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Die Erfindung betrifft einen Optikkühlkörper für ein optisches Element, einen Laserschneidkopf für eine Laserschneidmaschine und eine Laserschneidmaschine mit einem Laserschneidkopf und/oder einem Optikkühlkörper. Insbesondere betrifft die Erfindung die Kühlung eines optischen Elements mit einfachem Aufbau unter Reinraumbedingungen.
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Im Anwendungsbereich von Laserstrahlen müssen optische Elemente, wie zum Beispiel Linsen, Blenden etc., gekühlt werden, damit die entstehende Wärme abfließen kann. Im CO2-Laser-Bereich werden die optischen Elemente über Kühlkörper gekühlt, die durch gekreuzte Bohrungen ausgeführt wurden. Mit dem Wechseln auf Laser in Fiber- oder Fasertechnologie wird der verfügbare Bauraum immer kleiner und dieser Lösungsansatz wurde zu groß.
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Hier wurde dann auf AM-Teile aus dem Rapid Prototyping umgestiegen. So können auf sehr kleinem Raum Kühlkanäle integriert werden. Da bei dieser Technologie mit Pulver gearbeitet wird, ist jedoch eine hohe Reinheit nicht zu erreichen. Dadurch können diese Kühlelemente nicht in jedem Einsatzgebiet eingesetzt werden. Auch ist heute die Herstellung im Verhältnis sehr teuer.
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Es kommen heute auch andere Verfahren wie verlöten, Rohre einlegen und Dichten mit O-Ringen zum Einsatz. Diese können in diesem Bereich jedoch nicht eingesetzt werden, da diese viel zu groß aufbauen.
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Kühlkörper aus zwei mit einer Fügetechnik verbundenen Teilen herzustellen ist generell bekannt. Die Verbindung kann durch Kleben oder Schweißen hergestellt werden. Kleben ist in Verbindung mit Laserstrahlung kein sicheres Verfahren und kann deshalb für Laseranwendungen nicht eingesetzt werden.
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Je nach Schweißverfahren wird beim Schweißen sehr große Wärme in den Kühlkörper eingetragen, was zu großen Spannungen und zu Verzug führt. Deshalb können nicht alle Schweißverfahren eingesetzt werden.
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CN 104121730 offenbart einen Wärmetauscher für einen Kühlschrank, der ein Ansaugrohr und eine Kapillare aus Aluminium aufweist. Die beiden Elemente sind mittels eines Faserlasers geschmolzen und verklebt. Eine vorteilhafte Ausgestaltung eines Kühlkörpers ist nicht vorgeschlagen.
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JPS 55100523 offenbart einen Hochleistungslaser mit einer Linse, welche mittels eines Kühlkörpers, der Teil eines Kühlkreislaufes mit einem Wärmetauscher ist, gekühlt wird. Zur Vermeidung eines Beschlagens der Linse ist die Temperatur des Kühlmittels nicht niedriger als die Umgebungstemperatur. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Kühlkörpers ist nicht vorgeschlagen.
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CN 102570289 offenbart ein Kühlsystem für einen Halbleiterlaser mit einem ersten und einem zweiten Kühlkörper, einem Wasserkühlungsblock, einem Temperaturschalter, einer Wasser-Zirkulationspumpe und einem Wärmetauscher. Das Kühlsystem hat einen komplizierten Aufbau und benötigt viel Bauraum.
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DE 10 2007 002 492 A1 offenbart einen plattenförmig aufgebauten Wärmetauscher, bei dem eine gas- und flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen einem Stahlblech und einer Kupferplatte durch Laserschweißen erzeugt wird. Der Wärmetauscher hat einen komplizierten Aufbau.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und einen verbesserten Optikkühlkörper bereitzustellen.
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Alternative Aufgaben liegen darin einen verbesserten Laserschneidkopf oder eine verbesserte Laserschneidmaschine bereitzustellen.
