DE102016125670A1

DE102016125670A1 - Scanspiegel mit Auswuchtkörper sowie Verfahren zum Auswuchten eines Scanspiegels

Info

Publication number: DE102016125670A1
Application number: DE102016125670.6A
Authority: DE
Inventors: Mathias Strackharn; Manuel Winkler
Original assignee: Scanlab GmbH
Current assignee: Scanlab GmbH
Priority date: 2016-12-23
Filing date: 2016-12-23
Publication date: 2018-06-28
Also published as: KR20190095461A; US11402605B2; WO2018114488A1; CN110168422B; CN110168422A; US20190331876A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Scanspiegel (6) für ein Laser-Scansystem (1) mit einem Spiegelkörper (13), einer auf einer Vorderseite (10) des Scanspiegels (6) angeordneten Spiegelfläche (14), zumindest einer in dem Spiegelkörper (13) ausgebildeten ersten Aussparung (18), die in einer Rückansicht des Scanspiegels (6) auf einer Seite (19) einer Mittelachse (17) des Scanspiegels (6), angeordnet und von dieser beabstandet ist, und zumindest einem Auswuchtkörper (16), der in der ersten Aussparung (18) aufgenommenen ist und zumindest einen Teil einer Auswuchtmasse (15) zum Auswuchten des Scanspiegels (6) bildet. Erfindungsgemäß weist der Scanspiegel (6) eine erste Aussparungsgruppe (22) zur Aufnahme der gesamten Auswuchtmasse (15) auf, die durch mehrere in der Rückansicht auf derselben Seite (19) der Mittelachse (17) angeordnete erste Aussparungen (18) ausgebildet ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Auswuchten eines derartigen Scanspiegels (6).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Scanspiegel für ein Laser-Scansystem, insbesondere eines Laserbearbeitungsscanners und/oder eines Sensorscanners einer Laserbearbeitungsvorrichtung, mit einem Spiegelkörper, einer auf einer Vorderseite des Scanspiegels angeordneten Spiegelfläche, zumindest einer in dem Spiegelkörper ausgebildeten ersten Aussparung, die in einer Rückansicht des Scanspiegels auf einer Seite einer Mittelachse des Scanspiegels angeordnet und von dieser beabstandet ist, und zumindest einem Auswuchtkörper, der in der ersten Aussparung aufgenommen ist und zumindest einen Teil einer Auswuchtmasse zum Auswuchten des Scanspiegels bildet. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Auswuchten eines Scanspiegels, bei dem eine Unwucht des Scanspiegels gemessen wird und der Scanspiegel über Auswuchtkörper ausgewuchtet wird.
Scanspiegel die hochdynamisch bewegt werden, also z. B. in einem begrenzten Winkelbereich hochdynamisch gedreht werden, und deswegen trägheitsoptimiert sind, werden häufig aus Materialien wie Quarz oder Silizium hergestellt, da diese bei geringem Gewicht sehr steif sind und zu einer äußerst geringen Ebenheit bearbeitet werden können. In diesen Materialien ist das Einbringen eines Gewindes nur unter höchstem Aufwand möglich. Zudem ist man bei einem trägheitsoptimierten Scanspiegel bestrebt, beim Auswuchten so wenig Masse wie möglich hinzuzufügen. Die Ebenheit der Spiegelfläche kann durch große oder ungünstig positionierte Aussparungen in der Rückenfläche oder den Seitenflächen des Spiegelkörpers oder im Spiegelkörper selbst beeinträchtigt werden.
Aus der WO 2013/019430 A1 ist ein Scanspiegel bekannt, der mehrere Schrauben aufweist, die in ein Gewinde des Scanspiegels eingeschraubt sind und als Gegengewicht wirken. Über das Gewinde kann die jeweilige Position der Schrauben bzw. der Gegengewichte verändert werden, wodurch ein Auswuchten des Spiegels erfolgen kann. Nachteilig hierbei ist, dass das Gewinde nur sehr aufwändig herzustellen ist, wodurch die Herstellungskosten des Scanspiegels deutlich erhöht werden. Des Weiteren gestaltet sich das Verfahren zum Auswuchten des Scanspiegels sehr aufwändig, da eine Vielzahl iterativer Schritte notwendig sind, um den optimalen Abstand der Schauben von der Mittelachse ermitteln zu können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, einen ausgewuchteten Scanspiegel und ein Verfahren zu seinem Auswuchten zu schaffen, so dass dieser schnell, kostengünstig und/oder ohne Einbußen hinsichtlich der Spiegelqualität herstellbar ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Scanspiegel und ein Verfahren zum Auswuchten eines Scanspiegels mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche.
Vorgeschlagen wird ein Scanspiegel für ein Laser-Scansystem, insbesondere eines Laserbearbeitungsscanners und/oder eines Sensorscanners einer Laserbearbeitungsvorrichtung. Der Scanspiegel dient demnach zum Ablenken eines Laserstrahls, mittels dem beispielsweise ein Gegenstand, insbesondere in einem Rapid-Prototyping-Verfahren, herstellgestellt, ein Gegenstand bearbeitet, insbesondere geschnitten, geschweißt oder graviert, medizinische Behandlungen vorgenommen und/oder Daten sensorisch erfasst werden können. Der Scanspiegel umfasst einen Spiegelkörper und eine auf der Vorderseite des Scanspiegels angeordnete Spiegelfläche. Der Spiegelkörper dient demnach als Träger der Spiegelfläche. Des Weiteren umfasst der Scanspiegel zumindest eine in dem Spiegelkörper ausgebildete erste Aussparung. Die zumindest eine erste Aussparung ist in einer Rückansicht des Scanspiegels, insbesondere in Spiegelquerrichtung, auf einer Seite einer Mittelachse des Scanspiegels angeordnet und von dieser beabstandet. In der Rückansicht teilt die Mittelachse demnach den Scanspiegel in eine rechte erste und eine linke zweite Hälfte. Die erste Aussparung ist somit im Bereich einer der beiden Hälften und von der Mittelachse beabstandet angeordnet. Vorzugsweise bildet die Mittelachse im bestimmungsgemäßen Gebrauch des Scanspiegels eine Drehachse, um die der Scanspiegel, der zumindest einen Teil eines Rotors des Laser-Scansystems bildet, gedreht werden kann. Des Weiteren weist der Scanspiegel zumindest einen Auswuchtkörper auf, der in der ersten Aussparung aufgenommen ist. Der Auswuchtkörper bildet zumindest einen Teil einer Auswuchtmasse, die beabstandet zur Mittelachse an dem Scanspiegel angeordnet werden muss, um den Scanspiegel, insbesondere durch Verschieben des Schwerpunkts in einer zur Rückseite parallelen Ebene, auszuwuchten.
