DE112013002945T5

DE112013002945T5 - Laserbearbeitungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112013002945T5
Application number: DE201311002945
Authority: DE
Inventors: c/o Mitsubishi Electric Corpora Yamamoto Tatsuya; c/o Mitsubishi Electric Corpora Fujikawa Shuichi; c/o Mitsubishi Electric Corporat Seguchi Masaki; c/o Ryoden Koki Engineering Co Murai Hiroyuki; c/o Mitsubishi Electric Corpora Nakamura Naoyuki; c/o Mitsubishi Electric Corpora Nishimae Junichi; c/o Mitsubishi Electric Corpora Nishio Akinori; c/o Ryoden Koki Engineering Co. Saruta Kenji
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-06-15
Filing date: 2013-05-31
Publication date: 2015-04-09
Also published as: JPWO2013187259A1; JP5885173B2; CN104379296B; CN104379296A; US20150137004A1; WO2013187259A1; US20160238839A1; US9348138B2

Abstract

Bereitgestellt wird eine Laserbearbeitungsvorrichtung, die umfasst: einen Laseroszillator (1); einen Bearbeitungstisch (2); ein optisches Transmissionssystem, um aus dem Laseroszillator (1) emittiertes Laserlicht (L) zum Bearbeitungstisch (2) zu übertragen; einen Bearbeitungskopf (4), um das über das optische Transmissionssystem übertragene Laserlicht (L) zu bündeln und auf einen zu bearbeitenden Gegenstand abzustrahlen; eine Bewegungseinrichtung (5), um eine relative Position zwischen dem zu bearbeitenden Gegenstand und dem auf den zu bearbeitenden Gegenstand abzustrahlenden Laserlicht (L) zu verändern; und einen sphärischen Spiegel (67) mit variabler Krümmung. Das optische Transmissionssystem umfasst einen reflektiven Strahlaufweitungsmechanismus (6), um das Laserlicht aus dem Laseroszillator (1) zu kollimieren und aufzuweiten. Der reflektive Strahlaufweitungsmechanismus (6) umfasst einen sphärischen Spiegel (63) und einen Konkavspiegel (62) mit verschiedenen Krümmungen in zwei orthogonalen Achsen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Laserbearbeitungsvorrichtung zum Bearbeiten eines zu bearbeitenden Gegenstands, indem Laserlicht, das aus einem Laseroszillator emittiert wird, gebündelt und auf den zu bearbeitenden Gegenstand abgestrahlt wird.
Stand der Technik
Bislang ist eine Laserbearbeitungsvorrichtung zum Bearbeiten eines zu bearbeitenden Gegenstands unter Verwendung von aus einem Laseroszillator emittierten Laserlicht hinlänglich bekannt (siehe beispielsweise Patentschrift 1).
7 ist ein Blockschema, das schematisch eine optische Wegauslegung einer in Patentschrift 1 beschriebenen Laserbearbeitungsvorrichtung aus dem verwandten Stand der Technik darstellt.
In 7 wird von einem Laseroszillator 1 erzeugtes Laserlicht L über ein optisches Transmissionssystem zu einer (nicht gezeigten) Bearbeitungslinse in einem Bearbeitungskopf 4 übertragen, um gebündelt und auf einen (nicht gezeigten) Gegenstand abgestrahlt zu werden, der auf einem Bearbeitungstisch 2 angeordnet ist.
Der Bearbeitungstisch 2 und der Bearbeitungskopf 4 umfassen eine Bewegungseinrichtung 5, die in der Lage ist, den Bearbeitungstisch 2 und den Bearbeitungskopf 4 jeweils in zumindest einer axialen Richtung zu bewegen. Die Bewegungseinrichtung 5 kann eine relative Position zwischen dem Laserlicht L und dem zu bearbeitenden Gegenstand in eine gewünschte Richtung bewegen und kann die relative Position an einer gewünschten Position anordnen.
In diesem Fall ist die Bewegungseinrichtung 5 dazu ausgelegt, den Bearbeitungstisch 2 in einer X-Achsenrichtung zu bewegen und den Bearbeitungskopf 4 in einer Y-Achsenrichtung zu bewegen.
Das optische Transmissionssystem für das Laserlicht L umfasst einen reflektiven Strahlaufweitungsmechanismus 106, in den das Laserlicht L aus dem Laseroszillator 1 eintritt, und einen Reflexionsspiegel 8, um das vom reflektiven Strahlaufweitungsmechanismus 106 emittierte Laserlicht L in den Bearbeitungskopf 4 einzuleiten.
Der reflektive Strahlaufweitungsmechanismus 106 umfasst einen Reflexionsspiegel 68, in den das Laserlicht L aus dem Laseroszillator 1 eintritt, einen sphärischen Konvexspiegel 63, in den das durch den Reflexionsspiegel 68 reflektierte Laserlicht L eintritt, und einen sphärischen Konkavspiegel 65, in den das durch den sphärischen Konvexspiegel 63 reflektierte Laserlicht L eintritt.
Der reflektive Strahlaufweitungsmechanismus 106 vergrößert einen Strahldurchmesser des Laserlichts L um einen gewünschten Maßstabsfaktor, ungeachtet eines Divergenzwinkels des vom Laseroszillator 1 erzeugten Laserlichts L, und erhält einen entsprechenden Kondenslichtdurchmesser an einer Bearbeitungsstelle auf dem Bearbeitungstisch 2 aufrecht.
Es ist bekannt, dass allgemein ein Astigmatismus in Übereinstimmung mit einem Einfallswinkel in Licht auftritt, das durch einen sphärischen Spiegel wie etwa den sphärischen Konvexspiegel 63 oder den sphärischen Konkavspiegel 65 reflektiert wird. Insbesondere wird, wenn ein Astigmatismus beim Laserlicht L in einer Laserbearbeitungsvorrichtung auftritt, die Lichtbündelungsfähigkeit herabgesetzt, und die Strahlform an der Bearbeitungsstelle wird anisotropisch.
Auf diese Weise wird in einer Laserbearbeitungsvorrichtung einer Art, bei der sich der Bearbeitungskopf 4 bewegt, der reflektive Strahlaufweitungsmechanismus 106 zum Aufweiten und Kollimieren des Laserlichts L in dem optischen Weg vorgesehen, um einen geeigneten Kondenslichtdurchmesser an der Bearbeitungsstelle des zu bearbeitenden Gegenstands aufrechtzuerhalten. Wenn ein sphärischer Spiegel in dem reflektiven Strahlaufweitungsmechanismus 106 verwendet wird, ist es, um einen Astigmatismus zu verhindern, notwendig, den Einfallswinkel im Hinblick auf den sphärischen Spiegel auf einen spitzen Winkel zu beschränken.
