DE102005017294A1

DE102005017294A1 - Laserstrahlbearbeitungseinrichtung und Verfahren zum Bearbeiten mittels Laserstrahl

Info

Publication number: DE102005017294A1
Application number: DE102005017294A
Authority: DE
Inventors: Michio Kariya Kameyama; Sumitomo Kariya Inomata; Eiji Kariya Kumagai; Tetsuaki Kariya Kamiya; Takashi Kariya Ogata; Tsuyoshi Kariya Hayakawa
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2004-04-15
Filing date: 2005-04-14
Publication date: 2006-02-02
Also published as: US20050230370A1; JP2005324248A

Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen eines Gegenstandes (50) hat die Schritte: Ausbilden eines Lochs (51) im Gegenstand (50) durch einen Laserstrahl (60) mit einem ersten Brennpunkt (61a); und Umformen des Lochs (51) duch den Laserstrahl (60) mit einem zweiten Brennpunkt (61b), der sich vom ersten Brennpunkt (61a) unterscheidet. Der erste und zweite Brennpunkt (61a, 61b) ist auf der gleichen Lichtachse angeordnet. In zumindest einem Schritt des Ausbildens des Lochs (51) und des Schritts des Umformens des Lochs (51) wird der Gegenstand (50) durch Aufweiten und Bündeln des Lasserstrahls (60) im Gegenstand (50) bearbeitet.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Laserstrahlbearbeitungseinrichtung und ein Verfahren zum Bearbeiten unter Verwendung eines Laserstrahls.

Ein Laserstrahlbearbeitungsverfahren ist beispielsweise in der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. S58-38689 offenbart. Das Verfahren in dem ein Gestand mit einem Laserstrahl bestrahlt wird, der auf dem Gegenstand mittels eines optischen Systems fokussiert wird, wie beispielsweise einem Objektiv oder dergleichen, sodass ein Teil des Materials des Gegenstandes verdampft und entfernt wird, sodass der Gegenstand bearbeitet wird. Bei diesem Verfahren ist der Brennpunkt des Laserstrahls auf einer vorbestimmten Position des Gegenstandes angeordnet. Hierbei ist der Brennpunkt ein Punkt, der die maximale Energiedichte aufweist. Somit wird die vorbestimmte Position des Gegenstandes verdampft und entfernt. Dann wird der Brennpunkt so verschoben, dass die vorbestimmte Position des Gegenstandes ebenso versetzt wird, und der Gegenstand wird bearbeitet, d.h. geschnitten oder gebohrt.

Jedoch wird in dem vorstehenden Verfahren eine Sammellinse nach oben und unten verschoben, sodass die Brennpunktlage verschoben wird. Deshalb, wenn der Laserstrahl auf einer Unterseite des Gegenstandes zum Bearbeiten der Unterseite des Gegenstandes fokussiert wird, wird der Laserstrahl, der eine vergleichsweise hohe Energiedichte aufweist, auf einer Oberseite des Gegenstandes in einem großen Bereich des Gegenstandes mit einem Defokussierzustand des Laserstrahls absorbiert. Dementsprechend kann die Oberseite des Gegenstands, die ein nicht zu bearbeitender Teil ist, ebenfalls verdampft und entfernt werden. Deshalb wird beispielsweise eine Peripherie eines zu bearbeitenden Durchgangslochs so ausgebildet, dass sie eine konische Form hat. Somit verjüngt sich eine Öffnung des Durchgangslochs von einer Unterseite zu einer Oberseite. Somit wird die Positioniergenauigkeit und die Bearbeitungsgenauigkeit des Durchgangslochs verringert.

Um die obige Defokussierung zu verbessern, ist ein anderes Laserstrahlbearbeitungsverfahren beispielsweise in der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2000-239769 offenbart. Wenn in diesem Verfahren die Brennpunktlage des Laserstrahls von der Oberseite des Gegenstandes zur Unterseite verschoben wird, wird ein Aufweitungswinkel des Laserstrahls größer. Der Aufweitungswinkel hat einen Scheitel als Brennpunktlage. Insbesondere wird die Brennpunktlage in einer Dickenrichtung des Gegenstandes so bewegt, dass der Aufweitungswinkel größer wird. Wenn dementsprechend die Unterseite des Gegenstandes mit dem Laserstrahl bearbeitet wird, kann die Energiedichte des Laserstrahls, der auf der Oberseite des Gegenstandes defokussiert wird, verringert werden. Deshalb wird die Oberseite des Gegenstandes nicht wesentlich verdampft; und deshalb wird nur die Unterseite des Gegenstandes, die zu bearbeiten ist, verdampft und entfernt. Somit ist die Bearbeitungsgenauigkeit des Verfahrens verbessert.

Jedoch wird in dem vorstehenden Verfahren die Brennpunktlage kontinuierlich verschoben, sodass das Durchgangsloch oder dergleichen im Gegenstand in einem Prozess ausgebildet wird. Deshalb kann die Brennpunktlage des Laserstrahls verschoben werden, bevor die zu bearbeitende Position des Gegenstandes vollständig verdampft und entfernt ist. In diesem Fall wird die Bearbeitungsgenauigkeit des Verfahrens verringert.

In Anbetracht des vorstehend beschriebenen Problems, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Laserstrahlbearbeitungseinrichtung mit hoher Bearbeitungsgenauigkeit und ein Verfahren zum Bearbeiten unter Verwendung eines Laserstrahls mit hoher Bearbeitungsgenauigkeit bereitzustellen.

Verfahren zum Bearbeiten eines Gegenstands, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Ausbilden eines Lochs im Gegenstand durch einen Laserstrahl derart, dass der Laserstrahl einen ersten Brennpunkt aufweist; und Umformen des Lochs mittels des Laserstrahls derart, dass der Laserstrahl einen zweiten Brennpunkt hat, der sich vom ersten Brennpunkt unterscheidet, wobei der erste und zweite Brennpunkt auf der gleichen Lichtachse angeordnet ist. In zumindest dem Schritt des Ausbildens des Lochs oder dem Schritt des Umformens des Lochs, wird der Gegenstand durch eine Aufweitung und eine Bündelung des Laserstrahls im Gegenstand bearbeitet. Die Bündelung wird durch Reflexion des Laserstrahls durchgeführt, der an einer Innenwand des Lochs reflektiert wird.

