TW201318749A - 三維電路雷射加工裝置 - Google Patents

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一種三維電路雷射加工裝置,係應用於立體雷射雕刻機在複數加工件上雷雕一三維電路圖樣,其包含加工平台、複數夾具單元、複數驅動單元與控制單元。其中,該等夾具單元係設置於該加工平台上,且該等夾具單元係夾持該等加工件,並透過與該等夾具單元連接的該等驅動單元驅動以將該三維電路圖樣分別地雷雕在該等加工件上,其中該等驅動單元係根據該控制單元的控制,使得該等加工件係可輪序地雷雕。故本發明藉由輪序地加工使得在該等加工件上形成三維電路圖樣的佈局,用以達到有效率地節省雷雕的等待時間以增加該等加工件的產能。

Description

三維電路雷射加工裝置
本發明係一種雷射加工裝置,特別是應用於雷射雕刻機在複數加工件上雷雕一三維電路圖樣的一種三維電路雷射加工裝置。
傳統的三維電路雷射加工係藉由將加工件設置於平台上,用以藉由雷射雷雕的方式,將三維電路圖樣雷雕在該加工件上。然而,由於該加工件係為立體狀,具有多個面,若要在該等加工件的該等面進行三維的電路佈局,則需將該加工件經由多次的置換與裝卸,方能將該等三維電路圖樣完全地雷雕在該加工件之該等面上,然而不斷的置換與裝卸加工件將浪費大量之加工時間,造成機器設備稼動率(activation)太低的缺失。
為解決上述的缺失,習知技術係利用以一套裝置同時夾持多個加工件在多個加工單元上,以減少置換與裝卸加工件的時間,但此種解決方案雖然能夠減少置換與裝卸加工件的時間,但每一加工件完成任一面的加工時,無法立即轉換至另一加工面等待下一個加工程序的進行,而必須等待所有加工件完成後,同時轉換至另一加工面,然後再一一進行下一個加工程序,亦即如果有任一加工件尚未完成該面的加工,其他加工件都必須等待該加工件完成該面的加工後,才能再同時轉換至另一面,而後再進行雷雕。因此,該等習知技術具有仍無法充分利用雷射加工機,以達到最大稼動率的問題
故本發明有鑑於上述的缺失,係提出一種三維電路雷射加工裝置,用以解決習知技術的缺點。
本發明之一目的係提供一種三維電路雷射加工裝置,以達成加工件的二維及/或三維的控制,用以達到對加工件進行三維電路圖樣雷雕的目的。
本發明之另一目的係根據上述的加工裝置,藉由提供不同的工作區域,使得在加工過程中可以減少整體裝卸加工件時,雷射加工機的閒置時間(idle time),以提高生產效能,而可達到大量地進行生產並具有降低生產成本的功效。
為達成上述目的及其它目的,本發明係提供一種三維電路雷射加工裝置,係應用於雷射雕刻機在複數加工件上雷雕一三維電路圖樣,其包含加工平台、複數夾具單元、複數驅動單元與控制單元。該等夾具單元係設置於該加工平台上,該等夾具單元係夾持該等加工件;該等驅動單元係設置於該加工平台上,該等驅動單元係分別地連接該等夾具單元,且該等驅動單元係分別地驅動該等夾具單元,用於供該等夾具單元進行移動;以及,該控制單元係連接該等驅動單元,且該控制單元係根據該三維電路圖樣產生控制訊號用以控制該等夾具單元,用於供位於該等夾具單元上的該等加工件係輪序地雷雕該三維電路圖樣。
