-
Die Erfindung betrifft ein System zum Austausch von optischen Komponenten in einem Laser-Bearbeitungskopf sowie einen Laser-Bearbeitungskopf.
-
Anwendungsgebiet und Hintergrund der Erfindung
-
Laserbearbeitungsköpfe werden in der Materialbearbeitung eingesetzt, um Laserlicht entsprechend der durch die Prozessführung entstehenden Anforderungen zu fokussieren, zu formen oder anderweitig zu manipulieren. Bekannt sind vor allem Bearbeitungsköpfe zum Fokussieren von Laserlicht auf ein Werkstück oder zur Ablenkung durch Scanelemente. Dabei werden optische Komponenten wie Linsen, Spiegel und Schutzgläser in einem mechanischen Grundgehäuse gefasst. Neben diesen klassischen optischen Komponenten finden heute aber auch komplexere Strahlformungen durch Freiformelemente oder diffraktive optische Elemente Anwendung.
-
Die Fassung der optischen Bauelemente erfolgt typischerweise direkt im mechanischen Grundgehäuse oder in einer rotationssymmetrischen Einzelfassung und wird üblicherweise durch Schraubringe fixiert. Für Anwendungen bei sehr hohen Laserleistungen von mehreren Kilowatt (kW) oder mit besonders hohen Anforderungen an thermische Stabilität existieren Lösungen mit passiver oder aktiver Kühlung der optischen Bauelemente. Dazu wird beispielsweise das mechanische Grundgehäuse oder eine Optikaufnahme von einer Kühlflüssigkeit durchlaufen.
-
Im laufenden Betrieb kann es insbesondere bei hohen Laserleistungen, vorwiegend im Kilowatt-Bereich, durch zunehmende Verunreinigungen, zum Beispiel durch in den Bearbeitungskopf eintretende Prozessgase, der optischen Bauelemente zu bleibenden oder sogar fatalen Schäden an diesen optischen Bauelementen und damit auch dem kompletten Bearbeitungskopf kommen. Daher ist bei konventionellen Bearbeitungsköpfen ein regelmäßiger Wechsel der optischen Komponenten erforderlich.
-
Für den Austausch von sogenannten Schutzgläsern sind dabei Lösungen bekannt, die einen schnellen manuellen Wechsel ermöglichen. Beispielsweise ist der Einsatz von Schubladen bekannt. Dabei ist die optische Komponente in einem Halter eingelegt und gegebenenfalls fixiert und kann mit diesem Halter aus dem Grundgehäuse entnommen werden. Dabei sind an die Präzision der Positionierung üblicherweise nur sehr geringe Anforderungen zu stellen, da die verwendeten Schutzgläser keine strahlformende und/oder fokussierende Wirkung haben.
-
Ähnliche Lösungen sind für andere optische Elemente denkbar. Diese sind aber nur zweckmäßig für optische Komponenten, die ohne eine dedizierte Kühlung auskommen und deren Einsatz nur geringe Anforderungen an die Präzision der Positionierung stellen.
DE 10 2011 016 932 beschreibt eine Optikkassette, die durch Plangläser vor Verschmutzung schützt. Dadurch werden zusätzliche optische Bauteile eingebracht, die ihrerseits verschmutzen können.
-
Für komplexere Systeme ist mitunter der Austausch ganzer Module mit zum Teil mehreren optischen Elementen erforderlich. So beschreibt die
EP 2 302 433 den Wechsel einer ganzen Optikeinheit eines Zoomsystems. Die Optikeinheit besteht dabei aus mehreren optischen Bauelementen und einem Führungssystem zur Linearverstellung der Positionen der optischen Elemente. Eine solche Lösung erlaubt zwar den Wechsel unter Wiederherstellung der optischen Eigenschaften, stellt aber einen massiven Eingriff in das System dar, der darüber hinaus dir Durchführung in einer staubfreien Umgebung erfordert.