Durch das vorstehende Verfahren wird der Gegenstand mit hoher Bearbeitungsgenauigkeit bearbeitet. Insbesondere wird der erste Brennpunkt des Laserstrahls im Formumformprozess einmal verändert. Somit wird der Querschnittsunterschied zwischen dem Abschnitt großen Querschnitts und dem Abschnitt kleinen Querschnitts verringert. Dementsprechend wird das Loch mit hoher Geradlinigkeit erlangt.

Bevorzugterweise wird das Loch so bearbeitet, dass es eine vorbestimmte Form hat, die einen Abschnitt kleinen Querschnitts und einen Abschnitt großen Querschnitts aufweist. Der Abschnitt kleinen Querschnitts wird durch den von der Bündelung zur Aufweitung wechselnden Laserstrahl ausgebildet. Der Abschnitt großen Querschnitts wird durch den von der Aufweitung zur Bündelung wechselnden Laserstrahl erzeugt. Der Abschnitt kleinen Querschnitts und der Abschnitt großen Querschnitts des Lochs sind abwechselnd im Gegenstand angeordnet.

Bevorzugterweise wird beim Schritt des Umformens des Lochs das Loch mehrmals mit dem Laserstrahl, der verschiedene Brennpunkte aufweist, die sich vom ersten Brennpunkt unterscheiden, umgeformt.

Des Weiteren hat eine Laserstrahlbearbeitungseinrichtung zum Ausbilden eines Durchgangslochs in einem Gegenstand eine Laserstrahlausgabevorrichtung zum Ausgeben eines Laserstrahls, einer Sammellinse zum Bündeln des Laserstrahls auf dem Gegenstand, und eine Variofokusvorrichtung, um einen Brennpunkt des Laserstrahls koaxial zu steuern. Die Variofokusvorrichtung steuert den Laserstrahl so, dass er einen vorbestimmten Brennpunkt hat, sodass eine Aufweitung des Laserstrahls im Gegenstand und eine Bündelung des Laserstrahls, der an der Innenwand des Durchgangslochs reflektiert wird, auftritt, um das Durchgangsloch mit einer vorbestimmten Form zu bearbeiten. Die Variofokusvorrichtung ist in der Lage den Brennpunkt des Laserstrahls zu verändern, sodass das Durchgangsloch umgeformt wird.

Die vorstehende Einrichtung bearbeitet den Gegenstand mit hoher Bearbeitungsgenauigkeit. Insbesondere wird der Brennpunkt des Laserstrahls im Formumformprozess einmal verändert. Somit wird der Querschnittsunterschied zwischen dem Abschnitt großen Querschnitts und dem Abschnitt kleinen Querschnitts verringert. Dementsprechend wird ein Loch mit hoher Geradlinigkeit erlangt.

Bevorzugterweise hat die Einrichtung des Weiteren eine Durchmessersteuerung zum Steuern eines Durchmessers des La serstrahls, der von der Sammellinse ausgegeben wird; und eine Energiedichtesteuerung zum Steuern einer Energiedichte des Laserstrahls. Der Laserstrahl wird durch zumindest eines aus Durchmessersteuerung, Energiedichtesteuerung oder Variofokusvorrichtung gesteuert.

Bevorzugterweise verändert die Variofokusvorrichtung den Brennpunkt des Laserstrahls mehrmals, sodass er sich zum Umformen des Durchgangslochs an verschiedenen Positionen befindet.

