TWI794589B - 硬脆板材高溫環境加工裝置及方法 - Google Patents
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Abstract
一種硬脆板材高溫環境加工裝置及方法，係包含至少一前端設有至少一終端鏡片組之光學加工裝置、一加工腔體、至少一對設置於加工腔體前半部週邊與後半部之正壓產生器及負壓產生器、加熱裝置，其中，該光學加工裝置可透過該終端鏡片組後產生至少一加工光束，該加工腔體週緣設有至少一開口，以供該光學加工裝置之終端鏡片組件納入，該加工腔體之前半部藉該正壓產生器進氣產生正壓氣壓及負壓產生器產生負壓氣壓，使該加工腔體內之前半部形成至少一氣屏區(Air curtains)，該加熱裝置對該加工腔體內後半部及硬脆板材工件加熱至攝氏400度℃以上之高溫環境，並再透過該光學加工裝置之加工光束穿過該氣屏區(Air curtains)而對該硬脆板材工件進行加工，並藉由該氣屏區(Air curtains)隔離該硬脆板材工件加工高溫環境所產生之熱對流上昇熱能，以保護該光學加工裝置之終端鏡片組。
Description
本發明係有關一種硬脆板材高溫環境加工裝置及方法，特別是用於硬脆板材工件加工，並於一加工腔體內以至少一氣屏區(Air curtains)隔離該光學加工裝置與硬脆板材工件高溫加工環境熱能之裝置及方法。
按各式光學玻璃、藍寶石，石英玻璃…等等硬脆板材，廣泛應用於如新一代的智慧型手機、平板電腦、電儀表面板、顯示器玻璃面板、汽車儀表面板、手錶鏡面產品中，以提供智慧型手機、平板電腦、電儀表面板、顯示器玻璃面板、汽車儀表面板及手錶產品中之上、下、左及右四個方向的邊緣曲面顯示或觸控操作功能，然而，針對上述之各硬脆板材之加熱方式，習知以如雷射加工設備之光束來進行如切割、打孔、表面雕刻、蝕刻、拋光…等加工操作，以使該硬脆板材得以加工形成成品或半成品。
但以上述習知的硬脆板材加工方式，由於如各式光學玻璃、藍寶石、石英等硬脆板材材料本身對於溫度遽昇變化相當敏感，如該硬脆板材在平常室溫溫度下，以上述的雷射高溫光束瞬間射向該硬脆板材之硬脆板材工件表面進行加工，將使該硬脆板材工件表面瞬間局部溫度被改變遽昇，致使該硬脆板材之表面有碎裂或破損之問題，因而致使該硬脆板材之表面加工品質大受影響，並使得該硬脆板材之加工良率大幅降低，實乃目前硬脆板材加工所極待解決之課題。
另外，如考慮將該硬脆板材表面先加熱至較高之溫度環境，例如：攝氏400℃以上，使得該高溫雷射加工光束再於對硬脆板材表面實施加工時，得以讓該硬脆板材之表面不會因瞬間溫差遽昇而有破裂或碎裂之問題，但如此一來，將使該硬脆板材的高溫加工環境熱量及雷射加工設備之雷射光束加工溫度之熱量因熱對流上昇至該雷射加工設備之終端鏡片，
例如：最終端之聚焦透鏡，因而極易對該雷射加工設備之終端鏡片造成高溫損壞，致使該雷射加工設備的終端鏡片受損，而讓該雷射加工設備無法使用於將硬脆板材加熱之高溫環境中進行加工。
另外，在先前的相關專利技術文獻方面，如中華民國專利公開公報第M461498號「雷射切割機之工件壓抵裝置」新型專利案，則揭示該雷射頭設有輸出端，且於該輸出端設有具穿槽之端座，並由該端座之穿槽射出雷射光束，以供切割工件，另於該端座之穿槽周圍設有噴氣結構，以供噴出氣體，並於雷射光束之周圍形成壓抵工件之氣幕，亦即該專利前案必需大幅改造該雷射頭設備，無法適用於現有之雷射加工設備使用，因而大幅侷限其應用範疇及產業利用效益，並且，仍存有該工件如為硬脆板材時，由於雷射光束瞬間投射於工件表面的高溫溫昇遽變而使該硬脆板材工件有因碎裂或破損之問題與缺點，另外，該噴氣結構於雷射頭之雷射光束周圍形成壓抵工件之氣幕，其影響體積與範圍太小，並不適用於工件加熱至攝400℃以上之高溫工作環境中，無法有效阻絕及隔離如工件加工高溫環境之熱對流熱能及對該雷射頭鏡片的高溫熱能，按目前工業應用之雷射系統光學透鏡及其鍍膜，耐溫能力均小於攝氏300℃，仍會使該雷射頭的鏡片因而受損損壞。
