang durchzuführen, und eine Bearbeitungsvorrichtung, die die Laserbearbeitungseinheit aufweist. Ein Gehäuse 10, das vom Hauptkörper 1 der Bearbeitungsvorrichtung abnehmbar ist und in das ein Werkstück W transportiert wird, besteht einstückig aus einem Einheitshalbabschnitt 11, einem anderen Einheitshalbabschnitt 12, der in einer gegenüberliegenden Beziehung zum Einheitshalbabschnitt 11 angeordnet ist, wobei sich dazwischen ein Werkstückeinsatzraum S befindet, und einem Verbindungsabschnitt 13 zum Verbinden des Einheitshalbabschnitts 11 und des anderen Einheitshalbabschnitts 12 miteinander. Ein optisches Mittel 20 zum Führen eines Laserstrahls, der von einem Laserausstrahlungsport 25 ausgestrahlt wird, in einen Bearbeitungsbereich E, der über dem anderen Einheitshalbabschnitt 12 gelegen ist, und zum Fokussieren des geführten Laserstrahls darin ist im Einheitshalbabschnitt 11 vorgesehen. Eine Strahlempfangsplatte 12c, die den Laserstrahl überträgt, ist im Bearbeitungsbereich E vorgesehen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laserbearbeitungseinheit zum Durchführen der Durchbohrung in Bezug auf ein Werkstück in Form einer dünnen Platte durch Verwendung eines Laserstrahls und eine Bearbeitungsvorrichtung, die die Laserbearbeitungseinheit umfasst.

BESCHREIBUNG DER VERWANDTEN TECHNIK

Eine kennzeichnende herkömmliche Laserbearbeitungsvorrichtung umfasst einstückig eine in der X- und der Y- Richtung bewegliche Bank, auf der ein Werkstück angeordnet ist, einen Reflektorspiegel und eine Kondensorlinse zum Führen eines Laserstrahls auf die in der X- und der Y- Richtung bewegliche Bank und zum Fokussieren des Strahls darauf, einen Laseroszillator zum Erzeugen und Ausstrahlen eines Laserstrahls, eine Steuertafel zum Steuern der Bewegung der in der X- und der Y-Richtung beweglichen Bank und der Schwingung des Laserstrahls usw.

Die angeführte Laserbearbeitungsvorrichtung weist jedoch aufgrund ihres großformatigen und schweren Aufbaus, der die in der X- und der Y-Richtung bewegliche Bank, die Steuertafel usw. einstückig umfasst, ein Wartbarkeitsproblem auf.

Der großformatige und schwere Aufbau der angeführten Laserbearbeitungsvorrichtung macht es beispielsweise schwierig, die Laserbearbeitungsvorrichtung für Wartungszwecke zu bewegen oder sie zeitweilig durch eine andere Vorrichtung zu ersetzen, wenn sie sich in einem schadhaften Zustand befindet.

Bei einer Laserbearbeitungsvorrichtung, die dazu geeignet ist, durch die Verwendung einer Vielzahl von Laserstrahlen in einem Werkstück durch Durchbohrung gleichzeitig eine Vielzahl von Löchern auszubilden, war es beispielsweise dann, wenn die Spezifikationen eines optischen Systems zum Führen eines Laserstrahls zum Werkstück verändert werden sollen, um die Anzahl der Löcher, die gleichzeitig gebildet werden können, zu erhöhen oder zu verringern, nötig, die Ausführung des optischen Systems zu verändern und es vollständig auszutauschen.

Wenn ein verhältnismäßig großes Loch und ein äußerst kleines Loch durch Durchbohrung im selben Werkstück ausgebildet werden sollen, stößt man auf das Problem einer verlängerten Bearbeitungszeit, da der Brennpunkt des Laserstrahls während der Durchbohrung entlang des Umrisses des großen Lochs bewegt wird.

KURZFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der angeführten Umstände erzielt, und die angeführten Probleme können durch die Bereitstellung einer Laserbearbeitungseinheit, die zum Austausch leicht vom Hauptkörper einer Bearbeitungsvorrichtung abgenommen werden kann, eine hervorragende Wartbarkeit aufweist und zur Durchführung eines leistungsfähigen Durchbohrungsvorgangs fähig ist, und einer Bearbeitungsvorrichtung, die die Laserbearbeitungseinheit umfasst, gelöst werden.

Das technische Mittel zur Lösung des Problems nach der vorliegenden Erfindung umfasst: ein Gehäuse, bestehend aus einem Einheitshalbabschnitt, einem dem Einheitshalbabschnitt gegenüberliegenden anderen Einheitshalbabschnitt mit einem dazwischen liegenden Werkstückeinsatzraum, und einem Verbindungsabschnitt, der den Einheitshalbabschnitt und den anderen Einheitshalbabschnitt einstückig miteinander verbindet; ein optisches Mittel zum Führen eines Laserstrahls, der von einem Laserausstrahlungsport ausgestrahlt wird, in einen Bearbeitungsbereich, der über dem anderen Einheitshalbabschnitt gelegen ist, und zum Fokussieren oder/und Abbilden des geführten Laserstrahls darauf, wobei das optische Mittel im Einheitshalbabschnitt vorgesehen ist; und eine Strahlempfangsplatte zum Übertragen oder Aufnehmen des Laserstrahls, wobei die Strahlempfangsplatte im Bearbeitungsbereich vorgesehen ist.

Ein Werkstück, das durch die vorliegende Erfindung bearbeitet werden soll, beinhaltet jegliches Material, das durch Verwendung eines Laserstrahls bearbeitet werden kann, wie etwa ein Band, einen keramischen Rohbogen o. ä., und ein biegsames Substrat in einer Halbleitervorrichtung o. ä. bildet.

Die erwähnte Bearbeitung beinhaltet jegliche Bearbeitung, die unter Verwendung eines Laserstrahls durchgeführt werden kann, wie etwa einen Schneidevorgang, einen Durchbohrungsvorgang, einen Ritzvorgang zur Bildung einer Rille in der Oberfläche des Werkstücks oder einen Markierungsvorgang zur Bildung einer Markierung, die aus einem Loch mit Boden mit einer Tiefe von einigen Mikrometern in der Oberfläche des Werkstücks besteht.

Die erwähnte Abbildungsbildung bezeichnet die Bereitstellung einer Strahlabschirmplatte mit einem Durchgangsloch, das eine bestimmte Form aufweist, im Weg des Laserstrahls, was verursacht, dass der Laserstrahl durch das Durchgangsloch der Strahlabschirmplatte verläuft und die Form des Durchgangslochs auf dem Werkstück abbildet.

Im Wesentlichen umfasst das erwähnte optische Mittel entweder eines oder beides aus einer Kondensorlinse zum Fokussieren eines Laserstrahls auf dem Werkstück und der erwähnten Strahlabschirmplatte zum Abbilden der Form des Durchgangslochs auf dem Werkstück.

Vorzugsweise besteht das erwähnte Gehäuse aus einer Bühne, einem Werkstückbewegungsmechanismus, einem Steuerkreis u. ä., und ist zur leichten Abnahme und Anbringung, zum Austausch, zur Bewegung für Wartungszwecke o. ä. vom Hauptkörper der Bearbeitungsvorrichtung abnehmbar aufgebaut.

Mit den erwähnten technischen Mitteln wird der vom Laserausstrahlungsport oszillierte Laserstrahl in den Bearbeitungsbereich geführt, fokussiert und durch eine Strahlempfangsplatte im Bearbeitungsbereich übertragen oder aufgenommen. Wenn das Werkstück in den Werkstückeinsatzraum zwischen dem einen Einheitshalbabschnitt und dem anderen Einheitshalbabschnitt des Gehäuses eingesetzt ist, wird das Werkstück durch die Strahlung des Laserstrahls durchbohrt.

Nach einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein Laseroszillator zur Erzeugung des Laserstrahls im Verbindungsabschnitt angeordnet.

