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Die Erfindung betrifft eine tragbare, manuell während einer Werkstückbearbeitung führbare Laservorrichtung, umfassend ein Gehäuse, eine an das Gehäuse angeschlossene Strahleinleitungskomponente, die zum Einleiten eines von einer Strahlquelle erzeugten Laserstrahls in das Gehäuse ausgelegt ist, und einen an dem Gehäuse gehaltenen Bearbeitungskopf, aus dem der durch das Gehäuse geführte Laserstrahl austritt.
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Laservorrichtungen der eingangs genannten Art, mit denen Material von einem Werkstück abgetragen werden kann, sind im Stand der Technik grundsätzlich bekannt. Sie werden insbesondere dazu eingesetzt, Werkstücke zu reinigen und/oder zu entschichten. So offenbart beispielsweise die
DE 20 2017 103 770 U1 eine tragbarem manuell während einer Werkstückbearbeitung führbare Laservorrichtung mit einem Gehäuse, einer an das Gehäuse angeschlossenen Strahleinleitungskomponente, die zum Einleiten eines von einer Strahlquelle erzeugten Laserstrahls in das Gehäuse ausgelegt ist, und einem im vorderen Bereich des Gehäuse aufgenommenen Bearbeitungskopf, aus dem der durch das Gehäuse geführte Laserstrahl an einer bezogen auf den Bearbeitungskopf ortsfesten Austrittsposition in einer vorbestimmten Austrittsrichtung austritt. Zum Reinigen einer Werkstückoberfläche wird der aus dem Bearbeitungskopf austretende, linienförmige Laserstrahl auf die Werkstückoberfläche gerichtet und dann über die Werkstückoberfläche bewegt, indem das Gehäuse manuell im Wesentlichen parallel zur Werkstückoberfläche geführt wird.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die eine Laservorrichtung der eingangs genannten Art zu verbessern.
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Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung eine tragbare, manuell während einer Werkstückbearbeitung führbare Laservorrichtung umfassend ein Gehäuse, eine an das Gehäuse angeschlossene Strahleinleitungskomponente, die zum Einleiten eines von einer Strahlquelle erzeugten Laserstrahls in das Gehäuse ausgelegt ist, und einen an dem Gehäuse gehaltenen Bearbeitungskopf, aus dem der durch das Gehäuse geführte Laserstrahl austritt, dadurch gekennzeichnet, dass der Bearbeitungskopf relativ zum Gehäuse um eine Schwenkachse schwenkbar und in verschiedenen Schwenkstellungen arretierbar ist.
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Die erfindungsgemäße Laservorrichtung ist dahingehend von Vorteil, dass dank der schwenkbaren Anordnung des Bearbeitungskopfes die Austrittsrichtung des Laserstrahls relativ zum Gehäuse variiert werden kann. Dies ermöglicht es dem Benutzer, eine Austrittsrichtung einzustellen, die eine für ihn angenehme Führung der Laservorrichtung nach sich zieht. Darüber hinaus werden auch Werkstückoberflächen zugänglich, die mit einer herkömmlichen Laservorrichtung nicht bearbeitet werden können, da beispielsweise das Gehäuse bei dem Versuch, den Laserstrahl in Richtung der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche auszurichten, mit dem Werkstück kollidieren würde.
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Bevorzugt ist der Bearbeitungskopf ausgehend von einer Ausgangsstellung in einem Winkelbereich von zumindest 90°, besser noch in einem Winkelbereich von zumindest ± 90°, noch besser in einem Winkelbereich von zumindest ± 120° relativ zum Gehäuse schwenkbar. Damit lässt sich die Austrittsrichtung des Laserstrahls relativ zum Gehäuse sehr frei wählen.
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Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das Gehäuse länglich ausgebildet und erstreckt sich im Wesentlichen in einer Längsrichtung, wobei die Strahleinleitungskomponente derart an das Gehäuse anschließbar ist, dass der Laserstrahl in Längsrichtung in das Gehäuse eingeleitet wird, und wobei sich die Schwenkachse quer, insbesondere senkrecht zur Längsrichtung erstreckt. Auf diese Weise wird ein einfacher, gut handhabbarer Aufbau der Laservorrichtung erzielt.