Die vorstehende und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlicher. In den Zeichnungen ist Folgendes dargestellt:
1 ist eine schematische räumliche Ansicht, welche eine Laserstrahlbearbeitungseinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
2A bis 2E sind Querschnittsdarstellungen, die ein Durchgangsloch darstellen, das unter verschiedenen Bedingungen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel bearbeitet wurde;
3A ist eine Querschnittdarstellung, die das Durchgangsloch darstellt, das in einem Durchgangslochausbildungsprozess bearbeitet wird, und 3B ist eine Querschnittsdarstellung, die das Durchgangsloch darstellt, das in einem Formumformprozess bearbeitet wird, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
4A ist eine Querschnittsdarstellung, die das Durchgangsloch darstellt, das in einem Durchgangslochausbil dungsprozess bearbeitet wird, und 4B ist eine Querschnittsdarstellung, die das Durchgangsloch darstellt, das in einem Formumformprozess bearbeitet wird, gemäß einem Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiels;
5 ist eine schematische Darstellung, die ein Verfahren zum Steuern eines Querschnitts des Durchgangslochs gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erklärt;
6A ist eine Querschnittsdarstellung, die ein Verfahren zum Ausbilden eines Durchgangslochs durch einen Laserstrahl mit einem Durchmesser von 3mm darstellt, und 6B ist eine Querschnittsdarstellung, die ein Verfahren zum Ausbilden des Durchgangslochs durch einen Laserstrahl mit einem Durchmesser von 9mm darstellt, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
7 ist eine schematische räumliche Darstellung, welche die Laserstrahlbearbeitungseinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt; und
8A ist eine Querschnittsdarstellung, die das Durchgangsloch darstellt, das in einem Durchgangslochausbildungsprozess bearbeitet wird, und 8B ist eine Querschnittsdarstellung, die das Durchgangsloch darstellt, das in einem Formumformprozess bearbeitet wird, gemäß einer Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
1 zeigt eine Laserstrahlbearbeitungseinrichtung 100 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Einrichtung 100 führt ein Verfahren zum Bearbeiten unter Verwendung eines Laserstrahls 60 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durch. Die Einrichtung 100 bearbeitet, d.h. stellt beispielsweise eine Metallplatte 50 her oder bohrt diese. Beispielsweise bohrt die Einrichtung 100 ein vorbestimmtes Durchgangsloch in die Metallplatte 50. Insbesondere stellt die Einrichtung 100 eine Strahldüse eines Motors her.
Die Einrichtung 100 hat eine Sammellinse 10, eine Varioobjektivvorrichtung 20, einen Spiegel 30 und eine Laserstrahlausgabevorrichtung 40. Die Sammellinse 10 bündelt einen Laserstrahl 60 um den Laserstrahl 60 auf einen Gegenstand einzustrahlen, d.h. die zu bearbeitende Metallplatte 50. Die Varioobjektivvorrichtung 20 ist in der Lage, eine Krümmung der Linsenfläche zu verändern, sodass die Varioobjektivvorrichtung 20 einen Einfallswinkel des Laserstrahls 60, der in die Sammellinse 10 eingegeben wird, steuert. Der Spiegel 30 arbeitet als Reflexionsspiegel. Die Laserstrahlausgabevorrichtung 40 gibt den Laserstrahl 60 aus. Hierbei wird der Gegenstand 50 als zu bearbeitendes Werkstück unter der Sammellinse 10 angeordnet. Die vorstehenden Bauteile, wie beispielsweise eine Sammellinse 10, sind herkömmliche Bauteile, die beispielsweise in der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2002-239769 offenbart sind.
Die Varioobjektivvorrichtung 20 hat einen Linsenabschnitt 21 und einen piezoelektrischen Aktuator 22 der geschichteten Bauart. Der Linsenabschnitt 21 steuert eine Krümmung des Linsenabschnitts 21. Der Aktuator 22 ist an den Linsenabschnitt 21 gehaftet, sodass der Aktuator 22 die Krümmung des Linsenabschnitts 21 bewirkt. Eine elektrische Spannung wird an dem Aktuator 22 angelegt. Die an den Aktuator 22 angelegte Spannung wird so gesteuert, dass ein Variationsbetrag eines piezoelektrischen Zweizellers, der den Aktuator 22 bildet, gesteuert wird. Insbesondere wird die Krümmung des Linsenabschnittes 21 gesteuert, nachdem die Span nung an den Linsenabschnitt 21 angelegt wird. Dementsprechend wird der Brennpunkt des Laserstrahls gesteuert.
Die Laserstrahlausgabevorrichtung 40 gibt den Laserstrahl 60 mit einer vorbestimmten Wellenlänge aus, um ein Durchgangsloch im Gegenstand 50 zu bohren. Die Laserstrahlausgabevorrichtung 40 gibt einen SHG(d.h. zweite harmonische Erzeugung)-Laser als Laserstrahl 60 aus. Der SHG-Laser hat eine 532nm-Wellenlänge und basiert auf einem primären YAG(d.h. Yttriumaluminiumgranat)-Laser mit einer 1064nm-Wellenlänge. Die Einrichtung 100 kann einen anderen Laserstrahl verwenden, der auf der Basis einer Bearbeitungsbedingung des Gegenstands 50 ausgewählt wird, solange ein Laserstrahloszillator den Laserstrahl oder seinen harmonischen Erzeugungslaser abstrahlt.
Der Laserstrahl 60, der von der Laserstrahlausgabevorrichtung 40 abgegeben wird, wird mit dem Spiegel 30 hin zum Gegenstand 50 reflektiert. Dann tritt der Laserstrahl 60 in die Varioobjektivvorrichtung 20 ein. Der Laserstrahl 60 wird von der Varioobjektivvorrichtung 20 mit einem vorbestimmten Aufweitungswinkel, entsprechend der Krümmung des Linsenabschnitts 21 in der Varioobjektivvorrichtung 20, ausgegeben. Dann wird der Laserstrahl durch die Sammellinse 10 gebündelt, sodass der Laserstrahl 60 mit einer vorbestimmten Brennpunktlage auf den Gegenstand 50 eingestrahlt wird. Somit wird ein zu bearbeitender Teil des Gegenstands 50 verdampft und entfernt, sodass das Durchgangsloch ausgebildet wird.
