DE102021122662A1 - Optical unit for a laser processing device - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Optikeinheit (1) für eine Laserbearbeitungsvorrichtung (35) mit zumindest einem zumindest teilweise transmissiven Optikelement (2), das eine optische Achse (4) aufweist, um die das Optikelement (2) zum Verändern zumindest einer Eigenschaft eines das Optikelement (2) durchdringenden Laserstrahls (3), insbesondere kontinuierlich, drehbar ist, mit einem Galvanometerantrieb (5) zum Drehen des Optikelements (2) um die optische Achse (4), der eine Welle (7) aufweist, mit einer Halterung (8), die das Optikelement (2) drehfest mit der Welle (7) verbindet, und mit einer Spiegeleinheit, die einen Spiegelhalter und einen Umlenkspiegel zum Umlenken des Laserstrahls umfasst, wobei der Umlenkspiegel auf der optischen Achse (4) zwischen dem Optikelement (2) und der Welle (7) des Galvanometerantriebs (5) angeordnet ist. Erfindungsgemäß erstreckt sich die Halterung an der Spiegeleinheit vorbei und die Halterung ist derart ausgebildet, dass diese beim Drehen des Optikelements (2) an der Spiegeleinheit innerhalb eines beschränkten Drehwinkelbereichs vorbeibewegbar ist. Außerdem betrifft die Erfindung die Laserbearbeitungsvorrichtung (35).The invention relates to an optics unit (1) for a laser processing device (35) with at least one at least partially transmissive optics element (2) which has an optical axis (4) around which the optics element (2) can be rotated in order to change at least one property of the optics element ( 2) penetrating laser beam (3), in particular continuously, can be rotated, with a galvanometer drive (5) for rotating the optical element (2) about the optical axis (4), which has a shaft (7), with a holder (8), which connects the optics element (2) to the shaft (7) in a torque-proof manner, and with a mirror unit which comprises a mirror holder and a deflection mirror for deflecting the laser beam, the deflection mirror being on the optical axis (4) between the optics element (2) and the Shaft (7) of the galvanometer drive (5) is arranged. According to the invention, the holder extends past the mirror unit and the holder is designed in such a way that it can be moved past the mirror unit within a limited rotation angle range when the optical element (2) is rotated. The invention also relates to the laser processing device (35).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Optikeinheit für eine Laserbearbeitungsvorrichtung mit zumindest einem zumindest teilweise transmissiven Optikelement, das eine optische Achse aufweist, um die das Optikelement zum Verändern zumindest einer Eigenschaft eines das Optikelement durchdringenden Laserstrahls, insbesondere kontinuierlich, drehbar ist, mit einem Galvanometerantrieb zum Drehen des Optikelements um die optische Achse, der eine Welle aufweist, mit einer Halterung, die das Optikelement drehfest mit der Welle verbindet, und mit einer Spiegeleinheit, die einen Spiegelhalter und einen Umlenkspiegel zum Umlenken des Laserstrahls umfasst, wobei der Umlenkspiegel auf der optischen Achse zwischen dem Optikelement und der Welle des Galvanometerantriebs angeordnet ist.The present invention relates to an optics unit for a laser processing device with at least one at least partially transmissive optics element, which has an optical axis about which the optics element can be rotated, in particular continuously, to change at least one property of a laser beam penetrating the optics element, with a galvanometer drive for rotating the Optical element around the optical axis, which has a shaft, with a holder that non-rotatably connects the optical element to the shaft, and with a mirror unit that includes a mirror holder and a deflection mirror for deflecting the laser beam, the deflection mirror on the optical axis between the Optical element and the shaft of the galvanometer drive is arranged.

Als Mittel zur Drehung von optischen Elementen werden seit langem Galvanometerantriebe eingesetzt. Üblich ist hier die Drehung von Scanspiegeln, also reflektiven optischen Elementen, zur Ablenkung des Strahls durch eine Drehung um eine Drehachse im Wesentlichen senkrecht zur optischen Achse. Es sind beispielsweise aus der US 2008/0192322 A1 oder der DE 10 2004 053 298 A1 auch Anordnungen bekannt, bei denen transmissive optische Elemente durch Galvanometer-Scanner gedreht werden.Galvanometer drives have long been used as a means of rotating optical elements. It is usual here to rotate scanning mirrors, ie reflective optical elements, to deflect the beam by rotating it about an axis of rotation essentially perpendicular to the optical axis. There are, for example, from U.S. 2008/0192322 A1 or the DE 10 2004 053 298 A1 arrangements are also known in which transmissive optical elements are rotated by galvanometer scanners.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Optikeinheit für Laserbearbeitungsanwendungen bereitzustellen, mit der ein Optikelement mit einer hohen Dynamik eingestellt werden kann.The object of the present invention is to provide an optics unit for laser processing applications with which an optics element can be adjusted with high dynamics.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Optikeinheit und eine Laserbearbeitungsvorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. The object is achieved by an optics unit and a laser processing device having the features of the independent patent claims.

Vorgeschlagen wird eine Optikeinheit für eine Laserbearbeitungsvorrichtung. Die Laserbearbeitungsvorrichtung verwendet einen Laserstrahl, um beispielsweise ein Werkstück zu bearbeiten, wie zum Beispiel zu schweißen, zu schneiden oder zu gravieren.An optics unit for a laser processing device is proposed. The laser processing apparatus uses a laser beam to process, for example, a workpiece such as welding, cutting, or engraving.

Die Optikeinheit umfasst zumindest ein zumindest teilweise transmissives Optikelement, das eine optische Achse aufweist, um die das Optikelement zum Verändern zumindest einer Eigenschaft eines das Optikelement durchdringenden Laserstrahls drehbar ist. Der Laserstrahl wird dabei durch das Optikelement geführt. Die zumindest eine Eigenschaft des Laserstrahls wird dabei dadurch verändert, dass das Optikelement zum Laserstrahl eine durch das Drehen veränderte Orientierung aufweist. Durch das Drehen des Optikelements wird infolgedessen auch die zumindest eine Eigenschaft des Laserstrahls verändert. Je nachdem, welche Ausprägung der veränderten Eigenschaft des Laserstrahls für die Bearbeitung benötigt wird, kann somit das Optikelement entsprechend gedreht werden. Das Optikelement kann dabei kontinuierlich gedreht werden, um die Eigenschaft des Laserstrahls kontinuierlich verändern zu können. Eine Drehstellung des Optikelements korrespondiert somit mit einer Eigenschaft des Laserstrahls.The optics unit comprises at least one at least partially transmissive optics element, which has an optical axis about which the optics element can be rotated in order to change at least one property of a laser beam penetrating the optics element. The laser beam is guided through the optical element. The at least one property of the laser beam is changed in that the optics element has a different orientation to the laser beam as a result of the rotation. As a result, rotating the optical element also changes the at least one property of the laser beam. The optical element can thus be rotated accordingly, depending on which characteristic of the changed property of the laser beam is required for the processing. The optical element can be rotated continuously in order to be able to continuously change the property of the laser beam. A rotational position of the optical element thus corresponds to a property of the laser beam.

Außerdem umfasst die Optikeinheit einen Galvanometerabtrieb zum Drehen des Optikelements um die optische Achse, der eine Welle aufweist. Mit Hilfe des Galvanometerantriebs kann das Optikelement mit einer hohen Dynamik gedreht werden.In addition, the optics unit includes a galvanometer output for rotating the optics element about the optical axis, which has a shaft. With the help of the galvanometer drive, the optical element can be rotated with high dynamics.

Ferner umfasst die Optikeinheit eine Halterung, die das Optikelement drehfest mit der Welle verbindet. Die Halterung ist somit ein Verbindungselement zwischen dem Galvanometerantrieb und dem Optikelement.Furthermore, the optics unit comprises a holder which connects the optics element to the shaft in a rotationally fixed manner. The holder is thus a connecting element between the galvanometer drive and the optical element.

Des Weiteren weist die Optikeinheit eine Spiegeleinheit auf, die einen Spiegelhalter und einen Umlenkspiegel zum Umlenken des Laserstrahls umfasst, wobei der Umlenkspiegel auf der optischen Achse zwischen dem Optikelement und der Welle des Galvanometerantriebs angeordnet ist. Mit Hilfe des Umlenkspiegels kann der Laserstrahl zum Optikelement hingeführt werden, wenn der Laserstrahl zuerst auf den Umlenkspiegel trifft und von diesem aus zum Optikelement geführt wird. Alternativ kann aber auch der Laserstrahl vom Optikelement weggeführt werden, wobei der Laserstrahl hierbei zuerst durch das Optikelement läuft und dann auf den Umlenkspiegel trifft. Mit Hilfe des Umlenkspiegels kann der Laserstrahl zur optischen Achse geführt und/oder von dieser weggeführt werden. Der Umlenkspiegel ist auf der optischen Achse zwischen Optikelement und der Welle des Galvanometerantriebs angeordnet, so dass infolgedessen der Laserstrahl in den Bereich der optischen Achse geführt oder von diesem Bereich weggeführt werden kann.Furthermore, the optics unit has a mirror unit, which includes a mirror holder and a deflection mirror for deflecting the laser beam, the deflection mirror being arranged on the optical axis between the optics element and the shaft of the galvanometer drive. With the help of the deflection mirror, the laser beam can be guided to the optics element if the laser beam first hits the deflection mirror and is guided from there to the optics element. Alternatively, however, the laser beam can also be guided away from the optics element, in which case the laser beam first runs through the optics element and then impinges on the deflection mirror. With the help of the deflection mirror, the laser beam can be guided to the optical axis and/or guided away from it. The deflection mirror is arranged on the optical axis between the optical element and the shaft of the galvanometer drive, so that the laser beam can be guided into the area of the optical axis or away from this area.

Erfindungsgemäß erstreckt sich die Halterung an der Spiegeleinheit vorbei. Ebenso ist die Halterung derart ausgebildet, dass diese beim Drehen des Optikelements an der Spiegeleinheit innerhalb eines beschränkten Drehwinkelbereichs vorbeibewegbar ist. Dadurch kann das Optikelement und somit auch die Halterung gedreht werden, ohne dass die Spiegeleinheit und insbesondere der Umlenkspiegel beeinflusst werden. Kollisionen zwischen der Halterung und der Spiegeleinheit in Folge einer Drehung der Halterung werden hierdurch verhindert. Die Halterung ist außerdem so ausgebildet, dass der Laserstrahl beim Drehen des Optikelements über den Drehwinkelbereich nicht blockiert oder übermäßig vignettiert wird. Mittels der Halterung kann ferner der Laserstrahl, ohne unterbrochen zu werden bzw. unterbrechungsfrei, zum Umlenkspiegel geführt werden.According to the invention, the mount extends past the mirror unit. The holder is also designed in such a way that it can be moved past the mirror unit within a limited range of angles of rotation when the optical element is rotated. As a result, the optical element and thus also the holder can be rotated without affecting the mirror unit and in particular the deflection mirror. This prevents collisions between the bracket and the mirror unit as a result of rotation of the bracket. The mount is also designed in such a way that the laser beam is not blocked or excessively vignetted when the optical element is rotated over the rotation angle range. Using the bracket Furthermore, the laser beam can be guided to the deflection mirror without being interrupted or without interruption.

Von Vorteil ist es, wenn die Spiegeleinheit und der Galvanometerantrieb oder eine Antriebshalterung des Galvanometerantriebs unmittelbar miteinander oder mittelbar über weitere konstruktive Mittel verbunden sind. Der Galvanometerantrieb und die Spiegeleinheit können hier fest, insbesondere starr miteinander verbunden sein. Beispielsweise kann die Optikeinheit eine Basisplatte aufweisen, auf der der Galvanometerantrieb und die Spiegeleinheit angeordnet sind. Vorteilhaft ist weiterhin, wenn Justagemittel vorgesehen sind, um bei einem Justageablauf bei der Montage oder bei der Inbetriebnahme der Optikeinheit eine präzise Einstellung der Lage des Umlenkspiegels zu ermöglichen.It is advantageous if the mirror unit and the galvanometer drive or a drive mount of the galvanometer drive are connected directly to one another or indirectly via other structural means. Here, the galvanometer drive and the mirror unit can be firmly, in particular rigidly, connected to one another. For example, the optics unit can have a base plate on which the galvanometer drive and the mirror unit are arranged. It is also advantageous if adjustment means are provided in order to enable precise adjustment of the position of the deflection mirror during an adjustment process during assembly or when the optics unit is put into operation.

Von Vorteil ist es, wenn der Drehwinkelbereich weniger als 360° beträgt. Weiterhin kann der Drehwinkelbereich auch weniger als 180° betragen. Außerdem kann der Drehwinkelbereich auch weniger als 45° betragen. Ferner kann der Drehwinkelbereich auch weniger als 36° betragen. Der Drehwinkelbereich kann auch 30°, 36°, 45°, 90° oder 180° betragen. Insbesondere kann der Drehwinkelbereich ein ganzzahliger Bruchteil von 360° sein, was von einer Drehsymmetrie der Laserstrahlform abhängen kann.It is advantageous if the angle of rotation range is less than 360°. Furthermore, the angle of rotation range can also be less than 180°. In addition, the angle of rotation range can also be less than 45°. Furthermore, the angle of rotation range can also be less than 36°. The rotation angle range can also be 30°, 36°, 45°, 90° or 180°. In particular, the rotation angle range can be an integer fraction of 360°, which can depend on a rotational symmetry of the laser beam shape.

