專利名稱：利用橢圓截面光斑對磁片進(jìn)行表面處理的激光劃刻設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用橢圓截面光斑進(jìn)行磁片表面處理的激光劃刻設(shè)備。更具體地，本發(fā)明涉及根據(jù)主權(quán)利要求的利用具有橢圓截面的光斑對取向/有向 晶粒磁片進(jìn)行表面處理的激光劃刻設(shè)備。
背景技術(shù)：
具有取向磁晶粒的硅鋼片在變壓器芯的生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，在該應(yīng)用中，受到深度 分析的材料的一個(gè)特點(diǎn)涉及在變壓器操作時(shí)耗散的能量。損耗取決于幾個(gè)因素，特別是磁 疇壁的運(yùn)動、片材的晶粒尺寸以及晶粒的晶體網(wǎng)狀組織相對于片材表面的方向。第一方案是提供具有高取向晶粒的硅鋼片，該硅鋼片具有給定的晶粒尺寸和低厚 度，所獲得的結(jié)果良好，但不能顯著改善，并且不能以工業(yè)可接受的方式實(shí)現(xiàn)。尤其是，已發(fā) 現(xiàn)晶粒的最佳尺寸是若干毫米，而相對于片材的厚度，考慮到處理成本，以及晶粒的最佳尺 寸減小了片材的體積和絕緣覆蓋物的體積之間的“空間因子”的事實(shí)，晶粒的尺寸不宜低于 已確定的值。影響芯中的損耗的重要因素涉及磁疇的尺寸。對片材施加機(jī)械張力會引起片材平 面內(nèi)的各向異性，在所使用的材料存在典型的結(jié)構(gòu)(高斯結(jié)構(gòu))的情況下，所述各向異性會 在平行于疊層的方向的結(jié)晶方向和垂直于疊層的方向之間增大磁化的能量差。靜磁能和磁 疇的疇壁的能量之間的平衡有利于疇壁的能量，從而形成大量更細(xì)和更密的疇壁。這樣，使 得渦流對損耗總量的影響顯著減小。此外，已開發(fā)出張力覆蓋物，以便通過產(chǎn)生局部壓縮微 應(yīng)力而獲得這些改進(jìn)。在此框架下，已提出使片材受到噴丸處理或機(jī)械滾絲。這些方法在 工業(yè)中的應(yīng)用有難度，會破壞絕緣覆蓋物使得片材暴露而快速氧化，需要進(jìn)一步覆蓋并形 成余料/毛邊，從而減小了空間因子。很大程度上得到統(tǒng)一的后繼方案是利用集中成激光束形式、等離子體等的能量脈 沖使片材(例如從帶材卷退繞的具有取向晶粒的電磁鋼帶)的表面受到刮擦或滾絲(劃 刻)。在旨在改進(jìn)電磁特性的典型劃刻處理設(shè)備中，激光發(fā)生器的光束通過鏡面掃描器 在移動的帶材上偏離，然后沿橫向于帶材前進(jìn)方向的掃描路徑聚焦在片材上。為了明顯地減小損耗，劃刻處理應(yīng)該具有減小的橫截面尺寸，例如0. 10mm，并且在 深度上按最大量延伸。通過使用具有沿橫向于帶材前進(jìn)方向的方向大大伸長的橢圓截面光 斑的激光束而獲得好的結(jié)果。這通過適當(dāng)?shù)闹嫱哥R來執(zhí)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)問題是實(shí)現(xiàn)一種高生產(chǎn)率的、包括具有橢圓截面的光斑的激光劃刻 設(shè)備，該設(shè)備的產(chǎn)品可靠，該設(shè)備的操作規(guī)范可以在寬范圍內(nèi)容易地調(diào)節(jié)。根據(jù)第一方面，劃刻設(shè)備包括激光發(fā)生器、柱狀/筒狀的伸縮式光學(xué)鏡組、以及可 旋轉(zhuǎn)鏡面掃描器，所述光學(xué)鏡組具有可變焦距，以根據(jù)焦距形成具有可變橢圓率的橢圓截面激光束，所述鏡面掃描器用于根據(jù)預(yù)定角度掃描激光束。該設(shè)備還包括橫向于帶材延伸 的拋物面反射鏡，用于接收被掃描的激光束并將激光束在帶材上聚焦成沿處理路徑大大地 (hardly)伸長的橢圓光斑，其中，伸縮式光學(xué)鏡組可調(diào)節(jié)以改變投射在帶材上的激光束的 橢圓截面中一個(gè)軸的長度。根據(jù)另一方面，激光劃刻設(shè)備使得伸縮式光學(xué)鏡組的焦點(diǎn)位于可旋轉(zhuǎn)鏡面掃描器 的下游，其中，掃描器的旋轉(zhuǎn)方向使得在橢圓截面的激光束投射在掃描器的拐角上、兩個(gè)相 鄰鏡面之間的換向區(qū)域中時(shí)，激光束的光斑的后緣位于處理路徑的終點(diǎn)/終止端點(diǎn)處，且 前緣位于所述路徑的起點(diǎn)/起始端點(diǎn)處。


