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Die Erfindung betrifft ein optisches System für eine Laserbearbeitungsmaschine zum Bearbeiten von Werkstücken, ein Verfahren zum Betrieb eines optischen Systems und eine Laserbearbeitungsmaschine gemäß den Ansprüchen 1 bzw. 17 bzw. 18.
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Aus der
DE 102 30 960 A1 geht ein optisches System für eine Laserbearbeitungsmaschine zum Bearbeiten von Werkstücken mit einer Zoomoptik mit zwei lichtlenkenden Elementen hervor, die einen Laserstrahl eines Lasers jeweils reflektieren und in eine feste Strahlrichtung auf einen Fokuspunkt fokussieren. Durch Verschieben dieses optischen Systems parallel zur Strahlausbreitungsachse ist es möglich, den Fokuspunkt bei einer Laserbearbeitung entlang der Strahlausbreitungsachse zu verlagern, ohne dass die zwei lichtlenkenden Elemente in ihrer Lage und Position nachjustiert werden müssen.
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Aus der
DE 41 20 684 A1 ist eine Zoomoptik zur Fokussierung eines Laserstrahls für eine Laserbearbeitungsmaschine zum Bearbeiten von Werkstücken bekannt, bei welcher die Brennweite variiert wird.
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Nachteilig an einer derartigen Zoomoptik ist, dass das Wandern des Fokus durch die Bahnsteuerung der Laserbearbeitungsanlage kompensiert werden muss.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein optisches System für eine Laserbearbeitungsmaschine zum Bearbeiten von Werkstücken bzw. ein Verfahren zum Betrieb einer Laserbearbeitungsmaschine bzw. eine Laserbearbeitungsmaschine vorzuschlagen, bei welcher bzw. bei welchem eine Kompensation des Wanderns des Fokus durch eine Bahnsteuerung der Laserbearbeitungsanlage nicht erforderlich ist.
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Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 bzw. 17 bzw. 18 angegebenen Merkmale gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen angegeben.
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Das erfindungsgemäße optische System für eine Laserbearbeitungsmaschine zum Bearbeiten von Werkstücken umfasst eine Zoomoptik und eine Strahlaufweitungsoptik, wobei die Zoomoptik zur Erzeugung des Laserstrahles mindestens einen Laser umfasst, wobei der Laser um eine erste Schwenkachse drehbar ist, wobei die Zoomoptik wenigstens ein lichtlenkendes Element umfasst, wobei das wenigstens eine lichtlenkende Element den Laserstrahl reflektiert und in einer Strahlrichtung auf einen Fokuspunkt fokussiert, wobei der Laser und das wenigstens eine lichtlenkende Element durch ein Kopplungsmittel verbunden sind und hierdurch zur Beibehaltung der Strahlrichtung gemeinsam um eine durch den Fokuspunkt und parallel zu der ersten Schwenkachse verlaufende zweite Schwenkachse schwenkbar sind. Hierdurch wird erreicht, dass der Laserstrahl in seiner fokussierten Form, in welcher dieser idealer Weise in die Strahlaufweitungsoptik eingeleitet wird, von der Zoomoptik in Bezug auf die Strahlaufweitungsoptik unabhängig von der eingestellten Brennweite immer am selben Punkt und in derselben räumlichen Ausrichtung ausgestrahlt wird. Hierdurch ist es nicht erforderliche, dass ein Wandern des Fokus nachträglich korrigiert wird.
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Es ist auch vorgesehen, dass der Laser in einer Aufnahme aufgenommen ist und in dieser um die erste Schwenkachse schwenkbar ist und mit dieser um die zweite Schwenkachse schwenkbar ist. Durch die Verwendung einer Aufnahme ist ein Adapter gebildet, welcher es erlaubt, den Laser auf die Zoomoptik anzupassen, so dass mit Hilfe unterschiedlicher Adapter auch Laser unterschiedlicher Bauform zum Einsatz kommen können, ohne das weitere Bestandteile der Zoomoptik angepasst werden müssen.
