DE2014448C3 - Vorrichtung zur Behandlung von Werk stucken mittels Laserenergie - Google Patents

Description

genten Richtungen abwärts gelenkt und kreuzen sich Während in Fig. 1 zur Vereinfachung nur zwei

in einem schematisch dargestellten gemeinsamen Ob- Teilstrahien 3' und 5' dargestellt sind, können natürjektiv8, das sie auf zwei Stellen 9 und 10 eines Hch wie bereits angedeutet, mehr Teilstrahlen vorge-Werkstücks Ϊ1 fokussiert An diesen Stellen kanu ir- sehen sein. An Stelle eines total reflektierenden untegendeine beliebige Operation, beispielsweise ' eine 5 ren Spiegels 4 könnte beispielsweise auch dort ein Bohroperation oder Schweißoperation erfolgen. teilweise durchlässiger Spiegel verwendet werden, so

Zur Einstellung der genauen Lage jedes Brenn- daß ein Teil des einfallenden Strahls 1 bzw. Γ, direkt Punktes oder Arbeitspunktes 9 und 10 können die durch den Spiegel 4 und das Objektiv 8 auf eine wei-Spiegel6 und 7 in Horizontairichtung, d.h. in Rieh- tere Arbeitsstelle faller» würde. Zur Vereinfachung iuiig der sie treffenden Teilsfrahlen 3 bzw. 5 verscho- io der Darstellung ist weiterhin angenommen worden, ben werden, und die Neigung dieser Spiegel kann daß die Strahlen 3' und 5' mit dem einfallenden ebenfalls eingestellt werden, um die Teilstrahien 3' Strahl 1 in derselben Ebene liegen, aber es ist selbst- und 5' stets durch das gemeinsame Objektiv 8 zu len- verständlich auch möglich, die Aggregate nach ken. Da hierbei eine verhältnismäßig umständliche Fig.2 bis 4 in beliebiger gegenseitiger Lage, d.h. Einstellung zweier Stellungen der Spiegel erforderlich 15 unter beliebigen gegenseitigen Winkeln, anzuordnen, ist, besteht das Bedürfnis, diese Einstellbewegungen Es können beispielsweise drei Teilstrahlen vorgeseso weit wie möglich mechanisch zu koordinieren. Die hen werden, deren Brennpunkte längs einer Kreisli-Fig.2 bis 4 zeigen ein Einsiellaggregat dieser Art. nie gleichmäßig verteilt in einem gegenseitigen Ab-Jeder Spiegel 6 bzw. 7 ist in einer Fassung 12 gehal- stand von je 120° angeordnet werden. Eine Vorrichten, welche mittels einer Achse 14 in einem Schlitten ao tung dieser Art kann beispielsweise zum Verschwei-13 schwenkbar gelagert ist. Der Schlitten 13 kann Ben eines ringförmigen Teils mit einem inneren zylinlangs einer Führungsstange 15 und einer umstell- drischen 1 eil verwendet werden, wobei diese Teile spindel 16 verschoben werden. Die Führungsstange lose vereinigt an die Bcarbeitungsstelle gebracht wer-15 ist mittels zweier Klötze 17 und 18 auf einer den und dann an drei, die kreisförmige Fuge zwi-Grundplatte 19 befestigt. Die Spindel kann mittels a₅ sehen den Teilen überbrückenden Schweißpunkten eines nicht dargestellten, über eine Riemenscheibe 20 verbunden werden.

geführten Riemens angetrieben werden. Währetui gewöhnlich Teilstrahlen gleicher Intensi-

Mit dem einen Ende der Achse 14 ist ein Hebel 21 tat benötigt werden, können für bestimmte Zwecke verbunden, und ein in das freie Ende dieses Hebels auch Teilstrahlen verschiedener Intensität zur Durcheingesetzter Stift 22 Hegt auf e.nem Steuerstab 23 30 führung verschiedenartiger Operationen verwendet auf, der mittels Klötzen 24 auf der Grundplatte 19 werden. In diesem Falle müssen die Spiegel 2 und 4 befestigt ist. Eine Feder 25 hält den Stift 22 stets in und eventuelle weitere teil- oder totalreflektierende .Berührung mit dem Stab 23. Die Spiegel 2, bzw. 4 Spiegel im Pfad des eintretenden Strahls 1 so bemessind am einen Ende 19 der Grundplatte angebracht. sen werden, daß sie das für eine bestimmte Opera-

