TW202220778A - 具有碎屑清除系統和整合的射束收集器的雷射加工設備及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本發明揭示一種雷射加工設備。在一個具體實例中，該雷射加工設備包括具有整合的射束收集器系統之碎屑清除系統，該射束收集器系統可操作以將吸收器選擇性地定位於雷射能量射束之射束路徑內。該射束收集器系統可允許該雷射能量射束傳播通過該雷射加工設備之掃描透鏡，但防止該雷射能量射束加工工件。該射束收集器系統可包括致動器部件，該致動器部件可操作以使該吸收器自該射束路徑回縮，藉此允許該射束傳播至該工件且允許來自雷射加工之碎屑被吸入至真空噴嘴中，藉此防止對該掃描透鏡造成損害。該射束收集器系統可進一步包括熱傳遞系統，該熱傳遞系統可操作以控制從該吸收器遠離之熱傳遞的速率。

Description

具有碎屑清除系統和整合的射束收集器的雷射加工設備及其操作方法

本文中所描述之具體實例大體上係關於雷射加工設備及其組件，且係關於其操作技術。 相關申請案之交叉參考

本申請案主張在2020年11月13日申請之美國臨時申請案第63/113,378號之權益，該美國臨時申請案以全文引用之方式併入本文中。

一般而言，雷射加工設備可用於藉由將雷射能量射束照射至工件上來加工工件。在一些應用中，雷射加工設備必須能夠在工件上高精度地置放雷射光點，且此取決於在操作期間維持臨界公差及製程參數。

雷射射束路徑之熱穩定性可為雷射加工系統之重要元素。詳言之，透射式射束路徑光學件（例如，擴束器、射束塑形器、波前補償光學件、中繼光學件及射束遞送光學件）之熱穩定性實現高精度雷射光點置放及製程恆定性。為了達成高精度操作，雷射加工設備可使用定位於射束遞送光學件之光學下游（例如，接近工件）之射束特徵界定工具（例如，射束分析器、功率計、射束位置偵測器等）來量測或校準雷射射束參數（例如，光點大小、聚焦位置等）及雷射光點之位置（例如，預期位置相對於量測位置）。來自此等量測或校準之結果可用於計算對預期射束置放之校正或補償次佳射束特性。

當雷射加工設備正加工工件時（且在射束特徵界定期間），射束透射通過所有射束路徑光學件，且射束遞送光學件（例如，掃描透鏡）之溫度可達到穩定狀態。在設備未被界定特徵或未加工工件之時段期間（例如，在系統閒置、工件之裝載或卸載、工件檢驗等期間），光束可能在到達掃描透鏡之前被阻擋（例如，藉由位於掃描透鏡之光學上游的雷射遮光片、調變器或射束收集器阻擋）。在此等時段期間，掃描透鏡溫度可下降。當加工恢復時，在掃描透鏡較熱時計算之校正或補償可能不再正確（例如，由於掃描透鏡之折射率隨溫度改變而改變），從而導致射束光點之位置存在誤差。因而，維持掃描透鏡之穩定溫度對於實現雷射加工設備之高精度操作至關重要。

本文中所論述之具體實例係在認識到本發明人發現之此等及其他問題的情況下開發。

本發明之一個具體實例可被特徵界定為一種雷射加工設備，其包括：雷射源，其可操作以產生雷射能量射束，其中雷射能量射束可沿射束路徑傳播；掃描透鏡；及碎屑清除系統，其中碎屑清除系統包括射束收集器系統，該射束收集器系統可操作以吸收雷射能量射束之一部分，且其中掃描透鏡沿雷射源與碎屑清除系統之間的射束路徑定位。

本發明之另一具體實例可被特徵界定為一種雷射加工設備，其包括：雷射源，其可操作以產生雷射能量射束，其中雷射能量射束可沿射束路徑傳播；掃描透鏡；及射束收集器系統，其包括可操作以藉由致動器部件選擇性地定位於射束路徑內之吸收器，該吸收器可操作以吸收雷射能量射束之一部分；其中掃描透鏡沿雷射源與射束收集器系統之間的射束路徑定位。