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Diese Aufgaben werden gelöst durch einen Optikkühlkörper gemäß Anspruch 1, einen Laserschneidkopf gemäß Anspruch 11 beziehungsweise eine Laserbearbeitungsmaschine gemäß Anspruch 14.
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Der erfindungsgemäße Optikkühlkörper für ein optisches Element umfasst einen spanabhebend aus einem metallischen Vollmaterial hergestellten Grundkörper, wobei in dem Grundkörper ein Fluidraum ausgenommen ist, der mit Anschlüssen für ein Fluid kommuniziert, und ein metallisches Verschlussteil zur Abdeckung des Fluidraums unter Freilassung der Anschlüsse, wobei das Verschlussteil stoffschlüssig und mediendicht mit dem Grundkörper verbunden ist.
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Unter spanabhebenden Verfahren werden Verfahren wie Fräsen, Bohren, Drehen und Schleifen verstanden. Stoffschlüssige Verbindungen, zum Beispiel Lot- und Schweißverbindungen, verbinden Teile durch Verschmelzen sowie durch intermolekulare oder chemische Bindungskräfte, gegebenenfalls über Zusatzstoffe und sind nicht mehr zerstörungsfrei zu lösen. Die Kombination der spanabhebenden Fertigung mit der stoffschlüssigen Verbindung ermöglicht einen Optikkühlkörper mit geringen Abmessungen und zugleich hoher Dichtigkeit sowie niedrigem Partikeleintrag. Damit ist der Optikkühlkörper insbesondere für Reinraumanwendungen mit Laserstrahlen geeignet. Im Betrieb strömt durch den Fluidraum oder Kühlkanal ein als Kühlmedium dienendes Fluid, zum Beispiel deionisiertes Wasser.
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Es kann ferner vorgesehen sein, dass der Grundkörper und das Verschlussteil mit einer Dichtigkeit (Helium-Leckrate) von mindestens 10E-3 (mbar*l)/s verbunden sind. Diese Dichtigkeit stellt sicher, dass das als Kühlmedium verwendete Fluid, zum Beispiel deionisiertes Wasser, nicht aus dem Fluidraum entweichen kann. Vorzugsweise sind der Grundkörper und das Verschlussteil mit einer Dichtigkeit (Helium-Leckrate) von mindestens 10E-3 (mbar*l)/s verbunden.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper und das Verschlussteil mit einer Druckbeständigkeit von mindestens 6 bar verbunden sind. Auch unter erhöhtem Druck ist dann sichergestellt, dass als Kühlmedium verwendete Fluid, zum Beispiel deionisiertes Wasser, nicht aus dem Fluidraum entweichen kann.
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Es kann ferner vorgesehen sein, dass der Grundkörper und das Verschlussteil aus Materialien bestehen, die in Verbindung mit deionisiertem Wasser nicht zu einer elektrochemischen Reaktion neigen. Alternativ können die Wandungen des Fluidraums dementsprechend beschichtet sein. Bei Edelstahl und korrosionsbeständig ausgerüstetem Kupfer kann deionisiertes Wasser als Kühlmedium verwendet werden, ohne dass es zu elektrochemischen Reaktionen kommt. Bei Messing und de-ionisiertem Wasser als Kühlmedium können kleinere Kriechströme toleriert werden.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Materialien ausgewählt sind aus einer Gruppe von Stahl mit einer Werkstoffnummer von 1. 