Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbringen wenigstens einer Innengravur in einen flachen Körper insbesondere aus transparentem Material, vorzugsweise in ein Flachglas, der eine mechanische Vorspannung aufweist bzw. der nachfolgend eine mechanische Vorspannung erhält.The invention relates to a method for introductionat least one inside engraving in a flat bodyin particular made of transparent material, preferably in oneFlat glass that has a mechanical prestress orsubsequently receives a mechanical preload.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Einbringen wenigstens einer Innengravur in einen flachen Körper, insbesondere aus transparentem Material, vorzugsweise in ein Flachglas, der eine mechanische Vorspannung aufweist bzw. der nachfolgend eine mechanische Vorspannung erhält, umfassend wenigstens eine Strahlenquelle zum Erzeugen des Strahls hoher Leistungsdichte, eine Fokussieroptik zum Fokussieren des Strahls und eine Haltevorrichtung für den flachen Körper, insbesondere zur Durchführung des vorbezeichneten Verfahrens.The invention also relates to a device forPlace at least one interior engraving in a flat oneBody, in particular made of transparent material, preferablyin a flat glass that has a mechanical prestressor which subsequently receives a mechanical prestress,comprising at least one radiation source for generating theBeam high power density, a focusing optics forFocus the beam and a holding device for theflat body, especially to carry out theaforementioned method.
Flache Körper, vorzugsweise Flachgläser, werden für bestimmte Einsatzzwecke mechanisch vorgespannt. Durch das Vorspannen wird eine höhere mechanische Festigkeit erzielt. Das Vorspannen bewirkt zudem die Einstellung eines spezifischen krümeligen Bruchverhaltens, um eine Verletzungsgefahr bei Bruch des flachen Körpers zu verhindern.Flat bodies, preferably flat glasses, are used forcertain applications are mechanically pre-stressed. By thePreloading increases mechanical strength.The preloading also causes the setting of aspecific crumbly breaking behavior to aTo prevent injury if the flat body breaks.
Durch das Vorspannen werden in einem flachen Körper Abschnitte gegensätzlicher mechanischer Spannungen erzeugt. In der Regel stehen die Oberfläche bzw. die Oberflächen des flachen Körpers und die unmittelbar darunter liegenden Abschnitte unter Druckspannungen, während der Kernbereich des flachen Körpers unter Zugspannung steht.By toughening it in a flat bodySections of opposing mechanical stresses are generated. Inthe surface or surfaces of theflat body and those immediately belowSections under compressive stress, while the core area of theflat body is under tension.
Verfahren der eingangs genannten Gattung sind für die technische Kennzeichnung oder für die Dekoration von dreidimensionalen Körpern bekannt. Beispielsweise werden durch Innengravuren kompakte Glaskörper, wie Glaswürfel oder Glaskugeln, dekoriert oder gekennzeichnet.Methods of the type mentioned are for thetechnical marking or for the decoration ofthree-dimensional bodies known. For example, byInternal engravings of compact glass bodies, such as glass cubes orGlass balls, decorated or labeled.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einem Verfahren der eingangs genannten Gattung auch vorgespannte flache Körper bzw. für eine Vorspannung vorgesehene flache Körper insbesondere aus transparentem Material mit einer Innengravur zu versehen. Weiterhin soll eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens aufgezeigt werden.The invention has for its object with aProcesses of the type mentioned at the beginning also prestressedflat bodies or flat ones intended for pretensioningBody in particular made of transparent material with aTo be engraved on the inside. Furthermore, a device forPerform the procedure.
