DE202021106275U1 - Apparatus for producing filaments - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung (100), welche konfiguriert ist zum Abgeben einer Laserstrahlung (112) zur Erzeugung von Filamenten (158) in einem Werkstück (128), die Vorrichtung (100) aufweisend:eine optische Anordnung (102), welche ein refraktives optisches Element (104) aufweist;eine erste Strahlachse (108), entlang welcher die Laserstrahlung (112) auf das refraktive optische Element (104) fällt;wobei die optische Anordnung (102) konfiguriert ist, um die Laserstrahlung (112) auf eine zweite Strahlachse (110) abzulenken; undwobei die zweite Strahlachse (110) mit der ersten Strahlachse (108) einen spitzen Winkel (114) bildet.Device (100), which is configured to emit laser radiation (112) to generate filaments (158) in a workpiece (128), the device (100) having:an optical arrangement (102) which has a refractive optical element (104 );a first beam axis (108) along which the laser radiation (112) impinges on the refractive optical element (104);wherein the optical arrangement (102) is configured to direct the laser radiation (112) onto a second beam axis (110) to distract; and wherein the second beam axis (110) forms an acute angle (114) with the first beam axis (108).
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die vorliegende Offenbarung betrifft das Gebiet der Erzeugung einer Schwächungslinie in einem Material, wie sie für das Filamentschneiden von Werkstoffen verwendet wird.The present disclosure relates to the field of creating a line of weakness in a material such as is used for filament cutting materials.
HINTERGRUNDBACKGROUND
Aus der Praxis ist bekannt, dass transparente Materialien durch einen selbstfokussierenden Laserstrahl lokal geschwächt werden können und diese Schwächung zur Materialbearbeitung, z.B. zum Schneiden entlang einer Konturlinie genutzt werden kann. Abhängig von der Form der Konturlinie (insbesondere bei einer geschlossenen Konturlinie) kann es erforderlich sein, Entlastungsschnitte in das Material einzubringen, um beispielsweise ein Herauslösen der Innenkontur, oder, wenn die Innenkontur das Zielobjekt ist, ein Ablösen der Außenkontur zu ermöglichen. Die Entlastungsschnitte ermöglichen lediglich die Separation der Zielobjekte und nehmen einen signifikanten Anteil der gesamten Prozesszeit und -energie ein. Darüber hinaus reicht im Fall der Innenkontur die Erzeugung von Entlastungsschnitten im Allgemeinen nicht aus, um eine Separation herbeizuführen, da zwischen den Bauteilen praktisch kein Spalt existiert und die Bauteile von festem Material umschlossen sind.It is known from practice that transparent materials can be weakened locally by a self-focusing laser beam and this weakening can be used for material processing, e.g. for cutting along a contour line. Depending on the shape of the contour line (especially in the case of a closed contour line), it may be necessary to make relief cuts in the material, for example to enable the inner contour to be detached or, if the inner contour is the target object, to enable the outer contour to be detached. The relief cuts only allow the target objects to be separated and take up a significant portion of the total process time and energy. In addition, in the case of the inner contour, the creation of relief cuts is generally not sufficient to bring about a separation, since there is practically no gap between the components and the components are enclosed by solid material.
ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY
Angesichts der oben beschriebenen Situation gibt es ein Bedürfnis für eine Technik, welche eine Trennung einen eines Materials unter Verwendung von Filamenten erlaubt, während eines oder mehrere der oben angegebenen Probleme im Wesentlichen vermieden werden.In view of the situation described above, there is a need for a technique which allows separation of one of a material using filaments while substantially avoiding one or more of the problems identified above.
Diesem Bedürfnis wird durch die unabhängigen Ansprüche Rechnung getragen. Einige vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This need is taken into account by the independent claims. Some advantageous embodiments are given in the dependent claims.
Gemäß einem ersten Aspekt der hierin offenbarten Gegenstände wird eine Vorrichtung zur Erzeugung von Filamenten in einem Werkstück bereitgestellt.According to a first aspect of the subjects disclosed herein, an apparatus for producing filaments in a workpiece is provided.
Gemäß einer Ausführungsform des ersten Aspektes wird eine Vorrichtung bereitgestellt, welche konfiguriert ist zum Abgeben einer Laserstrahlung zur Erzeugung von Filamenten in einem Werkstück, die Vorrichtung aufweisend: eine optische Anordnung, welche ein refraktives optisches Element aufweist; eine erste Strahlachse, entlang welcher die Laserstrahlung auf das refraktive optische Element fällt; wobei die optische Anordnung konfiguriert ist, um die Laserstrahlung auf eine zweite Strahlachse abzulenken; wobei die zweite Strahlachse mit der ersten Strahlachse einen spitzen Winkel bildet.According to one embodiment of the first aspect, a device is provided which is configured to emit laser radiation for generating filaments in a workpiece, the device comprising: an optical arrangement having a refractive optical element; a first beam axis along which the laser radiation is incident on the refractive optical element; wherein the optical arrangement is configured to deflect the laser radiation onto a second beam axis; wherein the second beam axis forms an acute angle with the first beam axis.
Gemäß einem zweiten Aspekt der hierin offenbarten Gegenstände wird ein Verfahren bereitgestellt.According to a second aspect of the subject matter disclosed herein, a method is provided.
Gemäß einer Ausführungsform des zweiten Aspektes wird ein Verfahren bereitgestellt, das Verfahren aufweisend: Ablenken einer Laserstrahlung von einer ersten Strahlachse auf eine zweite Strahlachse, welche mit der ersten Strahlachse einen spitzen Winkel bildet; wobei die Laserstrahlung konfiguriert ist zum Erzeugen von Filamenten in einem Werkstück; und wobei das Ablenken der Laserstrahlung von der ersten Strahlachse auf die zweite Strahlachse mindestens teilweise durch ein refraktives optisches Element erfolgt.According to one embodiment of the second aspect, a method is provided, the method comprising: deflecting a laser radiation from a first beam axis onto a second beam axis which forms an acute angle with the first beam axis; wherein the laser radiation is configured to create filaments in a workpiece; and wherein the deflection of the laser radiation from the first beam axis onto the second beam axis takes place at least partially by a refractive optical element.
Gemäß einem dritten Aspekt der hierin offenbarten Gegenstände wird ein Verfahren bereitgestellt.According to a third aspect of the subject matter disclosed herein, a method is provided.
Gemäß einer Ausführungsform des dritten Aspektes wird ein Verfahren bereitgestellt, das Verfahren aufweisend: Bewegen eines Werkstücks und einer Strahlachse einer Laserstrahlung relativ zueinander und parallel zu einer Ebene; wobei die Strahlachse mit der Normalen der Ebene einen spitzen Winkel bildet; Abgeben der Laserstrahlung entlang der Strahlachse, wobei die Laserstrahlung konfiguriert ist zum Erzeugen von Filamenten in dem Werkstück; und wobei der spitze Winkel durch mindestens teilweise durch ein refraktives optisches Element erzeugt wird.According to one embodiment of the third aspect, a method is provided, the method comprising: moving a workpiece and a beam axis of laser radiation relative to one another and parallel to a plane; the beam axis forming an acute angle with the normal of the plane; Emitting the laser radiation along the beam axis, the laser radiation configured to create filaments in the workpiece; and wherein the acute angle is generated at least in part by a refractive optical element.
Gemäß einem vierten Aspekt der hierin offenbarten Gegenstände wird eine Steuervorrichtung bereitgestellt.According to a fourth aspect of the subjects disclosed herein, a control device is provided.
Gemäß einer Ausführungsform des vierten Aspektes wird eine Steuervorrichtung bereitgestellt, welche konfiguriert ist zum Durchführen eines Verfahrens gemäß dem zweiten Aspekt und/oder zum Durchführen eines Verfahrens gemäß dem dritten Aspekt.According to one embodiment of the fourth aspect, a control device is provided which is configured to carry out a method according to the second aspect and / or to carry out a method according to the third aspect.
Gemäß einem fünften Aspekt der hierin offenbarten Gegenstände wird ein Computerprogrammprodukt bereitgestellt.According to a fifth aspect of the subject matter disclosed herein, a computer program product is provided.
Gemäß einer Ausführungsform des fünften Aspektes wird ein Computerprogrammprodukt bereitgestellt aufweisend ein Programmelement, welches konfiguriert ist, um, wenn es auf einer Prozessorvorrichtung ausgeführt wird, ein Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt und/oder ein Verfahren gemäß dem dritten Aspekt durchzuführen.According to one embodiment of the fifth aspect, a computer program product is provided having a program element which is configured, when it is executed on a processor device, to carry out a method according to the second aspect and / or a method according to the third aspect.
