本發(fā)明涉及一種激光材料加工設(shè)備，特別是下述激光材料加工設(shè)備，其使得可以沿著任意軌跡引導(dǎo)激光焦點(diǎn)。

背景技術(shù)：

這樣的激光材料加工設(shè)備可針對不同的目的被使用，例如用在工業(yè)的激光材料加工中。包括標(biāo)記或書寫、去除或結(jié)構(gòu)加工，如切割或打孔、燒結(jié)(作為快速原型方法)以及焊接。

針對激光材料加工的不同應(yīng)用有利的是，不僅在任意軌跡上引導(dǎo)激光焦點(diǎn)的位置，而同時(shí)控制激光束軸在工件上的入射角。由此例如可將任意形狀置入工件中，形狀的邊緣具有相對于工件表面的所期望的傾斜角。理想地，入射角應(yīng)可根據(jù)軌跡引導(dǎo)調(diào)整。應(yīng)可高精度和高速地執(zhí)行對兩個(gè)參數(shù)的獨(dú)立調(diào)整，從而相應(yīng)地在激光材料加工時(shí)實(shí)現(xiàn)高的加工速度。

該情況對于精確實(shí)施打孔、例如微孔(φ<500μm或φ<200μm)是特別有益的。這樣的孔通常通過下述方式產(chǎn)生，即，激光焦點(diǎn)在圓形或螺旋形軌跡上被引導(dǎo)(環(huán)鉆打孔和螺旋打孔)。通過調(diào)整激光束軸的入射角可產(chǎn)生具有限定錐度的孔。

文獻(xiàn)de102005047328b3示出用于利用激光束打孔的裝置，其具有：旋轉(zhuǎn)圖像旋轉(zhuǎn)器；在輻射方向上看被布置在圖像旋轉(zhuǎn)器之前的束操縱器，用于束相對于圖像旋轉(zhuǎn)器的旋轉(zhuǎn)軸的角度和位置調(diào)整；以及在圖像旋轉(zhuǎn)器的出口側(cè)的聚焦裝置。該裝置在對激光束軸在工件上的入射角的靈活調(diào)整的速度方面受限，且很大程度地受限于產(chǎn)生圓形的孔。

此外，文獻(xiàn)de102010049460a1示出用于引導(dǎo)光束的裝置，特別是環(huán)孔光學(xué)系統(tǒng)，具有兩個(gè)平的平行板，其相互獨(dú)立旋轉(zhuǎn)地被驅(qū)動(dòng)。同樣地，該裝置在對激光束軸在工件上的入射角的靈活調(diào)整的速度方面受限，且很大程度地受限于產(chǎn)生圓形的孔。

文獻(xiàn)ep1656234b1示出激光打孔和切割裝置的部分的掃描頭，其具有用于產(chǎn)生平行束移位的擺動(dòng)單元。根據(jù)對該平行移動(dòng)的調(diào)整，束以距光軸不同的距離入射到聚焦裝置上，且因此以相應(yīng)地角度從聚焦裝置中離開。由此可通過調(diào)整平行移動(dòng)而影響對激光束軸在工件上的入射角的調(diào)整。通過布置兩個(gè)平的平行光學(xué)板，其可圍繞相互成直角的軸旋轉(zhuǎn)或翻轉(zhuǎn)，在兩個(gè)方向上實(shí)現(xiàn)束移位。借助于具有兩個(gè)鏡的掃描塊，激光束可在所期望的軌跡上被引導(dǎo)。

特別地，在平的平行板中，平行束移位與平的平行板的厚度和偏轉(zhuǎn)角成正比，使得為了產(chǎn)生大的平行移動(dòng)必須按比例使用厚的且由此惰性的板，和/或該板必須旋轉(zhuǎn)大的角度。相應(yīng)地，在調(diào)整激光束軸時(shí)可實(shí)現(xiàn)的速度以及與其關(guān)聯(lián)的加工速度相應(yīng)地受限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

