專利名稱：二氧化碳激光加工裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及電子設備和構(gòu)件等精密加工用的二氧化碳激光加工裝置。
以往，在加工用激光振蕩器中，Co2激光振蕩器和NdYAG激光振蕩器兩類約占其中的大部分。而且，Co2激光振蕩器大多用于銅材切斷、焊接，NdYAG激光振蕩器主要用于精密加工。這樣按使用劃分，是由于對于激光輸出限于最大不超過2KW左右的NdYAG激光振蕩器而言，因Co2激光振蕩器的激光輸出在10KW以上，故適用于銅材加工等，以及Co2激光振蕩器的波長為10.6μm，而與NdYAG激光振蕩器的波長間有10倍之差，在用透鏡使激光聚焦時的聚光點的直徑，NdYAG的直徑小，從而使其適于精密加工。
然而，在加工對象為樹脂或玻璃等，在Co2激光器波長附近的光易于被吸收，而NdYAG激光波長附近的光難于被吸收的場合，雖說是精密加工卻要選用Co2激光振蕩器3。由于在激光加工應用領域，至今在精密加工中大概尚無應用Co2激光振蕩器的事例，特別是尚未制出以精密加工為目的的Co2激光加工裝置。因此，以往通常將Co2激光加工裝置用于銅材加工或類似場合。
后述圖7表示傳統(tǒng)Co2激光加工裝置的構(gòu)造一例。28為Co2激光振蕩器，29表示從振蕩器射出的激光，30是反射鏡，為了使射出的激光反射改變方向用的31是為使激光聚焦的透鏡，32為被加工物，33是為使被加工物32移動，使照射激光的位置改變的可動載物臺，34為Co2激光振蕩器28和可動載物臺33的控制單元。
在為切斷被加工物32的場合，在為了使激光聚焦部照射切斷部而進行確定被加工物32的位置后，通過按照控制單元的程序數(shù)值控制，使載放被加工物32的可動載物臺33移動的同時，連續(xù)照射激光，可由激光輸出和可動載物臺33的移動速度關(guān)系來決定某一規(guī)定的切斷形狀，然而，在高形狀精度要求的加工中，可動載物臺33的移動速度受到限制。
此外，在要對被加工物32的任意位置進行精密孔加工場合，通過在不進行照射激光狀態(tài)，使載放被加工物32的可動載物臺33移動到規(guī)定位置時停下來，然后照射激光進行孔加工，當完成此次加工后，再次在不照射激光狀態(tài)，使可動載物臺移動到下一次孔加工位置。這樣，孔加工的加工速度，由使載物臺33移動，停止所需的時間和照射激光時間的和來決定。在照射激光時間短的場合，主要由載物臺33的移動、停止時間來支配，然而，即使對于移動距離較短的場合，一次移動、停止所需時間通常也要0.1秒以上。
因此，傳統(tǒng)的Co2激光加工裝置，其進行精密加工時的加工速度受到可動載物臺33的移動速度的限制。而可動載物臺33的移動速度的高速化可通過改變載物臺的慣性量、電動機動作元件的輸出以及定位控制響應性的改善來達到，從技術(shù)現(xiàn)狀看，高速化上限為上述孔加工中的每一次移動、停止時間約0.1秒左右，因此，即使忽略激光照射時間，也不能達到每秒加工10個以上孔的加工速度。
因此，本發(fā)明目的在于提供能高速度進行高精度孔加工的Co2激光加工裝置。
為達到上述目的的本發(fā)明Co2激光加工裝置，包括為使從Co2激光振蕩器射出的激光反射、掃描的一對旋轉(zhuǎn)動作的反射鏡，和具有使因上述一對旋轉(zhuǎn)動作的反射鏡而反射的激光在規(guī)定平面上有聚焦作用的平掃描光學構(gòu)件。
據(jù)此，使從Co2激光振蕩器射出的激光因一對旋轉(zhuǎn)動作的反射鏡反射、掃描后聚焦在被加工物的加工面上，從而能進行開孔、切斷等加工。
本發(fā)明裝置的加工速度由上述一對旋轉(zhuǎn)動作的反射鏡的動作速度決定，例如，在進行孔加工場合，能使一次旋轉(zhuǎn)移動、停止所需的時間在0.01秒以下，因此，當和由上述可動載物臺限定的速度相比較，能使加工速度達到前者的約10倍。
