DE102020000518B3 - Einrichtung zur großflächigen Laserbearbeitung zur Kornorientierung von Elektroblechen - Google Patents

Einrichtung zur großflächigen Laserbearbeitung zur Kornorientierung von Elektroblechen Download PDF

Info

Publication number
DE102020000518B3
DE102020000518B3 DE102020000518.7A DE102020000518A DE102020000518B3 DE 102020000518 B3 DE102020000518 B3 DE 102020000518B3 DE 102020000518 A DE102020000518 A DE 102020000518A DE 102020000518 B3 DE102020000518 B3 DE 102020000518B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
laser
electrical steel
line
scanner
lenses
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.)
Active
Application number
DE102020000518.7A
Other languages
English (en)
Inventor
Robby Ebert
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.)
Moewe Optical Solutions GmbH
Original Assignee
Moewe Optical Solutions GmbH
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 Moewe Optical Solutions GmbH filed Critical Moewe Optical Solutions GmbH
Priority to DE102020000518.7A priority Critical patent/DE102020000518B3/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102020000518B3 publication Critical patent/DE102020000518B3/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/0006Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring taking account of the properties of the material involved
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/0643Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising mirrors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
    • B23K26/0821Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head using multifaceted mirrors, e.g. polygonal mirror
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/083Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/352Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/70Auxiliary operations or equipment
    • B23K26/702Auxiliary equipment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft Einrichtungen zur großflächigen Laserbearbeitung zur Kornorientierung von Elektroblechen. Diese zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass eine großflächige Kornorientierung von Elektroblechen durch Laserbearbeitung realisierbar und an die Vorschubgeschwindigkeit des Elektrobleches stufenlos anpassbar ist. Dazu weist die Einrichtung wenigstens einen Laser, in dessen Strahlengang ein Kollimator, ein eindimensionalen Strahlaufweiter mit Linsen mit veränderbarer Fokusposition zur Erzeugung von Laserstrahlung mit einem elliptischen Querschnitt, ein Scanner mit wenigstens einem angetriebenen Polygonspiegel zur Erzeugung eines Linienscans und eine Linienoptik zur linearen Fokussierung der Laserstrahlung des Linienscans über die Breite der Bearbeitungsfläche nacheinander angeordnet sind. Weiterhin sind eine mit einem Antrieb verbundenen Transporteinrichtung, eine die Geschwindigkeit des Elektrobleches erfassenden Messeinrichtung und ein mit dem Laser, dem Linearantrieb der Linse des Strahlaufweiters, dem Scanner, dem Antrieb der Transporteinrichtung und der Messeinrichtung verbundenes Datenverarbeitungssystem vorhanden.

Description

  • Die Erfindung betrifft Einrichtungen zur großflächigen Laserbearbeitung zur Kornorientierung von Elektroblechen.
  • Durch die Druckschrift DE 603 10 305 T2 ist ein kornorientiertes Elektroblech mit hervorragenden magnetischen Eigenschaften und eine Herstellung derselben bekannt. Bei dem Verfahren wurde ein von einer Laservorrichtung ausgehender Laserstrahl abtastend auf ein kornorientiertes Elektroblech mit Hilfe eines Abtastspiegels und einer F-Theta-Linse abgestrahlt. Eine Zylinderlinse wird bei Bedarf zur Umwandlung der Form eines kondensierten Laserstrahls von einem Kreis in ein Oval verwendet, wobei diese sich zwischen der Laservorrichtung und dem Abtastspiegel angeordnet ist. Der Linienscan ist auf die Breite der F-Theta-Linse beschränkt.
