TWI331061B - Laser machining apparatus - Google Patents

Description

1331061 -> 九、發明說明： * 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種雷射加工機，藉由由兩個鏡子 構成的光軸位置決定裝置，在被加工物上的χγ方向決定 ; 自雷射震盪器輸出的雷射光的位置。 【先前技術】 第4圖係表示習知雷射加工機的一例子的概略構成 _ 圖。第5圖係以模式表示習知光學系統的說明圖。 習知雷射加工機60係具有雷射震盪器1、全反射鏡 3外部光學系統4、全反射鏡5、光軸位置決定裝置6、 集光透鏡（f0透鏡）8、以及桌10而構成，自雷射震盪器 1的開口部（射出部）1 a的中心輸出的雷射光2係經由全 反射鏡3而被導引至由透鏡等構成的外部光學系統4，經 由全反射鏡5、光軸位置決定裝置6以及集光透鏡（f0透 鏡）8而被照射至被固定在桌1 〇上的被加工物9。 • 又’上述光軸位置決定裝置6係由被配置在回轉韩 相互扭轉的位置的全反射鏡6a、6b、以及回轉全反射鏡 6a 6b的掃描器馬達（scanner motorWc、6d所構成， - 上述桌1 0係以可在XY方向（紙面的左右及紙面的垂直方 向）自由移動的方式被構成。且，藉由使全反射鏡6a、6b 回轉’將雷射光2位置決定在被加工物9上所希望的位 置。又’在光學上，將在外部光學系統4的後部所形成 的景^像利用集光透鏡8在加工點被縮小的方式構成。

2221-6789-PF 1331061 另外’有藉由全反射鏡6a的回轉角度，雷射光之不 需通過集光透鏡S的偏向點的情形。因此，在雷射震盪 器】和全反射鏡63之間配置全反射鏡，藉由在維持此全 反射鏡相對於雷射光的角度的狀態下移動，調節雷射光2 入射至全反射鏡6的位置，使雷射光2通過集光透鏡8 的偏向點的方式所做的物件係在曰本特開平5_228673號 公報中被提出。 第6圖係以模式表示雷射震盪器1的開口部la的平 。藉由在上述雷射震盈器1内部的震蘯源形成的雷 射光2係藉由雷射雷湯哭丨& , 1内部的透鏡和鏡子構成的光 調整外型和調整擴散角，例如，如第6圖所示， :光轴係與雷射震盈器1的開口物出部)U的中心Q ’且以相對於平行於紙面的開口部Η垂直的方式被 ’被配置在雷射震盈器1内部的透鏡和鏡子 '服度上升，因為有熱變形發生的 0 s 尤釉的開口部la係，例如，自中心 Q移動至偏向的點Q1， 韭赤古从& 或為相對於開口部1 a的角度並 非垂直的情形。又， 给屮故微 變雷射震盈器1的震盪頻率數和 輸出改變的情形也會在開口

傯6，；以 崢1 a中的光軸位置自中心Q 偏向，而變成並非垂直。且& ^ 量、偏向方向以及在開口部^此光轴的中心Q的偏向 件而變化，而不相^中的射出角度係因使用條 如，炎考曰：王反射鏡而通過集光透鏡8的偏向點(例 >考日本特開平㈣咖號公報），使入射至全反

2221-6789-PF ⑧ 7 1331061 射鏡的雷射光的光軸不變化的場合，可進行形狀精度優 良的加工。然而，在雷射光的光轴偏向、射出角度變化 的場合中，雷射光2的位置決定精度下降’加工位置精 度也一起下降，且在外部光學系統4的後側形成的影像 :產生歪斜和缺陷，加工部的形狀精度下降。 【發明内容】 藉此，本發明的目的係為了解決上述問題，而提供 ® 雷射加工機，使雷射光的光軸可與預定光軸一致。 依據本發明的第一樣態的雷射加工機，其中在從雷 射震盪器輸出的雷射光的預定光軸上配置光軸位置決定 裝置，藉由此光軸位置決定裝置，在被加工物上決定從 上述雷射震盪器輸出的雷射光的位置，雷射加工機包 括：光軸偏向裝置，配置在上述雷射震盪器和上述光軸 位置決定裝置之間，可自由地將雷射光的光軸偏向；以 及光轴位置檢出裝置，配置在上述光軸位置決定位置和 籲上述光軸偏向裝置之間，以檢出上述雷射光的光軸位 置；基於上述光軸位置檢出裝置的檢出結果，使藉由上 •述光㈣向裝置入射至上述光㈣置決定農置的域雷 射光的光軸與上述預定光軸一致。

較佳地， 回轉的兩個鏡 射和反射於上 成為互相扭轉

2221-6789-PF 8 1331061 反射的上述預定光軸方向自由移動。 更佳地，上述光軸位置檢出裝置係被配 異的兩點的上述雷射光的光軸檢出。 ’ ’ °將相 依據本發明，即使因為對應於加工時間的 加工物的材質和孔徑等，#由變化加工條件 ” ？ 生在雷射光的^軸的偏向和傾斜，因為^ ^使發 決定位置的雷射光的光軸不變，可使加工品 位置 和加工部的形狀精度）均一。 0工位置