Vorteilhaft ist es, wenn die Welle um eine Drehachse drehbar ist. Ferner schließen die optische Achse und die Drehachse einen Winkel ein, der kleiner ist als 10°. Außerdem können die optische Achse und die Drehachse einen Winkel einschließen, der kleiner ist als 1°. Infolgedessen sind die optische Achse und die Drehachse der Welle im Wesentlichen parallel zueinander, so dass bei der Drehung des Optikelements dieses und/oder die optische Achse die Orientierung so wenig wie möglich ändert. Vorzugsweise sind die optische Achse und die Drehachse zueinander koaxial, so dass die Orientierung der optischen Achse bzw. des Optikelements bei der Drehung stets gleich bleibt.It is advantageous if the shaft can be rotated about an axis of rotation. Furthermore, the optical axis and the axis of rotation enclose an angle that is less than 10°. In addition, the optical axis and the axis of rotation can enclose an angle that is smaller than 1°. As a result, the optical axis and the axis of rotation of the shaft are essentially parallel to one another, so that when the optical element is rotated, this and/or the optical axis changes orientation as little as possible. The optical axis and the axis of rotation are preferably coaxial with one another, so that the orientation of the optical axis or of the optical element always remains the same during the rotation.

Von Vorteil ist es, wenn sich die Halterung in einer Umfangsrichtung der optischen Achse erstreckt. Zusätzlich oder alternativ kann die Halterung die Spiegeleinheit in der Umfangsrichtung zumindest teilweise umgeben. Hierdurch kann eine stabile Verbindung geschaffen werden, wenn das Optikelement gedreht wird. Schwingungen des Optikelements, die beim Drehen auftreten können, werden somit verhindert.It is advantageous if the mount extends in a circumferential direction of the optical axis. Additionally or alternatively, the mount can at least partially surround the mirror unit in the circumferential direction. A stable connection can hereby be created when the optical element is rotated. Vibrations of the optical element that can occur when rotating are thus prevented.

Vorteilhaft ist es, wenn die Halterung in einer Radialrichtung der optischen Achse von der Spiegeleinheit beabstandet ist, insbesondere in Axialrichtung der optischen Achse zumindest im Bereich der Spiegeleinheit. Infolgedessen kann die Halterung an der Spiegeleinheit vorbeigedreht werden, ohne dass ein Kontakt zwischen Halterung und Spiegeleinheit auftritt.It is advantageous if the holder is spaced apart from the mirror unit in a radial direction of the optical axis, in particular in the axial direction of the optical axis at least in the region of the mirror unit. As a result, the bracket can be rotated past the mirror assembly without contact between the bracket and the mirror assembly.

Von Vorteil ist es, wenn die Halterung einen Hohlraum aufweist, in dem die Spiegeleinheit zumindest teilweise angeordnet ist. Dabei kann die Halterung mindestens eine Durchführöffnung aufweisen, durch die sich die Spiegeleinheit in den Hohlraum hinein erstreckt. Der Laserstrahl kann durch dieselbe oder eine weitere Durchführöffnung in den Hohlraum ein- oder ausgeführt werden. Mit Hilfe des Hohlraums kann die Spiegeleinheit und insbesondere der Umlenkspiegel an die optische Achse herangeführt werden und nahe an - insbesondere auf - der optischen Achse positioniert werden. Die Halterung erstreckt sich hierdurch zumindest teilweise um die Spiegeleinheit bzw. um den Umlenkspiegel.It is advantageous if the holder has a cavity in which the mirror unit is at least partially arranged. The mount can have at least one feed-through opening through which the mirror unit extends into the cavity. The laser beam can be fed into or out of the cavity through the same or a further feed-through opening. With the help of the cavity, the mirror unit and in particular the deflection mirror can be brought up to the optical axis and positioned close to—in particular on—the optical axis. As a result, the holder extends at least partially around the mirror unit or around the deflection mirror.

Vorteilhaft ist es, wenn die Durchführöffnung eine Öffnungsweite zwischen 1 mm und 70 mm, insbesondere zwischen 2 mm und 30 mm, aufweist. Hiermit wird die Optikeinheit kompakt ausgebildet, was wiederum eine hohe Bewegungsdynamik, aufgrund der geringen Massen, zulässt.It is advantageous if the feed-through opening has an opening width of between 1 mm and 70 mm, in particular between 2 mm and 30 mm. In this way, the optics unit is designed to be compact, which in turn allows high movement dynamics due to the low masses.

Vorteilhaft ist, wenn der Laserstrahl über eine andere Durchführöffnung ein- oder ausgeführt wird als eine Durchführöffnung, durch die sich die Spiegeleinheit in den Hohlraum erstreckt, da die Halterung so insgesamt kompakter und/oder trägheitsarm ausgeführt werden kann.It is advantageous if the laser beam is fed in or out via a feed-through opening other than a feed-through opening through which the mirror unit extends into the cavity, since the holder can thus be designed to be more compact overall and/or to have low inertia.

Von Vorteil ist es, wenn die Halterung zumindest zwei Durchführöffnungen aufweist, wobei der Spiegelhalter durch eine Durchführöffnung in den Hohlraum eingeführt ist und der Laserstrahl durch eine andere Durchführöffnung in den Hohlraum eingeführt werden kann. Hierdurch können die Durchführöffnungen kleiner ausgebildet werden.It is advantageous if the mount has at least two feed-through openings, with the mirror holder being introduced into the cavity through one feed-through opening and the laser beam being able to be introduced into the cavity through another feed-through opening. As a result, the through-openings can be made smaller.

Vorteilhaft ist es außerdem, wenn sich die Spiegeleinheit durch mehrere Durchführöffnungen gleichzeitig erstreckt, da so eine steifere Befestigung des Umlenkspiegels erreicht werden kann. Beispielsweise kann die Spiegeleinheit mehrere Spiegelhalter aufweisen, die sich durch unterschiedliche Durchführöffnungen in den Hohlraum erstrecken.It is also advantageous if the mirror unit extends through a plurality of feed-through openings at the same time, since a more rigid fastening of the deflection mirror can be achieved in this way. For example, the mirror unit can have a number of mirror holders which extend through different feed-through openings into the cavity.

Des Weiteren kann der Spiegelhalter als Führungsrohr ausgebildet sein, in dem der Laserstrahl geführt werden kann. Am Führungsrohr kann ferner der Umlenkspiegel angeordnet sein, so dass mittels dem Führungsrohrs der Laserstrahl geführt und der Umlenkspiegel in den Hohlraum eingeführt werden kann.Furthermore, the mirror holder can be designed as a guide tube in which the laser beam can be guided. Furthermore, the deflection mirror can be arranged on the guide tube, so that the laser beam can be guided by means of the guide tube and the deflection mirror can be introduced into the cavity.

Ferner kann die Halterung aus mindestens zwei Teilen zusammengesetzt hergestellt sein, so dass bei der Montage der Umlenkspiegel nicht durch die Durchführöffnung hindurchgeführt werden muss. Hierdurch kann ermöglicht werden, dass die Durchführöffnungen kleiner gestaltet werden können und dass die Halterung kompakter und trägheitsarm ausgeführt werden kann. Außerdem kann so ermöglicht werden, dass mit einer Grundkonstruktion der Optikeinheit verschiedene Ausführungen für unterschiedliche Optikelemente herstellbar sind, indem ein Teil der Halterung in verschiedenen Varianten für die Aufnahme unterschiedlicher Typen oder Ausführungen von Optikelementen bereitgestellt wird.Furthermore, the holder can be made up of at least two parts, so that the deflection mirror does not have to be passed through the feed-through opening during assembly. This can make it possible for the through-openings to be made smaller and for the holder to be made more compact and with little inertia. In addition, it can be made possible that different designs for different optical elements can be produced with a basic construction of the optical unit by providing a part of the holder in different variants for receiving different types or designs of optical elements.

Von Vorteil ist es, wenn die Halterung eine dem Hohlraum zugewandte Innenseite aufweist, von der die Spiegeleinheit beabstandet ist. Die Innenseite kann außerdem konkav ausgebildet sein. Hierdurch erstreckt sich die Innenseite um die Spiegeleinheit herum.It is advantageous if the holder has an inner side facing the cavity, from which the mirror unit is spaced. The inside can also be concave. As a result, the inside extends around the mirror unit.

Vorteilhaft ist es, wenn die Halterung in Umfangsrichtung der optischen Achse zwei voneinander beabstandete Enden aufweist. Zwischen den beiden Enden kann sich die Spiegeleinheit zur optischen Achse erstrecken. Mit Hilfe der Enden kann die Halterung von der Spiegeleinheit beabstandet werden, so dass eine kollisionsfreie Bewegung der Halterung und somit des Optikelements gegenüber der Spiegeleinheit ermöglicht wird.It is advantageous if the holder has two ends that are spaced apart from one another in the circumferential direction of the optical axis. The mirror unit can extend to the optical axis between the two ends. With the aid of the ends, the holder can be spaced apart from the mirror unit, so that a collision-free movement of the holder and thus of the optical element relative to the mirror unit is made possible.

Von Vorteil ist es, wenn die beiden Enden in unterschiedlichen Betriebsstellungen des Optikelements in Umfangsrichtung der optischen Achse von der Spiegeleinheit beabstandet sind. Dadurch bleibt die Spiegeleinheit berührungsfrei von der Halterung beabstandet, so dass Erschütterungen der Spiegeleinheit als auch des Optikelements verhindert werden, welche durch Kollisionen zwischen Spiegeleinheit und Halterung auftreten würden.It is advantageous if the two ends are spaced apart from the mirror unit in the circumferential direction of the optical axis when the optical element is in different operating positions. As a result, the mirror unit remains at a distance from the mount without touching it, so that vibrations of the mirror unit and of the optical element, which would occur as a result of collisions between the mirror unit and the mount, are prevented.

Vorteilhaft ist es, wenn sich die Halterung zumindest im Bereich der Spiegeleinheit in Umfangsrichtung um die Drehachse bzw. optische Achse lediglich über einen beschränkten Winkelbereich erstreckt. Dadurch kann ein Kompromiss zwischen Stabilität und einer Bewegungsfreiheit gefunden werden.It is advantageous if the holder extends at least in the region of the mirror unit in the circumferential direction around the axis of rotation or the optical axis over only a limited angular range. This allows a compromise to be found between stability and freedom of movement.

Von Vorteil ist es, wenn sich die Halterung zumindest im Bereich um die Spiegeleinheit in Umfangsrichtung um die Drehachse bzw. die optische Achse über mehrere nicht zusammenhängende, d.h. voneinander beabstandete, Winkelbereiche erstreckt. Dadurch kann bei hoher Stabilität das Gewicht der Halterung reduziert werden, was eine hohe Bewegungsdynamik zulässt.It is advantageous if the holder extends at least in the area around the mirror unit in the circumferential direction around the axis of rotation or the optical axis over a plurality of non-contiguous, i.e. spaced, angular areas. As a result, the weight of the mount can be reduced with high stability, which allows high movement dynamics.

Vorteilhaft ist es, wenn die Halterung mehrere Haltearme umfasst, die in Umfangsrichtung der optischen Achse zueinander, insbesondere mittels Aussparungen, beabstandet sind. Hierdurch kann das Gewicht der Halterung bei weiterhin hoher Stabilität verringert werden, so dass eine Bewegungsdynamik verbessert wird. Zusätzlich oder alternativ können sich die Halterarme in Axialrichtung der optischen Achse von der Welle zum Optikelement erstrecken. Dadurch verbinden die Haltearme die Welle mit dem Optikelement. Beispielsweise kann die Halterung drei Haltearme umfassen. Hierbei können zwei Haltearme gegenüberliegend zueinander angeordnet sein. Ein dritter Halterarm kann zusätzlich oder alternativ gegenüberliegend zur Durchführöffnung angeordnet sein.It is advantageous if the holder comprises a plurality of holding arms which are spaced apart from one another in the circumferential direction of the optical axis, in particular by means of recesses. As a result, the weight of the mount can be reduced while maintaining high stability, so that movement dynamics are improved. Additionally or alternatively, the holder arms can extend in the axial direction of the optical axis from the shaft to the optical element. As a result, the holding arms connect the shaft to the optical element. For example, the holder can include three holding arms. In this case, two holding arms can be arranged opposite one another. A third holder arm can additionally or alternatively be arranged opposite the through-opening.

Von Vorteil ist es, wenn die Welle, die Halterung und/oder das Optikelement ausgewuchtet sind. Dadurch werden Vibrationen beim Drehen verhindert, die dazu führen, dass der Laserstrahl unvorhersehbar abgelenkt und/oder unvorhersehbar in der Eigenschaft verändert wird. Hierzu kann die Welle, die Halterung und/oder das Optikelement zumindest ein Auswuchtelement aufweisen.It is advantageous if the shaft, the mount and/or the optical element are balanced. This prevents vibrations during rotation, which lead to the laser beam being deflected and/or changed in property in an unpredictable manner. For this purpose, the shaft, the mount and/or the optics element can have at least one balancing element.

Zusätzlich oder alternativ ist es von Vorteil, wenn eine Hauptträgheitsachse der Halterung im Wesentlichen koaxial zur Welle ist. Auch dadurch können Vibrationen beim Drehen verhindert oder zumindest vermindert werden. Dies kann durch eine symmetrische Gestaltung der Halterung erreicht werden. Beispielsweise können die Haltearme und/oder die Durchführöffnungen mit einer n-zähligen Drehsymmetrie angeordnet sein. Korrespondierend zu einer Aussparung, die als Durchführöffnung dienen kann, können weitere Aussparungen ohne weitere Funktion vorgesehen sein, um die Unwucht zu reduzieren.In addition or as an alternative, it is advantageous if a main axis of inertia of the mount is essentially coaxial with the shaft. This also makes it possible to prevent or at least reduce vibrations during rotation. This can be achieved by a symmetrical design of the holder. For example, the holding arms and/or the feed-through openings can be arranged with an n-fold rotational symmetry. Corresponding to a cutout that can serve as a feed-through opening, further cutouts without any other function can be provided in order to reduce the imbalance.

