JP2016132035A - レーザ加工システム及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
走査長さxは、単純に入射走査角θに焦点距離fを乗じたものに等しい。すなわち、撮像面上のスポットの位置は、走査角に正比例する。これは、標準的な走査レンズに必要な複雑な電子的補正の必要性を取り除く。
12 ワークピース
20 レーザ
22 レーザビーム
24 レーザビーム
28 誘導されたレーザビーム
30 レーザビーム変換器
40 ビームステアリング装置
42 可動ミラー
50 ビーム成形光学素子
60 可動ステージ
70 コントローラ
112 ワークピース
113 エッジ
114 エッジ
115 エッジ
116 エッジ
200 方法
210 ステップ
220 ステップ
230 ステップ
240 ステップ
Claims (24)
- ワークピース(12、112)をレーザ加工するための方法(200)であって、
約250mmを超える長い焦点距離を有するF−θレンズから、レンズの光軸から非垂直なビーム傾斜角で、シルクハット型プロファイル及び約1度乃至3度未満の狭いビーム発散角を有するレーザビーム(28)を、少なくともX方向及びY方向に移動可能なステージ(60)上に配置されたワークピース(12、112)に向かって誘導するステップ(210)と、
誘導されたレーザビーム(28)をワークピース(12、112)に係合するステップ(220)と、
ワークピース(12、112)及び誘導されたレーザビーム(28)を互いに対して移動させるステップ(230)と、
加工面を画成するために、誘導されたレーザビーム(28)でワークピース(12、112)の一部分を除去するステップ(240)と
を含む方法(200)。 - 誘導するステップ(210)は、加工面がZ方向に対してほぼ0テーパを有するように、約3度〜約6度の非垂直なビーム傾斜角でレーザビーム(28)を誘導するステップを含む、請求項1に記載の方法(200)。
- 誘導するステップ(210)は、約420mmを超える長い焦点距離を有するF−θレンズから誘導するステップを含む、請求項1に記載の方法(200)。
- レーザビーム(28)は、周辺部を有する使用可能な視野を規定するビーム傾斜角の範囲で誘導可能であり、
係合するステップ(220)は、誘導されたレーザビーム(28)の軸が使用可能な視野の周辺部から離間している使用可能な視野に配置されたワークピース(12、112)に、誘導されたレーザビーム(28)を係合するステップを含み、
除去するステップ(240)は、加工面がZ方向に対してほぼ0テーパを有するように、誘導されたレーザビーム(28)を用いてワークピース(12、112)の一部分を除去するステップを含む、請求項1に記載の方法(200)。 - レーザビーム(28)は、周辺部を有する使用可能な視野を規定する光軸からビーム傾斜角の範囲で誘導可能であり、
係合するステップ(220)は、誘導されたレーザビーム(28)の軸が約15mm〜約30mmで使用可能な視野の周辺部から離間している使用可能な視野に配置されたワークピース(12、112)に、誘導されたレーザビーム(28)を係合するステップを含み、
除去するステップ(240)は、加工面がZ方向に対してほぼ0テーパを有するように、誘導されたレーザビーム(28)を用いてワークピース(12、112)の一部分を除去するステップを含む、請求項1に記載の方法(200)。 - レーザビーム(28)は、周辺部を有する使用可能な視野を規定する光軸からビーム傾斜角の範囲で誘導可能であり、
係合するステップ(220)は、誘導されたレーザビーム(28)の軸が使用可能な視野の周辺部から離間している使用可能な視野に配置されたワークピース(12、112)に、誘導されたレーザビーム(28)を係合するステップを含み、
除去するステップ(240)は、加工面がZ方向に対して負のテーパを有するように、誘導されたレーザビーム(28)を用いてワークピース(12、112)の一部分を除去するステップを含む、請求項1に記載の方法(200)。 - レーザビーム(28)は、周辺部を有する使用可能な視野を規定する光軸からビーム傾斜角の範囲で誘導可能であり、
係合するステップ(220)は、誘導されたレーザビーム(28)の軸が使用可能な視野の周辺部から約15mmの範囲内で離間するように、誘導されたレーザビーム(28)を使用可能な視野に配置されたワークピース(12、112)に係合するステップを含み、
除去するステップ(240)は、加工面がZ方向に対して負のテーパを有するように、誘導されたレーザビーム(28)を用いてワークピース(12、112)の一部分を除去するステップを含む、請求項1に記載の方法(200)。 - 誘導するステップ(210)は、シルクハット型プロファイル及び固定角の狭いビーム発散を有するレーザビーム(28)を誘導するステップを含み、
移動させるステップ(230)は、ステージ(60)をX方向及び/又はY方向に移動させるステップを含む、請求項1に記載の方法(200)。 - 誘導するステップ(210)は、ガウス型プロファイルを有するレーザビーム(28)を、シルクハット型プロファイルを有する誘導されたレーザビーム(28)に変換するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法(200)。
