专利名称：采用激光进行微流控芯片储液池及芯片分割的加工装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种激光加工装置，尤其是对生物芯片中使用高聚物材料的激光加工装置，属于激光技术领域。
背景技术：
传统的机械加工多采用卡、夹、压等方式将材料固定在加工平台上，这样会严重磨损和破坏生物芯片表面；由于固定部分的存在，不能使材料得以有效的利用；机械加工的效率低，不适合应用于批量生产。
与传统的机械加工相比激光加工具有很多突出的优点，但是仍然有些地方不能够满足对生物芯片的加工，主要体现为现有的激光加工装置的加工平台多用于金属材料的加工，平台由金属材料作成密集的十字方格组合来支撑物体，这样很容易在加工的过程中激光穿透材料后的剩余能量遇到平台后发生反射，对加工成品二次加工。由于金属材料的熔点高，剩余能量不会对成品造成影响，而高聚物材料熔点低，剩余能量的反射会严重影响加工的结果。
现有的加工方式一般采用加工平台运动和光动式相结合，这样一方面成本比较高，另一方面由于高聚物材料质地轻，在随平台运动的过程中容易和平台发生相对移动，如果将材料加以固定，同样会磨损和破坏材料表面。
现在激光加工多为单件加工，加工结束后人工回收，这样可以人为的保护加工成品，但是这样的效率太低，不适合于生产。
实用新型内容本实用新型的目的在于提出一种采用激光进行微流控芯片储液池及芯片分割的加工装置，采用光动式加工方式，改进加工平台，使加工过程中芯片表面不受损伤，并且能够自动回收，提高加工效率。
为实现上述目的，采用光动式加工方式，包括激光器10、外光路系统3及加工平台4，特征在于所述的激光器10为二氧化碳激光器，激光器10发出的激光经外光路系统3垂直入射到放置在加工平台4的材料表面；所述的加工平台4包括外框架8，水平格栅17，其中，水平格栅17的间距大于芯片的尺寸，水平格栅17上部为能将透射的激光向水平面下方反射的倾角斜面，倾角为θ，0°＜θ＜45°；在加工平台4正下方还设置有将水平格栅17之间下落到芯片带出激光加工线路的自动回收装置5。水平格栅17可为窄条状长方形金属片，使激光穿透材料在金属片上部的斜面向水平面下方反射，以防止对材料二次加工。
所述的外光路系统3由固定在横向机床15上的第一反射镜11、固定在纵向机床16上的第二反射镜12、第二反射镜正下方的聚焦镜13组成，使激光垂直于放置在加工平台4的材料表面入射；外光路系统3中的第一反射镜11和水平面夹角为α，第二反射镜12和水平面夹角为β，α+β＝180°，聚焦镜13水平放置于第二反射镜12的正下方，使得入射激光经外光路系统3后垂直水平面出射。两个反射镜分别随其所固定于的机床运动。
所述的自动回收装置包括电机9、底座18、主动轮19、从动轮20、传送带14；其中，主动轮19、从动轮20，通过轴承固定在底座18上，主动轮19通过传动轴和电机9相连，主动轮19，从动轮20之间有传送带14连接。
在机体的两侧外壁平行于加工平台的中间位置设置抽风口2，使整个加工过程都有抽风口2抽风，以保持加工物件表面和加工环境的空气流通，从而保证了加工成品表面的清洁。
所述的加工平台4上还设置有水平调节旋钮6和水平尺7；水平尺7固定在相互垂直的两边框外壁的中间位置，上表面和外框架8的上表面平行，四水平调节旋钮6安置在外框架的四条内底边上，通过调节旋钮6来调节加工平台4的高度并保持使加工平台水平。
采用本实用新型后，由于采用了激光加工，使得加工的效率更高、速度更快；由于工件直接放在加工平台上，所以避免了因固定而带来的形变和磨损；由于二维数控机床带动激光加工头运动，而非加工平台运动，这样加工过程更快捷，定位更精确；由于自动回收装置能够在回收的过程中有效的保护芯片表面，而且很容易将加工成品传送到下一工位，适应于流水线的批量生产；由于在加工平台的两侧面均有抽气口，以保持加工环境的清洁和材料表面的残渣剩余较少。从而使整个加工过程简单、快捷、清洁、有保护。
图1为本实用新型的装置主视图；图2为本实用新型的装置俯视图；
其中边框外的箭头方向为激光入射方向，边框内的两箭头方向分别为二维数控机床的运动方向；图3为外光路系统俯视图；其中的箭头方向为激光传播方向；图4为加工平台俯视图；图5为自动回收装置俯视图；图1-5中，1-设备机体，2-抽风口，3-外光路系统，4-加工平台，5-自动回收装置，6-水平调节旋钮，7-水平尺，8-外框架，9-电机，10-激光器，11-第一反射镜，12-第二反射镜，13-聚焦镜，14-传送带，15-横向运动机床，16-纵向运动机床，17-水平格栅，18-底座，19-主动轮，20-从动轮。
具体实施方式
以下结合附图1-5，具体说明本实用新型的一个实施例。