-
Die bekannten Realisierungen weisen daher den wesentlichen Nachteil auf, dass im Falle eines erforderlichen Service und/oder einer Wartung an einem Bearbeitungskopf ein erheblicher Aufwand zum Austausch optischer Komponenten entsteht. Dies ist insbesondere bei optischen Komponenten mit gleichzeitiger Möglichkeit einer Kühlung oder Bewegung der Komponenten, beispielsweise durch die Verwendung einer Linearführung nicht realisierbar. Ein Austausch am Einsatzort ist aufgrund des massiven Eingriffs in die Strahlsysteme unter Beibehaltung der erforderlichen Sauberkeit (Eindringen von Staub, Dämpfen etc.) nicht möglich. Weiterhin findet heute keine Überwachung der optischen Komponenten in Kombination mit Wechselschnittstellen zur Detektion eines erforderlichen Service statt.
-
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System und einen Laser-Bearbeitungskopf bereitzustellen, mit denen optische Komponenten eines Laser-Bearbeitungskopfes besonders einfach ausgetauscht werden können. Das System und der Bearbeitungskopf sollen insbesondere für den Betrieb bei Leistungen im Kilowatt-Bereich einsetzbar sein, bei dem eine Kühlung der optischen Komponenten und/oder des Laser-Bearbeitungskopfs erforderlich ist, um den thermischen Belastungen, die sich aus der Verwendung von Laserstrahlung bei Leistungen im Kilowatt-Bereich ergeben, standzuhalten. Darüber hinaus soll der Justageaufwand nach erfolgtem Wechsel der optischen Komponenten auf ein Mindestmaß reduziert werden.
-
Beschreibung der Erfindung:
-
Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es ist demnach ein System zum Austausch von mindestens einer optischen Komponente in einem Laser-Bearbeitungskopf vorgesehen, wobei die mindestens eine optische Komponente in eine Haltevorrichtung einlegbar ist und der Laser-Bearbeitungskopf mindestens eine Aufnahmevorrichtung umfasst, wobei die Haltevorrichtung in die Aufnahmevorrichtung einführbar ist und eine Verbindung zwischen der Haltevorrichtung und der Aufnahmevorrichtung mittels einer Schnittstelle herstellbar ist und die Aufnahmevorrichtung kühlbar ausgebildet ist.
-
Es ist im Sinne der Erfindung insbesondere bevorzugt, dass die mindestens eine optische Komponente, die beispielsweise in einem Laser-Bearbeitungskopf vorliegt und die Beeinflussung eines Laserlichtstrahls dient, in einem Halter gefasst wird. Es ist insbesondere bevorzugt, dass die mindestens eine optische Komponente in dem Halter angeordnet vorliegen kann. Es ist im Stand der Technik bekannt, dass die optischen Komponenten eines optischen Systems regelmäßig ausgetauscht werden müssen. Insofern stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung bereit, mit der dieser Komponentenwechsel besonders einfach und schnell erfolgen kann, wobei eine aufwändige Justage durch die vorteilhafte strukturelle Ausgestaltung des Systems entfallen kann.
-
Vorzugsweise ist das System mit einer hochpräzisen, einfach zu lösenden Schnittstelle ausgestattet, mit der der Halter in der Aufnahmevorrichtung des Laser-Bearbeitungskopfes besonders sicher befestigt werden kann. Dies kann beispielsweise mit Befestigungsmitteln, wie zum Beispiel Schrauben, geschehen. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die Aufnahmevorrichtung einen Hohlraum im Laser-Bearbeitungskopf umfasst. Dieser Hohlraum dient vorteilhafterweise zur Aufnahme der Haltevorrichtung, in der sich vorzugsweise die mindestens eine optische Komponente des Systems befindet.
