WO2012167999A1 - Verfahren und vorrichtung zum bearbeiten eines werkstückes mittels gescanntes gepulstes lasers - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum bearbeiten eines werkstückes mittels gescanntes gepulstes lasers Download PDF

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Andreas Wienkamp
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    • B23K2103/56—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26 semiconducting

Definitions

  • the invention relates to a method for processing a workpiece, according to which a pulsed laser beam is directed to a surface and / or into the interior of the workpiece to produce at least one laser marking, and then the laser beam by means of a beam guide and / or by means of a workpiece guide a plurality of spaced laser marks as At least one predetermined space curve is generated, in which individual selected or total distances next to each other are not generated one after the other but with a time offset from one another.
  • those with a technical function can also be laser engraved into the respective workpiece.
  • slip-resistant surfaces can be produced, as described more in EP O 825 917 B1.
  • the individual laser markings can also be used as scattering or reflection centers, as explained in greater detail in WO 2010/057553 A1.
  • the labeling of workpieces using focused laser radiation has also been known for a long time.
  • machine components, labels, type plates, beverage containers, etc. are labeled with laser radiation, with solid-state lasers or CO2 lasers generally being used for this purpose
  • the laser markings generated in this way move on the order of magnitude in the range from 10 m to 500 ⁇ m and, with regard to their details, can typically only be examined more precisely with the aid of a magnifying glass or a microscope.
  • the individual laser markings are selectively generated and for this purpose the beam guidance and / or workpiece guidance are controlled accordingly.
  • associated devices typically have a control unit with which the one or more predetermined space curves are traversed.
  • the control unit ensures that the focal point of the laser beam and consequently the laser marking changes its position with respect to the associated spatial coordinates X, Y and Z. This can be done with the help of the beam guide and / or with the help of the workpiece guide.
  • the beam guidance may in principle be one or more mirrors, by means of which the laser beam leaving a laser source is deflected, typically in the X and Y directions.
  • a known beam guide which can be used in this context, describes the DE 196 54 201 A1.
  • Alternative approaches are presented in DE 100 35 446 A1.
  • the workpiece guide which in the simplest case accesses a reciprocating table on which the workpiece is positioned.
  • the procedure is such that the laser beam guide is equipped with a first guide and a second guide operating simultaneously with the first guide.
  • the laser beam guide operates at a first and second web speed, which are overlapped with each other. In this way, any space curves can be generated and, for example, even meandering paths can be traveled.
  • the engraving is carried out with rotation of the associated printing or embossing mold, wherein at each revolution of the printing or embossing mold a plurality of laser pulses or laser pulse trains are applied to the surface thereof.
  • On each surface point of the printing or embossing mold at least two laser pulses or laser pulse trains are applied with a time interval. This time interval is greater than the time interval between two temporally successive laser pulses or laser pulse trains. In this way should be a fast and high quality
  • the invention is based on the technical problem of further developing such a method in such a way that a homogeneous overall visual impression is provided, in particular in the case of a large-area arrangement of the laser markings.
  • a generic method for machining a workpiece within the scope of the invention is characterized in that the beam guide is equipped with at least one movable mirror which is continuously - even during the duration of a laser pulse - method.
  • the invention operates naturally and unchanged in such a way that the points to be generated in each case are connected to one another in optimized ways. This is true even in the case where the space curve is generated or defined by a chaotic line guide of the laser beam relative to the workpiece.
  • the path optimization takes into account, on the one hand, a minimum distance or predetermined minimum distance of the respective points or laser markings to be generated with one another and, on the other hand, the smallest possible adjustment of an associated mirror or a plurality of these mirrors.
  • the beam guide according to the invention has at least one movable mirror and as a rule uses two mirrors with associated positioning motors or so-called galvanometer mirrors, which are adjusted electromagnetically and without contact.
  • Such galvanometer mirrors are typically used to define a surface or a planar processing field with the aid of a laser beam. Examples of this are presented in DE 196 54 210 A1 or also DE 100 35 466 A1. In any case, the design is such that one or both mirrors or galvanometer mirrors of the laser guide are moved continuously and without stopping. The path optimization in the execution of the given space curve now takes into account this constant movement of the mirror or galvanometer mirror and at the same time the specification, individual or all
  • the path optimization takes into account that the mirrors are moved as little as possible during a transition from one point to the next in order to be able to process the space curve as quickly as possible.
  • the laser beam as it weregovernmentbende and specified by the control unit space curve is expressly not generated by the fact that the laser beam is moved from a point to the distance next point or the workpiece undergoes a corresponding movement. Rather, the invention provides that individual selected or all distance next points are not generated in chronological succession. Rather, the laser beam "jumps", for example, from the first point generated to the third point to be generated and then to the fifth, the seventh, etc. Pun kt when processing the space ku rve. The remaining "gaps" at the second, fourth and sixth point in the example case are only generated in a subsequent step by an associated laser marking.
  • space curve means in the context of the invention, each curve in three-dimensional or two-dimensional space.
  • This may be a serpentine, a zigzag or similar line shapes that would sweep a continuous laser beam as the individual points to be created within the workpiece are processed.
  • the points in the workpiece are then generated by stopping the laser beam deflecting beam guide and dropping a respective generated laser pulse onto the workpiece to produce the point.
  • the laser beam deflecting beam guidance can also be moved further and be moved consistently - even during the duration of the laser pulse.
  • the points of the space curve are ultimately due to the fact that working with a pulsed laser beam and the pulsed laser beam from point to point using the beam guidance undergoes a further movement. It can of course be used to generate the point, each with a single shot of the pulsed laser. It is just as well within the scope of the invention to work to create the point with multiple shots. In this case, the laser beam thus remains at the location of the point, and that until the desired number of laser shots has processed the workpiece at this point.
  • the invention takes into account in particular the increased energy input associated with the introduction and generation of the laser marking. In fact, this avoids, in particular when machining the surface of the workpiece, that the surface melts over a large area or can even melt. Rather, the time interval between the individual laser marks in their production ensures that the material of the workpiece is actually melted only in the area of laser marking, evaporated, discolored or otherwise produces the desired inhomogeneity. Actually, the time spacing between the individual laser marks when they are produced ensures that the heat input is reduced. As a result, thermal overloads or melting processes are avoided. In principle, the laser markings can also be produced with overlap. Then, the invention ensures that in the production of these overlapping apps, no previously fused areas are subsequently equipped with the laser marking, but instead respectively defined properties of the workpiece are observed.
  • the points of the space curve lie within at least two processing fields.
  • the edit fields can connect flat and / or spatially.
  • the respective processing field generally expresses the fact that only a limited area, the processing field, can be scanned by adjusting the galvanometer by means of the beam guide and taking into account the galvanometer used at this point mostly. For this reason, the edit field is often referred to as a scan field.
  • the workpiece and / or the beam guide is moved on.
  • Two or more edit boxes are adjacent to each other. This can be done flat in terms of a machined surface or spatially by the fact that the processing fields in space at least partially over each other.
  • the two adjacent processing fields according to the invention have an overlap region. D. h., It is currently not worked with shock to jerk and sharply Edges adjoining edit fields, but an overlap area is defined. In this overlapping area, there are laser marks belonging to both the first and the second processing field. Of course, more than two edit fields may form the overlap area.
  • Overlap laser marks are arranged, which belong to the first as well as to the second or to the third of the adjacent processing fields. With the help of the laser markings points of the respective space curve are generated. As a result, the space curve of the first processing field and the space curve of the second processing field engage, as it were and in an exemplary meandering or finger-like manner, so that a sharp dividing line between the individual processing fields is expressly avoided. As a result, a particularly homogeneous appearance is already provided in the border area between the processing fields.
  • the nesting strategy makes use of an overlapping region which is equipped with sectors of the first processing field and sectors of the second adjacent processing field and possibly further adjacent processing fields or is composed of these different sectors.
  • this minimum distance takes into account that individual selected or all points next to the distance are not produced one after another, but the minimum distance is, for example, two or even more points of the finished engraving. If now another point is to be placed within this minimum distance, this point of the space curve to be placed is generated offset in time so that the points already existing at the edge of the minimum distance are already stable at this time and, for example, not (completely) completely or partially in the molten state available.
  • the beam guide is equipped with at least one movable mirror which is continuously moved - even during the duration of a laser pulse - an extremely short processing time for the space curve is observed, even and especially if individual points next to the distance do not follow one another in time but be generated with a time delay to each other. Because the chaotic linearity associated with it has been processed taking into account the already mentioned path optimization, so that the total processing time is minimized.
  • the invention takes into account that the laser markings generated to represent the individual points describe preferred spatial axes depending on the duration and / or strength of the laser pulse and / or direction of the laser beam and / or shape of the laser beam.
  • the preferred axes of the laser markings and consequently of the points of the space curve along the space curve follow a stochastic or statistical distribution or arbitrary distribution. This arbitrary distribution arises at the core
  • the space curve to be generated and a contiguous area pattern or spatial pattern are not processed, for example, in a line-shaped or meander-shaped manner. Rather, in the context of the invention, the laser beam jumps from one line of the engraving to be produced to the next, without having already generated all the points of the line. Corresponding gaps are closed, for example, only on the "return path" of the laser through the points then generated.
  • the thermal stress on the workpiece in the respective row direction is minimized and local melting of the entire surface is prevented.
  • the heat distribution and heat dissipation in the workpiece is particularly effectively taken into account and provided a stable surface, which is actually and only locally limited equipped with the laser markings.
  • Corresponding considerations and positive effects can also be asserted for an internal laser engraving and consequently a space curve or several of these space curves described in the interior of the workpiece. In this case, volumetric melting is reliably prevented, the laser marks are actually concentrated and limited to their microscopic range.
  • a control unit is additionally provided in order to examine the workpiece with regard to the laser markings produced and, if necessary, to carry out parameter changes.
  • This control unit can operate independently of the control unit in that the workpiece to be machined is simply controlled after manufacture and, if necessary, individual parameters of the laser source and / or the beam guide and / or the workpiece guide undergo a change, for example duration and / or strength of the laser pulse, the direction of the beam and / or the shape of the laser beam.
  • the control unit is connected to the control unit.
  • the duration and / or strength of the laser pulse and / or the direction of the laser beam and / or the shape of the laser beam can be controlled and possibly changed in accordance with the shape and design of the respective laser marking, the structure of the workpiece, etc.
  • the control unit will preferably operate such that the beam guidance is changed, for example such that the minimum distance between the points to be placed experiences an enlargement. It is also conceivable to change the duration and / or strength of the laser pulse.
  • Matting etc. can be produced without certain preferred directions being observed during an optical test. In essence, this can be attributed to the fact that the laser beam, by means of the beam guidance and / or by resorting to the workpiece guide, processes the workpiece on its surface and / or in the interior such that individual selected or all points next to the distance are not generated one after the other, but instead adjustable time offset is observed. As a result, it is possible to provide a stable and mechanically stressable surface and / or a large-volume internal structure which is equipped, for example, with a homogeneous and extensive matting. All this is achieved by dispensing with expensive sandblasting processes, solely with the help of a laser. Here are the main benefits.
  • FIG. 2B two-dimensional view
  • Fig. 3 shows a spatial laser structure which has been produced by means of the method according to the invention
  • the inventive method in a further alternative, the change in the orientation of individual axes of the points in extension of the representation of FIG. 2A, a square processing field with each rotated axis of single point or the associated main tear direction, the workpiece on average in the production of a point or laser point with flat melting and low strength (left) and the point or laser point with deep melting and high strength (right), the machined surface of Workpiece in cross-section, on the left an unstable surface, as it occurs or can occur in the prior art, when the distance next points are generated successively time and right a stable surface according to the invention in which the distance next points not time Lich succession, but are generated with a time offset to each other and different space curves in the form of geometric shapes and their analysis and processing in the context of the invention.
  • the workpiece 1 is a plate made of glass or else of plastic, for example of PMMA (polymethyl methacrylate).
  • the workpiece 1 is designed to be transparent and is machined on its surface.
  • the apparatus shown in FIG. 1 and also the method to be explained in more detail below.
  • These may be workpieces made of stone, plastic, metal, wood, etc.
  • the workpiece 1 is equipped in the context of the embodiment with a large surface engraving, which may serve, for example, the slip resistance when the workpiece 1 is used as the bottom of the step covering.
  • a matting in order, for example, to realize a door, a window, a mirror, etc.
  • the device has a pulsed laser source 2, which is or may be a pulsed CO2 laser.
  • a pulsed laser has a typical output power in pulsed operation in the range of about 100 W to 500 W.
  • the pulse times are for example in the range of 10 microseconds to 1000 microseconds.
  • the laser pulse power is up to 500 W.
  • the diameter of individual generated laser marks 3, 3 ' is located depending on the pulse power in the range of 0.1 to 0.5 mm.
