Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbringen eines Schnitts in ein Werkstück, vor zugsweise ein Glaswerkstück, entlang einer vorgegebenen bzw. vorgebbaren Schnittkon tur, wobei in das Werkstück auf einer Strahlungseintrittsseite Laserstrahlung eingestrahlt und im Bereich einer von der Strahlungseintrittsseite abgewandten Strahlungsaustrittsseite des Werkstücks derart in einem Fokusbereich fokussiert wird, dass im Fokusbereich Werk stückmaterial abgetragen wird. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Steuervorrichtung für eine entsprechende Vorrichtung zum Einbringen eines Schnitts in ein Werkstück, eine derartige Vorrichtung zum Einbringen eines Schnitts in ein Werkstück mit einer solchen Steuervorrichtung und die Verwendung einer solchen Vorrichtung zum Einbringen eines Schnitts in ein Glaswerkstück.

Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der DE 100 29 110 B4 bekannt. In dieser Schrift wird erläutert, wie mit Hilfe des Verfahrens ein Glaswerkstück auf verschiedene Weise bearbeitet werden kann, indem der Laserfokus relativ zum Werkstück in koordinierter Weise in allen drei Raumrichtungen bewegt wird. Dabei erfolgt die Abtragung schichtweise, wobei zunächst der Laserfokus in einer senkrecht zur Strahlrichtung (der z-Richtung) lie genden x-/y-Ebene variiert wird und eine erste Schicht abgetragen wird. Danach wird die Fokuslage in z-Richtung, also entlang der Strahlrichtung, angepasst und eine neue Schicht abgetragen usw. Die Veränderung des Fokus in der z-Richtung erfolgt dabei mit einer ers ten Verfahreinheit, mit der eine Fokussieroptik entlang der z-Achse senkrecht zur Werk stückoberfläche verfahren wird, aus der die Laserstrahlung beim Abstrahlen auf das Werk stück austritt. Die Verstellung der Fokusposition innerhalb der x-/y-Ebene erfolgt durch eine weitere Verfahreinheit, die dafür sorgt, dass die Fokussieroptik in einer entsprechenden parallelen Ebene oberhalb der Werkstückoberfläche verfahren wird. Als Beispiele für die Werkstückbearbeitung sind hier konkret die Einbringung eines Schlitzes, die Einbringung einer Bohrung und die Einbringung einer pyramidenförmigen Kavität in die Strahlungsaus trittsseite des Werkstücks beschrieben, wobei immer die zuvor beschriebene Methode an gewandt wird.

Der Fokus, beziehungsweise der für die Abtragung wirksame und den Fokus umgebende Wirkungsbereich, hat je nach Pulsenergie des Lasers nur einen kugel- oder ellipsoidförmi- gen Wirkungsbereich von typischerweise 2 bis 100 pm Durchmesser. Daher muss der Fo kus zum Einbringen eines Schnitts entlang vieler nebeneinanderliegender Bahnen und in vielen übereinanderliegenden Schichten durch das Material geführt werden, und zwar der art, dass das abgetragene Material immer an der dem Laser abgewandten Seite austreten beziehungsweise abgeführt werden kann. Bei dem in der DE 100 29 110 B4 genannten Verfahren müssen dabei relativ große Massen, nämlich die gesamte Fokussieroptik, be schleunigt und wieder abgebremst werden. Dies kann zu entsprechenden Problemen wie Vibrationen und Ungenauigkeiten führen und geht mit einem relativ großen Energiebedarf für die ständigen Beschleunigungen und Abbremsungen einher.

Dies gilt zum einem bereits bei dem Einbringen von nur kleinen Schnittformaten mit schar fen Ecken, kleinen Radien oder Bohrungen von nur wenigen mm Durchmesser, wie sie in der DE 100 29 110 B4 beschrieben werden. Ein Problem tritt jedoch vor allem dann auf, wenn größere Werkstücke, beispielsweise Glasplatten mit Dicken im Zentimeterbereich o- der mit Flächenausdehnung von mehreren Metern, bearbeitet werden, beispielsweise ent lang einer vorgegebenen Schnittkontur ganz durchtrennt werden sollen. Durch die Vielzahl der Bahnen und Umkehrpunkte sowie die erforderlichen Abbremsungen und Beschleuni gungen in den Umkehrpunkten zum Schneiden dieser längeren Bahnen kommt es dann zu extrem langen Prozesszeiten. Insbesondere um längere Bahnen oder dickeres Material von 3 mm Dicke und mehr zu schneiden oder größere Ausschnitte, insbesondere Löcher mit großem Durchmesser, einzubringen, bei denen üblicherweise entlang des Umfangs ein Schnitt gesetzt wird, sodass der Bohrkern entnommen werden kann, ist dieses Verfahren daher bisher nur sehr bedingt oder gar nicht geeignet.

Daher werden die oben beschriebenen Laserschneideverfahren für Glas bisher in der Pra xis für relativ kleine Schnitte und Bohrungen im Bereich von 0,1 - 50 mm Durchmesser genutzt und nur bei relativ dünnen Werkstücken mit einer Dicke von unter 5 mm. Bei grö ßeren Flachglasscheiben erfolgt das Durchtrennen immer noch mit dem klassischen Glas ritzen mittels Hartmetallrädchen und einem anschließenden Brechen des Glases und einer dann häufig noch zusätzlichen anschließenden Kantenbearbeitung, um die Bruchkanten zu glätten und/oder anzufasen oder andersartig zu profilieren. Alternativ kann Glas inzwischen auch durch Wasserstrahltechnologien geschnitten werden, was aber andere Nachteile hat, wie zum Beispiel eine schlechtere Schnittqualität im Verhältnis zum Laserschneiden.

Aus der US 2015/0274574 A1 ist zudem ein Laser-betriebenes Schneideverfahren bekannt, bei dem zunächst in einer ersten Oberfläche (die Lasereintrittsseite) in einer ersten Kom pressionszone des gehärteten Glases eine Rille abgetragen wird. Anschließend wird der Fokus des Lasers in die Nähe der gegenüberliegenden Oberfläche (also auf die Laseraus trittsseite) gerichtet, um dort eine Kerbe in einer zweiten Kompressionszone einzubringen, indem eine Materialschicht abgetragen wird. Dieses schichtweise Abtragen des Materials auf der Laseraustrittsseite wird dann solange wiederholt - indem der Laser stets auf die zuvor abgetragene Schicht fokussiert wird, um wiederum eine neue Schicht abzutragen - bis das gesamte Glas bis zur ersten Oberfläche im Bereich bzw. in der Breite der Kerbe abgetragen bzw. entfernt wurde. Mit diesem Verfahren können in ca. 0,7 mm dickem Glas räumlich begrenzte, kleine Bohrungen, Quadratausschnitte mit runden Ecken etc. mit ge schlossener Schnittkontur erzeugt werden, wobei Beispiele mit einem Durchmesser von ca. 10 mm beschrieben werden.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das eingangs genannte Verfahren zum Einbringen eines Schnitts in ein Werkstück mittels Laserstrahlung sowie eine hierfür geeignete Vorrichtung derart weiterzubilden, dass die oben genannten Probleme reduziert beziehungsweise vermieden werden und so das Laserstrahlschneideverfahren insbeson dere auch für Glas in einem größeren Anwendungsbereich effektiver nutzbar wird.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1, eine Steuervorrichtung für eine Vorrichtung zum Einbringen eines Schnitts in ein Werkstück gemäß Patentan spruch 14 sowie durch eine entsprechende Vorrichtung gemäß Patentanspruch 15 und durch die Verwendung einer solchen Vorrichtung zum Einbringen eines Schnitts in ein Glas werkstück gemäß Anspruch 17 gelöst.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Einbringen eines Schnitts, insbesondere ei ner Bohrung, in ein Werkstück entlang einer vorgegebenen, beziehungsweise vorgebbaren, Schnittkontur wird in das Werkstück auf einer Strahlungseintrittsseite wie eingangs be schrieben Laserstrahlung eingestrahlt und im Bereich einer von der Strahlungseintrittsseite abgewandten Strahlungsaustrittsseite des Werksstücks die Laserstrahlung derart in einem Fokusbereich (insbesondere entlang einer Strahlrichtung der Laserstrahlung) fokussiert, dass im Fokusbereich Werkstückmaterial abgetragen wird.

Die Schnittkontur erstreckt sich dabei im Wesentlichen entlang bzw. in zumindest einer Be zugsebene. Die Schnittkontur kann also beispielsweise durch ihre Projektion auf diese Be zugsebene definiert sein und zusätzlich gegebenenfalls durch einen Höhenverlauf senk recht zu dieser Bezugsebene, insbesondere wenn sich zum Beispiel das Werkstück selber nicht flach in einer Ebene erstreckt (wie dies zum Beispiel üblicherweise bei Flachglas der Fall ist) sondern zum Beispiel eine gewellte Form aufweist oder wenn der Schnitt nur bis zu einer bestimmten, sich gegebenenfalls entlang der Schnittkontur ändernden, Nut-Tiefe in das Werkstück eingebracht werden soll.

Wie später noch erläutert wird, wird das Werkstück während der Bearbeitung üblicherweise mittels einer Halterung der Vorrichtung gehalten. Ein Beispiel hierfür ist eine Rollenbahn oder dergleichen. Daher könnte beispielsweise bevorzugt eine Anlagefläche der Halterung bzw. eine Kontaktfläche zwischen der Halterung und dem Werkstück zur Definition der Be zugsebene genutzt werden, d.h. die Bezugsebene könnte mit dieser Kontaktfläche über einstimmen oder parallel zu dieser liegen. Bei einem plattenförmigen Werkstück, beispiels weise Flachglas oder dergleichen, könnte auch eine der Oberflächen des Werkstücks als Bezugsebene dienen, wobei diese dann in der Regel mit der Anlagefläche der Halterung übereinstimmt oder parallel zu dieser liegt.

Wie später noch erläutert wird, kann eine Schnittkontur eine beliebige Form aufweisen, also beispielsweise ein geradliniger Schnitt sein, gebogen sein etc. Insbesondere kann es sich hierbei auch um eine geschlossene Kontur handeln, d.h. dass mithilfe des Schnitts eine Kernbohrung durchgeführt wird. Ebenso kann durch einen geeigneten Verlauf eines Schnitts bzw. durch mehrere eng aneinander liegende Schnitte, wie später noch erläutert wird, eine Sackbohrung bzw. eine beliebige Kavität in das Werkstück eingebracht werden. Insofern umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zum Einbringen eines Schnitts in ein Werkstück auch das Einbringen einer beliebig geformten Bohrung in das Werkstück durch einen oder mehrere Schnitte oder das Ausschneiden von Teilen mit den gewünschten Kon turen aus einem Werkstück.

Bei dem Material des Werkstücks handelt es sich, wie auch bereits im Stand der Technik beschrieben, um ein Material, das für den nicht-fokussierten Laserstrahl nur eine geringe oder keine Absorption aufweist. Dabei kämen, je nach Art der Laserstrahlung, verschiedene dielektrische Materialien in Frage. Vorzugweise handelt es sich hierbei um ein Glas, beson ders bevorzugt Floatglas oder Borosilikatglas. Prinzipiell kann es sich aber auch um andere geeignete Materialien handeln, die diese Bedingung erfüllen, wie beispielsweise Saphir, Aluminiumsilikat, Quarzglas, Glaskeramik - um nur einige zu nennen.

Die Laserstrahlung bzw. der Laserstrahl wird wie nachfolgend erläutert mit einem, vorzugs weise gepulsten, Laser erzeugt, wobei der Laser abhängig vom zu bearbeitenden Material gewählt werden kann. Bei der Laserstrahlung handelt es sich um elektromagnetische Strah lung, in der Regel meist um Licht im weiteren Sinne (d. h. einschließlich des UV- (ultravio letten) Bereichs überden Bereich des sichtbaren Lichts bis einschließlich zu IR- (infraroten) Bereich). Die Wellenlänge des Lasers ist dabei vorteilhaft so gewählt, dass der Laser wie gewünscht im nicht-fokussierten Zustand nur gering oder gar nicht von dem Material des zu bearbeitenden Werkstücks absorbiert wird, also das Werkstück dafür stark transmissiv ist, und erst im Fokusbereich des Lasers die Absorption hoch genug ist, um das Material abzutragen, wie dies auch im oben genannten Stand der Technik detaillierter beschrieben wird. D. h. im Fokusbereich wird dann eine bestimmte Schwellenintensität der Strahlung erreicht, in der die Strahlung vom Material in ausreichender Menge absorbiert wird, um das Material abzutragen. Bei Verwendung eines gepulsten Lasers ergibt sich die notwendige Schwellintensität aus dem Zusammenspiel von Pulsenergie, Pulsdauer, dem zeitlichen Pul sprofil, dem Fokusdurchmesser und der verwendeten Wellenlänge des Lasers. Im Folgen den wird als „Fokusbereich“ oder auch nur kurz „Fokus“ der „Wirkbereich“ angesehen, in dem Material vom Werkstück abgetragen wird. Der jeweilige Schwellenwert hängt unter anderem vom Material des Werkstücks ab. Inwieweit bzw. wo, in welchem Bereich, dieser Schwellenwert erreicht wird, hängt neben der Fokussierung auch von einer geeigneten Ab stimmung der Laserleistung und bei einem gepulsten Laser vom Pulsverlauf ab. Die ge nauen Prozesse und Einstellungsbedingungen sowie geeignete Materialien und hierzu pas sende Lasertypen sind dem Fachmann aber im Prinzip bekannt und brauchen hier nicht im Detail erläutert zu werden. Insbesondere kann zu dem Prinzip des Abtragungsprozesses auch noch einmal auf die DE 100 29 110 B4 und die darin genannten Beschreibungen sowie den dort genannten Stand der Technik verwiesen werden.

Im Rahmen der Erfindung können, insbesondere für Floatglas, bevorzugt Festkörperlaser (z. B. Faserlaser), insbesondere Neodymium-Laser mit einer Grundwellenlänge im nahen IR Bereich (z.B. 1064 nm) oder auf der Basis frequenzverdoppelter Systeme mit einer Wel lenlänge im grünen Bereich des Lichts (z. B. 532 nm), eingesetzt werden. Der Prozess kann bevorzugt mit Laserpulsen, vorzugsweise im Energiebereich von 0,1 - 5 mJ bei Pulslängen von vorzugsweise 0,5 - 25 ns durchgeführt werden. Solche Lasersysteme sind in der Regel für die meisten Einsatzfälle ausreichend gut genug und im Verhältnis zu Lasern mit noch kürzeren Pulslängen kostengünstiger. Die Repetitionsraten liegen vorzugsweise im Bereich von einigen kHz bis hin zu 1 MHz und die daraus sich ergebenden mittleren Leistungen der Strahlquellen liegen vorzugsweise im Bereich von wenigen Watt bis zu 500 Watt oder mehr. Es können weiter bevorzugt auch Laser mit Pulslängen im pico- oder femto-Sekundenbe- reich eingesetzt werden, mit denen noch glattere Schnittkanten aufgrund der Möglichkeit, die Schwell-Pulsenergie unter 0,1 mJ zu reduzieren.

Prinzipiell kann das Werkstück eine beliebige Form aufweisen und z.B. auch aus einem Glasrohr bestehen. Besonders bevorzugt handelt es sich aber wie erwähnt um plattenför miges Material mit einer ebenen (planen) Strahlungseintrittsseite und einer parallel verlau fenden, ebenen Strahlungsaustrittsseite. Die Oberfläche der Strahlungseintrittsseite des Werkstücks ist - unabhängig von dessen Form - vorzugsweise optisch glatt, vorzugsweise poliert, sodass der die Oberfläche durchdringende Laserstrahl nicht abgelenkt oder gestreut wird. Ebenso ist es auch möglich, die Oberfläche der Strahlungseintrittsseite für die Bear beitung in geeigneter Weise zu beschichten, beispielsweise mit einem Wasserfilm oder ei ner Inversionsflüssigkeit, um ein ungestörtes Eindringen des Laserstrahls in das Werkstück material zu erreichen.

Ein auf diese Weise durch materialabtragende Bearbeitung im Werkstück eingebrachter Schnitt bzw. Spalt kann ebenso im Prinzip eine beliebige Form aufweisen. Es kann sich hierbei beispielsweise um einen Durchschnitt komplett durch das gesamte Material von der Strahlungsaustrittsseite bis zur Strahlungseintrittsseite handeln, aber auch um einen Ein schnitt, also beispielsweise eine Nut. Wie bereits erwähnt, kann der Schnitt entlang einer vorgegebenen bzw. vorgebbaren Schnittkontur verlaufen, wobei diese Schnittkontur mit Hilfe der Bezugsebene, üblicherweise bei plattenförmigem Material eine parallel zu einer Oberfläche des Werkstücks, beispielsweise der Oberfläche der Strahlungseintrittsseite und/oder der Strahlungsaustrittsseite, verlaufenden Ebene, definiert ist. Je nach Verlauf dieser Schnittkontur kann wie erwähnt das Werkstück insbesondere auch entlang einer ge raden Linie komplett durchtrennt, also geschnitten, werden. Es ist aber auf diese Weise auch möglich, Bohrungen einzubringen, indem z. B. entlang des Umfangs der Bohrung ein Schnitt eingebracht wird und der Bohrkern herausgelöst wird. Grundsätzlich ist es auch möglich, von der Strahlungsaustrittsseite aus Sackbohrungen oder andere Kavitäten ein zubringen, indem schichtweise Material im Bereich der gewünschten Kavität komplett ab getragen wird. Es kann aber auch nur eine Mattierung der Oberfläche erzeugt werden bzw. eine minimale Vertiefung von z.B. 0,05 mm, um lediglich eine Kennzeichnung oder Be schriftung vorzunehmen. Die Bohrungen und/oder Vertiefungen können eine beliebige Kon tur aufweisen, d.h. es können insbesondere auch beliebige Formen ausgeschnitten wer den. Dabei kann das verbleibende Außenteil das „Nutzteil“ sein, welches produziert bzw. später weiterverwendet werden soll, aber ebenso kann - je nach Anwendung - auch das entlang der Schnittkontur ausgeschnittenen Teil das „Nutzteil“ sein oder beide Teile sind „Nutzteile“.

Wie im eingangs genannten Stand der Technik erfolgt auch hier innerhalb eines Schnitts eine Abtragung von Material schichtweise, d. h. Schicht für Schicht. Dabei kann durch die Materialabtragung ein entlang der Schnittkontur verlaufender freier Bereich (in Form einer schmalen verbleibenden „Lücke“ bzw. „Ausnehmung“ als Schnitt) in das Material hineinge schnitten werden.

Erfindungsgemäß erfolgt hierbei jedoch die schichtweise Abtragung von Material, indem in einem Schnittsegment entlang eines Konturabschnitts der Schnittkontur der Fokusbereich mittels einer Fokusverstelleinheit bewegt wird, wobei diese Bewegung des Fokusbereichs mittels der Fokusverstelleinheit nur in einem begrenzten Scanfeld der Fokusverstelleinheit bewegbar ist. Diese Bewegung des Fokusbereichs mittels der Fokusverstelleinheit wird im Folgenden auch als „Scanbewegung“ bezeichnet. Hierzu umfasst die Fokusverstelleinheit zumindest eine Scaneinheit, mit der insbesondere eine (schnelle) Verstellung des Fokus bereichs in vektoriellen Richtungen parallel zu der Bezugsebene erfolgen kann, und beson ders bevorzugt auch eine Fokussiereinrichtung, die so aufgebaut ist, dass z. B. durch Fo kussierung an einer definierten Stelle entlang der Strahlrichtung der Fokusbereich auch in einer Richtung senkrecht zur Bezugsebene verstellbar ist. Die „Scanbewegung“ kann also insbesondere auch die durch die Fokusverstelleinheit verursachte Bewegung des Fokus bereichs senkrecht zur Bezugsebene umfassen.

Außerdem bzw. zusätzlich wird bei Bedarf erfindungsgemäß die Fokusverstelleinheit zur Erweiterung des Schnitts unter Verschiebung des Scanfelds in einer Vorschubrichtung pa rallel zur Bezugsebene relativ zum Werkstück bewegt. Dabei verschiebt sich das Scanfeld in der Bezugsebene mit der Fokusverstelleinheit mit. Diese relative Bewegung der Fokus verstelleinheit zum Werkstück wird im Folgenden auch als „relative Vorschubbewegung“ oder nur kurz „Vorschubbewegung“ bzw. „Vorschub“ bezeichnet.

Die relative Vorschubbewegung der Fokusverstelleinheit zum Werkstück kann - wie noch genauer ausgeführt wird - durch eine Bewegung der Fokusverstelleinheit selbst erfolgen oder durch eine Bewegung des Werkstücks oder durch Bewegungen von Fokusverstellein heit und Werkstück. Die Vorschubbewegung zur Erweiterung des Schnitts kann, bevorzugt auch überlagert zu einer Scanbewegung, schrittweise (oder intervallartig) oder besonders bevorzugt kontinu ierlich entlang der Schnittkontur erfolgen, wobei hierfür noch ganz besonders bevorzugte Verfahren genauer erläutert werden.

Durch die erfindungsgemäße Erweiterung des Schnitts mithilfe der Verschiebung des Scanfelds mittels einer Vorschubbewegung lassen sich erheblich längere Schnitte entlang beliebiger Bahnen in das Werkstück einbringen. Vorzugsweise können somit Schnittlängen von mindestens 100 mm, besonders bevorzugt mindestens 500 mm, weiter bevorzugt mindestens 1000 mm, und ganz besonders bevor zugt mindestens 1500 mm in einem flächigen Werkstück eingebracht werden. Nach oben sind die Grenzen im Prinzip nur durch die Werkstückmaße gegeben. Die Vorschubbewegung kann je nach Variante des Verfahrens ohne aktive Laserstrahlung, d.h. die Strahlung wird unterbrochen, oder mit aktiver Laserstrahlung erfolgen, d.h. bei ein geschaltetem Laser, so dass die Vorschubbewegung also auch während eines Abtragens von Material erfolgen kann. Eine Vorschubbewegung mit aktiver Laserstrahlung kann ins besondere dann bevorzugt sein, wenn die Schnittkontur über das Scanfeld hinausgeht. Eine Deaktivierung der Laserstrahlung kann zum Beispiel durch Ausschalten des Lasers oder Unterbrechung des Strahls, beispielsweise durch Blockierung des Strahls im Strah lengang, erfolgen.

Insbesondere in solchen Fällen, bei denen die Vorschubbewegung während einer Abtra- gung von Material erfolgt, ist es besonders bevorzugt, wenn die Fokusverstelleinheit bzw. deren Komponenten sowie die noch später erläuterten Komponenten zur Realisierung des Vorschubs, von einer Steuereinrichtung so koordiniert angesteuert werden, dass in einem, beispielsweise wie oben definierten, Koordinatensystem „Scanbahnen“ oder „Fokusbah nen“ vorgegeben werden können, entlang derer sich der Fokusbereich mit einer vordefi- nierten Geschwindigkeit bewegen soll und dies durch eine geeignete Überlagerung von Scanbewegung und Vorschubbewegung realisiert wird. Dabei ist es auch möglich, dass eine Vorschubbewegung des Fokusbereichs durch eine entsprechend koordinierte Scan bewegung temporär und/oder partiell kompensiert wird, beispielsweise zeitweise in einer vektoriellen Richtung im Koordinatensystem wieder aufgehoben wird. So kann beispiels- weise der Fokusbereich durch die Scanbewegung trotz einer überlagerten Vorschubbewe gung zeitweise an einem Punkt gehalten werden oder auf einer senkrechten Linie zur Vor schubbewegung bewegt werden. Es wird darauf hingewiesen, dass bei Bedarf die Fokusverstelleinheit auch zur Einbringung eines weiteren Schnitts unter Verschiebung des Scanfelds in einer Vorschubrichtung paral lel zur Bezugsebene relativ zum Werkstück bewegt werden kann. Sofern derart ein weiterer Schnitt in das Werkstück eingebracht wird, wird üblicherweise die Fokusverstelleinheit bei ausgeschaltetem Laser und inaktiven Komponenten in der Fokusverstelleinheit an eine neue Position bewegt, um dort ein Scanfeld zu positionieren, in dem dann mit dem neuen Schnitt, z. B. entlang einer anderen Schnittkontur, begonnen werden kann.

D. h. anders als im oben genannten Stand der Technik wird also nicht einfach nur die Fo kussieroptik in drei Dimensionen mit Verfahreinrichtungen bewegt. Es wird zusätzlich eine Fokusverstelleinheit mit einer Scaneinheit verwendet, die in der Lage ist, den Fokusbereich innerhalb eines definierten Scanfelds zu bewegen. Mit fortschreitender Erweiterung des Schnitts mittels dieser Scaneinheit kann dann erfindungsgemäß die Scaneinheit bewegt und das Scanfeld damit verschoben oder versetzt werden, um größere Schnittkonturen ab zuarbeiten. Optional kann zusätzlich das Scanfeld versetzt werden, um an anderer Stelle einen weiteren Schnitt einzubringen.