此外，再如美國發明專利第US8288684號「Laser micro-machining system with post-scan lens deflection(具掃瞄透鏡後偏轉之雷射微加工系統)」案，則揭示一種利用一鏡面，其定位於該掃描透鏡與該工件之間且相對於該工作表面而傾斜以將該雷射脈衝反射朝向該工件，以使得該雷射脈衝相關於該工作表面以90度角撞擊該鏡面，且以相關於該工作表面之一經修改攻角反射朝向該工作表面的技術，但同樣地，此種習知的雷射微加工系統亦無法應用於上述之硬脆板材的高溫環境加工中，因該透鏡組件同樣會受到硬脆板材高溫加工環境之熱能影響而損壞，而仍然存在上述習知雷射加工系統使用於硬脆板材高溫加工環境所產生之終端鏡組會受到高溫熱對流熱能損壞之問題及缺點。
上述習知或各專利前案中之雷射加工系統或光學加工系統
在於高溫工作環境中，存在所產生高溫熱能損壞該雷射加工或光學加工系統之終端鏡組元件之問題及缺點。
緣此，本發明之一種硬脆板材高溫環境加工裝置，係包含：至少一光學加工裝置，該光學加工裝置前端設有至少一終端鏡片組，該光學加工裝置可透過該終端鏡片組後產生至少一加工光束；一加工腔體，該加工腔體週緣設有至少一開口，以供該光學加工裝置之終端鏡片組納入，於該加工腔體前半部週邊分別設有至少一對正壓輸入口及負壓輸出口，該加工腔體內之後半部並供至少一硬脆板材工件容置；至少一對正壓產生器及負壓產生器，該正壓產生器對應連結於該加工腔體之正壓輸入口，以輸入正壓氣壓至該加工腔體內，該負壓產生器對應連結於該加工腔體之負壓輸出口，以吸出該正壓產生器輸入加工腔體中之正壓氣壓，以使該加工腔體內之前半部形成至少一氣屏區(Air curtains)；以及至少一對加熱裝置，分別設置於該加工腔體後半部週緣，以對該加工腔體內部及該硬脆板材工件進行加熱至攝氏400℃至該硬脆板材工件之材料軟化點高溫溫度，以使該光學加工裝置之加工光束透過該正壓產生器及負壓產生器於加工腔體內前半部所形成之氣屏區，以向該處於高溫溫度環境之硬脆板材工件進行加工。
進一步地，上述本發明之硬脆板材高溫環境加工裝置，其中，該光學加工裝置為一雷射加工設備所構成。
上述本發明之硬脆板材高溫環境加工裝置，其中，該光學加工裝置為一遠紅外線加工設備所構成。
上述本發明之硬脆板材高溫環境加工裝置，其中，該終端鏡片組為至少一透鏡所構成。
上述本發明之硬脆板材高溫環境加工裝置，其中，該終端鏡片組為至少一異形多凸點透鏡所構成。
上述本發明之硬脆板材高溫環境加工裝置，其中，該終端鏡片組為多個複合透鏡所構成。
上述本發明之硬脆板材高溫環境加工裝置，其中，該加工腔體內後半部所容置之硬脆板材工件為一玻璃所構成。
上述本發明之硬脆板材高溫環境加工裝置，其中，該加工腔體內後半部所容置之硬脆板材工件為一藍寶石玻璃所構成。
上述本發明之硬脆板材高溫環境加工裝置，其中，該加工腔體內後半部所容置之硬脆板材工件為一石英所構成。
上述本發明之硬脆板材高溫環境加工裝置，其中，該加工腔體內之硬脆板材工件底面結合至少一工作平台。
上述本發明之硬脆板材高溫環境加工裝置，其中，該加工腔體內之硬脆板材工件底面結合之工作平台為一多軸移動平台構成。
上述本發明之硬脆板材高溫環境加工裝置，其中，該加工腔體內之硬脆板材工件底面結合之工作平台為一彎折治具所構成。
上述本發明之硬脆板材高溫環境加工裝置，其中，該加工腔體外部設有至少一活動門，該活動門藉由開啟、關閉，供至少一熱輻射加熱裝置進、出該加工腔體內部，並藉由該熱輻射加熱裝置對該加工腔體內之硬脆板材工件以中紅外線到遠紅外線間之波長進行預先加熱至攝氏400℃至該硬脆板材工件之材料軟化點高溫溫度。
上述本發明之硬脆板材高溫環境加工裝置，其中，該正壓產生器為一空壓機所構成。
上述本發明之硬脆板材高溫環境加工裝置，其中，該負壓產生器為一抽氣設備所構成。
上述本發明之硬脆板材高溫環境加工裝置，其中，該加熱裝置為一電熱裝置所構成。
上述本發明之硬脆板材高溫環境加工裝置，其中，該加熱裝置連結至少一溫度控制電路，以控制該加熱裝置之加熱溫度。
上述本發明之硬脆板材高溫環境加工裝置，其中，該加工腔體內之後半部設有至少一第一反射鏡及第二反射鏡，該第一反射鏡及第二反射鏡相互呈九十度位置之配置，以藉該第一反射鏡反射該光學加工裝置之加工光束至該第二反射鏡，再由該第二反射鏡將加工光束反射至該加工腔體內後半部之硬脆材料工件進行加工。
上述本發明之硬脆板材高溫環境加工裝置，其中，該加工腔