  • Durch die Druckschrift US 2009 / 0 107 585 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines kornorientierten elektrischen Stahlblechs bekannt, wobei ein Laserstrahl auf einen elliptischen Punkt fokussiert wird und sich das Stahlblech mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit bewegt. Die Einrichtung weist dazu einen Laser auf, in dessen Strahlengang ein eindimensionaler Strahlaufweiter mit Linsen mit veränderbarer Fokusposition zur Erzeugung von Laserstrahlung mit einem elliptischen Querschnitt, ein Scanner mit einem angetriebenen Polygonspiegel zur Erzeugung eines Linienscans und eine F-Theta-Linse zur Strahlfokussierung angeordnet sind. Das Stahlblech befindet sich auf einer Transporteinrichtung mit einem Antrieb, der mit einer Steuereinrichtung verbunden ist, welche weiterhin mit einer Messeinrichtung zur Erfassung der Vorschubgeschwindigkeit des Stahlbleches verbunden ist. Weiterhin ist die Steuereinrichtung mit einem Antrieb zur Änderung der Fokusposition zwischen den Linsen des Strahlaufweiters verbunden.
  • Die Druckschrift US 2017 / 0 157 706 A1 offenbart eine Einrichtung zur großflächigen Laserbearbeitung zur Kornorientierung von Elektroblechen mit einem Laser, in dessen Strahlengang ein Kollimator, ein Scanner mit einem Polygonspiegel und ein Parabolspiegel zur Fokussierung des Linienscans des Polygonspiegels angeordnet sind.
  • Die Druckschrift EP 3 561 089 A2 beinhaltet eine Vorrichtung, welche zur großflächigen Laserbearbeitung zur Kornorientierung von Elektroblechen geeignet ist. Diese weist im Strahlengang eines Lasers einen Polygonspiegel auf. Der Laser und eine Transporteinrichtung sind mit einer Steuerung verbunden.
  • Die Druckschrift US 4 468 551 A offenbart eine Einrichtung, die zu einer großflächigen Laserbearbeitung zur Kornorientierung von Elektroblechen geeignet ist. Die Einrichtung besitzt einen Laser, in dessen Strahlengang ein Kollimator und ein Scanner mit einem angetriebenen Polygonspiegel vorgesehen sind. Die Laserleistung wird in Abhängigkeit der Vorschubgeschwindigkeit des Elektrobleches gesteuert.
  • Durch die Druckschrift DE 20 2019 004 086 U1 ist eine Einrichtung zur Lasermaterialbearbeitung eines Werkstücks mit Laserstrahlung eines Lasers bekannt, wobei gerade Linienscans während der Lasermaterialbearbeitung eines bewegten Werkstücks mit einem durch einen Polygonspiegel in Verbindung mit einem Schwenkspiegel abgelenkte Laserstrahlung ausgebildet werden. Im Strahlengang der Laserstrahlung ist dazu eine Spiegeleinheit mit mindestens einem angetrieben rotierenden Polygonspiegel und wenigstens einem angetriebenen Schwenkspiegel angeordnet.
  • Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur großflächigen Kornorientierung von Elektroblechen durch Laserbearbeitung zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.
  • Die Einrichtungen zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass eine großflächige Kornorientierung von Elektroblechen durch Laserbearbeitung realisierbar und an die Vorschubgeschwindigkeit des Elektrobleches stufenlos anpassbar ist.
  • Dazu weist die Einrichtung
    • - wenigstens einen Laser, in dessen Strahlengang ein Kollimator, ein eindimensionalen Strahlaufweiter mit Linsen mit veränderbarer Fokusposition zur Erzeugung von Laserstrahlung mit einem elliptischen Querschnitt, wobei wenigstens eine der Linsen mit einem Linearantrieb verbunden ist, ein Scanner mit wenigstens einem angetriebenen Polygonspiegel zur Erzeugung eines Linienscans und eine Linienoptik zur linearen Fokussierung der Laserstrahlung des Linienscans über die Breite der Bearbeitungsfläche nacheinander angeordnet sind, und
    • - eine mit einem Antrieb verbundenen Transporteinrichtung,
    • - eine die Geschwindigkeit des Elektrobleches erfassenden Messeinrichtung und
    • - ein mit dem Laser, dem Linearantrieb der Linse des Strahlaufweiters, dem Scanner, dem Antrieb der Transporteinrichtung und der Messeinrichtung verbundenes Datenverarbeitungssystem auf, welches ein
    • - den Linearantrieb zur Änderung der Fokusposition zwischen den Linsen des Strahlaufweiters und damit der Länge des Fokus auf der Bearbeitungsfläche,
    • - die Scangeschwindigkeit und damit die Zeilenfrequenz der auf das Elektroblech gerichteten Laserstrahlung und
    • - die Laserleistung in Abhängigkeit der Vorschubgeschwindigkeit des Elektrobleches steuerndes Datenverarbeitungssystem ist.