Nach einem dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung verursacht das optische Mittel, dass der vom Laserausstrahlungsport ausgestrahlte Laserstrahl durch eine Korrekturlinse verläuft, damit der Laserstrahl zu einem parallelen Strahl korrigiert wird, verursacht, dass der parallele Strahl durch einen Y-Achsen-Abtastspiegel, der durch eine Drehwelle einer Y-Achsen-Drehvorrichtung gehalten wird, und einen X-Achsen-Abtastspiegel, der durch eine Drehwelle einer X-Achsen-Drehvorrichtung gehalten wird, zurückgestrahlt wird, führt den zurückgestrahlten Laserstrahl in einen Bearbeitungsbereich, der über dem anderen Einheitshalbabschnitt gelegen ist, und fokussiert den Laserstrahl durch Verwendung einer Kondensorlinse darauf, und können die jeweiligen Rückstrahlwinkel des X-Achsen- Abtastspiegels und des Y-Achsen-Abtastspiegels über die X- Achsen-Drehvorrichtung und die Y-Achsen-Drehvorrichtung verändert werden.

Nach einem vierten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird die Laserbearbeitungseinheit gesteuert, um Reihenlöcher zu bilden.

Nach einem fünften Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung umfasst das optische Mittel ein Strahlverzweigungsmittel in einem Weg des Laserstrahls, führt jeden der aus der Verzweigung stammenden Laserstrahl in den Bearbeitungsbereich, und fokussiert jeden der geführten Laserstrahlen darauf.

Nach einem sechsten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird die Laserbearbeitungseinheit gesteuert, um Rasterlöcher zu bilden.

Nach einem siebenten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist die Laserbearbeitungseinheit als ein flacher rechtwinkeliger Parallelflächner gestaltet, bei dem der Bearbeitungsbereich darin als ein vertiefter Abschnitt ausgebildet ist.

Nach einem achten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist das optische Mittel in einem Einsatzgehäuse ausgebildet, und ist das Einsatzgehäuse vom Einheitshalbabschnitt des Gehäuses abnehmbar bereitgestellt.

Nach einem neunten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist die Laserbearbeitungseinheit abnehmbar auf einer Bühne angeordnet.

Nach einem zehnten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung sind die Laserbearbeitungseinheit und eine Stanzeinheit nebeneinander auf der Bühne ausgebildet und wird ein Werkstück durch auswählende Verwendung der Laserbearbeitungseinheit oder der Stanzeinheit bearbeitet.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel einer Laserbearbeitungseinheit nach der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel eines optischen Mittels der Laserbearbeitungseinheit zeigt.
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Bearbeitungsvorrichtung zeigt, die die Laserbearbeitungseinheit umfasst.
Fig. 4 ist eine Schnittansicht, die ein anderes Beispiel der Laserbearbeitungseinheit nach der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht, die ein anderes Beispiel des optischen Mittels zeigt.
Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht, die noch ein anderes Beispiel des optischen Mittels zeigt.
Fig. 7 ist eine Schnittansicht, die noch ein anderes Beispiel der Laserbearbeitungseinheit nach der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 8 ist ein Grundriss, der ein Beispiel des Vorgangs der Bildung von Reihenlöchern in einem Werkstück durch Durchbohrung zeigt.
Fig. 9 ist ein Grundriss, der ein Beispiel des Vorgangs der Bildung von Rasterlöchern in einem Werkstück durch Durchbohrung zeigt.
Figut 10A ist ein schematischer Grundriss, der ein Beispiel zeigt, in dem ein Laserstrahl, der von einem einzelnen Laseroszillator ausgestrahlt wird, in einer geteilten Beziehung zu einer Vielzahl von Laserbearbeitungseinheiten geführt wird.
Fig. 10B ist ein schematischer Grundriss, der ein Beispiel zeigt, in dem Laserstrahlen, die von einer Vielzahl von Laseroszillatoren ausgestrahlt werden, einzeln in einer geteilten Beziehung zu einer Vielzahl von Laserbearbeitungseinheiten geführt werden.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM(EN)

