DE19817851C1 - Laser beam deflection method, e.g. for laser machining - Google Patents

Laser beam deflection method, e.g. for laser machining

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Abstract

The method involves using a focusing lens (3), to provide a parallel laser beam (1). A deflection system (4) has a pair of rotary wedge plates (7,8) rotated at a set angular velocity about the lens optical axis (2), to deflect the beam at an angle to the lens optical axis. The machined object surface is in the lens focal plane. The angular velocities of the wedge plates are varied individually to deflect the beam in a circle or ellipse.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ablenken eines Laserstrahls entlang einem Umfang einer Polarvektorfigur, wie z. B. einem Kreis oder einer Ellipse, wobei sich das Verfahren und die Vorrichtung insbesondere zum Trepanieren eignen.The invention relates to a method for deflecting a laser beam along a circumference a polar vector figure, such as B. a circle or an ellipse, the method and the device is particularly suitable for trepanning.

Es ist bekannt, Laser nach dem Trepanierverfahren zum Schneiden bzw. Bearbeiten von Strukturen in bestimmten Gegenständen, wie z. B. dünnen Metallblättchen, zu verwenden. Mit Hilfe der dabei eingesetzten Laser-Schneidanlagen können kleine Strukturen in der Größenordnung von bis zu 50 µm geschnitten werden.It is known to use the trepanning method for cutting or machining Structures in certain objects, such as B. thin metal sheets to use. With the help of the laser cutting systems used, small structures in the Of the order of up to 50 µm can be cut.

Es ist bekannt, den gesamten Laserkopf oder das zu bearbeitende Objekt zu bewegen bzw. Laserkopf und Objekt zueinander zu bewegen. Nachteilig beim Bewegen des Laserkopfes ist dessen relativ große Masse von etwa 30 bis 40 kg, die das Erreichen einer hohen Präzision bei der gewünschten Struktur aufwendig macht. Wenn das Objekt bewegt wird, erweist sich als Nachteil, daß die Auflösung des Meß- und Regelsystems abhängig von der Bearbeitungsfläche ausgelegt werden muß.It is known to move the entire laser head or the object to be processed or To move the laser head and object towards each other. A disadvantage when moving the laser head is its relatively large mass of about 30 to 40 kg, which is reaching a high Precision in the desired structure makes it complex. When the object is moved proves to be a disadvantage that the resolution of the measuring and control system depends on the Machining area must be designed.

Ferner ist bekannt, zur Materialbearbeitung einen Galvo-Scankopf zu verwenden, der mit zwei Spiegeln den Laserstrahl ablenken und somit sehr schnelle beliebige Geometrien zeichnen kann. Nachteilig sind bei diesem System die hohen Kosten und die aufwendige Kopplung mit einer standardmäßigen Laser-Schneidanlage. It is also known to use a galvo scan head for material processing, which with two mirrors deflect the laser beam and thus very fast any geometries can draw. The disadvantage of this system is the high cost and the complex Coupling with a standard laser cutting system.  

Aus der US 4 940 881 ist ein Ablationsverfahren bekannt, bei dem ein Laserstrahl mittels einer drehbaren Keilplatte abgelenkt und über eine Sammellinse schräg auf ein zu bearbeitendes Werkstück gerichtet wird, um in diesem Kreisstrukturen mit einem Wandungswinkel von beispielsweise 45° bis 50° herzustellen.From US 4 940 881 an ablation method is known, in which a laser beam is used deflected by a rotatable wedge plate and obliquely towards one via a converging lens Machining workpiece is aimed in this circular structures with a To produce wall angles of, for example, 45 ° to 50 °.

