[發明專利]具有多棱鏡的激光材料加工裝置

無效

• 申請號: 201110378134.3
• 申請日: 2011-11-11
• 公開（公告）號: CN102554466A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: M·胡翁克;J·米勒
• 申請（專利權）人: 通快激光與系統工程有限公司
• 主分類號: B23K26/067
• 分類號: B23K26/067
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 侯鳴慧

技術領域

本發明涉及一種激光材料加工裝置，其具有可旋轉地支承的用于偏轉激光束的多棱鏡以及具有在光路中在下游的聚焦單元，該聚焦單元具有用于使由多棱鏡偏轉到聚焦單元上的激光束聚焦到待加工工件上的聚焦器件。

背景技術

例如由US?4,099,830已經公開這種類型的裝置。在那里描述的用于加工塑膠跑道的裝置具有繞兩個軸線可旋轉地支承的多棱鏡，其中，激光束通過聚焦單元作為線狀焦點投射到工件上。為了產生線狀焦點，激光束在使用柱面透鏡的情況下以不同的方式在兩個垂直于傳播方向延伸的方向上轉向或成像。在光路上設在多棱鏡下游的透鏡一方面用于使激光束在第一方向上聚焦并且另一方面用于激光在第二方向上的準直。對于要將多個線狀焦點同時用于加工的應用，在多棱鏡前面可以設置用于分光的光學元件。通過使用多個分光束，能夠并行地進行多個加工過程，因而提高加工速度。

如果將通過這種用于提高處理速度的分光形成的分光束看成組，那么雖然能夠通過多棱鏡的轉速的變化調整多個組相互的間距，但是所述組內部的分光束此時處于恒定的間距比。因此，所有的線條間距的靈活選擇是不可實現的。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種激光材料加工裝置，對不同的加工應用，其不僅能夠實現高的處理速度，還能夠實現高度的靈活性。

這個目的通過開頭所述類型的激光材料加工裝置解決，其中，聚焦單元具有至少一個分光器，用于將偏轉的激光束分成至少兩個分光束以在工件上產生至少兩個焦點，其中，分光器構造用于產生在工件上的焦點的可變間距，并且為此通常具有至少一個可運動的光學部件。

在上述裝置中，這些分光束彼此的間隔距離及因此焦點之間的間距可針對特定應用來協調，并且也能夠在加工過程期間進行適配。有利地，在這里，分光器是可控制的，使得除針對特定應用的預調整以外，間隔距離也可根據多棱鏡的轉速(以及因此根據這些分光束的組的間隔距離)適配。分光器可以附加地這樣構造，使得每個分光束的輻射強度或激光束的功率在各個分光束上的分配是可調整的，如下面所更詳細地描述的。

在第一實施形式中，分光器自身構造成聚焦器件。在這種情況下，關于“分光和聚焦”的功能，在聚焦單元中或在聚焦單元和多棱鏡之間不必設置另外的光學元件。優選地，在這種情況下，聚焦器件構造成反射式的，并且對每個待形成的分光束具有至少一個相應的鏡區段或相應的鏡弧段。

在另一種實施形式中，分光器構造成在光束傳播方向上設在聚焦器件上游的光學元件。在光束路徑中設在上游的光學元件在這里可以是聚焦單元的一部分，或者替代地，在光束路徑中設置在多棱鏡和聚焦單元之間。也在這種情況下，用于分光的光學元件優選構造成反射式的。特別優選地，在這種情況下，設置在該裝置中的偏轉鏡被構造成使得它能夠實現分光。因此可以取消附加的光學部件，并且反正已經設置在裝置中的光學元件提供作為分光器的附加功能。

在一種實施形式中，分光器具有至少一個可運動的鏡區段。該或這些可運動的鏡區段能夠相對彼此在光束傳播方向上可移動地構造用于調整焦點的間距或分光束的定向。鏡區段相對彼此的相對運動優選通過一個固定的和(至少)一個可運動的鏡區段實現。

在一種改進方案中，所述至少一個鏡區段構造成可擺動的和/或可移動的。為此可使用對于本領域技術人員已知的驅動部件，例如，壓電致動器、直線驅動裝置、旋轉驅動裝置或類似裝置。

在使用一個設在聚焦器件上游的光學元件進行分光時，例如在使用一個設置在準直的光路中的偏轉鏡時，所述光學元件可以被分成與分光束相對應的(尤其是平面的)鏡區段。這些鏡區段優選可繞垂直于光束傳播方向的(對應于掃描方向的)軸線擺動地被支承，其中，由鏡面或鏡區段包圍的角度是關于這些分光束的間隔距離的量度。

特別地，在使用構造成設在聚焦器件上游的光學元件的分光器時，優選這些鏡區段中的僅一個鏡區段構造成可擺動的。該可擺動的鏡區段將其分光束成像到激光束的聚焦器件的邊緣區域上，而其余區域(至少當這可通過擺動角實現時)可以被通過可擺動的鏡區段偏轉的分光束掃過。因此，分光束的最大間隔距離的調整可通過僅一個鏡區段的運動實現，由此導致在分光器的結構、啟動和控制上的簡化。在這里，除了鏡區段的擺動外，可以附加地或替代地設置用于在光束傳播方向上移動鏡區段的機構。

當分光器相對于激光束適當定向時，可以通過平行于入射的激光束的光軸(即在激光傳播方向上)移動至少一個可運動的鏡區段來調整這些分光束之間的間距，以及由此調整焦點之間的間距。