加工装置制造方法及图纸

加工装置(100)包括：光源(33)；用于获得与聚焦器件(9)上游给定的位置保持平行的在空间上偏移的出射光束(7)的光学系统(2)，所述光学系统(2)包括：可移动反射镜(19)，使得其法线能够描绘三维空间中的轨迹，所述光学系统(2)配置为使得所述第一入射光束(4)和可移动反射镜(19)的所述法线在所述可移动反射镜(19)的所有可能的位置和方向上以介于0°和15°之间的角度(15)分隔；驱动器件(6)，用于移动所述可移动反射镜(19)；逆反射系统(21)，能够提供与所述可移动反射镜(19)上的第一反射光束(23)平行的第二入射光束(8)；聚焦器件(9)，用于将出射光束(7)聚焦在目标(10)上。

Machining device

The processing device (100) includes: a light source (33); an optical system (2) for obtaining a space offset beam (7) in parallel with a given position upstream of the focus device (9), and the optical system (2) includes: a movable mirror (19), so that its normal line can describe a trajectory in a three-dimensional space, and the optical system (2) is configured. In order to allow the normal line of the first incident beam (4) and the movable mirror (19) to be separated in all possible positions and directions between the movable mirror (19) and the angle between 0 and 15 degrees (15), the driver part (6) is used for moving the movable reflector (19), and the reverse reflection system (21), which can be provided with the description. The first reflecting beam (23) parallel to the second incident beam (8) on the moving mirror (19); the focusing device (9) is used to focus the outgoing beam (7) on the target (10).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】加工装置
根据第一方面，本专利技术涉及一种加工装置。更确切地说，本专利技术涉及一种使用光来加工目标的加工装置。根据第二方面，本专利技术涉及一种通过使用光束(优选为激光束)对目标或一块材料进行加工的方法。
技术介绍
目前，诸如激光束之类的光束可以用于加工组件。实际上，有可能熔化或甚至汽化目标上的材料而形成孔或雕刻的设计，或者例如将元件切成两半。有些设备使用激光束以沿着线来加工或雕刻目标。这种设备可以被称为“一维加工装置”。对于一些应用，希望具有能够在目标中加工孔的装置。如果激光束垂直于目标的表面而射到目标，则孔或切割边的侧面不完全垂直于所述表面，而是通常相对于光束被指引到的表面的法线而偏移大约4°的角度。对于一些应用，对于精密机械应用(例如钟表制造)中的某些极低公差的组件而言，侧面相对于正在被处理的表面的这种偏差是不可接受的。一种解决方案在于将激光束以小角度引导到目标表面的法线，通常以大于4°的角度。US7842901B2描述了一种借助激光束来形成空心或去除材料的装置。