TWM645793U - 多工雷射分光加工機台結構 - Google Patents

Abstract

本創作一種多工雷射分光加工機台結構，用以對複數工件進行雷射加工，其包括:主機台、雷射光源、偏振分光片、至少一變相模組、至少一分光模組及複數移動機組，透過感應單元對輸送平台上的各工件逐一感測位置，該感應單元將所偵測的訊息傳送至該主控部，該主控部則把訊息轉換為類比訊號，進而控制該移動機組的各蛇管件伸縮，並帶動各轉折管移動，各轉折管的移動係同時帶動各反射鏡位移，藉此在工件有所偏移的擺放下可維持雷射加工位置的一致性，即可減少錯誤工件的擺放而讓雷射的照射出錯位置、降低本產生無謂的負擔，更可減少人力的使用。

Description

多工雷射分光加工機台結構

本創作一種多工雷射分光加工機台結構，特指應用於雷射加工作業領域，主要在於將單束雷射光進行分光，使其分成數道相同或不同功率的雷射光束進行雷射加工作業處理，另外亦可偵測所加工處理的工件位置，並隨時調整各雷射光束的出光位置，使其雷射加工後的加工位置能夠維持一致，降低錯誤率。

雷射加工已經是市面上常見的加工手法，尤其是在許多皮件加工廠內，一般皮件加工廠要對眾多皮件進行雷射加工雕刻時，多數都採用輸送機台輸送皮件，而皮件輸送到雷射加工位置時，會打出雷射光束在皮件上進行雕刻。然而，現今市面上的皮件加工廠出現一些問題，那就是不同的皮件所要雷射的位置並不相同，加上皮件的尺寸也都不相同，所以在加工作業上，每次都是必須經過人工重新設定雷射出光位置後才可繼續進行，那也就無法同時對不同尺寸的皮件進行雷射雕刻家。

另外，有時在輸送皮帶上擺設的皮件並不會完全統一，有的時候會擺放上會有誤差，導致雷射加工的位置無法統一，造成有瑕疵品而淘汰，此行為會造成成本上較大的負擔。

鑑於上述所列之先前技術的說明中，所陳述的雷射加工具有的缺失，本創作人投入許多時間研究相關知識，並加以比較各項優劣，進行相 關產品的研究及開發，並歷經的多次實驗及測試，而終於推出一種『多工雷射分光加工機台結構』改善上述缺失，以符合大眾所需使用。

本創作主要目的在於，在同時提供不同工件的雷射加工處理以外，可對雷射加工前偏離的工件進行雷射光束的位置調整，配合偏離的工件保持雷射加工位置的一致性，降低成品的錯誤率，其改善習知雷射加工機的雷射光束出光無法隨著工件的輸送位置而調整，僅能夠以人工方式調整出光位置或者是調整工件的擺放，既費時、費工外，無形中也增加成本的負擔。

然而，為了達到上述所述的功效並改善習知的缺失，本創作為一種多工雷射分光加工機台結構，用以對複數工件進行雷射加工，其包括：一主機台，其具有一輸送平台、一主控部及一雷射加工頭，該輸送平台係輸送各工件往該雷射加工頭的下方移動，另在該雷射加工頭的底端端面設一感應單元，該感應單元係偵測各工件的擺放位置是否偏移，又該主控部係與該感應單元電性連接；一雷射光源，其設置在該雷射加工頭內部之頂端，並朝該雷射加工頭的底端方向射出一雷射光束；一偏振分光片，其裝設於該雷射加工頭內部並位在該雷射光束的光路徑上，該偏振分光片係將該雷射光束進行分光形成複數初始光束，且各初始光束係由該偏振分光片相鄰的兩側射出；至少一變相模組，其安裝於該雷射加工頭內部並位於各初始光束中任一初始光束的光路徑上，而該至少一變相模組係以樞設方式樞組於該雷射加工頭內部，該至少一變相模組於雷射加工頭內樞擺以改變該初始光束的功率，改變後的初始光束由該至少一變相模組射出後形成一中段光束；至少一分光模組，其裝設於該雷射加工頭內部 並位於該中段光束的光路徑上，該中段光束由該至少一分光模組透射而出後形成二後段光束，各後段光束並分別朝向位於該至少一分光模組兩側的二反射鏡照射；及複數移動機組，其分別設置於該雷射加工頭的兩側，各移動機組分別包含一蛇管件及一轉折管，又各蛇管件一端分別連接於該雷射加工頭兩側所設之複數孔口，各蛇管件的另一端則分別連接各轉折管的一端，又各轉折管的另一端則朝向輸送平台，各蛇管件係活動伸縮帶動各轉折管移動，各反射鏡係設至於各轉折管內部並改變各後段光束的光路徑；其中，透過感應單元對輸送平台上的各工件逐一感測位置，該感應單元將所偵測的訊息傳送至該主控部，該主控部則把訊息轉換為類比訊號，進而控制該移動機組的各蛇管件伸縮，並帶動各轉折管移動，各轉折管的移動係同時帶動各反射鏡位移，藉此在工件有所偏移的擺放下可維持雷射加工位置的一致性。

