TWI658895B

TWI658895B - 光輔助加工構造

Info

Publication number: TWI658895B
Application number: TW106136232A
Authority: TW
Inventors: 呂育廷; 林彧甫; 陳瑞騰; 周志鴻
Original assignee: 財團法人金屬工業研究發展中心; 普慧企業股份有限公司
Priority date: 2017-10-20
Filing date: 2017-10-20
Publication date: 2019-05-11
Also published as: TW201916971A

Abstract

一種光輔助加工構造，其用以裝設於一工具機，該光輔助加工構造至少包含一鏡，該鏡為一單一個體，該鏡具有一本體、一第一反射面及一第二反射面，該第一反射面及該第二反射面分別為該本體的表面，該第一反射面用以反射進入該本體的一光束，使該光束投射至該第二反射面，該第二反射面用以反射該光束，使該光束再通過該本體而投射出該鏡，以對一待加工件進行加工。

Description

光輔助加工構造

本發明是關於一種光輔助加工構造，其用以裝設於一工具機，藉由該光輔助加工構造投射出至少一光束，以對一待加工件進行加工。

請參查中華民國發明專利申請第102146107號「雷射輔助加工裝置」其包含分別為單一各體的一分光鏡51、一全反射鏡片52、一第一全反射鏡片531及一第二全反射鏡片532，該分光鏡51將一雷射主光束31分為一第一雷射次光束311a及一第二雷射次光束311b，並藉由該第一全反射鏡片531反射該第一雷射次光束311a至一刀刃定義出的複數加工區，且藉由該全反射鏡片52及該第二全反射鏡片532將該第二雷射次光束311b反射至該刀刃定義出的該些加工區。

由於上述發明專利的該分光鏡51、該全反射鏡片52、該第一全反射鏡片531及該第二全反射鏡片532分別為單一各體，因此其組裝工序較為煩雜，且不利於模組化生產，此外若需要調整光路徑時，則必須各別調整該分光鏡51、該全反射鏡片52、該第一全反射鏡片531及該第二全反射鏡片532，使光路徑符合需求，因此造成操作上的困難。

本發明一種光輔助加工構造的發明目的是用以使一光束投射至一待加工件，以對該待加工件進行加工(如加熱)，且本發明的該光輔助加工構造可降低組裝工序，且利於模組化生產，且有利於調整光路徑。

本發明的一種光輔助加工構造，其用以裝設於一工具機，該光輔助加工構造包含一光通道以及一第一鏡，該光通道用以供至少一光束通過，該第一鏡為一單一個體，該第一鏡具有一第一本體、一第一反射面、一第二反射面、一第一透光面及一第二透光面，該第一反射面、該第二反射面、該第一透光面及該第二透光面分別為該第一本體的表面，該第一反射面及該第二反射面為該第一本體的對向表面，該第一透光面位於該第一反射面及該第二反射面之間，該第二透光面位於該第一反射面及該第二反射面之間，該第一透光面及該第二透光面為該第一本體的對向表面，該光束經由該第一透光面進入該第一本體並投射至該第一反射面，該第一反射面用以反射進入該第一本體的該光束，使該光束在該第一本體中投射至該第二反射面，該第二反射面用以反射該光束，使該光束通過該第一本體而投射出該第一鏡及該第二透光面，以對一待加工件進行加工。

由於該第一鏡為一單一個體，且該第一反射面及該第二反射面分別為該第一本體的表面，因此可藉由該第一反射面及該第二反射面將進入該第一本體的該光束投射出該第一鏡，以對該待加工件進行加工，此外由於該第一鏡為一單一個體，因此可輕易的組裝於該光輔助加工構造，且當該光輔助加工構造被驅動而轉動時，該第一鏡可使該光束投射於該待加工件的一待加工區域，而達到該待加工區域具有溫度均勻分布的溫度場，此外若需要調整光路徑時，只需調整該第一鏡或置換另一第一鏡，即可改變光路徑。

請參閱第1及2圖，本發明的一種光輔助加工構造100的一第一實施例，該光輔助加工構造100其用以裝設於一工具機(圖未繪出)，在本實施例中，該光輔助加工構造100被該工具機驅動而隨著一刀具200旋轉，藉由該光輔助加工構造100將一光束L投射至一待加工件(圖未繪出)，以使該待加工件的一待加工區域具有溫度均勻分布的溫度場，以利該刀具200對該待加工件進行加工。

請參閱第1及2圖，該光輔助加工構造100至少包含一光通道111及一第一鏡120，該光通道111用以供該光束L通過，在本實施例中，該光輔助加工構造100另包含一軸管110，該光通道111位於該軸管110中，該刀具200結合於該軸管110的末端。

