TW201343299A - 雷射加工裝置及雷射加工方法 - Google Patents

Abstract

本發明之雷射加工裝置具有工作台、外周載置部、第1種可動載置部、第2種可動載置部、工件壓制部、加工頭部、及可動式集塵單元。第1種可動載置部與第2種可動載置部設於工作台上之外周載置部之內側，可上下移動。工件壓制部設於外周載置部。加工頭部設於第1種可動載置部或第2種可動載置部之上方，進行雷射加工。可動集塵單元設於外周載置部之內側，可在水平方向移動可能。而且本發明之雷射加工方法具有第1雷射加工步驟、第1之第2種可動載置部下降步驟、第1集塵單元移動步驟、第1之第1種可動載置部上昇步驟、及第2雷射加工步驟。

Description

雷射加工裝置及雷射加工方法 發明領域

本發明有關於一種照射雷射以進行加工之雷射加工裝置，特別是有關於一種進行穿孔加工(貫通孔加工)之雷射加工裝置及雷射加工方法。

發明背景

近年來隨著零件的小型化、高集積化、複合模組化，基材之穿孔加工作為其基礎也需小徑化，使以往之加工方法難以完成。為解決該等問題，利用雷射之孔加工之場合增加了。對被加工物使用此雷射之孔加工，大致可分類為在被加工物上開設貫通孔之穿孔加工，及在被加工物上開設非貫通孔之盲孔加工等2種類。

圖26是顯示習知之雷射加工裝置之第1例之構成之截面圖。

如圖26所示，被加工物811是載置於業經分割之載置部812之上部。業經分割之載置部812，是可各別地在上下方向上動作，受氣缸等之昇降驅動部驅動來上下動作。

盲孔加工時，載置部812成為全部之吸附部上昇 之狀態。而將被加工物811吸附固定於載置部812之全面上，對被加工物811進行雷射加工。穿孔加工時，如圖26所示，以只降下相當於穿孔加工之下部之載置部812之狀態，來對被加工物811進行雷射加工。

如上，在維持被加工物之平面度之同時，防止穿孔加工時之雷射對載置部812造成損傷(例如，參見專利文獻1)。

圖27是顯示習知的雷射加工裝置之第2例之構成之斜視圖。

如圖27所示，夾頭902以相面對之2邊夾持以軟質材料形成之薄板形狀之被加工物901。拉扯裝置903對由夾頭902所夾持之被加工物901施加拉力。以夾頭902與拉扯裝置903來固持被加工物901。移動裝置904移動被加工物901。集塵裝置905在相對於被加工物901受雷射光照射之面之背面側，設置為跨及複數加工區域之全域之大小。集塵裝置905之內部具有停止氣體流動之停止裝置906。2個固持裝置907分別固持被加工物901相對向之2個邊，且該2個邊皆與受拉扯裝置903之拉力作用之邊垂直。調整裝置908將固持裝置907之一者往與拉力垂直之方向移動。

如上所述，藉由對被加工物901持續施加拉力，並固持之拉扯裝置903與固持裝置907，被加工物901將被拉扯而維持在平面。被加工物901在維持平面且受固持之狀態移動至加工區域。被加工物901之穿孔加工部位之背面將不接觸載置部，且將被加工物901維持在平面同時進行雷射加 工(例如，參見專利文獻2)。

【專利文獻】

【專利文獻1】國際公開第2008/084642號

【專利文獻2】日本發明專利公開2009-006356號公報

發明概要

然而，上述之習知技術具有如下之問題。

近年來隨著更精密之加工與高集積化，板狀之被加工物之厚度變得更薄，施行之孔加工之孔徑也變得更小。被加工物成為例如厚度為100μm左右之樹脂膜或厚度為數十μm之金屬箔。

上述第1例之習知雷射加工裝置，在穿孔加工時是在令相當於被加工物之加工下部之吸附部下降之狀態下，對被加工物進行雷射加工。而藉由使加工部分之空氣流通來排出粉塵。

因此，當被加工物是厚度如上述之薄片體狀或箔狀時，被加工物之加工部分將因本身之重量下垂而成為凹槽。又，被加工物之加工部分將因流動之空氣壓力變動，而發生飄動。結果將使加工部分之平面度悪化。平面度之悪化會造成雷射之焦點偏差或加工位置之偏差，而有礙精密之加工。

如此之問題，在被加工物之片體之大小從512m×342mm成為512mm×462mm、及最近之560mm×610mm等較大面積時將更為顯著。

而且，空氣流動所帶來的粉塵會移動至載置部之可動區域。因此，粉塵會付著於驅動部或用於滑動之導引部，而可能造成機械性之損傷。

又，上述之第2例之習知之雷射加工裝置，是藉由對被加工物之對向之2邊拉扯以固持為平面。如上述，被加工物為厚度甚薄之片體狀或箔狀時，會因拉扯造成被加工物之材質伸展，而引發加工位置偏離或皺摺。如此之問題將隨著被加工物之面積擴大而更為顯著。第2例之雷射加工裝置比第1例之習知技術更難進行精密之加工，且幾乎不可能對大面積之被加工物進行精密加工。

為解決上述問題，本發明之雷射加工裝置具有：工作台、外周載置部、第1種可動載置部、第2種可動載置部、工件壓制部、加工頭部、及可動式集塵單元。工作台是在水平方向上驅動。外周載置部設於前述工作台上，並具有吸附孔。第1種可動載置部與第2種可動載置部是位於工作台上且設於外周載置部之內側，可上下移動。工件壓制部設於外周載置部。加工頭部設於第1種可動載置部或第2種可動載置部之上方，進行雷射加工。可動集塵單元設於前述外周載置部之內側，可在水平方向上移動。