Vorteilhaft ist es, wenn die Halterung im Bereich der Welle einen geringeren Durchmesser aufweist als im Bereich des Optikelements.It is advantageous if the holder has a smaller diameter in the area of the shaft than in the area of the optical element.

Eine besonders trägheitsarme und steife Konstruktion wird ermöglicht, wenn das Optikelement an einer im Wesentlichen kreisringförmigen Fläche der Halterung mit dem Rand aufliegt und durch eine Klebung oder Klemmung befestigt ist.A particularly low-inertia and rigid construction is made possible if the optics element rests with the edge on a substantially annular surface of the holder and is fastened by gluing or clamping.

Vorteilhaft ist es, wenn die Optikeinheit eine Sensoranordnung aufweist, um eine Drehstellung des Optikelements ermitteln zu können. Die so ermittelte Drehstellung kann daraufhin einer Steuereinheit bereitgestellt werden, welche die Optikeinheit entsprechend nachregeln kann. Beispielsweise kann die Sensoranordnung außerhalb des Galvanometerantriebs angeordnet sein. Die Sensoranordnung kann ferner eine Drehstellung der Welle des Galvanometerantriebs und/oder die Drehstellung des Optikelements ermitteln. Diese Sensoranordnung kann alternativ oder ergänzend zu einem im Galvanometerantrieb befindlichen Winkelsensor eingesetzt werden. Der Winkelsensor kann im Galvanometerantrieb integriert sein.It is advantageous if the optics unit has a sensor arrangement in order to be able to determine a rotational position of the optics element. The rotational position determined in this way can then be made available to a control unit, which can readjust the optics unit accordingly. For example, the sensor arrangement can be arranged outside of the galvanometer drive. The sensor arrangement can also determine a rotational position of the shaft of the galvanometer drive and/or the rotational position of the optical element. This sensor arrangement can be used as an alternative or in addition to an angle sensor located in the galvanometer drive the. The angle sensor can be integrated in the galvanometer drive.

Von Vorteil ist es, wenn die Optikeinheit zumindest eine Lagerungseinheit aufweist, mit der das Optikelement, insbesondere in einem Randbereich, gelagert ist. Auch hiermit können Schwingungen des Optikelements beim Drehen verhindert werden und die Belastung der Lager des Galvanometerantriebs reduziert werden.It is advantageous if the optics unit has at least one bearing unit with which the optics element is mounted, in particular in an edge region. This can also be used to prevent vibrations in the optical element during rotation and to reduce the load on the bearings of the galvanometer drive.

Vorteilhaft ist es, wenn die Halterung mittels eines 3D-Druckverfahrens hergestellt ist. Dadurch kann die Halterung besonders trägheitsarm ausgelegt werden und auch eine schnelle Anpassung an das Optikelement erfolgen.It is advantageous if the holder is produced using a 3D printing process. As a result, the mount can be designed to have a particularly low inertia, and rapid adaptation to the optical element can also take place.

Eine günstige Fertigung mittels Fräsen und/oder Drehen ist möglich, beispielsweise indem die Halterung ausgehend von einem Rotationshohlkörper mit einer im Wesentlichen Kegelstumpf- oder Zylinder-ähnlichen Form durch Einbringen von Aussparungen in die Mantelfläche hergestellt wird.Favorable production by means of milling and/or turning is possible, for example by producing the holder starting from a rotary hollow body with a shape essentially similar to a truncated cone or cylinder by introducing recesses into the lateral surface.

Vorteilhaft ist es, wenn die Halterung aus einem Material hergestellt ist, das eine geringe Dichte und eine hohe Steifigkeit aufweist, wie beispielsweise Titan, Silizium oder Beryllium. Hierdurch kann eine hohe Dynamik bei der Einstellung des Optikelements, also bei der Einstellung der Drehstellung des Optikelements, erreicht werden. Die Trägheit kann auch reduziert werden, indem zumindest abschnittsweise eine Leichtbaukonstruktion eingesetzt wird, beispielsweise auf Basis von Gitterstrukturen oder durch Strukturen aus dünnwandigen Elementen mit Aussteifungsrippen.It is advantageous if the holder is made from a material that has a low density and high rigidity, such as titanium, silicon or beryllium. As a result, high dynamics can be achieved when setting the optics element, ie when setting the rotational position of the optics element. The inertia can also be reduced by using a lightweight construction at least in sections, for example based on lattice structures or structures made of thin-walled elements with stiffening ribs.

Von Vorteil ist es, wenn das Optikelement ein Strahlteiler, ein Strahlformer, ein Hologramm, ein Gitter, eine Verzögerungsplatte, eine Maskenblende, eine Zylinderlinse, ein Polarisator, eine Keilplatte und/oder ein Prisma ist. Je nach Anforderung an die Bearbeitung des Werkstücks kann auf entsprechendes Optikelement zurückgegriffen werden.It is advantageous if the optical element is a beam splitter, a beam shaper, a hologram, a grating, a delay plate, a mask diaphragm, a cylindrical lens, a polarizer, a wedge plate and/or a prism. Depending on the requirements for processing the workpiece, the appropriate optical element can be used.

Vorteilhaft ist es, wenn das Optikelement ein diffraktives optisches Element zur Erzeugung einer Strahlform, insbesondere einer Multistrahlverteilung und/oder eines Multifokus, ist. Hierdurch kann die Bearbeitung mit sehr guter Qualität und/oder Geschwindigkeit erfolgen, indem die Strahlform während des Laserbearbeitungsprozesses durch eine Drehung des optischen Elements schnell orientiert wird. Mit einem diffraktiven optischen Element kann eine besonders dynamische Drehung der Strahlform ermöglicht werden, da die Masse und/oder Trägheit des Elements sehr gering sein kann.It is advantageous if the optical element is a diffractive optical element for generating a beam shape, in particular a multi-beam distribution and/or a multi-focus. As a result, the processing can take place with very good quality and/or speed, in that the beam shape is quickly oriented during the laser processing process by rotating the optical element. A particularly dynamic rotation of the beam shape can be made possible with a diffractive optical element, since the mass and/or inertia of the element can be very low.

Vorgeschlagen wird ferner eine Laserbearbeitungsvorrichtung. Die Laserbearbeitungsvorrichtung kann beispielsweise zur Materialbearbeitung verwendet werden.A laser processing device is also proposed. The laser processing device can be used for material processing, for example.

Die Laserbearbeitungsvorrichtung umfasst zumindest eine Optikeinheit, die in einem Strahlengang eines Laserstrahls angeordnet ist, so dass der Laserstrahl durch die Optikeinheit geführt werden kann. Mit Hilfe der Optikeinheit kann eine Eigenschaft des Laserstrahls verändert werden, um den Laserstrahl an die Anforderungen bei der Bearbeitung anzupassen.The laser processing device comprises at least one optics unit, which is arranged in a beam path of a laser beam, so that the laser beam can be guided through the optics unit. A property of the laser beam can be changed with the aid of the optics unit in order to adapt the laser beam to the requirements during processing.

Außerdem umfasst die Laserbearbeitungsvorrichtung zumindest eine Steuereinheit zum Steuern der Laserbearbeitungsvorrichtung.In addition, the laser processing device comprises at least one control unit for controlling the laser processing device.

Erfindungsgemäß ist die Optikeinheit gemäß zumindest einem Merkmal der vorangegangenen und/oder der nachfolgenden Beschreibung ausgebildet. According to the invention, the optics unit is designed according to at least one feature of the preceding and/or the following description.

Von Vorteil ist es, wenn der Durchmesser des Laserstrahls im Bereich der Optikeinheit um einen Faktor geringer ist als in einem der Optikeinheit im Strahlengang vorgelagerten Bereich und/oder in einem auf die Optikeinheit im Strahlgang folgenden Bereich, wobei der Wert des Faktors größer oder gleich 1,5, insbesondere größer oder gleich 2,5, ist. Hierdurch kann die Optikeinheit von den Abmessungen her klein gehalten werden und aufgrund der somit geringeren Massenträgheit eine höhere Dynamik der Einstellung erzielt werden. Der Laserstrahl wird für den Durchtritt durch die Optikeinheit im Durchmesser verringert und/oder danach aufgeweitet.It is advantageous if the diameter of the laser beam in the area of the optics unit is smaller by a factor than in an area upstream of the optics unit in the beam path and/or in an area following the optics unit in the beam path, with the value of the factor being greater than or equal to 1 .5, in particular greater than or equal to 2.5. As a result, the dimensions of the optics unit can be kept small and, due to the lower mass inertia, greater dynamics of the setting can be achieved. The diameter of the laser beam is reduced for passage through the optics unit and/or then expanded.

Vorteilhaft ist es, wenn im Strahlengang vor der Optikeinheit ein Strahlreduzierer angeordnet ist, wobei der Laserstrahl durch den Strahlreduzierer um einen Faktor größer 1,5, insbesondere größer 2,5, verkleinerbar ist. Hierdurch kann der Durchmesser des Laserstrahls verringert werden. Zusätzlich oder alternativ ist es von Vorteil, wenn im Strahlengang nach der Optikeinheit ein Strahlaufweiter angeordnet ist, wobei der Laserstrahl durch den Strahlaufweiter um den Faktor größer 1,5, insbesondere größer 2,5, aufweitbar ist. Dadurch kann der Durchmesser des Laserstrahls aufgeweitet werden. Zusätzlich oder alternativ zum Strahlreduzierer und/oder zum Strahlaufweiter kann zum Fokussieren und/oder zum Aufweiten des Laserstrahls, also zum Vergrößern und/oder Verkleinern des Durchmessers des Laserstrahls, ein Zwischenfokus im Bereich vor oder in oder nach der Optikeinheit und/oder ein divergenter, in die Optikeinheit eintretender, Laserstrahl verwendet werden.It is advantageous if a beam reducer is arranged in the beam path in front of the optics unit, the laser beam being able to be reduced by a factor greater than 1.5, in particular greater than 2.5, by the beam reducer. This allows the diameter of the laser beam to be reduced. Additionally or alternatively, it is advantageous if a beam expander is arranged in the beam path after the optics unit, the laser beam being expandable by the beam expander by a factor greater than 1.5, in particular greater than 2.5. This allows the diameter of the laser beam to be expanded. In addition or as an alternative to the beam reducer and/or the beam expander, an intermediate focus in the area before or in or after the optical unit and/or a divergent, laser beam entering the optics unit can be used.

Vorteilhaft ist es, wenn die Laserbearbeitungsvorrichtung eine Laserstrahlquelle zum Erzeugen des Laserstrahls umfasst. Zusätzlich oder alternativ ist es von Vorteil, wenn die Laserbearbeitungsvorrichtung zumindest eine Ablenkeinheit zum Führen des Laserstrahls umfasst.It is advantageous if the laser processing device includes a laser beam source for generating the laser beam. Additional or older natively, it is advantageous if the laser processing device comprises at least one deflection unit for guiding the laser beam.

Von Vorteil ist es, wenn die Laserbearbeitungsvorrichtung einen, insbesondere variablen, Laserstrahlrotator und/oder Mittel zur Positionierung und/oder zur Rotation der Werkstückaufnahme umfasst. Dabei können, insbesondere diskrete oder kontinuierliche, Einstellwerte des Laserstrahlrotators und/oder des Mittels zur Rotation der Werkstückaufnahme einen größeren Winkelbereich als den, insbesondere kontinuierlichen, Drehwinkelbereich der Optikeinheit aufweisen. Zusätzlich oder alternativ ist es vorteilhaft, wenn eine Einstelldynamik des Laserstrahlrotators und/oder des Mittels zur Rotation der Werkstückaufnahme geringer ist als die Einstelldynamik der Optikeinheit. Hierdurch wird die benötigte hohe Bewegungsdynamik und/oder Einstelldynamik auf ein Bauteil, nämlich die Optikeinheit, konzentriert.It is advantageous if the laser processing device comprises a laser beam rotator, in particular a variable one, and/or means for positioning and/or for rotating the workpiece holder. In this case, particularly discrete or continuous setting values of the laser beam rotator and/or the means for rotating the workpiece holder can have a larger angular range than the particularly continuous angular range of rotation of the optics unit. In addition or as an alternative, it is advantageous if the setting dynamics of the laser beam rotator and/or the means for rotating the workpiece holder are lower than the setting dynamics of the optics unit. As a result, the required high movement dynamics and/or adjustment dynamics are concentrated on one component, namely the optics unit.

Vorteilhaft ist es, wenn die Laserbearbeitungsvorrichtung einen Scan-Kopf zum Führen des Laserstrahls auf ein zu bearbeitendes Werkstück umfasst. Mit Hilfe des Scan-Kopfs kann der Laserstrahl auf das Werkstück gerichtet werden.It is advantageous if the laser processing device includes a scan head for guiding the laser beam onto a workpiece to be processed. With the help of the scan head, the laser beam can be directed onto the workpiece.

Von Vorteil ist es, wenn die Laserbearbeitungsvorrichtung eine Werkstückaufnahme für ein zu bearbeitendes Werkstück umfasst, die ausgebildet ist, das Werkstück, insbesondere translatorisch und/oder rotatorisch, zu bewegen.It is advantageous if the laser machining device comprises a workpiece holder for a workpiece to be machined, which is designed to move the workpiece, in particular in a translatory and/or rotary manner.

