[發(fā)明專利]掃描機(jī)構(gòu),加工工件的方法,以及加工裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810080433.7
• 申請日: 2008-02-19
• 公開（公告）號: CN101251647A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 松下直久;古井壽一
• 申請（專利權(quán)）人: 富士通株式會社
• 主分類號: G02B26/10
• 分類號: G02B26/10;B23K26/06
• 代理公司: 隆天國際知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 張龍哺;馮志云

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種應(yīng)用例如激光束等光束執(zhí)行掃描的掃描機(jī)構(gòu)。本發(fā)明還涉及一種加工各種不同類型工件的方法，以及一種加工裝置。

背景技術(shù)

為了加工不同類型的工件，通常會用到激光加工。為了進(jìn)行激光加工，激光束通過激光振蕩器發(fā)射到工件的表面。現(xiàn)代激光加工要求發(fā)射的激光束被例如透鏡和反射鏡等光學(xué)元件導(dǎo)向，以對工件的預(yù)期位置進(jìn)行掃描。

目前，激光加工的工作流程如下：

在第一個類型中，使用高功率激光振蕩器，并將其應(yīng)用于高密度、高速度焊接。例如，自動化工業(yè)使用的就是這種類型的激光加工。

在第二個類型中，使用低功率激光振蕩器，并將其應(yīng)用于微加工。例如，諸如電子工業(yè)等商業(yè)類別會使用這種類型的激光加工。當(dāng)激光加工應(yīng)用于微加工時，激光束必須聚集為具有100μm或更小直徑的細(xì)小光斑，從而將該用于加工的聚集光束照射加工對象。

微加工元件的示例包括在磁盤單元中使用的懸架，以及磁頭萬向架組件(head?gimbal?assembly，HGA)，在該磁頭萬向架組件中磁頭滑動塊(slider)安裝于懸架的頂端。這些元件通常要求針對旋轉(zhuǎn)角(roll?angle)、俯仰角(pitchangle)、以及它們的彈性壓力而進(jìn)行調(diào)整加工。在激光成形技術(shù)應(yīng)用于這種調(diào)整加工的情況下，由于元件變得越來越微型化，使得這些角度和彈性壓力必須得到精細(xì)調(diào)節(jié)，因此待發(fā)射到元件上的激光束的直徑預(yù)期要微小到約10至30μm。

此外，在上述調(diào)整加工中，必須以正負(fù)兩個方向調(diào)整這些元件的角度和彈性壓力。因此，必須聚集激光束，以掃描作為工件的用于懸架的HGA的前后兩側(cè)。

同時，當(dāng)執(zhí)行激光加工時，隨著在元件被激光束照射的部分所累積的熱能擴(kuò)散到元件周圍，元件的溫度降低。然而，隨著加工元件變得越來越微型化，經(jīng)熱能擴(kuò)散而使溫度降低的速度被降低。結(jié)果，加工元件被激光束照射的部分趨于過熱。因此，難于維持提供有效的成形條件。這樣，就必須減少并穩(wěn)定通過激光掃描而獲得的熱量。

圖1為示出相關(guān)技術(shù)中光學(xué)掃描器的一個示例的示意圖，該光學(xué)掃描器可應(yīng)用激光束掃描工件的前后兩側(cè)。

圖1中示出的光學(xué)掃描器包括激光振蕩器，用于工件的前后兩側(cè)；多個加爾瓦諾(galvano)掃描器，應(yīng)用由激光振蕩器發(fā)射的激光束執(zhí)行掃描；以及多個fθ透鏡(遠(yuǎn)心(telecentric)透鏡)，聚集來自加爾瓦諾掃描器的用于掃描的激光束，并確定激光束的照射位置。通過圖1中示出的光學(xué)掃描器，就可以對激光束進(jìn)行高速定位。

圖2為示出相關(guān)技術(shù)中光學(xué)掃描器的另一個示例的示意圖。

在圖2所示的掃描器中，分光單元將單個激光振蕩器發(fā)射的激光束分離成兩束激光部分。然后，由光纖將第一激光部分導(dǎo)引至前側(cè)照射單元，該前側(cè)照射單元應(yīng)用第一激光部分照射工件前側(cè)，并將第二激光部分導(dǎo)引至后側(cè)照射單元，該后側(cè)照射單元應(yīng)用第二激光部分照射工件后側(cè)。

前側(cè)和后側(cè)照射單元包括將激光束聚集于工件表面上的光學(xué)系統(tǒng)。同時，照射單元經(jīng)由支撐元件連接至驅(qū)動器，從而沿由圖中箭頭表示的方向(在平面內(nèi))被驅(qū)動。可通過驅(qū)動照射單元來執(zhí)行對工件前后兩側(cè)的激光束掃描。

圖3為示出相關(guān)技術(shù)中光學(xué)掃描器的又一個示例的示意圖。圖3為圖2中所示光學(xué)掃描器的改進(jìn)型。當(dāng)工件固定在圖2所示的光學(xué)掃描器中時，照射單元被固定，并將工件連接至圖3所示光學(xué)掃描器中的驅(qū)動器。

通過驅(qū)動器的驅(qū)動，工件在由圖中箭頭表示的平面內(nèi)移動。相應(yīng)地，由照射單元發(fā)射的激光束可掃描工件的表面。(參見日本未審查專利申請公開號5-164987)。

如上所述，圖1中示出的光學(xué)掃描器可執(zhí)行高速定位。然而，用作掃描機(jī)構(gòu)的加爾瓦諾掃描器是昂貴的，并因此使得光學(xué)掃描器的整體價格變得高昂。

與之相比，圖2或3中示出的光學(xué)掃描器采用了相對簡單的機(jī)構(gòu)用于導(dǎo)引激光束，因此降低了成本。然而，由于使用了光纖，很難將激光束的光斑直徑減小至等于或小于光纖的芯徑。因此，光纖就不能用于精加工。

特別地，圖3中示出的光學(xué)掃描器移動的是工件。如果工件大且重，就需要例如大的驅(qū)動器等驅(qū)動源來定位掃描位置。進(jìn)而，高速定位或高精度定位就變得相對困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種可克服以上問題的掃描機(jī)構(gòu)。同時，本發(fā)明的另一目的是提供一種加工工件的方法，并提供一種可克服以上問題的加工裝置。