【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于利用激光束加工工件的方法和设备。
技术介绍
1、已知的是，利用扫描光学器件偏转激光束并将其引导到工件上方，以便对工件进行加工、尤其对其进行清洁。
2、已知的方法或设备具有如下缺点，即扫描光学器件通常必须在一个方向上非常快速地扫描。在此，至少一个反射镜必须非常快速地来回运动，由此，该反射镜的驱动器达到其负荷极限并限制整个方法或整个设备的加工速度。
技术实现思路
1、因此，本专利技术的任务在于，提供一种能够实现高效加工工件的方法和设备。
2、根据本专利技术，该任务通过根据权利要求1所述的方法和根据权利要求12所述的设备来解决。从属权利要求给出优选的改进方案。
3、因此，根据本专利技术的任务通过一种利用激光束加工工件的方法来解决，其中，通过光学系统的扫描光学器件引导该激光束，其中，激光束在击中工件时具有线形或矩形的截面，该截面具有大于二的长边与短边的纵横比。
4、根据本专利技术的方法能够实现规避先前的系统局限，尤其是规避扫描光学器件的受限的最大速度，因此能够在工件上应用激光束的全部功率。
5、优选地，长边与短边的纵横比大于五、尤其是大于10。
6、优选地，根据本专利技术的方法用于清洁、剥蚀、重熔和/或粗糙化处理。
7、扫描光学器件可以被设计成射束偏转单元的形式。为了特别快速地加工工件，扫描光学器件可以具有一个或多个检流计式扫描器。
8、根据加工要求的不同，可以执行激光束的
9、激光束能够以单光斑的形式或多焦点地击中工件。替代地或附加地，可以设置多个激光束和/或多个光学系统。
10、工件可以是平坦的或弯曲的。
11、在本专利技术的特别优选的设计方案中，激光束在纵向方向上且在重复的横向扫描方向上运动。在此情况下，线形截面的长边优选沿纵向方向延伸。
12、横向扫描方向横向于纵向方向定向，并且激光束在横向扫描方向上的运动优选快于在纵向方向上的运动。激光束在横向扫描方向上的运动(偏转)的速度可以比在纵向方向上快十倍以上。
13、在现有技术中，如开头所阐述的那样，系统局限是由在横向扫描方向上的非常快速的重复运动(偏转)决定的。对于横向扫描方向上的运动，扫描光学器件的至少一个反射镜必须非常快速地加速、减速和又加速。在本专利技术的所描述的优选实施方式中，通过利用激光束的宽的截面进行扫描可以减缓在横向扫描方向上的这种运动。因此，可以利用激光束在横向扫描方向上相对低的速度下加工大的工件面。
14、纵向方向上的运动可以通过相对于扫描光学器件向前推动工件、通过扫描光学器件的扫描运动或者通过这两种变体的组合来实现。
15、而如果线形截面的长边是沿重复的横向扫描方向延伸，则尤其是出于清洁目的，可以实现温度过高。
16、线形截面的长边优选地垂直于横向扫描方向延伸。在此情况下，横向扫描方向和短边垂直于纵向方向延伸。这可以在激光束在横向扫描方向上尽可能慢的运动下实现对工件的最大面积的加工。
17、更优选地，线形截面的长边和短边分别可以沿光学系统的主轴线的方向延伸。由此，光学系统可以在结构上特别简单地形成。
18、激光束可以呈网格状在工件上方运动。在此，激光束的线形截面优选垂直于或平行于纵向方向取向。由此，根据本专利技术的方法允许特别高效地加工工件。
19、扫描线可以重叠(“正重叠”)或彼此分离(“负重叠”)。正重叠有助于彻底清洁，而负重叠可以被用于例如在去除发卡(hairpin)上的油漆时剥除涂层部分。
20、激光束可以在扫描光学器件前方被引导通过准直器，而在扫描光学器件后方被引导通过聚焦光学器件。在此，准直器优选将激光束不对称地成形(“变形准直”)。
21、准直器可以具有一个或多个非球面透镜，以便引起针对工件加工的最佳线形状。
22、准直器可以具有至少两个依次布置的准直透镜，其中，第一准直透镜将激光束在激光束截面的长边的方向上成形，而第二准直透镜将激光束在激光束截面的短边的方向上成形。在长边或短边的方向上可以选择不同的成像比例，以便使激光束的截面不对称地成形。
23、在本专利技术的更优选的设计方案中，激光束是脉冲式的。
24、脉冲可以重叠(“正脉冲重叠”)或者彼此分离地施加(“负脉冲重叠”)。
25、优选地，当激光束的线形截面的长边在工件表面上横向于、尤其是垂直于横向扫描方向上的重复运动定向时，使用脉冲式激光束。尽管激光束在横向扫描方向上的运动的速度有所降低，但仍可以以高脉冲频率加工工件。此外，尽管有限定的脉冲重叠，但仍可以在低的进给速度下高效加工大的工件表面。在此，针对大的面积获知的工艺参数可以更好地应用于窄的面积，因为根据本专利技术，对于类似的脉冲重叠来说需要较低的扫描速度。
26、优选地，脉冲频率在1khz与4mhz之间。
27、激光束可以藉由导光缆被引入光学系统中。优选地，导光缆通入光学系统的准直器。导光缆可以具有玻璃纤维。优选地，导光缆的纤维截面为圆形或矩形。
28、在激光束的优选设计方案中，激光束具有
29、a)300nm与380nm之间的、500nm与550nm之间的或800nm与1200nm之间的波长；
30、b)0.1j/cm2与40j/cm2之间的光通量；
31、c)在单模状态下介于1与1.6之间的、或者在多模状态下高达100或更高的光束质量m2；和/或
32、d)截面呈高斯状或平顶状的轮廓。
33、在这里应理解，光束质量在很大程度上取决于引导激光束的导光缆的直径。
34、特别优选地，在脉冲式激光束中使用平顶状轮廓，以避免中心强度过高且因此避免过高的能量输入。
35、在工件的优选设计方案中，所述工件
36、a)具有金属材料作为基础材料，例如铝合金、不锈钢、结构钢或铜，或非金属材料作为基础材料，例如陶瓷、玻璃或晶体材料；
37、b)具有粉末涂层、浸漆、膜和/或喷漆作为涂层；和/或
38、c)具有脂、油、硅树脂、冷却润滑剂、氧化物、阳极氧化层和/或烟尘残留物作为待清洁物质。
39、根据本专利技术的任务还通过一种用于利用激光束加工工件的设备、尤其是通过一种用于执行在此描述的方法的设备来解决。该设备具有光学系统，该光学系统具有扫描光学器件，通过该扫描光学器件能够引导激光束。光学系统被设计成用于使激光束成形，使得所述激光束在击中工件时具有线形截面，所述线形截面具有大于二的长边与短边的纵横比。
40、设备可以具有轴系统，以便使扫描光学器件在大的面积内运动。
41、优选地，设备具有用于输送激光束的导光缆。
