CN111872579A - 一种激光钻孔设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种激光钻孔设备，依次设有置于镜筒内的激光镜片和聚焦镜，激光镜片的第二表面相对第一表面倾斜设置，从所述的第二表面的第一端至所述第二表面的第二端厚度之间增厚；聚焦镜与所述激光镜片置于同一旋转轴线上，将经所述激光镜片射出的激光光束聚光在在工件上远离旋转轴线的位置处；激光镜片和所述聚焦镜利用第一旋转设备以旋转轴线为旋转中心旋转，同时，镜筒、聚焦镜和第一旋转设备均安装于一安装板上，该安装板被升降设备带动沿所述激光光束的前进方向相对于所述工件作直线往返移动。本发明的激光钻孔设备可加工出多种截面形状的微孔。

Description

一种激光钻孔设备

技术领域

本发明属于激光加工设备技术领域，涉及一种激光钻孔设备。

背景技术

现有技术中，加工印刷电路基板的通孔，通常采用机械钻孔的方式，但是随着电路的精细化使得通孔的尺寸变得非常小，并且对微孔进行机械加工具有限制性，所以采用利用激光的加工方式。

然而，近年来，在不同领域重，精细加工越来越重要，但激光加工不能形成整体宽度一致的微孔。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种激光钻孔设备，用于解决现有技术中微孔的截面形状固定的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种激光钻孔设备，包括，

置于镜筒内的激光镜片，包括第一表面和与相对所述第一表面设置的第二表面，所述第二表面相对所述第一表面倾斜设置，从所述的第二表面的第一端至所述第二表面的第二端厚度之间增厚；

聚焦镜，相对所述激光镜片的第二表面设置，并与所述激光镜片置于同一旋转轴线上，将经所述激光镜片射出的激光光束聚光在在工件上远离旋转轴线的位置处；

第一旋转设备，使所述激光镜片和所述聚焦镜以所述旋转轴线为旋转中心旋转，从而使聚光于所述工件的激光光束相对于所述旋转轴线旋转；

所述镜筒、聚焦镜和第一旋转设备安装于一安装板上，所述安装板被一升降设备带动沿所述激光光束的前进方向相对于所述工件作直线往返移动。

于本发明的一实施例中，在所述安装板还转动连接一反射镜，所述反射镜相对于所述第一表面设置。

于本发明的一实施例中，在所述安装板上安装一旋转电机，所述旋转电机通过转轴连接所述反射镜。

于本发明的一实施例中，在所述安装板上安装一直线驱动设备，所述直线驱动设备的输出端连接一反射镜，所述反射镜相对于所述第一表面设置，所述直线驱动设备驱动所述反射镜沿着与所述旋转轴线交叉的方向直线往返移动。

于本发明的一实施例中，在所述镜筒内设置多个激光镜片，所述的多个激光镜片沿所述旋转轴线间隔设置，相邻激光镜片之间的第二表面的倾斜方向相反。

于本发明的一实施例中，所述的相邻激光镜片之间夹设一垫圈。

于本发明的一实施例中，所述镜筒的开口处利用一密封盖封堵，所述密封盖和靠近该密封盖的垫圈之间夹设一密封圈。

于本发明的一实施例中，所述镜筒包括一筒身，所述筒身的轴向两侧开口分别利用面板和密封盖封堵，

所述筒身内部设置设置有一环形凸台，所述环形凸台将筒身分隔成第一腔室和第二腔室，在所述第一腔室和所述第二腔室内分别放置一激光镜片，置于所述第一腔室内的第一激光镜片外部包裹第一壳体，

