DE2009532A1

DE2009532A1 - Verfahren und Vorrichtung zur geometrischen Beeinflussung optischer Strahlenbündel

Info

Publication number: DE2009532A1
Application number: DE19702009532
Authority: DE
Inventors: Gordon P. Sunnyvale Calif Hampton
Original assignee: Electroglas, Inc., Menlo Park, Calif. (V.St.A.)
Priority date: 1969-03-07
Filing date: 1970-02-28
Publication date: 1970-09-24
Also published as: NL7003244A; FR2037747A5

Description

Electroglas Incorporated, ."..,-.-■-" Menlo Park, Kalif.(V,St.A.)

Verfahren und Vorrichtung zur geometrischen Beeinflussung optischer Strahlenbündel.

Pur diese Anmeldung wird die Priorität aus der entsprechenden U. S. Anmeldung Ser. No. 805 139 vom 7. März 1969 in Anspruch genommen.

Lasertrimmvorrichtungen werden bereits seit Jahren verwendet. Bei den bekannten Geräten ist es jedoch erforderlich, die zu bearbeitenden Teile in den Laserstrahl zu bringen und dann die Teile zwecks Trimmung und zur Ausführung anderer Funktionen, die durch einen Laser ausgeführt werden können, weiter zu bewegen. Bei derartigen Systemen müssen die von dem Laser zu bearbeitenden Werkstücke von Hand eingelegt werden. Es ist jedoch auch möglich, die Ausrichtung und Einstellung der zu bearbeitenden Werkstücke zu automatisieren. Dazu wäre jedoch erforderlich, die zur Beschickung und Entnahme dienende Vorrichtung für unterschiedliche Typen von zu bearbeitenden Werkstücken jeweils auszutauschen. Das ist deswegen der Fall, weil sich die Gegenstände in ihrer Größe und ihrer Ausbildung erheblich voneinander unterscheiden, so daß es sehr schwierig und zeitraubend wird, die Gegenständefür die Bearbeitung durch den Laser einzurichten. Es beeteht daher ein Bedarf für eine neue und verbesserte Laservorrichtung, durch welche diese Schwierigkeiten beseitigt werden.

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Es ist allgemein Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur geometrischen Beeinflussung ("Handhabung") eines optischen Strahlungsbündels zu schaffen, das bei Verlagerung desselben in einer Ebene im Fokus bleiben soll. Die Vorrichtung soll sich zum Trimmen verwenden lassen, entweder von Hand steuerbar oder selbsttätig regelbar sein und gestatten, daß der Laser und der zu bearbeitende Gegenstand feststehend angeordnet sind. Schließlich soll die Vorrichtung eine sehr genaue Steuerung ermöglichen.

Nach dem zur Lösung der gestellten Aufgabe vorgeschlagenen Verfahren wird der Laserstrahl in einer solchen Weise ausgerichtet und fokussiert, daß er bei einer in einer Ebene erfolgenden Verlagerung im Fokus verbleibt. Das Verfahren ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlungsbündel an einem ersten Punkt aufgefangen, von diesem in bezug auf die Einfallsrichtung von der Quelle unter einem Winkel abgelenkt und dabei die Länge des von dem Strahlungsbündel zwischen der Quelle und dem ersten Punkt durchlaufenen Weges verändert und das Strahlungsbündel nach der ersten Ablenkung an einem zweiten Punkt aufgefangen, von diesem zweiten Punkt in wiederum eine andere Richtung abgelenkt und dabei die Länge des von dem Strahlungsbündel zwischen dem ersten und dem zweiten Punkt durchlaufenen Weges verändert und das Strahlungsbündel nach seiner Ablenkung an dem zweiten Punkt fokussiert wird.