  • Kornorientiertes Elektroblech ist ein weichmagnetisches Material und wird hauptsächlich für Verteiltransformatoren oder in Leistungstransformatoren als Kernblech verwendet. Mit einer zusätzlichen thermischen Oberflächenbehandlung nach dem Walzprozess werden die magnetischen Domänen verfeinert und damit die Qualität verbessert. Das betrifft insbesondere die magnetische Eigenschaften. Durch ein zusätzliches Beaufschlagen des Elektrobleches mit Laserstrahlung wird ein zeitlich und lokal begrenzter thermischer Stress erzeugt und die magnetische Struktur des Bleches lokal geändert. Bei der Herstellung von Elektroblech werden so die Domänen in bestimmten Abständen mittels Laserbearbeitung modifiziert. Das Verfahren ist auch als Laser-Scribing von Elektroblech bekannt. Dadurch werden die Wirbelstromverluste bei der Ummagnetisierung um größer 10% reduziert.
  • Mit dem eindimensionalen Strahlaufweiter wird die Länge des Fokus festgelegt. Mit der Länge muss die Laserleistung und die Scangeschwindigkeit geregelt werden. Bei beispielsweise doppelter Länge wird die Laserleistung verdoppelt. Damit bleibt die Intensität gleich. Gleichzeitig kann die Scangeschwindigkeit verdoppelt werden, durch die doppelte Länge bleibt dann die Einwirkdauer gleich. Die Linienoptik wiederum dient vorteilhafterweise zur eindimensionalen Fokussierung der Laserstrahlung (Fokusbreite quer zur Scanrichtung), im Bereich jeweils einschließlich von 30 µm bis 100 µm. Die Linienlänge wiederum ist 100mal bis 1000mal länger, da auch bei hohen Geschwindigkeiten die Einwirkdauer zur Erzielung der Einwirktiefe gewährleistet werden muss. Durch die Verbindung der Funktionen mit dem Datenverarbeitungssystem sind die Prozessparameter Intensität und Einwirkdauer an die Vorschubgeschwindigkeit des Elektrobleches stufenlos anpassbar und bleiben auch bei Veränderung der Geschwindigkeit gleich.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 9 angegeben.
  • Die Linienoptik kann vorteilhafterweise eine Zylinderlinse oder mindestens ein Zylinderspiegel sein.
  • Der Laser ist vorteilhafterweise ein Festkörperlaser, vorzugsweise ein Faserlaser.
  • Der Kollimator ist vorteilhafterweise ein die Fokussierung der Linienoptik bestimmender Kollimator.
  • Der Strahlaufweiter weist in einer Ausführungsform Zylinderlinsen auf.
  • Der Scanner besitzt optional einen angetriebenen Doppelpolygonspiegel und einen im Strahlengang der Laserstrahlung nachgeordneten Spiegel oder Schwenkspiegel.
  • Die Linienoptik ist optional an einer Seite drehbar gelagert und mit einem Rotationsantrieb verbunden, so dass die Linienoptik zur Erzielung gerader Linienscans auf dem Elektroblech verdrehbar ist. Weiterhin ist der Rotationsantrieb mit dem Datenverarbeitungssystem verbunden.
