DE1565585A1 - Mit Laser-Strahl arbeitendes Werkzeug - Google Patents

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Dipl.-lng. H. Sauerjand ⁴ Dösseidorf,den 27,.. OMofeer... 1.9.66

η . . .. ι. Cecilienallee 76

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"Mit LASER-Strahl arbeitendes Werkzeug"

Die Erfindung bezieht sich auf eine mit LASER-Strahl arbeitende Vorrichtung und insbesondere auf die Lagerung und den Betrieb eines LASERS als industrielles Werkzeug.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Probleme zu lösen, welche auftreten, wenn versucht wird, LASER-Strahl-Vorrichtungen, die in IOrm von Laboratoriums-Kuriositäten vorliegen, in praktische Industriewerkzeuge zu verwandeln» Besondere Bedeutung kommt hierbei der ständig vorhandenen Gefahr zu, daß der LASER-Strahl den Benutzer eines LASER-Werkzeuges blenden kann, sowie der Gefahr von elektrischen Schlägen infolge der außerordentlich hohen und gefährlichen Spannungen, die zur Bedienung eines LASERS not wendig sind* Diese Hauptaufgabe läßt sich wie folgt in einseine Aufgaben zergliedern.

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Eine Aufgabe der Erfindung igt es, ein LASER-Werkzeug für industrielle Anwendungen zu schaffen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung "besteht darin, ein LASER-Werkzeug zu schaffen, bei welchem der Strahl immer dann unterbrochen wird, wenn ein dem Strahl auszusetzendes Werkstück eingelegt wird.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein LASER-Gerät zu schaffen, das der Benutzer ohne Gefährdung durch den Strahl oder durch die für den LASER-Betrieb notwendigen hohen Spannungen betreiben kann.

Weiterhin soll durch die Erfindung ein LASER-Gerät geschaffen werden, das sowohl für Einzelschuß-, als auch für Repetierstrahlbetrieb verwendet werden kann.

Schließlich zielt die Erfindung darauf ab, ein LASER-Werkzeug zu schaffen, das vermöge seines Aufbaus zuverlässig und sicher ist.

Wie diese Aufgaben erfindungsgemäß gelöst werden, ist in den Ansprüchen definiert und wird sich im einzelnen aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels ergeben, das in der Zeichnung dargestellt ist. Dort zeigen

, 1 eine perspektivische Ansicht eines LASER-Werkzeuges mit einem Mikroskopvorsatz für Fokussierungszwecke, einem während des Fokussierens heb- und senkbareti

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LASER-Gehäuse, einem Voltmeter im Ladekreis für die LASER-Lichtquelle sowie einem äußeren Steuerknopf zum Betrieb einer Lichtabschirmung und zum Betrieb von Schaltern, welche Einzelschuß-LASER-Betrieb ermöglichen ,

einen abgebrochenen Längsschnitt durch das Werkzeug nach Pig. 1 mit dem vertikal beweglichen Boden des LASER-Gehäuses und der Anordnung des LASER-Körpers im Gehäuse derart, daß der LASER-Strahl einem Strahlteiler im Mikroskopvorsatz zugeleitet wird,

Pip« 3 eine teilweise geschnittene Stirnansicht des Mikroskopvorsatzes mit Augenabschirmung und Schaltungsbetätigung mittels eines außen liegenden Steuerknopfes und Steuernocken,

Pig« 4 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Mikroskopvorsatzes mit Querschnitt durch den Verschluß und den Strahlteiler,

Fig. *> eine Ansicht der die Schalter antreibenden Hocken, 5a die einseinem Hocken,

ein Blocksehaltbild einer erfindungsgeaäS gestalteten Steuerung für das Aufladen und Triggern des LASERS, aus welchem die Stellungen der durch die Hoeken angetriebenen Schalter hervorgehen, durch welche das Aufladen yerhindert wird, solange der Benutzer das Mikroskop für Pokussierungszwecke Terwendet,

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Fig. 7 einen Teil des Blockschaltbildes nach Fig. 6 mit geöffnetem Kurzschlußschalter für die Kondensatorenbank, und zwar infolge der beginnenden Bewegung des äußeren Steuerknopfes, mit welchem die Lichtabschirmung auf die LASER-Zündstellung hin bewegt wird,

Fig. 8 ein Blockschaltbild ähnlich Fig. 7, in welchem der rückstellbare Schalter des Ladekreises während der sich fortsetzenden Bewegung der Lichtabschirmung auf die LASER-Zündstellung hin geschlossen ist,

gig. 9 ein Blockschaltbild ähnlich Fig. 7 mit dem zweiten Schalter des Ladekreises in geschlossener Stellung, die erreicht wird, sobald die Abschirmung sich in der LASER-Zündstellung befindet, also im Augenblick der Zündung des LASERS, und

Fig.10 ein Blockschaltbild ähnlich Fig. 7 zur Erläuterung der Rückstellbarkeit des Schalters in einem Ladekreis in die offene Stellung durch Auslösen des zugehörigen Relais unmittelbar nach dem Triggern des LASERS.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 besteht aus einer Grundplatte 10, an deren rückwärtigem Ende eine Hubvorrichtung montiert ist, deren Gehäuse 11 eine vordere öffnung 12 hat, in die ein Ende eines LASER-Gehäuses 13 hineinragt. Das LASER-Gehäuse 13 stellt gemäß Fig. 1 und 2 ein hohles Gehäuse mit einem festen Bodenteil 14 dar, der sich an seinem rückwärtigen Ende über das LASER-Gehäuse 13 hinaus nach rück-