所述面板与所述第一旋转设备的第一转轴连接，

所述激光钻孔设备还包括第二旋转设备，所述第二旋转设备的第二转轴***所述第一转轴内，并穿过所述面板后与所述第一壳体相连接。

于本发明的一实施例中，在所述第一壳体外套设一振动抑制件。

于本发明的一实施例中，所述振动抑制件包括一环形件和置于所述第一环形件内部的第二环形件，

所述第一环形件的内壁和所述第二环形件的外壁之间利用弹性件相连接，

在所述第一环形件外壁的轴向侧分别设置一阻尼件，所述第一壳体放置于所述阻尼件之间。

如上所述，本发明的激光钻孔设备，可以加工出多种截面形状的微孔。

附图说明

图1显示为本发明的激光钻孔设备的一实施例中的的结构示意图。

图2显示为图1中激光钻孔设备中镜筒的截面示意图。

图3显示为图2中激光钻孔设备概括性示意图。

图4显示为本发明的激光钻孔设备的另一实施例中的结构示意图。

图5显示为图4中激光钻孔设备概括性示意图。

图6显示为本发明的激光钻孔设备的又一实施例中的概括性示意图。

图7显示为本发明的激光钻孔设备的再一实施例中的概括性示意图。

图8显示为图7本发明的激光钻孔设备的结构示意图。

图9显示为图8本发明的镜筒的截面示意图。

图10显示为图8本发明的镜筒的另一截面示意图。

图11显示为图10的振动抑制件的俯视图。

图12显示为图11的A-A截面示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

参考图1至图3，本实施例中的激光钻孔设备向工件6射出激光光束，形成具备多种截面形状的微孔，

在一实施例中，所述的激光钻孔设备包括镜筒1和第一旋转设备2。

如图2和图3，镜筒1，内设有一激光镜片11，激光镜片11包含与旋转轴线O相垂直后水平形成的第一表面111，以及，与第一表面111相对设置的第二表面112，其中，第二表面112相对于第一表面111倾斜设置，且，第二表面112的第一端113a向第二表面112的第二端113b厚度逐渐增厚，形成大致楔形。激光光束L从第一表面111射入，该光束从第二表面112向第二端113b弯折构成激光光束L’射出，此时，射出的激光光束L’与旋转轴线O倾斜，存在夹角。

如图2和图3所示，聚焦镜3，可被内设在镜筒1内，也可置于镜筒1外部。该聚焦镜3相对激光镜片11的第二表面112设置，同时，置于沿着激光光束L的前进方向上且聚焦镜3的中心落在旋转轴线O上。聚焦镜3使得激光光束L’在工件6上进行聚光形成聚光光束L”。激光光束L’从聚焦镜3的中心偏离处入射，从聚焦镜3射出的激光光束L”在工件6上远离旋转轴线O的位置处聚光。

如图1所示，第一旋转设备2带动镜筒1旋转，使得镜筒1内的激光镜片11和聚焦镜3以旋转轴线O为旋转轴进行转动。在一实施例中，第一旋转设备2包括第一电机21、第一带轮22和第二带轮23，第一电机21的输出轴与第一带轮22轴向连接，第一带轮22与第二带轮23利用同步带相连接，镜筒1通过一第一转轴231与第二带轮23轴向连接，其第一转轴231的中空部分供激光光束L入射至镜筒1内的激光镜片11。

第一电机21在启动后，通过第一带轮22、第二带轮23带动第一转轴231旋转，此时，镜筒1随第一转轴231一同转动。旋转过程中，激光镜片11的第二端113b以旋转轴线O为基准进行旋转，使经聚焦镜3汇聚的激光光束L”也以旋转轴线O为基准进行旋转。从而，激光光束L”沿着工件6的外表面进行旋转加工出微孔。

第一旋转设备2还可以其他形式，例如采用齿轮啮合旋转等方式来转动激光镜片11和聚焦镜3，使激光镜片11和聚焦镜3以旋转轴线O为旋转中心进行旋转。

在一实施例中，如图4所示，还可激光镜片11的前方设置一反射镜7，反射镜7转动连接于安装板4，通过旋转反射镜7改变激光光束L在激光镜片11的第一表面111上的入射位置，另外，反射镜7可通过一转轴与旋转电机(图中未显示)相连，通过旋转反射镜7可改变激光光束L”相对于旋转轴线O旋转时的旋转半径。