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Weiterhin ist es vorgesehen, das lichtlenkende Element als Fokussierspiegel auszubilden, dessen Spiegelfläche entsprechend einem Konturabschnitt einer Ellipse ausgebildet ist, wobei diese die Spiegelfläche des Fokussierspiegels definierende Ellipse einen ersten Brennpunkt aufweist, welcher auf der ersten Schwenkachse liegt, und einen zweiten Brennpunkt aufweist, welcher auf der zweiten Schenkachse liegt, und wobei die Ellipse von den beiden Schwenkachsen senkrecht durchstoßen wird. Hierdurch ist ein System geschaffen, welches eine kontinuierliche Verstellung der Brennweite über einen weiten Bereich zulässt.
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Es ist auch vorgesehen, dass das Kopplungsmittel
- - entweder wenigstens ein mechanisches Bauteil umfasst und insbesondere einen Träger umfasst, welcher mit dem lichtlenkenden Element und dem Laser oder der Aufnahme des Lasers verbunden ist,
- - oder wenigstens zwei mechanische Bauteile umfasst und insbesondere einen Spiegelträger umfasst, welcher mit dem lichtlenkenden Element verbunden ist, und insbesondere einen Laserträger umfasst, welcher mit dem Laser oder der Aufnahme des Lasers verbunden ist,
- - wobei der Spiegelträger und der Laserträger insbesondere durch eine Bewegungsmechanik oder durch eine elektronische Regeleinrichtung in ihrer Bewegung derart aufeinander abgestimmt sind, dass sie sich insbesondere synchron um gleiche Winkel um die zweite Schwenkachse drehen. Durch derartige Kopplungen des strahlerzeugenden Bauteils und des strahlreflektierenden Bauteils ist es auf einfache Weise möglich, die Bauteile entsprechend den Anforderungen miteinander so miteinander zu koppeln, dass sich diese beide auf den vorgesehenen Bahnen und insbesondere Kreisbahnen bewegen.
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Weiterhin ist es vorgesehen, die Zoomoptik und die Strahlaufweitungsoptik derart miteinander zu verbinden, dass ein Strahleneingang der Strahlaufweitungsoptik im Bereich des Fokuspunktes liegt, wobei die Zoomoptik und die Strahlaufweitungsoptik insbesondere durch ein Verbindungsgelenk miteinander verbunden sind, wobei eine Gelenkachse des Verbindungsgelenks insbesondere auf der zweiten Schwenkachse liegt. Bei einer entsprechenden Ausbildung ist es möglich, die Zoomoptik und die Strahlenparallelisierungsoptik direkt miteinander zu verbinden und hierdurch weitere, strahlleitende Bauteile einzusparen.
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Es ist auch vorgesehen, die Strahlaufweitungsoptik mit einem Strahleingang und einem Strahlausgang auszustatten und einen ersten Öffnungswinkel eines im Strahleingang fokussierten Strahlprofils in einen zweiten Öffnungswinkel eines am Strahlausgang austretenden Strahlprofils zu überführen. Hierdurch ist es möglich, auf das Werkstück einen Laserstrahl der gewünschten Form zu leiten.
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Weiterhin ist es vorgesehen, den Träger als Gehäuse auszubilden, wobei das Gehäuse das lichtlenkende Element und den Laser oder die Aufnahme derart trägt, dass das lichtlenkende Element und der Laser oder die Aufnahme mit dem Laser in einem Innenraum des Gehäuses aufgenommen sind. Hierdurch ist ein kompakter Aufbau gewährleistet, da der Träger zusätzlich die Funktion einer Abschirmung aufweist.
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Es ist vorgesehen, dass das Verbindungsgelenk eine Öffnung zur Aufnahme eines Justagemittels, vorzugsweise eines Spiegels oder Prismas zur Justage des Fokuspunktes aufweist. Hierdurch ist es möglich, eine Feinabstimmung der Zoomoptik auf die Strahlaufweitungsoptik vorzunehmen.