Deshalb ist es, wenn ein sphärischer Spiegel im optischen Transmissionssystem der Laserbearbeitungsvorrichtung verwendet wird, um eine Senkung einer Bearbeitungsgüte und ein Auftreten von Anisotropie bei der Bearbeitung aufgrund von Astigmatismus zu vermeiden, notwendig, den Einfallswinkel des Laserlichts L im Hinblick auf den sphärischen Spiegel auf einen spitzen Winkel zu beschränken, so dass sich der Astigmatismus nicht negativ auf die Bearbeitungsgüte auswirkt.
Es ist bekannt, dass allgemein, wenn der Einfallswinkel im Hinblick auf den sphärischen Spiegel auf einen spitzen Winkel (wünschenswerter Weise 15° oder weniger) eingestellt wird, eine Senkung der Bearbeitungsgüte aufgrund von Astigmatismus vernachlässigbar ist.
Deshalb beschränkt in 7 (Patentschrift 1) der Reflexionsspiegel 68 im reflektiven Strahlaufweitungsmechanismus 106 Einfallswinkel des Laserlichts L im Hinblick auf die sphärischen Spiegel (den sphärischen Konvexspiegel 63 und den sphärischen Konkavspiegel 65) jeweils auf spitze Winkel.
Allerdings ist, wenn der Reflexionsspiegel 68 vorgesehen ist, um die Einfallswinkel im Hinblick auf die sphärischen Spiegel zu begrenzen, der optische Weg kompliziert und darüber hinaus kann im streng genommenen Sinn der Astigmatismus nicht verhindert werden. Ferner entsteht durch Absorption des Laserlichts durch optische Elemente in dem komplizierten optischen Weg der thermische Linseneffekt, und somit ist eine Zunahme bei der Anzahl der optischen Elemente ein Faktor dahingehend, Instabilität für die Bearbeitung zu erzeugen.
Anführungsliste
Patentliteratur

Patentschrift 1: JP 05-305473 A

Zusammenfassung der Erfindung
Technische Probleme
In der Laserbearbeitungsvorrichtung aus dem verwandten Stand der Technik ist, wenn der reflektive Strahlaufweitungsmechanismus, der den sphärischen Spiegel enthält, als das optische Transmissionssystem verwendet wird, der Reflexionsspiegel zum Beschränken des Einfallswinkels im Hinblick auf den sphärischen Spiegel wie in Patentschrift 1 vorgesehen, aber es bestehen insofern Probleme, als die optische Wegauslegung kompliziert ist und außerdem ein Astigmatismus nicht zufriedenstellend verhindert werden kann.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die vorstehend erwähnten Probleme zu lösen, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Laserbearbeitungsvorrichtung zu erzielen, die in der Lage ist, einen Strahldivergenzwinkel zufriedenstellend einzuschränken und Laserlicht ohne Aberration und mit einem gewünschten Strahldurchmesser auf einen zu bearbeitenden Gegenstand abzustrahlen, indem ein reflektiver Strahlaufweitungsmechanismus verwendet wird, dessen optische Wegauslegung nicht besonders kompliziert ist.
Lösung für die Probleme
Nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Laserbearbeitungsvorrichtung bereitgestellt, die umfasst: einen Laseroszillator zum Emittieren von Laserlicht; einen Bearbeitungstisch zum Anordnen eines zu bearbeitenden Gegenstands; ein optisches Transmissionssystem zum Übertragen des aus dem Laseroszillator emittierten Lichts zum Bearbeitungstisch; einen Bearbeitungskopf zum Bündeln und Abstrahlen des über das optische Transmissionssystem übertragenen Laserlichts auf den zu bearbeitenden Gegenstand; und eine Bewegungseinrichtung zum Verändern einer relativen Position zwischen dem zu bearbeitenden Gegenstand und dem auf den zu bearbeitenden Gegenstand abzustrahlenden Laserlicht, wobei das optische Transmissionssystem umfasst: einen reflektiven Strahlaufweitungsmechanismus zum Kollimieren und Aufweiten des Laserlichts aus dem Laseroszillator; und einen sphärischen Spiegel mit variabler Krümmung, wobei der reflektive Strahlaufweitungsmechanismus einen sphärischen Spiegel und einen Spiegel umfasst, der verschiedene Krümmungen in zwei orthogonalen Achsen hat, und wobei der sphärische Spiegel mit variabler Krümmung zwischen dem sphärischen Spiegel und dem Spiegel angeordnet ist, der verschiedene Krümmungen in zwei orthogonalen Achsen hat.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann im reflektiven Strahlaufweitungsmechanismus, der das optische Transmissionssystem bildet, indem der Spiegel mit unterschiedlichem Krümmungen in zwei orthogonalen Achsen verwendet wird, der Strahldivergenzwinkel zufriedenstellend eingeschränkt werden, und das Laserlicht kann ohne Aberration und mit einem gewünschten Strahldurchmesser auf den zu bearbeitenden Gegenstand abgestrahlt werden, ohne das optische Transmissionssystem zu verwenden, das einen besonders komplizierten Aufbau hat.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockschema, das schematisch eine optische Wegauslegung einer Laserbearbeitungsvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
2 ist ein Blockschema, das schematisch eine optische Wegauslegung einer Laserbearbeitungsvorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
3 ist ein Blockschema, das schematisch eine optische Wegauslegung einer Laserbearbeitungsvorrichtung nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
4 ist ein Blockschema, das schematisch einen Hauptteil einer Laserbearbeitungsvorrichtung nach einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
5 ist ein Blockschema, das schematisch einen Hauptteil einer Laserbearbeitungsvorrichtung nach einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
6 ist ein Blockschema, das schematisch einen Hauptteil einer Laserbearbeitungsvorrichtung nach einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
7 ist ein Blockschema, das schematisch eine optische Wegauslegung einer Laserbearbeitungsvorrichtung nach dem verwandten Stand der Technik darstellt.
8 ist eine Aufbauansicht, die schematisch einen Spiegeleinstellmechanismus nach einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Beschreibung der Ausführungsformen
Erste Ausführungsform
1 ist ein Blockschema, das schematisch eine optische Wegauslegung einer Laserbearbeitungsvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
In 1 umfasst die Laserbearbeitungsvorrichtung nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Laseroszillator 1, der Laserlicht L emittiert, einen Bearbeitungstisch 2, auf dem ein (nicht gezeigter) zu bearbeitender Gegenstand angeordnet wird, ein optisches Transmissionssystem, das einen reflektiven Strahlaufweitungsmechanismus 6 und einen Reflexionsspiegel 8 umfasst, und einen Bearbeitungskopf 2, der das Laserlicht L, das das optische Transmissionssystem durchlaufen hat, zu dem zu bearbeitenden Gegenstand abstrahlt.