如图4和图5所示，在本实施例中，若反射镜7顺时针方向旋转，激光光束L”在离旋转轴线O相对近的位置聚光，若反射镜7沿逆时针方向旋转，则激光光束L”在离旋转轴线O相对远的位置聚光，以此来改变激光光束L”的旋转半径。

假如激光光束L”的旋转半径是固定的，那么可以加工出的微孔的孔径会受到限制。若要加工的微孔的孔径小的情况下，使激光光束L沿着微孔的外表面旋转，即可以完全地除去微孔的内部，形成完整的微孔。然而，想要加工的微孔的孔径大的情况下，仅靠使激光光束L沿着微孔的外表面旋转，不能形成完整的微孔。工件6的碎屑残存在微孔的内部，因为这些碎屑不能进行充分的钻孔加工。

并且，利用反射镜7改变激光光束L的旋转半径，使激光光束L不仅在微孔的外表面还移动至内部，从而可以除去微孔内部的碎屑，完成孔加工。本实施例中的激光钻孔设备利用反射镜7改变激光光束的旋转半径，可以形成多种孔径的微孔从而提高装置的互换性。

在一实施例中，如图1所示，镜筒1和第一旋转设备2可通过一安装板4设置于升降设备5，利用升降设备5使激光镜片11和聚焦镜3沿着旋转轴线O升降从而靠近工件6或者远离工件6。

对于厚度较厚的工件6，可通过改变激光光束L”在工件6的聚光点的高度，可从工件6的表面至内部或者从工件6的内部至表面，以此来加工微孔。想要加工工件6的内部时，使激光镜片11和聚焦镜3在靠近工件6的位置定位，使激光光束L在工件6的内部聚光。想要加工工件6的表面时，使激光镜片11和聚焦镜3在远离工件6的位置定位，使激光光束L在工件6的表面聚光。因此，利用升降设备5升降激光镜片11和聚焦镜3，可以控制在工件6上形成的微孔的加工深度。

如图1所示，升降设备5，可用于带动激光镜片11和聚焦镜3沿沿着激光光束L的前进方向进行直线往返移动。在一实施例中，升降设备5可以是一旋转电动机和滚珠丝杠组合的结构，或者旋转电动机和线性发动机等结合，其中，滚珠丝杠的螺母与安装板4相固接，旋转电动机启动通过螺母带动安装板4上的镜筒1内的激光镜片11和聚焦镜3沿着旋转轴线O进行直线往返移动。升降设备5还可是本领域的普通技术人员所已知的其他结构形式，这里省略详细说明。

利用本实施例中的激光钻孔设备，使激光光束沿着微孔的外表面旋转从而形成截面形状多样化的微孔。截面可以是圆锥形，可以是从工件6的上面向下面逐渐变宽，还可以是从工件6的上面至中间逐渐变宽随后从中间至下面逐渐变窄，亦或是从工件6的上面至中间逐渐变窄随后从中间至下面逐渐变宽等具有多种截面形状。

在一实施例中，如图6所示，反射镜7反射入射的激光光束L使其向激光镜片11侧前进，直线驱动设备8的输出端与反射镜7连接，使反射镜7沿着与旋转轴线O交叉的方向进行直线往返移动。利用直线驱动设备8使反射镜7沿着与旋转轴线O交叉的方向进行直线往返移动，根据改变的反射镜7的位置可以改变激光光束L入射到激光镜片11的第一表面111上的入射位置。

