[发明专利]具有平行错位单元的激光材料加工设备

说明书

本发明涉及一种激光材料加工设备，其具有：射束偏转单元(16)，用于偏转激光束；平行错位单元(14)，其具有至少三个反射镜，其中，该至少三个反射镜中的一个反射镜可旋转用于激光束的平行错位；以及聚焦装置(18)，用于将激光束聚焦到待加工的工件(20)上。

技术领域

本发明涉及一种激光材料加工设备，特别是下述激光材料加工设备，其使得可以沿着任意轨迹引导激光焦点。

背景技术

这样的激光材料加工设备可针对不同的目的被使用，例如用在工业的激光材料加工中。包括标记或书写、去除或结构加工，如切割或打孔、烧结(作为快速原型方法)以及焊接。

针对激光材料加工的不同应用有利的是，不仅在任意轨迹上引导激光焦点的位置，而同时控制激光束轴在工件上的入射角。由此例如可将任意形状置入工件中，形状的边缘具有相对于工件表面的所期望的倾斜角。理想地，入射角应可根据轨迹引导调整。应可高精度和高速地执行对两个参数的独立调整，从而相应地在激光材料加工时实现高的加工速度。

该情况对于精确实施打孔、例如微孔(Φ<500μm或Φ<200μm)是特别有益的。这样的孔通常通过下述方式产生，即，激光焦点在圆形或螺旋形轨迹上被引导(环钻打孔和螺旋打孔)。通过调整激光束轴的入射角可产生具有限定锥度的孔。

文献DE10 2005 047 328 B3示出用于利用激光束打孔的装置，其具有：旋转图像旋转器；在辐射方向上看被布置在图像旋转器之前的束操纵器，用于束相对于图像旋转器的旋转轴的角度和位置调整；以及在图像旋转器的出口侧的聚焦装置。该装置在对激光束轴在工件上的入射角的灵活调整的速度方面受限，且很大程度地受限于产生圆形的孔。

此外，文献DE 10 2010 049 460 A1示出用于引导光束的装置，特别是环孔光学系统，具有两个平的平行板，其相互独立旋转地被驱动。同样地，该装置在对激光束轴在工件上的入射角的灵活调整的速度方面受限，且很大程度地受限于产生圆形的孔。

文献EP1 656 234 B1示出激光打孔和切割装置的部分的扫描头，其具有用于产生平行束移位的摆动单元。根据对该平行移动的调整，束以距光轴不同的距离入射到聚焦装置上，且因此以相应地角度从聚焦装置中离开。由此可通过调整平行移动而影响对激光束轴在工件上的入射角的调整。通过布置两个平的平行光学板，其可围绕相互成直角的轴旋转或翻转，在两个方向上实现束移位。借助于具有两个镜的扫描块，激光束可在所期望的轨迹上被引导。

特别地，在平的平行板中，平行束移位与平的平行板的厚度和偏转角成正比，使得为了产生大的平行移动必须按比例使用厚的且由此惰性的板，和/或该板必须旋转大的角度。相应地，在调整激光束轴时可实现的速度以及与其关联的加工速度相应地受限。

发明内容

期望值使得，能够以更高的速度实施平行的束移位以及由此以更高的速度调整激光束轴的入射角，从而可相应地实现在激光材料加工中的高的加工速度。

根据本发明，这通过根据权利要求1的激光材料加工设备实现，其具有：射束偏转单元；平行错位单元(或平行移动单元，下文中简称为平行错位单元)，其具有至少三个反射镜，其中，该至少三个反射镜中的一个反射镜可旋转用于激光束的平行错位(或平行移动)；以及聚焦装置。

这样的激光材料加工设备使得通过平行错位单元的可旋转镜的仅小的转动激光束可相对于光轴平行错位(或平行移动)。由此相应地可以灵活且快速地调整激光束轴的入射角。由此可在激光材料加工时实现更快的加工速度且由此实现更短的过程时间。此外，激光束轴的入射角可与对激光束的轨迹引导分开地借助于射束偏转单元调整。这确保精确地调整入射角以及精确引导激光束的轨迹。在从属权利要求中可得到本发明的其他有利设计方案。