Vorteilhaft ist es, wenn die Steuereinheit derart ausgebildet ist, dass diese die Optikeinheit zusammen mit weiteren Elementen zur Manipulation des Laserstrahls, zur Positionierung und/oder zur Ausrichtung des Laserstrahls relativ zum Werkstück und/oder die Mittel zur Positionierung und/oder zur Ausrichtung des Werkstücks synchronisiert steuern kann. Die weiteren Elemente zur Manipulation des Laserstrahls können beispielsweise die Laserstrahlquelle, eine Zoom-Optik, die Ablenkeinheit, eine Fokussiereinheit und/oder ein weiterer Laserstrahlrotator sein. Die Mittel zur Positionierung und/oder zur Ausrichtung des Werkstücks können beispielsweise die Werkstückaufnahme und/oder die Mittel zur Positionierung und/oder Rotation der Werkstückaufnahme sein. Mit Hilfe der Synchronisation der Elemente der Laserbearbeitungsvorrichtung kann die Bearbeitungsqualität mittels des Laserstrahls verbessert werden. Die Steuereinheit kann somit die Laserbearbeitungsvorrichtung synchronisiert steuern.It is advantageous if the control unit is designed in such a way that it controls the optics unit together with other elements for manipulating the laser beam, for positioning and/or aligning the laser beam relative to the workpiece and/or the means for positioning and/or aligning the workpiece synchronized control. The additional elements for manipulating the laser beam can be, for example, the laser beam source, zoom optics, the deflection unit, a focusing unit and/or another laser beam rotator. The means for positioning and/or aligning the workpiece can be, for example, the workpiece holder and/or the means for positioning and/or rotating the workpiece holder. The processing quality by means of the laser beam can be improved with the help of the synchronization of the elements of the laser processing device. The control unit can thus control the laser processing device in a synchronized manner.

Bei der Einrichtung der Optikeinheit können bevorzugt mindestens zwei justierbare Umlenkspiegel (oder auch Ablenkspiegel genannt) im Strahlgang vor und/oder nach der Optikeinheit eingesetzt werden, um den Laserstrahl in allen vier Freiheitsgraden der Strahllage präzise auf die optische Achse justieren zu können. Als Justierhilfe können optional anbringbare Blenden oder Fadenkreuze am Eingang und Ausgang der Optikeinheit oder ein Sensor zur Messung der Strahllage vorgesehen sein.When setting up the optics unit, at least two adjustable deflection mirrors (or also called deflection mirrors) can preferably be used in the beam path before and/or after the optics unit in order to be able to precisely adjust the laser beam to the optical axis in all four degrees of freedom of the beam position. Optionally attachable screens or crosshairs at the entrance and exit of the optics unit or a sensor for measuring the beam position can be provided as an adjustment aid.

Im Folgenden werden beispielhaft aber nicht erschöpfend einige mögliche besonders vorteilhafte Anwendungen der Optikeinheit in einer Laserbearbeitungsvorrichtung beschrieben.Some possible particularly advantageous applications of the optics unit in a laser processing device are described below by way of example but not exhaustively.

Als Optikelement kann ein optischer Strahlformer oder Strahlteiler eingesetzt werden, um eine, insbesondere nicht rotationssymmetrische, Strahlform oder einen Multistrahl zu erzeugen. Hierdurch kann ein Laserbearbeitungsprozess optimiert werden, beispielsweise durch eine gezielte Verteilung der Energie auf die Prozesszone. Mittels der Optikeinheit kann die Orientierung der Strahlform während der Prozessführung an die momentane Vorschubrichtung der Relativbewegung des Laserstrahls zum Werkstück angepasst werden. Hierzu berechnet die Steuereinheit beispielsweise aus dem Ist- oder Soll-Bahnverlauf eines Scansystems und/oder dem Ist-oder Soll-Bahnverlauf einer Werkstückbewegung die momentane Vorschubrichtung und steuert die Optikeinheit mit der entsprechenden Soll-Ausrichtung an. Die Orientierung der Strahlform kann so beispielsweise tangential zur Bahn des Vorschubs oder in einem anderen durch eine in der Steuerung hinterlegten Berechnungsvorschrift definierten Winkel eingestellt werden.An optical beam shaper or beam splitter can be used as the optical element in order to generate a beam shape, in particular one that is not rotationally symmetrical, or a multi-beam. A laser machining process can be optimized in this way, for example by a targeted distribution of the energy to the process zone. By means of the optics unit, the orientation of the beam shape can be adapted to the current feed direction of the movement of the laser beam relative to the workpiece during the process control. For this purpose, the control unit calculates the current feed direction, for example from the actual or target path of a scanning system and/or the actual or target path of a workpiece movement, and controls the optics unit with the corresponding target alignment. The orientation of the jet shape can thus be set, for example, tangentially to the path of the feed or at another angle defined by a calculation rule stored in the controller.

Die Information über Ist- und/oder Soll-Bahnverläufe kann in der Steuerung beispielsweise durch vorliegende Ansteuerwerte anderer synchron angesteuerter Aktuatoren oder durch gemessene Sensordaten ermittelt werden.The information about the actual and/or desired trajectory courses can be determined in the controller, for example, by existing control values of other synchronously controlled actuators or by measured sensor data.

Wird ein geformter Strahl über ein Galvanometer-Scansystem abgelenkt kommt es bei großen Ablenkwinkeln zu einer in der Regel unerwünschten Verzeichnung der Strahlform, die in guter Näherung durch eine Rotation der Strahlform beschrieben werden kann. Die Steuereinheit kann basierend auf einem numerischen Modell der Verzeichnung oder einer Tabelle mit Korrekturwerten abhängig vom Ablenkwinkel der beiden Achsen des Galvanometer-Scansystems die Optikeinheit mit einem um einen Korrekturwert veränderten Sollwert ansteuern, der eine zumindest teilweise Korrektur der Verzeichnung bewirkt.If a shaped beam is deflected by a galvanometer scanning system, large deflection angles usually result in an undesirable distortion of the beam shape, which can be described to a good approximation by rotating the beam shape. Based on a numerical model of the distortion or a table with correction values depending on the deflection angle of the two axes of the galvanometer scanning system, the control unit can control the optics unit with a target value that has been changed by a correction value and that causes at least a partial correction of the distortion.

Es sind optische Anordnungen aus zwei im Strahlgang aufeinander folgenden diffraktiven optischen Elementen bekannt, bei denen eine relative Verdrehung der beiden Elemente zueinander eine Veränderung der Strahlform bewirken, wodurch die Strahlform beispielsweise kontinuierlich variiert werden kann. Wird mindestens eines der beiden Elemente als Optikelement in eine erfindungsgemäße Optikeinheit integriert, ist eine besonders dynamische Variation der Strahlform ermöglicht. Eine noch höhere Dynamik und ein größerer Einstellbereich lässt sich erreichen, wenn das zweite Element in einer zweiten erfindungsgemäßen Anordnung gleichzeitig und synchron in die entgegengesetzte Richtung gedreht wird.Optical arrangements consisting of two diffractive optical elements following one another in the beam path are known, in which a relative rotation of the two elements to one another causes a change in the beam shape, as a result of which the beam shape varies continuously, for example the can. If at least one of the two elements is integrated as an optical element in an optical unit according to the invention, a particularly dynamic variation of the beam shape is made possible. Even greater dynamics and a larger adjustment range can be achieved if the second element in a second arrangement according to the invention is rotated simultaneously and synchronously in the opposite direction.

Ein bekanntes Prinzip zur variablen Abschwächung eines polarisierten Laserstrahls ist die Drehung der Polarisation mittels einer lambda/2-Verzögerungsplatte und die Auskopplung eines Teils des Laserstrahls mit einem im Strahlgang folgenden polarisierenden Strahlteiler. Wird die Verzögerungsplatte mit einer erfindungsmäßen Optikeinheit eingestellt, kann eine besonders hohe Dynamik bei der Einstellung der Abschwächung erreicht werden.A known principle for the variable attenuation of a polarized laser beam is the rotation of the polarization by means of a lambda/2 retardation plate and the decoupling of part of the laser beam with a polarizing beam splitter following in the beam path. If the retardation plate is adjusted with an optical unit according to the invention, particularly high dynamics can be achieved when adjusting the attenuation.

Die Drehung von Polarisationsoptiken wie Verzögerungsplatten oder Polarisatoren kann auch vorteilhaft sein, um bei der Laserbearbeitung eines Werkstücks den Laserprozess durch eine gezielte Variation der Polarisation zu optimieren.The rotation of polarization optics such as delay plates or polarizers can also be advantageous in order to optimize the laser process during laser processing of a workpiece through a targeted variation of the polarization.

Eine Zylinderlinse oder eine Gruppe von Zylinderlinsen kann in einer Laserbearbeitungsvorrichtung eingesetzt werden, um einen Astigmatismus zu kompensieren oder zu erzeugen und/oder eine rotationssymmetrische oder gezielt nicht rotationssymmetrische Intensitätsverteilung in einem Bearbeitungspunkt auf dem Werkstück zu erzielen. Wird eine Zylinderlinse in einer erfindungsgemäßen Optikeinheit eingesetzt, kann die Ausrichtung der astigmatischen Wirkung sehr schnell eingestellt werden. In Verbindung mit einem synchron angesteuerten Galvanometer-Scansystem kann eine solche Anordnung beispielsweise als Kompensation eingesetzt werden, um die Homogenität der Intensitätsverteilung auf dem Werkstück über einen größeren Bereich des Scanfelds zu gewährleisten. Hierbei kann auch die Oberflächenform eines nicht ebenen Werkstücks und/oder der Einfallswinkel des Laserstrahls auf die Werkstückoberfläche in die Berechnung der Kompensation eingehen.A cylindrical lens or a group of cylindrical lenses can be used in a laser processing device in order to compensate for or generate astigmatism and/or to achieve a rotationally symmetrical or specifically non-rotationally symmetrical intensity distribution in a processing point on the workpiece. If a cylindrical lens is used in an optical unit according to the invention, the alignment of the astigmatic effect can be adjusted very quickly. In connection with a synchronously controlled galvanometer scanning system, such an arrangement can be used, for example, as compensation in order to ensure the homogeneity of the intensity distribution on the workpiece over a larger area of the scan field. The surface shape of a non-planar workpiece and/or the angle of incidence of the laser beam on the workpiece surface can also be included in the calculation of the compensation.

Durch Vignettierung eines Laserstrahls mit einer Blende oder Maske kann die Form einer Intensitätsverteilung in einem Bearbeitungsfokus auf dem Werkstück verändert werden. Wird eine nicht rotationssymmetrische Blende oder Maske eingesetzt und mit einer erfindungsgemäßen Optikeinheit gedreht, kann die Einstellung besonders dynamisch erfolgen. In Verbindung mit einem Scansystem kann beispielsweise eine gezielte Kompensation einer Inhomogenität der Fokusgeometrie über das Scanfeld erreicht werden.The shape of an intensity distribution in a processing focus on the workpiece can be changed by vignetting a laser beam with an aperture or mask. If a non-rotationally symmetrical diaphragm or mask is used and rotated with an optical unit according to the invention, the adjustment can be made particularly dynamically. In connection with a scanning system, for example, a targeted compensation of an inhomogeneity of the focus geometry over the scanning field can be achieved.

Ein Dove-Prisma ist ein transmissives optisches Element bei dem durch mehrere interne Reflektionen der Laserstrahl eine räumliche Drehung um die optische Achse erfährt. Der erzeugte optische Drehwinkel entspricht dem doppelten mechanischen Winkel der Winkelstellung des Dove-Prismas. Mittels dreier Spiegel in einer entsprechenden räumlichen Anordnung („K-Spiegel“) lässt sich aus diesen eigentlich reflektiven Teil-Komponenten ebenfalls ein insgesamt transmissives optisches Element herstellen, das in der Wirkung dem Dove-Prisma entspricht. Solche Strahlrotatoren können als optisches Element in einer erfindungsgemäßen Optikeinheit verwendet werden, um die Strahlform eines bereits geformten Strahls gezielt und einstellbar zu verdrehen. Die Wirkung derartiger Strahlrotatoren addiert sich in kaskadierter Anordnung.A Dove prism is a transmissive optical element in which the laser beam undergoes a spatial rotation around the optical axis as a result of several internal reflections. The generated optical rotation angle corresponds to twice the mechanical angle of the angular position of the Dove prism. By means of three mirrors in a corresponding spatial arrangement ("K-mirror"), an overall transmissive optical element can also be produced from these actually reflective sub-components, which corresponds in effect to the Dove prism. Such beam rotators can be used as an optical element in an optical unit according to the invention in order to rotate the beam shape of an already formed beam in a targeted and adjustable manner. The effect of such beam rotators adds up in a cascaded arrangement.

Alternativ kann ein Strahlrotator auch mittels eines anderen, insbesondere langsameren Aktuators mit einem größeren Einstellbereich wie beispielsweise einem Hohlwellenmotor gedreht werden. In Verbindung mit einer erfindungsgemäßen Optikeinheit kann so ein noch größerer Winkelbereich für die Anwendung zugänglich gemacht werden. Dazu wird der Strahlrotator im Strahlgang nach der Optikeinheit angeordnet. Die Steuerung teilt eine Soll-Bewegung auf diese redundanten Rotationsfreiheitsgrade so auf, das die hochfrequenten Anteile an die erfindungsgemäße Optikeinheit übertragen werden und die niederfrequenten Anteile an den im Strahlgang folgenden variablen Strahlrotator übertragen werden.Alternatively, a jet rotator can also be rotated by means of another, in particular slower, actuator with a larger adjustment range, such as a hollow shaft motor. In connection with an optical unit according to the invention, an even larger angular range can thus be made accessible for use. For this purpose, the beam rotator is arranged in the beam path after the optics unit. The controller divides a target movement into these redundant rotational degrees of freedom in such a way that the high-frequency components are transmitted to the optics unit according to the invention and the low-frequency components are transmitted to the variable beam rotator following in the beam path.