Diese Aufgabe ist verfahrensseitig erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß für das Einbringen der Innengravur zumindestens ein Strahl mit hoher Leistungsdichte verwendet wird, der in einem Wirkvolumen unmittelbar unterhalb der Oberfläche des flachen Körpers fokussiert wird.In terms of the method, this object is achieved according to the inventionsolved that for the introduction of the inner engraving at leasta high power density beam is used which is in an effective volume immediately below the surface of theflat body is focused.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird für das Einbringen der Innengravur ein Strahl hoher Leistungsdichte verwendet. Dieser Strahl, vorzugsweise ein Laserstrahl, wird in einem Wirkvolumen unmittelbar unterhalb der Oberfläche des flachen Körpers fokussiert. Aus dem Wirkvolumen wird ein Innengravurpunkt ausgebildet. Aufgrund der Fokussierung unmittelbar unterhalb der Oberfläche des flachen Körpers ist der hergestellte Innengravurpunkt gleichfalls unmittelbar unterhalb der Oberfläche des flachen Körpers angeordnet. Die Innengravur wird dabei vorzugsweise aus mehreren, voneinander jeweils separaten Innengravurpunkten ausgebildet, wobei jeder Innengravurpunkt durch ein Wirkvolumen ausgebildet wird.In the inventive method forIntroducing the interior engraving a beam of high power densityused. This beam, preferably a laser beam, isin an effective volume immediately below the surface of theflat body focused. The effective volume becomes aInternal engraving point formed. Because of the focusis just below the surface of the flat bodythe inner engraving point produced is also immediatearranged below the surface of the flat body. TheInternal engraving is preferably made of several, from each othereach formed separate internal engraving points, eachInternal engraving point is formed by an effective volume.
Durch das erfindungsgemäße Fokussieren des Strahls hoher Leistungsdichte unmittelbar unterhalb der Oberfläche des flachen Körpers sind der bzw. sind die Innengravurpunkte in dem Abschnitt des flachen Körpers angeordnet, der unter Druckspannung steht. Es wird somit vermieden, Innengravurpunkte im Kernbereich des flachen Körpers, beispielsweise einer Flachglasscheibe, anzuordnen, der unter Zugspannung steht.By focusing the beam higher according to the inventionPower density immediately below the surface of theflat body are or are the inner engraving points inthe section of the flat body located belowCompressive stress is present. It is thus avoidedInternal engraving points in the core area of the flat body,for example, to arrange a flat glass pane, the underTension is there.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch bei einem flachen Körper anzuwenden, der nach einem Einbringen von Innengravurpunkten mechanisch vorgespannt wird. Auch bei diesem Körper ist nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugehen, sind also die Innengravurpunkte unmittelbar unterhalb seiner Oberfläche anzuordnen. Die Innengravurpunkte werden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren derart unmittelbar unterhalb der Oberfläche des flachen Körpers angeordnet, daß sich die Innengravurpunkte innerhalb einer Schicht befinden, deren Dicke etwa 25% der Gesamtdicke des Körpers beträgt. Der Strahl hoher Leistungsdichte wird somit derart fokussiert, daß die Wirkvolumina im oberen Viertel des zu behandelnden Körpers ausgebildet werden, wobei die Oberfläche des Körpers nicht verletzt wird.The method according to the invention is also for a flat oneBody after applying anInner engraving points is mechanically pre-stressed. Also atthis body is according to the method of the invention the inner engraving points are immediateto be placed below its surface. The interior engraving pointsbecome so immediately after the inventive methodarranged below the surface of the flat body thatthe internal engraving points are within a layer,whose thickness is about 25% of the total thickness of the body. TheHigh power density beam is thus focused such thatthe effective volumes in the upper quarter of the body to be treatedare formed, the surface of the body is notget hurt.
