CN108044242A - 一种激光加工铜箔孔的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光加工铜箔孔的装置，包括控制***、激光器和运动***；所述控制***用于控制运动***工作；所述运动***用于驱动铜箔通过激光器的激光打孔点；所述运动***包括铜箔传送机构及支撑架，所述支撑架的顶部设置有打孔工作台，铜箔传送机构用于使得铜箔依次通过打孔工作台；还包括张力传感器，所述张力传感器用于检测铜箔传递过程中铜箔上的张力，且张力传感器的数据输出端与控制***的信号输入端相连，控制***根据张力传感器所得张力数据控制铜箔传送机构的工作状态。本装置用于对铜箔进行激光打孔加工，可使得铜箔上所得孔具有更高的位置精度。

Description

一种激光加工铜箔孔的装置

技术领域

本发明涉及孔加工设备技术领域，特别是涉及一种激光加工铜箔孔的装置。

背景技术

采用激光加工微小孔，是激光加工的主要应用领域之一，在激光加工中归类于激光去除，也叫蒸发加工，激光加工主要依靠光化学腐蚀和光热燃烧，被加工材料吸收高能量的激光，在极短时间内加工出细而深的小孔，利用这种技术可以在板材上加工出垂直的微小孔阵列。

近几年随着科学技术的飞速发展，在航天、航空、电子、制药、食品、纺织、仪器和医疗器械等行业中，带有小孔的零件越来越多，这些零件的材质多种多样，既有金属也有非金属，还有许多难加工的材料。同时，现有零件加工精度对孔的精度和尺寸要求也越来越高，孔径越来越小。随着激光技术的发展，皮秒、飞秒激光和准分子激光等高性能激光器在工业上的应用越来越广泛，激光打孔工艺技术也随之有了很大的发展。而其他小孔加工方法中，如普遍的钻削加工，存在加工耗时长、钻头损耗大、排屑困难、无法达到高效加工批量平面阵列微小孔的任务；电火花加工又存在不易控制加工过程、不能保证微小孔的加工精度、无法对加工过程的尺寸值进行监控与调整的问题。

现有技术中，为使得激光孔加工效率更高、精度更高，现有技术中已发展出通过控制激光器参数、通过采用数控多坐标定位工作台、控制振镜运动等方式来精确、高效进行激光孔加工。进一步优化激光孔加工装置的性能，以使得所得孔在零件上具有更高的位置精度，是本领域技术人员所亟待解决的技术问题。

发明内容

针对上述提出的进一步优化激光孔加工装置的性能，以使得所得孔在零件上具有更高的位置精度，是本领域技术人员所亟待解决的技术问题的问题，本发明提供了一种激光加工铜箔孔的装置，本装置用于对铜箔进行激光打孔加工，可使得铜箔上所得孔具有更高的位置精度。

本发明提供的一种激光加工铜箔孔的装置通过以下技术要点来解决问题：一种激光加工铜箔孔的装置，包括控制***、激光器和运动***；

所述控制***用于控制运动***工作；

所述运动***用于驱动铜箔通过激光器的激光打孔点；

所述运动***包括铜箔传送机构及支撑架，所述支撑架的顶部设置有打孔工作台，铜箔传送机构用于使得铜箔依次通过打孔工作台；

还包括张力传感器，所述张力传感器用于检测铜箔传递过程中铜箔上的张力，且张力传感器的数据输出端与控制***的信号输入端相连，控制***根据张力传感器所得张力数据控制铜箔传送机构的工作状态。

具体的，本方案中，所述激光器用于产生对铜箔进行激光孔加工的激光光源，所述运动机构用于驱动铜箔经过打孔工作台，在打孔工作台上，位于激光打孔点位置处的局部铜箔在激光的作用下被加工为孔。

本方案中，设置为包括张力传感器，所述张力传感器与控制***相连，且控制***控制铜箔传送机构的方案设置，可用于实现在传递过程中的铜箔所受张力较大时，通过调整铜箔传送机构的工作状态，减小所述张力；在传递过程中的铜箔所受张力减小时，通过调整铜箔传送机构的工作状态，增大所述张力，以使得传递过程中铜箔上的张力能够保持在特定区间范围内或仅在特定点值附近波动。以上张力直接反映传递过程中铜箔的拉伸量与传递过程中的平直程度，这样，通过张力传感器所得数值控制铜箔传送机构的工作状态，可使得传递过程中的铜箔保持稳定的延伸率和平直度，这样，在铜箔上加工阵列微小孔时，铜箔在整个孔加工过程中均匀的内部张紧力可使得孔与孔之间的间距更为稳定，达到使得铜箔上所得孔具有更高的位置精度的目的。