Die Scaneinheit (welche auch als „Strahlablenkungseinheit“ bezeichnet werden kann) der Fokusverstelleinheit ist vorzugsweise so ausgebildet, dass sie den Fokusbereich des La sers mit einer relativ hohen Geschwindigkeit - im Folgenden auch als „Scangeschwindig- keit“ bezeichnet - verstellen kann. „Relativ hoch“ ist hier insbesondere bezogen auf die Bewegungsgeschwindigkeit, mit der die relative Bewegung zwischen Scaneinheit bzw. Fo kusverstelleinheit und Werkstück erfolgt. Z. B. kann die Scaneinheit so aufgebaut sein, dass sie den Fokusbereich des Lasers mit einer Geschwindigkeit von vorzugsweise mindestens 1.000 mm/s, besonders bevorzugt mindestens 2.000 mm/s, ganz besonders bevorzugt min- destens 5.000 mm/s, (z. B. in einer vektoriellen Richtung parallel zur Bezugsebene) ver stellen kann. Diese Werte beziehen sich auf eine typischerweise zum Einsatz kommende Brennweite von 100 mm. Für größere oder kleinere Brennweiten können sich entsprechend größere oder kleinere Fokusbahngeschwindigkeiten ergeben. Beispielweise oder sogar bevorzugt kann die Scaneinheit einen Galvanometer-Scanner umfassen bzw. als solcher aufgebaut sein, der beispielsweise mit einer Spiegeloptik arbei tet, um den Laserstrahl mit einer relativ hohen Geschwindigkeit abzulenken. Ebenso wären hier aber auch piezo- oder optoelektrische, akustooptische oder resonante Ablenksysteme verwendbar, also beispielsweise schnelle Ablenksysteme, die sinusförmig oder dergleichen schwingen. Je nach Anwendung können elektro- oder akustooptische Ablenksysteme und allgemein nicht mechanisch arbeitende Ablenksysteme zur x-y-z-Fokusverstellung gegen über mechanischen Galvanometerscansystemen im Vorteil sein hinsichtlich der maximal erzielbaren Fokusbahngeschwindigkeiten und Beschleunigungswerten an Umkehr- und Eckpunkten, sind aber oft mit höheren Kosten oder auch kleineren Ablenkwinkeln verbun den. Es ist auch denkbar in der einen Achse einen Galvanometerscanner und in der dazu orthogonalen Achse einen elektrooptischen Scanner zu nutzen. Zur Bewegung des Fokus im Werkstück mit einer solchen Scaneinheit sind keine hohen Energien erforderlich, da ja nur Komponenten mit vergleichsweise kleinen Massen zu beschleunigen und wieder anzu bremsen sind bzw. bei nichtmechanisch arbeitenden Systemen z. B. nur die an einem elekt rooptischen Kristall zur Strahlablenkung anliegende Spannung zu verändern ist. Ähnliches gilt für z. B. akustooptische oder ähnlich arbeitende nicht-mechanische Ablenksysteme.

Durch die Scaneinheit kann der Fokusbereich zumindest in einer Scankopf-Bezugsebene, bezogen auf die Lage der Fokusverstelleinheit, verstellt werden, wobei diese Scankopf- Bezugsebene zum Beispiel parallel zu einem Austrittsfenster oder einer Austrittslinse der Fokusverstelleinheit liegen kann. In einer im Wesentlich senkrechten Richtung dazu (je nach x-/y-Auslenkung des Strahls kann die Fokussierrichtung leicht von der Senkrechten abweichen), kann die Verstellung des Fokusbereichs mittels einer geeignet verstellbaren Fokussiereinrichtung erfolgen. Hierzu kann vorzugsweise ein sogenannter „z-Shifter“ oder „Fokus-Shifter“ verwendet werden, der den Fokusbereich in einer Fokussierrichtung ent lang des Strahls verstellt. Alternativ kann die Fokusbewegung senkrecht zur Scankopf-Be- zugsebene aber auch durch eine z-Verstelleinheit bzw. z-Verfahreinrichtung (die z. B. Teil der Fokussiereinrichtung sein kann), z.B. in Form einer motorbetriebenen Achse oder der gleichen, die die Scaneinheit mitsamt dem erforderlichen Fokussiersystem bzw. den Fo kussierelementen in der passenden Richtung bewegt, bewerkstelligt werden.

Vorzugsweise ist die Fokussiereinrichtung in der Fokusverstelleinheit integriert, d. h. die Fokussiereinrichtung und die Scaneinheit sind Teile einer gemeinsamen Baueinheit, der Fokusverstelleinheit. Mit einer solchen Fokusverstelleinheit (genauer mit den darin inte grierten Komponenten) ist der Fokusbereich relativ schnell in allen drei Raumrichtungen definiert bewegbar. Daher wird eine solche Fokusverstelleinheit im Folgenden auch als „3D- Scankopf“ bezeichnet.

Die Bewegung des Fokusbereichs in der Fokussierrichtung kann mittels eines z-Shifters beispielsweise mit einer Geschwindigkeit von 2.000 mm oder mehr erfolgen, also ebenfalls relativ schnell bzw. in der Größenordnung der Scangeschwindigkeit, die im Bereich von vorzugsweise 2.000 - 8.000 mm/s liegen kann. Die effektive Prozessgeschwindigkeit kann sich im Übrigen aus der maximal erreichbaren bzw. vordefinierten Fokusbahn-Geschwin digkeit (die Geschwindigkeit des Fokusbereichs auf der Fokusbahn) und der maximal mög lichen Beschleunigung bzw. Verzögerung ergeben, die der Fokusbereich durch die Fokus verstelleinheit bzw. deren Komponenten in den jeweiligen Raumrichtungen erfahren kann.

Wie erwähnt sorgt die Scaneinheit vornehmlich für eine Verstellung des Fokusbereichs in vektoriellen Richtungen parallel zu einer definierten Bezugsebene und die Fokussierein richtung erlaubt die Veränderung des Fokusbereichs in einer senkrechten oder davon leicht abweichenden Richtung dazu. Je nach Aufbau der Komponenten in der Fokusverstellein heit und/oder der Definition der Bezugsebene können gegebenenfalls die Bewegungen des Fokusbereichs durch die Scaneinheit einerseits und die Fokussiereinrichtung andererseits nicht klar einer bestimmten Raumrichtung des anhand der Bezugsebene definierten Koor dinatensystems zugeordnet werden. Daher erfolgt bevorzugt eine geeignete koordinierte Ansteuerung der Scaneinheit und der Fokussiereinrichtung, um beispielsweise den Fokus bereich entlang einer der definierten Koordinatenachsen desjenigen Koordinatensystems zu verfahren, welches durch die Bezugsebene und die Senkrechte dazu aufgespannt wird. Dabei kann es zeitweise auch Vorkommen, dass eine (vektorielle) Bewegung des Fokus bereichs durch die Scaneinheit in einer Raumrichtung, beispielsweise senkrecht zur Be zugsebene, durch eine entsprechende Aktion der Fokussiereinrichtung wieder kompensiert wird oder umgekehrt. Durch das koordinierte Zusammenspiel bzw. die entsprechend koor dinierte Ansteuerung der Komponenten ist es möglich, beispielsweise den Fokusbereich in einer Ebene parallel zur Bezugsebene oder genau senkrecht dazu zu bewegen.

Die Fokusverstelleinheit kann, insbesondere hierzu, wie später noch genauer erläutert wird, auch eine eigene Scankopfsteuerung aufweisen, so dass dieser nur noch die aktuellen Raumkoordinaten in drei Richtungen x, y, z übergeben werden müssen und es werden automatisch die Scaneinheit und die Fokussiereinrichtung passend koordiniert zueinander angesteuert, damit der Fokusbereich an der gewünschten Stelle liegt. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass die Fokusverstelleinheit zwar bevorzugt und in den meisten Fällen so zum Werkstück angeordnet ist, dass die Scankopf-Bezugsebene mit der oben genannten Bezugsebene übereinstimmt, bezüglich der die Schnittkontur im Werkstück definiert ist. Dies muss aber nicht zwingend so sein. Beispielsweise könnte die Fokusverstelleinheit, wie dies später noch anhand von Beispielen erläutert wird, unter ei nem Winkel zur Werkstückoberfläche stehen. In diesem Fall muss zwischen den durch die Bezugsebenen jeweils definierten Koordinatensystemen umgerechnet werden.

Für die weiteren Erläuterungen wird der Einfachheit halber davon ausgegangen, dass eine Festlegung der Koordinaten des Fokusbereichs in einem Koordinatensystem erfolgt, des sen x-/y-Ebene der Bezugsebene entspricht, bezüglich der die Schnittkontur definiert ist, also in der Regel eine Ebene parallel zu einer Anlageebene der Halterung für das Werk stück bzw. parallel zu einer Werkstückoberfläche, und die z-Richtung senkrecht auf dieser Ebene steht. Sollten die Raumrichtungen des Koordinatensystems der Fokusverstelleinheit nicht mit den Raumrichtungen des so definierten Bezugskoordinatensystems (x-/y-/z- Koor dinatensystems) übereinstimmen, kann eine entsprechende Umrechnung erfolgen. Der Vollständigkeit halber ist aber darauf hinzuweisen, dass grundsätzlich auch das Koordina tensystem im Bezug zur Fokusverstelleinheit festgelegt werden könnte oder ein beliebiges Bezugskoordinatensystem, sofern dies gewünscht ist.

Durch eine geeignete Fokussieroptik, welche auch Teil der Fokusverstelleinheit sein kann, beispielsweise durch eine telezentrische F-Theta-Linse, kann im Übrigen auch erreicht wer den, dass der Fokusbereich selbst bei einem Verschwenken des Laserstrahls in einem Gal vanometer-Scanner oder dergleichen, immer wenigstens in einer Achse senkrecht zur Scankopf-Bezugsebene und somit zur oben definierten Bezugsebene abgelenkt wird. Wie oben erläutert kann in den meisten Fällen die Bezugsebene parallel zur Werkstückoberflä che liegen. Es kann also mit einer telezentrischen F-Theta-Linse dafür gesorgt werden, dass der Laserstrahl bei einer planparallelen Glasplatte immer zumindest bezüglich einer Ablenkachse (in x- oder y-Richtung), bevorzugt bezüglich beider Ablenkachsen, senkrecht in das Werkstück eintritt und beim Eintritt nicht gebrochen wird. Sollte die Scaneinheit sogar aus nur einem einzigen kardanisch bewegten Spiegel bestehen, der sowohl die x- als auch y-Ablenkung vornimmt, so lässt sich der Strahl sogar bei Verwendung einer telezentrischen f-theta Linse in beiden Ablenkachsen bzw. einer beliebigen Kombination beider Achsen je derzeit senkrecht zur Werkstückoberfläche bewegen. Bei einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel, und wenn keine telezentrische Fo kussierlinse verwendet wird bzw. kein senkrechtes Auftreffen der Laserstrahlung auf die Werkstückoberfläche gewährleistet werden kann, kann die Brechung des Laserstrahls beim Eintritt in das Werkstück jeweils vorab berechnet und bereits in der Fokusverstelleinheit bzw. Scaneinheit, insbesondere in den Geometriedaten für die Ansteuerung dieser Kom ponenten, berücksichtigt und somit die Position des Fokusbereich in allen drei Raumachsen „vorab korrigiert“ werden, um dann im Werkstück oder an dessen Unterseite immer die ge wollte Position zu erreichen.

Aufgrund des Aufbaus hat wie erwähnt die Scaneinheit der Fokusverstelleinheit eine relativ beschränkte Scanfeldgröße. Sie liegt in der Praxis, je nach Aufbau der Scaneinheit, typi scherweise im Bereich von maximal 50 bis 200 Millimeter. Diese Scanfeldgröße bzw. der Arbeitsbereich der Fokusverstelleinheit insgesamt kann i.d.R. auch von der jeweils gewähl ten Fokussieroptik abhängig sein, z. B. von der Brennweite der F-Theta-Linse (falls eine solche eingesetzt wird) oder dem Durchmesser einer telezentrischen Fokussieroptik.

Durch die erfindungsgemäße Vorschubbewegung lässt sich jedoch der Schnitt auch über die Scanfeldgröße hinaus erweitern oder weitere Schnitte in das Werkstück einfügen, wobei sich die Schnitte in einem größeren Abstand zueinander befinden können. D.h. es wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch ermöglicht, ein größeres Werkstück, beispiels weise eine komplette Glastür oder dergleichen, nicht nur aus einem Rohteil auszuschnei den oder von diesem abzuschneiden, sondern auch an mehreren Stellen zu bearbeiten, insbesondere Ausschnitte einzubringen.

Die relative Vorschubbewegung erfolgt im Allgemeinen mit einer erheblich geringeren Ge schwindigkeit (im Folgenden auch als „Vorschubgeschwindigkeit“ bezeichnet) als die o. g. „Scangeschwindigkeit“. Beispielsweise kann die Vorschubgeschwindigkeit bei dem noch später erläuterten besonders bevorzugten „kontinuierlichen“ Schneidverfahren derzeit bei einem Durchschneiden eines 5 mm dicken Glases typischerweise 250 bis 1.000 mm/min betragen. Bei dünneren oder dickeren Werkstücken kann sich die Vorschubgeschwindigkeit z. B. umgekehrt proportional zur Dicke des Werkstücks verändern.

Das erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem also der Fokusbereich mit einer relativ hohen Scangeschwindigkeit innerhalb eines definierten Scanbereichs bewegt werden und der Scanbereich selbst mit einer dazu relativ langsameren Vorschubgeschwindigkeit verscho- ben werden kann, erlaubt also nun insbesondere auch das Einbringen beliebiger Schnitt konturen in dielektrische Materialien wie Glas, insbesondere auch von Bohrungen, Ober flächenstrukturen oder auch Markierungen bzw. Kennzeichnungen, mit hoher Prozessge schwindigkeit, und hoher Qualität und in völlig anderen Größenordnungen als bisher, bis hin zu Schnitten von einigen m Länge. Kernbohrungen mit Durchmessern von einerseits nur wenigen Bruchteilen eines mm und andererseits bis hin zu 200 mm Durchmesser kön nen in solche Werkstücke, z. B. mit Schnittflächenleistungen von bis zu 80 mm ² /s oder auch mehr (abhängig von der Glasdicke), eingebracht werden. Eine mit Hilfe des erfindungsge mäßen Verfahrens erzeugte Schnittfläche bzw. Schnittkante (unter Schnittfläche ist die durch den Schnitt erzeugte Oberfläche des Werkstücks zu verstehen und unter Schnitt kante jeweils der Rand, an der diese Schnittfläche an eine andere Fläche angrenzt) kann also innen beispielsweise am Rand einer Bohrung oder außen am fertigen Werkstück (also nach der Bearbeitung) liegen. Die Schnittflächen und Schnittkanten zeichnen sich dadurch aus, dass sie im Verhältnis zu dem bisherigen Schneideverfahren (z.B. per Hartmetallräd chen) erheblich glatter sind und beispielsweise allenfalls nur nachpoliert werden müssen - jeden falls kein Schleifprozess mehr notwendig ist. Wie später noch erwähnt wird, ist es insbesondere auch möglich, die Schnittflächen bzw. Schnittkanten zu profilieren, beispiels weise gleich mit Fasen oder dergleichen zu versehen. Bemerkenswert ist, dass die mittels des hier beschriebenen Verfahrens erzeugten Schnittkanten und Bohrungen in Floatglas keinerlei Nachbearbeitung bedürfen, um das bearbeitete Glas zu einem Einscheibensicher heitsglas (ESG) weiterverarbeitet zu werden d.h. thermisch vorzuspannen. Bei mechani sche Bohrverfahren oder dem Wasserstrahlschneiden müssen in der Regel immer noch Fasen an die Kanten geschliffen werden, damit diese dann zu ESG weiterverarbeitet wer den können.

Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung zum Einbringen eines Schnitts in ein Werkstück entlang einer vorgegebenen bzw. vorgebbaren Schnittkontur (im Folgenden kurz als „Bearbeitungsvorrichtung“ bezeichnet) weist zumindest eine Halterung für das Werkstück auf. Im einfachsten Fall kann es sich hierbei um eine Auflage oder Anlage handeln, wie ein Rollentisch o. Ä., auf dem das Werkstück, beispielsweise eine Flachglas platte oder dergleichen, aufgelegt wird und auf dem dann vorzugsweise das Werkstück auch verschiebbar ist und positioniert werden kann. Eine solche Halterung kann zudem auch eine automatische Positioniervorrichtung aufweisen, um das Werkstück automatisch bzw. motorisch zu bewegen, um vorzugsweise das Werkstück in die gewünschte Position zu verbringen und/oder von dort wieder abzutransportieren. Weiterhin kann die Halterung Fixiermittel aufweisen, um das Werkstück an einer gewünschten Position vorübergehend, insbesondere während der Bearbeitung, zu fixieren. Um das Werkstück präzise zu bewe gen und zu positionieren, kann es z. B. mit Vakuumsaugern oder einer Klammerung im Randbereich fixiert werden und dann schlupffrei bewegt werden.

Weiterhin weist die Schneidevorrichtung wenigstens einen Laser zur Erzeugung von Laser strahlung auf. Bevorzugte Lasertypen bzw. Wellenlängen wurden oben bereits genannt.

Zudem weist die Bearbeitungsvorrichtung eine Fokussiereinrichtung auf, um die in das Werkstück auf einer Strahlungseintrittsseite eingestrahlte Laserstrahlung im Bereich einer von der Strahlungseintrittsseite abgewandten Strahlungsaustrittsseite des Werkstücks der art in einem Fokusbereich zu fokussieren, dass im Fokusbereich Werkstückmaterial abge tragen wird. Die Fokussierung durch die Fokussiereinrichtung in der z-Richtung kann ins besondere in Strahlrichtung des Laserstrahls erfolgen. Eine solche Fokussiereinrichtung kann, wie ebenfalls bereits erwähnt, hierzu eine handelsübliche F-Theta-Linse bzw. ein te- lezentrisches F-Theta-Objektiv oder ein anderes Fokussiersystem bzw. Fokussierelement (wie z. B. eine einfache Sammellinse) aufweisen und/oder einen z-Shifter. So kann z. B ein z-Shifter vom Laser aus gesehen vor der Scaneinheit eingesetzt werden und eine F-Theta- Linse bzw. ein telezentrisches F-Theta-Objektiv hinter der Scaneinheit. Auch kann eine Fo kussierung anstelle durch eine F-Theta-Linse bzw. ein telezentrisches F-Theta-Objektiv mittels einer Sammellinse oder eines fokussierenden Objektivs vor der Scaneinheit vorge nommen werden und zweckmäßigerweise mit einem davor befindlichen z-shifter der Fo kussiereinrichtung kombiniert werden. Anstelle des z-Shifters (oder zusätzlich) könnte die Fokussiereinrichtung wie erwähnt auch eine z-Verstelleinheit bzw. z-Höhenverfahreinrich- tung (im Folgenden auch nur kurz Höhenverfahreinrichtung) aufweisen, welche das Ver fahren des Fokusbereichs in z-Richtung vollständig übernimmt. Dies sind nur einige Aus führungsbespiele. Verschiedene Fokussiereinrichtungen sind dem Fachmann bekannt und können im Übrigen auch handelsüblich erworben werden. Diese Ausführung gilt für einen einzelnen Laserstrahl oder auch mehrere Laserstrahlen, sofern mehrere Laserstrahlen ge nutzt werden sollen, um z. B. wie später noch erläutert mit mehreren Fokusbereichen pa rallel zu arbeiten. Ein Fokusshifter oder eine z-Höhenverfahreinrichtung übernimmt dann die notwendige z-Steuerung für den Fokus bzw. die Fokusse.

Außerdem umfasst die Bearbeitungsvorrichtung wie mehrfach erwähnt eine Fokusverstel leinheit mit zumindest einer Scaneinheit, um eine „Scanbewegung“ des Fokusbereichs durchzuführen, d. h. die in der Lage ist, den Fokusbereich des Lasers in einem (in der Regel durch den konkreten Aufbau der Fokusverstelleineinheit) begrenzten Scanfeld relativ schnell zu bewegen, vorzugsweise entlang eines Konturabschnitts der Schnittkontur. Sol che Scaneinheiten, beispielsweise Galvanometerscanner oder dergleichen, können ebenso handelsüblich erworben werden.

Wie bereits erwähnt ist vorzugsweise auch die Fokussiereinrichtung, mit dem z-Shifter oder ggf. der Höhenverfahreinrichtung, ein Teil der Fokusverstelleinheit, d.h. die Scaneinheit und die Fokussiereinrichtung bilden eine gemeinsame Baueinheit, den „3D-Scankopf“. Dement sprechend kann auch die Scanbewegung des Fokusbereichs in allen drei Raumrichtungen erfolgen. Durch eine geeignete Steuerung der Bearbeitungsvorrichtung (gegebenenfalls auch einen speziell hierfür vorgesehenen separaten Teil Steuerung, welcher bevorzugt ebenfalls in die Fokusverstelleinheit integriert sein kann), kann dafür gesorgt werden, dass die Scaneinheit und die Fokussiereinrichtung koordiniert so angesteuert werden, dass der Fokusbereich entlang einer beliebigen Kurve bzw. an einen beliebigen Punkt im Raum be wegt werden kann.

Weiterhin umfasst die Bearbeitungsvorrichtung erfindungsgemäß eine Vorschubeinrich tung, um die Scaneinheit, vorzugsweise eine Fokusverstelleinheit (d. h. die bereits ge nannte integrierte Baueinheit, welche die Fokussiereinrichtung und die Scaneinheit um fasst) entlang der Schnittkontur in zumindest einer Richtung quer zur Strahlrichtung, also beispielsweise wiederum in zumindest eine Richtung in der bereits oben erwähnten x-/y- Ebene, relativ zum Werkstück automatisch zu bewegen.

Da dies wie erwähnt nur mit einer Vorschubgeschwindigkeit erforderlich ist, die erheblich langsamer als die oben erwähnte Scangeschwindigkeit ist, kann eine solche Vorschubein richtung beispielweise relativ einfach so realisiert werden, dass die Scaneinheit an einer geeigneten Traverse (bzw. Brücke) in einem ausreichenden Abstand oberhalb der Strah lungseintrittsseite des Werkstücks gelagert ist und entlang einer Längsrichtung an der Tra verse automatisch bewegt werden kann. Die Traverse kann wiederum selbst senkrecht zu Ihrer Längsrichtung beweglich gelagert sein, z.B. an ihren Enden jeweils auf Schienen oder dergleichen gelagert und automatisch verfahrbar sein. So können insgesamt die Scanein heit bzw. die Fokusverstelleinheit in zwei Richtungen senkrecht zueinander in einem Ab stand oberhalb der Strahlungseintrittsseite eines an der Halterung angeordneten Werk stücks bewegt werden.

Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass insbesondere in Abhängigkeit von der konkreten Ausgestaltung der Fokussiereinrichtung, in der Regel auch der Scanbereich senkrecht zur Bezugsebene begrenzt ist. D. h. die Fokusverstelleinheit bzw. der 3D-Scan- kopf weisen nicht nur ein begrenztes Scanfeld (welches parallel zur gewählten Bezugs ebene definiert sein kann), sondern ein begrenztes „Scanvolumen“ auf.

Daher kann bevorzugt zusätzlich, die Fokusverstelleinheit auch in der z-Richtung, z. B. an dieser Traverse, relativ zum Werkstück bewegt werden, z. B. mit einer (ggf. weiteren) Hö henverfahreinrichtung (wobei unter „Höhe“ hier der Abstand zu einer Anlageebene der Hal terung bzw. zur Werkstückoberfläche zu verstehen ist). So kann der Bewegungsbereich des Fokusbereichs in z-Richtung über den normalen Bewegungsbereich der Fokussierein richtung, z. B. des z-Shifters, (also über das normale Scanvolumen der Fokusverstellein heit) hinaus erweitert werden.

Der konkrete Aufbau der Halterung kann insbesondere von der Art der Werkstücke abhän- gen. Ein Rollentisch bietet sich z. B. für eine Bearbeitung von plattenförmigen Werkstücken, beispielsweise Flachglas oder dergleichen, an. Dabei kann diese Halterung auch so aufge baut sein, dass die Bearbeitungsvorrichtung als sogenannte „Vertikalbohrmaschine“ aufge baut ist, d. h. dass das plattenförmige Werkstück unter einem leichten Winkel zur Vertikalen an einen Rollentisch angelehnt ist und sich beispielsweise die Traverse mit der Scaneinheit bzw. Fokusverstelleinheit unter einem entsprechenden Winkel zur Vertikalen in einem Ab stand von dieser Rollenbahn erstreckt. Eine solche vertikale Bohranlage ist aufgrund der geringen Stellfläche deutlich platzsparender als eine horizontale Tischanlage.

Um dafür zu sorgen, dass die Bohrkerne oder größere Ausschnitte aufgrund der mehr oder weniger vertikalen Ausrichtung des Werkstücks nicht von selbst herausfallen, können, ins besondere bei einer solchen Vertikalbohrmaschine, aber auch bei horizontalen Bearbei tungsmaschinen, die Bohrkerne bzw. Ausschnitte von der Rückseite mit einem oder meh reren Vakuumsaugern oder ähnlichen Haltevorrichtungen gehalten werden, bevor sie voll ständig vom Werkstück abgetrennt sind. Nach dem Bohr- bzw. Schneideprozess können sie dann kontrolliert aus der Bohrung bzw. der Ausschnittöffnung entnommen werden. Dadurch kann verhindert werden, dass ein unkontrolliert herabfallender Bohrkern oder Aus schnitt das Werkstück oder die Vorrichtung beschädigt. Die Vakuumsauger oder ähnlich wirkenden Haltevorrichtungen können dabei mit Vorrichtungen zur Bewegung der noch später erwähnten Düsen oder der Absaugvorrichtungen bzw. der Saugeingänge kombiniert werden und beispielsweise zumindest dasselbe Antriebssystem nutzen. An dieser Traverse kann beispielsweise auch der Laser montiert sein. Grundsätzlich wäre es aber auch möglich, den Laser an einer anderen Stelle ortsfest zu montieren und über Lichtleiter oder dergleichen das Laserlicht zur Fokussiereinheit und/oder Scaneinheit (bzw. Fokusverstelleinheit) zu leiten. Dies hat den Vorteil, dass mit Hilfe der Vorschubeinrichtung kleinere Massen bewegt werden müssen, als wenn daran auch der gesamte Laser montiert ist.