Jeder Innengravurpunkt wird vorzugsweise mit einem Durchmesser ausgebildet, der etwa gleich dem Abstand einander benachbarter Gravurpunkte ist. Ein zu enges Anordnen einander benachbarter Innengravurpunkte würde zu einer Schwächung des gravierten Materials führen, die insbesondere bei einer Vorspannung zum Zerbrechen des Materials führen könnte. Dann würde nämlich eine lokale Zerstörung bei Auftreten von Druckspannungen weiter reißen und der Körper zerstört werden. Der Durchmesser eines Innengravurpunktes beträgt beispielsweise 100 bis 300 µm.Each inner engraving point is preferably marked with aDiameter formed which is approximately equal to the distance from each otheradjacent engraving points. Too closely arranging each otherneighboring inner engraving points would weaken theengraved material, especially at aBias could break the material. Thenwould cause local destruction ifCompressive stresses continue to tear and the body is destroyed.The diameter of an internal engraving point isfor example 100 to 300 microns.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können nach einer Weiterbildung der Erfindung wenigstens drei Innengravurpunkte dreidimensional zueinander angeordnet werden. Es ist somit möglich, neben zweidimensionalen auch dreidimensionale Innengravuren in einem flachen Körper auszubilden. Dabei ist darauf zu achten, daß sich sämtliche Innengravurpunkte einer dreidimensionalen Kennzeichnung innerhalb des Abschnittes befinden, der unter Druckspannungen steht.With the inventive method after aDevelopment of the invention at least three internal engraving pointsbe arranged three-dimensionally to each other. So it ispossible, in addition to two-dimensional and three-dimensionalForm internal engravings in a flat body. It ismake sure that all the internal engraving points of one three-dimensional labeling within the sectionlocated, which is under compressive stress.
Jeder Innengravurpunkt ist bei einer zweidimensionalen oder bei einer dreidimensionalen Innengravur unterhalb der Oberfläche des flachen Körpers angeordnet. Bei zweidimensionalen Innengravuren ist vorzugsweise vorgesehen, daß jeder Innengravurpunkt in gleichem Abstand zur Oberfläche unterhalb der Oberfläche des flachen Körpers ausgebildet wird. Durch die Einstellung dieses gleichen Abstandes wird vorteilhaft vermieden, daß Innengravurpunkte innerhalb des Kernbereiches des flachen Körpers ausgebildet werden.Each interior engraving point is a two-dimensional oneor with a three-dimensional interior engraving below theSurface of the flat body arranged. Attwo-dimensional internal engravings are preferably provided,that each interior engraving point is equidistant from the surfaceis formed below the surface of the flat body.By setting this same distanceadvantageously avoided that internal engraving points within theCore area of the flat body are formed.
Vorrichtungsseitig ist die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung eine Meßeinrichtung zum Messen des Abstandes zwischen der Fokussieroptik und der Oberfläche des flachen Körpers aufweist.On the device side, the task according to the invention is therebysolved that a device of the type mentioneda measuring device for measuring the distance between theFocusing optics and the surface of the flat bodyhaving.
Bei dem Einbringen einer Innengravur in einen flachen Körper ist es erforderlich, daß die Wirkvolumina, aus denen die Innengravurpunkte gebildet werden, in den Abschnitt der Druckspannung eingebracht werden. Dieser Abschnitt weist bei flachen Körpern, beispielsweise bei Flachglas, eine geringe Höhe von ca. ein Viertel der Dicke auf. Dadurch ist es erforderlich, den in diesem Abschnitt fokussierten Strahl hoher Leistungsdichte auch dann exakt in diesem Abschnitt zu halten, wenn die Oberfläche des flachen Körpers nicht plan ist. Um dieses Halten zu gewährleisten, ist die Meßeinrichtung zum Messen des Abstandes zwischen der Fokussieroptik und der Oberfläche des flachen Körpers vorgesehen. Mit dieser kann der Abstand zwischen der Fokussieroptik und der Oberfläche exakt gemessen werden und es kann bei Bedarf eine Korrektur des Abstandes erfolgen.When inserting an internal engraving into a flat oneBody it is necessary that the effective volumes from whichthe inner engraving points are formed in the section of theCompressive stress can be introduced. This section demonstratesflat bodies, such as flat glass, a smallAbout a quarter of the thickness. That’s itrequired the beam focused in this sectionhigh power density even in this sectionhold when the surface of the flat body is not flatis. To ensure this hold, the measuring device to measure the distance between the focusing optics and theFlat body surface provided. With this theDistance between the focusing optics and the surface exactlycan be measured and a correction of theDistance.