期望值使得，能夠以更高的速度實(shí)施平行的束移位以及由此以更高的速度調(diào)整激光束軸的入射角，從而可相應(yīng)地實(shí)現(xiàn)在激光材料加工中的高的加工速度。

根據(jù)本發(fā)明，這通過根據(jù)權(quán)利要求1的激光材料加工設(shè)備實(shí)現(xiàn)，其具有：射束偏轉(zhuǎn)單元；平行錯(cuò)位單元(或平行移動(dòng)單元，下文中簡稱為平行錯(cuò)位單元)，其具有至少三個(gè)反射鏡，其中，該至少三個(gè)反射鏡中的一個(gè)反射鏡可旋轉(zhuǎn)用于激光束的平行錯(cuò)位(或平行移動(dòng))；以及聚焦裝置。

這樣的激光材料加工設(shè)備使得通過平行錯(cuò)位單元的可旋轉(zhuǎn)鏡的僅小的轉(zhuǎn)動(dòng)激光束可相對于光軸平行錯(cuò)位(或平行移動(dòng))。由此相應(yīng)地可以靈活且快速地調(diào)整激光束軸的入射角。由此可在激光材料加工時(shí)實(shí)現(xiàn)更快的加工速度且由此實(shí)現(xiàn)更短的過程時(shí)間。此外，激光束軸的入射角可與對激光束的軌跡引導(dǎo)分開地借助于射束偏轉(zhuǎn)單元調(diào)整。這確保精確地調(diào)整入射角以及精確引導(dǎo)激光束的軌跡。在從屬權(quán)利要求中可得到本發(fā)明的其他有利設(shè)計(jì)方案。

可選地，射束偏轉(zhuǎn)單元具有兩個(gè)反射鏡，這兩個(gè)反射鏡被布置使得激光束可沿著相互可選成直角的兩個(gè)方向偏轉(zhuǎn)。可選地，所述鏡被實(shí)施成旋轉(zhuǎn)鏡或翻轉(zhuǎn)鏡，且此外可選地與諸如檢流計(jì)驅(qū)動(dòng)器或壓電驅(qū)動(dòng)器的高速調(diào)整件耦接?？蛇x地，對于多個(gè)鏡涉及下述布置，即，所述鏡相互成直角地被布置。由此(例如已經(jīng)聚焦或待聚焦的)激光束可在x方向和y方向上對準(zhǔn)工件表面，由此可以同時(shí)二維地偏轉(zhuǎn)激光束。此外，可通過檢流計(jì)驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)高的軌跡速度。

此外可選地，射束偏轉(zhuǎn)單元被布置在平行錯(cuò)位單元與聚焦裝置之間。例如，射束偏轉(zhuǎn)單元可在激光束的傳播方向上被布置在平行錯(cuò)位單元直接之后和聚焦裝置直接之前。直接之后或直接之前在此可表示，在兩個(gè)部件之間不連接其他(光學(xué))部件。替選地或補(bǔ)充地，激光材料加工設(shè)備可具有一個(gè)或多個(gè)其他部件，其被布置在射束偏轉(zhuǎn)單元與聚焦裝置之間。

平行錯(cuò)位單元具有至少三個(gè)鏡，其中，至少三個(gè)反射鏡中的一個(gè)反射鏡可旋轉(zhuǎn)用于平行移動(dòng)激光束，且兩個(gè)鏡被實(shí)施成固定的。為實(shí)現(xiàn)平行錯(cuò)位單元的緊湊設(shè)計(jì)方案，平行錯(cuò)位單元可選地被設(shè)計(jì)成使得激光束借助于鏡組件被反射四次，其中，在平行錯(cuò)位單元中在可旋轉(zhuǎn)的反射鏡上實(shí)現(xiàn)進(jìn)入反射和離開反射(換而言之，第一反射和最后反射)。平行錯(cuò)位單元的可旋轉(zhuǎn)鏡可選地被實(shí)施成旋轉(zhuǎn)鏡或翻轉(zhuǎn)鏡，此外可選地與諸如檢流計(jì)驅(qū)動(dòng)器的高度調(diào)整件耦接。由此可實(shí)現(xiàn)激光束的快速平行移動(dòng)。