Unter Bezugnahme auf die Figuren werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Fig. 1 und 2 zeigen ein Beispiel einer Laserbearbeitungseinheit nach der vorliegenden Erfindung.
Die Laserbearbeitungseinheit A ist eine durchbohrende Einheit, die ein von einem Hauptkörper 1 einer Bearbeitungsvorrichtung abnehmbares Gehäuse 10, in das ein Werkstück W transportiert wird, und ein im Gehäuse 10 angebrachtes optisches Mittel 20 zur Durchführung einer Durchbohrung in Bezug auf das Werkstück W unter Verwendung eines durch das optische Mittel 20 geführten und fokussierten Laserstrahls umfasst.
Das Gehäuse 10 ist aus einem Einheitshalbabschnitt 11, einem anderen Einheitshalbabschnitt 12, die so angeordnet sind, dass sie dazwischen einen Werkstückeinsatzraum 5 einschließen, und einem Verbindungsabschnitt 13, der den Einheitshalbabschnitt 11 und den anderen Einheitshalbabschnitt 12 miteinander verbindet, einstückig in einer U- förmigen Gestaltung ausgebildet.
Der Einheitshalbabschnitt 11 weist einen Raumabschnitt auf, der von der Seitenfläche davon betrachtet die Form eines umgekehrten L aufweist und aus einem brechenden Raumabschnitt 11a in einem oberen vorderen Bereich davon und einem Strahlfokussierraumabschnitt 11b in einem unteren vorderseitigen Bereich davon besteht, die miteinander verbunden sind. Der Einheitshalbabschnitt 11 ist aufgebaut, um einen Laserstrahl, der in einer Rückwärts-Vorwärts-Richtung in den brechenden Raumabschnitt 11a geführt und nach unten gerichtet wird, in den zylinderförmigen Strahlfokussierraumabschnitt 11b zu fokussieren.
In der oberen Öffnung des brechenden Raumabschnitts 11a ist zur einfachen Wartung des optischen Mittels 20 ein Deckelelement 11c von oben her abnehmbar angebracht.
Falls nötig, ist eine CCD-Kamera 14 vom Deckelelement 11 abnehmbar am oberen Ende des Einheitshalbabschnitts 11 angebracht und ein Reflektorspiegel 14a zum Zurückstrahlen eines Abbildungsaufnahmestrahls, der durch einen Y-Achsen- Abtastspiegel 24b zum Auftreffen darauf gebracht wurde, zur CCD-Kamera 14 und zum Übertragen des Laserstrahls in einem optischen Weg des Lasers zwischen einer Korrekturlinse 23 und dem Y-Achsen-Abtastspiegel 24b angeordnet. Die Abbildung einer Bezugsmarkierung auf dem Werkstück W wird durch die CCD-Kamera 14 aufgenommen und verarbeitet, so dass das Werkstück W unter Steuerung des später beschriebenen Bewegungsmechanismus 1b des Hauptkörpers 1 der Bearbeitungsvorrichtung in eine X- oder Y-Richtung bewegt wird, damit eine Position darauf korrigiert wird.
Falls nötig, ist ein Ausstrahlungsabschnitt 17 für den geführten Strahl vom hinteren Ende des brechenden Raumabschnitts 11b abnehmbar angeordnet. In diesem Fall besteht der erwähnte Reflektorspiegel 22 aus einem Spiegel oder Prisma, das fähig ist, einen vom Strahlausstrahlungsabschnitt 17 ausgestrahlten Strahl zu übertragen.
Im Wesentlichen ist der Strahlausstrahlungsabschnitt 17 unter Verwendung einer Laserdiode zum Aufbringen eines punktierten Strahls auf das Werkstück und zum Gestatten einer visuellen Überprüfung der Bearbeitungsstelle auf dem Werkstück W aufgebaut. Die Farbe des ausgestrahlten Strahls ist nicht beschränkt, doch wird hinsichtlich der visuellen Überprüfbarkeit eine röte Farbe vorgezogen.
Die Positionen der CCD-Kamera 14 und des Strahlausstrahlungsabschnitts 17 sind nicht auf das Vorhergehende beschränkt, doch sind diese Elemente aus den Gründen vorzugsweise an den erwähnten Positionen angeordnet oder unter Austausch der in den Zeichnungen gezeigten Positionen der CCD-Kamera 14 und des Lichtausstrahlungsabschnitts 17 angeordnet, da dann der Abbildungsaufnahmestrahl, der zum Auftreffen auf die CCD-Kamera 14 gebracht wird, oder der vom Lichtausstrahlungsabschnitt 17 ausgestrahlte Strahl mit dem Laserstrahl gleichachsig gemacht werden kann und Veränderungen in Positionen, auf die der Laserstrahl durch den X-Achsen-Abtastspiegel 25b und den Y-Achsenabtastspiegel 24b aufgebracht wird, ausgeglichen werden können.
Falls nötig, sind im Werkstückeinsatzraum S eine Hilfsgasausstoßöffnung 15 und eine Ansaugöffnung 16 vorgesehen.
Die Hilfsgasausstoßöffnung 15 wirkt, um durch den Ausstoß von Stickstoffgas, Argongas o. ä. zu verhindern, dass das Werkstück W durch die Laserbearbeitung oxidiert wird, und um das Werkstück W zur Ansaugöffnung 16 zu führen, während Bearbeitungsrückstände, Fremdsubstanzen u. ä. fortgeblasen werden.
Die Ansaugöffnung 16 befindet sich im Ansaugabschnitt einer Vakuumansaugvorrichtung (nicht dargestellt) und saugt ausgeströmtes Gas, Rückstände, Fremdsubstanzen o. ä., die von der Laserbearbeitung stammen, an.
Die Hilfsgasausstoßöffnung 15 und die Ansaugöffnung 16 können vom Gehäuse 10 abnehmbar gehalten werden oder können außerhalb des Gehäuses 10 gehalten werden.
Der andere Einheitshalbabschnitt 12 weist einen Laserstrahlübertragungsraumabschnitt 12a im zylinderförmigen Fokussierraumabschnitt 11b, die beide gleichachsig sind, und einen Auskehlungsteil 12b, der im Querschnitt als umgekehrter Vorsprung ausgeführt ist, zur abnehmbaren Anbringung der Laserbearbeitungseinheit A auf dem Hauptkörper der Bearbeitungsvorrichtung auf.
Der Laserstrahlübertragungsraumabschnitt 12a überträgt einen Laserstrahl, wenn dieser abwärts gerichtet vom Einheitshalbabschnitt 11 ausgestrahlt wird, nach unten.
Die durch die Laserbearbeitungseinheit A durchgeführte Durchbohrung kann zur Bildung eines Durchgangslochs oder eines mit einem Boden versehenen Lochs im Werkstück W dienen.
Im Fall der Bildung eines Durchgangslochs im Werkstück W wird der Laserstrahl durch das Werkstück W hindurch ausgeübt und in den Laserstrahlübertragungsraumabschnitt 12a übertragen.
Im Fall der Bildung eines mit einem Boden versehenen Lochs wie etwa eines Kontaktlochs wird der Laserstrahl aussetzend ausgestrahlt. Durch das Steuern der Anzahl der Ausstrahlungen des Laserstrahls kann die Tiefe des mit einem Boden versehenen Lochs bestimmt werden.
Eine Strahlempfangsplatte 12c, die fähig ist, einen Laserstrahl zu übertragen, ist in der oberen offenen Fläche des Laserstrahlübertragungsraumabschnitts 12a angebracht, so dass ein Raum, der oberhalb der Strahlempfangsplatte 12c gelegen ist, als ein Bearbeitungsbereich E dient.
Die Strahlempfangsplatte 12c ist ein Metallelement, das als Netzplatte ausgeführt ist, um einen Laserstrahl durch die Maschen des Netzes hindurch zu übertragen. Die Strahlempfangsplatte 12c ist vom anderen Einheitshalbabschnitt 12 abnehmbar befestigt, damit sie ausgetauscht werden kann, wenn sie durch den Laserstrahl beeinträchtigt wurde.
Die Strahlempfangsplatte 12 muss nicht wie oben beschrieben als Netzplatte ausgeführt sein, sofern sie aus einem Material besteht, das einen Laserstrahl überträgt. Beispielsweise kann die Strahlempfangsplatte 12 eine Glasplatte in einer Farbe sein, die fähig ist, einen Laserstrahl zu übertragen. Im Fall der Verwendung dieses Aufbaus ist vorzugsweise ein Laserstrahlfeststellabschnitt 18 unter der Glasplatte vorgesehen. Der Laserstrahlfeststellabschnitt 18 ist ein wohlbekannter Sensor, der die Stärke des Laserstrahls feststellt, so dass die Stärke des von einem Laseroszillator (nicht dargestellt) erzeugten Laserstrahls unter Rückkopplungssteuerung richtig eingestellt werden kann.
Obwohl der Aufbau, bei dem der Laserstrahl durch die Strahlempfangsplatte 12c übertragen wird, im Vorhergehenden beispielsweise gezeigt wurde, kann die übertragende Platte 12c auch aus einem Material gebildet sein, das einen Laserstrahl aufnimmt, wie etwa ein schwarzes plattenartiges Element.
Das optische Mittel 20 reflektiert den vom Laserausstrahlungsport 25, welcher in einer durchdringenden Beziehung in den Einheitshalbabschnitt 11 eingesetzt ist, ausgestrahlten Laserstrahl unter Verwendung des Reflektorspiegels 22 in eine Vorwärtsrichtung, so dass der Laserstrahl durch die Korrekturlinse 23 verläuft. Der Laserstrahl wird dann der Reihe nach durch den Y-Achsen-Abtastspiegel 24b, der durch die Drehwelle einer Y-Achsen-Drehvorrichtung 24a gehalten wird, und durch den X-Achsen- Abtastspiegel 25b, der durch die Drehwelle einer X-Achsen- Drehvorrichtung 25a gehalten wird, zurückgestrahlt, um in den Bearbeitungsbereich E geführt zu werden, der über dem anderen Einheitshalbabschnitt 12 gelegen ist, und durch die Kondensorlinse 21 fokussiert zu werden.