更进一步的技术方案为：

作为铜箔传送机构的具体实现方式，所述铜箔传送机构包括收卷轮及放卷轮；

所述收卷轮用于收卷完成激光打孔的铜箔，收卷轮上还连接有用于驱动收卷轮转动的驱动装置；

所述放卷轮用于固定待释放的铜箔卷；

还包括张力轮，还包括位置调整装置或阻尼装置，所述张力轮的轮面作为铜箔传递过程中对铜箔运动路径的约束面；

所述位置调整装置与张力轮相连，用于改变张力轮轮面在空间中的位置；

所述阻尼装置与张力轮相连，用于改变张力轮的转动阻力；

所述控制***根据张力传感器所得张力数据控制位置调整装置工作以改变张力轮轮面在空间中的位置或改变阻尼装置对张力轮转动所施加阻力大小。本方案中，所述张力轮用于改变铜箔在传递过程中其上的张力，以达到控制铜箔平直度和延伸率的目的：由于铜箔本身具有柔性，故在通过位置调整装置改变收卷轮与放卷轮之间铜箔的传递路径后，如设置为收卷轮与放卷轮分别位于支撑架左、右侧，张力轮设置在收卷轮与支撑架之间或支撑架与放卷轮之间，在张力轮位置改变后，铜箔与张力轮表面的接触面积和在空间中的接触位置均发生变化，从而达到改变传递过程中铜箔所有阻力的目的，同时以上阻力直接影响铜箔上的张力。在采用阻尼装置时，铜箔与张力轮在空间中的接触位置一定，通过所述阻尼装置改变张力轮的转动阻力，达到调整铜箔上的张力的目的。本方案中，所述控制***在采集到铜箔上的实时张力后，通过控制位置调整装置或阻尼装置，达到平衡传递过程中铜箔上张力的目的。本方案中，所述放卷轮上亦连接有用于驱动放卷轮转动以实现放卷轮上铜箔卷放卷的驱动装置，这样，收卷轮与放卷轮上驱动装置分别实现绕卷和放卷，可避免铜箔上实际张力过大而避免铜箔传递过程中过多延伸。同时，本方案中，通过设置铜箔传递机构包括收卷轮和放卷轮，可使得，在完成激光孔加工之前的铜箔原料为铜箔卷，在完成激光孔加工之后的铜箔依然被卷制为铜箔卷状，这样，不仅能够保证处于激光孔加工工位的铜箔段更为平整，利于加工精度；同时，可避免铜箔原料运输、加工、产品运输过程中遭到损伤，利于成品铜箔的质量；同时，相应铜箔段由放卷轮经加工工位传递至收卷轮，实现该目的相应的铜箔传递机构不仅结构简单，同时连续传输还可提高铜箔激光孔加工的效率。

为使得传递过程中的铜箔更为平整，所述铜箔传送机构还包括传送带，所述传送带用于对传递过程中的铜箔进行支撑。本方案中，采用传送带为铜箔提供更大面积的支撑达到所述目的。

现有技术中，待进行孔加工的铜箔一般绕制呈卷，而在收卷轮绕卷完成孔加工的铜箔段和放卷轮释放呈卷的待加工的铜箔段时，无论是收卷轮上还是放卷轮上随着铜箔卷直径的变化，在相应驱动装置角速度不变的情况下，铜箔的传递速度会发生改变，为使得能够根据铜箔卷直径的变化改变驱动装置的转速，达到使得铜箔卷能够匀速释放或收纳的目的，还包括速度传感器，所述速度传感器用于检测铜箔传递过程中铜箔的传递速度，且速度传感器的数据输出端与控制***的数据输入端相连，所述控制***根据所得铜箔的传递速度，调整驱动装置的转速。

如上所述，铜箔卷直径的大小会影响到铜箔传递的速度，为使得铜箔的实际传递速度与铜箔卷的直径能够共同作用以达到调整驱动装置实际转速和预设初始状态下驱动装置转速的目的，还包括距离传感器，所述距离传感器用于检测收卷轮上或放卷轮上铜箔卷直径的大小；

