材料去除装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于借助于激光来去除材料的方法及其所属的装置。本发明专利技术的任务是，保证在去除过程之中不仅不污染激光束横截面，而且使去除部位处的空气调节的环境条件保持不变。根据本发明专利技术，借助于沿着规定方向在去除部位处上方流过的气体使得在去除部位处的温度和／或湿度基本上保持不变。在这种情况下，所述气体以本发明专利技术的不同的方案在除去过程中具有不变的或者变化的温度、湿度值和流动速度。一个用于实施所述方法的装置具有一个管形通道（１），通过所述通道的端部出来一束激光束（３）并射到一个物体（２）的一个表面上，并在此处去除材料。在这种情况下，从一个流动通道（４）的出口（６）中出来具有限定湿度的、具有温度的空气流（７），该空气流对准去除部位，而所述流动通道通过一个连接管（５）与一个输送机构相连接。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用激光照射来去除材料的方法及其装置。
技术介绍
采用激光束对准物体表面来去除物体表面材料的方法和装置已为人们所熟知。其中有些方法和装置是用激光束对表面进行扫描，对材料进行限定的去除，并有目的地改变物体的几何尺寸。这种方法的关键是，激光能量施加到去除部位时不能对去除区域、特别是对于对温度敏感的软材料造成严重的热损害。具有特殊意义的是如果要去除的材料湿度很大，而且应该防止材料由于得到能量而变得干燥，以避免材料性能及材料去除条件、诸如去除速度等在去除过程期间产生不希望的变化。这种情况的例子是，为了用隐形眼镜来矫正人眼的视力，需要加大或减小人工隐形眼镜表面的曲率。但是，在加工死的或活的生物组织，诸如软骨、牙齿硬组织或在眼角膜成型(照相折射角膜切除术)的眼外科手术中，不仅要仔细成型，而且还要保持剩余材料的性能。在上述应用时，保持材料去除期间去除部位处环境的空气调节条件不变，对于规定材料的去除具有特殊的意义，其中主要取决于材料表面及其周围的温度和湿度。对于所规定的材料的去除，另外具有意义的还有加到材料处的能量的连续性。因为照射在发射光源和去除部位之间路径上的激光，横穿过自由的大气空间或必要的保护气体，因此在材料去除时产生的废物，诸如烟尘或材料颗粒可能有损于去除部位邻近区域的大气。由于它们横穿过激光束，还能够对激光照射的强度产生不可预知的减弱。由US 5,344,418可知一种装置，在材料去除设备所产生的激光束的出口附近设置流动通道。在材料去除期间，气体流或空气流从流动通道朝向去除部位流出，以此达到吹跑去除部位烟尘和材料颗粒的目的。但是此时的缺点是，由于气体流和空气流吹涂去除部位处的材料表面，这不仅使表面上已有的湿润薄膜遭到破坏，使其丧失了保护作用，而且还特别使具有保湿、强吸湿作用材料的内部变得不允许的干燥，去除时材料中的水化作用状态也受到不利的影响。US 5,181,916描述的设备不是吹掉诸如烟尘或材料颗粒等杂质，而是借助于气体流将其吸掉。为此目的而围绕设备的出口同心地设置了一个吸入口，激光束由该设备出来射向去除部位。但是在去除部位上方流动的气体不仅带走了此处材料表面的湿度，而且还至少使去除部位附近的材料变得干燥。DE 100 20 522 A1描述了在去除生物组织时吸走废料的装置。此处激光束通过一个管形通道对准所述组织，并将废料吸入通道中。在通道内部产生一个与激光照射方向相反的空气流。此处吸走的空气不是来自去除部位的环境，而是从位于通道出口附近的进气口流入。这就使得材料表面不受空气流的吹涂，从而避免了干燥。此外，空气流从激光束经过的通道中心沿径向向外对齐，因此使烟尘和材料颗粒远离中心，从而也远离了激光束，这样就防止这些杂质对激光照射强度产生不利的影响。但是，这里采用的方法还不能保证用激光能量进行材料去除，特别是进行表面精加工时主要摆脱环境的影响。尽管采取了前面列举的措施，但是去除条件总还是受到去除过程中去除部位温度和湿度变化的影响。为了能够使材料去除具有较高的成型精度，始终需要减少这些影响。
技术实现思路