根據上述對於本創作主要技術的描述，其優點在於，可於各工件在輸送平台的運輸過程中，利用感應單元依序對每個位於雷射加工頭下的工件進行位置的感測，該主控部則可以根據感應單元對工件的擺設位置控制個反射鏡的位置靠近、遠離至少一分光模組，透過反射鏡位置的移動即可調整雷射出光的位置，因此不論各工件於輸送平台上的擺放，只要不是脫離、歪斜原本的排列序列太多，那都可以透過移動機組帶動反射鏡進行微調整，進而改變各後段光束出光的位置，讓雷射加工作業的雷射均可正確的打在工件上，如此一來即可減少錯誤工件的擺放而讓雷射的照射出錯位置、降低本產生無謂的負擔，更可減少人力的使用，例如習知技術般要以人力方式逐一調整工件的位置或是雷射出光點位置，此做法過於費工也費時。可見本創作可說是一種相當具有實用性及進步性之技術，相當值得產業界來推廣，並公諸於社會大眾。

100:工件

1:主機台

11:輸送平台

12:主控部

121:接收單元

13:雷射加工頭

131:安裝室

132:孔口

2:感應單元

21:數據資料

22:光照偵測件

23:計算模組

24:傳輸模組

25:定位光框

3:雷射光源

4:雷射光束

41:初始光束

42:中段光束

43:後段光束

5:偏振分光片

6:變相模組

61:X軸

62:Y軸

7:分光模組

71:分光稜鏡

72:折射稜鏡

8:反射鏡

9:移動機組

91:蛇管件

92:轉折管

93:電控板

931:控制單元

932:計算單元

第一圖為本創作立體示意圖。

第二圖為本創作結構方塊示意圖。

第三圖為第一圖之III-III線段剖面示意圖。

第四圖為本創作應用於工件輸送之動作示意圖。

第五圖為本創作雷射光源照射雷射光線至工件進行雷射加工之動作示意圖。

第六圖為本創作在其中一工件偏移輸送之動作示意圖。

第七圖為本創作偏移之工件與定位光框的偵測示意圖。

第八圖為本創作移動機組帶動反射鏡移動，改變該二後段光束輸出位置之雷射加工動作示意圖。

為了清楚說明本創作所能達成上述之目的及功效，茲搭配圖示就本創作的實施例加以詳細說明其特徵與功效。請參閱第一圖至第八圖所示，本創作一種多工雷射分光加工機台結構，用以對複數工件100進行雷射加工，其包括：一主機台1，其具有一輸送平台11、一主控部12及一雷射加工頭13，該輸送平台11係輸送各工件100往該雷射加工頭13的下方移動，並於該雷射加工頭13加工完成後再以輸送平台11輸送離開，另在該雷射加工頭13的底端端面設一感應單元2，該感應單元2係偵測各工件100的擺放位置是否偏移(本創作以紅外線為使用列舉繪製，如第四圖實線+雙箭頭所示，實線為紅外線光線、雙箭頭表示感應單元 2的掃描方向)，又該主控部12係與該感應單元2電性連接；一雷射光源3，其設置在該雷射加工頭13內部之頂端，並朝該雷射加工頭13的底端方向射出一雷射光束4；一偏振分光片5，其裝設於該雷射加工頭13內部並位在該雷射光束4的光路徑上，該偏振分光片5係將該雷射光束4進行分光形成複數初始光束41，各初始光束41經過偏振分光片5後射出的方向並不相同，該偏振分光片5是一種對光的偏振態敏感的分光片，可以用來將同種波長的雷射分光或者合光；至少一變相模組6，其安裝於該雷射加工頭13內部並位於各初始光束41中任一初始光束41的光路徑上，而該至少一變相模組6係以樞設方式樞組於該雷射加工頭13內部，該至少一變相模組6於雷射加工頭13內樞擺以改變該初始光束41的功率，該變