Das aus dem Laseroszillator 1 emittierte Laserlicht L wird kollimiert und durch den reflektiven Strahlaufweitungsmechanismus 6 aufgeweitet, der in dem optischen Transmissionssystem vorgesehen ist, und wird dann mittels des Reflexionsspiegels 8 in den Bearbeitungskopf 4 eingeleitet. Danach wird das Laserlicht L im Bearbeitungskopf 4 durch eine (nicht gezeigte) Bearbeitungslinse gebündelt und dann auf den zu bearbeitenden Gegenstand auf dem Bearbeitungstisch 2 abgestrahlt.
Der Bearbeitungstisch 2 und der Bearbeitungskopf 4 sind mit einer Bewegungseinrichtung 5 versehen. Die Bewegungseinrichtung 5 bewegt den Bearbeitungstisch 2 und den Bearbeitungskopf 4 jeweils horizontal in Bereichen ausgehend von Positionen, die durch die durchgezogenen Linien angegeben sind, zu Positionen 2’ bzw. 4’, die durch die unterbrochenen Linien angegeben sind.
Die Bewegungseinrichtung 5 bewegt den Bearbeitungstisch 2 in einer X-Achsen-Richtung (Richtung des unterbrochenen Pfeils), und bewegt den Bearbeitungskopf 4 in einer Y-Achsen-Richtung (Richtung des unterbrochenen Pfeils) unter der Steuerung einer (nicht gezeigten) Steuereinrichtung, wodurch eine relative Position zwischen dem Laserlicht L und dem zu bearbeitenden Gegenstand verändert wird, um eine Bearbeitung an einer gewünschten zu bearbeitenden Position zu ermöglichen.
Anzumerken ist, dass in 1, um die relative Position zwischen dem Laserlicht L und dem zu bearbeitenden Gegenstand einzustellen, die Bewegungseinrichtung 5 zum Verändern der relativen Position zwischen dem Bearbeitungstisch 2 und dem Bearbeitungskopf 4 verwendet wird, aber auch eine Bewegungseinrichtung verwendet werden kann, um nur den Bearbeitungskopf anzusteuern.
Der reflektive Strahlaufweitungsmechanismus 6 umfasst mindestens einen Spiegel mit verschiedenen Krümmungen in zwei orthogonalen Achsen.
In 1 umfasst der reflektive Strahlaufweitungsmechanismus 6 einen sphärischen Konvexspiegel 63, der das Laserlicht L aus dem Laseroszillator 1 reflektiert, und einen Konkavspiegel 62 mit verschiedenen Krümmungen in zwei orthogonalen Achsen.
Die zwei orthogonalen Achsen des Konkavspiegels 62 haben voneinander verschiedene Krümmungen, und der Konkavspiegel 62 reflektiert das Laserlicht L weiter, das vom sphärischen Konvexspiegel 63 reflektiert wurde, um zu bewirken, dass das Laserlicht L in den Reflexionsspiegel 8 auf der Seite des Bearbeitungstischs 2 eintritt.
Anzumerken ist, dass in diesem Fall der Konkavspiegel 62 mit den verschiedenen Krümmungen in zwei orthogonalen Achsen und der sphärische Konvexspiegel 63 im reflektiven Strahlaufweitungsmechanismus 6 verwendet werden, aber auch ein Konvexspiegel mit verschiedenen Krümmungen in zwei orthogonalen Achsen und ein sphärischer Konkavspiegel verwendet werden können.
Ferner ist die Anordnungsreihenfolge des Konkavspiegels 62 und des sphärischen Konvexspiegels 63 nicht auf die in 1 dargestellte Auslegung beschränkt, und die Anordnungsreihenfolge der Spiegel kann in umgekehrter Reihenfolge angesetzt sein.
Es ist vorstellbar, als einfachsten reflektiven Strahlaufweitungsmechanismus, der den Strahldurchmesser des Laserlichts L kollimiert und vergrößert, einen sphärischen Konvexspiegel und einen sphärischen Konkavspiegel zu verwenden, aber es tritt, wie vorstehend beschrieben, ein Astigmatismus entsprechend einem Einfallswinkel in durch einen sphärischen Spiegel reflektiertem Licht auf, und eine Bearbeitungsgüte wird aufgrund der anisotropischen Strahlform erheblich gesenkt und die durch den Astigmatismus verursachte Lichtbündelungsfähigkeit ist herabgesetzt.
In der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird hingegen der Konkavspiegel 62 mit verschiedenen Krümmungen in zwei orthogonale Achsen im reflektiven Strahlaufweitungsmechanismus 6 verwendet, und die Krümmungen der zwei Achsen des Konkavspiegels 62 sind so konzipiert, dass keine Aberration im reflektierten Licht verursacht wird.
Im Ergebnis wird dem Einfallswinkel des Laserlichts L keine Beschränkung auferlegt, und somit ist eine optische Wegauslegung möglich, die den Konkavspiegel 62 als Reflexionsspiegel verwendet. Somit kann der Strahldurchmesser nicht nur, ohne den Einfallswinkel am sphärischen Konvexspiegel 63 einzuschränken, sondern auch, ohne Astigmatismus zu verursachen, aufgeweitet und kollimiert werden.
Wie vorstehend beschrieben, umfasst die Laserbearbeitungsvorrichtung nach der ersten Ausführungsform (1) der vorliegenden Erfindung den Laseroszillator 1 zum Emittieren des Laserlichts L, den Bearbeitungstisch 2, auf dem der zu bearbeitende Gegenstand angeordnet wird, das optische Transmissionssystem zum Übertragen des aus dem Laseroszillator 1 emittierten Laserlichts L zum Bearbeitungstisch 2, den Bearbeitungskopf 4 zum Bündeln und Abstrahlen des über das optische Transmissionssystem übertragenen Laserlichts L auf den zu bearbeitenden Gegenstand, und die Bewegungseinrichtung 5 zum Verändern der relativen Position zwischen dem zu bearbeitenden Gegenstand und dem Laserlicht L, das auf den zu bearbeitenden Gegenstand abgestrahlt werden soll.
Das optische Transmissionssystem umfasst den reflektiven Strahlaufweitungsmechanismus 6 zum Kollimieren und Aufweiten des Laserlichts L aus dem Laseroszillator 1, und der reflektive Strahlaufweitungsmechanismus 6 umfasst einen Spiegel mit verschiedenen Krümmungen in zwei orthogonalen Achsen.
Der reflektive Strahlaufweitungsmechanismus 6 umfasst den sphärischen Konvexspiegel 63 und den Konkavspiegel 62 mit verschiedenen Krümmungen in zwei orthogonalen Achsen. Alternativ umfasst der reflektive Strahlaufweitungsmechanismus 6 einen sphärischen Konkavspiegel und einen Konvexspiegel mit verschiedenen Krümmungen in zwei orthogonalen Achsen.