Ferner ist aus der WO 97/06 462 A1 bekannt, zwei hintereinander angeordnete, gemeinsam rotierende Keilplatten zur Ablenkung eines Laserstrahls zu verwenden. Die beiden Keilplatten sind so angeordnet, daß sie zwei stets parallel zueinander orientierte, das Licht brechende Flächen aufweisen. Auf diese Weise wird ein parallel zur optischen Achse auf das System treffender Strahl um eine Strecke, die kleiner als der Strahldurchmesser ist, zur optischen Achse versetzt. Durch Drehung der Keilplatten um die optische Achse kann so eine verbesserte Gleichförmigkeit der Laserstrahlintensität über die zu bearbeitende Fläche erreicht werden.Furthermore, from WO 97/06 462 A1 it is known that two successively arranged, together to use rotating wedge plates to deflect a laser beam. The two Wedge plates are arranged so that they are always oriented parallel to each other, the light have refractive surfaces. In this way, one is parallel to the optical axis the beam striking the system by a distance that is smaller than the beam diameter for optical axis offset. By rotating the wedge plates around the optical axis you can an improved uniformity of the laser beam intensity over the surface to be processed can be achieved.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Verfügung zu stellen, mit dem Strukturen verschiedener Geometrien von deutlich weniger als 200 µm geschnitten bzw. bearbeitet werden können, wobei mit einfachen Mitteln eine Ablenkung des Laserstrahls während des Schneidvorgangs ermöglicht ist.The invention is therefore based on the object of a method and an apparatus for To provide implementation of the process using the structures of various Geometries of significantly less than 200 µm can be cut or processed, with simple means a deflection of the laser beam during the cutting process is possible.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is solved by the features of claim 1.

Der Laserstrahl wird einer fokussierenden Optik derartig zugeführt, daß der Strahl im wesentlichen parallel zur optischen Achse der fokussierenden Optik auf ein Ablenksystem fällt. Durch das Ablenksystem, das zwei in Strahlrichtung in einem Abstand zueinander angeordnete, um die optische Achse drehbare Keilplatten aufweist, wird der Strahl so abgelenkt, daß er in einem von Null verschiedenen Winkel zur optischen Achse und unter einer Drehbewegung um die optische Achse auf die fokussierende Optik trifft. Von der fokussierenden Optik gelangt der Laserstrahl auf ein zu bearbeitendes Objekt, und zwar außerhalb des auf der optischen Achse liegenden Brennpunktes der fokussierenden Optik. Dabei werden die beiden Keilplatten mit Winkelgeschwindigkeiten gedreht, die zunächst derartig unterschiedlich gehalten bzw. verändert werden, daß die Bewegungsbahn des Laserstrahls von einem Startpunkt, bei dem der Laserstrahl innerhalb der zu schneidenden Polarvektorfigur liegt, zum Umfang der Polarvektorfigur hin verläuft.The laser beam is fed to a focusing optics such that the beam in essentially parallel to the optical axis of the focusing optics on a deflection system falls. Due to the deflection system, the two in the beam direction at a distance from each other arranged wedge plates rotatable about the optical axis, the beam is so distracted that it is at a non-zero angle to the optical axis and below a rotating movement around the optical axis meets the focusing optics. Of the focusing optics, the laser beam hits an object to be processed, namely outside the focal point of the focusing optics lying on the optical axis. The two wedge plates are rotated at angular speeds, initially are held or changed so differently that the trajectory of the Laser beam from a starting point at which the laser beam is within the area to be cut Polar vector figure lies to the extent of the polar vector figure.

Der Erfindung liegt das Prinzip zugrunde, daß der Brennpunkt einer Sammellinse auswandert, wenn das Strahlenbündel bzw. der Laserstrahl unter einem Winkel zur optischen Achse auf die Linse trifft. Das bedeutet, daß, wenn ein Ablenksystem vor einer Sammellinse in einen parallel zur optischen Achse einfallenden Laserstrahl gebracht und dieser durch das Ablenksystem um die optische Achse gedreht wird, der hinter der Sammellinse entstehende Brennpunkt des Strahlenbündels bzw. des Laserstrahls eine Kreisbahn beschreibt, sofern der Ablenkwinkel, also der Winkel zwischen Laserstrahl und optischer Achse, konstant gehalten ist.The invention is based on the principle that the focal point of a converging lens emigrates when the beam or the laser beam at an angle to  optical axis meets the lens. This means that if a distraction system is in front of a Converging lens into a laser beam incident parallel to the optical axis and this is rotated about the optical axis by the deflection system, which is behind the Focal lens of the focal point of the beam or laser beam Circular path describes, provided the deflection angle, i.e. the angle between the laser beam and optical axis, is kept constant.