BESCHREIBUNG EXEMPLARISCHER AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS
Eine Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt ist konfiguriert zum Abgeben einer Laserstrahlung zum Erzeugen von Filamenten in einem Werkstück. Hierzu weist die Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform eine optische Anordnung auf, welche ihrerseits ein refraktives optisches Element (d.h. ein optisches Element, dessen Wirkprinzip auf Brechung beruht) aufweist. Gemäß einer Ausführungsform weist die Vorrichtung eine erste Strahlachse auf, entlang welcher die Laserstrahlung auf das refraktive optische Element fällt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die optische Anordnung konfiguriert, um die Laserstrahlung von der ersten Strahlachse auf eine zweite Strahlachse abzulenken, wobei die zweite Strahlachse mit der ersten Strahlachse einen spitzen Winkel bildet, d. h. einen Winkel, der kleiner als 90 Grad ist.A device according to the first aspect is configured to emit laser radiation for generating filaments in a workpiece. For this purpose, according to one embodiment, the device has an optical arrangement which in turn has a refractive optical element (i.e. an optical element whose operating principle is based on refraction). According to one embodiment, the device has a first beam axis along which the laser radiation falls on the refractive optical element. According to a further embodiment, the optical arrangement is configured to deflect the laser radiation from the first beam axis onto a second beam axis, wherein the second beam axis forms an acute angle with the first beam axis, i. H. an angle that is less than 90 degrees.
Ein Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt weist gemäß einer Ausführungsform ein Ablenken einer Laserstrahlung von einer ersten Strahlachse auf eine zweite Strahlachse auf, wobei die erste Strahlachse mit der zweiten Strahlachse einen spitzen Winkel bildet. Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Ablenken der Laserstrahlung von der ersten Strahlachse auf die zweite Strahlachse mindestens teilweise durch ein refraktives optisches Element. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Laserstrahlung konfiguriert zum Erzeugen von Filamenten in einem Werkstück.According to one embodiment, a method according to the second aspect comprises deflecting a laser radiation from a first beam axis onto a second beam axis, the first beam axis forming an acute angle with the second beam axis. According to one embodiment, the laser radiation is deflected from the first beam axis onto the second beam axis at least partially by a refractive optical element. According to a further embodiment, the laser radiation is configured to generate filaments in a workpiece.
Ein Verfahren gemäß dem dritten Aspekt weist gemäß einer Ausführungsform ein Bewegen eines Werkstücks und einer Strahlachse einer Laserstrahlung relativ zueinander auf, wobei die Bewegung parallel zu einer Ebene (nachfolgend auch als Bewegungsebene bezeichnet) erfolgt, wobei die Strahlachse eine Strahlachse ist, längs welcher die Laserstrahlung auf das Werkstück auftrifft (hierin auch als zweite Strahlachse bezeichnet). Gemäß einer Ausführungsform bildet die Strahlachse mit einer Normalen der Ebene einen spitzen Winkel. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Verfahren ein Abgeben der Laserstrahlung entlang der Strahlachse auf, wobei die Laserstrahlung konfiguriert ist zum Erzeugen von Filamenten in dem Werkstück. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der spitze Winkel zwischen der Normalen der Ebene und der Strahlachse mindestens teilweise durch ein refraktives optisches Element erzeugt.According to one embodiment, a method according to the third aspect comprises moving a workpiece and a beam axis of laser radiation relative to one another, the movement taking place parallel to a plane (hereinafter also referred to as a movement plane), the beam axis being a beam axis along which the laser radiation impinges on the workpiece (also referred to herein as the second beam axis). According to one embodiment, the beam axis forms an acute angle with a normal to the plane. According to a further embodiment, the method comprises emitting the laser radiation along the beam axis, the laser radiation being configured to generate filaments in the workpiece. According to a further embodiment, the acute angle between the normal of the plane and the beam axis is at least partially generated by a refractive optical element.
Eine Steuervorrichtung gemäß dem vierten Aspekt ist gemäß einer Ausführungsform konfiguriert zum Durchführen eines Verfahrens gemäß dem zweiten Aspekt (zum Beispiel eines Verfahrens gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen des zweiten Aspektes) und/oder zum Durchführen eines Verfahrens gemäß dem dritten Aspekt (zum Beispiel eines Verfahrens gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen des dritten Aspektes).According to one embodiment, a control device according to the fourth aspect is configured to carry out a method according to the second aspect (for example a method according to one or more embodiments of the second aspect) and / or for carrying out a method according to the third aspect (for example a method according to one or more embodiments of the third aspect).
Ein Computerprogrammprodukt gemäß dem fünften Aspekt weist gemäß einer Ausführungsform ein Programmelement auf, welches konfiguriert ist, um, wenn es auf einer Prozessorvorrichtung ausgeführt wird, ein Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt (zum Beispiel ein Verfahren gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen des zweiten Aspektes) und/oder ein Verfahren gemäß dem dritten Aspekt (zum Beispiel ein Verfahren gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen des dritten Aspektes) durchzuführen.According to one embodiment, a computer program product according to the fifth aspect has a program element which is configured, when it is executed on a processor device, to implement a method according to the second aspect (for example a method according to one or more embodiments of the second aspect) and / or to carry out a method according to the third aspect (for example a method according to one or more embodiments of the third aspect).
Mindestens einige der Aspekte und Ausführungsformen der hierin offenbarten Gegenstände basieren auf der Idee, dass ein Trennen eines Werkstücks entlang von Filamenten effizienter erfolgen kann, wenn entlang einer Konturlinie die Filamente mindestens in einem Abschnitt der Konturlinie einen spitzen Winkel mit einer Normalen der Werkstückoberfläche oder einer Normalen einer Ebene einschließen, parallel zu welcher eine Bewegung des Werkstücks und der Laserstrahlung, welche die Filamente erzeugt, erfolgt.At least some of the aspects and embodiments of the subject matter disclosed herein are based on the idea that a workpiece can be separated along filaments more efficiently if the filaments at least in a section of the contour line form an acute angle with a normal to the workpiece surface or a normal along a contour line Include a plane parallel to which a movement of the workpiece and the laser radiation that generates the filaments takes place.
Ein Filament im Sinne der hierin offenbarten Gegenstände ist eine Materialmodifikation aufgrund von Absorption der Laserstrahlung. Bei der Erzeugung von Filamenten wird ausgenutzt, dass ein intensitätsabhängiger, nichtlinearer Anteil des Brechungsindex des zu bearbeitenden Materials des Werkstücks dazu führt, dass die Laser-Intensitätsverteilung auch eine Brechungsindexverteilung im Material zur Folge hat, die wiederum auf die Strahlung wie eine Linse wirkt (Selbstfokussierung / optischer Kerr-Effekt). Die Strahlung erfährt innerhalb des zu bearbeitende Materials entlang ihrer Propagationsrichtung eine zunehmende Fokussierung, bis ihre Intensität so hoch ist, dass die Strahlungsenergie durch nichtlineare Absorption in das transparente Material eingekoppelt wird. Durch eine geeignete Wahl der Prozessparameter und der Strahlformung kann dafür gesorgt werden, dass die sich einstellende Materialmodifikation, das Filament, eine große Ausdehnung entlang der Propagationsrichtung einnimmt. Die Ausdehnung des Filaments quer zu der Propagationsrichtung ist dabei vergleichsweise sehr klein. Aspektverhältnisse in der Größenordnung 1.000 : 1 sind hier möglich. Um diesen Effekt für das Schneiden transparenter Materialen zu nutzen, werden entlang einer gewünschten Schnittkontur (d.h. entlang der Konturlinie) sehr viele Filamente nebeneinander platziert. Anschließend wird das so modifizierte Material entlang dieser Konturlinie zur Trennung gebracht, indem geringe mechanische Spannungen eingebracht werden. Dies kann z.B. durch die lokale Erwärmung mit einem CO2-Laser geschehen.A filament in the sense of the subject matter disclosed herein is a material modification due to absorption of the laser radiation. When producing filaments, use is made of the fact that an intensity-dependent, non-linear component of the refractive index of the workpiece material to be processed leads to the laser intensity distribution also resulting in a refractive index distribution in the material, which in turn acts on the radiation like a lens (self-focusing / optical Kerr effect). The radiation experiences an increasing focus within the material to be processed along its direction of propagation until its intensity is so high that the radiation energy is coupled into the transparent material by non-linear absorption. A suitable choice of the process parameters and the beam shaping can ensure that the resulting material modification, the filament, takes up a large extent along the direction of propagation. The extent of the filament transversely to the direction of propagation is comparatively very small. Aspect ratios on the order of 1,000: 1 are possible here. In order to use this effect for cutting transparent materials, a large number of filaments are placed next to each other along a desired cutting contour (i.e. along the contour line). The material modified in this way is then separated along this contour line by introducing low mechanical stresses. This can be done, for example, by local heating with a CO2 laser.