又本發明之雷射加工方法包含：第1載置步驟、第1固定步驟、第1雷射加工步驟、第1之第2種可動載置部下降步驟、第1集塵單元移動步驟、第1之第1種可動載置部上昇步驟、及第2雷射加工步驟。第1載置步驟是在外周載置部、第2種可動載置部、及可動式集塵單元之上方載置第 1被加工物之步驟。外周載置部具有吸附孔，第2種可動載置部設於外周載置部之內側，可上下移動並具有吸附孔。可動式集塵單元設於外周載置部之內側，可在水平方向上移動。第1固定步驟是以設於外周載置部之工件壓制部來壓制前述第1被加工物之步驟。第1雷射加工步驟是對位於可動式集塵單元上方之第1被加工物之第1區域進行雷射加工之步驟。第1之第2種可動載置部下降步驟是將第2種可動載置部往下移動之步驟。第1集塵單元移動步驟是將可動式集塵單元往第1水平方向移動之步驟。第1之第1種可動載置部上昇步驟是將設於外周載置部之內側、可上下移動並具有吸附孔之第1種可動載置部往上移動之步驟。第2雷射加工步驟是對位於可動式集塵單元上方之第1被加工物之第2區域進行雷射加工之步驟。

本發明之雷射加工裝置及雷射加工方法藉由如上述之構成，即使在進行被加工物之雷射加工區域之下部無固持構件之穿孔加工時，仍可確保夠高平面精度，而不會有不必要之振動。因此，即使被加工物是厚度非常薄之片體狀，仍可進行高精度之雷射加工。

