技术特征：
1.一种用于激光粗糙化的设备(10)，包括：至少一个装载和卸载站(22)，其中，待处理的工件(14)能够被装载到所述设备(10)中，并且已经处理的工件(14)能够从所述设备(10)移出；至少一个工作站(12)，其中，所述工作站(12)包括至少一个激光处理模块(32)，所述激光处理模块(32)用于在所述工作站(12)中处理工件(14)，其中，所述设备(10)还具有转移装置(18)，所述转移装置(18)特别设计成转盘、特别是升降转盘，所述转盘被设计成在装载和卸载站(22)与工作站(12)之间执行工件转移，其特征在于，所述转移装置(18)被设计成执行通过旋转运动将所述待处理的工件(14)从所述装载和卸载站(22)转移到所述工作站(12)的过程，同时执行通过相同的旋转运动将处理过的工件(14)从所述工作站(12)转移到所述装载和卸载站(22)的过程，所述设备(10)还包括闭合装置(46)，所述闭合装置(46)被布置并设计成在屏蔽状态下以激光安全的方式将所述装载和卸载站(22)与所述工作站(12)的工作空间(34)分开。
2.根据前述权利要求所述的设备，其特征在于，所述工作站(12)一方面包括至少一个激光处理模块(32)并且另一方面，包括定位装置(28)，所述激光处理模块(32)具有模块轴线(84)，经由所述定位装置(28)能够实现布置在所述工作站(12)中以进行处理的工件(14)与所述激光处理模块(32)之间的相对运动，其中，所述激光处理模块(32)包括光束引导光学器件(60)，所述光束引导光学器件(60)被设计成将用于处理所述表面(92)的激光束(86)在相对于所述模块轴线(84)和正交于所述模块轴线(84)的平面(85)倾斜的排出方向(90)上引导到所述待处理的表面(92)上，并且其中，所述激光处理模块(32)被设计并布置成使所述激光束(86)围绕所述模块轴线(84)旋转，所述光束引导光学器件(60)包括准直器单元(62)和聚焦单元(64)以及限定排出方向的光束偏转装置(66)，所述准直器单元(62)用于准直来自辐射源(38)的激光束(86)，所述聚焦单元(64)用于聚焦所准直的激光束(86)，限定排出方向的所述光束偏转装置(66)使用于处理所述表面(92)的所述激光束(86)从沿着所述模块轴线(84)延伸的主光学方向(67)在所述排出方向(90)上偏转。
3.根据前述权利要求所述的设备，其特征在于，所述激光处理模块(32)包括旋转装置(70)，所述旋转装置(70)被设计成使限定排出方向的所述光束偏转装置(66)相对于所述准直器单元(62)或相对于所述准直器单元(62)和所述聚焦单元(64)围绕所述模块轴线(84)旋转，以便实现所述出射激光束(86)围绕所述模块轴线(84)的旋转，所述激光处理模块(32)包括在所述光路中位于限定排出方向的所述光束偏转装置(66)上游、特别是所述聚焦单元(64)上游的另外的光束偏转装置(68)，所述光束偏转装置(68)使所述激光束在所述主光学方向(67)上偏转。
4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述旋转装置(70)包括直接驱动装置(72)，特别地，所述直接驱动装置(72)被设计为中空轴驱动装置(74)，特别地，所述中空轴驱动装置(74)的定子(76)以旋转固定的方式连接到所述激光处理模块(32)的壳体(78)，特别地，所述中空轴驱动装置(74)的转子(80)具有对应于所述模块轴线(84)的旋转轴线(82)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述激光处理模块(32)包括第二另外的光束偏转装置(69)，所述第二另外的光束偏转装置(69)被设计并布置成引导所述激光束(86)，优选地通过在相对于所述主光学方向(67)倾斜的、特别是正交的方向偏转到第一另外的光束偏转装置(68)，特别是另外的光束偏转装置(68，69)之一，特别是所述第一另外的光束偏转装置(68)，将来自所述工件表面(92)沿着所述光路优选地沿着主光学方向(67)的光信号，与所述激光束(86)的所述光路解耦，并将其馈送到传感器连接点(104)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述激光处理模块(32)包括锥形主轴部分(94)，所述锥形主轴部分(94)被设计用于插入待处理的工件的开口(16)中，特别地，当沿着所述模块轴线(84)观察时所述直接驱动装置(72)被布置在距所述主轴部分(94)一定距离处，所述主轴部分(94)被设计用于插入待处理的工件的开口(16)中。
7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述激光处理模块(32)包括工艺气体流动路径(120)，特别地包括沿着所述主光学方向(67)延伸的部分，所述部分特别地布置在所述第一另外的光束偏转装置(68)与限定排出方向的所述光束偏转装置(66)之间，并且所述工艺气体在所述出口开口(95)处离开。
8.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述转盘被设计成在每个转移过程中同时将至少2个工件(14)从所述装载和卸载站(22)转移到所述工作站，并且同时通过相同的转移过程将至少2个工件从所述工作站(12)转移到所述装载和卸载站(22)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述闭合装置(46)包括可打开和可关闭的分隔壁(48)，所述分隔壁(48)具有双壁结构，腔(51)由外壁(52)界定，并且所述分隔壁(48)包括传感器单元(54)，所述传感器单元(54)被设计并布置成检测来自所述激光处理模块(32)的所述激光器的激光辐射何时穿透到所述腔(51)中。
