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DE19745280A1 - Verfahren zur Fein- und Mikrobearbeitung von Werkstücken mittels Laserstrahlen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zur Fein- und Mikrobearbeitung von Werkstücken mittels Laserstrahlen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

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Publication number
DE19745280A1
DE19745280A1 DE19745280A DE19745280A DE19745280A1 DE 19745280 A1 DE19745280 A1 DE 19745280A1 DE 19745280 A DE19745280 A DE 19745280A DE 19745280 A DE19745280 A DE 19745280A DE 19745280 A1 DE19745280 A1 DE 19745280A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
laser beam
module
rotation
workpiece
mirror
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19745280A
Other languages
English (en)
Inventor
Jochen Bahnmueller
Markus Dr Beck
Peter Dr Linden
Axel Giering
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DaimlerChrysler AG filed Critical DaimlerChrysler AG
Priority to DE19745280A priority Critical patent/DE19745280A1/de
Priority to GB0009337A priority patent/GB2345658B/en
Priority to US09/529,334 priority patent/US6444948B1/en
Priority to JP2000515725A priority patent/JP2001519244A/ja
Priority to PCT/EP1998/005836 priority patent/WO1999019108A1/de
Publication of DE19745280A1 publication Critical patent/DE19745280A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G02B27/642—Optical derotators, i.e. systems for compensating for image rotation, e.g. using rotating prisms, mirrors
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fein- und Mikrobearbeitung von Werkstücken mittels Laserstrahlen gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 2. Derartige Verfahren und Vorrichtungen wurden bereits vorgeschlagen.
Die Fein- und Mikrobearbeitung von Werkstücken mittels Laserstrahlen, insbesondere das Laserbohren und das Laserabtragen, dient beispielsweise zur Herstellung funktions­ optimierter Feinbohrungen oder von dreidimensionalen Oberflächenstrukturen. Eine nichtabschließende Aufzählung möglicher Anwendungen beinhaltet zum Beispiel:
  • - Kühl- beziehungsweise Formbohrungen in Turbinenschaufeln,
  • - Perforation von dünnen Blechen, z. B. zur Grenzschichtabsaugung,
  • - Ölschmierbohrungen in Motor- und Getriebeteilen,
  • - Einspritzöffnungen in Einspritzdüsen,
  • - Präzisionsschnitte in schwerzerspanbare Werkstoffe,
  • - Mikrostrukturen in Gleit- und Laufflächen.
Wesentlich für die qualitativ hochwertige Fein- und Mikrobearbeitung von Werkstücken mittels Laserstrahlen sind vor allem eine möglichst gute Maß und Formgenauigkeit, eine möglichst genaue Reproduzierbarkeit und ein möglichst geringer Nachbe­ arbeitungsaufwand.
Diese Anforderungen werden von vorbekannten Verfahren und Vorrichtungen nur unzureichend erfüllt:
So existieren beispielsweise Verfahren und Vorrichtungen, bei denen der Laserstrahl mittels Trepanieroptik ausgelenkt wird. Nachteilig hieran sind die eingeschränkten Möglichkeiten der Formgebung; es sind nur kreisrunde Bohrungen oder Strukturen möglich. Eine definierte Konizität der Bohrungen oder Strukturen ist nicht einstellbar.
Bei anderen vorbekannten Verfahren und Vorrichtungen wird das Werkstück mittels eines x-y-Tisches oder in einer anderen Variante auch mittels eines Roboters bewegt. Nachteilig hieran ist, daß das Werkstück bewegt werden muß und die Bahngenauigkeit der Werkstückbewegung erfahrungsgemäß schlechter ist, als die eines geführten Laser­ strahls und infolgedessen die Maß- und Formgenauigkeit der Laserbearbeitung ver­ gleichsweise schlecht ist.
Bei anderen vorbekannten Verfahren und Vorrichtungen erfolgt das Auslenken des Laserstrahls ausschließlich mittels eines x-y-Scanners. Nachteilig hieran ist die erfah­ rungsgemäß schlechtere Bahngenauigkeit und die daraus resultierende vergleichsweise schlechtere Maß und Formgenauigkeit der Laserbearbeitung. Darüber hinaus ist auch hier eine definierte Konizität der Bohrungen oder Strukturen nicht einstellbar.