與習知技術相較,本發明之三維電路雷射加工裝置,係可提供複數射出成型(injection molding)的加工件,放置於本發明的裝置上,並應用於雷射雕刻機,以供雷射雕刻機在該等加工件上以雷射活化(laser activation)的技術直接地形成三維電路圖樣,且在活化的過程中,藉由本發明的裝置可由獨立的驅動單元,分別地對該等加工件的每一個加工面進行位移、旋轉或位移旋轉的輪序作動方式,以完成二維或三維的線路雷雕,亦即本發明係透過獨立驅動、輪序的加工及裝置可用以節省每一加工件等待雷射進行雷雕的等待時間。換言之,當進行下一個加工件加工時,上一個加工件可以提前地根據該驅動單元的驅動,翻轉或移動至預定雷雕的雷雕面上,以在下一次的雷雕程序中,該雷射可以直接地進行雷雕,而可有效地節省雷射加工機的閒置時間(idle time),以提高生產效能。再者,本發明係亦可透過旋轉平台的複數工作區域,用以提升加工流程的工作效率,用以同時提供二維、三維或其結合的方式輪序地進行雷雕。此外,在該等加工件進行雷雕加工之後,即具有三維電路圖樣,再經由化學鍍(Metallization)的作用,將金屬導電層形成在該三維電路圖樣,使得該等加工件的該三維電路圖樣具有導電性。故藉由本發明係可有效地節省雷射加工機的閒置時間(idle time),以提高生產效能,達到大量生產並具有低生產成本的功效。
為充分瞭解本發明之目的、特徵及功效,茲藉由下述具體之實施例,並配合所附之圖式,對本發明做一詳細說明,說明如後:參考第一圖,係本發明第一實施例之三維電路雷射加工裝置的立體示意圖。在第一圖中,該三維電路雷射加工裝置10係應用於立體雷射雕刻機2在複數加工件4上雷雕一三維電路圖樣6。其中,該等加工件4係藉由射出成型的方式所形成。
其中,該三維電路雷射加工裝置10係包含加工平台12、複數夾具單元14、複數驅動單元16與控制單元18。
該加工平台12係用於設置該等夾具單元14與該等驅動單元16,並用於提供該等夾具單元14與該等驅動單元16穩固地設置,以提供該立體雷射雕刻機2可精準地進行該三維電路圖樣6的雷雕加工。
該等夾具單元14係設置於該加工平台12上,且該等夾具單元14係用於夾持該等加工件4。於此,該等夾具單元14係以矩形容置槽用以夾持矩形的該等加工件4為例說明,於其它實施例中,該等夾具單元14係配合該等加工件4而配置。
該等驅動單元16係設置於該加工平台12上,該等驅動單元16係分別地連接該等夾具單元14,且該等驅動單元16係分別地驅動該等夾具單元14於一矩形線性滑軌單元141,用以供該等夾具單元14於該線性滑軌單元141上直線運動。於此,該等驅動單元16係於X軸直線運動,用以在X軸上進行往復移動,而該立體雷射雕刻機2則於固定之雷射加工區域範圍內(標準為160mmx160mm)進行雷射雕刻作業,藉此完成長形加工件的雷雕作業。其中,該驅動單元16係為伺服步進馬達。
該控制單元18係連接該等驅動單元16,且該控制單元18係根據該三維電路圖樣6加工順序安排產生控制訊號TDCS用以控制該等驅動單元16驅動該夾具單元14於該等線性滑軌單元141上移動,以供位於該等夾具單元14上的該等加工件4係輪序地雷雕該三維電路圖樣6。
於一實施例中,該等夾具單元14a、14b係分別地連接獨立的該等驅動單元16a、16b,且其中,該等驅動單元16a、16b係分別用以驅動該等夾具單元14a、14b,使其分別獨立地於線性滑軌單元141a與線性滑軌單元141b上移動。當該夾具單元14a上已完成對加工件4a雷雕該三維電路圖樣6之一部分之後,則該立體雷射雕刻機2立即轉移至對該加工件4b進行雷雕;而當該立體雷射雕刻機2對該加工件4b進行雷雕時,該控制訊號TDCS則同時地控制該等驅動單元16a,將該夾具單元14a預先地移動至下一階段雷雕作業的位置等待雷雕。
請參考第二圖與第三圖。第二圖係本發明第二實施例之三維電路雷射加工裝置的立體示意圖;第三圖係本發明第三實施例之三維電路雷射加工裝置的立體示意圖。圖中,該三維電路雷射加工裝置10’係同樣應用於立體雷射雕刻機2在複數加工件4上雷雕一三維電路圖樣6。