對附圖的簡單說明

圖1為表示本發(fā)明第1實施例Co2激光加工裝置構(gòu)造的圖。
圖2為表示上述實施例于Q透鏡構(gòu)造的圖，圖3為表示本發(fā)明第2實施例Co2激光的工裝置構(gòu)造的圖，圖4為表示激光掃描區(qū)域和加工區(qū)域關(guān)系的模式圖，圖5為表示本發(fā)明第3實施例Co2激光加工裝置構(gòu)造的圖，圖6為本發(fā)明第4實施例Co2激光加工裝置構(gòu)造的圖，圖7為表示傳統(tǒng)Co2激光加工裝置構(gòu)造的圖。
以下，參照附圖對本發(fā)明實施例Co2激光加工裝置進行說明。
圖1為表示本發(fā)明第1實施例Co2激光加工裝置構(gòu)造的圖，本實施例是為對主要由樹脂材料構(gòu)成的薄板進行孔加工的裝置。圖1中的1為Co2激光振蕩器，2表示從激光振蕩器1射出的激光，3，4分別為使射出的激光反射、改變方向的反射鏡，5，6分別是使激光偏轉(zhuǎn)掃描的一對檢流反射鏡掃描器(ガルパメ-タ-ミラ-スキセナ-)(以下簡稱檢流反射鏡)，7為使通過檢流反射鏡而偏轉(zhuǎn)、掃描的激光總是能在同一平面上聚焦的、光學上設計的的fθ透鏡，8為把反射鏡4，檢流反射鏡5，6以及fθ透鏡7構(gòu)成一體的保持架，9是薄板，10是為了當保持架8整個上下運動不使激光對準受影響，對fθ透鏡7和被加工物間的間隔進行調(diào)整時產(chǎn)生的飛散物不傷害fθ透鏡面而制造空氣幕的空氣噴咀，11是為把在加工時產(chǎn)生的飛散物吹走的噴咀，12為薄板保持架為使薄板加工物的下部形成中空而便于加工，13為抽吸裝置，是為從下部吸住薄板，并將加工時產(chǎn)生的氣體引出，14為使加工生成的氣體、粉塵排出的排氣管，15為兼作為激光屏蔽板的外殼，16為Co2激光加工裝置的控制單元，用于對Co2激光振蕩器、檢流反射鏡以及包含在其它加工裝置上的機器進行控制。
以下對裝置的動作進行說明。首先按照預先輸入控制單元16內(nèi)的加工數(shù)據(jù)，決定檢流反射鏡5、6的旋轉(zhuǎn)位置，是為使激光對規(guī)定的孔加工位置進行照射。由于決定旋轉(zhuǎn)位置所需的時間因旋轉(zhuǎn)角度而不同，在本實施例場合平均在0.01秒以下。當完成位置決定后，由控制單元16對Co2激光振蕩器1發(fā)出發(fā)光觸發(fā)信號，從而由Co2激光振蕩器1輸出具有規(guī)定的激光輸出、脈沖寬度的脈沖狀時間波形的激光。激光經(jīng)反射鏡3、4反射后，因檢流反射鏡向規(guī)定方向偏轉(zhuǎn)，經(jīng)于fθ透鏡7聚焦，對薄板9照射，進行孔加工。本實施例激光照射時間，每照射一孔為0.001秒以下，fθ透鏡7為由Co2激光用光學材料中一種的鋅硒(ZnSe)制的三片構(gòu)成的組合透鏡，如圖2所示，設計成使激光聚焦部相對薄板面大致垂直照射的所謂遠心光學系。據(jù)此進行加工的孔相對薄板加工面能具有較高精度的垂直度。
圖3表示本發(fā)明第2實施例的Co2激光加工裝置。
形成將其上載放著第1實施例薄板的X、Y兩軸可動載物臺17進行組合的構(gòu)造。在第1實施例中，可能進行孔加工的薄板的尺寸限于由于fθ透鏡7的設計決定的激光掃描區(qū)域。當需要對具有比激光掃描區(qū)域大的尺寸的薄板進行加工時，可以如圖4所示模式那樣，在完成規(guī)定的掃描區(qū)域18的加工后，使X、Y軸載物臺運動，使激光掃描區(qū)域向相鄰的未加工區(qū)域19移動，進行加工。通過反復進行此動作，能對具有不超過X、Y軸載物臺可動范圍尺寸的薄板進行加工。本實施例的激光掃描區(qū)域為50mm×50mm的矩形，例如，當需對100mm×100mm的薄板進行加工時，形成分別的4個加工區(qū)域。此外，要使加工數(shù)據(jù)在控制單元內(nèi)分割成和該4個區(qū)域?qū)?，隨著加工的進展依次讀出。