Entsprechend soll gemäß einer Ausführungsform eine Trennung des Werkstücks entlang einer Konturlinie erfolgen. In diesem Fall wird eine Vielzahl von Filamenten in dem Werkstück entlang der Konturlinie erzeugt. Die Vielzahl von Filamenten definiert hierbei eine Trennfläche durch das Werkstück, wobei die Konturlinie eine gemeinsame Linie (Schnittlinie) der Oberfläche des Werkstücks und der Trennfläche ist. Gemäß einer Ausführungsform weist die Trennfläche eine allgemein konische Form auf. Eine allgemein konische Form der Trennfläche erlaubt eine Trennung des Werkstücks entlang der Trennfläche selbst dann ohne Entlastungsschnitte, wenn die Trennfläche geschlossen ist. Ein Beispiel für eine allgemein konische Form der Trennfläche weist Filamente auf, die in einer Richtung senkrecht zu der Konturlinie und von einer ersten Seite der Trennfläche zu einer zweiten Seite der Trennfläche hin geneigt sind, beispielsweise, im Fall einer ringförmig geschlossenen Trennfläche, von einer Innenseite der Trennfläche nach außen hin.Correspondingly, according to one embodiment, the workpiece is to be separated along a contour line. In this case, a large number of filaments are produced in the workpiece along the contour line. The plurality of filaments defines a parting surface through the workpiece, the contour line being a common line (intersection line) of the surface of the workpiece and the parting surface. According to one embodiment, the separation surface has a generally conical shape. A generally conical shape of the parting surface allows the workpiece to be separated along the parting surface without relief cuts even when the parting surface is closed. An example of a generally conical shape of the separating surface has filaments which are inclined in a direction perpendicular to the contour line and from a first side of the separating surface to a second side of the separating surface, for example, in the case of an annularly closed separating surface, from an inside the parting surface towards the outside.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Werkstück eine Platte. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine Mittelebene der Platte parallel zu der Bewegungsebene angeordnet. Ferner ist gemäß einer Ausführungsform die Platte eine planparallele Platte, beispielsweise eine Glasscheibe. Für den Fall einer planparallelen Platte entspricht der spitze Winkel zwischen der Normalen der Bewegungsebene und der zweiten Strahlachse dem spitzen Winkel zwischen der Normalen der Werkstückoberfläche (Plattenoberfläche) und der zweiten Strahlachse.According to one embodiment, the workpiece is a plate. According to a further embodiment, a center plane of the plate is arranged parallel to the plane of movement. Furthermore, according to one embodiment, the plate is a plane-parallel plate, for example a pane of glass. In the case of a plane-parallel plate, the acute angle between the normal of the plane of movement and the second beam axis corresponds to the acute angle between the normal of the workpiece surface (plate surface) and the second beam axis.
Gemäß einer Ausführungsform liegt der Betrag des spitzen Winkels in einem Winkelbereich zwischen 0,5 Grad und 20 Grad. Mit anderen Worten weicht gemäß einer Ausführungsform die zweite Strahlachse um 0,5 Grad bis 20 Grad von der ersten Strahlachse ab.According to one embodiment, the amount of the acute angle is in an angular range between 0.5 degrees and 20 degrees. In other words, according to one embodiment, the second beam axis deviates from the first beam axis by 0.5 degrees to 20 degrees.
Gemäß einer Ausführungsform ist der spitze Winkel unveränderlich konfiguriert. Beispielsweise kann gemäß einer Ausführungsform das refraktive optische Element in seiner räumlichen Ausrichtung bezüglich der ersten Strahlachse fixiert sein. Eine solche Fixierung der räumlichen Ausrichtung des refraktive in optischen Elements bezüglich der ersten Strahlachse kann gemäß einer Ausführungsform dennoch eine Rotation des refraktive in optischen Elements um die erste Strahlachse (oder eine hierzu parallele Achse) erlauben.According to one embodiment, the acute angle is configured to be invariable. For example, according to one embodiment, the refractive optical element can be fixed in its spatial alignment with respect to the first beam axis. Such a fixation of the spatial alignment of the refractive in optical element with respect to the first beam axis can nevertheless, according to one embodiment, allow a rotation of the refractive in optical element about the first beam axis (or an axis parallel thereto).
Gemäß einer Ausführungsform ist der spitze Winkel allein durch das refraktive optische Element definiert. Gemäß einer Ausführungsform kann der spitze Winkel durch mindestens zwei optische Elemente definiert sein, wobei die mindestens zwei optischen Elemente das refraktive optische Element umfassen.According to one embodiment, the acute angle is defined solely by the refractive optical element. According to one embodiment, the acute angle can be defined by at least two optical elements, the at least two optical elements including the refractive optical element.
Gemäß einer Ausführungsform weist das refraktive optische Element zwei voneinander abgewandte Oberflächen auf, wobei die zwei voneinander abgewandten Oberflächen gewinkelt (d. h. nicht-parallel) zueinander angeordnet sind. Gemäß einer Ausführungsform ist das refraktives Element so angeordnet, dass die Laserstrahlung durch die zwei voneinander abgewandten Oberflächen hindurchtritt. Beispielsweise ist gemäß einer Ausführungsform das refraktives optische Element eine Keilplatte.According to one embodiment, the refractive optical element has two surfaces facing away from one another, the two surfaces facing away from one another being angled (i.e. non-parallel) to one another. According to one embodiment, the refractive element is arranged such that the laser radiation passes through the two surfaces facing away from one another. For example, according to one embodiment, the refractive optical element is a wedge plate.
Gemäß einer Ausführungsform ist die zweite Strahlachse um eine Drehachse drehbar gelagert, wobei die Drehachse parallel zu der ersten Strahlachse verläuft. Beispielsweise ist gemäß einer Ausführungsform die optische Anordnung um die Drehachse drehbar gelagert. Beispielsweise umfasst die Vorrichtung ferner einen Basisteil, wobei die optische Anordnung bezüglich des Basisteils um die Drehachse drehbar gelagert ist. Gemäß einer Ausführungsform ist eine Aktoranordnung vorgesehen, mit welcher das Basisteil und das Werkstück relativ zueinander und parallel zu einer Ebene (zum Beispiel parallel zu der oben beschriebenen Bewegungsebene) bewegbar sind.According to one embodiment, the second jet axis is mounted rotatably about an axis of rotation, the axis of rotation running parallel to the first jet axis. For example, according to one embodiment, the optical arrangement is mounted rotatably about the axis of rotation. For example, the device further comprises a base part, the optical arrangement being mounted so as to be rotatable about the axis of rotation with respect to the base part. According to one embodiment, an actuator arrangement is provided with which the base part and the workpiece can be moved relative to one another and parallel to a plane (for example parallel to the plane of movement described above).
Gemäß einer Ausführungsform weist die Vorrichtung ferner einen Werkstückträger auf, zum Halten des Werkstücks. Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind der Werkstückträger und die zweite Strahlachse relativ zueinander bewegbar, um dadurch einen Schnittpunkt der zweiten Strahlachse mit dem Werkstück entlang einer Konturlinie zu bewegen und mit der Laserstrahlung die Filamente in dem Werkstück entlang der Konturlinie zu erzeugen.According to one embodiment, the device also has a workpiece carrier for holding the workpiece. According to a further embodiment, the workpiece carrier and the second beam axis can be moved relative to one another, thereby moving an intersection of the second beam axis with the workpiece along a contour line and using the laser radiation to generate the filaments in the workpiece along the contour line.
Gemäß einer Ausführungsform definieren die erste Strahlachse und die zweite Strahlachse eine Ebene, wobei die Ebene während der Bewegung des Schnittpunkts entlang der Konturlinie einen vorbestimmten, festen Winkel mit der Konturlinie bildet. Falls dieser vorbestimmte, feste Winkel beispielsweise 90 Grad beträgt (zum Beispiel, wenn die zweite Strahlachse stets so ausgerichtet wird, dass die Ebene, welche durch die erste und die zweite Strahlachse definiert ist, senkrecht auf der Konturlinie steht) hat die Trennfläche eine allgemein konische Form, wobei eine Konizität gleich dem spitzen Winkel ist. Falls der vorbestimmte, feste Winkel zwischen 0 Grad und 90 Grad liegt, ist die Konizität vorhanden, jedoch kleiner als der spitze Winkel.According to one embodiment, the first beam axis and the second beam axis define a plane, the plane forming a predetermined, fixed angle with the contour line during the movement of the intersection point along the contour line. If this predetermined, fixed angle is, for example, 90 degrees (for example, if the second beam axis is always aligned so that the plane defined by the first and second beam axes is perpendicular to the contour line) the interface has a generally conical shape Shape, where a conicity is equal to the acute angle. If the predetermined, fixed angle is between 0 degrees and 90 degrees, the taper is present, but smaller than the acute angle.