與前述實施例不同的是,於第二與第三實施例中該三維電路雷射加工裝置10’係包含加工平台12、轉軸支撐架20、複數夾具單元21、複數轉軸單元22、複數驅動單元24與該控制單元18。
該加工平台12係用於設置該等轉軸支撐架20,該等轉軸支撐架20係用於設置該等轉軸單元22與該等驅動單元24,並用於提供該等轉軸單元22與該等驅動單元24係可穩固地設置,以提供該立體雷射雕刻機2可精準地進行該三維電路圖樣6的雷雕加工。
該等夾具單元21係設置於該等轉軸單元22上,且該等夾具單元21係用於夾持該等加工件4。於第三圖中,該等夾具單元21係為一矩形凸塊用以夾持該等加工件4為例說明,於其它實施例中,該等三維夾具單元21係配合該等加工件4而配置。值得注意的是,該等夾具單元21係包括第一組夾具單元21a與第二組夾具單元21b,而該等夾具單元21a與21b係又分別地連接第一組驅動單元24a與第二組驅動單元24b。
該等驅動單元24係設置於該轉軸支撐架20上,該等驅動單元24係分別地連接該等轉軸單元22,且該等驅動單元24係分別地驅動該等轉軸單元22,用於供該等轉軸單元22以進行旋轉運動。於此,舉例而言,該等轉軸單元22係設置於X軸,而該等驅動單元24係驅動該等轉軸單元22於Y-Z平面上旋轉,該立體雷射雕刻機2則會對已完成旋轉後的該等加工件4進行雷射雕刻作業,完成該等加工件4完整的三維雷射雕刻作業。
同樣地,該控制單元18係根據該三維電路圖樣6加工順序安排產生控制訊號TDCS’用以控制該等驅動單元24用以驅動該等轉軸單元22,將該等夾具單元21上的該等加工件4控制於一特定加工位置、路徑與程序,係如上所述地進行輪序式雷雕該三維電路圖樣6。
於第三圖中,該立體雷射雕刻機2係首先地對該第一組夾具單元21a上的該加工件4進行該三維電路圖樣6的雷雕加工,其中於本階段中係對該加工件4的第一加工面42進行加工;接著,該立體雷射雕刻機2係對該第二組夾具單元21b上的該加工件4進行該三維電路圖樣6的雷雕加工,其中於本階段中係對該加工件4的第二加工面44進行加工,且在此同時,該第一組三維夾具單元21a係透過該第一組驅動單元24a進行旋轉,使得該加工件4的第三加工面46係朝向該立體雷射雕刻機2可進行加工的方向;再接著,該立體雷射雕刻機2係直接地對該第一組夾具單元21a上的該加工件4的該第三加工面46進行加工,而無須讓該立體雷射雕刻機2等待該第一組驅動單元24a的翻轉,且同樣地,該第二組夾具單元21b係透過該第二組驅動單元24b預先地進行旋轉,而讓該加工件4的第四加工面48係朝向該立體雷射雕刻機2可進行加工的方向;以及,再接著讓該立體雷射雕刻機2係直接地對該第二組夾具單元21b上的該加工件4的該第四加工面48進行加工,如此反覆,直到在該加工件4的每一面上完成該三維電路圖樣6的雷雕加工作業。
請參考第四圖,係本發明之三維電路雷射加工裝置的立體應用示意圖。於本實施例中,該三維電路雷射加工裝置10或該三維電路雷射加工裝置10’係固設於一立體雷射雕刻機旋轉平台26上,其中該立體雷射雕刻機旋轉平台26具有第一工作區域FA與第二工作區域SA同時設置該三維電路雷射加工裝置10或第一工作區域FA與第二工作區域SA分別設置該三維電路雷射加工裝置10與該三維電路雷射加工裝置10’(圖未示)。且該立體雷射雕刻機旋轉平台26係藉由該立體雷射雕刻機旋轉驅動單元28進行驅動旋轉且一雷射雕刻機之旋轉平台切換鈕(圖未示)係與該立體雷射雕刻機旋轉平台26相連接,藉由該立體雷射雕刻機之旋轉平台切換鈕(圖未示)對該立體雷射雕刻機旋轉平台26進行不同區域切換控制。一三維電路雷射加工裝置平台感應器32係與該控制單元18電性連接,該控制單元18可藉由三維電路雷射加工裝置平台感應器32來判斷該立體雷射雕刻機旋轉平台26上的第一工作區域FA與第二工作區域SA何者位於雷射加工區中。