  • the workpieces 1 used can also be float glass, borofloat glass, so-called toughened glass (single-pane safety glass), optical glass, lead crystal glass, container glass, etc. Also mirror glass, glass with one-sided or two-sided matt surfaces, laminated glass, colored glass, coated glass, etc.
  • the layers in question can be removed in one operation and at the same time the glass located underneath can be equipped with the laser marking 3, 3 'in the manner described, or the glass can be matted.
  • the processing of surfaces already frosted by sandblasting or chemical etching of workpieces 1 is possible in the manner mentioned.
  • solid-state lasers such as an Nd: YAG laser can also be used. This emits after a frequency doubling in the visible range at 532 Nm and emits short pulses in the range of 1 to 15 ns.
  • solid-state lasers having an output wavelength of 1064 Nm or 355 Nm. The pulses are moved one by one to 0, 1 to 2 mJ. This is to be understood as a matter of course only as an example and not as a limitation.
  • the pulsed laser source 2 is able to produce the already mentioned laser markings 3, 3 'on or in the surface of the workpiece 1 in the exemplary embodiment according to FIG. 1, as this has already been described in the introduction and FIGS. 2A and 2B show schematically ,
  • the laser markings 3 can also be defined in the interior of the workpiece 1, as shown in FIG. 3 indicates.
  • a laser beam 4 leaves the pulsed laser source 2 and is directed by a beam guide 5, 6 on the surface of the workpiece 1.
  • the beam guide 5, 6 is composed of a galvano meter mirror arrangement 5 and a focusing lens 6.
  • the galvanometer mirror arrangement 5 may be designed and operate as already described in the introductory reference DE 196 54 210 A1.
  • the galvanometer mirror assembly 5 has two or more independently movable galvanometer mirrors, which allow the laser beam 4 emitted by the pulsed laser source 2 to be deflected in terms of area in the X and Y directions, taking into account a total achievable machining field 7.
  • the galvano mirror of the galvanometer mirror arrangement 5 and fixed laser guide 5, 6 can be equipped with the desired laser markings 3.
  • a workpiece guide 8 is provided which is equipped with one or more motors 9.
  • the workpiece guide 8 has a total of three motors 9, in each case a motor 9 for each spatial direction, d. H. the X, Y and Z directions.
  • the workpiece guide 8 works on the beam guide 5, 6 and ensures that the beam guide 5, 6 is moved to a desired other spatial position in the X, Y and / or Z direction. In principle, however, it is also possible to work with a stationary beam guide 5, 6. Then a merely indicated and carrying the workpiece 1 carriage 10 ensures that the workpiece 1 performs the desired movement. So
  • the beam guide 5, 6 of the pulsed laser source 2 leaving laser beam 4 can equip the entire processing field 7 with the desired laser marks 3 total.
  • the beam guide 5, 6 is moved by means of the workpiece guide 8 in the embodiment.
  • the carriage 10 may also undergo a corresponding movement for the workpiece 1. This is not shown.
  • the workpiece guide 8 as well as the beam guide 5, 6 are connected to a common control unit 1 1.
  • the laser source 2 is connected to the control unit 1 1 and is acted upon and controlled by this.
  • the beam guide 5, 6 additionally has the already mentioned focusing lens 6.
  • the focusing lens 6 is in the example case a plane field or f-theta lens, which can also be realized in a telecentric design. In this way, a parallelization of the beam path takes place. It is thereby achieved that the respectively indicated in the figures 1 and 3 beam cone 4 'of the laser beam 4 meet all predominantly sen krecht on d the surface of the workpiece 1. This ensures that the deflected by means of GalvanometerLiteanssen 5 laser beam 4 when passing the processing field 7 and 7 'and the beam cone 4' generated in this case impinge perpendicularly or predominantly perpendicular to the surface of the workpiece 1.
  • the focusing lens 6 or the lens unit 6 used at this point operates telecentrically.
  • one or more displacement sensors 12 are provided, with the help of which the position of the beam guide 5, 6 is detected in comparison to the surface of the workpiece 1 and stored in the control unit 1 1 and checked.
  • one or more displacement sensors 13 may be implemented which are located on or in the beam guide 5, 6 or the galvanometer mirror arrangement 5. With the aid of these displacement sensors 1 2, 1 3, a space curve 14 or 14 ', which is traveled by the laser beam 4 and shown by way of example in FIG.
  • control unit 15 is also realized, which is shown only in Fig. 3 and is connected to the control unit 1 1.
  • the workpiece 1 can be examined with regard to the laser markings 3 or 3 'produced.
  • parameter changes to the pulsed laser source 2 and / or the beam guide 5, 6 can be made on the basis of the images or measurement results recorded by the control unit 15.
  • the duration and / or strength of the laser pulse can be changed.
  • the direction of the laser beam 4 and possibly its shape can be changed. This is done in accordance with the measurement results on the part of the control unit 1 5 or depending on the shape and design of the laser marks 3 and 3 'produced and in dependence on the structure of the workpiece. 1
  • the pulsed laser beam 4 is directed onto the surface of the workpiece 1 within the scope of the illustration according to FIG.
  • the pulsed laser beam 4 is directed into the interior of the workpiece 1.
  • the space curve 14, 14 ' may be the two space curves 14, 14', which are shown in principle in FIG. 2A.
  • any conceivable continuous or interrupted structure can be produced on the surface of the workpiece 1 or else in the interior.
  • various decorations, inscriptions, illustrations etc. can be explicitly applied to the surface of the workpiece 1 or defined in the interior of the workpiece 1.
  • FIG. 2A A total of 20 points of a 5 ⁇ 4 matrix are shown in FIG. 2A overall and only by way of example, which in the present case define an edit field 7.
  • the 20 points 1 i to 5 4 are arranged in the example case equally spaced from each other, in 5 columns 1 to 5 and 4 rows 1 to 4.
  • two space curves 14, 14 ' are used.
  • the first and solid curve shown 14 travels from the point 1i on the point 3i to the point 5i, 53, 4 2 , 2 2 , I3, 2 4 , 33 finally to the point 5 4th
  • the associated space curve 14 indicates the path which would have traveled or swept over a continuous laser beam 14 by the associated movement of the G a I va nomete rs pi eg e I of the galvanometer mirror assembly 5.
  • the pulsed laser source 2 is used, the laser markings 3 or the previously referenced points 1i to finally 5 4 appear at a time interval between respective laser pulses.
  • the movement of the mirrors of the galvanometer mirror assembly 5 and the time sequence of the laser pulses are coordinated so that a respective laser pulse hits the galvanometer mirror assembly 5 as soon as it assumes a position which belongs to the respective laser marking 3 or 3 '.
  • the time interval between two laser pulses is about 0.1 ms (milliseconds).
  • the mirrors of the galvanometer mirror arrangement 5 have been adjusted so that the beam 4 or the beam cone 4 'has been moved further, for example, from the point 1i to the point 3i.
  • the pulsed laser source 2 and they abandoned pulsed laser beam 4 has 1i to 5 4 generates the points in question in all 5 columns and 4 rows. Now, the laser beam 4, as it were, enters its return path, sweeping over the space curve 14 '. This differs visually from the space curve 14 in that the space curve 14 'is shown in dashed lines, whereas the space curve 14 pulled through
  • the thickness of the surface of the workpiece 1 is reduced to a minimum and a particularly favorable heat distribution is achieved.
  • the state of the art works with meander-like point generation, ie. H.
  • the dots 1 i to 5i are successively produced and then the dots 12 to 52, etc. in this order on the surface and inside the workpiece 1, respectively.
  • the distance between the individual points depending on the distance between the individual points, local melts and / or undesired additional inhomogeneities in the workpiece 1 can be generated. This prevents the invention in that individual or in the context of the embodiment of Figures 2A and 2B all distance Pun kte not zeitl I successively, but with a time delay to each other, are generated.
  • the invention operates with a minimum distance R from the generated point 1 i in the example case to the next generated point 3i, which must be maintained or exceeded in any case.
  • This minimum distance R may be a radius of one generated by each
  • Point 1 i beaten circle or even a sphere in space to be defined In the context of the invention is now worked so that within this minimum distance R or of the generated point 1 i beaten circle with the radius R of the next generated point may not lie. In fact, the further points 2i located within this minimum distance R are generated offset in time as described.
  • this approach ensures that the galvanometer mirrors of the galvanometer mirror arrangement 5 are always in motion, in the example case the associated space curve 14 or 14 'would be described by recourse to a continuous wave laser beam 4.
  • the temporal sequence of the laser pulses of the pulsed laser 2 is now adapted to this continuous movement of the galvanometer mirrors of the galvanometer mirror arrangement 5 d e ra rt a n g e d e t e s w ith n ew s w ith p u nts.
  • d i e laser marking 3, 3 ' is generated when the laser pulse impinges on the galvanometer in the corresponding position, which are moved on during the laser pulse.
  • the individual laser marking 3 or 3 ' has a more or less elliptical character with a preferred axis A.
  • the described guidance of the laser beam 4 within the galvanometer mirror arrangement 5 has the individual preferred axes A a stochastic distribution along the associated space curve 14 or 14 'respectively in the plane of the processing field 7.
  • the individual points or laser markings 3 are not processed meander-shaped, but ultimately along chaotically acting space curves 14, 14 '.
  • the space curves 14, 14 ' are generated taking into account the described specification as well as a path optimization.
  • the path optimization takes into account the requirement that points next to the distance should not be generated one after the other but with a time delay.
  • the respective adjacent next point is controlled taking into account the minimum distance R, wherein additionally still the smallest possible adjustment movement of the galvanometer mirror flows. This adjusting movement of the galvanometer mirror can be interrogated with the aid of the sensors 13 and taken into account in the control unit 11.
  • the stripe strategy is a special nesting process in which an overall image is composed of individual processing fields 7, 7 '. It can be worked with special transition zones, by means of which the individual strips or processing fields 7, 7 'are joined together. In fact, the work here is such that the processing fields 7, 7 'have an overlap area or a transition zone 16. Within this overlapping area or the transition zone 16, there are both laser marks 3 associated with the first processing field 7 and laser marks 3 'belonging to the second processing field 7'. This will create a sharp dividing line between each one
  • the laser markings 3, 3 ' are equiped stochastically.
  • FIG. 4 shows a total of four processing fields 7, 7 ', 7 "and 7"', each adjoining one another.
  • These four processing fields 7, 7 ', 7 "and 7"' include four different laser markings 3, 3 ', 3 "and 3"'.
  • the individual nen laser markings 3, 3 ', 3 "and 3"' differ in the presentation
  • the laser markings 3 are circular laser points that have been introduced into the workpiece 1 starting from a first position of the beam guide 5, 6.
  • the laser markings 3 "correspond to triangles which have been produced from a third position of the beam guide 5, 6 and the laser markings 3" 'finally correspond to five corners belonging to a fourth position of the beam guide 5, 6.
  • the beam guide 5, 6 initially moves to the position 1 or the first position, respectively, around this position to generate the laser markings 3 (circle). With a time delay, the beam guide 5, 6 has then assumed its position 2, from which the laser markings 3 ', which are shown quadratically, have been produced. Subsequently, the beam guide 5, 6 has assumed the position 3 in order to produce the laser markings 3 "(triangle) .
  • the conclusion is formed by the laser marks 3"'shown in pentagonal in FIG. 4, which are from the position 4 of the beam guide 5 6 - also delayed in time - have been generated. That is to say, FIG.
  • FIG. 5 makes it clear how one works within the scope of the invention.
  • each dot shown in FIG. 5 corresponds to its own laser mark 3. It will be seen that, for example, next to all odd-numbered dots or laser marks 3 are generated in a first pass. In a second and time-shifted to the first passage passing through another passage, for example, all even-numbered points and the associated laser marks 3 are then generated.
  • other dot patterns as well as differently designed processing fields 7, 7 ', 7 ", 7"' can be generated, ie, for example, hexagonal or even irregular distributions of the laser markings 3 can be generated. In any case, the heat input is reduced and an associated melting of the workpiece 1 is reduced or completely prevented within the scope of the invention.
  • the Fig. 6 shows by means of the punch kaster of FIG. 5, as the individual preferred axes A of the respective laser marking 3, 3 ', 3 ", 3"' along the
  • the axes are replaced by axes A of the control unit 11 once again.
  • a total processing speeds in the range of 2000 to about 20,000 laser marks 3, 3 ', 3 ", 3"' per second are achieved.
  • the laser markings 3, 3 ', 3 ", 3"' can not only be produced in square or rectangular processing fields 7, 7 ', 7 ", 7"', but are basically processing fields 7, 7 ', 7 ". , 7 “'bel iebiger shape conceivable as long as they can be defined using the beam guide 5, 6.
  • the Fig. 7 shows by way of example how the individual NEN preferential axes A of the laser markings 3 in the example case can describe a total twisted arrangement in the case of a square processing field 7.
  • Such an optically comprehensible change of the preferred axis A of the associated laser marking 3 is expressly avoided in the context of the invention, because along the associated space curve 14 or 14 'the already described statistical or stochastic distribution according to FIG. 6 with the help of the control unit 1 1 is set and specified.