可選地，平行錯(cuò)位單元的鏡基本被布置成三角形的。通過改變平行錯(cuò)位單元的鏡之間的距離，可調(diào)整針對可旋轉(zhuǎn)鏡的每個(gè)旋轉(zhuǎn)角度的所期望的平行錯(cuò)位(或平行移動(dòng))。在鏡之間的距離越大，則針對旋轉(zhuǎn)鏡的每個(gè)旋轉(zhuǎn)角度的激光束可實(shí)現(xiàn)的平行錯(cuò)位越大。

可選地，設(shè)置另一平行錯(cuò)位單元，用于平行錯(cuò)位(或平行移動(dòng))激光束，其中，平行錯(cuò)位單元這樣地相互光學(xué)耦合，即，通過兩個(gè)平行錯(cuò)位單元的激光束可沿著兩個(gè)相互可選成直角的平行錯(cuò)位方向(或平行移動(dòng)方向)平行錯(cuò)位?？蛇x地，該另一平行錯(cuò)位單元被設(shè)計(jì)成如已經(jīng)說明的平行錯(cuò)位單元，且可具有至少三個(gè)反射鏡，其中，至少三個(gè)反射鏡中的一個(gè)反射鏡可旋轉(zhuǎn)用于平行錯(cuò)位(或平行移動(dòng))激光束，且兩個(gè)鏡被實(shí)施成固定的。通過第一平行錯(cuò)位單元可產(chǎn)生在第一平行錯(cuò)位方向(或平行移動(dòng)方向)上的平行錯(cuò)位(或平行移動(dòng))，且通過第二平行錯(cuò)位單元可產(chǎn)生在可選地與第一平行錯(cuò)位方向成直角的第二平行錯(cuò)位方向上的平行錯(cuò)位。借助于兩個(gè)平行錯(cuò)位單元，激光束可在兩個(gè)空間方向上平行錯(cuò)位，換而言之，受控地移動(dòng)。由此，可在兩個(gè)空間方向上調(diào)整激光束軸的入射角，且使得可以相應(yīng)地進(jìn)行靈活的激光材料加工，例如用于產(chǎn)生圓錐形孔。

可選地，設(shè)置分光鏡，其在激光束的傳播方向上被設(shè)置在聚焦裝置之前，可選地直接在聚焦裝置之前。分光鏡可被設(shè)置成，使得激光束和/或通過聚焦裝置獲取的電磁輻射(例如，光)從激光器的光路耦出。為了通過聚焦裝置改進(jìn)對電磁輻射(例如，光)的獲取，可設(shè)置用于工件的照明部?？蛇x地，分光鏡被設(shè)置用于在工件表面上監(jiān)測束和/或監(jiān)測過程。

可選地，設(shè)置監(jiān)測裝置，其與分光鏡光學(xué)耦合且被設(shè)置成獲取被耦出的激光束和/或被耦出的電磁輻射(例如，光)。

可選地，激光材料加工設(shè)備具有控制裝置，該控制裝置被設(shè)計(jì)成控制或調(diào)節(jié)平行錯(cuò)位單元、射束偏轉(zhuǎn)單元和/或聚焦單元。該控制裝置可被設(shè)置成，使得執(zhí)行射束偏轉(zhuǎn)單元、平行錯(cuò)位單元、聚焦裝置和/或激光源的同步控制。因此可同步地控制激光材料加工設(shè)備的部件。

為了匹配激光焦點(diǎn)直徑與工件的加工面，可選地設(shè)置用于改變激光束直徑的射束成形裝置(例如，束擴(kuò)張裝置或束縮小裝置)，射束成形裝置在激光束的傳播方向上被布置在平行錯(cuò)位單元之前，可選地直接在平行錯(cuò)位單元之前。優(yōu)選地，射束成形裝置被實(shí)施成可變的射束成形裝置，其成形系數(shù)諸如擴(kuò)大系數(shù)或縮小系數(shù)可無級地被調(diào)整。射束成形裝置例如可借助于望遠(yuǎn)鏡實(shí)現(xiàn)。

