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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Unterbrechen eines Lichtstrahls, insbesondere Laserlichtstrahls, mit einer Lichtstrahlumlenkeinrichtung, wobei die Lichtstrahlumlenkeinrichtung in den Strahlengang des Lichtstrahls anordbar ist.
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In
EP 0 408 657 B1 ist ein Verschlussmechanismus zum Unterbrechen eines von einer Quelle längs eines Wegs gerichteten Laserstrahls offenbart. Darüber hinaus ist in
DE 34 47 316 C1 eine Vorrichtung zum Unterbrechen eines Laserstrahls durch einen in seinem Strahlengang angeordneten Verschluss beschrieben.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Unterbrechungsvorrichtung für einen Lichtstrahl, beispielsweise für einen Laserstrahl, bereitzustellen, wobei die Unterbrechungsvorrichtung eine verschleißarme Positionierung eines Spiegels oder dergleichen ermöglichen soll.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Unterbrechen eines Lichtstrahls, insbesondere eines Laserlichtstrahls, mit einer Lichtstrahlumlenkeinrichtung, wobei die Lichtstrahlumlenkeinrichtung in den Strahlengang des Lichtstrahls anordbar bzw. einbringbar ist oder angeordnet wird, die dadurch weitergebildet wird, dass die Lichtstrahlumlenkeinrichtung an einem biegbaren Materialstreifen angeordnet ist, wobei der Materialstreifen einseitig an einem Ende gehaltert ist und am vom gehalterten Ende des Materialstreifens abgewandten Bereich, vorzugsweise auf beiden Seiten des Materialstreifens vorgesehene, magnetisierbare oder magnetische Abschnitte angeordnet sind, wobei für jeden am Materialstreifen angeordneten Abschnitt ein Magnet vorgesehen ist und wobei die Abschnitte jeweils in Eingriff mit dem Magnetfeld jeweils eines Magneten sind oder bringbar sind.
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Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, dass unter Verwendung von zwei winkelartigen Abschnitten oder zungenartigen Abschnitten an einem freien, d.h. ungehalterten Ende des Materialstreifens die magnetischen oder magnetisierbaren Abschnitte in Eingriff mit jeweils einem Magnetfeld eines für den jeweiligen Abschnitt vorgesehenen Magneten bringbar sind, so dass durch die Änderungen des Magnetfelds an einem Magneten für einen Abschnitt der Materialstreifen an einem Ende gehaltert ist, mit einer daran angeordneten Lichtstrahlumlenkeinrichtung gebogen bzw. bewegt wird und somit in seiner Position veränderbar ist. Hierdurch wird eine anschlagfreie Positioniereinrichtung oder Positioniereinheit für die am Materialstreifen vorgesehene Lichtstrahlumlenkeinrichtung erreicht, da aufgrund der Beweglichkeit des biegbaren bzw. flexiblen Materialstreifens bei Änderung des Magnetfelds an einem Abschnitt die Position bzw. die Auslenkung des freien Endes des Materialstreifens veränderbar ist. Somit ist es unter Verwendung der Magneten möglich, das freie Ende des Materialstreifens von einer ungebogenen Position in eine gebogene Position und umgekehrt zu bewegen oder auszulenken, wodurch auch die Lichtstrahlumlenkeinrichtung entsprechend mitbewegt oder ausgelenkt wird.
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Der Vorteil der Erfindung besteht weiterhin darin, dass bei der Positionierung sowie Auslenkung des freien Endes des Materialstreifens der Materialstreifen ohne mechanische Anschläge in seinen Endpositionen angeordnet wird und im Zusammenwirken von den Abschnitten mit den jeweiligen Magnetfeldern der Magneten in den Endpositionen anschlagfrei gehalten wird, wodurch eine Berührung oder ein Anschlagen des freien Endes in einer Endposition vermieden wird, so dass die anschlagfreie Positionierung abriebfrei erfolgt. Hierdurch wird das Anschlagen des freien Endes des Materialstreifens oder der am Materialstreifen vorgesehenen Abschnitte vermieden, wodurch auch die Lebensdauer der erfindungsgemäßen Unterbrechungsvorrichtung für einen Lichtstrahl, insbesondere einen Laserlichtstrahl, erhöht wird.