100‧‧‧雷射加工裝置

101‧‧‧加工控制部

102‧‧‧雷射諧振器

103‧‧‧雷射光束

104‧‧‧光学系統

105‧‧‧電磁掃瞄器

106‧‧‧X反射鏡

107‧‧‧Y反射鏡

108‧‧‧fθ透鏡

109‧‧‧加工頭

111，811，901‧‧‧被加工物

112，112a，112b‧‧‧第1種可動載置部

113‧‧‧第2種可動載置部

114‧‧‧外周載置部

115‧‧‧可動載置部

116‧‧‧可動載置部吸附孔

117‧‧‧外周吸附孔

118‧‧‧可動載置部昇降缸體

119‧‧‧壓制部驅動缸體

120‧‧‧夾頭部材

121‧‧‧工件壓制部

122‧‧‧夾具片體

123‧‧‧可動式集塵單元

125‧‧‧加工區域

130‧‧‧加工台

131‧‧‧Y台座

132‧‧‧Y台座驅動部

133‧‧‧X台座

134‧‧‧X台座驅動部

200‧‧‧驅動馬達

201‧‧‧驅動伝達部

301‧‧‧支持部條

302‧‧‧支持部

303‧‧‧空氣流通部

圖1是顯示本發明之實施形態之雷射加工裝置之概略構成之斜視圖。

圖2是本發明之實施形態之雷射加工裝置從X方向來看之部分截面圖。

圖3A是本發明之實施形態之可動式集塵單元之斜視圖。

圖3B是本發明之實施形態之可動式集塵單元之截面圖。

圖4是本發明之實施形態之可動式集塵單元驅動部之斜視圖。

圖5是顯示本發明之實施形態之被加工物之加工區域之設定之一例之配置圖。

圖6是顯示本發明之實施形態之雷射加工裝置之被加工物供給時狀態之部分截面圖。

圖7是顯示本發明之實施形態之雷射加工裝置之被加工物保持狀態之部分截面圖。

圖8是顯示本發明之實施形態之雷射加工準備狀態下可動式集塵單元之位置關係之部分截面圖。

圖9是顯示本發明之實施形態之雷射加工時之可動式集塵單元之位置關係之部分截面圖。

圖10是顯示本發明之實施形態之相異加工區域之雷射加工時之可動式集塵單元之位置關係之部分截面圖。

圖11是顯示本發明之實施形態之最終列之加工區域在雷射加工時與可動式集塵單元之位置關係之部分截面圖。

圖12是顯示本發明之實施形態之全部之加工區域之雷射加工結束後之可動載置部之位置關係之部分截面圖。

圖13是顯示本發明之實施形態之雷射加工裝置之被加工物排出時之狀態之部分截面圖。

圖14是顯示從X軸方向來看，本發明之實施形態之加工順序設定為逆方向雷射加工之被加工物供應時之狀態之部分截面圖。

圖15是顯示本發明之實施形態之被加工物之加工區域之加工順序設定為逆方向之例之配置圖。

圖16是顯示本發明之實施形態之加工順序設定為逆方向之雷射加工之被加工物被固持時之狀態之部分截面圖。

圖17是顯示本發明之實施形態之加工順序設定為逆方向之雷射加工之準備狀態下可動式集塵單元之位置關係之部分截面圖。

圖18是顯示本發明之實施形態之加工順序設定為逆方向之雷射加工時之可動式集塵單元之位置關係之部分截面圖。

圖19是顯示本發明之實施形態之加工順序設定為逆方向之相異加工區域在雷射加工時之可動式集塵單元之位置關係。

圖20是顯示本發明之實施形態之加工順序設定為逆方向下最終列之加工區域在雷射加工時之可動式集塵單元之位置關係之部分截面圖。

圖21是顯示本發明之實施形態之加工順序設定為逆方向下全部之加工區域之雷射加工結束後之可動載置部之位置關係之部分截面圖。

圖22是顯示本發明之實施形態之加工順序設定為逆方向之雷射加工裝置之被加工物排出時之狀態之部分截面 圖。

圖23A是顯示本發明之實施形態之可動式集塵單元之相異構成之截面圖。

圖23B是顯示本發明之實施形態之可動式集塵單元之’相異構成之截面圖。

圖24是顯示本發明之實施形態之可動式集塵單元之相異構成之効果之圖。

圖25A是顯示本發明之實施形態之一例之可動式集塵單元中，無夾具片體時被加工物之狀態之圖。

圖25B是顯示本發明之實施形態之一例之可動式集塵單元中，有夾具片體時被加工物之狀態之圖。

圖26是顯示習知技術的雷射加工裝置之載置部構成之截面圖。

圖27是顯示習知技術的雷射加工裝置之被加工物之固持狀態之斜視圖。

較佳實施例之詳細說明

關於本發明之雷射加工裝置及雷射加工方法，利用圖式進行說明。圖中所示之XYZ軸是各自相互垂直。XY軸是相當於前後左右之水平方向，Z是相當於上下之鉛直方向。各圖之座標軸是畫成對應各自之視野方向。又，同一之構成要素在全圖式中都賦予同一之標號。

(實施形態)

圖1是顯示本發明實施形態一例之雷射加工裝置 100之概略構成之斜視圖。圖1中，為使裝置之構造容易視認，除去了被加工物及後述之夾具片體。為進一步說明詳細之構造，圖2是雷射加工裝置100從X方向來看之截面圖。

圖1及圖2中，雷射光束103由雷射諧振器102射出，被引導至具有反射鏡或透鏡之光学系統104。光学系統104中進行雷射光束103之密度(雷射徑)調整、形狀整形、抑制雜光等，雷射光束103將朝向預定之方向射出。

通過光学系統104之雷射光束103被引導至電磁掃瞄器105。雷射光束103藉由用於掃瞄X軸方向之X反射鏡106、及用於令反射自X反射鏡106之雷射光束103掃瞄Y軸方向之Y反射鏡107來掃瞄及定位。而由Y反射鏡107所反射之雷射光束103將由fθ透鏡108來集光並照射至預定位置之加工點。

如圖2所示，電磁掃瞄器105與fθ透鏡108設置於加工頭109。電磁掃瞄器105具有X反射鏡106及Y反射鏡107，反射雷射光束103以控制照射位置。fθ透鏡108令雷射光束103之方向為相對於被加工物111之面垂直之方向，並進行集光。加工頭109安裝於Z滑件(圖未示)，加工頭109在Z方向，也就是圖2之上下方向上可動。

載置、固持片體狀之被加工物111之載置部，是由外周載置部114與設置有複數個之可動載置部115、可動式集塵單元123、複數之工件壓制部121所構成。

可動載置部115，可分為動作相異的第1種可動載置部112與第2種可動載置部113。本實施形態中，第2種可 動載置部113是設於載置部中央附近且具有大動作面之元件。第1種可動載置部112是分別位於第2種可動載置部113相面對之2邊，可相互獨立地動作之2個小元件。

2個第1種可動載置部112與第2種可動載置部113分別由1對可動載置部昇降筒118所支持。可動載置部昇降筒118在本實施形態中使用由空氣壓所控制之氣缸，可獨立地昇降2個第1種可動載置部112與第2種可動載置部113。

第1種可動載置部112與第2種可動載置部113分別設有複數之可動載置部吸附孔116。又，外周載置部114也設有外周吸附孔117。可動載置部吸附孔116與外周吸附孔117藉由真空吸引，來吸附固持被加工物111。

工件壓制部121至少在與可動載置部115之長邊方向平行之2邊設置一對。在本實施形態中，更在與可動載置部115之短邊方向平行之2邊也設置有一對，也就是可動載置部115之4邊全部設置。工件壓制部121是安裝為可藉由設於一設置在外周載置部114上之零件之支點旋轉，並藉由壓制部驅動筒119來開閉。

工件壓制部121受Z方向之尺寸限制而形成為長條狀的板狀金屬體，工件壓制部121面對被加工物之面設有夾頭件120。夾頭件120是由氨基甲酸乙酯橡膠或矽橡膠等有機物彈性體所形成。藉此，在接觸被加工物時可產生擠壓力而不造成損傷，且可防止因被加工物之滑動造成之偏移。

可動式集塵單元123可水平移動地設置在相對於 被加工物在加工頭部之相反側，也就是下部側。可動式集塵單元123收集與排出被加工物111在雷射加工時之粉塵。

圖3A是可動式集塵單元123之基本形狀之斜視圖，圖3B是可動式集塵單元123之截面圖。如圖3A及圖3B所示，可動式集塵單元123是具有被加工物之支持部302與空氣流通部303之略ㄈ字之截面形狀。藉由從空氣流通部303之一側吹入空氣流並由另一側吸引(推拉)，使空氣流通以收集與排出粉塵。

圖4是顯示可動式集塵單元123之驅動部構成之一例之斜視圖。如圖4所示，載置部附近設置驅動馬達200，藉由驅動馬達200來令作為驅動伝達部201之滾珠螺桿旋轉，而可使可動式集塵單元123滑移移動。

或者，亦可採用其他之構成，例如在可動式集塵單元123設置導引件與傳動帶(圖未示)，以傳動帶來傳動驅動馬達200之旋轉使可動式集塵單元123滑移移動。

夾具片體122是由難燃性多孔質之材質所形成之片體狀材料，預先設置於受被加工物111與載置部挾持之位置。難燃性多孔質之材質例如是以磷化物系之難燃劑進行過難燃処理之紙漿纖維為基材，添加粘合劑而形成為片體狀之不織布。