Indem ein Spiegel verwendet wird, der so konzipiert ist, dass zwei seiner orthogonalen Achsen voneinander verschiedene Krümmungen haben, damit eine Aberration verhindert wird, wenn Licht im reflektiven Strahlaufweitungsmechanismus 6 zum Aufweiten und Kollimieren des Laserlichts L auf diese Weise reflektiert wird, kann ein Strahldivergenzwinkel zufriedenstellend eingeschränkt und das Laserlicht L ohne Aberration und mit einem gewünschten Strahldurchmesser auf einen zu bearbeitenden Gegenstand unter Verwendung des reflektiven Strahlaufweitungsmechanismus 6 abgestrahlt werden, dessen optische Wegauslegung nicht besonders kompliziert ist.
Ferner wird dem Einfallswinkel des Laserlichts L im Hinblick auf den Spiegel mit verschiedenen Krümmungen in zwei orthogonalen Achsen keine Einschränkung auferlegt, und somit wird die Konzeptionsflexibilität für den optischen Weg gesteigert und das optische System vereinfacht.
Ferner kann der Reflexionsspiegel 68, um den Einfallswinkel im Hinblick auf einen sphärischen Spiegel wie in der Vorrichtung (7) nach dem verwandten Stand der Technik einzuschränken, entfallen, und die Anzahl an optischen Elementen im optischen Transmissionssystems kann reduziert werden, um den optischen Aufbau zu vereinfachen. Somit wird der Einfluss des thermischen Linseneffekts der optischen Elemente reduziert, was eine stabile Bearbeitung über einen langen Zeitraum ermöglicht.
Anzumerken ist, dass in 1, um eine Aberration während einer Reflexion zu verhindern, der Einfallswinkel des Laserlichts L im Hinblick auf den sphärischen Konvexspiegel 63 auf einen spitzen Winkel beschränkt ist. Wenn jedoch die Krümmungen des Konkavspiegels 62 so konzipiert sind, dass ein Astigmatismus, der auftritt, wenn der Konkavspiegel 62 eine Reflexion ergibt, und ein Astigmatismus von reflektiertem Licht, der in Übereinstimmung mit dem Einfallswinkel im Hinblick auf den sphärischen Spiegel 63 auftritt, einander aufheben, wird der Einfallswinkel des Laserlichts L im Hinblick auf den sphärischen Konvexspiegel 63 nicht auf einen spitzen Winkel beschränkt.
Zweite Ausführungsform
Anzumerken ist, dass in der vorstehenden ersten Ausführungsform (1) der reflektive Strahlaufweitungsmechanismus 6, der den Konkavspiegel 62 mit verschiedenen Krümmungen in zwei orthogonalen Achsen und den sphärischen Konvexspiegel 63 umfasst, verwendet wird, aber wie in 2 dargestellt, auch ein reflektiver Strahlaufweitungsmechanismus 6A verwendet werden kann, der einen Konvexspiegel 61 mit verschiedenen Krümmungen in zwei orthogonalen Achsen und den Konkavspiegel 62 mit verschiedenen Krümmungen in zwei orthogonalen Achsen umfasst.
2 ist ein Blockschema, das schematisch eine optische Wegauslegung einer Laserbearbeitungsvorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Dieselben Komponenten wie die vorstehend beschriebenen (siehe 1) sind mit denselben Bezugszeichen wie die vorstehend beschriebenen bezeichnet, und deren ausführliche Beschreibung wird hier weggelassen.
In 2 umfasst der reflektive Strahlaufweitungsmechanismus 6A den Konvexspiegel 61 mit verschiedenen Krümmungen in zwei orthogonalen Achsen, und den Konkavspiegel 62 mit verschiedenen Krümmungen in zwei orthogonalen Achsen.
Im vorstehend beschriebenen (1) reflektiven Strahlaufweitungsmechanismus 6 wird nur ein Spiegel mit verschiedenen Krümmungen in zwei orthogonalen Achsen verwendet, aber im reflektiven Strahlaufweitungsmechanismus 6A nach der zweiten Ausführungsform (2) der vorliegenden Erfindung werden zwei Spiegel mit jeweils verschiedenen Krümmungen in zwei orthogonalen Achsen (Konvexspiegel 61 und Konkavspiegel 62) verwendet.
Indem zwei Spiegel mit jeweils verschiedenen Krümmungen in zwei orthogonalen Achsen im reflektiven Strahlaufweitungsmechanismus 6A auf diese Weise verwendet werden, wird den Einfallswinkeln des Laserlichts L im Hinblick auf die Spiegel im reflektiven Strahlaufweitungsmechanismus 6A keine Einschränkung auferlegt. Somit ist die Konzeptionsflexibilität für den optischen Weg gesteigert, und der Reflexionsspiegel 68 zum Einschränken des Einfallswinkels wird unnötig, was den Einfluss des thermischen Linseneffekts reduziert, um die Bearbeitungsgenauigkeit zu stabilisieren.
Ferner können alle Spiegel im optischen Transmissionssystem als Reflexionsspiegel verwendet werden, und somit wird der Reflexionsspiegel 8 auf der Seite des Bearbeitungstischs 2 unnötig. Also kann das optische Transmissionssystem weiter vereinfacht werden.
Ferner wird der Einfluss des thermischen Linseneffekts der optischen Elemente weiter reduziert, was eine stabile Bearbeitung über einen langen Zeitraum ermöglicht.
Dritte Ausführungsform
Anzumerken ist, dass in der vorstehenden ersten und zweiten Ausführungsform (1 und 2) der in der X-Achsenrichtung bewegliche Bearbeitungstisch 2 verwendet wird, aber auch ein unbeweglicher Bearbeitungstisch 2A verwendet werden kann, wie in 3 dargestellt ist.
3 ist ein Blockschema, das schematisch eine optische Wegauslegung einer Laserbearbeitungsvorrichtung nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Dieselben Komponenten wie die vorstehend beschriebenen (siehe 1 und 2) sind mit denselben Bezugszeichen wie die vorstehend beschriebenen bezeichnet, und deren ausführliche Beschreibung wird hier weggelassen.
In 3 ist der Bearbeitungskopf 4 auf dem Bearbeitungstisch 2A mit einer Bewegungseinrichtung 5A versehen, um den Bearbeitungskopf 4 in der X-Achsen-Richtung und der Y-Achsen-Richtung in Bereichen ausgehend von der Position, die durch die durchgezogenen Linien angegeben ist, zu Positionen 4’ zu bewegen, die durch die unterbrochenen Linien angegeben sind.
