激光加工装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有用于偏转激光束的设备的用于加工工件的激光加工装置，具体地，涉及一种特别地用于标记工件的激光加工装置。
【背景技术】
[0002]为了标记工件，已知激光加工装置，其中根据待施加的所需标记，激光束借助于扫描光学器偏转，并且激光束被聚焦到工件。
[0003]扫描光学器包括沿两个方向偏转激光束的两个可移动镜片。入射到工件的表面上的激光束接下来标记表面。例如由所谓的“矢量标识”(vector-labeling)完成的标记通过许多由点形成的单一线条组成，或在由其中区域被筛选的“位图标识”(bitmap-labeIing)完成时通过由单一点形成的区域组成。为此，激光束以极快速度被导引跨过工件。镜片通常借助于所谓的Galvo (即检流计)移动，所述Galvo相应地包括配置在被磁性地驱动的轴线上的镜片。通过在线圈处施加电压，磁场被形成并且包括永磁体的轴线根据电流强度克服弹簧的作用旋转，由此镜片被偏转(移动磁体)。还存在以下选项，磁体被固定地附着并且线圈被移动(移动线圈)。
[0004]镜片的定向的检测，即镜片的旋转角度的检测，能够借助于检测器(例如光敏传感器)执行。
[0005]根据Galvo的原理结构，附带的是每个具有一个镜片的至少两个Galvo对于工件的平面加工而言是必要的。这与对于扩大的空间和较高的成本而言的需求相关联，因为数个元件是必要的并且Galvo的功率需求高并且需要适当控制。
[0006]另一个缺点是对于每个Galvo而言用于相应轴线的单独位置检测系统是必要的。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是消除上文中的缺点并且提供一种激光加工装置，所述激光加工装置具有用于偏转扫描具有小空间要求的区域的激光束的设备并且所述激光加工装置能够以廉价的方式制造和操作。
[0008]所述目的由根据权利要求1所述的激光加工装置实现。本发明的进一步开发为从属权利要求的主题。
[0009]通过形成根据本发明的一方面的的激光加工装置，偏转单元能够以紧凑且廉价的方式构建在安装本体中，结构构件包括反射表面和第一施力部件，以及与第一施力部件互相作用的至少一个第二施力部件，从而结构构件围绕任意空间轴线可偏转。因此，反射表面可偏转，从而使得由反射表面偏转的激光束能够扫描区域。作为结果，可以以两个维度的方式标记相对于设备静止的工件。由于被移动质量低，因此仅低电流对于操作而言是必要的。
【附图说明】
[0010]本发明借助于实施方式利用附图的协助解释。
[0011]图1示出具有用于偏转激光束的设备的第一实施方式的激光加工装置的示意图；
[0012]图2示出具有用于偏转激光束的设备的激光加工装置的另一个实施方式的示意图；
[0013]图3示出用于偏转图1或2的激光束的设备的放大剖视图；
[0014]图4示出激光加工装置的另一个实施方式的示意图，其中激光谐振器和用于偏转激光束的设备被设置在公用安装板上；
[0015]图5示出具有用于偏转激光束的设备的第二实施方式的激光加工装置的又一个实施方式的示意图；
[0016]图6示出用于偏转激光束的设备的第三实施方式的一部分的示意图；
[0017]图7A示出扫描器在不进行任何预补偿的情况下针对驱动信号的阶跃响应的结果；以及
[0018]图7B示出扫描器在进行预补偿的情况下针对驱动信号的阶跃响应的结果。
【具体实施方式】
[0019]图1示出激光加工装置I的示意图，所述激光加工装置具有激光束源22和用于偏转激光束2的设备4的第一实施方式。激光束源22在此为呈光纤激光器形式的固态激光器，然而，所述激光束源还能够替代地为例如碟形激光器或棒状激光器。在另一个替代实施方式中，激光束源22被形成为气态激光器。
[0020]图1中的激光加工装置I包括传输纤维25，所述传输纤维引导激光束2经由光学解耦器到达偏转设备4。偏转设备4和光学解耦器26 (例如光学视准器)被设置在公用安装板3上。替代地，光学解耦器26还能够被设置在单独安装板上。