Hierbei haben die Erfinder die Laserstrahlbearbeitung untersucht. Insbesondere ist der Brennpunkt des Laserstrahls 60 fixiert und der Laserstrahl 60 wird auf den Gegenstand 50 eingestrahlt. Dann wird das Durchgangsloch, das im Gegenstand 50 ausgebildet ist, untersucht, d.h. es wird der Querschnitt des Durchgangslochs in einer Dickenrichtung untersucht. Bei dem SHG-Laser mit einer Abgabeleistung von 2W wird eine Frequenz von 1kHz verwendet. Ein Ausgabedurchmesser des Laserstrahls 60, der von der Sammellinse 10 ausgegeben wird, wird auf 3mm⌀ eingestellt. Der Gegenstand 50 wird aus Chrommolybdän-Stahl (d.h. SCM) hergestellt und die Dicke des Gegenstands 50 liegt in einem Bereich zwischen 0,5mm und 1,5mm.
Ein Bearbeitungsergebnis der obigen Untersuchung ist in den 2A bis 2E dargestellt. Der Laserstrahl 60 wird auf den Gegenstand 50 entlang eines Pfeils in den 2A bis 2E eingestrahlt. Der Gegenstand hat eine Dicke von 1,0 mm. Die Oberfläche des Gegenstands 50 ist als eine Referenz des Brennpunkts 61 des Lasers 60 definiert. In diesem Fall, wie in 2C dargestellt, ist der Brennpunkt 61 auf der Oberfläche des Gegenstands 50 angeordnet, sodass die Referenzposition als Nullpunkt definiert ist. 2A zeigt einen Fall der Brennpunktlage von -0,4mm, 2B zeigt einen Fall der Brennpunktlage von -0,2mm, 2D zeigt einen Fall der Brennpunktlage von +0,4mm und 2D zeigt einen Fall der Brennpunktlage von +0,6mm.
Der Querschnitt des Durchgangslochs 51, der im Gegenstand 50 ausgebildet ist, hat zumindest einen Abschnitt großen Querschnitts. Der Abschnitt großen Querschnitts wird durch eine Aufweitung und Bündelung des Laserstrahls 60 im Gegenstand 50 ausgebildet. Die Aufweitung des Laserstrahls 60 wird im Gegenstand 50 durchgeführt und die Bündelung des Laserstrahls 60 wird durch eine Reflexion an einer Innenwand des Durchgangslochs 51 durchgeführt. Deshalb wird der Laserstrahl 60 nicht weiter vom Brennpunkt 61 im Gegenstand 50 aufgeweitet, sondern der Laserstrahl 60 weitet sich vorübergehend im Gegenstand 50 auf, dann wird die Energiedichte des Laserstrahls 60 verringert, sodass der Laser strahl 60 einen Teil des Gegenstands 50 nicht länger in einer Aufweitungsrichtung verdampfen und entfernen kann, und dann wird der Laserstrahl 60 an der Innenwand des Durchgangslochs 51 reflektiert, sodass der Laserstrahl 60 gebündelt wird. Hierbei hat die Innenwand des Durchgangslochs 51 eine Spiegelfläche die durch Verdampfen und Entfernen eines Teils des Gegenstands 50 hergestellt wird. Hierbei, wie in 2C dargestellt, hat der Querschnitt des Durchgangslochs 51 nicht nur den Abschnitt großen Querschnitts, sondern auch den Abschnitt kleinen Querschnitts. Der Abschnitt kleinen Querschnitts ist ein Punkt, an dem der Querschnitt von der Bündelung bzw. Verengung zu der Aufweitung wechselt. Wenn der Brennpunkt im Gegenstand 50 festgesetzt wird, wird der Brennpunkt zum Abschnitt kleinen Querschnitts.
Wie in den 2A bis 2E dargestellt, wird der Querschnitt des Durchgangslochs 51 entsprechend der Lage des Brennpunkts 61 im Gegenstand 50 verändert. Dementsprechend wird das Durchgangsloch 51 im Gegenstand 50 mit hoher Genauigkeit unter Verwendung des vorstehenden Phänomens des Laserstrahls 60 ausgebildet.
Als nächstes wird das Durchgangsloch 51 mit einer vorbestimmten Form im Gegenstand 50 unter Verwendung der Laserstrahlbearbeitungseinrichtung 100 ausgebildet. Insbesondere hat das Durchgangsloch 51, das in den 3A und 3B dargestellt ist, eine hohe Geradlinigkeit. 3A zeigt einen Durchgangslochausbildungsprozess und 3B zeigt einen Formumformprozess. Die Herstellungsbedingung des Verfahrens, das in den 3A und 3B hergestellt ist, ist die gleiche wie die in den 2A bis 2E. Das Durchgangsloch 51 mit einem Durchmesser von 50μm ist in der SCM-platte mit einer Dicke von 1mm ausgebildet.
Zunächst wird der Durchgangslochausbildungsprozess so ausgeführt, dass ein anfängliches Durchgangsloch 51 im Gegenstand ausgebildet wird. Bei diesem Prozess wird der Brennpunkt 61a des Laserstrahls 60 auf einer Oberfläche des Gegenstands 50 festgesetzt und anschließend wird der Laserstrahl 60 auf den Gegenstand 50 eingestrahlt. Somit wird das Durchgangsloch 51 mit zumindest einem Abschnitt großen Querschnitts im Gegenstand 50 ausgebildet. In 3A hat das Durchgangsloch 51 nicht nur den Abschnitt großen Querschnitts, sondern auch den Abschnitt kleinen Querschnitts. Somit hat das Durchgangsloch 51 eine vorbestimmte Form mit Abschnitten großen und kleinen Querschnitts. Da der Unterschied des Querschnitts zwischen dem Abschnitt großen Querschnitts und dem Abschnitt kleinen Querschnitts groß ist, wird der Laserstrahl 60 erneut auf den Gegenstand 50 eingestrahlt, um den Querschnittunterschied des Durchgangslochs 51 zu verringern. Insbesondere wird ein Überdeckungsabschnitt 52 durch den Laserstrahl 60 entfernt. Somit wird der Formumformprozess zum Umformen der Form des Durchgangslochs 51 ausgeführt, sodass dieses zu einer vorbestimmten Form wird. Insbesondere ist das Durchgangsloch 51 in einer solchen Form eingerichtet, dass es eine hohe Geradlinigkeit aufweist. Die Laserstrahlachse des Laserstrahls 60 ist im Formumformprozess fast die gleiche wie beim Durchgangslochausbildungsprozess. Die Brennpunktlage 61b wird im Formumformprozess von der Brennpunktlage 61a im Durchgangslochausbildungsprozess um ungefähr 0,4mm tiefer von der Oberfläche des Gegenstands 50 verschoben. Dann wird der Laserstrahl 60 auf den Gegenstand 50 eingestrahlt. Folglich wird das Durchgangsloch 51 umgeformt und so ausgebildet, dass es eine vorbestimmte Form hat. Insbesondere hat der Laserstrahl 60 im Formumformprozess im Gegenstand 50 ein Eng-Weit-Laserstrahlmuster, welches sich von dem im Durchgangslochausbildungsprozess unterscheidet. Das Muster im Formumformprozess wird in der Dickenrichtung von dem im Durch gangslochausbildungsprozess verschoben. Somit wird der Unterschied zwischen dem Abschnitt großen Querschnitts und dem Abschnitt kleinen Querschnitts des Durchgangslochs 51 kleiner. Der Brennpunkt wird durch Steuern der an die Varioobjektivvorrichtung 20 angelegten Spannung verschoben. In diesem Fall ist der Gegenstand 50 in seiner Position fixiert. Wenn der Laserstrahl 60 vorübergehend abschaltet, wird die Brennpunktlage 61 des Laserstrahls 60 verschoben. Jedoch kann die Brennpunktlage 61 von Punkt 61a zum Punkt 61b auch beim Einstrahlen des Laserstrahls 60 auf den Gegenstand 50 verschoben werden. In diesem Fall ist es erforderlich, dass der Laserstrahl 60 den Gegenstand 50 nicht bearbeitet, während der Brennpunkt verändert wird.