  • In einer Ausführungsform ist der Laser ein erster Laser. Im Strahlengang des ersten Lasers sind der Kollimator, der Strahlaufweiter und der Scanner angeordnet. Die Einrichtung zur großflächigen Laserbearbeitung zur Kornorientierung von Elektroblechen weist einen zweiten Laser auf. Im Strahlengang des zweiten Lasers sind ein Kollimator, ein eindimensionaler Strahlaufweiter mit Linsen mit veränderbaren Fokus zur Erzeugung von Laserstrahlung mit einem elliptischen Querschnitt, wobei wenigstens eine der Linsen an einen Linearantrieb verbunden ist, und ein Scanner mit wenigstens einem angetriebenen Polygonspiegel zur Erzeugung eines Linienscans angeordnet. Weiterhin befindet sich im Strahlengang nach den Scannern die Linienoptik zur linearen Fokussierung der Laserstrahlungen der Linienscans über die Breite der Bearbeitungsfläche. Die Laser, die Linearantriebe der Strahlaufweiter, die Scanner, der Antrieb der Transporteinrichtung und die Messeinrichtung sind mit dem Datenverarbeitungssystem verbunden, welches ein die Linearantriebe zur Änderung des Fokus zwischen den Linsen der Strahlaufweiter, die Laserleistungen und die Scangeschwindigkeiten und damit die Zeilenfrequenz der auf das Elektroblech gerichteten Laserstrahlungen in Abhängigkeit der Geschwindigkeit des Elektrobleches steuerndes Datenverarbeitungssystem ist. Damit sind vorteilhafterweise redundant betreibbare Einrichtungen vorhanden.
  • Die Laser und die Scanner können mit dem Datenverarbeitungssystem so verbunden sein, dass die Laser mit den Scannern synchronisiert zueinander betrieben werden.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen jeweils prinzipiell dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
  • Es zeigen:
    • 1 eine Einrichtung zur großflächigen Laserbearbeitung zur Kornorientierung von Elektroblechen und
    • 2 ein Scanner.
  • Eine Einrichtung zur großflächigen Laserbearbeitung zur Kornorientierung von Elektroblechen 1 besteht im Wesentlichen aus einem Laser 2, einem Kollimator 3, einem eindimensionalen Strahlaufweiter 4, einem Scanner 5, einer Linienoptik 6, einer Transporteinrichtung 7, einer Messeinrichtung 8 zur Messung der Vorschubgeschwindigkeit des Elektrobleches 1 und einem Datenverarbeitungssystem.
  • Die 1 zeigt eine Einrichtung zur großflächigen Laserbearbeitung zur Kornorientierung von Elektroblechen 1 in einer prinzipiellen Darstellung.
  • Im Strahlengang der Laserstrahlung 9 des Lasers 2 sind der Kollimator 3, der eindimensionale Strahlaufweiter 4, der Scanner 5, die Linienoptik 6 in Form einer Zylinderlinse 6 und das Elektroblech 1 angeordnet.
  • Der Laser 2 kann dazu ein bekannter Faserlaser 2 sein.
  • Als Kollimator 3 wird vorteilhafterweise ein Kollimator 3 zur Erzeugung eines Fokus im Bereich jeweils einschließlich von 30 µm bis 100 µm verwendet.
  • Der eindimensionale Strahlaufweiter 4 weist Linsen mit veränderbarer Fokusposition zur Erzeugung von Laserstrahlung 9 mit einem elliptischen Querschnitt auf. Dazu ist wenigstens eine der Linsen mit einem Linearantrieb zur Positionsveränderung und Positionseinstellung verbunden. Die Linsen sind insbesondere Zylinderlinsen 6.
  • Die 2 zeigt einen Scanner 5 in einer prinzipiellen Darstellung.
  • Der Scanner 5 besitzt einen angetriebenen Doppelpolygonspiegel 11 zur Erzeugung eines Linienscans und einen im Strahlengang der Laserstrahlung 9 nachgeordneten Spiegel oder Schwenkspiegel 12, letzteren für eine Justierung des Linienscans und/oder Zeilenweiterschaltung. Die Laserstrahlung 9 gelangt nach dem eindimensionalen Strahlaufweiter 4 auf den Doppelpolygonspiegel 11. Die Facettenflächen sind als gerade Spiegelflächen 13 des Doppelpolygonspiegels 11 in gleicher Richtung geneigt und weisen zueinander. Die Spiegelflächen 13 und die Rotationsachse des Doppelpolygonspiegels 11 schließen einen Winkel so ein, dass die Scanlinien der Laserstrahlung 9 gleich gerichtet sind. Die Anzahl der Spiegelflächen 13 der Polygonspiegel des Doppelpolygonspiegels 11 sind gleich. Die Laserstrahlung 9 gelangt nach diesem auf den Spiegel oder den Schwenkspiegel 12, der die Laserstrahlung 9 auf die Zylinderlinse 6 und folgend auf die Oberfläche des Elektroblechs 1 dynamisch ablenkt. Die Zylinderlinse 6 ist dazu eine die Breite der Bearbeitungsfläche überstreichende Zylinderlinse 6 zur linearen Fokussierung des Linienscans quer zur Scanrichtung.