請參閱第1及2圖，該第一鏡120為一單一個體，該第一鏡120具有一第一本體121、一第一反射面122及一第二反射面123，該第一反射面122及該第二反射面123分別為該第一本體121的不同表面，在本實施例中，該第一反射面122及該第二反射面123為該第一本體121的對向表面，該第一反射面122用以反射進入該第一本體121的該光束L，使該光束L在該第一本體121中投射至該第二反射面123，該第二反射面123用以反射該光束L，使該光束L通過該第一本體121而投射出該第一鏡120，該第一鏡120的該第一反射面122及該第二反射面123可依不同光束路徑需求，於製造該第一鏡120時，設計不同的斜度的該第一反射面122及該第二反射面123，即藉由該第一反射面122及該第二反射面123的斜度不同改變該光束L的光路徑，也藉此修正該光束L投射出該第一鏡120所導致的光束路徑偏折，以運用於不同的刀具，以使得該待加工件具有溫度均勻分布的溫度場，以利該刀具200進行加工，較佳地，該第一反射面122及該第二反射面123分別具有一反射膜，該第一反射面122及該第二反射面123分別以對應的該反射膜反射該光束L，該反射膜可以蒸鍍等方法形成於該第一反射面122及該第二反射面123，該反射膜可選自於金屬膜等，但不以此為限。

請參閱第1及2圖，在本實施例中，該第一鏡120另具有一第一透光面124，該第一透光面124為該第一本體121的表面，該第一透光面124位於該第一反射面122及該第二反射面123之間，該光束L經由該第一透光面124進入該第一本體121，並投射至該第一反射面122，該第一透光面124為該第一鏡120的一入光面。

請參閱第1及2圖，在本實施例中，該第一鏡120另具有一第二透光面125，該第二透光面125為該第一本體121的表面，該第二透光面125位於該第一反射面122及該第二反射面123之間，經由該第二反射面123反射的該光束L通過該第一本體121及該第二透光面125而投射出該第一鏡120，在本實施例中，該第一透光面124及該第二透光面125為該第一本體121的對向表面，該第二透光面125為該第一鏡120的一出光面，即該第一鏡120的該入光面及該出光面為不同表面。

請參閱第1及2圖，在本實施例中，該第一鏡120結合於該軸管110，該軸管110具有至少一穿孔112，該穿孔112連通該光通道111，該第一鏡120設置於該穿孔112且該第一透光面124及該第一反射面122位於該光通道111中，該光束L經由該第一透光面124進入該第一本體121並投射於該第一反射面122，再藉由該第一反射面122在該第一本體121中反射該光束L至該第二反射面123，投射至該第二反射面123的該光束L再藉由該第二反射面123在該第一本體121中反射該光束L，使該光束L投射出該第一鏡120，由於製造該第一鏡120時，該第一反射面122及該第二反射面123的斜度已預先設計，因此可依據不同的刀具或不同的待加工件裝設不同的該第一鏡120，以使得該待加工件具有溫度均勻分布的溫度場，以利後續的加工。

請參閱第1及2圖，在本實施例中，該光輔助加工構造100另包含至少一第二鏡130，該第二鏡130其為一單一個體，該第二鏡130具有一第二本體131、一分光面132及一第三反射面133，該分光面132及該第三反射面133分別為該第二本體131的不同表面，在本實施例中，該分光面132及該第三反射面133為該第二本體131的對向表面，該分光面132用以反射進入該第二本體131的該光束L，且該分光面132同時能夠使該光束L通過並投射至該第一鏡120，即該光束L進入該第一鏡120前先通過該第二鏡130，較佳地，該分光面132具有一分光膜，該分光面132以該分光膜能夠反射該光束L及使該光束L通過，該分光膜可以蒸鍍等方法形成於該分光面132，該分光膜可選自於多層介電膜或金屬膜等，但不以此為限。

請參閱第1及2圖，經由該分光面132反射的該光束L在該第二本體131中投射至該第三反射面133，該第三反射面133用以反射該光束L，使該光束L通過該第二本體131而投射出該第二鏡130，相同地，該第二鏡130的該分光面132及該第三反射面133可依不同光束路徑需求，於製造該第二鏡130時，設計不同的斜度的該分光面132及該第三反射面133，即藉由該分光面132及該第三反射面133的斜度不同改變該光束L的光路徑，也藉此修正該光束L投射出該第二鏡130所致之光束路徑偏折，以運用於不同的刀具，以使得該待加工件具有溫度均勻分布的溫度場，以利該刀具200進行加工。