40 bis 1.46, insbesondere Edelstahl, Kupfer, korrosionsbeständig ausgerüstetes Kupfer und Messing. Besonders geeignet ist zum Beispiel V2A (Versuchsschmelze 2 Austenit, entstand 1912 für Legierungs-Typ X12CrNi18-8 oder auch 1.4300 genannt), wird heute nicht mehr hergestellt. Die Bezeichnung V2A wird heute für den Nachfolger 1.4301 (X5CrNi18-10) und dem klassischen Stahl für die Automatenbearbeitung 1.4305 (X8CrNiS18-9) verwendet. Besonders geeignet ist zum Beispiel auch V4A, ähnlich wie V2A, jedoch zusätzlich mit 2 % Molybdän (Mo) legiert, was diesen Stahl widerstandsfähiger gegen Korrosion durch chloridhaltige Medien macht wie Salzwasser, Schwimmbäder, chemische Industrieanwendungen etc. Die allgemeine Bezeichnung für V4A ist 1.4401 (X5CrNiMol7-12-2). Vorzugsweise weist der Werkstoff des Grundkörpers eine große Wärmeleitfähigkeit auf und die Geometrie des Grundkörpers ist so ausgelegt, dass zwischen dem Fluid und dem optischem Element eine möglichst kleine Temperaturdifferenz entsteht.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper und das Verschlussteil durch eine Lot- und/oder Schweißverbindung, insbesondere durch Laserschweißen, verbunden sind. Mit dem Laserschweißen wird den Teilen nur punktuell Energie hinzugefügt und so kommt es zu fast keinem Verzug, der lediglich im µm Bereich liegt. Dieser geringe Verzug kann noch eliminiert werden, wenn die Endbearbeitung erst nach dem Laserschweißen erfolgt. Laserschweißnähte haben vorteilhafte spezifische Eigenschaften wie geringer thermischer Verzug, gute Umformbarkeit der Schweißnähte, ein großes Tiefen-/Breitenverhältnis der Schweißnähte und eine nur sehr schmale Wärmeeinflusszone. In der Industrie kommen für Laserschweißverfahren heute entweder CO2- oder Nd:YAG-Laser zum Einsatz. CO2-Laser werden vorrangig für Werkstücke mit einem Durchmesser zwischen 1 und 15mm eingesetzt, während der Nd:YAG-Laser (Neodym-dotierter Yttrium-Aluminium-Granat-Laser) für die Feinbearbeitung von Edelstahlkomponenten und Verschweißung von Blechen zwischen 0,2 und 0,4 mm Durchmesser verwendet wird.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper und das Verschlussteil ringförmig ausgebildet sind mit einem mittig angeordneten Durchlassbereich zur Durchführung eines optischen Strahls und/oder zur Aufnahme eines optischen Elements. Diese Geometrie erlaubt eine Kühlung bzw. Wärmeabfuhr von allen Seiten.
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Es kann ferner vorgesehen sein, dass in dem Fluidraum mindestens ein Zwischenelement mit einem Durchlass vorgesehen ist, das den Fluidraum in zwei miteinander kommunizierende Teilräume unterteilt, wobei das Zwischenelement auf einstückig mit dem Grundkörper ausgebildeten Abstützelementen angeordnet ist. Durch das Zwischenelement kann die Oberfläche vergrößert und die Fluidströmung in dem Fluidraum gezielter geführt werden, was die Wärmeabfuhr verbessern kann.
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Es kann vorgesehen sein, dass das Verschlussteil auf einstückig mit dem Grundkörper ausgebildeten Abstützelementen angeordnet ist. Die Abstützelemente werden bei der Herstellung des Grundkörpers im spanabhebenden Verfahren stehengelassen und dienen neben der Funktion der Auflagefläche zugleich als Oberflächenvergrößerung im Fluidraum, wodurch die Wärmeabfuhr verbessert werden kann.
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Es kann vorgesehen sein, dass ein optisches Element in den Grundkörper integriert ist und/oder dass der Optikkühlkörper ein Träger für ein optisches Element ist. Wenn das optische Element in dem Grundkörper ausgebildet oder in diesen integriert ist, kann die Grüße der Anordnung weiter reduziert werden. Beispielsweise kann der Grundkörper als optische Blende ausgebildet sein. Ebenso ist es möglich, dass der Optikkühlkörper ein Träger für ein optisches Element ist, beispielsweise als Linsenträger für eine Linse. Auch diese Anordnung verringert den benötigten Bauraum und verbessert die Wärmeabfuhr.
