TW201444634A - 雷射切割裝置及方法 - Google Patents

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Abstract

一種雷射切割裝置，用於切割成型之初製品。初製品包括料頭及複數光學元件。料頭包括與複數光學元件一一對應連接的複數連接部。雷射切割裝置包括能夠沿著第一方向及第二方向移動的雷射器及複數旋轉反射鏡。雷射器發出雷射光線，第一方向與第二方向垂直。複數旋轉反射鏡位於複數連接部的上方且與複數連接部一一對應，複數旋轉反射鏡中至少兩個旋轉反射鏡排列成一條直線。複數旋轉反射鏡用於反射沿第一方向或第二方向來回移動的雷射器發出的雷射光線至對應的連接部上以切斷連接部及用於旋轉開放光路使雷射光線到達直線上的下一個旋轉反射鏡。

Description

雷射切割裝置及方法
本發明涉及一種雷射切割裝置及一種雷射切割方法，尤其涉及一種對成型之初製品進行切割之雷射切割裝置及雷射切割方法。
隨著多媒體技術之發展，數位相機、攝像機及帶有攝像功能之手機等電子產品越來越為廣大消費者青睞，人們對數位相機、攝像機及帶有攝像功能之手機等產品之鏡頭追求小型化之同時，對其拍攝出之物體之影像品質亦提出更高之要求，即希望拍攝物體之影像畫面清晰，而物體之成像品質很大程度上取決於鏡頭模組內各光學元件之優劣。鏡頭模組一般包括透鏡、光學濾光片及影像感測器等光學元件。由於注射成型方式不僅可以提高產品的生產效率，還可以降低成本，因此光學元件通常採用注射成型方式製得。
光學元件經過注射成型後，還需要經過剪切以去除流道料頭，從而得到所需要之光學元件。先前技術中，通常採用加熱之剪刀，對流道料頭與光學元件相交之澆口位置，進行剪切以去除流道料頭。
然而，採用加熱之剪刀剪切時，由於剪刀之剪切為機械式之壓應力剪切，因此難以避免剪切時產生之應力延伸至光學元件，從而造成光學元件產生裂紋，當光學元件之尺寸越來越小時，裂紋延伸至光學元件之光學部，進而影響光學元件之光學性能及鏡頭之成像品質。另外，採用加熱之剪刀剪切，當剪刀經過多次剪切而不夠鋒利時，易造成切口產生毛邊，而降低光學元件之良率。
有鑒於此，有必要提供一種能夠避免切割時造成注射成型之光學元件產生裂紋及毛邊之雷射切割裝置及方法。
一種雷射切割裝置，用於切割成型之初製品。該初製品包括料頭及複數光學元件。該料頭包括與該複數光學元件一一對應連接的複數連接部。該雷射切割裝置包括能夠沿著第一方向及第二方向移動的雷射器及複數旋轉反射鏡。該雷射器用於發出雷射光線，該第一方向與該第二方向垂直。該複數旋轉反射鏡位於該複數連接部的上方且與該複數連接部一一對應，該複數旋轉反射鏡中至少兩個旋轉反射鏡排列成一條直線。該複數旋轉反射鏡用於反射沿該第一方向或該第二方向來回移動的雷射器發出的雷射光線至對應的連接部上以切斷該連接部及用於旋轉開放光路使該雷射光線到達該直線上的下一個旋轉反射鏡。
一種雷射切割方法，用於切割成型之初製品。該初製品包括料頭及複數光學元件，該料頭包括與該複數光學元件一一對應連接的複數連接部。該雷射切割方法包括：提供一雷射切割裝置。該雷射切割裝置包括能夠沿著第一方向及第二方向移動的雷射器及複數旋轉反射鏡。該雷射器用於發出雷射光線，該第一方向與該第二方向垂直。該複數旋轉反射鏡位於該複數連接部的上方且與該複數連接部一一對應，該複數旋轉反射鏡中至少兩個旋轉反射鏡排列成一條直線。該複數旋轉反射鏡用於反射沿該第一方向或該第二方向來回移動的雷射器發出的雷射光線至對應的連接部上以切斷該連接部及用於旋轉開放光路使該雷射光線到達該直線上的下一個旋轉反射鏡。發出雷射光線至該直線上的第一個旋轉反射鏡；沿著該第一方向或者該第二方向來回移動該雷射器直至該至少兩個連接部中與該直線上的第一個旋轉反射鏡對應的連接部被切割掉；旋轉該直線上的第一個旋轉反射鏡使其開放光路；沿著該第一方向或者該第二方向來回移動該雷射器直至該至少兩個連接部中與該直線上的下一個旋轉反射鏡對應的連接部被切割掉。
相較於先前技術，本發明的雷射切割裝置及方法利用雷射光線產生的熱能對該複數連接部進行切割，避免傳統剪刀剪切帶來的機械式的壓應力，防止了光學元件產生裂紋及毛邊。