从本文件的图1可以看出，例如，光束可能具有不垂直于目标的迎角。在聚焦之前能够使出射光束相对于入射光束横向偏移的偏心系统可以包括达夫棱镜(Doveprism)、阿贝-柯尼棱镜(Abbe-Koeningprism)或由三个反射镜组成的系统。US7842901B2中公开的光学系统相对复杂。特别地，需要提供相当复杂的驱动器件，这是因为该系统是横向的：驱动器件必须被选成使得驱动器件不干扰光束的路径。此外，需要补偿光学系统来补偿偏心系统中的几何误差。该补偿光学系统增加了设备的尺寸和重量。此外，该补偿光学系统本身引入额外的复杂度。最后，入射光束和出射光束之间横向偏移的控制是精细的。US4822974提出了一种光学系统，该光学系统使得光束能够根据与待处理的样本或目标的表面不垂直的光路径被引导到目标，参见例如该文件的图1中的光束115和图2中的光束115″。该系统包括第一部分，利用该第一部分可以获得相对于入射光束112偏移的出射光束114。之后使用光学聚焦来将出射光束114聚焦在目标上。该光学系统也相当复杂。在文件US7842901B2的情况下，需要提供专用的、相当复杂的驱动器件，这是因为该系统是横向的：驱动器件必须被选成使得驱动器件不干扰光束的路径。
技术实现思路
根据第一方面，本专利技术的目的之一是提供一种更简单的使用光束对目标进行加工的装置。为此，本专利技术人提出了一种加工装置，该加工装置包括：-光源；-光学系统，用于从入射光束获得相对于所述入射光束在空间上偏移的出射光束(以及配置为使得所述出射光束保持与聚焦器件上游给定的方向平行)，所述光学系统包括：反射镜：具有由法线限定的基本上平坦的反射表面，用于从来自所述入射光束的第一入射光束获得第一反射光束，可移动使得其法线能够描绘三维空间中的轨迹；所述光学系统配置为使得所述第一入射光束和可移动反射镜的所述法线在所述可移动反射镜的所有可能的位置和方向上以介于0°和15°之间的角度分隔；驱动器件，用于移动所述可移动反射镜；逆反射系统：相对于所述可移动反射镜定位，用于从所述第一反射光束获得所述反射镜的在所述可移动反射镜的所有可能的位置和方向上的第二入射光束，用于从所述第二入射光束在所述反射镜的反射中获得出射光束，以及能够为所述可移动反射镜的所有可能的位置和方向提供与所述第一反射光束平行的所述可移动反射镜上的所述第二入射光束(在本专利技术的光学系统中)；-聚焦器件，用于将所述出射光束聚焦在目标上。反射镜的法线能够描绘三维空间中的轨迹(或运动)。换句话说，光学系统配置为使得所述法线能够成形3D表面，例如圆锥形表面，即非平面的表面。无论可移动反射镜的位置和方向如何，出射光束与聚焦器件上游的给定位置保持平行。由于使用了逆反射系统，这显然是可能的。本专利技术装置的光学系统配置为使得可移动反射镜的位置变化能够引起入射光束和出射光束之间的偏移(二维或2D)变化。换句话说，加工装置的光学系统能够控制入射光束和出射光束之间的空间偏移。例如，出射光束可以相对于入射光束成角度偏移和/或相对于入射光束平移。偏移的出射光束然后可以被引导到工件上，用于相对于所述工件的法线以非零的角度穿过聚焦器件进行加工。结果是对雕刻切割或孔切割过程中引起的自然锥度的补偿，或者通过调节出射光束的偏移来获得具有正、中性或负锥度的切割、雕刻或钻孔的能力。在根据本专利技术的加工装置的光学系统中，驱动器件可以位于反射镜后面。也就是说，在由于入射光束而没有接收到任何光线的反射镜一侧。因此，根据本专利技术的光学系统因此可以表征为反射而不是横穿。这使得能够使用更简单的驱动器件(例如“无刷”型电动机、线性或压电定位台)。最后，使用所述光学系统的本专利技术的加工装置也更简单。它不仅更容易操作，而且更容易维护。磨损性部件通常是移动部件。对于本专利技术的加工装置，通常只有一个可移动的元件：反射镜。与前面引用的两个美国文件中的移动部件相比，反射镜并不昂贵。此外，利用本专利技术的装置可以更简单地引导可移动反射镜。这反过来使得本专利技术的加工装置更容易维护，特别是当必须更换组件时。在前面引用的两个美国文件中，光学系统(在某些情况下非常复杂的设备)高速旋转。