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wärts und seitwärts erstreckt. Senkrechte Stäbe 15, 16, vorzugsweise drei an der Zahl, durchdringen die rückwärtige Verlängerung des Bodenteils 14ο

Die Stäbe 16 sind in den Seitenteilen des als Hubvorrichtung dienenden Gehäuses 11 und der Stab 15 in der Mitte dieses Gehäuses und hinter dem IASER-Gehäuse 13 angeordnete Die Stäbe 16 haben glatte Oberflächen und werden durch Lagerbüchsen 17 geführt, welche auf den seitlichen Verlängerungen des Bodenteils 14 angebracht sind. Der Stab hat Gewinde und ist mit seinen Enden im Oberteil des Gehäuses 11 und der Grundplatte 10 drehbar gelagerte Die Öffnung im Bodenteil 14, durch welche der Gewindestab 15 hindurchgeht, hat Innengewinde, so daß sich bei Drehung des Stabes der Bodenteil 14 und damit das Gehäuse hebt oder senkt. Hierzu ist eine Handkurbel 18 auf der Oberseite der Grundplatte 10 angebracht, mit deren Hilfe sich der Stab 15 im gewünsch-' ten Sinne drehen läßt, und zwar über ein nicht gezeichnetes Kuppelglied innerhalb der Grundplatte 10.

Der vordere Teil der Grundplatte 10 hat gemäß Pig. 1 eine Mulde 20 zur Aufnahme eines Werkstücks, das mit einem LASER-Strahl bearbeitet werden soll. Das vordere Ende des LASER-Gehäuses 13 erstreckt sich über die Mulde 20 hinaus und trägt einen Mikroskopvorsatz 21, durch den ein in die Mulde 20 gesetztes Werkstück beobachtet werden kann. Der Mikroakopvorsatz 21 ist mit binokularer Einblickvorrich tung gezeichnet. Selbstverständlich kann auch ein Monokular

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Verwendung finden.

Der Mikroskopvorsatz 21 enthält gemäß Pig. 2 einen den Strahl teilenden Reflexionsspiegel 22, der im Strahlpfad 23 eines horizontal aus einem LASER 24- austretenden Strahles angebracht ist und diesen Strahl in Richtung des Pfeiles 23' senkrecht nach unten ablenkt, so daß er auf das Werkstück in der Mulde 20 trifft.

Der LASER 24 hat ein zylindrisches Metallgehäuse 25» das von isolierenden Halterungen 26 getragen wird, die auf dem Bodenteil 14 befestigt sind. Innerhalb des Gehäuses 25 ist eine Pumplicht-Quelle in der Form einer wendeiförmigen Blitzlampe 27 angeordnet, deren Anschlußdrähte 28, 29 aus gegenüberliegenden Enden des Gehäuses 25 herausgeführt und mit den äußeren Leitern 30» 31 verbunden sind. Ein stabförmiger LASER-Körper 33» z.B. ein Rubinstab, ist in der Mitte der Lampe 27 angeordnet, und zwar so, daß der entstehende LASER-Strahl aus demjenigen Ende austritt, das dem Spiegel 22 am nächsten liegt.

Die Lampe 27 ist von einem nicht gezeichneten Reflektor umgeben, der zur Konzentration des von der Lampe gelieferten Lichtes hoher Intensität in den Stab 33 hinein dient. An seinen Enden ist der LASER-Stab 33 in geeigneter Weise unterstützt, so daß er seine Lage innerhalb des Gehäuses 25 behält. Ansohlußmuffen 35, 36 sind vorgesehen, um.ein Kühlmittel durch das Gehäuse 25 zirkulieren zu lassen,

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das über flexible Verbindungen 37» 38 zugeführt wird.

Der LASER 24 wird dadurch in Betrieb gesetzt, daß an die Blitzlampe 27 eine hohe Spannung angelegt wird und sodann eine höhere Triggerspannung dem Gehäuse 25 zugeführt wird. Letztere kann z.B. von einem Blitzlicht-Triggertransformator 39 herrühren, der innerhalb des LASER-Gehäuses 13 angebracht und über eine Leitung 40 mit dem Gehäuse 25 verbunden ist. Der Strahl hoher Intensität wird abgestrahlt, sobald die hohe Triggerspannung dem Gehäuse 25 zugeführt wird.

Während der LASER-Strahl über den Strahlpfad 23, 23' abgestrahlt wird, ist der Spiegel 22 gegenüber den Mikroskopokularen abgeschirmt. Gemäß Fig. 2 befindet sich ein undurchsichtiges gebogenes Abschirmschild 41 oberhalb des Spiegels 22, sobald der Strahl erzeugt wird. In dieser Lage des Schildes 41 kann eine Person, die durch die Okulare des Mikroskopvorsatzes 21 blickt, nicht in den Strahl oder dessen Reflexionen hineinsehen und dadurch verletzt werden.