體內後半部之該第一反射鏡及第二反射鏡為一金屬反射鏡所構成。
上述本發明之硬脆板材高溫環境加工裝置，其中，該加工腔體內後半部之該第一反射鏡及第二反射鏡上分別結合至少一水冷散熱裝置。
上述本發明之硬脆板材高溫環境加工裝置，其中，該加工腔體內後半部之該第一反射鏡及第二反射鏡上分別結合有至少一第一偏轉驅動器及第二偏轉驅動器，以分別由該第一偏轉驅動器及第二偏轉驅動器控制該第一反射鏡及第二反射鏡之偏轉及反射角度。
上述本發明之硬脆板材高溫環境加工裝置，其中，該加工腔體內後半部之該第一反射鏡及第二反射鏡上所結合之第一偏轉驅動器及第二偏轉驅動器係設置於該加工腔體外部。
上述本發明之硬脆板材高溫環境加工裝置，其中，該加工腔體內後半部之該第一反射鏡及第二反射鏡上所結合之第一偏轉驅動器及第二偏轉驅動器為一馬達所構成。
一種硬脆板材高溫環境加工方法，其步驟係包含：
(a)於一加工腔體內形成至少一氣屏區，即藉由至少一對正壓產生器及負壓產生器分別結合於一內部容置一硬脆板料工件之加工腔體之前半部週緣，以分別對該加工腔體內之前半部進行正氣壓輸入及負氣壓輸出，以使該加工腔體前半部形成至少一氣屏區；
(b)加工腔體內及硬脆板材工件加熱至高溫環境，即對該步驟(a)之加工腔體內之後半部及該硬脆板材工件，以結合在該加工腔體後半部週緣之至少一對加熱裝置予以加熱該硬脆板材工件到攝氏400℃至軟化點之間的溫度，以讓該加工腔體後半部及硬脆板材工件形成高溫溫度環境；
(c)加工光束穿過氣屏區，即藉由至少一光學加工裝置及該光學加裝置前端之至少一終端鏡片組件結合於該步驟(a)之加工腔體前半部，以藉由該光學加工裝置透過該終端鏡片組所產生之加工光束穿過該氣屏區而射向加工腔體內之硬脆板材工件；以及
(d)進行硬脆板材工件之高溫環境下加工，即透過步驟(b)之加工腔體內及硬脆板材工件加熱至高溫環境及步驟(c)之加工光束穿過氣屏區步驟，使該
容置於加工腔體內之硬脆板材工件可受該光學加工裝置於高溫環境下進行加工。
進一步，上述本發明之硬脆板材高溫環境加工方法，其中，該步驟(a)之加工腔體中之氣屏區係在於1大氣壓力條件下形成。
上述本發明之硬脆板材高溫環境加工方法，其中，該步驟(b)之該步驟(b)之加工腔體內及硬脆板材工件加熱至高溫環境之加工腔體可透過至少一可移進及移出之移動式之熱輻射加熱裝置，以近紅外線到遠紅外線間之波長照射該硬脆板材工件，以加熱該硬脆板材工件至攝氏400℃至軟化點之間的溫度。
上述本發明之硬脆板材高溫環境加工方法，其中，該步驟(d)之進行硬脆板材工件之高溫環境下加工之硬脆板材工件之加工溫度為攝氏500℃~900℃之溫度。
本發明之硬脆板材高溫環境加工裝置及方法功效，係在於藉由該加工腔體之前半部形成氣屏區，以隔離該光學加工裝置之終端鏡片組與該加工腔體後半部及硬脆板材工件之高溫環境區域，讓該光學加工裝置所發出之加工光束得以穿過該氣屏區再對該硬脆板材工件進行如切割、打孔、拋光、研磨、表面雕刻、蝕刻…等等加工，可以讓該硬脆板材工件在於高溫環境下進行加工，而讓該硬脆板材工件絕不會有任何因溫度由常溫劇昇而產生之碎裂或破損之情況產生，另外，並可藉由該氣屏區有效隔離該光學加工裝置之終端鏡片組及加工腔體後半部及硬脆板材工件之高溫環境之熱對流熱能，使該光學加工裝置之終端鏡片組被有效保護，不會受到任何溫昇或熱對流熱能之侵入破壞，可以確保該硬脆板材工件之加工穩定性及加工品質，進一步提昇本發明之產業利用價值及經濟效益。
100:硬脆板材高溫環境加工裝置
10:光學加工裝置
11:終端鏡片組
11’:終端鏡片組
11A:終端鏡片組
12:加工光束
12’:加工光束
12A:加工光束
20:加工腔體
21:開口
22:正壓輸入口
23:負壓輸出口
24:第一反射鏡
25:第二反射鏡
26:水冷散熱裝置
27:第一偏轉驅動器
28:第二偏轉驅動器
30:正壓產生器
40:負壓產生器
50:加熱裝置
200:硬脆板材工件
210:工作平台
210’:工作平台
300:加工成品
400:於一加工腔體內形成
至少一氣屏區
410:加工腔體內及硬脆板材工件
加熱至高溫環境
420:加工光束穿過氣屏區
430:進行硬脆板材工件之高溫環
境下加工
X:氣屏區
51:溫度控制電路
29:活動門
60:熱輻射加熱裝置