Die zur geometrischen Beeinflussung eines kollimierten Laserstrahlungsbündels vorgeschlagene Vorrichtung weist

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erfindungsgemäß eine erste Strahlungsablenkvorrichtung zum Auffangen des LäserStrahlungsbündeIs und zur Richtungsänderung desselben um etwa 90°, eine zur Verschiebung der ersten Strahlungsablenkvorrichtung entlang der einen von zwei zu~ einander senkrechten Achsen und eine zum Auffangen des von der ersten Strahlungsablenkvorrichtung abgegebenen Strahlungsbündels und zur Richtungsänderung desselben um etwa 90° dienende zweite Strahlungsablenkvorrichtung auf. Außerdem sind eine zur Verlagerung der zweiten Strahlungsablenkvorrichtung entlang der ersten und der zweiten Achse dienende Vorrichtung, Und eine zum Auffangen des Laserstrahlungsbündels nach seiner Abgabe von der zweiten Strählungsablenkvorrichtüng und zum Fokussieren des Strahlungsbündels in einer Ebene dienende Vorrichtung vorgesehen, durch welche ermöglicht wird, das fokussierte Strahlungsbündel in der Ebene entlang beider Achsen zu verlagern, ohne daß es dabei außer Fokus kommt.

Weitere Merkmale der Erfindung sind aus der nachstehen-

den Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen ersichtlich.

Fig. 1 ist eine isometrische Darstellung und zeigt

schematisch eine Vorrichtung zur geometrischen Beeinflussung von optischen Strahlungsbündeln

nach der Erfindung.
Fig. 2 ist eine Draufsicht auf einen Ausschnitt der

Vorrichtung der Fig. 1.
Fig. 3 ist ein teilweise im Schnitt dargestellter seit*-

lieber Aufriß der Vorrichtung der Fig. 2.

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Die zur geometrischen Beeinflussung optischer Strahlungsbündel dienende Vorrichtung besteht aus einem großen Aufbau 11 in der Form eines Objektträgers, der einen von einem Laser 13 abgegebenen Licht- oder Laserstrahl 12 auffängt und diesen auf einen zu bearbeitenden Gegenstand 14 fokussiert. Der Gegenstand 14 liegt in einer Ebene und wird von einem Werkstückhalter 16 gehalten. Die Eigenschaften des zu bearbeitenden Gegenstandes oder Werkstücks werden durch eine Meßvorrichtung in der Form einer Widerstandsbrücke 17 gemessen, die mit einem Bedienpult 18 verbunden ist. Das Bedienpult 18 weist eine X-Y-Motorsteuerung 19 und einen Motorregler oder Führungsregler 20 auf, die beide mit dem Aufbau 11 und der Brückenschaltung 17 verbunden sind und zur Durchführung der nachstehend beschriebenen Arbeitsvorgänge dienen.

Wie im einzelnen aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich, besteht der Aufbau 11 in der Form eines Objektträgers aus einer Basis oder Grundplatte 21 in der Form einer Plattform oder eines Steuertisches. An der Grundplatte 21 sind in einem gegenseitigen Abstand zwei zueinander parallele Platten 22 durch geeignete Vorrichtungen wie z.B. Schrauben 23 befestigt. Auf den Platten 22 ist ein X-Y-Tiech oder -Mechanismus 24 gelagert, ist von der üblichen Ausführung und besteht aus einem unteren, feststehenden Block 26, der durch Schrauben 27 mit den oberen Enden der Platten 22 verbunden ist, und einem auf dem unteren Block 26 in einer X-Richtung oder

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senkrecht zur Zeichenebene der Pig. 3 verschiebbar gelagerten X-Block 28. Auf dem X-Bloek 28 ist,ein Y-Block 29 in einer zur Verschiebungsrichtung des X-Blockes 28 senkrechtenRichtung oder in der Ebene der Fig. 3 verschiebbarer Y-Block 29 gelagert. ..-■-.