Gemäß Pig. 1 bis 4 ist die binokulare Einblickvorrichtung 42 auf der Oberseite des Mikroskopvorsatzes 21 angebracht, der einen rechteckigen Rahmen 43 enthält« Die Oberseite des Rahmens 43 hat eine zentrale Öffnung 44, durch welche das Licht nach oben in die Okulare gelangen kann, z.B. über geeignet angebrachte Ablenkspiegel 45| 46 (Fig,4).

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Das zur Beleuchtung des in der Mulde 20 befindlichen Werkstücks benötigte Licht wird von zwei Reflektorlampen 50, 51 geliefert, die im unteren Ende des Rahmens 43 mittels Bajonettsockeln 52, 53 befestigt sind. Die beiden Lampen 50, 51 sind auf gegenüberliegenden Seiten eines Objektivhalters 54 angebracht, in dessen unterem Ende eine Linse 55 montiert ist. Gemäß Fig. 3 und 4 wird der Objektivhalter 54 im Unterteil des Rahmens 43 mittels einer Stellschraube 56 in seiner Lage fixiert.

Damit sich das Werkstück durch den Okularkopf 42 beobachten läßt, wird der Schild 41 in eine Lage gedreht, in der er die Achse des LASER-Stabes 33 schneidet. In dieser Lage des Schildes gelangt Licht vom Werkstück nach oben durch den Spiegel 22 hindurch. Dadurch ist der Benutzer in der Lage, die gewünschten Fokussierungs-Arbeiten vorzunehmen. Zu diesem Zweck dreht er die Kurbel 18, um das LASER-Gehäuse 13 so in der Höhe zu verschieben, daß der LASER-Strahl das Werkstück an der gewünschten Stelle trifft. Es kann dann auch wünschenswert sein, daß das Werkstück vom Brennpunkt des Strahles oder von einem Teil des Strahles oberhalb oder unterhalb seines Brennpunkts getroffen wird. In diesem Fall wird das LASER-Gehäuse 13 auf geeignete Weise in seiner Höhe verstellt.

Pur den gewünschten Zweck ist vor allem ein dichroitischer Spiegel 22 verwendbar, der auf seiner Unterseite mit einem Material überzogen ist, das praktisch das

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gesamte auf treffende LASER-Licht nach unten ablenkt, welcher jedoch den Durchtritt von Licht anderer Frequenzen, welches das Werkstück beleuchtet, nach oben in das Okular zuläßt»

Die beschriebene Bewegung des Schildes 41 wird durch einen äußeren Steuerknopf 60 (Pigα 1 und 3) bewirkt, der auf der Seite des .Mikroskopvorsatzes 21 angebracht ist. Der Knopf 60 ist auf dem äußeren Ende einer kurzen Welle 61 angebracht, die gemäß Fig. 3 im Rahmen 43 mittels eines Lagers 62 drehbar gelagert ist. Die Welle 61 trägt den Schild 41 an ihrem inneren Ende sowie eine Gruppe von drei Nockenrädern 63, 64» 651 die zwischen dem Schild 41 und dem Rahmen 43 auf der Welle 61 befestigt sind.

Der Spiegel 22 wird im Inneren des Schildes 41 mittels einer Halterung 68 gehalten, die an der Seite des Rahmens 43 gegenüber dem Knopf 60 angebracht ist. Wie am besten aus Fig. 3 und 4 ersichtlich, ist der Spiegel 22 ein rechteckiges Gebilde und innerhalb eines runden Blockes 69 angebracht, der ausgehöhlt ist, um einen durchgehenden vertikalen Durchlaß 70 sowie eine dazu und zur Achse 23 des LASER~Strahles senkrecht verlaufende öffnung 71 zu bilden. In der Rückseite des Rahmens ist eine Öffnung 72 vorgesehen, die dem LASER-Strahl den Eintritt in den Durchlaß 71 ermöglicht. Darüber hinaus ist der Block 69 im Innern so geformt, daß ein Paar sich einander diametral gegenüberliegender Auflager gebildet werden, auf denen der Spiegel 22 aufgeklebt ist« Bei dieser Konstruktion befindet sich ein massiver Teil 009821/ 05 47 V

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des Blocks 69 im Pfad des unabgelenkten Teiles des LASER-Strahles, der durch den Spiegel 22 hindurchtritt« Infolgedessen schirmt bei Wegnahme der vorderen Abdeckung 73 vom Hahmen 43 der Block 69 den unabgelenkten Teil des LASER-Strahles ab, so daß eine Person, die von vorn in die Apparatur blickt, während ein LASER-Strahl gezündet wird, vor möglichen Augenschäden geschützt ist.

Der Block 69 hat einen gewissen Abstand vom inneren Ende eines zylindrischen. Befestigungsgliedes 75 (Pig· 3)» das bei 76 im Rahmen 43 befestigt ist. Im Befestigungsglied 75 angebrachte Zapfen 77 ragen in den Block 69 hinein. Außerdem wird ein Gewindestift 79 durch eine Öffnung 78 im Befestigungsglied 75 in den Block 69 hineingeschraubt. Eine Spannfeder 80 umgibt den Gewindestift 79 zwischen dem Block 69 und dem Befestigungsglied 75..