可選地，設(shè)置偏振裝置，該偏振裝置在激光束的傳播方向上被布置在平行錯(cuò)位單元之前，可選地直接在平行錯(cuò)位單元之前，且若需要?jiǎng)t在射束成形裝置之后，可選地直接在射束成形裝置之后。偏振裝置包括下述組件，其使得可以調(diào)整所期望的偏振類型，例如線性偏振或圓形偏振或橢圓形偏振?？蛇x地，偏振裝置可設(shè)置成產(chǎn)生可動(dòng)態(tài)匹配的偏振。偏振裝置可包括運(yùn)動(dòng)件，該運(yùn)動(dòng)件使得可以匹配束運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)調(diào)整偏振。

激光材料加工設(shè)備可具有用于移動(dòng)激光束的焦點(diǎn)位置的裝置，其在激光束的傳播方向上被布置在聚焦裝置之前，可選地直接在聚焦裝置之前，且可選地直接被布置在射束偏轉(zhuǎn)單元之后。由此可以改變焦點(diǎn)位置，即，沿著z方向定位激光焦點(diǎn)。由此使得可以三維加工工件。用于移動(dòng)焦點(diǎn)位置的裝置可被設(shè)計(jì)成，使得光學(xué)元件或光學(xué)組件沿著激光束的傳播方向可相對于固定的光學(xué)系統(tǒng)移動(dòng)，從而由此根據(jù)該移動(dòng)改變焦點(diǎn)位置。用于移動(dòng)焦點(diǎn)位置的裝置可被集成到聚焦裝置中。替選地或補(bǔ)充地，聚焦裝置也可借助于調(diào)整件移動(dòng)。

附圖說明

下文中結(jié)合附圖根據(jù)實(shí)施例描述本發(fā)明：附圖中：

圖1為根據(jù)本發(fā)明的激光材料加工設(shè)備的示意圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明的平行錯(cuò)位單元的示意圖；

圖3為用于說明平行錯(cuò)位的示意圖；以及

圖4為根據(jù)另一實(shí)施例的根據(jù)本發(fā)明的激光材料加工設(shè)備的示意圖。

具體實(shí)施方式

在圖1中示出根據(jù)本發(fā)明的激光材料加工設(shè)備10的示意圖。該設(shè)備可具有激光源12，或被布置在來自激光源12的激光束的光路上。激光束例如可以是連續(xù)的激光束或脈沖式的激光束(例如，超短脈沖激光束)。此外，設(shè)備10具有平行錯(cuò)位單元14、射束偏轉(zhuǎn)單元16以及聚焦裝置18，其在圖1所示的情況下以該順序相繼地被布置。

可選地，射束偏轉(zhuǎn)單元16具有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的鏡(例如，具有檢流計(jì)驅(qū)動(dòng)器)，用于沿著兩個(gè)方向偏轉(zhuǎn)激光束。第一反射鏡可相對于工件20的表面沿著第一方向例如x方向影響第一激光束偏轉(zhuǎn)。相應(yīng)地，可在第一角度區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)第一偏轉(zhuǎn)。即，可首先一維地實(shí)現(xiàn)在射束偏轉(zhuǎn)單元中的第一偏轉(zhuǎn)。在設(shè)置第二反射鏡的情況下，該第二反光鏡可選地被連接在第一反射鏡之后，且被布置在通過第一反射鏡偏轉(zhuǎn)的激光束的光路中。由此，首先一維被偏轉(zhuǎn)的激光束可相對于工件20的表面沿著諸如y方向的第二方向借助于第二反射鏡被偏轉(zhuǎn)，其中，第一和第二方向相互可選成直角地被定向。即，可實(shí)現(xiàn)在第二角范圍內(nèi)的第二偏轉(zhuǎn)，且由此可以實(shí)現(xiàn)在射束偏轉(zhuǎn)單元16中的二維偏轉(zhuǎn)。因此，可通過疊加兩個(gè)在x方向和y方向上的偏轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)在工件20的表面上的任意軌跡。