圖5表示本發(fā)明第3實施例的Co2激光加工裝置。
在第3實施例中，用射束分裂器20使從1臺Co2激光振蕩器發(fā)射的激光形成分支，每分支具有檢流反射鏡21，22，23，24和fθ透鏡25，26中的相應部分形成可同時對兩塊薄板進行加工的構(gòu)造。此外，分支數(shù)也不限于分成2個區(qū)域，如果Co2激光振蕩器有足夠的輸出，也可以分成4分支，8分支等。
圖6表示本發(fā)明第4實施例的Co2激光加工裝置。
本實施例具備能載放第3實施例中2塊薄板的X、Y2軸載物臺27的構(gòu)造。通過2軸載物臺的移動，對載放具有比激光掃描區(qū)域大尺寸的薄板加工，也可以采取分別具有2分支的構(gòu)造。
以上，對第1-4實施例作了說明，然而，檢流反射鏡也可以置換成由電動機和編碼器組合而成的鏡面旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，主要在于要能進行高速旋轉(zhuǎn)位置的決定。此外，對于fθ透鏡，也能使用反正弦函數(shù)透鏡或方物面鏡面進行聚焦，即只要是具有所謂平掃描作用的光學構(gòu)件就可以。綜上所述，若根據(jù)本實施例，對于主要以樹脂材料構(gòu)成的薄板，能以約10倍于傳統(tǒng)例的高速進行孔加工。此外，通過與X、Y2軸載物臺組合，能使加工區(qū)域變寬，進而，通過將激光形成多分支，能同時進行2塊以上薄板的加工。
如上所述，本發(fā)明的Co2激光加工裝置由具有使從Co2激光振蕩器發(fā)射的激光反射、掃描的一對旋轉(zhuǎn)動作的反射鏡和使經(jīng)上述一對旋轉(zhuǎn)動作的反射鏡反射的激光在規(guī)定平面上具有聚焦作用的平掃描區(qū)域的光學構(gòu)件構(gòu)成，和傳統(tǒng)的以可動載物臺進行決定被加工物位置的Co2激光加工裝置相比較，具有能以提高約10倍的高速度進行精密孔加工的優(yōu)點。
權(quán)利要求
1.Co2激光加工裝置包括Co2激光振蕩器其特征在于，還包括使從上述Co2激光振蕩器射出的激光反射、掃描的一對旋轉(zhuǎn)動作的反射鏡，以及使由上述一對旋轉(zhuǎn)動作的反射鏡反射的激光在規(guī)定平面上聚焦的光學構(gòu)件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還具備一軸以上的決定可動位置的載物臺。
3.Co2激光加工裝置包括Co2激光振蕩器其特征在于，還包括為使從一臺Co2激光振蕩器射出的激光形成多分支，使每分支激光反射、掃描的一對旋轉(zhuǎn)動作的反射鏡，和使由上述一對旋轉(zhuǎn)動作的反射鏡反射、掃描的激光在規(guī)定平面上聚焦的光學構(gòu)件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于還包括相對使從一臺Co2激光振蕩器射出的激光形成多分支使每分支具備一軸以上的決定可動位置的載物臺。
全文摘要
本發(fā)明為提供能高速進行高精度孔加工的二氧化碳激光加工裝置，包括Co
文檔編號B23K26/00GK1102796SQ9410846
公開日1995年5月24日 申請日期1994年7月16日 優(yōu)先權(quán)日1993年7月16日
發(fā)明者岡田俊治, 中井出, 植杉雄二, 持田省郎 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社