Die ablenkende Oberfläche des Spiegels 22 wird durch Drehen des Befestigungsgliedes 75 und durch Pestziehen bzw. Lösen der Schraube 79 auf den gewünschten Winkel eingestellt. Dadurch wird der Spiegel beim Zusammensetzen des Werkzeugs so eingestellt, daß er die richtige Lage hat, um den Strahl durch die Mitte der Objektivlinse 55 zu lenken, wobei sichergestellt wird, daß der Pfad 23', entlang welchem der Strahl abgelenkt wird, mit dem senkrechten Beobaohtungsstrahl auf der unteren Seite des Spiegels 22 koaxial ist, also mit ihm zusammenfällt.

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Wie erwähnt, läßt sich die Abschirmung 41 durch Betätigen des Steuerlmopfes 60 in eine obere und eine untere Stellung bringen. In der oberen Stellung kann der Strahl den Spiegel 22 treffen und wird nach unten abgelenkt} während er vom Blickfeld des Benutzers abgeschirmt wird. In der unteren Stellung liegt die Abschirmung 41 in der Achse des LASERS, wodurch es dem Benutzer möglich wird, das unter dem Mikroskopvorsatz 21 liegende Werkstück zu beobachten. In Pig. 4 ist die Abschirmung 41 in ihrer unteren Stellung, also der Beobachtungsstellung, gezeichnet, während ihre obere Stellung gestrichelt angedeutet ist. Die Drehung des Steuerknopfes 60 und damit der Abschirmung 41 kann durch Anschläge 83, 84 an der Rückseite des Rahmens 43 und der Innenfläche der Abdeckung 73 des Mikroskopgehäuses begrenzt werden. In der oberen Stellung des Schildes 41, in welche dieses durch Drehen des Steuerknopfes 60 entgegen dem Uhrzeigersinn gebracht wird (fig. 4)» trifft die Kante des Abschirmschildes den Anschlag 84. In der Lage, in der die Öffnung 71 verschlossen wird, trifft die andere Kante der Abschirmung 41 den Anschlag 83.

Es lassen eich auch andere Anordnungen zur Begrenzung der Drehung der Abschirmung anstelle der Anschläge 83, 84 verwenden, ohne daß dadurch die Erfindung verlassen wäre. Zum Beispiel könnten Anschlagstifte in der Außenwand des Gehäuses in der Nähe des Steuerknopfes 60 angebracht und der Knopf mit einem Zeiger versehen werden, der auf die Stifte

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an den jeweils gewünschten Punkten auftritt.

Gemäß der Erfindung läßt sich der LASER nicht betreiben, solange die Abschirmung 41 sich in der Beobftchtungsstellung befindet, d.h. in der Stellung, in der der Benutzer das Werkstück beobachten kann. Ferner bringt eine Drehung des Steuerknopfs, durch welche die Abschirmung in ihre obere Stellung gebracht wird, den LASER zur Betriebsbereitschaft. Der Betrieb ist jedoch nicht möglich, bevor die Abschirmung ihre obere Stellung erreicht hat. Die Nok~ ken 63 bis 65 dienen dazu, den gewünschten Betriebsablauf einzustellen. Gemäß Fig. 3 sind die Nocken 63 bis 65 so gestellt, daß zugeordnete Mikroschalter 86 bis 88 mit ihnen betätigt werden. Die Schalter sind so eingerichtet, daß sie der Reihe nach durch die Hocken 63 bis 65 betätigt werden können. Hierzu hat jeder Schalter, wie am besten in Fig. in Bezug auf den Schalter 88 zu sehen ist, ein dem Nocken folgendes Betätigungsglied 90, das auf dem Umfang des zugehörigen Nockens läuft. Wie ebenfalls aus Fig. 5 ersichtlich ist der Schalter 88 am inneren Ende eines Befestigungsblocke 91 angebracht, der bei 92 an die Rückwand des Rahmens 43 geschraubt ist.

Bevor der Betrieb der Nocken 63 bis 65 beschrieben wird, soll auf Fig. 6 eingegangen werden, in der eine Steuerschaltung für den LASER dargestellt ist, in der die Schalter 86 bis 88 enthalten sind. Gemäß Fig. 6 wird Aufladeenergie ' für den LASER 24 einem Transformator 95 zugeführt, wobei die

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Schalter 87» 88 in Reihe in den Primärkreis, des Transformators geschaltet sind. Die Sekundärwicklung 96 des Transformators 95 ist an einen Gleichrichter 97 angeschlossen, der eine Aufladespannung einer Kondensatorenbank 98 zuführt» Mit dem Schalter 86 läßt sich der Ausgang des Gleichrichters 97 über eine niedrige Impedanz 99 mit Erde verbinden, wodurch die Kondensatoren der Kondensatorenbank 98 kurzgeschlossen werden und ihre ladung abgebaut wird.

An die Kondensatorenbank 98 ist ein Spannungsfühler 100 angeschlossen, Z₀Bp ein Voltmeter, der, sobald die Aufladespannung der Kondensatorenbank 98 einen vorgegebenen Wert erreicht hat, einen normalerweise offenen elektronischen Schalter 101 schließt, wodurch die Kondensatorenbank 98 an die Pumplichtquelle des LASERS angeschlossen wird. Die Leitung 30 zum Anschluß 28 der Blitzlampe ist an den elektronischen Schalter 101 angeschlossen und die leitung 31 vom Lampenansohluß 29 mit Erde verbunden.