從下面借助于附圖作為非限定示例給出的說明中可以清楚地看到本發(fā)明的特征， 其中圖1是用于處理磁片的系統(tǒng)的示意圖，該系統(tǒng)使用本發(fā)明的激光劃刻設(shè)備；圖2示出本發(fā)明的激光劃刻設(shè)備的示意性俯視圖；圖3是圖2的激光劃刻設(shè)備的光學(xué)示意圖；圖4、5、6和7示出圖3的一些構(gòu)件處于不同操作狀態(tài)的光學(xué)示意圖；圖8是本發(fā)明的激光劃刻設(shè)備的一些細(xì)節(jié)的局部示意性仰視圖；圖9是本發(fā)明的激光劃刻設(shè)備的另外的細(xì)節(jié)的局部示意性仰視圖；圖10以放大的比例示出圖2中示出的設(shè)備的一些構(gòu)件；圖11是圖2中所示設(shè)備的一些構(gòu)件的局部示意性前視圖；圖12示出本發(fā)明的激光設(shè)備的一個(gè)裝置的示意性俯視圖；圖13是圖12的裝置的局部剖開的示意性側(cè)視圖；以及圖14是圖12所示裝置的示意性前視圖。
具體實(shí)施例方式參見圖1，用21表示處理磁片的系統(tǒng)。系統(tǒng)21設(shè)有激光劃刻設(shè)備(材料的處理激 光)22，該激光劃刻設(shè)備具有相應(yīng)的發(fā)生器組23和支承臺架M。片材的形式為由電工硅鋼 制成的帶材26，該帶材具有沿疊層方向取向的晶粒。帶材沿縱向軸線27移動，從供給的帶 材卷退繞并卷繞在卷取的帶材卷(圖中未示出)上。此外，系統(tǒng)21包括控制臺觀、用于供給和控制構(gòu)件的機(jī)柜四、冷卻裝置31以及用 于設(shè)備22的空氣過濾及通風(fēng)單元32，而支承臺架M具有用于帶材沈的支承和滑動的水平 面33。具有保護(hù)功能的壁34布置在具有發(fā)生器23和臺架M的設(shè)備22周圍以及機(jī)柜四 和單元31、32周圍。根據(jù)本發(fā)明，激光劃刻設(shè)備22 (圖1和幻包括兩個(gè)激光處理單元36a和36b，這兩 個(gè)激光處理單元分別包括準(zhǔn)直儀37a、37b、伸縮式光學(xué)裝置38a、38b、掃描器39a、39b、最終 聚焦裝置41a、41b以及保護(hù)裝置42a、42b (圖8)。發(fā)生器組23 (圖1)包括兩個(gè)激光束源43a、43b，作為示例的是1.5 + 2. 5Kw的釹 鐿類型。激光源43a、43b以基本圓形的劃刻光束的光斑輸出在光纖44a、44b (圖2)上，其 中，光纖與處理單元36a、36b的準(zhǔn)直儀37a、37b連接。
源43a、4 的激光束通過準(zhǔn)直儀37a和37b (圖幻以準(zhǔn)直光束46a、46b到達(dá)伸縮 式裝置38a和38b，該激光束被引導(dǎo)朝向掃描器39a和39b，然后通過裝置41a和41b聚焦 在帶材沈上。保護(hù)裝置4 和42b用于使最終聚焦裝置41a、41b在使用時(shí)保持在光學(xué)效 率最大的狀態(tài)，避免被處理中產(chǎn)生的煙污染。伸縮式光學(xué)裝置38a、38b (圖3、4和6)具有分別為發(fā)散和會聚的柱面透鏡47、48， 該柱面透鏡將具有圓形截面的準(zhǔn)直光束46a、46b轉(zhuǎn)變?yōu)槌驋呙杵?9a、39b的具有橢圓截 面的光束49a、49b，所述橢圓截面具有水平軸線X和豎直軸線Y;并且從掃描器開始，具有橢 圓截面的光束作為掃描光束51a、51b投射在最終聚焦裝置41a、41b上。然后，激光束沿豎 直表面聚焦在帶材26上，作為劃刻光束52a、52b沿掃描路徑53a、5;3b掃描，所述掃描路徑 基本橫向于帶材沈的縱軸線27。伸縮式裝置的透鏡47和48之間的距離“D”被預(yù)先安排并且可調(diào)節(jié)，以獲得可變的 焦距和位于掃描器38a、38b下游的焦點(diǎn)CFa、CFb。從而，光束49a、49b具有根據(jù)裝置38a、 38b的焦距可變的橢圓率，其中，沿軸線Y的幅度/寬度恒定，該橢圓率取決于沿軸線X的焦 距。代替柱面透鏡47和48，伸縮式光學(xué)裝置38a、38b可包括回返鏡以及分別為發(fā)散和會聚 的一對柱面鏡，并可調(diào)節(jié)鏡之間的距離。繞豎直軸線旋轉(zhuǎn)的掃描器39a、39b為這樣的類型在多邊形表面上具有平坦的鏡 面，在鏡面之間的具有銳利的轉(zhuǎn)角。掃描器39a、39b接收具有橢圓截面的光束49a、49b并 將掃描光束51a、51b反射到最終聚焦裝置41a、41b上，使該掃描光束運(yùn)動一角度，該角度取 決于鏡面的數(shù)量。具體而言，投射在帶材沈上的激光束51a、51b (圖4和6)限定在沿處理路徑53a、 5 運(yùn)動的方向(由箭頭表示)上的輸入前部“LdSp”和輸出前部“TrSp”。當(dāng)具有橢圓截 面的會聚光束49a、49b的軸線達(dá)到掃描器相鄰鏡面之間的轉(zhuǎn)角時(shí)，該會聚光束被分開(如 光束51a、51b)，在處理路徑的終點(diǎn)和起點(diǎn)之間通過最終聚焦裝置41a、41b。