RU2797967C1 - Machine and method for processing parts of various forms - Google Patents
Machine and method for processing parts of various forms Download PDFInfo
- Publication number
- RU2797967C1 RU2797967C1 RU2023102159A RU2023102159A RU2797967C1 RU 2797967 C1 RU2797967 C1 RU 2797967C1 RU 2023102159 A RU2023102159 A RU 2023102159A RU 2023102159 A RU2023102159 A RU 2023102159A RU 2797967 C1 RU2797967 C1 RU 2797967C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- machine
- parts
- laser
- processing
- chamber
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Настоящее изобретение относится к машине для обработки деталей с различными формами. Изобретение также касается способа обработки. Областью изобретения является обработка поверхности.The present invention relates to a machine for processing parts with various shapes. The invention also concerns a processing method. The field of the invention is surface treatment.
Уровень техникиState of the art
Известно множество машин для обработки поверхности деталей. Однако существующие машины часто являются выполненными с возможностью одного типа обработки (например, вакуумного напыления). Другие машины комбинируют несколько видов обработки, но предусмотрены для одной формы детали (например, пленки или диска).There are many machines for surface treatment of parts. However, existing machines are often made with the possibility of one type of processing (for example, vacuum deposition). Other machines combine several types of processing, but are provided for one form of the part (for example, film or disk).
В документе WO 2009/053614 A2 описан пример обрабатывающей машины, состоящей из камеры, вакуумной системы, системы генерирования плазмы, системы вакуумного напыления и системы для транспортировки деталей.Document WO 2009/053614 A2 describes an example of a processing machine consisting of a chamber, a vacuum system, a plasma generation system, a vacuum deposition system and a system for transporting parts.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Целью настоящего изобретения является повышение универсальности машины в плане предложенных видов обработки.The purpose of the present invention is to increase the versatility of the machine in terms of the proposed types of processing.
В этом контексте целью изобретения является предоставление машины для обработки деталей различных форм, содержащей: камеру; вакуумную систему; системы обработки, включая систему генерирования плазмы и/или систему вакуумного напыления; и систему транспортировки, которая выполнена с возможностью перемещать деталь или детали в камере независимо от формы этих деталей. Машина характеризуется тем, что системы обработки предусматривают лазерную систему, выполненную с возможностью обработки детали или деталей, расположенных в камере.In this context, the aim of the invention is to provide a machine for processing parts of various shapes, containing: a camera; vacuum system; processing systems, including a plasma generation system and/or a vacuum deposition system; and a transport system that is configured to move the part or parts in the chamber, regardless of the shape of these parts. The machine is characterized in that the processing systems include a laser system capable of processing the part or parts located in the chamber.
Таким образом, изобретение позволяет повышать универсальность машины и варьировать предложенные виды обработки. Детали подвергают обработке с помощью той или иной из систем обработки последовательно, по возможности с комбинированием, таким образом, что оператор может создавать и выбирать свои собственные последовательности обработки. Оператор может принимать решение по использованию систем в том или ином порядке, повторять определенные виды обработки и т.д.Thus, the invention makes it possible to increase the versatility of the machine and to vary the proposed types of processing. Parts are processed by one or another of the processing systems sequentially, possibly in combination, so that the operator can create and select his own processing sequences. The operator can decide to use the systems in one order or another, repeat certain types of processing, etc.
Машина может быть сконфигурирована различным образом для обработки небольших деталей (размером порядка от 1 до 10 см) или больших деталей (размером порядка от 0,1 до 1 м или более).The machine can be variously configured to process small parts (on the order of 1 to 10 cm in size) or large parts (on the order of 0.1 to 1 m or more in size).
При этом обработанные детали могут быть изготовлены из различных материалов: металлов, керамических материалов, композитных материалов, пластмасс и т.п.In this case, the machined parts can be made from various materials: metals, ceramic materials, composite materials, plastics, etc.
В соответствии с другими преимущественными признаками изобретения, если брать их по отдельности или в комбинации, верно следующее.In accordance with other advantageous features of the invention, taken individually or in combination, the following is true.
- Системы обработки могут быть использованы выборочно для обработки детали или деталей либо отдельно от других систем, либо одновременно с одной или более из других систем.- Processing systems may be used selectively to process a part or parts, either separately from other systems or simultaneously with one or more of the other systems.
- Последовательность использования систем обработки может быть задана с переменным порядком использования и/или переменным количеством раз использования.- The sequence of use of processing systems can be defined with a variable order of use and/or a variable number of times of use.
- Системы обработки могут быть использованы для обработки детали или деталей непосредственно.- Processing systems can be used to process a part or parts directly.
- Лазерная система отличается от системы генерирования плазмы.- The laser system is different from the plasma generation system.
- Машина предусматривает систему для защиты лазерной системы, более точно окошко, позволяющее лазерному лучу проникать в камеру.- The machine provides a system to protect the laser system, more precisely a window that allows the laser beam to enter the chamber.
- Система защиты предусматривает подвижную крышку перед лазерной системой.- The protection system provides a movable cover in front of the laser system.
- Система защиты содержит прозрачную пленку, которая проходит перед лазерной системой.- The protection system contains a transparent film that passes in front of the laser system.
- Система защиты содержит внутренние стенки, которые оптически изолируют траекторию лазерного луча, исходящего из лазерной системы, от остальной части камеры и которые осуществляют защиту от потоков, исходящих из систем обработки.- The protection system comprises internal walls which optically isolate the path of the laser beam emanating from the laser system from the rest of the chamber and which provide protection against streams emanating from the processing systems.
- Система защиты содержит камеру, прикрепленную к стенке камеры и сформированную между окошком лазерной системы и обрабатываемыми деталями, причем эта камера обеспечена апертурой, обращенной к деталям, чтобы определять апертурный угол величиной менее 45 градусов между окошком и камерой.- The protection system comprises a camera attached to the wall of the chamber and formed between the window of the laser system and the workpieces, and this camera is provided with an aperture facing the parts to define an aperture angle of less than 45 degrees between the window and the camera.
- Лазерная система содержит единичный источник лазера.- The laser system contains a single laser source.
- Лазерная система содержит множество источников лазера.- The laser system contains a plurality of laser sources.
- Лазерная система содержит один или множество источников импульсного лазера, например, с длительностями импульсов порядка фемтосекунд, пикосекунд или наносекунд.- The laser system contains one or more sources of pulsed laser, for example, with pulse durations of the order of femtoseconds, picoseconds or nanoseconds.
- Источник лазера является моноспектральным.- The laser source is monospectral.
- Источник лазера является мультиспектральным (с выбором длины волны в функциональной зависимости от материала).- The laser source is multispectral (with the choice of wavelength in functional dependence on the material).
- Источники лазера являются идентичными (с одинаковой длиной волны, одинаковой длительностью импульса, одинаковой поляризацией, одинаковой формой луча).- The laser sources are identical (same wavelength, same pulse width, same polarization, same beam shape).
- Источники лазера являются различными (с различными длинами волн и/или длительностями импульсов, и/или поляризацией, и/или формами лучей).- The laser sources are different (with different wavelengths and/or pulse durations and/or polarizations and/or beam shapes).
- Лазерный луч может иметь множественные состояния векторной поляризации (например, азимутальную, радиальную, вихревую поляризацию и т.д.).- The laser beam can have multiple states of vector polarization (eg azimuth, radial, vortex polarization, etc.).
- Лазерный луч может быть направлен под косым или прямым углом падения на деталь или детали.- The laser beam can be directed at an oblique or right angle of incidence on the workpiece or workpieces.
- Система транспортировки выполнена с возможностью перемещать деталь или детали таким образом, что две последовательные зоны обработки оказываются смежными.- The transport system is configured to move the part or parts in such a way that two successive processing zones are adjacent.