  • Das Elektroblech 1 befindet sich auf der Transporteinrichtung 7, die mit einem Antrieb 10 verbunden ist. Weiterhin ist die die Vorschubgeschwindigkeit des Elektrobleches 1 erfassende Messeinrichtung 8 vorhanden. Die Bewegung des Elektrobleches 1 erfolgt quer zur Zylinderlinse 6.
  • Der Laser 2, der Linearantrieb der Linse des Strahlaufweiters 4, dem Scanner 5, dem Antrieb 10 der Transporteinrichtung 7 und der Messeinrichtung 8 sind mit dem Datenverarbeitungssystem verbunden, welches ein
    • - den Linearantrieb zur Änderung der Fokusposition zwischen den Linsen des Strahlaufweiters 4 und damit der Länge des Fokus auf der Bearbeitungsfläche,
    • - die Scangeschwindigkeit und damit die Zeilenfrequenz der auf das Elektroblech 1 gerichteten Laserstrahlung 9 und
    • - die Laserleistung
    in Abhängigkeit der Vorschubgeschwindigkeit des Elektrobleches 1 steuerndes Datenverarbeitungssystem ist.
  • Der dem Doppelpolygonspiegel 11 nachgeordnete Schwenkspiegel 12 kann insbesondere ein Galvanometerspiegel 12 sein. Dieser ist mittels des Datenverarbeitungssystems so angesteuert, dass die Laserstrahlung 9 justiert auf die Zylinderlinse 6 gelangt. Der Transport des Elektroblechs 1 erfolgt kontinuierlich.
  • Die Zylinderlinse 6 kann an einer Seite drehbar gelagert und mit einem Rotationsantrieb verbunden sein, so dass die Zylinderlinse 6 zur Erzielung gerader Linienscans auf dem Elektroblech 1 verdrehbar ist. Der Galvanometerspiegel 12 wird mittels des Datenverarbeitungssystems so dynamisch angesteuert, dass die Laserstrahlung 9 der Drehung der Zylinderlinse 6 nachgeführt wird.
  • Die Einrichtung zur großflächigen Laserbearbeitung zur Kornorientierung von Elektroblechen 1 kann in einer Ausführungsform redundant oder für doppelte Vorschubgeschwindigkeiten des Elektrobleches 1 ausgeführt sein. Dazu ist der Laser 2 ein erster Laser 2, in dessen Strahlengang der Kollimator 3, der Strahlaufweiter 4 und der Scanner 5 angeordnet sind. Die Einrichtung zur großflächigen Laserbearbeitung zur Kornorientierung von Elektroblechen 1 weist in dieser Ausführungsform einen zweiten Laser auf. In dessen Strahlengang sind ein Kollimator, ein eindimensionaler Strahlaufweiter mit Linsen mit veränderbaren Fokus zur Erzeugung von Laserstrahlung mit einem elliptischen Querschnitt, wobei wenigstens eine der Linsen an einen Linearantrieb verbunden ist, und ein Scanner mit wenigstens einem angetriebenen Polygonspiegel zur Erzeugung eines Linienscans angeordnet. Im Strahlengang nach den Scannern 5 befinden sich die die Breite der Bearbeitungsfläche überstreichenden Zylinderlinsen 6 zur linearen Fokussierung der Linienscans quer zur Scanrichtung. Die Laser 2, die Linearantriebe der Strahlaufweiter 4, die Scanner 5, der Antrieb 10 der Transporteinrichtung 7 und die Messeinrichtung 8 sind mit dem Datenverarbeitungssystem verbunden, welches ein die Linearantriebe zur Änderung des Fokus zwischen den Linsen der Strahlaufweiter 4, die Laserleistungen und die Scangeschwindigkeiten und damit die Zeilenfrequenz der auf das Elektroblech 1 gerichteten Laserstrahlungen 9 in Abhängigkeit der Vorschubgeschwindigkeit des Elektrobleches 1 steuerndes Datenverarbeitungssystem.