Zur Verlagerung oder Verschiebung des Y-BIockes und des X-Blockes in selbsttätiger Weise und in den entsprechenden Richtungen dienende Vorrichtungen bestehen aus einem Schrittmotor 31 für die Verschiebung des X-Blockes 28 und * einem Schrittmotor 32 für die Verschiebung des Y-Blockes 29. Beide Motoren sind jeweils auf,einem Träger 33 bzw. 34 befestigt. Der Schrittmotor 31 für die X-Richtung ist auf einem Träger 33 befestigt, der durch Schrauben 36 angebracht ist, während der Träger 34 für den Y-Schrittmotor 32 durch Schrauben 37 an dem X-Block 28 befestigt ist. Der Motor 31 treibt eine große Schraube 4l, die in eine Buchse 42·eingeschraubt ist. Die Buchse 42 ist mit einem Federglied 43 verbunden, das seinerseits in der dargestellten Weise mit f dein X-Block 28 verbunden ist, so daß bei einer Drehung der Schraube 41 durch den X-Motor der X-Bloek in X-Richtung verschoben wird. In entsprechender Weise treibt der Y-Motor 32 eine Schraube 46, die in eine Buchse 47 eingeschraubt ist, welche wiederum in Verbindung steht mit einem an dem Y-Block 29 befestigten Federglied 48, so daß der Y-Block bei Betätigung des Y-Schrittmotors 32 in Y-Richtung verschoben wird.

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Der Laser 13 kann von einer beliebigen geeigneten Ausführung sein und beispielsweise aus einem pulsierten Argon-Ionenlaser bestehen wie er von der amerikanischen Firma Hughes Aircraft Company in Torrance, Kalif, hergestellt wird. Andererseits läßt sich auch ein COp-Laser verwenden. Das von dem Laser abgegebene optische Laserstrahlungsbündel 12 ist kollimiert. Eine Vorrichtung, die einen Teil des Objektträgeraufbaus 11 bildet und dazu dient, das optische Strahlungsbündel aufzufangen und dessen Richtung um einen größeren Winkel wie z.B. um 90° zu verändern besteht aus einer ersten Strahlungsablenkvorrichtung in der Form eines ersten oberflächenreflektierenden Spiegels 51. Der Spiegel 51 ist in geeigneter Weise auf dem X-Block 28 befestigt. Zu diesem Zweck sind zwei in einem gegenseitigen Abstand zueinander parallele Platten 52 vorgesehen und durch Schrauben 53 an dem Träger 34 befestigt. Auf den beiden Platten 52 ist eine Platte 54 durch Schrauben 56 befestigt. Ein Gehäuse 57 ist durch Schrauben 58 fest mit der Platte 54 verbunden. Das Gehäuse 57 weist zwei Rohransätze 57a und 57b auf, die einen rechten Winkel miteinander einschließen und einen festen Bestandteil des Gehäuses bilden. Das Gehäuse 57 weist eine hintere öffnung auf, die durch eine Abdeckplatte 61 verschlossen ist, welche durch Schrauben 62 mit dem Gehäuse 57 verbunden ist. Der Spiegel 51 ist auf geeignete Weise wie z.B. durch Zement an der Abdeckplatte 61 befestigt und befindet sich innerhalb des Gehäuses 57 unter einem gewünsch-

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ten Winkel wie z.B. einem Winkel von 45° in bezug auf die beiden Lichtdurchlaßkanäle 60 und 63 innerhalb der Rohransätze 57a und 57b des Gehäuses 57» welche einen rechten Wickel miteinander einschließen.

Innerhalb des Rohransatzes 57a ist auf geeignete Weise

wie z.B,. vermittels eines Gleitsitzes ein Rohr 66 gelagert und dient zur Aufnahme eines vorstehenden Rohrs oder Ausgangsrohrs 13a des Lasers 13 in der Weise, daß das Rohr 66 innerhalb des Rohrs 13a in der in Fig. 2 dargestellten Weise * teleskopisch verschiebbar ist. Eine zur Herstellung einer staubdichten Abdichtung zwischen dem Rohr 13a des.Lasers 13 und dem Rohr 66 dienende Vorrichtung besteht aus einem elastischen Ring 67» der aus einem entsprechenden Werkstoff wie z.B. Pilz besteht. In dem Rohransatz 57b ist ein Rohr 69 gelagert und innerhalb eines größeren, langgestreckten Rohrs 71 teleskopisch verschiebbar. Zur Herstellung einer staubdichten Abdichtung zwischen den Rohren 69 und 71 ist ein Ringglied 72 aus einem geeigneten Werkstoff wie. z.B. Filz | vorgesehen. Das Rohr 71 wird von einem Gehäuse 77 gehalten, das dem Gehäuse 57 ähnlich ausgebildet ist.