- Лазерная система содержит устройство для корректировки траектории и/или формы, и/или фокусировки лазерного луча.- The laser system contains a device for correcting the trajectory and/or shape and/or focusing of the laser beam.
- Система транспортировки содержит поворотный стол, предназначенный для поддержания одной или более деталей.- The transport system includes a turntable designed to support one or more workpieces.
- Система транспортировки содержит поворотные установки, смонтированные на поворотном столе и предназначенные для приема одной или более деталей.- The conveying system comprises rotary units mounted on a rotary table and designed to receive one or more workpieces.
- Поворотные установки выполнены с возможностью поворотного перемещения относительно поворотного стола.- Rotary installations are made with the possibility of rotary movement relative to the rotary table.
- Система транспортировки содержит поворотные столы, с возможностью поворота смонтированные на поворотных установках и предназначенные для поддержания деталей.- The conveying system contains turntables, rotatably mounted on turntables and designed to support parts.
- Лазерная система расположена сбоку.- The laser system is located on the side.
- Система транспортировки содержит устройство продольной транспортировки, предназначенное для поддержания одной или более деталей. Устройство может быть кареткой, роликовым конвейером, конвейерной лентой или любым другим подходящим приспособлением.- The transport system includes a longitudinal transport device for supporting one or more parts. The device may be a carriage, a roller conveyor, a conveyor belt, or any other suitable device.
- Система транспортировки содержит устройство кодирования положения.- The transport system contains a position coding device.
- Система транспортировки предусматривает визуальные метки и оптический датчик, который выполнен с возможностью взаимодействия с метками.- The transportation system provides for visual tags and an optical sensor that is configured to interact with the tags.
Изобретение также обеспечивает способ обработки деталей различных форм, причем способ включает:The invention also provides a method for processing parts of various shapes, the method comprising:
a) этап вакуумирования камеры, в которой находятся деталь или детали, затем
комбинирование следующих этапов:a) the stage of evacuating the chamber in which the part or parts are located, then
combination of the following steps:
b) этап лазерной обработки детали или деталей иb) the step of laser processing the part or parts, and
c) этап обработки плазмой низкого давления детали или деталей, и/илиc) low pressure plasma treatment step of the part or parts, and/or
d) этап осуществления вакуумного напыления на одну или более из деталей.d) the step of vacuum deposition on one or more of the parts.
Способ характеризуется тем, что различные этапы a), b), c) и/или d) осуществляются в одной и той же машине, которая приспособлена для обработки деталей с различными формами.The method is characterized in that the various steps a), b), c) and/or d) are carried out in the same machine, which is adapted to process parts with different shapes.
Для обработки детали или деталей этапы b), c) и d) могут быть осуществлены выборочно либо отдельно от других этапов, либо одновременно с одним или более другими этапами.For processing a part or parts, steps b), c) and d) may be performed selectively either separately from the other steps or simultaneously with one or more other steps.
Преимущественно этапы b), c), d) или их комбинации могут осуществляться в соответствии с последовательностью использования, которая может быть задана с меняющимся порядком использования и/или меняющимся количеством раз использования.Advantageously, steps b), c), d), or combinations thereof, may be carried out in accordance with a sequence of use, which may be defined with a varying order of use and/or a varying number of times of use.
Описание фигурDescription of figures
Изобретение будет более понятным из следующего описания, которое приведено исключительно на основе неограничивающего примера и выполнено со ссылкой на прилагаемые графические материалы, на которых показаны следующие схематические виды:The invention will be better understood from the following description, which is given solely on the basis of a non-limiting example and made with reference to the accompanying drawings, which show the following schematic views:
на [фиг. 1] представлен вид в плане машины в соответствии с изобретением, оборудованной поворотной системой транспортировки;on [Fig. 1] is a plan view of a machine according to the invention equipped with a rotary transport system;
на [фиг. 2] представлен вид сбоку машины на фиг. 1, показывающий оборудованную поворотными установками систему транспортировки и расположенную сбоку лазерную систему;on [Fig. 2] is a side view of the machine in FIG. 1 showing a conveyance system equipped with rotators and a side-mounted laser system;
на [фиг. 3] представлен вид, аналогичный таковому на фиг. 1, показывающий вариант системы транспортировки;on [Fig. 3] shows a view similar to that of FIG. 1 showing an embodiment of a transport system;
на [фиг. 4] представлен вид, аналогичный таковому на фиг. 2, показывающий другой вариант системы транспортировки и вариант лазерной системы;on [Fig. 4] shows a view similar to that of FIG. 2 showing another version of the transport system and a version of the laser system;
на [фиг. 5] представлен вид сбоку, на котором показана другая машина в соответствии с изобретением, оборудованная системой продольной транспортировки;on [Fig. 5] is a side view showing another machine according to the invention equipped with a longitudinal transport system;
на [фиг. 6] представлена проекция (вид сбоку или вид сверху в зависимости от машины), на которой показано первое решение для системы защиты лазерной системы;on [Fig. 6] is a projection (side view or top view depending on the machine) showing the first solution for the laser system protection system;
на [фиг. 7] представлен вид, аналогичный таковому на фиг. 6, на котором показано приведенное первое решение для системы защиты в другом положении;on [Fig. 7] shows a view similar to that of FIG. 6 showing the given first solution for the protection system in another position;
на [фиг. 8] представлен вид, аналогичный таковому на фиг. 6, на котором показано второе решение для системы защиты лазерной системы;on [Fig. 8] shows a view similar to that of FIG. 6 showing a second solution for a laser system protection system;
на [фиг. 9] представлен вид, аналогичный таковому на фиг. 8, на котором показано приведенное второе решение для системы защиты в движении;on [Fig. 9] shows a view similar to that of FIG. 8, which shows the given second solution for the protection system in motion;
на [фиг. 10] представлен вид, аналогичный таковому на фиг. 6, в уменьшенном масштабе, на котором показано третье решение для системы защиты лазерной системы в соответствии с первой конфигурацией;on [Fig. 10] shows a view similar to that of FIG. 6 is a reduced scale showing a third solution for a laser system protection system according to the first configuration;
на [фиг. 11] представлен вид, аналогичный таковому на фиг. 10, на котором показано приведенное третье решение для системы защиты в соответствии со второй конфигурацией;on [Fig. 11] shows a view similar to that of FIG. 10 showing a given third security solution according to a second configuration;
на [фиг. 12] представлен вид, аналогичный таковому на фиг. 10, на котором показано приведенное третье решение для системы защиты в соответствии с третьей конфигурацией;on [Fig. 12] shows a view similar to that of FIG. 10 showing a given third security system solution according to a third configuration;
на [фиг. 13] представлен вид, аналогичный таковому на фиг. 10, на котором показана система защиты в соответствии с первой конфигурацией при использовании;on [Fig. 13] shows a view similar to that of FIG. 10 showing the protection system according to the first configuration in use;
на [фиг. 14] показан вид, аналогичный таковому на фиг. 11, на котором показана система защиты в соответствии со второй конфигурацией при использовании;on [Fig. 14] shows a view similar to that of FIG. 11 showing the protection system according to the second configuration in use;
на [фиг. 15] представлен вид, аналогичный таковому на фиг. 12, на котором показана система защиты в соответствии с третьей конфигурацией при использовании;on [Fig. 15] shows a view similar to that of FIG. 12 showing the protection system according to the third configuration in use;
на [фиг. 16] представлена проекция (вид сбоку или вид сверху) лазерной системы, на которой показано четвертое решение для системы защиты лазерной системы;on [Fig. 16] is a projection (side view or top view) of a laser system showing a fourth solution for a laser system protection system;
на [фиг. 17] представлен вид цилиндрической детали и падающего лазерного луча, на котором показаны расфокусировка и искажение формы пятна лазерного луча на детали;on [Fig. 17] shows a view of a cylindrical part and an incident laser beam, which shows the defocusing and distortion of the shape of the laser beam spot on the part;
на [фиг. 18] представлен вид в перспективе цилиндрической детали и падающего лазерного луча, на котором показан случай с косым падением лазерного луча и искажением формы пятна лазерного луча на детали;on [Fig. 18] is a perspective view of a cylindrical workpiece and an incident laser beam, which shows the case of an oblique incidence of the laser beam and distortion of the shape of the laser beam spot on the workpiece;
на [Фиг. 19] представлен вид, аналогичный таковому на фиг. 18, на котором показана подлежащая обработке зона, которая расположена смежно с ранее обработанной зоной.on [Fig. 19] is a view similar to that of FIG. 18 which shows the area to be treated which is adjacent to the previously treated area.
Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention
На фиг. 1 и 2 показана машина (1) в соответствии с изобретением, выполненная с возможностью обработки деталей (2) с различными формами.In FIG. 1 and 2 show a machine (1) according to the invention, capable of processing parts (2) with different shapes.
В контексте изобретения выражение «с различными формами» подразумевает детали с различными геометрическими формами и/или размерами. Это выражение не ограничено деталями, имеющими одинаковую геометрическую форму, но различные размеры, например, плоскими пленками с различными значениями ширины. Машина (1) приспособлена для обработки как деталей с плоской формой, т.е. с очень малой толщиной (менее 5%) по сравнению с другими размерами, так и громоздких деталей, т.е. с тремя размерами одного и того же порядка величины или с аналогичным порядком величины. Детали могут представлять собой тела вращения (например, цилиндры) или, фактически, параллелепипеды. Наконец, детали могут быть неправильной формы, т.е. представлять собой твердые тела с поверхностями, которые не обязательно являются ортогональными друг к другу или которые имеют стороны с неравными размерами.In the context of the invention, the expression "with different shapes" means parts with different geometric shapes and/or sizes. This expression is not limited to parts having the same geometric shape but different sizes, such as flat films with different widths. The machine (1) is adapted for processing both parts with a flat shape, i.e. with a very small thickness (less than 5%) compared to other sizes, and bulky parts, i.e. with three dimensions of the same order of magnitude or with a similar order of magnitude. Parts can be bodies of revolution (for example, cylinders) or, in fact, parallelepipeds. Finally, parts can be irregular in shape, i.e. be solids with surfaces that are not necessarily orthogonal to each other or that have sides of unequal dimensions.
Машина (1) в соответствии с изобретением выполнена с возможностью осуществления определенных видов обработки поверхности деталей (2). Виды обработки поверхности образуют часть области компетентности заявителя и могут включать, но без ограничения, следующие виды обработки: химическое осаждение тонкой пленки, активация, зачистка или очищение, текстурирование (т.е. получение рельефных узоров на поверхности детали, причем эти узоры имеют размеры порядка от одного нанометра до одной десятой метра), термообработка (т.е. модифицирование кристаллической структуры металла с помощью заданного температурного цикла).The machine (1) according to the invention is capable of performing certain types of surface treatment on the parts (2). Surface treatments form part of the Applicant's area of expertise and may include, but are not limited to, the following treatments: thin film chemical deposition, activation, stripping or cleaning, texturing from one nanometer to one tenth of a meter), heat treatment (i.e. modification of the crystal structure of the metal using a given temperature cycle).
Эти виды обработки называют видами обработки поверхности или видами поверхностной обработки, поскольку зона воздействия этих видов обработки ограничена самое большее несколькими десятыми миллиметра ниже поверхности детали, и они не нацелены на обработку детали в ее сердцевине, т.е. в глубине детали, чтобы весь материал подвергался обработке.These treatments are referred to as surface treatments or surface treatments because the zone of action of these treatments is limited to at most a few tenths of a millimeter below the surface of the part, and they do not aim at machining the part at its core, i.e. in the depth of the part so that all the material is processed.
Машина (1) содержит камеру (10), вакуумную систему (20), систему (30) генерирования плазмы, систему (40) вакуумного напыления, систему (50) транспортировки, лазерную систему (60) и систему (70) защиты.The machine (1) contains a chamber (10), a vacuum system (20), a plasma generation system (30), a vacuum deposition system (40), a transportation system (50), a laser system (60) and a protection system (70).
Альтернативно машина (1) может содержать систему (30) генерирования плазмы, но не систему (40) вакуумного напыления, или она может содержать систему (40) вакуумного напыления, но не систему (30) генерирования плазмы.Alternatively, the machine (1) may contain a plasma generation system (30) but not a vacuum deposition system (40), or it may contain a vacuum deposition system (40) but not a plasma generation system (30).
Как правило, такая машина (1) также содержит нагревательную систему для дегазации деталей (2) и внутреннего пространства камеры (10) перед любой другой обработкой. Машина (1) также содержит систему для введения чистых газов или смесей газов с целью поступления газов, необходимых для видов обработки, в камеру (10) управляемым образом. В целях упрощения ни нагревательная система, ни система введения газа на фигурах не показаны.As a rule, such a machine (1) also contains a heating system for degassing the parts (2) and the interior of the chamber (10) before any other processing. The machine (1) also contains a system for introducing pure gases or mixtures of gases in order to supply the gases required for the treatments into the chamber (10) in a controlled manner. For the sake of simplicity, neither the heating system nor the gas injection system is shown in the figures.
Преимущественно системы (10-70) могут быть использованы по отдельности или одновременно с одной или более из других систем (10-70).Advantageously, the systems (10-70) can be used alone or simultaneously with one or more of the other systems (10-70).
- Например, оператор может принять решение использовать лазерную систему (60), когда в камере (10) создан вакуум благодаря использованию вакуумной системы (20).- For example, the operator may decide to use the laser system (60) when a vacuum is created in the chamber (10) due to the use of the vacuum system (20).
- В соответствии с другим примером оператор может принять решение осуществить обработку при помощи плазменной системы (30) на первой детали (2) одновременно с обработкой при помощи лазерной системы (60) на второй детали (2).- According to another example, the operator may decide to carry out the treatment with the plasma system (30) on the first part (2) at the same time as the treatment with the laser system (60) on the second part (2).
Кроме того, порядок использования и количество раз использования различных систем (10-70) могут быть заданы параметрически в соответствии с разными последовательностями.In addition, the order of use and the number of times to use the different systems (10-70) can be set parametrically in accordance with different sequences.
- Например, оператор может принять решение осуществить обработку с помощью лазерной системы (60), а затем переместить детали к системе (30) обработки плазмой.- For example, the operator may decide to treat with the laser system (60) and then move the parts to the plasma treatment system (30).
- В соответствии с другим примером оператор может принять решение создать первое осажденное покрытие с использованием системы (40) вакуумного напыления, затем осуществить лазерную обработку с помощью лазерной системы (60), после чего создать второе осажденное покрытие с помощью системы (40) вакуумного напыления.- In accordance with another example, the operator may decide to create a first deposited coating using a vacuum deposition system (40), then laser processing using a laser system (60), and then create a second deposited coating using a vacuum deposition system (40).