待加工的工件20可被布置和/或保持在工件夾具22中。工件20的表面可限定在x方向和/或y方向上。由此借助于在射束偏轉(zhuǎn)單元16中快速運(yùn)動(dòng)的鏡，如借助于具有檢流計(jì)驅(qū)動(dòng)器的鏡，可實(shí)現(xiàn)在x方向和y方向上快速和精確定位。在工件20相對于激光器所期望的相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，工件夾具22可被設(shè)計(jì)成可借助于調(diào)整件行進(jìn)。

激光材料加工設(shè)備10可具有控制裝置24，該控制裝置被設(shè)置成控制或調(diào)節(jié)平行錯(cuò)位單元14、射束偏轉(zhuǎn)單元16和/或聚焦裝置18。在調(diào)節(jié)的情況下，此外設(shè)置用于獲取參數(shù)和/或狀態(tài)信息的傳感器(未示出)，其如獲取激光束的位置。這使得可以更好地調(diào)整激光束，用于優(yōu)化過程或校正。

在圖2中示出根據(jù)本發(fā)明的平行錯(cuò)位單元14的示意圖。平行錯(cuò)位單元具有可旋轉(zhuǎn)的反射鏡(例如，具有檢流計(jì)驅(qū)動(dòng)器)26以及兩個(gè)固定的反射鏡28和30。在此，可以使得待移位的激光束在該情況下從左下部首先入射到可旋轉(zhuǎn)的反射鏡26上，朝向第一固定鏡28且然后朝向第二固定鏡30被偏轉(zhuǎn)，且最后重新在可旋轉(zhuǎn)的反射鏡26上被反射。

如通過圖2中的虛線所示的，在鏡組件中環(huán)繞的激光束發(fā)散，直至在可旋轉(zhuǎn)的反射鏡上相對于光軸重新反射。針對可旋轉(zhuǎn)鏡的每個(gè)旋轉(zhuǎn)角度可實(shí)現(xiàn)的平行錯(cuò)位(或平行移動(dòng))可根據(jù)鏡相互間的距離調(diào)整

如在圖2中看到的，平行錯(cuò)位單元14可被設(shè)計(jì)成使得激光束借助于鏡組件被反射四次。在平行錯(cuò)位單元14中的進(jìn)入反射和離開反射，即，第一反射和最后反射可在可旋轉(zhuǎn)的反射鏡26上實(shí)現(xiàn)。該可旋轉(zhuǎn)的反射鏡由此補(bǔ)償環(huán)繞的激光束的角度差，且允許從平行錯(cuò)位單元14中放出的激光束根據(jù)可旋轉(zhuǎn)鏡26的旋轉(zhuǎn)角度平行地被移位。平行錯(cuò)位單元也可被實(shí)施有其他偶數(shù)個(gè)固定鏡。

在圖2所示的實(shí)施例中，平行錯(cuò)位單元14的鏡26、28、30被布置成基本三角形的。

可選地，鏡26、28、30被設(shè)置成使得入射平行錯(cuò)位單元14的激光束、在平行錯(cuò)位單元14中環(huán)繞的束和/或從平行錯(cuò)位單元14離開的激光束是基本同面的或在一個(gè)面中。平行錯(cuò)位單元14的鏡26、28、30可被設(shè)置成使得平行錯(cuò)位單元的鏡的鏡面上的法線(換而言之，鏡的面法線)在一個(gè)平面中。

可選地，平行錯(cuò)位單元14的反射鏡以及射束偏轉(zhuǎn)單元16的反射鏡被實(shí)施成平面鏡，即，基本不帶有表面彎曲。此外，所述鏡可具有針對確定激光波長和/或激光功率的一個(gè)或多個(gè)層。平行錯(cuò)位單元14的可旋轉(zhuǎn)鏡26和/或在射束偏轉(zhuǎn)單元16中用于偏轉(zhuǎn)的鏡此外可選地被設(shè)計(jì)用于小的慣性矩。這使得在射束偏轉(zhuǎn)單元16中可以快速定位用于偏轉(zhuǎn)激光束的鏡，且這使得在平行錯(cuò)位單元14中可快速平行錯(cuò)位(或平行移動(dòng))激光束，從而調(diào)整激光束軸的入射角。

