DE1900335B2 - Einrichtung zum örtlich begrenzten Erhitzen eines Werkstücks mit Hilfe eines gelenkten Lichtstrahls - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs zum fortlaufenden, örtlich begrenzten Erhitzen eines stillstehenden Werkstücks längs eines linienförmigen Pfades mit Hilfe eines gelenkten, energiereichen Lichtstrahls.

Es ist bereits bekannt (US-PS 31 81 170), in einen Aufzeichnungsträger linienförmige Informationen mittels eines gelenkten Laserstrahls einzugravieren. Dazu findet eine Anordnung Anwendung, die eine feststehende Laserstrahlquelle und zwei kontinuierlich rotierende Spiegelanordnungen mit jeweils mehreren, am Umfang einer umlaufenden Walze angeordneten Spiegeln aufweist. Die Laserstrahlquelle erzeugt einen mit verhältnismäßig hoher Frequenz pulsierenden Laserstrahl, und eine aufwendige Steuer- und Rückmeldeeinrichtung steuert aufgrund eingegebener Befehle die Laserstrahlquelle jeweils in Abhängigkeit von den Umlaufbewegungen der rotierenden Spiegelanordnungen so, daß die Laserstrahlimpulse jeweils dann erzeugt werden, wenn die Spiegelanordnungen eine dem gewünschten Markierungsort auf dem Aufzeichnungsträger entsprechende Winkelposition haben. Die auf dem Aufzeichnungsträger hergestellte linienförmige Aufzeichnung setzt sich also aus einer Vielzahl von einzelnen Aufzeichnungspunkten zusammen, die jeweils einem 'Laserstrahlimpuls entsprechen.

Mit einem pulsierenden Laserstrahl sind aber die zum Schweißen oder dergl. eines Werkstückes erforderlichen Energiepegel nicht erreichbar. Vielmehr ist dazu ein kontinuierlicher Laserstrahl erforderlich. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß ein Schweißen oder eine ähnliche Bearbeitung von Werkstücken längs eines linienförmigen Pfades mittels eines kontinuierlichen, energiereichen Lichtstrahls bei feststehender Strahlenquelle und stillstehendem Werkstück möglich ist
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebene Anordnung gelöst

Die erfindungsgemäße Einrichtung weist den Vorteil auf, daß die Lenkung des Lichtstrahls wesentlich einfacher als beim Gegenstand der oben erläuterten

is bekannten Anordnung ist da sich die Bewegungen der beiden Spiegel der erfindungsgemäßen Anordnung sehr einfach steuern und koordinieren lassen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Durch die Anordnung nach dem Anspruch 5 wird der zusätzliche Vorteil erzielt daß der Laserstrahl ungebündelt auf die beiden Spiegel fällt und erst danach auf die Schweißspur oder dergl. auf dem Werkstück fokussiert wird Dadurch ergibt sich auf den Spiegeln eine viel geringere Energiekonzentration pro Flächeneinheit so

daß eine Zerstörung oder ein Verschleiß der Spiegel

durch den energiereichen Lichtstrahl ausgeschlossen ist

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden

nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen mehr im

einzelnen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Seitenansicht einer Einrichtung nach der Erfindung, und

Fig.2 eine abgewandelte Ausführungsform der Einrichtung.

Die Einrichtung nach F i g. 1 weist einen Kohlendioxyd-Laser 2 zur Erzeugung eines kontinuierlichen, auf eine öffnung· 4 einer drehbaren Halterungsplatte 6 gerichteten Laserstrahls auf. Die Platte 6 ist mittels eines an ihrem Außenrand angreifenden, von einem Elektromotor 10 angetriebenen Ritzels 8 um eine Drehachse drehbar, die mit der optischen Achse des Lasers 2 zusammenfällt. An einem von der Halterungsplatte 6 nach unten ragenden starren Arm 12 ist ein zusammen mit der Platte 6 drehbarer ebener Spiegel 14

angeordnet welcher den durch die öffnung 4 hindurchfallenden Laserstrahl zu einem zweiten ebenen Spiegel 16 hin umlenkt, der an einem radial verschiebbar an der Halte rungsplatte 6 gehalterten Arm 18 befestigt ist Der vom Spiegel 16 auf ein zu schweißendes Werkstück 22

so umgelenkte Strahl wird mittels einer Linse 20 fokussiert, die ebenfalls an dem Arm 18 befestigt ist

Die eben beschriebene Ausführungsform eignet sich hauptsächlich zum Schweißen längs kreisförmiger bzw. kreissegmentförmiger Pfade unterschiedlicher Radien.