Камера (10) имеет форму параллелепипеда с двумя парными параллельными горизонтальными стенками, составляющими верх и низ камеры (10), а также с четырьмя параллельными вертикальными стенками, составляющими боковые стороны камеры (10). Очевидно, что стенки могут иметь различные формы без отступления от объема изобретения. Например, возможно предусмотреть цилиндрическую камеру (10), содержащую одну вертикальную цилиндрическую стенку. Эта камера (10) может содержать одно отделение (11), как показано на фиг. 1 и 2 или множество отделений (11), как показано на фиг. 5.The chamber (10) has the shape of a parallelepiped with two paired parallel horizontal walls constituting the top and bottom of the chamber (10), as well as four parallel vertical walls constituting the sides of the chamber (10). It is obvious that the walls can have various shapes without departing from the scope of the invention. For example, it is possible to provide a cylindrical chamber (10) containing one vertical cylindrical wall. This chamber (10) may contain one compartment (11) as shown in FIG. 1 and 2 or a plurality of compartments (11) as shown in FIG. 5.
Вакуумная система (20) предназначена для откачивания газовой среды, присутствующей в камере (10). Система (20) может откачивать воздух, т.е. извлекать воздух, присутствующий в камере (10), таким образом, что преобладающее давление может составлять, например, от 10-2 до 10-9 Па.The vacuum system (20) is designed to pump out the gaseous medium present in the chamber (10). The system (20) can pump out air, i. e. extract the air present in the chamber (10) in such a way that the prevailing pressure can be, for example, from 10-2 before 10-9 Pa.
Система (30) обработки плазмой может использоваться для зачистки деталей (2), чтобы очистить их с учетом выполнения последующей обработки. Кроме того, система (30) может использоваться для активации поверхности таким образом, что она может реагировать на последующую обработку, такую как очистка тлеющим разрядом в отношении пластмасс или керамических материалов. В комбинации с системой введения газа система (30) обработки плазмой может использоваться для создания осажденных покрытий типа PACVD (химическое осаждение из паровой фазы в плазменной среде).The plasma treatment system (30) can be used to deburr parts (2) in order to clean them with regard to post-processing. In addition, the system (30) can be used to activate the surface so that it can respond to a post-treatment such as glow-discharge cleaning on plastics or ceramic materials. In combination with the gas injection system, the plasma treatment system (30) can be used to create deposited coatings of the PACVD (plasma chemical vapor deposition) type.
Система (40) вакуумного напыления предназначена для создания осажденного покрытия на поверхности деталей (2). Например, система (40) может быть рассчитана для осажденного покрытия типа PACVD или PVD (физическое осаждение из паровой фазы). Необязательно система (40) вакуумного напыления может использоваться для зачистки деталей (2), если она обеспечивает достаточное количество ионизированных частиц, как это имеет место в случае, например, с использованием источника электродугового напыления.Vacuum deposition system (40) is designed to create a deposited coating on the surface of parts (2). For example, system (40) can be calculated for a deposited coating such as PACVD or PVD (Physical Vapor Deposition). Optionally, the vacuum deposition system (40) can be used to clean the parts (2) if it provides a sufficient amount of ionized particles, as is the case, for example, using an electric arc deposition source.
Система (50) транспортировки рассчитана для приема деталей (2) и перемещения их в камеру (10). Эта система (50) транспортировки может быть выполнена различным образом. В примере на фиг. 1 и 2 система (50) содержит поворотный стол (51), поворачивающийся вокруг центральной вертикальной оси, и поворотные установки (52), смонтированные на поворотном столе (51) с возможностью поворота вокруг вертикальных осей, параллельных центральной оси, при этом создается карусель, поддерживающая одну или более деталей (2). Поворотные установки (52) позволяют использовать высоту камеры (10) по максимуму, в частности, при обработке небольших деталей (2). Поворотный стол (51) и поворотные установки (52) могут поворачиваться в одном и том же направлении или в противоположных направлениях. Поворотные установки (52) могут быть независимо моторизованы, тем самым позволяя поворотному столу (51) и поворотным установкам (52) поворачиваться по отдельности или одновременно. В одном варианте поворотные установки (52) могут быть неподвижно смонтированы на поворотном столе (51). В другом варианте поворотный стол (51) может быть выполнен без поворотных установок (52).The transport system (50) is designed to receive parts (2) and move them into the chamber (10). This transport system (50) can be implemented in various ways. In the example in FIG. 1 and 2, the system (50) comprises a turntable (51) rotatable around a central vertical axis, and turntables (52) mounted on the turntable (51) to rotate around vertical axes parallel to the central axis, thereby creating a carousel, supporting one or more parts (2). Rotary settings (52) make it possible to use the height of the chamber (10) to the maximum, in particular when processing small parts (2). The turntable (51) and the turntables (52) can turn in the same direction or in opposite directions. The turntables (52) can be independently motorized, thereby allowing the turntable (51) and turntables (52) to turn individually or simultaneously. In one embodiment, the turntables (52) can be fixedly mounted on the turntable (51). Alternatively, the turntable (51) can be made without the turntables (52).
В соответствии с изобретением машина (1) также оборудована лазерной системой (60), содержащей источник (61) лазера, испускающий лазерный луч (62). Источник (61) лазера может быть импульсным и испускать импульсы, имеющие длительности порядка фемтосекунд, пикосекунд или наносекунд. Источник (61) лазера может быть мультиспектральным (длина волны выбирается в функциональной зависимости от материала).In accordance with the invention, the machine (1) is also equipped with a laser system (60) containing a laser source (61) emitting a laser beam (62). The laser source (61) can be pulsed and emit pulses having durations of the order of femtoseconds, picoseconds, or nanoseconds. The laser source (61) can be multispectral (the wavelength is chosen as a function of the material).
Как проиллюстрировано на фиг. 2, лазерная система (60) может содержать множество источников (61) лазера для возможности одновременной обработки множества деталей (2) или множества зон большой детали (2). Источники (61) лазера могут быть идентичными (с одинаковой длиной волны, одинаковой длительностью импульса, одинаковой поляризацией, одинаковой формой луча) или различными (с различными длинами волн и/или длительностями импульсов, и/или поляризацией, и/или формами лучей). Ниже ссылка относиться только к одному источнику (61) лазера, даже если их может быть несколько.As illustrated in FIG. 2, the laser system (60) may comprise a plurality of laser sources (61) to enable simultaneous processing of multiple parts (2) or multiple areas of a large part (2). The laser sources (61) can be identical (same wavelength, same pulse width, same polarization, same beam shape) or different (different wavelengths and/or pulse durations and/or polarizations and/or beam shapes). The following reference refers to only one laser source (61), even though there may be more than one.
Лазерная система (60) содержит окошко (63), которое является оптически прозрачным в отношении луча (62) и которое обозначает переходной участок между лазерной системой (60) и камерой (10).The laser system (60) contains a window (63) which is optically transparent with respect to the beam (62) and which marks the transition area between the laser system (60) and the camera (10).
Система (60) содержит различные оптические устройства, в частности, устройство (65) для фокусировки и корректировки луча (62) для концентрации энергии луча (62) на выбранном расстоянии от указанного устройства (65). Фокусировку необходимо изменять, когда обрабатываемые детали (2) имеют различные размеры и когда расстояние между поверхностью детали (2) и лазерной системой (60) не является одинаковым от одной детали (2) к другой.The system (60) contains various optical devices, in particular, a device (65) for focusing and correcting the beam (62) to concentrate the energy of the beam (62) at a selected distance from said device (65). The focus needs to be changed when the workpieces (2) are of different sizes and when the distance between the surface of the workpiece (2) and the laser system (60) is not the same from one workpiece (2) to another.
Система (60) также содержит отклоняющее устройство (66) для ориентации лазерного луча (62) и сканирования поверхности обрабатываемой детали (2).The system (60) also includes a deflector (66) for orienting the laser beam (62) and scanning the surface of the workpiece (2).