  • the laser marking 3 is defined in section in the workpiece 1 or can be defined. In fact, the left part of FIG. 8, the workpiece 1 with a laser marking 3, by
  • the laser mark 3 in the right part of FIG. 8 corresponds to a laser point with deep melting and high strength. For this it is necessary to work with relatively high power densities at the focal point.
  • the laser points or associated laser markings 3 with deep melting according to the right-hand illustration of FIG. 8 are primarily observed when the laser pulse length is in the range of 0.025 to 0.5 ms.
  • the laser pulse power in this case is 1 00 W to 500 W.
  • the focal length of the lens unit 6 is set to 50 to 200 mm.
  • the diameter of the laser spots or laser markings 3 produced in this way is in the range between 0.1 to 0.5 mm.
  • the machined workpiece 1 according to FIG. 8 is float glass. Similar properties are also shown by the ESG glass, optical glass, lead crystal glass or container glass already mentioned.
  • a time offset is used in the production of the individual laser markings 3, 3 ', 3 ", 3"', as shown in the right-hand part of FIG. 9, the workpiece 1 experiences only local heating at the focal point. Since the workpiece 1 usually has room temperature, this leads to a rapid cooling of the glass melt produced at the focal point by the laser pulse. Due to the shrinkage during cooling, tensions and, in some cases, cracks form between the solidified melt and the surrounding unfused workpiece 1. Because the individual laser markings 3, 3 'are generated with a time offset from one another, the areal heat input is significantly reduced or occurs with a time delay. In the context of the right-hand illustration according to FIG.
  • FIG. 10 describes a procedure according to the invention in which the respective space curves 14 to 14 'to be generated are analyzed before production. This can be done with the help of the control unit 15 already described. This not only examines the generated laser markings 3, 3 ', 3 ", 3"' but is basically also able to analyze the space curves 14 or 14 'to be processed respectively and to ensure that the road is the same 5, 6 and / or the work piece guide 8 can be positioned accordingly. In fact, the beam guide 5, 6 and / or the workpiece guide 8 will be aligned and positioned in such a way that with as few adjoining processing fields 7, 7 ', 7 ", 7"' as possible.

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Abstract

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstückes (1). Dabei wird ein gepulster Laserstrahl (4) auf eine Oberfläche und/oder ins Innere des Werkstückes (1) unter Erzeugen wenigstens einer Lasermarkierung gerichtet. Der Laserstrahl (4) wird mittels einer Strahlführung (5, 6) und/oder einer Werkstückführung (8) derart angesteuert, dass mehrere voneinander beabstandete Lasermarkierungen als Punkte wenigstens einer vorgegebenen Raumkurve erzeugt werden. Einzelne abstandsnächste Punkte werden nicht zeitlich nacheinander sondern zeitversetzt zueinander produziert.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM BEARBEITEN EINES WERKSTÜCKES MITTELS GESCANNTES GEPULSTES LASERS
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstückes, wonach ein gepulster Laserstrahl auf eine Oberfläche und/oder ins Innere des Werkstückes unter Erzeugen wenigstens einer Lasermarkierung gerichtet wird, und wonach der Laserstrahl mittels einer Strahlführung und/oder mittels einer Werkstückführung mehrere voneinander beabstandete Lasermarkierungen als Punkte zumindest einer vorgegebenen Raumkurve erzeugt, in dem einzelne ausgewäh lte oder sämtl iche abstandsnächsten Pu n kte n icht zeitl ich nacheinander, sondern zeitversetzt zueinander, erzeugt werden.
Das Aufbringen bzw. die Oberflächengravur oder das Einbringen respektive die Innengravur von Strukturen in Werkstücke mit Hilfe von gepulsten Lasern zur Darstellung von Schriftzeichen, dekorativen Mustern, Fotos oder auch zur Erzeugung technischer Strukturen, also allgemein von Raumkurven, ist aus der Praxis bekannt. Ergänzend sei in diesem Zusammenhang auf die EP 1 138 516 B1 Bezug genommen.
Neben gestalterisch wirkenden Strukturen können auch solche mit technischer Funktion in das jeweilige Werkstück per Lasergravur eingebracht werden. Beispielsweise können rutschhemmende Oberflächen erzeugt werden, wie sie in der EP O 825 917 B1 mehr beschrieben werden. Auch lassen sich die einzelnen Lasermarkierungen als Streu- bzw. Reflexionszentren einsetzen, wie dies in der WO 2010/057553 A1 näher erläutert wird. Die Beschriftung von Werkstücken unter Rückgriff auf fokussierte Laserstrahlung ist ebenfalls seit langem bekannt. Tatsächl ich werden beispielsweise Maschinenbauteile, Etiketten, Typenschilder, Getränkebehälter usw. mit Laserstrahlung beschriftet, wobei hierzu in der Regel Festkörperlaser oder auch CO2 Laser eingesetzt
werden. Dabei kommt es durch jeden einzelnen Laserpuls auf der Oberfläche und/oder im Inneren des Werkstückes zu einer lokalen Erhitzung bzw. Plasmabildung. Als Folge hiervon wird das Material des Werkstückes zumindest teilweise aufgeschmolzen, verdampft und/oder verfärbt. In diesem Zusammenhang können Mikrorisse oder auch Eintrübungen entstehen, welche Streuzentren bilden.
Die solchermaßen erzeugten Lasermarkierungen bewegen sich größenordnungsmäßig im Bereich von 10 m bis 500 μιτι und lassen sich hinsichtlich ihrer Details typischerweise nur mit Hilfe einer Lupe oder eines Mikroskopes genauer betrachten. Um nun makroskopische Strukturen wie beispielsweise Dekore, Fotos oder andere geometrische Anordnungen oder allgemein Raumkurven zu definieren, werden die einzelnen Lasermarkierungen gezielt erzeugt und hierzu die Strahlführung und/oder Werkstückführung entsprechend angesteuert. H ierzu verfügen zugehörige Vorrichtu ngen typischerweise über eine Steuereinheit, mit deren Hilfe die eine oder die mehreren vorgegebenen Raumkurven abgefahren werden. Zu diesem Zweck sorgt die Steuereinheit dafür, dass der Brennpunkt des Laserstrahls und folglich die Lasermarkierung ihre Lage in Bezug auf die zugehörigen Raumkoordinaten X, Y und Z verändert. Das kann mit Hilfe der Strahlführung und/oder mit Hilfe der Werkstückführung geschehen.
Bei der Strahlführung mag es sich grundsätzlich um ein oder mehrere Spiegel handeln, mit deren Hilfe der eine Laserquelle verlassende Laserstrahl abgelenkt wird, typischerweise in X- und Y-Richtung. Eine bekannte Strahlführung, die in diesem Zusammenhang eingesetzt werden kann, beschreibt die DE 196 54 201 A1 . Alternative Vorgehensweisen werden in der DE 100 35 446 A1 vorgestellt.
Neben der Strahlführung zur Veränderung der Richtung des die Laserquelle verlassenden Laserstrahls ist es alternativ oder zusätzlich auch möglich, das Werkstück hinsichtlich seiner Raumposition und seiner Lage im Vergleich zum Laserstrahl zu verändern. Hierfür sorgt beispielsweise die Werkstückführung, die im einfachsten Fall auf einen hin- und herbewegbaren Tisch zugreift, auf dem das Werkstück positioniert ist. Im Rahmen des Standes der Technik nach der WO 2008/1 13534 A1 wird so vorgegangen, dass die Laserstrahlführung mit einer ersten Führung und einer gleichzeitig mit der ersten Führung arbeitenden zweiten Führung ausgerüstet ist. Dadurch arbeitet die Laserstrahlführung mit einer ersten und zweiten Bahngeschwindig keit, die zueinander überlappt werden. Auf diese Weise lassen sich beliebige Raumkurven erzeugen und können beispielsweise auch mäanderförmige Wege abgefahren werden.
Ähnlich flexibel ist die Vorrichtung entsprechend der US 2010/0323504 A1 gestaltet. Hier geht es darum, einen Halbleiterfilm zu schmelzen, was mit Hilfe von zwei sich letztlich überlappenden Bearbeitungsfeldern erreicht wird.
Beim Stand der Tech n i k nach der DE 10 2007 032 903 A1 , von dem die Erfindung ausgeht, geht es um den Betrieb einer Lasergravureinrichtung für die Gravur von Druck oder Prägeformen. Dabei wird das Gravieren unter Drehung der zugehörigen Druck- oder Prägeform vorgenommen, wobei bei jeder Umdrehung der Druck- oder Prägeform mehrere Laserpulse oder Laserpulszüge auf deren Oberfläche aufgebracht werden. Auf jeden Oberflächenpunkt der Druck- oder Prägeform werden wenigstens zwei Laserpulse oder Laserpulszüge mit einem zeitlichen Abstand aufgebracht. Dieser zeitliche Abstand ist größer als derjenige zeitliche Abstand zwischen zwei zeitlich unmittelbar aufeinanderfolgenden Laserpulsen oder Laserpulszügen. Auf diese Weise soll eine schnelle und qualitativ hochwertige
sowie reproduzierbare Gravur auch bei einem erheblichen Materialabtrag erreicht werden.
Der Stand der Technik kann nicht in allen Aspekten zufrieden stellen und ist insbesondere nicht oder kaum dazu geeignet, transparente Werkstücke wie beispielsweise solche aus Glas oder Kunststoff großflächig mit einer Mattierung auszurüsten. Tatsächlich werden großflächige Mattierungen auf Glas heutzutage nach wie vor und durchgängig mit Sandstrahlverfahren hergestellt. Dadurch lassen sich zwar große Flächen in einem Zug bearbeiten, ist jedoch der bearbeitungstechnische Aufwand enorm . Aus d iesem Grund hat man bereits versucht, beispielsweise oberflächenseitige Mattierungen mit Laserstrahlen zu erzeugen und aufzubringen. Diese haben nicht nur den Vorteil einer besonders einfachen und kostengünstigen Realisierung, sondern sind hinsichtlich der realisierbaren Umrisse, von Beschriftungen etc. völlig flexibel.
Dabei hat sich in der Praxis allerdings herausgestellt, dass die Bearbeitung solcher transparenten Werkstücke beispielsweise an ihrer Oberfläche mit einem Laser auf einen bestimmten Bereich beschränkt ist, das sogenannte Bearbeitungsfeld, welches auch als Scannfeld bezeichnet wird. Um größere Flächen zu markieren, müssen mehrere Bearbeitungsfelder produziert und gleichsam mosaikartig aneinandergesetzt werden. Hier hat sich in der Praxis herausgestellt, dass das Aneinandersetzen ("Schachteln") der einzelnen Bearbeitungsfelder nicht immer problemlos gelingt und zum Teil scharfe Trennlinien sowie störende geometrische Formen innerhalb der mattierten Fläche beobachtet werden ("Streifen"). Um eine tatsächl iche Alternative beispielsweise zum Sandstrahlen mit der dort erzielten gleichmäßigen Oberflächenstruktur zur Verfügung zu stellen, ist es erforderlich, ein homogenes und hinsichtlich der Betrachtung richtungsunabhängiges Bild zu realisieren.
Dabei hat sich ergänzend herausgestellt, dass beispielsweise bei der Bearbeitung von Oberflächen und/oder der Innenbearbeitung eines Werkstückes durchaus Abweichungen von der an sich erwarteten Rundheit bzw. Kreis- bzw. Kugelform der Lasermarkierung beobachtet werden. Zugehörige Abweichungen lassen sich beispielsweise darauf zurückführen, dass der Laserstrahl durch die Strahlführung innerhalb des Bearbeitungsfeldes nicht überall ideal senkrecht auf die Oberfläche des fraglichen Werkstückes auftrifft. Hinzu kommt, dass der Laserstrahl als solcher schon von vornherein eine Abweichung von der idealen Kreisform im Querschnitt aufweist oder aufweisen kann . Au ßerdem mögen zusätzl ich Linsenfehler oder andere Abweichungen beobachtet werden, die letztlich dazu führen, dass die einzelnen erzeugten Lasermarkierungen eine bestimmte räumliche Vorzugsrichtung respektive einer räumlichen Vorzugsachse folgend orientiert sind. Derartige Abweichungen werden insbesondere bei transparenten Materialien und bei ungleichmäßigem Lichteinfall beobachtet und führen zu störenden Hell- Dunkelzonen respektive einer nicht gewünschten Schattenbildung ("Streifen").
Gerade bei zu mattierenden und/oder innen zu strukturierenden Glasscheiben, Spiegeln etc. ist eine solche inhomogene Lichtwirkung störend und auf jeden Fall zu vermeiden, da ansonsten beispielsweise durch Lasermarkierungen erzeugte Mattierungen den bisherigen Sandstrahlmattierungen optisch unterlegen sind. - Hier will die Erfindung insgesamt Abhilfe schaffen.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein derartiges Verfahren so weiter zu entwickel n , dass ein homogener optischer Gesamteindruck insbesondere bei großflächiger Anordnung der Lasermarkierungen zur Verfügung gestellt wird.