- 変換するステップは、光ファイバ装置を通してガウス型プロファイルを有するレーザビーム(28)を通過させるステップを含む、請求項9に記載の方法(200)。
- 誘導されたレーザビーム(28)をワークピース(12、112)に係合するステップは、加工面の角度に基づいて使用可能な視野の中心からのシフト距離及び方向を決定し、加工すべきワークピース(12、112)の一部を使用可能な視野の中心から所定の距離及び方向に位置決めするためにステージ(60)を移動させるステップを含む、請求項1に記載の方法(200)。
- 提供するステップは、ステージ(60)上に配置されたセラミック母材複合ワークピース(12、112)を提供するステップを含む、請求項1に記載の方法(200)。
- 除去するステップ(240)は、ライン切り込みを形成するステップ又はスロットを形成するステップを含む、請求項1に記載の方法(200)。
- ワークピース(12、112)をレーザ加工するためのレーザ加工システム(10)であって、レーザ加工システム(10)は、
ガウス型プロファイルを有するレーザビーム(28)を生成するように動作可能なレーザと、
ガウス型プロファイルを有するレーザビーム(28)を、シルクハット型プロファイルを有するレーザビーム(28)に変換する変換器(30)と、
約250mmを超える長い焦点距離を有するF−θレンズと、
少なくともX方向及びY方向に移動可能な、ワークピース(12、112)を支持し移動させるように動作可能なステージ(60)と、
シルクハット型プロファイルを有するレーザビーム(28)を受け取り、ステージ(60)上のワークピース(12、112)に向かってレンズの光軸からある角度でF−θレンズを通してレーザビーム(28)を誘導するビームステアリング装置(40)であって、レーザビーム(28)は、周辺部を有する使用可能な視野を規定するレンズの光軸からある範囲の角度にわたって誘導可能であり、約1度乃至3度未満の狭いビーム発散角を有する、ビームステアリング装置(40)と、
ステージ(60)及び/又はビームステアリング装置(40)の動作を制御して、F−θレンズを通してシルクハット型プロファイルを有するレーザビーム(28)をワークピース(12、112)上に配向させ、加工面を画成するために誘導されたレーザビーム(28)によりワークピース(12、112)の一部分を除去するように動作可能なコントローラ(70)と
を備えるレーザ加工システム(10)。 - ビームステアリング装置(40)は、加工面がZ方向に対してほぼ0テーパを有するように、約3度〜約6度の非垂直なビーム傾斜角でレーザビーム(28)を誘導するように動作可能である、請求項14に記載のレーザ加工システム(10)。
- F−θレンズの焦点距離は、約420mmを超えるものを含む、請求項14に記載のレーザ加工システム(10)。
- システム(10)は、加工面がZ方向に対して0テーパを有するように、誘導されたレーザビーム(28)の軸が使用可能な視野の周辺部から離間している使用可能な視野に配置されたワークピース(12、112)に、誘導されたレーザビーム(28)を係合するように動作可能である、請求項14に記載のレーザ加工システム(10)。
- システム(10)は、ワークピース(12、112)の加工面がZ方向に対して0テーパを有するように、誘導されたレーザビーム(28)の軸が使用可能な視野の周辺部から15mm〜約30mm離間して動作可能である、請求項14に記載のレーザ加工システム(10)。
- システム(10)は、加工面がZ方向に対してほぼ負のテーパを有するように、誘導されたレーザビーム(28)の軸が使用可能な視野の周辺部から離間している使用可能な視野に配置されたワークピース(12、112)に、誘導されたレーザビーム(28)を係合するように動作可能である、請求項14に記載のレーザ加工システム(10)。
- システム(10)は、加工面がZ方向に対してほぼ負のテーパを有するように、誘導されたレーザビーム(28)の軸が使用可能な視野の周辺部から約15mmの範囲内にあるように動作可能である、請求項14に記載のレーザ加工システム(10)。
- 変換器(30)は、光ファイバ装置を含む、請求項14に記載のレーザ加工システム(10)。
- コントローラ(70)は、切削の角度に基づいて使用可能な視野の中心からのシフト距離及び方向を決定し、加工すべきワークピース(12、112)の一部を使用可能な視野の中心から所定の距離及び方向に位置決めするためにステージ(60)の移動を制御するように動作可能である、請求項14に記載のレーザ加工システム(10)。
- システム(10)は、セラミックワークピースを含むワークピース(12、112)の一部分を除去するように動作可能である、請求項14に記載のレーザ加工システム(10)。
- システム(10)は、ライン切り込み又はスロットを含むワークピース(12、112)の一部分を除去するように動作可能である、請求項14に記載のレーザ加工システム(10)。
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