Der Laserausstrahlungsport 25 ist in einer durchdringenden Beziehung vom Deckelelement 11c des Einheitshalbabschnitts 11 abnehmbar angebracht, damit sein vorderer Endabschnitt abwärts in den brechenden Raumabschnitt 11a gerichtet ist, und strahlt den Laserstrahl, der durch ein mit seinem hinteren Endabschnitt verbundenes Glasfaserkabel 26 verbreitet wird, durch seinen vorderen Endabschnitt aus.
Obwohl bei der vorliegenden Ausführungsform der Laseroszillator (nicht dargestellt) als eine Schwingungsquelle des Laserstrahls im Hauptkörper 1 der Bearbeitungsvorrichtung vorgesehen wurde, so dass der vom Laseroszillator ausgestrahlte Laserstrahl durch das Glasfaserkabel 26 geleitet wird, um vom vorderen Endabschnitt des Laserausstrahlungsports 25 ausgestrahlt zu werden, kann der Laseroszillator auch direkt mit dem hinteren Ende des Laserausstrahlungsports 25 verbunden sein.
Für den Laseroszillator kann passend ein Laseroszillator, der einen wohlbekannten Aufbau aufweist, wie etwa ein Yttrium-Aluminium-Granat-Laser oder ein CO₂-Laser, verwendet werden. Wenn ein Laserstrahl über das Glasfaserkabel 26 zum Laserausstrahlungsport 25 geführt wird, wird jedoch vorzugsweise ein Laseroszillator verwendet, der einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge (400 bis 3000 Nanometer) erzeugt, die fähig ist, durch das Glasfaserkabel 26 zu verlaufen. Es ist auch möglich, einen CO₂-Laser zu verwenden, indem das Glasfaserkabel 26 durch ein Faserkabel für den CO₂-Laser aufgebaut wird.
Der erwähnte Laseroszillator kann aus einem einzelnen oder aus einer Vielzahl von Laseroszillatoren aufgebaut sein. Beispielsweise ist es auch möglich, einen vom Laseroszillator 90 ausgestrahlten Laserstrahl unter Verwendung eines Strahlverzweigungsmittels (nicht dargestellt), das aus einem Prisma o. ä. aufgebaut ist, zu verzweigen, und eine Vielzahl von Laserstrahlen, die sich aus der Verzweigung ergeben, über die jeweiligen Glasfaserkabel 26 zu einer Vielzahl von Laserbearbeitungseinheiten A zu führen, wie dies in Fig. 10A gezeigt ist.
Alternativ ist es auch möglich, jeden der Laserstrahlen, die von einer Vielzahl von Laseroszillatoren 90 ausgestrahlt werden, unter Verwendung eines Strahlverzweigungsmittels (nicht dargestellt), das aus einem Prisma o. ä. aufgebaut ist, zu verzweigen, und eine Vielzahl von Laserstrahlen, die sich aus der Verzweigung ergeben, über die jeweiligen Glasfaserkabel 26 zu einer Vielzahl von Laserbearbeitungseinheiten A zu führen, wie dies in Fig. 10B gezeigt ist.
Im Fall der Verwendung dieses Aufbaus kann eine Laserbearbeitungsvorrichtung mit geringem Energieverlust erstellt werden, falls die Vielzahl von Laseroszillatoren 90 dazu geeignet ist, unterschiedliche Laserausgänge aufzuweisen, so dass der Laseroszillator 90 mit einer geringen Kapazität für die Laserbearbeitungseinheit A zur Bildung eines Lochs mit verhältnismäßig geringem Durchmesser durch Durchbohrung verwendet wird, während der Laseroszillator 90 mit einer großen Kapazität für die Laserbearbeitungseinheit A zur Bildung eines Lochs mit verhältnismäßig großem Durchmesser durch Durchbohrung verwendet wird.
Beim in Fig. 10A oder 10B gezeigten Aufbau können die Bearbeitungsvorgänge, die durch die Vielzahl von Laserbearbeitungseinheiten A durchgeführt werden, wie benötigt auswählend unterbrochen werden, wenn eine Unterbrechungsvorrichtung (nicht dargestellt) zum Unterbrechen eines Laserstrahls in einer eingreifenden Beziehung in jedem der Glasfaserkabel 26 bereitgestellt ist.
Der Reflektorspiegel 22 ist ein Spiegel, der im brechenden Raumabschnitt 11a in einem Neigungswinkel von im Allgemeinen 45 Grad gehalten wird, um den vom vorderen Endabschnitt des Laserausstrahlungsports 25 ausgestrahlten Laserstrahl in eine Vorwärtsrichtung zu reflektieren. Anstatt dessen kann auch ein Prisma verwendet werden, sofern es eine ähnliche optische Wirkung ausübt.
Die Korrekturlinse 23 korrigiert durch Verwendung einer Einzellinse oder einer Vielzahl von Linsen in Verbindung einen Laserstrahl zu einem parallelen Strahl. Für die Korrekturlinse 23 wird vorzugsweise eine Strahlerweiterungslinse verwendet, die den Durchmesser des Laserstrahls vergrößert, den Strahl zu einem parallelen Strahl verändert, und dadurch einen parallelen Laserstrahl bereitstellt, der einen kleinen Streuungswinkel aufweist.
Die Y-Achsen-Drehvorrichtung 24a ist ein Galvanometer, ein Servomotor oder ähnliches, und gestaltet, damit der Drehwinkel ihrer Drehwelle veränderlich wird. Der Y-Achsen-Abtastspiegel 24b ist ein Spiegel, der an der Drehwelle befestigt ist. Die Y-Achsen-Drehvorrichtung 24a und der Y- Achsen-Abtastspiegel 24b sind so angeordnet, dass ihre Achsen senkrecht verlaufen, so dass der Laserstrahl durch den Y-Achsen-Abtastspiegel 24b zurückgestrahlt wird und zum X-Achsen-Abtastspiegel 25b geführt wird, und sind in einer durchdringenden Beziehung im Einheitshalbabschnitt 11 des Gehäuses 10 angebracht.
Die Y-Achsen-Drehvorrichtung 24a ist elektrisch mit dem Steuerkreis (nicht dargestellt) des Hauptkörpers 1 der Bearbeitungsvorrichtung verbunden und kann den Reflexionswinkel des Y-Achsen-Abtastspiegels 24b durch Steuerung des Drehwinkels ihrer Drehwelle verändern.
Die X-Achsen-Drehvorrichtung 25a und der X-Achsen-Abtastspiegel 25b bestehen aus Aufbauten, die jenen der Y-Achsen- Drehvorrichtung 24a und des Y-Achsen-Abtastspiegels 24b ähnlich sind. Die X-Achsen-Drehvorrichtung 25a und der X- Achsenabtastspiegel 25b sind so angeordnet, dass ihre Achsen waagerecht verlaufen, so dass ein Laserstrahl, der durch den Y-Achsen-Abtastspiegel 24b zurückgestrahlt wird, durch den X-Achsen-Abtastspiegel 25b weiter nach unten reflektiert wird, und sind in einer durchdringenden Beziehung im vorderen Ende des Einheitshalbabschnitts 11 des Gehäuses 10 angebracht.
Der X-Achsen-Abtastspiegel 25b ist ähnlich wie die Y- Achsen-Drehvorrichtung 24a elektrisch mit dem Steuerkreis (nicht dargestellt) des Hauptkörpers 1 der Bearbeitungsvorrichtung verbunden, und kann seinen Reflexionswinkel durch Steuerung des Drehwinkels der Drehwelle verändern.
Die Kondensorlinse 21 ist eine so genannte fθ-Linse, die den Laserstrahl, der für das Abtasten verwendet wird, welches durch den X-Achsen-Abtastspiegel 25b durchgeführt wird, in im Allgemeinen rechten Winkeln in den Bearbeitungsbereich E einfallen lässt, und ihn auf dem Werkstück W fokussiert. Die Kondensorlinse 21 ist durch wohlbekannte Fixierungsmittel (nicht dargestellt) im Strahlfokussierraumabschnitt 11b fixiert. Obwohl die Konsensorlinse 21 nach der Darstellung aus einer einzelnen Linse besteht, kann sie, falls nötig, aus einer Vielzahl von Linsen aufgebaut sein.
In der so aufgebauten Laserbearbeitungseinheit A verändert sich der Reflexionswinkel des Y-Achsen-Abtastspiegels 24b mit der Steuerung des Drehwinkels der Y-Achsen-Drehvorrichtung 24a. Als Ergebnis verändert sich die Position (siehe Fig. 2) des Laserstrahls in der Y-Richtung, der zum Abtasten des Bearbeitungsbereichs E verwendet wird.
Mit der in gleicher Weise erfolgenden Steuerung des Drehwinkels der X-Achsen-Drehvorrichtung 25a verändert sich die Position (siehe Fig. 2) des Laserstrahls in der X-Richtung, der zum Abtasten des Bearbeitungsbereichs E verwendet wird.
Da die Laserbearbeitungseinheit A fähig ist, mittels der Bewegung der Y-Achsen-Drehvorrichtung 24a und der X-Achsen- Drehvorrichtung 25a unter Steuerung durch Durchbohrung ein Loch an einer willkürlichen Stelle in einem bestimmten Bereich zu bilden, ist sie zur Verwendung bei der Bildung von Reihenlöchern, wie dies in Fig. 8 dargestellt ist, geeignet. Die Reihenlöcher werden durch Bereitstellung einer Vielzahl von bestimmten Bereichen x auf dem Werkstück W und Ausbildung einer Vielzahl von Löchern h hintereinander gebildet.