本發明之另一具體實例可被特徵界定為一種系統，其包括：碎屑清除系統，其具有被配置以允許沿射束路徑傳播之雷射能量射束通過之真空噴嘴；真空源，其經由排氣通道與真空噴嘴連通，該真空源被配置以自真空噴嘴清除由衝擊工件之雷射能量射束產生的碎屑之至少一部分；排氣輔助系統，其可操作以將流體自入口埠跨越真空噴嘴引導至排氣通道中，藉此迫使碎屑之至少一部分進入排氣通道；射束收集器系統，其耦接至碎屑清除系統且包括吸收器，該吸收器具有形成於其上之吸收器表面，該吸收器表面被配置以吸收沿射束路徑傳播之雷射能量射束之至少一部分；及致動器部件，其可操作以使吸收器相對於碎屑清除系統移動。

本文中參考隨附圖式來描述實例性具體實例。除非另外明確地陳述，否則在圖式中，組件、特徵、元件等的大小、位置等以及其間的任何距離未必按比例，而是為了清楚而被誇示。在圖式中，相同編號通篇指代相同元件。因此，可參看其他圖式描述相同或類似編號，即使該等編號在對應圖式中未提及亦未描述。又，甚至未經參考編號指示之元件亦可參看其他圖式進行描述。

本文中所使用之術語僅出於描述特定實例性具體實例之目的，且並不意欲為限制性的。除非另外定義，否則本文中所使用之所有術語（包括技術及科學術語）具有所屬技術領域中具有通常知識者通常所理解之相同含義。如本文中所使用，除非上下文另外清楚地指示，否則單數形式「一（a/an）」及「該」意欲亦包括複數形式。應認識到，術語「包含（comprises及/或comprising）」在用於本說明書中時指定所陳述特徵、整體、步驟、操作、元件及/或組件之存在，但並不排除一或多個其他特徵、整體、步驟、操作、元件、組件及/或其群組之存在或添加。除非另外指定，否則在敍述值範圍時，值範圍包括該範圍之上限及下限兩者以及在其間的任何子範圍。除非另外指示，否則諸如「第一」、「第二」等之術語僅用於區別一個元件與另一元件。舉例而言，一個節點可被稱為「第一節點」，且類似地，另一節點可被稱為「第二節點」，或反之亦然。

除非另外指示，否則術語「約」、「大約」等意謂量、大小、配方、參數及其他數量及特性並非且無需為準確的，而視需要可為大致的及/或更大或更小，從而反映公差、轉換因數、捨入、量測誤差及其類似者，以及所屬技術領域中具有通常知識者已知之其他因素。為易於描述，諸如「在……下方」、「在……之下」、「下部」、「在……上方」及「上部」以及其類似者之空間相對術語可在本文中使用以描述如在圖式中所示出的一個元件或特徵與另一元件或特徵之關係。應認識到，該等空間相對術語意欲涵蓋除圖式中所描繪之定向之外的不同定向。舉例而言，若圖式中之物件翻轉，則描述為「在」其他元件或特徵「下方」或「在」其他元件或特徵「之下」的元件將定向為「在」其他元件或特徵「上方」。因此，例示性術語「在……下方」可涵蓋在上方及在下方兩個定向。物件可以其他方式定向（例如，旋轉90度或處於其他定向），且本文中所使用之空間相對描述詞可相應地進行解釋。

本文中所使用之章節標題僅用於組織目的，且除非另外明確地陳述，否則該等章節標題不應被理解為限制所描述之主題。應瞭解，在不背離本發明之精神及教示的情況下，許多不同形式、具體實例及組合係可能的，且因此，本發明不應被理解為限於本文中所闡述之實例性具體實例。確切而言，提供此等實例及具體實例，使得本發明將為透徹且完整的，且將向所屬技術領域中具有通常知識者傳達本發明之範圍。 I.   系統-概述

