CN103100793A - 三维电路激光加工装置 - Google Patents

Abstract

一种三维电路激光加工装置，应用于立体激光雕刻机在多个加工件上雕刻一个三维电路图样，其包含加工平台、多个夹具单元、多个驱动单元与控制单元。其中，这些夹具单元设置于该加工平台上，且这些夹具单元夹持这些加工件，并通过与这些夹具单元连接的这些驱动单元驱动以将该三维电路图样分别地雕刻在这些加工件上，其中这些驱动单元是根据该控制单元的控制，使得这些加工件可轮序地雕刻。故本发明通过轮序地加工使得在这些加工件上形成三维电路图样的布局，用以达到有效率地节省雕刻的等待时间以增加这些加工件的产能。

Description

三维电路激光加工装置

技术领域

本发明涉及一种激光加工装置，尤其涉及应用于激光雕刻机在多个加工件上雕刻一个三维电路图样的一种三维电路激光加工装置。

背景技术

传统的三维电路激光加工是通过将加工件设置于平台上，用以通过激光雕刻的方式，将三维电路图样雕刻在该加工件上。然而，由于该加工件为立体状，具有多个面，若要在这些加工件的这些面进行三维的电路布局，则需将该加工件经过多次的置换与装卸，方能将这些三维电路图样完全地雕刻在该加工件的这些面上，然而不断的置换与装卸加工件将浪费大量的加工时间，造成机器设备稼动率(activation)太低的缺失。

为解决上述的缺失，现有技术利用以一套装置同时夹持多个加工件在多个加工单元上，以减少置换与装卸加工件的时间，但此种解决方案虽然能够减少置换与装卸加工件的时间，但每一加工件完成任一面的加工时，无法立即转换至另一加工面等待下一个加工程序的进行，而必须等待所有加工件完成后，同时转换至另一加工面，然后再一一进行下一个加工程序，也就是说如果有任一加工件尚未完成该面的加工，其它加工件都必须等待该加工件完成该面的加工后，才能再同时转换至另一面，而后再进行雕刻。因此，这些现有技术具有仍无法充分利用激光加工机，以达到最大稼动率的问题

故本发明有鉴于上述的缺失，提出一种三维电路激光加工装置，用以解决现有技术的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三维电路激光加工装置，以达成加工件的二维及/或三维的控制，用以达到对加工件进行三维电路图样雕刻的目的。

本发明的另一目的在于根据上述的加工装置，通过提供不同的工作区域，使得在加工过程中可以减少整体装卸加工件时，激光加工机的闲置时间(idle time)，以提高生产效能，而可达到大量地进行生产并具有降低生产成本的功效。

为达成上述目的及其它目的，本发明提供一种三维电路激光加工装置，其应用于激光雕刻机在多个加工件上雕刻一个三维电路图样，其包含加工平台、多个夹具单元、多个驱动单元与控制单元。这些夹具单元设置于该加工平台上，这些夹具单元夹持这些加工件；这些驱动单元设置于该加工平台上，这些驱动单元分别地连接这些夹具单元，且这些驱动单元分别地驱动这些夹具单元，用于供这些夹具单元进行移动；以及，该控制单元连接这些驱动单元，且该控制单元根据该三维电路图样产生控制信号用以控制这些夹具单元，用于供位于这些夹具单元上的这些加工件轮序地雕刻该三维电路图样。

与现有技术相比，本发明的三维电路激光加工装置，可提供多个射出成型(injection molding)的加工件，放置于本发明的装置上，并应用于激光雕刻机，以供激光雕刻机在这些加工件上以激光活化(laser activation)的技术直接地形成三维电路图样，且在活化的过程中，通过本发明的装置可由独立的驱动单元，分别地对这些加工件的每一个加工面进行位移、旋转或位移旋转的轮序作动方式，以完成二维或三维的线路雕刻，也就是说本发明通过独立驱动、轮序的加工及装置可用以节省每一加工件等待激光进行雕刻的等待时间。换言之，当进行下一个加工件加工时，上一个加工件可以提前地根据该驱动单元的驱动，翻转或移动至预定雕刻的雕刻面上，以在下一次的雕刻程序中，该激光可以直接地进行雕刻，而可有效地节省激光加工机的闲置时间(idle time)，以提高生产效能。再者，本发明也可通过旋转平台的多个工作区域，用以提升加工流程的工作效率，用以同时提供二维、三维或其结合的方式轮序地进行雕刻。此外，在这些加工件进行雕刻加工之后，即具有三维电路图样，再经过化学镀(Metallization)的作用，将金属导电层形成在该三维电路图样，使得这些加工件的该三维电路图样具有导电性。故通过本发明可有效地节省激光加工机的闲置时间(idle time)，以提高生产效能，达到大量生产并具有低生产成本的功效。