Der Scanspiegel weist eine erste Aussparungsgruppe zur Aufnahme der gesamten Auswuchtmasse auf. Die erste Aussparungsgruppe setzt sich aus mehreren in der Rückansicht auf derselben Seite der Mittelachse angeordneten und von der Mittelachse beabstandeten ersten Aussparungen zusammen. Vorteilhafterweise kann der Scanspiegel somit schnell und kostengünstig ausgewuchtet werden, indem die gesamte zum Auswuchten des Scanspiegels benötigte Auswuchtmasse in einem fest vorgegebenen und/oder konstanten Abstand zur Mittelachse in den zumindest zwei ersten Aussparungen aufgenommen wird. Der zumindest eine Auswuchtkörper muss somit nicht mehr in einem aufwändigen Auswuchtverfahren mehrmals in Querrichtung des Scanspiegels verschoben werden, um die optimale Auswuchtposition ermitteln zu können. Stattdessen wird die Auswuchtmasse bestimmt und schnell und einfach in zumindest einer der ersten Aussparungen eingebracht und von dieser in einem konstanten Abstand zur Mittelachse gehalten. Hierdurch können bei der Herstellung teure Gewinde zum Verschieben des Auswuchtkörpers eingespart werden, wodurch die Herstellungskosten des Scanspiegels reduziert werden können. Des Weiteren können für den Spiegelkörper auch Materialien verwendet werden, die das Einbringen eines Gewindes nicht oder nur mit deutlich erhöhtem Kostenaufwand ermöglichen. Indem der Scanspiegel über die erste Aussparungsgruppe mit mehreren ersten Aussparungen ausgewuchtet wird, die die Auswuchtmasse in Querrichtung des Scanspiegels in zumindest einem fest vorgegebenen und/oder konstanten Abstand zur Mittelachse aufnimmt, kann der Scanspiegel sehr schnell und kostengünstig ausgewuchtet werden. Der ausgewuchtete Scanspiegel ist somit trägheitsoptimiert und weist eine sehr ebene Spiegelfläche auf, da die Aussparungen vorzugsweise derart eingebracht sind, dass diese im Wesentlichen keinen Einfluss auf die Spiegelfläche nehmen.
Vorteilhaft ist es, wenn der Scanspiegel eine zweite Aussparungsgruppe aufweist, die durch mehrere zweite Aussparungen ausgebildet ist. Die zweite Aussparungsgruppe ist hierbei im Vergleich zur ersten Aussparungsgruppe in einer Rückansicht des Scanspiegels auf der anderen bzw. gegenüberliegenden Seite der Mittelachse angeordnet. Vorteilhafterweise kann somit schnell und kostengünstig bei einer Rückansicht des Scanspiegels entweder auf der rechten Seite der Mittelachse oder auf der linken Seite der Mittelachse zumindest ein Auswuchtkörper in einer der beiden Aussparungsgruppen angeordnet werden. Je nachdem wie die Unwucht geartet ist, kann somit entweder in der ersten Aussparungsgruppe oder auf der anderen Seite in der zweiten Aussparungsgruppe die Auswuchtmasse in zumindest einer der Aussparungen angeordnet werden. Hierdurch kann ein schnelles und unkompliziertes Auswuchten des Scanspiegels erfolgen. Wenn beim Auswuchten ein Fehler erfolgt ist, kann dieser ferner schnell und kostengünstig korrigiert werden, indem in der anderen der beiden Aussparungsgruppen, in der die Auswuchtmasse nicht eingebracht wurde bzw. die noch leer ist, zumindest ein Korrekturkörper eingebracht wird, der ein fehlerkorrigierendes Gegengewicht zur Auswuchtmasse bildet.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind zumindest einige der Aussparungen der ersten und/oder zweiten Aussparungsgruppe zueinander in Richtung der Mittelachse versetzt. Hierdurch können zumindest zwei Aussparungen im gleichen Abstand zur Mittelachse ausgebildet sein. Vorzugsweise weisen die Aussparungen der ersten und/oder der zweiten Aussparungsgruppe hierbei zueinander in Richtung der Mittelachse einen äquidistanten Abstand voneinander auf. Der Abstand in Richtung der Mittelachse zwischen zwei benachbarten Aussparungen entspricht vorzugsweise zumindest einer in Richtung der Mittelachse gemessenen Aussparungsbreite.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Aussparungen der ersten und/oder zweiten Aussparungsgruppe zur Mittelachse alle den gleichen Abstand aufweisen. Die Aussparungen der jeweiligen Aussparungsgruppe sind somit auf einer zur Mittelachse parallelen Linie hintereinander angeordnet. Die Auswuchtmasse kann somit lediglich durch die Anzahl der Auswuchtkörper und deren jeweilige Masse beeinflusst werden, da deren Abstand zur Mittelachse in jeder der Aussparungen gleich ist.
Zusätzlich oder alternativ ist es vorteilhaft, wenn zumindest zwei Aussparungen der ersten und/oder zweiten Aussparungsgruppe unterschiedliche Abstände zur Mittelachse aufweisen. Hierdurch kann die Wirkung des Auswuchtkörpers ferner durch die Wahl des Abstandes bzw. der im jeweiligen Abstand zur Mittelachse angeordneten Aussparung beeinflusst werden. Wird demnach eine Aussparung gewählt, deren Abstand zur Mittelachse geringer ist, muss deren Auswuchtkörper eine größere Masse aufweisen, um die gleiche Wirkung erzielen zu können wie ein im Vergleich dazu zweiter Auswuchtkörper, der eine geringere Masse aufweist und in einer im Vergleich dazu in einem größeren Abstand zur Mittelachse angeordneten anderen Aussparung der jeweiligen Aussparungsgruppe angeordnet ist. Liegt alternativ ein Auswuchtkörper mit einer gegebenen Masse vor, dann ist dessen Wirkung umso größere je größer der Abstand der Aussparung, in der der Auswuchtkörper eingebracht wird, zur Mittelachse ist.
Vorteilhaft ist es, wenn die ersten und/oder zweiten Aussparungen zueinander gleich ausgebildet sind. Hierdurch können die Herstellungskosten des Scanspiegels reduziert werden, da alle Aussparungen mit dem gleichen Werkzeug und hintereinander oder gleichzeitig ausgebildet werden können.
Vorteilhaft ist es, wenn die beiden Aussparungsgruppen zueinander in einer Rückansicht des Scanspiegels symmetrisch angeordnet sind, wobei vorzugsweise die Mittelachse die Symmetrieachse bildet.