Zusätzlich oder alternativ ist auch möglich, dass die Vorschubeinrichtung oder zumindest ein Teil der Vorschubeinrichtung an der Halterung angeordnet bzw. ein Teil dieser ist, bei spielsweise indem die erwähnte Positioniervorrichtung zur Positionierung des Werkstücks an der Halterung in geeigneter Weise angesteuert wird und so als Vorschubeinrichtung dient.

Insbesondere kann es vorteilhaft sein, die relative Vorschubbewegung in einer Raumrich tung in der x-/y-Ebene mittels eines Teils der Vorschubeinrichtung an der Halterung zu re alisieren (z. B. die erwähnte Positioniervorrichtung) und die Bewegung in einer quer, insbe sondere senkrecht, dazu verlaufenden Richtung in derx-/y-Ebene durch die Bewegung ent lang der genannten Traverse zu realisieren.

Grundsätzlich kann die Vorschubeinrichtung aber auch durch einen geeigneten Roboter arm oder dergleichen realisiert werden. Beispielsweise kann die Fokusverstelleinheit am freien Ende des Roboterarms angeordnet sein, und vorzugsweise auch um verschiedene Achsen drehbar sein. Weiterhin wäre es möglich, eine Kombination aus einem Roboterarm und einer Traverse zu wählen.

Unabhängig von der genauen Aufbauweise der Vorschubeinrichtung ist diese bevorzugt so aufgebaut, dass sie eine möglichst große „Spannweite“ aufweist. Dabei wird unter der Spannweite die Ausdehnung des Arbeitsbereichs der Vorschubeinrichtung verstanden, in nerhalb dessen die Fokusverstelleinheit bewegt werden kann. Vorzugsweise wird die Spannweite dabei als der Abstand zwischen den Mittelpunkten der Scanfelder der Fokus verstelleinheit definiert, wenn sich die Fokusverstelleinheit in der Richtung, entlang derer die Spannweite gemessen wird, an den maximal gegenüberliegenden Endpunkten befin det. Vorzugsweise beträgt die Spannweite der Vorschubeinrichtung in zumindest einer Richtung, vorzugsweise zwei diagonal zueinander stehende Richtungen, wenigstens 1 m, bevorzugt wenigstens 2 m, ganz besonders bevorzugt wenigstens 3 m. Mit einer derart großen Spannweite kann auch bei relativ großen Werkstücken dafür gesorgt werden, dass möglichst jeder Punkt des Werkstücks mit dem Fokusbereich angefahren werden kann. Somit können beispielsweise auch große Werkstücke komplett durchgeschnitten werden.

Schließlich benötigt die erfindungsgemäße Vorrichtung eine entsprechende Steuervorrich tung, die die für den jeweiligen Vorgang erforderlichen Komponenten, wie gegebenenfalls die Halterung, den Laser, die Fokussiereinrichtung, die Scaneinheit und/oder die Vor schubeinrichtung so anzusteuern, dass das oben beschriebene erfindungsgemäße Verfah ren durchgeführt wird. Diese Steuervorrichtung ist hierzu in geeigneter Weise mit den je weiligen Komponenten gekoppelt, um mit diesen zu kommunizieren, d. h. Steuerbefehle zu übersenden und/oder Kontrollwerte etc. zu empfangen. Diese Steuervorrichtung kann auch aus mehreren Teilsteuerungen bestehen, die in geeigneter Weise Zusammenarbeiten.

Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung kann ganz oder teilweise beispielsweise in Form einer Rechnereinheit mit geeigneten Schnittstellen zur kommunikativen Verbindung mit den anderen Komponenten der Bearbeitungsvorrichtung und mit geeigneter Software realisiert sein. Insbesondere können auch einzelne Teilsteuerungen oder Teile davon jeweils durch Software auf geeigneten Rechnereinheiten realisiert sein. Dies gilt insbesondere für eine Bahnberechnungseinheit, die wie später noch erläutert anhand von Steuerdaten (z. B. CAD-Daten) die erforderlichen Scanbahnen berechnet, entlang derer der Fokusbereich op timal geführt werden kann, und die z. B. in Form von geeigneten Softwareprogrammteilen in der Rechnereinheit einer Steuereinrichtung realisiert sein kann. Die Rechnereinheit kann z. B. hierzu einen oder mehrere zusammenarbeitende Mikroprozessoren oder dergleichen, Speicher etc. aufweisen. Eine weitgehend softwaremäßige Realisierung hat den Vorteil, dass eine solche Steuereinrichtung auf einfache Weise durch ein Software- bzw. Firmware- Update nachgerüstet und aktualisiert werden kann.

Insofern wird die Aufgabe auch durch ein entsprechendes Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm gelöst, welches direkt in eine Speichereinrichtung einer Steu ereinrichtung ladbar ist, mit Programmabschnitten, um alle Schritte des erfindungsgemä ßen Verfahrens auszuführen, wenn das Programm in der Steuereinrichtung ausgeführt wird. Ein solches Computerprogrammprodukt kann neben dem Computerprogramm gege benenfalls zusätzliche Bestandteile wie z. B. eine Dokumentation und/oder zusätzliche Komponenten, auch Hardware-Komponenten, wie z. B. Hardware-Schlüssel (Dongles etc.) zur Nutzung der Software, umfassen. Zum Transport zur Rechnereinheit bzw. Steu ereinrichtung und/oder zur Speicherung an oder in der Rechnereinheit bzw. Steuereinrich tung kann ein computerlesbares Medium, beispielsweise ein Memorystick, eine Festplatte oder ein sonstiger transportabler oder fest eingebauter Datenträger dienen, auf welchem die von einer Rechnereinheit bzw. Steuereinrichtung einlesbaren und ausführbaren Pro grammabschnitte des Computerprogramms gespeichert sind. Bevorzugt werden für sol che Datenverbindungen heute Industrie-taugliche Netzwerkverbindungen wie z.B. Ether net oder WLAN oder ähnlich verwendet.

Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung erge ben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, wobei die unabhängigen Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen und Ausführungsbeispielen bzw. Beschreibungsteilen einer anderen An spruchskategorie weitergebildet sein können und insbesondere auch einzelne Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele bzw. Varianten zu neuen Ausführungsbeispielen bzw. Varianten kombiniert werden können. Insbesondere sind die Bearbeitungsvorrich tung und bevorzugt die Steuereinrichtung jeweils so ausgebildet, dass im Betrieb die Wei terbildungen des Verfahrens, insbesondere gemäß den beschriebenen bevorzugten Ver fahrensmodi, besonders bevorzugt gemäß den abhängigen Verfahrensansprüchen, reali siert werden.

Zur schichtweisen Abtragung von Material in einem Schnittsegment entlang eines Kontur abschnitts der Schnittkontur kann der Fokusbereich mittels der Fokusverstelleinheit in zu mindest einer (vektoriellen) Richtung parallel zur Bezugsebene bewegt werden und dabei wird der Fokusbereich relativ zum Werkstück kontinuierlich oder schrittweise in einer Rich tung senkrecht zur Bezugsebene bewegt. Sofern dabei eine Erweiterung des Schnitts er folgen soll, wird hierzu vorzugsweise die Fokusverstelleinheit kontinuierlich oder schritt weise entlang der Schnittkontur in zumindest einer Richtung (der Vorschubrichtung) parallel zur Bezugsebene relativ zum Werkstück bewegt. Dies erfolgt vorzugsweise während akti ver Laserstrahlung, d.h. die Strahlung wird nicht unterbrochen.

Zur Abtragung von Material in dem Konturabschnitt der Schnittkontur in der gewünschten Schnittbreite kann der Fokusbereich mittels der Fokusverstelleinheit bevorzugt in zumin dest einer weiteren Richtung parallel zur Bezugsebene bewegt werden. D.h. der Fokusbe reich ist mittels der Fokusverstelleinheit wie erwähnt bevorzugt in zwei vektoriellen Rich tungen (x-Richtung und y-Richtung) parallel zur x-/y-Ebene frei bewegbar.

Alternativ oder zusätzlich kann der Fokusbereich mittels einer bereits erwähnten Fokussie reinrichtung, vorzugsweise einem darin enthaltenen z-Shifter, in der oben erwähnten Weise in einer senkrechten Richtung dazu bewegt werden (wobei die Fokussiereinrichtung wie erwähnt bevorzugt auch ein Teil der Fokusverstelleinheit bildet).

Dabei kann wie erwähnt ganz besonders bevorzugt also der Fokusbereich mittels der Fo kusverstelleinheit (vektoriell) in drei Raumrichtungen relativ schnell innerhalb des durch die Fokusverstelleinheit definierten, begrenzten Scanvolumens bewegt werden.

Alternativ oder zusätzlich zur Bewegung mit Hilfe einer solchen in sich verstellbaren Fokus siereinrichtung könnte auch die Fokussiereinrichtung insgesamt (bzw. die gesamte Fokus verstelleinheit) in z-Richtung relativ zum Werkstück von diesem weg oder zu diesem hinbe wegt werden. Die hierzu nötigen Komponenten könnten aber ebenso auch als Teil der Fo kusverstelleinheit gesehen werden.

Besonders bevorzugt wird der Fokusbereich mittels der Scaneinheit der Fokusverstellein heit in zumindest einer Richtung oszillierend hin und her bewegt. Dies kann von einer wei teren oszillierenden oder nicht-oszillierenden Bewegung in einer weiteren Richtung zum Beispiel durch den z-Shifter oder dergleichen überlagert sein. Damit kann dafür gesorgt werden, dass der Fokusbereich unter schneller Oszillation während des Abtragens von Ma terial von der Strahlungsaustrittsseite aus entsprechend schnell in das Werkstück eindringt und z. B. die später noch anhand der Abbildungen zu den konkreten Ausführungsbeispielen (zum Beispiel in den Figuren 8 bis 13) dargestellten Abtragsflächen (im Folgenden auch „Schichten“ genannt) überstreicht bzw. abscannt.

Die Geschwindigkeit, mit der der Fokusbereich jeweils in die verschiedenen Richtungen bewegt wird, ist dabei so gewählt, dass eine ausreichend starke Leistungsdichte an dem jeweiligen Ort im Material erreicht wird, um das Material entsprechend abzutragen.

Die relative Vorschubbewegung der Fokusverstelleinheit, kann wie erwähnt schrittweise o- der kontinuierlich erfolgen. Dabei kann das Schnittsegment bzw. der aktuelle Konturab schnitt je nach Variante des Verfahrens verschoben oder quasikontinuierlich oder kontinu ierlich erweitert werden.

Bei einer ersten Variante wird nach einem schichtweisen Abtragen von Material in einem ersten Schnittsegment die Fokusverstelleinheit entlang eines ersten Konturabschnitts rela tiv zum Werkstück schrittweise versetzt bzw. umpositioniert. Dann wird schichtweise Mate rial in einem weiteren Schnittsegment abgetragen. Ein solches Schnittsegment kann also als ein begrenzter freizuschneidender „Block“ angesehen werden, sodass dieser Modus auch als „Block-Modus“ oder „Schachtel-Modus“ bezeichnet wird. Vorzugweise liegen da bei die abgetragenen Schichten im Wesentlichen parallel zu einer Werkstückoberfläche, also beispielsweise zur Oberfläche der Strahlungsaustrittsseite des Werkstücks.

Das zweite Schnittsegment ist vorzugsweise direkt benachbart zum ersten Schnittsegment, grenzt also an dieses erste Schnittsegment an, so dass der Schnitt blockweise erweitert wird. Mit diesem Verfahren kann also, vorzugsweise Block an Block, der Schnittbereich nach und nach freigeschnitten werden, um so den Schnitt in der gewünschten Länge und Tiefe und Form in das Werkstück einzubringen. Da die Vorschubbewegung der Fokusver stelleinheit nur jeweils kurzzeitig nach dem erfolgreichen Freischneiden eines Schnittseg ments zum Verschieben in den nächsten Konturabschnitt erfolgt und innerhalb eines Schnittsegments keine Bewegung von schwereren Komponenten erforderlich ist, ist dieses Verfahren erheblich schneller als das eingangs genannte Verfahren, bei dem permanent eine Relativbewegung zwischen Optik und Werkstück mit vergleichsweise großen Massen ausgeführt werden müsste. Somit sind trotz begrenztem Scanfeld Schnitte mit nahezu be liebigen Längen und Schnittverläufen unter Ausnutzung der hohen Dynamik der Fokusver stelleinheit bzw. deren Scaneinheit erreichbar.

Das Versetzen der Fokusverstelleinheit kann ohne aktive Laserstrahlung erfolgen, es sind aber auch Varianten möglich, bei denen der Laserstrahl aktiv bleibt, z. B. dass der Fokus bereich während des Vorschubs in einem Grenzbereich zweier aneinandergrenzender Blö cke Material abträgt.

Bei einer speziellen Weiterbildung dieses Block-Modus kann dafür gesorgt werden, dass eine Grenze (oder Grenzfläche) bzw. Stöße zwischen zwei benachbarten Schnittsegmen ten, also zwei benachbarten Blöcken, schräg zu den jeweiligen Schichten verläuft, also vor zugsweise auch schräg zur Oberfläche des Werkstücks an der Strahlungsaustrittsseite und/oder zur Oberfläche des Werkstücks an der Strahlungseintrittsseite (beispielsweise bei einem vollständigen Durchschnitt des Werkstücks). Hierzu können beispielsweise die in z- Richtung übereinanderliegenden Schichten des Schnittsegments etwas gegeneinander versetzt werden, sodass insgesamt ein parallelogrammartiger Block herausgeschnitten wird. Diese schrägen Stöße zwischen benachbarten Schnittsegmenten haben den Vorteil, dass ein ungewollter eventueller Versatz quer zur Schnittrichtung, der durch die von Schnitt segment zu Schnittsegment erfolgende Vorschubbewegung der Fokusverstelleinheit erfol gen könnte, optisch und haptisch weniger auffällt. Grundsätzlich kann schon ein Versatz von wenigen Mikrometern als störend empfunden werden. Zwar sind durch entsprechend hochpräzisen Aufbau der Vorrichtung, insbesondere der Vorschubeinrichtung, selbst kleine Versätze an den Stößen weitgehend vermeidbar, jedoch führt eine hochpräzise Ausfüh rung, um die Fokusverstelleinheit präzise zu bewegen, auch immer zu höheren Kosten. Dies gilt gerade dann, wenn es um große Werkstücke geht, wie zum Beispiel Flachglas für den Architektur- und Inneneinrichtungsbereich.

Bei einer besonders bevorzugten Variante des Verfahrens wird dafür gesorgt, dass die ab getragenen beziehungsweise abzutragenden Schichten des Materials im Wesentlichen schräg von der Strahlungsaustrittsseite in Richtung auf die Strahlungseintrittsseite verlau fen. D. h. der Materialabtrag verläuft hier auf einer „Rampe“ oder „Schräge“ von unten nach oben zur Strahlungseintrittsseite hin. Dabei wird vorzugsweise das Schnittsegment durch die kontinuierliche oder schrittweise Bewegung der kompletten Fokusverstelleinheit entlang der Schnittkontur in der Vorschubrichtung schichtweise, d. h. Schicht für Schicht, erweitert.

Eine schrittweise Vorschubbewegung der Fokusverstelleinheit könnte dabei jeweils nach Abtragen einer einzelnen Schicht erfolgen (quasikontinuierlicher Modus). Ganz besonders bevorzugt wird aber die Fokusverstelleinheit tatsächlich kontinuierlich verfahren, da wie oben bereits erläutert die Bewegung dieser Einheit in der Vorschubrichtung durch geeignete Steuerung der Scanbewegung so ausgeglichen werden kann, dass dennoch jeweils in einer schrägen Ebene verlaufende Schichten genau parallel zueinander abgetragen werden. Zum Abtragen einer solchen Schicht wird mittels der Fokusverstelleinheit und der (insbe sondere in die Fokusverstelleinheit integrierten) Fokussiereinrichtung dafür gesorgt, dass der Fokusbereich entsprechend koordiniert in drei Raumrichtungen (x, y, z) in der ge- wünschten abzutragenden Schichtebene bewegt wird. Diese kontinuierliche Bewegung der Fokusverstelleinheit hat den Vorteil, dass es nicht erforderlich ist, die relativ großen Massen ständig zu beschleunigen und wieder abzubremsen. Nur die kleinen Komponenten inner halb der Fokusverstelleinheit, insbesondere der Scaneinheit und der Fokussiereinrichtung, also beispielsweise die Galvanometerspiegel und derz-Shifter, welche die schnellen Scan- bewegungen des Fokusbereichs ermöglichen, werden diskontinuierlich bewegt, wobei es sich hierbei aber nicht um schwere Massen handelt, oder man arbeitet, wie oben beschrie ben, mit noch dynamischeren nicht-mechanischen Verstelleinheiten. Die hier beschriebene Variante wird daher im Folgenden auch als „kontinuierlicher Modus“ bezeichnet. Eine bereits erwähnte übergeordnete Steuerung kann hierbei sicherstellen, dass der Schneidprozess selbst immer innerhalb des Scanfeldes stattfindet, also die Scaneinheit o- der Fokusverstelleinheit immer mit einer derart geregelten Vorschubgeschwindigkeit ent lang des Schnittes fortbewegt wird, dass der Schneidprozess nicht „überholt“ wird oder die Grenzen des Scanfelds nach vorne in Schnittrichtung erreicht. Insbesondere um Unterbre chungen des Schneidprozesses zu verhindern, kann vorzugsweise die Vorschubgeschwin digkeit der Fokusverstelleinheit ständig mit der eigentlichen Prozessgeschwindigkeit des Laserabtrags abgeglichen bzw. geregelt werden.

Vorzugsweise laufen die Schichten im kontinuierlichen Modus von unten in Vorschubrich tung vorne nach oben in Vorschubrichtung hinten. D. h. die Schichten sind von unten nach oben durch das Werkstück entgegen der Vorschubrichtung geneigt, sodass das abgetra gene Material einfach von der Strahlungsaustrittsseite nach hinten, in Strahlrichtung des Laserstrahls, weggetragen werden kann. Dadurch wird vorteilhafterweise auch dafür ge sorgt, dass der Laserstrahl selbst ungestört durch noch nicht entferntes Material bis zum Wirkort Vordringen kann - also durch den eingebrachten Schnitt selbst nicht gestört wird. Der Winkel der Schichten zur Oberfläche des Werkstücks beziehungsweise zur Vorschub richtung, d. h. die Ausrichtung der Schräge oder Rampe, ist vorzugsweise so gewählt, dass die Schichten wenn möglich vollständig von unten nach oben das Werkstück durchlaufen, sofern ein kompletter Durchschnitt des Werkstücks gewünscht ist. Dies hat den Vorteil, dass der Laser bzw. Fokusbereich besonders bevorzugt mit einer schnellen Oszillationsbe wegung von oben nach unten durch das Werkstück durchgescannt werden kann, wobei die Umkehrpunkte, an denen der Fokusbereich wieder zurückbewegt werden kann, bevorzugt oben und unten außerhalb des Werkstücks liegen können. Dies hat den Vorteil, dass es nicht erforderlich ist, die Laserstrahlung in diesen Umkehrpunkten auszuschalten. Grund sätzlich können aber auch andere Scanbewegungsabläufe verwendet werden, d. h. andere „Scanbahnen“ oder „Fokusbahnen“ abgefahren werden, wobei einige Bewegungsmuster später noch anhand der Figuren erläutert werden.

Mit einem solchem kontinuierlichen Verfahren kann genau wie bei dem zuvor erläuterten Block-Modus dank der relativ hohen Dynamik der Fokusverstelleinheit bzw. deren Kompo nenten selbst um Ecken und enge Radien ohne nennenswerten Zeitverlust geschnitten werden. Beim kontinuierlichen Verfahren wird ein stufenartiger Versatz zwischen Blöcken prinzipiell vermieden, so dass zudem der Aufbau der Vorrichtung kostengünstiger erfolgen kann. Besonders bevorzugt wird zur Einbringung von tieferen Nuten oder zum kompletten Durch schneiden von Werkstücken mit relativ großen Dicken (Stärken) zunächst in einem ersten Arbeitsgang in das Werkstück ein erster Teilschnitt in Form einer Nut bis zu einer definierten Tiefe entlang zumindest eines Konturabschnitts der Schnittkontur eingebracht. Dann kann von einem Nutgrund dieser Nut (also des ersten Teilschnitts) aus in Richtung der Strah lungseintrittsseite entlang des zumindest einen Konturabschnitts der Schnittkontur ein wei terer Teilschnitt in das Werkstück eingebracht werden. Sofern dies möglich ist, erfolgt dieser weitere Teilabschnitt dann bis zur gewünschten Tiefe der Gesamtnut bzw. bis zum ge wünschten Durchschneiden des Werkstücks. Anderenfalls ist es möglich, einen weiteren Teilschnitt vorzusehen, der sich dann an den Nutgrund des zweiten Teilschnitts anschließt und so weiter. Die besagten Teilschnitte sind also in der Höhe von der Strahlungsaus trittsseite aus zur Strahlungseintrittsseite hin gestaffelt.

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass im Rahmen der Erfindung ohne auf die Un- terteilung in mehrere Teilschnitte zurückgreifen zu müssen, bereits Schnitttiefen von vor zugsweise mindestens 5 mm, besonders bevorzugt mindestens 20 mm und ganz beson ders bevorzugt mindestens 80 mm Materialdicke geschnitten werden können, d. h. ein kom pletter Durchschnitt des Materials oder auch ein Teilschnitt kann bereits diese Schnitttiefe aufweisen. Durch das schichtweise Abtragen in Teilschnitten sind noch beliebig tiefere Schnitte möglich bzw. können erheblich dickere Materialien komplett durchgeschnitten wer den. Natürlich kann das erfindungsgemäße Verfahren aber auch bei beliebig kleinen Schnitttiefen genutzt werden.

Zwischen den Teilschnitten kann die Fokussiereinrichtung (z. B. der z-Shifter), insbeson- dere die komplette Fokusverstelleinheit, wenn wie bevorzugt die Fokussiereinrichtung Teil der Fokusverstelleinheit ist, mit einer (ggf. zusätzlichen) Höhenverfahreinrichtung in Strahl richtung (z-Richtung) relativ zum Werkstück bewegt werden. Durch diese Höhenverfahrein richtung kann also insbesondere das „Scanvolumen“ auch in einer Richtung senkrecht zur wie oben gewählten Bezugsebene erweitert werden.

Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass auch in dieser Richtung prinzipiell ein kontinuierliches Verfahren mittels der Höhenverfahreinrichtung (ein kontinuierlicher „Hö henvorschub“) möglich wäre und dennoch ein Abtragen von Material auch auf ebenen Schichten erfolgen kann, in dem jeweils in geeigneterWeise zu den geeigneten Zeiten teil- weise eine Kompensation des Höhenvorschubs durch Komponenten der Fokusverstellein heit bzw. der Fokussiereinrichtung erfolgt, wenn diese in geeigneter Weise koordiniert an gesteuert werden.

Vorzugsweise wird der erste Teilschnitt entlang der vollständigen Schnittkontur einge bracht, also beispielsweise entlang des kompletten Schnitts, und erst dann erfolgt der wei tere Teilschnitt ebenfalls entlang der vollständigen Schnittkontur. Dieses Verfahren ist ins besondere dann von Vorteil, wenn ein Verfahren durchgeführt wird, bei dem die Schichten schräg verlaufen, also insbesondere in dem genannten kontinuierlichen Modus. Reicht also beispielsweise der Scanbereich der Scaneinheit nicht aus, um in der gewünschten Schräg lage komplett durch das Werkstück durchzuschneiden oder die gewünschte Nuttiefe zu er reichen, ist dies eine besonders bevorzugte Weiterbildung.

Bevorzugt bei einer Schnittkontur, welche nicht in sich geschlossen ist, kann zwischen zwei nacheinander erfolgenden Teilschnitten in den verschiedenen Höhen die Vorschubrichtung jeweils umgekehrt werden, um den Weg der Fokusverstelleinheit relativ zum Werkstück so gering wie möglich zu halten. Wird mit schräg verlaufenden Schichten gearbeitet, also bei spielsweise im kontinuierlichen Modus, wird dann besonders bevorzugt auch entsprechend die Richtung der Schrägen zwischen den verschiedenen Teilschnitten umgekehrt, sodass die Schichten wie oben beschrieben vorzugsweise von unten in Vorschubrichtung vorne nach oben in Vorschubrichtung hinten verlaufen.

