本發(fā)明涉及一種激光加工裝置及激光排屑裝置，特別是一種大孔徑加工的激光加工裝置及激光排屑裝置。

背景技術(shù)：

隨著觸控面板產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，保護玻璃的基板厚度變薄且強度提升為趨勢。傳統(tǒng)CNC機械鉆孔制作工藝面臨瓶頸，而激光非接觸鉆孔技術(shù)因能對高強度的基板進行鉆孔，進而逐漸取代CNC機械鉆孔。

激光鉆孔分為小范圍的單點鉆孔與大范圍的區(qū)域性鉆孔。傳統(tǒng)的激光噴嘴是針對單點鉆孔所設(shè)計，鉆孔范圍的直徑通常小于2.5毫米。若欲進行大范圍的區(qū)域性鉆孔(直徑大于10毫米或以上)，則需將傳統(tǒng)的激光噴嘴配合雙軸向移動平臺，才能夠達成大范圍的區(qū)域性鉆孔。然而，因雙軸向移動平臺的移動速度慢，使得激光鉆孔的產(chǎn)速難以提升，故也有將傳統(tǒng)的激光噴嘴搭配掃描振鏡來進行鉆孔，以期通過掃描振鏡高掃描頻率的特性來加快鉆孔效率。

理論上，傳統(tǒng)激光噴嘴搭配掃描振鏡雖然可以加快鉆孔速度，但實際上，傳統(tǒng)激光噴嘴搭配掃描振鏡的鉆孔速度卻會受到排屑速度的限制而難以提升。詳細(xì)來說，目前大都是采用氣體來將碎屑移除，孔徑加大意指氣體的吹氣范圍也會加大。然而，排屑?xì)怏w的吹氣范圍變大卻會連帶使排屑?xì)怏w的氣壓大幅降低。此狀況將會導(dǎo)致排屑?xì)怏w的排屑效果降低，而難以提升激光鉆孔的鉆孔效率與鉆孔品質(zhì)。因此，如何提升激光鉆孔設(shè)備進行大孔徑孔洞時的鉆孔效率與鉆孔品質(zhì)，則為研發(fā)人員應(yīng)解決的問題之一。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種激光加工裝置，以提升激光鉆孔設(shè)備進行大孔徑孔洞時的鉆孔效率與鉆孔品質(zhì)。

為達上述目的，本發(fā)明的一實施例所揭露的激光加工裝置，包含一激光 產(chǎn)生元件、一光學(xué)繞孔元件、一導(dǎo)流元件及一氣源。激光產(chǎn)生元件用以產(chǎn)生一激光光束。光學(xué)繞孔元件位于激光光束的光路上，并令激光光束沿一環(huán)形加工路徑移動。導(dǎo)流元件具有一光學(xué)通道、一環(huán)形流道及對應(yīng)環(huán)形流道的一環(huán)形出氣口。激光光束穿過光學(xué)通道。環(huán)形流道將光學(xué)通道環(huán)繞于內(nèi)。環(huán)形流道靠近環(huán)形出氣口的一出口端傾斜設(shè)置。氣源裝設(shè)于導(dǎo)流元件并與環(huán)形流道相連通。氣源用以提供一氣流，且氣流經(jīng)環(huán)形流道的導(dǎo)引而相交于沿環(huán)形加工路徑移動的激光光束。

根據(jù)上述實施例的激光加工裝置，通過環(huán)形流道的引導(dǎo)，使得氣源所產(chǎn)生的氣流于加工表面上形成中空環(huán)狀并匹配于環(huán)形加工路徑的吹氣范圍。由此，來提升氣流吹至加工表面時的氣壓，進而提升激光加工裝置的鉆孔效率與鉆孔品質(zhì)。

以上關(guān)于本發(fā)明內(nèi)容的說明及以下實施方式的說明用以示范與解釋本發(fā)明的原理，并且提供本發(fā)明的專利申請范圍更進一步的解釋。