Somit wird im Verfahren zum Bearbeiten des Gegenstands 50 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Brennpunkt 61 des Laserstrahls 60 in jedem Prozess verändert, sodass der Gegenstand 50 so bearbeitet wird, dass er ein vorbestimmtes Muster mit Abschnitten großen und kleinen Querschnitts aufweist. Folglich wird das Bearbeitungsmuster in diesem Prozess schließlich überlappt, sodass das Durchgangsloch 51 mit einer vorbestimmten Form ausgebildet wird. Dementsprechend kann das Verfahren des ersten Ausführungsbeispiels die Bearbeitung des Gegenstands 50 mit hoher Bearbeitungsgenauigkeit ausführen, verglichen mit einem herkömmlichen Verfahren zum Bearbeiten eines Gegenstands. Das herkömmliche Verfahren ist derart, dass die Brennpunktlage des Laserstrahls kontinuierlich verändert wird.
Die Verschiebungsdistanz der Brennpunktlage ist in einem Bereich eines Abstandes zwischen benachbarten Abschnitten großen und kleinen Querschnitts. Hierbei wird im Verfahren, das in den 4A und 4B dargestellt ist, der Brennpunkt 61a so festgesetzt, dass er über dem Gegenstand 50 angeordnet ist, welcher beispielsweise eine Platine ist, sodass das Durchgangsloch 51 vorübergehend im Gegenstand 50 ausgebildet wird und dann wird der Brennpunkt 61b von der Oberseite des Gegenstands 50 zur Unterseite des Gegenstands 50 verschoben, sodass das Durchgangsloch umgeformt wird. In diesem Fall ist die Versatzdistanz des Brennpunkts 61 groß und des Weiteren ist der Unterschied des Querschnitts im Durchgangsloch 51 im Wesentlichen nicht verringert. Deshalb ist die Bearbeitungsgenauigkeit des Verfahrens, welches in den 4A und 4B dargestellt ist, nicht ausreichend.
Jedoch wird in dem Verfahren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zunächst zumindest ein Abschnitt großen Querschnitts im Durchgangsloch 51 ausgebildet. Daher wird die Versatzdistanz des Brennpunktes kleiner. Dementsprechend wird das Durchgangsloch mit einer vorbestimmten Form in einer zeiteffizienten Art und Weise ausgebildet. Des Weiteren wird, nachdem das Durchgangsloch vorläufig ausgebildet ist, der Brennpunkt 61b verschoben, sodass ein anderes vorbestimmtes Muster im Durchgangsloch 51 ausgebildet wird, das zumindest einen Abschnitt kleinen Querschnitts hat, sodass das Durchgangsloch 51 mit hoher Geradlinigkeit bereitgestellt wird.
Der Prozess zum Ausbilden des Durchgangsloch 51 mit zumindest einem Abschnitt großen Querschnitts hängt vom Material des Gegenstands 50, der Dicke des Gegenstands 50, der Wellenlänge des Laserstrahls 60 und dergleichen ab. Insbesondere, wie in den 6A und 6B dargestellt, kann durch Steuern zumindest einer Bedingung aus Durchmesser des Laserstrahls 60, der von der Sammellinse 10 abgegeben wird, der Brennweite zwischen der Sammellinse 10 und dem Brennpunkt 61 und der Energiedichte des Laserstrahls 60, die Form des Durchgangslochs 51, d.h. der Querschnitt des Durchgangslochs 51 gesteuert werden. In 6A beträgt der Durchmesser des Laserstrahls 60 3mm⌀ und in 6B be trägt der Durchmesser des Laserstrahls 60 9mm⌀. Hierbei entspricht 6A der 2B.
Die Distanz zwischen dem Abschnitt großen Querschnitts und dem Abschnitt kleinen Querschnitts im Durchgangsloch 51, das durch einen Prozess ausgebildet wird, der in 6B dargestellt ist, ist kürzer als die von dem, das in 6A dargestellt ist. Deshalb ist die Gesamtanzahl der Abschnitte großen Querschnitts und der Abschnitte kleinen Querschnitts im Durchgangsloch 51, das in 6B dargestellt ist, größer als die von dem, das in 6A dargestellt ist. Dies liegt darin begründet, dass der Brennwinkel des Laserstrahls 60 größer wird während der Durchmesser des Laserstrahls 60 größer wird. Deshalb wird der Streuwinkel des Laserstrahls 60 im Gegenstand 50 größer, sodass eine Distanz der Reflexion im Gegenstand 50 kürzer wird. Insbesondere wird die Energiedichte des Laserstrahls 60 innerhalb einer kurzen Distanz im Gegenstand 50 so verringert, dass der Laserstrahl 60 an der Innenwand des Durchgangslochs 51 reflektiert wird und deshalb wird der Laserstrahl mit kurzer Distanz im Gegenstand 50 von der Aufweitung zur Bündelung verändert.
Ähnlich wird der Bündelungswinkel kleiner, während die Brennweite größer wird. Somit wird in diesem Fall die Distanz zwischen dem Abschnitt großen Querschnitts und dem Abschnitt kleinen Querschnitts länger. Des Weiteren wird die Distanz zwischen dem Abschnitt großen Querschnitts und dem Abschnitt kleinen Querschnitts länger, während die Energiedichte des Laserstrahls 60 höher wird. Dies liegt darin begründet, dass die thermische Energie, die im Gegenstand 50 absorbiert wird, größer wird, wenn die Energiedichte hoch ist, sodass der Schmelzbereich des Gegenstands 50 sich in der Radialrichtung ausdehnt. Somit wird der Durchmesser des Durchgangslochs 51 größer, sodass die Distanz zwischen dem Abschnitt großen Querschnitts und dem Abschnitt kleinen Querschnitts länger wird. Wenn hierbei die Energiedichte des Laserstrahls 60 viel höher wird, fährt der Laserstrahl 60 im Gegenstand 50 fort, sich aufzuweiten, ohne an der Innenwand des Durchgangslochs 50 zu reflektieren. Wenn beispielsweise die Ausgabeleistung des Laserstrahls 60 4 Watt beträgt, wird der Abschnitt großen Querschnitts nicht im Durchgangsloch 50 ausgebildet, sodass der Querschnitt des Durchgangslochs 50 eine Trichterform wird. Insbesondere wird der Laserstrahl 60 vom Brennpunkt 61 aufgeweitet ohne im Gegenstand 50 gebündelt zu werden.