附图说明

图1为本发明第一实施例的三维电路激光加工装置的线性滑动加工模块的立体示意图。

图2为本发明第二实施例的三维电路激光加工装置的立体示意图。

图3为本发明第三实施例的三维电路激光加工装置的立体示意图。

图4为本发明的三维电路激光加工装置的立体应用示意图。

【主要组件符号说明】

2立体激光雕刻机

4、4a、4b加工件

6三维电路图样

10、10′、10″三维电路激光加工装置

12加工平台

14、14a、14b夹具单元

141、141a、141b线性滑轨单元

16、16a、16b驱动单元

18控制单元

20转轴支撑架

20a第一转轴支撑架

20b第二转轴支撑架

20c第三转轴支撑架

20d第四转轴支撑架

21夹具单元

21a第一组夹具单元

21b第二组夹具单元

22转轴单元

24驱动单元

24a第一组驱动单元

24b第二组驱动单元

26立体激光雕刻机旋转平台

28立体激光雕刻机旋转驱动单元

30监控单元

32三维电路激光加工装置平台感应器

42第一加工面

44第二加工面

46第三加工面

48第四加工面

TDCS、TDCS′控制信号

FA第一工作区域

SA第二工作区域

X、Y、Z坐标

具体实施方式

为充分了解本发明的目的、特征及功效，现通过下述具体的实施例，并配合所附图，对本发明做一详细说明，说明如后：

参考图1，为本发明第一实施例的三维电路激光加工装置的立体示意图。在图1中，该三维电路激光加工装置10应用于立体激光雕刻机2在多个加工件4上雕刻一个三维电路图样6。其中，这些加工件4是通过射出成型的方式所形成。

其中，该三维电路激光加工装置10包含加工平台12、多个夹具单元14、多个驱动单元16与控制单元18。

该加工平台12用于设置这些夹具单元14与这些驱动单元16，并用于提供这些夹具单元14与这些驱动单元16稳固地设置，以提供该立体激光雕刻机2可精准地进行该三维电路图样6的雕刻加工。

这些夹具单元14设置于该加工平台12上，且这些夹具单元14用于夹持这些加工件4。在此，这些夹具单元14是以矩形容置槽用以夹持矩形的这些加工件4为例说明，在其它实施例中，这些夹具单元14是配合这些加工件4而配置。

这些驱动单元16设置于该加工平台12上，这些驱动单元16分别地连接这些夹具单元14，且这些驱动单元16分别地驱动这些夹具单元14在一矩形线性滑轨单元141，用以供这些夹具单元14在该线性滑轨单元141上直线运动。在此，这些驱动单元16在X轴直线运动，用以在X轴上进行往复移动，而该立体激光雕刻机2则在固定的激光加工区域范围内(标准为160mm×160mm)进行激光雕刻作业，借此完成长形加工件的雕刻作业。其中，该驱动单元16为伺服步进马达。

该控制单元18连接这些驱动单元16，且该控制单元18根据该三维电路图样6加工顺序安排产生控制信号TDCS用以控制这些驱动单元16驱动该夹具单元14在这些线性滑轨单元141上移动，以供位于这些夹具单元14上的这些加工件4轮序地雕刻该三维电路图样6。

在一实施例中，这些夹具单元14a、14b分别地连接独立的这些驱动单元16a、16b，且其中，这些驱动单元16a、16b分别用以驱动这些夹具单元14a、14b，使其分别独立地在线性滑轨单元141a与线性滑轨单元141b上移动。当该夹具单元14a上已完成对加工件4a雕刻该三维电路图样6的一部分之后，则该立体激光雕刻机2立即转移至对该加工件4b进行雕刻；而当该立体激光雕刻机2对该加工件4b进行雕刻时，该控制信号TDCS则同时地控制这些驱动单元16a，将该夹具单元14a预先地移动至下一阶段雕刻作业的位置等待雕刻。

请参考图2与图3。图2为本发明第二实施例的三维电路激光加工装置的立体示意图；图3为本发明第三实施例的三维电路激光加工装置的立体示意图。图中，该三维电路激光加工装置10′同样应用于立体激光雕刻机2在多个加工件4上雕刻一个三维电路图样6。

与前述实施例不同的是，在第二与第三实施例中该三维电路激光加工装置10′包含加工平台12、转轴支撑架20、多个夹具单元21、多个转轴单元22、多个驱动单元24与该控制单元18。

该加工平台12用于设置这些转轴支撑架20，这些转轴支撑架20用于设置这些转轴单元22与这些驱动单元24，并用于提供这些转轴单元22与这些驱动单元24可稳固地设置，以提供该立体激光雕刻机2可精准地进行该三维电路图样6的雕刻加工。