Лазерная система (60) может использоваться различными способами и для различных целей:The laser system (60) can be used in a variety of ways and for various purposes:
- текстурирование с удалением материала с детали (2), чтобы создать полости на поверхности детали (2). Полости могут располагаться в соответствии с прерывистым узором, т.е. полости являются отделенными друг от друга. Альтернативно полости могут располагаться в соответствии со сплошным узором, т.е. полости являются соединенными друг с другом. В соответствии с другой альтернативой полости могут предусматривать смесь прерывистых и сплошных узоров.- texturing with the removal of material from the part (2) to create cavities on the surface of the part (2). The cavities may be arranged in a discontinuous pattern, ie. the cavities are separated from each other. Alternatively, the cavities may be arranged in a continuous pattern, ie. the cavities are connected to each other. According to another alternative, the cavities may include a mixture of discontinuous and solid patterns.
- Нанотекстурирование без удаления материала. В этом варианте осуществления импульсы лазерного луча (62) вызывают перераспределение материала, и на поверхности детали образуются нанометрические узоры. В зависимости от эксплуатационных условий наноузоры могут быть гравированными, рельефными или даже и теми, и другими. Это может использоваться, например, для увеличения площади конкретной поверхности детали (2).- Nanotexturing without material removal. In this embodiment, pulses of the laser beam (62) cause a redistribution of the material, and nanometric patterns are formed on the surface of the part. Depending on the operating conditions, nanopatterns can be engraved, embossed, or even both. This can be used, for example, to increase the specific surface area of a part (2).
- Обработка поверхности без удаления материала, модифицирование кристаллической структуры материала.- Surface treatment without material removal, modification of the crystal structure of the material.
- Обработка поверхности без удаления материала, модифицирование микрорельефа поверхности материала.- Surface treatment without material removal, modification of material surface microrelief.
- Химическое модифицирование материала, например, когда лазерную обработку осуществляют в присутствии чистого химически активного газа.- Chemical modification of the material, for example, when laser processing is carried out in the presence of a pure reactive gas.
Другие виды обработки могут быть выполнены без отступления от объема изобретения.Other types of processing can be performed without departing from the scope of the invention.
Машина (1) также может содержать систему (70) защиты, предназначенную для защиты окошка (63) лазерной системы. Фактом является то, что, если машина (1) преимущественно комбинирует различные системы (20-60) обработки, подробно описанные выше, результатом будет то, что указанные системы могут создавать помехи друг для друга. В частности, окошко (63) лазерной системы (60) должно оставаться максимально прозрачным, чтобы гарантировать эффективность лазерной обработки. Потеря прозрачности может быть следствием отложений на окошке (63), происходящих от материала, удаленного во время лазерного текстурирования деталей (2), или альтернативно от системы (40) вакуумного напыления или даже от системы (30) генерирования плазмы. Защита окошка (63), таким образом, может быть основным преимуществом для машины (1) не только в плане рабочих характеристик выполняемых видов лазерной обработки, но также в плане степени доступности машины (1), если операции по техническому обслуживанию с целью очистки или замены окошка (63) проводятся менее часто.The machine (1) may also contain a protection system (70) designed to protect the window (63) of the laser system. It is a fact that if the machine (1) advantageously combines the various processing systems (20-60) detailed above, the result will be that said systems may interfere with each other. In particular, the window (63) of the laser system (60) must remain as transparent as possible in order to guarantee the efficiency of the laser treatment. The loss of transparency may be due to deposits on the window (63) originating from the material removed during laser texturing of the parts (2), or alternatively from the vacuum deposition system (40) or even from the plasma generation system (30). The protection of the window (63) can thus be a major advantage for the machine (1), not only in terms of the performance of the laser treatments performed, but also in terms of the degree of accessibility of the machine (1) if maintenance operations for cleaning or replacement windows (63) are performed less frequently.
Практически машина (1) позволяет реализовывать различные способы, включая:In practice, the machine (1) allows the implementation of various methods, including:
a) этап вакуумирования камеры (10), затемa) step of evacuating the chamber (10), then
комбинирование следующих этапов:combination of the following steps:
b) этап лазерной обработки деталей (2) иb) the stage of laser processing of parts (2) and
c) этап обработки плазмой деталей (2), и/илиc) the stage of plasma treatment of parts (2), and/or
d) этап осуществления вакуумного напыления на детали (2).d) the stage of vacuum deposition on the parts (2).
Предпочтительно, различные этапы от a) до d) могут выполняться в одной и той же машине (1), приспособленной для обработки деталей (2) с различными формами, с большой степенью универсальности.Preferably, the various steps a) to d) can be carried out in the same machine (1) adapted to process parts (2) with different shapes, with a great degree of versatility.
Этапы a) и b) всегда присутствуют в способе, их дополняют либо этапом c), либо этапом d), либо обоими этапами c) и d). Порядок этапов b), c) или d) не хронологический.Steps a) and b) are always present in the process and are complemented by either step c) or step d) or both steps c) and d). The order of steps b), c) or d) is not chronological.
Этап a) предшествует этапам b), c) или d).Step a) precedes steps b), c) or d).
Этапы b), c) и d) могут выполняться избирательно для обработки детали или деталей либо отдельно от других этапов, либо одновременно с одним или более из других этапов.Steps b), c) and d) may be performed selectively to process a part or parts, either separately from the other steps or simultaneously with one or more of the other steps.
Этапы b), c), d) или их комбинации могут выполняться в соответствии с последовательностью использования, которая может задаваться параметрически, с меняющимся порядком использования и/или меняющимся количеством раз использования. Например, этап b) может выполняться несколько раз перед выполнением этапа c) и/или этапа d).Steps b), c), d), or combinations thereof, may be performed in accordance with a sequence of use, which may be parametrically defined, with changing order of use and/or changing number of times of use. For example, step b) may be performed several times before step c) and/or step d) is executed.
Другие варианты осуществления машины (1) в соответствии с изобретением показаны на фиг. 3-17. Некоторые составляющие элементы машины (1) сопоставимы с таковыми в первом вышеописанном варианте осуществления и в целях упрощения имеют одинаковые числовые обозначения.Other embodiments of the machine (1) according to the invention are shown in FIG. 3-17. Some constituent elements of the machine (1) are comparable to those in the first embodiment described above and, for the sake of simplicity, have the same numerical designations.
На фиг. 3 показана система (50) транспортировки, содержащая только поворотный стол (51) без поворотных установок (52). Поворотный стол (51) образует карусель, на которой расположены одна или более деталей (2). Эта конфигурация является преимущественной при обработке больших деталей (2).In FIG. 3 shows a transport system (50) containing only a turntable (51) without turning units (52). The turntable (51) forms a carousel on which one or more parts (2) are located. This configuration is advantageous when machining large parts (2).
На фиг. 4 показана лазерная система (60), предусмотренная с одним источником (61) и с устройством (67) для распределения и/или ориентирования лазерного луча (62), чтобы обрабатывать множество небольших деталей (2) одновременно или фактически несколько зон одной и той же большой детали (2). Это распределяющее и/или ориентирующее устройство (67) может быть основано на разделении луча (62), например, посредством использования полуотражающих зеркал, как проиллюстрировано на фиг. 4, или фактически на отклонении луча (62), например, посредством использования призм, которые поворачиваются таким образом, что грани призм ориентируют луч (62) последовательно в направлении одной зоны (или одной детали), а затем в направлении другой. В остальной части документа ссылка будет сделана на распределяющее устройство (67) без конкретизации, используется ли устройство для разделения или отклонения луча (62).In FIG. 4 shows a laser system (60) provided with a single source (61) and with a device (67) for distributing and/or orienting the laser beam (62) in order to process many small parts (2) simultaneously or in fact several areas of the same large part (2). This spreading and/or orienting device (67) may be based on beam splitting (62), for example through the use of semi-reflective mirrors, as illustrated in FIG. 4, or in fact on the deflection of the beam (62), for example, by using prisms that are rotated so that the faces of the prisms orient the beam (62) successively towards one zone (or one part) and then towards another. In the rest of the document, reference will be made to the spreader (67) without specifying whether the device is used to split or deflect the beam (62).