Bei anderen vorbekannten Verfahren und Vorrichtungen erfolgt das Auslenken des Laserstrahls mittels einer beweglichen robotergeführten Schneidoptik. Nachteilig daran ist auch hier die erfahrungsgemäß schlechtere Bahngenauigkeit und die daraus resul­ tierende vergleichsweise schlechtere Maß- und Formgenauigkeit der Laserbearbeitung.
Darüber hinaus führt bei allen vorgenannten Verfahren und Vorrichtungen eine unsymmetrische Intensitätsverteilung des Laserstrahls zur Erzeugung von unsymmetri­ schen Schnittfugen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fein- und Mikrobearbeitung von Werkstücken mittels Laserstrahlen anzugeben, die teilweise oder vollständig
  • - Schnittfugen oder Nuten mit weitestgehend gleichmäßiger Form erzeugen,
  • - eine weitestgehend freie Wahl der Formgebung bei der Bearbeitung erlauben,
  • - die Einstellung einer benötigten Konizität ermöglichen,
  • - hochgenau und reproduzierbar arbeiten.
Die Erfindung ist in Bezug auf das zu schaffende Verfahren zur Fein- und Mikro­ bearbeitung von Werkstücken mittels Laserstrahlen durch die Merkmale des Patent­ anspruchs 1 wiedergegeben.
Die Erfindung ist in Bezug auf die zu schaffende Vorrichtung zur Fein- und Mikro­ bearbeitung von Werkstücken mittels Laserstrahlen durch die Merkmale des Patent­ anspruchs 2 wiedergegeben. Die weiteren Ansprüche (3-10) enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Vorrichtung zur Fein- und Mikrobearbeitung von Werkstücken mittels Laserstrahlen.
Die Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens zur Fein- und Mikrobearbeitung von Werk­ stücken mittels Laserstrahlen erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß der Laserstrahl vor dem Auftreffen auf das Werkstück durch drei Module geführt wird, und dadurch
daß in dem ersten Modul der Laserstrahl um seine Strahlachse gedreht wird, und
daß mittels des zweiten Moduls der Auftreffpunkt des Laserstrahls auf dem Werkstück variiert wird, und
daß mittels des dritten Moduls die Auftreffneigung des Laserstrahls relativ zur Ober­ fläche des Werkstücks variiert wird.
Die Aufgabe wird bezüglich der Vorrichtung zur Fein- und Mikrobearbeitung von Werk­ stücken mittels Laserstrahlen erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß die Vorrichtung drei Module beinhaltet, deren erstes eine Einrichtung zur Drehung des Laserstrahls um seine Strahlachse enthält, und
deren zweites eine Einrichtung zur Variation des Auftreffpunktes des Laserstrahls auf dem Werkstück enthält, und
deren drittes eine Einrichtung zur Variation der Auftreffneigung des Laserstrahls relativ zur Oberfläche des Werkstücks enthält.
Die Vorteile einer solchen Ausgestaltung von Verfahren und Vorrichtung bestehen darin,
daß durch die Drehung des Laserstrahls um seine Drehachse eine ungleichmäßige Intensitätsverteilung und/oder eine unrunde Fokussierung kompensiert werden kann und somit eine gleichmäßige Schnittfuge bei der Bearbeitung des Werkstücks entsteht, und darin,
daß die Variation des Auftreffpunktes des Laserstrahls eine weitestgehend freie Wahl der Formgebung bei der Bearbeitung erlaubt, und darin,
daß die Variation der Auftreffneigung des Laserstrahls die Einstellung einer gewünsch­ ten Konizität ermöglicht.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung betreffend die Vorrichtung zur Fein- und Mikrobearbeitung von Werkstücken mittels Laserstrahlen enthält das Modul zur Drehung des Laserstrahls ein oder mehrere Prismen, welche die optische Strahlachse erhalten und eine Bilddrehung bewirken, vorzugsweise Dove-, Abbé- oder König- Prismen, sowie eine Einrichtung zur Drehung des oder der Prismen um die Strahlachse und eine Einrichtung zur Einstellung einer definierten Geschwindigkeit der Drehung.
