Устройство для лазерной обработки изделий Российский патент 2019 года по МПК B23K26/02 B25J21/00 

Предлагаемое изобретение относится к лазерной технике, а именно, к лазерным технологическим установкам, предназначенным, например, для молекулярно-лучевой эпитаксии.

Известно устройство для лазерной обработки изделий (см. «Большая советская энциклопедия» т. 14 с. 112), содержащее источник лазерного излучения, сфокусированный луч лазера, обрабатываемую деталь, координатный стол, систему программного управления.

Известно также устройство для лазерной обработки изделий - однокамерная установка для молекулярно-лучевой эпитаксии (см. «Обзоры по электронной технике», серия 7 «Технология, организация производства и оборудование», выпуск 17 (828) А.Г. Денисов, Н.А. Кузнецов, Э.А. Макаренко «Оборудование для молекулярно-лучевой эпитаксии» ЦНИИ «Электроника», Москва, 1981 г., с. 51), содержащее вакуумную рабочую камеру со средствами получения сверхвысокого вакуума, систему для формирования молекулярных пучков, устройство для нагрева подложки, устройство для подготовки подложки - получения атомарно чистой и атомарно гладкой поверхности, систему для анализа элементного состава и структуры поверхности подложки и полученной эпитаксиальной пленки, устройство для загрузки подложки, юстировку ее положения и выноса полученной структуры из вакуума (прототип).

Общим недостатком перечисленных устройств является низкое качество продукции из-за недостаточной маневренности взаимодействия сфокусированного луча лазера с поверхностью обрабатываемого объекта. Кроме того, недостаточная герметичность ввода излучения лазера в вакуумную камеру снижает производительность устройства.

Целью предполагаемого изобретения является повышение производительности и качества продукции.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для лазерной обработки изделий, содержащем источник лазерного излучения, вакуумную камеру, герметичный ввод излучения в нее, координатный стол и систему программного управления, герметичный ввод выполнен в виде шаровой опоры, имеющей внутренний, наружный и средний сферические элементы, по оси которой расположен волновод лазерного излучения, жестко связанный с источником излучения, жестко закрепленный в среднем сферическом элементе, и через гибкий герметизирующий элемент связанный с внутренним сферическим элементом, который неподвижно закреплен в стенке камеры.

Герметичный ввод в виде шаровой опоры, состоящей из трех сферических элементов, известен из а.с. №1083464 М.кл.4 В25J 21/00.

Известно также устройство для лазерной обработки изделий - установка для молекулярно-лучевой эпитаксии (см. выше), имеющее герметичный ввод в вакуумную камеру через волновод, неподвижно закрепленный на вакуумной камере.

Однако, совокупность известных признаков приводит к достижению нового качества - возможности согласованного взаимодействия луча лазера с объектом и соблюдения высокого вакуума при этом. Поэтому считаем, что предложенное решение отвечает критерию «существенные отличия».

На фиг. 1 схематически изображен общий вид устройства для лазерной обработки изделий в разрезе.

Устройство для лазерной обработки изделий содержит источник лазерного излучения 1, вакуумную камеру 2 (на чертеже показана только ее стенка), герметичный ввод излучения в камеру, состоящий из внутреннего 3, наружного 4 и среднего 5 сферических элементов, по оси которых расположен волновод 6, жестко связанный с источником лазерного излучения 1 и, закрепленный в среднем сферическом элементе 5, гибкий герметизирующий элемент 7, герметично закрепленный на волноводе 6 и на внутреннем сферическом элементе 3, отделяет герметичную полость вакуумной камеры от нерабочего пространства, лазерный луч 11 для обработки изделий. В камере 2 расположен координатный стол 8, на котором закрепляется обрабатываемый объект 9. Координатный стол и источник лазерного излучения связаны с системой программного управления 10, которая управляет их взаимным перемещением.

Устройство работает следующим образом.

Лазерный луч 11 от источника излучения 1 направляется по волноводу 6 в камеру 2 на обрабатываемый объект 9, расположенный на координатном столе 8. Путем воздействия системы программного управления 10 на источник лазерного излучения 1 через привод (на чертеже не обозначен) и координатный стол 8 происходит их взаимное перемещение по заданной программе. Источник лазерного излучения 1, жестко закрепленный на среднем сферическом элементе 5 совершает движение вместе с ним и с волноводом 6, выдерживая запрограммированные параметры луча лазера 11.

Предлагаемое устройство по сравнению с прототипом обеспечивает повышение производительности и качества обработки за счет повышения маневренности сфокусированного луча лазера и предметного стола с расположенным на нем обрабатываемым объектом благодаря наличию шаровой герметичной опоры. Кроме того, повышается надежность сохранения высокого вакуума в камере.

Изобретение относится к лазерной технике, а именно к лазерным технологическим установкам, предназначенным для обработки изделий в условиях глубокого вакуума. Устройство содержит источник лазерного излучения, вакуумную камеру, герметичный ввод излучения в нее, координатный стол и систему программного управления. Герметичный ввод выполнен в виде шаровой опоры, состоящей из внутреннего, наружного и среднего сферических элементов. По оси среднего элемента шаровой опоры расположен волновод, жестко связанный с источником излучения. К волноводу герметично прикреплен гибкий герметизирующий элемент, другим краем закрепленный с внутренним сферическим элементом, который неподвижно закреплен в стенке камеры. Техническим результатом изобретения является увеличение маневренности взаимодействия сфокусированного луча с поверхностью обрабатываемого объекта и герметичности ввода излучения лазера в вакуумную камеру, а также повышение качества обрабатываемого изделия. 1 ил.

Устройство для лазерной обработки изделий в вакууме, содержащее источник лазерного излучения, вакуумную камеру, герметичный ввод излучения в нее, координатный стол и систему программного управления, отличающееся тем, что герметичный ввод выполнен в виде шаровой опоры, состоящей из внутреннего, наружного и среднего сферических элементов, по оси которой расположен жестко связанный с источником лазерного излучения волновод, закрепленный в среднем сферическом элементе и через гибкий герметизирующий элемент связанный с внутренним сферическим элементом, который неподвижно закреплен в стенке камеры.