-
Die Aufnahmevorrichtung kann gekühlt werden, wobei der Bearbeitungskopf zu diesem Zweck Mittel zur Kühlung umfassen kann. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass diese Kühlmittel beispielsweise von Kühlschlangen und/oder Kühlbohrungen gebildet werden, die in räumlicher Nähe zu der Aufnahmevorrichtung im Bearbeitungskopf angeordnet vorliegen. Es kann im Sinne der Erfindung beispielsweise bevorzugt sein, dass eine thermische Ableitung zur hinteren Seite des Bearbeitungskopfes beziehungsweise der Aufnahme erfolgt. Der Begriff „hintere Seite der Aufnahme“ beschreibt im Sinne der Erfindung vorzugsweise die Rückseite des Hohlraums, welcher vorzugsweise die Aufnahme bildet. Der Begriff „Vorderseite der Aufnahme“ beschreibt bevorzugt die Seite der Aufnahme, in die die Haltevorrichtung mit der vorzugsweise eingelegten optischen Komponente eingeführt wird, wobei Vorder- und Rückseite vorzugsweise gegenüberliegende Seitenflächen bilden, wenn der Bearbeitungskopf als Quader abstrahiert betrachtet wird.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Schnittstelle dazu eingerichtet, einen thermischen Kontakt zwischen der kühlbaren Aufnahmevorrichtung und der Haltevorrichtung herzustellen. Dies stellt einen besonderen Vorteil der Erfindung dar, weil dadurch insbesondere auch eine Kühlung der optischen Komponenten in der Haltevorrichtung erreicht wird. Die Kühlung ist vorzugsweise in Bezug auf die Aufnahmevorrichtung so angeordnet, dass vorteilhafterweise die Bestandteile des Systems besonders intensiv gekühlt werden, die den stärksten thermischen Belastungen ausgesetzt sind und/oder am sensitivsten auf thermische Belastungen reagieren. Bei diesen Bestandteilen handelt es sich vorzugsweise um die optischen Komponenten, die von der Haltevorrichtung gehalten und/oder gefasst werden. Es ist im Sinne der Erfindung insbesondere bevorzugt, dass die Kühlung der Aufnahmevorrichtung mittels einer indirekten Kühlung, beispielsweise einer Kondensationskühlung, erfolgt. Die bevorzugt konduktive Kühlung kann insbesondere über die Schnittstelle mit einer Wasserkühlung der Aufnahmevorrichtung erfolgen. Dabei sind es insbesondere die optischen Komponenten in einem Strahlengang die besonders hohen thermischen Belastungen ausgesetzt sind. Das gilt insbesondere, wenn Laserlicht mit hohen Leistungen, beispielsweise im Kilowatt-Bereich, übertragen werden soll oder kurze und/oder ultrakurze Laserpulse mit Pulsdauern im Bereich von Nano- bis Femto-Sekunden. Laserlicht mit kurzen und/oder ultrakurzen Pulsen sind insbesondere charakterisiert durch hohe Pulsenergien und Pulsspitzenleistungen.
-
Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die Haltevorrichtung bevorzugt auch als Halter, der Laser-Bearbeitungskopf bevorzugt auch als Bearbeitungskopf und die Aufnahmevorrichtung bevorzugt auch als Aufnahme bezeichnet wird, wobei die entsprechenden Begriffspaare vorzugsweise synonym verwendet werden. Eine optische Komponente im Sinne der Erfindung kann vorzugsweise ausgewählt sein aus einer Gruppe umfassend Filter, Blende, Linse, Polarisator, Spiegel, Schutzglas, Kollimator und/oder dergleichen.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung betrifft die Erfindung ein System zum Austausch mindestens einer optischen Komponente in einem Laser-Bearbeitungskopf, wobei das System mindestens eine Haltevorrichtung zur Halterung mindestens einer optischen Komponente und eine Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme der Haltevorrichtung umfasst, wobei eine Verbindung zwischen Haltevorrichtung und Aufnahmevorrichtung mittels einer Schnittstelle herstellbar ist.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird System für optische Komponenten eines Laser-Bearbeitungskopfes vorgeschlagen umfassend eine Haltevorrichtung, die dazu eingerichtet ist, eine optische Komponente zu fassen, wobei die Haltevorrichtung eine Schnittstelle umfasst, die lösbar mit einer Aufnahmevorrichtung in dem Laser-Bearbeitungskopf verbunden vorliegt und mittels einer Wechselvorrichtung in dem Laser-Bearbeitungskopf montierbar ist, wobei die Wechselvorrichtung dazu eingerichtet ist, die optischen Komponenten und/oder den Laser-Bearbeitungskopf vor Verschmutzungen zu schützen. Es ist im Sinne der Erfindung insbesondere bevorzugt, dass der Halter mit einer Wechselvorrichtung an einer kühlbaren Aufnahme montiert werden kann. Die Wechselvorrichtung stellt im Sinne der Erfindung einen fakultativen Bestandteil des Systems dar und kann vorzugsweise als Werkzeug betrachtet werden, das zur Montage und/oder Demontage der Haltevorrichtung in Bezug auf die Aufnahmevorrichtung dient. Dadurch kann der Aufwand für die Montage und/oder Demontage vorteilhafterweise deutlich reduziert werden. kein weiteres Werkzeug erforderlich, wodurch der Austausch der optischen Komponenten wesentlich erleichtert werden kann. Die Wechselvorrichtung erlaubt dabei insbesondere den Schutz der optischen Komponenten und des Bearbeitungskopfes vor Verschmutzung während der Montage und/oder Demontage, da vorteilhafterweise nur ein minimaler Eingriff in das Gesamtsystem erforderlich ist.