Auf diese Weise ist erreicht, daß mit einfachen Mitteln in kürzester Zeit kleine runde Löcher mit hoher Formgenauigkeit geschnitten werden können.In this way it is achieved that small round holes with simple means in the shortest possible time can be cut with high dimensional accuracy.

Da das Ablenksystem eine geringe Masse und geringe Abmessungen aufweisen und somit leicht zu bewegen sein kann, ist es möglich, sehr kleine Strukturen mit einem hohen Durchsatz zu schneiden bzw. zu bearbeiten. Dabei kann die Auflösung des Meß- und Regelsystems unabhängig von der zu bearbeitenden Fläche ausgelegt werden. Indem das Ablenksystem zur Ablenkung des Laserstrahls symmetrisch um die optische Achse gedreht wird, ist erreicht, daß entstehende parasitäre Schwingungen minimal sind.Since the deflection system have a small mass and small dimensions and thus can be easy to move, it is possible to build very small structures with a high one Cut or edit throughput. The resolution of the measurement and Control system can be designed regardless of the area to be processed. By doing that Deflection system for deflecting the laser beam rotated symmetrically around the optical axis is achieved, that parasitic vibrations are minimal.

Der Laserstrahl, der parallel zur optischen Achse auf die erste Keilplatte trifft, wird von dieser aufgrund des Brechungsindexes um einen festen Winkel abgelenkt. Indem der Laserstrahl anschließend auf die zweite Keilplatte trifft, wird er wiederum abgelenkt. Der Gesamtablenkwinkel, der das Ausmaß der Verschiebung des Brennpunktes hinter der fokussierenden Optik bestimmt, hängt von der relativen Winkelstellung der beiden Keilplatten zueinander ab.The laser beam, which strikes the first wedge plate parallel to the optical axis, is from this is deflected by a fixed angle due to the refractive index. By the When the laser beam hits the second wedge plate, it is deflected again. Of the Total deflection angle, which is the amount of focus shift behind the focusing optics depends on the relative angular position of the two Wedge plates from each other.

Wenn die beiden Keilplatten, die vorzugsweise kreisförmig sind, einen festen Drehwinkel zueinander einnehmen, ist der resultierende Gesamtablenkwinkel des Laserstrahls konstant. In diesem Fall wird durch eine Drehung der beiden Keilplatten um die optische Achse eine kreisförmige Bewegungsbahn auf einem zu bearbeitenden Objekt, dessen Oberfläche in der Brennebene der fokussierenden Optik liegt, erzeugt. Erfindungsgemäß können die beiden Keilplatten mit unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeiten gedreht werden, um durch eine auf diese Weise erhaltene Veränderung des relativen Drehwinkels der Keilplatten zueinander den Gesamtablenkwinkel des Laserstrahls verändern zu können.If the two wedge plates, which are preferably circular, have a fixed angle of rotation the resulting total deflection angle of the laser beam is constant. In this case, a rotation of the two wedge plates around the optical axis circular trajectory on an object to be processed, the surface of which in the Focal plane of the focusing optics is generated. According to the invention, the two Wedge plates can be rotated at different angular velocities by one change in the relative angle of rotation of the wedge plates obtained in this way to be able to change the total deflection angle of the laser beam to one another.

Es ist vorgesehen, daß die beiden Keilplatten mit Winkelgeschwindigkeiten gedreht werden, die zunächst derartig unterschiedlich gehalten bzw. verändert werden, daß die Bewegungsbahn des Laserstrahls von einem Startpunkt, bei dem der Laserstrahl innerhalb der zu schneidenden Polarvektorfigur liegt, zum Umfang der Polarvektorfigur hin verläuft. It is envisaged that the two wedge plates will be rotated at angular speeds, which are initially kept or changed so differently that the Path of movement of the laser beam from a starting point at which the laser beam is within of the polar vector figure to be cut runs to the circumference of the polar vector figure.  