關於難燃性，只要具有與一般之難燃性材質同樣不會延燒之自滅火性即可。又，添加之難燃劑也不限於磷化物系，亦可使用溴化物、氯化物、或具有鹵基之磷酸酯、或是金屬氫氧化物等無機材料。

基材不限於紙漿纖維，只要是可附加上述之難燃性、且具有相對於吸引氣體可以通過之多孔質性即可。基材宜是具有有機材料之不織布之隔熱效果之材料，如紙漿纖維或合成樹脂纖維等。

如圖2所示，設置為可在水平方向上移動之加工台130，是由Y台座131與X台座133等2個大區塊所構成。

Y台座131載置有第1種可動載置部112、第2種可動載置部113、外周載置部114、可動式集塵單元123、工件壓制部121及附屬於該等之一套構造，構成為在Y方向上可動。藉由利用Y台座驅動部132驅動馬達，使滾珠螺桿旋轉，使載置之一整套與Y台座131共同滑動而在進行Y方向之移動。

X台座133更載置有Y台座131及附屬其之一套構造，構成為在X方向上可動。藉由利用X台座驅動部134驅動馬達，使滾珠螺桿旋轉，使載置之一整套與X台座134共同滑動而在進行X方向之移動。

又，雷射加工裝置100具有進行可程式化裝置控制之加工控制部101。加工控制部101控制雷射加工裝置之動作，包含雷射諧振器102、電磁掃瞄器105、X台座驅動部134、Y台座驅動部132、壓制部驅動缸體119、可動載置部昇降筒118、及其他吸附孔之吸排氣。

圖5顯示本實施形態中之加工區域之一設定例之配置圖。對雷射光束103之照射位置作精確定位之電磁掃瞄器105之掃瞄範圍，比被加工物111之面積更小。因此，被 加工物111是被分割為複數之加工區域125，來進行雷射加工。圖5中，被加工物111被賦予1~48之編號之區域即是加工區域。

因此，各個加工區域125被設定在電磁掃瞄器105之掃瞄範圍內，加工區域125內之雷射加工定位是由控制電磁掃瞄器來進行。又，圖示區域只是舉例，並不受此圖限定。

以上是說明雷射加工裝置100之動作。

圖6是顯示承載被加工物111時載置部與可動式集塵單元123之狀態，從X軸方向來看之部分截面圖。

裝置承載被加工物111時，藉由移動加工台130來將載置部移動至被加工物111之承載位置。在此，先停止可動載置部吸附孔116與外周吸附孔117之真空吸引，成為未吸附之狀態。又，可動式集塵單元123也先停止集塵用之空氣流。夾具片體122是預先設置在預定位置。

令可動式集塵單元123位於加工區域之一側之端部，令可動式集塵單元123所在位置之第1種可動載置部112a以外之第1種可動載置部112b、第2種可動載置部113上昇。又，工件壓制部121是因壓制部驅動缸體119成為開狀態。

如圖7所示，將被加工物111承載於載置部上之夾具片體122上(第1載置步驟)後，對可動載置部吸附孔116與外周吸附孔117進行真空吸引，使被加工物111之下面與夾具片體122共同開始吸附固持。而藉由壓制部驅動缸體 119，使工件壓制部121從開狀態驅動為閉狀態(第1固定步驟)。

如圖7所示，被加工物111與夾具片體122共同被固持在形成有吸附孔之外周載置部114與形成有吸附孔之第1種可動載置部112b、第2種可動載置部113、及可動式集塵單元123之上方。被加工物111之周邊部與夾具片體122共同被工件壓制部121所壓制。工件壓制部121接觸被加工物111之部分設有夾頭件120，產生相對被加工物111之擠壓力並防止因被加工物111之滑動所造成之偏移。藉此，被加工物111之平面受到外周載置部114與工件壓制部121固持。

被加工物111之固持完成後，進行以下之動作。

停止由第1種可動載置部112b與第2種可動載置部113之可動載置部吸附孔116之吸引，解除該區域之吸附固定。吸附固定解除放後，令已上昇之第1種可動載置部112b與第2種可動載置部113下降至預定之位置為止(第1之第2種可動載置部下降步驟)。其狀態如圖8所示。

進行上述動作之後，或者與上述動作同時，開始加工台之移動，以將固持被加工物111之載置部移動至第1加工區域(第1區域)。位於原點位置之加工頭109進行往最適合對被加工物111加工之焦點位置之移動，進入雷射加工之準備狀態。

此時，可動式集塵單元123位於包含第1加工區域之列之底面。從可動式集塵單元123之ㄈ字形空間之一側供應空氣，從另一方排出空氣。如此，藉由產生推拉之空氣 流，可將壓力控制在不影響被加工物111平面度之程度，且可得到安定之層流，故也不會令被加工物振動。

上述之動作結束，被加工物111之第1加工區域125抵達加工頭109之位置後，開始雷射光束103對第1加工區域125之孔加工(第1雷射加工步驟)。

圖9是從X軸方向來看對第1加工區域125進行雷射孔加工之狀態之部分截面圖。可動式集塵單元123位在對應加工區域，且第1種可動載置部112a、112b、及第2種可動載置部113全都下降之狀態下照射雷射光束103進行孔加工。被加工物111之周邊受設於外周載置部114之外周吸附孔117所吸附‧固持，同時受設於夾頭件120之工件壓制部121壓制。藉此，可防止被加工物之撓曲及偏移。