这些夹具单元21设置于这些转轴单元22上，且这些夹具单元21用于夹持这些加工件4。在图3中，以这些夹具单元21为一矩形凸块用以夹持这些加工件4为例说明，在其它实施例中，这些三维夹具单元21是配合这些加工件4而配置。值得注意的是，这些夹具单元21包括第一组夹具单元21a与第二组夹具单元21b，而这些夹具单元21a与21b又分别地连接第一组驱动单元24a与第二组驱动单元24b。

这些驱动单元24设置于该转轴支撑架20上，这些驱动单元24分别地连接这些转轴单元22，且这些驱动单元24分别地驱动这些转轴单元22，用于供这些转轴单元22以进行旋转运动。在此，举例而言，这些转轴单元22设置于X轴，而这些驱动单元24驱动这些转轴单元22在Y-Z平面上旋转，该立体激光雕刻机2则会对已完成旋转后的这些加工件4进行激光雕刻作业，完成这些加工件4完整的三维激光雕刻作业。

同样地，该控制单元18是根据该三维电路图样6加工顺序安排产生控制信号TDCS′用以控制这些驱动单元24用以驱动这些转轴单元22，将这些夹具单元21上的这些加工件4控制在一特定加工位置、路径与程序，如上所述地进行轮序式雕刻该三维电路图样6。

在图3中，该立体激光雕刻机2首先地对该第一组夹具单元21a上的该加工件4进行该三维电路图样6的雕刻加工，其中在本阶段中是对该加工件4的第一加工面42进行加工；接着，该立体激光雕刻机2对该第二组夹具单元21b上的该加工件4进行该三维电路图样6的雕刻加工，其中在本阶段中是对该加工件4的第二加工面44进行加工，且在此同时，该第一组三维夹具单元21a通过该第一组驱动单元24a进行旋转，使得该加工件4的第三加工面46朝向该立体激光雕刻机2可进行加工的方向；再接着，该立体激光雕刻机2直接地对该第一组夹具单元21a上的该加工件4的该第三加工面46进行加工，而无须让该立体激光雕刻机2等待该第一组驱动单元24a的翻转，且同样地，该第二组夹具单元21b通过该第二组驱动单元24b预先地进行旋转，而让该加工件4的第四加工面48朝向该立体激光雕刻机2可进行加工的方向；以及，再接着让该立体激光雕刻机2直接地对该第二组夹具单元21b上的该加工件4的该第四加工面48进行加工，如此反复，直到在该加工件4的每一面上完成该三维电路图样6的雕刻加工作业。

请参考图4，为本发明的三维电路激光加工装置的立体应用示意图。在本实施例中，该三维电路激光加工装置10或该三维电路激光加工装置10′是固设在一立体激光雕刻机旋转平台26上，其中该立体激光雕刻机旋转平台26具有第一工作区域FA与第二工作区域SA同时设置该三维电路激光加工装置10或第一工作区域FA与第二工作区域SA分别设置该三维电路激光加工装置10与该三维电路激光加工装置10′(图未示)。且该立体激光雕刻机旋转平台26是通过该立体激光雕刻机旋转驱动单元28进行驱动旋转且一激光雕刻机的旋转平台切换钮(图未示)与该立体激光雕刻机旋转平台26相连接，通过该立体激光雕刻机的旋转平台切换钮(图未示)对该立体激光雕刻机旋转平台26进行不同区域切换控制。一个三维电路激光加工装置平台感应器32与该控制单元18电性连接，该控制单元18可通过三维电路激光加工装置平台感应器32来判断该立体激光雕刻机旋转平台26上的第一工作区域FA与第二工作区域SA哪一个位于激光加工区中。

此外，一监控单元30设置于该立体激光雕刻机旋转平台26的激光加工侧，且与该控制单元18电性连接，用以监控该三维电路激光加工装置10或10′上的一预设坐标点。其中，当该立体激光雕刻机2完成一加工面的加工程序，该立体激光雕刻机2的激光束即移动至该预设坐标点，该监控单元30侦测得该激光束，即可判断该立体激光雕刻机2已经完成该加工面的加工程序。举例而言，当该立体激光雕刻机2完成第一组加工件4的加工程序，并将此信息回馈至该控制单元18，该立体激光雕刻机2的激光束离开该预设坐标点至第二组加工件4进行加工程序，其同时，该驱动单元24即驱动该第一组加工件4进行线性移动或旋转运动至另一待加工面，等待该立体激光雕刻机2进行雕刻加工作业。换言之，通过监控这些加工件4上是否已完成该面的三维电路图样6，可用以决定是否对该加工件4进行二维或/及三维的位移、旋转以等待执行下一阶段的雕刻加工，直到该三维电路图样6完全地雕刻在这些加工件4上；且当一加工件4进行二维或/及三维的位移、旋转以等待执行下一阶段的雕刻加工时，该立体激光雕刻机2正对另一组加工件4进行雕刻加工作业而并未停机。因此，本发明通过装置可用以节省每一加工件等待激光进行雕刻的等待时间，而可有效地节省激光加工机的闲置时间(idletime)，以提高生产效能。