Somit wird durch Steuern zumindest einer Bedingung aus dem Durchmesser des Laserstrahls 60, der Brennweite zwischen der Sammellinse 10 und dem Brennpunkt 61 und der Energiedichte des Laserstrahls 60, der Querschnitt des Durchgangslochs 51 effektiv gesteuert. Des Weiteren kann durch Steuern all dieser Bedingungen aus Durchmesser, Brennweite und Energiedichte, der Querschnitt des Durchgangslochs 51 mit hoher Genauigkeit angemessen gesteuert werden. Beispielsweise werden in dem Formumformprozess der Brennpunkt 61 des Laserstrahls 60 und die Energiedichte des Laserstrahls 60 gleichzeitig verändert, sodass der Querschnitt des Durchgangslochs 51 angemessen gesteuert wird. In dem ersten Ausführungsbeispiel hat die Laserstrahlbearbeitungseinrichtung 100 eine Varioobjektivvorrichtung 20, sodass der Aufweitungswinkel des Laserstrahls 60, der von der Varioobjektivvorrichtung 20 ausgegeben wird, gesteuert wird. Somit werden die Energiedichte des Laserstrahls 60 und der Durchmesser des Laserstrahls 60, der von der Sammellinse 10 ausgegeben wird, angemessen mit hoher Genauigkeit gesteuert. Dementsprechend kann die Form des Durchgangslochs 51 mit hoher Genauigkeit gesteuert werden.
Bevorzugterweise, wie in 6B dargestellt ist, wird der Querschnitt des Durchgangslochs 51 so ausgebildet, dass er eine Form hat, die den Abschnitt großen Querschnitts und den Abschnitt kleinen Querschnitts aufweist, welche abwechselnd wiederholt werden. Insbesondere wird bevorzugt, dass die Distanz zwischen dem Abschnitt großen Querschnitts und dem Abschnitt kleinen Querschnitts kürzer wird. In diesem Fall kann die Versatzdistanz des Brennpunkts 61 kürzer sein, sodass das Durchgangsloch 51 effektiv ausgebildet wird. Da des Weiteren die Distanz zwischen dem Abschnitt großen Querschnitts und dem Abschnitt kleinen Querschnitts kürzer wird, oder der Bündelungswinkel des Laserstrahls 60 größer wird, wird der Überdeckungsabschnitt 52 des Laserstrahls 60 pro einzelnen Abstand, zwischen dem Abschnitt großen Querschnitts und dem Abschnitt kleinen Querschnitts, kleiner. Der Überdeckungsabschnitt 52 ist im Formumformprozess ein zu verdampfender Abschnitt zum Verringern des Querschnittunterschiedes zwischen dem Abschnitt großen Querschnitts und dem Abschnitt kleinen Querschnitts. Dementsprechend wird das Durchgangsloch 51 mit hoher Genauigkeit mit kleiner Anzahl an Verschiebungen der Brennpunktlage 61 ausgebildet. Das Durchgangsloch 51 wird in einer kurzen Prozesszeit ausgebildet. Da des Weiteren der Überdeckungsabschnitt 52 klein ist, ist der thermische Einfluss des Laserstrahls 60 klein, sodass die Genauigkeit der Form des Durchgangslochs 51 verbessert ist.
Im ersten Ausführungsbeispiel wird der Brennpunkt 61 des Laserstrahls 60 im Formumformprozess ein einziges mal verändert. Der Brennpunkt 61 kann im Formumformprozess auch mehrmals verändert, sodass das Durchgangsloch 51 mit hoher Geradlinigkeit erlangt wird. Insbesondere wird der Laserstrahl 60 so gesteuert, dass er verschiedene zahlreiche Brennpunkte 61 hat, sodass der Formumformprozess durchgeführt wird. In diesem Fall wird die Innenwand des Durch gangslochs 51 viel geradliniger, d.h. glatter, sodass die Formgenauigkeit des Durchgangslochs stark verbessert wird. Insbesondere wird der Querschnittsunterschied zwischen dem Abschnitt großen Querschnitts und dem Abschnitt kleinen Querschnitts verringert.
Obwohl der Brennpunkt 61 des Laserstrahls 60 so festgesetzt ist, dass er im Gegenstand 50 ist, kann der Brennpunkt 61 auch außerhalb des Gegenstands 50 festgesetzt werden. Beispielsweise wird der Brennpunkt zumindest einmal so festgesetzt, dass er außerhalb des Gegenstands 50 ist, sodass das Durchgangsloch mit hoher Genauigkeit mit Bezug auf seine Form ausgebildet werden kann, selbst wenn die Dicke des Gegenstands 50 groß ist.
Obwohl die Einrichtung 100 eine Varioobjektivvorrichtung 20 aufweist, kann die Einrichtung 100 ebenso ohne Varioobjektivvorrichtung aufgebaut sein. In diesem Fall wird die Sammellinse 10 oder der Gegenstand 50 so versetzt, dass der Brennpunkt 61 des Laserstrahls 60 gesteuert wird. Hierbei, wenn der Gegenstand 50 versetzt wird, kann der Gegenstand 50 oszilliert werden, sodass die Bearbeitungsgenauigkeit des Gegenstands 50 verschlechtert werden kann. Wenn des Weiteren das Gewicht des Gegenstands 50 groß ist oder die Abmessungen des Gegenstands 50 groß sind, wird die Einrichtung zum Versetzen des Gegenstands 50 größer. Deshalb wird bevorzugt, dass die Sammellinse 10 versetzt wird, ohne den Gegenstand 50 zu versetzen, um den Brennpunkt 61 des Laserstrahls 60 zu versetzen.
Obwohl der Gegenstand 50 aus einer Metallplatte hergestellt ist, kann der Gegenstand 50 aus irgendeinem anderen Material wie Beispiel Harz hergestellt sein. Hierbei wird im Verfahren zum Herstellen unter Verwendung des Laserstrahls 60 die Bündelung und Aufweitung des Laserstrahls 60 im Gegens tand 50 genutzt. Deshalb wird bevorzugt, dass die Innenwand des Durchgangslochs 51 blank poliert wird (Ausbilden einer Spiegelfläche). Im Falle eines harzaufweisenden Gegenstands 50 ist die Innenwand des Durchgangslochs 50 schwierig mit einer Spiegelfläche auszubilden, verglichen mit dem Fall, bei dem der Gegenstand 50 eine Metallplatte aufweist. Dementsprechend ist zu bevorzugen, dass der Gegenstand 50 aus einer Metallplatte hergestellt ist.
Im ersten Ausführungsbeispiel arbeitet die Varioobjektivvorrichtung 20 mit einer Energiedichtesteuerung zum Steuern der Energiedichte des Laserstrahls 60 und einer Laserstrahldurchmessersteuerung zum Steuern des Durchmessers des Laserstrahls 60, der von der Sammellinse 10 abgegeben wird. Deshalb kann der Brennpunkt 61 des Laserstrahls 60, die Energiedichte und der Durchmesser des Laserstrahls 60 durch die Varioobjektivvorrichtung 20 gesteuert werden. Hierbei kann die Energiedichte des Laserstrahls 60 durch die Laserstrahlausgabevorrichtung 40 gesteuert werden. Des Weiteren kann der Durchmesser durch einen Strahlexpander und einen Kollimator zusammen mit der Sammellinse 10 gesteuert werden.
