DE102022130481A1

DE102022130481A1 - Scanspiegeleinheit für eine Laserscanvorrichtung

Info

Publication number: DE102022130481A1
Application number: DE102022130481.7A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Vogt; Dominic Rathje
Original assignee: Scanlab GmbH
Current assignee: Scanlab GmbH
Priority date: 2022-11-17
Filing date: 2022-11-17
Publication date: 2024-05-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Scanspiegeleinheit (1) für eine Laserscanvorrichtung, insbesondere für eine Laserbearbeitungsvorrichtung, mit einem Scanspiegel (2), der einen Spiegelkörper (3) umfasst, wobei der Spiegelkörper (3) zumindest einen Hohlraum (5) aufweist, und mit zumindest einem Spiegelhalter (4), über den der Scanspiegel (2) mittelbar mit einem Galvanometerantrieb (8) der Laserscanvorrichtung verbunden werden kann. Erfindungsgemäß ist der Spiegelhalter (4) zumindest teilweise im Hohlraum (5) des Spiegelkörpers (3) angeordnet und der Scanspiegel (2) und der Spiegelhalter (4) sind miteinander verklebt. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Scanspiegeleinheit (1), die Verwendung eines Scanspiegels (2) und die Verwendung eines Spiegelhalters (4).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Scanspiegeleinheit für eine Laserscanvorrichtung, insbesondere für eine Laserbearbeitungsvorrichtung, mit einem Scanspiegel, der einen Spiegelkörper umfasst, wobei der Spiegelkörper zumindest einen Hohlraum aufweist, und mit zumindest einem Spiegelhalter, über den der Scanspiegel mittelbar mit einem Galvanometerantrieb der Laserscanvorrichtung verbunden werden kann.
Aus der EP 1 094 343 B1 ist ein Scanspiegel für eine Laserbearbeitungsvorrichtung bekannt. Daran ist ein Spiegelhalter angeordnet, der eine Nut und Löcher für Schrauben aufweist. In die Nut kann ein Rotor eines Galvanometerantriebs angeordnet werden und über die Löcher wird der Spiegelhalter am Rotor angeschraubt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine stabile Verbindung zwischen Scanspiegel und Galvanometerantrieb zu schaffen, wobei eine hohe Bewegungsdynamik des Scanspiegels gegeben ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Scanspiegeleinheit, einem Verfahren zum Herstellen der Scanspiegeleinheit sowie der Verwendung eines Scanspiegels und eines Spiegelhalters mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche.
Vorgeschlagen wird eine Scanspiegeleinheit für eine Laserscanvorrichtung, insbesondere für eine Laserbearbeitungsvorrichtung. Mit Hilfe der Laserscanvorrichtung kann ein Laser auf ein Objekt, Werkstück oder Bauteil oder auch ein Körperteil, wie beispielsweise ein Auge, geführt werden, wobei der Laser zur Bearbeitung bzw. zur Behandlung dient.
Die Scanspiegeleinheit umfasst einen Scanspiegel, der einen Spiegelkörper umfasst, wobei der Spiegelkörper zumindest einen Hohlraum aufweist. Mittels des Scanspiegels wird der Laser abgelenkt. Des Weiteren wird der Scanspiegel bewegt, so dass hierdurch auch der Laser unterschiedlich abgelenkt bzw. bewegt wird.
Des Weiteren umfasst die Scanspiegeleinheit zumindest einen Spiegelhalter, über den der Scanspiegel mittelbar mit einem Galvanometerantrieb der Laserscanvorrichtung verbunden werden kann. Die Bewegung des Galvanometerantriebs wird hierbei über den Spiegelhalter auf den Scanspiegel übertragen. Um eine möglichst schnelle Bearbeitung bzw. Behandlung zu erzielen ist es vorteilhaft, wenn der Galvanometerantrieb eine hohe Dynamik aufweist. Das heißt, der Galvanometerantrieb soll den Scanspiegel mit möglichst hohen Geschwindigkeiten und mit möglichst hohen Beschleunigungen bewegen. Des Weiteren kann der Spiegelhalter an einem Rotor des Galvanometerantriebs angeordnet werden, so dass die Bewegung des Rotors unmittelbar auf den Spiegelhalter übertragen wird.
Der Spiegelhalter ist zumindest teilweise im Hohlraum des Spiegelkörpers angeordnet. Der Spiegelhalter ist somit zumindest teilweise im Inneren des Spiegelkörpers angeordnet. Hierdurch ist ein Abstand zwischen einer Trägheitsachse und dem Spiegelhalter gering oder die Trägheitsachse erstreckt sich durch den Spiegelhalter. Insgesamt wird infolgedessen die Trägheit bzw. das Trägheitsmoment der Scanspiegeleinheit geringgehalten, so dass eine hohe Bewegungsdynamik des Scanspiegels erreicht werden kann. Auch durch den Hohlraum wird die mögliche Bewegungsdynamik erhöht, da Gewicht eingespart wird, so dass die Trägheit des Scanspiegels verringert wird.
Des Weiteren sind der Scanspiegel und der Spiegelhalter miteinander verklebt. Hierdurch kann auf weitere Verbindungsmittel verzichtet werden, so dass Gewicht eingespart wird und hierdurch ebenfalls die Trägheit bzw. das Trägheitsmoment der Scanspiegeleinheit geringgehalten wird. Daraus folgt eine hohe Bewegungsdynamik. Mittels des Verklebens kann außerdem eine sichere Verbindung zwischen Scanspiegel und Spiegelhalter ausgebildet werden. Die Klebeverbindung überträgt ferner die Drehbewegung des Spiegelhalters auf den Scanspiegel.
Vorteilhaft ist es, wenn sich der Hohlraum in Längsrichtung des Spiegelkörpers vollständig durch diesen hindurcherstreckt. Hierdurch kann der Hohlraum auf einfache Weise hergestellt werden, beispielsweise wenn der Hohlraum gebohrt oder bei einem 3D-Druckverfahren mit hergestellt wird. Außerdem wird hierdurch das Gewicht der Scanspiegeleinheit verringert, was wiederum eine höhere Bewegungsdynamik zulässt.
Von Vorteil ist es, wenn die Scanspiegeleinheit ein Befestigungselement umfasst, mittels dem der Spiegelhalter form- und/oder kraftschlüssig am Galvanometerantrieb befestigt werden kann. Das Befestigungselement kann beispielsweise eine Schraube sein, mit der die Scanspiegeleinheit am Galvanometerantrieb bzw. an dessen Rotor angeschraubt werden kann. Hierbei ist es von Vorteil, wenn sich der Hohlraum in Längsrichtung des Spiegelkörpers vollständig durch diesen hindurcherstreckt. Infolgedessen kann das Befestigungselement, beispielsweise die Schraube, in den Hohlraum von einer Seite eingeführt werden und kann sich zur anderen Seite aus dem Hohlraum herauserstrecken.
Von Vorteil ist es, wenn der zumindest ein Spiegelhalter zumindest eine Durchführung aufweist, durch die das Befestigungselement durchgeführt werden kann, wobei sich die Durchführung vorzugsweise von einem ersten Ende bis zu einem zweiten Ende des Spiegelhalters erstreckt. Der Spiegelhalter ist somit im Bereich der Durchführung als Hülse ausgebildet, so dass sich das Befestigungselement durch den Spiegelhalter erstrecken kann. Das erste Ende des Spiegelhalters kann hierbei im Hohlraum angeordnet sein. Das zweite Ende kann dem Galvanometerantrieb zugewandt sein.