圖1示意性地示出根據本發明之一個具體實例之雷射加工設備。

參考圖1中所展示之具體實例，用於加工工件之雷射加工設備100（在本文中亦簡稱為「設備」）可被特徵界定為包括用於產生雷射能量射束之雷射源104、第一定位器106、第二定位器108、第三定位器110及掃描透鏡112。掃描透鏡112、定位器中之一者可視情況整合至共同殼體或「掃描頭」 120中。舉例而言，掃描透鏡112及第二定位器108可整合至共同掃描頭120中。第一定位器106及第二定位器108中之每一者可操作以使雷射能量射束116繞射、反射、折射或以其他方式偏轉，以便使雷射能量射束中之雷射能量在其自雷射源104傳播至掃描透鏡112時所沿的射束路徑114偏轉。掃描透鏡112聚焦入射雷射能量射束，其最終被遞送至工件102。儘管圖1將雷射加工設備100示出為包括第一定位器106及第二定位器108，但應瞭解，可視需要自雷射加工設備100省略此等光學組件中之一者或兩者。同樣地，可視需要省略第三定位器110。儘管未示出，但雷射加工設備100可包括配置於雷射源104與掃描透鏡112之間的射束路徑中的一或多個其他光學組件（在本文中亦稱為「光學件」，諸如鏡面、透鏡、偏振器、波片、孔隙、擴束器、射束塑形器、波前補償光學件、中繼光學件或其類似者，或其任何組合）。

在一個具體實例中，設備100可包括射束收集器系統140，該射束收集器系統可操作以防止雷射能量射束116到達工件102。在另一具體實例中，設備100可包括碎屑清除系統200，該碎屑清除系統可操作以捕獲藉由工件102之加工而產生之至少一些碎屑（例如，微粒、加工副產物、氣體、蒸氣等）。視情況，碎屑清除系統200可包括整合的射束收集器系統300，該整合的射束收集器系統可操作以防止雷射能量射束116到達工件102。當射束收集器系統300與碎屑清除系統200整合時，可省略射束收集器系統140。儘管圖1將射束收集器系統140示出為在碎屑清除系統200下方，但射束收集器系統140可配置於碎屑清除系統200上方（亦即，配置於掃描透鏡112與碎屑清除系統200之間）。

一般而言，設備100包括一或多個控制器，諸如控制器122，以控制或促進控制設備100之操作。在一個具體實例中，控制器122以通信方式耦接（例如，經由一或多個有線或無線、串列或並列之通信鏈路，諸如USB、RS-232、乙太網路、Firewire、Wi-Fi、RFID、NFC、藍牙、Li-Fi、SERCOS、MARCO、EtherCAT，或其類似者，或其任何組合）至設備100之一或多個組件，諸如雷射源104、第一定位器106、第二定位器108、第三定位器110、掃描透鏡112（當提供為可變焦距透鏡時）等，該一或多個組件因此可回應於由控制器122輸出之一或多個控制信號而操作。

設備100亦可包括真空源130、排氣輔助流體壓力源132、致動器流體壓力源134及熱傳遞流體源136。如下文更詳細地描述，此等流體或真空源130、132、134及136可以不同方式耦接至碎屑清除系統200及射束收集器系統140或300以促進其操作。 II.  關於射束收集器及碎屑清除系統之實例性具體實例

如上文所描述，在設備100之操作期間，掃描透鏡112及其他光學件可在雷射能量射束116之部分被吸收時經歷溫度改變。視情況，設備100可使用定位於射束遞送光學件之光學下游之射束特徵界定工具（圖中未示）來量測或校準雷射射束參數（例如，光點大小、聚焦位置等）及雷射光點之位置（例如，預期位置相對於量測位置）。來自此等量測或校準之結果可用於計算對預期射束置放之校正或補償次佳射束特性。當設備100正加工工件102（且在射束特徵界定期間）且射束透射通過所有射束路徑光學件時，射束遞送光學件（例如，掃描透鏡112）之溫度可達到穩定狀態。在設備100未被界定特徵或未加工工件102之時段期間（例如，在系統閒置、工件之裝載或卸載、工件檢驗等期間），射束可能在到達掃描透鏡112之前被阻擋（例如，藉由位於掃描透鏡112之光學上游的雷射遮光片、調變器或射束收集器阻擋）。在此等時段期間，掃描透鏡112之溫度可下降。當加工恢復時，在掃描透鏡112較熱時計算之校正或補償可能不再正確（例如，由於掃描透鏡112之折射率隨溫度改變而改變），從而導致射束光點之位置存在誤差。以下內容為對例示性具體實例的論述，該等例示性具體實例可用於在掃描透鏡112之光學下游定位射束收集器，藉此允許雷射能量射束116在所有操作條件下通過掃描透鏡112。 a.   射束收集器系統