Eine weitere Strategie, um mit dem beschränkten Drehwinkelbereich der Optikeinheit in Anwendungen umzugehen, ist nachfolgend im Strahlgang optische Mittel zur umschaltbaren diskreten Drehung des Strahlprofils vorzusehen. Beispielsweise kann ein Galvanometer-Scanner als Strahlweiche eingesetzt werden, um zwischen verschiedenen optischen Kanälen umzuschalten, in denen beispielsweise durch eine geeignete Spiegelanordnung eine jeweils feste Strahlrotation bewirkt wird.Another strategy for dealing with the limited range of rotation angles of the optics unit in applications is to provide optical means for switchable, discrete rotation of the beam profile in the beam path. For example, a galvanometer scanner can be used as a beam switch in order to switch between different optical channels in which, for example, a fixed beam rotation is effected by a suitable mirror arrangement.

Eine weitere vorteilhafte Strategie ist, einen Strahlformer als optisches Element mit der Optikeinheit zu drehen, der eine Strahlform mit einer n-zähligen Rotationssymmetrie bewirkt. Aufgrund der Symmetrie kann der begrenzte Drehwinkelbereich der Optikeinheit ausreichen, um einen großen Anteil der möglichen Orientierungen einzustellen.A further advantageous strategy is to rotate a beam shaper as an optical element with the optics unit, which produces a beam shape with an n-fold rotational symmetry. Because of the symmetry, the limited range of rotation angles of the optics unit can be sufficient to set a large proportion of the possible orientations.

Bei der Wahl der Bearbeitungsstrategie in Verbindung mit einem Galvanometer-Scansystem kann der begrenzte Winkelbereich geeignet berücksichtigt werden. Beispielsweise kann die Schraffurrichtung beim Füllen einer Fläche an den zugänglichen Winkelbereich angepasst sein. Durch die orientierbare Strahlform kann die Flächenrate bei der Erzeugung der Schraffur erhöht werden. In gleicher Weise kann bei der Bearbeitung einer gebogenen linienförmigen Struktur wie beispielsweise die Erzeugung einer Nut oder eines Grabens durch einen Laserabtragprozess der Prozessdurchsatz erhöht werden.When choosing the processing strategy in connection with a galvanometer scanning system, the limited angle range can be suitably taken into account. For example, the hatching direction can be adjusted to the accessible angular range when filling an area. through the orientable beam shape, the area rate can be increased when generating the hatching. In the same way, the process throughput can be increased when processing a curved, linear structure, such as, for example, the production of a groove or a trench by means of a laser ablation process.

Mit einem diffraktiven optischen Element kann auch eine Multifokus-Verteilung erzeugt werden, bei der die Foki sowohl lateral zur optischen Achse als auch in Richtung der optischen Achse beabstandet sind, also beispielsweise in einer zum Laserstrahl schief verkippten Ebene angeordnet sind. Dies kann zur Laserbearbeitung eines Werkstücks bei nicht senkrechtem Einfall des Lasers oder bei der Laserbearbeitung gekrümmter Flächen eingesetzt werden, um zu gewährleisten, dass mehrere Foki gleichzeitig scharf auf dem Werkstück abgebildet werden. Eine erfindungsgemäße Optikeinheit kann in Verbindung mit den Aktuatoren, die eine Relativbewegung des Lasers zum Werkstück bewirken, verwendet werden, um den Multifokus geeignet zu rotieren, um der Kontur der Bearbeitung zu folgen. Beispielsweise kann bei der Außenbearbeitung einer abgerundeten Kante eines Werkstücks einem Kurvenverlauf der Kante gefolgt werden. Dies kann beispielsweise bei der Kantenbearbeitung von Glas oder der Laserbearbeitung von Schnittkanten von Bearbeitungswerkzeugen wie Fräsern, Wendeschneidplatten oder Bohrern eine Beschleunigung des Bearbeitungsprozesses bewirken.A diffractive optical element can also be used to generate a multifocus distribution in which the foci are spaced apart both laterally to the optical axis and in the direction of the optical axis, ie are arranged, for example, in a plane that is tilted obliquely to the laser beam. This can be used for laser processing of a workpiece when the laser is not perpendicular or when laser processing curved surfaces to ensure that several foci are imaged sharply on the workpiece at the same time. An optical unit according to the invention can be used in connection with the actuators, which bring about a relative movement of the laser to the workpiece, in order to rotate the multifocus in a suitable manner in order to follow the contour of the machining. For example, when externally machining a rounded edge of a workpiece, a curve of the edge can be followed. This can, for example, speed up the machining process when processing the edges of glass or laser processing the cut edges of processing tools such as milling cutters, indexable inserts or drills.

Als Optikelement kann ein segmentiertes Element eingesetzt werden, bei dem jeder Sektor des Optikelements eine andere Ausprägung einer Strahleigenschaft bewirkt, beispielsweise eine Strahlform. Dabei kann mit der erfindungsgemäßen Optikeinheit der Laserstrahl wesentlich näher an die Drehachse geführt werden, wodurch eine höhere Dynamik beim Wechsel des durchstrahlten Segments durch eine Drehung des Optikelements erreicht wird. Außerdem kann das segmentierte Optikelement mit einem geringeren Durchmesser deutlich kostengünstiger gefertigt werden.A segmented element can be used as the optics element, in which each sector of the optics element brings about a different expression of a beam property, for example a beam shape. With the optics unit according to the invention, the laser beam can be guided much closer to the axis of rotation, as a result of which greater dynamics are achieved when changing the irradiated segment by rotating the optics element. In addition, the segmented optics element can be manufactured much more cost-effectively with a smaller diameter.

Weitere Vorteile der Erfindung sind in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:

  • 1 eine perspektivische Ansicht der Optikeinheit mit Laserstrahl,
  • 2 eine seitliche Schnittansicht der Optikeinheit mit Laserstrahl,
  • 3 eine weitere perspektivische Ansicht der Optikeinheit mit Laserstrahl,
  • 4 eine weitere Ausführung der Optikeinheit mit einem Halteelement, in dem das Optikelement eingesetzt ist,
  • 5a eine schematische Draufsicht auf die Halterung und die Spiegeleinheit,
  • 5b eine weitere schematische Draufsicht auf die Halterung und die Spiegeleinheit und
  • 6 einen schematischen Aufbau der Laserbearbeitungsvorrichtung.
Further advantages of the invention are described in the following exemplary embodiments. Show it:
  • 1 a perspective view of the optics unit with laser beam,
  • 2 a side sectional view of the optics unit with laser beam,
  • 3 another perspective view of the optics unit with laser beam,
  • 4 a further embodiment of the optics unit with a holding element in which the optics element is inserted,
  • 5a a schematic plan view of the bracket and the mirror unit,
  • 5b a further schematic plan view of the holder and the mirror unit and
  • 6 a schematic structure of the laser processing device.

1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Optikeinheit 1 für eine Laserbearbeitungsvorrichtung 35. Mit Hilfe der Laserbearbeitungsvorrichtung 35 können beispielsweise Werkstücke bearbeitet, wie zum Beispiel geschweißt, graviert oder geschnitten, werden. 2 zeigt ebenfalls die Optikeinheit 1 in einer seitlichen Schnittansicht. Die beiden 1 und 2 werden zusammen betrachtet und erklärt. So können der Einfachheit und der Übersichtlichkeit halber Merkmale lediglich in einer der beiden 1 und 2 mit einem Bezugszeichen versehen sein. 1 shows a perspective view of an optical unit 1 for a laser processing device 35. With the help of the laser processing device 35, for example, workpieces can be processed, such as welded, engraved or cut. 2 also shows the optics unit 1 in a side sectional view. The two 1 and 2 are considered and explained together. For the sake of simplicity and clarity, features can only be in one of the two 1 and 2 be provided with a reference number.

Die Optikeinheit 1 umfasst zumindest ein zumindest teilweise transmissives Optikelement 2, das eine optische Achse 4 aufweist, um die das Optikelement 2 zum Verändern zumindest einer Eigenschaft eines das Optikelement 2 durchdringenden Laserstrahls 3, insbesondere kontinuierlich, drehbar ist.The optics unit 1 comprises at least one at least partially transmissive optics element 2, which has an optical axis 4 about which the optics element 2 can be rotated in order to change at least one property of a laser beam 3 penetrating the optics element 2, in particular continuously.

Je nach Orientierung des Optikelements 2 zum Laserstrahl 3 wird dieser verändert. Wird das Optikelement 2 gegenüber dem Laserstrahl 3 gedreht, verändert sich auch zumindest eine Eigenschaft des Laserstrahls 3. Hierdurch kann die Eigenschaft des Laserstrahls 3 eingestellt werden, die für die Bearbeitung des Werkstücks gegenwärtig benötigt wird. Dies erfolgt auf einfache Weise dadurch, dass das Optikelement 2 um dessen optische Achse 4 gedreht wird. Beispielsweise kann mittels des Optikelements 2 der Laserstrahl 3 aufgeteilt werden, wobei eine Drehstellung des Optikelements 2 vorgeben kann, wie die Teilstrahlen des aufgeteilten Strahls orientiert sind.Depending on the orientation of the optical element 2 to the laser beam 3, this is changed. If the optics element 2 is rotated relative to the laser beam 3, at least one property of the laser beam 3 also changes. In this way, the property of the laser beam 3 that is currently required for processing the workpiece can be set. This is done in a simple manner by rotating the optical element 2 about its optical axis 4 . For example, the laser beam 3 can be split by means of the optics element 2, wherein a rotational position of the optics element 2 can specify how the partial beams of the split beam are oriented.

Der Laserstrahl 3 kann dabei prinzipiell in beide Richtungen durch das Optikelement 2 geführt werden. Entsprechend muss dann die Optikeinheit 1 angeordnet werden. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel führt der Laserstrahl 3 vom im folgenden beschriebenen Galvanometerantrieb 5 her durch das Optikelement 2. Gemäß den 1 und 2 führt der Laserstrahl 3 somit von unten nach oben durch das Optikelement 2. Wie bereits beschrieben, kann der Laserstrahl 3 aber auch von oben nach unten durch das Optikelement 2 geführt sein.In principle, the laser beam 3 can be guided through the optical element 2 in both directions. The optics unit 1 must then be arranged accordingly. According to the present exemplary embodiment, the laser beam 3 leads from the galvanometer drive 5 described below through the optical element 2. According to FIGS 1 and 2 the laser beam 3 thus passes through the optics element 2 from bottom to top. As already described, the laser beam 3 can also be passed through the optics element 2 from top to bottom.

Der Laserstahl 3 ist durch einen eintretenden Laserstrahl 9 und einen austretenden Laserstrahl 10 gebildet. Der austretende Laserstrahl 10 ist hier mittels einer dicken Linie dargestellt. Dies bedeutet auch, dass zumindest eine Eigenschaft des Laserstrahls 3 verändert wurde.The laser beam 3 is formed by an entering laser beam 9 and an exiting laser beam 10 . The emerging laser beam 10 is here with represented by a thick line. This also means that at least one property of the laser beam 3 has changed.

Der Laserstrahl 3 weist hier ferner einen Knick auf, welcher durch einen hier nicht dargestellten Umlenkspiegel 15 verursacht wird. Der Umlenkspiegel 15 bzw. die Spiegeleinheit 13 ist in 2 gezeigt.The laser beam 3 also has a kink here, which is caused by a deflection mirror 15, not shown here. The deflection mirror 15 or the mirror unit 13 is in 2 shown.

Des Weiteren umfasst die Optikeinheit 1 einen Galvanometerantrieb 5 zum Drehen des Optikelements 2 um die optische Achse 4. Der Galvanometerantrieb 5 weist eine Welle 7 auf, die um eine Drehachse 6 drehbar ist.Furthermore, the optics unit 1 includes a galvanometer drive 5 for rotating the optics element 2 around the optical axis 4 . The galvanometer drive 5 has a shaft 7 which can be rotated around an axis of rotation 6 .

Die Optikeinheit 1 weist außerdem eine Axialrichtung 11 auf, die hier parallel zur optischen Achse 4 orientiert ist. Ebenso weißt die Optikeinheit 1 eine Umfangsrichtung 12 auf. In Richtung der Umfangsrichtung 12 kann das Optikelement 2 gedreht werden.The optics unit 1 also has an axial direction 11 which is oriented parallel to the optical axis 4 here. Likewise, the optics unit 1 has a circumferential direction 12 . The optical element 2 can be rotated in the direction of the circumferential direction 12 .

Ferner weist die Optikeinheit 1 eine Halterung 8 auf, die das Optikelement 2 drehfest mit der Welle 7 verbindet. Die Halterung 8 ist somit ein Verbindungselement zum Verbinden des Optikelements 2 mit dem Galvanometerantrieb 5 bzw. der Welle 7. Die Halterung 8 überträgt somit die Drehung des Galvanometerantriebs 5 auf das Optikelement 2.Furthermore, the optics unit 1 has a mount 8 which connects the optics element 2 to the shaft 7 in a rotationally fixed manner. The mount 8 is thus a connecting element for connecting the optical element 2 to the galvanometer drive 5 or the shaft 7. The mount 8 thus transmits the rotation of the galvanometer drive 5 to the optical element 2.

Ebenso umfasst die Optikeinheit 1 eine Spiegeleinheit 13, die einen Spiegelhalter 14 und einen Umlenkspiegel 15 zum Umlenken des Laserstrahls 3 umfasst. Die Spiegeleinheit 13 ist in 2 und in zumindest einer weiteren Figur gezeigt.The optics unit 1 also includes a mirror unit 13 which includes a mirror holder 14 and a deflection mirror 15 for deflecting the laser beam 3 . The mirror unit 13 is in 2 and shown in at least one other figure.