Es folgt eine ausführliche Beschreibung eines Beispiels des Vorgangs der Bildung der Reihenlöcher durch Durchbohrung unter Verwendung der Laserbearbeitungseinheit A. Zuerst, wie in Fig. 8A dargestellt ist, wird die Vielzahl von Löchern h unter Verwendung der Laserbearbeitungseinheit A in einem der bestimmten Bereiche x auf dem Werkstück W gebildet. In diesem Fall werden die einzelnen Löcher im bestimmten Bereich x hintereinander an jeweiligen Koordinatenpositionen beruhend auf einer Bezugsmarkierung m, die im Voraus auf dem Werkstück W bereitgestellt wurde, ausgebildet. In diesem Fall werden die einzelnen Koordinatenpositionen durch Bewegung der Y-Achsen-Drehvorrichtung 24a und der X- Achsen-Drehvorrichtung 25a der Laserbearbeitungseinheit A unter Steuerung bestimmt.
Nachdem die Durchbohrung zur Bildung der Löcher im bestimmten Bereich x abgeschlossen ist, wird das Werkstück W um eine gegebene Schrittlänge bewegt und die Durchbohrung zur Bildung einer Vielzahl von Löchern in einem anderen bestimmten Bereich x in der gleichen Weise wie oben beschrieben durchgeführt, wie dies in Fig. 8B dargestellt ist. In der Folge wird die Durchbohrung zur Bildung einer Vielzahl von Löchern in Bezug auf jeden der Vielzahl von bestimmten Bereichen x durchgeführt, wie dies in Fig. 8C dargestellt ist.
Als nächstes wird der Hauptkörper 1 der Bearbeitungsvorrichtung, an dem die so aufgebaute Laserbearbeitungseinheit A angebracht wird und von dem sie abgenommen wird, beschrieben.
Der Hauptkörper 1 der Bearbeitungsvorrichtung wird gebildet durch die erwähnte Laserbearbeitungseinheit A und eine Stanzeinheit B, die abnehmbar an einer Einheitsanbringungsfläche 1c angebracht sind, welche an ihrem vorderen Endabschnitt in einer niedrigeren Ebene als die obere Fläche einer als eine Bezugsfläche benutzten Bühne 1a liegt, und einen Bewegungsmechanismus 1b, der aus einem Ansaug- und Freigabewerkstückhalter 1b1 besteht, welcher rückwärts der Laserbearbeitungseinheit A und der Stanzeinheit B festgeklemmt ist, so dass der Ansaug- und Freigabewerkstückhalter 1b1 unter Steuerung in einer X- oder Y-Richtung beweglich ist. Der Hauptkörper 1 der Bearbeitungsvorrichtung saugt das Werkstück W (nicht dargestellt), das von innerhalb der Bühne 1a aufwärts zugeführt wird, durch den Ansaugwerkstückhalter 1ba an, transportiert das Werkstück W durch den Bewegungsmechanismus 1b, und setzt das Werkstück W auswählend in den Werkstückeinsatzraum S, S' der Laserbearbeitungseinheit A oder der Stanzeinheit B ein.
Der Bewegungsmechanismus 1b umfasst zwei Paare von oberen und unteren Klemmen 1b3, 1b3 auf der vorderen Fläche eines Bewegungselements 1b2, das unter Steuerung in einem Kugelgewindesystem entweder in die Richtung der X-Achse oder in die Richtung der Y-Achse beweglich ist, wobei auf eine ausführliche Beschreibung davon verzichtet wird, so dass der Ansaugwerkstückhalter 1b1 zwischen den beiden Paaren von Klemmen 1b3, 1b3 gehalten wird.
Der Ansaug- und Freigabewerkstückhalter 1b1 besteht aus einem hohlen inneren Abschnitt und einer großen Anzahl an Ansauglöchern, die in der hinteren Fläche (niedrigeren Fläche) davon ausgebildet sind, und saugt das Werkstück W an bzw. gibt dieses frei, wenn die innere Luft durch einen Ansaug- und Ausstoßschlauch 1b4, der zwischen dem Ansaug- und Freigabewerkstückhalter 1b1 und dem Bewegungsmechanismus 1b angebracht ist, angesaugt bzw. ausgestoßen wird.
Die Bühne 1a ist mit einem vertieften Abschnitt 1al zur Anbringung der Lasereinheit und einem vertieften Abschnitt 1a2 zur Anbringung der Stanzeinheit ausgebildet. Die Bodenflächen des vertieften Abschnitts 1a1 zur Anbringung der Lasereinheit und des vertieften Abschnitts 1a2 zur Anbringung der Stanzeinheit liegen in einer Ebene mit der oberen Fläche der Einheitsanbringungsfläche 1c.
Eine Vielzahl von Einheitsführungsschienen 1a3 ist an jeder der Bodenflächen des vertieften Abschnitts 1a1 zur Anbringung der Lasereinheit bzw. des vertieften Abschnitts 1a2 zur Anbringung der Stanzeinheit angebracht.
Jede der Einheitsführungsschienen 1a3 ist so ausgebildet, dass sie einen T-förmigen Querschnitt zum Eingriff mit einem Rillenabschnitt 12b in der Bodenfläche der Laserbearbeitungseinheit A aufweist. Ein Rillenabschnitt 12b', der dem Rillenabschnitt 12b in der Laserbearbeitungseinheit A ähnlich ist, ist auch in der Bodenfläche der Stanzeinheit B ausgebildet, um mit der Einheitsführungsschiene 1a3 in Eingriff gebracht zu werden.
Jede der Laserbearbeitungseinheit A und der Stanzeinheit B wird in die Y-Richtung geschoben und durch den Eingriff des Rillenabschnitts 12b bzw. 12b' mit den Einheitsführungsschienen 1a3 vom vorderen Endabschnitt her am Hauptkörper 1 der Bearbeitungsvorrichtung angebracht. Im Eingriffszustand liegen die obere Fläche des Bearbeitungsbereichs E der Laserbearbeitungseinheit A und die obere Fläche der Form d der Stanzeinheit B in einer Ebene mit der oberen Fläche der Bühne 1a.
Die Stanzeinheit ist eine Durchbohrungseinheit mit einem wohlbekannten Aufbau, die von ihrer Seite her gesehen eine im allgemeinen U-förmige Gestaltung aufweist und in ihrer oberen Hälfte mit Stanzern und in ihrer unteren Hälfte mit den Stanzern gegenüberliegenden Formen d versehen ist. Die Rillen 12b' zum lösbaren Eingriff mit den Einheitsführungsschienen 1a3 des Hauptkörpers der Bearbeitungsvorrichtung sind in der unteren Fläche der Stanzeinheit B ausgebildet.
Da die Laserbearbeitungseinheit A oder die Stanzeinheit B vom so aufgebauten Hauptkörper 1 der Bearbeitungsvorrichtung abnehmbar gestaltet ist, kann die Änderung der Anzahl der angebrachten Einheiten, die Wartung oder der Austausch jeder der Einheiten u. ä. leicht durchgeführt werden.
Da die Laserbearbeitungseinheit A und die Stanzeinheit B nebeneinander liegen, kann das Werkstück W unter Steuerung des Bewegungsmechanismus 1b auswählend in den Werkstückeinsatzraum S der Laserbearbeitungseinheit A oder in den Werkstückeinsatzraum SÄ der Stanzeinheit B eingesetzt werden. Dies gestattet eine auswählende Verwendung der Laserbearbeitungseinheit A oder der Stanzeinheit B je nach Notwendigkeit, wie z. B. die Bildung eines Lochs mit einem äußerst kleinen Durchmesser durch Durchbohrung unter Verwendung der Laserbearbeitungseinheit A und die Bildung eines Lochs mit einem verhältnismäßig großen Durchmesser, für die eine lange Durchbohrungszeit erforderlich ist, unter Verwendung der Stanzeinheit B.
Obwohl der vertiefte Abschnitt 1a1 zur Anbringung der Lasereinheit und der vertiefte Abschnitt 1a2 zur Anbringung der Stanzeinheit gemäß der erwähnten Ausführungsform einzeln bereitgestellt sind, ist es auch möglich, die Laserbearbeitungseinheit A und die Stanzeinheit B in einer gemischten Beziehung in einem einzigen vertieften Abschnitt zur Anbringung nebeneinander zu stellen.
Als nächstes erfolgt eine Beschreibung eines anderen Beispiels der Laserbearbeitungseinheit, das in Fig. 4 gezeigt ist.
Die Laserbearbeitungseinheit C ist so aufgebaut, dass sie inwendig mit einem Laseroszillator 30 als einer Schwingungsquelle des Laserstrahls versehen ist. Auf eine überschneidende Erklärung der gleichen Teile, wie sie die Laserbearbeitungseinheit A bilden, wird durch Beibehaltung der gleichen Bezugszeichen verzichtet.
Die Laserbearbeitungseinheit C umfasst ein vom Hauptkörper 1 der Bearbeitungsvorrichtung abnehmbares Gehäuse 10', in das das Werkstück W transportiert wird, ein optisches Mittel 20', das im Gehäuse 10' angebracht wird, und den Laseroszillator 30. Die Laserbearbeitungseinheit C führt einen vom Laseroszillator 30 ausgestrahlten Laserstrahl unter Verwendung des optischen Mittels 20' zum Bearbeitungsbereich E und fokussiert ihn darauf, um in Bezug auf das Werkstück W eine Durchbohrung durchzuführen.
Der Aufbau des Gehäuses 10' wird durch den Zusatz eines Laseroszillatoranbringungsraumabschnitts 13a zum Aufbau des Gehäuses 10 erhalten.