Vorteilhaft ist es, wenn der Spiegelhalter eine Auflagefläche für das Befestigungselement aufweist, so dass das Befestigungselement zum Verbinden des Scanspiegels mit dem Galvanometerantrieb auf der Auflagefläche aufliegen kann. Wenn das Befestigungselement eine Schraube ist, kann ein Schraubenkopf auf der Auflagefläche aufliegen. Hierdurch kann das Befestigungselement den Spiegelhalter mit einer Axialkraft beaufschlagen, welche den Spiegelhalter auf Galvanometerantrieb bzw. dessen Rotor presst.
Von Vorteil ist es, wenn der Hohlraum und die Durchführung koaxial zueinander orientiert sind. Zusätzlich oder alternativ ist es von Vorteil, wenn sich der Hohlraum und die Durchführung einander räumlich überdecken.
Vorteilhaft ist es, wenn der Spiegelhalter zumindest ein Verbindungselement aufweist. Zusätzlich oder alternativ kann der Spiegelhalter auch ein Fußelement aufweisen. Außerdem kann das zumindest eine Verbindungselement am Fußelement angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ kann sich die zumindest eine Durchführung durch das Verbindungselement und/oder durch das Fußelement erstrecken. Mit Hilfe des Verbindungselements kann der Scanspiegel vorteilhaft am Spiegelhalter angeordnet werden. Auf dem Fußelement kann der Scanspiegel aufliegen bzw. aufsitzen, so dass der Scanspiegel gegenüber dem Spiegelhalter in Position gehalten wird.
Von Vorteil ist es, wenn das zumindest eine Verbindungselement zumindest teilweise im Hohlraum angeordnet ist. Hierbei kann das zumindest eine Verbindungselement auch vollständig im Hohlraum angeordnet sein. Die Klebeverbindung wird hierdurch zumindest zwischen dem Hohlraum bzw. einer Innenseite des Hohlraums und dem zumindest einen Verbindungselement ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ ist es vorteilhaft, wenn das Fußelement außerhalb des Hohlraums angeordnet ist. Zusätzlich oder alternativ kann auch zwischen dem Fußelement und dem Scanspiegel eine Klebeverbindung und/oder eine kraft- und/oder eine formschlüssige Verbindung ausgebildet sein. Hierdurch kann eine feste, insbesondere eine drehfeste, Verbindung zwischen Scanspiegel und Spiegelhalter bzw. Fußelement ausgebildet werden.
Vorteilhaft ist es, wenn der Scanspiegel und der Spiegelhalter in einem zwischen diesen beiden ausgebildeten Klebebereich miteinander verklebt sind. Ferner kann der Klebebereich zwischen Verbindungselement und/oder Fußelement und Scanspiegel angeordnet sein.
Von Vorteil ist es, wenn zwischen dem Spiegelhalter und einer Innenseite des Hohlraums ein Spiel ausgebildet ist, so dass der Scanspiegel beim Verkleben gegenüber dem Spiegelhalter ausgerichtet werden kann. Dabei kann das Spiel auch zwischen dem zumindest einen Verbindungselement und der Innenseite des Hohlraums ausgebildet sein. Mit Hilfe des Spiels können der Spiegelhalter und der Scanspiegel zueinander ausgerichtet werden. Nachdem der Kleber ausgehärtet ist, bleiben beide zueinander ausgerichtet. Des Weiteren kann im Bereich, im dem das Spiel besteht, der Klebebereich angeordnet sein. Hierdurch fließt der Kleber in den Bereich des Spiels, so dass nach dem Aushärten das Spiel nicht mehr vorhanden bzw. ausgeglichen ist. Das Spiel kann beispielsweise dadurch ausgebildet sein, dass der Spiegelhalter, insbesondere das zumindest eine Verbindungselement, einen geringfügig geringeren Durchmesser aufweist als der korrespondierende Bereich des Hohlraums.
Vorteilhaft ist es, wenn der Scanspiegel eine Verbindungsseite und eine freie Seite aufweist, wobei bei vorgesehener Verbindung zwischen Scanspiegeleinheit und Galvanometerantrieb die Verbindungsseite dem Galvanometerantrieb zugewandt ist und wobei sich der Hohlraum zwischen der Verbindungsseite und der freien Seite erstreckt.
Vorteilhaft ist es, wenn der Scanspiegel eine Spiegelvorderseite, an der Laserstrahlen reflektiert werden können, und eine Spiegelrückseite aufweist.
Von Vorteil ist es, wenn der Scanspiegel an der Verbindungsseite eine erste Spiegelöffnung aufweist, durch die sich das Befestigungselement und/oder der Spiegelhalter aus dem Hohlraum herauserstreckt. Hierdurch kann die mittelbare Verbindung zwischen dem im Hohlraum angeordneten Spiegelhalter und dem Galvanometerantrieb ausgebildet werden.
Vorteilhaft ist es, wenn der Scanspiegel an der freien Seite eine zweite Spiegelöffnung aufweist, durch die das Befestigungselement in den Hohlraum einbringbar ist und/oder durch die das Befestigungselement betätigbar ist. Zusätzlich oder alternativ kann die zweite Spiegelöffnung auch an der Spiegelrückseite des Scanspiegels angeordnet sein, um das Befestigungselement in den Hohlraum einzubringen und/oder durch die das Befestigungselement zumindest betätigbar ist.
Von Vorteil ist es, wenn der Scanspiegel an der Verbindungsseite mit dem Spiegelhalter, insbesondere dem Fußelement, verklebt ist. Hierdurch kann eine stabile Verbindung zwischen Scanspiegel und Spiegelhalter geschaffen werden.
Vorteilhaft ist es, wenn der Spiegelhalter ein Verteilsystem zum Verteilen und/oder Aufbewahren von Klebstoff umfasst, mittels dem der Klebstoff im Klebebereich zwischen Scanspiegel und Spiegelhalter verteilt werden kann. Hierbei kann auch das zumindest eine Verbindungselement das Verteilsystem aufweisen. Zusätzlich oder alternativ ist es von Vorteil, wenn der Scanspiegel das Verteilsystem zum Verteilen und/oder Aufbewahren von Klebstoff umfasst, mittels dem der Klebstoff im Klebebereich zwischen Scanspiegel und Spiegelhalter verteilt werden kann. Hierdurch kann der Klebstoff und vorzugsweise auch eine Klebstoffmenge gezielt in den Klebebereich befördert werden. Hierdurch wird auch Klebstoff eingespart, da Bereich, die frei von Klebstoff bleiben sollen, ausgenommen werden können.
Von Vorteil ist es, wenn das Verteilsystem im Klebebereich zumindest einen Verteilkanal aufweist. Der Verteilkanal kann auch als Verteilnut ausgebildet sein. Dieser Verteilkanal kann an einer Außenseite des Verbindungselements und/oder an der Innenseite des Hohlraums ausgebildet sein. Hierdurch kann dieser auf einfache Weise, beispielsweise während eines 3D-Druckverfahrens, mit ausgebildet werden. Mit dem Verteilkanal bzw. der Verteilnut, insbesondere an der Außenseite des Verbindungselements und/oder an der Innenseite des Hohlraums, kann der Klebstoff somit unmittelbar in den Klebebereich zwischen Spiegelhalter und Scanspiegel gebracht werden.
Vorteilhaft ist es, wenn das Verteilsystem ein Reservoir aufweist, das mit dem zumindest einen Verteilkanal fluidtechnisch verbunden ist. Hierdurch kann das Reservoir, beispielsweise bevor der Spiegelhalter und der Scanspiegel zusammengefügt werden, mit Klebstoff befüllt werden. Beispielsweise mittels Druck kann dann der Klebstoff im Verteilkanal bzw. im Verteilsystem verteilt werden. Das Reservoir kann beispielsweise am ersten Ende des Spiegelhalters angeordnet sein.