  • Die Laser 2 der Einrichtung zur großflächigen Laserbearbeitung zur Kornorientierung von Elektroblechen 1 der Ausführungsform sind mit dem Datenverarbeitungssystem so verbunden, dass die Laser 2 mit den Scannern 5 zur Verdopplung der Vorschubgeschwindikeit des Elektrobleches 1 synchronisiert zueinander betrieben werden. Alternativ kann der zweite Laser ruhen und beim Ausfall des ersten Lasers 2 schnell zugeschaltet werden, ohne den Prozess zu stoppen.

Claims (9)

  1. Einrichtung zur großflächigen Laserbearbeitung zur Kornorientierung von Elektroblechen (1) mit wenigstens einem Laser (2), in dessen Strahlengang (9) ein Kollimator (3), ein eindimensionalen Strahlaufweiter (4) mit Linsen mit veränderbarer Fokusposition zur Erzeugung von Laserstrahlung (9) mit einem elliptischen Querschnitt, wobei wenigstens eine der Linsen mit einem Linearantrieb verbunden ist, ein Scanner (5) mit wenigstens einem angetriebenen Polygonspiegel (11) zur Erzeugung eines Linienscans und eine Linienoptik (6) zur linearen Fokussierung der Laserstrahlung (9) des Linienscans über die Breite der Bearbeitungsfläche, nacheinander angeordnet sind, einer mit einem Antrieb (10) verbundenen Transporteinrichtung (7), einer die Vorschubgeschwindigkeit des Elektrobleches (1) erfassenden Messeinrichtung (8) und einem mit dem Laser (2), dem Linearantrieb der Linse des Strahlaufweiters (4), dem Scanner (5), dem Antrieb (10) der Transporteinrichtung (7) und der Messeinrichtung (8) verbundenen Datenverarbeitungssystem, welches ein den Linearantrieb zur Änderung der Fokusposition zwischen den Linsen des Strahlaufweiters (4) und damit der Länge des Fokus auf der Bearbeitungsfläche, die Scangeschwindigkeit und damit die Zeilenfrequenz der auf das Elektroblech (1) gerichteten Laserstrahlung (9) und die Laserleistung in Abhängigkeit der Vorschubgeschwindigkeit des Elektrobleches (1) steuerndes Datenverarbeitungssystem ist.
  2. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Linienoptik (6) eine Zylinderlinse (6) oder mindestens ein Zylinderspiegel ist.
  3. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser (2) ein Festkörperlaser (2) ist.
  4. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kollimator (3) ein die Fokussierung der Linienoptik (6) bestimmender Kollimator (3) ist.
  5. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlaufweiter (4) Zylinderlinsen (6) aufweist.
  6. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Scanner (5) einen angetriebenen Doppelpolygonspiegel (11) und einen im Strahlengang der Laserstrahlung (9) nachgeordneten Spiegel oder Schwenkspiegel (12) besitzt.
  7. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Linienoptik (6) an einer Seite drehbar gelagert und mit einem Rotationsantrieb verbunden ist, so dass die Linienoptik (6) zur Erzielung gerader Linienscans auf dem Elektroblech (1) verdrehbar ist, und dass der Rotationsantrieb mit dem Datenverarbeitungssystem verbunden ist.