Die Ausführungsform nach F i g. 2 dient zur Schweißung längs nichtkreisförmiger Pfade. Bei dieser ist der Spiegel 16 beliebig kontinuierlich radial mit Bezug auf den Spiegel 14 bewegbar, so daß jeder beliebige Schweißpfad verfolgt werden kann.

Bei der Erfindung nach F i g. 2 steht die Halterungsplatt« 6 fest und der Arm 12 ist über ein Wälzlager 30 an der Halterungsplatte 6 drehbar befestigt Der Spiegel 16 ist am Gehäuse eines als Lenkmotor dienenden Elektromotors 32 befestigt, dessen Abtriebswelle 34 mit einer Plattform 36 verbunden ist, auf der ein zweiter, als Vorschubmotor dienender Elektromotor 38 angeordnet ist, der ein Reibrad 40 antreibt, das auf der Unterseite der Halterungsplatte 6 abrollt. Von der Halterung des

Spiegels 14 ragt eine Stange 42 weg, die außerhalb des optischen Weges zwischen den beiden Spiegeln 14 und 16 liegt und auf welcher der Spiegel 16 verschiebbar geführt ist, wodurch sichergestellt ist, daß der von dem Spiegel 14 umgelenkte Strahl stets auf den Spiegel 16 fällt

Während des Betriebes kann der Motor 38 mit konstanter Drehzahl betrieben werden, die entsprechend den übrigen Parametern des Schweißvorganges gewählt ist, so daß der Strahl das Werkstück mit für die Herstellung einer guten Schweißung geeigneter Geschwindigkeit überquert Der Motor 32 arbeitet als Lenkmotor und durch jeweils geeignete Steuerung seiner Abtriebsdrehbewegung im Verhältnis zur Drehzahl des Motors 38 kann der von dem Spiegel 16 umgelenkte Strahl längs eines beliebigen Pfads geführt werden. Das Reibrad 40 ist oberhalb des wirksamen Umlenkzentrums des Spiegels 16 und fluchtend mit der Welle 34 des Motors 32 angeordnet, damit der auf dem Werkstück verfolgte Weg des Strahls in genauer

ίο Zuordnung zu dem Weg des Reibrades 40 gehalten wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum fortlaufenden, örtlich begrenzten Erhitzen eines stillstehenden Werkstücks längs eines linienförmigen Pfades mit Hilfe eines gelenkten, energiereichen Lichtstrahls, wobei die Einrichtung eine feststehende Strahlenquelle und zwei relativ dazu bewegliche, nacheinander im Strahlengang angeordnete Spiegel zur Strahlablenkung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenquelle (2) den energiereichen Lichtstrahl kontinuierlich erzeugt und daß der erste Spiegel (14) um die Strahlachse drehbar und der zweite Spiegel (16) zweidimensional entsprechend dem auf dem Werkstück (22) zu erhitzenden Pfad verschiebbar ist

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Spiegel (16) längü einer starr mit dem ersten Spiegel (14) gekuppelten Führung (6; 42) radial zur Drehachse des ersten Spiegels verschiebbar ist

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Spiegel (16) mittels zweier Koordinatenmotoren (32, 38) verschiebbar ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der eine (38) der beiden Motoren ein auf einer ebenen Fläche (6) abrollendes Reibrad (40) antreibt, mittels dessen der zweite Spiegel (16) verfahrbar ist, und daß der andere (32) der beiden Motoren als Lenkmotor zum Lenken des Reibrades dient

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fokussier- bzw. Kollimationseinrichtung (20) hinter den beiden Spiegeln (14,16) im Strahlengang angeordnet ist.