-
Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass das System mindestens eine Aufnahmevorrichtung und mindestens eine Haltevorrichtung umfasst. Es ist besonders bevorzugt, wenn das System beziehungsweise der Laser-Bearbeitungskopf je zwei Aufnahmevorrichtungen und zwei Haltevorrichtungen fasst.
-
In einem weiteren Aspekt betriff die Erfindung einen Bearbeitungskopf umfassend ein System gemäß der vorliegenden Erfindung. Es ist insbesondere bevorzugt, dass der Laser-Bearbeitungskopf eine kühlbare Aufnahmevorrichtung umfasst, die dazu eingerichtet ist, eine Haltevorrichtung umfassend mindestens eine optische Komponente aufzunehmen, wobei die Haltevorrichtung mit der Aufnahmevorrichtung mittels einer Schnittstelle verbindbar ist. Ein besonderer Vorteil eines solchen Bearbeitungskopfes und des Systems ist es, dass die optischen Komponenten besonders verschmutzungsfrei ausgetauscht werden können, ohne dass dafür die Durchführung des Komponenten-Wechsels in einem Reinraum erforderlich ist. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die für das System geschilderten Vorteile und technischen Wirkungen auch für den Bearbeitungskopf mit dem System gemäß der vorliegenden Erfindung gelten, und umgekehrt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch die Konstruktion und/oder Anordnung des Systems sowohl eine Kühlung, als auch ein besonders einfacher Komponentenwechsel erfolgen kann, wobei die Fachwelt bisher davon ausgegangen war, dass die Bereitstellung beider Funktionalitäten, insbesondere im Zusammenhang mit Laserleistungen im Kilowatt-Bereich, mit technischen Schwierigkeiten verbunden ist. Insofern stellt die Bereitstellung des Systems mit Halter und Schnittstelle, die mit einer Aufnahmevorrichtung verbunden vorliegen können, eine Abkehr von Stand der Technik dar. Insbesondere die Merkmalskombination aus leichter Austauschbarkeit und Kühlbarkeit der Aufnahmevorrichtung, wodurch vorteilhafterweise auch eine Kühlung des Halters und der optischen Komponente bewirkt wird, stellt eine überraschende Abkehr vom und eine erhebliche Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik dar. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die optische Komponente bevorzugt beweglich ausgebildet sein kann. Die Beweglichkeit der optischen Komponente in Verbindung mit der Kühlbarkeit und dem erleichterten Auswechseln der Komponenten stellt eine überraschende Funktionalität des Systems dar, die die Fachwelt bisher vor technische Herausforderungen gestellt hatte. Die Fachwelt war bisher davon ausgegangen, dass ein einfacher Komponentenwechsel bei sowohl beweglichen, als auch gekühlten Systemen nur schwer zu realisieren ist.