Der Laseroszillatoranbringungsraumabschnitt 13a ist ein Raum, der im Verbindungsabschnitt 13, welcher den Einheitshalbabschnitt 11 und den anderen Einheitshalbabschnitt 12 miteinander verbindet, ausgebildet ist, so dass sein oberes Ende mit dem hinteren Ende des brechenden Raumabschnitts 11a verbunden ist. Für den Laseroszillator 30 im Laseroszillatoranbringungsraumabschnitt 13a kann passend ein Laseroszillator mit einem wohlbekannten Aufbau wie etwa ein Yttrium-Aluminium-Granat-Laser oder ein CO₂-Laser verwendet werden. Der Laseroszillator 30 ist so angeordnet, dass er von einem Laserausstrahlungsport 31, der einstückig in seinem oberen Endabschnitt ausgebildet ist, einen Laserstrahl nach oben hin ausstrahlt.
Das optische Mittel 20' ist so aufgebaut, dass es eine aufeinander folgende Reflexion des vom Laserausstrahlungsport 31 des Laseroszillators 30 ausgestrahlten Laserstrahls durch eine Vielzahl von Reflektorspiegeln 22a, 22b und 22c verursacht, den reflektierten Laserstrahl zur Mitte der Korrekturlinse 23 führt, eine aufeinander folgende Reflexion des durch die Korrekturlinse 23 verlaufenen Laserstrahls durch den Y-Achsen-Abtastspiegel 24b, der durch die Drehwelle der Y-Achsen-Drehvorrichtung 24a gehalten wird, und den X-Achsen-Abtastspiegel 25b, der durch die Drehwelle der X-Achsen-Drehvorrichtung 25a gehalten wird, verursacht, den reflektieren Laserstrahl in den über dem anderen Einheitshalbabschnitt 12 gelegenen Bearbeitungsbereich E führt, und ihn durch die Kondensorlinse 21 fokussiert.
Die erwähnte Vielzahl von Reflektorspiegeln 22a, 22b und 22c kann aus einem einzelnen Reflektorspiegel oder einem einzelnen oder einer Vielzahl von Prismen bestehen, sofern der vom Laserausstrahlungsport 31 ausgestrahlte Laserstrahl dadurch zur Mitte der Korrekturlinse 23 geführt wird.
Da die erwähnte Laserbearbeitungseinheit C somit inwendig mit dem Laseroszillator 30 versehen ist und vom Hauptkörper 1 der Bearbeitungsvorrichtung abnehmbar aufgebaut ist, kann die Wartung eines jeden des optischen Mittels 20' und des Laseroszillators 30 leicht durch Entfernen der Laserbearbeitungseinheit C vom Hauptkörper 1 der Bearbeitungsvorrichtung durchgeführt werden.
Als nächstes erfolgt eine Beschreibung noch eines anderen Beispiels der Laserbearbeitungseinheit, das in Fig. 5 gezeigt ist.
Da die Laserbearbeitungseinheit D durch den Austausch des optischen Mittels 20 der erwähnten Laserbearbeitungseinheit mit einem optischen Mittel 20" erhalten wird, wird durch Beibehaltung der gleichen Bezugszeichen auf eine überschneidende Beschreibung der anderen Teile, die neben dem optischen Mittel 20" die Laserbearbeitungseinheit D bilden, verzichtet.
Das optische Mittel 20" umfasst ein Strahlverzweigungsmittel wie etwa einen ersten Verzweigungsspiegel 27a, einen zweiten Verzweigungsspiegel 27b, einen dritten Verzweigungsspiegel 27c u. ä. im Weg eines Laserstrahls.
Das optische Mittel 20" reflektiert den Laserstrahl, der vom Laserausstrahlungsport 25, welcher in einer durchdringenden Beziehung in den Einheitshalbabschnitt 11 eingesetzt ist, nach unten gerichtet ausgestrahlt wird, unter Verwendung des ersten Reflektorspiegels 22a in eine Vorwärtsrichtung und verzweigt den reflektierten Laserstrahl unter Verwendung des ersten Verzweigungsspiegels 27a in einen ersten Strahlenweg x1 in der Vorwärtsrichtung und einen zweiten Strahlenweg x2 in einer Richtung, die rechtwinkelig zum ersten Strahlenweg x1 verläuft.
Das optische Mittel 20" verzweigt den Laserstrahl im ersten Strahlenweg x1 ferner unter Verwendung des zweiten Verzweigungsspiegels 27b in eine Vorwärtsrichtung und eine Abwärtsrichtung und reflektiert den Laserstrahl in der Vorwärtsrichtung, der aus der Verzweigung stammt, unter Verwendung des zweiten Reflektorspiegels 22b in die Vorwärtsrichtung.
Das optische Mittel 20" reflektiert unter Verwendung des dritten Reflexionsspiegels 22c auch den Laserstrahl im zweiten Strahlenweg x2 in die Vorwärtsrichtung, verzweigt ferner den Laserstrahl in der Vorwärtsrichtung unter Verwendung des dritten Verzweigungsspiegels 27c in eine Vorwärtsrichtung und eine Abwärtsrichtung, und reflektiert den Laserstrahl in der Vorwärtsrichtung, der aus der Verzweigung stammt, unter Verwendung eines vierten Reflektorspiegels 22d abwärts.
Jeder der Laserstrahlen, die in die vier abwärts gerichteten Wege verzweigt wurden, wird im Bearbeitungsbereich E durch eine Kondensorlinse 21', die in jedem der abwärts gerichteten Wege angeordnet ist, fokussiert.
Für den erwähnten ersten bis vierten Reflektorspiegel 22a, 22b, 22c und 22d und für den ersten bis dritten Verzweigungsspiegel 27a, 27b und 27c werden jeweils Spiegel oder Prismen mit einem wohlbekannten Aufbau verwendet.
Die so vom Hauptkörper 1 abnehmbar angebrachte Laserbearbeitungseinheit D weist ähnlich wie die oben beschriebenen Laserbearbeitungseinheiten A und B eine hervorragende Wartbarkeit auf. Zusätzlich ist die Laserbearbeitungseinheit D fähig, unter Verwendung der Vielzahl von verzweigten Laserstrahlen gleichzeitig eine Vielzahl von Löchern durch Durchbohrung zu bilden.
Da die Laserdurchbohrungseinheit D fähig ist, gleichzeitig eine Vielzahl von Löchern zu bilden, ist sie zur Verwendung bei der Bildung der in Fig. 9 dargestellten Rasterlöcher geeignet. Die Rasterlöcher werden durch Bereitstellung einer Vielzahl von festgesetzten Bereichen x auf dem Werkstück W, Durchführung einer gleichzeitigen Durchbohrung in Bezug auf die gleichen Koordinatenpositionen in den jeweiligen Bereichen und mehrmalige Wiederholung der gleichzeitigen Durchbohrung gebildet.
Ein Beispiel des Vorgangs der Bildung der Rasterlöcher durch Durchbohrung unter Verwendung der Laserdurchbohrungseinheit D wird ausführlich beschrieben. Wie in Fig. 9A dargestellt ist, wird zuerst unter Verwendung der Laserdurchbohrungseinheit D eine Durchbohrung in Bezug auf die gleichen Koordinatenpositionen in den jeweiligen Bereichen durchgeführt. Die Koordinatenposition eines der Löcher h, die in diesem Fall gebildet werden, wird beruhend auf der Bezugsmarkierung m, die in einem der festgesetzten Bereiche x bereitgestellt ist, bestimmt. Die Koordinatenposition eines anderen der Löcher h, die in diesem Fall gleichzeitig gebildet werden, wird durch die Anordnung des optischen Verzweigungsmittels der Laserdurchbohrungseinheit D fixiert.
Als nächstes wird das Werkstück W unter Steuerung in eine festgesetzte X- oder Y-Richtung bewegt, so dass das zweite Loch durch die Laserdurchbohrungseinheit D gleichzeitig an den gleichen Koordinaten in jedem der vier festgesetzten Bereiche gebildet wird, wie dies in Fig. 9B dargestellt ist.
Durch Wiederholung der X- oder Y-Bewegung des Werkstücks W und der gleichzeitigen Durchbohrung, die durch die Laserdurchbohrungseinheit D durchgeführt wird, werden die in Fig. 9C dargestellten Rasterlöcher gebildet.
Als nächstes erfolgt eine Beschreibung noch eines anderen Beispiels der Laserbearbeitungseinheit, das in Fig. 6 gezeigt ist.
Da der Aufbau der Laserbearbeitungseinheit E durch Hinzufügen einer Strahlabschirmplatte 40 zum optischen Mittel 20 der Laserbearbeitungseinheit A erhalten wird, wird unter Beibehaltung der gleichen Bezugszeichen auf eine überschneidende Beschreibung der anderen Teile, die neben der Strahlabschirmplatte 40 die Laserbearbeitungseinheit E bilden, verzichtet.
Die Strahlabschirmplatte wird durch Bearbeitung eines wohlbekannten Materials, das einen Laserstrahl nicht überträgt, zu einer plattenartigen Gestaltung und durch Bildung eines Durchgangslochs 41, das eine festgesetzte Gestaltung aufweist, im Allgemeinen mittleren Abschnitt davon erhalten. Die Strahlabschirmplatte 40 ist im Weg des Laserstrahls zwischen der Korrekturlinse 23 und dem Y-Achsen-Abtastspiegel 24b angeordnet und entfernbar fixiert.