位于掃描器下 游的焦點(diǎn)CFa、CFb以及掃描器的旋轉(zhuǎn)方向使得在會聚光束49a、49b投射在掃描器的轉(zhuǎn)角 上、相鄰鏡面之間的換向區(qū)域中時(shí)(圖5和7)，光束的光斑的輸出前部“TrSp”位于處理路 徑53a、53b的終點(diǎn)，輸入前部“LdSp”位于路徑的起點(diǎn)，以便使帶材的端部區(qū)域中的處理均 勻一致。根據(jù)本發(fā)明，最終聚焦裝置41a、41b (圖2和3)包括反射鏡，該反射鏡用于接收掃 描光束51a、51b并使劃刻光束52a、52b沿帶材沈的掃描路徑53a、5;3b聚焦。裝置41a、41b 的反射鏡包括具有拋物線截面的柱面部分M，其中母線在略高于支承臺架M的位置橫向 于帶材沈延伸。透鏡48和掃描器39a、39b之間的距離“L2”可調(diào)節(jié)，以根據(jù)裝置38a、38b 的焦距將光束51a、51b聚焦在帶材沈上。由此，從準(zhǔn)直儀37a、37b射出的具有圓形截面的光束通過伸縮式裝置38a、38b、掃 描器39a、39b以及最終聚焦裝置41a、41b轉(zhuǎn)變成大大地(hardly)伸長并具有最小橫向尺 寸“Ssp”的光斑55，其中橢圓截面的長軸基本平行于掃描路徑53a、53b。通過根據(jù)劃刻的 類型、帶材的速度、掃描器的旋轉(zhuǎn)速度以及帶材的特征來改變距離“D”和“L2”，可設(shè)定光斑 的長度“Lsp”，以便使處理過程優(yōu)化。此外，伸縮式光學(xué)鏡組38a、38b的透鏡47和48能旋轉(zhuǎn)，以改變光斑相對于掃描路 徑53a、53b的角度。這是為了根據(jù)掃描器39a、39b的旋轉(zhuǎn)速度和帶材沈的前進(jìn)速度來優(yōu)化光斑55與掃描路徑的對準(zhǔn)。激光單元36a的掃描器39a和聚焦裝置41a相對于單元36b的掃描器39b和聚焦 裝置41b偏置且以鏡像方式布置，并且關(guān)于包含/經(jīng)過帶材縱向軸線27的幾何豎直平面56 鏡像布置。但是，伸縮式裝置38a和伸縮式裝置38b設(shè)置在平面56的同一側(cè)。此外，所有 光學(xué)元件關(guān)于與軸線27垂直的幾何豎直平面鏡像、偏置對稱。利用該結(jié)構(gòu)，激光處理單元 36a、36b可以高速、有效且以有限的尺寸對帶材沈的兩個(gè)縱向半幅寬部“A”和“B”進(jìn)行劃 刻。由處理單元36a構(gòu)成的第一功能組按照掃描路徑53a在運(yùn)動的帶材的半幅寬部“Α”上 工作，而由處理單元36b構(gòu)成的第二功能組按照掃描路徑5 在運(yùn)動的帶材的半幅寬部“B” 上工作。激光處理單元36a、36b包括具有底部58a、58b和蓋部59a、59b的托盤或承盤57a、 57b (圖幻，該托盤或承盤與過濾及通風(fēng)單元32連接，以便使包括準(zhǔn)直儀37a、37b、伸縮式裝 置38a、38b、掃描器39a、39b以及聚焦裝置41a、41b在內(nèi)的光學(xué)構(gòu)件保持在干燥和清潔的環(huán) 境中。底部58a、58b設(shè)置在支承平面33和聚焦裝置41a、41b之間(圖8、9和11)，并在帶 材表面和光學(xué)裝置41a、41b之間限定一限制板。在底部58a、58b中橫向限定有窗口 61a、 61b,以便被引向帶材沈的掃描路徑53a、53b的劃刻激光束52a、52b通過。根據(jù)本發(fā)明的特征，保護(hù)裝置4加、4沘用于產(chǎn)生與窗口 61a、61b相切(tangent) 的空氣屏障，以保護(hù)光學(xué)裝置41a、41b免受殘留的煙的污染。具體而言，裝置42a、42b包括 沿窗口 61a、61b的后緣的“V”形港灣狀部(creek) 62、位于底部58a和58b中并從窗口 61a、 61b向上的一組槽63、盒狀蓋部64以及排氣扇66。蓋部64安裝在底部58a和58b的下方作 為港灣狀部62和槽63的蓋部，并限定與窗口 61a、61b對齊的槽67，以便由裝置41a、41b聚 焦的激光束通過。排氣扇66與凸緣連接并產(chǎn)生氣流，該凸緣具有位于港灣狀部(creek)62 之間的一組孔68，該氣流從槽63輸入、從孔68輸出，通過港灣狀部62到達(dá)“V”。氣流與承 盤57a、57b的新鮮空氣在底部58a、58b和蓋部64之間形成沿窗口 61a、61b和槽67的切向 的氣態(tài)薄層，該氣態(tài)薄層構(gòu)成用于光學(xué)裝置41a、41b的保護(hù)用空氣屏障。此外，與保護(hù)裝置42a、42b相關(guān)聯(lián)，處理單元36a、36b包括安裝在底部58a和58b 下方的通風(fēng)組69a、69b和在圖中未示出的吸氣管，以朝向鋼帶沈引導(dǎo)噴氣至半幅寬部“A”、 “B”的處理區(qū)域中。這是為了去除由帶材處理產(chǎn)生的煙，并具有用于槽67的預(yù)屏障的功能。 設(shè)置由致動器72a、72b控制的可滑動閘門71a、71b，以在設(shè)備22停機(jī)時(shí)關(guān)閉窗口 61a、61b。