相模組6以水平方向擺設定義一X軸61及一Y軸62(而第五圖中於X軸61及Y軸62之間所繪製的箭頭方向代表為初始光束41射入的方向)，該初始光束41射入該變相模組6的方式係以垂直於X軸61與Y軸62之中心點方向射入，而該變相模組6以垂直射入的初始光束41為基準呈旋轉作動，改變後的初始光束41由該至少一變相模組6射出後形成一中段光束42，又常見的變相模組6由單軸晶體(如石英晶體)製作而成，其表面與光軸平行，垂直於光軸的偏振分量(o光)與平行於光軸的偏振分量(e光)在晶體中不發生雙折射，但傳播速度不同，因而通過變相模組後仍然沿著原有的方向傳播，且會產生相位偏移，且相移量取決于變相模組6的厚度，材料和工作波長。

至少一分光模組7，其裝設於該雷射加工頭13內部並位於該中段光束42的光路徑上，該中段光束42由該至少一分光模組7透射而出後形成二後段光束43，各後段光束43並分別朝向位於該至少一分光模組7兩側的二反射鏡8照射；及複數移動機組9，其分別設置於該雷射加工頭13的兩側，各移動機組9分別包含 一蛇管件91及一轉折管92，又各蛇管件91一端分別連接於該雷射加工頭13兩側所設之複數孔口132，各孔口132係與雷射加工頭13內部空間連通，各蛇管件91的另一端則分別連接各轉折管92的一端，該轉折管92利用蛇管件91的連接進而連通雷射加工頭13之內部空間，又各轉折管92的另一端則朝向輸送平台11，各蛇管件91係活動伸縮帶動各轉折管92移動，各反射鏡8係設至於各轉折管92內部並改變各後段光束43的光路徑；其中，透過感應單元2對輸送平台11上的各工件100逐一感測位置，該感應單元2將所偵測的訊息傳送至該主控部12，該主控部12則把訊息轉換為類比訊號，進而控制該移動機組9的各蛇管件91伸縮(如第八圖實線雙箭頭)，並帶動各轉折管92移動，各轉折管92的移動係同時帶動各反射鏡8位移，藉此在工件100有所偏移的擺放下可維持雷射加工位置的一致性。

根據上述對於本創作的說明下，簡單來說當使用者將各工件100依序的排列在輸送平台11上，利用輸送平台11將各工件100依次的送至該雷射加工頭13下方(第二圖中的虛線表示為輸送平台11輸送工件100)，此時位於雷射加工頭13底端的感應單元2會對工件100進行位置偵測(如第四圖虛線所繪為感應單元2的感應掃描，箭頭表示感應單元2的掃瞄為前後移動)，只要感應單元2偵測工件100與預設標準位置數據有所差異下，感應單元2就會將訊息回傳至主控部12，該主控部12接獲訊息後就會控制各移動機組9的蛇管件91伸縮，進而帶動各轉折管92移動調整反射鏡8的位置使其朝向該至少一分光模組7靠近或遠離(如第二圖中的實線表示為感應、訊號傳輸)，如此一來即可改變、調整各後段光束43出光至工件100上的位置，藉此使得3儘管工件100擺放歪斜、偏移等(不同於正常工件100的擺放)，透過感應單元2對工件100的偵測以及主控部12對移動機組9的控制搭配下，進而能夠控制、帶動各反射鏡8的移動，各反射鏡8的移動就可以快速、輕 易的改變後段光束43的出光位置以配合擺放歪斜的工件100，讓所有工件100的雷射加工位置一致，避免有殘次品的形成外，更重要的是減少成本的支出外，更減少人力再次調整工件100擺放之工序，比起先前技術中所述，過往的雷射加工當於工件擺放位置非正常時，除非以人力方式進行調整外，不然就會讓雷射光束還是保持在原位進行雷射雕刻，導致工件上的雕刻位置不同於其他工件，顯然本創作相較習知技術還更具有一定程度上的進步性。