-
Das System umfasst vorzugsweise eine Schnittstelle, die vorzugsweise dazu eingerichtet ist, den Halter mit der Aufnahmevorrichtung zu verbinden. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Schnittstelle der Haltevorrichtung durch eine Fläche mit Zentrierbolzen und Orientierungsstift gebildet. Die Fläche kann im Sinne der Erfindung bevorzugt auch als Planfläche bezeichnet werden. Die Verbindung zwischen Haltevorrichtung und Aufnahme wird beispielsweise dadurch hergestellt, dass die Schnittstelle des Halters als Planfläche mit Zentrierbohrung sowie Orientierungsstift ausgeführt und flächig an der Aufnahme verschraubt wird. Dadurch kann die optische Komponente, die von der Haltevorrichtung gehalten und/oder gefasst wird, vorteilhafterweise in der Wechselvorrichtung geschützt und mittels dieser in den Bearbeitungskopf eingebracht und/oder entnommen werden. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die optische Komponente in der Haltevorrichtung angeordnet vorliegt und mit Hilfe der Wechselvorrichtung in die Aufnahmevorrichtung eingebracht und/oder eingeführt werden kann. Vorteilhafterweise kann innerhalb des Bearbeitungskopfes eine Verbindung zwischen Haltevorrichtung und Aufnahmevorrichtung mittels der Schnittstelle des Halters hergestellt werden.
-
Im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Systemen ist die Schnittstelle zwischen Haltevorrichtung und Aufnahmevorrichtung der vorliegenden Erfindung besonders einfach ausgebildet. Insbesondere können die Bestandteile des Systems, insbesondere die optischen Komponenten und die Haltevorrichtung, durch eine Vorjustage so präzise ausgebildet werden, dass eine neuerliche Justage nach erfolgtem Komponentenwechsel nicht mehr erforderlich ist. Dadurch kann die nutzbare Einsatzdauer des optischen Systems erheblich verlängert werden und die Leistungseffizienz des Systems wesentlich gesteigert werden. Insbesondere kann der Komponentenaustausch mit einfachsten Werkzeugen erfolgen, so dass eine verbesserte Sauberkeit und eine bessere Handhabbarkeit des Systems beim Komponentenwechsel gewährleistet werden kann. In der Ausführungsform des Systems umfassend eine Wechselvorrichtung kann der Einsatz von zusätzlichen Werkzeugen vorteilhafterweise vollständig vermieden werden.
-
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die Konstruktion des Systems und der Anordnung seiner Bestandteile eine mechanische Trennung zwischen optischer Komponente und dem Befestigungsmechanismus erreicht wird. Dieses Zusammenwirken von Haltevorrichtung und Aufnahmevorrichtung zum Zwecke der Bildung einer Verbindung wird insbesondere durch die Schnittstelle des Systems erreicht.
-
Die Aufnahmevorrichtung kann vorteilhafterweise als Führungsschlitten eines Antriebssystems ausgestaltet sein. Ein Antriebssystem umfasst im Sinne der Erfindung bevorzugt einen Linearantrieb, wobei der Linearantrieb vorzugsweise ein Schienensystem zur Führung umfassen kann.
-
Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die Aufnahmevorrichtung Bestandteil des Bearbeitungskopfes ist, wobei die Aufnahmevorrichtung vorzugsweise dazu eingerichtet ist, die Einheit aus optischer Komponente und Halter aufzunehmen, wobei eine stabile Verbindung zwischen dieser Einheit und der Aufnahmevorrichtung vorzugsweise mit Hilfe der Schnittstelle hergestellt werden kann. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Wechselvorrichtung vorzugsweise dazu eingerichtet ist, insbesondere die optische Komponente vor Verschmutzungen und/oder mechanischen Beschädigungen zu schützen.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das System dazu eingerichtet, eine Kühlung der Aufnahmevorrichtung zu gewährleisten. Mit anderen Worten umfasst die Aufnahmevorrichtung Mittel zur Kühlung. Es ist im Sinne der Erfindung insbesondere bevorzugt, dass die Aufnahmevorrichtung für den Halter derart gestaltet, dass eine Kühlung der Aufnahme vorgesehen ist. Bei konventionellen Systemen ist es üblicherweise erforderlich, die gesamte Kühlvorrichtung auszubauen, wenn eine optische Komponente des Systems ausgewechselt werden soll. Dies ist sehr arbeitsaufwändig und macht in der Regel eine Neu-Justierung des optischen Systems erforderlich. Es ist im Sinne der vorliegenden Erfindung, dass die Kühlvorrichtung als Bestandteil der Aufnahmevorrichtung im Bearbeitungskopf verbleiben kann, insbesondere wenn eine optische Komponente des Systems ausgetauscht werden muss.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das System dazu eingerichtet, eine Linearbewegung zu ermöglichen. Der Begriff „Linearbewegung“ bezeichnet im Sinne der Erfindung bevorzugt eine Bewegung eines Objekts entlang einer optischen Achse des Laserstrahlsystems. Dabei verläuft die Bewegung der optischen Komponente bevorzugt im Wesentlichen parallel zu der optischen Achse. Es kann für einige Anwendungen auch bevorzugt sein, dass das System zusätzlich dafür eingerichtet ist, eine Lateralbewegung auszuführen. Dabei bewegt sich die optische Komponente bevorzugt in einer Ebene, die im Wesentlichen senkrecht auf der optischen Achse des Laserstrahlsystems steht.