-Das Gehäuse 77 weist Rohransätze 77a und 77b auf, die einen rechten Winkel miteinander einschließen. Eine zweite Strahlungsablenkvorrichtung in der Form eines zweiten oberflächenreflektierten Spiegels 78 befindet sich innerhalb des Gehäuses 77 und ist in diesem an einer Abdeckplatte 79 befestigt, welche ihrerseits auf geeignete Weise wie z.B. durch Schrauben 81 mit dem Gehäuse 77 verbunden ist. Das

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Gehäuse 77 weist die Durchlässe 82 und 83 in einem rechten Winkel zueinander und unter einem Winkel von 45 in bezug auf die reflektierende Oberfläche des Spiegels 78 auf. Das Gehäuse 77 ist in einer Ausnehmung 86 eines Arms 87 gelagert. Der Arm 87 wird zwischen zwei in einem gegenseitigen Abstand befindlichen Winkelgliedern 88 durch Schrauben 89 gehalten. Die Winkelglieder 88 sind durch Schrauben 91 mit dem Y-Block 29 verbunden. Die Objektivhalterung 93 besteht aus einem Gewinde in dem Rohransatz 77b des Gehäuses 77 und trägt eine Fokussierlinse oder ein Fokussierobjektiv 94, das in der nachstehend beschriebenen Weise zur Fokussierung des durch das Objektiv durchtretenden Lichtstrahlungsbündels dient.

Die X-Y-Motorsteuerung 19 in dem Bedienpult 18 kann von einer herkömmlichen Ausführung sein, welche dem X-Motor 31 und dem Y-Motor 32 zur Steuerung dienende Impulse zuführt. Die X-Y-Motorsteuerung 19 kann ihrerseits durch den Führungsoder Hauptregler 20 gesteuert werden.. Der Führungsregler 20 kann unterschiedlich ausgebildet sein. Beispielsweise kann er aus einem Typ bestehen, der ein bestimmtes Programm durchführt und die X-Y-Motorsteuerung 19 zur Ausführung von

Bewegungen entsprechend einem bestimmten Musterprogrammiert.

Andererseits kann der Führungsregler 97 auch aus einer Einheit bestehen, die mit einem Lochstreifenabtaster zusammenwirkt, welcher einen Lochstreifen abtastet, der das zur Steuerung der X-Y-Motorsteuerung 96 dienende Programm enthält, Weiterhin ist es auch möglich, einen Rechner zu programmieren und das Ausgangssignal des Rechners in den Führungsregler

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einzugeben, welcher dann die X-Y-Motorsteuerung 96 antreibt. In den Führungsregler 97 können auch zusätzliche Informationen eingegeben werden, die zur Steuerung der X-Y-Motorsteuerung 96 dienen. Für das hier beschriebene Ausführungsbeispiel ist beispielsweise eine Widerstandsbrücke 17 zur Messung der Widerstandeeigenschaften des von dem Werkstückhalter 16 gehaltenen Gegenstandes 14 und zur Steuerung der Vorrichtung vorgesehen. Andererseits läßt sich die Vorrichtung nach Wunsch aueh von Hand .steuern. *

Arbeitsweise und Verwendung der Vorrichtung zur geometrischen Beeinflussung optischer Strahlungsbündel zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich kurz wie folgt beschreiben. Dazu sei angenommen, daß der Gegenstand 14 mehrere Widerstände enthält und es gewünscht ist, diese Widerstände vermittels der in den Figuren 1, 2 und 3 dargestellten Vorrichtung zu trimmen, d.h. abzugleichen. Es sei weiterhin angenommen, daß in den Führungsregler 20 Informationen von einem Rechner oder einem Lochstreifenab- | taster eingegeben werden und die Vorrichtung so eingerichtet werden soll, daß sie zum Trimmen eines Widerstandes bereit ist. Die Verlagerung des Fokussierobjektivs 94 in X-Richtung erfolgt dadurch, daß dem Schrittmotor 31 Impulse zugeführt werden, durch welche der X-Block 28 in X-Richtung verschoben oder verlagert wird. Dadurch tritt eine gegenseitige Bewe- gung zwischen dem Rohr 66 und dem Rohrabschnitt 13a des Lasers 13 auf. Die Verlagerung des Fokussierobjektivs 94 in Y-Richtung erfolgt durch Anlegen von Impulsen an den Schrittmotor