220:垂直輔助加速器
第一圖為本發明之硬脆板材高溫環境加工裝置的第一實施例圖；
第二圖為本發明之硬脆板材高溫環境加工裝置的第二實施例圖；
第三圖為本發明之硬脆板材高溫環境加工裝置的第三實施例圖；
第四圖為本發明之硬脆板材高溫環境加工裝置的第四實施例圖；
第五圖為本發明之硬脆板材高溫環境加工裝置的第五實施例圖；
第六圖為本發明之硬脆板材高溫環境加工裝置的第六實施例圖；
第七圖為本發明之硬脆板材高溫環境加工裝置的第七實施例圖；
第八圖係為第七圖中之活動門開啟，使該熱輻射加熱裝置移出加工腔體之示意圖；
第九圖係為第七圖中之加工腔體內部之硬脆板材工件經熱輻射加熱裝置加溫為高溫環境後進行正式加工之示意圖；
第十圖為本發明之硬脆板材高溫環境加工裝置的較佳應用例圖；
第十一圖為第十圖之硬脆板材高溫環境加工裝置中的硬脆板材工件之加工成品示意圖；
第十二圖為本發明之硬脆板材高溫環境加工方法的流程圖。
首先請參閱第一圖所示，為本發明之硬脆板材高溫環境加工裝置100之第一實施例，該硬脆板材高溫環境加工裝置100係包含至少一光學加工裝置10，其型式不限，在本發明中係列舉以雷射加工設備、遠紅外線加工設備為例，並且，該光學加工裝置10前端設有至少一終端鏡片組11，該光學加工裝置10可透過該終端鏡片組11後產生至少一加工光束12，該終端鏡片組11之型式不限，在本發明第一實施例中，係列舉以至少一透鏡構成為例。
一加工腔體20，週緣設有至少一開口21，以供該光學加工裝置10之終端鏡片組11納入，於該加工腔體20前半部週邊分別設有至少一對正壓輸入口22及負壓輸出口23，且該正壓輸入口22及負壓輸出口23之排列方式不限，在本發明中係列舉該正壓輸入口22設於負壓輸入口23之上方，該加工腔體20內之後半部並供至少一硬脆板材工件200容置，該硬脆板材工件200之型式不限，在本發明中係列舉該硬脆板材工件200為玻
璃、藍寶石玻璃、石英構成為例，該硬脆板材工件200底部結合至少一工作平台210，該工作平台210之型式不限，在本發明之第一實施例中係列舉為一多軸移動平台構成為例，可帶動該硬脆板材工件200進行多軸移動。
至少一對正壓產生器30及負壓產生器40，該正壓產生器30對應連結於該加工腔體20之正壓輸入口22，以輸入正壓氣壓至該加工腔體20內，該負壓產生器40對應連結於該加工腔體之負壓輸出口23，以吸出該正壓產生器30輸入加工腔體中之正壓氣壓(如第一圖中之箭頭方向所示)，以使該加工腔體內之前半部形成至少一氣屏區X，該正壓產生器30之型式不限，在本發明中係以一空壓機構成為例，並且，該負壓產生器40之型式不限，在本發明中係以一抽氣設備為例。
至少一對加熱裝置50，分別設置於該加工腔體20後半部週緣，以對該加工腔體20內部及該硬脆板材工件200進行加熱至攝氏400℃至該硬脆板材工件200之材料軟化點高溫溫度，該軟化點之溫度不限，在本發明中係列舉500℃為例，以使該光學加工裝置10之加工光束12透過該正壓產生器30及負壓產生器40於加工腔體20內前半部所形成之氣屏區X，以向該處於高溫溫度環境之硬脆板材工件200進行如切割、打孔、拋光、研磨、表面雕刻、蝕刻…等等加工，該硬脆板材工件200之加工溫度為攝氏500℃~900℃之溫度，該加熱裝置50之型式不限，在發明中係列舉以一電熱裝置構成為例，並且，該加熱裝置50連結至少一溫度控制電路51，以藉由該溫度控制電路51控制該加熱裝置50之加熱溫度。
請再配合第二圖所示，為本發明之硬脆板材高溫環境加工裝置100之第二實施例，其中，係顯示該終端鏡片組11’為至少一異形多凸點透鏡構成為例，可使該加工光束12’為複數不同加工點之單焦光束之型態，而穿過該氣屏區X，以對該加工腔體20內後半部之高溫環境的硬脆板材工件200進行加工。
請再參考第三圖所示，為本發明之硬脆板材高溫環境加工裝置100之第三實施例，其中，係顯示該終端鏡片組11A為多個複合透鏡構成為例，可使該加工光束12A為單焦光束之型態，而穿過該氣屏區X，以對該加工腔體20內後半部之高溫環境的硬脆板材工件200進行加工。