直线驱动设备8可以采用旋转发动机和滚珠螺杆组合的结构或者线性发动机等，使光学元件进行直线往返移动的结构对于本领域的普通技术人员是已知的，因此省略详细说明。

另一方面，图7是本发明的另外一个实施例中的激光钻孔设备的示意图。

如图7和图9所示，本实施例中的激光钻孔设备具有多个激光镜片11、120。

如图7所示，本实施例中的激光钻孔设备具有多个激光镜片11、120，例如两个激光镜片11、120，当利用两个激光镜片11、120时，微孔的孔径可以相对变小。

两个激光镜片11、120沿着旋转轴线O分隔一定距离布置，激光镜片11、120两者的第二表面112倾斜方向互为相反方向。在这样布置的状态下，通过上侧的激光镜片11的激光光束L向远离旋转轴线O的方向前进，随后通过下侧的激光镜片120重新改变方向，向靠近旋转轴线O的方向前进，结果，在工件6上聚光的激光光束L的位置距离旋转轴线O相对较近。因此，可以减小激光光束L的旋转半径，从而可以使微孔的孔径相对变小。

在一实施例中，为了具有多个激光镜片11、120，本实施例中的激光钻孔设备包括镜筒1、垫圈12和密封盖13。在镜筒1内部，沿旋转轴线O层叠设置多个激光镜片11、120，同时，在激光镜片11、120之间设置垫圈12，用于固定激光镜片11、120间的距离。密封盖13与镜筒1的开口处可利用螺栓、螺钉等紧固件相结合，用于防止多个激光镜片11、120露出镜筒1外。

另外，还可在密封盖13和布置在密封盖13的上部的垫圈12之间设置一密封圈，密封圈采用弹性材料，用于阻断激光镜片11、120反复旋转时所的振动传递到密封盖13，吸收振动，防止密封盖13有松开的危险。

在一实施例中，如图7所示，在本实施例中的激光钻孔设备具有多个激光镜片11、120。两个激光镜片11、120沿着旋转轴线O分隔一定距离布置，各激光镜片的第二表面112的倾斜方向互为相反方向，存在偏角α。在这样布置的状态下，通过上侧的激光镜片11的激光光束L向远离旋转轴线O的方向前进，随后通过下侧的激光镜片120重新改变方向，向靠近旋转轴线O的方向前进，结果，在工件6上聚光的激光光束L的位置距离旋转轴线O相对较近。因此，可以减小激光光束L的旋转半径，从而可以使微孔的孔径(d2)相对变小。但，如果当激光镜片11、120两者之间存在的偏角α不变，在同一镜筒1内所加工的微孔的孔径不会发生改变。

在一实施例中，如图8和图9所示，镜筒1包括面板15、密封盖13和筒身14，筒身14的轴向两侧开口分别利用面板15和密封盖13封堵。

其中，如图9所示，筒身14内部上设置有一环形凸台，通过环形凸台将筒身14分隔成供激光镜片11、120放置的第一腔室和第二腔室，在本实施例中，在第一腔室内的激光镜片11外包裹有第一壳体，在第二腔室内的激光镜片120外也可包裹有第二壳体，其中，该第一壳体可由上下两部独立单元构成，两独立单元合并后形成供激光镜片11放入的空腔。第二壳体可采用与第一壳体相同结构形式，也可仅适用其中一独立单元。

第一旋转设备2和第二旋转设备层叠放置，其中，第一旋转设备2的第一转轴231的一端直接与镜筒1的面板15相固接，第一旋转设备2的第一电机21可通过第一带轮22、第二带轮23带动第一转轴231转动，此时，镜筒1整体可跟随第一转轴231旋转。

第二旋转设备可包括第二电机91、第三带轮92和第四带轮93，第二电机91的输出轴与第三带轮92轴向连接，第三带轮92与第四带轮93利用同步带相连接，第四带轮93轴向套设于第二转轴931。该第二转轴931***所述第一转轴231的中空部分，并穿过镜筒1的面板15后与镜筒1内的第一壳体相连接，与此同时，该第二转轴931同样存在中空部分。第一旋转设备2不变动，而第二旋转设备的第二电机91通过第三带轮92、第四带轮93带动第二转轴931转动时，第二旋转设备带动镜筒1内的第一壳体进行旋转，从而改变了激光镜片11、120之间的偏角α，从而改变了激光光束L沿着工件6的外表面进行旋转加工出微孔。