根據上述說明下，於下說明本創作細部的技術特徵，首先為了讓各蛇管件91能夠依照感應單元2對工件100的感測進行伸縮調整，故各移動機組9進一步包含一電控板93，各蛇管件91係分別與各電控板93電性連接(蛇管件91與電控板93的電性連街方式未繪製)，各電控板93係包含一控制單元931及一計算單元932，該控制單元931係控制各蛇管件91伸縮位移，而該計算單元932則計算主控部12所轉換後的類比訊號並回傳至控制單元931，該控制單元931根據計算單元932所計算後之結果進而控制各蛇管件91伸縮調整之距離，故當感應單元2對各工件100進行位置的感測後，會將感測的訊息傳送至主控部12，而主控部12接收信息後將其轉換為類比訊號並傳送至各移動機組9的電控板93，並以電控板93的計算單元932進行計算後即可操控控制單元931對蛇管件91進行伸縮控制，進而配合擺放偏移的工件100進行精確的加工，請見第二圖。

接續說明該感應單元2偵測各工件100的擺設作業，本創作偵測工件100擺放並讓主控部12控制移動機組9帶動反射鏡8位移的方式有兩種，第一種為該感應單元2進一步包含一光照偵測件22、一計算模組23及一傳輸模組24，該光照偵測件22係朝輸送平台11照射並形成一定位光框25，當各工件100在輸送平台11上輸送至雷射加工頭13的下方準備進行雷射加工前，該光照偵測件22會朝輸送 平台11打上該定位光框25並同時感測工件100在定位光框25內的位置，該光照偵測件22感測工件100的位置其周緣與該定位光框25的框緣間之距離進而形成該數據資料21，該計算模組23係計算該數據資料21後再由該傳輸模組24傳送至主控部12的一接收單元121，該主控部12的接收單元121接獲該數據資料21後轉換為類比訊號進而控制該移動機組9帶動反射鏡8進行位移，請見第二圖與第七圖所示。除了以上述量測調整各反射鏡8的移動距離外，亦可以面積範圍的大小比例計算方式為依據間接調整反射鏡8的移動，又或者是第二種以鏡頭的照攝提供給相關作業人員以手動方式控制移動機組9的移動(圖未示)。

另外一提，在該雷射加工頭13的設置上其內部包含有一安裝室131，請見第三圖所示，由該雷射加工頭13之安裝室131頂端起，依序安裝為該雷射光源3、該偏振分光片5、該至少一變相模組6及該至少一分光模組7，所以雷射光源3的雷射光束4會延著上述的排列依據入光、出光，直到最後經過各蛇管件後照射到複數反射鏡8反射後，該二後段光束43分別由各轉折管一端射出並對工件100雷射加工。

最後，本創作在至少一分光模組7的設置上其包含有一分光稜鏡71及一折射稜鏡72，該中段光束42先進入該分光稜鏡71後分成該二後段光束43並朝該折射稜鏡72照射，該折射稜鏡72係改變該二後段光束43的路徑朝向該二反射鏡8照射，又該分光模組7的分光稜鏡71可為渥拉斯頓稜鏡(Wollaston prism)、尼柯耳稜鏡(Nicol prism)、洛匈稜鏡(Rochon prism)、格蘭-傅科稜鏡(Glan-Foucault prism)、格蘭-泰勒稜鏡(Glan-Taylor prism)或格蘭-湯普遜稜鏡(Glan-Thompson prism)；該變相模組6係可相位延遲片，又相位延遲片包含有1/2 waveplate、1/4waveplate或反射式相位延遲器(reflective phase retarder)。

1:主機台

11:輸送平台

12:主控部

13:雷射加工頭

9:移動機組

91:蛇管件

92:轉折管

Claims (7)