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In einer besonderen Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Zoomoptik zusätzlich zu dem Träger noch ein Gestell und Lenkmittel umfasst, wobei der Träger an dem Gestell um die zweite Schwenkachse schwenkbar ist und wobei die Lenkmittel das Gestell, den Träger und die Aufnahme derart verbinden, dass ein Verschwenken des Trägers um die zweite Schwenkachse ein Verschwenken der Aufnahme und damit der Strahlrichtung um die erste Schwenkachse des lichtleitenden Elements erzwingt und/oder dass ein Verschwenken der Aufnahme und damit der Strahlrichtung um die erste Schwenkachse ein Verschwenken des Trägers um die zweite Schwenkachse erzwingt. Hierdurch ist eine mechanische Kopplung zwischen den für das Verstellen der Brennweite erforderlichen Komponenten geschaffen, so dass Störungen in einer Steuerelektronik nicht zu einer Fehlausrichtung des Laserstrahls führen können.
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Es ist auch vorgesehen, den Träger und die Aufnahme mittels der Lenkmittel derart miteinander zu verbinden, dass die Schwenkbewegungen des Trägers um die erste Schwenkachse und die Schwenkbewegung der Aufnahme um die zweite Schwenkachse gegenläufig erfolgen. Hierdurch kann die sich durch die Drehung des Lasers um die erste Schwenkachse ergebende Fehlausrichtung korrigiert werden.
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Weiterhin ist es vorgesehen, die Lenkmittel als Hebelkette auszubilden, wobei ein erster Endpunkt der Hebelkette und ein zweiter Endpunkt der Hebelkette mit dem Träger verbunden sind und wobei ein zwischen den Endpunkten liegender erster Gelenkpunkt der Hebelkette schiebebeweglich an dem Gestell geführt ist und wobei ein zweiter zwischen den Endpunkten liegender Gelenkpunkt starr mit einer um die zweite Schwenkachse drehbaren Achse der Aufnahme verbunden ist. Hierdurch lässt sich die komplexe Abstimmung der gegenläufigen Bewegungen mit einfachen und zuverlässigen mechanischen Mitteln realisieren.
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Schließlich ist es hinsichtlich des optischen Systems vorgesehen, die Hebelkette dadurch anzutreiben, dass durch ein Schwenken des Trägers gegenüber dem Gestell der erste Gelenkpunkt der Hebelkette auf einer vorgegebenen Bahn bewegt wird. Somit ist es ausreichend, einen Verstellantrieb an dem Träger angreifen zu lassen, wodurch sich eine Vielzahl von Anbaumöglichkeiten ergibt, so dass das optische System einfach den baulichen Gegebenheiten angepasst werden kann.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verstellen eines optischen Systems für eine Laserbearbeitungsmaschine zum Bearbeiten von Werkstücken, welches das optische System entsprechend wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16 umfasst sieht die nachfolgend genannten Schritte vor:
- - Schwenken des Lasers und des lichtlenkenden Elements aus einer ersten Schwenkstellung in eine zweite Schwenkstellung um die zweite Schwenkachse in eine erste Drehrichtung,
- - Drehen des Lasers aus einer ersten Drehstellung in eine zweite Drehstellung um die erste Schwenkachse in eine der ersten Drehrichtung entgegengesetzte Drehrichtung,
wobei der Laserstrahl vor dem Schwenken und Drehen und nach dem Schwenken und Drehen in gleichbleibender Strahlrichtung in den Fokuspunkt fokussiert wird und
wobei das Schwenken und Drehen entweder gleichzeitig oder das Schwenken vor dem Drehen oder das Schwenken nach dem Drehen erfolgt.