Der beschriebene Aufbau einer Aufladespannung und die Zufuhr dieser Spannung zu einer Blitzlampe funktioniert nur, wenn die Schalter 87, 88 geschlossen sind und der Kurzsohlußsehalter 86- offen ist. Unmittelbar nach der Zufuhr der Aufladespannung zur Blitzlampe wird dem Gehäuse 25 eine Triggerspannung vom Triggertransformator 39 zugeführt. Hierzu wird eine Triggerspannungsquelle 102 an die Primärwioklung 103 des Traneformatore 39 angekoppelt, während die Se-

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kundärwioklung 104 dieses Transformators über die Leitung 4-0 mit dem Gehäuse 25 in Verbindung steht.

Die Triggerspannungequelle 102 ist an den Transformator 39 über einen normalerweise offenen elektronischen Schalter 106 angeschlossen, der ebenso wie der elektronische Schalter 101 vom Spannungsfühler 100 betätigt, also geschlossen wird, sobald die Aufladespannung der Kondensatorenbank 98 den gewünschten Wert erreicht hat. Zwischen dem Spannungsfühler 100 und dem elektronischen Schalter ist ein Verzögerungsnetzwerk 107 angebracht, welches bewirkt, daß der Schalter 106 sich erst nach einem vorher eingestellten Zeitraum zeitlich nach dem Schalter 101 schließt und dadurch die Triggerspannung dem Gehäuse 25 zuführt. Unmittelbar mit dem Schließen des Schalters 106 wird die Triggerspannung dem zylindrischen Gehäuse 25 zugeführt und bringt die Blitzlampe zur Ionisation, wodurch der LASER-Strahl aufgebaut wird.

Die Auflade-Spannung für die Pumplichtlampe ist zweckmäßig von der Größenordnung 4000 YoIt und die Triggerspannung von der Größenordnung 15 000 Volt. Die Zeitspanne zwischen dem Augenblick des Anlegens der Aufladespannung und dem des Anlegens der Triggerspannung ist sehr kurz, und zwar in der Größenordnung von 1 Millisekunde oder weniger. Die Triggerspannung wird in dem Augenblick angelegt, in dem die volle Aufladespannung an den Lampenanschlüssen 28, 29

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aufgebaut ist, wodurch das Sas in der Lampe leitfähig gemacht wird und die Energie der Kondensatorenbank sich durch die Lampe hindurch entladen kann. Auf diese Weise wird ein intensirer Lichtausbruch erzeugt, der gebraucht wird, um einen LASER-Strahl der gewünschten Intensität zu erzeugen.

In Pig« 6 sind die Schalter 86 bis 88 in der Lage eingezeichnet, in der sie sioh befinden, wenn die Abschirmung 41 sioh in der Beobachtungsposition befindet. Dann ist der Schalter 86 geschlossen und die Schalter 87und.88 sind offen. Betrachtet man Fig, 3 und 5a im Zusammenhang mit Fig. 6, so sieht man, daß die Nocken 63 bis 65 entsprechende Aussparungen 63' bis 65* aufweisen, die das aufeinanderfolgende Schalten der Schalter 86 bis 88 ermöglichen. Durch eine Drehung des Steuerknopfes 60, welche die Abschirmung 41 in ihre obere Stellung bringt, gelangt das vom Nocken gesteuerte Betätigungselement des normalerweise geschlossenen Kurz80hlußschalters 86 in die Aussparung 63* des Nockens 63, wodurch der .Schalter 86 geöffnet wird.

Beim Weiterdrehen des Steuerknopfes um nur wenige Winkelgrade nach der öffnung des Schalters 86 gelangt der nockengesteuerte Betätigungsarm des Schalters 87 in die Aussparung 64' des Nockens 64, wodurch sich der Schalter 87 schließt. Wenn sodann die Abschirmung 41 ihre obere Stellung erreicht hat,* gelangt der nockengesteuerte Betätigungsarm des Schalters 88 in die Aussparung 65' des Nockens 65,

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wodurch sieh der Schalter 88 schließt. Hierauf kann in automatischer Folge die Kondensatorenbank 98 aufgeladen und der elektronische Schalter 101 geschlossen werden» um die Blitzlampe aufzuladen, und der elektronische Schalter 106 geschlossen werden, um die Triggerspannung dem Gehäuse 25 zuzuführen, wodurch schließlich ein LASER-Str&hl aufgebaut wird.

Die oben beschriebene Folge von Schalterbetätigungen ist in Fig. 7 bis 9 dargestellt. In Fig. 7 ist der Kurzsohlußschalter 86 offen, während die Schalter 87 und 88 noch offen bleiben. Wie reohterhand vom LASER 24 in Fig. 7 angedeutet, hat die Abschirmung 41 bereits ihre Bewegung in Richtung auf die obere Lage begonnen.

In Fig. 8 bleibt der Kurzschlußschalter 86 offen, der Schalter 87 ist geschlossen und der Schalter 88 bleibt offen. Die Abschirmung 41 ist um eine Strecke weiter in Richtung auf ihre obere Position gewandert, wobei ihre momentane Lage derjenigen entspricht, in welcher der Schalter 87 geschlossen ist.

In Fig. 9 bleibt der Kurzschlußschalter 86 offen, der Schalter 87 geschlossen, und auch der Schalter 88 ist geschlossen. Das Schließen des Schalters 88 findet statt, sobald die Abschirmung 41 ihre obere Position erreicht hat.