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Ein erfindungsgemäßer Laserschneidkopf für eine Laserschneidmaschine umfasst mindestens ein optisches Element und einen damit verbundenen Optikkühlkörper wie zuvor beschrieben. Es können mehrere optische Elemente und mehrere Optikkühlkörper vorgesehen sein. Je Optikkühlkörper ist mindestens ein optisches Element vorhanden, zum Beispiel können auch zwei optische Elemente zur Kühlung an einem Optikkühlkörper angeordnet sein. Die Optikkühlkörper können an einen gemeinsamen Kühlkreislauf angeschlossen sein. Alternativ können mehrere Kühlkreislaufe für jeweils ein oder mehrere Optikkühlkörper vorgesehen sein. Ansonsten gelten die gleichen Vorteile und Modifikationen wie zuvor beschrieben.
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Es kann vorgesehen sein, dass das optische Element eine Linse, Blende, Umlenkungsoptik, Streulichtfalle, Absorber, Schutzglas oder ein sonstiges strahlformendes Element ist. Sämtliche optischen Elemente, welche sich bei einer Verwendung mit einem Laserstrahl, erzeugt von einem Laser insbesondere einem Faserlaser, erwärmen, können durch den Optikkühlkörper gekühlt werden.
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Es kann ferner vorgesehen sein, dass ein Innenraum des Laserschneidkopfes, in dem das optische Element und ein damit verbundener Optikkühlkörper zumindest teilweise angeordnet sind, ein Reinraum ist. Als Reinraum wird hier ein Reinraum nach ISO Klassifikation von mindestens ISO Klasse 9 angesehen bzw. ein Reinraum mit einer maximalen Partikelanzahl von 293.000 mit einer Partikelgrösse von 5.0 µm je m3. Für eine Reinraumanwendung ist der Optikkühlkörper besonders geeignet, da durch die Fertigung bedingt kein Partikeleintrag von dem Optikkühlkörper ausgeht.
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Eine erfindungsgemäße Laserschneidmaschine umfasst einen Laserschneidkopf wie zuvor beschrieben und/oder einem Optikkühlkörper wie zuvor beschrieben. Es gelten die gleichen Vorteile und Modifikationen wie zuvor beschrieben.
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Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
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Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung eines Grundkörpers eines Optikkühlkörpers für ein optisches Element;
- 2 eine Draufsicht auf einen mit einem Verschlussteil verschlossenen Grundkörper;
- 3 eine perspektivische Darstellung eines weiteren Grundkörpers eines Optikkühlkörpers;
- 4 eine Schnittdarstellung durch einen Optikkühlkörper mit einer Linse;
- 5 eine Schnittdarstellung durch einen Optikkühlkörper mit einer Linse;
- 6 eine Schnittdarstellung durch einen als Blende ausgebildeten Optikkühlkörper,
- 7 eine Schnittdarstellung durch einen Laserschneidkopf mit mehreren Optikkühlkörpern, und
- 8 eine schematische perspektivische Darstellung einer Laserschneidmaschine mit einem Laserschneidkopf.
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1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Grundkörpers 10 eines Optikkühlkörpers für ein optisches Element. Der Grundkörper 10 ist ringförmig ausgebildet mit einem runden Durchlassbereich 12. Der Durchlassbereich 12 dient zur Durchführung eines optischen Strahls und/oder zur Aufnahme eines optischen Elements, wie zum Beispiel einer Linse.