Die Vorteile dieser Ausgestaltung bestehen darin, daß mit ihr der Laserstrahl hinsicht­ lich seiner Querschnittsgeometrie und/oder -intensität (im Zeitmittel) homogenisiert werden kann und zwar ohne, daß dadurch der Auftreffpunkt oder die Auftreffneigung des Laserstrahls auf dem Werkstück beeinflußt wird und so die Qualität der form­ gebenden Bearbeitung vermindert wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung betreffend die Vorrichtung zur Fein- und Mikrobearbeitung von Werkstücken mittels Laserstrahlen enthält das Modul zur Variation des Auftreffpunktes des Laserstrahls einen Spiegel, sowie eine Einrichtung zur Drehung des Spiegels um mindestens zwei unabhängige Drehachsen, vorzugsweise senkrechte Drehachsen, wobei die Einrichtung zur Drehung des Spiegels vorzugsweise Piezo-Aktuatoren enthält.
Die Vorteile dieser Ausgestaltung bestehen darin, daß mit ihr der Laserstrahl derart abgelenkt werden kann, daß die Herstellung hochgenauer und reproduzierbarer Werk­ stückgeometrien ermöglicht wird, insbesondere auch die Herstellung von nicht rota­ tionssymmetrischen Geometrien oder das Abtragen von dreidimensionalen Strukturen auf der Werkstückoberfläche. Die senkrechte Anordnung der Drehachsen erleichtert die Einstellung definierter Auslenkungen des Laserstrahls. Die Piezo-Aktuatoren ermög­ lichen die Erzielung einer optimalen Präzision.
In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung betreffend die Vorrichtung zur Fein- und Mikrobearbeitung von Werkstücken mittels Laserstrahlen enthält das Modul zur Variation des Auftreffpunktes des Laserstrahls mehrere Spiegel oder andere Umlenkeinrichtungen, sowie Einrichtungen zur Drehung der Spiegel um mindestens zwei unabhängige Drehachsen, vorzugsweise senkrechte Drehachsen, wobei vorzugsweise jeweils ein Spiegel nur um jeweils eine Drehachse gedreht wird, wobei die Einrichtungen zur Drehung der Spiegel vorzugsweise Piezo-Aktuatoren enthalten.
Die Vorteile dieser Ausgestaltung entsprechen denen der direkt hiervor beschriebenen Ausgestaltung.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung betreffend die Vorrichtung zur Fein- und Mikrobearbeitung von Werkstücken mittels Laserstrahlen enthält das Modul zur Variation der Auftreffneigung des Laserstrahls eine Einrichtung zur Drehung des gesam­ ten Moduls um die Strahlachse des einfallenden Strahls, eine innerhalb des Moduls feststehende Einrichtung zur Umlenkung des eintreffenden Laserstrahls in die zur Eintreff-Strahlrichtung senkrechte Ebene, vorzugsweise enthaltend mehrere feststeh­ ende Spiegel oder ein feststehendes Prisma, sowie eine weitere Einrichtung zur Um­ lenkung des Laserstrahls, welche innerhalb des Moduls beweglich ist, vorzugsweise in Form eines Spiegels oder eines Prismas, sowie eine Einrichtung zur Translation dieser beweglichen Umlenkeinrichtung entlang der Ausbreitungsrichtung des aus der fest­ stehenden Umlenkeinrichtung austretenden Laserstrahls, sowie eine Einrichtung zur Kippung der beweglichen Umlenkeinrichtung um mindestens eine weitere Achse.
Die Vorteile dieser Ausgestaltung bestehen darin, daß durch die Drehung des gesamten Moduls kreisrunde Bohrungen erzeugt werden können, und darin, daß durch die Trans­ lation und die Verkippung der beweglichen Umlenkeinrichtung ein beliebiger Radius der Bohrung und ein beliebiger Inklinations- oder Konuswinkel der Bohrung eingestellt werden können.