Ferner ist in dem optischen Transmissionssystem für das Laserlicht L ein Mechanismus 7 zur Festlegung der optischen Weglänge zwischen dem reflektiven Strahlaufweitungsmechanismus 6A und dem Reflexionsspiegel 8 auf der Seite des Bearbeitungstischs 2A eingesetzt.
In diesem Fall ist der Bearbeitungstisch 2A größer als der vorstehend beschriebene Bearbeitungstisch 2 und hat einen Bearbeitungsbereich, der größer ist als derjenige des Bearbeitungstischs 2. Es ist nicht effizient, den Bearbeitungstisch 2A anzusteuern, und von daher verändert die Bewegungseinrichtung 5A die relative Position zwischen dem Laserlicht L und einem zu bearbeitenden Gegenstand nur durch Ansteuern des Bearbeitungskopfs 4.
Anzumerken ist, dass, wenn der Bearbeitungskopf 4 in der Y-Achsen-Richtung bewegt wird, auch ein Reflexionsspiegel 28 in einem Bereich ausgehend von einer Position, die durch die durchgezogenen Linien angegeben ist, zu einer Position 28’ bewegt wird, die durch die unterbrochenen Linien angeben ist.
Ferner unterscheidet sich in diesem Zustand eine optische Weglänge des Laserlichts L vom Laseroszillator 1 zum Bearbeitungskopf je nach einer Bearbeitungsposition auf dem Bearbeitungstisch 2A stark, was einen Fehler im Kondenslichtdurchmesser eines Strahls verursachen kann, der auf einen zu bearbeitenden Gegenstand abgestrahlt wird. Deshalb wird der Mechanismus 7 zur Festlegung der optischen Weglänge zum Aufheben von Schwankungen in der optischen Weglänge vorgesehen, um einen Ausgleich vorzunehmen.
Der Mechanismus 7 zur Festlegung der optischen Weglänge umfasst eine Spiegelgruppe 78, die mehrere Spiegel enthält, um zu bewirken, dass eine Verlaufsrichtung einfallenden Lichts und eine Verlaufsrichtung ausfallenden Lichts entgegengesetzt und zueinander parallel sind.
Ferner umfasst der Mechanismus 7 zur Festlegung der optischen Weglänge einen Bewegungsmechanismus 79 zur translatorischen Verschiebung der Spiegelgruppe 78 in einem Bereich ausgehend von einer Position, die durch die durchgezogenen Linien angegeben ist, zu einer Position 78’, die durch die unterbrochenen Linien angegeben ist.
Der Bewegungsmechanismus 79 stellt unter der Steuerung der (nicht gezeigten) Steuereinrichtung die optische Weglänge des Laserlichts L so ein, dass sie sich immer auf einem vorbestimmten Wert befindet, indem die Position der Spiegelgruppe 78 so bewegt wird, dass eine durch die Bewegung des Bearbeitungskopfs 4 bewirkte Veränderung in der optischen Weglänge aufgehoben wird.
Anzumerken ist, dass in 3 der Mechanismus 7 zur Festlegung der optischen Weglänge im Hinblick auf den Bearbeitungstisch 2A verwendet wird, der die relative Position zwischen dem Laserlicht L und einem zu bearbeitenden Gegenstand nur durch Bewegen des Bearbeitungskopfs 4 verändert, der Mechanismus 7 zur Festlegung der optischen Weglänge aber auch auf eine Auslegung angewendet werden kann, in der sowohl der Bearbeitungskopf 4 als auch der Bearbeitungstisch 2 wie vorstehend beschrieben (1 und 2) bewegt werden.
Ferner ist ein Fall beschrieben, in dem der reflektive Strahlaufweitungsmechanismus 6A nach der vorstehend erwähnten zweiten Ausführungsform (2) verwendet wird, aber diese Ausführungsform lässt sich ähnlich auf einen Fall anwenden, in dem der reflektive Strahlaufweitungsmechanismus 6 nach der vorstehend erwähnten ersten Ausführungsform (1) verwendet wird.
Das aus dem reflektiven Strahlaufweitungsmechanismus 6A emittierte Laserlicht L ist kollimiert, und somit verändert sich der Kondenslichtdurchmesser des auf einen auf dem Bearbeitungstisch 2A befindlichen, zu bearbeitenden Gegenstand abgestrahlten Laserlichts L idealer Weise auch dann nicht, wenn sich die optische Weglänge verändert. In einem genau genommenen Sinn ist es jedoch unmöglich, den Divergenzwinkel komplett einzuschränken, und somit kann eine Zunahme beim Kondenslichtdurchmesser einhergehend mit der Zunahme der optischen Weglänge nicht ganz vermieden werden.
Indem hingegen, wie in 3 dargestellt, der Mechanismus 7 zur Festlegung der optischen Weglänge eingesetzt wird, kann selbst eine Laserbearbeitungsvorrichtung, die sich des großen Bearbeitungstischs 2A bedient, der bewirkt, dass die optische Weglänge länger ist, einen unveränderlichen Kondenslichtdurchmesser am Bearbeitungstisch 2A aufrechterhalten, und die Bearbeitungsgüte kann aufrechterhalten werden.
Wie vorstehend beschrieben, umfasst das optische Transmissionssystem nach der dritten Ausführungsform (3) der vorliegenden Erfindung den Mechanismus 7 zur Festlegung der optischen Weglänge, und der Mechanismus 7 zur Festlegung der optischen Weglänge umfasst die Spiegelgruppe 78, die aus mehreren Spiegeln aufgebaut ist, und den Bewegungsmechanismus 79 zur translatorischen Verschiebung der Spiegelgruppe 78. Die mehreren Spiegel, die die Spiegelgruppe 78 bilden, sind so angeordnet, dass die Verlaufsrichtung von auf die Spiegelgruppe 78 einfallendem Licht und die Verlaufsrichtung von aus der Spiegelgruppe 78 ausfallendem Licht entgegengesetzt und zueinander parallel sind.
Ferner verschiebt der Bewegungsmechanismus 79 die Spiegelgruppe 78 translatorisch im Hinblick auf die Verlaufsrichtungen des einfallenden Lichts und des ausfallenden Lichts, damit eine Veränderung der relativen Position zwischen dem auf einen zu bearbeitenden Gegenstand abzustrahlenden Laserlicht L und dem zu bearbeitenden Gegenstand aufgehoben wird, um eine feststehende optische Weglänge des auf den zu bearbeitenden Gegenstand abgestrahlten Laserlichts L aufrechtzuerhalten.
Der Mechanismus 7 zur Festlegung der optischen Weglänge wird auf diese Weise vorgesehen, und von daher kann der Kondenslichtdurchmesser des auf einen zu bearbeitenden Gegenstand abgestrahlten Laserlichts L unabhängig von der relativen Position zwischen dem Laserlicht L und dem zu bearbeitenden Gegenstand aufrechterhalten und somit eine Bearbeitung hoher Güte aufrechterhalten werden.