[0021]在图1中示出用于激光传递的传输纤维25。替代地，也能够提供在激光束源22与偏转设备4之间的自由光束耦合。
[0022]图2示出激光加工装置I的另一个实施方式。在此，与图1中的激光加工装置I不同的是，偏转设备4不从激光束源22空间地分离，而是偏转设备4的安装板3被附着(例如被螺固或黏合)到激光束源22。由此，光学解耦器能够被整合在激光束源中。
[0023]图3示出用于偏转图1或2的激光束2的设备4的放大剖视图。设备4包括安装本体3。紧凑偏转单元11包括结构构件12、柔性元件13、以及作为携带电流元件的两个线圈对14。
[0024]安装本体3被处理，例如被部分镀金并且被结构化。此外，设备4的一部分可选地由所谓的MEMS (微机电系统)元件制成，所述MEMs元件被单独地制造。由此，所述设备为由借助于MEMS技术制造的部件以及被“传统地”制造(即借助于材料去除和非切割成型)的部件组成的混合结构。
[0025]所谓的MEMS元件具体地包括结构构件12和柔性元件13，所述结构构件包括反射表面15和结合元件16。结构构件12至少在反射表面15的部分中由石英玻璃组成并且具有介电涂层。替代地，反射表面15的部分也能够由硅、陶瓷或金属组成和/或所述反射表面能够具有金属涂层。介电/金属涂层配置在反射表面15上，然而，所述介电/金属涂层也能够替代地附加地配置在相反侧上。
[0026]通过制造过程，腔室18被形成在安装本体3中。腔室18容置载流元件14、柔性元件13和具有作为第一施力部件17的磁体的结合元件16。替代地，腔室18不必必须形成，而是仅能配置在其中能设置构件的构造空间。
[0027]反射表面15必须尽可能大，以使得尽可能大的激光斑能够被重定向以便能够接下来在工件上产生小激光斑。然而，反射表面15越大，结构构件12的惯性质量就越大，由此更大的运动力是必要的。因此，增强的驱动元件，即载流元件14和/或磁体是必要的。结构构件12的方形反射表面15的宽度和长度在此为7.5mm乘7.5mm。替代地，所述宽度和长度为至少2mm乘2mm但小于15mm乘15mm并且优选地小于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上的激光斑不是圆形的而具体地是椭圆形的。为了将反射表面15设计得尽可能小并且必要地大，反射表面15因此还能够具有椭圆、圆形或其它适当的形状和其它尺寸。反射表面15的形状和尺寸于是等同于激光斑的预定形状和最大尺寸。反射表面为平面，然而，所述反射表面也能够被设计为弯曲的。
[0028]此外，结构构件12配置有结合元件16。结合元件16被设置在远离反射表面15扭转的部分中。结合元件16在与反射表面15相反的部分中、在此为在端部处包括磁体17。然而，磁体17替代地不必配置在结合元件16的端部处，而是所述磁体也能够配置在结合元件16的任意位置处或在结构构件12的另一个适当位置处。同样替代地，在任意位置处的数个磁体能够被设置。
[0029]结合元件16经由柔性元件13被结合到安装本体3。柔性元件13被设计为将结合元件16和安装本体3结合的弹簧元件。柔性元件13被设置在反射表面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还能够被设置在反射表面15侧向。因此，设备4的高度被减小。通过提供柔性元件13，结构构件12围绕任意空间轴线可枢转。
[0030]围绕任意空间轴线的枢转能够被理解为围绕一个轴线的枢转或围绕空间坐标系统的两个轴线的叠加枢转，由此没有轴线被设置成相对于反射表面15垂直。这将仅导致反射表面15的旋转而不改变激光束2的偏转。通过围绕任意空间轴线的枢转，结构构件12以及因此反射表面15围绕偏转角度的偏转被允许。这允许激光束2到表面的由反射表面15的枢转范围划定的任意点的偏转。
[0031]第一线圈对14由相对于磁体17相反地处于平面中的两个线圈组成。在电流被施加到所述两个线圈时，第一线圈对14从而产生具有轴线的合成磁场。另一个线圈对14旋