激光加工裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有用于偏轉激光束的設備的用于加工工件的激光加工裝置，具體地，涉及一種特別地用于標記工件的激光加工裝置。
【背景技術】
[0002]為了標記工件，已知激光加工裝置，其中根據待施加的所需標記，激光束借助于掃描光學器偏轉，并且激光束被聚焦到工件。
[0003]掃描光學器包括沿兩個方向偏轉激光束的兩個可移動鏡片。入射到工件的表面上的激光束接下來標記表面。例如由所謂的“矢量標識”(vector-labeling)完成的標記通過許多由點形成的單一線條組成，或在由其中區(qū)域被篩選的“位圖標識”(bitmap-labeIing)完成時通過由單一點形成的區(qū)域組成。為此，激光束以極快速度被導引跨過工件。鏡片通常借助于所謂的Galvo (即檢流計)移動，所述Galvo相應地包括配置在被磁性地驅動的軸線上的鏡片。通過在線圈處施加電壓，磁場被形成并且包括永磁體的軸線根據電流強度克服彈簧的作用旋轉，由此鏡片被偏轉(移動磁體)。還存在以下選項，磁體被固定地附著并且線圈被移動(移動線圈)。
[0004]鏡片的定向的檢測，即鏡片的旋轉角度的檢測，能夠借助于檢測器(例如光敏傳感器)執(zhí)行。
[0005]根據Galvo的原理結構，附帶的是每個具有一個鏡片的至少兩個Galvo對于工件的平面加工而言是必要的。這與對于擴大的空間和較高的成本而言的需求相關聯(lián)，因為數個元件是必要的并且Galvo的功率需求高并且需要適當控制。
[0006]另一個缺點是對于每個Galvo而言用于相應軸線的單獨位置檢測系統(tǒng)是必要的。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明的目的是消除上文中的缺點并且提供一種激光加工裝置，所述激光加工裝置具有用于偏轉掃描具有小空間要求的區(qū)域的激光束的設備并且所述激光加工裝置能夠以廉價的方式制造和操作。
[0008]所述目的由根據權利要求1所述的激光加工裝置實現。本發(fā)明的進一步開發(fā)為從屬權利要求的主題。
[0009]通過形成根據本發(fā)明的一方面的的激光加工裝置，偏轉單元能夠以緊湊且廉價的方式構建在安裝本體中，結構構件包括反射表面和第一施力部件，以及與第一施力部件互相作用的至少一個第二施力部件，從而結構構件圍繞任意空間軸線可偏轉。因此，反射表面可偏轉，從而使得由反射表面偏轉的激光束能夠掃描區(qū)域。作為結果，可以以兩個維度的方式標記相對于設備靜止的工件。由于被移動質量低，因此僅低電流對于操作而言是必要的。
【附圖說明】
[0010]本發(fā)明借助于實施方式利用附圖的協(xié)助解釋。
[0011]圖1示出具有用于偏轉激光束的設備的第一實施方式的激光加工裝置的示意圖；
[0012]圖2示出具有用于偏轉激光束的設備的激光加工裝置的另一個實施方式的示意圖；
[0013]圖3示出用于偏轉圖1或2的激光束的設備的放大剖視圖；
[0014]圖4示出激光加工裝置的另一個實施方式的示意圖，其中激光諧振器和用于偏轉激光束的設備被設置在公用安裝板上；
[0015]圖5示出具有用于偏轉激光束的設備的第二實施方式的激光加工裝置的又一個實施方式的示意圖；
[0016]圖6示出用于偏轉激光束的設備的第三實施方式的一部分的示意圖；
[0017]圖7A示出掃描器在不進行任何預補償的情況下針對驅動信號的階躍響應的結果；以及
[0018]圖7B示出掃描器在進行預補償的情況下針對驅動信號的階躍響應的結果。
【具體實施方式】
[0019]圖1示出激光加工裝置I的示意圖，所述激光加工裝置具有激光束源22和用于偏轉激光束2的設備4的第一實施方式。激光束源22在此為呈光纖激光器形式的固態(tài)激光器，然而，所述激光束源還能夠替代地為例如碟形激光器或棒狀激光器。在另一個替代實施方式中，激光束源22被形成為氣態(tài)激光器。
[0020]圖1中的激光加工裝置I包括傳輸纖維25，所述傳輸纖維引導激光束2經由光學解耦器到達偏轉設備4。偏轉設備4和光學解耦器26 (例如光學視準器)被設置在公用安裝板3上。替代地，光學解耦器26還能夠被設置在單獨安裝板上。