此外,一監控單元30係設置於該立體雷射雕刻機旋轉平台26之雷射加工側,且與該控制單元18電性連接,用以監控該三維電路雷射加工裝置10或10’上的一預設座標點。其中,當該立體雷射雕刻機2完成一加工面之加工程序,該立體雷射雕刻機2之雷射光束即移動至該預設座標點,該監控單元30偵測得該雷射光束,即可判斷該立體雷射雕刻機2已經完成該加工面之加工程序。舉例而言,當該立體雷射雕刻機2完成第一組加工件4之加工程序,並將此訊息回饋至該控制單元18,該立體雷射雕刻機2的雷射光束離開該預設座標點至第二組加工件4進行加工程序,其同時,該驅動單元24即驅動該第一組加工件4進行線性移動或旋轉運動至另一待加工面,等待該立體雷射雕刻機2進行雷雕加工作業。換言之,藉由監控該等加工件4上是否已完成該面的三維電路圖樣6,可用以決定是否對該加工件4進行二維或/及三維的位移、旋轉以等待執行下一階段的雷雕加工,直到該三維電路圖樣6係完全地雷雕在該等加工件4上;且當一加工件4進行二維或/及三維的位移、旋轉以等待執行下一階段的雷雕加工時,該立體雷射雕刻機2係正對另一組加工件4進行雷雕加工作業而並未停機。因此,本發明係透過裝置可用以節省每一加工件等待雷射進行雷雕的等待時間,而可有效地節省雷射加工機的閒置時間(idle time),以提高生產效能。
故本創作之三維電路雷射加工裝置,可藉由獨立的驅動單元,分別地對該等加工件進行移動以將每一個面雷雕,且當一加工件進行雷雕時,另一加工件即可進行移動,亦即本發明係透過裝置可用以節省雷射雕刻機等待加工件移動至定位的待機閒置時間。換言之,當進行下一個加工件加工時,上一個加工件可以提前地根據該驅動單元的驅動,翻轉或移動至預定雷雕的雷雕面上,以在下一次的雷雕程序中,該雷射可以直接地進行雷雕,而可有效地節省時間。再者,本發明係亦可透過旋轉平台的複數工作區域,於一工作區域進行雷雕作業時,可於另一工作區域進行換裝加工件或換裝加工平台之作業,用以提升加工流程的工作效率,用以可同時提供二維、三維或其結合的方式輪序地進行雷雕作業。
本發明在上文中已以較佳實施例揭露,然熟習本項技術者應理解的是,該實施例僅用於描繪本發明,而不應解讀為限制本發明之範圍。應注意的是,舉凡與該實施例等效之變化與置換,均應設為涵蓋於本發明之範疇內。
2...立體雷射雕刻機
4、4a、4b...加工件
6...三維電路圖樣
10、10’、10”...三維電路雷射加工裝置
12...加工平台
14、14a、14b...夾具單元
141、141a、141b...線性滑軌單元
16、16a、16b...驅動單元
18...控制單元
20...轉軸支撐架
20a...第一轉軸支撐架
20b...第二轉軸支撐架
20c...第三轉軸支撐架
20d...第四轉軸支撐架
21...夾具單元
21a...第一組夾具單元
21b...第二組夾具單元
22...轉軸單元
24...驅動單元
24a...第一組驅動單元
24b...第二組驅動單元
26...立體雷射雕刻機旋轉平台
28...立體雷射雕刻機旋轉驅動單元
30...監控單元
32...三維電路雷射加工裝置平台感應器
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’...控制訊號
FA...第一工作區域
SA...第二工作區域
X、Y、Z...座標