Vierte Ausführungsform
Anzumerken ist, dass in der vorstehenden dritten Ausführungsform (3) der reflektive Strahlaufweitungsmechanismus 6A verwendet wird, der den Konvexspiegel 61 mit verschiedenen Krümmungen in zwei orthogonalen Achsen und den Konkavspiegel 62 mit verschiedenen Krümmungen in zwei orthogonalen Achsen umfasst, aber wie in 4 dargestellt, auch ein reflektiver Strahlaufweitungsmechanismus 6B verwendet werden kann, der den Konkavspiegel 62 mit verschiedenen Krümmungen in zwei orthogonalen Achsen, den sphärischen Konvexspiegel 63, einen sphärischen Spiegel 67 mit variabler Krümmung und den Reflexionsspiegel 68 umfasst.
4 ist ein Blockschema, das schematisch einen Hauptteil einer Laserbearbeitungsvorrichtung nach einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Dieselben Komponenten wie die vorstehend beschriebenen (siehe 1 bis 3) sind mit denselben Bezugszeichen wie die vorstehend beschriebenen bezeichnet, und deren ausführliche Beschreibung wird hier weggelassen.
In 4 umfasst der reflektive Strahlaufweitungsmechanismus 6B nach der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als optisches Transmissionssystem den sphärischen Spiegel 67 mit variabler Krümmung, der das Laserlicht L aus dem Laseroszillator 1 reflektiert, den Reflexionsspiegel 68, der das durch den sphärischen Spiegel 67 mit variabler Krümmung reflektierte Laserlicht L reflektiert, und den Konvexspiegel 61 und den Konkavspiegel 62, die das durch den Reflexionsspiegel 68 reflektierte Laserlicht L reflektieren. Zwei orthogonale Achsen jeweils des Konvexspiegels 61 und des Konkavspiegels 62 haben Krümmungen, die sich voneinander unterscheiden.
Der Konkavspiegel 62 mit verschiedenen Krümmungen in zwei orthogonalen Achsen reflektiert das durch den Konvexspiegel 63 mit verschiedenen Krümmungen in zwei orthogonalen Achsen reflektierte Laserlicht L und leitet es in den Mechanismus 7 zur Festlegung der optischen Weglänge ein.
Anzumerken ist, dass die Anordnungsreihenfolge des sphärischen Spiegels 67 mit variabler Krümmung und des Reflexionsspiegels 68 nicht auf die in 4 dargestellte Auslegung beschränkt ist, und die Anordnungsreihenfolge der Spiegel in umgekehrter Reihenfolge angesetzt sein kann.
Mit dem Reflexionsspiegel 68 ist es möglich, den Einfallswinkel des Laserlichts L im Hinblick auf den sphärischen Spiegel 67 mit variabler Krümmung, um einen Astigmatismus zu verhindern, der in dem durch den sphärischen Spiegel 67 mit variabler Krümmung reflektierten Laserlicht L auftritt, auf einen Bereich einzuschränken, in dem die Bearbeitungsgüte nicht beeinflusst wird.
In der vorstehend erwähnten ersten bis dritten Ausführungsform (1 bis 3) ist der Kondenslichtdurchmesser des Laserlichts L an einer Bearbeitungsstelle an einem zu bearbeitenden Gegenstand unveränderlich, aber indem der sphärische Spiegel 67 mit variabler Krümmung im reflektiven Strahlaufweitungsmechanismus 6B wie in 4 dargestellt vorgesehen wird, kann der Kondenslichtdurchmesser des Laserlichts verändert werden.
Im Allgemeinen kann bei einer Bohrbearbeitung wie etwa einer Durchstichbearbeitung eine Bearbeitung im Vergleich zu dem Fall, bei dem der Kondenslichtdurchmesser feststehend ist, mit einer höheren Geschwindigkeit durchgeführt werden, indem der Kondenslichtdurchmesser während der Bearbeitung entsprechend verändert wird.
Ferner akkumuliert sich beim Bearbeiten eines Eckabschnitts oder dergleichen gerne Wärme in dem zu bearbeitenden Gegenstand und eine Schnittfläche kann rau werden, aber indem der Kondenslichtdurchmesser während der Bearbeitung verändert wird, um den Abstrahlungsbereich des Laserlichts auf den zu bearbeitenden Gegenstand zu verändern, kann eine Bearbeitung hoher Güte und hoher Genauigkeit durchgeführt werden.
Wie vorstehend beschrieben, umfasst das optische Transmissionssystem nach der vierten Ausführungsform (4) der vorliegenden Erfindung den sphärischen Spiegel 67 mit variabler Krümmung und kann den Kondenslichtdurchmesser des auf einen zu bearbeitenden Gegenstand abgestrahlten Laserlichts L verändern, und von daher kann eine Bearbeitung mit einer höheren Geschwindigkeit und einer höheren Güte realisiert werden.
Fünfte Ausführungsform
Anzumerken ist, dass in der vorstehend erwähnten vierten Ausführungsform (4) der reflektive Strahlaufweitungsmechanismus 6B verwendet wird, der den Reflexionsspiegel 68 aufweist, aber wie in 5 dargestellt ist auch ein reflektiver Strahlaufweitungsmechanismus 6C verwendet werden kann, der den Reflexionsspiegel 68 nicht erforderlich macht.
5 ist ein Blockschema, das schematisch einen Hauptteil einer Laserbearbeitungsvorrichtung nach einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Dieselben Komponenten wie die vorstehend beschriebenen (siehe 4) sind mit denselben Bezugszeichen wie die vorstehend beschriebenen bezeichnet, und deren ausführliche Beschreibung wird hier weggelassen.
In 5 umfasst der reflektive Strahlaufweitungsmechanismus 6C nach der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als optisches Transmissionssystem den sphärischen Konvexspiegel 63, der das Laserlicht L aus dem Laseroszillator 1 reflektiert, den sphärischen Spiegel 67 mit variabler Krümmung, der das durch den sphärischen Konvexspiegel 63 reflektierte Laserlicht L reflektiert, und den Konkavspiegel 62 mit verschiedenen Krümmungen in zwei orthogonalen Achsen.
Der sphärische Konvexspiegel 63 und der sphärische Spiegel 67 mit variabler Krümmung sind einander im Wesentlichen gegenüberstehend so angeordnet, dass das Laserlicht L, das in den entsprechenden Spiegel eingetreten ist, in eine Gegenrichtung emittiert wird.
Der Konkavspiegel 62 reflektiert das durch den sphärischen Spiegel 67 mit variabler Krümmung reflektierte Laserlicht L, um das Laserlicht L auf die Seite des Mechanismus 7 zur Festlegung der optischen Weglänge zu leiten.