Wird die Spindel 16 über die Riemenscheibe 20 35 tion erforderliche licht reflektieren, angetrieben, so wird der Schlitten 13 mit dem Spie- Wie erwähnt, eignet sich die beschriebene Vorrich-

gel6 oder 7 längs der Führungsstange 15 und der tung b< sonders zur gleichzeitigen Ausführung mehrebpindel 16 horizontal verschoben. Während dieser rer Operationen an einem Werkstück, beispielsweise Verschiebung gleitet der Stift 22 längs des leicht ge- zum Verschweißen von zwei Teilen eines Werkneigten Stabes 23, so daß die Fassung 12 mit dem 40 Stücks. In dieser Anwendung eignet sich die Vorrichbpiegel 6 oder 7 automatisch in einer der horizonta- tung nicht nur zum Verschweißen mechanischer len Einstellung des Schlittens, bzw. Spiegels, passend Teile, sondern es können elektrische oder elektronizugeordnete Schwenklage gebracht wird, für welche sehe Teile in miniaturisierten Kreisen oder integrierder Tedstrahl 3 oder S' durch das Objektiv 8 gelenkt ten Schaltungen verschweißt werden. Anstatt gleichwird. Die Steuerflache des Stabes 23 kann eben sein 45 zeitig eine Mehrzahl von Stellen eines Werkstücks wie in Fig. 3 dargestellt, oder aber sie kann den An- oder eines einzelnen, aus Teilen bestehenden Aggretorderungen entsprechend gebogen sein. Die Spin- gats zu bearbeiten, kann auch eine Anzahl gleicher dem 16 der beiden Aggregate, bzw. aller Vorhände- Teile oder Werkstücke gleichzeitig je an einer oder nen Aggregate, können von einem gemeinsamen zen- mehreren Stellen bearbeitet werden, um die Produktralen Verstellantrieb betätigt werden, um eine tnt- 50 tion zu steigern.

sprechende Verstellung beider oder aller Spiegel 6 Die teilreflektierenden Spiegel können durch an-

Dzw. 7 zu bewirken. Es ist jedoch auch möglich, je- dere optische Elemente, beispielsweise doppelbreden bpiegel einzeln verstellbar zu machen, wobei je- chende Kristalle ersetzt werden, und die totalreflekdem Aggregat gemäß Fig.2 bis 4 ein besonderer tierenden Spiegel können beispielsweise durch Pris-Handantneb zugeordnet ist. _{55 me}n ersetzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 2 Vereinigung kleiner Teile mehrere Schweißpunkte Patentansprüche: benötigt, um ein symmetrisch geschweißtes Teil zu erzielen.

1. Vorrichtung zur Bearbeitung von Werkstük- Es ist bereits ein Gerät zur Behandlung von Inforken mittels einer Laserstrahlquelle, in der der 5 mationsträgern (Lochstreifen) bekannt, bei dem der Laserstrahl- mittels Strahlteilungsspiegel oder Energiestrahl einer Laserquelle in eine Anzahl von Prismen in eine Anzahl von Teilstrahlen aufge- Teilstrahlen aufgeteilt wird und die Teilstrahlen teilt wird, worauf die Teilstrahlen durch durch eine gemeinsame Fokussieroptik auf beschwenkbare, gesteuerte Ablenkspiegel einer ge- stimmte Einwirkstellen auf dem Informationsträger meinsamen Fokussieroptik zugeführt werden, auf io gerichtet werden (USA.-Patentschrift 3 256 524). Es der austretend sie auf verschiedene Stellen des ist hier für jeden Teilstrahl ein schwenkbarer AbWerkstückes auf treffen, dadurch gekenn- lenkspiegel vorgesehen, der auf Grund einer nachgezeichnet, daß die schwenkbaren Ablenkspie- schalteten Lochmaske den zugeordneten Strahl nur gel (6,7) in Richtung der auf sie auftreffenden entweder überhaupt wirksam werden lassen kann Teilstrahlen (3,5) verschiebbar angeordnet sind 15 oder ihn in eine unwirksame Stellung auslenkt

und der diese Verschiebung bewirkende Mecha- Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde,

nismus jedes Ablenkspiegels Vorkehrungen (14, ausgehend von dieser bekannten Lösung eine Vor-21, 22, 23) umfaßt, die abhängig vom Verschie- richtung zur Behandlung von Werkstücken mittels bungsweg und selbsttätig jeweils die Schwenklage Laserenergie zu schaffen, welche eine vielseitige kondes Ablenkspiegels derart einstellen, daß der ab- 20 tinuierliche Einstellung aller Laserstrahlen in einfagelenkte Teilstrahl (3', 5') auf die Fokussieroptik eher Weise zur gleichzeitigen Bearbeitung von in ver-(8) ausgerichtet bleibt. . schicdener gegenseitiger Anordnung liegenden Bear-