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In dem Grundkörper 10 ist konzentrisch ein ringsegmentförmiger Kühlkanal oder Fluidraum 14 ausgebildet. Der Fluidraum 14 kommuniziert mit einem Einlass 16 in Form einer Öffnung durch eine Außenwand des Grundkörpers 10. Weiter kommuniziert der Fluidraum 14 mit einem Auslass 18 ebenfalls in Form einer Öffnung durch die Außenwand des Grundkörpers 10. Der Einlass 16 und der Auslass 18 sind jeweils mit einem Fluidanschluss 20 beziehungsweise 22 verbunden. Eine Trennwand 24 ist direkt zwischen dem Einlass 16 und dem Auslass 18 in dem Fluidraum 14 angeordnet, so dass dieser dort getrennt ist. Dies bedingt eine Führung eines Fluids, wie zum Beispiel deionisiertes Wasser, von dem Einlass 16 durch den Fluidraum 14 hin zu dem Auslass 18.
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Der Grundkörper 10 ist spanabhebend aus einem metallischen Vollmaterial hergestellt. So wird der Grundkörper 10 beispielsweise aus einem Metallkörper (z. B. einem Rohr, einem Block, einer Kugel etc.) herausgefräst oder gedreht und der Einlass 16 und der Auslass 18 ggf. durch eine Bohrung hergestellt. Das Metallmaterial ist vorzugsweise ausgewählt aus einer Gruppe von Stahl mit einer Werkstoffnummer von 1. 40 bis 1.46, insbesondere Edelstahl, Kupfer, korrosionsbeständig ausgerüstetes Kupfer und Messing. Besonders geeignet ist zum Beispiel V2A (Versuchsschmelze 2 Austenit, entstand 1912 für Legierungs-Typ X12CrNi18-8 oder auch 1.4300 genannt), wird heute nicht mehr hergestellt. Die Bezeichnung V2A wird heute für den Nachfolger 1.4301 (X5CrNi18-10) und dem klassischen Stahl für die Automatenbearbeitung 1.4305 (X8CrNiS18-9) verwendet. Besonders geeignet ist zum Beispiel auch V4A, ähnlich wie V2A, jedoch zusätzlich mit 2 % Molybdän (Mo) legiert, was diesen Stahl widerstandsfähiger gegen Korrosion durch chloridhaltige Medien macht wie Salzwasser, Schwimmbäder, chemische Industrieanwendungen etc. Die allgemeine Bezeichnung für V4A ist 1.4401 (X5CrNiMo17-12-2).
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2 zeigt eine Draufsicht auf einen Optikkühlkörper 26 bestehend aus einem Grundkörper 10 und einem Verschlussteil 28, welches den Fluidraum verschließt. Das Verschlussteil 28 besteht aus Metall, vorzugsweise Edelstahl, und deckt den Fluidraum unter Freilassung der Anschlüsse ab. Das Verschlussteil 28 ist stoffschlüssig und mediendicht mit dem Grundkörper 10 verbunden, zum Beispiel durch eine Schweißverbindung, hergestellt durch Laserstrahlschweißen. So ist sichergestellt, dass der Grundkörper und das Verschlussteil mit einer Dichtigkeit (Helium-Leckrate) von mindestens 10E-3 (mbar*l)/s, vorzugsweise von mindestens 10E-4 (mbar*l)/s, und einer Druckbeständigkeit von mindestens 6 bar miteinander verbunden sind.
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Durch diese Konfiguration eignet sich der Optikkühlkörper 26 insbesondere für Reinraumanwendungen mit Laserlicht. Der Optikkühlkörper 26 kann letztlich für alle Licht- oder Strahlenarten verwendet werden. Insbesondere für energiereiche Strahlung wie Laser-, Röntgen-, Gamma- und Betastrahlung, welche für eine stärkere Erwärmung der optischen Elemente sorgt, kann eine Kühlung zur Verfügung gestellt werden.
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3 zeigt eine perspektivische Darstellung eines weiteren Grundkörpers 10 eines Optikkühlkörpers. Dieser Grundkörper 10 hat ebenfalls einen Fluidraum 14 mit einem Einlass 16 und einem Auslass 18. Hier befindet sich die Trennwand 24 jedoch nicht direkt zwischen dem Einlass 16 dem Auslass 18. Es ist festzustellen, dass die Funktion des Einlasses 16 und des Auslasses 18 auswechselbar sind.