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Bevorzugt ist die Ausgangsstellung des Bearbeitungskopfes derart gewählt, dass sich die Austrittsrichtung des Laserstrahls, in der der Laserstrahl aus dem Bearbeitungskopf austritt, in der Ausgangsstellung des Bearbeitungskopfes parallel zur Längsrichtung erstreckt. Entsprechend lässt sich die Laserstrahlaustrittsrichtung relativ zum Gehäuse nach unten und/oder nach oben schwenken.
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Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Laservorrichtung derart ausgelegt, dass der Laserstrahl in einer vorbestimmten Austrittsrichtung aus dem Bearbeitungskopf austritt, und dass der Laserstrahl ein- oder zweidimensional oszillierend um diese vorbestimmte Austrittsrichtung bewegt wird.
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Vorteilhaft sind die verschiedenen Schwenkstellungen stufenlos arretierbar, was die Einstellvariabilität erhöht.
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Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist im Gehäuse und im Bearbeitungskopf jeweils zumindest eine Strahlführungskomponente angeordnet, insbesondere in Form eines Spiegels. So kann beispielsweise ein im Gehäuse angeordneter Spiegel den ins Gehäuse eingeleiteten Laserstrahl in Richtung des Bearbeitungskopfes umlenken, während ein im Bearbeitungskopf vorgesehener Spiegel den Laserstrahl derart umlenkt, dass der Laserstrahl den Bearbeitungskopf in einer gewünschten Laserstrahlaustrittsrichtung verlässt. Eine ein- oder zweidimensionale Scanbewegung des aus dem Bearbeitungskopf austretenden Laserstrahls kann erzielt werden, indem eine der Strahlungsführungskomponenten oszillierend bewegt wird oder indem mehrere der Strahlungsführungskomponenten oszillierend bewegt werden.
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Gemäß einer Variante der vorliegenden Erfindung ist die Schwenkstellung des Bearbeitungskopfes relativ zum Gehäuse motorisch veränderbar. Dies kann dann von Vorteil sein, wenn die erfindungsgemäße Laservorrichtung dazu ausgelegt ist, nicht nur manuell, sondern auch beispielsweise von einem Knickarmroboter geführt zu werden.
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Bevorzugt ist das Gehäuse mit zumindest einem Handgriff versehen, damit dieses von einem Benutzer gut und sicher gegriffen werden kann.
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Vorteilhaft ist die Strahleinleitungskomponente eine Faseroptik, womit eine große Handhabungsflexibilität einhergeht.
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Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei der Strahlquelle um einen Faserlaser, wobei grundsätzlich auch andere Laserbauarten einsetzbar sind.
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Die Strahlquelle, die vorteilhaft in einem gesonderten Rollcontainer positioniert ist, ist vorteilhaft zur Erzeugung von Laserstrahlung im Wellenlängenbereich von 950 bis 1200 nm ausgelegt, besser noch im Wellenlängenbereich von 1050 bis 1100 nm. Insbesondere mit einem Faserlaser in diesem Wellenlängenbereich wurden bei der Reinigung und/oder Entschichtung von Werkstückoberflächen sehr gute Resultate erzielt.
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Vorteilhaft ist die Laservorrichtung dazu ausgelegt, Material von einem Werkstück abzutragen, insbesondere Verunreinigungen und/oder Beschichtungen von einem Werkstück zu entfernen.
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Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist am Bearbeitungskopf das freie Saugende einer Absaugeinrichtung derart angeordnet, dass es gemeinsam mit dem Bearbeitungskopf relativ zum Gehäuse schwenkbar ist. Entsprechend können die von einer Werkstückoberfläche unter Einsatz des Laserstrahls entfernte Partikel abgesaugt werden, so dass diese auf der Werkstückoberfläche keine Schmauchspuren oder sonstige Verunreinigungen hinterlassen können. Alternativ kann das freie Saugende einer Absaugeinrichtung am Gehäuse fixiert sein, so dass es im Falle einer Schwenkbewegung des Bearbeitungskopfes nicht mitbewegt wird.