In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung betreffend die Vorrichtung zur Fein- und Mikrobearbeitung von Werkstücken mittels Laserstrahlen enthält das Modul zur Variation der Auftreffneigung des Laserstrahls eine Einrichtung zur Ablenkung des Laserstrahls in zwei unabhängige Richtungen (x-y-Ablenkung), vorzugsweise ausgeführt in Form zweier unabhängiger Scanner-Spiegel, sowie zweier zugehöriger Einrichtungen zur Drehung der Scanner-Spiegel um zwei unabhängige Achsen, vorzugs­ weise um zwei zueinander senkrecht stehende Achsen.
Die Vorteile dieser Ausgestaltung bestehen darin, daß auch so kreisrunde Bohrungen mit einstellbarem Radius und einstellbarer Konizität erzeugt werden können. Der Unter­ schied zur erstbeschriebenen Variante besteht darin, daß die erste für extrem feine Bohrungen im Mikrometerbereich einsetzbar ist, während die zweite wesentlich größere Geometrien und Bearbeitungswinkel zuläßt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung betreffend die Vorrichtung zur Fein- und Mikrobearbeitung von Werkstücken mittels Laserstrahlen befindet sich zwischen dem zweiten Modul zur Variation des Auftreffpunktes des Laserstrahls und dem dritten Modul zur Variation der Auftreffneigung des Laserstrahls eine weitere Umlenkeinrichtung, vorzugsweise in Form eines Spiegels.
Der Vorteil einer solchen Ausgestaltung besteht in der Möglichkeit zum Wechsel der Bearbeitungsebene, beispielsweise von einer vertikalen Bearbeitung des Werkstückes zu einer horizontalen Bearbeitung.
Im Folgenden wird anhand beispielhafter Ausführungen und Figuren das erfindungs­ gemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Fein- und Mikro­ bearbeitung von Werkstücken mittels Laserstrahlen näher erläutert:
Eine erste beispielhafte Ausführung der Vorrichtung ist in Fig. 1 dargestellt. Sie ermöglicht die Erzeugung großer Inklinationswinkel bis in die Größenordnung von 30 Grad. Gemäß Fig. 1 wird der Laserstrahl 1 zunächst in das erste Modul 2 zur Drehung des Laserstrahls um seine Strahlachse geführt. Das Modul 2 enthält eine Einrichtung 21 zur Drehung des Laserstrahls um seine Strahlachse, hier ausgeführt in Form eines mit einer einstellbaren Rotationsgeschwindigkeit drehbaren Dove-Prismas. Durch diese Drehung wird der Laserstrahl hinsichtlich seiner Querschnittsgeometrie und/oder -intensität (im Zeitmittel) homogenisiert und zwar ohne, daß dadurch der Auftreffpunkt oder die Auftreffneigung des Laserstrahls auf dem Werkstück beeinflußt wird und so die Qualität der formgebenden Bearbeitung vermindert wird.
Nach seiner Homogenisierung wird der Laserstrahl 1 in das Modul 3 zur Variation des Auftreffpunktes des Laserstrahls auf dem Werkstück 6 geführt. Das Modul 3 ist hier ausgeführt in Form eines Spiegels 31, sowie einer Einrichtung zur Drehung des Spiegels um zwei senkrechte Drehachsen, wobei die Einrichtung zur Drehung des Spiegels mittels Piezo-Aktuatoren betrieben wird. Durch dieses Modul 3 kann der Laserstrahl 1 derart auf das Werkstück 6 geführt werden, daß die Herstellung hochgenauer und reproduzierbarer Werkstückgeometrien ermöglicht wird, insbesondere auch die Her­ stellung von nicht rotationssymmetrischen Geometrien oder das Abtragen von drei­ dimensionalen Strukturen auf der Werkstückoberfläche. Die senkrechte Anordnung der Drehachsen erleichtert die Einstellung definierter Auslenkungen des Laserstrahls. Die Piezo-Aktuatoren ermöglichen die Erzielung einer hochdynamischen Bewegung mit opti­ maler Präzision.