Für den Fall, dass der vorbestimmte feste Winkel 0 Grad beträgt (zum Beispiel wenn die zweite Strahlachse stets so ausgerichtet wird, dass die Ebene, welche durch die erste und zweite Strahlachse definiert ist, tangential zu der Konturlinie angeordnet ist, ergibt sich eine allgemein zylindrische Form (Konizität gleich Null Grad). Falls hierbei die zweite Strahlachse in Richtung der Bewegungsrichtung der zweiten Strahlachse weist, wird auch von einer stechenden Bearbeitung gesprochen. Im anderen Fall, wenn die zweite Strahlachse entgegen der Bewegungsrichtung der zweiten Strahlachse weist, wird auch von einer schleppenden Bearbeitung gesprochen.In the event that the predetermined fixed angle is 0 degrees (for example if the second beam axis is always aligned such that the plane defined by the first and second beam axes is arranged tangential to the contour line, a generally cylindrical one results Shape (conicity equal to zero degrees) If the second beam axis is in the direction of the The direction of movement of the second beam axis is also referred to as a piercing machining. In the other case, when the second beam axis points opposite to the direction of movement of the second beam axis, this is also referred to as slow processing.
Gemäß einer Ausführungsform definieren die erste Strahlachse und die zweite Strahlachse eine Ebene, wobei die Ebene während der Bewegung des Schnittpunkts entlang der Konturlinie einen Winkel mit der Konturlinie bildet, dessen Betrag in einem vorbestimmten Winkelbereich liegt. Beispielsweise kann sich während der Bewegung des Schnittpunkts entlang der Konturlinie der Winkel innerhalb des vorbestimmten Winkelbereichs ändern. Dies erlaubt eine höhere Toleranz bei der Steuerung der Ausrichtung der Ebene zu der Konturlinie.According to one embodiment, the first beam axis and the second beam axis define a plane, the plane forming an angle with the contour line during the movement of the intersection point along the contour line, the amount of which is in a predetermined angular range. For example, during the movement of the intersection point along the contour line, the angle can change within the predetermined angular range. This allows a higher tolerance in the control of the alignment of the plane to the contour line.
Gemäß einer Ausführungsform erstreckt sich der Winkelbereich zwischen einem unteren Winkel und einem oberen Winkel.According to one embodiment, the angular range extends between a lower angle and an upper angle.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der untere Winkel größer als 0 Grad und der obere Winkel kleiner als 90 Grad. Beispielsweise kann gemäß einer Ausführungsform der untere Winkel größer als 80 Grad und der obere Winkel kleiner oder gleich 90 Grad sein. Beispielsweise liegt der Winkel in dem Winkelbereich zwischen -80 Grad und +80 Grad (d.h. der Betrag des Winkels liegt in einem Winkelbereich, in dem der untere Winkel = 80 Grad und der obere Winkel = 90 Grad beträgt).According to a further embodiment, the lower angle is greater than 0 degrees and the upper angle is less than 90 degrees. For example, according to one embodiment, the lower angle can be greater than 80 degrees and the upper angle can be less than or equal to 90 degrees. For example, the angle lies in the angle range between -80 degrees and +80 degrees (i.e. the amount of the angle lies in an angle range in which the lower angle = 80 degrees and the upper angle = 90 degrees).
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der untere Winkel größer oder gleich Null Grad und der obere Winkel ist kleiner als 90 Grad. Beispielsweise kann gemäß einer Ausführungsform der untere Winkel größer oder gleich Null Grad und der obere Winkel kleiner als 10 Grad sein.According to a further embodiment, the lower angle is greater than or equal to zero degrees and the upper angle is less than 90 degrees. For example, according to one embodiment, the lower angle can be greater than or equal to zero degrees and the upper angle can be less than 10 degrees.
Gemäß einer Ausführungsform weist die optische Anordnung ein fokussierendes optisches Element auf, wobei die zweite Strahlachse sich durch das fokussierende optische Element erstreckt. Mit anderen Worten fokussiert das fokussierende optische Element die Laserstrahlung, welche sich entlang der zweiten Strahlachse ausbreitet und auf das Werkstück trifft.According to one embodiment, the optical arrangement has a focusing optical element, the second beam axis extending through the focusing optical element. In other words, the focusing optical element focuses the laser radiation, which propagates along the second beam axis and hits the workpiece.
Gemäß einer Ausführungsform ist das refraktive optische Element und das fokussierende optische Element Teil einer Baugruppe welche um eine Drehachse drehbar ist, wobei die Drehachse sich parallel zu der ersten Strahlachse erstreckt. Auf diese Weise kann lediglich durch Drehung der Baugruppe eine Drehung der Ebene, welche durch die erste Strahlachse und die zweite Strahlachse definiert ist, erfolgen.According to one embodiment, the refractive optical element and the focusing optical element are part of an assembly which is rotatable about an axis of rotation, the axis of rotation extending parallel to the first beam axis. In this way, a rotation of the plane, which is defined by the first beam axis and the second beam axis, can take place merely by rotating the assembly.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Vorrichtung (oder beispielsweise die Baugruppe) eine Aktoranordnung (hierin auch als erste Aktoranordnung bezeichnet) auf, welche ausgebildet ist zum Drehen der Baugruppe um die Drehachse. Gemäß einer Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Steuervorrichtung (hierin auch als erste Steuervorrichtung bezeichnet) auf, welche eingerichtet ist zum Steuern der Aktoranordnung, welche ausgebildet ist zum Drehen der Baugruppe um die Drehachse. Beispielsweise kann eine bestehende Vorrichtung, welche konfiguriert ist zum Erzeugen von Filamenten in einem Werkstück, durch Bereitstellung der Baugruppe und entsprechende Anpassung einer Steuerung der Vorrichtung zu einer modifizierten Vorrichtung umgerüstet werden, welche geeignet ist, um Ausführungsformen der hierin offenbarten Gegenstände zu realisieren.According to one embodiment, the device (or, for example, the assembly) has an actuator arrangement (also referred to herein as a first actuator arrangement) which is designed to rotate the assembly about the axis of rotation. According to one embodiment, the device has a control device (also referred to herein as the first control device), which is set up to control the actuator arrangement, which is designed to rotate the assembly about the axis of rotation. For example, an existing device which is configured to produce filaments in a workpiece can be converted into a modified device which is suitable for realizing embodiments of the subject matter disclosed herein by providing the assembly and corresponding adaptation of a control of the device.
Gemäß einer Ausführungsform definiert das refraktive Element (beispielsweise die Keilplatte) den spitzen Winkel zwischen der ersten Strahlachse und der zweiten Strahlachse.According to one embodiment, the refractive element (for example the wedge plate) defines the acute angle between the first beam axis and the second beam axis.
Gemäß einer Ausführungsform ist der spitze Winkel ein erster spitzer Winkel und die optische Achse des fokussierenden optischen Elements bildet einen zweiten spitzen Winkel mit der ersten Strahlachse. Beispielsweise kann gemäß einer Ausführungsform der zweite spitze Winkel gleich dem ersten spitzen Winkel sein.According to one embodiment, the acute angle is a first acute angle and the optical axis of the focusing optical element forms a second acute angle with the first beam axis. For example, according to one embodiment, the second acute angle can be equal to the first acute angle.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Aktoranordnung (hierin auch als zweite Aktoranordnung bezeichnet) auf und eine Steuervorrichtung (hierin auch als zweite Steuervorrichtung bezeichnet) zum Steuern der Aktoranordnung und dadurch Bewegen der zweiten Strahlachse und des Werkstücks relativ zueinander. Gemäß einer Ausführungsform ist die zweite Aktoranordnung eingerichtet zum Bewegen (insbesondere zum linearen Bewegen) der zweiten Strahlachse und des Werkstücks relativ zueinander parallel zu einer Ebene. Beispielsweise ist gemäß einer Ausführungsform die zweite Aktoranordnung eingerichtet zum Bewegen der zweiten Strahlachse und des Werkstücks relativ zueinander entlang zweier linear unabhängiger Achsen. Gemäß einer Ausführungsform kann eines von der zweiten Strahlachse und dem Werkstück ortsfest angeordnet sein, während ein anderes von der zweiten Strahlachse und dem Werkstück durch die zweite Aktoranordnung bewegbar ist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind sowohl die zweite Strahlachse als auch das Werkstück durch die zweite Aktor Anordnung (relativ zueinander) bewegbar.According to one embodiment, the device has an actuator arrangement (also referred to as a second actuator arrangement here) and a control device (also referred to as a second control device herein) for controlling the actuator arrangement and thereby moving the second beam axis and the workpiece relative to one another. According to one embodiment, the second actuator arrangement is set up to move (in particular to move linearly) the second beam axis and the workpiece relative to one another parallel to a plane. For example, according to one embodiment, the second actuator arrangement is set up to move the second beam axis and the workpiece relative to one another along two linearly independent axes. According to one embodiment, one of the second beam axis and the workpiece can be arranged in a stationary manner, while another of the second beam axis and the workpiece can be moved by the second actuator arrangement. According to a further embodiment, both the second beam axis and the workpiece can be moved (relative to one another) by the second actuator arrangement.