Der vorstehend beschriebene (4) reflektive Strahlaufweitungsmechanismus 6B braucht den Reflexionsspiegel 68 zum Einschränken des Einfallswinkels im Hinblick auf den sphärischen Spiegel 67 mit variabler Krümmung, um Astigmatismus zu verhindern. Der in 5 dargestellte reflektive Strahlaufweitungsmechanismus 6C braucht den Reflexionsspiegel 68 nicht, weil der sphärische Konvexspiegel 63 auf einer Einfallsseite des sphärischen Spiegels 67 mit variabler Krümmung angeordnet ist, und der sphärische Spiegel 67 mit variabler Krümmung und der sphärische Konvexspiegel 63 einander gegenüberstehend angeordnet sind.
Speziell ist, indem der in 5 dargestellte reflektive Strahlaufweitungsmechanismus 6C verwendet wird, der Reflexionsspiegel 68 unnötig, und die Einfallswinkel des Laserlichts L im Hinblick auf den sphärischen Spiegel 67 mit variabler Krümmung bzw. den sphärischen Konvexspiegel 63 können auf einen Bereich beschränkt werden, in dem ein Astigmatismus die Bearbeitungsgüte nicht beeinflusst.
Ferner reduziert die Vereinfachung des optischen Transmissionssystems den Einfluss thermischer Linsen der optischen Elemente, und somit kann eine stabile Bearbeitung bewerkstelligt werden. Ferner kann, weil das optische Transmissionssystem vereinfacht ist, die Konzeptionsflexibilität für den optischen Weg gesteigert werden.
Wie vorstehend beschrieben, umfasst der reflektive Strahlaufweitungsmechanismus 6C nach der fünften Ausführungsform (5) der vorliegenden Erfindung den sphärischen Spiegel 67 mit variabler Krümmung und den sphärischen Konvexspiegel 63 (sphärischen Spiegel), und der sphärische Spiegel 67 mit variabler Krümmung ist dem sphärischen Konvexspiegel 63 im reflektiven Strahlaufweitungsmechanismus 6C gegenüberstehend angeordnet.
Dies verbessert die Bearbeitungsgenauigkeit wie in der vorstehenden Beschreibung, und indem der sphärische Konvexspiegel 63 und der sphärische Spiegel 67 mit variabler Krümmung einander gegenüberstehend angeordnet werden, wird der Reflexionsspiegel 68 unnötig, um die Einfallswinkel des Laserlichts L jeweils im Hinblick auf die Spiegel auf spitze Winkel zu beschränken. Somit kann die Bearbeitung durch die Vereinfachung des optischen Wegs und die Senkung des thermischen Linseneffekts stabilisiert werden.
Sechste Ausführungsform
Anzumerken ist, dass in der vorstehenden fünften Ausführungsform (5) der reflektive Strahlaufweitungsmechanismus 6C verwendet wird, der den Konkavspiegel 62, der verschiedene Krümmungen in zwei orthogonalen Achsen hat, und den sphärischen Spiegel 67 mit variabler Krümmung umfasst, aber wie in 6 dargestellt, auch ein reflektiver Strahlaufweitungsmechanismus 6D verwendet werden kann, der einen Spiegel 64 mit variabler Krümmung umfasst, der in zwei orthogonalen Achsen veränderbare Krümmungen hat.
6 ist ein Blockschema, das schematisch einen Hauptteil einer Laserbearbeitungsvorrichtung nach einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Dieselben Komponenten wie die vorstehend beschriebenen (siehe 5) sind mit denselben Bezugszeichen wie die vorstehend beschriebenen bezeichnet, und deren ausführliche Beschreibung wird hier weggelassen.
In 6 umfasst der reflektive Strahlaufweitungsmechanismus 6D nach der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als optisches Transmissionssystem den sphärischen Konvexspiegel 63, der das Laserlicht L aus dem Laseroszillator 1 reflektiert, und den Spiegel 64 mit variabler Krümmung, der in zwei orthogonalen Achsen veränderbare Krümmungen hat.
Der Spiegel 64 mit variabler Krümmung, der in zwei orthogonalen Achsen veränderbare Krümmungen hat, hat sowohl die Funktion des Konkavspiegels 62, der verschiedene Krümmungen in zwei orthogonalen Achsen hat, als auch des vorstehend beschriebenen (5) sphärischen Spiegels 67 mit variabler Krümmung, und der Spiegel 64 mit variabler Krümmung reflektiert das durch den sphärischen Konvexspiegel 63 reflektierte Laserlicht L, um das Laserlicht L auf die Seite des Mechanismus 7 zum Festlegen der optischen Weglänge zu leiten.
Indem der in 6 dargestellte reflektive Strahlaufweitungsmechanismus 6D verwendet wird, wird das optische Transmissionssystem vereinfacht und die Anzahl an optischen Elementen reduziert. Somit kann der Einfluss thermischer Linsen weiter reduziert und zusätzlich eine stabile Bearbeitung bewerkstelligt werden. Darüber hinaus ist das optische Transmissionssystem vereinfacht, und von daher kann die Konzeptionsflexibilität für den optischen Weg gesteigert werden.
Wie vorstehend beschrieben, umfasst der reflektive Strahlaufweitungsmechanismus 6D nach der sechsten Ausführungsform (6) der vorliegenden Erfindung den Spiegel 64 mit variabler Krümmung, der in zwei orthogonalen Achsen veränderbare Krümmungen hat. Mit dem Spiegel 64 mit variabler Krümmung können sowohl der Spiegel mit verschiedenen Krümmungen in zwei orthogonalen Achsen als auch der sphärische Spiegel mit variabler Krümmung, die vorstehend beschrieben wurden, zu einem einzigen optischen Element zusammengefasst werden.
Deshalb kann die Anzahl der optischen Elemente gesenkt und die Stabilisierung der Bearbeitungsgenauigkeit durch die Vereinfachung des optischen Wegs und die Reduktion beim thermischen Linseneffekt bewerkstelligt werden.
Siebte Ausführungsform
Anzumerken ist, dass der Konvexspiegel 61, der verschiedene Krümmungen in zwei orthogonalen Achsen hat, und der Konkavspiegel 62, der verschiedene Krümmungen in zwei orthogonalen Achsen hat, der vorstehend erwähnten ersten bis sechsten Ausführungsform (1 bis 6) in einem in 8 dargestellten Spiegeleinstellungsmechanismus 90 vorgesehen werden können.
In 8 umfasst der Spiegeleinstellungsmechanismus 90 einen Mechanismus, der einen feststehenden Spiegel in einer horizontalen Richtung und in einer vertikalen Richtung bewegen und den feststehenden Spiegel in einer Spiegelebene um eine Mitte des Spiegels drehen kann, indem eine Horizontalrichtungseinstellschraube 91, eine Vertikalrichtungseinstellschraube 92 und eine Drehrichtungseinstellschraube 93 verwendet wird.