Von Vorteil ist es, wenn der Scanspiegel und/oder der Spiegelhalter eine Einbringdurchführung aufweist, um den Klebstoff in das Verteilsystem einzubringen. Hierbei kann die Einbringdurchführung separat zum Hohlraum und/oder durch einen Abschnitt des Hohlraums ausgebildet sein. Die Einbringdurchführung kann beispielsweise die Form eines Lochs aufweisen, durch den mittels einer Spritze oder einer ähnlichen Vorrichtung der Klebstoff in das Verteilsystem eingebracht werden kann.
Vorteilhafterweise kann sich die Einbringdurchführung von der Spiegelrückseite, von der freien Seite und/oder von der Verbindungsseite, insbesondere durch den Spiegelkörper hindurch, zum Verteilsystem erstreckt. Hierdurch, beispielsweise von der Spiegelrückseite, ist die Einbringdurchführung leicht zugänglich.
Von Vorteil ist es, wenn der Spiegelhalter näher an der Spiegelrückseite angeordnet ist als an der Spiegelvorderseite oder dass der Spiegelhalter näher an der Spiegelvorderseite angeordnet ist als an der Spiegelrückseite. Hierdurch können Unwuchten ausgeglichen werden, wenn ein Schwerpunkt des Scanspiegels und/oder des Spiegelhalters nicht mittig liegen.
Vorteilhaft ist es, wenn das zumindest ein Verbindungselement als Hülse ausgebildet ist. Das Verbindungselement bzw. das als Hülse ausgebildete Verbindungselement kann am Fußelement angeordnet und/oder kann einteilig mit dem Fußelement ausgebildet sein. Durch die Hülse kann die Schraube als Befestigungselement geschoben werden, die dann mit dem Galvanometerantrieb verschraubt wird.
Von Vorteil ist es, wenn der Hohlraum durch eine Bohrung und/oder durch ein 3D-Druckverfahren ausgebildet ist. Hierdurch kann die Scanspiegeleinheit, der Scanspiegel und/oder der Spiegelhalter auf einfache Art und Weise und bedarfsgerecht hergestellt werden.
Vorteilhaft ist es, wenn der Spiegelhalter ein Verbindungselement mit mehreren Durchführungen aufweist. Hierdurch kann ein Verbindungselement vorgesehen sein, das mit mehreren Befestigungselementen, beispielsweise Schrauben, am Galvanometerantrieb befestigt ist. Zusätzlich oder alternativ kann der Spiegelhalter mehrere Verbindungselemente aufweisen, die zueinander vorzugsweise eine gleiche oder unterschiedliche Länge aufweisen, wobei vorzugsweise jedem Verbindungselement zumindest eine Durchführung zugeordnet ist. Durch die Aufteilung in mehrere Verbindungselemente kann Gewicht eingespart werden. Durch die mehreren Durchführungen, ob bei einem Verbindungselement oder bei mehreren Verbindungselementen, kann ferner die Befestigung der Scanspiegeleinheit am Galvanometerantrieb verbessert werden.
Von Vorteil ist es, wenn zwischen mehreren Verbindungselementen zumindest ein Versteifungselement angeordnet ist. Hierdurch wird der Spiegelhalter stabiler ausgebildet. Insbesondere beim Drehen behält der Spiegelhalter somit seine Form.
Vorteilhaft ist es, wenn der Spiegelhalter eine Nut und/oder einen Zapfen aufweist, um mit dem Galvanometerantrieb eine Zapfenverbindung ausbilden zu können. Des Weiteren kann auch das Fußelement die Nut und/oder den Zapfen aufweisen. Mit Hilfe der Zapfenverbindung zwischen Spiegelhalter bzw. Fußelement und Galvanometerantrieb, insbesondere dem Rotor des Galvanometerantriebs, können die Scanspiegeleinheit und der Galvanometerantrieb drehfest miteinander gekoppelt werden. Hierdurch wird zwischen Scanspiegeleinheit und dem Galvanometerantrieb eine formschlüssige Verbindung geschaffen. Die Drehbewegung des Galvanometerantriebs wird hierdurch präzise an die Scanspiegeleinheit übertragen.
Vorgeschlagen wird ferner ein Verfahren zum Herstellen einer Scanspiegeleinheit bei dem ein Scanspiegel, der einen Spiegelkörper mit zumindest einem Hohlraum aufweist, mit einem Spiegelhalter, über den der Scanspiegel mittelbar mit einem Galvanometerantrieb einer Laserbearbeitungsvorrichtung verbunden werden kann, verbunden wird. Die Scanspiegeleinheit kann dabei gemäß einem oder mehreren der in der vorangegangenen und/oder nachfolgenden Beschreibung genannten Merkmale ausgebildet sein.
Weiterhin wird der Spiegelhalter zum Verbinden mit dem Scanspiegel zumindest teilweise im Hohlraum des Spiegelkörpers angeordnet. Außerdem wird der Scanspiegel mit dem Spiegelhalter verklebt. Durch die Anordnung des Spiegelhalters im Hohlraum kann ein Trägheitsmoment der Scanspiegeleinheit verringert werden, da durch diese Anordnung ein Abstand des Spiegelhalters zu einer Drehachse verringert wird. Das Verkleben des Scanspiegels mit dem Spiegelhalter ist außerdem sehr gewichtssparend, so dass auch hierdurch das Trägheitsmoment der Scanspiegeleinheit geringgehalten wird, wobei trotzdem der Scanspiegel stabil am Spiegelhalter befestigt ist.
Von Vorteil ist es, wenn der Spiegelhalter unter Vorspannung mit einer Hilfsvorrichtung oder mit dem Galvanometerantrieb verbunden wird. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Spiegelhalter noch nicht mit dem Scanspiegel verklebt ist. Hierdurch wird der Spiegelhalter zumindest minimal bereits so verformt, wie wenn er für den Betrieb auf dem Galvanometerantrieb angeordnet, beispielsweise angeschraubt, ist.
Vorteilhaft ist es, wenn sich eine Außenseite des Spiegelhalters verformt, insbesondere nach außen wölbt.
Von Vorteil ist es, wenn zum Ausbilden der Vorspannung der Spiegelhalter mit einer definierten Kraft mit der Hilfsvorrichtung oder mit dem Galvanometerantrieb verbunden wird, wobei dies vorzugsweise durch Festdrehen des Befestigungselements in Form einer Schraube mit einem definierten Drehmoment erfolgt. Durch die definierte Kraft und/oder das definierte Drehmoment kann eine definierte Verformung des Spiegelhalters erreicht werden, und zwar so, wie er sich verformt, wenn die Scanspiegeleinheit beim Betrieb zur Laserbearbeitung auf dem Galvanometerantrieb angeordnet, insbesondere angeschraubt, ist. Dies erfolgt vorzugsweise bevor und/oder während der Scanspiegel und der Spiegelhalter miteinander verklebt werden.
Vorteilhaft ist es, wenn der Scanspiegel und der Spiegelhalter unter Ausnutzung eines zwischen dem Spiegelhalter und einer Innenseite des Hohlraums angeordneten Spiels zueinander ausgerichtet werden. Dies erfolgt vorzugsweise bevor und/oder während der Scanspiegel und der Spiegelhalter miteinander verklebt werden. Zusätzlich oder alternativ kann dies vor und/oder während dem Vorspannen erfolgen. Durch das Spiel kann der Scanspiegel gegenüber dem Spiegelhalter bewegt, gekippt oder gedreht werden, so dass beide zueinander ausgerichtet werden.