圖2展示以回縮位置展示之例示性射束收集器系統140之透視圖。如所展示，射束收集器系統140可包括：吸收器142、可操作以選擇性地定位吸收器142之致動器部件150，及可操作以傳導熱遠離吸收器142之熱傳遞系統160。

吸收器142可包括形成於其上或附接至其之吸收器表面144，吸收器表面144由經選擇以吸收雷射能量射束116之材料（例如，鋼、黃銅、鋁、銅、銅鎢、碳化矽或其類似者，或其任何組合）形成。吸收器表面144亦可具有表面特徵（例如，凸起或下降區域、凹坑等），該等表面特徵被配置以使得能夠吸收雷射能量射束116且最少化雷射能量射束116返回朝向掃描透鏡112及雷射源104之反射。吸收器表面144可以其他方式提供為被配置以增強對雷射能量射束116之吸收的光學吸收表面（例如，粗糙化、陽極化或氧化）。吸收器表面144可塗佈有（例如，經由電鍍製程、無電極電鍍製程、真空沈積製程、塗漆製程或其類似者，或其任何組合）對入射於其上之雷射能量射束116具有合適吸收性的材料。

致動器部件150可提供為氣動或液壓缸部件，包括致動器缸152，該致動器缸具有致動器活塞154及被配置以將致動器活塞154耦接至吸收器142之絕緣體156。絕緣體156可由經選擇以減少自吸收器142傳遞至致動器活塞154及致動器缸152之熱量的材料（例如，複合物、陶瓷、耐熱聚合物或其類似者，或其任何組合）形成，藉此防止對致動器部件150之密封件或其他組件造成損害。致動器部件150可包括流體埠158及159，該等流體埠定位於致動器缸152之對置末端上並與致動器流體壓力源132連通，且被配置以允許流體進入及離開汽缸152以延伸及回縮致動器活塞154。

熱傳遞系統160可提供為散熱器、帕耳帖熱泵、水障（water block）或其類似者，或其任何組合。如圖2中所展示，在一個具體實例中，熱傳遞系統160可使熱傳遞流體（例如，由熱傳遞流體源136供應之氣體、液體或蒸氣）循環通過吸收器142（例如，進入入口162、流動通過形成於吸收器140中之通道164、166及168且離開出口170（亦參見圖4）），以傳遞熱遠離吸收器表面144。可將可操作以感測吸收器142之溫度的熱感測器172安裝於吸收器142上或與吸收器熱連通。在操作期間，熱感測器172可將與吸收器142之溫度成比例的信號發送至控制器122及/或熱傳遞流體源136，以便允許控制來自吸收器142的熱傳遞速率。在另一具體實例中，熱傳遞系統160可提供為與吸收器142及吸收器表面144熱連通之輻射散熱器或熱泵。

圖3及圖4展示在設備100之不同操作模式期間的射束收集器系統140之例示性具體實例的不同位置狀態之橫截面圖。圖3展示射束收集器系統140之橫截面圖，其中吸收器142藉由致動器部件150回縮，藉此允許雷射能量射束116沿射束路徑114且通過掃描透鏡112傳播至工件102（例如，以加工工件102）。致動器部件150可緊固至位於結構（例如，台架）上的致動器安裝台190（例如，藉助於螺釘、黏著劑、夾鉗或其類似者，或其任何組合），該結構獨立於掃描頭120及第三定位器110。視情況，致動器部件150可附接至掃描頭120或第二定位器108，或與掃描頭或第二定位器一體地形成。致動器部件150亦可相對於掃描頭120及第三定位器110固定。在另一具體實例中，吸收器142可藉由個別定位器（圖中未示）選擇性地定位於掃描透鏡112與工件102之間。