為了讓本發明之上述和其他目的、 明顯易懂，下文特舉__較#营 、f和優點能更 作詳細說明如下較佳實施例’並配合所附圖示， 【實施方式] 、下參考第1至3圖說明有關本發明 圖係以模式的表示有關本發明的的雷射加工實施例。第1 系統的說明圖’第2Μσ 2B圖係表示鏡子^的光學 明圖’其中第2A圖係表示鏡子12移動在z的動作的說 示，第2B圖係表示鏡子12回轉在u， 方向時的圖 3圖係表不光檢出裝置的動作的說明圖。&，、的圖不，第 的元件相同或县目士α 和第4圖中 一疋，、有相同功能的元件標以相 並省略重複的說明。 问的符號， 鏡子（光軸偏向裝置）12係具有在垂直 射光的方向上，射和反射雷 亦即’垂直於紙面垂直的方 該軸11的回轉係可在箭頭u_u，方向上°的軸u， 珣回轉，藉由

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9 省略圖示的移動裝置，、 Z-Z，古！^ 與基本光轴〇成直角的箭頭 D ，亦即在紙面中 右方向）自由 下方向上（或Λ面中的左 >^曰田移動。亦即， 有被Α 丌ρ鏡子12的軸11係以相對於含 π做入射和反射在 的方式被配置，且藉由美本:本光軸0的平面垂直 的方向（咬被入^ 的鏡子12而在被反射 …= 向)上自由移動…基本光軸〇 係為自雷射震盪器丨的開口 的雷射光的Φ紅的中心Q垂直地被輸出 ώ 又相對於鏡子12的基本光軸〇的 丞準角度係為45度。又，錆；10 [ 、+、以 鏡子1 2的軸11係以位於與後 4的鏡子20的軸21相石； 1相互扭轉的位置的方式被配置。 藉此，相對於自雷射震盈機1的基本光軸0的被加 工物9表面上的以軸的一方 稭由使鏡子12回轉在 :碩㈣，方向上、且在箭頭Ζ~Ζ，方向的Ζ軸方向上移 動，雷射光2的光軸可與基本光軸〇 一致。 全反射鏡U係在鏡子12將被偏向的基本光抽〇垂 直於紙面，且偏向至纸面的深側方向。 鏡子（光轴偏向裝置）20係具有與入射和反射藉由全 反射鏡13偏向的f射光的方向垂直，亦即在與紙面平行 的上下方向的軸21，該軸21的回轉係可在箭頭v_v，方 向上自由回轉，藉由省略圖示的移動裝置，可在與紙面 成垂直方向（或紙面中的左右方向）自由移動。亦即，鏡 子20的軸21係以相對於含有被入射和反射在該鏡子^ 上的基本光轴0的平面垂直的方式被配置，且藉由其本 光軸0的鏡子20而在被反射的方向（或被入射的方向）上 10

2221-6789-PF 1331061 自由移動。又，自圖中A方向所見的鏡子2〇和軸21之 間的相互關係為和同一圖中的鏡子丨2和軸丨丨之間的關 儀相同’相對於鏡子2G的基本光轴〇的基準角度係為45 度。又，鏡子20的軸21係以位於與上述的鏡子12的軸 11相互扭轉的位置的方式被配置。 光軸位置檢出手段係藉由第一和第二光束分光器 H、15和光檢出裝置16、17所構成，第一和第二光束分 光益1 4、1 5係以相對於基本光軸〇傾斜45度的方式被 配置，使入射的雷射光2的1%作為檢出光束14S、15s反 射，剩餘地則被透過。又，在光束反射器14、15的反射 側光檢出裝置16、17被配置。在光檢出裝置丨6、17 的表面，檢出中心的位置係被決定在基本光軸〇的延長 線上的多數的微小受光元件係被配置在相對於檢出光束 14S、15S為垂直的平面方向。 又外。卩光學系統4係以轴線與基本光軸〇同軸的 方式被配置，又，光軸位置決定裝置6的全反射鏡h係 以回轉的軸線與基本光軸〇垂直的方式被配置。 其次’說明本發明的雷射加工機的動作。 作為在雷射光2的光軸與基本光軸0不一致時，有 光軸相對於基本光轴〇平行地偏向的場合、傾斜的場合、 从及平行地偏向加上傾斜的場合等三種。以下依序說明。 〇)雷射光2的光軸相對於基本光軸〇在z軸方向平 行地偏向的場合 如第2 A圖所示，例如，在以圖中兩點虛線所示的位