Von Vorteil ist es, wenn der Scanspiegel und der Spiegelhalter zueinander ausgerichtet werden, wenn der Spiegelhalter unter Vorspannung mit der Hilfsvorrichtung oder mit dem Galvanometerantrieb verbunden ist. Dies erfolgt vorzugsweise bevor und/oder während der Scanspiegel und der Spiegelhalter miteinander verklebt werden. Zusätzlich oder alternativ kann dies vor und/oder während dem Vorspannen erfolgen.
Vorteilhaft ist es alternativ, wenn der Spiegelhalter unter Vorspannung mit der Hilfsvorrichtung oder mit dem Galvanometerantrieb verbunden wird, wenn der Scanspiegel und der Spiegelhalter zueinander ausgerichtet sind.
Von Vorteil ist es, wenn bevor der Spiegelhalter zum Scanspiegel ausgerichtet wird und/oder nachdem der Spiegelhalter zum Scanspiegel ausgerichtet wurde, in ein Verteilsystem des Spiegelhalters und/oder des Scanspiegels Klebstoff eingebracht wird. Ferner kann auch in ein Reservoir des Verteilsystems und/oder einen Verteilkanal des Verteilsystems der Klebstoff eingebracht werden. Zusätzlich oder alternativ kann der Klebstoff auch in das Verteilsystem, insbesondere in das Reservoir und/oder den Verteilkanal, eingebracht werden, währenddessen der Scanspiegel zum Spiegelhalter ausgerichtet wird.
Vorteilhaft ist es, wenn der Klebstoff im Verteilsystem verteilt wird, so dass sich der Klebstoff in einem Klebebereich zwischen Scanspiegel und Spiegelhalter verteilt. Der Klebstoff kann hierbei beispielsweise mit Hilfe von Druck, von Schwingung und/oder von Schwenken der Scanspiegeleinheit im Klebebereich verteilt werden. Zusätzlich oder alternativ kann das Verteilen des Klebstoffs im Klebebereich erfolgen, bevor der Spiegelhalter zum Scanspiegel ausgerichtet wird.
Von Vorteil ist es, wenn nach dem Ausrichten des Scanspiegels zum Spiegelhalter der Klebstoff ausgehärtet wird. Zusätzlich oder alternativ kann der Klebstoff auch ausgehärtet werden, wenn der Spiegelhalter unter Vorspannung mit der Hilfsvorrichtung verbunden ist. Hierdurch bleibt der Scanspiegel und der Spiegelhalter im ausgerichteten Zustand und/oder so, wie der Spiegelhalter vorgespannt ist.
Vorteilhaft ist es, wenn nach dem Aushärten des Klebstoffs die Vorspannung gelöst wird. Zusätzlich oder alternativ kann zum Transport und/oder zur Lagerung die Scanspiegeleinheit mit einer Transportvorrichtung und/oder einem Galvanometerantrieb vorzugsweise verbunden, insbesondere verschraubt, werden. Wenn die Vorspannung gelöst wird, treten wieder Spannungen im ausgehärteten Klebstoff auf, da der Spiegelhalter bestrebt ist, in seine Ausgangsposition zurückzukehren. Bei längerem Transport oder bei längerer Lagerung kann dies beispielsweise zu Rissen im Klebstoff führen. Hierfür wird die Scanspiegeleinheit auf eine Hilfsvorrichtung bzw. eine Transportvorrichtung oder auf einem Galvanometerantrieb angeordnet, so dass die Vorspannung bestehen bleibt.
Von Vorteil ist es, wenn, insbesondere nach dem Verbinden des Spiegelhalters mit dem Scanspiegel, zumindest eine Spiegelvorderseite des Scanspiegels poliert und/oder beschichtet wird.
Vorteilhaft ist es, wenn der Hohlraum im Spiegelkörper, insbesondere mittels Bohren oder während eines 3D-Druckverfahrens, ausgebildet wird. Insbesondere kann auch der Scanspiegel und/oder der Spiegelhalter mittels einem 3D-Druckverfahren ausgebildet werden. Infolgedessen können die Teile und der Hohlraum, auch mittels dem Bohren, auf einfache Weise und bedarfsgerecht hergestellt werden.
Vorgeschlagen wird des Weiteren eine Verwendung eines Scanspiegels für eine Scanspiegeleinheit. Der Scanspiegel kann hierbei zumindest einem Merkmal der vorangegangenen und/oder nachfolgenden Beschreibung aufweisen.
Vorgeschlagen wird außerdem eine Verwendung eines Spiegelhalters für eine Scanspiegeleinheit. Der Spiegelhalter kann hierbei zumindest einem Merkmal der vorangegangenen und/oder nachfolgenden Beschreibung aufweisen.
Des Weiteren wird die Verwendung der Scanspiegeleinheit für eine Laserbearbeitungsvorrichtung vorgeschlagen.
Weitere Vorteile der Erfindung sind in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:

1 eine Schnittansicht einer Scanspiegeleinheit mit Scanspiegel und Spiegelhalter
2 eine Schnittansicht, bei der die Scanspiegeleinheit mit dem Galvanometerantrieb verbunden ist,
3 eine perspektivische Ansicht eines Spiegelhalters mit zwei Verbindungselementen,
4 eine perspektivische Ansicht eines Scanspiegels mit zwei Hohlräumen,
5 eine perspektivische Ansicht eines Spiegelhalters unter Vorspannung,
6 eine Schnittansicht eines Scanspiegels mit einem Verteilsystem und
7 eine Schnittansicht eines Spiegelhalters mit einem Reservoir.

1 zeigt eine Scanspiegeleinheit 1 mit einem Scanspiegel 2 und einem Spiegelhalter 4. Eine derartige Scanspiegeleinheit 1 wird für eine Laserscanvorrichtung verwendet, um einen Laserstrahl bzw. einen Laser auf ein zu bearbeitendes Objekt abzulenken. Mit Hilfe des Lasers kann beispielsweise ein Werkstück bearbeitet, wie z.B. geschnitten, geschweißt oder graviert, werden. Des Weiteren kann der Laser für medizinische Zwecke wie beispielsweise eine Augenbehandlung verwendet werden. Die Laserscanvorrichtung kann somit auch für eine Laserbearbeitungsvorrichtung sein.
Um den Laser ablenken zu können, weist der Scanspiegel 2 eine Spiegelvorderseite 14 auf, an der der Laserstrahl reflektiert und in Richtung des Objekts geführt wird. Um den Laserstrahl bewegen zu können, wird die Scanspiegeleinheit 1 und damit der Scanspiegel 2 mit Hilfe eines in 2 gezeigten Galvanometerantriebs 8 bewegt und insbesondere gedreht. Für schnelle Laserbearbeitungen oder für eine schnelle medizinische Behandlung soll eine schnelle Laserbewegung erzielt werden. Es sind somit hohe Dynamiken bei der Bewegung bzw. beim Drehen der Scanspiegeleinheit 1 und somit des Scanspiegels 2 wünschenswert.
Der Scanspiegel 2 umfasst des Weiteren einen Spiegelkörper 3, in dem ein Hohlraum 5 angeordnet ist. Im Hohlraum 5 ist ferner zumindest teilweise der Spiegelhalter 4 angeordnet, über den der Scanspiegel 2 mittelbar mit dem Galvanometerantrieb 8 verbunden werden kann. Durch den Hohlraum 5 ist das Gewicht der Scanspiegeleinheit 1 und somit die Trägheit bzw. das Trägheitsmoment der Scanspiegeleinheit 1 verringert. Da weiterhin der Spiegelhalter 4 ebenfalls im Hohlraum 5 angeordnet ist, befindet dieser sich im Bereich der Drehachse D, wodurch das Trägheitsmoment der Scanspiegeleinheit 1 weiter verringert ist (die Drehachse D zum Galvanometerantrieb 8 ist ebenfalls in 2 gezeigt). Hierdurch kann die Scanspiegeleinheit 1 und infolgedessen der Scanspiegel 2 schneller bzw. mit einer höheren Dynamik bewegt werden. Hierdurch wird der Laser schneller bewegt und eine Bearbeitungszeit oder eine Behandlungszeit wird verringert.