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- beitungsstellen erlaubt.

kennzeichnet, daß ein gemeinsamer Verstellen- Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch

trieb für die die Verschiebung bewirkenden Me- 35 gelöst, daß die schwenkbaren Ablenkspiegel in Richchanismen aller Ablenkspiegel (6,7... n) vorge- tung der auf sie auftreffenden Teilstrahlen verschiebsehen ist bar angeordnet sind und der diese Verschiebung be-

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 wirkende Mechanismus jedes Ablenkspiegels Voroder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenk- kehrungen umfaßt, die abhängig vom Verschiebungsachse (14) jedes Ablenkspiegels (6,7) in einem 30 weg und selbsttätig jeweils die Schwenklage des Abverschiebbaren Schlitten (13) gelagert ist und mit lenkspicgels derart einstellen, daß der abgelenkte einem Steuerorgan (22) in Verbindung steht das Teilstrahl auf die Fokussieroptik ausgerichtet bleibt auf einem die Schwenkung des Ablenkspiegels Damit wird es möglich, den Strahlengang aller (6,7) bewirkenden Steuerstab (23) gleitet Teilstrahlen so zu verlegen, daß diese Teilstrahlen

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge- 35 zwar immer korrekt durch die gemeinsame vorhankennzeichnet. daß zur Verschiebung der Schlitten dene Optik fokussiert werden, jedoch die Brenn-(13) Spindeln (16) vorgesehen sind, die alle mit punkte bzw. Bearbeitungsstellen verschoben werden, einem gemeinsamen Verstellantrieb gekoppelt Die besondere Vereinfachung liegt darin, daß nicht sind. nur die Schwenk- und Schiebbewegung der Ablenk-

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 40 spiegel oder -prismen automatisch koordiniert sind, oder 4, dadurch gekennzeichnet daß die ver- sondern daß die Verstellung gemeinsam von einem schiebbaren Schlitten (13) derart angeordnet zentralen Verstellantrieb her erfolgen kann. Das ist sind, daß die Brennpunkte der Teilstrahlen (3', besonders dann vorteilhaft, wenn die Verstellung S',... n) auf einer Kreislinie liegen, deren Durch- mehrerer Teilstrahlen konzentrisch erfolgt, so daß messer durch Verstellung der Schlitten (13) vor- 45 die Brennpunkte bzw. Bearbeitungsstellen immer auf wählbar ist. Kreisen verschiedenen Durchmessers liegen. Das in

dieser Weise ausgebildete Gerät eignet sich besonders zur Bearbeitung verschiedenartiger rotations-

symmetrischer Werkstücke.

50 Im folgenden ist die Erfindung an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfuhrungsbeispiels Zur Behandlung und Bearbeitung von Werkstük- näher erläutert

kern, insbesondere zum Bohren, Schweißen und F i g. 1 zeigt schematisch das Prinzip dsr Vorrich-

Schneiden, wird in stets zunehmendem Maße Laser- tung und

energie verwendet. Die Anwendung dieser Energie- 55 Fig.2 bis 4 zeigen verschiedene Ansichten eines form ist nicht nur interessant zur Bearbeitung voa Ablenkaggregats.

Materialien, die mit anderen Verfahren schwer zu Wie F i g. 1 zeigt, fällt ein Laserstrahl 1 aus einer

bearbeiten sind, sondern auch zur Bearbeitung be- nicht dargestellten Laserquelle auf einen ersten, gesonders kleiner Teile, beispielsweise Uhrenteile, wo genüber der Strahlachse um 45° geneigten Spiegel2. zum Schweißen und Bohren verhältnismäßig geringe 60 Es wird ein halbdurchlässiger Spiegel 2 verwendet, so Energien benötigt werden. Gerade bei der Bearbei- daß die Hälfte des Lichts des Strahls 1 in Form eines tung kleiner Teile mit geringen Energien ergeben sich Teilstrahls 3 in horizontaler Richtung abgelenkt jedoch technische und wirtschaftliche Schwierigkei- wird. Der durchtretende Strahl 1' wird durch einen ten. weiteren, gegenüber der Strahlachse um 45° geneig-

Laserquellen' sind sehr teure Apparaturen, selbst 65 ten total reflektierenden Spiegel 4 in horizontale wenn sie für geringe Energien bemessen sind, wie sie Richtung umgelenkt und bildet einen reflektierten beispielsweise zum Punktschweißen von Uhrenteilen Teilstrahl 5. Die Teilstrahlen 3 und 5 werden sodann benötigt werden. Im allgemeinen werden selbst zur an total reflektierenden Spiegeln 6 und 7 in konver-