圖4展示以延伸位置展示之射束收集器系統140的橫截面圖，其中吸收器142定位於射束路徑114內。致動器部件150延伸致動器活塞154（例如，回應於來自圖1中所展示之控制器122或致動器流體壓力源134的一或多個控制命令），藉此將吸收器142定位於射束路徑114內。如所展示，雷射能量射束116傳播通過掃描透鏡112，但入射於吸收器表面144上而非工件102上。當吸收器142定位於射束路徑114內時，可視需要（例如，回應於來自圖1中所展示之控制器122及/或熱傳遞流體源136之命令）接合熱傳遞系統160，以控制遠離吸收器142及吸收器表面144之熱傳遞。來自熱傳遞流體源136（展示於圖1中）之熱傳遞流體進入入口162，流動通過通道164，通過在吸收器表面144下方之通道166，且經路由至通道168，從而離開出口170（如圖2中所展示）。絕緣體156可防止餘熱對致動器部件150造成損害。 b.   具有整合的射束收集器系統之碎屑清除系統

在一些狀況下，掃描透鏡112與工件102之間可能存在極少空間用於射束收集器系統，尤其在設備包括碎屑清除系統之情況下。因此，本發明之一個具體實例可概括地被特徵界定為將射束收集器系統300整合至碎屑清除系統200中。舉例而言，一或多個射束收集器系統300可配置或整合於碎屑清除系統200內或鄰近於該碎屑清除系統，使得在需要時（例如，當由控制器122發出命令時），射束收集器系統300之元件可選擇性地定位於射束路徑114內，而無需掃描透鏡112與工件102之間的額外空間。為了操作碎屑清除系統200及射束收集器系統300，設備100可包括被配置以將真空或流體壓力供應至碎屑清除系統200及射束收集器系統300之一或多個真空源或流體壓力源或控制器。在所示出之具體實例中，提供四個此類源，包括真空源130、排氣輔助流體壓力源132、致動器流體壓力源134，及熱傳遞流體源136。在所示出之具體實例中，碎屑清除系統200位於獨立於掃描頭120及第三定位器110之結構（例如，台架）上。視情況，碎屑清除系統200可附接至掃描頭120或第二定位器108，或與掃描頭或第二定位器一體地形成。碎屑清除系統200可相對於掃描頭120及第三定位器110固定，或可藉由個別定位器（圖中未示）選擇性地定位於掃描透鏡112與工件102之間。

圖5展示根據一個具體實例之具有整合的射束收集器系統300之碎屑清除系統200的示意性橫截面圖。碎屑清除系統200可包括碎屑清除殼體210，該碎屑清除殼體具有形成於其中且與真空源130連通的真空噴嘴212及排氣通道216。被配置以防止環境空氣在未首先進入真空噴嘴212之情況下進入排氣通道216的板或蓋214可貼附至碎屑清除殼體210（例如，藉助於螺釘、黏著劑、夾鉗或其類似者，或其任何組合）。視情況，蓋214可與碎屑清除殼體210一體地形成。真空噴嘴212可界定經配置及設定大小以允許雷射能量射束116自掃描透鏡112沿射束路徑114傳播以通過（例如，以加工工件102）的窗或孔隙。由雷射機械加工製程產生之碎屑270（例如，氣體、蒸氣、加工副產物，或諸如金屬、矽、聚合物或其類似者之微粒物質，其被展示為斑點流270）可被吸入真空噴嘴212中且隨後被平流至排氣通道216中。配置成與真空源130連通的排氣歧管240可定位於碎屑清除殼體210上。視情況，碎屑清除殼體210及排氣歧管240可形成單體結構。排氣歧管240具有形成於其中之排氣通道242及排氣埠244。排氣通道242被配置以允許碎屑270通過且離開排氣埠244。

碎屑清除系統200亦可包括排氣輔助系統280。排氣輔助系統280可操作以提供自圖1中所展示的排氣輔助流體壓力源132（在本文中亦稱為「流體壓力源132」）供應之流體286（例如，空氣或其他氣體）的流，以迫使碎屑270進入排氣通道216中。排氣輔助系統280可包括排氣輔助主體282，該排氣輔助主體具有形成於其中之增壓室288，增壓室288被配置以經由埠284接納流體286（例如，自流體壓力源132）。一或多個埠290可形成於排氣輔助主體282中，埠290被配置以產生流體286之一或多個流，該一或多個流可操作以跨越真空噴嘴212朝向排氣通道216流動。埠290亦可經配置且被配置以產生跨越真空噴嘴212流動的流體286之高速流或高速幕。