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Gemäß dem Grundkörper 10 aus 3 wird die Zirkulation des Fluids nicht nur durch die Trennwand 24 sondern auch durch einen hier nicht dargestellten Zwischenboden oder ein Zwischenelement erreicht. Das Zwischenelement teilt den Fluidraum 14 senkrecht zu einer Rotationsachse des Grundkörpers 10 in zwei Hälften. Die Trennwand 24 teilt den Fluidraum 14 in radialer Richtung.
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3 und 4, in Schnittdarstellung durch den Optikkühlkörper 26, zeigen, dass mehrere Abstützelemente 30 in dem Fluidraum 14 einstückig mit dem Grundkörper 10 ausgebildet sind. Die Abstützelemente 30 dienen zur Auflage für das Zwischenelement 32. Das Zwischenelement 32 weist eine Öffnung auf, sodass das Fluid von einem Halbraum 14a des Fluidraums 14, welcher sich unterhalb der Auflageflächen der Abstützelemente 30 befindet, in einen Halbraum 14b des Fluidraums 14 zirkulieren kann, welcher sich oberhalb der Auflageflächen der Abstützelemente 30 befindet.
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Im Folgenden wird die Zirkulation des Fluids durch den Optikkühlkörper 26 beschrieben. Das durch den Einlass 16 in den Fluidraum 14 gelangte Fluid zirkuliert gegen den Uhrzeigersinn zunächst in dem Halbraum 14a unterhalb des Zwischenelements 32 bis zu der Trennwand 24. Dort gelangt das Fluid durch die Öffnung des Zwischenelements 32 in den oberen Halbraum 14b und zirkuliert entgegen dem Uhrzeigersinn bis zu dem Auslass 18, durch den das Fluid den Optikkühlkörper 26 wieder verlässt. Die hier beschriebenen Zirkulationsrichtungen dienen der Illustration, andere Zirkulationsrichtungen sind ebenfalls möglich.
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Durch die Zirkulation entlang der Innenwände des Fluidraums 14 nimmt das Fluid Wärme einer Linse 34 auf, welche an dem Optikkühlkörper 26 befestigt ist. Die Linse 34 ist mit einem Linsenträger 36 an dem Grundkörper 10 befestigt. Die Linse 34 wird mit einem Befestigungselement, hier einer Wellenfeder 38, an den Grundkörper 10 angepresst. Anstatt einer Wellenfeder 38 kann auch ein O-Ring, eine Klebung oder sonst ein Vorspannelement oder Fixierelement verwendet werden.
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5 zeigt eine Schnittdarstellung durch einen Optikkühlkörper 26 mit einer Linse 34. Die Linse 34 ist an einer Stirnseite des Optikkühlkörpers 26 angeordnet, sodass die optische Achse der Linse 34 mit der Rotationsachse des Optikkühlkörpers 26 zusammenfällt. Die Linse 34 kann entweder direkt an der Stirnseite befestigt sein oder wie dargestellt mit einem oder mehreren Verbindungsteilen 40. Ein weiteres optisches Element zum Beispiel ebenfalls in Form einer Linse könnte zusätzlich an der gegenüberliegenden Stirnseite angeordnet sein.
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6 zeigt eine Schnittdarstellung durch einen als Blende ausgebildeten Optikkühlkörper 26. Eine der Rotationsachse R des Optikkühlkörpers 26 zugewandte Innenfläche 42 des Grundkörpers 10 ist mit einer Struktur zur Erzeugung von Blenden- bzw. Beugungseffekten versehen. Die Struktur, hier Ringe mit Spitzen und Einkerbungen können aufgesetzt oder direkt in der Innenfläche 42 ausgebildet sein.