Hierdurch wird erreicht, dass der Laserstrahl in seiner fokussierten Form, in welcher dieser idealer Weise in die Strahlaufweitungsoptik eingeleitet wird, von der Zoomoptik in Bezug auf die Strahlaufweitungsoptik unabhängig von der eingestellten Brennweite immer am selben Punkt und in derselben räumlichen Ausrichtung ausgestrahlt wird. Hierdurch ist es nicht erforderlich, dass das optische System Mittel umfasst, durch welche ein Wandern des Fokus nachträglich korrigiert wird.
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Bei der erfindungsgemäßen Laserbearbeitungsmaschine, welche ein optisches System umfasst, ist es vorgesehen, dass das optische System entsprechend wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16 ausgebildet ist. Entsprechend ergeben sich für die Laserbearbeitungsmaschine die oben genannten Vorteile.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.
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Hierbei zeigt:
- 1: eine Zoomoptik und eine Strahlaufweitungsoptik einer erfindungsgemäßen Laserbearbeitungsmaschine in geschnittener Seitenansicht in einer ersten Fokussierstellung;
- 2: die in der 1 gezeigte Anordnung in einer zweiten Fokussierstellung;
- 3: eine Rückansicht der in der 1 gezeigten Anordnung in der ersten Fokussierstellung;
- 4: eine Rückansicht der in der 1 gezeigten Anordnung in der zweiten Fokussierstellung und
- 5: eine Rückansicht der in der 1 gezeigten Anordnung in einer dritten Fokussierstellung.
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In der 1 sind eine Zoomoptik 1 und eine Strahlaufweitungsoptik 6 eines erfindungsgemäßen optischen Systems S einer Laserbearbeitungsmaschine LBM in geschnittener Seitenansicht in einer ersten Fokussierstellung F1 in schematischer Ansicht gezeigt. Das optische System S dient zur Fokussierung eines Laserstrahls 2 auf ein nicht dargestelltes Werkstück, welches z.B. durch Laserschneiden bearbeitet wird. Die Zoomoptik 1 umfasst eine Aufnahme 3 für eine durch einen Laser 4 gebildete Laserlichtquelle, welche den Laserstrahl 2 entlang einer ersten Strahlrichtung SR1 aussendet. Weiterhin umfasst die Zoomoptik 1 als lichtleitendes Element LLE mindestens einen Fokussierspiegel 5, wobei der Fokussierspiegel 5 den von der Laserlichtquelle 4 ausgesandten Laserstrahl 2 reflektiert und in einen Fokuspunkt FP fokussiert. Hierbei ist der Fokussierspiegel 5 um eine zweite Schwenkachse SW2 schwenkbar. Die Strahlaufweitungsoptik 6 ist dem Fokussierspiegel 5 in einem Strahlengang SG des Laserstrahls 2 nachgeordnet und leitet den von dem Fokussierspiegel 5 reflektierten Laserstrahl 2 weiter und formt diesen erneut. Die Aufnahme 3 und damit der Laser 4 bzw. die Strahlrichtung SR1 sind um eine erste Schwenkachse SW1 verschwenkbar, wobei die erste Schwenkachse SW1 und die zweite Schwenkachse SW2 parallel zueinander verlaufen. Eine Spiegelfläche 5a des Fokussierspiegels 5 ist entsprechend einem Konturabschnitt einer Ellipse 10 ausgebildet. Diese Ellipse 10 weist einen ersten Brennpunkt BP1 auf, welcher auf der ersten Schwenkachse SW1 liegt, und weist einen zweiten Brennpunkt BP2 auf, welcher auf der zweiten Schenkachse SW2 liegt. Hierbei wird die Ellipse 10 von den beiden Schwenkachsen SW1, SW2 senkrecht durchstoßen.
