专利名称：用于在板状的物件中制造穿孔的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于借助于激光束加工在板状的物件中制造穿孔 的方法。
这种方法特别适合于在层状物件上制造锥形的穿孔，其中必须确 保高的防伪造安全性。
背景技术：
在现有技术中已知通过冲压制造圆柱形或棱柱形孔形式的穿孔。 在此不利的是，这样的穿孔仅确保较小的防伪造安全性。
出于这个原因，为了保证文件的安全性，特别是在多层的文件的 情况下加工锥形的穿孔。这种穿孔可以由此产生，即借助于控制的激 光束按规定烧尽那些应当制成锥形孔的位置处的材料。在此，除了不 工整的边缘构造外，还不利的是，燃烧不能被控制成取得限定的锥度， 并且出现大量的灰生成，这导致不期望的污染。
为了精细加工工件，使用借助于特别是用于激光钻孔的激光束的 加工方法。对于这种借助于激光束进行的高质量的工件精细加工及微 加工而言重要的是尽可能精确的可重复性和尽可能小的后续加工费用。
例如已知方法和装置，其中激光束借助于Trepanier光学装置偏 转。在此不利的是，仅仅可以制造圆形的孔。不能制造孔的规定的锥 度。
在另外一种已知的方法中，工件借助于x-y-工作台运动。在此不 利的是，工件必须被移动并且工件运动的轨道精度比被引导的激光束 的轨道精度小。此外也不能达到规定的孔锥度。
在DE 197 45 280 Al中已知一种借助于激光束精细加工工件的方 法，其中用于产生切割曲线的激光束沿一个曲线运动。这种方法分多
个步骤进行，其中使用一个模块化构成的装置。激光束在射到工件上 之前通过三个模块引导，其中借助于第 一模块转动激光束的击中点， 借助于第二模块改变激光束在工件上的击中点，并且借助于第三模块 改变激光束相对于工件表面的射入角度。上述方法的使用需要高的设 备技术费用并且由于在金属加工时使用的高能量密度不适合于加工可 燃烧的材料。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种上述类型的方法，其尽可能避免灰 生成并且允许在可燃烧的材料中制成任意形状的孔。
根据本发明，上述目的借助于一种具有在权利要求1中给出的特
征的方法并且借助于一种具有在权利要求5中给出的特征的装置实 现。
各有利的构造在从属权利要求中给出。 本申请的内容也是各描述的单个特征的任意的组合。 本发明的方案设置成，待制成的穿孔不被烧制，而是利用一个强 度小的激光束环切除，其中环的直径在不同的高度中改变。
为此，激光束沿一封闭的曲线在待制成的穿孔的边缘上运动，从 而切出一个具有可选择的横截面形状和厚度的盘。在此激光束的强度 和运动速度如此选择，使得加工的孔区域的深度仅仅是待制成的孔的 总深度的一部分并且依次实施多次加工，其中加工区域的横截面面积 在每个下一个加工中保持相同或减小。在这种方法中仅仅较小部分的
材料转化为灰并且达到高的加工精度。也有利的是，进入口及排出口 的形状和大小可以在更大范围内选择。
本发明的方法的一个有利的构造设置成，加工在一个由多个上下 相叠的层构成的物件上实现。在此，在每个加工过程中至少加工一个 层。在这种类型的物件情况下可以以简单的方式移除利用激光束切除 的盘。
另外一个有利的应用可能性在于制造锥形的穿孔，其中将激光束 在一个圆形轨道上运动并且圆形轨道的直径随着深度增加而减小。
不仅可以切出圆形的穿孔，而且可以切出具有任意横截面形状的 穿孔，例如具有矩形或椭圆形横截面的穿孔。
此外可能的是，穿孔构成为斜角的锥体或任意的具有相对于表面 法线倾斜设置的对称轴线的锥体形状。
方法的另外一个有利的实施方式在于，激光束的强度和/或运动速 度随着加工深度而改变，特别符合目的的是，随着被加工的穿孔区域 的深度增加而减小这些参数，以便获得恒定的去除速度。
以下将借助 一 个实施例详细阐述本发明。这个实施例涉及在上下
相叠的板上制造锥形穿孔。其中 图1以传统方式制造孔； 图2 —个以传统方式制造的孔； 图3通过激光工具的旋转运动制造孔； 图4 一个制造完成的孔； 图5 —个阶梯形的孔； 图6 —个加工的物件的俯^f见图； 图7加工装置的示意图。
具体实施例方式
在图1中示出通过激光束烧尽来制造穿孔传统的方法。由激光工 具1产生的激光束1.1在加工期间垂直于板平面向下运动并且烧尽各 单个板2.1、 2.2、 2.3的材料。
图2示出了具有通过这种方式制造的穿孔的构造的剖视图。