各伸縮式裝置38a和38b (圖2和10)包括弓丨導(dǎo)結(jié)構(gòu)，該引導(dǎo)結(jié)構(gòu)由平行于準(zhǔn)直光 束46a和46b的軸線的兩個(gè)棱柱形引導(dǎo)件74和76以及兩個(gè)支架77和78構(gòu)成。棱柱形引 導(dǎo)件74和76安裝在底部58a、58b上，與掃描器39a和39b相鄰并位于平面56的同一側(cè)。 支架是用于透鏡47和48的懸臂支承件，以使透鏡的光軸與準(zhǔn)直光束46a、46b的軸線對齊。 支架77和78是機(jī)動化/電動化的，以根據(jù)要獲得的焦距沿棱柱形引導(dǎo)件74和76關(guān)于彼 此并相對于掃描器39a和39b移動。方便地，各激光處理單元36a和36b包括設(shè)置在掃描器39a、39b和聚焦裝置41a、 41b之間的限制裝置81a、81b (圖2和11)，所述限制裝置包括可調(diào)節(jié)的兩個(gè)隔阻臺82和 83 (圖12、13和14)，以根據(jù)帶材沈的寬度限定被引向帶材沈的相應(yīng)半幅寬部“A”、“B”的 激光束的寬度。特別地，限制裝置81a、81b包括在略低于蓋部59a、59b的位置橫向于平面56安裝在底部58a、58b上的桿件84，該桿件設(shè)有安裝槽86和安裝及引導(dǎo)槽87。桿件84在上部支 承具有末端手柄89的長螺桿/絲杠88，用于滑塊92的安裝的支架91與該螺桿84接合。 桿件84在下部通過安裝槽86和安裝及引導(dǎo)槽87分別支承隔阻臺82和83。隔阻臺82和 83由冷卻的金屬塊構(gòu)成，這些金屬塊限定有用于捕集待吸收的激光束的楔形腔。限制裝置81a相對于限制裝置81b偏置且關(guān)于豎直平面56以鏡像的方式布置，使 得隔阻臺83與平面56相鄰。隔阻臺82可通過槽86手動調(diào)節(jié)就位且沿桿件44傾斜，使得 隔阻臺82的一側(cè)與掃描激光束51a、51b相切，所述掃描激光束被引向掃描路徑53a、5;3b的 對應(yīng)于鋼帶沈的軸線27的端點(diǎn)。各裝置81a、81b的安裝及引導(dǎo)口 87具有圓形輪廓，該圓形輪廓的軸線位于相應(yīng)掃 描器39a、39b的接收區(qū)域，而隔阻臺84通過銷平滑地安裝在槽口 87上，并通過該槽口安裝 在滑塊92上。一旦手柄89旋轉(zhuǎn)從而支架91運(yùn)動，則隔阻臺84沿桿件44移動并自動旋轉(zhuǎn)， 以保持一側(cè)與掃描激光束51a、51b相切，該掃描激光束被引向掃描路徑53a、53b的對應(yīng)于 帶材沈的邊緣的另一端點(diǎn)?？蛇x地，承盤57a和57b (圖2、可通過調(diào)節(jié)元件9 和94b相對于支承臺架M繞 豎直軸93a和93b旋轉(zhuǎn)。軸93a和93b與掃描器39a和39b相鄰，靠近承盤57a和57b的 外側(cè)端點(diǎn)。例如螺桿類型的調(diào)節(jié)元件9 和94b設(shè)置在外側(cè)的另一端點(diǎn)附近，并被指定用 來改變掃描路徑53a、5;3b相對于帶材沈的橫向方向的角度。支承臺架M包括一組磁體96 (圖11)，所述磁體安裝在平面33下方以保持帶材 26與該平面接觸。這防止帶材抬升和振動以及激光束不聚焦，并確保劃刻光束的光斑具有 恒定尺寸。平面33的可滑動表面是平坦的并由塑性材料片97覆蓋，以避免由于帶材在應(yīng) 力狀態(tài)下前進(jìn)而發(fā)生刮擦。激光劃刻設(shè)備22包括具有兩個(gè)線性電視攝像機(jī)99a和99b的電視單元98，以及在 圖中未示出的照明器和圖像分析單元。所獲得的圖像被分塊并在傅立葉變換的基礎(chǔ)上根據(jù) 組成線條和線條之間的間隔進(jìn)行分析，以檢驗(yàn)處理后可見損傷的存在，并提供關(guān)于與處理 相關(guān)的參數(shù)的指示。這些指示可通過屏幕和其它信號裝置由控制臺的操作者使用，以進(jìn)行 相應(yīng)的調(diào)節(jié)。具體地，設(shè)備22處于執(zhí)行激光劃刻的位置，該激光劃刻的執(zhí)行有效減少損耗并改 善片材的磁性特征，而沒有明顯地改變覆蓋物的保護(hù)層。當(dāng)需要時(shí)，電視單元可用于對出現(xiàn) 的可見痕跡發(fā)出信號?；蛘?，劃刻設(shè)備可實(shí)現(xiàn)可見劃刻，電視單元用于提供關(guān)于根據(jù)處理規(guī)范調(diào)整可見 痕跡的信息。當(dāng)然，本發(fā)明的原理保持不變，可對作為非限定示例描述和說明的實(shí)施例和用于 磁片表面處理的劃刻設(shè)備的構(gòu)造細(xì)節(jié)進(jìn)行廣泛地修改，而不會由此脫離當(dāng)前要求保護(hù)的發(fā) 明的范圍。