Dadurch ist erreicht, daß erst nach dem "Einstechen" des Laserstrahls an den Umfang der gewünschten Struktur herangefahren wird. Auf diese Weise kann eine Kraterbildung, die beim "Einstechen" des Laserstrahls entsteht, in einen Bereich des zu bearbeitenden Objektes verlagert werden, der nach Beendigung des Schneidens herausgeschnitten sein wird. Auch beim Beenden der gewünschten Schneidbahn bzw. beim "Herausnehmen" des Laserstrahls kann entsprechend verfahren werden, um zu erreichen, daß das System sich wieder in seiner Grundstellung befindet.This ensures that only after the "piercing" of the laser beam to the circumference of the desired structure is approached. In this way, crater formation that "piercing" the laser beam results in an area of the area to be processed Object to be relocated to be cut out after completion of the cutting becomes. Even when terminating the desired cutting path or when "removing" the Laser beam can be moved accordingly to achieve that the system itself is back in its basic position.

Die beiden Winkelgeschwindigkeiten können ab dem Zeitpunkt, in dem sich der Brennpunkt auf dem Umfang der zu schneidenden Polarvektorfigur befindet, gleich gehalten werden, und zwar so lange, bis der gesamte Umfang der Polarvektorfigur überstrichen ist. Auf diese Weise wird eine kreisförmige Kreisbahn erhalten.The two angular velocities can be from the point in time at which the focal point on the circumference of the polar vector figure to be cut, are kept the same, until the entire circumference of the polar vector figure is covered. To this A circular circular path is obtained in this way.

Um andere Polarvektorfiguren, als einen Kreis zu erhalten, wird die Differenz der beiden Drehwinkel auch variiert - d. h. die Winkelgeschwindigkeiten werden verschieden eingestellt -, während sich der Brennpunkt auf dem Umfang der zu schneidenden Polarvektorfigur befindet. Wie der zeitliche Verlauf der Differenz der Drehwinkel bzw. der Winkelgeschwindigkeiten auszusehen hat, hängt natürlich von der Form der Polarvektorfigur ab, zum anderen aber auch von den Keilwinkeln der beiden Keilplatten.In order to get polar vector figures other than a circle, the difference between the two Angle of rotation also varies - d. H. the angular velocities are set differently - while the focus is on the circumference of the polar vector figure to be cut located. Like the time course of the difference in the angle of rotation or What angular velocities have to look like depends of course on the shape of the polar vector figure from, but also from the wedge angles of the two wedge plates.

Beispielsweise können mit Hilfe dieses Verfahrens auf einfache Weise eine Ellipse, eine abgerundete Rechteckfigur und eine Fingerblendenfigur geschnitten werden. Auch das Schneiden eines Rechtecks ist möglich.For example, an ellipse, a rounded rectangular figure and a finger panel figure can be cut. That too It is possible to cut a rectangle.

Nach Überstreichen des gesamten Umfangs der Polarvektorfigur können die Winkelge­ schwindigkeiten erneut bzw. weiterhin unterschiedlich gehalten bzw. verändert werden, und zwar so, daß die Bewegungsbahn des Laserstrahls wieder den Startpunkt erreicht. Damit befindet sich der Laserstrahl wieder in seiner definierten Ausgangsstellung, die vorzugsweise der auf der optischen Achse liegende Brennpunkt der fokussierenden Optik ist, und es kann ein neuer Schneidvorgang gestartet werden.After sweeping the entire circumference of the polar vector figure, the Winkelge speeds are maintained or changed again or continue to be different, and in such a way that the path of movement of the laser beam reaches the starting point again. In order to the laser beam is back in its defined starting position, the preferably the focal point of the focusing optics lying on the optical axis and a new cutting process can be started.