為了使得可在兩個(gè)空間方向上平行移動(dòng)激光束，兩個(gè)平行錯(cuò)位單元可選地相繼布置，且因此相互光學(xué)耦合，使得激光束可沿著兩個(gè)相互可選成直角的平行錯(cuò)位方向(或平行移動(dòng)方向)平行地移位(或移動(dòng))。其他(第二)平行錯(cuò)位單元可再次具有至少三個(gè)反射鏡，其中，該至少三個(gè)反射鏡中的一個(gè)反射鏡是可旋轉(zhuǎn)的，用于在第二平行錯(cuò)位單元中平行錯(cuò)位激光束。由此通過兩個(gè)平行錯(cuò)位單元的激光束可沿著兩個(gè)空間方向平行錯(cuò)位。這使得可將激光束軸的入射角在兩個(gè)方向上，例如在x方向和y方向上相對于工件表面傾斜。由此可產(chǎn)生例如圓錐形孔或具有限定的邊緣角度的切口。

可選地，涉及兩個(gè)平行錯(cuò)位單元的鏡的布置，使得入射到第一平行錯(cuò)位單元14的激光束、在第一平行錯(cuò)位單元14中環(huán)繞的束和/或從第一平行錯(cuò)位單元14離開的激光束是基本同面的，且入射到第二平行錯(cuò)位單元14的激光束、在第二平行錯(cuò)位單元14中環(huán)繞的束和/或從第二平行錯(cuò)位單元14離開的激光束是基本同面的。第一和第二平行錯(cuò)位單元14的鏡26、28、30可被設(shè)置成使得鏡面上的法線分別在一個(gè)平面中。

圖3示出說明激光束軸的入射角如何通過平行錯(cuò)位(或平行移動(dòng))在工件上改變的示意圖。激光束l示出借助于平行錯(cuò)位單元14平行于光軸oa被移位(或被移動(dòng)的)激光束。如在圖3中所示的那樣，該被平行錯(cuò)位的激光束l可入射到聚焦裝置(例如，透鏡)18上。在圖1中示例性示出的布置的情況下，用于在工件表面上引導(dǎo)激光束軌跡的射束偏轉(zhuǎn)單元16被布置在平行錯(cuò)位單元14與聚焦裝置18之間，即，直接在平行錯(cuò)位單元14之后，且直接在聚焦裝置18之前。

在聚焦裝置18上的激光束l的輻射狀入射點(diǎn)與光軸oa的距離d可通過借助于平行錯(cuò)位單元14平行于光軸oa移位(或移動(dòng))激光束l而被調(diào)整。激光束以傾斜角α從聚焦裝置18離開，該傾斜角如在圖3中所示利用激光束l的輻射狀入射點(diǎn)距光軸oa的距離而改變。若工件ws的位置不改變，則在工件ws上的激光束軸的入射角β通過傾斜角a而改變，激光束軸以傾斜角α從聚焦裝置18離開。如在此被示出用于示例性說明的那樣，若激光束l平行于光軸oa入射到聚焦裝置18上，即，未通過射束偏轉(zhuǎn)單元16偏轉(zhuǎn)，則被定位在工件表面上用于加工的激光焦點(diǎn)在光軸oa上。若激光束l在聚焦裝置18上入射時(shí)朝向光軸oa傾斜，則被定位在工件表面上用于加工的激光焦點(diǎn)不在光軸oa上。

圖4示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的激光材料加工設(shè)備10的示意圖。激光材料加工設(shè)備可具有射束成形裝置(例如，束擴(kuò)張裝置)32、偏振裝置34、用于移動(dòng)焦點(diǎn)位置的裝置36和分光鏡38。