例如，相鄰鏡面之間的換向區(qū)域的光學(xué)構(gòu)造可確保光斑的輸出前部位于處理路 徑終點(diǎn)處且光斑的輸入前部位于處理路徑起點(diǎn)處的光束也可施用到這樣的設(shè)備，在該設(shè)備 中光束在帶材上的聚焦通過朝向支承平面的一個(gè)或多個(gè)窗口的一個(gè)或多個(gè)柱面透鏡來實(shí) 現(xiàn)。顯然，與其它限制無關(guān)地，激光劃刻設(shè)備22包括激光束發(fā)生器、用于掃描激光束的掃描器以及柱面光學(xué)裝置，該柱面光學(xué)裝置橫向于帶材延伸并靠近帶材，以接收掃描光 束并將光束沿處理區(qū)域聚焦在帶材上。該設(shè)備的特征在于，包括位于帶材表面和聚焦光學(xué) 裝置之間的限制板以及相應(yīng)的保護(hù)裝置，其中限制板限定用于朝向處理區(qū)域的激光束的窗 口，保護(hù)裝置被預(yù)置/預(yù)調(diào)成鄰近窗口在限制板和帶材之間產(chǎn)生氣態(tài)薄層，用作窗口區(qū)域 中的氣態(tài)屏障。此外，顯然，與其它限制無關(guān)地，設(shè)備22包括激光束發(fā)生器、用于根據(jù)給定角度掃 描激光束的可旋轉(zhuǎn)鏡面掃描器、橫向于帶材延伸并靠近帶材的聚焦裝置，該聚焦裝置用于 接收掃描光束并將該光束聚焦在帶材的處理區(qū)域上。該設(shè)備的特征在于，包括限制裝置，該 限制裝置設(shè)置在掃描器和光學(xué)聚焦裝置之間并包括用于調(diào)節(jié)激光束的掃描區(qū)段/扇形區(qū) 的角度的兩個(gè)隔阻臺，其中，所述隔阻臺可調(diào)節(jié)以根據(jù)帶材的寬度限制光束的幅度/寬度。此外，顯然，與其它限制無關(guān)地，激光劃刻設(shè)備22包括兩組激光處理裝置，各包括 激光束發(fā)生器、用于掃描激光束的掃描器、橫向于帶材延伸并靠近帶材的光學(xué)聚焦裝置，該 光學(xué)聚焦裝置用于接收掃描光束并將該光束聚焦在處理區(qū)域。兩組激光處理裝置的掃描器 和光學(xué)裝置關(guān)于經(jīng)過帶材縱向軸線的平面偏置且鏡像地布置，以處理帶材的兩個(gè)縱向半幅 覓部。最后，與其它限制無關(guān)地，激光劃刻設(shè)備22包括激光束發(fā)生器、用于根據(jù)預(yù)定角 度掃描激光束的掃描器、橫向于帶材延伸并靠近帶材的光學(xué)聚焦裝置，該光學(xué)聚焦裝置用 于接收掃描光束并將該光束聚焦在處理區(qū)域。該設(shè)備的特征在于，還包括支承框架，該支承 框架具有用于所述帶材的基準(zhǔn)表面和用于保持帶材貼附到所述表面的一組磁體。
權(quán)利要求
1.一種用于在帶材06)沿縱向運(yùn)動時(shí)處理取向晶粒磁片的激光劃刻設(shè)備(22)，所 述激光劃刻設(shè)備包括激光發(fā)生器G3a，4;3b)、柱狀的伸縮式光學(xué)裝置組(38a，38b)、以及可 旋轉(zhuǎn)鏡面掃描器(39a，39b)，所述伸縮式光學(xué)裝置組具有可變焦距以便形成橢圓截面激光 束G9a，49b)，所述橢圓截面激光束具有隨焦距而變化的橢圓率，所述可旋轉(zhuǎn)鏡面掃描器用 于根據(jù)預(yù)定角度掃描激光束，所述激光劃刻設(shè)備02)的特征在于，該設(shè)備包括橫向于帶材 (26)延伸的拋物面反射鏡64)，用于接收掃描激光束(51a，51b)并將該光束在帶材06) 上沿處理路徑(53a，53b)聚焦成伸長的橢圓光斑(55)，其中，所述伸縮式光學(xué)裝置組(38a， 38b)可調(diào)節(jié)，以改變投射在帶材06)上的激光束(5h，52b)的橢圓截面中的一個(gè)軸的長 度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光劃刻設(shè)備(22)，其特征在于，所述伸縮式光學(xué)裝置組 (38a, 38b)包括引導(dǎo)結(jié)構(gòu)(74，76)，所述引導(dǎo)結(jié)構(gòu)具有用于兩個(gè)機(jī)動化的子光學(xué)裝置組的 兩個(gè)支承用支架(77，78)，其中所述支架可根據(jù)要限定的焦距沿引導(dǎo)結(jié)構(gòu)(74，76)移動，以 將光束引向掃描器(39a，39b)的接收區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的激光劃刻設(shè)備(22)，其特征在于，所述激光劃刻設(shè)備還 包括激光隔阻裝置(81a，81b)，所述激光隔阻裝置設(shè)置在掃描器(39a，39b)和光學(xué)聚焦裝 置(41a，41b)之間并包括兩個(gè)隔阻臺(82，83)，所述兩個(gè)隔阻臺可調(diào)節(jié)，以根據(jù)處理區(qū)域的 寬度限制激光束的幅度。