Korrekturen sind insbesondere dann notwendig, wenn die Oberfläche des flachen Körpers wesentlich von einer planen Oberfläche abweicht. Aufgrund einer Ausstattung von insbesondere Flachgläsern mit häufig großen Abmessungen und in Relation dazu kleiner Dicken treten Wölbungen und Biegungen des flachen Körpers insgesamt auf, die sich auf den Abstand zwischen der Oberfläche dieses flachen Körpers und der Fokussieroptik auswirken. Dieses Auswirken ist insbesondere dann zu beachten, wenn mehrere Innengravurpunkte ausgebildet werden und dabei der Strahl zu dem behandelnden flachen Körper relativ bewegt wird. Dieses Bewegen kann durch ein Bewegen der Fokussieroptik oder durch ein Bewegen des zu behandelnden flachen Körpers mit der Haltevorrichtung, z. B. mit einem Haltetisch, oder durch Bewegungen beider Baueinheiten zueinander erfolgen. Während des Einbringens der Innengravurpunkte wird der Abstand zwischen der Oberfläche des flachen Körpers und der Fokussieroptik fortlaufend gemessen und es wird bei auftretenden Abweichungen z. B. aufgrund von Wölbungen und Biegungen der vorbestimmte Abstand sofort wieder eingestellt.Corrections are particularly necessary if theFlat body surface substantially of a planSurface deviates. Due to an equipment fromespecially flat glasses with often large dimensions and inIn relation to small thicknesses, there are arches and bendsof the flat body overall, based on the distancebetween the surface of this flat body and theImpact focusing optics. This impact is specialthen to be considered if several internal engraving points are formedand thereby the beam to the flat body being treatedis moved relatively. This movement can be done by movingthe focusing optics or by moving the one to be treatedflat body with the holding device, e.g. B. with aHolding table, or by movements of both unitsto each other. During the introduction of theInternal engraving points will be the distance between the surface of theflat body and the focusing optics continuously measuredand it is z. B. due toBulges and bends the predetermined distance immediately againset.
Dieses Einstellen kann durch eine Veränderung des Abstandes zwischen Körperoberfläche und Fokussieroptik erfolgen oder auch durch eine Veränderung der Brennweite der Fokussieroptik erfolgen.This adjustment can be made by changing theDistance between body surface and focusing opticsdone or by changing the focal length of theFocusing optics.
Die Meßeinrichtung ist beispielsweise der Fokussieroptik zugeordnet. Sie kann dabei eine berührungslos messende Meßeinrichtung sein, vorzugsweise eine Laser-Meßeinrichtung. Neben Flachgläsern können auch flache Scheiben aus Kunststoffen behandelt werden.The measuring device is, for example, the focusing opticsassigned. It can be a non-contact measurementBe a measuring device, preferably a laser measuring device.In addition to flat glasses, flat panes can also be madePlastics are treated.
Ausführungsbeispiele der Erfindung, aus denen sich weitere erfinderische Merkmale ergeben, sind in der Zeichnung dargestellt. Die beiden Figuren der Zeichnung zeigen Vorrichtungen zum Einbringen wenigstens einer Innengravur in einen flachen Körper.Embodiments of the invention, from which there are furtherinventive features are shown in the drawingshown. The two figures of the drawing showDevices for inserting at least one internal engraving intoa flat body.
Mit jeder Vorrichtung wird ein flacher Körper1, der etwa plattenförmig ausgebildet ist, mit einer bzw. mehreren Innengravuren2 versehen. Jede Innengravur2 besteht aus mehreren jeweils voneinander separaten Innengravurpunkten, die in den gezeigten Ausführungsbeispielen etwa entlang einer Linie innerhalb des flachen Körpers1 ausgebildet werden.With each device, a flat body1 , which is approximately plate-shaped, is provided with one or more internal engravings2 . Each inner engraving2 consists of several inner engraving points, each of which is separate from one another and, in the exemplary embodiments shown, is formed approximately along a line within the flat body1 .