Insbesondere wenn ein Start eines Schnitts in einem mittleren Bereich des Werkstücks be ginnen soll, also nicht beispielsweise an einer Kante des Werkstücks, wird vorzugsweise zunächst von der Strahlungsaustrittsseite aus zunächst ein kerbenartiges erstes Schnitts egment (nachfolgend auch Start-Schnittsegment) in das Werkstück eingebracht. Ein sol ches Start-Schnittsegment ist entsprechend wie eine Kerbe so geformt, dass es eine spitz zulaufende Vertiefung, also einen dreieckförmigen „Einschnitt“, bildet. Mit diesem Start- Schnittsegment wird von der Strahlungsaustrittsseite aus in das Werkstück „eingestochen“. Dieses kerbenartige Schnittsegment weist bevorzugt eine von der Strahlungsaustrittsseite aus in Richtung der Strahlungseintrittsseite schräg, entgegen der Richtung der relativen Vorschubrichtung der Scaneinheit, insbesondere Fokusverstelleinheit, geneigte Grenzflä che auf.

An eine solche schräge Grenzfläche könnte sich dann ein weiteres Schnittsegment in Form eines Blocks mit einer geneigten Grenzfläche bzw. Grenze anschließen. Besonders bevorzugt kann aber der Schnitt von dieser geneigten Grenzfläche aus wieder mit schrägen Schichten, vorzugsweise im kontinuierlichen Modus, erweitert werden, wobei sich die Schichten direkt an die Grenzfläche anschließen können, d. h. die Neigung der Grenzfläche kann der Neigung der Schichten entsprechen. Auch in diesem Fall kann das kerbenartige Start-Schnittsegment mit im Wesentlichen parallel zur Strahlungsaustrittsseite liegenden Schichten eingebracht werden. Die Schichten können aber auch bereits schon die gleiche Ausrichtung aufweisen, wie die weiteren Schichten im anschließenden Schnitt. Um die Keilform zu erreichen, wird dann beim Einstich mit ganz kurzen Schichten begon nen, und die Schichten werden sukzessive immer länger bis das Start-Schnittsegment er zeugt wurde, d.h. die Dreiecksform ist zu Beginn minimal und wird nach und nach vergrö ßert.

Bei der zuvor erwähnten Höhenstaffelung zur Einbringung von tieferen Schnitten kann das kerbenartige Start-Schnittsegment auch so ausgebildet sein, dass es durch alle übereinan der gestaffelten einzubringenden Teilschnitte „einsticht“. Ebenso könnte das kerbenartige Start-Schnittsegment aber auch für jeden Schnitt bzw. Teilschnitt erneut eingebracht wer den.

Um sich eventuell ergebende Ungleichmäßigkeiten im Schnittbild durch den Einstich zu vermeiden, kann dieser gegebenenfalls auch außerhalb des eigentlichen Schnittes erfolgen und dann durch eine sogenannte Einlauffahne in den eigentlichen Schnitt münden. Dies setzt natürlich voraus, dass das neben dem eigentlich durchzuführenden Schnitt liegende Material nicht mehr benötigt wird - also z.B. der Einstich in dem Kern einer Bohrung erfolgt, wenn der Kern selbst nach dem Prozess Abfall ist oder umgekehrt, falls der Bohrkern be nötigt wird, außerhalb des Bohrkerns eingestochen wird.

Zur weiteren Vergrößerung der Schneidgeschwindigkeit gibt es verschiedene Möglichkei ten.

Eine Möglichkeit besteht in einer Erhöhung der mittleren Laserleistung, beispielsweise bei einem gepulsten Laser durch eine höhere Repetitionsrate und/oder durch eine höhere Pul senergie. Heute am Markt verfügbare Kurzpulslaser bieten aber bereits Repetitionsraten von 300 Kilohertz und mehr. Mit den bereits genannten Scaneinheiten und Fokussiereinrichtungen, wie Galvanometer scanner und z-Shifter bzw. Höhenverfahreinrichtung, können derzeit Scangeschwindigkei ten (im Folgenden auch Fokusbahngeschwindigkeiten genannt) von typischerweise 5 bis 8 m/s erreicht werden. Für diese reichen die bisher verfügbaren Repetitionsraten aus. Soll die Fokusbahngeschwindigkeiten noch weiter erhöht werden, könnten auch geeignete piezo- oder optoelektrische, akustooptische und/oder resonante Ablenksysteme genutzt werden. Diese haben gegenüber den genannten Galvanometerscannern allerdings meist einen kleineren Scanbereich. Zudem sind Galvanometerscanner meist kostengünstiger.

Um die Schnittgeschwindigkeit noch weiter zu erhöhen, können aber vorzugsweise beim Abtragen von Material des Werkstücks, beispielsweise zumindest in einem Schnittsegment entlang eines Konturabschnitts der Schnittkontur, zumindest zeitweise zumindest zwei La serstrahlen mit zueinander räumlich versetzten Fokusbereichen parallel genutzt werden. Diese zwei Laserstrahlen können beispielsweise durch Aufspalten eines ausreichenden pulsstarken Lasers oder durch eine Verwendung mehrerer Laserquellen erzeugt werden. Die Laserstrahlen könnten dann unter leicht verschiedenen Winkeln so in die Fokusverstel leinheit bzw. deren Scaneinheit eingestrahlt werden, dass nebeneinanderliegend mehrere kleine Fokusbereiche entstehen, die einen geeigneten Abstand zueinander aufweisen. Durch den Abstand zweier benachbarter Fokusbereiche kann sichergestellt werden, dass die einzelnen Fokusbereiche über einen ausreichenden Überlapp verfügen, um den Mate rialabtrag lückenlos zu gewährleisten. Weist beispielsweise ein einzelner Fokusbereich ei nen Durchmesser von 100 pm auf, so könnte bevorzugt ein benachbarter Fokusbereich ca. in einem Abstand von 100 pm oder etwas weniger, z.B. 70 pm positioniert werden. Sollte das Volumen des Fokusbereichs nicht kugelförmig sein, können die Abstände in verschie denen Raumrichtungen auch ggf. unterschiedlich eingestellt werden. Ein großer Überlapp führt zu glatteren Schnittflächen - kostet allerdings Prozessgeschwindigkeit.

Die Schnittlinien können so mit zwei Fokusbereichen bzw. zwei fokussierten Laserstrahlen doppelt so schnell, bei drei Fokusbereichen bzw. fokussierten Laserstrahlen dreimal so schnell, usw. abgearbeitet werden. Dabei kann sogar von einem etwas größeren als nur proportionalen Prozesszeitgewinn ausgegangen werden, da ja die Scaneinheit und Fokus siereinrichtung, also beispielsweise die darin enthaltenen Galvanometerspiegel und der z- Shifter, weniger Bewegungen und somit weniger Beschleunigungen und Verzögerungen ausführen müssen. Bevorzugt wird dabei sichergestellt, dass die Mittelpunkte der zueinander versetzten Fo kusbereiche (Brennpunkte) auf einer Geraden liegen, die im Wesentlichen orthogonal zur Schnittkontur ausgerichtet ist. Dies bedeutet, dass durch geeigneten optischen Aufbau be vorzugt sichergestellt wird, dass die die Brennpunkte verbindende Gerade allgemein für beliebige Schnittkonturen auf einer senkrecht im Bezug zu der an der Schnittkontur anlie genden jeweiligen Tangente gedachten Geraden liegt. Dies könnte z. B. durch eine sich koordiniert bzw. synchron zur Schnittrichtung drehende optische Vorrichtung, wie beispiels weise ein dafür geeignetes Prisma (insbesondere ein sogenanntes Umkehrprisma oder Dove-Prisma), erfolgen, durch die die Teilstrahlen geleitet werden, z. B. bevor sie in die Scaneinheit eintreten. Bei dem Schneiden eines Kreises wird also z. B. dafür gesorgt, dass die die Brennpunkte verbindende Gerade immer auch durch den Mittelpunkt des Kreises führt.

Alternativ oder zusätzlich kann zur Erzielung höherer Schnittgeschwindigkeiten auch mit mehreren gleichzeitig arbeitenden Fokusverstelleinheiten bzw. Scaneinheiten und jeweils zugeordneten Laserstrahlquellen (oder aufgespalteten Laserstrahlen) gearbeitet werden.

Da die Schneidgeschwindigkeit auch von der Breite des Schnittspalts abhängt, da ja ein doppelt so breiter Schnittspalt auch doppelten Materialabtrag bedeutet, ist es für eine Er höhung der Schneidgeschwindigkeit auch vorteilhaft, den Schnittspalt so schmal wie mög lich zu halten.

Beispielsweise sollte die Schnittbreite maximal 500 pm, besonders bevorzugt maximal 200 pm, ganz besonders bevorzugt maximal 100 pm betragen. Jedoch muss, wie bereits oben mehrfach erwähnt die Schnittbreite groß genug sein, um das Material aus dem Schnittspalt entfernen zu können. Daher sollte die Schnittbreite andererseits mindestens 20 pm, beson ders bevorzugt mindestens 50 pm, ganz besonders bevorzugt mindestens 80 pm betragen. Die optimalen Werte bzw. erreichbaren Werte können dabei auch von der Schnitttiefe ab- hängen.

Eine möglichst enge Schnittbreite lässt sich, wie bereits oben erwähnt, vorteilhaft durch Maßnahmen erreichen, die das abgetragene Material effektiver aus dem jeweiligen Schnitt spalt herausführen. Dies wird umso wichtiger, je tiefer der Schnittspalt ist, also beispiels weise bei einem Durchschneiden, je stärker das zu durchschneidende Werkstück ist. Besonders bevorzugt wird daher ein in oder an der Halterung befindliches Werkstück beim Schneiden an der Strahlungsaustrittsseite zumindest im Fokusbereich, vorzugsweise ge zielt im Fokusbereich, mittels einer Düse mit einem Fluidstrom in Kontakt gebracht bzw. beaufschlagt. Bei diesem Fluidstrom handelt es sich vorzugsweise um einen Gasstrom o- der einen Gas-Flüssigkeitsnebel oder besonders bevorzugt um einen einfachen Luftstrom. Der Fluidstrom kann durch die Düse relativ scharf gebündelt werden. Grundsätzlich könn ten aber auch Flüssigkeiten, wie Wasser, als Fluid eingesetzt werden.

Die Verwendung von Luft bzw. einem anderen Gas hat jedoch den Vorteil, dass es sich hierbei um ein trockenes Verfahren handelt, was eine einfache technische Durchführung und deutliche Kostenvorteile hat, insbesondere die Verwendung von Pressluft.

Es sei an dieser Stelle bemerkt, dass durch die Beaufschlagung mit einem Fluid u. U. auch eine Kühlwirkung im Fokusbereich erzielt werden kann. Die Kühlwirkung kann von der Art des Fluids und dessen eventueller Vorbehandlung (z. B. Kühlung) abhängig sein. So kann die Gefahr unerwünschter Temperatureinflüsse auf das Material, wie z.B. von Spannungs rissen, reduziert werden.

Das Anstrahlen der Strahlungsaustrittsseite des Werkstücks kann unter einem Winkel oder direkt senkrecht auf die Strahlungsaustrittsseite erfolgen. Die Düse kann dabei jeweils vor teilhaft genau unter dem Schnittspalt und in Fokusnähe positioniert sein, damit innerhalb der Schnittfuge aufgrund der starken Durchströmung der Materialaustrag sichergestellt wird. So kann bei der Glasbearbeitung ein ausreichender Materialaustrag (i.d.R. feiner Glasstaub) aus der Schnittfuge gewährleistet werden, so dass die Gefahr reduziert ist, dass dieser Staub Laserstrahlung absorbiert und sich in Folge erhitzen und mit dem Werkstück verschmelzen und/oder aufgrund der starken Erhitzung dazu führen könnte, dass das zu bearbeitende Material wie z.B. Glas reißt.

Die Düse beziehungsweise der Fluidstrom wird bevorzugt mit dem Fokusbereich koordiniert mitbewegt. Dies bedeutet nicht, dass die Düse die gleiche schnelle Oszillation wie der Fo kusbereich selber durchführen muss, sondern ist so zu verstehen, dass sich diese Düse bevorzugt zumindest im jeweils aktuellen Scanbereich (z. B. das Scanfeld oderein kleinerer Teilbereich davon) befindet, in dem der Fokusbereich oszilliert. Dabei kann die Düse eben falls im Scanbereich bewegt werden, z. B. oszillieren, jedoch gegebenenfalls mit einer ge ringeren Frequenz als der Fokusbereich im aktiven Bereich des Lasers, d. h. sie kann im Scanbereich, z. B. entlang der Schnittkontur, oszillierend vor- und zurückbewegt werden. Ebenso könnte die Düse aber auch einfach, z. B. umlaufend, entlang der entstehenden Schnittkontur bewegt werden, beziehungsweise mit der Vorschubgeschwindigkeit innerhalb des vom Laser gerade bearbeiteten Bereichs, d. h. im Scanbereich mitgeführt werden ent weder zentral unter dem Fokus oder versetzt dazu aber immer unterhalb der Schnittkontur. D. h. die Düse ist bevorzugt auch unabhängig vom Fokus steuerbar.

Bei ersten Tests zum Durchschneiden von 8 Millimeter dicken Floatglas konnte mit Hilfe einer mitbewegten gesteuerten Düse mit Pressluft bereits eine Halbierung der Schnittspalt breite und somit eine Halbierung der Prozesszeit erreicht werden. Bei 19 Millimeter starkem Floatglas ist eine Verkürzung der Prozesszeit auf 20 % im Vergleich zu einem Schnitt ohne Düse erzielt worden. Wird der Luftdruck an der Düse noch höher als 8 bar und z.B. auf 30 bar eingestellt, kann die Schnittspaltbreite noch weiter verringert werden und die Schnittge schwindigkeit noch weiter erhöht werden.

Zusätzlich kann die Abtragung des Materials aus dem Schnittbereich auch dadurch unter stützt werden, dass das Werkstück an der Strahlungsaustrittsseite zumindest im Fokusbe reich, vorzugsweise gezielt im Fokusbereich, mittels einer Absaugeinrichtung abgesaugt wird. Vorzugsweise kann die Absaugeinrichtung mit dem Fokusbereich koordiniert mitbe wegt werden, wobei dies nicht heißt, dass die Absaugeinrichtung beziehungsweise ein Sau geingang der Absaugeinrichtung genauso schnell oszilliert, sondern dass sich der Saugein gang dieser Absaugeinrichtung bevorzugt im Scanbereich befindet, in welchem der Fokus bereich schnell bewegt wird und z. B. mit diesem Scanbereich mitgeführt wird. Diese Saug vorrichtung dient in erster Linie zum Einfangen des erzeugten Staubes, was zweckmäßi gerweise möglichst nahe am Prozess, d. h. vorzugsweise zentral unterhalb des Schnitts, erfolgt. Es reicht also z. B. aus, dass die Absaugeinrichtung mit dem Fokusbereich insoweit mitbewegt wird, dass der vom Laserfokus getroffene Bereich, in welchem Material abgetra gen wird, vom Saugbereich der Absaugeinrichtung abgedeckt ist und auch Material abge saugt wird, also dass z. B. immer der Scanbereich bzw. das aktuelle Scanfeld abgedeckt ist und insoweit eine Mitbewegung erfolgt.

Es soll hier betont werden, dass die Materialentfernung aus dem Schnitt auch bei Verwen dung einer zusätzlichen Saugvorrichtung vornehmlich bzw. am besten durch einen gerich teten und in den Schnittspalt zielenden Fluidstrom unterstützt wird. So kann eine Saugvor richtung beispielsweise maximal mit einem Druckunterschied von 1 bar arbeiten (in der Praxis sogar eher nur halb so viel), so dass dem Fluid bzw. der Luft in dem durch die Saug vorrichtung erzeugten kugelförmigen Strömungsfeld kein großer Impuls gegeben werden kann. Eine ausblasende Düse (Blas-Düse) kann im Gegensatz dazu bevorzugt mit einem Druckunterschied von typischerweise 8 bar (Industriepressluft) oder auch höher arbeiten. Außerdem kann dem Fluid ein starker Impuls nicht nur durch den höheren Arbeitsdruck, sondern auch durch die Fokussierung des Fluidstroms mitgegeben werden, der im Schnitt spalt selbst eine starke Strömung erzeugt und tief eindringt.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einbringen eines Schnitts in ein Werkstück ist dementsprechend bevorzugt mit zumindest einer entsprechenden Blas-Düse und beson ders bevorzugt zusätzlich mit einer Saugeinrichtung ausgestattet und die Steuereinrichtung ist dementsprechend bevorzugt so ausgebildet, dass sie die Düse und oder die Saugein richtung, insbesondere einen Saugeingang der Saugeinrichtung, so ansteuert, dass der zu vor genannte Zweck erreicht wird. D.h. besonders bevorzugt erfolgt also sowohl die Beauf schlagung des Werkstücks im Fokusbereich mit einem Fluidstrom als auch das Absaugen des Materials aus dem aktuellen Fokusbereich.

Bei einer besonders bevorzugten Variante befindet sich der Saugeingang der Saugeinrich tung vorzugsweise an der Düse. Besonders bevorzugt kann sich der Saugeingang teilring förmig oder komplett ringförmig um die Düse erstrecken. Die Düse kann z. B als eine Art kombinierte „Saug-Blas-Düse“ ausgestaltet sein.

Da wie beschrieben durch die Beaufschlagung des Werkstücks im Fokusbereich mit einem Fluidstrom und/oder das Absaugen des Materials aus dem aktuellen Fokusbereich bzw. durch die Verwendung einer entsprechenden Düse und/oder einer Absaugeinrichtung eine erheblich größere Schnittgeschwindigkeit erreichbar ist, können diese auch als eigenstän dige Ideen gesehen werden, die auch dann vorteilhaft sind, wenn nicht wie eingangs ge nannt eine schnelle Bewegung des Fokusbereichs mittels einer Scaneinheit erfolgt und zu sätzlich die Scaneinheit kontinuierlich oder schrittweise entlang der Schnittkontur relativ zum Werkstück bewegt wird, um z. B. den Schnitt zu erweitern. Selbstverständlich wird aber durch die Kombination beider Ideen ein besonderer synergistischer Effekt mit einer beson ders hohen Prozessgeschwindigkeit erreicht.

Grundsätzlich kann im Übrigen die Erzeugung des Fluidstroms auch mit einer Schlitzdüse erfolgen, die über die gesamte Breite des Scanfeldes oder sogar über die gesamte Breite des Werkstücks arbeitet und somit nur in einer Achse nachgeführt werden muss. Es ist auch denkbar, mit einer Art Matrixanordnung aus vielen Einzeldüsen unterhalb des Scanfel des zu arbeiten, um so das gesamte Scanfeld mit einem Fluidstrom abzudecken. Diese Lösungen sind zwar von der Ansteuerung her einfacher, da sie ja in einer oder sogar zwei Achsen nicht genau unterhalb der aktuellen Fokusposition positioniert werden müssen. Al lerdings wird dann im Vergleich zu der hier beschriebenen bevorzugten einzelnen Düse, die in zwei Achsen gesteuert, deutlich mehr Energie für die Erzeugung des Fluidstroms benötigt, da ja der Großteil des Fluidstroms gar nicht im aktiven Bereich wirksam ist. Au ßerdem entstehen dann durch die vergleichsweise großen Strömungsfelder erheblich Kräfte auf das zu bearbeitende Werkstück. Eine präzise dem Prozess folgende Düse ist daher sowohl technisch als auch wirtschaftlich die bevorzugte Lösung.

Bevorzugt wird der Fokusbereich beim Abtragen von Material in einem Schnittsegment ent lang zumindest eines Konturabschnitts der Schnittkontur, vorzugsweise entlang des ge samten Schnitts, so bewegt, dass das Werkstück an zumindest einer Seite entlang des eingebrachten Schnitts eine Schnittfläche bzw. deren Schnittkante mit einem definierten Profil aufweist. D. h. der Schnitt wird so eingebracht, dass gleichzeitig eine Kantenprofilie rung der jeweiligen Schnittfläche bzw. Schnittkante erreicht wird. Zum Beispiel kann die Kante gerundet werden, es kann eine längslaufende Kerbe oder eine Nut in die Schnittflä che eingebracht werden oder es werden oben und/oder unten an der Schnittfläche Fasen angearbeitet. Hierzu können einfach z. B. durch die Steuereinrichtung, beispielsweise auf Basis der Steuerdaten, die der Steuereinrichtung zugeführt werden, entsprechende Scan bahnen für den Fokusbereich vorgegeben werden. Vorzugsweise können auch beide ge genüberliegende Schnittflächen bzw. deren Schnittkanten entlang des Schnitts entspre chend als Profilkanten ausgebildet werden. Beispiele hierfür werden später noch gegeben. Eine solche „integrierte Profilierung“ ist von besonderem Vorteil gegenüber den herkömm lichen Technologien zum Schneiden von Glas durch z. B. Glasritzen und Brechen, da dort immer eine separate Profilierung und Glättung der Kanten durch einen nachfolgenden Schleifprozess erfolgen muss.

Besonders bevorzugt wird der Fokusbereich beim Abtragen von Material in einem Schnitt zumindest entlang eines Konturabschnitts einer Schnittkontur so bewegt, dass er durch das Werkstück von der Strahlungseintrittsseite zur Strahlungsaustrittsseite schräg verläuft. Da bei ist die Richtung der Schräge so, dass bezüglich eines von der Schnittkontur zumindest teilweise, vorzugsweise um mehr als 180°, umschlossenen Werkstückausschnitts der Ver lauf der Schnittkontur an der Strahlungsaustrittsseite des Werkstücks gegenüber dem Ver lauf der Schnittkontur an der Strahlungseintrittsseite des Werkstücks nach außen, also von dem herauszuschneidenden Werkstückausschnitt weg, versetzt ist. Mit anderen Worten, der Schnitt verläuft von oben nach unten, bezogen auf den Werkstückausschnitt schräg nach außen. Durch eine solche Anschrägung der Schnittflächen kann der Werkstückaus schnitt, beispielsweise ein Bohrkern, nicht verkanten und er lässt sich leicht und ohne Kraft aufwand und Beschädigung der Kanten herauslösen. Ein derartig schräg nach außen ver laufender Schnitt um den Werkstückausschnitt ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die Schnittkontur den Werkstückausschnitt vollständig umschließt. Vorteilhaft kann dies aber auch genutzt werden, wenn der Werkstückausschnitt sich an einer bereits vorhandenen Kante des Werkstücks befindet, aber zu mehr als 180° von der Schnittkontur umschlossen ist, also von der Kante aus gesehen eine Art Hinterschnitt entsteht.

Durch einen schrägen Schnitt kann aber andererseits auch ein Herausfallen eines Werk stückausschnitts gezielt verhindert werden, indem die schräge Schnittfläche entgegen der Schwerkraft aufgeweitet wird. D. h. es wird dafür gesorgt, dass der Verlauf der Schnittkontur an der Strahlungsaustrittsseite des Werkstücks gegenüber dem Verlauf der Schnittkontur an der Strahlungseintrittsseite des Werkstücks nach innen, also zum herauszuschneiden den Werkstückausschnitt hin, versetzt ist und somit der Schnitt von oben nach unten, be zogen auf den Werkstückausschnitt, schräg nach innen verläuft. Wird dann ein Ausschnitt vom Werkstück abgetrennt, würde dieser dann minimal in das Werkstück absacken und später entnommen werden können, ohne zu verklemmen, da er ja konisch ist.

Vorzugsweise kann der Fokusbereich auch beim Abtragen von Material in einem Schnitt zumindest entlang eines Konturabschnitts einer Schnittkontur so bewegt werden, dass der Schnitt an zumindest einer entlang des Konturabschnitts verlaufenden Schnittfläche sich zur Strahlungsaustrittsseite des Werkstücks hin, z. B. keilförmig, erweitert. Mit anderen Worten, der Schnitt verläuft also von der Strahlungsaustrittsseite aus gesehen zumindest einseitig schräg und sich z. B. zur Strahlungseintrittsseite hin keilförmig verjüngend. Auch hierdurch kann dafür gesorgt werden, dass sich ein von der Schnittkontur (zumindest teil weise) umschlossener Werkstückausschnitt leichter aus dem restlichen Werkstücksteil her ausbewegen lässt und nicht verkantet. Zudem kann der Materialabtrag dadurch erleichtert werden, da der Materialabtrag leichter aus dem Schnitt herausgeführt werden kann.

Indem der keilförmige Schnittquerschnitt so ausgebildet wird, dass er nur einseitig schräg ist, also eine der beiden Schnittflächen senkrecht in Bezug zur Werkstückoberfläche ver läuft, kann eine eventuell störende nicht-senkrechte Schnittfläche am Nutzteil vermieden werden. Z. B. könnte eine Bohrung oder ein Ausschnitt im Nutzteil dann immer noch eine senkrecht zur Oberfläche stehende Schnittfläche aufweisen, während nur das nicht weiter genutzte „Abfallteil“ eine schräge Schnittfläche aufweist. Grundsätzlich sind auch beide oben genannten Verfahren an einem Werkstück durchführ bar, beispielsweise könnte der Schnitt so geführt werden, dass er abschnittsweise schräg und abschnittsweise keilförmig verläuft.