所述控制***根据所得铜箔卷直径的大小，调整或设定驱动装置的转速。

为提高激光器的孔加工效率，所述激光器包括激光头及与振镜扫描***，且振镜扫描***中包括振镜驱转机构，所述振镜驱转机构与振镜相连，振镜驱转机构用于改变振镜的角度。本方案中，通过振镜驱转机构改变振镜角度，在不移动激光头的前提下打出阵列微小孔，高效实现不同间距孔位的加工。

为实现对激光头进行及时冷却，所述激光器还包括冷却***，所述冷却***与激光头相连，冷却***用于对激光头进行冷却。

为减小或避免激光孔加工过程中所产生烟尘对本装置的影响，如防止烟尘对振镜***中透镜工作产生干扰、保持车间工作环境的洁净，设置为：还包括辅助***，所述辅助***包括排烟装置，所述排烟装置用于抽取激光打孔过程中所产生的烟尘。

为保证本装置能够稳定工作，所述辅助***还包括烟尘浓度检测机构、环境温度检测机构和报警机构，所述烟尘浓度检测机构、环境温度检测机构两者的数据输出端均与报警机构的数据输入端相连，所述烟尘浓度数据和环境温度数据作为报警机构工作状态的控制信号。本方案旨在实现在本装置处于不良工作环境下时，通过报警机构输出报警。优选的，设置为以上报警机构与控制***相连，激光器与控制***相连，以实现仅在良好工作环境下本装置才能够正常开机运行，同时当环境因素恶化后，本装置能够自动停止运行。

本发明具有以下有益效果：

本方案中，设置为包括张力传感器，所述张力传感器与控制***相连，且控制***控制铜箔传送机构的方案设置，可用于实现在传递过程中的铜箔所受张力较大时，通过调整铜箔传送机构的工作状态，减小所述张力；在传递过程中的铜箔所受张力减小时，通过调整铜箔传送机构的工作状态，增大所述张力，以使得传递过程中铜箔上的张力能够保持在特定区间范围内或仅在特定点值附近波动。以上张力直接反映传递过程中铜箔的拉伸量与传递过程中的平直程度，这样，通过张力传感器所得数值控制铜箔传送机构的工作状态，可使得传递过程中的铜箔保持稳定的延伸率和平直度，这样，在铜箔上加工阵列微小孔时，铜箔在整个孔加工过程中均匀的内部张紧力可使得孔与孔之间的间距更为稳定，达到使得铜箔上所得孔具有更高的位置精度的目的。

作为本领域技术人员，本装置的结构设计考虑到了铜箔在传递过程中的平整度和延伸率，作为本领域技术人员，本方案同样能够实现对其他延展性好的箔片进行激光孔加工，如铝箔。

附图说明

图1是本发明所述的一种激光加工铜箔孔的装置一个具体实施例的结构示意图。

图中的编号依次为：1、收卷轮，2、距离传感器，3、速度传感器，4、传送带，5、支撑架，6、激光器，7、激光头，8、冷却***，9、振镜扫描***，10、张力传感器，11、铜箔，12、张力轮，13、放卷轮。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但是本发明的结构不仅限于以下实施例。

实施例1：

如图1所示，一种激光加工铜箔孔的装置，包括控制***、激光器6和运动***；

所述控制***用于控制运动***工作；

所述运动***用于驱动铜箔通过激光器6的激光打孔点；

所述运动***包括铜箔传送机构及支撑架5，所述支撑架5的顶部设置有打孔工作台，铜箔传送机构用于使得铜箔依次通过打孔工作台；

还包括张力传感器10，所述张力传感器10用于检测铜箔传递过程中铜箔上的张力，且张力传感器10的数据输出端与控制***的信号输入端相连，控制***根据张力传感器10所得张力数据控制铜箔传送机构的工作状态。

具体的，本方案中，所述激光器6用于产生对铜箔进行激光孔加工的激光光源，所述运动机构用于驱动铜箔经过打孔工作台，在打孔工作台上，位于激光打孔点位置处的局部铜箔在激光的作用下被加工为孔。

本方案中，设置为包括张力传感器10，所述张力传感器10与控制***相连，且控制***控制铜箔传送机构的方案设置，可用于实现在传递过程中的铜箔所受张力较大时，通过调整铜箔传送机构的工作状态，减小所述张力；在传递过程中的铜箔所受张力减小时，通过调整铜箔传送机构的工作状态，增大所述张力，以使得传递过程中铜箔上的张力能够保持在特定区间范围内或仅在特定点值附近波动。以上张力直接反映传递过程中铜箔的拉伸量与传递过程中的平直程度，这样，通过张力传感器10所得数值控制铜箔传送机构的工作状态，可使得传递过程中的铜箔保持稳定的延伸率和平直度，这样，在铜箔上加工阵列微小孔时，铜箔在整个孔加工过程中均匀的内部张紧力可使得孔与孔之间的间距更为稳定，达到使得铜箔上所得孔具有更高的位置精度的目的。