图3示出了根据本发明方法的加工。在此，激光束l.l实施一个 附加的围绕一个垂直轴线的旋转运动，从而由各待加工的板2.1、 2.2、 2.3分别切出盘3。激光束l.l沿一封闭的曲线在待制成的穿孔的边缘 上运动，其中激光束1.1的强度和运动速度如此选择，使得横截面随 着加工的穿孔区域的深度增加而减小。
所制成的穿孔在图4中示出。
在图5中示出用于在多层文件上制造锥形孔的示例。在所示的情
况下在八个上下相叠的板2.1至2.8上切出在四个阶段具有不同直径的 孔。
在图6中示出一个加工的物件的俯视图。在板2.1上可见一个圆 形的切割曲线4和一个切出的盘3。
图7阐述用于实施本发明的加工方法的装置。在所示的情况下， 在5个上下相叠的板2.1至2.5上制成一个向下缩小的阶梯形的孔，其 具有三个不同的孔直径。在示意图中水平延伸的激光束1.1经由一个 经由400W功率的C02激光工具产生并击中偏转镜5。偏转镜5围绕 两个彼此垂直的轴线可摆动地设置并且借助于受控的驱动装置运动， 从而激光束可以在待加工的工件上，在所示的实施例中在板2.1至2.5 其中之一上，实施一个任意的封闭的曲线并且由工件切出一个未示出 的盘。在所示的实施例中由偏转镜5引导的激光束1.1首先沿圆形轨 道a引导以加工上方的板2.1并且由板2.1切出一个圆盘。紧接着，激 光束1.1在此在圓形轨道a上引导，从而由板2.2切出 一个具有相同直 径的盘。而后，激光束1.1在圆形轨道b上运动并且由板2.3切出一 个具有相应较小直径的盘。在下面的工作过程中激光束1.1两次完整 地绕圆形轨道c引导并且由板2.4和2.5切出盘。通过这种方式可以依 次切出各具有相同的或逐步缩小的直径的盘。特别有利的是，通过控 制旋转速度和圆直径以及与相对小的激光工具功率相结合可以阻止待 加工的材料的强烈加热，从而也可以加工可燃烧的材料如塑料或者甚
至纸张。与用于加工金属工件的设备不同，其中由于待加工的材料的 高热传导性必须施加高的能量密度并且因此需要将激光束精确聚焦在 应当实现材料去除的平面内，而利用本发明的装置实现了可以连续地 加工一列上下相叠的板，而无需将激光束1.1后续聚焦在加工平面的 相应高度位置上。出于这个原因，在此无需对于金属加工而言必需的 麻烦的射束偏转装置。为了射束偏转，仅仅需要一个可围绕两个轴线 摆动的偏转镜5。
附图标记清单
<image>image see original document page 7</image>
权利要求
1.一种用于借助于激光束加工在板状的物件中制造锥形穿孔的方法，其特征在于，加工具有较小热传导性的物件并且将激光束(1.1)以一个封闭的曲线(4)的形式在待制成的穿孔的边缘上运动，并且在几个依次相继的阶段中实施加工，其中保持曲线形状或者曲线形状在下一个加工阶段中具有较小的面积。
2. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，在一个由多个上下相 叠的层(2)构成的物件上实现加工。
3. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，激光束(l.l) 在一个圆形轨道上运动。
4. 如上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，随着加工的穿 孔区域的深度增加，减小激光束(1.1)的强度和/或运动速度。
5. —种用于借助于激光束加工在板状的物件中制造锥形穿孔的装 置，其特征在于， 一个具有100至500W的辐射功率的C02激光器(1) 将一激光束(1.1)对准一个设有表面镜面的偏转镜(5)，其中偏转镜(5 )围绕两个彼此垂直设置的轴线可旋转地设置并且借助于两个电磁 驱动装置实施摆动运动，所述两个电磁驱动装置由一个电子控制单元 协调。
全文摘要
本发明涉及一种用于借助于激光束加工在板状的物件中制造穿孔的方法。这种方法特别适合于在层状物件上制造穿孔，其中必须确保高的防伪造安全性。本发明的目的在于，提供一种方法，其尽可能避免灰生成并且允许在塑料或其它可燃烧的材料中制成任意形状的孔。本发明的目的利用一种方法实现，其中将激光束以一个封闭的曲线的形式在待制成的穿孔的边缘上运动，其中激光束的强度和运动速度如此选择，使得加工的孔区域的深度仅仅是待制成的孔的总深度的一部分并且依次实施多次加工，其中孔横截面在下一个加工中保持相同或减小。
文档编号B23K26/08GK101100020SQ20071012745
公开日2008年1月9日 申请日期2007年7月5日 优先权日2006年7月5日
发明者M·科赫, T·马克 申请人:普罗卡德有限公司