Insbesondere wenn in das Werkstück ein Schnitt an einer bereits existierenden Kante be ziehungsweise an einem Rand eingebracht werden soll, der bereits profiliert ist, beispiels weise eine Fase oder mehrere Fasen, eine Rundung oder eine Gehrung aufweist, kann das Einstrahlen des Lasers problematisch sein, da es durch die Schrägstellung der Oberfläche in diesem Bereich zu unbeabsichtigten Ablenkungen durch Reflektionen und Brechung des Laserstrahls beim Auftreffen auf das Werkstück oder unter bestimmten Umständen auch innerhalb des Werkstücks kommen kann.

Vorzugsweise wird daher zumindest beim Einbringen eines Schnitts in einem Schnittseg ment, welches sich insbesondere an einer Kante des Werkstücks befindet, die Fokusver stelleinheit um eine Schwenkachse quer zur z-Richtung verschwenkt. Diese Verschwen kung kann selektiv nur an dem betreffenden Konturabschnitt erfolgen, an dem die Oberflä che gegenüber der restlichen Oberfläche des Werkstücks unter einem zu großen Winkel angeordnet ist.

Die Verschwenkung erfolgt dabei vorzugsweise um einen Winkel, der in Abhängigkeit von der Orientierung der Oberfläche vor Ort, beispielsweise die Ausrichtung einer Fase des Werkstücks, im Bereich des jeweiligen Schnittsegments gewählt wird. So kann dafür ge sorgt werden, dass die Strahlrichtung wieder in einem passenden Winkel, z. B senkrecht, auf der Oberfläche steht. Auf diese Weise kann dafür gesorgt werden, dass auch an bereits vorhandenen profilierten Kanten des Werkstücks keine T otalreflektion oder dergleichen auf- tritt.

Um die Fokusverstelleinheit in der gewünschten Weise zu verschwenken, kann die Bear beitungsvorrichtung eine geeignete Schwenkeinrichtung aufweisen, welche mittels der Steuereinrichtung in geeigneter Weise angesteuert werden kann, die dementsprechend ausgebildet ist. Diese Schwenkeinrichtung kann beispielsweise an der bereits erwähnten Traverse befestigt sein, an der die Scaneinheit, insbesondere Fokusverstelleinheit, beweg lich gehalten wird. Dabei kann die Verschwenkeinrichtung so ausgebildet sein, dass die Scaneinheit, insbesondere Fokusverstelleinheit, um eine Achse quer zur Strahlrichtung ver schwenkt wird. Grundsätzlich könnte die Verschwenkeinrichtung aber auch so aufgebaut werden, dass die Scaneinheit, insbesondere Fokusverstelleinheit, in einer Art teilkreisför migen Bewegung um die Kante des Werkstücks herumgeschwenkt wird. Beispielsweise kann die Traverse endseitig entsprechend geformt sein.

Mit zwei zu einander orthogonal angeordneten motorischen Schwenkachsen kann dadurch jeder beliebige Winkel der Fokusverstelleinheit in Bezug zum Werkstück eingestellt werden. Gleiches kann natürlich wie erwähnt auch mit einem Roboter bzw. Roboterarm erzielt wer den oder einem Roboterarm, der an der Verfahrvorrichtung befestigt ist und der die Fokus verstelleinheit entsprechend schwenkt und positioniert.

Es konnte unabhängig von der technischen Ausführung der Schwenkeinrichtung beobach tet werden, dass nur ein Teil der Kante sich in mehr oder weniger orthogonaler Ausrichtung des Laserstrahls zur Werkstückoberfläche durchschneiden lässt, während durch das seitli che Einstrahlen Bereiche bearbeitet werden können, die sich zunächst durch Lichtbrechung und -reflexion und daraus ergebender Abschattung nicht in der orthogonalen Richtung ha ben bearbeiten lassen. Durch das Einstrahlen unter verschiedenen Winkeln kann ein be reits zuvor eingebrachter Schnitt dann erweitert und vollständig bis zur Oberfläche der Kante fortgeführt werden, so dass das Werkstück dann vollständig durchtrennt ist. Der Ma terialabtrag kann hierbei gegebenenfalls auch teilweise auf der dem Laserstrahl zugewand ten Oberfläche erfolgen - also praktisch als Abtrag ins Material hinein oder seitlich zur Strahlrichtung, ohne dass der Laser das Material zuvor durchstrahlt hat.

Alternativ und/oder zusätzlich kann auch die Laserstrahlung, welche beispielsweise von der Fokusverstelleinheit aus abgestrahlt wird, mittels einer Strahlumlenkanordnung umgelenkt werden. Eine solche Strahlumlenkanordnung kann beispielsweise eine geeignete Spiegela nordnung aufweisen, die entlang der Werkstückkanten, welche bearbeitet werden sollen bzw. von der aus ein Schnitt eingebracht werden soll, angeordnet sind. Z. B. kann eine solche Strahlumlenkanordnung an der Halterung für das Werkstück angebracht sein. Vor zugsweise ist diese Strahlumlenkanordnung durch die Steuereinrichtung ansteuerbar und die Steuereinrichtung ist entsprechend ausgebildet, um die Strahlumlenkanordnung koor diniert mit den anderen Komponenten anzusteuern.

Besonders bevorzugt kann, z. B. durch geeignete Steuerung mit der Steuereinrichtung, die mittlere Leistung der Laserstrahlung, vorzugsweise durch eine Reduzierung der Pulsener gie und/oder der Pulswiederholrate, gegenüber einer im übrigen Bereich des Werkstücks genutzten mittleren Laserleistung vorübergehend reduziert werden, wenn sich der Fokus bereich an oder in der Nähe einer späteren Schnittkante des fertig geschnittenen Werk stücks befindet. Dadurch kann dafür gesorgt werden, dass beim Einstechen des Strahls an der Strahlungsaustrittsseite und beim Austreten des Strahls nach dem Durchschneiden auf der zum Laser bzw. zur Fokusverstelleinheit weisenden Strahlungseintrittsseite die einge- brachte mittlere Leistung so reduziert wird, um an den Schnittkanten ein Ausbrechen bzw. „Ausmuschelungen“ des Werkstücks (sogenanntes Chipping) aufgrund der Pulsenergie o- der auch durch die Erhitzung des Materials (thermisches Chipping) zu vermeiden oder we nigstens zu reduzieren.

Wird nämlich in diesem Bereich mit einer hohen Laserleistung gearbeitet, so können solche Ausbrüche typischerweise bis zu ca. 40 bis 100 pm groß oder noch größer auf der Strah lungseintritts- und -austrittsseite des Werkstücks auftreten. Dies kann einerseits durch eine Erhitzung des Materials aufgrund der z. T. absorbierten Laserstrahlung aber andererseits auch durch eine zu große Pulsenergie des einzelnen Laserpulses verursacht sein.

Wird nun wie bevorzugt selektiv in diesen Bereichen die Laserleistung reduziert, jedoch die weiter im Inneren des Materials liegende Bearbeitung mit höheren Laserleistung durchge führt, kann insgesamt mit einer höheren Prozessgeschwindigkeit gearbeitet werden. Trotz dem kann das Chipping stark reduziert oder gegebenenfalls sogar ganz vermieden werden, was insbesondere bei der Herstellung von technischen Gläsern von Vorteil ist, da für diese oft eine extrem saubere Kante gefordert wird. Besonders vorteilhaft ist dieses Verfahren bei sehr kleinen Bohrungen von z. B. nur wenigen Millimetern Durchmesser oder Bruchteilen von Millimetern. Dort kann der Bohrprozess aufgrund des räumlich konzentrierteren Ener gieeintrags eine stärkere Erhitzung des Werkstücks im Vergleich zu langgestreckten Schnit ten bzw. Bohrungen mit großem Durchmesser und in Folge der starken Erhitzung ein „ther misches Chipping“ erzeugen, was durch das beschriebene Verfahren reduziert oder ganz vermieden werden kann.

So gilt ja insbesondere für kleinere Bohrungen oder kleinere Schnittkonturen, dass sich der Fokusbereich nur in einem begrenzten Bereich aufhält, beispielsweise bei einer kleinen Bohrung nur auf einem Kreis mit einem entsprechend engen Radius rotiert, wobei nur die Fokusverstelleinheit (insbesondere 3D-Scankopf) aktiv ist.

An dieser Stelle kann der Vollständigkeit darauf hingewiesen werden, dass bei Werkstück ausschnitten, insbesondere Bohrung, oder anderen kleineren Schnittkonturen, welche sich vollständig innerhalb des begrenzten Scanfelds bzw. Scanvolumens der Fokusverstellein heit erstrecken, keine Verschiebung des Fokusbereichs durch eine Vorschubbewegung er folgen muss, sondern derartige Bereiche auch nur mithilfe der Fokusverstelleinheit bzw. dem 3D-Scankopf vollständig bearbeitet werden können, ohne diese zu verschieben.

Um das Risiko von thermisch induzierten Spannungen, Ausmuschelungen und Rissen durch die Bearbeitung zu reduzieren, ist es weiterhin auch denkbar, das Werkstück vor oder bei der Bearbeitung vorzuwärmen, und/oder nach dem Prozess in einem Ofen zu entspan nen.

Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Dabei sind in den verschiedenen Figu ren gleiche Komponenten mit identischen Bezugsziffern versehen. Die Figuren sind im All gemeinen nicht maßstäblich und die Bearbeitungsvorrichtung ist meist stark vereinfacht schematisch dargestellt. Es zeigen:

Figur 1 eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung bei einem Einbringen eines Schnitts in eine Glasplatte,

Figur 2 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung bei einem Ausschneiden eines Werkstückausschnitts aus einer Glasplatte gemäß einer ersten Verfahrensvariante,

Figur 3 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung wie in Figur 2, jedoch bei einem Ausschneiden des Werkstück ausschnitts aus einer Glasplatte gemäß einer zweiten Verfahrensvariante,

Figur 4 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung wie in Figur 2, jedoch bei einem Ausschneiden des Werkstück ausschnitts aus einer Glasplatte gemäß einer dritten Verfahrensvariante,

Figur 5 eine vereinfachte Seitenansicht des Ausführungsbeispiels der Bearbeitungsvorrich tung gemäß Figur 1 in einer ersten Position (links in der Figur) und im Vergleich dazu in einer zweiten Position (rechts in der Figur) der Fokusverstelleinheit relativ zum Werkstück bei einem Einbringen eines Schnitts in eine Glasplatte mit einem Verfahren gemäß der drit ten Verfahrensvariante, Figuren 6 bis 8 perspektivische Darstellungen von möglichen Fokusbahnen in einem Scan bereich in einer schräg zu einer Vorschubrichtung verlaufenden (Abtragungs-) Schicht bei einem Einbringen eines Schnitts in eine Glasplatte mit einem Verfahren gemäß der dritten Verfahrensvariante,

Figuren 9 bis 11 perspektivische Darstellungen von möglichen Fokusbahnen in einem Scanbereich in einer schräg zu einer Vorschubrichtung verlaufenden (Abtragungs-) Schicht ähnlich wie in den Figuren 6 bis 8, jedoch nun bei gleichzeitiger Profilierung der Schnittflächen bzw. deren Schnittkanten entlang des Schnitts,

Figuren 12 und 13 perspektivische Darstellungen von möglichen Fokusbahnen in einem Scanbereich in einer schräg zu einer Vorschubrichtung verlaufenden (Abtragungs-) Schicht ähnlich wie in den Figuren 9 und 10, jedoch nun mit zwei parallel laufenden Fokus bereichen,

Figur 14a eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemä ßen Bearbeitungsvorrichtung bei einem Einbringen eines Schnitts in eine Glasplatte mit einem Verfahren gemäß der dritten Verfahrensvariante zur Verdeutlichung der Einbringung eines Start-Schnittsegments in einem mittleren Bereich der Glasplatte,

Figur 14b eine Seitenansicht wie in Figur 14a jedoch hier zur Darstellung einer alternative zur Einbringung eines Start-Schnittsegments in einem mittleren Bereich der Glasplatte.

Figuren 15 bis 17 Schnittansichten eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungs gemäßen Bearbeitungsvorrichtung in verschiedenen Bearbeitungsphasen bei einem Ein bringen eines Schnitts in eine Glasplatte mit einem Verfahren gemäß der dritten Verfah rensvariante in mehreren übereinanderliegenden Teilschnitten (Schnittebenen),

Figur 18 einen Querschnitt durch eine Glasplatte mit einem herauszuschneidenden Bohr kern mit einem schräg verlaufenden Schnitt,

Figur 19 einen Querschnitt durch eine Glasplatte mit einem herauszuschneidenden Bohr kern mit einem keilförmigen Schnitt, Figur 20 eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung bei einem Einbringen eines Schnitts in eine Glasplatte an einer mit einer oberen und unteren Fase versehenen Schnittkante,

Figur 21 eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung bei einem Einbringen eines Schnitts in eine Glasplatte an einer mit einer Fase versehenen Schnittkante,

Figur 22 einen Querschnitt durch eine perspektivische Darstellung einer kreisförmigen Schnittkontur bei der Erzeugung einer Kernbohrung mit profilierten Schnittkanten (Fasen unten und oben) sowie eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts zur Verdeutlichung möglicher Fokusbahnen entlang der Schnittkontur,

Figuren 23 und 24 perspektivische Darstellungen von gradlinigen Durchschnitten durch ein Werkstück zur Verdeutlichung von weiteren möglichen Profilierung von Schnittkanten bzw. Schnittflächen,

Figur 25 eine Draufsicht auf ein Werkstück mit einer Schnittkontur zum Ausschneiden eines Werkstückausschnitts sowie einer Skizzierung von möglichen Einlauffahnen in den Schnitt,

Figur 26 eine Draufsicht auf ein Werkstück mit einer Schnittkontur zum Ausschneiden eines Werkstückausschnitts zum späteren Einsetzen einer Dreifachsteckdose in das Werkstück,

Figur 27 eine perspektivische Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsge mäßen Bearbeitungsvorrichtung, hier in Form einer „Vertikalbohrmaschine“,

Figur 28 eine Draufsicht auf ein Werkstück mit verschiedenen Schnittkonturen an unter schiedlichen Positionen.

Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele werden mit Bezug auf eine Bearbeitungsvorrich tung 1 zum Schneiden von Flachglas 100 mit Hilfe von Laserstrahlung beschrieben, wie sie grob schematisch in Figur 1 dargestellt ist. Es wird aber explizit noch einmal darauf hinge wiesen, dass - auch wenn eine Ausgestaltung als Glasbearbeitungsvorrichtung 1 bevor zugt ist - die Erfindung nicht auf Bearbeitungsvorrichtungen zur Bearbeitung von Glas, ins besondere Flachglas, beispielsweise Floatglas, beschränkt ist, sondern auch dazu dienen kann, andere, insbesondere dielektrische Materialien, zu bearbeiten, bei denen es möglich ist, einen elektromagnetischen Strahl durch das Material hindurch zu strahlen und „rücksei tig“ von der Strahlungsquelle aus gesehen auf der Strahlungsaustrittsseite Material abzu tragen, indem dort der Strahl fokussiert wird.

Die in Figur 1 dargestellte Glasbearbeitungsvorrichtung 1 weist zum einen eine Halterung 11 für das zu bearbeitende Werkstück 100, hier wie gesagt Flachglas 100, auf. Die Halte rung 11 umfasst hier eine Rollenbahn 11 mit mehreren Rollen 12, auf der das Flachglas 100 herantransportiert und in einer geeigneten Stellung positioniert werden kann. Zusätz lich weist diese Halterung 11 (nicht dargestellte) Fixiermittel auf, um das Flachglas 100 in der gewünschten Position vorübergehen zu positionieren, wie z. B. automatisch verstellbare Klemmen, Anschläge, Schieber, Vakuumsauger oder dergleichen.

Auf der von der Halterung 11 abliegenden Seite des Flachglases 100 befindet sich in einem Abstand von der Oberfläche des Flachglases 100 eine Fokusverstelleinheit 15, von der aus Laserstrahlung L auf das Flachglas 100 abgestrahlt wird. Diese Laserstrahlung L tritt dann auf der zur Fokusverstelleinheit 15 weisenden Strahlungseintrittsseite 101 des Flachglases 100 in das Flachglas 100 ein und wird mit Hilfe einer Fokussiereinrichtung 16 der Fokus verstelleinheit 15 an der der Strahlungseintrittsseite 101 gegenüberliegenden Strahlungs austrittsseite 102 des Flachglases 100 so in einem Fokusbereich F fokussiert (im Folgen den auch manchmal nur kurz als „Fokus“ F bezeichnet), dass dort Material abgetragen wird. Mit dieser Strahlungsaustrittsseite 102 liegt das Flachglas 100 an den Rollen 12 der Halte rung 11 an.

Die Fokusverstelleinheit 15 umfasst weiter eine Scaneinheit 17, mit der der Fokusbereich F innerhalb eines (durch die Fokusverstelleinheit 15 begrenzten) Scanfelds SF in der Flach glasplatte 100 verstellt werden kann. Die Fokusverstelleinheit 15 wird daher nachfolgend auch einfach kurz als „3D-Scankopf“ 15 bezeichnet. Diese Scaneinheit 17 ist beispielsweise ein Galvanometerscanner mit Galvanometerspiegeln, welche einen von einem Laser 60, hier über einen Lichtleiter 61, zugeführten Laserstrahl L relativ schnell verschwenkt, um die gewünschte Positionsänderung des Fokusbereiches F im Scanfeld SF zu erreichen. Prin zipiell kann der Laserstrahl L aber auch vom Laser über ein Spiegelsystem zur Fokusver stelleinheit 15 geführt werden. Die Fokussiereinrichtung 16 weist bei diesem Ausführungsbeispiel u. a. eine sogenannte F-Theta-Linse 16b auf, sodass dafür gesorgt wird, dass trotz der Verschwenkung des La serstrahls L mittels der Scaneinheit 17, der Laserstrahl L hier immer senkrecht von oben auf die Strahlungseintrittsseite 101 der Flachglasplatte 100 auftrifft.

Außerdem umfasst die Fokussiereinrichtung 16 hier einen sogenannten z-Shifter 16a. Mit dem z-Shifter 16a kann der Fokusbereich F in der Höhe, d. h. hier entlang der Strahlrichtung des Laserstrahls L, welche wie bereits oben erwähnt der optischen Achse der Fokussier einrichtung 16 entspricht, verstellt werden. Die Strahlrichtung verläuft hier direkt von der Fokusverstelleinheit 15 senkrecht auf die Strahlungseintrittsseite 101 der Flachglasplatte 100.

In Figur 1 ist ein Bezugskoordinatensystem mit den Richtungen x, y, z eingezeichnet. Dabei erstreckt sich die x-/y-Ebene parallel zu der Auflagefläche der Rollenbahn 11 bzw. Halte rung 11 der Bearbeitungsvorrichtung 1 und somit in dem dargestellten Fall auch parallel zur Oberfläche des Werkstücks 100. Senkrecht darauf steht die dritte Achse, die z-Richtung.

Der 3D-Scankopf kann wie erwähnt ein eigenes Bezugskoordinatensystem aufweisen, wo bei die x-/y-Ebene dieses Koordinatensystems dann bevorzugt parallel zu einer Austritts fläche des Laserstrahls (z.B. einem Austrittsfenster oder der F-Theta-Linse) aus dem 3D- Scankopf liegt und die z-Achse wieder senkrecht dazu steht und parallel zur optischen Achse der Fokussiereinrichtung, wenn die Scaneinrichtung sich in einer Nullstellung befin det, d.h. der Laserstrahl nicht abgelenkt wird. Im bevorzugten, vorliegenden Fall liegen die beiden Bezugskoordinatensysteme in gleicher Ausrichtung zueinander. Wäre dies nicht der Fall, könnte auf einfache Weise zwischen diesen Koordinatensystemen umgerechnet wer den, wenn die Orientierung des 3D-Scankopfs zur Bezugsebene der Halterung bzw. des Werkstücks bekannt ist, was aber in der Regel der Fall ist, da die Lage des 3D-Scankopfs ja motorisch gesteuert bzw. vorgegeben wird.

Parallel zu der x-/y-Ebene kann wie erwähnt der Fokusbereich F der Laserstrahlung L mit Hilfe der Scaneinheit 17 in einem begrenzten Scanfeld SF schnell bewegt werden. In z- Richtung erfolgt die Bewegung des Fokusbereichs in erster Linie mithilfe des z-Shifters, was entsprechend schnell erfolgen kann, jedoch in der Regel nur in einem begrenzten Scanvolumen, wie dies oben bereits erläutert wurde. Insgesamt kann so also der Fokusbereich F im Werkstück 100 in allen drei Raumrichtungen x, y, z durch den 3D-Scankopf 15 verstellt werden. Die Verstellbarkeit des Fokusbereichs F durch den 3D-Scankopf 15 innerhalb des Scanfelds SF ist in Figur 1 dadurch symbolisiert, dass der Laserstrahl L bzw. der Fokusbereich F hier nebeneinander in zwei verschiedenen Positionen gezeigt ist, die nacheinander angefahren werden können. Wie bereits oben er wähnt kann es sein, dass sich die vektoriellen Bewegungsrichtungen des Fokusbereichs in dem dargestellten Bezugskoordinatensystem durch die einzelnen Komponenten, je nach Aufbau dieser Komponenten, nicht voneinander trennen lassen. Dennoch ist eine gezielte Bewegung in jeder Raumrichtung separat möglich, in dem die Fokussiereinrichtung 16 und die Scaneinheit 17 so koordiniert angesteuert werden, dass teilweise eine Bewegung des Fokusbereichs durch die eine Komponente wieder durch die andere Komponente im ge wünschten Maße kompensiert wird.

Die Fokusverstelleinheit 15 weist hier eine eigene Scankopfsteuerung 13 auf. Dieser müs sen nur noch die aktuellen Raumkoordinaten in drei Richtungen x, y, z übergeben werden und es werden automatisch die Scaneinheit 17 und die Fokussierungseinrichtung 16 pas send koordiniert zueinander angesteuert, damit der Fokusbereich F an der gewünschten Stelle liegt.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich der z-Shifter 16a oberhalb der Scaneinheit 17 und die F-Theta-Linse 16b der Fokussiereinrichtung 16 unterhalb der Scaneinheit 17. Es sei lediglich der Vollständigkeit halber noch einmal erwähnt, dass eine Fokussiereinrichtung auch mit anderen Komponenten realisierbar wäre, z. B. einer einfa chen Fokussierlinse nach dem z-Shifter vor der Fokussiereinrichtung oder nur einer F- Theta-Linse hinter der Fokussiereinrichtung in Kombination mit einer schnellen mechani schen z-Verstellung mittels einer Höhenverfahreinrichtung.

Wie bereits erwähnt, kann zum Beispiel auch die Brechung des Laserstrahls beim Eintritt in das Werkstück jeweils vorab berechnet und bereits in der Scaneinheit 17 berücksichtigt werden, so dass die Position des Fokusbereichs F „vorab korrigiert“ wird. Genauso kann auch eine f-theta Korrektur vorgenommen werden, falls ohne eine F-Theta-Linse gearbeitet wird. Diese Korrektur könnte beispielsweise dann von einer entsprechend ausgestalteten Scankopfsteuerung durchgeführt werden.

Zusätzlich kann die Fokusverstelleinheit auch noch eine (hier nicht dargestellte) Drehvor richtung aufweisen, beispielsweise ein Umkehrprisma (Dove-Prisma) oder dergleichen, um mehrere nebeneinander, beispielsweise unter einem sehr kleinen Winkel zueinander, in die Fokussiereinrichtung eingeleitete Laserstrahlen koordiniert zu einem Scanbahnverlauf ge meinsam um eine optische Achse zu verdrehen, um so - wie dies später noch anhand der Figuren 12 und 13 erläutert wird - bei einem Verfahren mit mehreren parallelen Fokusbe reichen diese Fokusbereiche immer in einer passenden Ausrichtung zur Schnittkontur zu halten.

Wird der Fokusbereich F parallel zur x-/y-Ebene koordiniert bewegt und wird dabei, konti nuierlich oder schrittweise, der Fokusbereich F durch den z-Shifter in der z-Richtung nach oben bewegt, wird nach und nach Material von der Strahlungsaustrittsseite 102 abgetragen und der Fokusbereich F dringt immer weiter in das Material ein und erzeugt dort einen Ein schnitt, der letztendlich bis auf die Strahlungseintrittsseite 101 durchgeführt werden kann, um so in das Flachglas 100 auch einen durchgehenden Schnitt einzubringen. Verschiedene Techniken hierzu werden später noch genauer erläutert.

Um den durch das Scanfeld SF an sich begrenzten Arbeitsbereich des 3D-Scankopfs 15 zu erweitern (genauer zu verschieben) und längere Schnitte im Flachglas 100 einbringen zu können, ist der 3D-Scankopf 15 mittels einer Vorschubeinrichtung 40, 41 relativ zum Flachglas 100 in einer (beliebigen) Vorschubrichtung VR, welche ebenfalls parallel zur x- /y-Ebene liegt, bewegbar. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Vorschubein richtung 40, 41 mehrteilig und ermöglicht sowohl eine absolute Bewegung des 3D- Scankopfs 15 in zwei (vektoriellen) Richtungen parallel zur x-/y-Ebene, als auch eine abso lute Bewegung des Werkstücks in zumindest einer Richtung parallel zur x-/y-Ebene.