用于改變激光束直徑的射束成形裝置32可在激光束的傳播方向上被布置在平行錯(cuò)位單元14之前、可選地直接被布置在平行錯(cuò)位單元14之前。射束成形裝置(例如，束擴(kuò)張裝置或束縮小裝置)32例如可通過望遠(yuǎn)鏡實(shí)現(xiàn)。射束成形裝置32的布置可被設(shè)計(jì)成使得其被連接在激光源12與偏振裝置34之間，可選地直接在激光源12之后，或可選地直接在偏振裝置34之前。在設(shè)置束擴(kuò)張裝置形式的射束成形裝置32的情況下，該射束成形裝置產(chǎn)生更大的激光束直徑，該激光束直徑可通過聚焦裝置18(例如，單個(gè)透鏡或透鏡系統(tǒng))形成更小的激光焦點(diǎn)直徑。

偏振裝置34可在激光束的傳播方向上被布置在平行錯(cuò)位單元14之前，可選地直接在平行錯(cuò)位單元之前，且在射束成形裝置32之后，可選地直接在射束成形裝置之后。偏振裝置34包括組件，其使得可以調(diào)整所期望的偏振類型，例如線性偏振或圓形偏振或橢圓形偏振?？蛇x地，偏振裝置可包括運(yùn)動(dòng)件，該運(yùn)動(dòng)件使得可以匹配束運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)調(diào)整偏振。

如在圖4中看到的那樣，激光材料加工設(shè)備10此外可具有用于移動(dòng)焦點(diǎn)位置的裝置36，焦點(diǎn)位置可借助于用于移動(dòng)焦點(diǎn)位置的裝置沿著光軸，即，沿著所示的z方向被移動(dòng)。用于移動(dòng)焦點(diǎn)位置的裝置36可在激光束的傳播方向上被布置在聚焦裝置18之前，且可選地直接被布置在射束偏轉(zhuǎn)單元16之前或之后。用于移動(dòng)焦點(diǎn)位置的裝置36可具有光學(xué)元件或光學(xué)組件，其沿著激光束的傳播方向可相對于(例如，固定的)光學(xué)系統(tǒng)移動(dòng)?；旧?，聚焦裝置18也可被設(shè)計(jì)成可借助于調(diào)整件行進(jìn)，從而使得可以無級地調(diào)整工作狀態(tài)。通過用于移動(dòng)焦點(diǎn)位置的裝置36，焦點(diǎn)位置可在工件20上變化，且可實(shí)現(xiàn)沿著z方向(即，沿著光軸)加工工件20。

在圖4的情況下，可選地設(shè)置分光鏡38，該分光鏡被設(shè)計(jì)成使得激光束和/或通過聚焦裝置18獲取的電磁輻射(例如，光)可從激光器的光路耦出，例如用于監(jiān)控束或監(jiān)控過程。分光鏡38例如在激光束的傳播方向上被布置在射束偏轉(zhuǎn)單元16之后，且被布置在聚焦裝置18之前，可選地直接在聚焦裝置之前。

通過所示的分光鏡38可實(shí)現(xiàn)，通過聚焦裝置18獲取的、在該位置上被耦出的激光束和/或被耦出的電磁輻射(例如，光)可被偏轉(zhuǎn)至可選地設(shè)置的監(jiān)測裝置(未示出)。

監(jiān)測裝置此外可具有相機(jī)傳感器，其例如通過相機(jī)物鏡與分光鏡38光學(xué)耦合。工件表面的激光束和/或通過聚焦裝置18獲取的電磁輻射(例如，光)可被引導(dǎo)至分光鏡38，在分光鏡38上從激光器的光路被耦出，且最后被偏轉(zhuǎn)至用于過程監(jiān)控的相機(jī)傳感器。控制裝置24可因此被設(shè)計(jì)成控制平行錯(cuò)位單元14，射束偏轉(zhuǎn)單元16，聚焦裝置18，以及若需要?jiǎng)t控制其他部件，如激光源12、用于移動(dòng)焦點(diǎn)位置的裝置36、射束成形裝置32和偏振裝置34。