Eine Längsrichtung L der Scanspiegeleinheit 1 ist parallel zur Richtung der Drehachse D.
Des Weiteren sind der Scanspiegel 2 und der Spiegelhalter 4 miteinander verklebt. Da der Spiegelhalter 4 zumindest teilweise im Hohlraum 5 des Spiegelkörpers 3 angeordnet ist, ist der Spiegelhalter 4 auch in den Hohlraum 5, den Scanspiegel 2 und/oder den Spiegelkörper 3 eingeklebt.
Durch die Klebeverbindung kann weiter Gewicht eingespart werden, so dass die Scanspiegeleinheit 1 eine geringe Trägheit aufweist.
Ferner kann die Scanspiegeleinheit 1 mit Hilfe eines Befestigungselements 7 (siehe 2) am Galvanometerantrieb 8 befestigt werden, so dass eine Drehbewegung des Galvanometerantriebs 8 auf die Scanspiegeleinheit 1 übertragen wird. Der Galvanometerantrieb 8 und die Scanspiegeleinheit 1 sind vorteilhafterweise drehfest miteinander gekoppelt, so dass die Scanspiegeleinheit 1 und somit der Scanspiegel 2 präzise gedreht werden kann.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Spiegelhalter 4 ein Verbindungselement 11 auf, welches sich, wie hier gezeigt ist, in den Hohlraum 5 hinein erstreckt. Insbesondere erstreckt sich das Verbindungselement 11 von einer Verbindungsseite 17 des Scanspiegels 2 her in den Hohlraum 5. Zusätzlich oder alternativ weist der Spiegelhalter 4 ein Fußelement 12 auf. Am Fußelement 12 ist das Verbindungselement 11 angeordnet bzw. das Fußelement 12 und das Verbindungselement 11 sind miteinander verbunden oder sind einteilig miteinander ausgebildet. Das Fußelement 12 ist hier außerhalb des Hohlraums 5 angeordnet. Wie hier gezeigt ist, ist das Fußelement 12 an der Verbindungsseite 17 des Scanspiegels 2 angeordnet. Das Fußelement 12 weist außerdem einen größeren Durchmesser auf als der Hohlraum 5, so dass das Fußelement 12 nicht in den Hohlraum 5 rutschen kann bzw. außerhalb des Hohlraums 5 bleibt. Insbesondere liegt der Scanspiegel 2 mit seiner Verbindungsseite 17 auf dem Fußelement 12 auf. Der Scanspiegel 2 kann hierdurch nicht gegen das Fußelement 12 verschoben werden, da beide aneinander anliegen.
Der Spiegelhalter 4 weist des Weiteren eine Durchführung 6 auf, durch die sich das Befestigungselement 7 zum Befestigen der Scanspiegeleinheit 1 am Galvanometerantrieb 8 erstrecken kann. Die Durchführung 6 weist eine erste Durchführöffnung 29 und eine gegenüberliegende zweite Durchführöffnung 30 auf. Wie im Zusammenhang mit 2 gezeigt ist, erstreckt sich das Befestigungselement 7 durch beide Durchführöffnungen 29, 30. Insbesondere erstreckt sich das Befestigungselement 7 durch die erste Durchführöffnung 29 in die Durchführung 6 hinein und durch die zweite Durchführöffnung 30 in Richtung Galvanometerantrieb 8 aus der Durchführung 6 hinaus.
Des Weiteren weist der Hohlraum 5 eine Innenseite 16 auf. Außerdem weist der Spiegelhalter 4 eine Außenseite 19 auf. Die Außenseite 19 ist in diesem Ausführungsbeispiel am Verbindungselement 11 angeordnet. Ein Klebstoff 21 zum Verkleben des Spiegelhalters 4 mit dem Scanspiegel 2 ist hier in einem Klebebereich 20 angeordnet. Der Klebebereich 20 ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zwischen Innenseite 16 des Hohlraums 5 und der Außenseite 19 des Spiegelhalters 4 angeordnet. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Klebebereich 20 bis in den Bereich eines ersten Endes 22 des Spiegelhalters 4. Alternativ kann sich der Klebebereich 20 bzw. der Klebstoff 21 auch bis zum ersten Ende 22 des Spiegelhalters 4 erstrecken. Zusätzlich oder alternativ kann der Klebebereich 20, in dem der Klebstoff 21 angeordnet ist, auch zwischen Scanspiegel 2 bzw. Spiegelkörper 3 und dem Fußelement 12 angeordnet sein. Der Spiegelhalter 4 weist ferner ein zweites Ende 23 auf, das dem ersten Ende 22 gegenüberliegend angeordnet ist.
Zwischen Spiegelhalter 4, insbesondere der Außenseite 19, und dem Scanspiegel 2, insbesondere der Innenseite 16, ist vorteilhafterweise ein Spiel 24 angeordnet. Das Spiel 24 ist weiterhin als Spalt zwischen dem Spiegelhalter 4, insbesondere der Außenseite 19, und dem Scanspiegel 2, insbesondere der Innenseite 16, ausgebildet. Mittels des Spiels 24 kann der Scanspiegel 2 zum Spiegelhalter 4 ausgerichtet werden. Nach dem Verkleben mittels des Klebstoffs 21 bleiben der Scanspiegel 2 und der Spiegelhalter 4 zueinander fixiert und/oder gleichen das Spiel 24 aus. Das Spiel 24 ist hier zwischen dem Scanspiegel 2, insbesondere der Innenseite 16, und dem Verbindungselement 11 ausgebildet. Der Scanspiegel 2 und der Spiegelhalter 4 sind ferner zueinander ausgerichtet und bleiben fixiert, wenn der Klebstoff 21, beispielsweise mittels Wärmeeintrag, ausgehärtet ist. Zusätzlich oder alternativ kann das Spiel 24 auch zwischen Scanspiegel 2 bzw. Spiegelkörper 3 und dem Fußelement 12 ausgebildet sein.
Des Weiteren weist der Scanspiegel 2 bzw. der Spiegelkörper 3 an der Verbindungsseite 17 eine erste Spiegelöffnung 27 auf. Durch die erste Spiegelöffnung 27 kann sich der Spiegelhalter 4 und/oder das Befestigungselement 7 aus dem Hohlraum 5 heraus in Richtung Galvanometerantrieb 8 erstrecken. Zusätzlich oder alternativ weist der Scanspiegel 2 bzw. der Spiegelkörper 3 eine zweite Spiegelöffnung 28 auf. Die zweite Spiegelöffnung 28 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel an der freien Seite 18 des Scanspiegels 2 bzw. des Spiegelkörpers 3 angeordnet. Durch die zweite Spiegelöffnung 28 kann das Befestigungselement 7 zum Befestigen der Scanspiegeleinheit 1 am Galvanometerantrieb 8 betätigt werden. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel kann das Befestigungselement 7 also von „oben“ bzw. von der freien Seite 18 her betätigt werden. Zusätzlich oder alternativ kann die zweite Spiegelöffnung 28 auch an der Spiegelrückseite 15 angeordnet sein. Infolgedessen kann das Befestigungselement 7 von „hinten“ bzw. von der Spiegelrückseite 15 her betätigt werden. Des Weiteren kann durch die erste und/oder die zweite Spiegelöffnung 27, 28 der Spiegelhalter 4 und/oder das Befestigungselement 7 in den Hohlraum 6 eingebracht werden.