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Die in der 1 gezeigte Anordnung ist in der 3 in einer Rückansicht gezeigt und steht hier ebenfalls in der ersten Fokussierstellung F1. Ein auch in der 1 gezeigtes Kopplungsmittel KM umfasst einen Träger 7, welcher mit dem lichtlenkenden Element LLE und der Aufnahme 3 und damit indirekt mit dem Laser2 verbunden ist. Ergänzend zu der Darstellung der 1 sind in der Rückansicht noch ein den Träger 7 aufnehmendes Gestell 8 und ein Lenkmittel 9 gezeigt. Das Gestell 8 ist genauso wie die in der 3 nicht dargestellte Strahlaufweitungsoptik 6 ein starrer Bestandteil der nicht vollständig gezeigten Laserbearbeitungsmaschine LBM. Der Träger 7 ist gegenüber dem Gestell 8 und der Strahlaufweitungsoptik 6 um die erwähnte zweite Schwenkachse SW2 schwenkbar und die Aufnahme 3 ist gegenüber dem Träger 7 um die erste Schwenkachse SW1 schwenkbar.
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Wie aus der 1 ersichtlich ist, in welcher geschnittene Flächen zur Erhaltung der Übersichtlichkeit ohne Schraffur dargestellt sind, wird der Laserstrahl 2, welcher mit einem Öffnungswinkel α aus dem Laser 4 austritt, an dem Fokussierspiegel 5 fokussiert. Hierbei liegt der Fokuspunkt FP im zweiten Brennpunkt BP2 der den Fokussierspiegel 5 definierenden Ellipse 10. Aus dem Fokuspunkt FP tritt der Laserstrahl 2 divergent mit einem Öffnungswinkel β1 in die Strahlaufweitungsoptik 6 ein, wird dort parallelisiert und tritt aus dieser als Bearbeitungsstrahl BS aus, dessen Form bzw. Durchmesser durch eine Drehstellung bestimmt ist, welche die Aufnahme 3 mit dem Laser 4 relativ zu dem Fokussierspiegel 5 einnimmt.
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In der 1 steht die Zoomoptik 1 in ihrer ersten Fokussierstellung F1. In dieser Fokussierstellung F1 ist der Laser 4 bzw. die Aufnahme 3 zu dem Fokussierspiegel 5 derart ausgerichtet, dass ein breiter Laserstrahl 2 fokussiert wird und somit auch eine Bearbeitung mit einem breiten Strahl erfolgt. In diesem Fall tritt der Laserstrahl 2 mit dem Öffnungswinkel β1 in die Strahlaufweitungsoptik 6 ein.
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In der 2 steht die Zoomoptik 1 in einer zweiten Fokussierstellung F2. In dieser Fokussierstellung F2 ist der Laser 4 bzw. die Aufnahme 3 zu dem Fokussierspiegel 5 derart ausgerichtet, dass auf Grund des geringeren Abstands zwischen dem Laser 4 und dem Fokussierspiegel 5 ein schmaler Laserstrahl 2 fokussiert wird und somit auch eine Bearbeitung mit einem schmalen Strahl erfolgt. In diesem Fall tritt der Laserstrahl 2 mit einem Öffnungswinkel β2 in die Strahlaufweitungsoptik 6 ein, wobei der Öffnungswinkel β2 kleiner ist als der Öffnungswinkel β1.
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Aus einer vergleichenden Betrachtung der Darstellungen der 1 und 2 ist erkennbar, dass der Laser 4 bzw. die Aufnahme 3 gegenüber dem Fokussierspiegel 5 bzw. dem Träger 7, in welchem der Fokussierspiegel 5 aufgenommen ist, um die erste Schwenkachse SW1 um einen Drehwinkel γ in eine Drehrichtung w' nach links verschwenkt ist.