Zur Lösung dieser technischen Problemstellung ist ein gattungsgemäßes Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstückes im Rahmen der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlführung mit wenigstens einem bewegbaren Spiegel ausgerüstet ist, welcher durchgängig - auch während der Dauer eines Laserpulses - verfahren wird.
Dabei arbeitet die Erfindung selbstverständlich und unverändert dergestalt, dass die jeweils zu erzeugenden Punkte wegoptimiert miteinander verbunden werden. Dies gilt selbst für den Fall, dass die Raumkurve durch eine chaotische Lin ienführung des Laserstrahls gegenüber dem Werkstück erzeugt bzw. definiert wird. Die Wegoptimierung berücksichtigt einerseits einen minimalen Abstand bzw. vorgegebenen Minimalabstand der jeweils zu erzeugenden Punkte bzw. Lasermarkierungen untereinander und andererseits eine möglichst geringe Verstellung eines zugehörigen Spiegels oder mehrerer dieser Spiegel. Tatsäch l ich verfügt d ie Strahlfü hrung näml ich erfind ungsgemä ß ü ber wenigstens einen bewegbaren Spiegel und greift im Regelfall auf zwei Spiegel mit zugehörigen Stellmotoren bzw. sogenannte Galvanometerspiegel zurück, die elektromagnetisch und berührungslos verstellt werden. Solche Galvanometerspiegel werden typischerweise eingesetzt, um mit Hilfe eines Laserstrahls eine Fläche bzw. ein flächiges Bearbeitungsfeld zu definieren . Beispiele hierfür werden in der DE 196 54 210 A1 oder auch der DE 100 35 466 A1 vorgestellt. Jedenfalls ist die Auslegung so getroffen, dass der eine bzw. die beiden Spiegel respektive Galvanometerspiegel der Laserführung durchgängig und ohne Stillstand bewegt werden. Die Wegoptimierung bei der Abarbeitung der vorgegebenen Raumkurve berücksichtigt nun diese ständige Bewegung der Spiegel bzw. Galvanometerspiegel und zugleich die Vorgabe, einzelne oder alle
abstandsnächsten Punkte nicht zeitlich nacheinander, sondern vielmehr zeitversetzt zueinander zu erzeugen. Zugleich berücksichtigt die Wegoptimierung, dass die Spiegel bei einem Übergang von einem zum nächsten Punkt möglichst wenig bewegt werden, um die Raumkurve so schnell wie möglich abarbeiten zu können.
Im Rahmen der Erfindung wird also die vom Laserstrahl gleichsam abzuarbeitende und seitens der Steuereinheit vorgegebene Raumkurve ausdrücklich nicht dadurch erzeugt, dass der Laserstrahl von einem Punkt zum abstandsnächsten Punkt weiterbewegt wird bzw. das Werkstück eine entsprechende Bewegung erfährt. Vielmehr sieht die Erfindung vor, dass einzelne ausgewählte oder auch alle abstandsnächsten Punkte nicht zeitlich nacheinander erzeugt werden. Vielmehr "springt" der Laserstrahl beispielsweise vom ersten erzeugten Punkt zum dritten zu erzeugenden Punkt und dann zum fü nften , zum siebten usw. Pun kt beim Abarbeiten der Raum ku rve. Die demgegenüber verbleibenden "Lücken" beim zweiten, vierten und sechsten Punkt im Beispielfall werden erst in einem nachgeschalteten Schritt durch eine zugehörige Lasermarkierung erzeugt. Der Begriff Raumkurve meint dabei im Rahmen der Erfindung jede Kurve im dreidimensionalen bzw. zweidimensionalen Raum. Hierbei kann es sich um eine Schlangenl inie, eine Zickzackl in ie oder vergleichbare Linienformen handeln, die ein kontinuierlicher Laserstrahl beim Abarbeiten der einzelnen zu erzeugenden Punkte im Innern des Werkstückes überstreichen würde. Die Punkte im Werkstück werden dann dadurch erzeugt, dass die den Laserstrahl ablenkende Strahlführung angehalten wird und ein jeweils erzeugter Laserpuls auf das Werkstück unter Erzeugen des Punktes fällt. Grundsätzlich kann die den Laserstrahl ablenkende Strahlführung aber auch weiter bewegt werden und durchgängig - auch während der Dauer des Laserpulses - verfahren werden.
In jedem Fall sind die Punkte der Raumkurve letztlich der Tatsache geschuldet, dass mit einem gepulsten Laserstrahl gearbeitet wird und der gepulste Laserstrahl von Punkt zu Punkt mit Hilfe der Strahlführung eine Weiterbewegung erfährt. Dabei kann selbstverständlich zur Erzeugung des Punktes mit jeweils einem Einzelschuss des gepulsten Lasers gearbeitet werden. Genauso gut liegt es im Rahmen der Erfindung, zur Erzeugung des Punktes mit Mehrfachschüssen zu arbeiten. In diesem Fall verbleibt der Laserstrahl also am Ort des Punktes, und zwar so lange, bis die gewünschte Anzahl an Laserschüssen das Werkstück an dieser Stelle bearbeitet hat.
Auf diese Weise trägt die Erfindung insbesondere dem mit dem Einbringen und Erzeugen der Lasermarkierung verbundenen erhöhten Energieeintrag Rechnung. Tatsächlich wird hierdurch insbesondere bei einer Bearbeitung der Oberfläche des Werkstückes vermieden, dass die Oberfläche großflächig schmilzt oder überhaupt schmelzen kann. Vielmehr sorgt der zeitliche Abstand zwischen den einzelnen Lasermarkierungen bei ihrer Erzeugung dafür, dass das Material des Werkstückes tatsächlich nur im Bereich der Lasermarkierung aufgeschmolzen, verdampft wird, sich verfärbt oder sonst wie die gewünschte Inhomogenität entsteht. Tatsächlich sorgt d ie zeitl iche Beabstandung der einzelnen Lasermarkierungen bei ihrer Erzeugung voneinander dafür, dass der Wärmeeintrag reduziert ist. Dadurch werden thermische Überbeanspruchungen bzw. Schmelzprozesse vermieden. Grundsätzlich können die Lasermarkierungen auch mit Überlapp produziert werden. Dann sorgt die Erfindung dafü r, dass bei der H erstel l u ng d ieser Ü berl apps kei ne zuvor aufgeschmolzenen Bereiche mit der Lasermarkierung nachträglich ausgerüstet werden, sondern vielmehr jeweils definierte Eigenschaften des Werkstückes beobachtet werden.
Nach weiterer vorteilhafter Ausgestaltung hat es sich bewährt, wenn die Punkte der Raumkurve innerhalb von wenigstens zwei Bearbeitungsfeldern liegen. Die Bearbeitungsfelder können dabei flächig und/oder räumlich aneinander anschließen. Das jeweilige Bearbeitungsfeld drückt im allgemeinen die Tatsache aus, dass mit Hilfe der Strahlführung und unter Berücksichtigung der an dieser Stelle meistens eingesetzten Galvanometerspiegel nur eine begrenzte Fläche, das Bearbeitungsfeld, durch eine Verstellung der Galvanometerspiegel abgescannt werden kann. Aus diesem Grund wird das Bearbeitungsfeld oftmals auch als Scannfeld bezeichnet.
Um dennoch größere Flächen bearbeiten zu können, wird das Werkstück und/oder die Strahlführung weiterbewegt. Dabei schließen zwei oder mehr Bearbeitungsfelder aneinander an. Das kann flächig im Sinne einer bearbeiteten Oberfläche oder auch räumlich dadurch geschehen, dass die Bearbeitungsfelder im Raum zumindest teilweise übereinander liegen. In jedem Fall verfügen die beiden benachbarten Bearbeitungsfelder erfindungsgemäß über einen Überlappungsbereich. D. h., es wird gerade nicht mit Stoß an Stoß sowie scharfrandig aneinander anschließenden Bearbeitungsfeldern gearbeitet, sondern wird ein Überlappungsbereich definiert. In diesem Überlappungsbereich finden sich sowohl zum ersten als auch zum zweiten Bearbeitungsfeld gehörige Lasermarkierungen. Selbstverständlich können auch mehr als zwei Bearbeitungsfelderden Überlappungsbereich bilden.
Die Unterteilung der zu bearbeitenden Fläche an einer Oberfläche oder auch eines Raumvolumens im Innern des Werkstückes in mehrere Bearbeitungsfelder wird im Allgemeinen als "Schachteln" bezeichnet. Dieses "Schachteln" erfolgt erfindungsgemäß derart, dass zwischen jeweils benachbarten Bearbeitungsfeldern ein oder mehrere Überlappungsbereiche definiert werden. Diese zeichnen sich dadurch aus, dass in dem jeweiligen
Überlappungsbereich Lasermarkierungen angeordnet sind, die zum ersten wie auch zum zweiten oder auch zum dritten der benachbarten Bearbeitungsfelder gehören. Mit Hilfe der Lasermarkierungen werden jeweils Punkte der jeweiligen Raumkurve erzeugt. Dadurch greifen die Raumkurve des ersten Bearbeitungsfeldes und die Raumkurve des zweiten Bearbeitungsfeldes gleichsam und beispielhaft mäanderförmig oder fingerartig ineinander, so dass ausdrücklich eine scharfe Trennlinie zwischen den einzelnen Bearbeitungsfeldern vermieden wird. Dadurch wird bereits ein besonders homogenes Erscheinungsbild im Grenzbereich zwischen den Bearbeitungsfeldern zur Verfügung gestellt. Die Bearbeitungsfelder werden also schachteiförmig aneinandergesetzt, wobei erfindungsgemäß die Schachtelstrategie auf einen Überlappungsbereich zurückgreift, welcher mit Sektoren des ersten Bearbeitungsfeldes und Sektoren des zweiten benachbarten Bearbeitungsfeldes sowie gegebenenfalls weiterer benachbarter Bearbeitungsfelder ausgerüstet ist bzw. sich aus diesen unterschiedlichen Sektoren zusammensetzt. Da darüber hinaus die einzelnen Bearbeitungsfelder bzw. die an dieser Stelle relevanten zugehörigen Raumkurven nicht Punkt für Punkt abgearbeitet werden, sondern vielmehr im Zuge einer gleichsam chaotischen Strahlführung, die abstandsnachste Punkte nicht zeitlich nacheinander erzeugt, wird eine insgesamt homogene Oberflächenstruktur und/oder Innengravur zur Verfügung gestellt, die bisher in dieser Qualität nicht beobachtet wurde.
Dabei wird mit der bereits beschriebenen Wegoptimierung gearbeitet, welche eine durchgängige Bewegung der Galvanometerspiegel der Laserführung berücksichtigt und zugleich die Punkte der jeweiligen Raumkurve zeitlich
nacheinander erzeugt, und zwar unter Berücksichtigung eines vorgegebenen Minimalabstandes zueinander. Dieser Minimalabstand berücksichtigt, dass einzelne ausgewählte oder alle abstandsnächsten Punkte nicht zeitlich nacheinander produziert werden, sondern der Minimalabstand beispielsweise zwei oder noch mehr Punkte der fertigen Gravur beträgt. Soll nun innerhalb dieses Minimalabstandes ein weiterer Punkt platziert werden, so wird dieser zu platzierende Punkt der Raumkurve zeitlich versetzt erzeugt, damit die randseitig des Minimalabstandes bereits vorhandenen Punkte zu diesem Zeitpunkt bereits sta b i l s i n d u n d be i spielsweise nicht (mehr) ganz oder teilweise in geschmolzenem Zustand vorliegen.
Dadurch, dass die Strahlführung mit wenigstens einem bewegbaren Spiegel ausgerüstet ist, welcher durchgängig - auch während der Dauer eines Laserpulses - verfahren wird, wird eine äußerst geringe Bearbeitungszeit für die Raumkurve beobachtet, und zwar auch und insbesondere dann, wenn einzelne abstandsnächste Punkte zeitlich nicht nacheinander sondern zeitversetzt zueinander erzeugt werden. Denn die damit verbundene gleichsam chaotische Lin ienfüh ru ng ist unter Berücksichtig ung der bereits angesprochenen Wegoptimierung abgearbeitet worden, so dass die Bearbeitungszeit insgesamt minimiert wird.