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的激光劃刻設(shè)備(22)，其特征在于，所述激光劃刻 設(shè)備還包括限制板(58a，58b)和保護(hù)裝置0 ,42b)，其中，所述限制板(58a，58b)設(shè)置在 帶材06)的表面和光學(xué)聚焦裝置(41a，41b)之間并限定用于被引向處理區(qū)域的激光束的 窗口(61a，61b)，并且，所述保護(hù)裝置(42a, 42b)鄰近所述窗口 (61a, 61b)在限制板和帶材 (26)之間產(chǎn)生氣態(tài)薄層，所述氣態(tài)薄層作為用于所述窗口(61a，61b)的氣態(tài)屏障。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的激光劃刻設(shè)備(22)，其特征在于，所述激光發(fā)生 器G3a)、所述伸縮式光學(xué)裝置組(38a)、所述掃描器(39a)以及所述反射鏡限定用于處理 運(yùn)動的帶材06)的半幅寬部(A)的第一功能組；所述激光劃刻設(shè)備0 包括第二功能組， 該第二功能組包括用于處理所述帶材06)的另一半幅寬部(B)的另一激光發(fā)生器0北)、 另一伸縮式光學(xué)裝置組(38b)、另一掃描器(39b)以及另一反射鏡(54)；其中，第一功能組 的掃描器(39a)和反射鏡(54)在帶材的上方設(shè)置于帶材的一側(cè)，而第二功能組的掃描器 (39b)和反射鏡在帶材的上方設(shè)置在關(guān)于經(jīng)過所述帶材06)的縱向軸線(XT)的幾何面 (56)相對的帶材一側(cè)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的激光劃刻設(shè)備(22)，其特征在于，伸縮式光學(xué)裝 置組(38a，38b)、掃描器(39a，39b)以及所述反射鏡(54)容納在與空氣過濾及循環(huán)裝置 (32)連接的室內(nèi)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的激光劃刻設(shè)備(22)，其特征在于，所述室由承盤 (57a, 57b)和用于所述承盤的蓋部(59a，59b)限定，所述承盤用于支承伸縮式光學(xué)裝置組 (38a，38b)、掃描器(39a, 39b)以及所述反射鏡(54)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的激光劃刻設(shè)備(22)，其特征在于，柱狀的伸縮式 光學(xué)裝置組(38a，38b)具有透鏡07，48)，所述透鏡可旋轉(zhuǎn)以改變光斑相對于處理路徑的 角度。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的激光劃刻設(shè)備(22)，其特征在于，投射在帶材 (26)上的激光束(5h，52b)限定有在沿處理路徑(53a，53b)運(yùn)動的方向上的前緣(LdSp) 和后緣(TrSp)，掃描器(39a，39b)限定有位于鏡面之間的一組轉(zhuǎn)角，所述激光劃刻設(shè)備的 特征在于，伸縮式光學(xué)裝置組(38a，38b)的焦點(diǎn)(CFa，CFb)位于可旋轉(zhuǎn)鏡面掃描器(39a， 39b)的下游，使得在橢圓截面激光束投射在掃描器(39a，39b)的轉(zhuǎn)角上以及相鄰鏡面之 間的換向區(qū)域中時(shí)，激光束的光斑的后緣(TrSp)位于處理路徑(53a，5;3b)的終點(diǎn)處，前緣 (LdSp)位于所述處理路徑的起點(diǎn)處。
10.一種用于在帶材06)沿縱向運(yùn)動時(shí)處理取向晶粒磁片的激光劃刻設(shè)備(22)，所述 激光劃刻設(shè)備包括激光發(fā)生器G3a，4 )、柱狀的伸縮式光學(xué)裝置組(38a，38b)、可旋轉(zhuǎn)鏡 面掃描器(39a，39b)、以及柱面光學(xué)聚焦裝置Gla，41b)，所述伸縮式光學(xué)裝置組具有可變 焦距以便形成橢圓截面激光束G9a，49b)，所述可旋轉(zhuǎn)鏡面掃描器用于根據(jù)預(yù)定角度掃描 橢圓截面激光束，所述柱面光學(xué)聚焦裝置橫向于帶材06)延伸并靠近帶材( )，以接收掃 描激光束(51a，51b)并將激光束在帶材06)上沿處理區(qū)域聚焦成橢圓光斑，其中，投射在 帶材06)上的激光束限定有在沿處理路徑(53a，53b)運(yùn)動的方向上的前緣(LdSp)和后緣 (TrSp)，掃描器(39a，39b)限定有位于鏡面之間的一組轉(zhuǎn)角，所述激光劃刻設(shè)備0 的特 征在于，伸縮式光學(xué)裝置組(38a，38b)的焦點(diǎn)(CFa，CFb)位于可旋轉(zhuǎn)鏡面掃描器(39a，39b) 的下游，所述掃描器(39a，39b)的旋轉(zhuǎn)方向使得在橢圓截面激光束投射在掃描器(39a， 39b)的轉(zhuǎn)角上以及兩個(gè)相鄰鏡面之間的換向區(qū)域中時(shí)，激光束的光斑的后緣(TrSp)位于 處理路徑(53a，5 )的終點(diǎn)處，前緣(LdSp)位于所述處理路徑的起點(diǎn)處。