2 zeigt eine Schnittansicht, in der die Scanspiegeleinheit 1 mit dem Galvanometerantrieb 8 verbunden ist.
Merkmale, welche bereits in der zumindest einen vorgegangenen Figur 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 Merkmale 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.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Befestigungselement 7 eine Schraube, die einen Schraubenkopf 10 aufweist. Der Schraubenkopf 10 liegt auf einer Auflagefläche 13 des Spiegelhalters 4 auf. Wenn die hier gezeigte Schraube als Befestigungselement 7 mit dem Rotor 9 verschraubt ist, verbindet das Befestigungselement 7 die Scanspiegeleinheit 1 mit dem Galvanometerantrieb 8. Da das Befestigungselement 7 in diesem Ausführungsbeispiel als Schraube ausgebildet ist, besteht zwischen dem Befestigungselement 7 und dem Galvanometerantrieb 7 bzw. dem Rotor 9 eine Schraubverbindung 25 bzw. eine formschlüssige Verbindung. Durch die Schraube als Befestigungselement 7 kann die Scanspiegeleinheit 1 auch auf einfache Weise wieder vom Galvanometerantrieb 8 bzw. vom Rotor 9 gelöst werden.
Der Rotor 9 weist des Weiteren ein freies Rotorende 26 auf. Am freien Rotorende 26 ist das Befestigungselement 7 in den Rotor 9 eingeschraubt. Auf dem freien Rotorende 26 ist auch der Spiegelhalter 4 bzw. das hier gezeigte Fußelement 12 des Spiegelhalters 4 angeordnet. Der Rotor 9 weist somit an seinem freien Rotorende 26 Kontakt mit dem Spiegelhalter 4 bzw. dem Fußelement 12 auf. Wenn die Schraube als Befestigungselement 7 in den Rotor 9 eingeschraubt ist, ist zwischen dem Rotor 9 an dessen freien Rotorende 26 und dem Spiegelhalter 4 bzw. dem Fußelement 12 eine kraftschlüssige Verbindung ausgebildet. Durch diese kraftschlüssige Verbindung kann ebenfalls die Drehbewegung des Rotors 9 auf die Scanspiegeleinheit 1 übertragen werden.
Wir hier gezeigt ist, erstreckt sich das Befestigungselement 7 durch den Hohlraum 5 und durch die Durchführung 6 zum Rotor 9 bzw. zum Galvanometerantrieb 8. Hier ist nochmal die zweite Spiegelöffnung 28 mit einem Bezugszeichen versehen. Durch die zweite Spiegelöffnung 28, die hier an der freien Seite 18 des Scanspiegels 2 angeordnet ist, kann das Befestigungselement 7 betätigt werden. Zusätzlich oder alternativ kann die zweite Spiegelöffnung 28 auch an der Spiegelrückseite 15 angeordnet sein. Durch die zweite Spiegelöffnung 28, ob an der freien Seite 18 oder an der Spiegelrückseite 15, kann das Befestigungselement 7 auch in den Hohlraum 5 eingebracht werden. Zusätzlich oder alternativ kann das Befestigungselement 7 auch durch die erste Spiegelöffnung 27 in den Hohlraum 5 eingebracht werden.
Des Weiteren ist hier die Drehachse D gezeigt, um die sich der Rotor 9 und somit die Scanspiegeleinheit 1 dreht. Hier ist auch eine mögliche vorgesehene Verwendung der Scanspiegeleinheit 1 bzw. eine vorgesehene Verbindung zwischen Scanspiegeleinheit 1 und Galvanometerantrieb 8 gezeigt. Die Drehachse D erstreckt sich hierbei vorteilhafterweise durch den Spiegelhalter 4, durch die Durchführung 6, durch das Befestigungselement 7 und/oder durch den Hohlraum 5. Infolgedessen ist die Trägheit bzw. das Trägheitsmoment der Scanspiegeleinheit 1 beim Drehen um die Drehachse D verringert.
3 und 4 zeigen Ausführungsbeispiele bei denen der Spiegelhalter 4 zwei Verbindungselemente 11 a, 11b und bei denen der Scanspiegel 2 bzw. der Spiegelkörper 3 zwei Hohlräume 5a, 5b aufweist.
In 3 ist der Spiegelhalter 4 in einer alternativen Ausführungsform und in 4 ist der Scanspiegel 2 in einer alternativen Ausführungsform gezeigt. Merkmale, die bereits in zumindest einer der vorangegangenen Figuren beschrieben sind und/oder erst in einer der nachfolgenden Figuren beschrieben wird, werden hier der Einfachheit halber nicht erklärt.
Wie in 3 zu sehen ist, umfasst der Spiegelhalter 4 ein Fußelement 12 und zwei Verbindungselemente 11a, 11b. Der Scanspiegel 2 der 4 umfasst zwei Hohlräume 5a, 5b, in die der Spiegelhalter 4 der 3 zumindest teilweise angeordnet wird. Insbesondere können die beiden Verbindungselemente 11 a, 11 b in die beiden Hohlräume 5a, 5b angeordnet werden. Der Spiegelhalter 4 und der Scanspiegel 2 werden miteinander verklebt, wobei ein nicht gezeigter Klebebereich 20 zwischen beiden Verbindungselementen 11a, 11b und den jeweiligen Innenseiten 16a, 16b der beiden Hohlräume 5a, 5b angeordnet ist.
Ferner kann in jeden der beiden Hohlräume 5a, 5b ein Befestigungselement 7 angeordnet werden, so dass die Scanspiegeleinheit 1, die den Spiegelhalter 4 der 3 und den Scanspiegel 2 der 4 umfasst, zweifach mit dem Galvanometerantrieb 8 verbunden werden kann. Hierdurch kann die Drehbewegung des Galvanometerantriebs 8 zuverlässig auf die Scanspiegeleinheit 1 übertragen werden.
Wie in 4, aber auch in den 1 und 2, gezeigt ist, erstreckt sich der Hohlraum 5 bzw. erstrecken sich die Hohlräume 5a, 5b vollständig durch den Scanspiegel 2. Hierbei erstrecken sich die Hohlräume 5 von der freien Seite 18 bis zur Verbindungsseite 17. Hierdurch kann das Befestigungselement 7 von jeder Seite her, insbesondere aber von der freien Seite 18 her, in den zumindest einen Hohlraum 5 eingebracht und betätigt werden.
In 5 zeigt eine Ansicht des Spiegelhalters 4, der mit einer Hilfsvorrichtung 31 verbunden ist. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst der Spiegelhalter 4 zwei Verbindungselemente 11 a, 11b sowie ein Fußelement 12. Der Spiegelhalter 4 ist mit Hilfe der beiden Befestigungselemente 7a, 7b, die hier beispielhaft als Schrauben ausgebildet sind, mit der Hilfsvorrichtung 31 verschraubt. Die Hilfsvorrichtung 31 weist hierfür entsprechende Gewinde auf, die hier nicht gezeigt sind. Bei der Hilfsvorrichtung 31 kann es sich auch um einen Galvanometerantrieb 8 handeln, mit dem der Spiegelhalter 4 verbunden wird.
Die Befestigungselemente 7a, 7b sind hier mit einer definierten Kraft mit der Hilfsvorrichtung 31 verbunden. Da die Befestigungselemente 7a, 7b als Schrauben ausgebildet sind, können die Schrauben mit einem definierten Drehmoment befestigt sein.