Vorteilhaft ist es, wenn in zumindest einer der ersten und/oder zweiten Aussparungen kein Auswuchtkörper angeordnet ist. Hierdurch kann das Gesamtgewicht des Scanspiegels möglichst gering gehalten werden, wodurch eine höhere Dynamik des Scanspiegels sichergestellt wird. Diesbezüglich ist es insbesondere vorteilhaft, wenn zumindest eine der ersten Aussparungen mit einem Auswuchtkörper bestückt ist und keine der zweiten Aussparungen einen Auswuchtkörper aufweist. Vorteilhafterweise wird somit nur auf einer der beiden Seiten des Scanspiegels bzw. in einer der beiden Aussparungsgruppen die Auswuchtmasse angeordnet. Eine der beiden Aussparungsgruppen weist somit keinen Auswuchtkörper auf. Die mit der Auswuchtmasse bestückte Aussparungsgruppe weist zumindest so viele Aussparungen auf, dass alle die Auswuchtmasse bildenden Auswuchtkörper aufgenommen werden können. Wenn die aufzunehmende Auswuchtmasse entsprechend gering ist, kann es demnach vorkommen, dass zumindest eine Aussparung der die Auswuchtmasse aufnehmenden Aussparungsgruppe frei bleibt, wohingegen die anderen Aussparungen dieser Aussparungsgruppe mit einem entsprechenden Auswuchtkörper bestückt sind. Nur im Falle eines Auswuchtfehlers kann es vorkommen, dass auch in der freien Aussparungsgruppe, in der die Auswuchtmasse nicht angeordnet wurde, zumindest ein Korrekturkörper angeordnet ist. Der Korrekturkörper ist hierbei vorzugsweise wie ein Auswuchtkörper ausgebildet.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Aussparungen jeweils derart ausgebildet, dass ein dafür vorgesehener Auswuchtkörper zumindest in Richtung der Mittelachse unbeweglich aufnehmbar ist. Die Aussparungen sind demnach derart ausgebildet, dass sie einen darin angeordneten Auswuchtkörper in Querrichtung des Scanspiegels im konstanten Abstand zur Mittelachse halten. Diesbezüglich ist es vorteilhaft, wenn die Aussparungen jeweils zumindest einen Radialanschlag aufweisen, mittels dem ein daran anliegender Auswuchtkörper stets im konstanten Abstand zur Mittelachse gehalten ist. Hierdurch kann ein schnelles und kostengünstiges Auswuchten des Scanspiegels erfolgen, da nicht wie bisher über ein langwieriges und aufwändiges Auswuchtverfahren der optimale Abstand des Auswuchtkörpers relativ zur Mittelachse ermittelt werden muss, sondern lediglich so viele Auswuchtkörper in fest vorgegebenem und/oder konstantem Abstand zur Mittelachse angeordnet werden müssen, bis die gesamte, insbesondere zuvor ermittelte, Auswuchtmasse in fest vorgegebenem und/oder konstantem Abstand zu Mittelachse aufgenommen ist.
Um die Aussparungen schnell und kostengünstig herstellen zu können und diese auch ferner schnell und einfach mit Auswuchtkörpern bestücken zu können, ist es vorteilhaft, wenn alle Aussparungen der ersten und/oder zweiten Aussparungsgruppe jeweils in derselben Seite bzw. Fläche des Spiegelkörpers ausgebildet sind. Vorzugsweise sind alle Aussparungen der ersten und/oder zweiten Aussparungsgruppe in einer zur Spiegelfläche abgewandten Rückseite des Spiegelkörpers ausgebildet. Alternativ können diese aber auch ebenso in einer Seitenfläche des Spiegelkörpers ausgebildet sein, die die Vorderseite mit der Rückseite verbindet. Bei einer in der Rückseite ausgebildeten Aussparung erstreckt sich diese demnach von der Rückseite ausgehend in Richtung der Vorderseite. Der Spiegelkörper weist demnach zwei gegenüberliegende erste Seitenflächen auf, die von der Mittelachse beabstandet sind, und zwei gegenüberliegende zweite Seitenflächen, die sich lotrecht zur Mittelachse erstrecken. Bei einer in der Seitenfläche ausgebildeten Aussparung erstreckt sich diese von der Seitenfläche ausgehend in Richtung der Mittelachse.
Vorteilhaft ist es, wenn die Aussparungen eine Öffnung zum Einführen eines Auswuchtkörpers aufweisen. Die Öffnung ist vorzugsweise an der Rückseite oder an einer der beiden Seitenflächen ausgebildet. Hierbei kann es vorteilhaft sein, wenn jede Aussparung eine eigene Öffnung aufweist. Alternativ ist es ebenso vorstellbar, dass mehrere Aussparungen eine gemeinsame Öffnung aufweisen.
Vorteilhaft ist es, wenn der Spiegelkörper als Vollkörper ausgebildet ist. Hierdurch können die Aussparungen unmittelbar im Spiegelkörper ausgebildet werden. Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn der Spiegelkörper aus Quarz oder Silizium ausgebildet ist und/oder insbesondere ein Quarz- oder Siliziumsubstrat ist. Vorteilhaft ist es, wenn sich die Aussparungen der ersten und/oder zweiten Aussparungsgruppe von der Rückseite ausgehend in Richtung der Vorderseite oder von einer der beiden Seitenflächen ausgehend in Richtung der Mittelachse in den, insbesondere als Vollkörper ausgebildeten, Spiegelkörper hineinerstrecken.
Der Scanspiegel kann besonders kostengünstig hergestellt werden, wenn zumindest eine der Aussparungen der ersten und/oder zweiten Aussparungsgruppe als, insbesondere gebohrtes, Sackloch ausgebildet ist.
Zusätzlich oder alternativ ist es vorteilhaft, wenn zumindest zwei Aussparungen der ersten und/oder zweiten Aussparungsgruppe durch eine gemeinsame, sich insbesondere parallel zur Mittelachse erstreckende, Nut ausgebildet sind. In diesem Fall weisen die beiden Aussparungen eine gemeinsame Öffnung zum Einführen zumindest eines Auswuchtkörpers auf.
Um bei der Ausbildung der Aussparungen und/oder beim Einbringen des zumindest einen Auswuchtkörpers eine Deformation der Spiegelfläche vermeiden zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Aussparungen, insbesondere das Sackloch und/oder die Nut, in einer Seitenansicht des Scanspiegels von der Spiegelfläche beabstandet sind. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn der Abstand vorzugsweise zumindest die halbe Tiefe des Spiegelkörpers beträgt. Ferner ist es vorteilhaft, wenn insbesondere bei einer an der Rückseite ausgebildeten Aussparung die Tiefe der Aussparung vorzugsweise max. 50 %, insbesondere max. 33 % der Dicke des Spiegelkörpers entspricht.
Um ein schnelles und unkompliziertes Einführen des Auswuchtkörpers in die dafür vorgesehene Aussparung sicherstellen zu können, ist es vorteilhaft, wenn der zumindest eine Auswuchtkörper eine Kugel ist. Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn der zumindest eine Auswuchtkörper in die dazugehörige Aussparung eingeschoben ist. Die exakte Position des Auswuchtkörpers in der Aussparung ist somit nicht über ein Gewinde festgelegt. Stattdessen wird der Auswuchtkörper vorzugsweise bis zum Grund der jeweiligen Aussparung geschoben, wodurch dessen Position unveränderbar durch eine Wand der Aussparung festgelegt ist. Bei einer an der Seitenfläche ausgebildeten Aussparung ist der konstante Abstand des dafür vorgesehenen Auswuchtkörpers somit durch den Grund der Aussparung festgelegt. Bei einer in der Rückseite des Spiegelkörpers ausgebildeten Aussparung ist der konstante Abstand des dafür vorgesehenen Auswuchtkörpers zur Mittelachse durch eine der Mittelachse zugewandte Seitenfläche oder einen Mantelflächenabschnitt der Aussparung festgelegt.