由此出发本专利技术任务的任务是，遵守或改善已公开的措施，避免激光束横截面的的污染，在整个去除过程时间内保持去除部位的空气调节环境条件不发生变化。按照本专利技术开头所述的一种方法，借助于一种在去除过程期间、经由去除部位上方、按预先规定方向流动的气体，使去除部位和/或其邻近区域的温度和/或湿度基本保持不变。此时，气体具有规定的温度、规定的湿度和/或规定的流动速度。本专利技术的第一个实施方案是，在整个去除过程期间空气流以不变的温度、不变的湿度和不变的流动速度在去除部位上方流过。因此，在利用空气作为传输介质的情况下，在对准去除部位的空气的相应预选的温度低于去除部位的额定温度时，过剩的热量将被带走。相反，如果对准去除部位的空气具有较高的相对湿度，则将保证湿度的引入，并防止材料表面和内部变干燥。例如空气流可在流速约为0.5米/秒的情况下，以37°的温度和100％的相对湿度对准去除部位。依据待去除材料的性能，空气流在去除部位上方流过的最佳范围是温度在20℃～30℃的范围内，相对湿度在0～100％范围内，流动速度在1米/秒～10米/秒的范围内。常见的有利变型是，在去除部位上方流过的空气温度为-8℃，相对湿度为80％，流速约为3米/秒。因此，在去除期间的空气调节条件能够保持在较小的限度内不变。如果在去除过程中，例如有大约0.5瓦的功率连续扫描到材料中，那么虽然用于去除的功率的绝大部分已消耗掉，但是还有不小的一部分功率转化为热能。这部分热能按照本专利技术的方法可在很大程度上传输掉，因此如前所述而基本上保持静态平衡。本专利技术的另一方案是，空气流的流动速度和供气量应该根据去除所使用的激光照射脉冲重复频率如此预先规定使在脉冲期间所去除掉的组织要在后续脉冲序列开始前的时间间隔内能够被空气流传输掉。这在脉冲重复频率为1千赫兹、去除部位的去除面积例如为8平方毫米的情况下，可使用的流动速度约为8米/秒，此时的空气流量应为40立方厘米/秒左右。在此情况下可使用直径约为8毫米的软管。另外，本专利技术的一种优选的方案是，空气流以恒定温度和不变的湿度含量、但是以去除过程期间逐渐增高的流动速度在去除部位上方流过。此处的空气流温度可达例如37°、相对空气湿度约为100％、但是去除开始时的流动速度约为0.2米/秒，在去除持续期内提高到10米/秒。因此以这种方式在进行具有较高功率值的能量输入时，多余的热能被带走。本专利技术的另一方案是，空气流以恒定流速在去除部位上方流过。但是与此相反，在去除过程期间流动空气的温度降低和/或相对湿度提高。与此相关的例子是，空气流速在整个去除过程期间为0.5米/秒，而空气温度在大约42℃(去除过程开始)至大约10℃(去除过程终了)的范围内变化，空气湿度则在大约80％(去除过程开始)至大约100％(去除过程终了)的范围内变化。在对材料和材料表面处空气调节环境之间的温度和湿度平衡进行调节的情况下，还可以达到比温度和湿度值不变的情况更好的结果，从而得到更好的成型再现条件。与此相关的实施方案变型还有，在去除过程期间温度和/或空气湿度的变化不仅可以连续地、而且还可以根据预先规定的不连续的进程函数进行。对此可供选择的方案还可能是，空气的温度、相对湿度和/或流速根据去除过程期间在去除部位或其附近区域重复测量、分析所得的温度和湿度值来进行变化，并将其用来作为空气流进行变化的主导参数。因此在去除部位处连续测量温度和湿度可以提供信息，该信息能够用来降低空气温度、提高它的湿度或者用来改变流速，以便能够在适当的程度上使去除部位的空气调节条件保持不变而不断地施加积极的影响。此外，在采取前述措施来保持环境条件不变的同时，还不断地如此对准空气流，使得去除期间产生的废物，诸如烟尘和材料颗粒由空气流席卷，并由流动的空气从去除部位除去，而不横向穿过对准去除部位的激光束。还须明确指出，本专利技术不限于使用空气作为热能和湿度的传输介质，而且还可以应用其他各种合适的气体、例如氮气等。本专利技术方法的优点在于适合人造隐形眼镜表面曲率的变化，以达到加强或减少曲率来矫正人眼视力缺欠的目的。这种方法的主要优点在于，可以在以后戴隐形眼镜的人缺席的情况下完成去除。本专利技术还涉及适合用于实本文档来自技高网...

【技术保护点】
采用激光照射来去除材料的方法，其中在去除过程期间借助于去除部位上方流过的气体流使得去除部位和／或它邻近区域处的组织的温度和／或湿度基本上保持不变。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：M迪克，J埃尔布雷希特，E施罗德，B赛茨，
申请(专利权)人：卡尔蔡司医疗技术股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]