Es ist zweckmäßig, wenn der Laserstrahl durch einen Shutter so lange unterbrochen wird, bis eine Einstellung der Keilplatten erreicht ist, bei der der Laserstrahl bei Öffnung des Shutters auf dem Umfang der zu schneidenden Polarvektorfigur liegt. Entsprechend kann vorgesehen sein, daß der Shutter geschlossen wird, wenn der gesamte Umfang der Polarvektorfigur überstrichen ist. Bei Verwendung eines Shutters lassen sich die Polarvektorfiguren auch aus dessen Bewegung heraus erzeugen. It is useful if the laser beam is interrupted by a shutter for so long until a setting of the wedge plates is reached, in which the laser beam when the Shutters lies on the circumference of the polar vector figure to be cut. Accordingly can be provided that the shutter is closed when the entire circumference of the Polar vector figure is swept over. When using a shutter, the Generate polar vector figures from its movement.  

Vorzugsweise ist das Ablenksystem so ausgebildet, daß der Gesamtablenkwinkel null Grad betragen kann. In diesem Fall kann der Startpunkt des Laserstrahls der auf der optischen Achse liegende Brennpunkt der fokussierenden Optik sein.The deflection system is preferably designed such that the total deflection angle is zero degrees can be. In this case, the starting point of the laser beam can be the one on the optical one Axial focal point of the focusing optics.

Es kann auch vorgesehen sein, daß zusätzlich das zu bearbeitende Objekt verfahren wird. Dies ist dann von Vorteil, wenn z. B. Figuren geschnitten werden sollen, die relativ groß sind und - wie z. B. Rechteckfiguren - mit Hilfe einer Bewegung des Objektes entlang zwei rechtwinkeliger Achsen einfach zu schneiden sind. Es ist vorteilhaft, wenn dazu das System vorher, wie oben beschrieben, in seine Grundeinstellung gebracht worden ist, um eine möglichst hohe Positioniergenauigkeit beim Verfahren des Objektes zu erzielen.It can also be provided that the object to be processed is additionally moved. This is an advantage if e.g. B. to cut figures that are relatively large and - such as B. Rectangular figures - by moving the object along two rectangular axes are easy to cut. It is advantageous if the system does this previously, as described above, has been brought to its default setting to achieve the highest possible positioning accuracy when moving the object.

Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehene Vorrichtung weist eine fokussierende Optik und ein im Strahlengang vor dieser Optik angeordnetes optisches Ablenksystem auf. Dabei enthält das Ablenksystem mindestens zwei Keilplatten, die entlang der optischen Achse der fokussierenden Optik in einem Abstand zueinander und drehbar um die optische Achse angeordnet sind.The device provided for carrying out the method according to the invention has a focusing optic and an optical arranged in the beam path in front of this optic Deflection system on. The deflection system contains at least two wedge plates that run along the optical axis of the focusing optics at a distance from each other and rotatable are arranged around the optical axis.

Die Keilplatten sind mit unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeiten drehbar. Auf diese Weise können, wie oben erläutert, Polarvektorfiguren geschnitten werden, die sich von einem Kreis unterscheiden.The wedge plates can be rotated at different angular speeds. To this As explained above, polar vector figures can be cut that differ from distinguish a circle.

Die Keilplatten können so ausgebildet und angeordnet sein, daß bei einer bestimmten Winkelstellung zueinander der Gesamtablenkwinkel gleich Null sein kann. Dies ist dann der Fall, wenn die Ablenkwinkel, die durch die Keilplatten hervorgerufen werden, sich insgesamt aufheben. Dies ist z. B. dann möglich, wenn genau zwei Keilplatten vorgesehen sind, die denselben Keilwinkel aufweisen und die Keile um 180° zueinander verdreht sind.The wedge plates can be designed and arranged so that at a certain Angular position to each other the total deflection angle can be zero. Then this is the Case when the deflection angles caused by the wedge plates change overall cancel. This is e.g. B. possible if exactly two wedge plates are provided, the have the same wedge angle and the wedges are rotated by 180 ° to each other.