Um vermeiden zu können, dass sich ein in der Aussparung angeordneter Auswuchtkörper unbeabsichtigt aus der Aussparung löst, ist es vorteilhaft, wenn der Auswuchtkörper vorzugsweise vollständig in der Aussparung aufgenommen ist. Diesbezüglich ist es ebenso vorteilhaft, wenn die Tiefe der Aussparung zumindest halb so groß, insbesondere größer oder gleich, einem Kugeldurchmesser der Kugel ist. Zusätzlich oder alternativ ist es vorteilhaft, wenn der Durchmesser der Aussparung größer oder gleich dem Kugeldurchmesser der Kugel ist.
Vorteilhaft ist es, wenn der Scanspiegel zumindest zwei Auswuchtkörper aufweist, die gemeinsam die Auswuchtmasse bilden und/oder jeweils in einer der Aussparungen, insbesondere unveränderbar und/oder mit konstantem Abstand zur Mittelachse, der ersten und/oder zweiten Aussparungsgruppe aufgenommen sind.
Vorteilhaft ist es, wenn der Scanspiegel zumindest zwei volumengleiche Auswuchtkörper aufweist. |_[JME1]Zusätzlich oder alternativ ist es vorteilhaft, wenn zumindest zwei Auswuchtkörper zueinander die gleiche und/oder unterschiedliche Masse aufweisen. Die Auswuchtkörper können Beispielsweise aus Edelstahl, Hartmetall, Blei oder Harz ausgebildet sein Vorteilhaft ist es, wenn zwei massenunterschiedliche Auswuchtkörper derart ausgebildet sind, dass der eine der beiden Auswuchtkörper die doppelte Masse des anderen Auswuchtkörpers aufweist.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn der zumindest eine Auswuchtkörper in der dazugehörigen Aussparung, zumindest in Querrichtung des Scanspiegels, formschlüssig gehalten ist und/oder in dieser stoffschlüssig befestigt ist. Diesbezüglich ist es insbesondere vorteilhaft, wenn der Auswuchtkörper, insbesondere mit einem schnelllaushärtenden Klebstoff, eingeklebt ist. Zusätzlich oder alternativ ist es vorteilhaft, wenn zumindest eine der Aussparungen, insbesondere deren Öffnung, versiegelt ist. Dies erfolgt vorzugsweise mit einem Klebstoff.
Vorgeschlagen wird eine Ablenkeinheit mit einem um eine Drehachse drehbaren Rotor, der einen Scanspiegel aufweist, der gemäß der vorangegangenen Beschreibung ausgebildet ist, wobei die genannten Merkmale einzeln oder in beliebiger Kombination vorhanden sein können. Vorzugsweise umfasst der Rotor einen Spiegelhalter, der an einem seiner beiden Enden mit dem Scanspiegel verbunden ist und/oder an seinem anderen Ende mit einer Antriebseinheit, insbesondere einem galvanometrischen Antrieb, gekoppelt ist.
Vorgeschlagen wird des Weiteren ein Verfahren zum Auswuchten eines Scanspiegels und/oder einer Ablenkeinheit, der/die vorzugsweise gemäß der vorangegangenen Beschreibung ausgebildet ist, wobei die genannten Merkmale einzeln oder in beliebiger Kombination vorhanden sein können. Bei dem Verfahren wird eine Unwucht des Scanspiegels gemessen. Anschließend wird der Scanspiegel über einen Auswuchtkörper ausgewuchtet. Hierfür werden zunächst mehrere in einer Rückansicht des Scanspiegels zu einer Mittelachse beabstandete Aussparungen, insbesondere eine erste und/oder zweite Aussparungsgruppe, in einen Spiegelkörper eingebracht. Die Aussparungen können jeweils einen dafür vorgesehenen Auswuchtkörper in einem konstanten Abstand zur Mittelachse halten. Zum Auswuchten des Scanspiegels wird in zumindest eine der Aussparungen ein Auswuchtkörper eingebracht. Vorteilhafterweise muss somit nicht in einem aufwändigen und langwierigen Verfahren der passende Abstand der Auswuchtmasse zur Mittelachse ermittelt werden. Stattdessen wird die Auswuchtmasse über die Anzahl der Auswuchtkörper definiert. Die Auswuchtkörper können demnach schnell und einfach in einem konstanten Abstand zur Mittelachse positioniert werden, wodurch das Auswuchtverfahren sehr einfach und schnell durchgeführt werden kann. Hierdurch können wiederum die Herstellungskosten des Scanspiegels reduziert werden.
Vorteilhaft ist es, wenn vor dem Auswuchten alle Aussparungen ausgebildet werden. Hierdurch kann vermieden werden, dass während des Auswuchtens zusätzliche Aussparungen in den Spiegelkörper eingebracht werden müssen, was zur Beschädigung der Spiegelfläche führen könnte.
Auch ist es vorteilhaft, wenn an dem Spiegelkörper erst nach dem Einbringen aller Aussparungen die Spiegelfläche ausgebildet wird. Hierdurch kann vermieden werden, dass die Spiegelfläche auf Grund des Einbringens einer Aussparung deformiert wird.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn nach dem Ausbilden der Aussparungen und/oder nach dem Ausbilden der Spiegelfläche eine Unwucht des Scanspiegels gemessen wird. Diesbezüglich ist es ferner vorteilhaft, wenn in Abhängigkeit der gemessenen Unwucht in einer Rückansicht des Scanspiegels in Bezug zur Mittelachse eine der beiden Seiten bzw. eine der beiden Aussparungsgruppen ausgewählt wird, auf/in der zumindest ein Auswuchtkörper anzubringen ist. Diesbezüglich ist es ferner vorteilhaft, wenn in Abhängigkeit der gemessenen Unwucht eine der beiden Aussparungsgruppen ausgewählt wird, in der zumindest ein Auswuchtkörper anzubringen ist. Hierdurch kann festgelegt werden, auf welcher der beiden Seiten die Auswuchtmasse anzubringen ist, um die gemessene Unwucht des Scanspiegels beseitigen zu können.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn in Abhängigkeit des Abstands von der Mittelachse der auf der ausgewählten Seite befindlichen Aussparungen eine Auswuchtmasse berechnet wird. Zusätzlich oder alternativ ist es diesbezüglich vorteilhaft, wenn in Abhängigkeit der bestimmten Auswuchtmasse eine Anzahl anzubringender Auswuchtkörper, von denen vorzugsweise zumindest zwei zueinander ein gleiches Volumen und/oder unterschiedliche Massen aufweisen, bestimmt wird.
Danach ist es vorteilhaft, wenn die berechnete Auswuchtmasse auf der festgelegten Seite in den festgelegten Aussparungen angeordnet wird.
Vorteilhaft ist es, wenn nach dem Einbringen des zumindest einen Auswuchtkörpers die Unwucht des Scanspiegels erneut gemessen wird und/oder bei erneut festgestellter Unwucht ein weiterer Auswuchtkörper, insbesondere auf derselben Seite, angeordnet wird.
Weitere Vorteile der Erfindung sind in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines Laser-Scansystems zum Bearbeiten eines Werkstücks,
2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Scanspiegels in einer Rückansicht mit mehreren Aussparungen zum Auswuchten des Scanspiegels,
3 eine seitliche Teilschnittansicht des in 2 dargestellten Scanspiegels im Bereich der mit Auswuchtkörpern bestückten Aussparungen,
4 ein zweites Ausführungsbeispiel des Scanspiegels in einer Rückansicht und
5 ein drittes Ausführungsbeispiel des Scanspiegels in einer Rückansicht.