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Aus einer vergleichenden Betrachtung der Darstellungen der 1 und 2 ist weiter erkennbar, dass der Träger 7 gegenüber der Strahlaufweitungsoptik 6 um einen Drehwinkel δ entgegen der Drehrichtung w' in eine Drehrichtung w nach rechts verschwenkt ist. Durch dieses nach rechts Kippen des Trägers 7 wird gewährleistet, dass der in der 2 gezeigte, schmale Laserstrahls 2 beim Austritt aus dem Fokuspunkt FP bzw. beim Eintritt in die Strahlaufweitungsoptik 6 dieselbe Strahlrichtung R26 wie der in der 1 gezeigte, breite Laserstrahl 2 aufweist. Durch das Schwenken des Trägers 7 wird eine Richtungsänderung, welche der an dem Fokussierspiegel 5 reflektierte Laserstrahl 2 durch ein Schwenken des Lasers 4 bzw. der Aufnahme 3 erfährt, korrigiert. Ein Schwenken des Fokussierspiegels 5 und ein Schwenken der Aufnahme 3 sind derart aufeinander abgestimmt, dass der von dem Fokussierspiegel 5 reflektierte Laserstrahl 2 immer im selben Winkel φ in die Strahlaufweitungsoptik 6 fällt.
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Die Strahlaufweitungsoptik 6, welche in den 1 und 2 gezeigt ist, umfasst einen Strahleingang 11 und einen Strahlausgang 12. Hierbei wird in diesem der Öffnungswinkel β1 bzw. β2 eines im Strahleingang 11 fokussierten Strahlprofils 11-1 bzw. 11-2 des Laserstrahls 2 in einen zweiten Öffnungswinkel ε1 bzw. ε2 eines an dem Strahlausgang 12 austretenden Strahlprofils 12-1 bzw. 12-2 des Laserstrahls 2 überführt.
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Aus einer vergleichenden Betrachtung der Darstellungen der 1 und 2 ist auch erkennbar, dass ein Schwenken des Fokussierspiegels 5 und ein Schwenken der Aufnahme 3 bzw. des Lasers 4 derart aufeinander abgestimmt erfolgt, dass der von dem Fokussierspiegel 5 reflektierte Laserstrahl 5 immer im selben Winkel φ in die Strahlaufweitungsoptik 6 fällt und somit auch immer im selben Winkel aus der Strahlaufweitungsoptik 6 austritt.
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Aus den Darstellungen der 1 und 2 ist weiterhin ersichtlich, dass der Träger 7 als Gehäuse 13 ausgebildet ist, welches einen Innenraum 14 aufweist. Hierbei ist der Fokussierspiegel 5 in dem Innenraum 14 angeordnet und die Aufnahme 3 wird von einer Gehäusewandung 15 des Gehäuses 13 derart aufgenommen, dass diese zusammen mit dem in ihr gelagerten Laser 4 relativ zu dem Gehäuse 13 um die erste Schwenkachse SW1 schwenkbar ist. Hierbei liegt ein Austrittspunkt AP des Laserstrahls 2 aus dem Laser 4 in dem Innenraum 14 des Gehäuses 13.
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In der 1 ist ein Verbindungsgelenk 16 des Gestells 8 mit einer Gelenkachse G16 (siehe auch 3, 4 und 5) erkennbar, um welches der Träger 7 schwenkbar ist. Hierbei liegt die Gelenkachse G16 auf der zweiten Schwenkachse SW2. Das Verbindungsgelenk 16 weist eine Öffnung 17 auf, durch welche der Laserstrahl 2 aus der Zoomoptik 1 in die Strahlaufweitungsoptik 6 tritt. Gemäß einer Ausführungsvariante ist in dieser Öffnung 17 ein Justagemittel 18 aufgenommen. Durch das Justagemittel 18 ist es möglich, den Fokuspunkt FP in seiner Lager zu korrigieren und so die Zoomoptik 1 und die Strahlaufweitungsoptik 6 aufeinander abzustimmen. Das von dem Träger 7 gebildete Gehäuse 13 weist eine Öffnung 19 auf, durch welche für den Laserstrahl 2 ein Strahlenweg W2 durch die Öffnung 17 in die Strahlaufweitungsoptik 6 freigegeben wird, so dass der Laserstrahl 2 auf direktem Weg von dem Fokussierspiegel 5 in den Strahleingang 11 der Strahlaufweitungsoptik 6 laufen kann.