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32, welcher den Y-Block 29 bewegt. Dadurch wird eine gegenseitige Verschiebung zwischen dem Rohr 69 und dem Rohr 71 hervorgerufen. Bevor mit dem Trimmen des Widerstandes begonnen wird, erfolgt zunächst die Fokussierung des Fokussierobjektivs 94 durch Drehen der Objektivhalterung 93» so daß das von dem Objektiv austretende Laserstrahlungsbündel im wesentlichen auf einen Punkt in einer Ebene fokussiert ist, die der Ebene des Gegenstandes 14 entspricht. Sobald die Vorrichtung mit hoher Geschwindigkeit zu dem gewünschten Anfangspunkt gebracht worden ist, schaltet der Führungsregler 20 die X-Y-Motorsteuerung 96 für den durch den Laserstrahl auszuführenden Schneidvorgang auf langsame Geschwindigkeit um. Dann wird der Laser 13 angeschaltet und der Laserstrahl oder das von dem Laser 13 abgegebene optische Strahlungsbündel, das durch den Pfeil 12 angedeutet ist, tritt durch das Rohr 13a des Lasers hindurch in das Rohr 66 und das Gehäuse 57 ein. Das Laserstrahlungsbündel trifft in diesem auf den P ersten oberflächenreflektierenden Spiegel 51 auf, welcher die Richtung des Strählungsbündels um 90° ändert. Das Strahlungsbündel 12 durchläuft dann das Rohr 69 und das Rohr 71 und tritt in das Gehäuse 77 ein, in welchem es auf den zweiten Spiegel 78 trifft, welcher die Fortbewegungsrichtung des Strahlungsbündels wiederum um 90° ablenkt und das Strahlungsbündel in der in Fig. 3 dargestellten Weise durch das Fokussierobjektiv 93 nach unten auf den Gegenstand 14 richtet. Die WiderstandsbrUcke 17 ist in einer solchen Weis« mit dem Gegenstand 14 verbunden, daß sie kontinuierlich den Wid«r-

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standswert des jeweils getrimmten Widerstands mißt* Die Widerstandsbrücke 17 ist vom Vergleichertyp und liefert ein Signal, wenn der gemessene Widerstand einen vorbestimmten Wert erreicht, der zuvor an der Widerstandsbrücke 17 eingestellt worden ist.

Sobald jetzt der Trimmvorgang stattfinden soll, wird der Führungsregler 20 auf die äußere Widerstandsbrücke 17 umgeschaltet, bleibt mit dieser verbunden und betätigt die X-Y-Motorsteuerung 19 in einer solchen Weise, daß die Motoren 31 und 52 mit einer niedrigen Qeechwindigkeit angetrieben werden. Die Schneidwirkung des LaserStrahlungsbündeIb in entweder X-Richtung oder in Y'-Richtung oder in X- und in Y-Richtung wird in Abhängigkeit von dem Programm und der Menge des von dem Widertsand abzuhebenden Werkstoffes so lange fortgesetzt, bis der Widerstand auf den gewünschten Wert getrimmt oder abgeglichen worden ist. Sobald dieser Wert erreicht ist, kann die Widerstandsbrücke 17 den Laser abschalten oder stattdessen kann auch der Pührungsregler den | Laser nach Erhalt eines Signals von der Widerstandsbrücke abschalten.

Sobald der Widerstand getrimmt worden ist, beginnt der Führungeregler die Vorrichtung mit hoher Geschwindigkeit in eine Lage su bringen, in welcher sie den nächsten Widerstand auf den Gegenstand 14 trimmen kann. Sobald diese Stellung erreicht ist, wird der Laser 13 wiederum angeschaltet, und der Trimm- oder Schneidvorgang wird so lange fortgesetzt, bis

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der Widerstand den gewünschten Widerstandswert angenommen hat. Das Trimmen selbst erfolgt erneut bei langsamer Geschwindigkeit, so daß zum Trimmen des Widerstands eine verhältnismäßig hohe Genauigkeit erhalten werden kann. Nachdem der Widerstand auf den gewünschten Wert abgeglichen worden ist, wird der Laser wiederum abgeschaltet, und die Vorrichtung bewegt sich schnell zu dem nächsten Widerstand, um diesen

^ auf die gleiche Weise abzugleichen.