Zum Einbringen der Innengravur2 in den flachen Körper1 dient ein Strahl3 hoher Energiedichte (Fig. 1) bzw. ein über Galvanometerspiegel abgelenkter Strahl3 hoher Energiedichte (Fig. 2). Jeder Strahl3 ist ein Laserstrahl und wird in einer schematisch dargestellten Laserstrahlquelle4 erzeugt und über einen oder gegebenenfalls mehrere Umlenkspiegel5 in Richtung des flachen Körpers1 gelenkt. Im Lichtgang des Strahls3 ist eine Stelleinrichtung6 zur Veränderung der Brennweite des Strahls3 angeordnet.A beam3 of high energy density (FIG. 1) or a beam3 of high energy density (FIG. 2) deflected via a galvanometer mirror is used to introduce the inner engraving2 into the flat body1 . Each beam3 is a laser beam and is generated in a schematically illustrated laser beam source4 and directed in the direction of the flat body1 via one or possibly a plurality of deflection mirrors5 . An adjusting device6 for changing the focal length of the beam3 is arranged in the light path of the beam3 .
Bei der Vorrichtung nachFig. 2 ist die Galvanospiegel-Anordnung7 nachfolgend zur Steileinrichtung6 zur Veränderung der Brennweite angeordnet.In the device according toFIG. 2, the galvanomirror arrangement7 is arranged downstream of the steep device6 for changing the focal length.
Vor Auftreffen des Strahls3 auf den flachen Körper1 wird der Strahl3 durch eine Fokussieroptik8 geführt. Mit dieser erfolgt ein Fokussieren des Strahls3 derart, daß er in einem Bereich unmittelbar unterhalb der Oberfläche9 des flachen Körpers fokussiert ist. Die Fokussieroptik8 ist beispielsweise als Planfeldobjektiv (f-theta-Optik) oder als telezentrische Optik ausgebildet.Before the beam3 strikes the flat body1 , the beam3 is guided through a focusing lens8 . This is used to focus the beam3 in such a way that it is focused in an area immediately below the surface9 of the flat body. The focusing optics8 is designed, for example, as a flat field lens (f-theta optics) or as a telecentric optics.
Jede der Vorrichtungen weist darüber hinaus eine Meßeinrichtung10 auf, die der jeweiligen Fokussieroptik8 zugeordnet ist. Mit dieser Meßeinrichtung10 ist der Abstand z zwischen der Fokussieroptik8 und der dieser zugekehrten Oberfläche9 des flachen Körpers1 fortlaufend meßbar. Die Meßeinrichtung10 arbeitet vorzugsweise berührungslos.Each of the devices also has a measuring device10 which is assigned to the respective focusing optics8 . With this measuring device10 , the distance z between the focusing optics8 and the surface9 thereof facing the flat body1 can be measured continuously. The measuring device10 preferably works without contact.
Der flache Körper1 ist jeweils auf einem nicht weiter dargestellten Tisch angeordnet. Mit den Pfeilen x und y ist dargestellt, daß der Körper1 mit dem Tisch in einer horizontalen Ebene frei bewegbar ist. Zudem kann die Fokussieroptik8 bezüglich der Oberfläche9 des flachen Körpers1 in Richtung des mit z gekennzeichneten Pfeils veränderlich angeordnet sein. Auch die Fokussieroptik8 kann in einer zur Ebene des Tisches parallelen Ebene entsprechend den Pfeilen x und y frei bewegbar sein.The flat body1 is arranged on a table, not shown. The arrows x and y show that the body1 is freely movable with the table in a horizontal plane. In addition, the focusing optics8 can be arranged so as to be variable with respect to the surface9 of the flat body1 in the direction of the arrow labeled z. The focusing optics8 can also be freely movable in a plane parallel to the plane of the table in accordance with the arrows x and y.
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| Date | Code | Title | Description | 
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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