Anschließend wird der Laserstrahl 1 in das Modul 4 geführt. Dieses Modul dient vor allem zur Erstellung runder Bohrungen mit einstellbarer Konizität. Das Modul 4 ist hier derart ausgeführt, daß der Laserstrahl 1 zunächst von einem ersten innerhalb des Moduls 4 feststehenden Spiegel 41 um 90 Grad ausgelenkt und zu einem zweiten innerhalb des Moduls 4 feststehenden Spiegel 42 geführt wird. Dort wird der Laserstrahl 1 erneut um 90 Grad ausgelenkt und zu einem dritten innerhalb des Moduls 4 feststehenden Spiegel 43 geführt, dort erneut um 90 Grad ausgelenkt und zu einem vierten Spiegel 44 geführt. Dieser Spiegel 44 ist innerhalb des Moduls 4 beweglich und zwar translativ in die Ausbreitungsrichtung des auf ihn treffenden Laserstrahls 1 und in zwei weitere Richtungen kippbar. Das gesamte Modul 4 ist um die Strahlachse des einfallenden Laserstrahls drehbar. Die Achsen des einfallenden und des austretenden Laserstrahls sind in der Regel unterschiedlich. Durch die Drehung des gesamten Moduls 4 können kreisrunde Bohrungen erzeugt werden, durch die Translation und Kippung des beweglichen Spiegels 44 kann ein beliebiger Radius der Bohrung eingestellt werden sowie ein beliebiger Inklinations- oder Konuswinkel der Bohrung.
Abschließend wird der Laserstrahl 1 durch eine Abbildungsoptik 5 geführt, hier ausge­ bildet in Form einer Planfeldlinse 51, mittels der der benötigte Bearbeitungsfokus erzeugt wird.
Danach trifft der Laserstrahl 1 unter dem Inklinationswinkel α auf die Oberfläche 61 des Werkstückes 6.
Eine zweite beispielhafte Ausführung der Vorrichtung ist in Fig. 2 dargestellt. Die Module 2 und 3 sind analog zur Fig. 1 ausgeführt und werden gleichermaßen durch­ laufen. Das Modul 4 zur Variation der Auftreffneigung des Laserstrahls 1 ist durch das Modul 7 ersetzt.
Zwischen den Modulen 3 und 7 befindet sich optional ein Umlenkspiegel 8. Dieser erlaubt den Wechsel der Bearbeitungsebene, beispielsweise von einer vertikalen Be­ arbeitung des Werkstückes zu einer horizontalen Bearbeitung.
Das Modul 7 enthält eine Einrichtung zur Ablenkung des Laserstrahls in zwei un­ abhängige Richtungen (x-y-Ablenkung) in Form zweier unabhängiger Scanner-Spiegel 71 und 72, sowie zweier zugehöriger Einrichtungen zur Drehung der Scanner-Spiegel 71 und 72 um zwei hier zueinander senkrecht stehende Achsen. Durch geeignete Drehung der Scanner-Spiegel 71 und 72 können auch so kreisrunde Bohrungen mit einstellbarem Radius und einstellbarer Konizität erzeugt werden. Der Unterschied zur erstbeschrie­ benen Variante mittels des Moduls 4 besteht darin, daß die erste für extrem kleine Bohrungen im Mikrometerbereich eingesetzt wird, während die zweite für die Bear­ beitung wesentlich größerer Geometrien und Neigungswinkel eingesetzt wird. Darüber hinaus lassen sich hiermit beliebige Geometrien erzeugen, nicht nur radialsymmetrische Bohrungen. Vergleiche Fig. 2.
Die Auslenkung des Laserstrahls 1 durch ein Modul 4 oder 7 muß mit der Auslenkung des Laserstrahls 1 durch ein Modul 3 abgestimmt werden.
Abschließend wird der Laserstrahl 1 auch in diesem Ausführungsbeispiel durch eine Abbildungsoptik 5 geführt, hier ausgebildet in Form einer Planfeldlinse 51, mittels der der benötigte Bearbeitungsfokus erzeugt wird und trifft danach unter dem Inklinations­ winkel α auf die Oberfläche 61 des Werkstückes 6.