11.一種用于在帶材06)沿縱向運(yùn)動時(shí)處理取向晶粒磁片的激光劃刻設(shè)備(22)，所 述激光劃刻設(shè)備包括激光束發(fā)生器G3a，4;3b)、用于掃描激光束(49a，49b)的掃描器(39a， 39b)以及光學(xué)聚焦裝置Gla，41b)，其中，所述光學(xué)聚焦裝置橫向于帶材延伸并靠近帶材， 以便接收掃描激光束(51a，51b)并將激光束沿處理區(qū)域聚焦在帶材上，所述激光劃刻設(shè)備 (22)的特征在于，該激光劃刻設(shè)備包括限制板(58a，58b)和保護(hù)裝置Gh，42b)，所述限制 板位于帶材06)的表面和光學(xué)聚焦裝置Gla，41b)之間，其中，該限制板限定用于被引向 帶材06)的處理區(qū)域的激光束(5h，52b)的窗口(61a，61b)，所述保護(hù)裝置被預(yù)置成鄰近 所述窗口(61a，61b)在限制板和帶材之間產(chǎn)生氣態(tài)薄層，所述氣態(tài)薄層用作所述窗口的區(qū) 域中的氣態(tài)屏障。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的激光劃刻設(shè)備(22)，其特征在于，掃描器(39a，39b)和光 學(xué)聚焦裝置(41a，41b)容納在與過濾及循環(huán)裝置連接的環(huán)境中，保護(hù)裝置(42a，42b)利用 所述環(huán)境的空氣產(chǎn)生氣態(tài)薄層。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的激光劃刻設(shè)備(22)，其特征在于，保護(hù)裝置(42a，42b)包 括用于所述限制板(58a, 58b)的開口 (62,63)的盒狀蓋部(64)和槽(67)，所述限制板的 開口位于所述窗口的上游和下游，所述槽(67)與所述窗口(61a，61b)對齊以便被引向帶材 (26)的處理區(qū)域的激光束(52a，52b)通過；并且，設(shè)有通風(fēng)組(69°，69b)，所述通風(fēng)組引導(dǎo) 空氣與所述槽相切地噴到處理區(qū)域上以排出處理時(shí)的煙。
14.根據(jù)權(quán)利要求11或12或13所述的激光劃刻設(shè)備(22)，其特征在于，該激光劃刻 設(shè)備還包括用于形成橢圓截面光束的伸縮式光學(xué)裝置組(39a)，其中，激光發(fā)生器G3a)、 伸縮式光學(xué)裝置組(38a)、掃描器(39a)以及光學(xué)聚焦裝置(41a)限定用于處理運(yùn)動的帶材(26)的半幅寬部(A)的第一功能組(36a)；所述激光劃刻設(shè)備0 包括第二功能組(36b)， 該第二功能組包括用于處理帶材的另一半幅寬部(B)的另一激光發(fā)生器0北)、另一伸縮 式光學(xué)裝置組(38b)、另一掃描器(39b)以及另一聚焦裝置Glb)；其中，第一功能組(36a) 的掃描器(39a)和聚焦裝置(41a)在帶材的上方設(shè)置在帶材的一側(cè)，而第二功能組(36b) 的掃描器(39b)和聚焦裝置(41b)在帶材的上方設(shè)置在關(guān)于經(jīng)過所述帶材的縱向軸線07) 的幾何面(56)相對的帶材一側(cè)；第一功能組的窗口(61a)與帶材06)的第一半幅寬部(A) 相關(guān)聯(lián)；限制板(58b)限定第二窗口(61b)，該第二窗口用于被引向帶材的另一半幅寬部 (B)的處理區(qū)域的激光束(52b)，并且，在第二窗口(61b)的區(qū)域中設(shè)有具有氣態(tài)屏障功能 的第二保護(hù)裝置(42b)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11至14中任一項(xiàng)所述的激光劃刻設(shè)備(22)，其特征在于，該激光劃 刻設(shè)備還包括具有線性電視攝像機(jī)的電視單元(98)和圖像處理器，以便使所獲得的圖像 停留并分析該圖像以及檢驗(yàn)可見損傷的存在，并對與所述處理相關(guān)的參數(shù)提供指示。