实施例2：

如图1所示，本实施例在实施例1的基础上作进一步限定：作为铜箔传送机构的具体实现方式，所述铜箔传送机构包括收卷轮1及放卷轮13；

所述收卷轮1用于收卷完成激光打孔的铜箔，收卷轮1上还连接有用于驱动收卷轮1转动的驱动装置；

所述放卷轮13用于固定待释放的铜箔卷；

还包括张力轮12，还包括位置调整装置或阻尼装置，所述张力轮12的轮面作为铜箔传递过程中对铜箔运动路径的约束面；

所述位置调整装置与张力轮12相连，用于改变张力轮12轮面在空间中的位置；

所述阻尼装置与张力轮12相连，用于改变张力轮12的转动阻力；

所述控制***根据张力传感器10所得张力数据控制位置调整装置工作以改变张力轮12轮面在空间中的位置或改变阻尼装置对张力轮12转动所施加阻力大小。本方案中，所述张力轮12用于改变铜箔在传递过程中其上的张力，以达到控制铜箔平直度和延伸率的目的：由于铜箔本身具有柔性，故在通过位置调整装置改变收卷轮1与放卷轮13之间铜箔的传递路径后，如设置为收卷轮1与放卷轮13分别位于支撑架5左、右侧，张力轮12设置在收卷轮1与支撑架5之间或支撑架5与放卷轮13之间，在张力轮12位置改变后，铜箔与张力轮12表面的接触面积和在空间中的接触位置均发生变化，从而达到改变传递过程中铜箔所有阻力的目的，同时以上阻力直接影响铜箔上的张力。在采用阻尼装置时，铜箔与张力轮12在空间中的接触位置一定，通过所述阻尼装置改变张力轮12的转动阻力，达到调整铜箔上的张力的目的。本方案中，所述控制***在采集到铜箔上的实时张力后，通过控制位置调整装置或阻尼装置，达到平衡传递过程中铜箔上张力的目的。

为使得传递过程中的铜箔更为平整，所述铜箔传送机构还包括传送带4，所述传送带4用于对传递过程中的铜箔进行支撑。本方案中，采用传送带4为铜箔提供更大面积的支撑达到所述目的。

现有技术中，待进行孔加工的铜箔一般绕制呈卷，而在收卷轮1绕卷完成孔加工的铜箔段和放卷轮13释放呈卷的待加工的铜箔段时，无论是收卷轮1上还是放卷轮13上随着铜箔卷直径的变化，在相应驱动装置角速度不变的情况下，铜箔的传递速度会发生改变，为使得能够根据铜箔卷直径的变化改变驱动装置的转速，达到使得铜箔卷能够匀速释放或收纳的目的，还包括速度传感器3，所述速度传感器3用于检测铜箔传递过程中铜箔的传递速度，且速度传感器3的数据输出端与控制***的数据输入端相连，所述控制***根据所得铜箔的传递速度，调整驱动装置的转速。

如上所述，铜箔卷直径的大小会影响到铜箔传递的速度，为使得铜箔的实际传递速度与铜箔卷的直径能够共同作用以达到调整驱动装置实际转速和预设初始状态下驱动装置转速的目的，还包括距离传感器2，所述距离传感器2用于检测收卷轮1上或放卷轮13上铜箔卷直径的大小；

所述控制***根据所得铜箔卷直径的大小，调整或设定驱动装置的转速。

为提高激光器6的孔加工效率，所述激光器6包括激光头7及与振镜扫描***9，且振镜扫描***9中包括振镜驱转机构，所述振镜驱转机构与振镜相连，振镜驱转机构用于改变振镜的角度。本方案中，通过振镜驱转机构改变振镜角度，在不移动激光头7的前提下打出阵列微小孔，高效实现不同间距孔位的加工。

为实现对激光头7进行及时冷却，所述激光器6还包括冷却***8，所述冷却***8与激光头7相连，冷却***8用于对激光头7进行冷却。

为减小或避免激光孔加工过程中所产生烟尘对本装置的影响，如防止烟尘对振镜***中透镜工作产生干扰、保持车间工作环境的洁净，设置为：还包括辅助***，所述辅助***包括排烟装置，所述排烟装置用于抽取激光打孔过程中所产生的烟尘。