1 zeigt ein Ausschnitt eines Laser-Scansystem 1, mittels dem ein Laserstrahl 2 eines Lasers 3 abgelenkt werden kann. Der Laserstrahl 2 dient vorliegend zum Ausbilden einer Schweißnaht 5 auf einem Werkstück 4. Er wird von dem Laser 3 ausgesendet und von einem Scanspiegel 6 des Laser-Scansystems 1 auf das Werkstück 4 gelenkt. Der Scanspiegel 6 ist um eine Drehachse 9 drehbar gelagert. Hierfür ist der Scanspiegel 6 von einem Spiegelhalter 7 gehalten. Der Spiegelhalter 7 greift an einer Vorderseite 10 und einer Rückseite 11 des Scanspiegels 6, kraft-, stoff- und/oder formschlüssig, an.
Der Scanspiegel 6 und der Spiegelhalter 7 bilden zumindest einen Teil eines Rotors 12, der um die Drehachse 9 innerhalb eines begrenzten Winkelbereichs rotiert werden kann. Dies erfolgt über einen Antrieb 8, der vorzugsweise ein Galvanometerantrieb ist. Durch eine über den Antrieb 8 auf den Rotor 12 übertragene Drehbewegung kann somit der Laserstrahl 2 auf dem Werkstück 4 bewegt werden. Zusätzlich oder alternativ zum Schweißen kann das Laser-Scansystem 1 ebenso auch zum Laserschneiden, Lasergravieren, zum Bewegen eines Sensorlaserstrahls, für medizinische Behandlungen und/oder zum Rapid-Prototyping verwendet werden.
Gemäß 1 und 2 umfasst der Scanspiegel 6 einen Spiegelkörper 13. Dieser bildet einen Tragkörper des Scanspiegels 6. Der Spiegelkörper 13 ist vorzugsweise aus einem Quarz- und/oder Siliziumsubstrat ausgebildet. Des Weiteren ist dieser vorzugsweise als Vollkörper ausgebildet. Neben dem Spiegelkörper 13 umfasst der Scanspiegel 6 des Weiteren eine Spiegelfläche 14. Die Spiegelfläche 14 ist auf einer Vorderseite 10 ausgebildet. Die Spiegelfläche 14 ist vorzugsweise poliert und beschichtet.
Da insbesondere der Scanspiegel 6, aber auch der Spiegelhalter 7 und/oder der Antrieb 8, mit Toleranzen behaftet ist, ist die Masseverteilung nicht vollständig symmetrisch bezüglich der Drehachse 9 ausgebildet. Diese nichtideale Masseverteilung führt dazu, dass bei einer Bewegung des Scanspiegels 6 Kräfte auftreten, die verschiedene Schwingungsmoden anregen, darunter auch Biegeschwingungen des Rotors 12. Diese Biegeschwingungen wirken sich negativ auf die Ablenkungsgenauigkeit des Scanspiegels 6 aus. Um die Biegeschwingungsanregungen zu verringern, werden derartige Scanspiegel 6 über eine Auswuchtmasse 15 ausgewuchtet (vgl. 2).
2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des Scanspiegels 6 in einer Rückansicht. Im abbildungsgemäßen unteren Bereich des Scanspiegels 6 kann der vorliegend nicht dargestellte Spiegelhalter 7 angeordnet werden. Der in 2 dargestellte Scanspiegel 6 ist durch die Auswuchtmasse 15 ausgewuchtet. Vorliegend setzt sich die Auswuchtmasse 15 aus mehreren Auswuchtkörpern 16 zusammen. Die Auswuchtkörper 16 sind hierbei alle auf derselben Seite einer Mittelachse 17 des Scanspiegels 6 angeordnet. Die Mittelachse 17 teilt demnach den Scanspiegel 6 in zwei Hälften, wobei nur auf einer der beiden Hälften die Auswuchtmasse 15 vollständig angeordnet ist. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bildet die Mittelachse 17 in der dargestellten Rückansicht des Scanspiegels 6 eine Symmetrieachse aus. Im in 1 dargestellten bestimmungsgemäßen Gebrauch des Scanspiegels 6 bildet die Mittelachse 17 ferner die Drehachse 9 des Rotors 12.
Der Scanspiegel 6 weist mehrere erste Aussparungen 18 auf. Diese sind relativ zur Mittelachse 17 im Bereich einer ersten Seite 19 bzw. Hälfte der Rückseite 11 angeordnet. Des Weiteren weist der Scanspiegel 6 mehrere zweite Aussparungen 20 auf. Diese sind relativ zur Mittelachse 17 auf einer der ersten Seite 19 gegenüberliegenden zweiten Seite 21 bzw. zweiten Hälfte ausgebildet. Vorliegend weist der Scanspiegel 6 vier erste und vier zweite Aussparungen 18, 20 auf.
Die ersten Aussparungen 18 sind zur ersten Seite 19 hin von der Mittelachse 17 in der abbildungsgemäßen Rückansicht beabstandet. Vorliegend weisen alle ersten Aussparungen 18, insbesondere in Radialrichtung, gemäß der in 2 dargestellten abbildungsgemäßen Rückansicht den gleichen Abstand zur Mittelachse 17 auf. Sie sind demnach zueinander auf einer zur Mittelachse 17 parallelen Linie angeordnet.
Die ersten Aussparungen 18 bilden eine erste Aussparungsgruppe 22. Ebenso bilden die zweiten Aussparungen 20 eine zweite Aussparungsgruppe 23. Auch die zweiten Aussparungen 20 weisen in Radialrichtung gemäß der abbildungsgemäßen Rückansicht des Scanspiegels 6 zur Mittelachse 17 alle den gleichen Abstand auf. Sie sind demnach ebenfalls auf einer zur Mittelachse 17 parallelen Linie hintereinander angeordnet.
Vorzugsweise sind die Aussparungen der ersten und/oder zweiten Aussparungsgruppe 22, 23, wie in dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel, zueinander in Richtung der Mittelachse 17 beabstandet. Die Abstände zwischen zwei in Längsrichtung zueinander benachbarten Aussparungen 18, 20 sind vorzugsweise zueinander äquidistant. Des Weiteren ist der Abstand zwischen zwei benachbarten Aussparungen 18, 20 einer Gruppe vorzugsweise zumindest so groß wie die Breite der jeweiligen Aussparungen 18, 20 in Richtung der Mittelachse 17. Alternativ kann eine der Aussparungen 18, 20 mindestens so weit von der Mittelachse 17 beabstandet sein, wie die halbe Breite oder die volle Breite der jeweiligen Aussparung 18, 20 in Richtung der Mittelachse 17.
Die beiden Aussparungsgruppen 22, 23 sind zueinander symmetrisch ausgebildet. Hierbei bildet die Mittelachse 17 eine Symmetrieachse der beiden Aussparungsgruppen 22, 23. Die Aussparungen 18, 20 der jeweiligen Aussparungsgruppe 22, 23 sind zueinander und/oder zur anderen Aussparungsgruppe 22, 23 identisch ausgebildet.