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Der Fokussierspiegel 5 ist, wie bereits erwähnt, als elliptischer Fokussierspiegel 5 ausgebildet und weist die beiden Brennpunkte BP1 und BP2 auf. Hierbei ist die Zoomoptik 1 derart ausgebildet, dass der Austrittspunk AP des Laserstrahls 2 aus dem Laser 4 in dem ersten Brennpunkt BP1 liegt und dass der zweite Brennpunkt BP2 im Bereich der Verbindung von Zoomoptik 1 Strahlaufweitungsoptik 6 liegt.
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Wie bereits erwähnt zeigt die 3 eine Rückansicht auf die Zoomoptik 1 in der ersten Fokussierstellung F1 und korrespondiert insofern mit der 1. Die 5 zeigt eine Rückansicht auf die Zoomoptik 1 in der zweiten Fokussierstellung F2 und korrespondiert insofern mit der 2. Die 4 zeigt eine Rückansicht auf die Zoomoptik 1 in einer dritten Fokussierstellung F3, welche zwischen den Fokussierstellungen F1 und F2 liegt.
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Durch die beiden Brennpunkte BP1 und BP2 der Ellipse 10, welche die Krümmung der Spiegelfläche 5a des Fokussierspiegels 5 bestimmt, sind die beiden Schwenkachsen SW1 und SW2 definiert, wobei der Träger 7 um die zweite Schwenkachse SW2 gegenüber dem Gestell 8 verschwenkbar ist und wobei die Aufnahme 3 mit dem Laser 4 um die erste Schwenkachse SW1 gegenüber dem Träger 7 verschwenkbar ist. Durch die Lenkmittel 9, welche als Hebelkette 20 ausgebildet sind, welche sechs Hebel 21 bis 26 umfasst, sind das Gestell 8, der Träger 7 und die Aufnahme 3 miteinander verbunden. Hierbei sind ein erster Endpunkt E20-1 und ein zweiter Endpunkt E20-2 der Hebelkette 20 drehgelenkig mit dem Träger 7 verbunden. Weiterhin ist die Hebelkette 20 mit einem ersten Gelenkpunkt G20-1, durch welchen der erste Hebel 21 und der zweite Hebel 22 verbunden sind, in einem bogenförmig verlaufenden Langloch 27 des Gestells 8 geführt. Ein zweiter Gelenkpunkt G20-2, an welchem der dritte Hebel 23 und der vierte Hebel 24 starr zueinander verbunden sind, ist auch starr mit der Aufnahme 3 verbunden, so dass sich der dritte und der vierte Hebel 23, 24 und die Aufnahme 3 miteinander nach rechts um die erste Schwenkachse SW1 drehen, wenn der Träger 7 um die zweite Schwenkachse SW2 nach links gekippt wird. Der erste Hebel 21 und der zweite Hebel 22 sowie der zweite Hebel 22 und der dritte Hebel 23 sowie der vierte Hebel 24 und der fünfte Hebel 25 sowie der fünfte Hebel 25 und der sechste Hebel 26 sind drehgelenkig miteinander verbunden. Weiterhin ist der erste Hebel 21 an dem erste Endpunkt E20-1 und der sechste Hebel 26 an dem zweiten Endpunkt E20-2 drehgelenkig mit dem Träger 7 verbunden. Durch die Lenkmittel 9 bewirkt ein Schwenken der Aufnahme 3 zur Einstellung eines Öffnungswinkels ε1 bzw. ε2 immer auch eine entgegen gerichtete Drehung des Trägers 7 gegenüber dem Gestell 8 bzw. der Strahlaufweitungsoptik 6.
