DE4408115A1 - Reversing mirror for a laser beam system - Google Patents

Reversing mirror for a laser beam system

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Abstract

A reversing mirror (6) in a laser beam system is fitted into a housing via a first ball bearing support surface (2) whose centre of radius (R) lies in centre of the mirror and a second ball bearing surface (3) whose centre of radius (R2) coincides with that of (R1).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Umlenkspiegelgehäuse für Lasermaterialbearbeitungssysteme mitThe invention relates to a deflecting mirror housing for Laser material processing systems with

  • - einem Gehäuseoberteil, in welchem ein Umlenkspiegel derart angeordnet und gehalten ist, daß er von außerhalb des Gehäuses leicht entnehmbar und ohne Veränderung seiner Justierung wiedereinsetzbar ist,- An upper housing part, in which a deflecting mirror is arranged and held so that it is from outside of the housing easily removable and without change its adjustment can be used again,
  • - einem als erste Kugelkalotte mit einer ersten Öffnung für den Laserstrahl ausgebildeten ersten Gehäuseunterteil, wobei das Zentrum der ersten Kugelkalotte in der Spiegelebene bzw. im Spiegelzentrum liegt, und- One as the first spherical cap with a first opening trained for the first laser beam Lower part of the housing, the center of the first Spherical cap in the mirror plane or in the mirror center lies, and
  • - einer der ersten Kugelkalotte entsprechenden ersten Lagerungsfläche mit Laserstrahlöffnung am Gehäuseoberteil, wodurch der Umlenkspiegel durch Verschwenken des Gehäuseoberteils gegenüber dem ersten Gehäuseunterteil in der ersten Kugelkalotte justierbar ist.- one corresponding to the first spherical cap Storage area with laser beam opening on Upper part of the housing, which causes the deflecting mirror through Swiveling the upper housing part with respect to the first Lower part of the housing adjustable in the first spherical cap is.

Bei bekannten Umlenksystemen für den Laserstrahl in Lasermaterialbearbeitungssystemen sind die Umlenkspiegel in Platten, die in der (um 45° geneigten) Spiegelebene liegen, in Fassungen verschraubt, und diese werden in Membranen oder Kugelpfannen mittels Justierschrauben gegenüber dem Gehäuse des Umlenkspiegels verschoben. Der Spiegel ist also immer in eine justierbare Halterung eingeschraubt und mit dieser am Gehäuse befestigt. Wenn ein Spiegel ersetzt werden muß, macht dies immer eine Neujustierung des Strahlganges erforderlich.In known deflection systems for the laser beam in Laser material processing systems are the deflection mirrors in Slabs lying in the mirror plane (inclined at 45 °), screwed into sockets and these are in membranes or Ball sockets with adjusting screws opposite the housing of the deflecting mirror shifted. So the mirror is always in an adjustable bracket screwed and with this on Housing attached. If a mirror needs to be replaced, do it this always requires a new adjustment of the beam path.

Bei den bekannten Systemen wird immer mit in der Spiegelebene vorgesehenen Verstelleinrichtungen gearbeitet, wobei beim Einsatz von Kugelpfannen das Zentrum der Schwenkachse außerhalb der Strahlachse und damit das Drehzentrum nie in der Spiegelebene liegt. Bei Membranjustierungen ist die Strahlachse durch Justierung schlecht kontrollierbar und kann sich darüber hinaus verschieben.In the known systems, it is always included in the mirror plane provided adjustment devices worked, the Use of ball pans the center of the swivel axis outside the beam axis and thus the turning center never in the mirror plane. For membrane adjustments, the Beam axis difficult to control by adjustment and can shift beyond that.

Es ist weiter bekannt, daß die Umlenkspiegel auf Platten befestigt werden, die ihrerseits auf Stellschrauben im Gehäuse gelagert sind.It is also known that the deflecting mirror on plates be attached, which in turn on screws in Housing are stored.

Ein Umlenkspiegelgehäuse der eingangs beschriebenen Art ist aus der DE 40 17 152 A1 bekannt.A mirror housing of the type described above is known from DE 40 17 152 A1.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Umlenkspiegelgehäuse der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem die Strahlabdichtung in das Gehäuse integriert ist.The invention is based on the object To create deflecting mirror housing of the type mentioned in the introduction, where the beam seal is integrated into the housing is.