Das Anordnen des Spiegelhalters 4 auf der Hilfsvorrichtung 31 oder einem Galvanometerantrieb 8 kann ein erster Schritt beim Verbinden des Spiegelhalters 4 mit dem Scanspiegel 2 sein. Der Spiegelhalter 4 wird unter Vorspannung mit der Hilfsvorrichtung 31 oder dem Galvanometerantrieb 8 verbunden. In diesem Ausführungsbeispiel werden die Schrauben als Befestigungselement 7a, 7b mit dem definierten Drehmoment aufgeschraubt, wobei das definierte Drehmoment für das Vorspannen vorzugsweise eine derartige Größe aufweist, wie es auch später ist, wenn das Befestigungselement 7 eine Schraube ist und die Scanspiegeleinheit 1 mit dem Galvanometerantrieb 8 verbindet.
Hierdurch stauchen sich die Verbindungselemente 11a, 11b und weisen hierdurch eine bauchige Außenseite 19a, 19b auf, was in dieser 5 zur besseren Darstellung übertrieben dargestellt ist. Das Vorspannen hat hierbei den Vorteil, dass sich die Verbindungselemente 11a, 11b zum Verbinden mit dem Scanspiegel 2 bereits so verformen, wie sie es beim Befestigen mit dem Galvanometerantrieb 8 machen. Hierdurch wird dieser Effekt beim Ausrichten des Scanspiegels 2 zum Spiegelhalter 4 bereits mitberücksichtigt.
Nach dem Vorspannen des Spiegelhalters 4 wird der Scanspiegel 2 angeordnet. Hierfür wird, beispielsweise der Scanspiegel 2 der 4, auf den hier in 5 gezeigten Spiegelhalter 4 aufgesetzt bzw. aufgeschoben. Das Vorspannen kann hierbei alternativ auch dann erfolgen, wenn der Scanspiegel 2 bereits auf den Spiegelhalter 4 aufgesetzt ist.
Darauf folgt das Verkleben des Scanspiegels 2 mit dem Spiegelhalter 4. Hierfür kann der Klebstoff 21, beispielsweise auf die Außenseite 19 der Verbindungselemente 11 a, 11b und/oder auf das Fußelement 12 aufgebracht werden. Zusätzlich oder alternativ kann der Klebstoff 21 auch auf einer Innenseite 16 des Hohlraums 5 oder der Hohlräume 5a, 5b und/oder an der Verbindungsseite 17 des Scanspiegels 2 angeordnet werden. Dies kann erfolgen, bevor der Scanspiegel 2 auf den Spiegelhalter 4 aufgesetzt wird. Zusätzlich oder alternativ kann der Klebstoff 21 auch zwischen Scanspiegel 2 und Spiegelhalter 4 angeordnet werden, wenn der Scanspiegel 2 auf den Spiegelhalter 4 aufgesetzt ist.
Bevor, währenddessen und/oder nachdem der Klebstoff 21 eingebracht wurde oder wird, wird der Scanspiegel 2 zum Spiegelhalter 4 ausgerichtet.
Nach dem Ausrichten wird der Klebstoff 21 ausgehärtet. Hierbei kann der Klebstoff 21 selbstständig aushärten und/oder unter Beihilfe von beispielsweise Wärmeeintrag.
Nach dem Aushärten bleiben der Scanspiegel 2 und der Spiegelhalter 4 zueinander ausgerichtet. Zur Lagerung kann die Scanspiegeleinheit 1 auf der Hilfsvorrichtung 31 verbleiben, die Scanspiegeleinheit 1 kann auf einen Galvanometerantrieb 8 angeordnet werden oder die Scanspiegeleinheit 1 kann auf eine andere Hilfsvorrichtung 1 angeordnet werden. Vorteilhaft ist es jedoch, wenn zur Lagerung oder auch für den Transport der Spiegelhalter 4 mit der Vorspannung beaufschlagt bleibt, da bei längerem Ausbleiben der Vorspannung der ausgehärtete Klebstoff 21 reißen kann oder anderweitig beschädigt wird. Beim Ausbleiben der Vorspannung kann der ausgehärtete Klebstoff 21 auch beginnen zu kriechen, wobei sich der Klebstoff 21 verformt und dies teilweise irreversibel. Die zuvor erreichte hochwertige Ausrichtung zwischen Scanspiegel 2 und Spiegelhalter 4 wird hierdurch wieder fehlerhaft.
6 zeigt den Scanspiegel 2 mit einem Verteilsystem 32 für den Klebstoff 21. Das Verteilsystem 32 umfasst gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zumindest einen Verteilkanal 33. Der zumindest eine Verteilkanal 33 ist hier im Bereich des Hohlraums 5 als Verteilnut ausgebildet. Der hier als Verteilnut ausgebildete Verteilkanal 33 erstreckt sich an der Innenseite 16 des Hohlraums 5 und erstreckt sich vorzugsweise in Umfangsrichtung zumindest teilweise, insbesondere vollständig, um den Hohlraum 5 herum. Der Verteilkanal 33 ist, wie hier zu sehen ist, zusätzlich oder alternativ im Spiegelkörper 3 angeordnet bzw. ausgebildet. Der Verteilkanal 33 erstreckt sich hier durch den Spiegelkörper 3 von der Spiegelrückseite 15 her in Richtung Hohlraum 5. Dort ist der Verteilkanal 33 als die beschriebene Verteilnut ausgebildet. Vorteilhafterweise ist der Verteilkanal 33 im Spiegelkörper 3 schräg angeordnet, so dass der Klebstoff 21 durch den Verteilkanal 33 nach unten fließen kann.
Des Weiteren weist das Verteilsystem 32 eine Einbringdurchführung 34 auf, durch die der Klebstoff 21 in das Verteilsystem 32 und insbesondere in den Verteilkanal 33 eingebracht werden kann.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Verteilkanal 33 gezeigt. Vorteilhafterweise kann das Verteilsystem 32 mehrere, vorzugsweise miteinander verbundene, Verteilkanäle 33 aufweisen, die ebenfalls vorzugsweise zumindest teilweise als Verteilnuten ausgebildet sein können. Die Verteilkanäle 33 können hierbei im Spiegelkörper 3 angeordnet sein und diesen durchziehen. Infolgedessen kann der Klebstoff 21 im Klebebereich 20 verteilt werden.
7 zeigt ein Verteilsystem 32 mit einem Reservoir 35. In das Reservoir 35 kann Klebstoff 21 eingebracht werden, um ihn beispielsweise so lange zu bevorraten, bis der Scanspiegel 2 mit dem Spiegelhalter 4 verbunden und/oder ausgerichtet ist. Das Reservoir 35 kann vorteilhafterweise mit dem zumindest einen Verteilkanal 33 verbunden sein, so dass der Klebstoff 21 aus dem Reservoir 35 und über das Verteilsystem 32 bzw. den zumindest einen Verteilkanal 33 im Klebebereich 20 verteilt werden kann.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche sind ebenso möglich wie eine Kombination der Merkmale, auch wenn diese in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben sind.