Die erfindungsgemäßen Verfahren samt Vorrichtungen erweisen sich in den beschrie­ benen Ausführungsformen als besonders geeignet für das Laserbohren und das Laser­ abtragen bei der Herstellung funktionsoptimierter Feinbohrungen oder von dreidimen­ sionalen Oberflächenstrukturen. Insbesondere sind sie für nachfolgende Anwendungen geeignet:
  • - Kühl- beziehungsweise Formbohrungen in Turbinenschaufeln,
  • - Perforation von dünnen Blechen, z. B. zur Grenzschichtabsaugung,
  • - Ölschmierbohrungen in Motor- und Getriebeteilen,
  • - Einspritzöffnungen in Einspritzdüsen,
  • - Präzisionsschnitte in schwerzerspanbare Werkstoffe,
  • - Mikrostrukturen in Gleit- und Laufflächen.
Die Erfindung ist nicht nur auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern vielmehr auf weitere übertragbar.
So ist zum Beispiel denkbar, das dritte Modul ganz wegzulassen und statt dessen geeignete Eigenschaften der Abbildungsoptik 5 auszunutzen, beispielsweise in Form einer Linse oder eines Linsensystems mit geeigneten Abbildungsfehlern. Die Konizität kann dann durch die Einbeziehung solcher gewünschten Linsenfehler und eine Variation des Abstandes von Modul 2 zur Abbildungsoptik 5 eingestellt werden. Vergleiche hierzu das in Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel. Bessere Einstellmöglichkeiten ergeben sich durch eine zusätzliche translatorische Bewegung (Beispiel Kreuztisch) und/oder exzentrische Rotations-Bewegung der Abbildungsoptik 5. Vergleiche hierzu das in Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel.
Außerdem ist es möglich die fokussierende Abbildungsoptik 5 mit dem Modul 4 oder 7 zu verbinden, beispielsweise in Form mindestens eines Hohlspiegels oder mindestens eines holographisch optischen Elementes (HOE).
Ferner kann anstatt des x-y-Scanner-Spiegelpaares auch ein G-Scanner verwendet werden.
Des weiteren kann das dritte Modul anstatt in den Ausführungsformen 4 oder 7 auch wie in Fig. 5 gezeigt in Form 9 einer abgewandelten Trepanieroptik eingesetzt werden, die dem Prinzip einer rotierenden Keilplatte aber mit veränderbaren Prismenwinkel folgt. Die Elemente 91 und 92 stellen ein veränderliches Prisma (Prismenwinkel) dar und sind hier mit der Abbildungsoptik 5 verbunden und werden gemeinsam bewegt. 5 und 92 kann kombiniert sein. 5 und 92 kann ein holographisch optisches Element sein. Das gesamte Modul 9 rotiert um die neutrale Stahlachse (punkt-gestrichelte Linie in Fig. 5). In einer anderen (in Fig. 6 dargestellten) Variante wird die Abbildungsoptik 5 mit 91 und 92 mitbewegt, rotiert aber nicht mit dem gesamten Modul 9.
Außerdem können jeweils zwei der drei Module zu einer verbundenen Einheit kombiniert werden.

Claims (11)

1. Verfahren zur Fein- und Mikrobearbeitung von Werkstücken mittels Laser­ strahlen, bei dem der Laserstrahl vor dem Auftreffen auf ein Werkstück fokussiert wird, dadurch gekennzeichnet,
daß der Laserstrahl vor dem Auftreffen auf das Werkstück durch drei Module geführt wird, und dadurch
daß in dem ersten Modul der Laserstrahl um seine Strahlachse gedreht wird, und
daß mittels des zweiten Moduls der Auftreffpunkt des Laserstrahls auf dem Werkstück variiert wird, und
daß mittels des dritten Moduls die Auftreffneigung des Laserstrahls relativ zur Ober­ fläche des Werkstücks variiert wird.