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Die als Fortsätze am Materialstreifen angeordneten Abschnitte sind in Eingriff mit einem Magnetfeld jeweils eines Magneten bringbar, wobei in Abhängigkeit der veränderbaren Stärke oder der veränderbaren Felder wenigstens eines Magnetfelds die Auslenkung sowie die Positionierung des freien Endes des Materialstreifens und damit auch bei Auslenkung sowie Positionierung der Lichtstrahlumlenkeinrichtung einstellbar ist.
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Im Rahmen der Erfindung werden unter einem Lichtstrahl neben elektromagnetischen Wellen im sichtbaren Spektrum auch elektromagnetische Wellen außerhalb des sichtbaren Spektrums, z.B. Ultraviolett-Bereich oder Infrarot-Bereich, verstanden. Beispielsweise wird mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Laserstrahl mit Lichtstrahlen im UV-Bereich unterbrochen.
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Darüber hinaus ist in einer Ausgestaltung weiter vorgesehen, dass wenigstens ein oder beide am Materialstreifen ausgebildeten Abschnitte als Winkel oder abgewinkelt am Materialstreifen ausgebildet sind, wodurch eine kompakte Anordnung der Unterbrechungsvorrichtung ermöglicht wird. Vorzugsweise sind hierbei die magnetisierbaren oder magnetischen Abschnitte jeweils auf einer Seite des Materialstreifens angeordnet. Im Rahmen der Erfindung ist es ebenfalls denkbar, dass beide Abschnitte auf einer Seite des Materialstreifens nebeneinander und/oder bezogen auf die Längsrichtung oder Längserstreckung des Materialstreifens hintereinander angeordnet sind.
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Dazu ist in einer bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung weiterhin vorgesehen, dass wenigstens ein oder beide Abschnitte aus einem magnetischen, insbesondere weichmagnetischen, Material ausgebildet sind.
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Außerdem ist es bevorzugt, dass wenigstens ein oder beide Magneten für jeweils einen Abschnitt als bestrombare oder bestromte Elektromagneten, insbesondere mit einem Joch, ausgebildet sind.
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Insbesondere ist es bevorzugt, dass in Abhängigkeit des einstellbaren Verhältnisses der Stärke der Magnetfelder der Magneten und/oder in Abhängigkeit der Richtung der magnetischen Feldlinien der Magneten die Auslenkung oder die Positionierung des freien Endes des Materialstreifens und der Lichtstrahlumlenkeinrichtung ausführbar ist oder eingestellt wird.
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Des Weiteren ist es in einer Ausführungsform der Vorrichtung zum Unterbrechen eines Lichtstrahls vorteilhaft, dass wenigstens ein oder beide Abschnitte zwischen den Armen eines U-förmigen Jochs der jeweiligen Magneten, insbesondere der Elektromagneten, für den jeweiligen Abschnitt angeordnet sind.
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Überdies ist es bei einer Weiterbildung der Vorrichtung bevorzugt, dass der Materialstreifen als Blattfeder oder als Biegestab oder dergleichen ausgebildet ist. Hierbei kann in einer Ausführung vorgesehen sein, dass der Materialstreifen aus einem nicht-magnetischen oder nicht-magnetisierbaren Material besteht oder aus einem weichmagnetischen Material besteht, so dass beispielsweise die biegbare Blattfeder aus einem weichmagnetischen Material hergestellt ist.
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Bevorzugterweise ist ferner für die Vorrichtung ein Gehäuse vorgesehen, wobei insbesondere der Materialstreifen und/oder die Lichtstrahlumlenkeinrichtung und/oder die Abschnitte und/oder die Magneten im Gehäuse der Vorrichtung angeordnet sind oder anordbar sind.