孔加工會到達夾具片體122，但因夾具片體122是由難燃性之材質形成，因此即使產生多少之焦黑，也不會發生燃燒或破損。

又，於可動式集塵單元123內之空氣流通部303中產生空氣流，空氣被排出至外部。因此，被加工物111之底面、或夾具片體122之底面所發生之粉塵將由空氣流有效率地排出。

預定之雷射光束照射結束，第1加工區域125內之孔加工全部完成後，如圖5所示，為移動至第2加工區域125，令加工台往本實施形態中之X方向移動。關於第2加工區域125之雷射孔加工狀態，如圖9所示。如此，重複同樣之動作至可動式集塵單元123所位在之一列加工區域之全 部(圖5中之第1~第8加工區域)雷射加工結束為止。

一列之區域全部之雷射加工結束後，開始以下之動作。

首先，為將搭載被加工物之載置部移動至下一列之加工區域，開始往加工台之Y方向之移動。同時，也移動可動式集塵單元123(第1集塵單元移動步驟)。第1種可動載置部112a、112b、與第2種可動載置部113仍然是下降之狀態。移動後之狀態如圖10所示。

以被加工物111為基準，可動式集塵單元123移動至對應下一列加工區域(圖5中之第9加工區域)之位置，也就是往左方向(第1水平方向)移動，若以加工頭為基準，則是與圖示大概相同之位置。

如上，該列之加工區域(第2區域)中之加工準備完成後，控制電磁掃瞄器105，開始對孔加工位置照射雷射光束103。

圖10是從X軸方向來看加工區域在雷射孔加工時之狀態之部分截面圖。在可動式集塵單元123位於對應加工區域之位置之狀態下，照射雷射光束103進行孔加工。可動式集塵單元123之ㄈ字形空間之一側供應空氣，從另一方排出空氣，產生推拉之空氣流。

當對可動式集塵單元123所位在之列之加工區域之全部(圖5中之第9~第16加工區域)雷射加工結束後，同樣地移動至下一個加工區域。並重複上述之動作，依序對加工區域進行加工。

依序對加工區域進行之後，移動至被加工物111之最後之加工區域之列(圖5中之第41~第48加工區域)之加工位置之狀態如圖11所示。

在此也同樣在對應加工區域之位置有可動式集塵單元123，在從ㄈ字形空間之一側供應空氣，從另一側排出空氣以產生推拉空氣流之狀態下，照射雷射光束103以進行孔加工。

當預定之雷射光束之照射結束，該列之最初之加工區域(第41加工區域)內之全部孔加工結束後，為移至下一個加工區域，令加工台往本實施形態中之X方向移動。並同樣地進行預定之雷射加工。如此，重複同樣之動作，至可動式集塵單元123所位在之一列之加工區域全部(圖5中之第41~第48加工區域)之雷射加工結束為止。如此，對最後之列之加工區域進行加工，完成被加工物111全面之加工。

當被加工物111之全面之加工完成後，開始以下之動作。

首先，為了開始往被加工物取出位置移動，而開始加工台之移動。開始加工頭109往原點之移動。

如圖12所示，可動式集塵單元123是位於加工開始時相反側之一端。可動式集塵單元123所位在之部分之第1種可動載置部112b以外之第1種可動載置部112a、第2種可動載置部113上昇(第1之第1種可動載置部上昇步驟)。上昇完成後對設於第1種可動載置部112a、第2種可動載置部113之可動載置部吸附孔116進行真空吸引，再次吸附固持 被加工物111與夾具片體122。此等之動作是同時進行。

上述之全部動作結束，加工台移動至被加工物取出位置後，如圖13所示，啟動壓制部驅動缸體119，令工件壓制部121成為開狀態。然後，全部之可動載置部吸附孔116與全部之外周吸附孔117停止真空吸引。接著，確定被加工物111不受吸附固持後，被加工物取出裝置(圖未示)從載置部取出被加工物111，完成被加工物之雷射孔加工。夾具片體122留在第1種可動載置部112a、第2種可動載置部113、及可動式集塵單元123之上方，將用於下一次之被加工物之加工。

如上所述，本發明之雷射加工裝置，是在進行雷射加工之加工區域之下部，位有隨時形成穩定空氣流之可動式集塵單元123，作為下部可動載置部。可動式集塵單元123收集並排出因加工所產生之粉塵。藉此，可實現有效率之集塵，更可防止粉塵附著於裝置之可動部。

又，藉由外周載置部114對被加工物111之吸附與工件壓制部121之固定，固持被加工物並減少撓曲。而可動式集塵單元123之被加工物之支持部302隨時從下部支持一列之加工區域。因此，即便被加工物是大面積且厚度非常薄之片體狀，仍可進行撓曲非常少且高精度之雷射加工。

接著，說明從圖13所示之排出被加工物111之狀態開始再度搭載被加工物111進行上述之一連串雷射加工時之動作。此時，被加工物111之加工區域之加工順序順番宜設定為逆方向。

圖14是顯示從X軸方向來看，本發明之雷射加工裝置進行雷射加工之加工順序設定為逆方向之場合，供應被加工物時狀態之部分截面圖。

將被加工物111於搭載裝置時，加工台130移動至被加工物111之搭載位置。先停止可動載置部吸附孔116及外周吸附孔117之真空吸引，使成為不吸附之狀態。又，也停止可動式集塵單元123用於集塵之空氣流。且夾具片體122預先設置在預定位置。

可動式集塵單元123位於加工區域一側之端部，可動式集塵單元123所位在之第1種可動載置部112b以外之第1種可動載置部112a、第2種可動載置部113上昇。又，工件壓制部121因壓制部驅動缸體119而在開狀態。