Bezugszeichenliste

1: Scanspiegeleinheit
2: Scanspiegel
3: Spiegelkörper
4: Spiegelhalter
5: Hohlraum
6: Durchführung
7: Befestigungselement
8: Galvanometerantrieb
9: Rotor
10: Schraubenkopf
11: Verbindungselement
12: Fußelement
13: Auflagefläche
14: Spiegelvorderseite
15: Spiegelrückseite
16: Innenseite
17: Verbindungsseite
18: freie Seite
19: Außenseite
20: Klebebereich
21: Klebstoff
22: erstes Ende
23: zweites Ende
24: Spiel
25: Schraubverbindung
26: freies Rotorende
27: erste Spiegelöffnung
28: zweite Spiegelöffnung
29: erste Durchführöffnung
30: zweite Durchführöffnung
31: Hilfsvorrichtung
32: Verteilsystem
33: Verteilkanal
34: Einbringdurchführung
35: Reservoir
D: Drehachse
L: Längsrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1094343 B1 [0002]

Claims

Scanspiegeleinheit (1) für eine Laserscanvorrichtung, insbesondere für eine Laserbearbeitungsvorrichtung, mit einem Scanspiegel (2), der einen Spiegelkörper (3) umfasst, wobei der Spiegelkörper (3) zumindest einen Hohlraum (5) aufweist, und mit zumindest einem Spiegelhalter (4), über den der Scanspiegel (2) mittelbar mit einem Galvanometerantrieb (8) der Laserscanvorrichtung verbunden werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegelhalter (4) zumindest teilweise im Hohlraum (5) des Spiegelkörpers (3) angeordnet ist und dass der Scanspiegel (2) und der Spiegelhalter (4) miteinander verklebt sind.
Scanspiegeleinheit nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Scanspiegeleinheit (1) ein Befestigungselement (7), insbesondere eine Schraube, umfasst, mittels dem der Spiegelhalter (4) am Galvanometerantrieb (8) form- und/oder kraftschlüssig befestigt werden kann.
Scanspiegeleinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (5) und eine Durchführung (6) des zumindest einen Spiegelhalters (4) koaxial zueinander orientiert sind und/oder dass sich der Hohlraum (5) und die Durchführung (6) einander räumlich überdecken.
Scanspiegeleinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegelhalter (4) zumindest ein Verbindungselement (11) und/oder ein Fußelement (12) aufweist, wobei das zumindest ein Verbindungselement (11) vorzugsweise am Fußelement (12) angeordnet ist und/oder wobei sich die zumindest eine Durchführung (6) vorzugsweise durch das Verbindungselement (11) und/oder durch das Fußelement (12) erstreckt.
Scanspiegeleinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Scanspiegel (2) und der Spiegelhalter (4) in einem zwischen diesen beiden ausgebildeten Klebebereich (20) miteinander verklebt sind, wobei der Klebebereich (20) vorzugsweise zwischen Verbindungselement (11) und/oder Fußelement (12) und Scanspiegel (2) angeordnet ist.
Scanspiegeleinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Spiegelhalter (4), insbesondere zwischen dem zumindest einen Verbindungselement (11), und einer Innenseite (16) des Hohlraums (5) ein Spiel (24) ausgebildet ist, so dass der Scanspiegel (2) beim Verkleben gegenüber dem Spiegelhalter (4) ausgerichtet werden kann.
Scanspiegeleinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Scanspiegel (2) eine Verbindungsseite (17) und eine freie Seite (18) aufweist, wobei bei vorgesehener Verbindung zwischen Scanspiegeleinheit (1) und Galvanometerantrieb (8) die Verbindungsseite (17) dem Galvanometerantrieb (8) zugewandt ist und wobei sich der Hohlraum (5) zwischen der Verbindungsseite (17) und der freien Seite (18) erstreckt.
Scanspiegeleinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Scanspiegel (2) eine Spiegelvorderseite (14), an der Laserstrahlen reflektiert werden können, und eine Spiegelrückseite (15) aufweist.
Scanspiegeleinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Scanspiegel (2) an der Verbindungsseite (17) eine erste Spiegelöffnung (27) aufweist, durch die sich das Befestigungselement (7) und/oder der Spiegelhalter (4) aus dem Hohlraum (5) herauserstreckt, und/oder dass der Scanspiegel (2) an der freien Seite (18) und/oder an der Spiegelrückseite (15) des Scanspiegels (2) eine zweite Spiegelöffnung (28) aufweist, durch die das Befestigungselement (7) in den Hohlraum (5) einbringbar ist und/oder durch die das Befestigungselement (7) betätigbar ist.
Scanspiegeleinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegelhalter (4), insbesondere das zumindest ein Verbindungselement (11), und/oder der Scanspiegel (2) ein Verteilsystem (32) zum Verteilen und/oder Aufbewahren von Klebstoff (21) umfasst, mittels dem der Klebstoff (21) im Klebebereich (20) zwischen Scanspiegel (2) und Spiegelhalter (4) verteilt werden kann.
Scanspiegeleinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilsystem (32) im Klebebereich zumindest einen Verteilkanal (33), insbesondere eine Verteilungsnut, aufweist, der vorzugsweise an einer Außenseite (19) des Spiegelhalters (4), vorzugsweise des Verbindungselements (11), und/oder an der Innenseite (16) des Hohlraums (5) ausgebildet ist.
Scanspiegeleinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilsystem (32), insbesondere an einem ersten Ende (22) des Spiegelhalters (4), ein Reservoir (35) aufweist, das mit dem zumindest einen Verteilkanal (33) fluidtechnisch verbunden ist.
Scanspiegeleinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Scanspiegel (2) und/oder der Spiegelhalter (4) eine Einbringdurchführung (34) aufweist, um den Klebstoff (21) in das Verteilsystem (32) einzubringen, wobei die Einbringdurchführung (34) vorzugsweise separat zum Hohlraum (5) und/oder durch einen Abschnitt des Hohlraums (5) ausgebildet ist.
Scanspiegeleinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Einbringdurchführung (34) von der Spiegelrückseite (15), von der freien Seite (18) und/oder von der Verbindungsseite (17), insbesondere durch den Spiegelkörper (3) hindurch, zum Verteilsystem (32) erstreckt.
Verfahren zum Herstellen einer Scanspiegeleinheit (1), die insbesondere gemäß einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche ausgebildet ist, bei dem ein Scanspiegel (2), der einen Spiegelkörper (3) mit zumindest einem Hohlraum (5) aufweist, mit einem Spiegelhalter (4), über den der Scanspiegel (2) mittelbar mit einem Galvanometerantrieb (8) einer Laserbearbeitungsvorrichtung verbunden werden kann, verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegelhalter (4) zum Verbinden mit dem Scanspiegel (2) zumindest teilweise im Hohlraum (5) des Spiegelkörpers (3) angeordnet wird und dass der Scanspiegel (2) mit dem Spiegelhalter (4) verklebt wird.
Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegelhalter (4) unter Vorspannung mit einer Hilfsvorrichtung (31) oder mit dem Galvanometerantrieb (8) verbunden wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Scanspiegel (2) und der Spiegelhalter (4) unter Ausnutzung eines zwischen dem Spiegelhalter (4) und einer Innenseite (16) des Hohlraums (5) angeordneten Spiels (24) zueinander ausgerichtet werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Scanspiegel (2) und der Spiegelhalter (4) zueinander ausgerichtet werden, wenn der Spiegelhalter (4) unter Vorspannung mit der Hilfsvorrichtung (31) oder mit dem Galvanometerantrieb (8) verbunden ist, oder dass der Spiegelhalter (4) unter Vorspannung mit der Hilfsvorrichtung (31) oder mit dem Galvanometerantrieb (8) verbunden wird, wenn der Scanspiegel (2) und der Spiegelhalter (4) zueinander ausgerichtet sind.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Ausrichten des Scanspiegels (2) zum Spiegelhalter (4) und/oder während der Spiegelhalter (4) unter Vorspannung mit der Hilfsvorrichtung (31) oder mit dem Galvanometerantrieb (8) verbunden ist, der Klebstoff (21) ausgehärtet wird.
Verwendung eines Scanspiegels (2) für eine Scanspiegeleinheit (1) gemäß zumindest einem der vorangegangenen Ansprüche.
Verwendung eines Spiegelhalters (4) für eine Scanspiegeleinheit (1) gemäß zumindest einem der vorangegangenen Ansprüche.