In jedem Fall berücksichtigt die Erfindung, dass die zur Darstellung der einzelnen Punkte erzeugten Lasermarkierungen je nach Dauer und/oder Stärke des Laserpulses und/oder Richtung des Laserstrahls und/oder Form des Laserstrahls räumliche Vorzugsachsen beschreiben. Um diese Vorzugsachsen bzw. deren Verlauf nicht optisch nachvollziehen zu können, folgen die Vorzugsachsen der Lasermarkierungen und folglich der Punkte der Raumkurve längs der Raumkurve einer stochastischen bzw. statistischen oder wenn man so will willkürlichen Verteilung. Diese willkürliche Verteilung ergibt sich im Kern
dadurch, dass die zu erzeugende Raumkurve und ein damit zusammenhängendes Flächenmuster oder Raummuster nicht beispielsweise linienförmig oder mäanderförmig abgearbeitet wird. Vielmehr springt der Laserstrahl im Rahmen der Erfindung von einer Zeile der zu erzeugenden Gravur zur nächsten, ohne sämtliche Punkte der Zeile bereits erzeugt zu haben. Entsprechende Lücken werden beispielsweise erst beim "Rückweg" des Lasers durch die dann erzeugten Punkte geschlossen.
Auf d iese Weise wird d ie thermische Belastung des Werkstückes in der jeweiligen Zeilenrichtung minimiert und lokale Aufschmelzungen der gesamten Oberfläche verhindert. Dadurch wird der Wärmeverteilung und Wärmeabfuhr im Werkstück besonders effektiv Rechnung getragen und eine stabile Oberfläche zur Verfügung gestellt, die tatsächlich und ausschließlich lokal begrenzt mit den Lasermarkierungen ausgerüstet ist. Entsprechende Überlegungen und positive Wirkungen lassen sich auch für eine Laserinnengravur und folglich eine im Inneren des Werkstückes beschriebene Raumkurve bzw. mehrerer dieser Raumkurven geltend machen. In diesem Fall werden volumenmäßiger Aufschmelzungen zuverlässig verhindert, sind die Lasermarkierungen tatsächlich auf ihren mikroskopisch kleinen Bereich konzentriert und begrenzt.
Tatsächlich führt insbesondere die stochastische bzw. statistische Verteilung der Vorzugsachsen entlang der Raumkurve im Rahmen der Erfindung dazu, dass ein homogenes optisches Erscheinungsbild beobachtet wird . Das gilt insbesondere für transparente Materialien und bei Betrachtung in Durchsicht oder auch im Falle der Lichtbrechung. Demgegenüber werden in der Praxis und im Stand der Technik oftmals Vorzugsrichtungen der Markierungen beobachtet, d ie a ufg ru nd d er m atrixa rtig en Anord n u ng zu e in er Au sb i ld u ng von Linienstrukturen korrespondieren. Diese werden entlang der Vorzugsachsen
der typischerweise elliptisch ausgebildeten Lasermarkierungen beobachtet ("Streifen").
Nach weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist zusätzlich noch eine Kontrollein- heit vorgesehen, um das Werkstück hinsichtlich der erzeugten Lasermarkierungen zu untersuchen und ggf. Parameteränderungen vorzunehmen. Diese Kontrolleinheit kann unabhängig von der Steuereinheit arbeiten, indem das zu bearbeitende Werkstück nach der Herstellung schlicht und ergreifend kontrolliert wird und ggf. einzelne Parameter der Laserquelle und/oder der Strahlführung und/oder der Werkstückführung eine Änderung erfahren, beispielsweise die Dauer und/oder Stärke des Laserpulses, die Richtung des Strahles und/oder die Form des Laserstrahles. Nach besonders vorteilhafter Ausführungsform ist die Kontrolleinheit an die Steuereinheit angeschlossen . Auf d iese Weise können d ie Dauer und/oder Stärke des Laserpulses und/oder die Richtung des Laserstrahles und/oder die Form des Laserstrahles nach Maßgabe der Form und Ausbildung der jeweiligen Lasermarkierung, der Struktur des Werkstückes etc. angesteuert und ggf. verändert werden. Sobald also die Kontrolleinheit beispielsweise eine bestimmte und zu vermeidende Linienstruktur auf der Oberfläche des Werkstückes erkennt, wird die Steuereinheit vorzugsweise so arbeiten, dass die Strahlführung verändert wird, beispielsweise derart, dass der Minimalabstand zwischen den zu platzierenden Punkten eine Vergrößerung erfährt. Auch ist es denkbar, die Dauer und/oder Stärke des Laserpulses zu verändern. Im Ergebnis werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstückes beschrieben, mit deren Hilfe insbesondere transparente Werkstücke aus Glas, Kunststoff etc. mit Lasermarkierungen ausgerüstet werden, die einer vorgegebenen Raumkurve folgen. Die Lasermarkierungen sind dabei im Kern so gestaltet, dass sich auf d iese Weise großfläch ige Dekore,
Mattierungen etc. erzeugen lassen, ohne dass bei einer optischen Prüfung bestimmte Vorzugsrichtungen beobachtet werden. Das lässt sich im Kern darauf zurückführen, dass der Laserstrahl mittels der Strahlführung und/oder unter Rückgriff auf die Werkstückführung so das Werkstück an seiner Oberfläche und/oder im Inneren bearbeitet, dass einzelne ausgewählte oder sämtliche abstandsnächsten Punkte nicht zeitlich nacheinander erzeugt werden, sondern ein einstellbarer Zeitversatz beobachtet wird. Dadurch lässt sich eine stabile und mechanisch beanspruchbare Oberfläche und/oder eine großvolumige Innenstruktur zur Verfügung stellen, die beispielsweise mit einer homogenen und großflächigen Mattierung ausgerüstet ist. Das alles gelingt unter Verzicht auf aufwendige Sandstrahlverfahren, einzig und allein mit Hilfe eines Lasers. Hierin sind die wesentlichen Vorteile zu sehen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen: erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bearbeiten
Werkstückes in einer Übersicht Fig. 2A eine flächig erzeugte Raumkurve nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren,
Fig. 2B zwe i La se rm a rk i e ru n g e n bzw . B ea rbe i tu n g sfe l d e r i m
Randbereich,
Fig. 3 eine räumliche Laserstruktur die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt worden ist
ergänzend zu den Fig. 2A und 2B die grundsätzliche Vorgehensweise noch einmal in vergrößerter Darstellung, die erfindungsgemäße Verfahrensweise in einer weiteren Alternative, die Änderung der Orientierung einzelner Achsen der Punkte in Erweiterung der Darstellung nach Fig. 2A, ein quadratisches Bearbeitungsfeld mit jeweils verdrehter Achse der einzelnen Punkte bzw. der damit zusammenhängenden Hauptrissrichtung, das Werkstück im Schnitt bei der Erzeugung eines Punktes bzw. Laserpunktes mit flacher Aufschmelzung sowie geringer Festigkeit (links) und den Punkt bzw. Laserpunkt mit tiefer Aufschmelzung und großer Festigkeit (rechts), die bearbeitete Oberfläche des Werkstückes im Querschnitt, und zwar links eine instabile Oberfläche, wie sie im Stand der Technik dann auftritt oder auftreten kann, wenn die abstandsnächsten Punkte zeitlich nacheinander erzeugt werden und rechts eine stabile Oberfläche entsprechend der Erfindung bei welcher die abstandsnächsten Punkte nicht zeitlich nacheinander, sondern zeitversetzt zueinander erzeugt werden und verschiedene Raumkurven in Gestalt von geometrischen Formen und deren Analyse sowie Abarbeitung im Rahmen der Erfindung.
In der Fig. 1 ist eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstückes 1 dargestellt. Bei dem Werkstück 1 handelt es sich im Rahmen des Ausführungsbeispiels um eine Platte aus Glas oder auch aus Kunststoff, beispielsweise aus PMMA (Polymethylmethacrylat). Im Ausführungsbeispiel ist das Werkstück 1 transparent gestaltet und wird an seiner Oberfläche bearbeitet. Grundsätzlich können aber auch nicht transparente Werkstücke 1 mit der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung bearbeitet werden sowie nach dem anschließend noch näher zu erläuternden Verfahren. Hierbei mag es sich um Werkstücke aus Stein, Kunststoff, Metall, Holz etc. handeln. Jedenfalls wird das Werkstück 1 im Rahmen des Ausführungsbeispiels mit einer großflächigen Oberflächengravur ausgerüstet, die beispielsweise der Rutschhemmung dienen mag, wenn das Werkstück 1 als Boden- der Stufenbelag eingesetzt wird. Typischerweise geht es jedoch darum, einzelne Bereiche des Werkstückes 1 mit einer Mattierung auszurüsten, um beispielsweise eine Tür, ein Fenster, einen Spiegel etc. zu realisieren.
Zu diesem Zweck verfügt die Vorrichtung über eine gepulste Laserquelle 2, bei welcher es sich um einen gepulsten CO2-Laser handelt oder handeln mag. Ein solcher Laser verfügt über eine typische Ausgangsleistung in gepulstem Betrieb im Bereich von ca. 100 W bis 500 W. Die Pulszeiten liegen beispielsweise im Bereich von 10 Mikrosekunden bis 1000 Mikrosekunden. Im Beispielfall beträgt die Laserpulsleistung bis zu 500 W. Der Durchmesser einzelner erzeugter Lasermarkierungen 3, 3' ist je nach Pulsleistung im Bereich von 0,1 bis 0,5 mm angesiedelt. Bei den eingesetzten Werkstücken 1 kann es sich grundsätzlich auch um Floatglas, Borofloatglas, sogenanntes ESG-Glas (Einscheibe- Sicherheitsglas), optisches Glas, Bleikristallglas, Behälterglas etc. handeln. Ebenso Spiegelglas, Glas mit einseitig oder beidseitig matte Oberflächen, Verbundglas, gefärbtes Glas, beschichtetes Glas usw..
Außerdem können mit Hilfe der Lasermarkierungen 3, 3' beispielsweise auch Spiegelschichten oder andere (zuvor aufgedampfte) Schichten abgetragen werden. Dadurch lassen sich in einem Arbeitsgang die fraglichen Schichten abtragen und zugleich das darunter befindliche Glas in der beschriebenen Art und Weise mit der Lasermarkierung 3, 3' ausrüsten bzw. kann das Glas mattiert werden. Auch die Bearbeitung von bereits per Sandstrahlung oder chemischer Ätzung mattierten Oberflächen von Werkstücken 1 ist in der genannten Art und Weise möglich. Denn die erzeugten Lasermarkierungen 3, 3' bilden einen deutlichen optischen Kontrast zu solchermaßen erzeugten matten Oberflächen, die beispielsweise zuvor per Sandstrahlung oder Ätzung mattiert wurden.
Alternativ zu CO2-Lasern können auch Festkörperlaser wie beispielsweise ein Nd:YAG-Laser zum Einsatz kommen. Dieser emittiert nach einer Frequenzverdopplung im sichtbaren Bereich bei 532 Nm und gibt kurze Pulse im Bereich von 1 bis 15 ns ab. Grundsätzlich lassen sich auch andere Festkörperlaser mit einer Ausgangswellenlänge von 1 064 Nm oder 355 Nm verwenden . Die Pul se n erg i e n beweg en s i ch i m Be re i ch vo n 0 , 1 b i s 2 mJ. Das ist selbstverständlich und insgesamt nur beispielhaft und nicht einschränkend zu verstehen.
Jedenfalls ist die gepulste Laserquelle 2 in der Lage, im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 die bereits angesprochenen Lasermarkierungen 3, 3' auf oder in der Oberfläche des Werkstückes 1 zu erzeugen , wie d ies einleitend bereits beschrieben wurde und die Figuren 2A und 2B schematisch darstellen. Grundsätzlich können d ie Lasermarkierungen 3 auch i m I n neren des Werkstückes 1 defin iert werden , wie die Fig . 3 andeutet. H ier sind zwei verschiedene Ebenen an Lasermarkierungen 3, 3', dargestellt, nämlich eine erste Ebene an Lasermarkierungen 3 und eine zweite darunter befindliche weitere Ebene an Lasermarkierungen 3'.
Ein Laserstrahl 4 verlässt die gepulste Laserquelle 2 und wird durch eine Strahlführung 5, 6 auf die Oberfläche des Werkstückes 1 gerichtet. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels setzt sich die Strahlführung 5, 6 aus einer Galvano- meterspiegelanordnung 5 und einer Fokussierlinse 6 zusammen. Die Galvanometerspiegelanordnung 5 mag so gestaltet sein und arbeiten, wie dies in der einleitend in Bezug genommenen DE 196 54 210 A1 bereits beschrieben wurde. Tatsächlich verfügt die Galvanometerspiegelanordnung 5 über zwei oder mehr unabhängig voneinander bewegbare Galvanometerspiegel, die es erlauben, den von der gepulsten Laserquelle 2 ausgesandten Laserstrahl 4 flächenmäßig in X- und Y-Richtung abzulenken, und zwar unter Berücksichtigung eines insgesamt erreichbaren Bearbeitungsfeldes 7.