Der Führungsregler 20 kann in einer solchen Weise ausgelegt sein, daß er die Motoren 31 und 32 mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten antreiben kann. Wenn beispielsweise für den Widerstand eine verhältnismäßig geringe Genauigkeit von beispielsweise jf lOJi gefordert wird, läßt sich eine verhältnismäßig hohe Arbeitsgeschwindigkeit verwenden. Wenn der Widerstand jedoch sehr genau, beispielsweise auf 0,1% oder 0,01% des gewünschten Widerstandswertes oder Sollwertes

fc abgeglichen werden soll, sollte für die Motoren 31 und 32 eine verhältnismäßig niedrige Geschwindigkeit gewählt werden. In jedem Fall braucht jedoch die niedrige Geschwindigkeit nur während des Trimm- oder Sehneidvorgangs angewandt zu werden, während zur Verlagerung von dem einen zu dem nächsten Widerstand eine verhältnismäßig hohe Geschwindigkeit verwendet werden kann. Als hohe Geschwindigkeit kann beispielsweise eine Geschwindigkeit von angenähert 50,8 mm/see, und als langsame Geschwindigkeit eine von 12,7 mm/see oder weniger angesehen werden. Bei der Beurteilung dieser Ge-

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schwindigkeiten ist zu berücksichtigen, daß ein typischer Widerstand eine Breite von nur 1,524 mm oder eine noch geringere Breite aufweisen kann.

Statt der Abschaltung des Lasers kann gewünschtenfalls auch ein Verschluß zur Unterbrechung des Laserstrahlungsbündels verwendet werden. Eine derartige Anordnung ist jedoch im allgemeinen infolge der Wärme, die durch den Verschluß abgeleitet werden muß, unerwünscht. In der Regel ist es wesentlich zweckmäßiger, den Laser abzuschalten, da sich i

ein Laser sehr schnell und sehr genau ab- und anschalten läßt.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung zu ersehen, ist der Laser 13 unverrückbar angeordnet, was auch auf den durch das Strahlungsbündel zu bearbeitenden Gegenstand 14 zutrifft. Das Laserstrahlungsbündel ist kollimiert, so daß die von dem Strahluhgsbündel zwischen den Spiegeln zurückgelegte Wegstrecke ohne Einfluß ist. Bei der dargestellten Vorrichtung läßt sich die Wegstrecke des Laserstrahlungsbündels verlängern oder verkürzen, ohne dadurch das Strahlungsbündel zu beein- g flüssen. Das Fokussierobjektiv 94 fokussiert den Laserstrahl zu einem verhältnismäßig engen Bündel in einem Funkt in der Ebene des Gegenstandes I¹K Bei der dargestellten Vorrichtung ist der Abstand von dem Objektiv 94 zu dem Gegenstand 14 festgelegt und unabhängig von den durch den Y-Block 29 und den X-Block 28 eingenommenen Stellungen. Somit ist eine völlige Freiheit der Verlagerung in X- und in Y-Richtung gegeben, wobei das Laserstrahlungsbündel stets auf den in der X-Y-Ebene liegenden Gegenstand 14 scharf gebündelt bleibt.

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Vermittels der dargestellten Anordnung lassen sich beide Spiegel 51 und 78 einzeln oder gleichzeitig verlagern, um den Brennpunkt des Laserstrahlungsbündels in die zur Durchführung der beschriebenen Arbeitsvorgänge gewünschte Lage zu bringen. Im Betrieb der Vorrichtung bleibt das Licht- oder Laserstrahlungsbündel auf eine X-Y-Ebene fokussiert, welche der Ebene des Gegenstandes 14 entspricht, ^ wobei die Eigenschaften des Laserstrahls unverändert sind.