Der Konvexspiegel 61 und der Konkavspiegel 62, die jeweils verschiedene Krümmungen in zwei orthogonalen Achsen haben, haben Krümmungen mit geringerer Genauigkeit um ihre Ränder herum, und zwar wegen eines Problems genauer Bearbeitung einer sphärischen Fläche, und somit wird gewünscht, das Laserlicht L zum Nahbereich von deren Mitten abzustrahlen. Jedoch verändert sich eine Durchlauflinie des Laserlichts L je nach den thermischen Belastungen des optischen Transmissionssystems und Oszillators und einer Veränderung des Umfelds wie etwa Temperatur oder Feuchtigkeit.
Wenn ferner eine Einfallsebene des Laserlichts L von einer Achse abweicht, entlang der die Krümmung konzipiert ist, hat ein Strahl eine Form eines Rotationsellipsoids und die Bearbeitungsgüte ist gesenkt.
Durch den in 8 dargestellten Spiegeleinstellungsmechanismus 90 wird das Laserlicht L, auch wenn sich die Durchlauflinie des Laserlichts L verändert, auf die Mitten des Konvexspiegels 61 und des Konkavspiegels 62 abgestrahlt, die jeweils verschiedene Krümmungen in zwei orthogonalen Achsen haben, und das Laserlicht kann ohne Verzerrung der Strahlform übertragen werden. Anzumerken ist, dass in dieser Ausführungsform der Spiegeleinstellungsmechanismus 90 ein Mechanismus ist, der eine Einstellung mit der Horizontalrichtungseinstellschraube 91, der Vertikalrichtungseinstellschraube 92 und der Drehrichtungseinstellschraube 93 durchführt, aber anstelle einer Schraube auch ein piezoelektrisches Element verwendet werden kann.

Claims

Laserbearbeitungsvorrichtung, Folgendes umfassend: einen Laseroszillator zum Emittieren von Laserlicht; einen Bearbeitungstisch zum Anordnen eines zu bearbeitenden Gegenstands; ein optisches Transmissionssystem zum Übertragen des aus dem Laseroszillator emittierten Laserlichts zum Bearbeitungstisch; einen Bearbeitungskopf zum Bündeln und Abstrahlen des über das optische Transmissionssystem übertragenen Laserlichts auf den zu bearbeitenden Gegenstand; und eine Bewegungseinrichtung zum Verändern einer relativen Position zwischen dem zu bearbeitenden Gegenstand und dem auf den zu bearbeitenden Gegenstand abzustrahlenden Laserlicht, wobei das optische Transmissionssystem umfasst: einen reflektiven Strahlaufweitungsmechanismus zum Kollimieren und Aufweiten des Laserlichts aus dem Laseroszillator; und einen sphärischen Spiegel mit variabler Krümmung, wobei der reflektive Strahlaufweitungsmechanismus einen sphärischen Spiegel und einen Spiegel umfasst, der verschiedene Krümmungen in zwei orthogonalen Achsen hat, und wobei der sphärische Spiegel mit variabler Krümmung zwischen dem sphärischen Spiegel und dem Spiegel angeordnet ist, der verschiedene Krümmungen in zwei orthogonalen Achsen hat.
Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der reflektive Strahlaufweitungsmechanismus einen sphärischen Konvexspiegel und einen Konkavspiegel umfasst, der verschiedene Krümmungen in zwei orthogonalen Achsen hat.
Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der reflektive Strahlaufweitungsmechanismus einen sphärischen Konkavspiegel und einen Konvexspiegel umfasst, der verschiedene Krümmungen in zwei orthogonalen Achsen hat.
Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der reflektive Strahlaufweitungsmechanismus einen Konvexspiegel, der verschiedene Krümmungen in zwei orthogonalen Achsen hat, und einen Konkavspiegel umfasst, der verschiedene Krümmungen in zwei orthogonalen Achsen hat.
Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das optische Transmissionssystem einen Mechanismus zur Festlegung der optischen Weglänge umfasst, wobei der Mechanismus zur Festlegung der optischen Weglänge eine Spiegelgruppe umfasst, die mehrere Spiegel und einen Bewegungsmechanismus zum translatorischen Bewegen der Spiegelgruppe enthält, wobei die mehreren Spiegel der Spiegelgruppe so angeordnet sind, dass eine Verlaufsrichtung von auf die Spiegelgruppe einfallendem Licht und eine Verlaufsrichtung von aus der Spiegelgruppe ausfallendem Licht zueinander entgegengesetzt und parallel sind, und wobei der Bewegungsmechanismus die Spiegelgruppe im Hinblick auf die Verlaufsrichtung des einfallenden Lichts und die Verlaufsrichtung des ausfallenden Lichts translatorisch bewegt, um eine Veränderung in einer relativen Position zwischen dem zu bearbeitenden Gegenstand und dem auf den zu bearbeitenden Gegenstand abzustrahlendem Laserlicht aufzuheben, um eine festgelegte optische Weglänge des auf den zu bearbeitenden Gegenstand abgestrahlten Laserlichts aufrechtzuerhalten.
Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 5, wobei der sphärische Spiegel mit variabler Krümmung so angeordnet ist, dass er dem sphärischen Spiegel im reflektiven Strahlaufweitungsmechanismus gegenübersteht.
Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der reflektive Strahlaufweitungsmechanismus einen Spiegel mit variabler Krümmung umfasst, der in zwei orthogonalen Achsen veränderbare Krümmungen hat.
Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 5 und 6, wobei der reflektive Strahlaufweitungsmechanismus umfasst: einen sphärischen Konvexspiegel; und einen Konkavspiegel, der verschiedene Krümmungen in zwei orthogonalen Achsen hat, wobei der sphärische Konvexspiegel und der sphärische Spiegel mit variabler Krümmung einander gegenüberstehend angeordnet sind, und wobei der sphärische Spiegel mit variabler Krümmung und der Konkavspiegel, der verschiedene Krümmungen in zwei orthogonalen Achsen hat, einander gegenüberstehend angeordnet sind.
Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, darüber hinaus einen Spiegeleinstellungsmechanismus umfassend, der einen Mechanismus aufweist, um eine Einstellung in einer vertikalen Richtung, in einer horizontalen Richtung und in einer Drehrichtung um Spiegelmitten zu ermöglichen, wobei der Konkavspiegel, der verschiedene Krümmungen in zwei orthogonalen Achsen hat, und der Konvexspiegel, der verschiedene Krümmungen in zwei orthogonalen Achsen hat, im Spiegeleinstellungsmechanismus angeordnet sind.