Если система (50) транспортировки предусматривает карусель, лазерная система (60) преимущественно может быть расположена сбоку. В отличие от машин (1), в которых лазерная система (60) расположена сверху, эта конфигурация делает возможной обработку того, что известно как «громоздкие» детали (2), в противоположность деталям, которые являются просто плоскими, таким как, например, диски или пленки.If the transport system (50) includes a carousel, the laser system (60) can advantageously be located on the side. Unlike machines (1) in which the laser system (60) is located on top, this configuration makes it possible to process what are known as "bulky" parts (2), as opposed to parts that are simply flat, such as, for example, discs or films.
На фиг. 4 также показаны поворотные установки (52), оборудованные столиками (53), которые сами по себе выполнены с возможностью поворотного движения так, что одновременно или по отдельности можно управлять тремя поворотами в функциональной зависимости от требований: поворотного стола (51), поворотных установок (52) и/или столиков (53).In FIG. 4 also shows rotary units (52) equipped with tables (53) which are themselves rotatable so that three rotations can be controlled simultaneously or separately depending on the functional requirements: rotary table (51), rotary units ( 52) and/or tables (53).
На фиг. 5 показана другая конструкция машины (1), содержащая систему (50) продольной транспортировки и множество отделений (11).In FIG. 5 shows another design of the machine (1) comprising a longitudinal transport system (50) and a plurality of compartments (11).
Система (50) продольной транспортировки содержит каретку (54), поддерживающую детали (2), и ролики (55), поддерживающие каретку (54). Альтернативно система (50) продольной транспортировки может содержать конвейерную ленту, роликовый конвейер (55) без каретки, каретку (54), связанную с винтовым транспортером, либо любое другое подходящее устройство.The longitudinal transport system (50) comprises a carriage (54) supporting the parts (2) and rollers (55) supporting the carriage (54). Alternatively, the longitudinal transport system (50) may comprise a conveyor belt, a roller conveyor (55) without a carriage, a carriage (54) associated with a screw conveyor, or any other suitable device.
Отделения (11) в камере (10) разделены вертикальными внутренними стенками, обеспеченными клапанами (12), позволяющими смежным отделениям (11) отгораживаться или сообщаться. Эта конструкция является преимущественной для защиты одной из систем (20-60) от загрязнений, получаемых при использовании одной из других систем. Плазменная система (30) смонтирована на верхней стенке первого отделения (11), система (40) вакуумного напыления смонтирована на верхней стенке второго отделения (11), а лазерная система (60) смонтирована на верхней стенке третьего отделения (11). Могут быть предусмотрены другие конфигурации без отступления от объема изобретения.The compartments (11) in the chamber (10) are separated by vertical inner walls provided with valves (12) allowing adjacent compartments (11) to be fenced off or communicated. This design is advantageous for protecting one of the systems (20-60) from contamination resulting from the use of one of the other systems. The plasma system (30) is mounted on the top wall of the first compartment (11), the vacuum deposition system (40) is mounted on the top wall of the second compartment (11), and the laser system (60) is mounted on the top wall of the third compartment (11). Other configurations may be envisaged without departing from the scope of the invention.
С целью упрощения показана только одна вакуумная система (20). Подобная машина (1) содержит, как правило, множество вакуумных систем (20), поскольку по ходу обработки одно отделение (11) может быть изолировано от других отделений (11). Это отделение (11) должно в таком случае иметь свою собственную систему (20) для откачки. То же самое действительно в отношении нагревательных систем и систем введения газа.For the sake of simplicity, only one vacuum system (20) is shown. Such a machine (1) usually contains a plurality of vacuum systems (20), since during processing one compartment (11) can be isolated from other compartments (11). This compartment (11) must then have its own pumping system (20). The same is true for heating systems and gas injection systems.
На фиг. 6-16 показаны различные варианты систем (70) защиты для лазерной системы (60). Существует множество решений, предназначенных для интеграции с системой (70) защиты, и их можно использовать в комбинации, чтобы воспользоваться преимуществом каждого из них и увеличить эффективность результирующей защиты в целом.In FIG. 6-16 show various options for protection systems (70) for a laser system (60). There are many solutions available for integration with the security system (70) and they can be used in combination to take advantage of each and increase the effectiveness of the resulting security as a whole.
На фиг. 6 и 7 система (70) имеет крышку (71) перед окошком (63), которая выполнена с возможностью перемещения между «открытым» положением, в котором крышка (71) находится на удалении от окошка (63), когда используется лазерная система (60), и «закрытым» положением, в котором крышка (71) расположена перед окошком (63), когда лазерная система (60) не используется при использовании другой системы. Таким образом, продолжительность нахождения окошка (63) под воздействием со стороны других систем уменьшается. Эта крышка (71) может представлять собой пластину по форме окошка (63), перемещаемую поступательным движением с помощью цилиндра (72). Также может быть учтено любое другое подходящее техническое решение, такое как, например, диафрагма.In FIG. 6 and 7, the system (70) has a cover (71) in front of the window (63) which is movable between an "open" position in which the cover (71) is away from the window (63) when the laser system (60) is used. ), and a "closed" position in which the cover (71) is placed in front of the window (63) when the laser system (60) is not in use when using another system. Thus, the duration of the window (63) under the influence of other systems is reduced. This cover (71) may be a window-shaped plate (63) moved in translation by a cylinder (72). Any other suitable technical solution, such as, for example, a diaphragm, may also be taken into account.
На фиг. 8 и 9 система (70) содержит пленку (73), которая выполнена с возможностью перемещения перед окошком (63) между двумя роликами (74). Эта пленка (73) должна быть оптически прозрачной для луча (62) и нарушать указанный луч (62) как можно меньше. Эта пленка (73) предназначена для сбора воздействий, которые могут происходить со стороны других систем (20-50) или со стороны обрабатываемых деталей (2), если осуществляется текстурирование путем удаления. Преимущественно оператор может принять решение оставить пленку (73) в фиксированном положении и приводить ее в движение только после того, как будет установлено, что пленка (73) получила слишком много воздействий, или фактически обеспечить ей непрерывное движение, чтобы гарантировать максимальную прозрачность пленки (73) в любое время. Также может быть предусмотрено автоматическое продвижение по истечении определенного периода времени.In FIG. 8 and 9 the system (70) comprises a film (73) which is movable in front of the window (63) between two rollers (74). This film (73) should be optically transparent to the beam (62) and disturb said beam (62) as little as possible. This film (73) is designed to collect influences that may occur from other systems (20-50) or from the workpieces (2) if texturing by removal is carried out. Advantageously, the operator may decide to leave the film (73) in a fixed position and move it only after it is determined that the film (73) has received too many impacts, or actually move it continuously to ensure maximum transparency of the film (73). ) Anytime. It can also be provided for automatic promotion after a certain period of time.