Es versteht sich, dass die Laserstrahlung von einer geeigneten Laserquelle bereitgestellt wird und dass die Laserquelle und die optische Anordnung konfiguriert sind zum Erzeugen von Filamenten in dem Werkstück.It goes without saying that the laser radiation is provided by a suitable laser source and that the laser source and the optical arrangement are configured to create filaments in the workpiece.
Gemäß Ausführungsformen des ersten Aspektes ist die Vorrichtung eingerichtet zum Liefern der Funktionalität von einer oder mehreren der hierin offenbarten Ausführungsformen und/oder zum Liefern der Funktionalität, wie sie erforderlich ist für eine oder mehrere der hierin offenbarten Ausführungsformen, insbesondere der Ausführungsformen des ersten Aspektes, des zweiten Aspektes, des dritten Aspektes, des vierten Aspektes und/oder des fünften Aspektes.According to embodiments of the first aspect, the device is set up to deliver the functionality of one or more of the embodiments disclosed herein and / or to deliver the functionality as it is required for one or more of the embodiments disclosed herein, in particular the embodiments of the first aspect, of the second aspect, third aspect, fourth aspect and / or fifth aspect.
Gemäß Ausführungsformen des zweiten Aspektes ist das Verfahren eingerichtet zum Liefern der Funktionalität von einer oder mehreren der hierin offenbarten Ausführungsformen und/oder zum Liefern der Funktionalität, wie sie erforderlich ist für eine oder mehrere der hierin offenbarten Ausführungsformen, insbesondere der Ausführungsformen des ersten Aspektes, des zweiten Aspektes, des dritten Aspektes, des vierten Aspektes und/oder des fünften Aspektes.According to embodiments of the second aspect, the method is set up to deliver the functionality of one or more of the embodiments disclosed herein and / or to deliver the functionality as it is required for one or more of the embodiments disclosed herein, in particular the embodiments of the first aspect, of the second aspect, third aspect, fourth aspect and / or fifth aspect.
Gemäß Ausführungsformen des dritten Aspektes ist das Verfahren eingerichtet zum Liefern der Funktionalität von einer oder mehreren der hierin offenbarten Ausführungsformen und/oder zum Liefern der Funktionalität, wie sie erforderlich ist für eine oder mehrere der hierin offenbarten Ausführungsformen, insbesondere der Ausführungsformen des ersten Aspektes, des zweiten Aspektes, des dritten Aspektes, des vierten Aspektes und/oder des fünften Aspektes.According to embodiments of the third aspect, the method is set up to deliver the functionality of one or more of the embodiments disclosed herein and / or to deliver the functionality as it is required for one or more of the embodiments disclosed herein, in particular the embodiments of the first aspect, of the second aspect, third aspect, fourth aspect and / or fifth aspect.
Gemäß Ausführungsformen des vierten Aspektes ist die Steuervorrichtung eingerichtet zum Liefern der Funktionalität von einer oder mehreren der hierin offenbarten Ausführungsformen und/oder zum Liefern der Funktionalität, wie sie erforderlich ist für eine oder mehrere der hierin offenbarten Ausführungsformen, insbesondere der Ausführungsformen des ersten Aspektes, des zweiten Aspektes, des dritten Aspektes, des vierten Aspektes und/oder des fünften Aspektes.According to embodiments of the fourth aspect, the control device is set up to deliver the functionality of one or more of the embodiments disclosed herein and / or to deliver the functionality as it is required for one or more of the embodiments disclosed herein, in particular the embodiments of the first aspect, of the second aspect, third aspect, fourth aspect and / or fifth aspect.
Gemäß Ausführungsformen des vierten Aspektes ist das Computerprogrammprodukt eingerichtet zum Liefern der Funktionalität von einer oder mehreren der hierin offenbarten Ausführungsformen und/oder zum Liefern der Funktionalität, wie sie erforderlich ist für eine oder mehrere der hierin offenbarten Ausführungsformen, insbesondere der Ausführungsformen des ersten Aspektes, des zweiten Aspektes, des dritten Aspektes, des vierten Aspektes und/oder des fünften Aspektes.According to embodiments of the fourth aspect, the computer program product is set up to deliver the functionality of one or more of the embodiments disclosed herein and / or to deliver the functionality as it is required for one or more of the embodiments disclosed herein, in particular the embodiments of the first aspect, of the second aspect, third aspect, fourth aspect and / or fifth aspect.
Beispielhafte Implementierungen der hierin offenbarten Gegenstände umfassen insbesondere die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen und Kombinationen von Ausführungsformen:
- 1. Vorrichtung, welche konfiguriert ist zum Abgeben einer Laserstrahlung zur Erzeugung von Filamenten in einem Werkstück, die Vorrichtung aufweisend:
- eine optische Anordnung, welche ein refraktives optisches Element aufweist;
- eine erste Strahlachse, entlang welcher die Laserstrahlung auf das refraktive optische Element fällt;
- wobei die optische Anordnung konfiguriert ist, um die Laserstrahlung auf eine zweite Strahlachse abzulenken; und
- wobei die zweite Strahlachse mit der ersten Strahlachse einen spitzen Winkel bildet.
- 2. Vorrichtung nach Ausführungsform 1, wobei der Betrag des spitzen Winkels in einem Winkelbereich zwischen 0,5 Grad und 20 Grad liegt.
- 3. Vorrichtung nach irgendeiner der Ausführungsformen 1 oder 2, wobei der spitze Winkel unveränderlich konfiguriert ist.
- 4. Vorrichtung nach irgendeiner der Ausführungsformen 1 bis 3, wobei das refraktive optische Element zwei voneinander abgewandte Oberflächen aufweist; wobei die zwei voneinander abgewandten Oberflächen gewinkelt zueinander angeordnet sind; und wobei das refraktive Element angeordnet ist, so dass die Laserstrahlung durch die zwei voneinander abgewandten Oberflächen hindurchtritt.
- 5. Vorrichtung nach irgendeiner der Ausführungsformen 1
bis 4, wobei die zweite Strahlachse um eine Drehachse drehbar gelagert ist; und wobei die Drehachse parallel zu der ersten Strahlachse verläuft. - 6. Vorrichtung nach irgendeiner der Ausführungsformen 1 bis 5, wobei die Vorrichtung ferner einen Werkstückträger zum Halten des Werkstücks aufweist; wobei der Werkstückträger und die zweite Strahlachse relativ zueinander bewegbar sind, um dadurch einen Schnittpunkt der zweiten Strahlachse mit dem Werkstück entlang einer Konturline zu bewegen und die Filamente in dem Werkstück entlang der Konturlinie zu erzeugen.
- 7. Vorrichtung nach Ausführungsform 6, wobei die erste Strahlachse und die zweite Strahlachse eine Ebene definieren; und wobei die Ebene während der Bewegung des Schnittpunkts entlang der Konturlinie einen Winkel mit der Konturlinie bildet, dessen Betrag in einem vorbestimmten Winkelbereich liegt; wobei der Winkelbereich sich zwischen einem unteren Winkel und einem oberen Winkel erstreckt und der untere Winkel größer als Null Grad ist und der obere Winkel kleiner oder gleich 90 Grad ist, insbesondere wobei der untere Winkel größer als 80 Grad ist und der obere Winkel kleiner oder gleich 90 Grad ist.
- 8. Vorrichtung nach Ausführungsform 6, wobei die erste Strahlachse und die zweite Strahlachse eine Ebene definieren; und wobei die Ebene während der Bewegung des Schnittpunkts entlang der Konturlinie einen Winkel mit der Konturlinie bildet, dessen Betrag in einem vorbestimmten Winkelbereich liegt; wobei der vorbestimmte Winkelbereich sich zwischen einem unteren Winkel und einem oberen Winkel erstreckt und der untere Winkel größer oder gleich Null Grad ist und der obere Winkel kleiner 90 Grad ist, insbesondere wobei der untere Winkel größer oder gleich Null Grad ist und der obere Winkel kleiner als 10 Grad ist.