2. Vorrichtung zur Fein- und Mikrobearbeitung von Werkstücken mittels Laser­ strahlen, die eine Einrichtung zur Fokussierung des Laserstrahls enthält, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung zwei Module beinhaltet, deren erstes eine Einrichtung zur Drehung des Laserstrahls um seine Strahlachse enthält, und
deren zweites eine Einrichtung zur Variation des Auftreffpunktes des Laserstrahls auf dem Werkstück enthält.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß sie ein weiteres Modul enthält, welches dem Modul zur Variation des Auftreffpunktes des Laserstrahls auf dem Werkstück nachgestellt ist, und
welches eine Einrichtung zur Variation der Auftreffneigung des Laserstrahls relativ zur Oberfläche des Werkstücks enthält.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Modul zur Drehung des Laserstrahls ein oder mehrere Prismen enthält, welche die optische Strahlachse erhalten und eine Bilddrehung bewirken, vorzugsweise Dove-, Abbé- oder König-Prismen, sowie eine Einrichtung zur Drehung des oder der Prismen um die Strahlachse und eine Einrichtung zur Einstellung einer definierten Geschwindigkeit der Drehung.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Modul zur Variation des Auftreffpunktes des Laserstrahls einen Spiegel enthält, sowie eine Einrichtung zur Drehung des Spiegels um mindestens zwei unabhängige Drehachsen, vorzugsweise senkrechte Drehachsen, wobei die Einrichtung zur Drehung des Spiegels vorzugsweise Piezo-Aktuatoren enthält.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Modul zur Variation des Auftreffpunktes des Laserstrahls mehrere Spiegel enthält, sowie Einrichtungen zur Drehung der Spiegel um mindestens zwei unabhängige Drehachsen, vorzugsweise senkrechte Drehachsen, wobei vorzugsweise jeweils ein Spiegel nur um jeweils eine Drehachse gedreht wird, wobei die Einrichtungen zur Drehung der Spiegel vorzugsweise Piezo-Aktuatoren enthalten.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Modul zur Variation der Auftreffneigung des Laserstrahls eine Einrichtung zur Drehung des gesamten Moduls um die Strahlachse des einfallenden Strahls enthält, sowie eine innerhalb des Moduls feststehende Einrichtung zur Umlenkung des ein­ treffenden Laserstrahls in die zur Eintreff-Strahlrichtung senkrechte Ebene, vorzugs­ weise enthaltend mehrere feststehende Spiegel oder ein feststehendes Prisma, sowie eine weitere Einrichtung zur Umlenkung des Laserstrahls, welche innerhalb des Moduls beweglich ist, vorzugsweise in Form eines Spiegels oder eines Prismas, sowie eine Einrichtung zur Translation dieser beweglichen Umlenkeinrichtung entlang der Ausbrei­ tungsrichtung des aus der feststehenden Umlenkeinrichtung austretenden Laserstrahls, sowie eine Einrichtung zur Kippung der beweglichen Umlenkeinrichtung um mindestens eine weitere Achse.
8. Vorrichtung nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Translation und/oder Kippung der beweglichen Umlenk­ einrichtung Piezo-Aktuatoren enthalten.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Modul zur Variation der Auftreffneigung des Laserstrahls eine Einrichtung zur Ablenkung des Laserstrahls in zwei unabhängige Richtungen (x-y-Ablenkung) enthält, vorzugsweise ausgeführt in Form zweier unabhängiger Scanner-Spiegel, sowie zweier zugehöriger Einrichtungen zur Drehung der Scanner-Spiegel um zwei unabhängige Achsen, vorzugsweise um zwei zueinander senkrecht stehende Achsen.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen dem zweiten Modul zur Variation des Auftreffpunktes des Laser­ strahls und dem dritten Modul zur Variation der Auftreffneigung des Laserstrahls eine weitere Umlenkeinrichtung befindet, vorzugsweise in Form eines Spiegels.
11. Vorrichtung zur Homogenisierung eines Laserstrahls, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Drehung des Laserstrahls ein oder mehrere Prismen enthält, welche die optische Strahlachse erhalten und eine Bilddrehung bewirken, vorzugsweise Dove-, Abbé- oder König-Prismen, sowie eine Einrichtung zur Drehung des oder der Prismen um die Strahlachse und eine Einrichtung zur Einstellung einer definierten Geschwindigkeit der Drehung.
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