請參閱第1及2圖，在本實施例中，該第二鏡130另具有一第三透光面134，該第三透光面134為該第二本體131的表面，該第三透光面134位於該分光面132及該第三反射面133之間，該光束L經由該第三透光面134進入該第二本體131，並投射至該分光面132，該第三透光面134為該第二鏡130的一入光面。

請參閱第1及2圖，在本實施例中，該第二鏡130另具有一第四透光面135，該第四透光面135為該第二本體131的表面，該第四透光面135位於該分光面132及該第三反射面133之間，經由該第三反射面133反射的該光束L通過該第二本體131及該第四透光面135而投射出該第二鏡130，在本實施例中，該第三透光面134及該第四透光面135為該第二本體121的對向表面，該第四透光面135為該第二鏡130的一出光面，即該第二鏡130的該入光面及該出光面為不同表面。

請參閱第1及2圖，在本實施例中，該第二鏡130結合於該軸管110，該第二鏡130設置於該穿孔112，該第一鏡120位於該第二鏡130下方，且該第三透光面134及該分光面132位於該光通道111中，該光束L經由該第三透光面134進入該第二本體131並投射於該分光面132，該分光面132能夠反射該光束L至該第三反射面133，且該分光面132同時能夠使該光束L通過並投射至該第一鏡120的該第一反射面122。

請參閱第1及2圖，在本實施例中，由於該第一鏡120及該第二鏡130結合於該軸管110，該第二鏡130的該分光面132及該第一鏡120的該第一反射面122位於該光通道111中，且該分光面132位於該第一反射面122上方，因此該光束L先通過該第二鏡130的該分光面132，再進入該第一鏡120，以達到多道分光的目的。

請參閱第3、4及5圖，本發明的該光輔助加工構造100的一第二實施例，該第二實施例與第一實施例的差異在於該光輔助加工構造100包含複數個第二鏡130，該第一鏡120與該些第二鏡130是以螺旋樓梯排列方式設置於該軸管110，該第一鏡120位於該些第二鏡130下方，相同地，通過該光通道111的該光束L進入位於最上方的該第二鏡130，並經由該第二鏡130的該分光面132及該第三反射面133反射該光束L，以使該光束L投射出該第二鏡130，而通過最上方的該第二鏡130的該分光面132的該光束L則進入位於下方的另一第二鏡130，最後與第一實施例相同，藉由該第一鏡120的該第一反射面122及該第二反射面123反射通過該第二鏡130的該分光面132的該光束L，使該光束L投射出該第一鏡120，以形成多道光束於該待加工件，使該待加工件具有溫度均勻分布的溫度場。

請參閱第6圖其為第一實施例的該光輔助加工構造100的底視圖，請參閱第7圖第二實施例的該光輔助加工構造100的底視圖，較佳地，該第一鏡120與該第二鏡130之間的夾角或者該些第二鏡130之間的夾角的計算式為 360/(1+A)，A為該些第二鏡130數量的總合，請參閱第6圖當該光輔助加工構造100包含一個第一鏡120及一個第二鏡130時，該第一鏡120與該第二鏡130之間的夾角為180度，請參閱第7圖當該光輔助加工構造100包含一個第一鏡120及二個第二鏡130時，該第一鏡120與該第二鏡130之間的夾角為120度，該些第二鏡130之間的夾角亦為120度。

請參閱第1至7圖，較佳地，該光輔助加工構造100另包含一殼體140，該殼體140具有一容置空間141及一開口142，該第一鏡120及第二鏡130設置於該容置空間141，經由該第一鏡120及該第二鏡130反射的該光束L，通過該開口142投射至該待加工件。

由於該第一鏡120及該第二鏡130分別為單一個體，且於製造該第一鏡120及該第二鏡130時可依需求設計不同的斜度的該第一反射面122、該第二反射面123、該分光面132及該第三反射面133，以符合不同待加工件的溫度場需求，且可模組化生產，此外由於該第一反射面122及該第二反射面123分別為該第一本體121的不同表面，以及該分光面132及該第三反射面133分別為該第二本體131的不同表面，因此若需調整該光束L路徑時，只需置換或調整該第一鏡120及該第二鏡130即可改變該光束L路徑，本發明有利於調整光路徑。

本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準，任何熟知此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內所作之任何變化與修改，均屬於本發明之保護範圍。

100 光輔助加工構造 110 軸管 111 光通道 112 穿孔 120 第一鏡 121 第一本體 122 第一反射面 123 第二反射面 124 第一透光面 125 第二透光面 130 第二鏡 131 第二本體 132 分光面 133 第三反射面 134 第三透光面 135 第四透光面 140 殼體 141 容置空間 142 開口 200 刀具 L 光束