[0021]在圖1中示出用于激光傳遞的傳輸纖維25。替代地，也能夠提供在激光束源22與偏轉設備4之間的自由光束耦合。
[0022]圖2示出激光加工裝置I的另一個實施方式。在此，與圖1中的激光加工裝置I不同的是，偏轉設備4不從激光束源22空間地分離，而是偏轉設備4的安裝板3被附著(例如被螺固或黏合)到激光束源22。由此，光學解耦器能夠被整合在激光束源中。
[0023]圖3示出用于偏轉圖1或2的激光束2的設備4的放大剖視圖。設備4包括安裝本體3。緊湊偏轉單元11包括結構構件12、柔性元件13、以及作為攜帶電流元件的兩個線圈對14。
[0024]安裝本體3被處理，例如被部分鍍金并且被結構化。此外，設備4的一部分可選地由所謂的MEMS (微機電系統(tǒng))元件制成，所述MEMs元件被單獨地制造。由此，所述設備為由借助于MEMS技術制造的部件以及被“傳統(tǒng)地”制造(即借助于材料去除和非切割成型)的部件組成的混合結構。
[0025]所謂的MEMS元件具體地包括結構構件12和柔性元件13，所述結構構件包括反射表面15和結合元件16。結構構件12至少在反射表面15的部分中由石英玻璃組成并且具有介電涂層。替代地，反射表面15的部分也能夠由硅、陶瓷或金屬組成和/或所述反射表面能夠具有金屬涂層。介電/金屬涂層配置在反射表面15上，然而，所述介電/金屬涂層也能夠替代地附加地配置在相反側上。
[0026]通過制造過程，腔室18被形成在安裝本體3中。腔室18容置載流元件14、柔性元件13和具有作為第一施力部件17的磁體的結合元件16。替代地，腔室18不必必須形成，而是僅能配置在其中能設置構件的構造空間。
[0027]反射表面15必須盡可能大，以使得盡可能大的激光斑能夠被重定向以便能夠接下來在工件上產生小激光斑。然而，反射表面15越大，結構構件12的慣性質量就越大，由此更大的運動力是必要的。因此，增強的驅動元件，即載流元件14和/或磁體是必要的。結構構件12的方形反射表面15的寬度和長度在此為7.5mm乘7.5mm。替代地，所述寬度和長度為至少2mm乘2mm但小于15mm乘15mm并且優(yōu)選地小于1mm乘10mm。由于激光束2以并非垂直入射的角度入射，因此反射表面15上的激光斑不是圓形的而具體地是橢圓形的。為了將反射表面15設計得盡可能小并且必要地大，反射表面15因此還能夠具有橢圓、圓形或其它適當的形狀和其它尺寸。反射表面15的形狀和尺寸于是等同于激光斑的預定形狀和最大尺寸。反射表面為平面，然而，所述反射表面也能夠被設計為彎曲的。
[0028]此外，結構構件12配置有結合元件16。結合元件16被設置在遠離反射表面15扭轉的部分中。結合元件16在與反射表面15相反的部分中、在此為在端部處包括磁體17。然而，磁體17替代地不必配置在結合元件16的端部處，而是所述磁體也能夠配置在結合元件16的任意位置處或在結構構件12的另一個適當位置處。同樣替代地，在任意位置處的數個磁體能夠被設置。
[0029]結合元件16經由柔性元件13被結合到安裝本體3。柔性元件13被設計為將結合元件16和安裝本體3結合的彈簧元件。柔性元件13被設置在反射表面15的下方。此外，替代在反射表面15下方布置的是，柔性元件13還能夠被設置在反射表面15側向。因此，設備4的高度被減小。通過提供柔性元件13，結構構件12圍繞任意空間軸線可樞轉。
[0030]圍繞任意空間軸線的樞轉能夠被理解為圍繞一個軸線的樞轉或圍繞空間坐標系統(tǒng)的兩個軸線的疊加樞轉，由此沒有軸線被設置成相對于反射表面15垂直。這將僅導致反射表面15的旋轉而不改變激光束2的偏轉。通過圍繞任意空間軸線的樞轉，結構構件12以及因此反射表面15圍繞偏轉角度的偏轉被允許。這允許激光束2到表面的由反射表面15的樞轉范圍劃定的任意點的偏轉。
[0031]第一線圈對14由相對于磁體17相反地處于平面中的兩個線圈組成。在電流被施加到所述兩個線圈時，第一線圈對14從而產生具有軸線的合成磁場。另一個線圈對14旋