請再配合第四圖所示，為本發明之硬脆板材高溫環境加工裝置100之第四實施例，其中，係顯示該終端鏡片組11為至少一透鏡構成為例，並且，該加工腔體20內之後半部設有至少一第一反射鏡24及第二反射鏡25，該第一反射鏡24及第二反射鏡25之型式不限，在本發明中係列舉以一金屬反射鏡構成為例，且該第一反射鏡24及第二反射鏡25相互呈九十度位置之配置，以藉該第一反射鏡24反射該光學加工裝置10之加工光束12至該第二反射鏡25，再由該第二反射鏡25將加工光束12反射至該加工腔體20內後半部之硬脆材料工件200進行加工，該第一反射鏡24及第二反射鏡25上分別結合至少一水冷散熱裝置26，可分別提供該第一反射鏡24及第二反射鏡25散熱之用，並且，該第一反射鏡24及第二反射鏡25上分別結合有至少一第一偏轉驅動器27及第二偏轉驅動器28，以分別由該第一偏轉驅動器27及第二偏轉驅動器28控制該第一反射鏡24及第二反射鏡25之偏轉及反射角度，該第一偏轉驅動器27及第二偏轉驅動器28係設置於該加工腔體20外部，且該第一偏轉驅動器27及第二偏轉驅動器28之型式不限，在本發明中係列舉以一馬達構成為例，亦即在此第四實施例中顯示使該加工腔體20後半部之硬脆板材工件200及工作平台210可以保持不動之狀態，而僅需由該第一偏轉驅動器27及第二偏轉驅動器28控制該第一反射鏡24及第二反射鏡25之偏轉量及反射角度，即可讓該加工光束12得以移動涵蓋整個硬脆板材工件200之範圍進行加工。
請再參閱第五圖所示，為本發明之硬脆板材高溫環境加工裝置100之第五實施例，其中，係顯示與第四圖不同之處為終端鏡片組11’為至少一異形多凸點透鏡構成為例，可使該加工光束12’為複數不同加工點之單焦光束之型態，同樣地，可藉由該加工腔體20後半部之硬脆板材工件200及工作平台210保持不動之狀態，而僅需由該第一偏轉驅動器27及第二偏轉驅動器28控制該第一反射鏡24及第二反射鏡25之偏轉量及反射角度，即可讓該加工光束12’得以移動涵蓋整個硬脆板材工件200之範圍進行加工。
請再配合第六圖所示，為本發明之硬脆板材高溫環境加工裝置100之第六實施例，其中，係顯示與第四圖不同之處為終端鏡片組11A
為多個複合透鏡所構成為例，可使該加工光束12A為單焦光束之型態，同樣地，可藉由該加工腔體20後半部之硬脆板材工件200及工作平台210保持不動之狀態，而僅需由該第一偏轉驅動器27及第二偏轉驅動器28控制該第一反射鏡24及第二反射鏡25之偏轉量及反射角度，即可讓該加工光束12A得以移動涵蓋整個硬脆板材工件200之範圍進行加工為多焦光束之型態，而穿過該氣屏區X，以對該加工腔體20內後半部之高溫環境的硬脆板材工件200進行加工。
請再參閱第七圖、第八圖及第九圖所示，第七圖為本發明之硬脆板材高溫環境加工裝置100之第七應用例，其中，與該第一圖所示之第一實施例之差異之處，係在於該加工腔體20外部設有至少一活動門29，該活動門29藉由開啟、關閉(如第七圖及第八圖所示)，供至少一熱輻射加熱裝置60進、出該加工腔體20內部，並藉由該熱輻射加熱裝置60對該加工腔體20內之硬脆板材工件200以中紅外線到遠紅外線間之波長進行預先加熱至上述加熱至攝氏400℃至該硬脆板材工件200之材料軟化點高溫溫度，再將該熱輻射加熱裝置60經由該開啟之活動門29移出至該加工腔體20外部(如第八圖所示)，再關閉該活動門29後，再行由該光學加工裝置10發出之加工光束12穿過該氣屏區X，以對該加工腔體20內後半部之高溫環境的硬脆板材工件200進行加工(如第九圖所示)，同樣可以達到如上所示之本發明之硬脆板材高溫環境加工裝置100的第一實施例~六實施例所示讓硬脆板材工件200於高溫環境下進行加工之功效。
請再參閱第十圖及第十一圖所示，第十圖為本發明之硬脆板材高溫環境加工裝置100之較佳應用例，其中，顯示該終端鏡片組11’為至少一異形多凸點透鏡構成為例，可使該加工光束12’為複數不同加工點之單焦光束之型態，而穿過該氣屏區X，以對該加工腔體20內後半部之高溫環境的硬脆板材工件200進行加工，並且，該容納硬脆板材工件200之工作平台210’為一彎折治具所構成，即該硬脆板材工件200彎折加工之治具，並且，該工作平台210’底部結合至少一垂直輔助加速器220，可藉該上加工光束12’為複數不同加工點之單焦光束分別接觸該硬脆板材工件200四個週邊之彎折點部位予以加工，再藉由該垂直輔助加速器220上、下