  8. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser (2) ein erster Laser (2) ist, dass im Strahlengang (9) des ersten Lasers (2) der Kollimator (3), der Strahlaufweiter (4) und der Scanner (5) angeordnet sind, dass die Einrichtung zur großflächigen Laserbearbeitung zur Kornorientierung von Elektroblechen (1) einen zweiten Laser aufweist, dass im Strahlengang des zweiten Lasers ein Kollimator, ein eindimensionaler Strahlaufweiter mit Linsen mit veränderbaren Fokus zur Erzeugung von Laserstrahlung mit einem elliptischen Querschnitt, wobei wenigstens eine der Linsen an einen Linearantrieb verbunden ist, und ein Scanner mit wenigstens einem angetriebenen Polygonspiegel zur Erzeugung eines Linienscans angeordnet sind, dass sich im Strahlengang (9) nach den Scannern (5) die Linienoptik (6) zur linearen Fokussierung der Laserstrahlungen (9) der Linienscans über die Breite der Bearbeitungsfläche befindet, und dass die Laser (2), die Linearantriebe der Strahlaufweiter (4), die Scanner (5), der Antrieb (10) der Transporteinrichtung (7) und die Messeinrichtung (8) mit dem Datenverarbeitungssystem verbunden sind, welches ein die Linearantriebe zur Änderung des Fokus zwischen den Linsen der Strahlaufweiter (4), die Laserleistungen und die Scangeschwindigkeiten und damit die Zeilenfrequenz der auf das Elektroblech (1) gerichteten Laserstrahlungen (9) in Abhängigkeit der Vorschubgeschwindigkeit des Elektrobleches (1) steuerndes Datenverarbeitungssystem ist.
  9. Einrichtung nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Laser (2) und die Scanner (5) mit dem Datenverarbeitungssystem so verbunden sind, dass die Laser (2) mit den Scannern (5) synchronisiert zueinander betrieben werden.
DE102020000518.7A 2020-01-25 2020-01-25 Einrichtung zur großflächigen Laserbearbeitung zur Kornorientierung von Elektroblechen Active DE102020000518B3 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020000518.7A DE102020000518B3 (de) 2020-01-25 2020-01-25 Einrichtung zur großflächigen Laserbearbeitung zur Kornorientierung von Elektroblechen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020000518.7A DE102020000518B3 (de) 2020-01-25 2020-01-25 Einrichtung zur großflächigen Laserbearbeitung zur Kornorientierung von Elektroblechen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102020000518B3 true DE102020000518B3 (de) 2021-04-22

Family

ID=75269057

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020000518.7A Active DE102020000518B3 (de) 2020-01-25 2020-01-25 Einrichtung zur großflächigen Laserbearbeitung zur Kornorientierung von Elektroblechen

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102020000518B3 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115044757A (zh) * 2022-06-22 2022-09-13 首钢智新迁安电磁材料有限公司 一种用于激光刻痕抛物镜焦点的自动调节装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4468551A (en) * 1982-07-30 1984-08-28 Armco Inc. Laser treatment of electrical steel and optical scanning assembly therefor
DE60310305T2 (de) * 2002-05-31 2007-04-12 Nippon Steel Corp. Kornorientiertes Elektroblech mit hervorragenden magnetischen Eigenschaften und Herstellung desselben
US20090107585A1 (en) * 2005-11-01 2009-04-30 Tatsuhiko Sakai Method for Production and Apparatus for Production of Grain-Oriented Electrical Steel Sheet Excellent in Magnetic Properties
US20170157706A1 (en) * 2014-07-03 2017-06-08 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Laser processing apparatus
DE202019004086U1 (de) * 2019-10-01 2019-10-21 MOEWE Optical Solutions GmbH Einrichtung zur Lasermaterialbearbeitung eines Werkstücks mit Laserstrahlungen eines Lasers
EP3561089A2 (de) * 2016-12-23 2019-10-30 Posco Verfahren zum verfeinern eines magnetischen bereichs einer kornorientierten elektrostahlplatte und vorrichtung dafür

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4468551A (en) * 1982-07-30 1984-08-28 Armco Inc. Laser treatment of electrical steel and optical scanning assembly therefor