Dabei erstreckt sich die Halterung 8 an der Spiegeleinheit 13 vorbei und die Halterung 8 ist derart ausgebildet, dass diese beim Drehen des Optikelements 2 an der Spiegeleinheit 13 innerhalb eines beschränkten Drehwinkelbereichs vorbeibewegbar ist. Insbesondere kann sich die Halterung 8 berührungsfrei an der Spiegeleinheit 13 vorbeierstrecken, wenn das Optikelement 2 und somit auch die Halterung 8 gedreht wird. Beim Drehen des Optikelements 2 kann sich die Halterung 8 ebenfalls, insbesondere berührungsfrei, an der Spiegeleinheit 13 und insbesondere am Umlenkspiegel 15 vorbeibewegen. Hierdurch kann eine Kollision zwischen der Spiegeleinheit 13 bzw. dem Umlenkspiegel 15 und der Halterung 8 verhindert werden, die zu einer Bewegung oder Vibration des Umlenkspiegels 15 führen würde. Eine derartige Bewegung des Umlenkspiegels 15 aufgrund derartiger Kollisionen ist jedoch nachteilig für die Führung des Laserstrahls 3.In this case, the holder 8 extends past the mirror unit 13 and the holder 8 is designed in such a way that it can be moved past the mirror unit 13 within a limited rotation angle range when the optical element 2 is rotated. In particular, the mount 8 can extend past the mirror unit 13 without touching it when the optical element 2 and thus also the mount 8 are rotated. When rotating the optical element 2, the holder 8 can also move past the mirror unit 13 and in particular the deflection mirror 15, in particular without contact. This can prevent a collision between the mirror unit 13 or the deflection mirror 15 and the holder 8, which would lead to a movement or vibration of the deflection mirror 15. However, such a movement of the deflection mirror 15 due to such collisions is disadvantageous for the guidance of the laser beam 3.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Halterung 8 von der Spiegeleinheit 13 bzw. vom Umlenkspiegel 15 beanstandet ist. Zusätzlich oder alternativ ist es von Vorteil, wenn die Halterung 8 seitlich und/oder in einer Radialrichtung von der optischen Achse 4 beabstandet ist. Die Radialrichtung bezieht sich dabei auf die optische Achse 4.Furthermore, it is advantageous if the holder 8 is spaced apart from the mirror unit 13 or from the deflection mirror 15 . In addition or as an alternative, it is advantageous if the holder 8 is spaced apart from the optical axis 4 laterally and/or in a radial direction. The radial direction refers to the optical axis 4.

Die Halterung 8 weist ferner ein erstes Ende 36 und ein zweites Ende 37 auf, die von der Spiegeleinheit 13 beabstandet sind und auch dann von der Spiegeleinheit 13 beabstandet bleiben, wenn das Optikelement 2 und die Halterung 8 gedreht werden.The mount 8 also has a first end 36 and a second end 37 which are spaced from the mirror unit 13 and remain spaced from the mirror unit 13 even when the optical element 2 and the mount 8 are rotated.

Die Spiegeleinheit 13 bzw. der Umlenkspiegel 15 ist dabei derart angeordnet, dass der Laserstrahl 3 zur optischen Achse 4 geführt werden kann. Wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel gezeigt ist, erstreckt sich die optische Achse 4 durch den Umlenkspiegel 15.The mirror unit 13 or the deflection mirror 15 is arranged in such a way that the laser beam 3 can be guided to the optical axis 4 . As shown in the present embodiment, the optical axis 4 extends through the deflection mirror 15.

Weiterhin umfasst die Halterung 8 zumindest einen Haltearm 16, der das Optikelement 2 mit der Welle 7 verbindet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Halterung 8 drei Haltearme 16a - 16c, die in 1 gut zu sehen sind.Furthermore, the holder 8 comprises at least one holding arm 16 which connects the optics element 2 to the shaft 7 . In the present exemplary embodiment, the holder 8 comprises three holding arms 16a - 16c, which 1 are good to see.

Die Halterung 8 weist ferner einen Hohlraum 17 auf, in dem die Spiegeleinheit 13 bzw. der Umlenkspiegel 15 zumindest teilweise angeordnet ist. Der Hohlraum 17 ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zwischen Optikelement 2 und Galvanometerantrieb 5 und/oder der Welle 7 angeordnet.The holder 8 also has a cavity 17 in which the mirror unit 13 or the deflection mirror 15 is at least partially arranged. According to the present exemplary embodiment, the hollow space 17 is arranged between the optical element 2 and the galvanometer drive 5 and/or the shaft 7 .

Ferner weist die Halterung 8 zumindest eine Durchführöffnung 18 auf, durch die die Spiegeleinheit 13, insbesondere der Umlenkspiegel 15 und/oder der Spiegelhalter 14, und/oder der Laserstrahl 3 in den Hohlraum 17 geführt werden können. Gemäß den 1 und 2 werden die Spiegeleinheit 13, insbesondere der Umlenkspiegel 15 und/oder der Spiegelhalter 14, und der Laserstrahl 3 durch dieselbe Durchführöffnung 18 geführt. Zusätzlich kann, wie im Folgenden beschrieben wird, die Halterung 8 mehrere Durchführöffnungen 18a - 18c aufweisen. So ist die erste Durchführöffnung 18a zwischen dem ersten Haltearm 16a und dem dritten Haltearm 16c angeordnet. Die zweite Durchführöffnung 18b ist zwischen dem ersten Haltearm 16a und dem zweiten Haltearm 16b angeordnet. Die dritte Durchführöffnung 18c ist zwischen dem zweiten Haltearm 16b und dem dritten Haltearm 16c angeordnet.Furthermore, the holder 8 has at least one feed-through opening 18 through which the mirror unit 13, in particular the deflection mirror 15 and/or the mirror holder 14, and/or the laser beam 3 can be guided into the cavity 17. According to the 1 and 2 the mirror unit 13, in particular the deflection mirror 15 and/or the mirror holder 14, and the laser beam 3 are passed through the same feed-through opening 18. In addition, as will be described below, the holder 8 can have a plurality of through-openings 18a-18c. Thus, the first through-opening 18a is arranged between the first holding arm 16a and the third holding arm 16c. The second through opening 18b is arranged between the first holding arm 16a and the second holding arm 16b. The third through opening 18c is arranged between the second holding arm 16b and the third holding arm 16c.

Mit Hilfe der mehreren Durchführöffnungen 18a - 18c können die Spiegeleinheit 13 und der Laserstrahl 3 durch zueinander verschiedene Durchführöffnungen 18a - 18c geführt werden. Die Optikeinheit 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist beispielsweise drei Durchführöffnungen 18a - 18c auf. Wie in 1 und 2 gezeigt ist, werden die Spiegeleinheit 13 und der Laserstrahl 3 durch die erste Durchführöffnung 18a geführt. Beispielhaft kann auch die Spiegeleinheit 13 durch die erste Durchführöffnung 18a und der Laserstrahl 3 durch die dritte Durchführöffnung 18c geführt werden.With the aid of the plurality of feed-through openings 18a-18c, the mirror unit 13 and the laser beam 3 can be guided through feed-through openings 18a-18c that are different from one another. The optics unit 1 of the present exemplary embodiment has, for example, three feed-through openings 18a-18c. As in 1 and 2 1, the mirror unit 13 and the laser beam 3 are passed through the first through hole 18a. Exemplary the mirror unit 13 can also be guided through the first through-opening 18a and the laser beam 3 through the third through-opening 18c.

Die erste Durchführöffnung 18a ist hier zwischen dem ersten und dem zweiten Ende 36, 37 angeordnet.The first through opening 18a is arranged between the first and the second end 36, 37 here.

Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind der erste Haltearm 16a und der dritte Haltearm 16c gegenüberliegend, insbesondere zur optischen Achse 4 und/oder zur Welle 7, zueinander angeordnet. Ferner sind der zweite Haltearm 16b und die erste Durchführöffnung 18a zueinander gegenüberliegend angeordnet.According to the present exemplary embodiment, the first holding arm 16a and the third holding arm 16c are arranged opposite one another, in particular with respect to the optical axis 4 and/or the shaft 7 . Furthermore, the second holding arm 16b and the first through-opening 18a are arranged opposite one another.

Ferner weist die Halterung 8 eine Innenseite 38 auf, die gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel insbesondere konkav ausgebildet ist. Vorteilhaft ist es, wenn die Spiegeleinheit 13, insbesondere der Umlenkspiegel 15 und/oder der Spiegelhalter 14, von der Innenseite 38 beabstandet ist.Furthermore, the holder 8 has an inner side 38 which, according to the present exemplary embodiment, is in particular of concave design. It is advantageous if the mirror unit 13, in particular the deflection mirror 15 and/or the mirror holder 14, is at a distance from the inside 38.

Merkmale, welche bereits in zumindest einer der vorgegangenen Figuren beschrieben sind, können der Einfachheit halber nicht nochmals erklärt werden. Ferner können Merkmale auch erst in dieser oder in zumindest einer der nachfolgenden Figuren beschrieben werden. Des Weiteren werden der Einfachheit halber für gleiche Merkmal gleiche Bezugszeichen verwendet. Außerdem können der Übersichtlichkeit halber nicht mehr alle Merkmale in den folgenden Figuren gezeigt und/oder mit einem Bezugszeichen versehen sein. Es können jedoch in einer oder mehreren der vorangegangenen Figuren gezeigte Merkmale auch in dieser oder in einer oder mehreren der nachfolgenden Figuren vorhanden sein. Ferner können der Übersichtlichkeit halber Merkmale auch erst in dieser oder in einer oder mehreren der nachfolgenden Figuren gezeigt und/oder mit einem Bezugszeichen versehen sein. Nichtsdestotrotz können Merkmale, welche erst in einer oder mehreren der nachfolgenden Figuren gezeigt sind, auch bereits in dieser oder einer vorangegangenen Figur vorhanden sein.Features that have already been described in at least one of the previous figures cannot be explained again for the sake of simplicity. Furthermore, features can also only be described in this figure or in at least one of the following figures. Furthermore, for the sake of simplicity, the same reference numbers are used for the same features. In addition, for the sake of clarity, not all features can be shown in the following figures and/or provided with a reference number. However, features shown in one or more of the preceding figures may also be present in this one or in one or more of the following figures. Furthermore, for the sake of clarity, features can also only be shown in this figure or in one or more of the following figures and/or provided with a reference number. Nevertheless, features that are only shown in one or more of the following figures can also already be present in this or a previous figure.

3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Optikeinheit 1. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Galvanometerantrieb 5 mittels einer Antriebshalterung 19 an einer Basisplatte 20, insbesondere drehfest, angeordnet bzw. befestigt. Auf der Basisplatte 20 ist ebenfalls die Spiegeleinheit 13, insbesondere der Spiegelhalter 14, angeordnet. Die Spiegeleinheit 13 ist vorteilhafterweise ebenfalls drehfest auf der Basisplatte 20 angeordnet bzw. befestigt. Infolgedessen sind der Galvanometerantrieb 5 und die Spiegeleinheit 13 zueinander fest bzw. drehfest angeordnet. Weiterhin kann sich die Welle 7 des Galvanometerantriebs 5 gegenüber der Basisplatte 20 bzw. gegenüber der Spiegeleinheit 13 drehen. Hierdurch kann sich auch die Halterung 8 sowie das Optikelement 2 gegenüber dem Umlenkspiegel 15 bzw. gegenüber der Spiegeleinheit 13 frei bewegen. Ferner kann sich auch das Optikelement 2 und die Halterung 8 gegenüber der Basisplatte 20 drehen. Die Basisplatte 20 ist auch eine Verbindungseinheit zwischen Spiegeleinheit 13 und Galvanometerantrieb 5 und der daran angeordneten Halterung 8 mit Optikelement 2. 3 shows a further exemplary embodiment of the optics unit 1. According to the present exemplary embodiment, the galvanometer drive 5 is arranged or fastened by means of a drive holder 19 on a base plate 20, in particular in a rotationally fixed manner. The mirror unit 13 , in particular the mirror holder 14 , is also arranged on the base plate 20 . The mirror unit 13 is advantageously also arranged or fastened in a rotationally fixed manner on the base plate 20 . As a result, the galvanometer drive 5 and the mirror unit 13 are fixed or non-rotatable to one another. Furthermore, the shaft 7 of the galvanometer drive 5 can rotate relative to the base plate 20 or relative to the mirror unit 13 . As a result, the holder 8 and the optical element 2 can also move freely relative to the deflection mirror 15 or relative to the mirror unit 13 . Furthermore, the optics element 2 and the holder 8 can also rotate in relation to the base plate 20 . The base plate 20 is also a connecting unit between the mirror unit 13 and the galvanometer drive 5 and the mount 8 arranged thereon with the optical element 2.

Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Halterung 8 ebenfalls drei Durchführöffnungen 18a - 18c auf. Weiterhin wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Laserstrahl 3 durch die erste Durchführöffnung 18a in den Hohlraum 17 geführt bzw. aus dem Hohlraum 17 herausgeführt. Der Laserstrahl 3 führt durch die erste Durchführöffnung 18a. Die Spiegeleinheit 13 ist dagegen durch die dritte Durchführöffnung 18c in den Hohlraum 17 geführt. Der Laserstrahl 3 und die Spiegeleinheit 13 sind somit durch zueinander verschiedene Durchführöffnungen 18a - 18c in den Hohlraum 17 geführt.According to the present embodiment, the holder 8 also has three through-openings 18a-18c. Furthermore, according to the present exemplary embodiment, the laser beam 3 is guided into and out of the cavity 17 through the first feed-through opening 18a. The laser beam 3 passes through the first feed-through opening 18a. The mirror unit 13, on the other hand, is guided into the cavity 17 through the third feed-through opening 18c. The laser beam 3 and the mirror unit 13 are thus guided into the cavity 17 through different feed-through openings 18a-18c.

Des Weiteren weist die Optikeinheit 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels einen Winkelsensor 21 auf, mittels dem eine Drehstellung des Galvanometerantriebs 5 und somit des Optikelements 2 ermittelt werden kann.Furthermore, the optics unit 1 of the present exemplary embodiment has an angle sensor 21, by means of which a rotational position of the galvanometer drive 5 and thus of the optics element 2 can be determined.