本实用新型在加工时，首先参照与加工平台4在同一平面内的两垂直方向的水平尺7调节水平调节旋钮6，将加工平台4调节水平，加工材料直接放在水平加工台4上，由于重力的作用在没有外界干扰的情况下不会移动，采用光动式加工。
激光从激光器10出射后经外光路系统3垂直材料表面入射，外光路系统3的第一反射镜11与水平面夹角为135度，第二反射镜12与水平面的夹角为45度，聚焦镜13在第二反射镜12的正下方，并和其固定在纵向数控机床上。
由软件根据需要做出芯片储液池或芯片分割的图形，并设定加工速度。加工速度从10～200mm/s可调，激光功率从0～100W连续可调，速度的调节应该和功率调节相结合。应遵循的原则是速度不易过快，速度过快容易导致切割表面粗糙度增大；功率不易过大，功率过大容易导致生物芯片切割面烧蚀严重，热影响区增大。功率和速度的调节应该相互配合。对于高聚物材料的切割，激光加工速度最佳调节范围是10～30mm/s，激光功率最佳调节范围是20～50W。
由于条状格删15自身的厚度很小，同一水平面内两平行格删15的间距大于生物芯片的尺寸，加工好的每一芯片都会由于重力的作用落到下面的传送带14上，传送带14和加工平台4的距离根据聚焦镜13的焦距设定，焦距越大，传送带14距加工平台4的间距越大。在激光加工剩余能量不影响传送带上14的芯片的情况下，传送带14与加工平台4的距离尽可能的缩小，以保护加工好的成品芯片表面在接触传送带14的过程中不受损伤。加工开始的同时打开电机9，电机9带动主动轮19转动，从而带动传送带14运转，将加工好的每一个芯片及时移出激光加工区并回收，或送入下一工位，为下一步的加工作好准备。
激光功率可以由激光器控制面板调节，加工速度可以通过软件设置。
打开激光器的同时由两侧的抽风口抽风，以保持加工环境的清洁和材料表面的残渣剩余较少。
权利要求1.采用激光进行微流控芯片储液池及芯片分割的加工装置，采用光动式加工，包括激光器(10)、外光路系统(3)及加工平台(4)，其特征在于所述的激光器(10)为二氧化碳激光器，激光器(10)发出的激光经外光路系统(3)垂直入射到放置在加工平台(4)的材料表面；所述的加工平台(4)包括外框架(8)和设置在外框架(8)内的水平格栅(17)，其中，水平格栅(17)的间距大于芯片的尺寸，水平格栅(17)上部为能将透射的激光向水平面下方反射的倾角斜面，倾角为θ，0°＜θ＜45°；在加工平台(4)正下方还设置有将水平格栅(17)之间下落到芯片带出激光加工线路的自动回收装置(5)。
2.根据权利要求1所述的采用激光进行微流控芯片储液池及芯片分割的加工装置，其特征在于所述的外光路系统(3)由固定在横向机床(15)上的第一反射镜(11)、固定在纵向机床(16)上的第二反射镜(12)、第二反射镜正下方的聚焦镜(13)组成；其中第一反射镜(11)和水平面夹角为α，第二反射镜(12)和水平面夹角为β，α+β＝180°，聚焦镜(13)水平放置于第二反射镜(12)的正下方。
3.根据权利要求1所述的采用激光进行微流控芯片储液池及芯片分割的加工装置，其特征在于所述的自动回收装置包括电机(9)、底座(18)、主动轮(19)、从动轮(20)、传送带(14)；其中，主动轮(19)、从动轮(20)，通过轴承固定在底座(18)上，主动轮(19)通过传动轴和电机(9)相连，主动轮(19)，从动轮(20)之间有传送带(14)连接。
4.根据权利要求1所述的采用激光进行微流控芯片储液池及芯片分割的加工装置，其特征在于在机体的两侧外壁平行于加工平台的中间位置设置抽风口(2)。
5.根据权利要求1所述的采用激光进行微流控芯片储液池及芯片分割的加工装置，其特征在于所述的加工平台(4)上还设置有水平调节旋钮(6)和水平尺(7)；水平尺(7)固定在相互垂直的两边框外壁的中间位置，上表面和外框架(8)的上表面平行，四水平调节旋钮(6)安置在外框架的四条内底边上，通过调节旋钮(6)来调节加工平台(4)的高度并保持使加工平台水平。
专利摘要本实用新型为采用激光进行微流控芯片储液池及芯片分割的加工装置，属于激光技术领域。它采用光动式加工，包括激光器(10)、外光路系统(3)及加工平台(4)，特征在于激光器为二氧化碳激光器，激光器发出的激光经外光路系统垂直入射到放置在加工平台的材料表面；加工平台包括外框架(8)，水平格栅(17)，水平格栅的间距大于芯片的尺寸，水平格栅上部为能将透射的激光向水平面下方反射的倾角斜面；在加工平台正下方还设置有将水平格栅之间下落到芯片带出激光加工线路的自动回收装置(5)。本实用新型的装置在整个加工过程中能有效的保护芯片表面不受损伤，提高加工效率，有效利用材料，加工成品易回收或易传送到下一工位。
文档编号B23K26/08GK2806035SQ20052011485
公开日2006年8月16日 申请日期2005年7月27日 优先权日2005年7月27日
发明者刘世炳, 苏奇名, 武强, 鲍勇, 陈涛 申请人:北京工业大学