D i eses Bea rbe itu ng sfeld 7 l ässt s i ch m axi m a l be i Verstel l u ng d e r Galvanometerspiegel der Galvanometerspiegelanordnung 5 und feststehender Laserführung 5, 6 mit den gewünschten Lasermarkierungen 3 ausrüsten. Um ein benachbartes Bearbeitungsfeld 7' ebenfalls mit Lasermarkierungen 3' auszurüsten, ist es erforderlich, die Strahlführung 5, 6 zu verschieben. Zu diesem Zweck ist eine Werkstückführung 8 vorgesehen, die mit ein oder mehreren Motoren 9 ausgerüstet ist. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels verfügt die Werkstückführung 8 über insgesamt drei Motoren 9, und zwar jeweils einen Motor 9 für jede Raumrichtung, d. h. die X-, Y- und Z-Richtung.
Im Beispielfall nach Fig. 1 arbeitet die Werkstückführung 8 auf die Strahlführung 5, 6 und sorgt dafür, dass die Strahlführung 5, 6 in eine gewünschte andere Raumposition in X-, Y- und/oder Z-Richtung verschoben wird. Grundsätzlich kann aber auch mit einer ortsfesten Strahlführung 5, 6 gearbeitet werden. Dann sorgt ein lediglich angedeuteter und das Werkstück 1 tragender Schlitten 10 dafür, dass das Werkstück 1 die gewünschte Verfahrbewegung vollzieht. So
oder so wird deutlich, dass bei ortsfest eingestellter Strahlführung 5, 6 der die gepulste Laserquelle 2 verlassende Laserstrahl 4 insgesamt das Bearbeitungsfeld 7 mit den gewünschten Lasermarkierungen 3 ausrüsten kann. Um auch das benachbarte Bearbeitungsfeld 7' mit den dortigen Lasermarkierungen 3' zu versehen, wird im Ausführungsbeispiel die Strahlführung 5, 6 mit Hilfe der Werkstückführung 8 verschoben. Alternativ oder zusätzlich kann aber auch der Schlitten 10 für das Werkstück 1 eine entsprechende Verfahrbewegung erfahren. Das ist jedoch nicht dargestellt. Man erkennt, dass die Werkstückführung 8 ebenso wie die Strahlführung 5, 6 an eine gemeinsame Steuereinheit 1 1 angeschlossen sind. Auch die Laserquelle 2 ist mit der Steuereinheit 1 1 verbunden und wird von dieser beaufschlagt und gesteuert. Die Strahlführung 5, 6 weist neben der Galvanometerspiegelanordnung 5 zusätzlich noch die bereits angesprochene Fokussierlinse 6 auf. Bei der Fokussierlinse 6 handelt es sich im Beispielfall um eine planfeld- oder f-theta-Linse, die auch in telezentrischer Ausführung realisiert werden kann. Auf diese Weise erfolgt eine Parallelisierung des Strahlenganges. Dadurch wird erreicht, dass die jeweils in den Figuren 1 und 3 angedeuteten Strahlkegel 4' des Laserstrahles 4 sämtlich überwiegend sen krecht auf d ie Oberfläche des Werkstückes 1 treffen . Dadurch wird sichergestellt, dass der mit Hilfe der Galvanometerspiegelanordnung 5 abgelenkte Laserstrahl 4 beim Überstreichen des Bearbeitungsfeldes 7 bzw. 7' respektive die hierbei erzeugten Strahlkegel 4' senkrecht bzw. überwiegend senkrecht auf die Oberfläche des Werkstückes 1 auftreffen. Die Fokussierlinse 6 bzw. die an dieser Stelle eingesetzte Objektiveeinheit 6 arbeitet telezentrisch.
Kommt dagegen eine nicht telezentrische Linse bzw. Objektiveinheit 6 zum Einsatz, so können Asymmetrien bei der Erzeugung der einzelnen Lasermarkierungen 3, 3' durch Verkippung des Laserstrahls 4 gegenüber der
Senkrechten auftreten. D. h., man wird dann keine Markierung 3 bzw. 3' mit überwiegend symmetrischer Ausprägung beobachten oder beobachten können, wie sie beispielsweise im rechten Teil der Fig. 8 dargestellt ist. Ergänzend sind ein oder mehrere Wegsensoren 12 vorgesehen, mit deren Hilfe jeweils die Position der Strahlenführung 5, 6 im Vergleich zur Oberfläche des Werkstückes 1 erfasst und in der Steuereinheit 1 1 abgelegt sowie überprüft wird. Darüber hinaus mögen ein oder mehrere Wegsensoren 13 realisiert sein, die sich an oder in der Strahlführung 5, 6 bzw. der Galvanometerspiegelan- Ordnung 5 finden . Mit Hilfe dieser Wegsensoren 1 2, 1 3 lässt sich eine vom Laserstrahl 4 abgefahrene und beispielhaft in der Fig. 2A dargestellte Raumkurve 14 bzw. 14' erfassen und mit der entsprechend softwaretechnisch vorgegebenen Raumkurve 14 bzw. 14' in der Steuereinheit 1 1 abgleichen. Schließlich ist auch noch eine angedeutete Kontrolleinheit 15 realisiert, die lediglich in Fig. 3 dargestellt ist und an die Steuereinheit 1 1 angeschlossen ist. Mit Hilfe der Kontrolleinheit 15 kann das Werkstück 1 hinsichtlich der erzeugten Lasermarkierungen 3 bzw. 3' untersucht werden. Außerdem lassen sich anhand der von der Kontrolleinheit 15 aufgenommenen Bilder bzw. Messergebnisse Parameteränderungen an der gepulsten Laserquelle 2 und/oder der Strahlführung 5, 6 vornehmen. Tatsächlich kann mit Hilfe der Kontrolleinheit 15 die Dauer und/oder Stärke des Laserpulses verändert werden. Alternativ oder gleichzeitig lässt sich auch die Richtung des Laserstrahles 4 und ggf. seine Form verändern. Das geschieht nach Maßgabe der Messergebnisse seitens der Kontrolleinheit 1 5 bzw. in Abhängigkeit von der Form und Ausbildung der erzeugten Lasermarkierungen 3 respektive 3' sowie in Abhängigkeit von der Struktur des Werkstückes 1 .
Die Funktionsweise ist wie folgt. Wie einleitend bereits erläutert, wird der gepulste Laserstrahl 4 im Rahmen der Darstellung nach Fig. 1 auf die Oberfläche des Werkstückes 1 gerichtet. Bei der prinzipiell dargestellten Vorgehensweise nach Fig. 3 wird der gepulste Laserstrahl 4 ins Innere des Werkstückes 1 gerichtet. In beiden Fällen werden mehrere Lasermarkierungen 3 bzw. 3' an der Oberfläche des Werkstückes 1 erzeugt (vgl. Figuren 1 und 2A, 2B) bzw. im Inneren des Werkstückes 1 (vgl. Fig. 3). Das geschieht derart, dass der Laserstrahl 4 mit Hilfe der Strahlführung 5, 6 und/oder unter Rückgriff auf d i e We rkst ü c kfü h ru n g 8 d i e j ewe i l s vo n e i n a n d e r bea bsta n d ete n Lasermarkierungen 3 bzw. 3' als Punkte zumindest einer Raumkurve 14, 14' erzeugt. Bei der Raumkurve 14, 14' mag es sich um die beiden Raumkurven 14, 14' handeln, die prinzipiell in der Fig. 2A dargestellt sind. Grundsätzlich kann mit Hilfe der Lasermarkierungen 3, 3' jede denkbare durchgängige oder unterbrochene Struktur an der Oberfläche des Werkstückes 1 oder auch im Inneren hergestellt werden . So lassen sich explizit verschiedene Dekors, Beschriftungen, Abbildungen etc. auf die Oberfläche des Werkstückes 1 aufbringen bzw. im Inneren des Werkstückes 1 definieren.
Im Rahmen der Erfindung und von besonderer Bedeutung ist nun der Umstand, dass einzelne abstandsnächste Punkte, beispielsweise 1 i , 2i i n d er matrixartigen Anordnung nach der Fig. 2A nicht zeitlich nacheinander, sondern zeitversetzt zueinander erzeugt werden. Diese Vorgehensweise wird anhand der Figuren 2A und 2B näher erläutert werden. In der Fig. 2A sind insgesamt und nur beispielhaft insgesamt 20 Punkte einer 5x4-Matrix dargestellt, die vorliegend ein Bearbeitungsfeld 7 definieren. Die 20 Punkte 1 i bis 54 sind im Beispielfall gleich beabstandet zueinander angeordnet, und zwar in 5 Spalten 1 bis 5 und 4 Zeilen 1 bis 4.
Um nun die einzelnen Punkte bis 54 bzw. die zugehörigen Lasermarkierungen 3 zu erzeugen, wird im dargestellten Beispielfall nach der Fig.2A mit zwei Raumkurven 14, 14' gearbeitet. Die erste und durchgezogen dargestellte Raumkurve 14 wandert vom Punkt 1i über den Punkt 3i zum Punkt 5i, 53, 42, 22, I3, 24, 33 schließlich zum Punkt 54. Dabei deutet die zugehörige Raumkurve 14 den Weg an, welchen ein kontinuierlicher Laserstrahl 14 durch die zugehörige Bewegung der G a I va n o m e t e rs p i eg e I der Galvanometerspiegelanordnung 5 abgefahren bzw. überstrichen hätte. Da jedoch mit der gepulsten Laserquelle 2 gearbeitet wird, erscheinen im zeitlichen Abstand jeweiliger Laserpulse zueinander die Lasermarkierungen 3 bzw. die zuvor in Bezug genommenen Punkte 1i bis schließlich 54.
Die Bewegung der Spiegel der Galvanometerspiegelanordnung 5 und die zeitliche Abfolge der Laserpulse sind so aufeinander abgestimmt, dass ein jeweiliger Laserpuls auf die Galvanometerspiegelanordnung 5 trifft, sobald diese eine Position einnimmt, welche zu der jeweiligen Lasermarkierung 3 bzw. 3' gehört. Bei einer angenommenen Pulsfrequenz der Laserquelle 2 von beispielsweise 10 kHz beträgt der zeitliche Abstand zwischen zwei Laserpulsen ca.0,1 ms (Millisekunden). Innerhalb dieser Zeitdauer sind die Spiegel der Galvanometerspiegelanordnung 5 so verstellt worden, dass der Strahl 4 bzw. der Strahlkegel 4' beispielsweise vom Punkt 1i zum Punkt 3i weiterbewegt wurde.
Im Rahmen dieser ersten Raumkurve 14 hat die gepulste Laserquelle 2 bzw. der sie verlassene gepulste Laserstrahl 4 die fraglichen Punkte 1i bis 54 in den sämtlichen 5 Spalten und 4 Zeilen erzeugt. Jetzt tritt der Laserstrahl 4 gleichsam seinen Rückweg an und überstreicht dabei die Raumkurve 14'. Diese unterscheidet sich bildlich von der Raumkurve 14 dadurch, dass die Raumkurve 14' gestrichelt dargestellt ist, wohingegen die Raumkurve 14 durchgezogen
gezeich net ist. Man erken nt, dass bei dem Rückweg bzw. der zweiten anschließenden Raumkurve 14' der letzte Punkt der 5x4-Matrix, der Punkt 54 mit dem Punkt 34, dann 1 , 23, 43, 52, 32, I2 und schließlich den Punkten 2i und 4i verbunden wird. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass einzelnen abstands- nächste Punkte, wie beispielsweise die Punkte 1 i und 2i n icht zeitl ich nacheinander, sondern zeitversetzt zueinander erzeugt werden. Tatsächlich wird im Beispielfall der Punkt 1 i zu Beginn der Raumkurve 14 erzeugt, wohingegen der abstandsnächste Punkt 2i zeitversetzt und praktisch am Ende der zweiten Raumkurve 14' erzeugt wird. Vergleichbares gilt, wenn man den fraglichen Punkt 1 i mit dem weiteren abstandsnächsten Punkt 12 vergleicht, der ebenfalls zeitversetzt eine Erzeugung und Definition erfährt.
Auf diese We i se wi rd d ie th erm isch e Bel astu ng d er Oberfl äch e d es Werkstückes 1 auf ein Minimum reduziert und eine besonders günstige Wärme- Verteilung erreicht. Der Stand der Technik arbeitet demgegenüber mit einer gleichsam mäanderförmigen Punkteerzeugung, d. h. hier werden die Punkte 1 i bis 5i nacheinander und dann die Punkte I2 bis 52 usw. in dieser Reihenfolge an der Oberfläche bzw. im Inneren des Werkstückes 1 produziert. Dadurch können je nach Abstand der einzelnen Punkte zueinander lokale Aufschmel- zungen und/oder unerwünschte zusätzliche Inhomogenitäten in dem Werkstück 1 erzeugt werden. Dies verhindert die Erfindung dadurch, dass einzelne bzw. im Rahmen des Ausführungsbeispiels nach den Figuren 2A und 2B sämtliche abstandsnächsten Pun kte nicht zeitl ich nacheinander, sondern zeitversetzt zueinander, erzeugt werden.