附圖說明

圖1為本發(fā)明第一實施例所述的激光加工裝置的部分剖面示意圖；

圖2為沿圖1的2-2割面線所繪示的剖面示意圖；

圖3A為圖1的部分放大示意圖；

圖3B為圖3A的分解示意圖；

圖4為圖2的環(huán)形加工路徑改為方形的剖面示意圖；

圖5為本發(fā)明第二實施例所述的激光加工裝置的部分剖面示意圖；

圖6為圖5的分解示意圖；

圖7為本發(fā)明第三實施例所述的激光加工裝置的部分剖面示意圖；

圖8為沿圖7的8-8割面線所繪示的剖面示意圖；

圖9為本發(fā)明第四實施例所述的激光加工裝置的部分剖面示意圖；

圖10為沿圖9的10-10割面線所繪示的剖面示意圖。

符號說明

10、10a、10b、10c 激光加工裝置

20 加工件

21 加工表面

22 孔洞

100、100a、100b、100c 激光產(chǎn)生元件

200、200a、200b、200c 光學(xué)繞孔元件

300、300a、300b、300c 導(dǎo)流元件

301 本體

302 內(nèi)擋墻

303 外擋墻

304 導(dǎo)流件

305 組裝件

306 第一密封組件

307 第二密封組件

301a 外擋墻

302a 組裝件

303a 內(nèi)擋墻

310、310a、310b、310c 光學(xué)通道

320、320a、320b、320c 環(huán)形流道

330、330a、330b、330c 環(huán)形出氣口

340、340a、340b、340c 出口端

350、350a、350b、350c 進氣口

400、400a、400b、400c 氣源

410、410a、410b、410c 管路

450 阻流透光鏡

500b、500c 遮流元件

510b、510c 氣流道

600c 旋轉(zhuǎn)驅(qū)動組件

610c 驅(qū)動馬達

620c 傳動輪

630c 傳動皮帶

a 方向

A 中心軸線

D1、D2 距離

L 激光光束

F 氣流

P 環(huán)形加工路徑

G、g 吹氣范圍

具體實施方式

請參閱圖1至圖2。圖1為根據(jù)本發(fā)明第一實施例所述的激光加工裝置的部分剖面示意圖。圖2為沿圖1的2-2割面線所繪示的剖面示意圖。

本實施例的激光加工裝置10用以對一加工件20進行鉆孔，使加工件20的加工表面21上形成一孔洞22。激光加工裝置10包含一激光產(chǎn)生元件100、一光學(xué)繞孔元件200及一激光排屑裝置。其中，激光排屑裝置包含一導(dǎo)流元件300、一氣源400及一阻流透光鏡450。

激光產(chǎn)生元件100用以產(chǎn)生一激光光束L。激光光束L例如為紫外光激光、半導(dǎo)體綠光、近紅外光激光或遠紅外光激光。

光學(xué)繞孔元件200例如為旋轉(zhuǎn)鉆孔(trepan)光學(xué)模塊或掃描振鏡模塊，并位于激光光束L的光路上。激光光束L受光學(xué)繞孔元件200驅(qū)動而可沿一環(huán)形加工路徑P(如圖2所示)移動。環(huán)形加工路徑P位于加工件20的加工表面21上，且環(huán)形加工路徑P也就是形成孔洞22的邊緣。在本實施例中，環(huán)形加工路徑P的形狀為圓形，且環(huán)形加工路徑的直徑大于等于1毫米。

導(dǎo)流元件300具有一光學(xué)通道310、一環(huán)形流道320、對應(yīng)環(huán)形流道320的一環(huán)形出氣口330及至少一進氣口350。

光學(xué)通道310具有一中心軸線A，激光光束L穿過光學(xué)通道310，并在光學(xué)通道310內(nèi)繞圈而沿環(huán)形加工路徑P移動。環(huán)形流道320將光學(xué)通道310環(huán)繞于內(nèi)，且環(huán)形流道320靠近環(huán)形出氣口330的一出口端340傾斜設(shè)置。進一步來說就是，環(huán)形流道320靠近環(huán)形出氣口330的位置到光學(xué)通道310的中心軸線A的距離D1小于環(huán)形流道320遠離環(huán)形出氣口330的位置到光學(xué)通道310的中心軸線A的距離D2。

進氣口350位于導(dǎo)流元件300的一側(cè)，并連通光學(xué)通道310與環(huán)形流道320。

值得注意的是，本實施例的進氣口350的數(shù)量是以一個為例，但并不以此為限，在其他實施例中，進氣口350的數(shù)量也可以為多個，且分別位于導(dǎo)流元件300的相異側(cè)。