垂直加速運動(如第十圖中之上、下虛線箭頭方向所示)，使該硬脆板材工件200之四個週邊部位受熱軟化後加速彎曲下垂定型，以進一步讓該硬脆板材工件200最後形成一具立體週邊彎折的述之加工成品300(如第十一圖所示)，可提供如智慧型手機之立體彎折觸控面板之用。
上述第十圖及第十一圖所示之本發明之硬脆板材高溫環境加工裝置100之較佳應用例所揭示之硬脆板材工件200的四個週邊彎折部位加工方式，並不以上述第十圖及第十一圖所述以該彎折治具型態之工作平台210’與垂直輔助加速器220的輔助加速彎折型式為限，其他如以非接觸式的導引氣流方式(圖未顯示)，諸如申請人前向我國申請核准公告在案之中華民國發明專利公告號碼：I660920號「非接觸成型裝置及方法」發明專利案之導引氣流非接觸彎折玻璃板材技術，亦可適用於上述第十圖及第十一圖所示之本發明之硬脆板材高溫環境加工裝置100之較佳應用例的硬脆板材工件200的四個週邊彎折部位加工方式之應用範疇。
請再配合第十二圖所示，為本發明之硬脆板材高溫環境加工方法的流程圖，其步驟係包括步驟400~430，其中：(400)於一加工腔體內形成至少一氣屏區，即藉由該正壓產生器30及負壓產生器40分別結合於該內部容置一硬脆板料工件200之加工腔體20之前半部週緣，以分別對該加工腔體20內之前半部進行正氣壓輸入及負氣壓輸出，以使該加工腔體20前半部形成至少一氣屏區X；(410)加工腔體內及硬脆板材工件加熱至高溫環境，即對該步驟(400)之加工腔體20內之後半部及該硬脆板材工件200，以結合在該加工腔體20後半部週緣之至少一對加熱裝置26予以加熱該硬脆板材工件200到攝氏400℃至軟化點之間的溫度，以讓該加工腔體20後半部及硬脆板材工件200形成高溫溫度環境；(420)加工光束穿過氣屏區，即藉由至少一光學加工裝置10及該光學加裝置10前端之至少一終端鏡片組件11結合於該步驟(400)之加工腔體20前半部，以藉由該光學加工裝置10透過該終端鏡片組11產生之加工光束12穿過該氣屏區X而射向加工腔體20內之硬脆板材工件200；以及(430)進行硬脆板材工件之高溫環境下加工，即透過步驟(420)之加工腔體20
內及硬脆板材工件200加熱至高溫環境及步驟(430)之加工光束12穿過氣屏區X步驟，使該容置於加工腔體20內之硬脆板材工件200可受該光學加工裝置10於高溫環境下進行加工，該硬脆板材工件200之加工溫度為攝氏500℃~900℃之溫度。
在以上第一圖~第十二圖所示本發明之硬脆板材高溫環境加工裝置及方法，其中所揭示的相關說明及圖式，係僅為便於闡明本發明的技術內容及技術手段，所揭示較佳實施例之一隅，並不而限制其範疇，並且，舉凡針對本發明之細部結構修飾或元件之等效替代修飾，皆不脫本發明之創作精神及範疇，其範圍將由以下的申請專利範圍來界定之。
100:硬脆板材高溫環境加工裝置
10:光學加工裝置
11:終端鏡片組
12:加工光束
20:加工腔體
21:開口
22:正壓輸入口
23:負壓輸出口
30:正壓產生器
40:負壓產生器
50:加熱裝置
51:溫度控制電路
200:硬脆板材工件
210:工作平台
X:氣屏區
Claims (15)
- 一種硬脆板材高溫環境加工裝置，係包含：至少一光學加工裝置，該光學加工裝置前端設有至少一終端鏡片組，該終端鏡片組為至少一異形多凸點透鏡所構成，該光學加工裝置可透過該終端鏡片組後產生複數不同加工點之單焦光束型式之加工光束；一加工腔體，該加工腔體週緣設有至少一開口，以供該光學加工裝置之終端鏡片組納入，於該加工腔體前半部週邊分別設有至少一對正壓輸入口及負壓輸出口，該加工腔體內之後半部並供至少一硬脆板材工件容置，該加工腔體內之後半部設有至少一第一反射鏡及第二反射鏡，且該第一反射鏡及第二反射鏡上分別結合至少一水冷散熱裝置，該第一反射鏡及第二反射鏡相互呈九十度位置之配置，以及該第一反射鏡及第二反射鏡上分別結合有至少一第一偏轉驅動器及第二偏轉驅動器，該第一偏轉驅動器及第二偏轉驅動器係設置於該加工腔體外部，以分別由該第一偏轉驅動器及第二偏轉驅動器控制該第一反射鏡及第二反射鏡之偏轉及反射角度，以藉該第一反射鏡反射該光學加工裝置之加工光束至該第二反射鏡，再由該第二反射鏡將加工光束反射至該加工腔體內後半部之硬脆材料工件進行加工，並且，該加工腔體外部設有至少一活動門，該活動門藉由開啟、關閉，供至少一熱輻射加熱裝置進、出該加工腔體內部，並藉由該熱輻射加熱裝置對該加工腔體內之硬脆板材工件以中紅外線到遠紅外線間之波長進行預先加熱至攝氏400℃至該硬脆板材工件之材料軟化點高溫溫度；至少一對正壓產生器及負壓產生器，該正壓產生器對應連結於該加工腔體之正壓輸入口，以輸入正壓氣壓至該加工腔體內，該負壓產生器對應連結於該加工腔體之負壓輸出口，以吸出該正壓產生器輸入加工腔體中之正壓氣壓，以使該加工腔體內之前半部形成至少一氣屏區(Air