Um dies im Detail zu realisieren, arbeitet die Erfindung mit einem Mindestabstand R vom erzeugten Punkt 1 i im Beispielfall bis zum nächsten erzeugten Punkt 3i, der auf jeden Fall eingehalten bzw. überschritten werden muss . Dieser M indestabstand R mag als Radius eines um den jeweils erzeugten
Punkt 1 i geschlagenen Kreises oder auch einer Kugel im Raum definiert werden. Im Rahmen der Erfindung wird nun so gearbeitet, dass innerhalb dieses Mindestabstandes R bzw. des um den erzeugten Punkt 1 i geschlagenen Kreises mit dem Radius R der nächste erzeugte Punkt nicht liegen darf. Tatsächlich wird der innerhalb dieses Mindestabstandes R befindliche weitere Punkte 2i zeitlich versetzt wie beschrieben erzeugt.
Du rch d ieses Vorgehensweise ist einerseits sichergestellt, dass die Galvanometerspiegel der Galvanometerspiegelanordnung 5 ständig in Bewegung sind, im Beispielfall die zugehörige Raumkurve 14 bzw. 14' bei Rückgriff auf einen Dauerstrich-Laserstrahl 4 beschreiben würden. Die zeitliche Abfolge der Laserpulse des gepulsten Lasers 2 ist nun an diese fortlaufende Bewegung der Galvanometerspiegel der Galvanometerspiegelanordnung 5 d e ra rt a n g e pa sst , d ass d e r j ewe i l s g ewü n sch te P u n kte bzw . d i e Lasermarkierung 3, 3' dann erzeugt wird, wenn der Laserpuls auf die in der zugehörigen Stellung befindlichen Galvanometerspiegel trifft, die während des Laserpulses weiterbewegt werden.
Auf diese Weise wird ergänzend erreicht, dass die einzelne Lasermarkierung 3 bzw. 3' einen mehr oder minder elliptischen Charakter mit einer Vorzugsachse A besitzt. Anhand der einzelnen dargestellten Vorzugsachsen A in der Fig. 2A erkennt man, dass die beschriebene Führung des Laserstrahles 4 innerhalb der Galvanometerspiegelanordnung 5 die einzelnen Vorzugsachsen A eine stochastische Verteilung längs der zugehörigen Raumkurve 14 bzw. 14' respektive in der Ebene des Bearbeitungsfeldes 7 aufweisen.
Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die in dem Bearbeitungsfeld 7 nach der Fig . 2A erzeugten Pun kte bzw. Lasermarkierungen 3 keiner speziellen Linienform folgen und einen insgesamt homogenen optischen Eindruck in
Durchsicht oder auch in Aufsicht erzeugen. Das ist von besonderer Bedeutung für den Fall, dass großflächige Mattierungen auf die Oberfläche des Werkstückes 1 aufgebracht werden sollen. Bei diesem Vorgang werden die einzelnen Punkte bzw. Lasermarkierungen 3 nicht mäanderförmig abgearbeitet, sondern letztlich entlang chaotisch wirkender Raumkurven 14, 14'. Die Raumkurven 14, 14' werden unter Berücksichtigung der beschriebenen Vorgabe sowie einer Wegoptimierung erzeugt. Die Wegoptimierung berücksichtig einerseits die Vorgabe, dass abstandsnächste Punkte nicht zeitig nacheinander, sondern zeitversetzt zueinander erzeugt werden sollen . Andererseits wird im Rahmen der Wegoptimierung der jeweils benachbarte nächste Punkt unter Berücksichtigung des Minimalabstandes R angesteuert, wobei zusätzlich noch eine möglichst geringe Verstell beweg ung der Galvanometerspiegel einfließt. Diese Stellbewegung der Galvanometerspiegel lässt sich mit Hilfe der Sensoren 13 abfragen und in der Steuereinheit 1 1 berücksichtigen.
Neben der gleichsam Raumkurvenstrategie gemäß der Fig. 2A ist auch die nachfolgend noch zu beschreibende und in der Fig. 2B dargestellte Streifenstrateg ie erfindungsgemäß von besonderer Bedeutung . Bei der Streifenstrategie handelt es sich um ein spezielles Schachtelverfahren, bei welchem ein Gesamtbild aus einzelnen Bearbeitungsfeldern 7, 7' zusammengesetzt wird. Dabei kann mit speziellen Übergangszonen gearbeitet werden, mit deren Hilfe die einzelnen Streifen bzw. Bearbeitungsfelder 7, 7' aneinandergefügt werden. Tatsächlich wird hier so gearbeitet, dass die Bearbeitungsfelder 7, 7' einen Überlappungsbereich bzw. eine Übergangszone 16 aufweisen. Innerhalb dieses Überlappungsbereiches bzw. der Übergangszone 16 finden sich sowohl zum ersten Bearbeitungsfeld 7 gehörige Lasermarkierungen 3 als auch zum zweiten Bearbeitungsfeld 7' gehörige Lasermarkierungen 3'. Dadurch wird eine scharfe Trennlinie zwischen den einzelnen
benachbarten Bearbeitungsfeldern (Scannfeldern) 7, 7' vermieden und ein großflächiger homogener optischer Gesamteindruck der Oberflächengravur erreicht, der bisher ohne Beispiel bei einer Markierung mit einer gepulsten Laserquelle 2 geblieben ist. Tatsächlich wird im Rahmen der beschriebenen Streifenstrategie vermieden, dass einzelne Ansätze zwischen den jeweiligen Bearbeitungsfeldern 7, 7' optisch störend in Erscheinung treten.
Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, die Lasermarkierungen 3, 3' je nach Dauer und/oder Stärke des Laserpulses und/oder Richtung des Laserstrahles 4 und/oder Form des Laserstrahles 4 mit einer räumlichen Vorzugsachse A auszurüsten. Um nun keinen bestimmten oder nachvollziehbaren optischen Gesamteindruck zu erzeugen, werden die Lasermarkierungen 3, 3' stochastisch abgearbeitet. Tatsächlich reicht es im Rahmen des Ausführungsbeispiels an dieser Stelle aus, die sich beim Abfahren der zugehörigen Raumkurve 14 bzw. 14' zwangsläufig einstellenden Inhomogenitäten in der Strahlführung 5, 6 auszunutzen, um die bereits beschriebene stochastische Verteilung der Vorzugsachsen A entlang der jeweiligen Raumkurve 14 bzw. 14' in der Ebene des zugehörigen Bearbeitungsfeldes 7 bzw. 7' zur Verfügung zu stellen. Zug leich od er u nabh äng ig h iervon kan n es aufg ru nd der Läng e d es Laserpulses im Vergleich zur Bewegungsgeschwindigkeit der Strahlführung 5, 6 dazu kommen, dass die Vorzugsachse A gleichsam "verschmiert". D. h ., bei relativ langen Laserpulsen im Vergleich zur Bewegungsgeschwindigkeit der Strahlführung 5, 6 beobachtet man, dass der Laserpuls durch die Strahlführung 5, 6 praktisch auseinandergezogen wird. Hiermit einher geht typischerweise eine Änderung der Orientierung der Vorzugsachse A im Raum. Dies trägt für sich genommen bereits zu einem homogenen optischen Gesamteindruck der solchermaßen erzeugten Lasermarkierungen 3, 3' bei . Entsprechendes gilt
natürlich insbesondere dann, wenn die einzelnen Lasernnarkierungen 3, 3' wie beschrieben stochastisch abgearbeitet werden.
Die Fig . 3 m it der dort schematisch dargestel lten Innengravur und den zugehörigen sowie übereinander angeordneten Ebenen an Lasermarkierungen 3 und Lasermarkierungen 3' arbeitet vergleichbar wie bereits dargestellt. Hier kommt noch als weiterer Effekt hinzu, dass die einzelnen Bearbeitungsfelder 7 bzw. 7' räumlich getrennt zueinander angeordnet sind und in Aufsicht ineinandergreifen. Das kann erneut derart geschehen, dass diesmal ein räumlicher Überlappungsbereich 1 6 definiert wird, innerhalb dessen sowohl zum ersten Bearbeitungsfeld 7 gehörige Lasermarkierungen 3 als auch Lasermarkierungen 3' des benachbarten zweiten Bearbeitungsfeldes 7' befindlich sind. Dabei lassen sich die Lasermarkierungen 3' in dem Bearbeitungsfeld 7' zum Teil ohne Abschattung durch das darüber befindliche Bearbeitungsfeld 7 darunter platzieren. Jedenfalls gelingt auch in diesem Fall eine Verschachtelung der benachbarten Bearbeitungsfelder 7, 7' im Raum unter Berücksichtigung eines gemeinsamen Überlappungsbereiches 16. In dem Fall wird sichergestellt, dass zwischen den einzelnen Bearbeitungsfeldern 7, 7' keine scharfe und optisch möglicherweise störende Trennlinie vorliegt, sondern vielmehr die einzelnen Bearbeitungsfelder 7, 7' gleichsam fingerartig oder mäanderartig (in Aufsicht bzw. Projektion) ineinandergreifen.
Die grundsätzlich und bereits mit Bezug zu den Fig. 2A und Fig. 2B beschriebene erfindungsgemäße Vorgehensweise wird auch anhand der nachfolgend zu beschreibenden Fig. 4 plausibel. Tatsächlich zeigt die Fig. 4 insgesamt vier Bearbeitungsfelder 7, 7', 7" und 7"', die jeweils aneinander anschließen. Zu diesen vier Bearbeitungsfeldern 7, 7', 7" und 7"' gehören vier u ntersch ied l iche Lasermarkieru ngen 3, 3', 3" u nd 3"' . Die einzel nen Lasermarkierungen 3, 3', 3" und 3"' unterscheiden sich in der Darstellung nach
Fig. 4 durch ihre jeweils schematisch dargestellte geometrische Form. So handelt es sich bei den Lasermarkierungen 3 um kreisförmige Laserpunkte, die aus einer ersten Position der Strahlführung 5, 6 ausgehend in das Werkstück 1 eingebracht worden sind. Die Lasermarkierungen 3', sind als Quadrate dargestellt und unter Berücksichtigung einer zweiten Position der Strahlführung 5, 6 erzeugt worden. Die Lasermarkierungen 3" korrespondieren zu Dreiecken, die aus einer dritten Position der Strahlführung 5, 6 produziert worden sind und die Lasermarkierungen 3"' korrespondieren schließlich zu fünf Ecken, die zu einer vierten Position der Strahlführung 5, 6 gehören.
Dabei versteht es sich, dass die Strahlführung 5, 6 zunächst zur Position 1 bzw. ersten Pos ition gefa h ren wu rd e u m a u s d ieser Pos ition h era us d ie Lasermarkierungen 3 (Kreis) zu erzeugen. Zeitversetzt hierzu hat dann die Strahlführung 5, 6 ihre Position 2 eingenommen, aus welcher heraus d ie quadratisch dargestellten Lasermarkierungen 3' erzeugt worden sind . Im Anschluss daran hat die Strahlführung 5, 6 die Position 3 angenommen, um die Lasermarkierungen 3" (Dreieck) zu erzeugen. Den Abschluss bilden die fünfeckig in der Fig. 4 dargestellten Lasermarkierungen 3"', die aus Richtung der Position 4 der Strahlführung 5, 6 - ebenfalls zeitversetzt - erzeugt worden sind. D. h., die Fig. 4 macht noch einmal deutlich, wie einzelne ausgewählte Punkte und folglich Lasermarkierungen 3, 3', 3", 3"' zeitversetzt zueinander im Rahmen der Erfindung erzeugt werden. Es wird deutlich, dass in dem jeweiligen Bearbeitungsfeld 7, 7', 7" und 7"' eine zufällige Auswahl einzelner Lasermarkierungen 3, 3', 3" und 3"' weggelassen werden und die so entstehenden Lücken durch Lasermarkierungen 3, 3', 3" und 3"' des gleichsam benachbarten Bearbeitungsfeldes 7, 7', 7" und 7"' aufgefüllt werden bzw. von einer zu dem jeweiligen Bearbeitungsfeld 7, 7', 7" und 7"' gehörigen anderen Position der Strahlführung 5, 6 ausgehend eine Erzeugung erfahren. Dies wird mit Hilfe der Steuereinheit 1 1 vorgegeben. Das heißt, die Steuereinheit 1 1 gibt
nicht nur die Position der Strahlführung 5, 6 zur Erzeugung des jeweiligen Bearbeitu ngsfeldes 7, 7', 7" , 7"' vor, sondern legt auch fest, welche Lasermarkierungen 3, 3', 3", 3"' innerhalb des jeweiligen Bearbeitungsfeldes 7, 7', 7", 7"' erzeugt werden und welche nicht. Auf diese Weise werden die Übergänge zwischen den einzelnen Bearbeitungsfeldern 7, 7', 7" und 7"' besonders "weich" eingestellt und etwaige Übergänge und Ungleichmäßigkeiten innerhalb des Bearbeitungsfeldes 7, 7', 7", 7"' treten nicht oder praktisch nicht (mehr) auf. Die Fig . 5 macht ergänzend zu der bereits anhand der Fig. 2A und 2B beschriebenen Vorgehensweise deutl ich , wie im Rahmen der Erfindung gearbeitet wird . H ier ist ein Raster der einzelnen Lasermarkierungen 3 dargestellt, die - ähnlich wie in der Fig. 2A - matrixartig durchnummeriert sind. D. h., jeder in der Fig. 5 dargestellte Punkte korrespondiert zu einer eigenen Lasermarkieru ng 3. Man erken nt, dass beispiel sweise zu nächst al le ungeradzahligen Punkte bzw. Lasermarkierungen 3 erzeugt werden, und zwar im Rahmen eines ersten Durchganges. In einem zweiten und zeitversetzt zum ersten Durchgang durchlaufenden weiteren Durchgang werden dann beispielsweise alle geradzahligen Punkte und die hierzu gehörigen Lasermarkierungen 3 erzeugt. Dabei können grundsätzlich natürlich auch andere Punktraster sowie anders gestaltete Bearbeitungsfelder 7, 7', 7", 7"' erzeugt werden, also beispielsweise hexagonale oder auch unregelmäßige Verteilungen der Lasermarkierungen 3 erzeugt werden. In jedem Fall wird der Wärmeeintrag verringert und eine damit verbundene Aufschmelzung des Werkstückes 1 verringert respektive im Rahmen der Erfindung vollständig verhindert.