Hierzu ist der 3D-Scankopf 15 zum einen an einer brückenartigen Traverse 18 bzw. Brücke 18 in Längsrichtung der T raverse 18 beweglich gelagert, die sich hier quer über die Halte rung 11 bzw. Rollenbahn 11 erstreckt. Vorzugsweise wird die Traverse aber, wie später noch erläutert, parallel zu den Rollen ausgerichtet, um eine Querbewegung zur Bewegung des Werkstücks zu ermöglichen. Mittels einer (motorischen) Vorschubeinrichtung 40 kann der 3D-Scankopf 15 in dieser Längsrichtung der Traverse 18 verstellt werden.

Außerdem umfasst die Bearbeitungsvorrichtung 1 eine Vorschubeinrichtung 41 (genauer einen „halterungsseitigen“ Teil der Vorschubeinrichtung 40, 41), die hier durch eine An triebseinheit zur Bewegung der Rollen 12 der Rollenbahn 11 repräsentiert wird, wodurch das Werkstück 100 bzw. Flachglas 100 auf der Halterung 11 senkrecht zur Längserstre ckung der Rollen 12 bewegt werden kann. Somit ist, durch eine Bewegung des 3D-Scankopfs 15 simultan mit einer ggf. unter dem Werkstück befindlichen Düse 30 (die später noch genauer beschrieben wird) in x-Richtung und ein abhängig vom Bearbeitungsverfahren intervallartiges oder kontinuierlichen Verfah ren des Werkstücks in y-Richtung, jede Position auf dem Werkstück 10 zur Bearbeitung erreichbar.

Eine Bewegung des 3D-Scankopfs 15 senkrecht zur Längsachse dieser Traverse 18 ist auch möglich, indem diese Traverse 18 wiederum endseitig, z. B. an Schienen, gelagert ist und insgesamt senkrecht zu seiner Längserstreckung motorisch bzw. automatisch bewegt werden kann. Dies ist in Figur 1 nicht dargestellt, sondern die Vorschubeinrichtung 40 an der T raverse soll hier die gesamte Vorschubeinrichtung 40 (genauer den „scankopfseitigen“ Teil der Vorschubeinrichtung 40, 41) zur Verstellung des 3D-Scankopfs 15 in x- und y-Rich- tung symbolisieren.

Dabei würde dann vorteilhafterweise sichergestellt, dass der Laserstrahl nicht auf die Rol len 12 trifft und die ggf. vorhandene Düsenvorrichtung (umfassend die Düse und gegebe nenfalls einen Absaugeingang einer Absaugeinrichtung, wie dies ebenfalls später noch be schrieben wird) gemeinsam mit der Traverse in y-Richtung verfahren wird. Hierzu könnte das ganze Rollenbett verschiebbar gelagert sein, so dass die größere Lücke zwischen den Rollen, die Platz für die Düsenvorrichtung und das darüber befindliche Scanfeld gewährt, simultan zur Vorschubbewegung des 3D-Scankopfs in y-Richtung mitbewegt wird. Dies kann durch ein umlaufendes Rollenbett oder Gurtmaterial oder durch sich verändernde Rol lenabstände realisiert werden.

Um bei einem Aufbau der Bearbeitungsvorrichtung in der Weise, dass auch die Vorschub bewegung in y-Richtung durch eine absolute Bewegung des 3D-Scankopf realisiert ist, si cherzustellen, dass der Fokusbereich nicht direkt auf einen Teil der Halterung trifft bzw. in diesem Bereich jeweils ein Freiraum für eine Düsenvorrichtung verbleibt, ist auch eine Werkstückauflage bzw. Halterung vorstellbar, die aus einem Rollenbett oder dergleichen besteht, welches sich zusammenschieben und auseinanderziehen lässt - also sich unter dem Werkstück samt Düsenvorrichtung z. B. in der y-Achse hin- und herbewegen kann (z. B. mittels einer Scherenmechanik oder dergleichen). Das Werkstück könnte dann während eines Schneideprozesses komplett unbewegt bleiben. In Figur 1 ist zwar wegen der besseren Darstellung die Traverse 18 senkrechtzu den Rollen 12 gezeigt. Bevorzugt ist es jedoch eher so, dass sich die T raverse 18 parallel zu den Rollen 12 erstreckt und eine Bewegung des 3D-Scankopfs 15 entlang dieser Traverse 18 entspre chend parallel zu den Rollen 12 verläuft. Durch eine solche Konstruktion kann sehr einfach dafür gesorgt werden, dass sich das Scanfeld SF des 3D-Scankopfs 15 (in der Projektion vom 3D-Scankopf 15 aus betrachtet) immer in einer Position (einem Freiraum) zwischen zwei etwas weiter voneinander beabstandeten Rollen 12 der Rollenbahn 11 befindet, d. h. dass das Werkstück 100 in diesem Bereich auf der Strahlungsaustrittsseite 102 frei zu gänglich ist und nicht auf einer Rolle 12 aufliegt. Dies ist beispielsweise auch in den per spektivischen Darstellungen der Figuren 2 bis 4 gezeigt. In der senkrechten Richtung dazu, in der x-/y-Ebene, kann die Relativbewegung zwischen 3D-Scankopf 15 und Flachglas 100 durch eine Bewegung des Flachglases 100 entlang bzw. auf der Rollenbahn erfolgen. Ins besondere aber, wenn die Bearbeitungsvorrichtung 1 so realisierbar ist, dass ein ausrei chend großer Freiraum auf der Strahlungsaustrittsseite 102 der Glasplatte 100 besteht bzw. wenn die Schnittkontur des einzubringenden Schnitts nicht über diesen Freiraum hinaus geht, könnte die Vorschubbewegung auch in beiden Richtungen x und y nur durch einen „scankopfseitigen“ Teil der Vorschubeinrichtung 40 erfolgen

Es ist also vorteilhaft, zwischen zwei Rollen 12 der Rollenbahn 11 einen so großen Abstand zu lassen, dass im Scanfeld SF selbst gearbeitet werden kann, ohne dass eine Rolle 12 durch den Laserstrahl L getroffen wird und - falls wie dargestellt mit einer Düse 30 unterhalb des Werkstücks 100 gearbeitet wird - auch die Düsenvorrichtung 30, 34 so viel Platz hat, dass die Düse 30 dicht an die Werkstückoberfläche der Strahlungsaustrittsseite 102 heran geführt werden kann und sich gleichzeitig in der x-/y-Ebene frei zwischen den Rollen 12 bewegen kann und zusätzlich noch simultan mit der Vorschubeinrichtung 40 parallel zur Traverse 18 bewegen kann.

Um eine Bewegung des Fokusbereichs F auch in z-Richtung über den Bewegungsbereich der Fokussiereinrichtung 16, z. B. des z-Shifters, hinaus zu erweitern, ist der 3D-Scankopf 15 hier mittels einer Höhenverfahreinrichtung 42 auch in Strahlrichtung (z-Richtung) an der Traverse 18 verfahrbar.

Bei dem Laser 60 handelt es sich hier um einen Festkörperlaser (z. B. Faserlaser), beson ders bevorzugt einen Neodymium-Laser. Prinzipiell können aber, wie oben bereits erläutert, auch andere Lasertypen eingesetzt werden, je nachdem, welches Material bearbeitet wer- den soll. In dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel steht nur eine Bestrahlungs ressource, d. h. ein Laser 60, zur Verfügung. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, meh rere Bestrahlungsressourcen zu nutzen, um mit mehreren Strahlen arbeiten zu können und damit z. B. die Prozessgeschwindigkeit zu erhöhen, wie dies später noch erläutert wird. Ebenso könnten mehrere Scanköpfe eingesetzt werden.

Unterhalb der Halterung 11 bzw. Rollenbahn 11 befindet sich wie bereits erwähnt eine Düse 30, von der aus gezielt auf die Strahlungsaustrittsseite 102 des Flachglases 100 in den Bereich des Scanfelds SF, in dem der Fokusbereich F aktuell bewegt wird, ein Fluidstrom P, vorzugsweise ein Gasstrom P in Form eines Pressluftstrahls P, abgestrahlt wird. Die Pressluft wird durch einen Düsenkanal 31 der Düse 30 zugeführt. Die Fluidbestrahlung un terstützt eine Entfernung des abgetragenen Materials aus dem eingefügten Schnitt.

Zusätzlich befindet sich hier auch die ebenfalls bereits erwähnte Absaugeinrichtung 33, welche als Saugeingang 34 hier konkret einen Ringschlitz 34 aufweist, der sich rings um die Düse 30 erstreckt. Über diesen Saugeingang 34 kann von der Absaugeinrichtung 33 das gelöste Material abgesaugt werden. Die Saugeinrichtung dient hier dem Einfangen des beim Prozess entstehenden Staubes und hat im Vergleich zu dem gezielt mit hohem Druck einstrahlenden Fluidstroms P auf das Austragen innerhalb des Schnittspaltes oder der Boh- rung eher geringeren Einfluss.

Beide Maßnahmen (insbesondere die Bestrahlung und gegebenenfalls auch das Absau gen) können wie bereits erwähnt dazu beitragen, dass die Schnittbreite geringer gehalten und somit die Prozessgeschwindigkeit erhöht werden kann.

Die Düse 30 bzw. hier die komplette Düsenvorrichtung 30, 34 wird wie bereits erwähnt mit Hilfe einer geeigneten Halterung (hier nicht dargestellt) mit der Fokusverstelleinheit mehr oder weniger synchron mitbewegt. Dies kann an einer unter dem Werkstück befindlichen parallel zur Traverse 18 ausgerichteten weiteren Traverse erfolgen, an welcher die Düse 30 bzw. die Düsenvorrichtung 30, 34 mittels einer (motorischen) Vorschubeinrichtung oder dergleichen verfahren werden kann. Ebenso könnte ggf. - je nach konkreter Ausgestaltung - diese Traverse quer zu ihrer Längsrichtung bewegt werden, um eine Vorschubbewegung der Düse 30 bzw. die Düsenvorrichtung 30, 34 in zwei Richtungen (x- und y-Richtung) zu erlauben. Zusätzlich kann die Halterung für die Düse 30 bzw. die Düsenvorrichtung 30, 34 dann ggf. so aufgebaut bzw. angesteuert werden, dass die Düse 30 bzw. die Düsenvorrich tung 30, 34 eine oszillierende Bewegung entlang des gerade aktiven Schneidevorgangs innerhalb des Scanfeldes SF vollführen kann.

Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die Halterung für das Werkstück prinzipiell auch anders ausgestaltet werden kann. Insbesondere wenn keine Düse unter dem Werk stück eingesetzt werden soll, ergeben sich diesbezüglich weitere konstruktive Möglichkei ten. Zum Beispiel kann das Werkstück, wenn es während des Schneideprozesses selber nicht bewegt werden muss, weil die Vorschubbewegung in beide Richtungen komplett vom 3D-Scankopf übernommen werden kann, auch auf Stützpunkte (Stifte) oder einer Art Schablone aufliegen, die wiederum optional mit Strömungskanälen unterhalb des Werk stücks ausgestattet sein kann, um den Materialabtrag durch einen Fluidstrom vorzugsweise Luftstrom zu entfernen.

Sämtliche Komponenten der Glasbearbeitungsvorrichtung 1 , insbesondere der Laser 60, der 3D-Scankopf 15 bzw. die darin befindliche Scaneinheit 17 und die Fokussiereinrichtung 16, die Vorschubeinrichtung 40, 41 und die Höhenverfahreinrichtung 42 können ebenso wie die Düse 30 mit der Absaugeinrichtung 34 durch eine Steuereinrichtung 20 koordiniert an gesteuert werden. Die Steuereinrichtung 20 weist hierzu eine Steuerschnittstelle 22 auf, an die die verschiedenen Komponenten 15, 40, 41, 42, 30, 34, 60 angeschlossen sind, wobei hier die Kommunikation mit dem 3D-Scankopf 15 über dessen interne Scankopfsteuerung 13 erfolgt, die wiederum die anderen Komponenten 16a, 16b, 17 ansteuert.

Die Steuereinrichtung weist hier zudem eine Schnittstelle 23 auf, über die die Bearbeitungs vorrichtung 1, hier z. B. über einen Bus 24 oder eine andere Datenverbindung, mit einem Terminal 25 mit einer Benutzerschnittstelle, z. B. einem Display, oder dergleichen gekoppelt sein kann. Über dieses Terminal 25 kann ein Bediener die Steuereinrichtung 20 und somit die gesamte Bearbeitungsvorrichtung 1 steuern. Grundsätzlich kann dieses Terminal 25 auch in die Steuereinrichtung 20 integriert sein oder umgekehrt. Ein solches Terminal kann auch beispielsweise ein mit geeigneter Software ausgestatteter Computer sein.

Beispielsweise über das Terminal 25 oder über andere an der Schnittstelle 23 angeschlos sene Einheiten, können der Steuereinrichtung 20 Steuerdaten SD zugeführt werden, die vorgeben, in welcher Form das Werkstück, hier die Flachglasplatte 100, zu bearbeiten ist. In solchen Steuerdaten SD können z. B. die Schnitte und/oder Bohrungen etc. definiert sein und beispielsweise in Form von CAD-Daten des fertigen Werkstücks vorliegen. Die Steuerdaten SD können beispielsweise innerhalb einer Recheneinheit 21 (Bahnberech nungseinheit 21) in geeignete Bestrahlungssteuerdaten BS umgewandelt werden, welche in Abhängigkeit von den Steuerdaten SD gemäß einer vorgegebenen Steuerstrategie u. a. genau die Scanbahnen festlegt, d. h. wie der Fokusbereich 11 der Laserstrahlung L im Werkstück 100 entlang geführt werden muss, um die durch die Steuerdaten SD vorgege benen Schnitte, insbesondere Bohrungen, einzubringen. Die Bestrahlungssteuerdaten BS enthalten hierzu sämtliche Steuerdaten für den Laser 60, die Scaneinheit 17, die Fokussie reinrichtung 16, die Vorschubeinrichtung 40, 41 (also insbesondere die Geometriedaten, welche den Ort im gewählten Bezugs-Koordinatensystem definieren) etc. Hierzu können Informationen über die ortsabhängig einzubringende Strahlungsleistung, Repetitionsraten, Verweildauern etc. gehören.

Grundsätzlich könnten die Bestrahlungssteuerdaten BS auch direkt schon in einem ande ren Rechner, beispielsweise in dem Terminal 25, erzeugt worden sein, d. h. es werden dort schon Steuerdaten, beispielsweise vom CAD-Format, in geeignete Bestrahlungssteuerda ten BS umgesetzt und dann der Steuereinrichtung 20 übergeben. Ein für die Bestrahlungs steuerdaten BS besonders geeignetes Datenformat ist z.B. g-code, welches sämtliche Bahndaten, Geschwindigkeiten, Laserparameter (Pulsenergie, Repetitionsrate, Laser-Ein- Aus-Schaltbefehle) usw. enthält. Der in Figur 1 dargestellte Aufbau hat den Vorteil, dass die Steuereinrichtung 20 einfach nur mit Steuerdaten in Form von herkömmlichen CAD- Daten oder dergleichen beliefert werden muss, und die Steuereinrichtung 20 ist dann in der Lage, geeignete Bestrahlungssteuerdaten BS nach einer vorgegebenen Bestrahlungsstra tegie zu erzeugen. Parameter für die jeweils gewünschte Bestrahlungsstrategie können da bei beispielsweise mit Hilfe des Terminals 25 gesetzt werden.

Es soll hier noch einmal darauf hingewiesen werden, dass die Bearbeitungseinrichtung 1 auch noch eine Vielzahl weiterer Komponenten umfassen kann, beispielsweise verschie dene Sensoren oder Messeinrichtungen, die Messwerte an die Steuereinrichtung 20 liefern, sodass diese den gesamten Prozess in geeigneter Weise kontrollieren und gegebenenfalls auch auf Fehler reagieren kann. Beispiele für solche Sensoren bzw. Messeinrichtungen wären Sensoren zur Überwachung der Laserleistung, Sensoren zur Überwachung von Pressluftdruck bzw. Unterdrück für die Düsenvorrichtung, Sensoren zur Überwachung einer Filtereinheit für die Absaugung etc. Außerdem sei auch noch einmal darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf eine horizontale Flachglasbearbeitungseinrichtung in der dargestellten Art beschränkt ist. Insbe sondere ist es möglich und vorteilhaft, dass die gesamte Bearbeitungsvorrichtung T als vertikale Flachglasbearbeitungseinrichtung T (oder sogenannte „Vertikal-Bohrmaschine“ T) aufgebaut ist, wie sie beispielhaft in Figur 27 gezeigt ist.

Bei dieser „Vertikal-Bohrmaschine“ T ist die Halterung 11 ‘, hier ein Rollenbett 1 T mit vielen kleinen einzelnen Rollen, so angeordnet, dass das Werkstück 100 nahezu vertikal (hoch kant), beispielsweise unter einem kleinen Winkel von 80°, entlang der Halterung 11 ‘ bzw. dem Rollenbett 11 ‘ geführt wird. Das Rollenbett 11 ‘ ist hierzu in geeigneter Weise an einer Seite eines im Querschnitt trapezförmig nach oben konisch zulaufenden Gestell 2 angeord net. Das Rollenbett weißt eine Länge a _M von ca. 3 bis 8 m und eine Höhe hi« von ca. 2 bis 4 m auf, um entsprechende Flachglasplatten 100 bearbeiten zu können. Auf dieser Ma schine T kann das Werkstück 100 horizontal, d. h. hier in y-Richtung (da hier willkürlich das Bezugskoordinatensystem wieder so gewählt wurde, dass die x-/y-Ebene parallel zur Ober fläche des Rollenbetts 11 ‘ liegt und die möglicher Vorschubrichtung des Werkstücks in y- Richtung liegt), verfahren werden. In x-Richtung erstreckt sich hier im mittleren Bereich brü ckenartig über die gesamte Höhe hi« des Rollenbetts 11 ‘ eine T raverse, an welcher wieder der 3D-Scankopf in x-Richtung der Fahrbahn angeordnet ist. Die Traverse mit dem 3D- Scankopf ist hier aber durch ein Gehäuse 19 abgedeckt. Wird wie bei dem Ausführungs beispiel gemäß Figur 1 eine Düse, gegebenenfalls mit einer Absaugeinrichtung, integriert, so kann diese Traverse, beispielsweise an der in der Figur 27 dargestellten Position, be züglich der y-Richtung fest angeordnet sein und im Rollenbett 11 befindet sich dann bevor zugt ein vertikaler, ausreichend breiter Spalt, in dem die Düse, gegebenenfalls mit der Ab saugeinrichtung, bewegt werden kann. Grundsätzlich könnte aber auch die gesamte Tra verse an oben und unten entlang des Rollenbetts 1 T verlaufenden horizontalen Schienen befestigt sein, um auch eine Bewegung des 3D-Scankopfs in y-Richtung zu erreichen. Die Steuereinrichtung dieser Vertikalbohrmaschine T kann sich hier beispielsweise innerhalb des Gestells 2 befinden und ist somit nicht dargestellt.

Eine solche Vertikalbohrmaschine T erleichtert insbesondere bei Flachglas den Transport der Werkstücke zu und von der Glasbearbeitungsvorrichtung, da üblicherweise Flachglas ohnehin in einer nahezu vertikalen Stellung gelagert wird. Auf aufwendige Umlagerungs vorrichtungen, um das Flachglas erst in eine liegende Position zu bringen, kann dann ver zichtet werden, was zum einen eine Kostenersparnis bedeutet und zum anderen auch den Platzbedarf reduziert. Bei einer vertikalen Ausrichtung des Werkstücks kann ein Herunter fallen von Abschnitten oder Ausschnitten bzw. Bohrkernen effektiv durch Greifer (z.B. Va kuumsauger) verhindert werden, zumindest, wenn diese eine kritische Größe überschrei ten, um Schäden an der Maschine und am Werkstück bzw. Abschnitt selbst zu vermeiden.

Anhand der nachfolgenden Figuren werden nun verschiedene Bestrahlungsstrategien zur Einbringung eines Schnitts in das Werkstück 100, insbesondere das Flachglas 100, näher erläutert.

Die Figuren 2 bis 4 zeigen hierbei jeweils einen perspektivischen Ausschnitt auf dieselbe Bearbeitungsvorrichtung 1 , wobei diese jedoch in unterschiedlichen Modi, also mit unter schiedlichen Bestrahlungsstrategien betrieben wird. Hierzu ist jeweils die Steuereinrichtung 20 (in den Figuren 2 bis 4 nicht dargestellt) unterschiedlich ausgebildet bzw. programmiert. In den Figuren sind wieder nur schematisch einige wesentliche Komponenten der Bearbei tungsvorrichtung gezeigt, um die Methodik zu verdeutlichen.

Die Haltevorrichtung 11 weist auch hier jeweils eine Rollenbahn 11 mit mehreren Rollen 12 auf, auf der das Flachglas 100 zur und von der Bearbeitungsvorrichtung 1 transportiert wer den kann und mit der das Flachglas 100 auch in einer (vektoriellen) Vorschubrichtung yv relativ zum 3D-Scankopf 15 bewegt werden kann. In einer senkrecht dazu verlaufenden (vektoriellen) Vorschubrichtung xv wird der 3D-Scankopf 15 selber an einer parallel zu den Rollen 12 verlaufenden Traverse (in den Figuren 2 bis 4 nicht gezeigt) mittels einer Vor schubeinrichtung (siehe die Vorschubeinrichtung 40 in Figur 1) motorisch verschoben. Da mit ist der 3D-Scankopf 15 relativ zum Flachglas 100 parallel zu einer x-/y-Ebene (parallel zur Oberfläche des Rollentisches 11) verfahrbar, wobei sich jedoch der 3D-Scankopf 15 immer im Bereich einer Lücke zwischen zwei Rollen 12 befindet.

Unterhalb dieser Lücke befindet sich auch hier, wie dies schon im Zusammenhang mit Figur 1 dargestellt wurde, eine Düse 30 mit einem darum herum befindlichen Ringschlitz als Sau geingang 33 einer Absaugeinrichtung. Diese Düse 30 mit dem Saugeingang 33 kann eben falls in zwei Raumrichtungen (vektorielle Düsenbewegungsrichtungen XD, yo) parallel zur Oberfläche des Rollentisches 11 bewegt werden. Im vorliegenden Fall kann die Bewegung in der vektoriellen Vorschubrichtung yv, in der das Flachglas 100 auf der Rollenbahn 11 bewegt wird, auf einen Bewegungsspielraum innerhalb des Freiraums zwischen den be sagten zwei Rollen 12 beschränkt sein. In der anderen Raumrichtung XD ist die Düse 30 mit dem Saugeingang 33 vorzugsweise so weit bewegbar, wie auch der 3D-Scankopf 15 ober halb der Rollenbahn 11 parallel zu den Rollen 12 bewegt werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, die Düse 30 mit dem Saugeingang 33 immer gegenüberliegend zum 3D-Scan- kopf 15 mitzuführen.

Bei der in den Figuren 2 bis 4 dargestellten Bearbeitungsvorrichtung 1 sind, wie sofort zu erkennen ist, die vektorielle Scanrichtungen xs, ys , die vektorielle Vorschubrichtungen xv, yv und die vektoriellen Düsenbewegungsrichtungen XD, yo alle entsprechend den Raum richtungen x, y, z des gemeinsamen Bezugskoordinatensystems angeordnet, wie dies im Zusammenhang mit Figur 1 schon erläutert wurde. D.h. insbesondere der 3D-Scankopf 15 ist so angeordnet bzw. ausgerichtet, dass die Richtungen seines Scannerkoordinatensys tems mit den Richtungen des durch die Anlagefläche der Rollenbahn 11 vorgegebenen Koordinatensystems übereinstimmen.

Die verschiedenen Bestrahlungsstrategien werden in allen Figuren 2 bis 4 anhand eines Beispiels beschrieben, bei dem aus dem Flachglas 100 ein rechteckiger Werkstückkern mit abgerundeten Ecken herausgeschnitten werden soll. Die Schnittkontur 111 entspricht also den Umrissen dieses Werkstückausschnitts. Wie jeweils in der vergrößerten Darstellung (im Kreis) gezeigt, ist es aber jeweils auch genauso möglich, Ausschnitte mit Ecken mit scharfen Kanten auszuschneiden. Die vergrößerte Darstellung zeigt jeweils eine Ecke ei nes solchen Ausschnitts mit den einzelnen Schichten in derselben Perspektive (durch das Glas hindurch).

Obwohl in allen drei Figuren der Schnitt 110 noch nicht vollendet wurde, sondern bisher nur zu ca. ³ A der Schnittkontur 111 folgt, ist der Werkstückausschnitt hier der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt, sondern bereits entfernt. Anhand der Schraffuren entlang der Schnittfläche 121 der Schnittkontur 111 ist aber erkennbar, in welchen Bereichen bzw. Kon turabschnitten 112 der Schnittkontur 111 das Flachglas 100 bereits durchschnitten wurde und in welchen noch kein Schnitt erfolgte (diese Konturabschnitte 112 sind nicht schraffiert).

Der Schnitt 110 beginnt jeweils an einem Startpunkt ST, und von dort aus wird der 3D- Scankopf 15 parallel zur x-/y-Ebene relativ zum Flachglas 100 entlang einer der Schnitt kontur 111 folgenden Vorschubrichtung VR bewegt, wobei diese Vorschubrichtung VR sich vektoriell aus der Vorschubrichtung yv, in der das Flachglas 100 bewegt wird, und der Vor schubrichtung xv, in der der 3D-Scankopf 15 an der (nicht dargestellten) Traverse bewegt wird, zusammensetzt. Diese Bewegung in Vorschubrichtung VR erfolgt bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 2 und 3 jeweils intervallweise.