在本专利技术的装置中，只有一个简单的光学元件需要移动：反射镜。这限制了维护成本。根据本专利技术的装置使用简单的光学元件。它也可以是便宜和耐磨的。本专利技术的装置可以称为“二维(2D)加工装置”。出射光束可以描绘聚焦器件之前(或上游)的三维空间中的轨迹(或运动)。换句话说，本专利技术装置的光学系统能够在入射光束和出射光束之间(并且不仅沿着一个方向)施加2D(沿至少两个非平行方向)偏移。由于反射镜的法线能够描绘三维空间中的轨迹，并且还由于使用逆反射系统(或逆反射器)，所以用于本专利技术装置的偏移的这种2D属性是可能的。可以等价地说，反射镜是可移动的使得其法线能够描绘三维空间中的运动。逆反射系统能够为可移动反射镜的所有可能的位置和方向提供与所述第一反射光束平行的到可移动反射镜的所述第二入射光束。在本专利技术装置的光学系统中，无论由第一入射光束定义的平面和可移动反射镜的法线如何，可以在可移动反射镜上具有与所述第一反射光束平行的第二入射光束。这可能要归功于使用了逆反射系统(也可以称为逆反射器)。由于第一反射光束和第二入射光束沿着相同的线具有相反的方向，可以说，第一反射光束和第二入射光束是反平行的。两个平面反射镜不构成逆反射系统，因为无论由第一入射光束定义的平面和可移动反射镜的法线如何，它们不能在可移动反射镜上提供与所述第一反射光束平行的第二入射光束。最后，在包括例如聚焦器件的平面中，出射光束可以描绘沿着不必是平面的表面的轨迹。如果想要能够加工孔的装置，这一点很重要。通过本专利技术的装置，仅利用一个移动元件即反射镜就可以具有出射光束的偏移的“2D”特性。因此，仅需要用于驱动器件的一个元件(例如一个电动机、一个压电元件)。通过本专利技术，不需要提供一种用于同步两个不同的驱动元件(例如两个电动机)的同步系统，这两个驱动元件对两个不同的可移动光学元件施加两个不同的一维移动，每个可移动光学元件能够在入射光束和出射光束之间沿着一个方向施加偏移。逆反射系统(或逆反射器)为本领域技术人员已知，参见例如“LesInstrumentsd本文档来自技高网...

【技术保护点】
加工装置(100)，包括：‑光源(33)；‑光学系统(2)，用于从入射光束(1)获得相对于所述入射光束(1)在空间上偏移的出射光束(7)，所述光学系统(2)包括：反射镜(19)：具有由法线(16)限定的基本上平坦的反射表面，用于从来自所述入射光束(1)的第一入射光束(4)获得第一反射光束(23)，可移动，使得所述反射镜的法线(16)能够描绘三维空间中的轨迹；所述光学系统(2)配置为使得所述第一入射光束(4)和可移动反射镜(19)的所述法线(16)在所述可移动反射镜(19)的所有可能位置和方向上以介于0°和15°之间的角度(15)分隔；驱动器件(6)，用于移动所述可移动反射镜(19)；逆反射系统(21)：相对于所述可移动反射镜(19)而定位，用于从所述第一反射光束(23)获得所述可移动反射镜(19)的所有可能位置和方向上在所述反射镜(19)的第二入射光束(8)，用于从所述第二入射光束(8)在所述反射镜(19)的反射中获得出射光束(7)，以及能够在所述可移动反射镜(19)的所有可能位置和方向上提供所述可移动反射镜(19)上的与所述第一反射光束(23)平行的所述第二入射光束(8)；‑聚焦器件(9)，用于将所述出射光束(7)聚焦在目标(10)上。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.14 BE 2015/5510;2016.02.04 EP PCT/EP2016/01.