Obwohl die Einrichtung 100 den Spiegel 30 aufweist, kann die Einrichtung 200 auch ohne Spiegel 30 ausgebildet sein.
Obwohl die Einrichtung 100 das Durchgangsloch 51 bearbeitet, kann die Einrichtung 100 andere Durchgangslöcher bearbeiten, wie beispielsweise ein Durchgangsloch mit einer zylindrischen Form und ein Durchgangsloch mit einer verjüngten Form. Des Weiteren kann die Einrichtung 100 ein mit einem Boden versehenes Loch bearbeiten.
Obwohl die Einrichtung 100 das Durchgangsloch 51 mit dem Abschnitt großen Querschnitts und dem Abschnitt kleinen Querschnitts in sowohl dem Durchgangslochausbildungsprozess als auch dem Formumformprozess bearbeitet, kann das Durchgangsloch 51 mit zumindest einem Abschnitt großen Querschnitts in zumindest einem Durchgangslochausbildungsprozess oder einem Formumformprozess ausgebildet werden. Beispielsweise, wie in 8a dargestellt, wird zunächst der Brennpunkt 61a so festgesetzt, dass er innerhalb des Gegenstands 50 ist, sodass der Querschnitt des Durchgangslochs 51 den Abschnitt kleinen Querschnitts am Brennpunkt 61a aufweist. Dann, wie in 8B dargestellt, wird der Brennpunkt vom Punkt 61a zum Brennpunkt 61b verschoben, der auf der Oberfläche des Gegenstands 50 ist, sodass der Querschnitt des Durchgangslochs 51 den Abschnitt großen Querschnitts aufweist. Somit wird die Form des Durchgangslochs 51 im Formumformprozess umgeformt.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Eine Laserstrahlbearbeitungseinrichtung 200 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in 7 dargestellt.
Die Einrichtung 200 kann den Brennpunkt 61 des Laserstrahls 60 automatisch steuern. Die Einrichtung 200 hat einen Erfassungsabschnitt 70 zum Erfassen des Laserstrahls 60, der den Gegenstand 50 durchdringt, und eine Steuerung 80 zum Steuern der Spannung, die an die Varioobjektivvorrichtung 20 auf der Basis des erfassten Laserstrahls 60, der vom Erfassungsabschnitt 70 erfasst wird, angelegt wird. Somit steuert die Steuerung 80 den Brennpunkt 61 des Laserstrahls 60 auf der Basis des erfassten Laserstrahls 60 auf die gleiche Lichtachse. Dementsprechend hat die Einrichtung 200 ein automatisches Variofokussystem.
Der Erfassungsabschnitt 70 kann den Laserstrahl 60 erfassen, der den Gegenstand 50 durchdringt, nachdem das Durchgangsloch 51 im Durchgangslochausbildungsprozess ausgebildet ist. Der Erfassungsabschnitt 70 wird beispielsweise durch eine Fotodiode ausgebildet. In diesem Fall hat die Einrichtung 200 einen einfachen Aufbau. Jedoch erfasst die Fotodiode nicht den Versatz der Brennpunktlage 61 des Laserstrahls 60. Deshalb kann der Brennpunkt 61 nicht automatisch gesteuert werden, selbst wenn es erforderlich ist den Brennpunkt 61 zu einem anderen Punkt zu versetzen, nachdem das Durchgangsloch 51 im Gegenstand 50 ausgebildet ist. Jedoch steuert in diesem Fall die Steuerung 80 die Laserstrahlausgabevorrichtung 40 so, dass sie den Laserstrahl 60 in einem vorbestimmten Intervall abstrahlt. Somit kann selbst nachdem das Durchgangsloch 51 ausgebildet wird, der Brennpunkt 61 des Laserstrahls 60 auf der Basis der Erfassung des Laserstrahls 60, der durch den Erfassungsabschnitt 70 erfasst wird, gesteuert werden.
Des Weiteren kann der Erfassungsabschnitt 70 von einer Laserstrahlprofilerfassungseinrichtung (laser beam profiler) mit einer CCD(d.h. ladungsgekoppelte Vorrichtung)-Kamera gebildet werden. In diesem Fall wird der Bearbeitungszustand des Durchgangslochs 51, die Intensität des Laserstrahls 60 und dergleichen durch die Profilerfassungseinrichtung in Echtzeit erfasst. Dementsprechend kann selbst nachdem das Durchgangsloch 51 im Durchgangslochausbildungsprozess ausgebildet wurde, der Brennpunkt 61 des Laserstrahls 60 auf der Basis der Erfassung des Laserstrahls 60 durch den Erfassungsabschnitt 70 gesteuert werden.
Somit steuert die Steuerung 80 die Spannung, die an die Varioobjektivvorrichtung 20 angelegt wird, sodass der Brennpunkt 61 des Laserstrahls 60 automatisch in verschiedene Positionen versetzt wird. Somit wird die Form des Gegens tands 50 angemessen umgeformt, sodass das Durchgangsloch 51 eine hohe Geradlinigkeit und hohe Bearbeitungsgenauigkeit aufweist.
Insbesondere kann die Einrichtung 200 den Brennpunkt 61 mehrmals versetzen, sodass die Innenwand des Durchgangslochs 51 sehr gleichmäßig wird. Die Formgenauigkeit des Durchgangslochs 51 wird stark verbessert.
Obwohl das Variofokussystem durch den Erfassungsabschnitt 70 und die Steuerung 80 bereitgestellt wird, kann das Variofokussystem durch einen anderen Aufbau bereitgestellt werden. Beispielsweise in einem Fall, in dem die Einrichtung 200 keine Varioobjektivvorrichtung 20 aufweist, wird zumindest die Sammellinse 10 oder der Gegenstand 50 auf der Basis der Erfassung des Laserstrahls 60 durch den Erfassungsabschnitt 70 versetzt, sodass der Brennpunkt 61 verändert wird.
Somit sind Veränderungen und Modifikationen als innerhalb des Rahmens der Erfindung zu betrachten, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
Ein Verfahren zum Herstellen eines Gegenstandes (50) hat die Schritte: Ausbilden eines Lochs (51) im Gegenstand (50) durch einen Laserstrahl (60) mit einem ersten Brennpunkt (61a); und Umformen des Lochs (51) durch den Laserstrahl (60) mit einem zweiten Brennpunkt (61b), der sich vom ersten Brennpunkt (61a) unterscheidet. Der erste und zweite Brennpunkt (61a, 61b) ist auf der gleichen Lichtachse angeordnet. In zumindest einem Schritt des Ausbildens des Lochs (51) und des Schritts des Umformens des Lochs (51), wird der Gegenstand (50) durch Aufweiten und Bündeln des Laserstrahls (60) im Gegenstand (50) bearbeitet.