На фиг. 10-15 система (70) защиты содержит камеру (75), обеспеченную апертурой (76) и расположенную перед окошком (63). Это геометрическое решение направлено на увеличение расстояния между окошком (63) и апертурой (76), через которую луч (62) проникает в камеру (10). Камера (75) определяет пространственный угол, характеризующийся соотношением между длиной камеры (75) и шириной апертуры (76). Если этот угол слишком раскрытый, как показано на фиг. 10 и 13, воздействия, происходящие со стороны систем обработки, без труда проникают в камеру (75) и накладываются на окошко (63). Однако если угол острый, как проиллюстрировано на фиг. 12 и 15, камера (75) образует туннель, в который воздействия не могут проникать, тем самым не допуская их наложения на окошко (63). Предпочтительно камера (75) определяет апертурный угол величиной менее 45 градусов между окошком (63) и апертурой (76). Более предпочтительно этот апертурный угол является боковым апертурным углом в противоположность вертикальному апертурному углу.In FIG. 10-15, the protection system (70) comprises a chamber (75) provided with an aperture (76) located in front of the window (63). This geometric solution is aimed at increasing the distance between the window (63) and the aperture (76) through which the beam (62) enters the chamber (10). The camera (75) determines the spatial angle, characterized by the ratio between the length of the camera (75) and the width of the aperture (76). If this corner is too open, as shown in FIG. 10 and 13, the effects from the processing systems easily penetrate the chamber (75) and are superimposed on the window (63). However, if the angle is acute, as illustrated in FIG. 12 and 15, the chamber (75) forms a tunnel into which impacts cannot penetrate, thereby preventing them from being superimposed on the window (63). Preferably, the camera (75) defines an aperture angle of less than 45 degrees between the window (63) and the aperture (76). More preferably, this aperture angle is a lateral aperture angle as opposed to a vertical aperture angle.
На фиг. 16 система (70) защиты выполнена с помощью обеспечения косого угла между лучом (62) и окошком (63) и косого угла падения между лазерным лучом (62) и поверхностью обрабатываемых деталей (2). Таким образом, воздействия, производные от текстурирования, испускаются в направлении, которое не совпадает с направлением щели для прохождения лазерного луча (62) через окошко (63). Воздействия, направленные в сторону окошка (63), таким образом, уменьшаются или даже исключаются.In FIG. 16, the protection system (70) is made by providing an oblique angle between the beam (62) and the window (63) and an oblique angle of incidence between the laser beam (62) and the surface of the workpieces (2). Thus, texturing-derived effects are emitted in a direction that does not coincide with the direction of the slot for passing the laser beam (62) through the window (63). Influences directed towards the window (63) are thus reduced or even eliminated.
В варианте этой версии системы защиты поддерживается прямой угол прохождения лазерного луча (62) через окошко (63) и комбинируется с косым углом падения на поверхность детали (2). Этого можно достичь, например, за счет смещения лазерного луча (62) относительно центра поворотного стола (51) или за счет наклона окошка (63) относительно стенки камеры (10).In a version of this version of the protection system, a right angle of passage of the laser beam (62) through the window (63) is maintained and combined with an oblique angle of incidence on the surface of the workpiece (2). This can be achieved, for example, by shifting the laser beam (62) relative to the center of the turntable (51) or by tilting the window (63) relative to the wall of the chamber (10).
В варианте, который не показан, система (70) защиты может содержать стенки, расположенные между окошком (63) и камерой (10), чтобы оптически изолировать траекторию лазерного луча (62) и тем самым защищать окошко (63) от воздействий.In a variant not shown, the protection system (70) may include walls located between the window (63) and the chamber (10) in order to optically isolate the path of the laser beam (62) and thereby protect the window (63) from impacts.
На фиг. 17 и 18 проиллюстрировано преимущество обеспечения лазерной системы (60) устройством для корректировки траектории, фокусировки или формы. В частности, устройство может использоваться при обработке деталей (2), у которых отсутствует поверхность, которая ортогональна относительно луча (62). На фиг. 17 показан луч (62), спроецированный на поверхность детали (2), которая не ортогональна направлению луча (2). Для облегчения понимания луч (62) показан проходящим параллельно и имеющим круглое сечение. На фиг. 18 можно видеть, что пятно (68), полученное в результате проецирования луча (62) на деталь (2), представляет собой не круг, но эллипс.Это является проблематичным, в частности, если целью лазерной обработки является получение текстурирования, предусматривающего круглые полости. В этом контексте может быть использовано корректирующее устройство для изменения формы лазерного луча (62), чтобы, как в этом примере, корректировать искажение, вызванное поверхностью. Лазерная система (60) может содержать формирующий модуль выше по потоку относительно корректирующего устройства, чтобы получать, например, заданные не круговые структуры.In FIG. 17 and 18 illustrate the advantage of providing the laser system (60) with a trajectory, focus or shape correction device. In particular, the device can be used in the processing of parts (2) that do not have a surface that is orthogonal to the beam (62). In FIG. 17 shows a beam (62) projected onto the surface of a part (2) which is not orthogonal to the direction of the beam (2). For ease of understanding, beam (62) is shown as being parallel and having a circular cross section. In FIG. 18, it can be seen that the spot (68) resulting from projecting the beam (62) onto the workpiece (2) is not a circle, but an ellipse. . In this context, a corrective device for reshaping the laser beam (62) can be used in order, as in this example, to correct the distortion caused by the surface. The laser system (60) may include a forming module upstream of the correction device to obtain, for example, predetermined non-circular structures.
На фиг. 17 также показано, что расположение точки воздействия луча (62) на деталь (2) влияет на покрываемое расстояние между пятном (68) и источником (61) лазера. Если луч (62) смещен в направлении вправо от детали (2), то покрываемое расстояние будет больше. В действительности луч (62) является не строго параллельным, но сходящимся, для фокусировки на поверхности детали (2). Если проходимая лучом (62) траектория имеет переменную длину, то фокусировка теряется. Поэтому уместно обеспечить систему (60) устройством для корректировки фокусировки.In FIG. 17 also shows that the location of the point of impact of the beam (62) on the part (2) affects the distance covered between the spot (68) and the laser source (61). If the beam (62) is offset to the right of the part (2), then the distance covered will be greater. In reality, the beam (62) is not strictly parallel, but converges to focus on the surface of the workpiece (2). If the trajectory passed by the beam (62) has a variable length, then focusing is lost. Therefore, it is appropriate to provide the system (60) with a device for correcting the focus.
На фиг. 19 показаны цилиндрическая деталь (2), часть которой уже была обработана, и новая зона (64), которая готова к обработке. Поскольку машина (1) может быть предназначена для обработки большой поверхности одной или более деталей (2), эта поверхность должна продвигаться мимо используемых системы или систем (20-60). Система (50) транспортировки выполнена так, чтобы перемещать деталь (2) таким образом, чтобы две последовательные зоны (64) обработки были смежными. Этот момент будет проиллюстрирован более подробно с использованием лазерной обработки в качестве примера, хотя этот признак системы (50) транспортировки может быть реализован случае с другими системами (30, 40).In FIG. 19 shows a cylindrical part (2), part of which has already been machined, and a new zone (64), which is ready to be machined. Since the machine (1) may be designed to process a large surface of one or more parts (2), this surface must move past the system or systems (20-60) being used. The transport system (50) is designed to move the part (2) in such a way that two successive processing zones (64) are adjacent. This point will be illustrated in more detail using laser processing as an example, although this feature of the transport system (50) can be implemented with other systems (30, 40).