Als Ergebnis wird ein Teil des Laserstrahls, der vom Laserausstrahlungsport 25 abwärts gerichtet ausgestrahlt wird und durch den Reflektorspiegel 22 in die Vorwärtsrichtung reflektiert wird, um durch die Korrekturlinse 23 zu verlaufen, durch den äußeren Umfangsbereich des Durchgangslochs 41 in der Strahlabschirmplatte 40 abgeschirmt, während einem anderen Teil des Strahls der Durchgang durch das Durchgangsloch 41 gestattet wird.
Der Laserstrahl, der durch das Durchgangsloch 41 verlaufen ist, wird der Reihe nach durch den Y-Achsen-Abtastspiegel 24b, der durch die Drehwelle der Y-Achsen-Drehvorrichtung 24a gehalten wird, und durch den X-Achsen-Abtastspiegel 25b, der durch die Drehwelle der X-Achsen-Drehvorrichtung gehalten wird, zurückgestrahlt, dadurch in die Richtung des Bearbeitungsbereichs E geführt, an einer Stelle auf halbem Weg zwischen der Kondensorlinse 21 und dem Bearbeitungsbereich E durch die Kondensorlinse 21 fokussiert und wieder zerstreut und dann in der Form des Durchgangslochs 41 auf den Bearbeitungsbereich E aufgebracht.
Dadurch erlaubt die Laserbearbeitungseinheit E, dass ein Loch, das eine Gestaltung aufweist, welche dem Durchgangsloch 41 in der Abschirmplatte 40 entspricht, in einem kurzen Zeitraum gebildet werden kann, und erlaubt, dass die Gestaltung des Lochs durch ein Austauschen der Abschirmplatte 40 mit einer anderen Abschirmplatte, die mit einem Durchgangsloch mit einer unterschiedlichen Gestaltung ausgebildet ist, auf leichte Weise verändert werden kann.
Als nächstes erfolgt eine Beschreibung noch eines anderen Beispiels der Laserbearbeitungseinheit, das in Fig. 7 gezeigt ist.
Da der Aufbau der Laserbearbeitungseinheit F durch Hinzufügen eines Einsatzgehäuses 80 zur Laserbearbeitungseinheit A erhalten wird, wird unter Beibehaltung der gleichen Bezugszeichen auf eine überschneidende Beschreibung der anderen Teile, die neben dem Einsatzgehäuse 80 die Laserbearbeitungseinheit F bilden, verzichtet.
Das Einsatzgehäuse 80 ist ein hohles Element, das einen brechenden Raumabschnitt 11a und einen Strahlfokussierraumabschnitt 11b aufweist und vom Einheitshalbabschnitt 11 des Gehäuses abnehmbar ausgebildet ist. Der innere Raum (einschließlich des brechenden Raumabschnitts 11a und des Fokussierraumabschnitts 11b) des Einsatzgehäuses 80 ist mit dem optischen Mittel mit dem erwähnten Aufbau versehen.
Da das optische Mittel in der Laserbearbeitungseinheit F zusammen mit dem Einsatzgehäuse vom Gehäuse abnehmbar ist, kann das optische Mittel leicht zum Austausch zur Veränderung der Spezifikationen des optischen Mittels wie erforderlich, zur Reparatur des optischen Mittels o. ä. abgenommen werden.
Obwohl die Laserbearbeitungseinheiten D, E und F beispielsweise so dargestellt wurden, dass sie jeweils einen Aufbau aufweisen, der nicht mit einem inneren Laseroszillator versehen ist, können sie über einen Aufbau verfügen, der in der gleichen Weise wie bei der Laserbearbeitungseinheit C inwendig mit dem Laseroszillator 30 versehen ist.
Die so aufgebaute vorliegende Erfindung erzielt die folgenden Wirkungen.
Nach einem ersten Gesichtspunkt ist die vorliegende Erfindung ein einstückiger Einheitsaufbau, der mit dem optischen Mittel usw. ausgestattet ist, so dass er zum Austausch leicht vom Hauptkörper der Bearbeitungsvorrichtung abgenommen werden kann. Beispielsweise können Tätigkeiten, die Wartung und Einstellung beinhalten, in Bezug auf das optische Mittel leicht durchgeführt werden und kann die Laserbearbeitungseinheit leicht durch eine neue oder andere mit unterschiedlichen Spezifikationen ersetzt werden, indem die Laserbearbeitungseinheit vom Hauptkörper der Bearbeitungsvorrichtung abgenommen wird.
Wenn eine Vielzahl der Laserbearbeitungseinheiten auf dem Hauptkörper der Bearbeitungsvorrichtung nebeneinander liegen, kann in einem einzelnen Werkstück gleichzeitig eine Vielzahl von Löchern durch Durchbohrung ausgebildet werden und kann die Anzahl der Löcher, die gleichzeitig ausgebildet werden können, leicht durch Erhöhung oder Verringerung der Anzahl der Laserbearbeitungseinheiten verändert werden.
Nach einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung kann der Laseroszillator einstückig mit der Einheit gehandhabt werden, so dass die Wartbarkeit weiter verbessert ist.
Nach einem dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung kann der Reflexionswinkel eines jeden des X-Achsen-Abtastspiegels und des Y-Achsen-Abtastspiegels verändert werden. Dies gestattet, dass die Position, Gestaltung o. ä. eines zu bildenden Lochs leicht verändert werden kann.
Nach einem vierten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung können Reihenlöcher, die aus einer großen Anzahl von Löchern bestehen, durch Verändern des Reflexionswinkels eines jeden des X-Achsen-Abtastspiegels und des Y-Achsen-Abtastspiegels und somit durch Verändern der Positionen der Löcher auf leistungsfähige Weise gebildet werden.
Nach einem fünften Gesichtspunkt ist die vorliegende Erfindung ein Aufbau, der jeden der Laserstrahlen, die aus einer Verzweigung stammen, die durch ein Strahlverzweigungsmittel durchgeführt wird, zu einem Bearbeitungsbereich führt und ihn darauf fokussiert, so dass in einem kurzen Zeitraum gleichzeitig eine Vielzahl von Löchern gebildet wird.
Nach einem sechsten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung können durch wirksame Benutzung der Eigenschaften des Strahlverzweigungsmittels auf leistungsfähige Weise Rasterlöcher gebildet werden.
Nach einem siebenten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist die Laserbearbeitungseinheit als ein flacher rechtwinkeliger Parallelflächner gestaltet. Dies gestattet, dass im beschränkten Anbringungsbereich des Hauptkörpers der Bearbeitungsvorrichtung eine größere Anzahl der Einheiten nebeneinander gestellt werden kann.
Nach einem achten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein Einsatzgehäuse, das mit dem optischen Mittel ausgestattet ist, vom Gehäuse abnehmbar. Dies gestattet, dass das optische Mittel beispielsweise wie erforderlich zusammen mit dem Einsatzgehäuse ausgetauscht wird, und verbessert die Wartbarkeit noch weiter.
Nach einem neunten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Laserbearbeitungsvorrichtung bereitgestellt, die gestattet, dass daran eine leichte Wartung einschließlich der Abnahme einer Laserbearbeitungseinheit zum Austausch durchgeführt werden kann.
Nach einem zehnten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung kann durch auswählende Verwendung der Laserbearbeitungseinheit und einer Stanzeinheit wie benötigt ein leistungsfähiger Durchbohrungsvorgang durchgeführt werden. Durch Bilden eines Lochs mit einem äußerst kleinen Durchmesser durch Durchbohrung unter Verwendung der Laserbearbeitungseinheit und durch Bilden eines Lochs mit einem verhältnismäßig großen Durchmesser, wofür eine lange Durchbohrungszeit nötig ist, unter Verwendung der Stanzeinheit kann beispielsweise ein leistungsfähiges Durchbohrungsvorgangsmuster gewählt werden.
Nach einem elften Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Laserstrahl, der von einem Laseroszillator ausgestrahlt wird, über Glasfaserkabel in einer geteilten Beziehung verwendet, so dass ein billiger Aufbau, der mit einer geringsten erforderlichen Anzahl von Laseroszillatoren ausgestattet ist, bereitgestellt wird.
Nachdem besondere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben wurden, wird man verstehen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese genauen Ausführungsformen beschränkt ist, und dass durch Fachleute verschiedene Änderungen und Abwandlungen darin vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung, wie er in den angeschlossenen Ansprüchen definiert ist, abzuweichen. Erklärung der Bezugszeichen 1 Hauptkörper der Bearbeitungseinheit
10 Gehäuse
11 Einheitshalbabschnitt
12 anderer Einheitshalbabschnitt
12c Strahlempfangsplatte
13 Verbindungsabschnitt
20 optisches Mittel
25 Laserausstrahlungsport
30 Laseroszillator
A, C, D, E, F Laserverarbeitungseinheiten
B Stanzeinheit
E Bearbeitungsbereich
S Werkstückeinsatzraum
W Werkstück