Vorliegend sind die Aussparungen 18, 20 als Sacklöcher ausgebildet. Des Weiteren sind die Aussparungen 18, 20 in der Rückseite 11 des Scanspiegels 6 ausgebildet. Gemäß der in 3 dargestellten Schnittansicht erstrecken sich die Aussparungen 18, 20 somit von der Rückseite 11 ausgehend in Richtung der Spiegelfläche 14. Alternativ könnten diese aber auch in einer vorliegend nicht dargestellten Ausführungsform an einer Seitenfläche des Spiegelkörpers 13 ausgebildet sein, so dass sie sich im Wesentlichen in Querrichtung des Scanspiegels 6 erstrecken. Der Spiegelkörper weist demnach zwei gegenüberliegende erste Seitenflächen auf, die von der Mittelachse 17 beabstandet sind, und zwei gegenüberliegende zweite Seitenflächen, die sich lotrecht zur Mittelachse 17 erstrecken. Zumindest eine der Aussparungen 18, 20 könnte demnach zusätzlich oder alternativ in einer der ersten oder zweiten Seitenflächen ausgebildet sein.
Gemäß 3 weisen die Aussparungen 18, 20 einen Abstand von der Spiegelfläche 14 auf. Ein Grund 25 der Aussparungen 18, 20 ist demnach von der Spiegelfläche 14 beabstandet. Des Weiteren erstrecken sich die Aussparungen 18, 20 nicht über die Mittelachse 17 hinaus, so dass der Grund 25 der jeweiligen Aussparung 18, 20 auch zur Mittelachse 17 bzw. Drehachse 9 einen Abstand aufweist.
Die Aussparungen 18, 20 sind so tief ausgebildet, dass die Auswuchtkörper 16, wie vorliegend dargestellt, vollständig in den Aussparungen 18, 20 aufgenommen sind. Alternativ könnten die Auswuchtkörper 16 aber auch nur zumindest bis zur Hälfte aufgenommen sein. Sie würden demnach teilweise aus den Aussparungen 18, 20 hinausstehen.
Vorliegend sind die Auswuchtkörper 16 als Kugeln 26 ausgebildet (vgl. 3). Hierdurch können diese schnell und einfach in die dazugehörige Aussparung 18, 20 eingeschoben werden. Die Tiefe und/oder Breite der Aussparungen 18, 20 entspricht hierbei vorzugsweise einem Durchmesser der Kugeln 26. Alternativ können die Auswuchtkörper auch zylindrisch sein. Z.B. kann auch ein Drahtabschnitt als Auswuchtkörper verwendet werden.
Gemäß 2 und 3 sind die Auswuchtkörper 16 von ihrer äußeren Gestalt und/oder von ihrem Volumen zueinander identisch ausgebildet. Zueinander können diese jedoch unterschiedliche Massen aufweisen. Demnach ist es vorteilhaft, wenn zumindest einer der Auswuchtkörper 16 eine deutlich andere, insbesondere doppelt so große, Dichte aufweist als ein anderer der Auswuchtkörper 16. Hierdurch kann die zum Auswuchten notwendige Auswuchtmasse 15 ausreichend genau durch die äußerlich gleichen Auswuchtkörper 16 festgelegt werden.
Um den in 2 und 3 dargestellten ausgewuchteten Scanspiegel 6 herzustellen, wird zunächst in einem ersten Schritt der Spiegelkörper 13 ausgebildet. Dies erfolgt insbesondere aus Quarz oder Silizium. Anschließend werden auf der Rückseite 11 des Scanspiegels 6 die beiden Aussparungsgruppen 22, 23 ausgebildet. Dies erfolgt insbesondere durch mehrere rückseitige Sacklochbohrungen. Anschließend wird auf der Vorderseite 10 die Spiegelfläche 14 poliert und beschichtet. Die Spiegelfläche 14 könnte aber auch schon vor der Einbringung der Aussparungen 18, 20 an dem Spiegelkörper 13 ausgebildet sein. Die Anzahl der Aussparungen 18, 20 der ersten und zweiten Aussparungsgruppe 22, 23 ist hierbei so gewählt, dass die gesamte zum Auswuchten des Scanspiegels 6 benötigte Auswuchtmasse 15 auf einer der beiden Seiten 19, 21 bzw. in einer der beiden Aussparungsgruppen 22, 23 des Scanspiegels 6 aufgenommen werden kann. Vorliegend weist jede Aussparungsgruppe 23, 22 jeweils vier Aussparungen 18, 20 auf.
Nach dem Ausbilden der Aussparungen 18, 20 wird zunächst eine Unwucht des Scanspiegels 6 gemessen. Dies erfolgt insbesondere, wenn der Scanspiegel 6 mit dem Spiegelhalter 7 und dem Antrieb 8 gekoppelt ist. Die Unwucht des Gesamtsystems kann nunmehr durch das Anbringen der Auswuchtmasse 15 kompensiert werden. Hierfür wird zunächst durch die Messung der Unwucht diejenige Seite 19, 21 bestimmt, bzw. diejenige Aussparungsgruppe 22, 23 bestimmt, von der die jeweilige Auswuchtmasse 15 aufgenommen werden muss. Danach wird die aufzunehmende Auswuchtmasse 15 in Abhängigkeit des Abstandes der jeweiligen Aussparungen 18, 20 von der Mittelachse 17 bestimmt. Des Weiteren wird die Anzahl und/oder die Art bzw. Masse der aufzunehmenden Auswuchtkörper 16 bestimmt. Bezüglich letzterem wird im Wesentlichen das Material bestimmt, aus denen die volumengleichen Auswuchtkörper 16 ausgebildet sein sollen. Dies erfolgt durch Auswahl aus einer zur Verfügung stehenden Materialgruppe, wobei die Auswuchtkörper 16 beispielsweise aus Edelstahl, Hartmetall, Blei oder Harz sein können.
Nachdem die Auswuchtmasse 15 - d.h. die Anzahl der Auswuchtkörper 16, die Art der Auswuchtkörper 16 und die Aussparungen 18, 20, in denen die Auswuchtkörper 16 aufgenommen werden sollen - festgelegt wurde, werden die Auswuchtkörper 16 in der jeweils festgelegten Aussparungsgruppe 22, 23 angeordnet. Gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Unwucht des Scanspiegels 16 derart ausgebildet, dass die Auswuchtkörper 16 in der ersten Aussparungsgruppe 22 zur Kompensation der Unwucht angeordnet werden müssen. In einem hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Unwucht aber auch derart ausgebildet sein, dass die Auswuchtmasse 15 in der zweiten Aussparungsgruppe 23 und nicht in der ersten Aussparungsgruppe 22 angeordnet ist. Vorzugsweise sind die Auswuchtkörper 16 passgenau in der jeweils zugeordneten Aussparung 18 aufgenommen. Zum Fixieren der Auswuchtkörper 16 sind diese in die Aussparungen 18 eingeklebt. Dies erfolgt vorzugsweise mit einem schnell aushärtenden Kleber.