Diese Aufgabe wird mit einem Umlenkspiegelgehäuse der eingangs beschriebenen Art gelöst, welches erfindungsgemäß gekennzeichnet ist durchThis task is accomplished with a deflecting mirror housing Solved type described above, which according to the invention is characterized by

  • - ein als zweite Kugelkalotte mit einer zweiten Öffnung für den Laserstrahl ausgebildetes zweites Gehäuseunterteil, wobei das Zentrum der zweiten Kugelkalotte mit dem Zentrum der ersten Kugelkalotte des ersten Gehäuseunterteils zusammenfällt, und- One as a second spherical cap with a second opening second designed for the laser beam Lower part of the housing, the center of the second Spherical cap with the center of the first spherical cap of the first housing lower part coincides, and
  • - eine der zweiten Kugelkalotte entsprechende zweite Lagerungsfläche mit Laserstrahlöffnung am Gehäuseoberteil, wodurch eine Abdichtung aller Strahlgänge durch die Kugelkalotten als Dichtpfannen und die entsprechenden Lagerungsflächen erzielbar ist.- a second one corresponding to the second spherical cap Storage area with laser beam opening on Upper housing part, creating a seal of all Beam paths through the spherical caps as sealing pans and the corresponding storage areas can be achieved.

Die zweite Lagerungsfläche ist zweckmäßig an einem mit dem Gehäuseoberteil verbundenen eigenen Bauteil ausgebildet. Dies hat insbesondere Vorteile bei der Fertigung des Umlenkspiegelgehäuses.The second storage area is useful on one with the Housing component connected to its own component. This has particular advantages in the manufacture of the Deflecting mirror housing.

Vorteilhaft ist die zweite Kugelkalotte im zweiten Gehäuseunterteil oder ein angrenzendes Bauteil mittels einer Abstimmscheibe gegenüber der zweiten Lagerungsfläche am Gehäuseoberteil maßlich abgestimmt. Hierdurch sind insbesondere in den anschließenden Teilen größere Toleranzen zulässig.The second spherical cap in the second is advantageous Lower part of the housing or an adjacent component by means of a Tuning disc opposite the second bearing surface on Dimensionally matched upper housing part. This is Larger tolerances in particular in the subsequent parts allowed.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß zwischen dem als zweite Kugelkalotte ausgebildeten zweiten Gehäuseunterteil und einem angrenzenden Bauteil ein elastisches Element zum federnden Andrücken der zweiten Kugelkalotte an die zweite Lagerungsfläche vorgesehen ist.A preferred development of the invention consists in that between the trained as a second spherical cap second lower housing part and an adjacent component elastic element for resilient pressing of the second Spherical cap is provided on the second bearing surface.

Dadurch, daß die zweite Kugelkalotte federnd durch das elastische Element an das Gehäuseoberteil angepreßt wird, kommt die einwandfreie Abdichtung des Strahlgangs zustande. Die federnde Lagerung der zweiten Kugelkalotte ermöglicht auch größere Fertigungstoleranzen an den Bauteilen. Außerdem ist es dadurch möglich, unterschiedliche Werkstoffe in der Konstruktion zu verwenden, da unterschiedliche thermische Längenausdehnungen durch das elastische Element aufgenommen werden.The fact that the second spherical cap is resilient through the elastic element is pressed against the upper part of the housing, the beam path is sealed properly. The resilient mounting of the second spherical cap enables also larger manufacturing tolerances on the components. also it is possible to use different materials in the  Construction to use because of different thermal Extensions recorded by the elastic element become.

Das elastische Element kann zweckmäßig aus einem O-Ring oder aus einer oder mehreren Federn gebildet sein.The elastic element can expediently consist of an O-ring or be formed from one or more springs.

Vorteilhaft sind zwischen dem Gehäuseoberteil und dem als erste Kugelkalotte ausgebildeten ersten Gehäuseunterteil Justierschrauben vorgesehen, mit welchen das Gehäuseoberteil auf den beiden Gehäuseunterteilen um die beiden in der Spiegelebene liegenden Kugelzentren geschwenkt werden kann.Are advantageous between the upper housing part and the first spherical cap formed first housing lower part Adjusting screws are provided with which the upper housing part on the two lower housing parts around the two in the Spherical centers lying in the mirror plane can be pivoted.