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Laservorrichtung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen deutlich. Darin ist
- 1 eine perspektivische Ansicht einer Laservorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 2 eine schematische Ansicht der in 1 gezeigten Laservorrichtung, wobei sich ein Bearbeitungskopf der Laservorrichtung in einer Ausgangsstellung befindet;
- 3 eine schematische Ansicht der Laservorrichtung, wobei sich der Bearbeitungskopf in einer aus der Ausgangsstellung um 90° nach unten geschwenkten Stellung befindet;
- 4 eine schematische Ansicht der Laservorrichtung, wobei sich der Bearbeitungskopf in einer aus der Ausgangsstellung um 45° nach unten geschwenkten Stellung befindet; und
- 5 eine schematische Ansicht der in 3 gezeigten Laservorrichtung, bei der ein oberer Teil der Laservorrichtung weggelassen ist, um das Innere der Laservorrichtung zu zeigen.
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Die Figuren zeigen eine tragbare Laservorrichtung 1, die vorliegend dazu ausgelegt ist, Material von einem Werkstück abzutragen, insbesondere Verunreinigungen und/oder Beschichtungen von einem Werkstück zu entfernen, und während einer Werkstückbearbeitung manuell geführt zu werden. Die Laservorrichtung 1 umfasst ein Gehäuse 2, eine an das Gehäuse 2 angeschlossene Strahleinleitungskomponente 3, die zum Einleiten eines von einer vorliegend nicht näher dargestellten Strahlquelle erzeugten Laserstrahls 4 in das Gehäuse 2 ausgelegt ist, und einen an dem Gehäuse 2 gehaltenen Bearbeitungskopf 5, aus dem der durch das Gehäuse 2 geführte Laserstrahl 4 in einer vorbestimmten Austrittsrichtung A austritt.
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Das Gehäuse 2 ist aus Kunststoff hergestellt, wobei grundsätzlich auch ein Metallgehäuse eingesetzt werden kann. Das Gehäuse 2 ist länglich ausgebildet und erstreckt sich im Wesentlichen in einer Längsrichtung L. Einteilig mit dem Gehäuse 2 ist an der Gehäuseoberseite ein erster Handgriff 6 ausgebildet, an dessen Unterseite im vorderen Bereich ein Ein/Aus-Schalter 7 vorgesehen ist. Ein weiterer Handgriff 8 erstreckt sich ausgehend von der Gehäuseoberseite seitwärts, so dass sich die Laservorrichtung 1 bequem und sicher mit zwei Händen greifen und handhaben lässt. Der weitere Handgriff 8 kann grundsätzlich auch an anderen Positionen des Gehäuses 2 vorgesehen sein. Alternativ kann auf diesen auch ganz verzichtet werden.
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Die Strahleinleitungskomponente 3 ist vorliegend an die rückseitigen Stirnseiten des Gehäuses 2 angeschlossen. Es handelt sich um eine Faseroptik, die mit der Strahlungsquelle verbunden ist. Bei der Strahlungsquelle handelt es sich vorliegend um einen Faserlaser, der zur Erzeugung von Laserstrahlung im Wellenlängenbereich von 1050 bis 1100 nm ausgelegt ist, Grundsätzlich ist/sind aber auch der Einsatz anderer Laserbauarten und/oder anderer Wellenlängenbereiche möglich.
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Der Bearbeitungskopf 5 ist relativ zum Gehäuse 2 schwenkbar an dem Gehäuse 2 gehalten und in verschiedenen Schwenkstellungen arretierbar, beispielsweise stufenlos arretierbar. Genauer gesagt ist der Bearbeitungskopf 5 vorliegend ausgehend von der in 2 dargestellten Ausgangsstellung, in welcher sich die Austrittsrichtung A des Laserstrahls 4 parallel zur Längsrichtung L erstreckt, in einem Winkelbereich von zumindest ± 120° relativ zum Gehäuse 2 um eine Schwenkachse S, die sich senkrecht zur Längsrichtung L erstreckt, auf- und abwärts schwenkbar, wie es in 2 durch den Pfeil 8 angedeutet ist, also insgesamt um zumindest 240°. Dies führt dazu, dass die Austrittsrichtung A des Laserstrahls 4 relativ zum Gehäuse 2 bzw. relativ zur Längsrichtung L sehr flexibel einstellbar ist. 3 zeigt eine Ansicht, gemäß welcher der Bearbeitungskopf 5 ausgehend von der in 2 dargestellten Ausgangsstellung um 90° nach unten um die Schwenkachse S geschwenkt ist, 4 eine Ansicht, bei welcher der Bearbeitungskopf 5 ausgehend von der in 2 dargestellten Ausgangsstellung um 45° nach unten um die Schwenkachse S geschwenkt ist. Die Einstellung der Austrittsrichtung A erfolgt vorliegend, indem der Bearbeitungskopf 5 manuell um die Schwenkachse S relativ zum Gehäuse geschwenkt wird. Alternativ ist aber auch ein motorisches Schwenken möglich.