10、40．．．雷射切割裝置
12．．．雷射器
14．．．第一旋轉反射鏡
16．．．第二旋轉反射鏡
17．．．第三旋轉反射鏡
18．．．第四旋轉反射鏡
200．．．初製品
20．．．料頭
22．．．主干
24．．．主分支
26．．．次分支
28．．．連接部
282．．．第一連接部
284．．．第二連接部
286．．．第三連接部
288．．．第四連接部
30．．．光學元件
32．．．第一光學元件
34．．．第二光學元件
36．．．第三光學元件
38．．．第四光學元件
42．．．光遮斷器
圖1係本發明第一實施方式提供的雷射切割裝置的立體示意圖。
圖2係圖1中的雷射切割裝置對成型之初製品進行切割的示意圖。
圖3係圖1中的雷射切割裝置對成型之初製品進行切割的另一示意圖。
圖4係本發明第二實施方式提供的雷射切割裝置的立體示意圖。
下面結合附圖將對本發明實施方式作進一步的詳細說明。
請參閱圖1，為本發明第一實施方式提供的雷射切割裝置10，其用於切割成型之初製品200。本實施方式中，該初製品200為注射成型一模四穴的光學元件(例如鏡片)時開模後的產品，其包括一個料頭20及四個光學元件30。
該料頭20包括一個主干22、兩個主分支24、四個次分支26以及四個連接部28。該兩個主分支24垂直該主干22的一端延伸，該兩個主分支24分別位於該主干22的相背兩側且關於該主干22對稱。該四個次分支26中的兩個次分支26分別垂直其中一個主分支24的與該主干22相背的一端延伸，該兩個次分支26分別位於該主分支24的相背兩側且關於該主分支24對稱。該四個次分支26中的另外兩個次分支26分別垂直另一個主分支24的與該主干22相背的一端延伸，該兩個次分支26分別位於該主分支24的相背兩側並關於該主分支24對稱。該四個連接部28與該四個光學元件30及該四個次分支26一一對應，該四個光學元件30藉由該四個連接部28分別與該四個次分支26連接，且該四個連接部28均垂直該四個次分支26。該四個連接部28分別為第一連接部282、第二連接部284、第三連接部286及第四連接部288。對應地，該四個光學元件30分別為第一光學元件32、第二光學元件34、第三光學元件36及第四光學元件38。
以該主干22與該兩個主分支24的交點為原點，沿該主干22的長度方向建立一個Z軸，沿該兩個主分支24的長度方向建立一個X軸，及沿該兩個次分支26的長度方向建立一個軸Y，從而得到一個坐標系，則該第一光學元件32與該第二光學元件34關於X軸對稱，該第三光學元件36與該第四光學元件38亦關於X軸對稱，該第一光學元件32與該第三光學元件36關於Y軸對稱，該第二光學元件34與該第四光學元件38關於Y軸對稱。換言之，該第一光學元件32與該第二光學元件34排列在平行於Y軸的直線上，該第三光學元件36與該第四光學元件38亦排列在平行於Y軸的直線上，該第一光學元件32與該第三光學元件36排列在平行於X軸的直線上，該第二光學元件34與該第四光學元件38排列在平行於X軸的直線上。
該雷射切割裝置10包括一個雷射器12、一個第一旋轉反射鏡14、一個第二旋轉反射鏡16、一個第三旋轉反射鏡17以及一個第四旋轉反射鏡18。
該雷射器12用於發出雷射光線，且該雷射器12能夠在外界驅動裝置(圖未示)的驅動下沿Z軸(第一方向)上下移動、沿Y軸(第二方向)左右移動及沿X軸(第三方向)前後移動。
該四個旋轉反射鏡14、16、17、18均位於該初製品200的上方且與該四個連接部282、284、286、288一一對應。具體地，該第一旋轉反射鏡14與該第一連接部282對準，該第二旋轉反射鏡16與該第二連接部284對準，該第三旋轉反射鏡17與該第三連接部286對準，該第反射鏡18與該第四連接部288對準。該第一旋轉反射鏡14與該第二旋轉反射鏡16排列在平行於Y軸的直線上，該第三旋轉反射鏡17與該第四旋轉反射鏡18排列在平行於Y軸的直線上，該第一旋轉反射鏡14與該第三旋轉反射鏡17排列在平行於X軸的直線上，該第二旋轉反射鏡16與該第四旋轉反射鏡18排列在平行於X軸的直線上。若該第一光學元件32與該第二光學元件34排列成第一直線，該第一旋轉反射鏡14與該第二旋轉反射鏡16排列成第二直線，則該第一直線與該第二直線平行。該四個旋轉反射鏡14、16、17、18藉由旋轉機構(圖未示)而能夠改變其位置，該四個旋轉反射鏡14、16、17、18用於反射該雷射器12發出的雷射光線至對應的連接部282、284、286、288上以切割掉該四個連接部282、284、286、288及用於旋轉開放光路使該雷射光線到達該第一直線上的下一個旋轉反射鏡14、16、17、18。