真空噴嘴212亦可經設定大小以在其中收納射束收集器系統300之組件。類似於射束收集器系統140，射束收集器系統300可操作以選擇性地定位吸收器320，以吸收沿射束路徑114傳播之雷射能量射束116的至少一部分。射束收集器系統300可緊固至形成於碎屑清除殼體210或排氣歧管240上或附接至碎屑清除殼體或排氣歧管之致動器安裝台230（例如，藉助於螺釘、黏著劑、夾鉗或其類似者，或其任何組合）。射束收集器系統300亦可包括致動器部件400，該致動器部件可操作以將吸收器320選擇性地定位於由真空噴嘴212界定之窗或孔隙內及射束路徑114中（例如，藉由回應於來自控制器122及/或致動器流體壓力源134之控制命令而延伸或回縮致動器活塞154）。

在設備100之操作期間，當雷射能量射束116正在加工工件102時，所產生之碎屑270可被吸入或平流至排氣通道216中（例如，藉由來自排氣輔助系統280之流體286之流動、藉由真空源130在排氣埠244處抽吸之真空，或其組合）。當設備100不加工工件時（例如，在系統閒置、工件之裝載或卸載、工件之檢驗等期間），致動器部件400（例如，回應於來自控制器122之命令）可致動致動器活塞154以將吸收器320定位於真空噴嘴212及射束路徑114內。一旦吸收器320位於射束路徑114內，排氣輔助系統280及真空源130便可解除接合（例如，因為無碎屑由雷射能量射束116產生）。替代地，當吸收器320定位於射束路徑114內時，排氣輔助系統280及真空源130可保持接合。

圖6展示以回縮位置展示之射束收集器系統300之透視圖。如所展示，射束收集器系統300包括：前述吸收器320；及致動器部件400，其可操作以選擇性地定位吸收器320；及熱傳遞系統500，其可操作以傳導熱遠離吸收器320。在一個具體實例中，以與吸收器142相同之方式提供吸收器320。然而，應瞭解，吸收器320可以任何其他合適或所需組態提供。然而，根據本具體實例，包括一或多個錐形區域或側壁326之一或多個凹槽324可形成於吸收器320上。凹槽324可被配置以使得當吸收器320處於回縮位置時，吸收器320不限制自真空噴嘴212至排氣通道216之過渡（如圖7中所展示），藉此允許碎屑270自真空噴嘴212高效地流動至排氣通道216中。吸收器320亦可包括一或多個擋板328，該一或多個擋板被配置以在吸收器320處於回縮位置時阻止環境空氣之至少一部分進入真空噴嘴212，藉此將空氣流及碎屑集中至真空噴嘴212及排氣通道216中。

在一個具體實例中，以與致動器部件150相同之方式提供致動器部件400。然而，應瞭解，致動器部件400可以任何其他合適或所需組態提供。

熱傳遞系統500熱耦合至吸收器320或整合至吸收器中且被配置以自其清除熱。在一個具體實例中，以與熱傳遞系統160相同之方式提供熱傳遞系統500。然而，應瞭解，熱傳遞系統500可以任何其他合適或所需組態提供。

圖7及圖8展示在設備100之不同操作模式期間的射束收集器系統300的不同位置狀態之橫截面圖。圖7展示碎屑清除系統200之橫截面圖，其中射束收集器系統300之吸收器320藉由致動器部件400回縮，藉此允許雷射能量射束116沿射束路徑114傳播，且通過掃描透鏡112（例如，以加工工件102）。在此操作模式中，由加工工件102之雷射能量射束116所產生的碎屑270可被吸入真空噴嘴212中，吸入碎屑清除殼體210之排氣通道216中，且吸入排氣歧管240之排氣通道242中，從而離開排氣埠244。自排氣輔助系統280之埠290排放的流體286穿過真空噴嘴212，從而迫使碎屑270進入排氣通道216中。如上文所描述，形成於吸收器320中的凹槽324之錐形區域326可使碎屑270偏轉至排氣通道216中，藉此提供自真空噴嘴212至排氣通道216之平滑過渡，使得碎屑自真空噴嘴212流動至排氣通道216中。形成於吸收器320上之擋板328及附接至碎屑清除殼體210之蓋214有助於防止環境空氣進入排氣通道216且降低由真空源130抽吸之真空度，藉此確保碎屑270有效地自真空噴嘴212清除。