- 9. Vorrichtung nach irgendeiner der Ausführungsformen 1 bis 8, wobei die optische Anordnung ein fokussierendes optisches Element aufweist; und die zweite Strahlachse sich durch das fokussierende optische Element erstreckt.
- 10. Vorrichtung nach irgendeiner der Ausführungsformen 1 bis 9, wobei das refraktive Element den spitzen Winkel zwischen der ersten Strahlachse und der zweiten Strahlachse definiert.
- 11. Vorrichtung nach irgendeiner der Ausführungsformen 1 bis 10, wobei der spitze Winkel ein erster spitzer Winkel ist und wobei eine optische Achse des fokussierenden optischen Elements einen zweiten spitzen Winkel mit der ersten Strahlachse bildet, insbesondere wobei der erste spitze Winkel und der zweite spitze Winkel gleich sind.
- 12. Vorrichtung nach irgendeiner der Ausführungsformen 1 bis 11, ferner aufweisend eine Aktoranordnung; eine Steuervorrichtung zum Steuern der Aktoranordnung und dadurch Bewegen der zweiten Strahlachse und des Werkstücks relativ zueinander.
- 13. Verfahren aufweisend:
- Ablenken einer Laserstrahlung von einer ersten Strahlachse auf eine zweite Strahlachse, welche mit der ersten Strahlachse einen spitzen Winkel bildet;
- wobei die Laserstrahlung konfiguriert ist zum Erzeugen von Filamenten in dem Werkstück; und
- wobei das Ablenken der Laserstrahlung von der ersten Strahlachse auf die zweite Strahlachse mindestens teilweise durch ein refraktives optisches Element erfolgt.
- 14. Verfahren aufweisend:
- Bewegen eines Werkstücks und einer Strahlachse einer Laserstrahlung relativ zueinander und parallel zu einer Ebene;
- wobei die Strahlachse mit der Normalen der Ebene einen spitzen Winkel bildet;
- Abgeben der Laserstrahlung entlang der Strahlachse, wobei die Laserstrahlung konfiguriert ist zum Erzeugen von Filamenten in dem Werkstück; und
- wobei der spitze Winkel durch mindestens teilweise durch ein refraktives optisches Element erzeugt wird.
- 15. Steuervorrichtung, welche konfiguriert ist zum Durchführen eines Verfahrens gemäß Ausführungsform 13 und/oder zum Durchführen eines Verfahrens gemäß Ausführungsform 14.
- 16. Computerprogrammprodukt aufweisend ein Programmelement, welches konfiguriert ist, um, wenn es auf einer Prozessorvorrichtung ausgeführt wird, ein Verfahren gemäß Ausführungsform 13 und/oder ein Verfahren gemäß Ausführungsform 14 durchzuführen.
- 1. Apparatus which is configured to emit laser radiation to generate filaments in a workpiece, the apparatus comprising:
- an optical arrangement comprising a refractive optical element;
- a first beam axis along which the laser radiation is incident on the refractive optical element;
- wherein the optical arrangement is configured to deflect the laser radiation onto a second beam axis; and
- wherein the second beam axis forms an acute angle with the first beam axis.
- 2. Device according to embodiment 1, wherein the amount of the acute angle is in an angular range between 0.5 degrees and 20 degrees.
- 3. The device according to any one of embodiments 1 or 2, wherein the acute angle is configured to be invariable.
- 4. The device according to any one of embodiments 1 to 3, wherein the refractive optical element has two surfaces facing away from one another; wherein the two surfaces facing away from one another are arranged at an angle to one another; and wherein the refractive element is arranged so that the laser radiation passes through the two surfaces facing away from one another.
- 5. The device according to any one of embodiments 1 to 4, wherein the second beam axis is rotatably mounted about an axis of rotation; and wherein the axis of rotation is parallel to the first beam axis.
- 6. Apparatus according to any one of Embodiments 1 to 5, the apparatus further comprising a workpiece carrier for holding the workpiece; wherein the workpiece carrier and the second beam axis are movable relative to one another in order to thereby move an intersection of the second beam axis with the workpiece along a contour line and to generate the filaments in the workpiece along the contour line.
- 7. The apparatus of embodiment 6, wherein the first beam axis and the second beam axis define a plane; and wherein the plane forms an angle with the contour line during the movement of the intersection point along the contour line, the amount of which is in a predetermined angular range; wherein the angular range is between a lower angle and an upper angle extends and the lower angle is greater than zero degrees and the upper angle is less than or equal to 90 degrees, in particular wherein the lower angle is greater than 80 degrees and the upper angle is less than or equal to 90 degrees.
- 8. The apparatus of embodiment 6, wherein the first beam axis and the second beam axis define a plane; and wherein the plane forms an angle with the contour line during the movement of the intersection point along the contour line, the amount of which is in a predetermined angular range; wherein the predetermined angular range extends between a lower angle and an upper angle and the lower angle is greater than or equal to zero degrees and the upper angle is less than 90 degrees, in particular wherein the lower angle is greater than or equal to zero degrees and the upper angle is less than 10 degrees is.
- 9. Apparatus according to any one of embodiments 1 to 8, wherein the optical arrangement comprises a focusing optical element; and the second beam axis extends through the focusing optical element.
- 10. The device of any one of embodiments 1 to 9, wherein the refractive element defines the acute angle between the first beam axis and the second beam axis.
- 11. The device according to any one of embodiments 1 to 10, wherein the acute angle is a first acute angle and wherein an optical axis of the focusing optical element forms a second acute angle with the first beam axis, in particular wherein the first acute angle and the second acute angle are the same.
- 12. The device according to any one of embodiments 1 to 11, further comprising an actuator arrangement; a control device for controlling the actuator arrangement and thereby moving the second beam axis and the workpiece relative to one another.
- 13. Process comprising:
- Deflecting a laser radiation from a first beam axis onto a second beam axis which forms an acute angle with the first beam axis;
- wherein the laser radiation is configured to create filaments in the workpiece; and
- wherein the deflection of the laser radiation from the first beam axis onto the second beam axis takes place at least partially by a refractive optical element.
- 14. Process comprising:
- Moving a workpiece and a beam axis of laser radiation relative to one another and parallel to a plane;
- the beam axis forming an acute angle with the normal of the plane;
- Emitting the laser radiation along the beam axis, wherein the laser radiation is configured to create filaments in the workpiece; and
- wherein the acute angle is generated at least partially by a refractive optical element.
- 15. Control device which is configured to carry out a method according to embodiment 13 and / or to carry out a method according to embodiment 14.
- 16. A computer program product comprising a program element which is configured, when it is executed on a processor device, to carry out a method according to embodiment 13 and / or a method according to embodiment 14.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Programmelement ein nicht-transientes Programmelement. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Computerprogrammprodukt ein nicht-transientes Computerprogrammprodukt.According to one embodiment, the program element is a non-transient program element. According to a further embodiment, the computer program product is a non-transient computer program product.
Wie hierin verwendet wird die Bezugnahme auf ein Computerprogrammprodukt als äquivalent angesehen zu einer Bezugnahme auf ein Computerprogramm, welches ein Programmelement aufweist und/oder ein computerlesbares Medium, welches ein Programmelement aufweist. Gemäß einer Ausführungsform weist ein Programmelement Instruktionen zum Steuern einer Prozessorvorrichtung (mit einem oder mehreren Mikroprozessoren, beispielsweise ein Computersystem) auf, zum Bewirken und/oder Koordinieren der Ausführung eines hierein beschriebenen Verfahrens.As used herein, the reference to a computer program product is regarded as equivalent to a reference to a computer program that has a program element and / or a computer-readable medium that has a program element. According to one embodiment, a program element has instructions for controlling a processor device (with one or more microprocessors, for example a computer system), for effecting and / or coordinating the execution of a method described herein.
Das (nicht-transiente) Programmelement kann implementiert sein als computerlesbarer Instruktionscode unter Verwendung von jeder geeigneten Programmiersprache, wie beispielsweise JAVA, C#, Python, etc. und kann auf einem computerlesbaren Medium (entfernbare Platte, flüchtiger oder nichtflüchtiger Speicher, Embedded-Speicher/Prozessor, etc.) gespeichert sein. Gemäß einer Ausführungsform ist der Instruktionscode ausführbar zum Programmieren eines Computers oder irgendeiner anderen programmierbaren Prozessorvorrichtung zum Ausführen der beabsichtigten Funktionen. Das Computerprogramm kann in einem Netzwerk verfügbar sein, beispielsweise dem World Wide Web, von welchem es beispielsweise heruntergeladen werden kann.The (non-transient) program element can be implemented as computer-readable instruction code using any suitable programming language, such as JAVA, C #, Python, etc. and can be stored on a computer-readable medium (removable disk, volatile or non-volatile memory, embedded memory / processor , etc.) must be saved. In one embodiment, the instruction code is executable to program a computer or any other programmable processor device to perform the intended functions. The computer program can be available in a network, for example the World Wide Web from which it can be downloaded, for example.