因此，本发明的三维电路激光加工装置，可通过独立的驱动单元，分别地对这些加工件进行移动以将每一个面雕刻，且当一加工件进行雕刻时，另一加工件即可进行移动，也就是说本发明通过装置可用以节省激光雕刻机等待加工件移动至定位的待机闲置时间。换言之，当进行下一个加工件加工时，上一个加工件可以提前地根据该驱动单元的驱动，翻转或移动至预定雕刻的雕刻面上，以在下一次的雕刻程序中，该激光可以直接地进行雕刻，而可有效地节省时间。再者，本发明也可通过旋转平台的多个工作区域，在一工作区域进行雕刻作业时，可在另一工作区域进行换装加工件或换装加工平台的作业，用以提升加工流程的工作效率，用以可同时提供二维、三维或其结合的方式轮序地进行雕刻作业。

本发明在上文中已以较佳实施例公开，然而本领域的技术人员应理解的是，该实施例仅用于描绘本发明，而不应解读为限制本发明的范围。应注意的是，举凡与该实施例等效的变化与置换，均应设为涵盖于本发明的范畴内。

Claims (5)

1.一种三维电路激光加工装置，用于立体激光雕刻机在多个加工件上雕刻一个三维电路图样，其特征在于，包含：

加工平台；

多个线性滑轨单元，设置于该加工平台上；

多个夹具单元，设置于该线性滑轨单元上，这些夹具单元用以夹持这些加工件；

多个驱动单元，设置于该加工平台上，这些驱动单元分别地连接这些线性滑轨单元，且这些驱动单元分别地驱动这些线性滑轨单元，用于供这些夹具单元进行直线运动；以及

控制单元，连接这些驱动单元，且该控制单元是根据该三维电路图样加工顺序安排产生控制信号用以控制这些夹具单元，用于供位于这些夹具单元上的这些加工件轮序地雕刻该三维电路图样。

2.一种三维电路激光加工装置，用于立体激光雕刻机在多个加工件上雕刻一个三维电路图样，其包含：

加工平台；

多个转轴支撑架，设置于该加工平台上；

多个转轴单元，设置于这些转轴支撑架上；

多个夹具单元，设置于这些转轴单元上，这些夹具单元用以夹持这些加工件；

多个驱动单元，设置于这些转轴支撑架上，这些驱动单元分别地连接这些转轴单元，且这些驱动单元分别地驱动这些转轴单元，用以供这些夹具单元进行旋转运动；以及

控制单元，连接这些驱动单元，且该控制单元是根据该三维电路图样加工顺序安排产生控制信号用以控制这些夹具单元，用于供位于这些夹具单元上的这些加工件轮序地雕刻该三维电路图样。

3.如权利要求1或2所述的三维电路激光加工装置，其特征在于，该三维电路激光加工装置固设于一立体激光雕刻机旋转平台上，且该立体激光雕刻机旋转平台由立体激光雕刻机旋转驱动单元驱动；

其中，该立体激光雕刻机旋转平台具有第一工作区域与第二工作区域，用以分别设置一个三维电路激光加工装置，该三维电路激光加工装置平台感应器连接该控制单元，用于判断该立体激光雕刻机旋转平台的第一工作区域与第二工作区域哪一个位于激光加工区中；一立体激光雕刻机的旋转平台切换钮连接该立体激光雕刻机旋转平台，其用于旋转切换该立体激光雕刻机旋转平台，令该立体激光雕刻机旋转平台在该第一工作区域与该第二工作区域之间进行切换。

4.如权利要求3所述的三维电路激光加工装置，其特征在于，该驱动单元为伺服步进马达。

5.如权利要求4所述的三维电路激光加工装置，其特征在于，还包含监控单元，其设置于该立体激光雕刻机旋转平台的激光加工侧，且与该控制单元电性连接；

其中，监控单元用以监控该三维电路激光加工装置上的一预设坐标点；

其中，当该立体激光雕刻机完成一加工面的加工程序，该立体激光雕刻机的激光束即移动至该预设坐标点，该监控单元侦测得该激光束，即可判断该激光雕刻机已经完成该加工面的加工程序。

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