16.一種用于處理運(yùn)動的帶材06)形式的取向晶粒磁片的激光劃刻設(shè)備(22)，所述激 光劃刻設(shè)備包括激光束發(fā)生器G3a，4;3b)、用于根據(jù)預(yù)定角度掃描激光束G9a，49b)的可 旋轉(zhuǎn)鏡面掃描器(39a，39b)、以及光學(xué)聚焦裝置Gla，41b)，其中，該光學(xué)聚焦裝置橫向于 帶材06)延伸并靠近帶材( )，以便接收掃描光束(51a，51b)并將光束聚焦在帶材06) 的處理區(qū)域上，所述激光劃刻設(shè)備0 的特征在于，該激光劃刻設(shè)備包括限制裝置(81a， 81b)，所述限制裝置設(shè)置于掃描器(39a，39b)和光學(xué)聚焦裝置(41a，41b)之間并包括兩個(gè) 隔阻臺(82，83)，所述隔阻臺用于調(diào)節(jié)激光束G9a，49b)的掃描扇形區(qū)的角度，所述隔阻臺 (82,83)可調(diào)節(jié)以便根據(jù)帶材06)的寬度限制光束的幅度。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的激光劃刻設(shè)備(22)，其特征在于，隔阻臺(82，83)可相互 移動以及自動旋轉(zhuǎn)，以便將側(cè)部定位成與激光束相切并且對應(yīng)于按照光束的寬度所固定的 界限。
18.一種利用相對于帶材06)橫向掃描的激光束處理縱向運(yùn)動的帶材06)形式的 取向晶粒磁片的激光劃刻設(shè)備(22)，所述激光劃刻設(shè)備0 的特征在于，該激光劃刻設(shè) 備包括兩組激光處理裝置(36a，36b)，分別包括激光束發(fā)生器G3a，4;3b)、用于掃描激光束 (49a, 49b)的掃描器(39a，39b)、以及光學(xué)聚焦裝置Gla，41b)，所述光學(xué)聚焦裝置橫向于 帶材06)延伸并靠近帶材06)，以便接收掃描光束(51a，51b)并將光束聚焦在帶材06) 的處理區(qū)域上，兩組激光處理裝置的掃描器(39a，39b)和光學(xué)裝置關(guān)于經(jīng)過帶材06)的縱 向軸線咖的平面(56)偏置且鏡像地布置，以處理所述帶材06)的沿縱向的兩個(gè)半幅寬 部(A， B)。
19.一種用于處理縱向運(yùn)動的帶材06)形式的取向晶粒磁片的激光劃刻設(shè)備(22)，所 述激光劃刻設(shè)備包括激光束發(fā)生器G3a，4;3b)、用于根據(jù)預(yù)定角度掃描激光束(49a，49b) 的掃描器(39a，39b)和光學(xué)聚焦裝置Gla，41b)，所述光學(xué)聚焦裝置橫向于帶材Q6)延伸 并靠近帶材(26)，以便接收掃描光束(51a，51b)并將光束聚焦在帶材06)的處理區(qū)域上， 所述激光劃刻設(shè)備0 的特征在于，該激光劃刻設(shè)備包括用于取回處理結(jié)果的電視單元 (98)以及對與所述處理相關(guān)的參數(shù)提供指示的圖像處理器。
20.一種用于對縱向運(yùn)動的帶材06)形式的取向晶粒磁片進(jìn)行表面處理的激光劃刻 設(shè)備(22)，所述激光劃刻設(shè)備包括激光束發(fā)生器03&，4北)、用于根據(jù)預(yù)定角度掃描激光束G9a，49b)的掃描器(39a，39b)、以及光學(xué)聚焦裝置Gla，41b)，所述光學(xué)聚焦裝置橫向 于帶材06)延伸并靠近帶材06)以便接收掃描光束(51a，51b)并將光束聚焦在處理區(qū)域 上，所述激光劃刻設(shè)備0 的特征在于，該激光劃刻設(shè)備還包括支承框架(M)，該支承框 架具有用于所述帶材06)的基準(zhǔn)表面和將帶材06)保持貼附到所述基準(zhǔn)表面上的一組磁 體(96)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在帶材(26)沿縱向運(yùn)動時(shí)處理取向晶粒磁片的激光劃刻設(shè)備(22)，包括用于激光束(46a，46b)的激光發(fā)生器、具有可變焦距以形成具有根據(jù)焦距而變化的橢圓率的橢圓截面激光束(49a，49b)的柱狀伸縮式光學(xué)裝置組(38a，38b)、以及用于根據(jù)預(yù)定角度掃描激光束的可旋轉(zhuǎn)鏡面掃描器(39a，39b)。該劃刻設(shè)備(22)還包括橫向于帶材(26)延伸的拋物面鏡(54)，以便接收掃描激光束(51a，51b)并將該光束在帶材(26)上沿處理路徑(53a，53b)聚焦成大大伸長的橢圓光斑(55)，其中，所述伸縮式光學(xué)裝置組(38a，38b)可調(diào)節(jié)以改變投射在帶材(26)上的激光束(52a，52b)的橢圓截面中的一個(gè)軸的長度。
文檔編號B23K26/08GK102105258SQ200980129125
公開日2011年6月22日 申請日期2009年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月25日
發(fā)明者F·馬里奧蒂, G·薩萬特-艾拉, M·佩納斯, M·巴伊斯特羅基, 馬泰奧·巴伊斯特羅基 申請人:R.T.M.股份公司, 根集團(tuán)責(zé)任有限公司, 馬泰奧·巴伊斯特羅基