1. 一種多工雷射分光加工機台結構，用以對複數工件進行雷射加工，其包括：一主機台，其具有一輸送平台、一主控部及一雷射加工頭，該輸送平台係輸送各工件往該雷射加工頭的下方移動，另在該雷射加工頭的底端端面設一感應單元，該感應單元係偵測各工件的擺放位置是否偏移，又該主控部係與該感應單元電性連接；一雷射光源，其設置在該雷射加工頭內部之頂端，並朝該雷射加工頭的底端方向射出一雷射光束；一偏振分光片，其裝設於該雷射加工頭內部並位在該雷射光束的光路徑上，該偏振分光片係將該雷射光束進行分光形成複數初始光束，且各初始光束係由該偏振分光片相鄰的兩側射出；至少一變相模組，其安裝於該雷射加工頭內部並位於各初始光束中任一初始光束的光路徑上，而該至少一變相模組係以樞設方式樞組於該雷射加工頭內部，該至少一變相模組於雷射加工頭內樞擺以改變該初始光束的功率，改變後的初始光束由該至少一變相模組射出後形成一中段光束；至少一分光模組，其裝設於該雷射加工頭內部並位於該中段光束的光路徑上，該中段光束由該至少一分光模組透射而出後形成二後段光束，各後段光束並分別朝向位於該至少一分光模組兩側的二反射鏡照射；及複數移動機組，其分別設置於該雷射加工頭的兩側，各移動機組分別包含一蛇管件及一轉折管，又各蛇管件一端分別連接於該雷射加工頭兩側所設之複數孔口，各蛇管件的另一端則分別連接各轉折管的一端，又各轉折管的另一端 則朝向輸送平台，各蛇管件係活動伸縮帶動各轉折管移動，各反射鏡係設至於各轉折管內部並改變各後段光束的光路徑；其中，透過感應單元對輸送平台上的各工件逐一感測位置，該感應單元將所偵測的訊息傳送至該主控部，該主控部則把訊息轉換為類比訊號，進而控制該移動機組的各蛇管件伸縮，並帶動各轉折管移動，各轉折管的移動係同時帶動各反射鏡位移，藉此在工件有所偏移的擺放下可維持雷射加工位置的一致性。
2. 如請求項1所述之多工雷射分光加工機台結構，其中各移動機組進一步包含一電控板，各蛇管件係分別與各電控板電性連接，各電控板係包含一控制單元及一計算單元，該控制單元係控制各蛇管件伸縮位移，而該計算單元則計算主控部所轉換後的類比訊號並回傳至控制單元，該控制單元根據計算單元所計算後之結果進而控制各蛇管件伸縮調整之距離。
3. 如請求項1或2所述之多工雷射分光加工機台結構，其中該至少一分光模組進一步包含一分光稜鏡及一折射稜鏡，該中段光束先進入該分光稜鏡後分成該二後段光束並朝該折射稜鏡照射，該折射稜鏡係改變該二後段光束的路徑朝向該二反射鏡照射。
4. 如請求項3項所述之多工雷射分光加工機台結構，其中該感應單元進一步包含一光照偵測件、一計算模組及一傳輸模組，該光照偵測件係朝輸送平台照射並形成一定位光框，當各工件在輸送平台上輸送至雷射加工頭的下方時，該光照偵測件會朝輸送平台打上該定位光框並同時感測工件在定位光框內的位置，該光照偵測件感測工件的位置其周緣與該定位光框的框緣間之距離進而形成一數據資料，該計算模組係計算該數據資料後再由該傳輸模組傳送至 主控部的一接收單元，該主控部的接收單元接獲該數據資料後轉換為類比訊號進而控制該移動機組的各蛇管件間接帶動反射鏡進行位移。
5. 如請求項1所述之多工雷射分光加工機台結構，其中該變相模組係可相位延遲片，又相位延遲片包含有1/2 waveplate、1/4waveplate或反射式相位延遲器(reflective phase retarder)。
6. 如請求項4所述之多工雷射分光加工機台結構，其中該分光模組的分光稜鏡可為渥拉斯頓稜鏡(Wollaston prism)、尼柯耳稜鏡(Nicol prism)、洛匈稜鏡(Rochon prism)、格蘭-傅科稜鏡(Glan-Foucault prism)、格蘭-泰勒稜鏡(Glan-Taylor prism)或格蘭-湯普遜稜鏡(Glan-Thompson prism)。
7. 如請求項1所述之多工雷射分光加工機台結構，其中該雷射加工頭內進一步設有一安裝室，由該雷射加工頭之安裝室頂端起，依序安裝為該雷射光源、該偏振分光片、該至少一變相模組及該至少一分光模組。

Images