加工装置(100)，包括：-光源(33)；-光学系统(2)，用于从入射光束(1)获得相对于所述入射光束(1)在空间上偏移的出射光束(7)，所述光学系统(2)包括：反射镜(19)：具有由法线(16)限定的基本上平坦的反射表面，用于从来自所述入射光束(1)的第一入射光束(4)获得第一反射光束(23)，可移动，使得所述反射镜的法线(16)能够描绘三维空间中的轨迹；所述光学系统(2)配置为使得所述第一入射光束(4)和可移动反射镜(19)的所述法线(16)在所述可移动反射镜(19)的所有可能位置和方向上以介于0°和15°之间的角度(15)分隔；驱动器件(6)，用于移动所述可移动反射镜(19)；逆反射系统(21)：相对于所述可移动反射镜(19)而定位，用于从所述第一反射光束(23)获得所述可移动反射镜(19)的所有可能位置和方向上在所述反射镜(19)的第二入射光束(8)，用于从所述第二入射光束(8)在所述反射镜(19)的反射中获得出射光束(7)，以及能够在所述可移动反射镜(19)的所有可能位置和方向上提供所述可移动反射镜(19)上的与所述第一反射光束(23)平行的所述第二入射光束(8)；-聚焦器件(9)，用于将所述出射光束(7)聚焦在目标(10)上。2.根据权利要求1的加工装置(100)，其特征在于，所述光学系统(2)配置为使得所述入射光束(4)和所述可移动反射镜(19)的所述法线(16)在所述可移动反射镜(19)的所有可能的位置和方向上以介于0.01°和5°之间的角度(15)分隔。3.根据权利要求1的加工装置(100)，其特征在于，所述光学系统(2)配置为使得所述入射光束(4)和所述可移动反射镜(19)的所述法线(16)在所述可移动反射镜(19)的所有可能的位置和方向上以介于0.1°和3°之间的角度(15)以及优选地以0.5°的角度分隔。4.根据前述权利要求中任一项所述的加工装置(100)，其特征在于，所述光源(33)是激光源。5.根据前述权利要求中任一项所述的加工装置(100)，其特征在于，所述加工装置还包括用于移动所述目标(10)的定位器件(60)。6.根据前述权利要求中任一项所述的加工装置(100)，其特征在于，所述加工装置还包括用于偏移所述出射光束(7)的偏转系统(32)。7.根据前述权利要求中任一项所述的加工装置(100)，其特征在于，所述可移动反射镜(19)能够描绘围绕与所述可移动反射镜的法线(16)交叉的旋转轴线(5)的360°旋转，以及所述驱动器件(6)能够使所述反射镜(19)围绕所述旋转轴线(5)旋转。8.根据前一权利要求所述的加工装置(100)，其特征在于，所述驱动器件(6)能够施加所述反射镜(19)围绕所述旋转轴线(5)的旋转速度，所述旋转速度介于1000转/分钟至100000转/分钟之间。9.根据前述权利要求中任一项所述的加工装置(100)，其特征在于，所述可移动反射镜(19)能够关于两个或更多方向倾斜，以及所述驱动器件(6)能够改变所述反射镜(19)关于这两个或更多方向的倾斜。10.根据前述权利要求中任一项所述的加工装置(100)，其特征在于，所述反射镜(19)是可平移的，以及所述驱动器件(6)能够使所述反射镜(19)执行平移运动(24)。11.根据前述权利要求中任一项所述的加工装置(100)，其特征在于，所述逆反射系统(21)是可平移的，以及驱动器件能够使所述逆反射系统(21)执行平移运动。12.根据前述权利要求中任一项所述的加工装置(100)，其特征在于，所述光学系统(2)配置为使得第一入射光束(4)和第二入射光束(8)能够入射到所述反射镜(19)的同一平坦反射表面。13.根据权利要求1至11中任一项所述的加工装置(100)，其特征在于：-所述反射镜(19)具有两个基本上平坦的反射表面：所述反射表面中的每一个由法线限定，所述反射表面之一用于从源于所述入射光束(1)的所述第一入射光束(4)来获得所述第一反射光束(23)，另一个反射表面用于对所述第二入射光束(8)进行反射以提供所述出射光束(7)。14.根据前述权利要求中任一项所述的加工装置(100)，其特征在于，所述逆反射系统(21)能够保持光束的偏振。15.根据前述权利要求中任一项所述的加工装置(100)，其特征在于，所述逆反射系统(21)包括达夫棱镜(29)和直角等腰棱镜(30)。16.根据前一权利要求所述的加工装置(100)，其特征在于，所述逆反射系统(21)还包括半波滞后板(45)、屋脊棱镜(35)和偏振分束器立方体(50)。17...

【专利技术属性】
技术研发人员：塞巴斯蒂安·伊斯特瓦，保罗艾蒂安·马丁，阿克塞尔·库皮斯维兹，
申请(专利权)人：激光工程应用有限公司，
类型：发明
国别省市：比利时,BE