圖14所示之被加工物111供給時之構成狀態，在可動式集塵單元123之位置在相反側這點與前述圖6所示之狀態不同。因此，第1種可動載置部112a與第1種可動載置部112b各自之上下位置也相反這點也與前述圖6所示之狀態不同。

將裝置設定為如此動作之優點在於，包含可動式集塵單元123與第1種可動載置部112a、112b之位置關係，以及圖13所示之被加工物111在排出時與加工台関連之構成之位置關係、圖14所示之被加工物111在供給時之構成之位置關係會相同。藉此，只要在被加工物排出後將加工台往X軸方向移動，即可快速地準備供應被加工物111。

圖15是加工區域之加工順序設定為逆方向之被 加工物之配置圖。對於圖5之加工區域，加工之順序是相對於Y軸鏡面對稱。

如圖16所示，將被加工物111(第2被加工物)搭載(第2載置步驟)於載置部上之夾具片體122上後，可動載置部吸附孔116與外周吸附孔117進行真空吸引，與夾具片體122共同開始吸附固持被加工物111之下面。而藉由壓制部驅動缸體119，將工件壓制部121由開狀態驅動為閉狀態(第2固定步驟)。

如圖16所示，被加工物111與夾具片體122共同被固持於形成有吸附孔之外周載置部114、形成有吸附孔之複數第1種可動載置部112a與第2種可動載置部113、及可動式集塵單元123上。被加工物111之周邊部是每個夾具片體122都受工件壓制部121所壓制。工件壓制部121接觸被加工物111之部分設有夾頭件120，對被加工物111產生擠壓力，同時防止因被加工物111之滑動造成之偏移。藉此，被加工物111之平面受外周載置部114與工件壓制部121固持。

以上之動作與圖7中說明之動作並無特別變化。

被加工物111之固持完成後進行以下之動作。

停止第1種可動載置部112a與第2種可動載置部113之可動載置部吸附孔116之吸引，解除該區域之吸附固定。吸附固定解除後，將已上昇之第1種可動載置部112a與第2種可動載置部113下降至預定之位置(第2之第2種可動載置部加工工程)。其狀態如圖17所示。

進行上述動作之後，或與上述動作同時開始移動 加工台，以將固持被加工物111之載置部移動至第1加工區域。位於原點位置之加工頭109進行往最適合被加工物111加工之焦點位置之移動，進入雷射加工之準備狀態。

以上之動作與圖8中說明之動作基本上相同，但由於第1加工區域是相對於Y軸鏡面對稱，因此Y軸方向之移動量不同。

此時，可動式集塵單元123位於包含第1加工區域之列之下面。可動式集塵單元123之ㄈ字形空間之一側供應空氣，從另一方排出空氣，藉由產生推拉之空氣流，可將壓力控制在不影響被加工物111平面度之程度，且可得到安定之層流，故也不會令被加工物振動。

上述之動作完成，被加工物111之第1加工區域125到達加工頭109所在位置之後，開始雷射光束103之第1加工區域125之孔加工。

圖18是顯示從X軸方向來看，對第1加工區域125(第3區域)進行雷射孔加工(第3雷射加工步驟)狀態之部分截面圖。對應加工區域之位置有可動式集塵單元123，在第1種可動載置部112a、112b及第2種可動載置部113全部下降之狀態下照射雷射光束103進行孔加工。被加工物111之周邊受設於外周載置部114之外周吸附孔117所吸附‧固持，同時受設於夾頭件120之工件壓制部121壓制。藉此，防止被加工物之撓曲與位置偏移。

如上述，可動式集塵單元123內之空氣流通部303產生空氣流，空氣被排出至外部。因此，被加工物111之下 面或夾具片體122之下面產生之粉塵被空氣流有效率地排出。

預定之雷射光束照射結束，第1加工區域125內之全部孔加工完成後，將加工台往本實施形態中之X方向移動，以移動至第2加工區域125。關於第2加工區域125中之雷射孔加工狀態，如圖18所示。如此，重複同様之動作，至可動式集塵單元123所位在之一列之加工區域全部(圖15中之第1~第8加工區域)之雷射加工結束為止。

一列之區域全部之雷射加工結束後，開始以下之動作。

首先，開始加工台往Y方向之移動，以將搭載被加工物之載置部往下一列之加工區域移動。同時，可動式集塵單元123也移動(第2集塵單元移動步驟)。第1種可動載置部112a、112b、第2種可動載置部113維持在下降位置。移動後之狀態如圖19所示。

可動式集塵單元123移動至以被加工物111為基準，對應下一列之加工區域(圖15中之第9加工區域)之位置，也就是往右方向(第2水平方向)移動，若以加工頭為基準則是與圖示大概相同之位置。

如上，當該列之加工區域(第4區域)之加工準備完成後，控制電磁掃瞄器105，在開始雷射光束103對孔加工位置之照射(第4雷射加工步驟)。

圖19是顯示從X軸方向來看，對加工區域進行雷射孔加工狀態之部分截面圖。在可動式集塵單元123位於對 應加工區域位置之狀態下，照射雷射光束103進行孔加工。可動式集塵單元123中ㄈ字形空間之一側供應空氣，從另一方排出空氣，產生推拉之空氣流。

可動式集塵單元123所位在之列之加工區域全部(圖15中之第9~第16加工區域)雷射加工完成後，同樣地移動至下一個加工區域。並重複上述之動作，依預定順序對加工區域進行加工。