Neben der Vorschubbewegung erfolgt eine schnelle Scanbewegung des Fokusbereichs F des Laserstrahls L in zwei vektoriellen Scanrichtungen xs, ys parallel zur x-/y-Ebene, die durch den 3D-Scankopf 15 (bzw. die darin befindliche Scaneinheit 17 mit einem Galvano meterscanner) verläuft, wie im Zusammenhang mit Figur 1 beschrieben ist. Die vektoriellen Scanrichtungen xs, ys können mit den vektoriellen Vorschubrichtungen xv, yv übereinstim men. Zudem wird der Fokusbereich F durch den 3D-Scankopf 15 (bzw. die darin befindliche Fokussiereinrichtung 16 mit einem z-Shifter) schrittweise in der z-Richtung, d. h. senkrecht zur Oberfläche des Flachglases 100, nach und nach in das Flachglas 100 von unten hinein verschoben. Alle Bewegungen des Fokusbereichs F, welche durch den 3D-Scankopf 15 erzeugt werden, sind im Verhältnis zur Vorschubbewegung sehr schnell. Insbesondere er folgen diese Bewegungen des Fokusbereichs F durch den 3D-Scankopf 15 bei den Aus führungsbeispielen nach den Figuren 2 und 3 intermittierend mit der Bewegung des 3D- Scankopfs 15 in Vorschubrichtung VR, d. h. es wird gescannt, dann der 3D-Scankopf be wegt, dann wieder gescannt usw. Ein solcher „Block-Modus“ wurde oben bereits erläutert.

Bei dem in Figur 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel erfolgt die Steuerung dabei so, dass jeweils in einem Schnittsegment 120 entlang eines definierten Konturabschnitts 112, welcher hier nicht größer als das Scanfeld SF des 3D-Scankopfs 15 ist, nach und nach jeweils dünne Schichten S abgetragen werden, wie dies auch besonders gut in der Vergrö ßerung in Figur 2 erkennbar ist. In jeder Schicht S wird der Fokus F der Schnittkontur 111 in dem jeweiligen Konturabschnitt 112 folgend so bewegt, dass auch die gewünschte Schnittbreite erreicht wird. Ist eine Schicht S entfernt, so wird der Fokusbereich F durch den z-Shifter eine Schichthöhe nach oben versetzt und die nächste Schicht S abgetragen. So bald dieses Schnittsegment 120 (wie eine Art Material-Block) entlang des definierten Kon turabschnitts 112 komplett freigeschnitten ist, wird der 3D-Scankopf 15 relativ zum Flach glas 100 in bzw. über einen weiteren benachbarten Konturabschnitt 112 der Schnittkontur bewegt, um dann das benachbarte Schnittsegment 120 (den nächsten Block) in der glei chen Weise freizuschneiden. Auf diese Weise kann also Block für Block freigeschnitten werden und so relativ schnell ein sehr langer beliebiger Schnitt 110 in das Flachglas 100 eingebracht werden. In ganz ähnlicher Weise verläuft die Strategie bei dem in Figur 3 gezeigten Modus. Der Unterschied besteht hier lediglich darin, dass die Grenzen G anders als bei der Vorgehens weise nach Figur 2 nun nicht mehr senkrecht zur Oberfläche des Flachglases 100 verlau fen, sondern schräg zu dieser. D. H. die „Blöcke“ sind bei einem geraden verlaufenden Konturabschnitt nicht quaderförmig wie in Figur 2, sondern weisen parallel zur Längserstre ckung des Schnittsegments 120 verlaufende, parallelogrammförmige Seitenflächen auf. Hierzu wird bei der Variante nach Figur 3 bereits beim ersten Schnittsegment 120, d. h. im ersten Konturabschnitt 112, dafür gesorgt, dass die Schichten S nach oben hin in Vorschub richtung VR immer kürzer werden, sodass die Grenze G wie dargestellt schräg verläuft. Wie bei der Variante gemäß Figur 2 wird aber, nachdem das erste Schnittsegment 120 komplett freigeschnitten ist, der 3D-Scankopf 15 relativ zum Flachglas 100 um einen Konturabschnitt 112 der Schnittkontur 111 versetzt, um dann ein weiteres Schnittsegment 120 freizuschnei den, wobei hier dann die einzelnen Schichten in Richtung Vorschubrichtung, d. h. in Rich tung der Schnittkontur 111 wieder gleich lang sind, sodass auch die nächste Grenze G wieder schräg verläuft. Diese schrägen Grenzen haben den Vorteil, dass ein möglicher weise entstehender leichter Versatz zwischen zwei Schnittsegmenten 120 nicht mehr oder zumindest weniger auffällt.

Um einen solchen Versatz an einer Grenze G zwischen benachbarten Schnittsegmenten komplett zu vermeiden, kann besonders bevorzugt auch eine Schnittstrategie verfolgt wer den, wie sie anhand von Figur 4 zunächst erläutert wird. Diese Schnittstrategie wird bevor zugt auch bei den weiteren Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 4 bis 21 genutzt und zum Teil dort noch genauer beschrieben. Bei diesem Verfahren werden, wie dies an den Schraffuren in der Figur 4 entlang der Schnittfläche 121 zu sehen ist, die Schichten S jeweils schräg zur Oberfläche des Flach glases 100 eingebracht und nicht, wie dies bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbei spielen der Figuren 2 und 3 der Fall ist, parallel zur Strahlungsaustrittsseite 102 des Flach glases 100. Dadurch wird es möglich, einen kontinuierlichen Abtragprozess entlang der Schnittkontur 111 durchzuführen. Hierzu erfolgt bei jeder Fokusbewegung in zumindest ei ner der vektoriellen Scanrichtungen xs, ys gleichzeitig eine entsprechende schnelle Bewe gung des Fokusbereichs in z-Richtung, d. h. in das Werkstück 100 beziehungsweise Flach glas 100 hinein. Zumindest in den Fällen, in denen ein Werkstückausschnitt aus einem mittleren Bereich des Werkstücks 100 herausgeschnitten werden soll, folglich also ein Schnitt in einem mitt leren Bereich des Werkstücks 100 und nicht an einer Kante des Werkstücks 100 beginnen muss, wird zunächst ein erster Start-Konturabschnitt 113 an entsprechender Stelle in das Werkstück 100 bzw. Flachglas 100 eingebracht.

Dieser Start-Konturabschnitt 113 ist hier kerbenfömig bzw. dreieckförmig, d. h. es folgt zu nächst ein dreieckförmiger Einstich, wobei die Schichten S hier horizontal liegen, d. h. pa rallel zur Strahlungsaustrittsseite 102 des Flachglases 100. Dies ist in Figur 4 zu erkennen und wird zusätzlich noch einmal genauer in einem Schnitt in Figur 14a gezeigt. Durch diese keilförmige Ausbildung des ersten Start-Konturabschnitts 113 wird eine rückwärtig zur Vor schubrichtung VR geneigte Grenzfläche GF erzeugt, die sich vorzugsweise komplett von oben nach unten durch das Flachglas 100 erstreckt (sofern die Spitze des Start-Konturab schnitts 113 die Strahlungseintrittsseite 101 erreicht).

Eine Alternative zu einen kerbenfömigen bzw. dreieckförmigen Einstich mit horizontalen Schichten S wie in Fig. 14a gezeigt, wäre es, auch in diesem Einstichbereich bzw. Start- Konturabschnitt die Schichten bereits schräg zu stellen, vorzugsweise mit einer Orientie rung der Schichten, wie sie auch im späteren Verlauf entlang des Schnitts orientiert sind. Ein Beispiel hierfür ist in Figur 14b gezeigt. Hier wird mit ganz kurzen Schichten an einer (in Figur 14b linken) unteren Ecke des kerbenfömigen bzw. dreieckförmigen Einstichs be gonnen (also vor dem eigentlichen Startpunkt ST, an dem der Schnitt durch das Werkstück mit der gewünschten Tiefe beginnt, beispielsweise der vollständige Schnitt durch das Werk stück). Die Schichten S werden dann bei jeder in Vorschubrichtung VR nachfolgenden Schicht immer länger, bis schließlich die erste Schicht so lang ist, dass die gewünschte Tiefe des Schnitts gereicht ist, hier in Figur 14b die Schicht einmal durch das komplette Werkstück verläuft. Ab hier (in Fig. 14b als Startpunkt ST markiert) kann dann mit dem oben beschriebenen kontinuierlichen Verfahren weitergemacht werden.

Sofern nur der verbleibende äußere Teil des Werkstücks 100 oder nur der Werkstückaus schnitt als Nutzteil verwendet werden soll, kann der Einstich vorteilhaft auch außerhalb des Nutzteils erfolgen und dann der, insbesondere kontinuierliche, Schnitt in den eigentlich not wendigen Schnitt wie dargestellt münden. Somit kann eine womöglich durch den Einstich innerhalb des notwendigen Schnittes erzeugt Ungleichmäßigkeit vermieden oder deutlich reduziert werden. Ein Beispiel hierfür ist in Figur 25 dargestellt. Hier ist in einer Draufsicht eine Schnittkontur 111 gezeigt, entlang derer ein Werkstückausschnitt 103 aus dem Werk stück 100 ausgeschnitten werden soll. Wird beispielsweise später nur der Außenbereich genutzt und der Werkstückausschnitt 103 ist ohnehin ein Abfallteil, so kann wie dargestellt ein Start-Abschnitt 115 innerhalb des Werkstückausschnitts 103 gesetzt werden und über eine sogenannte „Einlauffahne“ 114 geht der Schnitt dann nach und nach in die Schnittkon tur 111 über, wobei die letzte Annäherung der Einlauffahne 114 an die Schnittkontur 111 möglichst tangential erfolgt. Ist dagegen der Werkstückausschnitt 103 das Nutzteil, so kann ein Start-Abschnitt 115‘ außerhalb des Werkstückausschnitts 103 gesetzt werden und der Schnitt geht von dort entsprechend über eine Einlauffahne 114‘ in die Schnittkontur 111 über. Diese Möglichkeit des Einstechens außerhalb der eigentlichen Schnittkontur gilt im Übrigen unabhängig von der genauen Vorgehensweise beim Einstich, d. h. insbesondere auch für beide Ausführungsvarianten gemäß den Figuren 14a und 14b.

Anschließend wird dann mit Hilfe der Komponenten des 3D-Scankopfs 15 der Fokusbereich F in allen drei Raumrichtungen, in der z-Richtung und in den vektoriellen Scanrichtungen xs, ys,, auf dieser entstandenen Grenzfläche GF so koordiniert bewegt, dass eine schräge, parallel zur Grenzfläche GF liegende erste Schicht S abgetragen wird. Nachdem diese Schicht S abgetragen wurde, wird dann die nächste Schicht S abgetragen usw.

Dabei kann der 3D-Scankopf 15 von einer Schicht S zur nächsten Schicht S jeweils schritt weise ein winziges Stück verfahren werden, was als eine Art „quasi-kontinuierlicher Modus“ bezeichnet werden könnte. Vorzugsweise erfolgt das Verfahren des 3D-Scankopfs 15 in der Vorschubrichtung VR aber tatsächlich kontinuierlich, und zwar so langsam, dass die Vorschubbewegung VR durch die Steuerung der Komponenten des 3D-Scankopfs 15 je weils insoweit ausgeglichen wird, dass der Fokusbereich F immer in genau einer Schicht S verläuft, bis die komplette Schicht S abgetragen ist und dabei diese Schicht S auch eine definierte ebene Rampe bildet, welche schräg zu den Oberflächen des Flachglases 100 und rückwärts schräg gerichtet zur Vorschubrichtung VR bzw. zur gewünschten Schnittkon tur 111 steht.

Diese gleichmäßige langsame Relativbewegung des 3D-Scankopfs 15 zum Flachglas 100 in diesem „kontinuierlichen Modus“ hat den Vorteil, dass nur an wenigen Stellen größere Massen (wie das Flachglas 100 selber oder der 3D-Scankopf 15 mit den zugehörigen Kom ponenten) abgebremst oder wieder beschleunigt werden müssen, nämlich im Grunde ge nommen nur zu Beginn und zum Ende des Schneideprozesses sowie jeweils bei Richtungs- änderungen an den Ecken, Kanten und Rundungen im Verlauf der Schnittkontur 111. Wäh rend eines geraden Schnitts ist überhaupt keine Beschleunigung oder Abbremsung solcher schweren Massen erforderlich. Insbesondere aber entlang von geraden Schnitten würde ein Versatz senkrecht zur Schnittkontur am ehesten auffallen, was durch den kontinuierli chen Modus vermieden werden kann.

Durch die Ausbildung des Start-Konturabschnitts 113 in Form einer Kerbe, hier eines Drei ecks (d. h. einer im Schnitt dreieckigen Kerbe), der auch an der Seite, an der letztlich der Schnitt wieder enden soll (bei den Ausführungsbeispielen in den Figuren 14a und 14b auf der linken Seite), eine schräge Grenzfläche GFE aufweist, kann im Übrigen vorteilhaft eine mögliche Abschattung durch diese Kante beim Beenden des Schnitts vermieden werden.

Eine solche Schneidestrategie mit schräg verlaufenden Schichten S (im quasi-kontinuierli chen oder kontinuierlichen Modus) wird insbesondere auch noch einmal anhand der Figur 5 deutlich. Hier ist dargestellt, wie zunächst eine erste Schicht S entfernt wird (siehe linke Seite der Figur) und wie (siehe rechte Seite der Figur) der 3D-Scankopf 15 relativ gegen über dem Flachglas 100 in der Vorschubrichtung VR kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich bewegt wird, um das Scanfeld SF, in dem der 3D-Scankopf 15 arbeiten kann, entlang der Schnittkontur 111 zu verschieben und weitere Schichten S abzutragen. Die Schräge, d. h. der Winkel der Schicht S zu den Oberflächen des Flachglases 100, ist bevorzugt so ge wählt, dass der 3D-Scankopf 15 unter Ausnutzung des gesamten Scanfelds SF den Fokus bereich F zumindest einmal ganz von unten nach oben und umgekehrt durch das Flachglas 100 hindurchführen kann. Somit kann mit jeder Schicht S ein weiteres Stück des Flachgla ses 100 komplett durchschnitten werden. D. h. anders als bei den Verfahren nach den Fi guren 2 und 3 wird nicht dafür gesorgt, dass mehrere Schnittsegmente 120 aneinanderge setzt werden, sondern der Schnitt 110 bzw. das aktuelle Schnittsegment 120 wird kontinu ierlich oder quasi-kontinuierlich Schicht S für Schicht S erweitert, sodass letztlich der ge samte Schnitt 110, gegebenenfalls abgesehen von einem ersten Start-Konturabschnitt 113, nur einen einzigen langen, sukzessiv erweiterten Konturabschnitt 112 bzw. ein entspre chend langes Schnittsegment 120 aufweist.

Bei der in Figur 5 gezeigten Situation erfolgt übrigens die relative Vorschubbewegung zwi schen 3D-Scankopf 15 und Flachglas 100 durch die Bewegung des Flachglases 100 auf der Rollenbahn 11. Dadurch befindet sich der 3D-Scankopf 15 hier immer oberhalb eines Freiraums zwischen zwei Rollen 12 der Rollenbahn 11 , in der die Düse 30 mit dem Saug eingang 34 der Absaugeinrichtung 33 nah am Flachglas 100 bewegt werden kann, sodass gezielt die Pressluft in den beim Schneiden erzeugten Schlitz auf die jeweils bearbeitete Schicht S gerichtet werden kann, um so das abzutragende Material besser aus dem Schlitz heraus zu befördern und mit der Absaugeinrichtung 33 abzusaugen. Dadurch kann, wie bereits oben beschrieben, der Schnitt schmaler ausgeführt werden, als ohne eine solche Düse 30 und Absaugeinrichtung 33, was insgesamt den Bearbeitungsprozess beschleu nigt. Ein nicht orthogonal zu den Rollen verlaufender Schnitt ist durch eine simultane Be wegung des Werkstücks 100 einerseits und 3D-Scankopf 15 sowie Düse 30 anderseits möglich. Bei einem parallel zu den Rollen verlaufenden Schnitt bewegt sich demgemäß nur der 3D-Scankopf 15 bzw. die Düse 30 parallel zu den Rollen.

Dennoch sollte die Breite des Schnitts 110 breiter als der Fokusbereich F des Laser strahls L sein, d. h. es ist erforderlich, dass der Fokusbereich F nicht nur in Richtung der Schnittkontur 111 bewegt wird, sondern (mittels des dynamischen 3D-Scankopfs) auch senkrecht zu dieser, d. h, dass in beiden Raumrichtungen in der x-/y-Ebene eine Bewe gung des Fokusbereichs F erfolgt, und zwar koordiniert mit der Bewegung in z-Richtung, sodass der Fokusbereich F auf einer bestimmten vordefinierten Scanbahn auf der Schräge bzw. in der abzutragenden Schicht S verläuft. Dabei sind nahezu beliebige Stra tegien für die Ausgestaltung der Scanbahnen möglich.

Einige dieser möglichen Scanbahnen sind in den Figuren 6 bis 8 skizziert. Auf diesen Scanbahnen wird jeweils in der Regel durch das Zusammenspiel der verschiedenen Kom ponenten im 3D-Scankopf nicht nur in x-y-Ebene, sondern auch senkrecht dazu, d. h. frei im x-y-z-Raum „gescannt“.

Die Figuren zeigen jeweils eine perspektivische Ansicht einer Flachglasplatte 100, in wel che jeweils mit dem bevorzugten quasi-kontinuierlichen oder kontinuierlichen Modus von einem Rand der Flachglasplatte 100 aus ein gerader Schnitt 110 eingebracht wird. Auch hier ist die Schräglage der abzutragenden Schicht S in der Flachglasplatte 100, d. h. der Winkel, unter dem die Schicht S zur Strahlungsaustrittsseite 102 Flachglasplatte steht, so gewählt, dass das Scanfeld SF so weit wie möglich ausgenutzt wird, wenn der Fokusbe reich F einmal von unten nach oben durch das Flachglas 100 geführt wird.

Bei einer ersten Variante gemäß Figur 6 wird der Fokusbereich F auf einer Scanbahn SB1 in der jeweils abzutragenden Schicht S so geführt, dass er jeweils mäanderförmig quer zur Schnittrichtung, d. h. zur Richtung der Schnittkontur und somit zur Vorschubrichtung VR, verläuft. Der Fokusbereich F oszilliert dabei also quer zur Längserstreckung der Schicht S schnell hin und her, und in den Umkehrpunkten rechts und links von der Schicht wird eine kurze Verstellung des Fokusbereichs F senkrecht zur Oszillationsrichtung durchgeführt. Da hierbei der Fokusbereich F auf der Scanbahn SB1 jeweils permanent rechts und links an die spätere Schnittfläche 121 des einzubringenden Schnitts 110 verläuft, muss jeweils, so bald die Scanbahn SB1 diese spätere Schnittfläche 121 überschreitet, der Laser ausgestellt werden (d. h. der Laser muss immer passend „gegated“ werden). Dies ist in Figur 7 mit den gestrichelten Wendepunkten rechts und links neben dem Schnitt 110 symbolisiert.

Um dies zu vermeiden, kann bei einer in Figur 7 gezeigten Strategie die Scanbahn SB2 so gelegt werden, dass der Fokusbereich F immer in Längsrichtung der Schicht S jeweils ganz von unten nach oben durch das Flachglas 100 hindurchgeführt wird. Der Fokusbereich F oszilliert hier also in Längserstreckung der Schicht S schnell hin und her, und in den Um kehrpunkten oben und unten wird eine kurze Verstellung des Fokusbereichs F senkrecht zur Oszillationsrichtung durchgeführt. Bei dieser Variante können die Umkehrpunkte somit oben außerhalb des Flachglases 100 und unten außerhalb des Flachglases 100 liegen, wie dies in Figur 7 zu erkennen ist. Daher ist hier ein „Gaten“ des Lasers nicht erforderlich, er kann einfach während des Umkehrpunktes weiter im Betrieb sein. Es hat sich herausge stellt, dass mit derartigen Scanbahnen SB2 auch glattere Schnittflächen 121 erzeugbar sind, sodass diese Vorgehensweise in vielen Fällen bevorzugt ist. Der Scanbahnverlauf SB2 gemäß Figur 7 kann auch deswegen von Vorteil sein, weil dort die längeren durchge henden Bahnbewegungen die Anzahl der beschleunigungsintensiveren Richtungsumkehr punkte sowohl für die Scaneinheit, also beispielsweise die Galvanometerspiegel, als auch für den z-Shifter reduzieren.

In Figur 8 ist noch eine weitere Variante beschrieben, bei der die Scanbahn SB3 einfach durch eine geeignete Wobbel-Bewegung, beispielsweise der Spiegel in der Scaneinheit, erzeugt wird. Hierbei verläuft die Scanbahn SB3 so, dass sie nur bis an die Grenzen des Schnitts 110, d. h. direkt bis an die zu erzeugenden Schnittflächen 121 , geführt wird.

Viele weitere Formen von Scanbahnen sind ebenfalls möglich, werden aber hier nicht alle dargestellt. Es wird aber noch einmal darauf hingewiesen, dass die dargestellten Scanbah nen SB1, SB2, SB3 bevorzugt immer nur innerhalb des jeweiligen Scanfelds SF liegen soll ten, da die Scanbahnen SB1 , SB2, SB3 ja durch die schnelle Bewegung des Fokusbereichs F mit Hilfe der Mechanismen im 3D-Scankopf 15 erreicht werden sollen. Anhand der Figuren 9 bis 11 werden nun Beispiele gezeigt, wie dafür gesorgt werden kann, dass während des Einbringens des Schnitts 110 die Schnittfläche entlang des Schnitts bzw. deren Schnittkanten auch gleich profiliert werden können.

In den Figuren 9 und 10 ist schematisch dargestellt, wie zur Erzeugung von Profilkanten 121 F während des Schneidens jeweils oben und unten am Schnitt 110 beidseitig automa tisch Fasen 122 angeformt werden.

Figur 9 zeigt hierzu eine Strategie, bei der wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 7 die Scanbahn SB2‘ so verläuft, dass der Fokusbereich F immer von unten nach oben komplett durch das Flachglas 100 geführt wird und sich die Umkehrpunkte der Scanbahn SB2‘ jeweils oberhalb und unterhalb des Flachglases 110 außerhalb desselben befinden, um ein Gaten des Lasers zu vermeiden. Um die Fasen 122 zu erzeugen, muss gegebe nenfalls die Scanbahn SB2‘ nur oben und unten ein wenig so verändert werden, dass sich die Schicht S nach außen hin etwas verbreitert. Gegebenenfalls können hierzu im mittleren Bereich, wie dies hier dargestellt ist, zusätzliche Scanbahnabschnitte eingefügt werden, sodass auch in diesen erweiterten Bereichen, d. h. im Bereich der Fasen 122, die komplette Schicht S vollständig abgetragen wird.

Bei dem Beispiel gemäß Figur 10 wird wieder eine Scanbahn SB1‘ gewählt, die ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6 mäanderförmig von oben nach unten verläuft, sodass die Scanbahn SB1‘ immer rechts und links über den Schnitt 110 hinwegläuft und der Laser in den Umkehrbereichen jeweils gegated wird. Hier muss einfach dafür gesorgt werden, dass im Bereich der Fasen 122 ein Gaten des Lasers jeweils etwas später erfolgt, sodass hier die Schnittbreite entsprechend der Form der Fasen 122 etwas erweitert wird.

Figur 11 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem entlang des Schnitts auf beiden Seiten sogenannte C-Kanten 121 R, d. h. abgerundete Profilkanten 121 R, erzeugt werden. Dies ist hier an einem Beispiel einer Scanbahn SB4 gezeigt, welche in einer Art „Webmuster“ oder „Kreuzmuster“ über die Schicht verläuft. Dabei verläuft die Scanbahn SB4 schräg zur Längsrichtung und zur Querrichtung der Ebene der Schicht S, und zwar bei einem Herun terlaufen in der einen Richtung und beim Herauflaufen in der anderen Richtung, sodass sich die Scanbahn SB4 immer wieder selbst kreuzt. Auch hier wird durch ein geeignetes Gaten des Lasers beim Erreichen der Profilkanten 121 R dafür gesorgt, dass das ge wünschte Profil, hier die Rundung, erzeugt wird. In Figur 24 ist noch ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, um zu zeigen, dass die Schnittkanten bzw. gegenüberliegenden Schnittflächen entlang des Schnitts prinzipiell auch asymmetrisch (bezüglich einer durch den Schnitt verlaufenden gedachten Symmet rieebene) profiliert sein können. Hier wurde beispielhaft ein gerader Schnitt durch ein Werk stück 100 erzeugt, wobei die beiden Schnittflächen 121 R, 121K unterschiedlich profiliert wurden. An einer Seite entlang des Schnitts 110 wurde während des Schneidprozesses gleich eine C-Kante 121 R angearbeitet und an der gegenüberliegenden Seite eine profi lierte Schnittfläche 121 K bzw. Profilkante 121 K, welche sich durch eine in Längsrichtung verlaufende keilförmige Nut auszeichnet.