4 zeigt eine Ausführung der Optikeinheit 1, bei der das Optikelement 2 in ein Halteelement 22 eingesetzt ist. Die Halterung 8 umfasst ferner das Halteelement 22, in das das Optikelement 2 eingesetzt ist. Das Optikelement 2 kann gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mittels einem Verbindungselement 23 mit dem Halteelement 22 verbunden sein. Das Verbindungselement 23 kann auch ein Fixierelement sein. Das Halteelement 22 weist eine Durchtrittsöffnung 24 auf, in die das Optikelement 2 eingesetzt ist. 4 shows an embodiment of the optics unit 1 in which the optics element 2 is inserted into a holding element 22 . The mount 8 also includes the holding element 22 into which the optical element 2 is inserted. According to the present exemplary embodiment, the optical element 2 can be connected to the holding element 22 by means of a connecting element 23 . The connecting element 23 can also be a fixing element. The holding element 22 has a passage opening 24 into which the optics element 2 is inserted.

Gemäß 3 und 4 weisen die Haltearme 16a - 16c und/oder die Durchführöffnungen 18a - 18c eine Rotationssymmetrie auf. Gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen weisen die Haltearme 16a - 16c und/oder die Durchführöffnungen 18a - 18c eine Symmetrie bei einer Drehung um 120° auf.According to 3 and 4 the holding arms 16a - 16c and/or the feed-through openings 18a - 18c have a rotational symmetry. According to the present exemplary embodiments, the holding arms 16a-16c and/or the feed-through openings 18a-18c have a symmetry when rotated by 120°.

5a zeigt eine schematische Draufsicht auf die Halterung 8 und die Spiegeleinheit 13. Die Halterung 8 umfasst drei Halterarme 16a - 16c, die symmetrisch angeordnet sind. Hier sind die Halterarme 16a - 16c in einer 120°-Symmetrie angeordnet. Zwischen jeweils zwei benachbarten Halterarmen 16a - 16c ist jeweils eine Durchführöffnung 18a - 18c angeordnet. Diese weisen ebenfalls die 120°-Symmetrie auf. Dies bedeutet insbesondere, dass die Halterarme 16a - 16c und die Durchführöffnungen 18a - 18c jeweils die gleiche Abmessung aufweisen. Insbesondere weist die zumindest eine Durchführöffnung eine Öffnungsweite 39a - 39c auf, wobei in diesem Ausführungsbeispiel die Öffnungsweiten 39a - 39c der Durchführöffnungen 18a - 18c untereinander gleich sind. Ferner sind die Öffnungsweiten 39a - 39c im Bereich um 60°. Entsprechend der Öffnungsweite 39 kann das Optikelement 2 und somit die Halterung 8 gedreht werden, ohne dass die Halterung 8 an der Spiegeleinheit 13 anstößt, was zu Erschütterung und infolgedessen zu Vibrationen des Umlenkspiegels 15 führt. Dies gilt es zu vermeiden, da hierdurch der Bearbeitungsprozess durch den Laser 3 unvorhersehbar gestört wird. 5a shows a schematic plan view of the holder 8 and the mirror unit 13. The holder 8 comprises three holder arms 16a-16c, which are arranged symmetrically. Here the holder arms 16a - 16c are arranged in 120° symmetry. A feed-through opening 18a-18c is arranged between each two adjacent holder arms 16a-16c. These also have 120° symmetry. This means in particular that the holder arms 16a - 16c and the through-opening gen 18a - 18c each have the same dimensions. In particular, the at least one through-opening has an opening width 39a-39c, with the opening widths 39a-39c of the through-openings 18a-18c being the same as one another in this exemplary embodiment. Furthermore, the opening widths 39a - 39c are in the range of 60°. According to the opening width 39, the optical element 2 and thus the holder 8 can be rotated without the holder 8 hitting the mirror unit 13, which leads to shaking and consequently to vibrations of the deflection mirror 15. This is to be avoided since the machining process by the laser 3 is unpredictably disrupted as a result.

Weiterhin kann die Halterung 8 und somit das Optikelement 2 soweit gedreht werden, ohne dass der Laserstrahl 3 von der Halterung 8 oder den Haltearmen 16a - 16c unterbrochen bzw. blockiert wird. Die Anordnung und Ausbildung der Halterung 8 und/oder der Haltearme 16a - 16c gibt somit den Drehwinkelbereich vor, um den das Optikelement 2 gedreht werden kann.Furthermore, the mount 8 and thus the optical element 2 can be rotated to such an extent that the laser beam 3 is not interrupted or blocked by the mount 8 or the holding arms 16a-16c. The arrangement and design of the mount 8 and/or the holding arms 16a-16c thus specifies the angle of rotation range through which the optical element 2 can be rotated.

Ferner weist die Spiegeleinheit 13 zwei Spiegelhalter 14a, 14b auf. Der erste Spiegelhalter 14a erstreckt sich gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel durch die dritte Durchführöffnung 18c und der zweite Spiegelhalter 14b erstreckt sich durch die zweite Durchführöffnung 18b. Dadurch kann der Umlenkspiegel 15 stabiler gehalten werden. Der Laserstrahl 3 erstreckt sich gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel durch die erste Durchführöffnung 18a.Furthermore, the mirror unit 13 has two mirror holders 14a, 14b. According to the present exemplary embodiment, the first mirror holder 14a extends through the third through-opening 18c and the second mirror holder 14b extends through the second through-opening 18b. As a result, the deflection mirror 15 can be held more stably. According to the present exemplary embodiment, the laser beam 3 extends through the first feed-through opening 18a.

5b zeigt eine weitere schematische Draufsicht auf die Halterung 8 und die Spiegeleinheit 13. Hier sind eine Vielzahl an Haltearmen 16a - 161 (insgesamt zwölf) gezeigt. Des Weiteren sind zwei Durchführöffnungen 18a, 18b gezeigt, durch die die Spiegeleinheit 13 und/oder der Laserstrahl 3 durchgeführt werden kann. Sowohl die Spiegeleinheit 13 als auch der Laserstrahl 3 erstrecken sich gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel durch die erste Durchführöffnung 18a. 5b shows a further schematic top view of the holder 8 and the mirror unit 13. Here, a large number of holding arms 16a-161 (twelve in all) are shown. Furthermore, two feed-through openings 18a, 18b are shown, through which the mirror unit 13 and/or the laser beam 3 can be fed. According to the present exemplary embodiment, both the mirror unit 13 and the laser beam 3 extend through the first feed-through opening 18a.

Die beiden hier gezeigten Öffnungsweiten 39a, 39b sind im Vergleich zur 5a größer. Die Öffnungsweiten 39a, 39b sind hier im Bereich um bzw. größer 90°. Dementsprechend kann das Optikelement 2 um einen Drehwinkelbereich von 90° gedreht werden, ohne dass die Halterung 8 an der Spiegeleinheit 13 anstößt oder ohne dass der Laserstrahl 3 von der Halterung 8 blockiert wird.The two opening widths 39a, 39b shown here are compared to 5a greater. The opening widths 39a, 39b here are in the range around or greater than 90°. Accordingly, the optical element 2 can be rotated through a rotation angle range of 90° without the holder 8 hitting the mirror unit 13 or without the laser beam 3 being blocked by the holder 8 .

Zwischen den hier gezeigten Haltearmen 16a - 16f sowie zwischen den Haltearmen 16g - 161 ist jeweils ein Spalt 25 angeordnet. Der Übersichtlichkeit halber ist hier nur ein Spalt 25 mit einem Bezugszeichen versehen. Der Spalt 25 ist nur sehr eingeschränkt dafür zu verwenden, den Laserstrahl 3 in den Hohlraum 17 zu führen. Es ist zwar möglich, jedoch ist gemäß der vorliegenden Ausführung der Haltearme 16a - 161 der Drehwinkelbereich sehr stark eingeschränkt. Vielmehr kann der Spalt 25 dazu dienen, zusätzliches Gewicht der Halterung 8 zu vermeiden bzw. um das Gewicht der Halterung 8 gering zu halten, so dass höhere Bewegungsdynamiken des Optikelements 2 erreicht werden können.A gap 25 is arranged between the holding arms 16a-16f shown here and between the holding arms 16g-161. For the sake of clarity, only one gap 25 is provided with a reference number here. The gap 25 can only be used to a very limited extent to guide the laser beam 3 into the cavity 17 . Although it is possible, according to the present embodiment of the holding arms 16a-161, the range of the angle of rotation is very severely limited. Rather, the gap 25 can serve to avoid additional weight of the mount 8 or to keep the weight of the mount 8 low, so that higher movement dynamics of the optical element 2 can be achieved.

Eine weitere Ausführungsform der Halterung 8 ähnelt der Ausführung gemäß 5b. Beispielsweise können die Haltearme 16a - 16f und/oder die Haltearme 16g - 16l miteinander verbunden sein, so dass es sich jeweils um einen einzigen Haltearm 16 handelt, auf dem Versteifungsrippen angeordnet sind, die dann im Querschnitt der Vielzahl an Haltearmen 16a - 16l ähneln.A further embodiment of the holder 8 is similar to the embodiment according to FIG 5b . For example, the holding arms 16a-16f and/or the holding arms 16g-16l can be connected to one another so that there is a single holding arm 16 on which stiffening ribs are arranged, which then have a cross-section similar to the plurality of holding arms 16a-16l.

6 zeigt einen schematischen Aufbau der Laserbearbeitungsvorrichtung 35. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 35 umfasst gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Laserquelle 26 zum Erzeugen des Laserstrahls 3. Der Laserstrahl 3 mit dessen Führung ist hier durch die dicken Pfeile dargestellt. 6 shows a schematic structure of the laser processing device 35. According to the present exemplary embodiment, the laser processing device 35 comprises a laser source 26 for generating the laser beam 3. The laser beam 3 with its guidance is represented here by the thick arrows.

Weiterhin kann die Laserbearbeitungsvorrichtung 35 einen ersten Ablenkspiegel 27 aufweisen, um den Laserstrahl 3 zur Optikeinheit 1 zu führen. Die Optikeinheit 1 umfasst den bereits beschriebenen Umlenkspiegel 15 sowie das Optikelement 2, um zumindest eine Eigenschaft des Laserstrahls 3 zu verändern. Von der Optikeinheit 1 führt somit der veränderte Laserstrahl 3 weg.Furthermore, the laser processing device 35 can have a first deflection mirror 27 in order to guide the laser beam 3 to the optics unit 1 . The optics unit 1 comprises the deflection mirror 15 already described and the optics element 2 in order to change at least one property of the laser beam 3 . The changed laser beam 3 thus leads away from the optics unit 1 .

Der Optikeinheit 1 nachgeordnet weist die Laserbearbeitungsvorrichtung 35 des vorliegenden Ausführungsbeispiels einen zweiten Ablenkspiegel 28 auf, der den Laserstrahl 3 ablenkt.Downstream of the optics unit 1 , the laser processing device 35 of the present exemplary embodiment has a second deflection mirror 28 which deflects the laser beam 3 .

Darauffolgend umfasst die Laserbearbeitungsvorrichtung 35 eine Zoom-Optik 29.The laser processing device 35 then includes a zoom lens 29.

Daraufhin wird der Laserstrahl 3 zu einem Scankopf 30 geführt. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 35 und/oder der Scankopf 30 umfassen gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Fokussiereinheit 31, mittels der der Laserstrahl 3 fokussiert werden kann, um den Laserstrahl 3 fokussiert auf das Werkstück 32 bzw. zur Werkstückaufnahme, in der das Werkstück 32 aufgenommen ist, zu führen.The laser beam 3 is then guided to a scan head 30 . According to the present exemplary embodiment, the laser processing device 35 and/or the scan head 30 comprise a focusing unit 31, by means of which the laser beam 3 can be focused in order to focus the laser beam 3 on the workpiece 32 or towards the workpiece holder in which the workpiece 32 is held to lead.

Des Weiteren umfasst die Laserbearbeitungsvorrichtung 35 eine Steuereinheit 33 zum Steuern der Laserbearbeitungsvorrichtung 35. In der hier gezeigten 6 sind mittels gestrichelten Pfeilen Steuerbefehle 34 gezeigt. Damit soll gekennzeichnet werden, dass die Steuereinheit 33 die Laserquelle 26, die Optikeinheit 1, die Zoom-Optik 29, den Scankopf 30 und/oder das Werkstück 32 bzw. eine Werkstückaufnahme für das Werkstück 32 steuern kann. Insbesondere ist die Steuereinheit 33 ausgebildet, die Laserbearbeitungsvorrichtung 35 bzw. zumindest die in 6 gezeigten Elemente synchron zu steuern, so dass der Laserstrahl 3 wie geplant auf das Werkstück 32 geführt wird.Furthermore, the laser processing device 35 comprises a control unit 33 for controlling the laser processing device 35. In the one shown here 6 control commands 34 are shown by dashed arrows. This is to indicate that the control unit 33, the laser source 26, the optics unit 1, the zoom optics 29, the scan head 30 and/or the workpiece 32 or a workpiece holder for the workpiece 32 can control. In particular, the control unit 33 is designed to control the laser processing device 35 or at least the 6 synchronously control the elements shown so that the laser beam 3 is guided onto the workpiece 32 as planned.

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.The present invention is not limited to the illustrated and described embodiments. Modifications within the scope of the patent claims are just as possible as a combination of the features, even if they are shown and described in different exemplary embodiments.