Vorzugsweise sind die Keilplatten so angeordnet, daß die nicht-schrägen Flächen der Keilplatten einander gegenüberliegen. Es sind aber auch andere Anordnungen der beiden Keilplatten möglich, nämlich eine Anordnung, bei der die beiden schrägen Flächen einander gegenüberliegen und auch eine Anordnung, bei der die schräge Fläche der einen Keilplatte der nicht-schrägen Fläche der anderen Keilplatte gegenüberliegt.Preferably, the wedge plates are arranged so that the non-sloping surfaces of the Wedge plates face each other. But there are other arrangements of the two Wedge plates possible, namely an arrangement in which the two inclined surfaces face each other opposite and also an arrangement in which the inclined surface of a wedge plate faces the non-sloping surface of the other wedge plate.

Die beiden Keilplatten werden vorzugsweise durch jeweils einen eigenen Antrieb in Rotation versetzt. Eine Drehbewegung der beiden Keilplatten relativ zueinander wird dann durch unterschiedliche Drehzahlen der Motoren der Antriebe erreicht. Alternativ ist es auch möglich, daß beide Keilplatten mit gleicher Winkelgeschwindigkeit durch denselben Antrieb gedreht werden. In diesem Fall kann ein weiterer, auf einem rotierenden Element befestigter Antrieb für die relative Winkelstellung vorgesehen sein. In beiden Fällen können die beiden Antriebe z. B. Zahnriemenantriebe sein.The two wedge plates are each preferably rotated by their own drive transferred. A rotary movement of the two wedge plates relative to one another is then caused by different speeds of the motors of the drives reached. Alternatively it is  possible that both wedge plates with the same angular velocity by the same drive to be turned around. In this case, another, mounted on a rotating element Drive for the relative angular position may be provided. In both cases, the two Drives z. B. Toothed belt drives.

Vorzugsweise weist die Vorrichtung einen verfahrbaren, das zu bearbeitende Objekt aufnehmenden Positioniertisch auf, um auch das zu bearbeitende Objekt relativ zu dem Laserstrahl verfahren zu können.The device preferably has a movable object to be processed receiving positioning table to also the object to be processed relative to the To be able to move the laser beam.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei wird auf die einzige Figur Bezug genommen, die schematisch eine zur Durchführung des Verfahrens vorgesehene Vorrichtung zeigt.The method according to the invention is described below using an exemplary embodiment explained in more detail. Reference is made to the single figure, which schematically shows a device provided for carrying out the method shows.

Wie in der Figur gezeigt ist, verläuft ein zur Bearbeitung eines nicht gezeigten Objektes vorgesehener Laserstrahl 1 zunächst parallel zu der optischen Achse 2 einer Sammellinse 3. Der Laserstrahl 1 trifft auf ein zwei Keilplatten 7 und 8 aufweisendes Ablenksystem 4, das den Laserstrahl 1 derartig ablenkt, daß er unter einem von 90° verschiedenen Winkel auf die Sammellinse 3 trifft. Durch die Sammellinse 3 wird der Laserstrahl 2 fokussiert, wobei jedoch der Brennpunkt zwar in der Brennebene 5 der Sammellinse, jedoch nicht auf der optischen Achse 2 liegt. Wenn der Laserstrahl 1 durch das Ablenksystem um die optische Achse 2 gedreht wird, wird, wie in der Figur dargestellt, eine kreisförmige Bewegungsbahn des Brennpunktes erzeugt, sofern der Ablenkwinkel konstant gehalten wird. Das zu bearbeitende Objekt wird so angeordnet, daß seine entsprechende Oberfläche in der Brennebene 5 liegt.As shown in the figure, a laser beam 1 intended for processing an object (not shown ) initially runs parallel to the optical axis 2 of a converging lens 3 . The laser beam 1 strikes a deflection system 4 which has two wedge plates 7 and 8 and which deflects the laser beam 1 in such a way that it strikes the converging lens 3 at an angle other than 90 °. The laser beam 2 is focused by the converging lens 3 , although the focal point lies in the focal plane 5 of the converging lens, but not on the optical axis 2 . When the laser beam 1 is rotated about the optical axis 2 by the deflection system, a circular path of movement of the focal point is produced, as shown in the figure, provided the deflection angle is kept constant. The object to be processed is arranged so that its corresponding surface lies in the focal plane 5 .