Es sei nochmals hervorgehoben, daß es bei der Erfindung wesentlich ist, daß der Mittelpunkt oder das Drehzentrum der Kugelkalotten der Gehäuseunterteile in einem gemeinsamen Drehzentrum mit dem Umlenkspiegelgehäuse und in der Spiegelebene bzw. im Spiegelzentrum liegt, und daß die Justierebene ausschließlich durch das Umlenkspiegelgehäuse selbst erzeugt wird. Die Radien der ersten Kugelkalotte zur Justierung und Strahlabdichtung und der zweiten Kugelkalotte zur Strahlabdichtung können unterschiedlich sein.It should be emphasized again that the invention it is essential that the center or the center of rotation of the Spherical caps of the lower housing parts in a common Center of rotation with the deflecting mirror housing and in the Mirror plane or in the mirror center, and that the Adjustment level only through the deflecting mirror housing is generated itself. The radii of the first spherical cap Adjustment and beam sealing and the second spherical cap for beam sealing can be different.

Wichtig ist, daß durch den Justiervorgang keine zusätzlichen Reaktionskräfte auftreten, die eine Verformung des Umlenkspiegelgehäuses verursachen könnten.It is important that no additional adjustments are made Reactive forces occur that cause deformation of the Deflecting mirror housing could cause.

Eine derart übersichtliche Anordnung der Justierebene und die fertigungstechnisch klar erkennbare und meßbare Geometrie bringt besondere Vorteile bei der Herstellung (vier Basisteile) und bei der industriellen Handhabung. Die erforderliche Justiergenauigkeit von kleiner oder gleich 0,001 rad ist auch mit ungeübtem Personal ohne weiteres erreichbar. Such a clear arrangement of the adjustment level and Manufacturing technology clearly recognizable and measurable geometry brings special advantages in production (four Base parts) and in industrial handling. The required adjustment accuracy of less than or equal to 0.001 rad is easy even with inexperienced personnel reachable.  

Vorteilhaft ist der Umlenkspiegel von außerhalb des Gehäuses leicht zugänglich in das Gehäuseoberteil paßgerecht eingelegt und befestigt, wobei die Lage des Umlenkspiegels gegenüber dem Gehäuseoberteil durch Spiegelauflageflächen für die Spiegeloberfläche in dem Gehäuseoberteil festgelegt und seine Position parallel zur Spiegeloberfläche durch zwei Paßstifte gesichert ist.The deflecting mirror from outside the housing is advantageous Easily accessible, inserted in the upper part of the housing and attached, the position of the deflecting mirror opposite the upper part of the housing through mirror contact surfaces for the Mirror surface set in the housing top and its Position parallel to the mirror surface with two dowel pins is secured.

Hiermit ist ein Spiegelwechsel, der in regelmäßigen Intervallen zu Reinigungszwecken erforderlich ist, möglich, ohne daß sich die Justiergeometrie verändert, da die Geometrie durch die Spiegelauflageflächen im Gehäuse festgelegt ist bzw. durch das Gehäuse selbst gebildet wird. Die Spiegelentnahme ist sehr einfach, da der Spiegel nur eingelegt ist. Bei der Justierung ist der Spiegel nie gegenüber dem Gehäuse, in das der Spiegel montiert wird, zu bewegen.This is a mirror change that occurs regularly Intervals for cleaning purposes is possible, without the adjustment geometry changing because the Geometry due to the mirror contact surfaces in the housing is defined or is formed by the housing itself. The mirror removal is very easy because the mirror only is inserted. When adjusting the mirror is never towards the housing in which the mirror is mounted move.

Durch die Festlegung der Spiegeloberfläche in dem Gehäuseoberteil ist eine exakte Planparallelität der Spiegelrückseite für eine genaue Justage nicht erforderlich. Die geometrischen Anforderungen an den Spiegel beschränken sich nur auf die Spiegeloberfläche, das heißt die optische Seite, während ein genauer Durchmesser sowie Planparallelität keine Bedeutung haben.By defining the mirror surface in the Upper part of the housing is an exact plane parallelism of the Rear of mirror not required for precise adjustment. Limit the geometric requirements for the mirror only on the mirror surface, that is the optical one Side while an exact diameter as well as plane parallelism have no meaning.

Entsprechend einer Weiterbildung der Erfindung ist die Form des Umlenkspiegels der Strahlgeometrie angepaßt, wobei der Spiegel vorteilhaft im Umriß ellipsenförmig ist.According to a development of the invention, the shape the deflection mirror adapted to the beam geometry, the Mirror is advantageously elliptical in outline.