Claims

Verfahren zum Bearbeiten eines Gegenstands (50), wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Ausbilden eines Lochs (51) im Gegenstand (50) durch einen Laserstrahl (60) derart, dass der Laserstrahl (60) einen ersten Brennpunkt (61a) aufweist; und Umformen des Lochs (51) mittels des Laserstrahls (60) derart, dass der Laserstrahl (60) einen zweiten Brennpunkt (61b) hat, der sich vom ersten Brennpunkt (61a) unterscheidet, wobei der erste und zweite Brennpunkt (61a, 61b) auf der gleichen Lichtachse angeordnet ist, in zumindest dem Schritt des Ausbildens des Lochs (51) oder dem Schritt des Umformens des Lochs (51), der Gegenstand (50) durch eine Aufweitung und eine Bündelung des Laserstrahls (60) im Gegenstand (50) bearbeitet wird, und die Bündelung durch Reflexion des Laserstrahls (60) durchgeführt wird, der an einer Innenwand des Lochs (51) reflektiert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Laserstrahl (60) durch eine Sammellinse (10) auf den Gegenstand (50) eingestrahlt wird, und der Laserstrahl (60) durch zumindest eine Bedingung aus Durchmesser des Laserstrahls (60), der von der Sammellinse (10) abgegeben wird, einer Brennweite zwischen der Sammellinse (10) und einem Brennpunkt (61) des Laserstrahls (60), und einer Energiedichte des Laserstrahls (60) gesteuert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Loch (51) so bearbeitet wird, dass es eine vorbestimmte Form aufweist, die einen Abschnitt kleinen Querschnitts und einen Abschnitt großen Querschnitts hat, der Abschnitt kleinen Querschnitts durch den Laserstrahl (60) ausgebildet wird, der von der Bündelung zur Aufweitung wechselt, der Abschnitt großen Querschnitts durch den Laserstrahl (60) ausgebildet wird, der von der Aufweitung zur Bündelung wechselt, und der Abschnitt kleinen Querschnitts und der Abschnitt großen Querschnitts des Lochs (51) abwechselnd im Gegenstand (50) angeordnet sind.
Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei im Schritt des Ausbildens des Lochs (51), das Loch (51) als Durchgangsloch (51) ausgebildet wird.
Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Brennpunkt (61) so festgesetzt wird, dass er innerhalb oder außerhalb des Gegenstands (50) ist.
Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wobei im Schritt des Umformens des Lochs (51), das Loch (51) mehrmals mit dem Laserstrahl (60) umgeformt wird, der ver schiedene Brennpunkte (61a, 61b) hat, die sich vom ersten Brennpunkt (61a) unterscheiden.
Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, wobei im Schritt des Umformens des Lochs (51), eine Brennpunkt (61) des Laserstrahls (60) durch Versetzen des Gegenstands (50) und durch Fixieren einer Fokussierung des Laserstrahls (60) verändert wird.
Verfahren irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, wobei im Schritt des Umformens des Lochs (51), ein Brennpunkt (61) des Laserstrahls (60) durch Verändern einer Fokussierung des Laserstrahls (60) und durch Fixieren einer Position des Gegenstands (50) verändert wird.
Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, wobei im Schritt des Umformens des Lochs (51), das Loch (51) durch Versetzen des Brennpunkts (61) des Laserstrahls (60) und durch Verändern der Energiedichte des Laserstrahls (60) umgeformt wird.
Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Gegenstand (50) aus einem Metallmaterial hergestellt ist.
Laserstrahlbearbeitungseinrichtung zum Ausbilden eines Durchgangslochs (51) in einem Gegenstand (50) mit einer Laserstrahlausgabevorrichtung (40) zum Ausgeben eines Laserstrahls (60), einer Sammellinse (10) zum Bündeln des Laserstrahls (60) auf dem Gegenstand (50), und einer Variofokusvorrichtung (20), um einen Brennpunkt (61) des Laserstrahls (60) koaxial zu steuern, wobei die Variofokusvorrichtung (20) den Laserstrahl (60) so steuert, dass er einen vorbestimmten Brennpunkt (61) hat, sodass eine Aufweitung des Laserstrahls (60) im Gegenstand (50) und eine Bündelung des Laserstrahls (60), der an der Innenwand des Durchgangslochs (51) reflektiert wird, auftritt, um das Durchgangsloch (51) mit einer vorbestimmten Form zu bearbeiten, und die Variofokusvorrichtung (20) in der Lage ist den Brennpunkt (61) des Laserstrahls (60) zu verändern, sodass das Durchgangsloch (51) umgeformt wird.
Einrichtung gemäß Anspruch 11, des Weiteren mit einer Durchmessersteuerung (20) zum Steuern eines Durchmessers des Laserstrahls (60), der von der Sammellinse (10) ausgegeben wird, und einer Energiedichtesteuerung (20) zum Steuern einer Energiedichte des Laserstrahls (60), wobei der Laserstrahl (60) zumindest von einem aus Durchmessersteuerung (20), Energiedichtesteuerung (20) und Variofokusvorrichtung (20) gesteuert wird.
Einrichtung gemäß Anspruch 11 oder 12, wobei die Variofokusvorrichtung (20) den Brennpunkt (61) des Laserstrahls (60) so steuert, dass er innerhalb oder außerhalb des Gegenstands (50) ist.
Einrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Variofokusvorrichtung (20) den Brennpunkt (61) des Laserstrahls (60) zum Umformen des Durchgangslochs (51) ein einziges Mal verändert.
Einrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Variofokusvorrichtung (20) den Brennpunkt (61) des Laserstrahls (60) mehrmals verändert, sodass er sich zum Umformen des Durchgangslochs (51) an verschiedenen Positionen befindet.
Einrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 11 bis 15, wobei die Variofokusvorrichtung (20) den Brennpunkt (61) durch Versetzen des Gegenstands (50) und durch Fixieren einer Fokussierung des Laserstrahls (60) steuert.
Einrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 11 bis 15, wobei die Variofokusvorrichtung (20) den Brennpunkt (61) durch Verändern einer Fokussierung des Laserstrahls (60) und durch Fixieren einer Position des Gegenstands (50) steuert.
Einrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 11 bis 17, wobei die Variofokusvorrichtung (20) durch ein Varioobjektiv (20, 21, 22) bereitgestellt wird, das in der Lage ist eine Krümmung der Linse (21) zu verändern, und das Varioobjektiv (20, 21, 22) zwischen der Laserstrahlausgabevorrichtung (40) und der Sammellinse (10) angeordnet ist.
Einrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 11 bis 15, wobei die Variofokusvorrichtung (20) den Brennpunkt (61) durch Versetzen der Sammellinse (10) zusammen mit der Lichtachse des Laserstrahls (60) und durch Fixieren einer Position des Gegenstandes (50) steuert.
Einrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 11 bis 19, wobei das Durchgangsloch (51) durch Verändern des Brennpunkts (61) des Laserstrahls (60) und durch Verändern der Energiedichte des Laserstrahls (60) umgeformt wird.
Einrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 11 bis 20, wobei der Gegenstand (50) aus einem Metallmaterial hergestellt ist.
Einrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 11 bis 21, des Weiteren mit einem Erfassungsabschnitt (70) zum Erfassen des Laserstrahls (60), der den Gegenstand (50) durchdringt, wobei die Variofokusvorrichtung (20) den Brennpunkt (61) des Laserstrahls (60) auf der Basis eines Erfassungssignals des Laserstrahls (60), der durch den Erfassungsabschnitt (70) erfasst wird, koaxial steuert.