DE60310305T2 (de) * 2002-05-31 2007-04-12 Nippon Steel Corp. Kornorientiertes Elektroblech mit hervorragenden magnetischen Eigenschaften und Herstellung desselben
US20090107585A1 (en) * 2005-11-01 2009-04-30 Tatsuhiko Sakai Method for Production and Apparatus for Production of Grain-Oriented Electrical Steel Sheet Excellent in Magnetic Properties
US20170157706A1 (en) * 2014-07-03 2017-06-08 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Laser processing apparatus
EP3561089A2 (de) * 2016-12-23 2019-10-30 Posco Verfahren zum verfeinern eines magnetischen bereichs einer kornorientierten elektrostahlplatte und vorrichtung dafür
DE202019004086U1 (de) * 2019-10-01 2019-10-21 MOEWE Optical Solutions GmbH Einrichtung zur Lasermaterialbearbeitung eines Werkstücks mit Laserstrahlungen eines Lasers

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115044757A (zh) * 2022-06-22 2022-09-13 首钢智新迁安电磁材料有限公司 一种用于激光刻痕抛物镜焦点的自动调节装置
CN115044757B (zh) * 2022-06-22 2024-01-02 首钢智新迁安电磁材料有限公司 一种用于激光刻痕抛物镜焦点的自动调节装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2142333B1 (de) Vorrichtung zum bearbeiten einer oberfläche eines werkstücks mittels laserstrahlung
EP3256285B1 (de) Bestrahlungseinrichtung, bearbeitungsmaschine und verfahren zum herstellen einer schicht bzw. eines teilbereichs einer schicht eines dreidimensionalen bauteils
DE102009044316B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer Fläche und/oder einer Kante an einem Rohling sowie Laserbearbeitungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
EP3250958B1 (de) Vorrichtung zur materialbearbeitung mittels laserstrahlung
DE2927130A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur waermebehandlung von oberflaechen von werkstuecken aus stahl
DE102019000950A1 (de) Lasermaschine
WO2006024465A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur laserbearbeitung zylindrischer innenflächen mit einer steuerbaren strahlskanneneinrichtung
DE102011116833A1 (de) Laserbearbeitungsmaschine und Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks
EP3938137B1 (de) Strahlformungs- und ablenkoptik für eine laserbearbeitungsvorrichtung und verfahren zur bearbeitung eines werkstücks mit hilfe eines laserstrahls
DE102012016788A1 (de) Laserscanner mit rotatorisch angetriebenem Umlenkspiegel
DE102020000518B3 (de) Einrichtung zur großflächigen Laserbearbeitung zur Kornorientierung von Elektroblechen
EP2969367A2 (de) Vorrichtung zum betreiben einer werkzeugmaschine und werkzeugmaschine
DE19616863C2 (de) Anordnung zur Kohärenzreduktion und Strahlhomogenisierung von Laserstrahlung hoher Leistung
WO2019081381A1 (de) Bestrahlungseinrichtung, bearbeitungsmaschine und verfahren zum bestrahlen eines ebenen bearbeitungsfeldes
EP2468445B1 (de) Laserbearbeitungsmaschine mit einem Diodenlaser, dessen Strahl um seine Strahlachse drehbar ist, und Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks
EP1308235B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Laserstrahlenergie
DE202020000354U1 (de) Einrichtung zur großflächigen Laserbearbeitung zur Kornorientierung von Elektroblechen
EP1245326B1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Lasergravureinrichtung
WO2011124627A9 (de) Verfahren zum bruchtrennen von werkstücken, werkstück und lasereinheit
DE102015112151A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Laserbearbeitung eines Substrates mit mehrfacher Ablenkung einer Laserstrahlung
DE202010009009U1 (de) Vorrichtung zur Lasermaterialbearbeitung mit einem Polygonspiegel
EP0536683B1 (de) Vorrichtung zur Führung eines Laserstrahls
WO1991018705A1 (de) Verfahren zur oberflächenbehandlung von werkstücken mit laserstrahlung
DE10137006A1 (de) Vorrichtung zur Laserstrahlbearbeitung einer bewegten Materialbahn
DE4142216A1 (de) Verfahren und anordnung zur erhoehung der torsionswechselfestigkeit eines eine nut aufweisenden bauteils

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final