-
Durch die bewegliche Ausgestaltung einiger Bestandteile des Systems kann beispielsweise die optische Komponente, die vorzugsweise in der Haltevorrichtung angeordnet vorliegt, in Bezug auf die optische Achse hin- und herbewegt werden. Dies ist üblicherweise bei konventionellen Systemen, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, in Verbindung mit einer leichten Auswechselbarkeit und Kühlbarkeit der optischen Komponente nicht möglich.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Aufnahmevorrichtung eine Sensorik zur Überwachung der Güte der optischen Komponenten umfasst. Im Sinne der Erfindung dient die Sensorik insbesondere der Überwachung der Güte der optischen Elemente, wobei die Güte der optischen Komponenten beispielsweise durch den Grad der Verschmutzung oder die Qualität der zugrundeliegenden optischen Elemente beeinflusst werden kann. Die Überwachung der Güte der optischen Elemente kann insbesondere durch eine Temperaturmessung und/oder eine Streulichtmessung, ohne darauf beschränkt zu sein. Es ist bevorzugt, dass die Sensorik Bestandteil der Aufnahmevorrichtung ist. Es ist bevorzugt, dass die Sensorik im Bearbeitungskopf verbleiben kann, wenn eine optische Komponente des Systems ausgetauscht wird. Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das System dafür eingerichtet ist, dass die Sensorik zusammen mit der bevorzugt beweglich ausgestalteten Aufnahmevorrichtung als Einheit bewegt werden kann. Dadurch ist es möglich, dass die Sensorik zu allen Zeiten t eine bevorzugt gleiche Lage zur Optik einnimmt, wodurch vorteilhafterweise die Meßsituation der Sensorik in Bezug auf die Optik bevorzugt im Wesentlichen unverändert bleibt. Beispielsweise kann die Sensorik zur Temperaturmessung der optischen Komponente eingerichtet sein. Das bedeutet im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die Aufnahmevorrichtung mit einer Sensorik zur Temperaturüberwachung versehen ist, so dass eine universelle Schnittstelle für eine Vielzahl von möglichen Einsatzszenarien geschaffen wird. Die Sensoren sind im Sinne der Erfindung bevorzugt ausgewählt aus einer Gruppe umfassend pyrosensorische Sensoren, Infrarot-Sensoren und/oder Streulichtsensoren, wobei die Sensoren insbesondere dafür eingerichtet sind, Infrarot-Strahlung zu detektieren.