Der Schalter 87 braucht nicht benutzt zu werden, wenn wiederholter Betrieb des LASERS erwünscht ist. Man kann

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dann den Schalter 87 mit dem zugehörigen Nocken weglassen. In diesem Fall "bringt das aufeinanderfolgende Öffnen des Kurzschlußschalters 86 und Schließen des Aufladeschalters 88 nach jedem Triggern und anschließender Entladung der Aufladespannung durch den LASER die Auflade-Spannung unter den Wert, der nötig ist, um ein Schließen der elektronischen Schalter 101 und 106 zu bewirken, wodurch sich die Konden« satorenbank 98 erneut aufladen kann. Sobald die Kondensatorenbank 98 wieder das gewünschte Spannungsniveau erreicht hat, findet die oben beschriebene Solge des Betriebs der Schalter 101 und 106 statt, wodurch die Aufladespannung der Pumplampe und die Triggerspannung dem Gehäuse 25 zugeführt werden.

Dieser Wiederholbetrieb des LASERS kann nur unterbrochen werden, wenn man den Kontrollknopf 60 in die Beobachtungsposition der Abschirmung 41 zurückdreht, wodurch sich der Schalter 88 öffnet und der Schalter 86 schließt. Die Erfindung erlaubt einen derartigen Betrieb in jedem Fall, da ja, sobald die Abschirmung 41 sich in der Beobachtungsposition befindet, der Schalter 86 geschlossen wird und jegliche Restladung der Kondensatorenbank 98 zur Erde abgeleitet wirdo

. Es kann aber auch sein, daß nur ein einziger Ausbruch von LASER-Energie erwünscht ist. Die Erfindung enthält deshalb Möglichkeiten zur automatischen öffnung des Auflade-

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kreises nach einmaligem Aufladen und Triggern. Hierzu wird für den Schalter 87 ein Kippschaltermechanismus benutzt, dessen beweglicher Arm 110 zwei stabile Lagen hat, in welchen er mit festen Kontakten 111 oder 112 in Eingriff steht. Gemäß Pig» 6 und den weiteren Figuren ist der feste Kontakt 111 mit der Primärwicklung des Transformators 95 verbunden, während der Kontakt 112 ein toter Kontakt ist.

Der bewegliche Arm 110 des Schalters 87 ist normalerweise, d.h. in der Beobachtungsposition der Abschirmung 41, in der geöffneten Stellung, in welcher er mit dem toten Kontakt 112 in Verbindung steht. Durch die Betätigung mittels des zugehörigen Nockens 64 wird der Arm 110 in Eingriff mit dem Kontakt 111 gebracht. Der bewegliche Arm 110 ist jedoch auch Bestandteil eines Relais, was zur Polge hat, daß bei Stromdurchfluß durch die Relaisspule 113 der Arm 110 von Kontakt 111 wieder gelöst wird und in Eingriff mit dem toten Kontakt 112 gelangt.

Die Relaisspule 113 wird automatisch eingeschaltet, um die gewünschte Öffnung des Schalters 87 unmittelbar nach dem Triggern des LASERS zu bewirken, wie bereits beschrieben wurde. Hierzu ist gemäß Pig. 6 die Relaisspule über ein Verzögerungsnetzwerk 114 und über das Verzögerungsnetzwerk 107 an den Spannungsfühler 100 angeschlossen. Das Verzögerungsnetzwerk 114 erlaubt die Zufuhr der Steuerspannung zur Relaisspule 113 unmittelbar nach dem Schließen des

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elektronischen Schalters 196, durch welchen die Triggerspannung dem Gehäuse 25 zugeführt wird. Die Relaisspule 113 wird rom Strom durchflossen, "bevor die Kondensatorenbank 98 sich auf das Spannungsniveau wieder aufladen kann, das benötigt wird, um dem LASER die Auflade- und Triggerspannungen zuzuführen. Unmittelbar nach Zufuhr der Steuerspannung zur Relaisspule 113 öffnet sich der Schalter 87» wodurch jeglicher weitere LASER-Betrieb unterbrochen wird.

Pig. 10 zeigt die Stellungen der Schalter 86 bis 88 für diesen Zustand. Der Kurzschlußschalter 86 bleibt offen und der Schalter 88 bleibt geschlossen. Der Schalter 87 jedoch hat sich geöffnet, wodurch der bewegliche Arm 110 in Eingriff mit dem toten Kontakt 112 gelangt.

Bei der in Pig. 10 angedeuteten Stellung der Schalter 86 bis 88 muß der Benutzer den Steuerknopf 60 bewegen, um einen weiteren LASER-Schuß auslösen zu können. Hierzu braucht er lediglich den Knopf so weit zurückzudrehen, daß der Hocken 64 den beweglichen Arm 110 des Schalters 87 wieder »urückführt und in Eingriff mit dem festen Kontakt 111 bringt· Unmittelbar nach Beginn dieser Rückbewegung des Knopfes erlaubt, der Hocken 65 jedoch auch dem Schalter 88, sich zu öffnen. Hat der Benutzer also die Nocken in die Lage gebracht, in welcher der Sohalter 87 wieder geschlossen ist, muß er den Kontrollknopf in die Lage zurückbringen, in weloher die Abschirmung 41 eich in ihrer oberen Stellung befin-

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det, wenn er den Auflade- und Triggervorgang wiederum auslösen will. Hierbei schließt sich der Schalter 88 erneut.