curtains)；以及至少一對加熱裝置，分別設置於該加工腔體後半部週緣，以對該加工腔體內部及該硬脆板材工件進行加熱至攝氏400℃至該硬脆板材工件之材料 軟化點高溫溫度，以使該光學加工裝置之加工光束透過該正壓產生器及負壓產生器於加工腔體內前半部所形成之氣屏區，以向該處於高溫溫度環境之硬脆板材工件進行加工。
- 如申請專利範圍第1項所述之硬脆板材高溫環境加工裝置，其中，該光學加工裝置為一雷射加工設備所構成。
- 如申請專利範圍第1項所述之硬脆板材高溫環境加工裝置，其中，該光學加工裝置為一中紅外線或遠紅外線加工設備所構成。
- 如申請專利範圍第1項所述之硬脆板材高溫環境加工裝置，其中，該加工腔體內後半部所容置之硬脆板材工件為一玻璃所構成。
- 如申請專利範圍第1項所述之硬脆板材高溫環境加工裝置，其中，該加工腔體內後半部所容置之硬脆板材工件為一石英所構成。
- 如申請專利範圍第1項所述之硬脆板材高溫環境加工裝置，其中，該加工腔體內之硬脆板材工件底面結合至少一工作平台。
- 如申請專利範圍第6項所述之硬脆板材高溫環境加工裝置，其中，該加工腔體內之硬脆板材工件底面結合之工作平台為一多軸移動平台構成。
- 如申請專利範圍第6項所述之硬脆板材高溫環境加工裝置，其中，該加工腔體內之硬脆板材工件底面結合之工作平台為一彎折治具所構成。
- 如申請專利範圍第1項所述之硬脆板材高溫環境加工裝置，其中，該加熱裝置連結至少一溫度控制電路，以控制該加熱裝置之加熱溫度。
- 如申請專利範圍第1項所述之硬脆板材高溫環境加工裝置，其中，該加工腔體內後半部之該第一反射鏡及第二反射鏡為一金屬反射鏡所構成。
- 如申請專利範圍第1項所述之硬脆板材高溫環境加工裝置，其中，該加工腔體內後半部之該第一反射鏡及第二反射鏡上所結合之第一偏轉驅動器及第二偏轉驅動器為一馬達所構成。
- 一種硬脆板材高溫環境加工方法，其步驟係包含：(a)於一加工腔體內形成至少一氣屏區，即藉由至少一對正壓產生器及負壓產生器分別結合於一內部容置一硬脆板料工件之加工腔體之前半部週緣，以分別對該加工腔體內之前半部進行正氣壓輸入及負氣壓輸出，以使該加工腔體前半部形成至少一氣屏區； (b)加工腔體內及硬脆板材工件加熱至高溫環境，即對該步驟(a)之加工腔體內之後半部及該硬脆板材工件，以結合在該加工腔體後半部週緣之至少一對加熱裝置與至少一可活動進出加工腔體內、外部間之熱輻射加熱裝置予以加熱該硬脆板材工件到攝氏400℃至軟化點之間的溫度，以讓該加工腔體後半部及硬脆板材工件形成高溫溫度環境，該加工腔體內之後半部設有至少一第一反射鏡及第二反射鏡，且該第一反射鏡及第二反射鏡上分別結合至少一水冷散熱裝置，該第一反射鏡及第二反射鏡相互呈九十度位置之配置，以及該第一反射鏡及第二反射鏡上分別結合有至少一第一偏轉驅動器及第二偏轉驅動器，該第一偏轉驅動器及第二偏轉驅動器係設置於該加工腔體外部，以分別由該第一偏轉驅動器及第二偏轉驅動器控制該第一反射鏡及第二反射鏡之偏轉及反射角度；(c)加工光束穿過氣屏區，即藉由至少一光學加工裝置及該光學加裝置前端之至少一終端鏡片組件結合於該步驟(a)之加工腔體前半部，該終端鏡片組為至少一異形多凸點透鏡所構成，以藉由該光學加工裝置透過該終端鏡片組所產生之複數不同加工點之單焦光束型式之加工光束穿過該氣屏區，並藉該步驟(b)加工腔體內之後半部所設之第一反射鏡反射該光學加工裝置之加工光束至該第二反射鏡，再由該第二反射鏡將加工光束反射至該加工腔體內後半部之硬脆材料工件進行加工；以及(d)進行硬脆板材工件之高溫環境下加工，即透過步驟(b)之加工腔體內及硬脆板材工件加熱至高溫環境及步驟(c)之加工光束穿過氣屏區步驟，使該容置於加工腔體內之硬脆板材工件可受該光學加工裝置於高溫環境下進行加工。