-
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figur näher beschrieben; es zeigt:
- 1 schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform des Systems
- 2 schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform des Systems
- 3 schematische Darstellung einzelner Komponenten einer bevorzugten Ausführungsform des Systems
-
1 zeigt schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform des Systems (10). Dargestellt ist ein Bearbeitungskopf (14), wie er beispielsweise in der Materialbearbeitung eingesetzt wird, um Laserlicht zu fokussieren, zu formen oder anderweitig zu manipulieren. Zu sehen ist in Grautönen ein solcher Laserstrahl, der im Wesentlichen symmetrisch um eine Strahlachse (24) des optischen Systems angeordnet vorliegt und von den optischen Elementen (12) in seiner Form verändert wird. Der Bearbeitungskopf (14) umfasst in dem in 1 darstellten Beispiel zwei Aufnahmevorrichtungen (18), die dazu eingerichtet sind, je eine Haltevorrichtung (16) aufzunehmen. Die Aufnahmevorrichtung (18) kann mittels einer Schnittstelle (22) mit der Haltevorrichtung (16) verbunden werden. Diese Verbindung zwischen Aufnahmevorrichtung (18) und Haltevorrichtung (16) kann beispielweise durch eine Schraubverbindung hergestellt werden, indem die Schnittstelle (22) als Fläche mit Zentrierbohrung und Orientierungsstift ausgeführt wird, die mit der Aufnahmevorrichtung (18) verschraubt wird. Die mindestens eine optische Komponente (12) liegt vorzugsweise in der Haltevorrichtung (16) vor, die ihrerseits von der Wechselvorrichtung (20) aufgenommen werden kann. Beispielsweise kann die Befestigung der optischen Komponenten (12) in der Haltevorrichtung (16) mit einem Schraubring erfolgen. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die so gebildete Einheit aus optischer Komponente (12) und Haltevorrichtung (16) mit der Aufnahmevorrichtung (18) verbunden werden kann. Insbesondere kann die Aufnahmevorrichtung (18) gekühlt werden, wobei die Mittel zur Kühlung vorzugsweise im Bearbeitungskopf (14) vorliegen. Das System (10) kann auch Sensoren umfassen, die vorzugsweise auch in der Aufnahmevorrichtung (18) vorliegen, und die dazu eingerichtet sind, die Temperatur zu erfassen. Dabei handelt es sich vorzugsweise um pyrosensorische Sensoren, Infrarot-Sensoren und/oder Streulichtsensoren.
-
2 zeigt eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform des Systems (10), bei der insbesondere der Austausch der optischen Komponenten (12) verdeutlicht wird. Gemäß des in 2 dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung kann die Einheit aus optischer Komponente (12) und Haltevorrichtung (16) insbesondere im Wesentlichen senkrecht zur Strahlachse (24) des optischen Systems bewegt werden. Dabei kann eine Montage und/oder Demontage der Einheit insbesondere mit Hilfe der Wechselvorrichtung (20) erfolgen, die vorzugsweise als Werkzeug betrachtet werden kann und vorteilhafterweise die mindestens eine optische Komponente (12) des Systems (10) während der Montage und/oder Demontage schützt. Dargestellt ist in 2 insbesondere eine Laser-Bearbeitungskopf (14) mit zwei Haltevorrichtungen (16) und zwei Aufnahmevorrichtungen (18), wobei im oberen Bereich der 2 die Haltevorrichtung (16) außerhalb des Laser-Bearbeitungskopfes (14) vorliegt. Im unteren Bereich des Laser-Bearbeitungskopfes (14) befindet sich die Haltevorrichtung (16) mit der optischen Komponente (12) innerhalb der Aufnahmevorrichtung (18). Es kann im Sinne der Erfindung auch bevorzugt sein, den hinteren Bereich des Hohlraums innerhalb des Laser-Bearbeitungskopfes (14) als Aufnahmevorrichtung (18) zu bezeichnen. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass die Haltevorrichtung (16) mittels der Schnittstelle (22) an der Aufnahmevorrichtung (18) befestigt vorliegt.
-
3 zeigt eine schematische Darstellung einzelner Komponenten einer bevorzugten Ausführungsform des Systems (10). Insbesondere zeigt 3 eine Haltervorrichtung (16), in die eine optische Komponente (12) eingelegt werden kann. Diese Haltevorrichtung (16) kann in die Aufnahmevorrichtung (18) eines Laser-Bearbeitungskopfes (14) eingeführt werden, wobei eine Befestigung der Haltevorrichtung (16) innerhalb der Aufnahmevorrichtung (18) mittels der Schnittstelle (22) erfolgen kann. Diese Verbindung kann beispielsweise durch Verschrauben der Komponenten hergestellt werden. Das Austauschen der optischen Komponenten (12) kann durch die Verwendung einer Wechselvorrichtung (20) wesentliche erleichtert werden. Insbesondere kann der Einsatz externer Werkzeuge durch die Verwendung einer Wechselvorrichtung (20) erheblich reduziert werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- System
- 12
- optische Komponente
- 14
- Laser-Bearbeitungskopf
- 16
- Haltervorrichtung
- 18
- Aufnahmevorrichtung
- 20
- Wechselvorrichtung
- 22
- Schnittstelle
- 24
- Strahlachse
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102011016932 [0006]
- EP 2302433 [0007]