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Bei der Laserbearbeitungsmaschine LBM ist es vorgesehen, zueinander bewegliche Bauteile mit Teflon abzudichten.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Verstellen eines optischen Systems S für eine Laserbearbeitungsmaschine LBM zum Bearbeiten von Werkstücken ist es vorgesehen, wie dies aus einer vergleichenden Betrachtung der 1 und 2 ersichtlich ist, dass ein Schwenken des Lasers 4 und des lichtlenkenden Elements LLE mittels des Trägers 7 aus einer ersten Schwenkstellung P1-7 in eine zweite Schwenkstellung P2-7 um die zweite Schwenkachse SW2 in eine erste Drehrichtung w erfolgt, dass ein Drehen des Lasers 4 aus einer ersten Drehstellung P1-4 in eine zweite Drehstellung P2-4 um die erste Schwenkachse SW1 in eine der ersten Drehrichtung w entgegengesetzte Drehrichtung w' erfolgt, dass der Laserstrahl 2 vor dem Schwenken und Drehen und nach dem Schwenken und Drehen in gleichbleibender Strahlrichtung R26 in den Fokuspunkt FP fokussiert wird, wobei das Schwenken und Drehen entweder gleichzeitig oder das Schwenken vor dem Drehen oder das Schwenken nach dem Drehen erfolgt. Hierbei hat ein gleichzeitiges und aufeinander abgestimmtes, gegenläufiges Schwenken den Vorteil, dass der von dem lichtleitenden Element LLE reflektierte Laserstrahl 2 auch während des Verstellens seine Strahlrichtung R26 beibehält.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zoomoptik
- 2
- Laserstrahl
- 3
- Aufnahme
- 4
- Laser
- 5
- Fokussierspiegel
- 5a
- Spiegelfläche von 5
- 6
- Strahlaufweitungsoptik
- 7
- Träger
- 8
- Gestell
- 9
- Lenkmittel
- 10
- Ellipse
- 11
- Strahleingang
- 11-1
- erstes Strahlprofil von 2 bei 11
- 11-2
- zweites Strahlprofil von 1 bei 11
- 12
- Strahlausgang
- 12-1
- erstes Strahlprofil von 2 bei 12
- 12-2
- zweites Strahlprofil von 2 bei 12
- 13
- Gehäuse
- 14
- Innenraum von 13
- 15
- Gehäusewandung von 13
- 16
- Verbindungsgelenk
- 17
- Öffnung in 16
- 18
- Justagemittel
- 19
- Öffnung in 13
- 20
- Hebelkette
- 21 bis 26
- Hebel von 20
- 27
- Langloch in 8
- AP
- Austrittspunkt von 2 aus 4
- BP
- Brennpunkt von 5
- E20-1
- ersten Endpunkt von 20
- E20-2
- zweiter Endpunkt von 20
- F1
- erste Fokussierstellung von 1
- F2
- zweite Fokussierstellung von 1
- F3
- dritte Fokussierstellung von 1
- FP
- Fokuspunkt von 2
- G16
- Gelenkachse von 16
- G20-1
- erster Gelenkpunkt von 20
- G20-2
- zweiter Gelenkpunkt von 20
- KM
- Kopplungsmittel
- LBM
- Laserbearbeitungsmaschine
- LLE
- lichtleitendes Element
- P1-4, P2-4
- erste/zweite Schwenkstellung von 4
- P1-7, P2-7
- erste/zweite Schwenkstellung von 7
- R26
- Strahlrichtung von 2 beim Eintritt in 6
- S
- optisches System
- SG
- Strahlengang
- SR1
- erste Strahlrichtung von 2
- SW1
- erste Schwenkachse
- SW2
- zweite Schwenkachse
- W2
- Strahlenweg
- w, w'
- Schwenkrichtung
- α
- Öffnungswinkel von 2
- ß1
- Öffnungswinkel von 2 in F1
- ß2
- Öffnungswinkel von 2 in F2
- γ
- Drehwinkel zwischen 4 und 7
- δ
- Drehwinkel zwischen 7 und 6
- ε1
- erster Öffnungswinkel
- ε2
- zweiter Öffnungswinkel
- φ
- Fokuspunkt