若該雷射器12的起始位置係位於該第二直線上且對準該第一旋轉反射鏡14及該第二旋轉反射鏡16，使用時，請結合圖2，第一步，該雷射器12發出雷射光線至該第一個旋轉反射鏡14，該第一旋轉反射鏡14將該雷射光線反射至該第一連接部282上以加熱該第一連接部282。第二步，該雷射器12沿著Z軸(第一方向)上下移動直至該第一連接部282因受熱而被切割掉。第三步，旋轉該第一旋轉反射鏡14以使該第一旋轉反射鏡14開放光路，此時，該雷射器12發出的雷射光線直接達到該第二旋轉反射鏡16，該第二旋轉反射鏡16將該雷射光線反射至該第二連接部284上以加熱該第二連接部284。第四步，該雷射器12沿著Z軸(第一方向)上下移動直至該第二連接部284因受熱而被切割掉。第五步，該雷射器12沿著X軸(第三方向)移動直至該雷射器12與該第三旋轉反射鏡17及該第四旋轉反射鏡18對準。然後，採用上述第一至第四步中的相同的操作將該第三連接部286及該第四連接部288切割掉，從而完成整個切割步驟。
可以理解，在切割該第三連接部286及該第四連接部288時，可以係該雷射器12不移動，而係旋轉該初製品200直至該第三旋轉反射鏡17及該第四旋轉反射鏡18與該雷射器12對準。
若該第一光學元件32與該第三光學元件36排列成的直線定義為第一直線，該第一旋轉反射鏡14與該第三旋轉反射鏡17排列成的直線定義為第二直線，則該第一直線與該第二直線平行，且在本實施方式中，該第一直線與該第二直線重合。此時，若該雷射器12對準的起始位置係位於該第二直線上對準該第一旋轉反射鏡14及該第三旋轉反射鏡17，使用時，請一並參閱圖1及圖3，第一步，該雷射器12發出雷射光線至該第一個旋轉反射鏡14，該第一旋轉反射鏡14將該雷射光線反射至該第一連接部282上以加熱該第一連接部282。第二步，該雷射器12沿著Y軸(第二方向)左右移動直至該第一連接部282因受熱而被切割掉。第三步，旋轉該第一旋轉反射鏡14以使該第一旋轉反射鏡14開放光路，此時，該雷射器12發出雷射光線直接達到該第三旋轉反射鏡17，該第三旋轉反射鏡17將該雷射光線反射至該第三連接部286上以加熱該第三連接部286。第四步，該雷射器12沿著Y軸(第二方向)左右移動直至該第三連接部286因受熱而被切割掉。第五步，該雷射器12沿著Y軸方向移動直至該雷射器12與該第二旋轉反射鏡16及該第四旋轉反射鏡18對準。然後，採用上述第一至第四步中的相同的操作以將該第二連接部284及該第四連接部288切割掉，從而完成整個切割步驟。可以理解，該雷射器12還可以係***作人員手動移至與該第二旋轉反射鏡16及該第四旋轉反射鏡18對準。
同樣地，在切割該第二連接部284及該第四連接部288時，可以係該雷射器12不移動，而係旋轉該初製品200直至該第二連接部284及該第四連接部288與該雷射器12對準。
本發明提供的雷射切割裝置10利用雷射光線產生的熱能對該四個連接部282、284、286、288逐一進行切割，避免傳統剪刀剪切帶來的機械式之壓應力，防止了光學元件30產生裂紋及毛邊。而且，由於該四個旋轉反射鏡14、16、17、18能夠反轉以開放光路，使得該雷射器12不用長距離移動就能對準切割位於同一直線上的兩個連接部，從而提高了剪切效率。
可以理解，本實施方式中的雷射切割裝置10僅以切割注射成型一模四穴光學元件時的初製品200為例說明，該雷射切割裝置10還可以切割注射成型一模兩穴、一模六穴、一模八穴光學元件時的初製品，此時，該雷射切割裝置10中的旋轉反射鏡的個數需要與連接部的個數對應。