Einige der hierin offenbarten Gegenstände können mittels eines Computerprogrammprodukts (Programmelements) respektive Software realisiert werden. Jedoch können die hierin betreffenden Gegenstände ebenso durch einen oder mehrere spezifische elektronische Schaltungen, respektive Hardware realisiert werden. Ferner können die hierin offenbarten Gegenstände ebenso in Hybridform, d. h. In einer Kombination von Softwaremodulen und Hardwaremodulen realisiert werden.Some of the subjects disclosed herein can be implemented by means of a computer program product (program element) or software. However, the subjects concerned here can also be implemented by one or more specific electronic circuits or hardware. Furthermore, the objects disclosed herein can also be in hybrid form, i.e. H. Can be implemented in a combination of software modules and hardware modules.
Sofern nichts anderes angegeben ist, sind Zahlenwerte einschließlich eines ±5 %-Fensters zu verstehen, d. h. beispielsweise eine Angabe von 20 Grad umfasst gemäß einer Ausführungsform einen Winkel innerhalb eines Intervalls von (20 ± 5 %) Grad = [21 Grad; 19 Grad] und eine Prozentangabe von 50 % umfasst gemäß einer Ausführungsform eine Prozentangabe innerhalb eines Intervalls von 50 % ± 5 % = [47,5 %; 52,5 %]. Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind Zahlenwerte einschließlich eines ±10 %-Fensters zu verstehen.Unless otherwise stated, numerical values are to be understood as including a ± 5% window, i.e. H. For example, an indication of 20 degrees comprises, according to one embodiment, an angle within an interval of (20 ± 5%) degrees = [21 degrees; 19 degrees] and a percentage of 50% includes, according to one embodiment, a percentage within an interval of 50% ± 5% = [47.5%; 52.5%]. According to a further embodiment, numerical values including a ± 10% window are to be understood.
Im Folgenden werden exemplarische Ausführungsformen der hierin offenbarten Gegenstände beschrieben, wobei beispielsweise auf ein Verfahren, eine Vorrichtung, eine Steuervorrichtung und ein Computerprogrammprodukt Bezug genommen wird. Es sollte hervorgehoben werden, dass natürlich jede Kombination von Merkmalen verschiedener Aspekte, Ausführungsformen und Beispiele möglich ist. Insbesondere werden einige Ausführungsformen mit Bezug auf ein Verfahren beschrieben, während andere Ausführungsformen mit Bezug auf eine Vorrichtung beschrieben werden. Wiederum andere Ausführungsformen werden mit Bezug auf ein Computerprogrammprodukt beschrieben, während andere Ausführungsformen mit Bezug auf eine Steuervorrichtung zum Interagieren mit Elementen der Vorrichtung (beispielsweise einer Aktoranordnung) beschrieben werden. Jedoch wird der Fachmann der vorstehenden und der nachfolgenden Beschreibung, den Ansprüche und den Zeichnungen entnehmen, dass, solange es nicht anders angegeben ist, Merkmale verschiedener Aspekte, Ausführungsformen und Beispiele kombinierbar sind und solche Kombinationen von Merkmalen als durch diese Anmeldung offenbart anzusehen sind. Beispielsweise ist selbst ein Merkmal, welches sich auf ein Verfahren bezieht, mit einem Merkmal kombinierbar, welches sich auf eine Vorrichtung bezieht, und umgekehrt.In the following, exemplary embodiments of the subject matter disclosed herein are described, reference being made, for example, to a method, a device, a control device and a computer program product. It should be emphasized that any combination of features from various aspects, embodiments and examples is of course possible. In particular, some embodiments are described with reference to a method, while other embodiments are described with reference to an apparatus. Still other embodiments are described with reference to a computer program product, while other embodiments are described with reference to a control device for interacting with elements of the device (for example an actuator arrangement). However, the person skilled in the art will infer from the above and the following description, the claims and the drawings that, unless otherwise stated, features of various aspects, embodiments and examples can be combined and such combinations of features are to be regarded as disclosed by this application. For example, even a feature that relates to a method can be combined with a feature that relates to a device, and vice versa.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der folgenden beispielhaften Beschreibung derzeit bevorzugter Ausführungsformen, auf welche die beanspruchte Erfindung jedoch nicht beschränkt ist. Die einzelnen Figuren der Zeichnungen dieses Dokuments sind lediglich als schematisch und als nicht maßstabsgetreu anzusehen.Further advantages and features of the present disclosure emerge from the following exemplary description of currently preferred embodiments, to which, however, the claimed invention is not limited. The individual figures of the drawings of this document are only to be regarded as schematic and not true to scale.
FigurenlisteFigure list
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1 zeigt einen Teil einer Vorrichtung gemäß Ausführungsformen der hierin offenbarten Gegenstände.1 Fig. 10 shows part of an apparatus according to embodiments of the subjects disclosed herein. -
2 zeigt die Vorrichtung aus1 mit der weiteren Komponenten gemäß Ausführungsformen der hierin offenbarten Gegenstände.2 shows the device1 with the further components according to embodiments of the subjects disclosed herein. -
3 zeigt eine Draufsicht auf die Vorrichtung aus2 von der Linie III-III aus gesehen.3 FIG. 4 shows a top view of the device from FIG2 seen from the line III-III. -
4 zeigt einen Teil des Werkstücks in einer Schnittdarstellung gemäß Ausführungsformen der hierin offenbarten Gegenstände.4th shows a part of the workpiece in a sectional view according to embodiments of the subjects disclosed herein. -
5 zeigt das Werkstück aus4 nach einem Heraustrennen der Innenkontur.5 shows the workpiece4th after cutting out the inner contour.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Es wird angemerkt, dass in verschiedenen Figuren ähnliche oder identische Elemente oder Komponenten mit denselben Bezugszahlen versehen sind, oder mit Bezugszahlen, die sich nur in der ersten Ziffer unterscheiden. Solche Merkmale bzw. Komponenten, die mit den entsprechenden Merkmalen bzw. Komponenten in einer anderen Figur gleich oder zumindest funktionsgleich sind, werden nur bei ihrem ersten Auftreten in dem nachfolgenden Text detailliert beschrieben und die Beschreibung wird bei nachfolgendem Auftreten dieser Merkmale und Komponenten (bzw. der entsprechenden Bezugszahlen) nicht wiederholt.It is noted that similar or identical elements or components are provided with the same reference numbers in different figures, or with reference numbers that differ only in the first digit. Such features or components, which are identical or at least functionally identical to the corresponding features or components in another figure, are only described in detail when they appear for the first time in the following text and the description will be used when these features and components (or the corresponding reference numbers) are not repeated.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Vorrichtung
Gemäß einer Ausführungsform weist die Vorrichtung
Zum Ablenken der Laserstrahlung
Gemäß einer Ausführungsform ist die zweite Strahlachse
Bei einer solchen Ausführungsform kann das Gehäuse
Gemäß einer Ausführungsform ist eine optische Achse des fokussierenden Elements
Gemäß einer Ausführungsform weist die Vorrichtung
Gemäß einer Ausführungsform sind der Werkstückträger
Gemäß einer Ausführungsform weist die Vorrichtung
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die zweite Aktoranordnung
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die erste Aktoranordnung
Gemäß einer Ausführungsform ist jeder Aktoranordnung
Gemäß einer Ausführungsform weist die Steuervorrichtung
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuervorrichtung eingerichtet, um den Werkstückträger
Gemäß einer Ausführungsform weist das Werkstück
Im Vergleich zu Ausführungsformen der hierin offenbarten Gegenstände würde eine Herstellung von Filamenten für eine allgemein konischen Trennfläche bei der Verwendung von Spiegeln anstelle eines refraktiven optischen Elements erheblich mehr Bauraum beanspruchen, da für typische Abmessungen und Winkel ein Spiegeldurchmesser von ca. 25 cm erforderlich wäre. Im Gegensatz zu einer Spiegellösung erlauben Ausführungsformen der hierin offenbarten Gegenstände in einer günstigen, kompakt bauenden, justagetoleranten und einfach umzusetzenden Weise, das Schneiden von Konturen, insbesondere Innenkonturen. Hierdurch wird das Schneiden von Innenkonturen zu einer Alternative für ein Bohren. Ferner kann auf Entlastungsschnitte verzichtet werden, was die Effizienz des gesamten Schneideprozesses verbessert (Taktzeitvorteile).Compared to embodiments of the subject matter disclosed herein, the production of filaments for a generally conical separation surface when using mirrors instead of a refractive optical element would require considerably more installation space, since a mirror diameter of approx. 25 cm would be required for typical dimensions and angles. In contrast to a mirror solution, embodiments of the objects disclosed herein allow the cutting of contours, in particular inner contours, in a favorable, compact, adjustment-tolerant and easy-to-implement manner. This makes cutting inner contours an alternative to drilling. Furthermore, relief cuts can be dispensed with, which improves the efficiency of the entire cutting process (cycle time advantages).