10.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述工作空间(34)包括抽吸装置(44)，所述抽吸装置(44)特别地布置在所述工作站(12)的所述工作空间(34)中的待处理工件(14)的处理位置，位于待处理工件开口(16)下方。
11.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括与所述工作站(12)的所述工作空间(34)分开的辐射源隔室(36)，并且其中，布置用于提供所述激光束(86)的辐射源(38)用于所述处理，提供有光导(40)以便将所述激光束(86)从所述辐射源(38)引导到所述工作站(12)的所述工作空间(34)中。
12.一种使用特别是根据前述权利要求中任一项所述的用于激光粗糙化的设备(10)对特别是工件开口(16)、特别是缸膛的表面(92)进行激光粗糙化的方法，包括以下步骤：
将待处理的工件(14)定位在所述设备(10)的工作站(12)中；
将所述设备(10)的激光处理模块(32)的主轴部分(94)定位在位于所述工作站(12)中的所述工件(14)的待处理工件开口(16)中；
利用经由所述激光处理模块(32)导入所述工件开口(16)中的特别是连续的激光束(86)照射待处理的工件开口(16)的所述表面(92)，其中，所述激光束(86)围绕所述模块轴线(84)旋转，
其中，所述激光处理模块(32)包括光束引导光学器件(60)，所述光束引导光学器件(60)被设计成将用于处理所述表面(92)的激光束(86)在相对于所述模块轴线(84)和正交于所述模块轴线(84)的平面(85)倾斜的排出方向(90)上引导到待处理的表面(92)上，
其特征在于，
光束偏转装置(66)，其在所述排出方向(90)上偏转用于处理所述表面(92)的所述激光束(86)，相对于用于准直来自辐射源(38)的激光束(86)的准直器单元(62)或相对于所述准直器单元(62)和用于聚焦所述准直的激光束(86)的聚焦单元(64)绕所述模块轴线(84)旋转，以便实现所述出射激光束(86)围绕所述模块轴线(84)的旋转，进一步特征还在于，所述待处理的工件(14)在所述设备(10)的所述工作站(12)中的定位发生在转移装置(18)的转移过程中，已经被处理的工件(14)在所述转移过程中借助于所述转移装置(18)的旋转运动同时从所述工作站(12)移出，优选地，两个工件(14)被输送到所述工作站(12)中并且从所述工作站送出，特别地，其中，在所述待处理的工件开口(16)的所述表面(92)的照射期间，每个工件(14)的一个工件开口(16)通过激光处理模块(32)被同时处理，工件(14)的每个或者最初至少两个工件开口(16)使用两个不同的激光处理模块(32)被同时处理，并且随后另外的工件开口(16)被所述激光处理模块(32)处理。
13.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述光束偏转装置(66)的所述旋转运动和所述工件(14)与所述激光处理模块(32)的所述光束偏转装置(66)之间、特别是所述工件(14)与所述激光处理模块(32)之间沿着所述模块轴线(84)的方向定向的平移相对运动相叠加。
14.根据前述两项权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述激光处理模块(32)包括旋转装置(70)，所述旋转装置(70)被设计成使所述光束偏转装置(66)相对于所述准直器单元(62)或相对于所述准直器单元(62)和所述聚焦单元(64)围绕所述模块轴线(84)旋转，以便实现所述出射激光束(86)围绕所述模块轴线(84)的旋转，所述旋转装置(70)包括直接驱动装置(72)，在所述处理过程中，当在所述模块轴线(84)的所述方向观察时，所述直接驱动装置(72)布置在外部，特别是在所述待处理工件(14)的所述工件开口(16)上方。
15.根据前述3项权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述激光处理的同时进行所述处理过程的监测，为了所述监测，来自所述处理过的表面(92)的光信号最初沿着用于所述激光处理模块(32)中的处理的所述激光器(86)的光路被引导，并且通过光束偏转装置(68)与所述激光束(86)的光路解耦并且被馈送到传感器连接点(104)，所述光束偏转装置(68)特别地能够被设计为干涉镜。
16.根据前述4项权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将所述工作空间(12)与装载和卸载站(22)在空间上分开的闭合装置(46)打开以执行所述转移过程，在所述转移过程中离开所述工作站(12)的所述工件(14)和在所述转移过程中移动到所述工作站(12)中的所述工件(14)同时在空间上经过所述闭合装置(46)，并且所述闭合装置(46)随后被闭合，以便在空间上将所述工作空间(12)与装载和卸载站(22)分开。
17.根据前述5项权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，具有多个待处理开口(16)的至少一个工件(14)通过激光进行处理，当前未处理的开口在所述激光处理期间被在使用中分配给所述激光处理模块(32)的覆盖物(45)所覆盖。
技术总结
本发明涉及用于表面的激光处理，更特别地激光粗糙化的设备和方法。
技术研发人员：格哈德·弗洛雷斯;马丁·弗雷塔格;奥利弗·贝;
受保护的技术使用者：德国格林机床有限及两合公司;
技术研发日：2020.02.28
技术公布日：2021.10.22
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