Der Benutzer kann auch den Kontrollknopf 60 in die Lage zurückdrehen, in welcher die Abschirmung 41 sich in der Beobachtungsposition befindet, wodurch alle Schalter 86 bis 88 in die in fig_β 6 eingezeichneten Stellungen zurückgeschaltet werden. Wenn dies geschieht, wird die Kondensatorenbank über den Kurzschlußschalter 86 vollständig entladen. Wird danach der Kontrollknopf in entgegengesetzter Richtung bewegt, bis die Abschirmung 41 ihre obere Stellung eingenommen hat, so wird dieselbe Folge von Schalterbetätigungen ausgelöst, wie sie bereits beschrieben und in Jig. 6 bis 9 dargestellt wurde.

In fig. 1 und 2 ist der Spannungsfühler 100 als Voltmeter dargestellt, das in der oberen Abdeckung 120 des LASER-Gehäuses 13 befestigt ist. Wie dargestellt, hat diese Abdeckung eine schräg nach oben ansteigende Fläche 120· mit tinem fenster 121, durch die der Benutzer die Skala 122 und den Zeiger 123 des Voltmeters 100 ablesen kann. Das Voltmeter hat außerdem einen Sollwertzeiger 124 mit zugehörigem Sollwerteinstellknopf 125, durch den der Sollwertzeiger 124 auf die gewünschte Spannung eingestellt werden kann. Sobald der Zeiger 123 die gleiche Skalenstelle erreicht hat, auf die der Sollwertzeiger eingestellt ist, werden die elektronischen Schalter 101 und 106 (Fig. 6) betätigt, um die Auflade- und Triggervorgänge für den LASER auszulösen.

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Der Benutzer kann also den Zeiger 125 überwachen, während er über die Skala nach oben wandert und kann äußerndem den Punkt vorwählen» bei weichem der MSEE ausgelost werden soll. Außerdem kann der Benutzer aus der Lage des Zeigers 123 die Große jeglicher Restladung auf der Kondensatö*- renbank nach dem Auslösen des MSERS ablesen* Jegliche sol« ehe Restladung sollte dadurch entfernt werden, daß de? Steuerknopf 60 zurück in die Ausgängslage gedreht wird, in welcher der Kurasehlußsöhalter 86 geschlossen ist. Sollte · trotzdem noch eine Restladung auf dem Voltmeter angezeigt werdenf obwohl der Steuerknöpf in der beschriebenen Weise betätigt wurde» wird der Benutzer auf einen möglichen Fehler aufmerksam gemacht» den er beseitigen muß, bevor er die Einrichtung erneut benutzt*

Es können die verschiedensten Abwandlungen in der Bauweise des beschriebenen MSER^Werkzeuges vorgenommen wer*· ■ den, ohne daß der Grundgedanke und der Umfang der Erfindung verlassen werden« Sie Erfindung soll sich deshalb auch nicht auf die im fext beschriebenen Ausführungsbeispiele beschrän« ken»

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Claims (1)

1. ..E.X.a.Qk.t..*......19.6.6 _αη "Mit IrAIBE-St ro-M &pfrfeJ"fce.wfl3fl«*»^w jtott

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   Hughes Aircraft Company, Oentinela and Teale Street,

   Culver City, California, U.S.A.

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   Patentans prüche;

   1* Mit LASER-Strahl arbeitendes Werkzeug mit einem Gehäuse, einem darin angeordneten Generator zur Erzeugung von LASER-Energie, der Energie abstrahlt sobald eine Aufladespännung und eine Triggerspannung angelegt werden, einem vom Gehäuse getragenen, im Strahlenpfad des LASERS angebrachten Strahlablenker, durch welchen der Strahl aus dem Gehäuse herausgeführt wird, und einer optischen Einrichtung zur Beobachtung eines außerhalb des Gehäuses im Verlauf des Strahlenganges liegenden Werkstüeks durch den Strahlablenker hindurch, gekennzeichnet durch ein außen am Gehäuse angebrachtes, von Hand zu betätigendes Sttuti·- glied (60) für Schalter (8β, 87, 88), mittels deren die Aufladespannungen und Trigger spannungen gtäehaltet it§M«n, wobei das Steuerglied in einer ersten Stellung die Betätigung der Schalter verhindert und die Beobachtung des Werkstücks durch den Strahlablenker hindurch ermöglicht und in •iner zweiten Stellung die Beobachtung des Werkstücks durch den Strahlablenker hindurch verhindert und die iehalter so betätigt, daß die Auflade- und Trigger©panmuag««. dem Generator (24) augeführt werden.

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   2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekenn« zeichnet, daß die Beobachtungseinrichtung (21) ein Linsensystem enthält) dessen optische Achse mit dem auf das Werkstück gerichteten Pfad des LASER—Strahls übereinstimmt, und mit einer Abschirmung (41) in der Nachbarschaft des Strahlablenker (22) versehen ist, die durch das Steuerglied (60) in dessen erster Stellung zwischen den Strahlablenker (22) und den Generator (24) gebracht wird«,

   5. Werkzeug nach Anspruch Z₁ dadurch gekennz ei ohne t , daß in der zweiten Stellung des Steuergliedes (60) die Abschirmung in die Durchblickachse zwischen Linsensystem und Strahlablenker liegt.