依序對加工區域加工之後，移動至被加工物111之最後之加工區域之列(圖15中之第41~第48加工區域)之加工位置之狀態如圖20所示。

在此也同樣地可動式集塵單元123位在對應加工區域之位置，在從ㄈ字形空間之一側供應空氣，從另一方排出空氣，以產生推拉之空氣流之狀態下，照射雷射光束103進行。

預定之雷射光束之照射完成，該列最初之加工區域(第41加工區域)內全部之孔加工結束後，令加工台往本實施形態中之X方向移動，以移動至下一個加工區域。再進行同樣之預定雷射加工。如此，重複同樣之動作，至可動式集塵單元123所位在之一列加工區域全部(圖15中之第41~第48加工區域)雷射加工結束為止。如此，進行最後之列之加工區域之加工，完成被加工物111全面之加工。

當被加工物111之全面之加工完成後，開始以下之動作。

首先，開始移動加工台，以開始往被加工物 取出位置之移動。開始往加工頭109之原點之移動。

如圖21所示，可動式集塵單元123位於與加工開始時(圖18)相反側之端。除了可動式集塵單元123所位在部分之第1種可動載置部112a以外之第1種可動載置部112b與第2種可動載置部113上昇(第2之第1種可動載置部上昇步驟)。上昇結束後設於第1種可動載置部112b與第2種可動載置部113之可動載置部吸附孔116進行真空吸引，再次吸附固持被加工物111與夾具片體122。此等之動作是同時執行。

此時，由於最後之列之加工區域位於與X軸方向不同之位置，X軸方向之移動量與、圖5之加工區域之加工順序之場合不同。

當上述之全部動作結束，加工台移動至被加工物取出位置後，如圖22所示，驅動壓制部驅動缸體119，令工件壓制部121成為開狀態。並停止全部之可動載置部吸附孔116與全部之外周吸附孔117之真空吸引。並在確認被加工物111不受吸附固持後，被加工物取出裝置(圖未示)將被加工物111從載置部，完成被加工物之雷射孔加工。

圖22所示之被加工物111在排出時之構成與位置關係，是包含可動式集塵單元123與第1種可動載置部112a、112b之位置關係，與圖6所示之被加工物111之供給時與加工台有關構成之位置關係相同。因此，在被加工物排出後只要將加工台往X軸方向移動，移動至被加工物111 之供給位置，就可以快素地準備供應被加工物111。接著，即便交互地重複圖5之加工順序與圖15之加工順序，進行多數片被加工物之加工，也可有效率地進行加工，將流水(tact)之損失抑制在非常小。

如上，即便進行加工區域之加工順序來回之加工，也與上述完全同樣地在進行雷射加工之加工區域之下部，位有隨時形成穩定之空氣流之可動式集塵單元123，作為下部可動載置部。可動式集塵單元123收集並排出因加工而產生之粉塵。藉此，可實現高效率之集塵，並可進一步防止粉塵附著於裝置之可動部。

又，藉由外周載置部114對被加工物111之吸附及工件壓制部121之固定，來進行被加工物撓曲甚少之固持。而可動式集塵單元123對被加工物之支持部302隨時從下部支持一列之加工區域。因此，即使被加工物是大面積且厚度非常薄之片體狀，也可進行撓曲非常少而高精度之雷射加工。

接著，利用圖23A及圖23B，說明本發明較佳形態一例之可動式集塵單元123之相異構成之例。

如圖23A所示，此相異構成中是以與ㄈ字形構件不同之其他構件之支持部條301來構成支持部。藉此，接觸被加工物111或夾具片體122之處之精度非常高。相較於直接使用ㄈ字形之壓鑄品，以相異構件來形成之場合作為支持部之平面度較可容易地得到高精度。例如，本實施形態中即便支持部條301之長度超過500mm，也可將平面度 維持在50μm以下。

而圖23B是將支持部條301構成為上下可動之例。如此構成之支持部條301之動作示於圖24。當可動式集塵單元123位於不干涉外周載置部114之中央附近時，一對支持部條301是以雙方朝上部凸出之狀態密着於夾具片體122。因此，可維持被加工物111加工區域之平面度，同時空氣流不漏出而可穩定地集塵與排出。當加工外周附近之加工區域時，將支持部條301中之一者收納於ㄈ字形之本體側，可防止與外周載置部114間之干擾。此狀態在圖中之左右以虛線表示。藉此，有助於儘量減少被加工物111外周無法加工之區域。又，支持部條301之上下動作是藉由與外周載置部114間之關係來進行，因此只要設置適當之導件與凸輪板(圖未示)即可達成。

又，本實施形態中，已說明預先設置夾具片體122進行雷射加工之狀況。然而，即使不使用夾具片體122，仍可以外周載置部114對被加工物111之吸附與工件壓制部121之固定、可動式集塵單元123對被加工物之下部之支持，來精確地維持平面。又，被加工物111之下部側之粉塵也可有效率地排出。

然而，藉由與夾具片體122共同進行被加工物111之固持，可提高平面之全體剛性。而且可動式集塵單元123之支持部隨時從下部支持一列之加工區域。因此，即使被加工物是大面積且厚度非常薄之片體狀，也可進一步進行撓曲非常少且高精度之雷射加工。圖25A是夾具片體122 不存在時被加工物111之狀態。圖25B是夾具片體122存在時被加工物111之狀態。圖25A與圖25B定性地強調被加工物111之狀態。

又，可動式集塵單元123移動至下一列之加工區域時，預先設置夾具片體122以保護被加工物111之背面。因此，可防止可動式集塵單元123所引起之被加工物111之低機率擦傷。

又，本實施形態中，例示第2種可動載置部113是設於載置部中央附近作動，具有相對較大之面之構件，而2個第1種可動載置部112是構成為位在面對第2種可動載置部113之2邊，可獨立地作動之較小構件。如上述，第1種可動載置部112是在搭載被加工物時，在可動載置部上昇之場合對應可動式集塵單元位置之部分之可動載置部。本實施形態中是顯示從X軸來看左右兩處位有可動式集塵單元，而在設於對向之2邊之例。