Claims

1. Laserbearbeitungseinheit, umfassend:
ein Gehäuse, bestehend aus einem Einheitshalbabschnitt, einem dem Einheitshalbabschnitt gegenüberliegenden anderen Einheitshalbabschnitt mit einem dazwischen liegenden Werkstückeinsatzraum, und einem Verbindungsabschnitt, der den Einheitshalbabschnitt und den anderen Einheitshalbabschnitt einstückig miteinander verbindet;
ein optisches Mittel zum Führen eines Laserstrahls, der von einem Laserausstrahlungsport ausgestrahlt wird, in einen Bearbeitungsbereich, der über dem anderen Einheitshalbabschnitt gelegen ist, und zum Fokussieren oder/und Abbilden des geführten Laserstrahls darauf, wobei das optische Mittel im Einheitshalbabschnitt vorgesehen ist; und
eine Strahlempfangsplatte zum Übertragen oder Aufnehmen des Laserstrahls, wobei die Strahlempfangsplatte im Bearbeitungsbereich vorgesehen ist.

2. Laserbearbeitungseinheit nach Anspruch 1, wobei ein Laseroszillator zur Erzeugung des Laserstrahls im Verbindungsabschnitt angeordnet ist.

3. Laserbearbeitungseinheit nach Anspruch 1 oder 2, wobei das optische Mittel verursacht, dass der vom Laserausstrahlungsport ausgestrahlte Laserstrahl durch eine Korrekturlinse verläuft, damit der Laserstrahl zu einem parallelen Strahl korrigiert wird, verursacht, dass der parallele Strahl durch einen Y-Achsen-Abtastspiegel, der durch eine Drehwelle einer Y-Achsen-Drehvorrichtung gehalten wird, und einen X-Achsen-Abtastspiegel, der durch eine Drehwelle einer X-Achsen-Drehvorrichtung gehalten wird, zurückgestrahlt wird, den zurückgestrahlten Laserstrahl in einen Bearbeitungsbereich führt, der über dem anderen Einheitshalbabschnitt gelegen ist, und den Laserstrahl durch Verwendung einer Kondensorlinse darauf fokussiert, und die jeweiligen Rückstrahlwinkel des X-Achsen-Abtastspiegels und des Y-Achsen-Abtastspiegels über die X- Achsen-Drehvorrichtung und die Y-Achsen-Drehvorrichtung verändert werden können.

4. Laserbearbeitungseinheit nach Anspruch 3, wobei die Laserbearbeitungseinheit gesteuert wird, um Reihenlöcher zu bilden.

5. Laserbearbeitungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, wobei das optische Mittel ein Strahlverzweigungsmittel in einem Weg des Laserstrahls umfasst, jeden der aus der Verzweigung stammenden Laserstrahl in den Bearbeitungsbereich führt, und jeden der geführten Laserstrahlen darauf fokussiert.

6. Laserbearbeitungseinheit nach Anspruch 5, wobei die Laserbearbeitungseinheit gesteuert wird, um Rasterlöcher zu bilden.

7. Laserbearbeitungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, die als ein flacher rechtwinkeliger Parallelflächner gestaltet ist, bei dem der Bearbeitungsbereich darin als ein vertiefter Abschnitt ausgebildet ist.

8. Laserbearbeitungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, wobei das optische Mittel in einem Einsatzgehäuse ausgebildet ist, und das Einsatzgehäuse vom Einheitshalbabschnitt des Gehäuses abnehmbar bereitgestellt ist.

9. Laserbearbeitungsvorrichtung, umfassend die Laserbearbeitungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Laserbearbeitungseinheit abnehmbar auf einer Bühne angeordnet ist.

10. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Laserbearbeitungseinheit und eine Stanzeinheit nebeneinander auf der Bühne ausgebildet sind und ein Werkstück durch auswählende Verwendung der Laserbearbeitungseinheit oder der Stanzeinheit bearbeitet wird.

11. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei
eine Vielzahl der Laserbearbeitungseinheiten auf der Bühne angeordnet ist, und
ein Laserstrahl, der von einem einzelnen Laseroszillator oder von jedem einer Vielzahl von Laseroszillatoren ausgestrahlt wird, in geteilter Beziehung über eine Vielzahl von Glasfaserkabeln zu einer Vielzahl von Lasereinheiten geführt wird.