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7 zeigt eine Schnittdarstellung durch einen Laserschneidkopf 100 mit mehreren Optikkühlkörpern 26. Derartige Laserschneidköpfe 100 werden zum Beispiel in Laserschneidmaschinen verwendet.
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Der Laserschneidkopf 100 hat einen Grundkörper 102 mit einem Innenraum 104, der als Reinraum ausgebildet ist. Eine Laserquelle 106, zum Beispiel ein Faserlaser, ist außen an den Grundkörper 102 angesetzt und erzeugt einen in den Innenraum 104 gerichteten Laserstrahl 108. Alternativ kann das Bezugszeichen 106 ein Koppelelement bezeichnen, bei welchem einen Laserstrahl einer externen Laserquelle austritt (z. B. Faserstecker mit Endcap).
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Der Laserstrahl 108 tritt über eine Blende in den Innenraum 104 ein. Die Blende wird durch einen Optikkühlkörper 26a gebildet. Dazu ist der Durchlassbereich 12 mit seinem Durchmesser entsprechend angepasst. Der Laserstrahl 108 verläuft weiter zu einem Umlenkelement 110 wie einem Spiegel, das in einem Optikkühlkörper 26b gehalten wird.
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Der nun umgelenkte Laserstrahl 108 durchläuft eine Streulichtfalle beziehungsweise einen Absorber oder eine Blende, der von einem weiteren Optikkühlkörper 26c gebildet wird. Anschließend verläuft der Laserstrahl 108 durch eine Linse 112. Die Linsenhalterung der Linse 112 wird von einem weiteren Optikkühlkörper 26d gebildet. Dieser kann auch die Funktion einer Streulichtfalle haben. Schließlich verlässt der Laserstrahl 108 durch ein Schutzglas 114 den Grundkörper 102 und damit den Laserschneidkopf 100. Das Schutzglas 114 wird von einem weiteren Optikkühlkörper 26e gehalten.
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Es ist zu sehen, dass sämtliche Außenflächen des Optikkühlkörpers 26 als Kühlflächen verwendet werden können. Insbesondere die beiden Stirnseiten und die den inneren Durchlassbereich 12 umgebende Innenfläche werden in diesem Beispiel verwendet. Auch die äußere Umfangsfläche kann als Kühlfläche verwendet werden.
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Die äußere Geometrie des Optikkühlkörpers 26 kann an die optischen Elemente angepasst werden. So ist zum Beispiel zur Halterung des Schutzglases 114 eine ringförmige Ausnehmung in eine Stirnseite eingebracht worden.
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Alle Optikkühlkörper 26 sind an einen Kühlkreislauf angeschlossen, in welchem das Fluid zirkuliert. Die in den Optikkühlkörper 26 von dem Fluid aufgenommene Wärme wird abtransportiert und beispielsweise durch einen Radiator (bzw. Kühlgerät) dem Fluid entzogen, bevor dieses erneut den Optikkühlkörpern 26 zugeführt wird.
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8 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung einer Laserschneidmaschine 200 mit einem Laserschneidkopf 100. Der Laserschneidkopf 100 ist an einer verfahrbaren Brücke 202 angeordnet, so dass er mindestens in x und y Richtung verfahrbar ist. Eine Laserquelle 204 erzeugt Laserlicht und führt dieses über einen Lichtleiter dem Laserschneidkopf 100 zu. Ein Werkstück 208, zum Beispiel ein Blech, wird durch den Laserstrahl geschnitten.
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Der hier vorgestellte Optikkühlkörper 26 beziehungsweise der mit diesem ausgestattete Laserschneidkopf 100 oder die mit diesem ausgestattete Laserschneidmaschine 200 erlaubt eine Kühlung mit kleiner Baugröße und zudem unter Reinraumbedingungen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- CN 104121730 [0007]
- CN 102570289 [0009]
- DE 102007002492 A1 [0010]