Die Fig . 6 zeigt anhand des Pun ktrasters nach Fig . 5, wie d ie einzelnen Vorzugsachsen A der jeweiligen Lasermarkierung 3, 3', 3", 3"' entlang der
dortigen Raumkurve 14 bzw. 14' eine Änderung im Rahmen der Erfindung erfahren. Tatsächlich erfahren die einzelnen Achsen A der Lasermarkierungen 3, 3', 3", 3"' eine statistische bzw. stochastische Verteilung entlang der Raumkurve 14 bzw. 14'. Dadurch wird die in Fig. 6 gezeigte gleichmäßige Oberflächenstruktur erreicht, in der keine Vorzugsachsen oder Vorzugsrichtungen beobachtet werden und möglicherweise optisch störend wirken können.
D ie Ei nstel l u ng d er j eweil ig en Achsen A erfolgt erneut m it H i lfe der Steuereinheit 1 1 . Dabei werden insgesamt Bearbeitungsgeschwindigkeiten im Bereich von 2000 bis zu ca. 20.000 Lasermarkierungen 3, 3', 3", 3"' pro Sekunde erzielt. Wie bereits erläutert, lassen sich die Lasermarkierungen 3, 3', 3", 3"' nicht nur in quadratischen oder rechteckförmigen Bearbeitungsfeldern 7, 7', 7", 7"' erzeugen, sondern sind grundsätzlich Bearbeitungsfelder 7, 7', 7", 7"' bel iebiger Gestalt denkbar, so lange diese mit Hilfe der Strahlführung 5, 6 definiert werden können.
Die Fig . 7 zeigt beispiel haft, wie d ie einzel nen Vorzugsachsen A der Lasermarkierungen 3 im Beispielsfall bei einem quadratischen Bearbeitungsfeld 7 eine insgesamt verdrehte Anordnung beschreiben können . Eine solche optisch nachvollziehbare Änderung der Vorzugsachse A der zugehörigen Lasermarkierung 3 wird im Rahmen der Erfindung ausdrücklich vermieden, weil entlang der zugehörigen Raumkurve 14 bzw. 14' die bereits beschriebene statistische bzw. stochastische Verteilung gemäß der Fig . 6 mit H ilfe der Steuereinheit 1 1 eingestellt und vorgegeben wird.
Anhand der Fig. 8 erkennt man, wie die Lasermarkierung 3 im Schnitt im Werkstück 1 definiert wird bzw. definiert werden kann. Tatsächlich zeigt der linke Teil der Fig . 8 das Werkstück 1 mit einer Lasermarkierung 3, die durch
eine flache Aufschmelzung der Werkstückoberfläche erzeugt worden ist. Dazu korrespondiert eine geringe Festigkeit der Werkstückoberfläche aufgrund der großflächigen Aufschmelzungszone. Demgegenüber korrespondiert die Lasermarkierung 3 im rechten Teil der Fig. 8 zu einem Laserpunkt mit tiefer Aufschmelzung und großer Festigkeit. Dazu ist es erforderlich, mit relativ hohen Leistungsdichten am Brennpunkt zu arbeiten.
Es hat sich herausgestellt, dass bei Rückgriff auf einen CO2-Laser die Laserpunkte bzw. zugehörigen Lasermarkierungen 3 mit tiefer Aufschmelzung entsprechend der rechten Darstellung nach Fig . 8 primär dann beobachtet werden, wenn die Laserpulslänge im Bereich von 0,025 bis 0,5 ms angesiedelt ist. Die Laserpulsleistung beträgt in d iesem Fal l 1 00 W bis 500 W. Die Brennweite der Objektiveinheit 6 ist auf 50 bis 200 mm eingestellt. Der Durchmesser der auf diese Weise erzeugten Laserpunkte bzw. der Lasermarkierungen 3 liegt je nach Pulsleistung im Bereich zwischen 0,1 bis 0,5 mm. Bei dem bearbeiteten Werkstück 1 entsprechend der Fig. 8 handelt es sich um Floatglas. Ähnliche Eigenschaften zeigt auch das bereits angesprochene ESG-Glas, optisches Glas, Bleikristallglas oder auch Behälterglas.
Für den Fall, dass mehrere benachbarte Lasermarkierungen 3 ohne Zeitversatz entsprechend dem Stand der Technik erzeugt werden, besteht die Gefahr, dass entsprechend der linken Darstellung in Fig. 9 eine flächige Aufschmelzung über mehrere Laserpunkte hinausgehend entsteht. Die damit zusammenhängende Schmelze erstarrt als Film auf dem nicht angeschmolzenen Werkstück 1 und kann sich großflächig ablösen. Dadurch wird eine stabile Werkstückoberfläche nicht (mehr) beobachtet.
Wird dagegen erfindungsgemaß mit einem Zeitversatz bei der Herstellung der einzelnen Lasermarkierungen 3, 3', 3", 3"' gearbeitet, wie die der rechte Teil der Fig. 9 zeigt, so erfährt das Werkstück 1 eine lediglich lokale Erhitzung am Brennpunkt. Da das Werkstück 1 üblicherweise Raumtemperatur aufweist, führt dies zu einer raschen Abkühlung der am Brennpunkt durch den Laserpuls erzeugten Glasschmelze. Aufgrund der Schrumpfung beim Abkühlen bilden sich zwischen der erstarrten Schmelze und dem umliegenden nicht aufgeschmolzenen Werkstück 1 Spannungen und zum Teil auch Risse. Dadurch, dass die einzelnen Lasermarkierungen 3, 3' zeitversetzt zueinander erzeugt werden, wird der flächige Wärmeeintrag deutlich verringert bzw. erfolgt zeitversetzt. Im Rahmen der rechten Darstellung nach Fig . 9 werden die einzelnen Lasermarkierungen 3, 3' beispielsweise so eingebracht, wie dies bereits mit Bezug zu der Fig. 5 beschrieben worden ist. Man erkennt, dass die mechanische Belastbarkeit der Lasermarkierungen 3, 3' im rechten Teil der Fig. 9 viel größer als nach dem Stand der Techn i k entsprechend der l in ken Darstellung ausgelegt ist. Auch das dort beobachtete Inneinanderfließen der Schmelze tritt praktisch nicht mehr auf.
Die Fig. 10 beschreibt eine erfindungsgemäße Vorgehensweise, bei welcher die jeweils zu erzeugenden Raumkurven 14 bis 14' vor der Produktion analysiert werden. Das kann mit Hilfe der bereits beschriebenen Kontrolleinheit 15 geschehen. Diese untersucht also nicht nur die erzeugten Lasermarkierungen 3, 3', 3", 3"' sondern ist grundsätzlich auch dazu in der Lage, die jeweils abzuarbeitenden Raumkurven 14 bzw. 14' zu analysieren und dafür zu sorgen, d ass d ie Stra h lfü h ru ng 5 , 6 u nd/od er d ie Werkstü ckfü h ru ng 8 e i n e entsprechende Positionierung erfahren. Tatsächlich wird man die Strahlführung 5, 6 und/oder die Werkstückführung 8 so ausrichten und positionieren, dass mit möglichst wenigen aneinander anschließenden Bearbeitungsfeldern 7, 7', 7", 7"'
gearbeitet wird und gearbeitet werden kann. Die hiermit verbundene Vorgehensweise macht die Fig.10 deutlich.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstückes (1), wonach ein gepulster Laserstrahl (4) auf eine Oberfläche und/oder ins Innere des Werkstückes (1) unter Erzeugung wenigstens einer Lasermarkierung (3, 3') gerichtet wird, und wonach der Laserstrahl (4) mittels einer Strahlführung (5, 6) und/oder mittels einer Werkstückführung (8) mehrere voneinander beabstandete Lasermarkierungen (3, 3') als Punkte zumindest einer vorgegebenen Raumkurve (14, 14') erzeugt, in dem einzelne ausgewählte oder sämtliche abstandsnächsten Punkte nicht zeitlich nacheinander, sondern zeitversetzt zueinander, erzeugt werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Strahlführung (5, 6) mit wenigstens einem bewegbaren Spiegel ausgerüstet ist, welcher durchgängig - auch während der Dauer eines
Laserpulses - verfahren wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Punkte der Raumkurve (14, 14') innerhalb von wenigstens zwei Bearbeitungsfeldern (7, 7') liegen, die flächig und/oder räumlich aneinander anschließen.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsfelder (7, 7') einen Überlappungsbereich (16) aufweisen, innerhalb dessen sowohl zum ersten Bearbeitungsfeld (7) gehörige Lasermarkierungen (3) als auch zum zweiten Bearbeitungsfeld (7') gehörige Lasermarkierungen (3') als Punkte der jeweiligen Raumkurve (14, 14') erzeugt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Punkte der jeweiligen Raumkurve (14, 14') unter Berücksichtigung eines
vorgegebenen Minimalabstandes (R) zueinander zeitlich nacheinander erzeugt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein innerhalb des Minimalabstandes (R) zu platzierender Punkte der Raumkurve (14, 14') zeitlich versetzt erzeugt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lasermarkierungen (3, 3') je nach Dauer und/oder Stärke des Laserpulses und/oder Richtung des Laserstrahles (4) und/oder Form des Laserstrahles (4) räumliche Vorzugsachsen (A) beschreiben, wobei die Anordnung der Vorzugsachsen (A) der Lasermarkierungen (3, 3') und folglich der Punkte längs der Raumkurve (14, 14') einer statistischen Verteilung folgt.
7. Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstückes (1 ), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einer gepulsten Laserquelle (2), und mit einer Strahlführung (5, 6) und/oder einer Werkstückführung (8), mit deren Hilfe ein gepulster Laserstrahl (4) auf eine Oberfläche u nd/oder ins I n nere des Werkstückes (1 ) u nter Erzeugen wenigstens einer Lasermarkierung (3, 3') gerichtet wird, wobei der Laserstrahl (4) mehrere zueinander beabstandete Lasermarkierungen (3, 3') als Punkte zumindest einer vorgegebenen Raumkurve (14, 14') erzeugt, und wobei eine Steuereinheit (1 1 ) vorgesehen ist, mit deren Hilfe einzelne ausgewählte oder sämtliche abstandsnächsten Punkte nicht zeitlich nacheinander, sondern zeitversetzt zueinander, erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, dass
die Strahlführung (5, 6) wenigstens einen bewegbaren Spiegel aufweist, welcher durchgängig - auch während der Dauer eines Laserpulses - verfahren wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Spiegel mit zugehörigen Antrieben realisiert sind, die in Verbindung mit dem Laserstrahl (4) zumindest ein flächiges Bearbeitungsfeld (7, 7') definieren.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Wegsensoren (12, 13) vorgesehen sind, mit deren Hilfe die jeweils vom Laserstrahl (4) abgefahrene Raumkurve (14, 14') erfasst und mit der von der Steuereinheit (1 1 ) vorgegebenen Raumkurve (14, 14') abgeglichen wird.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kontrolleinheit (15) vorgesehen ist, um das Werkstück (1 ) hinsichtlich der erzeugten Lasermarkierungen (3, 3') zu untersuchen und ggf. Parameteränderungen vorzunehmen.
1 1 . Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontroll- einheit (15) an die Steuereinheit (1 1 ) angeschlossen ist, um die Dauer und/oder
Stärke des Laserpulses und/oder die Richtung des Laserstrahles (4) und/oder die Form des Laserstrahles (4) nach Maßgabe der Form und Ausbildung der Lasermarkierungen (3, 3'), der Struktur des Werkstückes (1 ) etc. anzusteuern und ggf. zu verändern.
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