2221-6789-PF 1331061 對於檢出光束14S、15S的中心的光檢出# $ 饱出裝置16、17的 中心的偏向量’藉由演算而求出。 在此，說明關於設置兩個光檢出裝罟 衣罝的必要性。 一般而言’光檢出裝置1 6、1 7係|法划 了…、去判別被入射的 光的入射角度。因此，例如，如帛3圖所示的檢出光束 14S的光軸般，自相對於基本光軸〇傾斜的雷射光被分光 的檢出光束14S也可能入射至光檢出裝 刀 衣直1b的中心。然 而，如同圖所示般’檢出光束15S的井舳 J尤軸係自光檢出裝 置1 7的中心偏向。 亦即，檢出光束14S、15S的光軸可以分別入射至光 檢出裝置16、π的中心的方式，決定了鏡子12、2〇的 回轉角度和位置時，使雷射光2的光軸與基本光軸〇一 致。 又，在雷射光2的光軸與基本光軸〇 一致時，因為 檢出光束14S、15S係入射至光檢出裝置16、17的中心， 所以沒有使鏡子1 2、20移動的必要。 又，在本實施例中，雖然分別設置兩個光束分光器 和光檢出裝置，但亦可作為各一個，藉由使其移動在基 本光軸〇方向的移動裝置，在第i圖中的光束分光器14 和光束分光器15的兩點位置檢出雷射光的光軸。 又’在本實施例中，雖然鏡子12和鏡子20係在回 轉軸的周圍可自由回轉，在相對於雷射光2的基本光軸 傾斜只有一點點時，可將其固定。在此場合中，將光束 分光器和光檢出裝置作為各一個，且可固定。

2221-6789-PF 13 工物9的 例如，立 又，在本實施例中，雖然以平面加工被加 射加工機5 0作為例子說明，但並不限 m · σ工被加工物的雷射加工機也可適用本發明 以限已以較佳實施例揭露如上1其並非用 疋本發明’任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之 當可作些許之更動與潤飾，因此本發明 。蔓範圍虽視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 第1圖係以权式的表示有關本發明的的雷射加工機 的光學系統的說明圖； Μ ==)和2(b)圖係表示鏡子動作的說明圖，其中第 鏡子/鏡子移動在2方向時的圖示，圖係表示 見在u方向回轉時的圖示； 第3圖係表示光檢出裝置的動作的說明圖； 第4圖係表示習知带& 1 圖； 雷射加工機的一例子的概略構成 圖 第5圖係以模式表 第6圖係以模式表 不習知光學系統的說明圖；以及 示雷射震盪器1的射出部的平面 1 a〜開口部 3、5、6a、6b、13~全反射鏡 5〜光ϋ位置決定裝置 【主要元件符號說明】 卜雷射震盪器 2~雷射光 4〜外部光學系統

2221-6789-PF 14 1331061 6c、6d~掃描器馬達 9 ~被加工物 11、21〜軸 14、15〜分光器 16、17〜光檢出裝置 8〜集光透鏡 10〜桌 12、13、20〜鏡子 14S、15S〜檢出光束 50、60〜雷射加工機。 2221-6789-PF 15

Claims (1)

133,1061 修正日期：99.7.22 第09410U33號中文申請專利範圍修正本 十、申請專利範圍： 代年7月，修(¾正替换θ 1. -種雷射加工機，其中在從雷ϋχ1 器輪出的雷 射光的預定光轴上配置光軸位置決定裝置，藉由此光軸

位置決定裝L在被加工物上決定從上述雷射震盪器輸 出的雷射光的位置， 其特徵在於包括： 光軸偏向裝置，配置在上述雷射震盪器和上述光軸 位置決定裝置之間，可自由地將上述雷射光的光軸偏 向；以及 光軸位置檢出裝置，配置在上述光轴位置決定位置 和上述光轴偏向裝置之間，以檢出上述雷射光的光轴位 置； 其中基於上述光軸位置檢出裝置的檢出結果，使藉 由上述光軸偏向裝置入射至上述光軸位置決定裝置的上 述雷射光的光軸與上述預定光軸一致， 其中上述光轴偏向裝置係由可在轴的周邊自由回轉 的兩個鏡子構成，個別的上述轴係除了被配置為相對於 含有被入射和反射在上述鏡子的上述預定光軸的平面垂 直，且成為互相扭轉的位置，且可被入射或反射在上述 鏡子的上述預定光轴方向自由移動。 2. 如申請專利範圍第1項所述之雷射加工機，其中 上述光轴位置檢出裝置係被配置為可檢出在上述預定光 轴上的相異兩點的上述雷射光的光軸。 3. 如申請專利範圍第2項所述之雷射加工機，其中 2221-6789-PF1 16 133,1.061

濟Ί月叫修A)正替換j 上述光軸位置檢出裝置係被配置在通過上述預定光軸的 相異兩點，且包括：將上述雷射光分光的第一和第二光 束分光器、以及接受藉由上述第一和第二光束分光器各 自被分光的雷射光的兩個光檢出裝置。 2221-6789-PF1 17