請一並參閱圖1及圖4，為本發明第二實施方式提供的雷射切割裝置40。本實施方式中的雷射切割裝置40與第一實施方式中的雷射切割裝置10的不同之處在於：該雷射切割裝置40還包括一個作為光開關的光遮斷器42。該光遮斷器42位於該雷射器12與該第一旋轉反射鏡16之間。當在上述切割該第三連接部286及該第四連接部288需要旋轉該初製品200時，或者係在切割該第二連接部284及該第四連接部288需要旋轉該初製品200時，該光遮斷器42用於阻斷該雷射器12發出之雷射光線，使該初製品200在旋轉過程中無需關閉該雷射器12，以避免該雷射器12關閉後重新開啓時，因需預熱而影響生産效率，同時避免該雷射器12開啟與關閉過於頻繁，從而延長該雷射器12的使用壽命。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士爰依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
10．．．雷射切割裝置
12．．．雷射器
14．．．第一旋轉反射鏡
16．．．第二旋轉反射鏡
17．．．第三旋轉反射鏡
18．．．第四旋轉反射鏡
200．．．初製品
20．．．料頭
22．．．主干
24．．．主分支
26．．．次分支
28．．．連接部
282．．．第一連接部
284．．．第二連接部
286．．．第三連接部
288．．．第四連接部
30．．．光學元件
32．．．第一光學元件
34．．．第二光學元件
36．．．第三光學元件
38．．．第四光學元件

Claims (8)

  1. 一種雷射切割裝置，用於切割成型之初製品，該初製品包括料頭及複數光學元件，該料頭包括與該複數光學元件一一對應連接的複數連接部，該雷射切割裝置包括能夠沿著第一方向及第二方向移動的雷射器及複數旋轉反射鏡，該雷射器用於發出雷射光線，該第一方向與該第二方向垂直，該複數旋轉反射鏡位於該複數連接部的上方且與該複數連接部一一對應，該複數旋轉反射鏡中至少兩個旋轉反射鏡排列成一條直線，該複數旋轉反射鏡用於反射沿該第一方向或該第二方向來回移動的該雷射器發出的該雷射光線至對應的連接部上以切斷該連接部及用於旋轉開放光路使該雷射光線到達該直線上的下一個旋轉反射鏡。
  2. 如請求項1所述之雷射切割裝置，其中，該複數光學元件排列成第一直線，該複數旋轉反射鏡排列成的該直線為第二直線，該第二直線與該第一直線平行。
  3. 如請求項2所述之雷射切割裝置，其中，該雷射器為紫外雷射器。
  4. 如請求項2所述之雷射切割裝置，其中，該雷射切割裝置還包括位於該雷射器與該初製品之間的光遮斷器，該光遮斷器用於阻斷該雷射器發出之該雷射光線入射至該複數旋轉反射鏡。
  5. 一種雷射切割方法，用於切割成型之初製品，該初製品包括料頭及複數光學元件，該料頭包括與該複數光學元件一一對應連接的複數連接部，該雷射切割方法包括：
    提供一雷射切割裝置，該雷射切割裝置包括能夠沿著第一方向及第二方向移動的雷射器及複數旋轉反射鏡，該雷射器用於發出雷射光線，該第一方向與該第二方向垂直，該複數旋轉反射鏡位於該複數連接部的上方且與該複數連接部一一對應，該複數旋轉反射鏡中至少兩個旋轉反射鏡排列成一條直線，該複數旋轉反射鏡用於反射沿該第一方向或該第二方向來回移動的該雷射器發出的該雷射光線至對應的連接部上以切斷該連接部及用於旋轉開放光路使該雷射光線到達該直線上的下一個旋轉反射鏡；
    使該雷射器發出該雷射光線至該直線上的第一個旋轉反射鏡；
    沿著該第一方向或者該第二方向來回移動該雷射器直至該複數連接部中與該第一個旋轉反射鏡對應的連接部被切割掉；
    旋轉該第一個旋轉反射鏡使該第一個旋轉反射鏡開放光路；及
    沿著該第一方向或者該第二方向來回移動該雷射器直至該複數連接部中與該直線上的下一個旋轉反射鏡對應的連接部被切割掉。
  6. 如請求項5所述之雷射切割方法，其中，該複數光學元件排列成第一直線，該複數旋轉反射鏡排列成的該直線為第二直線，該第二直線與該第一直線平行。
  7. 如請求項6所述之雷射切割方法，其中，該雷射器為紫外雷射器。
  8. 如請求項6所述之雷射切割方法，其中，該雷射切割裝置還包括位於該雷射器與該初製品之間的光遮斷器，該光遮斷器用於阻斷該雷射器發出之該雷射光線入射至該複數旋轉反射鏡。
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