DE19622472C1 - Kühleinrichtung zum indirekten Kühlen eines thermisch belasteten Schwingspiegels - Google Patents

Kühleinrichtung zum indirekten Kühlen eines thermisch belasteten Schwingspiegels

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DE19622472C1
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cooling
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Bernd Dipl Ing Anders
Jan Dipl Phys Hoffmann
Sergej Dr Semjonov
Peter Prof Dr Ing Seyffarth
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SCHWEISTECHNISCHE LEHR und VER
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/18—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors
    • G02B7/181—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors with means for compensating for changes in temperature or for controlling the temperature; thermal stabilisation
    • G02B7/1815—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors with means for compensating for changes in temperature or for controlling the temperature; thermal stabilisation with cooling or heating systems

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Description

Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung zum indirekten Kühlen eines thermisch belasteten Schwingspiegels nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Es ist bekannt, daß die Bearbeitungsergebnisse von Strahlungs­ quellen (Hochleistungslasern) beim Schweißen und Oberflächenbe­ arbeiten mit Schwingspiegeloptiken maßgeblich von den optischen Eigenschaften der Fokussierelemente abhängen.
Insbesondere kann die thermische Belastung von Fokussierspiegeln zu veränderten Fokussiereigenschaften der Bearbeitungsoptik führen. Aus diesem Grund werden thermisch hochbelastete Optiken in der Regel wassergekühlt. Zu diesem Zweck wird der Spiegelkörper in der Regel auf einen wasserdurchströmten Grundkörper aufgesetzt. ("Materialbearbeitung durch Laserstrahl", Handbuch für Ausbildung und Praxis, Düsseldorf: Dt. Verl. für Schweißtechnik, DSV-Verlag 1993).
Weiter sind aus den Druckschriften DE-OS 33 30 626 A1 und der US-PS 3.836.236 jeweils Spiegel bekannt, deren Grundkörper von einem Kühlmedium durchströmt werden. Allerdings ist hier kein Lager zwischen Grundkörper und Spiegelkörper vorgesehen.
Insbesondere bei Schwingspiegeloptiken, ist die Wärmeabfuhr beim Einsatz von Multi-kW-Strahlungsquellen auf diesem Wege konstruktiv schwierig zu realisieren. Die Erfindung will hier Abhilfe schaffen.
Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Kühleinrichtung mit einer trägheitsarmen, flüssig­ keitsgekühlten Schwingspiegeloptik zu schaffen, mit der Scanning­ frequenzen von auch mehr als 50 Hz in zwei Raumrichtungen unabhängig voneinander realisiert werden.
Dieses Problem wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patent­ anspruches 1 gelöst, die durch die Unteransprüche 2 bis 4 präzi­ siert und ergänzt sind.
Die Erfindung sieht zwei über eine Wärmebrücke miteinander verbundene Kühlmedien vor. Der Träger des Schwingspiegels wird von einem Kühlkreislauf durchströmt. Der Schwingspiegel selbst ist von einem zweiten nicht kontinuierlich durchströmten drucklosen Kühl­ medium umgeben.
Die erfindungsgemäße Kühleinrichtung hat den Vorteil, daß Schwingspiegelfrequenzen von mehr als 50 Hz in zwei Raumrichtungen realisierbar sind, bei Laserstrahlleistungen im Multikilowatt-Bereich.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
Das beigefügte Figur zeigt anschaulich den prinzipiellen Aufbau der gekühlten Schwingspiegeleinheit.
Die Kühleinrichtung besteht aus einem Grundkörper 1, der über ein Lager 2 den Spiegelkörper 3 aufnimmt. Der Grundkörper 1 ist an einen nicht näher dargestellten Kühlkreislauf 4 angeschlossen. Das Lager 3 ist als Kugelgelenk ausgeführt und in geeigneter Weise mit dem Grundkörper 1 fest verbunden. Der Spiegelkörper 3 ist über ein zweites Kühlmedium 5 thermisch an den Grundkörper 1 und den Kühlkreislauf 4 gekoppelt. Das Kühlmedium 5 ist gegenüber der Umgebung mittels flexibler Manschette 6 abgedichtet. Die Anregung des Spiegelkörpers 3 erfolgt beispielsweise mechanisch oder magnetisch.

Claims (4)

1. Kühleinrichtung zum indirekten Kühlen eines thermisch belasteten Schwingspiegels, dadurch gekennzeichnet, daß ein an einen ein erstes Kühlmedium enthaltenden Kühlkreislauf (4) angeschlossener Grundkörper (1) über ein Lager (2) einen Spiegelkörper (3) mit Spiegeloberfläche aufnimmt und daß der Spiegelkörper (3) über ein zweites Kühlmedium (5) thermisch an den Grundkörper (1) und den Kühlkreislauf (4) gekoppelt ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmedium (5) gegenüber der Umgebung mittels flexibler Manschette (6) abgedichtet ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (2) als Kugelgelenk ausgeführt ist.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Kühlmedium (5) den Spiegelkörper (3) kontinuierlich drucklos umgibt.
DE1996122472 1996-06-05 1996-06-05 Kühleinrichtung zum indirekten Kühlen eines thermisch belasteten Schwingspiegels Expired - Lifetime DE19622472C1 (de)

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