第1圖：本發明光輔助加工構造的第一實施例的立體圖。第2圖：本發明光輔助加工構造的第一實施例的剖視圖。第3圖：本發明光輔助加工構造的第二實施例的立體圖。第4圖：本發明光輔助加工構造的第二實施例的剖視圖。第5圖：本發明光輔助加工構造的第二實施例的另一剖視圖。第6圖：本發明光輔助加工構造的第一實施例的底視圖。第7圖：本發明光輔助加工構造的第二實施例的底視圖。

Claims

一種光輔助加工構造，其用以裝設於一工具機，該光輔助加工構造至少包含：一光通道，用以供至少一光束通過；以及一第一鏡，其為一單一個體，該第一鏡具有一第一本體、一第一反射面、一第二反射面、一第一透光面及一第二透光面，該第一反射面、該第二反射面、該第一透光面及該第二透光面分別為該第一本體的表面，該第一反射面及該第二反射面為該第一本體的對向表面，該第一透光面位於該第一反射面及該第二反射面之間，該第二透光面位於該第一反射面及該第二反射面之間，該第一透光面及該第二透光面為該第一本體的對向表面，該光束經由該第一透光面進入該第一本體並投射至該第一反射面，該第一反射面用以反射進入該第一本體的該光束，使該光束在該第一本體中投射至該第二反射面，該第二反射面用以反射該光束，使該光束通過該第一本體及該第二透光面而投射出該第一鏡。
如申請專利範圍第1項所述之光輔助加工構造，其另包含至少一第二鏡，該第二鏡為一單一個體，該第二鏡具有一第二本體、一分光面及一第三反射面，該分光面及該第三反射面分別為該第二本體的表面，該分光面用以反射進入該第二本體的該光束，使該光束在該第二本體中投射至該第三反射面，該第三反射面用以反射該光束，使該光束通過該第二本體而投射出該第二鏡，且該分光面同時能夠使該光束通過並投射至該第一鏡。
申請專利範圍第2項所述之光輔助加工構造，其中該第二鏡另具有一第三透光面，該第三透光面為該第二本體的表面，該第三透光面位於該分光面及該第三反射面之間，該光束經由該第三透光面進入該第二本體。
如申請專利範圍第2或3項所述之光輔助加工構造，其中該第二鏡另具有一第四透光面，該第四透光面為該第二本體的表面，該第四透光面位於該分光面及該第三反射面之間，經由該第三反射面反射的該光束通過該第四透光面投射出該第二鏡。
如申請專利範圍第1項所述之光輔助加工構造，其中該第一反射面具有一反射膜。
如申請專利範圍第2項所述之光輔助加工構造，其中該分光面具有一分光膜。
如申請專利範圍第1項所述之光輔助加工構造，其另包含一軸管，該光通道位於該軸管中，該第一鏡結合於該軸管，且該第一反射面位於該光通道中。
如申請專利範圍第1項所述之光輔助加工構造，其另包含一軸管，該光通道位於該軸管中，該第一鏡及該第二鏡結合於該軸管，該第一鏡位於該第二鏡下方，該第二鏡的該分光面及該第一鏡的該第一反射面位於該光通道中，且該分光面位於該第一反射面上方。
如申請專利範圍第8項所述之光輔助加工構造，其中當該光輔助加工構造包含一第一鏡及至少一第二鏡時，該第一鏡與該第二鏡之間的夾角或者該些第二鏡之間的夾角的計算式為360/(1+A)，A為該些第二鏡數量的總合。
如申請專利範圍第8或9項所述之光輔助加工構造，其中當該光輔助加工構造包含複數個第二鏡時，該第一鏡與該些第二鏡是以螺旋樓梯排列方式設置於該軸管。
一種光輔助加工構造的鏡，其特徵在於該鏡為一單一個體，該鏡具有一本體、一第一反射面、一第二反射面、一第一透光面及一第二透光面，該第一反射面、該第二反射面、該第一透光面及該第二透光面分別為該本體的表面，該第一反射面及該第二反射面為該第一本體的對向表面，該第一透光面位於該第一反射面及該第二反射面之間，該第二透光面位於該第一反射面及該第二反射面之間，該第一透光面及該第二透光面為該第一本體的對向表面，一光束經由該第一透光面進入該第一本體並投射至該第一反射面，該第一反射面用以反射進入該本體的該光束，使該光束在該本體中投射至該第二反射面，該第二反射面用以反射該光束，使該光束通過該本體及該第二透光面而投射出該鏡。