此外，請參閱圖2至圖3B。圖3A為圖1的部分放大示意圖。圖3B為圖3A的分解示意圖。在本實施例中，導(dǎo)流元件300包含一本體301、一內(nèi)擋墻302、一外擋墻303、一導(dǎo)流件304、一組裝件305、一第一密封組件306及一第二密封組件307。內(nèi)擋墻302、外擋墻303、導(dǎo)流件304、組裝件305、第一密封組件306及一第二密封組件307都為環(huán)形，且光學(xué)通道310貫穿本體301、內(nèi)擋墻302、外擋墻303、導(dǎo)流件304、組裝件305、第一密封組件306及第二密封組件307。內(nèi)擋墻302與外擋墻303裝設(shè)于本體301的下緣，且外擋墻303將內(nèi)擋墻302圍繞于內(nèi)。導(dǎo)流件304裝設(shè)于內(nèi)擋墻302靠近外擋墻303的一側(cè)，令環(huán)氣流道320呈流線設(shè)計。組裝件305穿過內(nèi)擋墻302，且部分凸出內(nèi)擋墻302的下緣，并被外擋墻303圍繞于內(nèi)。如此一來，內(nèi)擋墻302、外擋墻303、導(dǎo)流件304與組裝件305共同圍繞出環(huán)形流道320。第一密封組件306通過組裝件305裝設(shè)于本體301，并將阻流透光鏡450固定于內(nèi)擋墻302之中。第二密封組件307裝設(shè)于本體301，并位于第一密封組件306上方。其中，由于光學(xué)通道310與環(huán)形流道320相通，故第一密封組件306與第二密封組件307設(shè)置于本體301可用以避免氣流F自光學(xué)通道310外漏，以令氣流F能經(jīng)環(huán)形流道320的導(dǎo)引而自環(huán)形出氣口330流出。

更詳細(xì)來說，當(dāng)氣流F自進氣口350流入本體301時，氣流F會流入第一密封組件306與第二密封組件307之間的空間。接著，氣流F會受到中央處的第一密封組件306的阻擋而流向四周圍，并接著流過由內(nèi)擋墻302、外擋墻303、導(dǎo)流件304與組裝件305圍繞而成的環(huán)形流道320，再經(jīng)由環(huán)形出氣口330流出。

本實施例的導(dǎo)流元件300的本體301、內(nèi)擋墻302、外擋墻303、導(dǎo)流件304及組裝件305為組合式的結(jié)構(gòu)，但并不以此為限，在其他實施例中，導(dǎo)流元件300的本體301、內(nèi)擋墻302、外擋墻303、導(dǎo)流件304及組裝件305也可以是一體成型的結(jié)構(gòu)。

氣源400通過一管路410裝設(shè)于導(dǎo)流元件300的進氣口350。阻流透光鏡450裝設(shè)于光學(xué)通道310內(nèi)，令氣源400僅與環(huán)形流道320相連通。也就是說，通過阻流透光鏡450的設(shè)置，使得氣源400所產(chǎn)生的氣流僅會從環(huán)形流道320的環(huán)形出氣口330流至加工表面21而不會從光學(xué)通道310流至加工表面。

如圖2所示，通過上述環(huán)形流道320的導(dǎo)引，氣流F會在加工表面21 上形成中空環(huán)狀的一吹氣范圍g。中空環(huán)狀的吹氣范圍g具有相對的一外緣及一內(nèi)緣。外緣具有一直徑Di，內(nèi)緣具有一直徑Do，且內(nèi)徑不等于零。在吹氣范圍g內(nèi)(在外緣與內(nèi)緣之間的區(qū)域)的氣壓會大于吹氣范圍外(大于外緣的區(qū)域與小于內(nèi)緣的區(qū)域)的氣壓。經(jīng)實測，若氣源400提供約10bar的氣壓，則吹氣范圍g內(nèi)(在外緣與內(nèi)緣之間的區(qū)域)的氣壓約介于5bar至6bar，而吹氣范圍外(大于外緣的區(qū)域與小于內(nèi)緣的區(qū)域)約介于0bar至5bar之間。

再者，上述的吹氣范圍g會包覆激光光束L。換言之，環(huán)形加工路徑P位于吹氣范圍g內(nèi)。由于本實施例通過阻流透光鏡450將原本欲流向內(nèi)徑Do以內(nèi)區(qū)域的氣流擋住，而讓氣源400所產(chǎn)生的氣流能集中吹向碎屑產(chǎn)生量最多的位置(環(huán)形加工路徑P周圍)。如此一來，將可提升氣流對碎屑的排屑效果，進而提升激光加工裝置10的鉆孔效率。其實測結(jié)果，傳統(tǒng)的激光加工器加工直徑10毫米的孔洞所花費時間約38秒，且在加工過程中，加工件的加工表面上有粉塵堆積。但本實施例的激光加工裝置10加工直徑10毫米的孔洞所花費的時間確實有效地自38秒縮短至25秒，且加工過程中，加工件20的加工表面22上并無粉塵堆積。因此，從實測結(jié)果中可知，通過環(huán)形流道320的導(dǎo)引所產(chǎn)生的氣流(落于吹氣范圍g內(nèi))確實能夠有效提升激光加工裝置10的鉆孔效率及鉆孔品質(zhì)。