Gemäß Ausführungsformen der hierin offenbarten Gegenstände kann jede geeignete Entität (z. B. (z. B. eine Vorrichtung, eine Steuervorrichtung, eine Anordnung (beispielsweise eine Aktoranordnung), ein Element, eine Komponente und eine Einheit) zumindest teilweise in der Form von entsprechenden Computerprogrammen bereitgestellt sein, welche es einer Prozessorvorrichtung ermöglichen, die Funktionalität der entsprechenden Entität zu liefern, wie sie hierin beschrieben ist. Gemäß anderer Ausführungsformen kann jede geeignete Entität, wie sie hierin beschrieben ist, in Hardware bereitgestellt sein. Gemäß anderer, Hybrid-Ausführungsformen können einige Entitäten in Software bereitgestellt sein während andere Entitäten in Hardware bereitgestellt sind.According to embodiments of the subject matter disclosed herein, any suitable entity (e.g. (e.g. a device, a control device, an arrangement (e.g. an actuator arrangement), an element, a component and a unit) may at least in part be in the form of corresponding Computer programs may be provided which enable a processor device to provide the functionality of the corresponding entity as described herein. According to other embodiments, any suitable entity as described herein may be provided in hardware. According to other, hybrid embodiments some entities are provided in software while other entities are provided in hardware.
Es wird darauf hingewiesen, dass jede hierin offenbarte Entität (z. B. eine Vorrichtung, eine Steuervorrichtung, eine Anordnung, ein Element, eine Komponente und eine Einheit) nicht auf eine dezidierte Entität beschränkt ist, wie sie in einigen Ausführungsformen beschrieben sind. Vielmehr kann können die hierin beschriebenen Gegenstände auf verschiedene Weisen mit verschiedener Granularität auf Vorrichtungs-Niveau oder auf Softwaremodul-Niveau bereitgestellt sein, während sie immer noch die angegebene Funktionalität liefern. Ferner sollte angemerkt werden, dass gemäß Ausführungsformen eine separate Entität (z. B. ein Softwaremodul, ein Hardwaremodul oder ein Hybridmodul) für jede der hierin offenbarten Funktionen bereitgestellt sein kann. Gemäß anderer Ausführungsformen kann eine Entität (z. B. ein Softwaremodul, in Hardwaremodul oder ein Hybridmodul) konfiguriert sein, um zwei oder mehr Funktionen, wie sie hierin beschrieben sind, zu liefern. Gemäß nochmals anderen Ausführungsformen können zwei oder mehr Entitäten (z. B. z. B. eine Steuervorrichtung, eine Anordnung, ein Element, eine Komponente und eine Einheit) konfiguriert sein, um zusammen eine Funktion, wie sie hierin beschrieben ist, zu liefern.It should be noted that each entity disclosed herein (e.g., a device, a control device, an arrangement, an element, a component, and a unit) is not limited to a dedicated entity as described in some embodiments. Rather, the subject matter described herein may be provided in various ways with various granularities at the device level or at the software module level while still providing the functionality indicated. It should also be noted that, according to embodiments, a separate entity (e.g., a software module, a hardware module, or a hybrid module) may be provided for each of the functions disclosed herein. According to other embodiments, an entity (e.g., a software module, a hardware module, or a hybrid module) can be configured to provide two or more functions as described herein. According to still other embodiments, two or more entities (e.g., e.g., a controller, an assembly, an element, a component, and a unit) may be configured to together provide a function as described herein.
Gemäß einer Ausführungsform enthält die Steuervorrichtung eine Prozessorvorrichtung, welche mindestens einen Prozessor aufweist zum Ausführen von mindestens einem Programmelement, welches einem entsprechenden Softwaremodul entsprechen kann.According to one embodiment, the control device contains a processor device which has at least one processor for executing at least one program element which can correspond to a corresponding software module.
Eine Definition einer optischen Anordnung bzw. einer optischen Geometrie unter Bezugnahme auf eine Laserstrahlung kann selbstverständlich auch analog definiert werden unter Bezugnahme auf einen Strahlungsweg der Laserstrahlung, und umgekehrt. Insofern offenbart hierin jede Bezugnahme auf eine Laserstrahlung analog eine Bezugnahme auf einen Strahlungsweg der Laserstrahlung.A definition of an optical arrangement or an optical geometry with reference to a laser radiation can of course also be defined analogously with reference to a radiation path of the laser radiation, and vice versa. To this extent, any reference herein to a laser radiation analogously discloses a reference to a radiation path of the laser radiation.
Es wird darauf hingewiesen, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen lediglich eine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten der vorliegenden Offenbarung darstellen. So ist es möglich, die Merkmale verschiedener Ausführungsformen in geeigneter Weise miteinander zu kombinieren, so dass für den Fachmann mit den hier expliziten Ausführungsvarianten eine Vielzahl von verschiedenen Ausführungsformen als offenbart anzusehen sind. Ferner sollte erwähnt werden, dass Begriffe wie „ein“ oder „eines“ eine Mehrzahl nicht ausschließen. Begriffe wie „enthaltend“ oder „aufweisend“ schließen weitere Merkmale oder Verfahrensschritte nicht aus. Folglich steht gemäß einer Ausführungsform der Begriff „aufweisend“ oder „enthaltend“ für „unter anderem aufweisend“. Gemäß einer weiteren Ausführungsform steht der Begriff „aufweisend“ oder „enthaltend“ für „bestehend aus“. Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Begriff „eingerichtet für“ unter anderem die Bedeutung „konfiguriert, um“.It is pointed out that the embodiments described here represent only a limited selection of possible embodiment variants of the present disclosure. It is thus possible to combine the features of different embodiments with one another in a suitable manner, so that for a person skilled in the art with the embodiment variants explicit here, a large number of different embodiments are to be regarded as disclosed. It should also be mentioned that terms such as “a” or “an” do not exclude a plurality. Terms such as “containing” or “having” do not exclude further features or process steps. Consequently, according to one embodiment, the term “having” or “containing” stands for “including”. According to a further embodiment, the term “having” or “containing” stands for “consisting of”. According to one embodiment, the term “configured for” includes the meaning “configured to”, among other things.
Es sollte auch angemerkt werden, dass Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht als den Umfang der Ansprüche einschränkend ausgelegt werden sollten. Ferner sollte angemerkt werden, dass Bezugszeichen in der Beschreibung und die Bezugnahme der Beschreibung auf die Zeichnungen nicht als den Umfang der Beschreibung einschränkend ausgelegt werden sollen. Vielmehr veranschaulichen die Zeichnungen nur eine exemplarische Implementierung einer bestimmten Kombination von mehreren Ausführungsformen der hierin offenbarten Gegenstände, wobei jede andere Kombination von Ausführungsformen ebenso möglich und mit dieser Anmeldung als offenbart anzusehen ist.It should also be noted that any reference signs in the claims should not be construed as limiting the scope of the claims. Furthermore, it should be noted that reference characters in the description and the reference of the description to the drawings should not be construed as limiting the scope of the description. Rather, the drawings illustrate only one exemplary implementation of a specific combination of several embodiments of the subject matter disclosed herein, with any other combination of embodiments also being possible and being to be regarded as disclosed with this application.
Zusammenfassend bleibt festzustellen:In summary, it remains to be stated:
Beschrieben wird eine Vorrichtung, welche konfiguriert ist zum Abgeben einer Laserstrahlung zur Erzeugung von Filamenten in einem Werkstück, die Vorrichtung aufweisend: eine optische Anordnung, welche ein refraktives optisches Element aufweist; eine erste Strahlachse, entlang welcher die Laserstrahlung auf das refraktive optische Element fällt; wobei die optische Anordnung konfiguriert ist, um die Laserstrahlung auf eine zweite Strahlachse abzulenken; und wobei die zweite Strahlachse mit der ersten Strahlachse einen spitzen Winkel bildet.A device is described which is configured to emit laser radiation for generating filaments in a workpiece, the device having: an optical arrangement which has a refractive optical element; a first beam axis along which the laser radiation is incident on the refractive optical element; wherein the optical arrangement is configured to deflect the laser radiation onto a second beam axis; and wherein the second beam axis forms an acute angle with the first beam axis.
Claims (12)
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