同时，为降低第一壳体在旋转时所产生的振动导致镜筒1的抖动现象，可在第一壳体的外部套设一振动抑制件16。

该振动抑制件16包括第一环形件161和置于第一环形件161内部的第二环形件162，第一环形件161的内壁和第二环形件162的外壁之间利用弹性件163相连接，第一环形件161和第二环形件162均采用弹性材料制成。同时，在第一环形件161外壁的轴向侧分别设置一阻尼件164，

该阻尼件164通过一连接件165与第一环形件161相连接，可将阻尼件164内部开设一供连接件165***的凹槽，方便阻尼件164和连接件165之间的安装。第一壳体轴向置于两阻尼件164之间，此时置于振动抑制件16内的第一壳体悬空于镜筒1的第一腔室内，不与筒身14、面板15直接接触，从而，使得第一壳体在转动过程中所产生的的振动被振动抑制件16所吸收，以此达到减震目的。

综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种激光钻孔设备，包括，

置于镜筒内的激光镜片，包括第一表面和与相对所述第一表面设置的第二表面，所述第二表面相对所述第一表面倾斜设置，从所述的第二表面的第一端至所述第二表面的第二端厚度之间增厚；

聚焦镜，相对所述激光镜片的第二表面设置，并与所述激光镜片置于同一旋转轴线上，将经所述激光镜片射出的激光光束聚光在在工件上远离旋转轴线的位置处；

第一旋转设备，使所述激光镜片和所述聚焦镜以所述旋转轴线为旋转中心旋转，从而使聚光于所述工件的激光光束相对于所述旋转轴线旋转；

所述镜筒、聚焦镜和第一旋转设备安装于一安装板上，所述安装板被一升降设备带动沿所述激光光束的前进方向相对于所述工件作直线往返移动；

在所述安装板上安装一直线驱动设备，所述直线驱动设备的输出端连接一反射镜，所述反射镜相对于所述第一表面设置，所述直线驱动设备驱动所述反射镜沿着与所述旋转轴线交叉的方向直线往返移动。

2.根据权利要求1所述的激光钻孔设备，其特征在于，在所述安装板还转动连接一反射镜，所述反射镜相对于所述第一表面设置。

3.根据权利要求2所述的激光钻孔设备，其特征在于，在所述安装板上安装一旋转电机，所述旋转电机通过转轴连接所述反射镜。

4.根据权利要求1所述的激光钻孔设备，其特征在于，在所述镜筒内设置多个激光镜片，所述的多个激光镜片沿所述旋转轴线间隔设置，相邻激光镜片之间的第二表面的倾斜方向相反。

5.根据权利要求4所述的激光钻孔设备，其特征在于，所述的相邻激光镜片之间夹设一垫圈。

6.根据权利要求5所述的激光钻孔设备，其特征在于，所述镜筒的开口处利用一密封盖封堵，所述密封盖和靠近该密封盖的垫圈之间夹设一密封圈。

7.根据权利要求1所述的激光钻孔设备，其特征在于，所述镜筒包括一筒身，所述筒身的轴向两侧开口分别利用面板和密封盖封堵，

所述筒身内部设置设置有一环形凸台，所述环形凸台将筒身分隔成第一腔室和第二腔室，在所述第一腔室和所述第二腔室内分别放置一激光镜片，置于所述第一腔室内的第一激光镜片外部包裹第一壳体，

所述面板与所述第一旋转设备的第一转轴连接，

所述激光钻孔设备还包括第二旋转设备，所述第二旋转设备的第二转轴***所述第一转轴内，并穿过所述面板后与所述第一壳体相连接。

8.根据权利要求7所述的激光钻孔设备，其特征在于，在所述第一壳体外套设一振动抑制件。

9.根据权利要求8所述的激光钻孔设备，其特征在于，所述振动抑制件包括一环形件和置于所述第一环形件内部的第二环形件，

所述第一环形件的内壁和所述第二环形件的外壁之间利用弹性件相连接，

在所述第一环形件外壁的轴向侧分别设置一阻尼件，所述第一壳体放置于所述阻尼件之间。

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