圖8展示碎屑清除系統200，該碎屑清除系統具有定位於射束路徑114內之真空噴嘴212中的射束收集器系統300。致動器部件400延伸致動器活塞154（例如，回應於來自圖1中所展示之控制器122或致動器流體壓力源134的一或多個控制命令），藉此將吸收器320及吸收器表面144定位於真空噴嘴212及射束路徑114內。如所展示，雷射能量射束116傳播通過掃描透鏡112，但入射於吸收器表面144上而非工件102上。當吸收器320定位於射束路徑114內時，可視需要（例如，回應於來自圖1中所展示之控制器122及/或熱傳遞流體源136之命令）接合熱傳遞系統500，以控制傳遞熱遠離吸收器320及吸收器表面144。絕緣體156可防止餘熱對致動器部件400造成損害。來自熱傳遞流體源136（展示於圖1中）之熱傳遞流體進入入口162，流動通過通道164，通過在吸收器表面144下方之通道166，且經路由至通道168，從而離開出口170（如圖6中所展示）。在一個具體實例中，熱傳遞流體可路由至被配置以自熱傳遞流體提取熱之熱交換器或冷卻器（圖中未示）。蓋214有助於在延伸位置中支撐吸收器320。如上文所描述，在吸收器320延伸時，排氣輔助系統280及真空源130可解除接合，此係因為不會產生碎屑。視情況，排氣輔助系統280及真空源130兩者可視需要保持接合（例如，經由排氣通道216及排氣通道242自真空噴嘴212抽空任何殘餘碎屑且排出排氣埠244）。 III.結論

前文說明本發明之具體實例及實例，且不應解釋為對其之限制。儘管已參看圖式描述了幾個特定具體實例及實例，但所屬技術領域中具有通常知識者將易於瞭解，對所揭示具體實例及實例以及其他具體實例的諸多修改在不顯著背離本發明之新穎教示及優點的情況下為可能的。因此，對上文所描述之主題的所有此類修改意欲包括於如申請專利範圍中所界定的本發明之範圍內。舉例而言，所屬技術領域中具有通常知識者將瞭解，任何句子、段落、實例或具體實例之主題皆可與其他句子、段落、實例或具體實例中之一些或全部的主題組合，除非此等組合為相互排斥的。本發明之範圍因此應由以下申請專利範圍判定，其中申請專利範圍之等效物包括於本發明之範圍內。

100:雷射加工設備 102:工件 104:雷射源 106:第一定位器 108:第二定位器 110:第三定位器 112:掃描透鏡 114:射束路徑 116:雷射能量射束 120:掃描頭 122:控制器 130:真空源 132:排氣輔助流體壓力源 134:致動器流體壓力源 136:熱傳遞流體源 140:射束收集器系統 142:吸收器 144:吸收器表面 150:致動器部件 152:致動器缸 154:致動器活塞 156:絕緣體 158:流體埠 159:流體埠 160:熱傳遞系統 162:入口 164:通道 166:通道 168:通道 170:出口 172:熱感測器 190:致動器安裝台 200:碎屑清除系統 210:碎屑清除殼體 212:真空噴嘴 214:蓋 216:排氣通道 230:致動器安裝台 240:排氣歧管 242:排氣通道 244:排氣埠 270:碎屑/斑點流 280:排氣輔助系統 282:排氣輔助主體 284:埠 286:流體 288:增壓室 290:埠 300:射束收集器系統 320:吸收器 324:凹槽 326:側壁/錐形區域 328:擋板 400:致動器部件 500:熱傳遞系統