Das Ablenksystem 4 besteht aus zwei Keilplatten 7, 8, die in einem Abstand zueinander im Strahlengang angeordnet sind. Die Keilwinkel der beiden Keilplatten 7, 8 sind gleich groß. Die Keilplatten 7, 8 sind um die optische Achse 2 der Sammellinse 3 gemeinsam bzw. relativ zueinander drehbar. Je nach dem relativen Drehwinkel der beiden Keilplatten 7, 8 zueinander ändert sich der Ablenkwinkel des Laserstrahls 1 relativ zu der optischen Achse 2. Da die Keilwinkel gleich groß sind, kann der Laserstrahl 1 bei einem entsprechenden relativen Drehwinkel auch parallel zur optischen Achse 2 verlaufen, was zur Folge hat, daß der Laserstrahl 1 durch die Sammellinse 3 in den auf der optischen Achse 2 liegenden Brennpunkt der Sammellinse 3 fokussiert wird. In der Figur ist eine relative Winkelstellung der beiden Keilplatten 7, 8 so dargestellt, daß der Laserstrahl 1 durch die Keilplatte 8 um denselben Winkel wie durch die Keilplatte 7 abgelenkt wird. Auf diese Weise wird der maximale Gesamtablenkwinkel erhalten. The deflection system 4 consists of two wedge plates 7 , 8 , which are arranged at a distance from one another in the beam path. The wedge angles of the two wedge plates 7 , 8 are the same size. The wedge plates 7 , 8 can be rotated together or relative to one another about the optical axis 2 of the converging lens 3 . Depending on the relative angle of rotation of the two wedge plates 7 , 8 to one another, the deflection angle of the laser beam 1 changes relative to the optical axis 2 . Since the wedge angles are the same size, the laser beam 1 can also run parallel to the optical axis 2 at a corresponding relative angle of rotation, with the result that the laser beam 1 focuses through the converging lens 3 into the focal point of the converging lens 3 lying on the optical axis 2 becomes. In the figure, a relative angular position of the two wedge plates 7 , 8 is shown so that the laser beam 1 is deflected by the wedge plate 8 by the same angle as by the wedge plate 7 . In this way the maximum total deflection angle is obtained.

Durch Veränderung des relativen Drehwinkels der beiden Keilplatten 7, 8 zueinander kann der Ablenkwinkel von null Grad bis zu dem maximalen Gesamtablenkwinkel variiert werden. Dadurch kann entsprechend der Laserstrahl 1 von dem Brennpunkt auf der optischen Achse 2 bis zu einer maximalen Auslenkposition geführt werden. Durch eine gleichzeitige, entsprechend gesteuerte Drehung der beiden Keilplatten 7, 8 um die optische Achse 2 können somit verschiedene Polarvektorfiguren erzeugt werden.By changing the relative angle of rotation of the two wedge plates 7 , 8 to one another, the deflection angle can be varied from zero degrees to the maximum total deflection angle. As a result, the laser beam 1 can accordingly be guided from the focal point on the optical axis 2 to a maximum deflection position. By simultaneously and appropriately controlled rotation of the two wedge plates 7 , 8 about the optical axis 2 , different polar vector figures can thus be generated.