上述實施例的環(huán)形加工路徑P的形狀為圓形，但并不以此為限，在其他實施例中，環(huán)形加工路徑P的形狀也可以為矩形、三角形或星形。以下將以矩形為例，請參閱圖4。圖4為圖2的環(huán)形加工路徑改為方形的剖面示意圖。

在本實施例中，通過上述環(huán)形流道320的導(dǎo)引，氣流會在加工表面21上形成中空環(huán)狀的一吹氣范圍g。中空環(huán)狀的吹氣范圍g具有相對的外緣及一內(nèi)緣。外緣具有一外徑Di，內(nèi)緣具有一內(nèi)徑Do，且內(nèi)徑不等于零。在吹氣范圍g內(nèi)(在外緣與內(nèi)緣之間的區(qū)域)的氣壓會大于吹氣范圍外(大于外緣的區(qū)域與小于內(nèi)緣的區(qū)域)的氣壓。經(jīng)實測，若氣源400提供約10bar的氣壓，則吹氣范圍g內(nèi)(在外緣與內(nèi)緣之間的區(qū)域)的氣壓約介于5bar至6bar，而吹氣范圍外(大于外緣的區(qū)域與小于內(nèi)緣的區(qū)域)約介于0bar至5bar之間。環(huán)形加工路徑P的形狀為矩形，以通過激光光束加工出矩形的孔洞。值得注意的是，矩形的環(huán)形加工路徑P仍然是落于吹氣范圍g內(nèi)，以同樣通過環(huán)形流道320的導(dǎo)引所產(chǎn)生的氣流來提升激光加工裝置10的鉆孔效率及鉆孔品質(zhì)。

在上述實施例中，導(dǎo)流元件300的進氣口350與光學(xué)通道310相連通， 故通過阻流透光鏡450來封閉光學(xué)通道310。但并不以此為限，請參閱圖5與圖6。圖5為根據(jù)本發(fā)明第二實施例所述的激光加工裝置的部分剖面示意圖。圖6為圖5的分解示意圖。

本實施例的激光加工裝置10a包含一激光產(chǎn)生元件100a、一光學(xué)繞孔元件200a、一導(dǎo)流元件300a及一氣源400a。其中，激光產(chǎn)生元件100a、光學(xué)繞孔元件200a及氣源400a與圖1的激光產(chǎn)生元件100、光學(xué)繞孔元件200及氣源400相似，故不再贅述。

本實施例的導(dǎo)流元件300a具有一光學(xué)通道310a、一環(huán)形流道320a、對應(yīng)環(huán)形流道320a的一環(huán)形出氣口330a及至少一進氣口350a。其中，進氣口350a位于導(dǎo)流元件300a的一側(cè)，并僅與環(huán)形流道320a相連通。換言之，進氣口350a并無和光學(xué)通道310a相通，故本實施例的激光加工裝置10a無需額外設(shè)置阻流透光鏡來封閉光學(xué)通道310a。

在本實施例中，導(dǎo)流元件300a包含一外擋墻301a、一組裝件302a及一內(nèi)擋墻303a。外擋墻301a與內(nèi)擋墻303a通過組裝件302a相互組裝，并于外擋墻301a與內(nèi)擋墻303a間形成環(huán)形流道320a。光學(xué)通道310a貫穿外擋墻301a、組裝件302a與內(nèi)擋墻303a，且光學(xué)通道310a不與環(huán)形流道320a相連通。

本實施例的導(dǎo)流元件300的本體301、內(nèi)擋墻302、外擋墻303、導(dǎo)流件304及組裝件305為組合式的結(jié)構(gòu)，但并不以此為限，在其他實施例中，導(dǎo)流元件300的本體301、內(nèi)擋墻302、外擋墻303、導(dǎo)流件304及組裝件305也可以是一體成型的結(jié)構(gòu)。

請參閱圖7與圖8。圖7為根據(jù)本發(fā)明第三實施例所述的激光加工裝置的部分剖面示意圖。圖8為沿圖7的8-8割面線所繪示的剖面示意圖。

本實施例的激光加工裝置10b包含一激光產(chǎn)生元件100b、一光學(xué)繞孔元件200b、一導(dǎo)流元件300b、一氣源400b、一阻流透光鏡450b及一遮流元件500b。其中，激光產(chǎn)生元件100b、光學(xué)繞孔元件200b、氣源400b及阻流透光鏡450b與圖1的激光產(chǎn)生元件100、光學(xué)繞孔元件200、氣源400及阻流透光鏡450相似，故不再贅述。