Nachdem die Auswuchtkörper 16 angeordnet wurden, wird erneut die Unwucht des Scanspiegels 6 gemessen. Sofern die Unwucht nicht innerhalb eines vorbestimmten Toleranzbereichs liegt, wird erneut eine zusätzlich aufzunehmende Auswuchtmasse 15 berechnet. Der die zusätzliche Auswuchtmasse 15 bestimmende zumindest eine Auswuchtkörper 16 wird dann - sofern kein Messfehler vorlag - auf derselben Seite 19 angeordnet, auf der auch schon die anderen Auswuchtkörper 16 angeordnet sind. Dieser Vorgang kann in einem iterativen Annäherungsverfahren so oft durchgeführt werden, bis die Unwucht des Scanspiegels 16 ausreichend gut beseitigt ist. Gemäß 2 sind somit in der zweiten Aussparungsgruppe 23 keine Auswuchtkörper 16 angeordnet. Ferner ist auch eine der ersten Aussparungen 18 der ersten Aussparungsgruppe 22 leer. Dies ist deshalb der Fall, weil bei der vorliegend festgestellten Unwucht, bereits drei Auswuchtkörper 16 ausgereicht haben, um die Auswuchtmasse 15 vollständig aufzunehmen. Bei einer größeren Unwucht, hätten die vorhandenen Auswuchtkörper 16 mit einer größeren Masse ausgebildet werden müssen und/oder womöglich noch ein zusätzlicher Auswuchtkörper 16 in der freien ersten Aussparung 18 angeordnet werden müssen.
Wenn beim Auswuchtvorgang fehlerhafterweise zu viel Auswuchtmasse 15 in einer der beiden Aussparungsgruppen 22, 23 angeordnet wird, kann es vorkommen, dass in der im Idealfall leeren anderen Aussparungsgruppe 22, 23 zumindest ein vorliegend nicht dargestelltes Korrekturgewicht angeordnet werden muss. Das Korrekturgewicht ist hierbei vorzugsweise wie einer der Auswuchtkörper 16 ausgebildet und stellt ein Gegengewicht zur Auswuchtmasse 15 dar.
4 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel des Scanspiegels 6. Bei der nachfolgenden Beschreibung dieses alternativen Ausführungsbeispiels werden für Merkmale, die im Vergleich zu dem in 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel in ihrer Ausgestaltung und/oder Wirkweise identisch oder zumindest vergleichbar ausgebildet sind, gleiche Bezugszeichen verwendet. Sofern diese nicht nochmals detailliert erläutert werden, entspricht deren Ausgestaltung oder Wirkweise der vorstehenden Beschreibung.
Im Unterschied zu dem in 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel sind bei dem in 4 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel die Aussparungen 18, 20 der jeweiligen Aussparungsgruppe 22, 23 nicht voneinander in Richtung der Mittelachse 17 beabstandet, sondern miteinander verbunden. Die ersten Aussparungen 18 der ersten Aussparungsgruppe 22 sind vorliegend durch eine gemeinsame erste Nut 27 ausgebildet. Des Weiteren sind die zweiten Aussparungen 20 der zweiten Aussparungsgruppe 23 durch eine zweite Nut 28 ausgebildet. Die Nuten 27, 28 sind vorliegend als Längsnuten ausgebildet und erstrecken sich parallel zur Mittelachse 17. Gemäß 4 sind die Auswuchtkörper 16 voneinander beabstandet in der ersten Nut 27 aufgenommen. Alternativ könnten diese aber auch ebenso zu einem Ende der ersten Nut 27 hin verschoben sein, so dass die Auswuchtkörper 16 aneinander anliegen. Eine Positionsfixierung könnte über einen Klebstoff bewirkt werden.
5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel des Scanspiegels 6 wobei auch in diesem Fall für identische oder zumindest wirkungsgleiche Merkmale gleiche Bezugszeichen verwendet werden. Im Unterschied zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen weist der Scanspiegel 6 eine andere Grundform auf, wobei dieser breiter als hoch ist. Des Weiteren weisen die Aussparungen 18, 20 der jeweiligen Aussparungsgruppe 22, 23 nicht wie bei den vorangegangenen Ausführungsbeispielen einen gleichen Abstand zur Mittelachse 17, d.h. in Querrichtung des Scanspiegels 6, auf. Stattdessen weist zumindest ein Teil der Aussparungen 18, 20 der Aussparungsgruppen 22, 23 zur Mittelachse 17 unterschiedliche Abstände in Radialrichtung bzw. Querrichtung des Scanspiegels 6 auf. Demnach ist die abbildungsgemäß oberste Aussparung 18, 20 am nähersten an der Mittelachse 17 angeordnet und die beiden untersten Aussparungen 18, 20 mit zueinander gleichen Abstand am weitesten von der Mittelachse 17 entfernt. Ein in der obersten bzw. zur Mittelachse 17 näher positionierten Aussparung 18 angeordneter Auswuchtkörper 16 muss demnach eine größere Masse aufweisen als ein in der untersten bzw. zur Mittelachse entfernter positionierten Aussparung 18 angeordneter Auswuchtkörper 16, um die gleiche Auswuchtwirkung erzielen zu können.
Bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen sind die Aussparungen 18, 20 im Bereich des Randes angeordnet, so dass diese einen möglichst großen Abstand zur Mittelachse 17 aufweisen. Hierdurch können die Auswuchtkörper 16 möglichst klein und mit einer geringeren Masse ausgebildet werden, wodurch die Dynamik des Scanspiegels verbessert wird. Vorzugsweise sind die Aussparungen 18, 20 mindestens eine Breite bzw. einen Durchmesser der jeweiligen Aussparung 18, 20 vom Rand des Spiegels beabstandet.
In einem vorliegend nicht dargestellten Ausführungsbeispiel könnten auch mehrere Auswuchtkörper 16 in einer und/oder derselben Aussparung aufgenommen sein. Diesbezüglich könnte demnach zumindest eine der Aussparungen 18, 20 und/oder zumindest zwei der Auswuchtkörper derart ausgebildet sein, dass zumindest zwei Auswuchtkörper 16, insbesondere in einer Ein- und/oder Ausführrichtung der Aussparung18, 20 , hintereinander in derselben Aussparung 18. 20 aufnehmbar sind und/oder aufgenommen sind. Es ist demnach auch denkbar, dass in einer Seitenfläche oder auch in einer der Stirnflächen (also in 2 die Flächen oben oder unten am Spiegelkörpereine Bohrung vorgesehen ist, in der mehrere Kugeln „aufeinander“ aufgenommen werden können.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche sind ebenso möglich wie eine Kombination der Merkmale, auch wenn diese in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben sind.