   4. Werkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den LASER speisende Schaltung (Fig. 6) zwei Schalter (86, 88) enthält, die bei Bewegung des Steuergliedes (60) Ton seiner ersten in die zweite Lage zunäohst den ersten Schalter (86) und bei Erreichung der zweiten Lage den zweiten Schalter (88) betätigt.

   5. Werkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (Fig. 6) einen dritten Sohalter (87) enthält» der durch das Steuerglied in der Zeit zwischen der Betätigung des ersten Schalters (86) und des zweiten Schalters (88) geschlossen wird, um dem LASER die Aufladespahnung zuzuleiten, und der unabhängig vom Steuer-

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   glied (60) durch die einmalige Zufuhr von Triggerspannung zum LASER geöffnet wird und damit weitere Zufuhr von Auflade- und Triggerspannungen zum LASER unterbindete

   6. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerglied (60) ein Drehknopf ist, der am einen Ende einer in das Gehäuse (43) geführten Achse befestigt ist, weiche an ihrem inneren Ende die von einer Platte (41) gebildete Abschirmung sowie Nocken (63,

   - 64» 65) zur Schalterbetätigung trägt.

   7. Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekenn·· zeichnet , daß am Gehäuse (43) in Abstand voneinander zwei Anschläge (83_f 84) befestigt sind, die die Drehung des Knopfes (60) in seiner ersten und zweiten Stellung begrenzen.

   8. Werkzeug nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der LASER-Generator (24) aus einer den LASER-Stab (33) umgebenden Pumplichtquelle (27) besteht, der die Aufladespannung zugeführt wird, und in deren Umgebung die Triggerspannung wirksam gemacht wird, sobald die Aufladeepannung an der Pumplichtquelle (27) anliegt, und daß die dem LASER zugeordnete Schaltung aus einer Kondensatorenbank (98), einer Triggerspannungsquelle (102), einer Aufladespannungsquelle und einem ersten (101) und einem zweiten Schalter (106) besteht, welche bei

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   15.65588

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   Erreichen eines, bestimmten Spannungsniveaus die Kondensatorenbank (98) an die Pumpliohtquelle (27) ankoppeln und die !Dr iggerspannungs quelle (102) auf den LASM schalten, wobei der zweite Schalter (88) in der die Spannungs quelle, und die Kondensatorbank (98) koppelnden Verbindung liegt, und daß der erste Sethalter (86) ein Kurzschluß schalt er ist» der in der ersten Lage des Knopfes (IQ) geschlossen ist und die Kondenaatorbank (98) entladt und sich öffnet» wenn der Knopf (60) in Rishtung aiif seine zweite Lage bewegt wird 9

   9, Werkzeug nach Anspruch § und 8, dadurch g e kennze. i ahnet , daß der dritte Schalter (87) mit des* zweiten lahalter (88) in Reihe liegt und der ihm zugeordnete, lioaken (64) d§s iteüergliede.9 (60) ao zu den den übrigen loaken (65,- 6.0) angeordnet ist| daß er den ten Sahsltsr (87) schließt* während naqh Öffnen des srsten gQhalte.rp ($6) und vor Schließen dais zweiten Söhaltera (81) das Scshaltglied (βθ) in seine zwöite Stellung gebracht wird| und daß ein Seiais (113) TOrgeJilhen igt» das den dritten Sohalter ($t) Unttittelbaj? naoh detm ?riggern witdir unterbricht«

   10, Werkzeug nach einem der Änsprüahe 4 feis. 9_f dadurch gekantiziiehneti daß ein Spannung s fühl er- (100) an deffi die. SpannuRf der Kond^nsatarenhank (98) liegt> auf den ixorittalepwQiae offißen eratlR ^phaltii? (101) zwisohen Kon·*

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   "Mit T.Ag-RR^atrahl »τ·Κ^1 tgr^ga , , _f » Blatt

   densatorenhank (98) und Pumplichtquelle und auf den. normalerweise offenen zweiten elektronischen Schalter (IQ(S) zwischen Triggerspannungsquelle (102) und der ihr naehge« schalteten Einrichtung geschaltet ist und die beiden behälter (101, 106) nur dann schließt, wenn die Aufladeapanniin.g der Kond ensat or enbank einen zuvor eingestellten Wert üfeer·*- sehreitet»

   11« Werkzeug nach Anspruch 1O₁ dadurch g e k e, ?i η » zeichnet, daß der Spannungsfiihler (1QQ) in tine,s Voltmeters in einem Fenster (121) dej» Gehäuses, angeordnet ist und außer Skala und Zeiger einen finstellzeiger (124) enthält, der auf die Spannung, bei der die LA.SER-Vorrichtung gezündet werden soll, e.instill*· bar ist.

   12♦ Werkzeug nach Anspruch 11_f dadurch gektnB iftichnet, daß es au§ tintr Grundplatte. (10) mit Aufnahme (20) für dan Werkstück im StraW-pfai Strahls und eine StfllYorrictttung (1|) für dag (13) tweaks Xndei?ung dee Abstanden ^wischen und dem Werkstück

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