Осуществление лазерной обработки подразумевает, что поверхность детали (2) должна быть расположена так, чтобы быть обращенной к окошку (63) лазерной системы (60). Лазерная система (60) содержит сложные оптические устройства, требующие основательной механической настройки и устойчивости. Корпус (60) лазерной системы зафиксирован на месте. Относительное перемещение луча (62) по отношению к детали (2) осуществляют путем перемещения оптических устройств лазерной системы (60) и/или путем перемещения обрабатываемой детали (2). В результате детали (2) обрабатывают, как правило, по последовательно расположенным зонам (64), причем возможно множество зон (64) обрабатываются параллельно множеством лазерных лучей (62). Лазерная система (60) обрабатывает часть детали (2), которая открыта для ее воздействия. Деталь (2) перемещают таким образом, чтобы разместить следующую обрабатываемую зону так, чтобы она была обращена к лазерной системе (60). Предпочтительно это перемещение осуществляют одновременно с выполняемой обработкой. Альтернативно это перемещение может осуществляться, чередуясь с обработкой. Это проиллюстрировано на фиг. 19, где можно видеть, что часть цилиндрической детали (2) уже была обработана, и что новая зона (64) готова для обработки.The implementation of laser processing implies that the surface of the workpiece (2) must be positioned so as to face the window (63) of the laser system (60). The laser system (60) contains complex optical devices that require extensive mechanical adjustment and stability. The body (60) of the laser system is fixed in place. The relative movement of the beam (62) with respect to the workpiece (2) is carried out by moving the optical devices of the laser system (60) and/or by moving the workpiece (2). As a result, the parts (2) are processed, as a rule, in successive zones (64), and possibly a plurality of zones (64) are processed in parallel with a plurality of laser beams (62). The laser system (60) processes the part of the part (2) that is exposed to it. The part (2) is moved in such a way as to position the next area to be treated so that it faces the laser system (60). Preferably, this movement is carried out simultaneously with the processing being carried out. Alternatively, this movement may be carried out interleaved with processing. This is illustrated in FIG. 19 where it can be seen that part of the cylindrical part (2) has already been machined and that the new zone (64) is ready for machining.
Точность расположения детали (2) может быть увеличена, например, посредством устройства кодирования положения, содержащего, например, кодирующее устройство, расположенное в кинематической цепи, которая перемещает поворотный стол (51) или каретку либо каретки (54). Альтернативно или дополнительно могут быть предусмотрены визуальные метки, которые могут взаимодействовать с одним или более оптическими датчиками. Эти визуальные метки могут представлять собой, например, метки, выполненные на детали (2) таким образом, чтобы быть идентифицируемыми камерой. Также возможно предусмотреть визуальные метки, представляющие собой зоны, которые уже были обработаны, если эти зоны имеют разные цвет или текстуру, которые можно определять датчиком или камерой с использованием, например, поляризованного света или света с выбранной длиной волны.The positioning accuracy of the part (2) can be increased, for example, by means of a position encoding device comprising, for example, an encoder located in the kinematic chain that moves the turntable (51) or the carriage or carriages (54). Alternatively or additionally, visual cues may be provided that may interact with one or more optical sensors. These visual marks can be, for example, marks made on the part (2) in such a way as to be identifiable by the camera. It is also possible to provide visual marks representing zones that have already been treated, if these zones have a different color or texture, which can be determined by a sensor or camera using, for example, polarized light or light with a selected wavelength.
Деталь (2) может быть выполнена с возможностью непрерывного перемещения относительно лазерной системы (60), что не меняет трактовки компоновок, разъясненных выше. Обрабатываемая зона (64) в этом случае имеет меньшую площадь поверхности, которая обновляется намного более часто.The part (2) can be made to move continuously relative to the laser system (60), which does not change the interpretation of the arrangements explained above. The treated area (64) in this case has a smaller surface area, which is updated much more frequently.
Более того, машина (1) может быть сконфигурирована отличным образом от изображенного на фиг. 1-19 без отступления от объема изобретения, который определен в формуле изобретения. Кроме того, технические признаки разных вариантов осуществления и вариантов, упомянутых выше, можно сочетать все полностью или только частично. Таким образом, машина (1) может быть адаптирована с точки зрения стоимости, функций и рабочих характеристик.Moreover, the machine (1) can be configured differently from that shown in FIG. 1-19 without departing from the scope of the invention, which is defined in the claims. In addition, the technical features of the various embodiments and the options mentioned above can be combined in whole or in part only. Thus, the machine (1) can be customized in terms of cost, features and performance.
Claims (33)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2008151 | 2020-07-31 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2797967C1 true RU2797967C1 (en) | 2023-06-13 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2658025A1 (en) * | 1990-02-07 | 1991-08-09 | Pelletier Jacques | Method and device for plasma treatment of articles of varied shape |
| US5378284A (en) * | 1990-04-03 | 1995-01-03 | Leybold Aktiengesellschaft | Apparatus for coating substrates using a microwave ECR plasma source |
| RU2079568C1 (en) * | 1994-02-22 | 1997-05-20 | Научно-производственное объединение мединструмент | Method and device for treating surface of objects |
| US5879519A (en) * | 1988-02-08 | 1999-03-09 | Optical Coating Laboratory, Inc. | Geometries and configurations for magnetron sputtering apparatus |
| WO2009053614A2 (en) * | 2007-10-16 | 2009-04-30 | H.E.F. | Method of treating a surface of at least one part by means of individual sources of an electron cyclotron resonance plasma |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5879519A (en) * | 1988-02-08 | 1999-03-09 | Optical Coating Laboratory, Inc. | Geometries and configurations for magnetron sputtering apparatus |
| FR2658025A1 (en) * | 1990-02-07 | 1991-08-09 | Pelletier Jacques | Method and device for plasma treatment of articles of varied shape |
| US5378284A (en) * | 1990-04-03 | 1995-01-03 | Leybold Aktiengesellschaft | Apparatus for coating substrates using a microwave ECR plasma source |
| RU2079568C1 (en) * | 1994-02-22 | 1997-05-20 | Научно-производственное объединение мединструмент | Method and device for treating surface of objects |
| WO2009053614A2 (en) * | 2007-10-16 | 2009-04-30 | H.E.F. | Method of treating a surface of at least one part by means of individual sources of an electron cyclotron resonance plasma |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI126769B (en) | Lighthouse type scanner with rotating mirror and annular focus | |
| CN106102982B (en) | Processing unit (plant) and method for laser-textured surface | |
| KR102410186B1 (en) | Film forming apparatus and film forming substsrate manufacturing method | |
| US7879201B2 (en) | Method and apparatus for surface processing of a substrate | |
| CN111132780B (en) | Method, irradiation device and processing machine for producing a continuous surface region | |
| US7583358B2 (en) | Systems and methods for retrieving residual liquid during immersion lens photolithography | |
| JP2005213616A (en) | Vapor deposition method, vapor deposition apparatus and method for manufacturing plasma display panel | |
| WO2009039261A1 (en) | Method and apparatus for surface processing of a substrate using an energetic particle beam | |
| RU2797967C1 (en) | Machine and method for processing parts of various forms | |
| WO2008009889A1 (en) | Ion deposition apparatus | |
| KR20230035694A (en) | Faceted euv optical element | |
| US20120080308A1 (en) | Plume steering | |
| US10464092B2 (en) | Processing apparatus for processing a workpiece surface with fluid flow shielding | |
| JP2002105627A (en) | Method and apparatus for treating substrate, and substance source holder | |
| US20190189465A1 (en) | Methods and apparatus for physical vapor deposition | |
| JP2007007644A (en) | Cleaning method (deformation) and device of shadow mask in manufacture of display | |
| US9863036B2 (en) | Wafer stage for symmetric wafer processing | |
| KR20200135513A (en) | Vacuum processing apparatus and method for processing substrates | |
| KR20230042465A (en) | Apparatus and method for processing parts of different shapes | |
| JP6847049B2 (en) | Multi-layer deposition processing equipment | |
| US20130001195A1 (en) | Method of stack patterning using a ion etching | |
| KR20130098742A (en) | Cutting apparatus for film and method of film cutting | |
| RU2297988C1 (en) | Method and the device for deposition of the multilayered coatings on the sheet glass | |
| JP2014031547A (en) | Vapor deposition device and vapor deposition method | |
| KR101325481B1 (en) | Evaporating apparatus capable of making patterns |