- 如申請專利範圍第12項所述之硬脆板材高溫環境加工方法，其中，該步驟(a)之加工腔體中之氣屏區係在於1大氣壓力條件下形成。
- 如申請專利範圍第12項所述之硬脆板材工件加熱方法，該步驟(b)之加工腔體內及硬脆板材工件加熱至高溫環境之加工腔體可透過至少一可移進及移出之移動式之熱輻射加熱裝置，以近紅外線到遠紅外線間之波長照射該硬脆板材工件，以加熱該硬脆板材工件至攝氏400℃至軟化點之間的溫度。
- 如申請專利範圍第12項所述之硬脆板材高溫環境加工方法，其中，該步驟(d)之進行硬脆板材工件之高溫環境下加工之硬脆板材工件之加工溫度為攝氏500℃~900℃之溫度。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0780672A (ja) * | 1993-09-10 | 1995-03-28 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | レーザ切断方法および装置 |
| TW201436914A (zh) * | 2013-01-15 | 2014-10-01 | Corning Laser Technologies GmbH | 用於片狀基板之雷射加工的方法與裝置 |
| CN104334312A (zh) * | 2012-03-16 | 2015-02-04 | Ipg微系统有限公司 | 使一工件中具有延伸深度虚饰的激光切割 |
| CN105895555A (zh) * | 2015-02-12 | 2016-08-24 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于加工衬底的设备 |
| TWI628149B (zh) * | 2017-10-17 | 2018-07-01 | 海納微加工股份有限公司 | Glass plate 3D curved surface non-contact processing system and method |
| CN109562488A (zh) * | 2016-07-04 | 2019-04-02 | 普雷茨特两合公司 | 用于将光学系统引入到激光加工头的射束路径中的装置和具有该装置的激光加工头 |
-
2020
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0780672A (ja) * | 1993-09-10 | 1995-03-28 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | レーザ切断方法および装置 |
| CN104334312A (zh) * | 2012-03-16 | 2015-02-04 | Ipg微系统有限公司 | 使一工件中具有延伸深度虚饰的激光切割 |
| TW201436914A (zh) * | 2013-01-15 | 2014-10-01 | Corning Laser Technologies GmbH | 用於片狀基板之雷射加工的方法與裝置 |
| CN105895555A (zh) * | 2015-02-12 | 2016-08-24 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于加工衬底的设备 |
| CN109562488A (zh) * | 2016-07-04 | 2019-04-02 | 普雷茨特两合公司 | 用于将光学系统引入到激光加工头的射束路径中的装置和具有该装置的激光加工头 |
| TWI628149B (zh) * | 2017-10-17 | 2018-07-01 | 海納微加工股份有限公司 | Glass plate 3D curved surface non-contact processing system and method |
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