用于聚焦激光束的聚焦裝置18可被實(shí)施成單個(gè)透鏡、透鏡系統(tǒng)或鏡系統(tǒng)。優(yōu)選地，聚焦裝置18被實(shí)施成固定的，且通過用于移動(dòng)焦點(diǎn)位置的裝置36實(shí)現(xiàn)焦點(diǎn)位置的變化。

替選地或補(bǔ)充地，用于移動(dòng)焦點(diǎn)位置的裝置36可被連接在平行錯(cuò)位單元14與射束偏轉(zhuǎn)單元16之間，可選地直接在平行錯(cuò)位單元14之后，或可選地直接在射束偏轉(zhuǎn)單元16之前。此外，其余部件可如上所述地被設(shè)置。

應(yīng)注意，聚焦裝置18基本上可被布置在射束偏轉(zhuǎn)單元16之前，可選地直接在射束偏轉(zhuǎn)單元之前。此外，聚焦裝置18也可與用于移動(dòng)焦點(diǎn)位置的裝置36組合且以集成的方式被構(gòu)建。

基本上，上述的分光鏡38也可被布置在激光器的光路中的另一位置上。例如，分光鏡38的布置可被選擇成，使得在激光束在傳播方向上看可在聚焦裝置18之前，可選地直接在聚焦裝置之前耦出。

在靈活匹配激光材料加工設(shè)備10的意義下，平行錯(cuò)位單元14、射束偏轉(zhuǎn)單元16、聚焦裝置18以及若需要?jiǎng)t其他的部件、如激光源12、射束成形裝置32、偏振裝置34、用于移動(dòng)焦點(diǎn)位置的裝置36和分光鏡38可模塊化地被實(shí)施，且被設(shè)計(jì)成可更換的。

此外，可選地提出，激光材料加工設(shè)備10具有氣體噴嘴，該氣體噴嘴被設(shè)計(jì)成將定向的氣體束產(chǎn)生到工件表面上。這使得可以改進(jìn)加工質(zhì)量。諸如氮?dú)獾姆磻?yīng)惰性的或惰性的氣體可用作為所述氣體。氣體噴嘴的設(shè)計(jì)方案可匹配激光加工過程。

為了改進(jìn)在激光材料加工時(shí)的精度。此外可選地設(shè)置束旋轉(zhuǎn)器，其被設(shè)計(jì)成產(chǎn)生激光束圍繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的強(qiáng)度輪廓。在該情況下，束旋轉(zhuǎn)器可在激光束的傳播方向上相繼具有一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)的光學(xué)元件。特別地，束旋轉(zhuǎn)器可借助于反像棱鏡(道威棱鏡)的棱鏡或鏡組件實(shí)現(xiàn)。特別地，激光束的強(qiáng)度分布的旋轉(zhuǎn)改進(jìn)了孔的圓度。

此外，控制裝置24可被設(shè)置成使得實(shí)施對射束偏轉(zhuǎn)單元16、平行錯(cuò)位單元14、聚焦裝置18、用于移動(dòng)焦點(diǎn)位置的裝置36和/或激光源12的同步控制。特別地，可數(shù)字地實(shí)現(xiàn)對部件的控制，其中，設(shè)置用于單個(gè)部件的可選分開的控制卡(例如，射束偏轉(zhuǎn)單元、平行錯(cuò)位單元等)。控制卡可通過中央控制裝置、例如，在計(jì)算機(jī)或取決于計(jì)算機(jī)的控制單元上的合適的軟件被控制?？刂瓶ù_保對部件的同步和抗干擾的控制。

最后可注意，激光材料加工設(shè)備可選地為用于實(shí)施孔、可選地實(shí)施微孔的激光材料加工設(shè)備，其中，孔直徑可在微米范圍中，可選地在500μm之下，或可選地在200μm之下。

基本上，本發(fā)明也可涉及用于激光材料加工的設(shè)備(或激光材料加工設(shè)備)與待加工的材料、可選地待激光加工的板材的組合。

所有上述的實(shí)施例和變型方案可用于激光材料加工設(shè)備10，可分別充分地單獨(dú)使用或組合使用。