Claims (6)

1. Verfahren zum Ablenken eines Laserstrahls (1) entlang einem Umfang einer Polarvektorfigur (6), wie z. B. einem Kreis oder einer Ellipse, insbesondere zum Trepanieren, wobei der Laserstrahl (1) einer fokussierenden Optik (3) derartig zugeführt wird, daß der Strahl (1) im wesentlichen parallel zur optischen Achse (2) auf ein Ablenksystem (4) fällt, das zwei in Strahlrichtung in einem Abstand zueinander angeordnete, um die optische Achse drehbare Keilplatten (7, 8) aufweist und den Strahl (1) so ablenkt, daß er in einem von Null verschiedenen Winkel zur optischen Achse (2) und unter einer Drehbewegung um die optische Achse (2) auf die fokussierende Optik (3) und außerhalb des auf der optischen Achse (2) liegenden Brennpunktes auf ein zu bearbeitendes Objekt trifft, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Keilplatten (7, 8) mit Winkelgeschwindigkeiten gedreht werden, die zunächst derartig unterschiedlich gehalten bzw. verändert werden, daß die Bewegungsbahn des Laserstrahls (1) von einem Startpunkt, bei dem der Laserstrahl (1) innerhalb der zu schneidenden Polarvektorfigur (6) liegt, zum Umfang der Polarvektorfigur hin verläuft.1. A method for deflecting a laser beam ( 1 ) along a circumference of a polar vector figure ( 6 ), such as. B. a circle or an ellipse, in particular for trepanning, the laser beam ( 1 ) a focusing optics ( 3 ) is fed such that the beam ( 1 ) falls substantially parallel to the optical axis ( 2 ) on a deflection system ( 4 ) which has two wedge plates ( 7 , 8 ) arranged at a distance from one another in the beam direction and rotatable about the optical axis and deflects the beam ( 1 ) in such a way that it is at a non-zero angle to the optical axis ( 2 ) and with a rotary movement strikes the focusing optics ( 3 ) around the optical axis ( 2 ) and an object to be processed outside the focal point lying on the optical axis ( 2 ), characterized in that the two wedge plates ( 7 , 8 ) are rotated at angular speeds, which are initially held or changed so differently that the path of movement of the laser beam ( 1 ) from a starting point at which the laser beam ( 1 ) cuts within ends polar vector figure ( 6 ), runs to the circumference of the polar vector figure. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ab dem Zeitpunkt, in dem der Laserstrahl (1) sich auf dem Umfang der Polarvektorfigur (6) befindet, die beiden Winkelgeschwindigkeiten gleich gehalten werden, bis der gesamte Umfang der Polarvektorfigur (6) überstrichen ist. 2. The method according to claim 1, characterized in that from the time at which the laser beam ( 1 ) is on the circumference of the polar vector figure ( 6 ), the two angular velocities are kept the same until the entire circumference of the polar vector figure ( 6 ) is swept is. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ab dem Zeitpunkt, in dem der Laserstrahl (1) sich auf dem Umfang der zu schneidenden Polarvektorfigur (6) befindet, die beiden Winkelgeschwindigkeiten derartig unterschiedlich gehalten bzw. verändert werden, daß die zu schneidende Polarvektorfigur (6) erhalten wird.3. The method according to claim 1, characterized in that from the time at which the laser beam ( 1 ) is on the circumference of the polar vector figure to be cut ( 6 ), the two angular velocities are kept or changed so differently that the one to be cut Polar vector figure ( 6 ) is obtained. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach Überstreichen des Umfangs der Polarvektorfigur (6) die beiden Winkelgeschwindigkeiten derartig unterschiedlich gehalten bzw. verändert werden, daß die Bewegungsbahn des Laserstrahls (6) wieder den Startpunkt erreicht.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that after sweeping over the circumference of the polar vector figure ( 6 ), the two angular speeds are kept or changed so differently that the path of movement of the laser beam ( 6 ) reaches the starting point again. 5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtablenkwinkel null Grad betragen kann.5. The method according to one or more of the preceding claims, characterized characterized in that the total deflection angle can be zero degrees. 6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich das zu bearbeitende Objekt verfahren wird.6. The method according to one or more of the preceding claims, characterized characterized in that the object to be processed is also moved.
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