BezugszeichenlisteReference List

11
Optikeinheitoptical unit
22
Optikelementoptical element
33
Laserstrahllaser beam
44
optische Achseoptical axis
55
Galvanometerantriebgalvanometer drive
66
Drehachseaxis of rotation
77
WelleWave
88th
Halterungbracket
99
eintretender Laserstrahlincoming laser beam
1010
austretender Laserstrahlexiting laser beam
1111
Axialrichtungaxial direction
1212
Umfangsrichtungcircumferential direction
1313
Spiegeleinheitmirror unit
1414
Spiegelhaltermirror holder
1515
Umlenkspiegeldeflection mirror
1616
Haltearmholding arm
1717
Hohlraumcavity
1818
Durchführöffnungthrough hole
1919
Antriebshalterungdrive bracket
2020
Basisplattebase plate
2121
Winkelsensorangle sensor
2222
Halteelementholding element
2323
Verbindungselementfastener
2424
Durchtrittsöffnungpassage opening
2525
Spaltgap
2626
Laserquellelaser source
2727
erster Ablenkspiegelfirst deflection mirror
2828
zweiter Ablenkspiegelsecond deflection mirror
2929
Zoom-Optikzoom optics
3030
Scankopfscan head
3131
Fokussiereinheitfocusing unit
3232
Werkstückworkpiece
3333
Steuereinheitcontrol unit
3434
Steuerbefehlecontrol commands
3535
Laserbearbeitungsvorrichtunglaser processing device
3636
erstes Endefirst end
3737
zweites Endesecond end
3838
Innenseiteinside
3939
Öffnungsweiteopening width

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • US 20080192322 A1 [0002]US20080192322A1 [0002]
  • DE 102004053298 A1 [0002]DE 102004053298 A1 [0002]

Claims (19)

Optikeinheit (1) für eine Laserbearbeitungsvorrichtung (35) mit zumindest einem zumindest teilweise transmissiven Optikelement (2), das eine optische Achse (4) aufweist, um die das Optikelement (2) zum Verändern zumindest einer Eigenschaft eines das Optikelement (2) durchdringenden Laserstrahls (3), insbesondere kontinuierlich, drehbar ist, mit einem Galvanometerantrieb (5) zum Drehen des Optikelements (2) um die optische Achse (4), der eine Welle (7) aufweist, mit einer Halterung (8), die das Optikelement (2) drehfest mit der Welle (7) verbindet, und mit einer Spiegeleinheit, die einen Spiegelhalter und einen Umlenkspiegel zum Umlenken des Laserstrahls umfasst, wobei der Umlenkspiegel auf der optischen Achse (4) zwischen dem Optikelement (2) und der Welle (7) des Galvanometerantriebs (5) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Halterung an der Spiegeleinheit vorbeierstreckt und dass die Halterung derart ausgebildet ist, dass diese beim Drehen des Optikelements (2) an der Spiegeleinheit innerhalb eines beschränkten Drehwinkelbereichs vorbeibewegbar ist.Optical unit (1) for a laser processing device (35) with at least one at least partially transmissive optical element (2), which has an optical axis (4) around which the optical element (2) is used to change at least one property of a laser beam penetrating the optical element (2). (3), in particular continuously, with a galvanometer drive (5) for rotating the optical element (2) about the optical axis (4), which has a shaft (7), with a holder (8) which supports the optical element ( 2) non-rotatably connected to the shaft (7), and with a mirror unit, which comprises a mirror holder and a deflection mirror for deflecting the laser beam, the deflection mirror on the optical axis (4) between the optical element (2) and the shaft (7) of the galvanometer drive (5), characterized in that the holder extends past the mirror unit and in that the holder is designed in such a way that when the optical element (2) is rotated, it attaches to de r mirror unit can be moved past within a limited range of rotation angles. Optikeinheit nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Galvanometerantrieb (5) und die Spiegeleinheit (13) mittelbar oder unmittelbar miteinander verbunden sind, wobei die Optikeinheit (1) vorzugsweise eine Basisplatte (20) aufweist, auf der der Galvanometerantrieb (5) und die Spiegeleinheit (13) angeordnet sind.Optical unit according to the preceding claim, characterized in that the galvanometer drive (5) and the mirror unit (13) are connected to one another directly or indirectly, the optics unit (1) preferably having a base plate (20) on which the galvanometer drive (5) and the mirror unit (13) are arranged. Optikeinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehwinkelbereich weniger als 360°, insbesondere weniger als 180°, bevorzugt weniger als 45°, beträgt.Optical unit according to one or more of the preceding claims, characterized in that the angle of rotation range is less than 360°, in particular less than 180°, preferably less than 45°. Optikeinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (7) um eine Drehachse (6) drehbar ist und dass die optische Achse (4) und die Drehachse (6) einen Winkel einschließen, der kleiner ist als 10°, insbesondere kleiner ist als 1°, wobei die optische Achse (4) und die Drehachse (6) vorzugsweise zueinander koaxial sind.Optical unit according to one or more of the preceding claims, characterized in that the shaft (7) can be rotated about an axis of rotation (6) and that the optical axis (4) and the axis of rotation (6) enclose an angle which is less than 10° , in particular is less than 1 °, wherein the optical axis (4) and the axis of rotation (6) are preferably coaxial to each other. Optikeinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Halterung (8) in einer Umfangsrichtung (12) der optischen Achse (4) erstreckt und/oder die Halterung (8) die Spiegeleinheit (13) in der Umfangsrichtung (12) zumindest teilweise umgibt.Optical unit according to one or more of the preceding claims, characterized in that the holder (8) extends in a circumferential direction (12) of the optical axis (4) and/or the holder (8) the mirror unit (13) in the circumferential direction (12 ) at least partially surrounds. Optikeinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (8) in einer Radialrichtung der optischen Achse (4) von der Spiegeleinheit (13) beabstandet ist, insbesondere in Axialrichtung (11) der optischen Achse (4) zumindest im Bereich der Spiegeleinheit (13).Optical unit according to one or more of the preceding claims, characterized in that the holder (8) is spaced apart from the mirror unit (13) in a radial direction of the optical axis (4), in particular in the axial direction (11) of the optical axis (4) at least in Area of the mirror assembly (13). Optikeinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (8) einen Hohlraum (17) aufweist, in dem die Spiegeleinheit (13) zumindest teilweise angeordnet ist, und wobei die Halterung (8) vorzugsweise mindestens eine, insbesondere zumindest zwei, Durchführöffnung (18) aufweist, durch die sich die Spiegeleinheit (13) in den Hohlraum (17) hinein erstreckt und/oder durch die der Laserstrahl (3) in den Hohlraum (17) ein- oder ausführbar ist.Optical unit according to one or more of the preceding claims, characterized in that the holder (8) has a cavity (17) in which the mirror unit (13) is at least partially arranged, and wherein the holder (8) preferably has at least one, in particular at least two lead-through openings (18) through which the mirror unit (13) extends into the cavity (17) and/or through which the laser beam (3) can be introduced or removed from the cavity (17). Optikeinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchführöffnung (18) eine Öffnungsweite (39) zwischen 1 mm und 70 mm, insbesondere zwischen 2 mm und 30 mm, aufweist.Optical unit according to one or more of the preceding claims, characterized in that the feed-through opening (18) has an opening width (39) of between 1 mm and 70 mm, in particular between 2 mm and 30 mm. Optikeinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (8) in Umfangsrichtung (12) der optischen Achse (4) zwei voneinander beabstandete Enden (36, 37) aufweist.Optical unit according to one or more of the preceding claims, characterized in that the mount (8) has two ends (36, 37) spaced apart from one another in the circumferential direction (12) of the optical axis (4). Optikeinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Enden (36, 37) in unterschiedlichen Betriebsstellungen des Optikelements (2) in Umfangsrichtung (12) der optischen Achse (4) von der Spiegeleinheit (13) beabstandet sind.Optical unit according to one or more of the preceding claims, characterized in that the two ends (36, 37) are spaced apart from the mirror unit (13) in different operating positions of the optical element (2) in the circumferential direction (12) of the optical axis (4). Optikeinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (8) mehrere Haltearme (16) umfasst, die in Umfangsrichtung (12) der optischen Achse (4) zueinander, insbesondere mittels Aussparungen, beabstandet sind und/oder sich in Axialrichtung der optischen Achse (4) von der Welle (7) zum Optikelement (2) erstrecken.Optical unit according to one or more of the preceding claims, characterized in that the holder (8) comprises a plurality of holding arms (16) which are spaced apart from one another in the circumferential direction (12) of the optical axis (4), in particular by means of recesses, and/or are in Extend axial direction of the optical axis (4) from the shaft (7) to the optical element (2). Optikeinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (7), die Halterung (8) und/oder das Optikelement (2) ausgewuchtet sind und/oder zumindest ein Auswuchtelement aufweisen und/oder dass eine Hauptträgheitsachse der Halterung (8) im Wesentlichen koaxial zur Welle (7) ist.Optical unit according to one or more of the preceding claims, characterized in that the shaft (7), the mount (8) and/or the optical element (2) are balanced and/or have at least one balancing element and/or that a main axis of inertia of the mount ( 8) is substantially coaxial with the shaft (7). Optikeinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Optikelement (2) ein Strahlteiler, ein Strahlformer, ein Hologramm, ein Gitter, eine Verzögerungsplatte, eine Maskenblende, eine Zylinderlinse, ein Polarisator, eine Keilplatte und/oder ein Prisma ist.Optical unit according to one or more of the preceding claims, characterized in that the optical element (2) is a beam splitter, a beam shaper, a hologram, a grating, a delay plate, a mask diaphragm, a cylinder lens, a polarizer, a wedge plate and/or a prism. Optikeinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Optikelement (2) ein diffraktives optisches Element zur Erzeugung einer Strahlform, insbesondere einer Multistrahlverteilung und/oder eines Multifokus, ist.Optical unit according to one or more of the preceding claims, characterized in that the optical element (2) is a diffractive optical element for generating a beam shape, in particular a multi-beam distribution and/or a multi-focus. Laserbearbeitungsvorrichtung (35), insbesondere zur Materialbearbeitung, mit zumindest einer Optikeinheit (1), die in einem Strahlengang eines Laserstrahls (3) angeordnet ist, so dass der Laserstrahl (3) durch die Optikeinheit (1) geführt werden kann, und mit zumindest einer Steuereinheit (33) zum Steuern der Laserbearbeitungsvorrichtung (35), dadurch gekennzeichnet, dass die Optikeinheit (1) gemäß einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche ausgebildet ist.Laser processing device (35), in particular for material processing, with at least one optics unit (1), which is arranged in a beam path of a laser beam (3), so that the laser beam (3) can be guided through the optics unit (1), and with at least one Control unit (33) for controlling the laser processing device (35), characterized in that the optics unit (1) is designed according to one or more of the preceding claims. Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Laserstrahls (3) im Bereich der Optikeinheit (1) um einen Faktor geringer ist als in einem der Optikeinheit (1) im Strahlengang vorgelagerten Bereich und/oder in einem auf die Optikeinheit (1) im Strahlgang folgenden Bereich, wobei der Wert des Faktors größer oder gleich 1.5, insbesondere größer oder gleich 2.5, ist.Laser processing device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the diameter of the laser beam (3) in the area of the optics unit (1) is smaller by a factor than in an area upstream of the optics unit (1) in the beam path and/or in a the area following the optics unit (1) in the beam path, the value of the factor being greater than or equal to 1.5, in particular greater than or equal to 2.5. Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Strahlengang vor der Optikeinheit (1) ein Strahlreduzierer angeordnet ist, wobei der Laserstrahl (3) durch den Strahlreduzierer um einen Faktor größer 1,5, insbesondere größer 2,5, verkleinerbar ist, und/oder dass im Strahlengang nach der Optikeinheit (1) ein Strahlaufweiter angeordnet ist, wobei der Laserstrahl (3) durch den Strahlaufweiter um den Faktor größer 1,5, insbesondere größer 2,5, aufweitbar ist.Laser processing device according to one or more of the preceding claims, characterized in that a beam reducer is arranged in the beam path in front of the optics unit (1), the laser beam (3) being able to be reduced by a factor greater than 1.5, in particular greater than 2.5, by the beam reducer and/or that a beam expander is arranged in the beam path after the optics unit (1), the laser beam (3) being expandable by the beam expander by a factor greater than 1.5, in particular greater than 2.5. Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserbearbeitungsvorrichtung (35) einen, insbesondere variablen, Laserstrahlrotator und/oder Mittel zur Positionierung und/oder Rotation der Werkstückaufnahme umfasst, wobei, insbesondere diskrete oder kontinuierliche, Einstellwerte des Laserstrahlrotators und/oder des Mittels zur Rotation der Werkstückaufnahme einen größeren Winkelbereich als der, insbesondere kontinuierliche, Drehwinkelbereich der Optikeinheit (1) aufweisen und/oder wobei eine Einstelldynamik des Laserstrahlrotators und/oder des Mittels zur Rotation der Werkstückaufnahme geringer ist als die Einstelldynamik der Optikeinheit.Laser processing device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the laser processing device (35) comprises a, in particular variable, laser beam rotator and/or means for positioning and/or rotating the workpiece holder, with, in particular discrete or continuous, setting values of the laser beam rotator and/or or the means for rotating the workpiece holder have a larger angular range than the, in particular continuous, angle of rotation range of the optics unit (1) and/or wherein the adjustment dynamics of the laser beam rotator and/or the means for rotating the workpiece holder are lower than the adjustment dynamics of the optics unit. Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (33) derart ausgebildet ist, dass diese die Optikeinheit (1) zusammen mit weiteren Elementen zur Manipulation des Laserstrahls (3), zur Positionierung und/oder zur Ausrichtung des Laserstrahls (3) relativ zum Werkstück (32) und/oder die Mittel zur Positionierung und/oder zur Ausrichtung des Werkstücks (32) synchronisiert steuern kann.Laser processing device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the control unit (33) is designed in such a way that it controls the optics unit (1) together with other elements for manipulating the laser beam (3), for positioning and/or for aligning the laser beam (3) relative to the workpiece (32) and/or the means for positioning and/or aligning the workpiece (32) in a synchronized manner.
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