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5 zeigt zwei Strahlführungskomponenten 9 und 10, die einerseits im Gehäuse 2 und andererseits im Bearbeitungskopf 5 angeordnet und vorliegend in Form von Spiegeln vorgesehen sind. Die Strahlführungskomponente 9 ist im vorderen Bereich des Gehäuses 2 angeordnet und lenkt den in das Gehäuse 2 eingekoppelten Laserstrahl 4 in Richtung des Bearbeitungskopfes 5. Die Strahlführungskomponente 10 lenkt den Laserstrahl 4 in der in den 3 und 5 dargestellten Schenkstellung des Bearbeitungskopfes 5 abwärts in seiner Austrittsrichtung A, woraufhin dieser den Bearbeitungskopf 5 durch eine Fokussieroptik 11 an einer bezogen auf den Bearbeitungskopf 5 ortsfesten Austrittsposition als Linie geformt in Austrittsrichtung A verlässt. Um den Laserstrahl 4 bezogen auf die Austrittsrichtung A eine eindimensionale (linienförmige) Scanbewegung in Richtung des Doppelpfeils 12 vollziehen zu lassen, kann die Strahlführungskomponente 10 vorliegend um eine Achse 13 oszillierend bewegt werden. Grundsätzlich ist es auch denkbar, die Strahlführungskomponente 9 oszillierend um eine Achse 14 zu bewegen, um eine dreidimensionale Scanbewegung zu realisieren, auch wenn dies vorliegend nicht der Fall ist.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das freie Saugende 15 einer nicht näher dargestellten Absaugeinrichtung am Gehäuse 2 fixiert, so dass es im Falle einer Schwenkbewegung des Bearbeitungskopfes 5 nicht mitbewegt wird. Alternativ kann das freie Saugende 15 derart am Bearbeitungskopf 5 angeordnet sein, dass es gemeinsam mit dem Bearbeitungskopf 5 relativ zum Gehäuse 2 schwenkbar ist, auch wenn dies vorliegend nicht dargestellt ist.
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Die erfindungsgemäße Laservorrichtung 1 ist insbesondere dahingehend von Vorteil, dass der Benutzer die Austrittsrichtung A des Laserstrahls 4 flexibel einstellen kann. Zum einen kann er damit die Austrittsrichtung A derart wählen, dass er die Laservorrichtung 1 bequem handhaben und führen kann.
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Zum anderen lassen sich dank der Einstellbarkeit der Austrittsrichtung A auch Werkstückoberflächen bearbeiten, die ansonsten nicht ohne weiteres zugänglich wären.
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Es sollte klar sein, dass die zuvor beschriebene Ausführungsform nur als Beispiel dient und nicht einschränkend ist. Vielmehr können Änderungen und/oder Modifikationen vorgenommen werden, ohne den durch die beiliegenden Ansprüche definierten Schutzbereich zu verlassen. So können die Strahlungsführungskomponenten anders gestaltet sein, um nur ein Beispiel zu nennen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Laservorrichtung
- 2
- Gehäuse
- 3
- Strahleinleitungskomponente
- 4
- Laserstrahl
- 5
- Bearbeitungskopf
- 6
- Handgriff
- 7
- Ein/Aus-Schalter
- 8
- Handgriff
- 9
- Strahlführungskomponente
- 10
- Strahlführungskomponente
- 11
- Fokussieroptik
- 12
- Doppelpfeil
- 13
- Achse
- 14
- Achse
- 15
- Saugende
- L
- Längsrichtung
- A
- Austrittsrichtung
- S
- Schwenkachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202017103770 U1 [0002]