[圖1]示意性地示出根據一個具體實例之雷射加工設備。

[圖2]展示根據一個具體實例之射束收集器系統的透視圖。

[圖3及圖4]示出圖2中所展示之射束收集器系統的不同位置狀態。

[圖5]展示根據一個具體實例之具有整合的射束收集器系統之碎屑清除系統的示意性截面圖。

[圖6]展示根據一個具體實例之射束收集器系統的透視圖。

[圖7及圖8]示出具有圖6中所展示之整合的射束收集器系統之碎屑清除系統的不同位置狀態。

102:工件

112:掃描透鏡

114:射束路徑

116:雷射能量射束

130:真空源

144:吸收器表面

154:致動器活塞

156:絕緣體

162:入口

164:通道

166:通道

200:碎屑清除系統

210:碎屑清除殼體

212:真空噴嘴

214:蓋

216:排氣通道

240:排氣歧管

242:排氣通道

244:排氣埠

280:排氣輔助系統

300:射束收集器系統

320:吸收器

400:致動器部件

500:熱傳遞系統

Claims (8)

1. 一種雷射加工設備，其包含： 雷射源，其可操作以產生雷射能量射束，其中該雷射能量射束可沿射束路徑傳播； 掃描透鏡；及 碎屑清除系統，其中該碎屑清除系統包括射束收集器系統，該射束收集器系統可操作以吸收該雷射能量射束之一部分，其中該掃描透鏡沿該雷射源與該碎屑清除系統之間的該射束路徑定位。
2. 如請求項1之雷射加工設備，其中該射束收集器系統包括被配置以選擇性地定位於該射束路徑內的吸收器。
3. 如請求項2之雷射加工設備，其中該射束收集器系統包括可操作以將該吸收器選擇性地定位於該射束路徑內的致動器部件。
4. 如請求項1之雷射加工設備，其中該碎屑清除系統進一步包含： 真空噴嘴，其經由排氣通道與真空源連通，該真空源被配置以清除進入該真空噴嘴之藉由衝擊工件的該雷射能量射束所產生之碎屑的至少一部分； 排氣輔助系統，其可操作以將流體自入口埠跨越該真空噴嘴引導至該排氣通道中，藉此迫使該碎屑之至少一部分進入該排氣通道；及 吸收器，其具有可操作以吸收該雷射能量射束之一部分的吸收器表面，該吸收器被配置以選擇性地定位於該射束路徑內。
5. 如請求項2之雷射加工設備，其中該射束收集器系統包括可操作以傳遞熱遠離該吸收器之熱傳遞系統。
6. 如請求項5之雷射加工設備，其中該熱傳遞系統包括： 入口，其被配置以接納熱傳遞流體，該熱傳遞流體可操作以吸收該吸收器內之熱； 出口； 通道，其配置於該吸收器內且被配置以將該流體自該入口傳導至該出口；及 熱感測器，其與該吸收器熱連通，該熱感測器被配置以感測該流體之溫度且將溫度信號傳輸至控制器。
7. 一種雷射加工設備，其包含： 雷射源，其可操作以產生雷射能量射束，其中該雷射能量射束可沿射束路徑傳播； 掃描透鏡；及 射束收集器系統，其包括可操作以藉由致動器部件選擇性地定位於該射束路徑內之吸收器，該吸收器可操作以吸收該雷射能量射束之一部分； 其中該掃描透鏡沿該雷射源與該射束收集器系統之間的該射束路徑定位。
8. 一種系統，其包含： 碎屑清除系統，其具有被配置以允許沿射束路徑傳播之雷射能量射束通過之真空噴嘴； 真空源，其經由排氣通道與該真空噴嘴連通，該真空源被配置以從該真空噴嘴清除由衝擊工件之該雷射能量射束所產生的碎屑之至少一部分； 排氣輔助系統，其可操作以將流體從入口埠跨越該真空噴嘴引導至該排氣通道中，藉此迫使該碎屑之至少一部分進入該排氣通道； 射束收集器系統，其耦接至該碎屑清除系統且包括一吸收器，該吸收器具有形成於其上之吸收器表面，該吸收器表面被配置以吸收沿射束路徑傳播之雷射能量射束之至少一部分；及 致動器部件，其可操作以使該吸收器相對於該碎屑清除系統移動。

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