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In einer besonderen Ausgestaltung ist bei der Vorrichtung vorgesehen, dass die Magneten, die vorzugsweise als Elektromagneten ausgebildet sind, Spulen aufweisen, wobei die Spulen außerhalb eines Gehäuses angeordnet sind und wobei die Pole der Magneten am Gehäuse derart angeordnet sind, so dass das jeweilige magnetische Feld im Gehäuse ausgebildet ist. Die Vorrichtung weist bei dieser Anordnung ein Gehäuse auf, in dem der biegbare Materialstreifen und die Lichtstrahlumlenkeinrichtung im Innern des Gehäuses angeordnet sind und die Spulen der Magneten außerhalb des Gehäuses sich befinden. Die Pole eines oder beider Magneten sind in einer Ausgestaltung dabei außerhalb des Gehäuses ebenfalls angeordnet, wobei im Innern des Gehäuses ein jeweiliges Magnetfeld für den zu biegenden Materialstreifen ausgebildet ist. In einer alternativen Ausführung sind die Pole eines oder beider Magneten dabei im Gehäuse und die jeweilige Spule außerhalb des Gehäuses angeordnet, so dass im Innern des Gehäuses ein jeweiliges Magnetfeld für den zu biegenden Materialstreifen ausgebildet ist.
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Dazu ist weiter vorgesehen, dass das Gehäuse eine Aperturöffnung aufweist, wobei die Lichtstrahlumlenkeinrichtung im Bereich der Aperturöffnung angeordnet ist. Dadurch wird erreicht, dass bei Eintritt eines Lichtstrahls durch die Aperturöffnung zur Umlenkung des Lichtstrahls die Lichtstrahlumlenkeinrichtung im Gehäuse gegenüber der Aperturöffnung angeordnet wird, wodurch der Lichtstrahl in das Innere des Gehäuses umgelenkt wird. Hierdurch wird der geradlinige Strahlengang außerhalb des Gehäuses nach Eintritt des Lichts in das Gehäuse umgelenkt. Um einen Lichtstrahl, insbesondere einen Laserlichtstrahl, durch das Gehäuse hindurchzulassen, wird die Lichtstrahlumlenkeinrichtung durch Auslenkung des Materialstreifens und der Lichtstrahlumlenkeinrichtung aus dem eintretenden Lichtstrahl wegbewegt, so dass bei einer Positionierung der Lichtstrahlumlenkeinrichtung außerhalb des geradlinigen Strahlengangs der Lichtstrahl somit ungehindert durch das Gehäuse hindurchtritt.
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Außerdem ist in einer Weiterbildung der Vorrichtung vorgeschlagen, dass die Lichtstrahlumlenkeinrichtung als Spiegel oder als Prisma ausgebildet ist und/oder dass die Lichtstrahlumlenkeinrichtung als planer Reflektionskörper, insbesondere Spiegel, ausgebildet ist, wobei insbesondere die Oberflächennormale des Reflektionskörpers in einem Winkel zwischen 0° bis 90°, insbesondere zwischen 30° bis 60°, und weiter insbesondere in einem Winkel von 45°, zum Strahlengang des Lichts einer Lichtquelle, insbesondere einer Laserlichtquelle, am Materialstreifen angeordnet ist.
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Darüber hinaus ist bei einer Ausgestaltung der Vorrichtung außerdem vorgesehen, dass für einen am Materialstreifen angeordneten Abschnitt ein monostabiler Elektromagnet und für einen anderen, zweiten am Materialstreifen angeordneten Abschnitt ein bistabiler Elektromagnet vorgesehen ist, wodurch es möglich ist, den Materialstreifen mit seinem freien Ende entsprechend zu verbiegen sowie zu positionieren, so dass die Lichtstrahlumlenkeinrichtung in einer Öffnungsposition zum Durchlassen eines Lichtstrahls, insbesondere eines Laserlichtstrahls, durch das Gehäuse bei gebogenem Materialstreifen, und in einer Position zum Umlenken des Lichtstrahls in das Gehäuse bei ungebogenem Materialstreifen angeordnet ist oder anordbar ist.
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Darüber hinaus ist vorzugsweise die Vorrichtung als Lasershutter für eine Laserlichtquelle ausgebildet.
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Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsformen zusammen mit den Ansprüchen und der beigefügten Zeichnung ersichtlich. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllen. Es zeigt:
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1 schematisch eine perspektivische Darstellung einer Vorrichtung zum Unterbrechen eines Laserstrahls.