當然，可動式集塵單元亦可依雷射加工之制御手順而位於相異之場所，只要在其對應之位置分割可動載置部，即是第1種可動載置部。

又，第2種可動載置部是稱呼位在不干涉可動式集塵單元位置之可動載置部之名稱。如本實施形態，第2種可動載置部可以是具有一個大面，或是分割成為複數之可動載置部，其大小或個數並不無限制。

又，本實施形態中對於加工區域之數量等為了便於圖示而以具體之數值來顯示。但是，該等之具體數 值宜配合被加工物之大小及裝置之大小等設計要件來決定，並不受此例所限定。

產業上之利用可能性

本發明之雷射加工裝置，可防止利用雷射之孔加工時對載置部造成損傷，同時維持被加工物之平面度，以實現高加工精度。而且，對於雷射加工時所產生之粉塵也可以有效率地收集與排出，可防止粉塵付著於裝置之可動部。因此，在進行穿孔加工之雷射加工裝置等中甚為有用。

100‧‧‧雷射加工裝置

102‧‧‧雷射諧振器

103‧‧‧雷射光束

104‧‧‧光学系統

105‧‧‧電磁掃瞄器

106‧‧‧X反射鏡

107‧‧‧Y反射鏡

108‧‧‧fθ透鏡

112‧‧‧第1種可動載置部

113‧‧‧第2種可動載置部

114‧‧‧外周載置部

115‧‧‧可動載置部

116‧‧‧可動載置部吸附孔

117‧‧‧外周吸附孔

118‧‧‧可動載置部昇降缸體

119‧‧‧壓制部驅動缸體

121‧‧‧工件壓制部

123‧‧‧可動式集塵單元

Claims (11)

1. 一種雷射加工裝置，包含：工作台，是在水平方向上驅動；外周載置部，是設於前述工作台上，具有吸附孔；第1種可動載置部，是位於前述工作台上且設於前述外周載置部之內側，可上下移動並具有吸附孔；第2種可動載置部，是位於前述工作台上且設於前述外周載置部之內側，可上下移動並具有吸附孔；工件壓制部，是設於前述外周載置部；加工頭部，是設於前述第1種可動載置部或前述第2種可動載置部之上方，進行雷射加工；及可動式集塵單元，是設於前述外周載置部之內側，可在水平方向移動。
2. 如申請專利範圍第1項之雷射加工裝置，其中前述可動式集塵單元之截面形狀是上方開口之略ㄈ字形。
3. 如申請專利範圍第2項之雷射加工裝置，其中前述可動式集塵單元更具有支持部條，是與前述ㄈ字之部分相異之構件。
4. 如申請專利範圍第3項之雷射加工裝置，其中前述支持部條是上下可動。
5. 如申請專利範圍第1項之雷射加工裝置，其中前述第1種可動載置部是位於對應前述可動式集塵單元位置之位置。
6. 如申請專利範圍第5項之雷射加工裝置，其中前述第1種可動載置部為複數，前述第1種可動載置部中至少2者是設成位於包夾前述第2種可動載置部之位置。
7. 如申請專利範圍第1項之雷射加工裝置，其中前述工件壓制部是設於前述外周載置部之4邊全部。
8. 如申請專利範圍第1項之雷射加工裝置，其中前述第1種可動載置部與前述第2種可動載置部之上，更具有由難燃性多孔質之材質所形成之片體。
9. 如申請專利範圍第8項之雷射加工裝置，其中前述片體是以添加難燃劑之有機質纖維之不織布為基材。
10. 一種雷射加工方法，包含：第1載置步驟，是在具有吸附孔之外周載置部、設於前述外周載置部之內側，可上下移動並具有吸附孔之第2種可動載置部、及設於前述外周載置部之內側，且可在水平方向上移動之可動式集塵單元之上方載置第1被加工物；第1固定步驟，是以設於前述外周載置部之工件壓制部來壓制前述第1被加工物；第1雷射加工步驟，是對位於前述可動式集塵單元上方之前述第1被加工物之第1區域進行雷射加工；第1之第2種可動載置部下降步驟，是使前述第2種可動載置部往下移動；第1集塵單元移動步驟，是使前述可動式集塵單元 往第1水平方向移動；第1之第1種可動載置部上昇步驟，是使設於前述外周載置部內側、可上下移動並具有吸附孔之第1種可動載置部往上移動；及第2雷射加工步驟，是對位於前述可動式集塵單元上方之前述第1被加工物之第2區域進行雷射加工。
11. 如申請專利範圍第10項之雷射加工方法，是在對前述第1被加工物進行雷射加工後，進行：第2載置步驟，是在前述外周載置部、前述第2種可動載置部、及前述可動式集塵單元上載置第2被加工物；第2固定步驟，是以設於前述外周載置部之工件壓制部來壓制前述第2被加工物；第3雷射加工步驟，是對位於前述可動式集塵單元上方之前述第2被加工物之第3區域進行雷射加工；第2之第2種可動載置部下降步驟，是使前述第2種可動載置部往下移動；第2集塵單元移動步驟，是使前述可動式集塵單元往第2水平方向移動；第2之第1種可動載置部上昇步驟，是使設於前述外周載置部內側、可上下移動並具有吸附孔之第1種可動載置部往上移動；及第4雷射加工步驟，是將位於前述可動式集塵單元上方之前述第2被加工物之第4區域進行雷射加工，且前述第1水平方向與前述第2水平方向是相反。