第一圖係本發明第一實施例之三維電路雷射加工裝置之線性滑動加工模組的立體示意圖。
第二圖係本發明第二實施例之三維電路雷射加工裝置的立體示意圖。
第三圖係本發明第三實施例之三維電路雷射加工裝置的立體示意圖。
第四圖係本發明之三維電路雷射加工裝置的立體應用示意圖。
2...立體雷射雕刻機
4、4a、4b...加工件
6...三維電路圖樣
10...三維電路雷射加工裝置
12...加工平台
14、14a、14b...夾具單元
141、141a、141b...線性滑軌單元
16、16a、16b...驅動單元
18...控制單元
TDCS...控制訊號
X、Y...座標

Claims (5)

  1. 一種三維電路雷射加工裝置,係於立體雷射雕刻機在複數加工件上雷雕一三維電路圖樣,其包含:加工平台;複數線性滑軌單元,係設置於該加工平台上;複數夾具單元,係設置於該線性滑軌單元上,該等夾具單元係用以夾持該等加工件;複數驅動單元,係設置於該加工平台上,該等驅動單元係分別地連接該等線性滑軌單元,且該等驅動單元係分別地驅動該等線性滑軌單元,用於供該等夾具單元進行直線運動;以及控制單元,係連接該等驅動單元,且該控制單元係根據該三維電路圖樣加工順序安排產生控制訊號用以控制該等夾具單元,用於供位於該等夾具單元上的該等加工件係輪序地雷雕該三維電路圖樣。
  2. 一種三維電路雷射加工裝置,係於立體雷射雕刻機在複數加工件上雷雕一三維電路圖樣,其包含:加工平台;複數轉軸支撐架,係設置於該加工平台上;複數轉軸單元,係設置於該等轉軸支撐架上;複數夾具單元,係設置於該等轉軸單元上,該等夾具單元係用以夾持該等加工件;複數驅動單元,係設置於該等轉軸支撐架上,該等驅動單元係分別地連接該等轉軸單元,且該等驅動單元係分別地驅動該等轉軸單元,用以供該等夾具單元進行旋轉運動;以及控制單元,係連接該等驅動單元,且該控制單元係根據該三維電路圖樣加工順序安排產生控制訊號用以控制該等夾具單元,用於供位於該等夾具單元上的該等加工件係輪序地雷雕該三維電路圖樣。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之三維電路雷射加工裝置,其中該三維電路雷射加工裝置係可固設於一立體雷射雕刻機旋轉平台上,且該立體雷射雕刻機旋轉平台由立體雷射雕刻機旋轉驅動單元驅動;其中,該立體雷射雕刻機旋轉平台具有第一工作區域與第二工作區域,用以分別設置一三維電路雷射加工裝置,該三維電路雷射加工裝置平台感應器係連接該控制單元,用於判斷該立體雷射雕刻機旋轉平台之第一工作區域與第二工作區域何者位於雷射加工區中;一立體雷射雕刻機之旋轉平台切換紐係連接該立體雷射雕刻機旋轉平台,其係用於旋轉切換該立體雷射雕刻機旋轉平台,令該立體雷射雕刻機旋轉平台於該第一工作區域與該第二工作區域之間進行切換。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之三維電路雷射加工裝置,其中該驅動單元係為伺服步進馬達。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之三維電路雷射加工裝置,更包含監控單元,係設置於該立體雷射雕刻機旋轉平台之雷射加工側,且與該控制單元電性連接,其中,監控單元係用以監控該三維電路雷射加工裝置上的一預設座標點,其中,當該立體雷射雕刻機完成一加工面之加工程序,該立體雷射雕刻機之雷射光束即移動至該預設座標點,該監控單元偵測得該雷射光束,即可判斷該雷射雕刻機已經完成該加工面之加工程序。
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