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In 1 ist eine perspektivische Darstellung einer Vorrichtung 10 zur Unterbrechung eines Laserstrahls gezeigt. Die Vorrichtung 10 weist ein geschlossenes Gehäuse 12 auf, wobei aus Gründen der besseren Darstellbarkeit die Vorderseite unter Weglassung einer Vorderwand geöffnet dargestellt ist. Das Gehäuse 12 weist eine Rückwand 14 auf, wobei die Rückwand 14 mit einer Aperturöffnung 16 ausgebildet ist, um einen Laserstrahl durch die Aperturöffnung 16 in das Gehäuse 12 eintreten zu lassen. Bei Durchtritt eines Laserstrahls durch das Gehäuse 12 weist die (hier nicht dargestellte) Vorderwand ebenfalls eine entsprechende Aperturöffnung auf.
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Im Inneren des Gehäuses 12 ist eine Blattfeder 18 angeordnet, wobei die Blattfeder 18 einseitig an einem Ende ortsfest gehaltert ist. Die Blattfeder 18 ist biegbar ausgebildet und erstreckt sich im Innern des Gehäuses 12. Am freien Ende der Blattfeder 18, d.h. im vom gehalterten Ende der Blattfeder 18 abgewandten Bereich der Blattfeder 18 sind an der Oberseite und an der Unterseite weichmagnetische Winkel 20, 22 angeordnet, die im Wesentlichen die kleine Breite wie die Blattfeder 18 aufweisen. Ferner ist zwischen dem unterseitigen Winkel 20 und dem gehalterten Ende der Blattfeder 18 im Bereich der Aperturöffnung 16 ein Spiegel 24 an der Blattfeder 18 angeordnet, wobei der Spiegel 24 vorzugsweise eine plane Spiegelfläche aufweist. Hierbei ist die Spiegelfläche des Spiegels 24 vorzugsweise in einem Winkel von 45°, d.h. schräg zum Strahlengang des in das Gehäuse 12 eintretenden Lichtstrahls angeordnet.
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Die am freien Ende der Blattfeder 18 angeordneten weichmagnetischen Winkel 20, 22 sind mit ihren abstehenden freien Enden jeweils zwischen den Schenkeln eines Jochs 30, 32 jeweils eines bestrombaren Elektromagneten 40, 42 angeordnet.
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Sowohl das Joch 30 des Elektromagneten 40 als auch das Joch 32 des Elektromagneten 42 sind U-förmig ausgebildet, so dass bei Ausbildung eines starken Magnetfeldes an einem der Elektromagneten 40, 42 aufgrund der auftretenden magnetischen Kräfte der entsprechende Winkel 20, 22 zwischen den Schenkeln der U-förmigen Joche 30, 32 angeordnet bzw. positioniert wird. Hierdurch wird beispielsweise bei Ausbildung eines starken Magnetfeldes der Winkel 22 bei Bestromung des Elektromagneten 42 nach oben gezogen, wodurch die Blattfeder 18 gebogen wird und somit der Spiegel 24 aus dem Strahlengang des Laserstrahls entfernt wird, so dass sich dadurch der Spiegel 24 in einer Öffnungsposition befindet.
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Bei Bestromung der übereinander angeordneten U-förmigen Joche 30, 32 werden die an den Jochen 30, 32 vorgesehenen Winkel 20, 22 abwechselnd in den Luftspalt zwischen den seitlichen Armen der Joche 30, 32 hineingezogen und positioniert gehalten. Hierbei werden die Winkel 20, 22 abwechselnd in die entsprechenden anschlagfreien Endlagen zwischen einer geöffneten Stellung und einer Schließstellung des Spiegels bewegt, wobei kein fester mechanischer Anschlag für die Winkel bzw. für die Blattfeder 18 bereitgestellt ist. Vielmehr wird durch die Bestromung der Elektromagneten 40, 42 eine anschlagfreie Positionierung des freien Endes der als Materialstreifen ausgebildeten Blattfeder 18 bereitgestellt. Insbesondere ist ein Elektromagnet 40, 42 als monostabiler Elektromagnet und der andere Elektromagnet als bistabiler Elektromagnet ausgebildet.
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Alle genannten Merkmale, auch die der Zeichnung allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Vorrichtung
- 12
- Gehäuse
- 14
- Rückwand
- 16
- Aperturöffnung
- 20
- Winkel
- 22
- Winkel
- 24
- Spiegel
- 30
- Joch
- 32
- Joch
- 40
- Elektromagnet
- 42
- Elektromagnet
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0408657 B1 [0002]
- DE 3447316 C1 [0002]