为保证本装置能够稳定工作，所述辅助***还包括烟尘浓度检测机构、环境温度检测机构和报警机构，所述烟尘浓度检测机构、环境温度检测机构两者的数据输出端均与报警机构的数据输入端相连，所述烟尘浓度数据和环境温度数据作为报警机构工作状态的控制信号。本方案旨在实现在本装置处于不良工作环境下时，通过报警机构输出报警。优选的，设置为以上报警机构与控制***相连，激光器6与控制***相连，以实现仅在良好工作环境下本装置才能够正常开机运行，同时当环境因素恶化后，本装置能够自动停止运行。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种激光加工铜箔孔的装置，包括控制***、激光器(6)和运动***；

所述控制***用于控制运动***工作；

所述运动***用于驱动铜箔通过激光器(6)的激光打孔点；

其特征在于，所述运动***包括铜箔传送机构及支撑架，所述支撑架的顶部设置有打孔工作台，铜箔传送机构用于使得铜箔依次通过打孔工作台；

还包括张力传感器(10)，所述张力传感器(10)用于检测铜箔传递过程中铜箔上的张力，且张力传感器(10)的数据输出端与控制***的信号输入端相连，控制***根据张力传感器所得张力数据控制铜箔传送机构的工作状态。

2.根据权利要求1所述的一种激光加工铜箔孔的装置，其特征在于，所述铜箔传送机构包括收卷轮(1)及放卷轮(13)；

所述收卷轮(1)用于收卷完成激光打孔的铜箔，收卷轮(1)上还连接有用于驱动收卷轮(1)转动的驱动装置；

所述放卷轮(13)用于固定待释放的铜箔卷；

还包括张力轮(12)，还包括位置调整装置或阻尼装置，所述张力轮(12)的轮面作为铜箔传递过程中对铜箔运动路径的约束面；

所述位置调整装置与张力轮(12)相连，用于改变张力轮(12)轮面在空间中的位置；

所述阻尼装置与张力轮(12)相连，用于改变张力轮(12)的转动阻力；

所述控制***根据张力传感器所得张力数据控制位置调整装置工作以改变张力轮(12)轮面在空间中的位置或改变阻尼装置对张力轮(12)转动所施加阻力大小。

3.根据权利要求2所述的一种激光加工铜箔孔的装置，其特征在于，所述铜箔传送机构还包括传送带(4)，所述传送带(4)用于对传递过程中的铜箔进行支撑。

4.根据权利要求2所述的一种激光加工铜箔孔的装置，其特征在于，还包括速度传感器(3)，所述速度传感器(3)用于检测铜箔传递过程中铜箔的传递速度，且速度传感器(3)的数据输出端与控制***的数据输入端相连，所述控制***根据所得铜箔的传递速度，调整驱动装置的转速。

5.根据权利要求2所述的一种激光加工铜箔孔的装置，其特征在于，还包括距离传感器(2)，所述距离传感器(2)用于检测收卷轮(1)上或放卷轮(13)上铜箔卷直径的大小；

所述控制***根据所得铜箔卷直径的大小，调整或设定驱动装置的转速。

6.根据权利要求1所述的一种激光加工铜箔孔的装置，其特征在于，所述激光器(6)包括激光头(7)及与振镜扫描***(9)，且振镜扫描***(9)中包括振镜驱转机构，所述振镜驱转机构与振镜相连，振镜驱转机构用于改变振镜的角度。

7.根据权利要求6所述的一种激光加工铜箔孔的装置，其特征在于，所述激光器(6)还包括冷却***(8)，所述冷却***(8)与激光头(7)相连，冷却***(8)用于对激光头(7)进行冷却。

8.根据权利要求1所述的一种激光加工铜箔孔的装置，其特征在于，还包括辅助***，所述辅助***包括排烟装置，所述排烟装置用于抽取激光打孔过程中所产生的烟尘。

9.根据权利要求8所述的一种激光加工铜箔孔的装置，其特征在于，所述辅助***还包括烟尘浓度检测机构、环境温度检测机构和报警机构，所述烟尘浓度检测机构、环境温度检测机构两者的数据输出端均与报警机构的数据输入端相连，所述烟尘浓度数据和环境温度数据作为报警机构工作状态的控制信号。