42、设备可以具有布置在扫描光学器件的上游的准直器，该准直器用于将激光束不对称地成形。
4本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种利用激光束(16)加工工件(14)的方法(12)，其中，通过光学系统(44)的扫描光学器件(24)引导所述激光束(16)，其中，所述激光束(16)在击中所述工件(14)时具有线形截面(32)，所述线形截面具有大于2的长边(34)与短边(36)的纵横比。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述激光束(16)在击中所述工件(14)时具有线形截面(32)，所述线形截面具有大于5的长边(34)与短边(36)的纵横比。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，使所述激光束(16)在纵向方向(22)上且在重复的横向扫描方向(26)上运动，其中，所述横向扫描方向(26)横向于所述纵向方向(22)定向，并且所述激光束(16)在横向扫描方向(26)上的运动的速度快于在所述纵向方向(22)上的运动的速度，其中，所述线形截面(32)的所述长边(34)沿纵向方向(22)延伸。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述线形截面(32)的所述长边(34)垂直于所述横向扫描方向(26)延伸。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述线形截面(
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述激光束(16)呈网格状在所述工件(14)上方运动。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述扫描光学器件(24)前方引导所述激光束(16)通过准直器(46)，并且在所述扫描光学器件(24)后方引导所述激光束通过聚焦光学器件(48)，其中，所述准直器(46)将所述激光束(16)不对称地成形。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述激光束(16)是脉冲式的。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，藉由导光缆(42)将所述激光束(16)引入所述光学系统(44)中。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述激光束(16)具有
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述工件(14)
12.一种用于利用激光束(16)加工工件(14)的设备(10)，所述设备尤其用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法(12)，其中，所述设备(10)具有光学系统(44)，所述光学系统具有扫描光学器件(24)，通过所述扫描光学器件能够引导所述激光束(16)，其中，所述光学系统(44)被设计成用于使所述激光束(16)成形，使得所述激光束在击中所述工件(14)时具有线形截面(32)，所述线形截面具有大于2的长边(34)与短边(36)的纵横比。
13.根据权利要求12所述的设备，其中，所述设备具有布置在所述扫描光学器件(24)的上游的准直器(46)，所述准直器用于将所述激光束(16)不对称地成形。
14.根据权利要求13所述的设备，其中，为了对所述激光束(16)进行个性化准直，所述准直器(46)被设计成关于彼此垂直的两个空间方向是对称的。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的设备，其中，所述设备(10)具有布置在所述扫描光学器件(24)的下游的球面的聚焦光学器件(48)。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种利用激光束(16)加工工件(14)的方法(12)，其中，通过光学系统(44)的扫描光学器件(24)引导所述激光束(16)，其中，所述激光束(16)在击中所述工件(14)时具有线形截面(32)，所述线形截面具有大于2的长边(34)与短边(36)的纵横比。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述激光束(16)在击中所述工件(14)时具有线形截面(32)，所述线形截面具有大于5的长边(34)与短边(36)的纵横比。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，使所述激光束(16)在纵向方向(22)上且在重复的横向扫描方向(26)上运动，其中，所述横向扫描方向(26)横向于所述纵向方向(22)定向，并且所述激光束(16)在横向扫描方向(26)上的运动的速度快于在所述纵向方向(22)上的运动的速度，其中，所述线形截面(32)的所述长边(34)沿纵向方向(22)延伸。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述线形截面(32)的所述长边(34)垂直于所述横向扫描方向(26)延伸。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述线形截面(32)的所述长边(34)和所述线形截面(32)的所述短边(36)分别沿所述光学系统(44)的主轴线(38，40)的方向延伸。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述激光束(16)呈网格状在所述工件(14)上方运动。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述扫描光学器件(24)前方引导所述激光束(16)通过准直器(46)，并且在所述扫描光学器件(24)后方引导所...
【专利技术属性】
技术研发人员：C·诺伊格鲍尔，C·蒂尔科恩，G·布罗格哈默，D·科尔贝安，
申请(专利权)人：通快激光有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。