Der Vollständigkeit halber wird darauf verwiesen, dass der Verlauf der Scanbahn nicht von der Form des Profils abhängen muss, sondern grundsätzlich jedes Profil mit verschiedenen Scanbahnen und verschiedenen Strategien, insbesondere also auch mit dem bereits oben erläuterten Block-Modus, erzeugbar ist.

Hierzu kann insbesondere noch einmal auf Figur 22 verwiesen werden, die einen perspek tivischen Querschnitt durch eine kreisförmige Schnittkontur 111 bei der Erzeugung einer Kernbohrung mit profilierten Schnittkanten (Fasen 122 unten und oben an jeder Seite des Schnitts 110) zeigt. Zusätzlich ist in dieser Figur eine vergrößerte Darstellung eines Aus schnitts zur Verdeutlichung möglicher Fokusbahnen entlang der Schnittkontur 111 gezeigt. Wie hier dargestellt ist, verlaufen die Fokusbahnen bzw. Scanbahnen hier jeweils kreisför mig entlang des Schnitts. Sofern der Radius der Kernbohrung so klein ist, dass die gesamte Kernbohrung in das begrenzte Scanfeld SF des 3D-Scankopf passt, kann ohne eine Akti vierung des Vorschubs gearbeitet werden. D. h. der Scankopf kann beispielsweise den Fo kusbereich F entlang der in Figur 22 im Schnitt 110 dargestellten Linien immer zirkular ro tieren lassen, wobei natürlich der Radius der Scanbahn passend verstellt werden muss und auch die Höhe (senkrecht zur Werkstückoberfläche 101) jeweils verändert werden muss, um nach und nach das gesamte Material im Schnitt 110, vorzugsweise schichtweise von unten, abzutragen. Dies kann beispielsweise unter Nutzung einer passend synchronisierten sin- bzw. cos-förmigen Ansteuerung der Scaneinheit in x- und y-Richtung erfolgen. Ist der Radius größer, so dass das Scanfeld SF verschoben werden muss, kann beispielsweise der oben erwähnte Block-Modus oder der kontinuierliche Modus genutzt werden.

Ein weiteres Beispiel für einen Werkstückausschnitt 103 der relativ gut im Block-Modus ausgeschnitten werden könnte, ist in Figur 26 von oben dargestellt. Hierbei handelt es sich um einen Ausschnitt 103 mit einer Schnittkontur 111 , um später darin eine Dreifachsteck dose einsetzen zu können. Er umfasst drei nebeneinander angeordnete und über Zwi schenabschnitte miteinander verbundene im Wesentlichen kreisförmige Bohrungen, wel che jeweils bei den typischen Normmaßen für solche Steckdosen einen Durchmesser d von ca. 53 mm aufweisen. Die Länge I des gesamten Ausschnitts 103 beträgt hier 159 mm. Wie dargestellt kann dieser Ausschnitt 103 in drei Bereiche unterteilt werden, die jeweils in ein Scanfeld SF passen. Der 3D-Scankopf kann hierzu mittels der Vorschubeinrichtung mittig über die erste fast kreisförmige Bohrung (zum Beispiel ganz rechts) verfahren werden, so dass sich das Scanfeld SF in der in Figur 26 rechts dargestellten Lage befindet. Dann wird ohne weitere Vorschubbewegung der gesamte Schnitt entlang der Kontur 111 in dieser Lage des Scanfelds eingebracht, d.h. es wird das gesamte erste Schnittsegment 120 auf der rechten Seite freigeschnitten. Anschließend kann im Rahmen des Block-Modus durch die Vorschubeinrichtung der 3D-Scankopf in die mittlere Position gefahren werden (bei de aktivierter Laserstrahlung) und es werden in dieser Position die beiden Schnittsegmente 120 oben und unten in der Mitte freigeschnitten. Danach erfolgt eine weitere Umpositionie rung des 3D-Scankopf über den ganz linken T eil des Ausschnitts 103, um das letzte Schnitt segment 120 freizuschneiden. Um ein Ausheben des Ausschnitts 103 zu erleichtern, kann dieser optional auch entlang den gestrichelt dargestellten Scanfeldgrenzen durchtrennt werden, so dass jeweils nur kleinere Bohrkerne entnommen werden müssen, die sich nicht so schnell verklemmen wie ein einziger großer Ausschnitt.

Es sei aber auch hier noch einmal festgehalten, dass ein solcher Schnitt auch in einem beliebigen anderen Modus, insbesondere im kontinuierlichen Modus, durchgeführt werden kann.

Wie bereits oben erläutert, kann durch eine Verwendung von parallel verlaufenden Fokus bereichen F die Prozessgeschwindigkeit erhöht werden, da ja dann Material in einer dop pelten Fokusbereichsbreite abgetragen werden kann. Dies ist in den Figuren 12 und 13 dargestellt. Figur 12 zeigt dabei eine Variante mit Scanbahnen SB2 entsprechend der Va riante in Figur 9, d. h. hier laufen die beiden Fokusbereiche F jeweils benachbart parallel von unten nach oben durch den gesamten Schnitt bzw. das gesamte Flachglas 110 hin durch und die Umkehrpunkte befinden sich jeweils oben und unten außerhalb des Flach glases 110. Figur 13 zeigt wiederum eine Variante mit Scanbahnen SB1, die wieder mäan derförmig entlang der Schicht S herauf- und herunterlaufen (wie in Figur 10), wobei die Scanbahnen SB1 jeweils senkrecht zu den Schnittflächen verlaufen und daher der Laser jeweils beim Übertritt an der Schnittfläche in das Material, welches noch verbleiben soll, gegated werden muss.

Aus den Figuren 12 und 13 ist ersichtlich, dass sinnvollerweise dafür gesorgt wird, dass die beiden Fokusbereiche F jeweils parallel entlang der Scanbahnen SB1, SB2 nebeneinander verlaufen, wie dies oben bereits beschrieben ist. D. h. eine gerade Verbindungslinie durch die Mittelpunkte der Fokusbereiche F steht vorzugsweise in jedem Moment senkrecht zur aktuellen Richtung der Scanbahn SB1 , SB2. In gleicher weise könnte auch mit mehr als zwei Fokusbereichen F gearbeitet werden. Hierzu kann beispielsweise die bereits oben im Zusammenhang mit dem 3D-Scankopf erläuterte Drehvorrichtung, beispielsweise das Um kehrprisma, genutzt werden, die koordiniert zur jeweiligen Position auf der Scanbahn SB1, SB2 passend angesteuert wird.

Bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde jeweils das Flachglas 100 be züglich der Höhe komplett in einem Gang durchgeschnitten, da die Länge der Abmessung des Scanfelds SF des 3D-Scankopfs 15 und der z-Verfahrbereich für den Fokus ausreicht, um eine komplett durch die Dicke des Flachglases 100 verlaufende Schicht S abfahren zu können. Mit den derzeit vorhandenen 3D-Scanköpfen ist damit beispielsweise ein Schnitt sehr gut in Flachglas mit einer Dicke bis zu 19 mm einbringbar.

Um dickere Werkstücke 100, beispielsweise dickeres Flachglas 100, durchschneiden zu können oder tiefere Nuten in das Werkstück 100 einbringen zu können, kann ein höhenge staffeltes Verfahren eingesetzt werden, wie es nun anhand der Figuren 15 bis 17 erläutert wird.

Dabei wird zunächst bis zu einer Tiefe T ein erster Teilschnitt E1 in die Strahlungsaus trittsseite 102 des Werkstücks 100 eingebracht. Dies kann vorzugweise mit dem zuvor be schriebenen kontinuierlichen Verfahren erfolgen. Prinzipiell wäre dieses Vorgehen aber auch beispielsweise mit den anhand der Figuren 2 und 3 beschriebenen Verfahren möglich. Ein solcher erster Teilschnitt E1 ist in Figur 15 schematisch dargestellt.

Ist der erste Teilschnitt E1 erfolgt, erfolgt dann ein weiterer Teilschnitt E2, und zwar ausge hend vom Nutgrund N des ersten Teilschnitts E1. Dieser Prozess ist in Figur 16 dargestellt. Sofern ein Verfahren mit den schrägen Schichten S, wie es z. B. anhand der Figuren 4 und 5 dargestellt wurde, genutzt wird, wird hier dafür gesorgt, dass die Vorschubrichtung VR dann umgekehrt verläuft und entsprechend auch die Richtung der einzelnen Schichten S in diesem zweiten Teilschnitt E2 umgekehrt zur Richtung der Schichten im ersten Teilschnitt E1 ist. D. h. die Schichten verlaufen auch in dieser Ebene wieder rückwärts geneigt zur Vorschubrichtung VR. Eine Umkehrung der Vorschubrichtung VR ist dann nicht erforder lich, wenn der Schnitt entlang einer geschlossenen Schnittkontur oder an einer nahezu ge schlossenen Schnittkontur VR zum Beispiel am Rand eines Werkstücks erfolgt, sodass der Schnitt schneller in derselben Vorschubrichtung erfolgen kann, als bei einer Umkehrung. Handelt es sich allerdings um einen geraden Schnitt oder einen Schnitt im Wesentlichen in einer Längsrichtung, so ist eine Umkehrung der Vorschubrichtung deswegen vorteilhaft, weil dann ein Zurückfahren an den Startpunkt nicht erforderlich ist.

Sofern das Werkstück 100 so dick ist, dass zum gewünschten Durchschneiden des Werk stücks auch dieser zweite Teilschnitt E2 nicht ausreicht, kann ausgehend von dessen Nut grund N ein dritter Teilschnitt E3 in einer nächsthöheren Ebene erfolgen, wie dies in Figur 17 gezeigt ist. Auch hier wird dann gegebenenfalls wieder die Vorschubrichtung VR und entsprechend die Neigungsrichtung der einzelnen Schichten S umgedreht, sofern ein sol ches Verfahren mit schrägverlaufenden Schichten genutzt wird und nicht der Block-Modus, wie er in den Figuren 2 und 3 dargestellt ist

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 15 bis 17 ist mit dem Einbringen des dritten Teilschnitts E3 schließlich das Flachglas 100 in der gesamten Dicke durchgeschnit ten. Anderenfalls könnten weitere Teilschnitte gesetzt werden.

Da in der Regel der z-Shifter nur ausreicht, um den Fokusbereich F innerhalb der Höhe eines Teilschnitts E1, E2, E3 zu bewegen, kann von einem Teilschnitt E1, E2 zum nächsten Teilschnitt E2, E3 eine Bewegung des kompletten 3D-Scankopfs 15 relativ zum Werkstück 100 erfolgen, indem der 3D-Scankopf 15 an der Traverse 18 mittels einer Höhenverfahrein richtung 42 (hier als eine Art Teleskopvorrichtung symbolisiert) nach oben verfahren wird.

Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass beim Einbringen von tiefen Nuten bzw. Schnitten oder beim Schneiden von dicken Werkstücken mit dem zuvor beschriebenen höhengestaffelten Verfahren auch zunächst ein kerbenartiges erstes Start-Schnittsegment (ähnlich wie in Fi gur 14 gezeigt) in das Werkstück eingebracht werden kann. Ein solches Start-Schnittseg- ment kann dabei einen dreieckförmigen „Einschnitt“ bilden, der sich quer durch alle späte ren Teilschnitte E1 , E2, E3 hindurch erstreckt. Sofern mittels des Schneidprozesses ein Werkstückausschnitt 103 aus dem Werkstück 100 herausgeschnitten werden soll, also beispielsweise eine Kernbohrung in ein Flachglas 100 eingebracht werden soll, gibt es verschiedene Strategien, um dafür zu sorgen, dass dieser Werkstückausschnitt 103 nach dem Freischneiden leicht entfernt werden kann und sich nicht im restlichen Werkstück 100 verkantet.

Eine Variante ist in Figur 18 dargestellt. Hier wird dafür gesorgt, dass der Schnitt 110 schräg nach außen verläuft, d. h. die Schnittkontur 111 ist auf der Strahlungseintrittsseite 101 be ziehungsweise Oberseite des Werkstücks 100 enger als die Schnittkontur 111 auf der Strahlungsaustrittsseite 102 bzw. Unterseite, sodass letztlich das herauszuschneidende Werkstückausschnitt 103 eine leicht konische Form aufweist und so leichter nach hinten zur Strahlungsaustrittsseite 102 hin aus dem restlichen Werkstück herausgeschnitten wer den kann. Alternativ kann, wie oben erläutert, der Schnitt auch genau umgekehrt schräg erfolgen, d. h. dass er konisch nach unten zuläuft, damit der Werkstückausschnitt 103 nicht von selber nach unten herausfallen kann, sondern nach oben hin entnommen werden muss.

Eine andere Variante wird in Figur 20 gezeigt. Dort wird dafür gesorgt, dass der Schnitt 100 sich zur Strahlungsaustrittsseite 102 des Werkstücks 100 hin keilförmig erweitert, beispiels weise unter einem Winkel g. Auch dies sorgt für ein leichteres Herauslösen des Werkstück ausschnitts 103.

Wie weiter oben bereits erwähnt, ermöglicht die keilförmige Ausführung des Schnittes es auch - falls dies gewünscht ist - dass das Nutzteil über eine senkrechte Schnittfläche in Bezug zur Strahleintrittsseite verfügt, indem der Schnitt so geführt wird, dass eine der bei den Schnittflächen senkrecht zur Oberfläche bleibt.

Eine schräge Schnittführung ähnlich wie in Figur 18 kann übrigens auch genutzt werden, um bei einem längslaufenden Durchschnitt durch ein Werkstück 100 einen Gehrungsschnitt zu erzeugen. Ein Beispiel hierfür ist in Figur 23 gezeigt. Hier weisen beide späteren Teile des Werkstücks 100 entlang des Schnitts 110 jeweils eine schräge Schnittfläche 121 bzw. Kante auf.

Die geschilderten Varianten des keilförmigen oder schrägen Schnitts können sowohl im Blockverfahren als auch beim kontinuierlichen Verfahren oder auch einer innerhalb des Scanfeldes erfolgenden Ausschnitts angewendet werden. Wie bereits erwähnt, kann es problematisch sein, wenn der Laserstrahl L unter einem zu schrägen Winkel auf die Oberfläche O des Werkstücks 100 trifft, sodass ein zu großer Anteil des Laserstrahls reflektiert oder gestreut wird. Ein solches Problem kann insbesondere an den Randkanten eines Werkstücks 100, beispielsweise eines Flachglases 100, auftreten, insbesondere, wenn es sich hierbei um eine bereits profilierte Kante wie bei einer Kante mit Fasen handelt oder eine C-Kante

Eine solche Situation ist in Figur 20 dargestellt. Um in den schraffiert gezeigten Bereich, welcher aufgrund der Lichtbrechung an der Fase und der sich daraus ergebenden Abschat tung nur unter verschiedenen Winkeln abgetragen werden kann, einen Schnitt einbringen zu können, muss dieser entsprechend unter verschiedenen Winkeln bestrahlt werden. Hierzu wird beispielsweise der 3D-Scankopf 15, unter einem Winkel a in Bezug zur Senk rechten zur Werkstückoberfläche von zumindest zwischen -20 und 100 Grad variiert, vor zugsweise zwischen -60 und 130 Grad. In der Figur ist beispielhaft eine mögliche Variation zwischen -40 und 120 Grad eingezeichnet.

Dies ist beispielsweise möglich, indem der 3D-Scankopf 15 um eine Schwenkachse ver- schwenkbar, beispielsweise entsprechend schwenkbar an der Traverse montiert ist oder indem die Traverse so ausgebildet ist, dass der 3D-Scankopf 15 um den Rand des Werk stücks 100 beziehungsweise Flachglases 100 herumgeschwenkt werden kann, wie dies in Figur 20 angedeutet ist. Die Traverse könnte hierzu entsprechend gebogene Endstücke oder dergleichen aufweisen (nicht dargestellt).

Um Werkstücke mit beliebig ausgerichteten Kanten zu bearbeiten, sind wie weiter oben beschrieben zwei orthogonal zueinanderstehende Schwenkachsen sinnvoll, was z. B. durch einen Einsatz eines geeigneten Roboters, an dessen Arm der 3D-Scankopf angeord net ist, erreicht werden kann. Um z.B. Kantenausschnitte in ein kreisförmiges Werkstück einzubringen, kann die dargestellte Schwenkvorrichtung ihrerseits noch einmal um eine Achse, die senkrecht zur Werkstückoberseite steht um 360 Grad drehbar sein.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, eine zusätzliche Strahlumlenkanordnung 50, bei spielsweise eine vorzugsweise um zumindest eine Achse A verschwenkbare Spiegelanord nung 50 zu Hilfe zu nehmen, wie dies in Figur 21 dargestellt ist. Die Strahlumlenkanordnung 50 kann beispielsweise an der Halterung für das Werkstück 100, z. B. der Halterung 11 , montiert sein. Mit dieser Strahlumlenkanordnung 50 kann der vom 3D-Scankopf 15 kom mende Laserstrahlung L im richtigen Winkel auf die Kante des Werkstücks 100 umgelenkt werden, um die Abtragung in diesem Bereich zu erreichen. Auch eine solche Strahlum lenkanordnung 50 wird dann in geeigneter Weise von der Steuereinrichtung koordiniert zu den anderen Komponenten angesteuert.

D. h. es wird auf beide Weise jeweils dafür gesorgt, dass der Laserstrahl L auch an der Kante des Werkstücks 100 immer unter einem geeigneten Winkel auf die Oberfläche O des Werkstücks 100 auftrifft. Da bei den in den Figuren 20 und 21 gezeigten Ausführungsbei spielen der Laserstrahl L jeweils nicht senkrecht auf die Oberfläche O des Werkstücks trifft, wird hier vorzugsweise auch die Brechung des Laserstrahls L beim Eintritt in das Werkstück 100 jeweils vorab berechnet und wie oben erwähnt „vorab korrigiert“. Gleiches Verfahren wird bei einer c-Kante oder andersartig profilierten Kante angewendet, um das Problem der Reflexion und Abschattung damit zu lösen.

Anhand der Figur 28 wird abschließend ein Beispiel für eine effektive Bearbeitung eines größeren Werkstücks erläutert. Dargestellt ist hier eine Draufsicht auf ein Glas-Türblatt als Werkstück 100, mit einer Höhe hi von ca. 2,2 m und einer Breite ai von ca. 1 m, an welches an einer Längskante Ausschnitte zur Befestigung der Scharniere und an der gegenüberlie genden Längsseite in etwa in einer mittleren Höhe Löcher zur Befestigung eines Türschlos ses eingebracht werden müssen. D. h. es müssen im Bearbeitungsprozess Werkstückaus schnitte entlang von vier Schnittkonturen 111a, 111b, 111c, 111 d ausgeschnitten werden. Zwei dieser Schnittkonturen 111a, 111b, nämlich die „Micky-Maus“-ähnlichen Schnittkon turen 111a, 111b zur Befestigung der Scharniere, befinden sich oben und unten direkt an einer Außenkantenlinie K, d. h. hier werden die Werkstückausschnitte direkt an der Kante ausgeschnitten. Der Konturabstand (d.h. der Abstand der beiden Mittelpunkte der Werk stückausschnitte zueinander entlang der Längskante) KA beträgt ca. 1,5 m. Diese Schnitt konturen 111a, 111b sind jeweils so groß, dass sie gerade innerhalb des Scanfelds SF des 3D-Scankopf der Bearbeitungsvorrichtung passen. Daher wird zum Ausschneiden eines ersten der beiden Werkstückausschnitte der 3D-Scankopf relativ zum Türblatt so positio niert, dass die betreffende Schnittkontur 111a vollständig innerhalb des Scanfelds SF liegt. Während des Ausschneidens entlang der Schnittkontur 111a muss dann der Vorschub nicht verwendet werden, sondern die Bewegung des Fokusbereichs kann hier ausschließlich mit hilfe des 3D-Scankopfs erfolgen. Anschließend wird die Laserstrahlung deaktiviert und der 3D-Scankopf relativ zum Türblatt so durch die Vorschubbewegung verfahren, dass dann die Schnittkontur 111b des anderen Scharnier-Werkstückausschnitts vollständig innerhalb des Scanfelds SF liegt. In dieser Position wird dann der zweite Scharnier-Werkstückaus schnitt alleine durch die Aktivität des 3D-Scankopfs ausgeschnitten. Danach wird der 3D- Scankopf (bei deaktivierter Laserstrahlung) in die Position an der gegenüberliegenden Längskante verfahren, an der die Ausschnitte für die Befestigung der Klinke und des Schlosses einzubringen sind. Im vorliegenden Fall handelt sich hierbei um zwei nah neben einander einzubringende Kernbohrungen mit entsprechend zwei kreisrunden Schnittkontu ren 111c, 111 d. Die Größe und der Abstand dieser Schnittkonturen 111c, 111 d ist so, dass sie beide gemeinsam in ein Scanfeld SF passen. Daher wird vorteilhafterweise das Scanfeld SF auch so positioniert, dass es beide Schnittkonturen 111c, 111 d abdeckt. Dadurch können dann beide Kernbohrungen ohne weitere Vorschubbewegung einfach durch den 3D-Scankopf eingebracht werden.

Optional erfolgt das Ausschneiden der Werkstückausschnitte derart, dass die Kanten ent lang der Schnittkonturen 111a, 111b, 111c, 111 d gleich passend profiliert sind.

Bei den heute noch durchgeführten mechanischen Bearbeitungen mit Hohlbohrern oder Wasserstrahlschneidgeräten muss die Kante in i. d. R. in einem nachfolgenden separaten Arbeitsgang angefast werden, damit das bearbeitete Werkstück (z. B. aus Glas oder Alu miniumsilikat) direkt für einen thermischen Vorspannprozess (z. B. beim Härten eines Glas werkstücks in einem Ofen in einem nachfolgenden Schritt) und/oder für eine chemische Härtung verwendbar ist. Bei den genannten mechanischen Bohr- und Schneidverfahren entstehen nämlich an den Schnittkanten und -flächen Mikrorisse und Ausmuschelungen, die durch eine Nachbearbeitung und das Anbringen von Fasen vor dem Vorspannprozess zu entfernen sind. Das hier beschrieben Laserschneidverfahren erzeugt auch ohne Fasen und irgendeine Nachbearbeitung eine direkt vorspannbare Schnittqualität.

Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorhergehend detailliert beschriebenen Authentifikationssystemen lediglich um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise können die verschiedenen Modi (insbesondere verschiedene Block-Modi, quasikontinuierlicher Modus und kontinuierlicher Modus) auch kombiniert werden, z. B. abschnittweise entlang eines Schnitts genutzt wer den. Mit dem vorbeschriebenen Verfahren kann z. B. auch graviert, mattiert oder strukturiert werden und, falls gewünscht, mit einem der drei Prozesse auch gekennzeichnet werden. Weiterhin schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließt der Begriff „Einheit“ nicht aus, dass diese aus mehreren zusammenwirkenden Teil-Kompo nenten besteht, die gegebenenfalls auch räumlich verteilt sein können.

Bezugszeichenliste

1 , 1 ‘ Bearbeitungsvorrichtung / Glasbearbeitungsvorrichtung 2 Gestell

11 Halterung / Rollenbahn

11 ‘ Halterung / Rollentisch

12 Rollen

13 Scankopfsteuerung

15 Fokusverstelleinheit / 3D-Scankopf

16 Fokussiereinrichtung /

16b F-Theta-Linse

16a z-Shifter

17 Scaneinheit / Galvanometerscanner

18 T raverse

19 Gehäuse

20 Steuereinrichtung

21 Recheneinheit / Bahnberechnungseinheit

22 Steuerschnittstelle

23 Schnittstelle

24 Bus

25 Terminal

30 Düse

31 Düsenkanal

33 Absaugeinrichtung

34 Saugeingang / Ringschlitz

40 Vorschubeinrichtung (scankopfseitiger Teil)

41 Vorschubeinrichtung (halterungsseitiger Teil)

42 Höhenverfahreinrichtung

50 Strahlumlenkanordnung / Spiegelanordnung

60 Laser

61 Lichtleiter

100 Werkstück / Flachglas

101 Strahlungseintrittsseite

102 Strahlungsaustrittsseite

103 Werkstückausschnitt 110 Schnitt 111, 111a, 111b, 111c, 111 d Schnittkontur

112 Konturabschnitt

113 Start-Konturabschnitt

114, 114‘ Einlauffahne

115, 115‘ Start-Abschnitt

120 Schnittsegment

121 Schnittfläche

121 F, 121 R, 121 K Profilkante

122 Fase

A Achse ai Türbreite aiu Maschinenbreite

BS Bestrahlungssteuerdaten

D Durchmesser

E1, E2, E3 Teilschnitt

F Fokusbereich / Fokus

G Grenze

GF Grenzfläche

GFE Grenzfläche hi Türhöhe hi« Maschinenhöhe

K Außenkantenlinie

KA Konturabstand

L Laserstrahlung

N Nutgrund

O Oberfläche

P Fluidstrom / Gasstrom / Pressluftstrahl S Schicht

SB1, SB2, SB3, SB4 Scanbahn SBT, SB2‘ Scanbahn SD Steuerdaten SF Scanfeld ST Startpunkt T Tiefe

VR Vorschubrichtung x, y, z Raumrichtungen des Bezugskoordinatensystems XD, y _D vektorielle Düsenbewegungsrichtungen xs, ys vektorielle Scanrichtungen xv, yv vektorielle Vorschubrichtung a Winkel Y Winkel