Das Laserstrahlungsbündel legt lediglich in Abhängigkeit von der Stellung der Spiegel 51 und 78 eine größere oder kleinere Wegstrecke zurück.

Die Vorrichtung hat eine verhältnismäßig geringe Masse, und es ist außerdem nicht erforderlich, den Laser 13 oder den Gegenstand 14 auf dem Werkstückhalter 16 zu verschieben. Die Motoren 31 und 32 lassen sich in der für den Fachmann bekannten Weise entweder durch eine rückführungslose Steuerung oder durch einen geschlossenen Regelkreis betätigen. ™ In der hier dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung wird der Spiegel 51 in einer Richtung parallel zur Ausbreitungsrichtung des von dem Laser 13 abgegebenen Laserstrahlungsbündels verlagert, während der Spiegel 78 in einer zur Portbewegungsrichtung des von dem Laser 13 kommenden Laserstrahlungsbündels senkrechten Richtung verlagert wird.

Wenngleich die hier offenbarte Vorrichtung in der Anwendung sum Trimmen von Widerständen beschrieben worden ist, läßt sie lieh auch für viele andere Zwecke einsetzen. Es ergeben tioh fortlaufend neue Anwendungen für Laservorrioh-

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tungen. Beispielsweise kann der Laserstrahl zum Schneiden sehr harter Werkstoffe wie z.B. keramischer Stoffe verwendet werden. Auf diese Weise ist es möglich, besondere Profile in ein keramisches Werkstück einzuschneiden. Der Laserstrahl kann auch zur Herstellung von Löchern an verschiedenen Stellen eines harten Werkstoffes wie z.B. von Alumniumoxid (Alumina) mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit verwendet werden.

Obwohl das optische Strahlungsbündel oder der Laserstrahl J in der hier dargestellten Ausführungsform von Rohrelementen umgeben ist, kann die geometrische Beeinflussung des Laserstrahls auch im Offenen erfolgen, und es ist nicht erforderlich, daß die zur Ablenkung des Laserstrahls dienenden Vorrichtungen von einem Gehäuse umgeben sind. So kann eine nach dem hier offenbarten Prinzip ausgelegte Vorrichtung verhältnismäßig ausgedehnt sein, wobei es nicht erforderlich ist, daß das Laserstrahlungsbündel auf seinem ganzen Fortpflanzungsweg von einem Gehäuse umgeben ist. ^

Wie die vorstehende Beschreibung zeigt, verbleibt der Brennpunkt des optischen StrahlungsbündeIs nach dem Verfahren und in der Vorrichtung nach der Erfindung in einer einzigen Ebene, wobei er eich innerhalb dieser ganzen Ebene frei verlagern läßt. Im Betrieb verlagert sich der erste Spiegel innerhalb der Ebene nur in einer Richtung, während sich der zweite Spiegel in beiden Richtungen verlagern kann. Auf diese Weise wird ermöglicht, den Laserstrahl ohne Orteveränderung des Lasere oder Verlagerung des zu bearbeitenden Gegenstandes an eine beliebige Stelle zu bringen.

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Claims

- 16 -Patentansprüche :

( 1.J Verfahren zur geometrischen Beeinflussung eines von einer Quelle In einer vorgegebenen Richtung austretenden kollimierten optischen Strahlungsbündels, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlungsbündel (12) an einem ersten Punkt (51) aufgefangen, von diesem in bezug auf die Einfall srichtung von der Quelle (13) unter einem Winkel abge-P lenkt und dabei die Länge des von dem Strahlungsbündel zwischen der Quelle und dem ersten Punkt durchlaufenen Weges verändert, das Strahlungsbündel nach der ersten Ablenkung an einem zweiten Punkt (78) aufgefangen, von diesem zweiten Punkt in wiederum eine andere Richtung abgelenkt und dabei die Länge des von dem Strahlungsbündel zwischen den ersten und dem zweiten Punkt durchlaufenen Weges verändert und das Strahlungsbündel nach seiner Ablenkung an dem zweiten Punkt fokussiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, Insbesondere zur Bearbeitung eines Gegenstandes, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Quelle (13) und dem Gegenstand (14) unverändert beibehalten wird, so daß das Strahlungsbündel bei einer Verschiebung des ersten und des zweiten Punktes fokussiert bleibt.

3* Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle (13) in bezug auf eine Basis (21) feststehend

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angeordnet und zur Bearbeitung eines in einer feststehenden Läge in bezug auf die Basis in einer Ebene angeordneten Gegenstandes eingesetzt wird, das Strahlungsbündel auf den Gegenstand fokussiert und bei Verlagerung des Strahlungsbündels entlang in dieser Ebene liegenden X- und Y-Achsen in Fokus auf diesem Gegenstand gehalten wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlungsbündel durch Ablenkung desselben in zwei unterschiedliche Richtungen von einem ersten bzw. einem zweiten Punkt, die jeweils in bezug auf die Quelle und zueinander verschiebbar sind, in Fokus gehalten wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-4, gekennzeichnet durch eine erste Strahlungsablenkvorrichtung (51)» die zum Auffangen des Strahlungsbündels und zur Ablenkung desselben dient, eine

zur Verschiebung der ersten Strahlungsablenkvorrichtung in | einer von zwei unter einem rechten Winkel in einer Ebene angeordneten Achsen dienende Vorrichtung (28, 31, ^1), eine zweite Strahlungsablenkvorrichtung (78), die zum Auffangen des von der ersten Strahlungsablenkvorrichtung kommenden StrahlungsbündeIs und zur Richtungsänderung desselben dient, sowie zur Verschiebung der zweiten Strahlungsablenkvorrichtung in der ersten und der zweiten Achse dienende Vorrichtungen (28, 31, 41; 29, 32, 46) und durch eine zum Auffangen des von der zweiten Strahlungeablenkvorrichtung

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abgelenkten Strahlungsbündela und zum Fokussieren desselben auf die Ebene (14) dienende Vorrichtung (93)» wobei die Anordnung so ausgelegt ist, daß das Strahlungsbündel bei seiner Verschiebung entlang der beiden in der Ebene liegenden Achsen im Fokus bleibt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Verschiebung der ersten Strahlungsablenkvorrichtung und zur Verlagerung der zweiten Strahlungsablenkvorrichtung dienenden Vorrichtungen aus einem Aufbau in der Form eines Objektträgers (11) bestehen und einen in einer Richtung verschiebbaren ersten Block (28), einen auf dem ersten Block gelagerten und in einer zweiten Richtung verschiebbaren zweiten Block (29)« eine mit dem ersten Block in Verbindung stehende und zur Verschiebung des ersten Blocks in der einen Richtung dienende erste motorische Antriebsvorrichtung (31, 41) und eine mit dem zweiten Block in Verbindung stehende und zur Verschiebung des zweiten Blocks in der zweiten Richtung dienende zweite motorische Antriebsvorrichtung (32, 46) aufweisen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung (17, 20, 96, 97) zur selbsttätigen Regelung der motorischen Antriebsvorrichtungen vorgesehen ist.

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8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Strahlungsablenkvorrichtung (51) ndt dem ersten Block, und die zweite Strahlungsablenkvorrichtung (78) mit dem zweiten Block verbunden ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Strahlungsablenkvorrichtung jeweils aus einem Spiegel bestehen. . ·

10. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Spiegel jeweils von einem Gehäuse (57, 77) umgeben ist und die Gehäuse rohrförmige teleskopische Elemente (66, 69» 71) aufweisen, welche eine Abstandsänderung zwischen den Spiegeln gestatten.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daft an der Strahlungsquelle (13) ein vorstehendes Rohr (13a) vorgesehen ist, durch welches die Strahlung hindurchtritt, und das an einem der Gehäuse (57) angeordnete rohrförmige Teleskopelement (66) zusammen mit dem Rohr der Quelle teleskopisch verschiebbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet,

daß eine zur Messung einer Eigenschaft des zu bearbeitenden Gegenstandes dienende Vorrichtung (17) und eine zur Verbindung der Meßvorrichtung mit der selbsttätigen Regel-

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vorrichtung für die motorischen Antriebsvorrichtungen dienende Vorrichtung (20) vorgesehen ist.

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