本實施例的遮流元件500b具有多個氣流道510b。這些氣流道510b環(huán)狀排列。遮流元件500b裝設(shè)于導(dǎo)流元件300b的環(huán)形出氣口330b。

在本實施例中，通過上述環(huán)形流道320b與這些氣流道510b的導(dǎo)引，氣 流會在加工表面21上形成沿環(huán)狀排列的多個吹氣范圍G。由于遮流元件500b遮住環(huán)形出氣口330b的部分，使得這些吹氣范圍G的總面積遠小于圖2的吹氣范圍g的總面積。由此使得氣源400b所產(chǎn)生的氣流更集中，并加大氣流在吹氣范圍G內(nèi)形成的氣壓。經(jīng)實測，若氣源400b提供約10bar的氣壓，則吹氣范圍G內(nèi)的氣壓約為7.5bar。并且，激光加工裝置10b加工直徑10毫米的孔洞所花費的時間更進一步縮短至22秒。

請參閱圖9與圖10。圖9為根據(jù)本發(fā)明第四實施例所述的激光加工裝置的部分剖面示意圖。圖10為沿圖9的10-10割面線所繪示的剖面示意圖。

本實施例的激光加工裝置10c包含一激光產(chǎn)生元件100c、一光學(xué)繞孔元件200c、一導(dǎo)流元件300c、一氣源400c、一阻流透光鏡450c、一遮流元件500c及一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動組件600c。其中，激光產(chǎn)生元件100c、光學(xué)繞孔元件200c、氣源400c及阻流透光鏡450c與圖1的激光產(chǎn)生元件100、光學(xué)繞孔元件200、氣源400及阻流透光鏡450相似，故不再贅述。

本實施例的遮流元件500c具有單個氣流道510c。遮流元件500c裝設(shè)于導(dǎo)流元件300c的環(huán)形出氣口330c。

旋轉(zhuǎn)驅(qū)動組件600c連接于遮流元件500c，以驅(qū)動遮流元件500c以光學(xué)通道310c的中心軸線A為旋轉(zhuǎn)中心線轉(zhuǎn)動。詳細(xì)來說，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動組件600c包含一驅(qū)動馬達610c、二傳動輪620及一傳動皮帶630。二傳動輪620c分別裝設(shè)于驅(qū)動馬達610c與導(dǎo)流元件300c。傳動皮帶630c套設(shè)二傳動輪620c，以通過導(dǎo)流元件300c帶動遮流元件500c轉(zhuǎn)動。

在本實施例中，通過上述環(huán)形流道320c與這些氣流道510c的導(dǎo)引，氣流會在加工表面21上沿環(huán)形加工路徑P移動(如箭頭a所指示的方向)而形成動態(tài)式的吹氣范圍G。由于遮流元件500b遮住環(huán)形出氣口330b的大部分，使得動態(tài)式吹氣范圍G的總面積遠小于圖6的吹氣范圍G的總面積。由此使得氣源400b所產(chǎn)生的氣流更集中，并加大氣流在動態(tài)式的吹氣范圍G內(nèi)形成的氣壓。經(jīng)實測，若氣源400c提供約10bar的氣壓，則動態(tài)式的吹氣范圍G內(nèi)的氣壓約為9bar。并且，激光加工裝置10c加工直徑10毫米的孔洞所花費的時間更進一步縮短至20.6秒。

根據(jù)上述實施例的激光加工裝置及激光排屑裝置，通過環(huán)形流道的引導(dǎo)，使得氣源所產(chǎn)生的氣流于加工表面上形成中空環(huán)狀并匹配于環(huán)形加工路徑的吹氣范圍。由此，來提升氣流吹至加工表面時的氣壓，進而提升激光加 工裝置的鉆孔效率與鉆孔品質(zhì)。

此外，除上述環(huán)形流道的導(dǎo)引外，還通過遮流元件的引導(dǎo)，來使得氣源所產(chǎn)生的氣流于加工表面上形成沿環(huán)形加工路徑排列的多個吹氣范圍或是形成沿環(huán)形加工路徑移動的動態(tài)式吹氣范圍。由此，進一步地提升氣流吹至加工表面時的氣壓，以更進一步地提升激光加工裝置的鉆孔效率與鉆孔品質(zhì)。