Bezugszeichenliste

1: Laser-Scansystem
2: Laserstrahl
3: Laser
4: Werkstück
5: Schweißnaht
6: Scanspiegel
7: Spiegelhalter
8: Antrieb
9: Drehachse
10: Vorderseite
11: Rückseite
12: Rotor
13: Spiegelkörper
14: Spiegelfläche
15: Auswuchtmasse
16: Auswuchtkörper
17: Mittelachse
18: erste Aussparung
19: erste Seite
20: zweite Aussparung
21: zweite Seite
22: erste Aussparungsgruppe
23: zweite Aussparungsgruppe
24: Sackloch
25: Grund
26: Kugel
27: erste Nut
28: zweite Nut

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2013/019430 A1 [0003]

Claims

Scanspiegel (6) für ein Laser-Scansystem (1), insbesondere eines Laserbearbeitungsscanners und/oder eines Sensorscanners einer Laserbearbeitungsvorrichtung, mit einem Spiegelkörper (13), einer auf einer Vorderseite (10) des Scanspiegels (6) angeordneten Spiegelfläche (14), zumindest einer in dem Spiegelkörper (13) ausgebildeten ersten Aussparung (18), die in einer Rückansicht des Scanspiegels (6) auf einer Seite (19) einer Mittelachse (17) des Scanspiegels (6), angeordnet und von dieser beabstandet ist, und zumindest einem Auswuchtkörper (16), der in der ersten Aussparung (18) aufgenommenen ist und zumindest einen Teil einer Auswuchtmasse (15) zum Auswuchten des Scanspiegels (6) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der Scanspiegel (6) eine erste Aussparungsgruppe (22) zur Aufnahme der gesamten Auswuchtmasse (15) aufweist, die durch mehrere in der Rückansicht auf derselben Seite (19) der Mittelachse (17) angeordnete erste Aussparungen (18) ausgebildet ist.
Scanspiegel nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Scanspiegel (6) eine im Vergleich zur ersten Aussparungsgruppe (22) auf der anderen Seite (21) der Mittelachse (17) angeordnete zweite Aussparungsgruppe (23) aufweist, die durch mehrere zweite Aussparungen (20) ausgebildet ist.
Scanspiegel nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils die Aussparungen (18, 20) der ersten und/oder zweiten Aussparungsgruppe (22, 23) zueinander in Richtung der Mittelachse (17), insbesondere äquidistant, versetzt sind und/oder dass zumindest zwei Aussparungen (18, 20) der ersten und/oder zweiten Aussparungsgruppe (22, 23) zur Mittelachse (17) den gleichen und/oder einen unterschiedlichen Abstand aufweisen.
Scanspiegel nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einer der ersten und/oder zweiten Aussparungen (18, 20) kein Auswuchtkörper (16) angeordnet ist, wobei vorzugsweise zumindest eine der ersten Aussparungen (18) mit einem Auswuchtkörper (16) bestückt ist und die zweiten Aussparungen (20) keine Auswuchtkörper (16) aufweisen.
Scanspiegel nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (18, 20) jeweils derart ausgebildet sind, dass ein Auswuchtkörper (16) zumindest in Richtung der Mittelachse (17) unbeweglich aufnehmbar ist, wobei die Aussparungen (18, 20) vorzugsweise jeweils zumindest einen Radialanschlag aufweisen, mittels dem ein daran anliegender Auswuchtkörper (16) stets im konstanten Abstand zur Mittelachse (17) haltbar ist.
Scanspiegel nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Aussparungen (18, 20) der ersten und/oder zweiten Aussparungsgruppe (22, 23) auf derselben Seite (19, 21) des Spiegelkörpers (13) ausgebildet sind, insbesondere in einer zur Spiegelfläche (14) abgewandten Rückseite (11) oder in einer Seitenfläche des Spiegelkörpers (13).
Scanspiegel nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Aussparungen (18, 20) der ersten und/oder zweiten Aussparungsgruppe (22, 23) von der Rückseite (11) ausgehend in Richtung der Vorderseite (10) oder von einer der beiden Seitenflächen ausgehend in Richtung der Mittelachse (17) in den Spiegelkörper (13) hineinerstrecken.
Scanspiegel nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Aussparungen (18, 20) der ersten und/oder zweiten Aussparungsgruppe (22, 23) als Sackloch (24) ausgebildet ist und/oder dass zumindest zwei Aussparungen (18, 20) der ersten und/oder zweiten Aussparungsgruppe (22, 23) durch eine gemeinsame, sich insbesondere parallel zur Mittelachse (17) erstreckende, Nut (27, 28) ausgebildet sind.
Scanspiegel nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Auswuchtkörper (16) eine Kugel (26) ist, in die dazugehörige Aussparung (18) eingeschoben ist, an einem Grund (25) und/oder einer Seitenfläche der Aussparung (18) in Querrichtung des Scanspiegels (6) anliegt und/oder vollständig in der Aussparung (18) aufgenommen ist.
Scanspiegel nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Scanspiegel (6) zumindest zwei volumengleiche Auswuchtkörper (16) aufweist, die gemeinsam die Auswuchtmasse (15) bilden und/oder jeweils in einer Aussparung (18, 20), insbesondere unveränderbar und/oder mit konstantem Abstand zur Mittelachse (17), aufgenommen sind.
Scanspiegel nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei volumengleiche Auswuchtkörper (16) massengleiche und/oder massenunterschiedliche, insbesondere der eine aus Edelstahl und der andere aus Wolframkarbid, ausgebildet sind.
Verfahren zum Auswuchten eines Scanspiegels (6), insbesondere gemäß einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, bei dem eine Unwucht des Scanspiegels (6) gemessen wird und der Scanspiegel (6) über Auswuchtkörper (16) ausgewuchtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere in einer Rückansicht des Scanspiegels (6) zu einer Mittelachse (17) beabstandete Aussparungen (18, 20), insbesondere eine erste und/oder eine zweite Aussparungsgruppe (22, 23), in einen Spiegelkörper (13) eingebracht werden, die jeweils einen dafür vorgesehenen Auswuchtkörper (16) in konstantem Abstand zu der Mittelachse (17) halten können, und dass zum Auswuchten des Scanspiegels (6) in zumindest eine der Aussparungen (18, 20) ein Auswuchtkörper (16) eingebracht wird.
Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Auswuchten alle Aussparungen (18, 20), insbesondere der ersten und zweiten Aussparungsgruppe (22, 23), ausgebildet werden und/oder dass an dem Spiegelkörper (13) erst nach dem Einbringen der Aussparungen (18, 20) eine Spiegelfläche (14) ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Ausbilden der Aussparungen (18, 20) und/oder der Spiegelfläche (14) eine Unwucht des Scanspiegels (6) gemessen wird, dass in Abhängigkeit der gemessenen Unwucht eine der beiden Seiten (19, 21), insbesondere eine der beiden Aussparungsgruppen (22, 23), ausgewählt wird, auf der zumindest ein Auswuchtkörper (16) anzubringen ist, dass in Abhängigkeit des Abstands von der Mittelachse (17) der auf der ausgewählten Seite (19, 21) befindlichen Aussparungen (18, 20) eine Auswuchtmasse (15) berechnet wird und/oder dass in Abhängigkeit der bestimmten Auswuchtmasse (15) eine Anzahl anzubringender Auswuchtkörper (16) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einbringen des zumindest einen Auswuchtkörpers die Unwucht erneut gemessen wird und/oder bei erneut festgestellter Unwucht ein weiterer Auswuchtkörper (16), insbesondere auf derselben Seite (19, 21), angeordnet wird.