Die Ellipsenform ergibt sich aus einem kreisförmigen Rohstrahl, der um 90° umgelenkt wird. Die Anordnung ist jedoch auch für andere Rohstrahlformen und Umlenkwinkel realisierbar. So ist der Spiegel für einen quadratischen Rohstrahl zweckmäßig im Umriß rechteckig. The ellipse shape results from a circular one Raw jet that is deflected by 90 °. The arrangement is but also for other raw jet shapes and deflection angles realizable. So the mirror is for a square The raw jet is expediently rectangular in outline.  

Der Umlenkspiegel kann auch ein strahlformender Spiegel wie ein Zylinderspiegel, ein Parabolspiegel oder ein Toroidspiegel sein. Zylinderspiegel und Parabolspiegel dienen dabei der Fokussierung des Strahls, während der beispielsweise mit einem Ellipsenfräser hergestellte Toroidspiegel die Parallelität des Strahls zu verbessern vermag.The deflecting mirror can also be a beam-shaping mirror a cylinder mirror, a parabolic mirror or a Be toroidal mirror. Serve cylinder mirror and parabolic mirror doing the focusing of the beam during the for example manufactured with an elliptical cutter Toroidal mirrors improve the parallelism of the beam can

Wesentlich ist, daß durch die angepaßte Spiegelgeometrie eine gleichmäßigere thermisch optimierte Erwärmung erfolgt, als dies mit beispielsweise einem kreisförmigen Spiegel möglich wäre. Da die Spiegeloberfläche keine Kaltzonen aufweist, verformt sie sich weniger, womit die Strahlgeometrie durch die Umlenkung weniger beeinflußt wird.It is essential that a through the adapted mirror geometry more uniform thermally optimized heating takes place than this is possible with a circular mirror, for example would. Since the mirror surface has no cold zones, it deforms less, with which the beam geometry the deflection is less affected.

Vorteilhaft ist auf der Seite des Strahleintritts und auf der Seite des Strahlaustritts je ein Gelenk an dem Umlenkspiegelgehäuse angeordnet, wobei die Gelenke vorteilhaft aus Kugellagern gebildet sein können. Hierdurch ist besonders vorteilhaft ein Einsatz bei Industrierobotern möglich, beispielsweise bei Strahlarmen mit bis zu sechs Umlenkungen und sieben Drehlagern unter Verwendung von Höchstleistungslasern mit Leistungen über 10 kW.It is advantageous on the side of the beam inlet and on the One joint on each side of the beam outlet Deflecting mirror housing arranged, the joints can advantageously be formed from ball bearings. Hereby is particularly advantageous for use with industrial robots possible, for example with beam arms with up to six Deflections and seven rotary bearings using High power lasers with powers over 10 kW.

Die Erfindung ist im folgenden an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel und anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:The invention is preferred in the following Embodiment and with reference to the drawings explained. The drawings show:

Fig. 1 eine Seitenschnittansicht eines erfindungsgemäßen Umlenkspiegelgehäuses, Fig. 1 is a side sectional view of a Umlenkspiegelgehäuses according to the invention,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Umlenkspiegelgehäuse nach Fig. 1, und Fig. 2 is a plan view of the deflecting mirror housing according to Fig. 1, and

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Umlenkspiegel in Richtung des Pfeiles III in Fig. 1. Fig. 3 is a plan view of the deflecting mirror in the direction of arrow III in FIG. 1.

Das in den Zeichnungen dargestellte bevorzugte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Umlenkspiegelgehäuses für Lasermaterialbearbeitungssysteme weist ein als eine erste Kugelkalotte mit einer ersten Öffnung für einen Laserstrahl 1 ausgebildetes erstes Gehäuseunterteil 2 sowie ein als eine zweite Kugelkalotte mit einer zweiten Öffnung für den Laserstrahl 1 ausgebildetes zweites Gehäuseunterteil 3 auf. In einem Gehäuseoberteil 4, das mit einem Bauteil 5 in Form einer Lagerschale auf der Seite der zweiten Kugelkalotte 3 fest verbunden ist, ist ein Umlenkspiegel 6 derart angeordnet, daß er von außerhalb des Gehäuses leicht entnehmbar und ohne Veränderung seiner Justierung wiedereinsetzbar ist.The preferred exemplary embodiment of a deflecting mirror housing according to the invention for laser material processing systems shown in the drawings has a first lower housing part 2 designed as a first spherical cap with a first opening for a laser beam 1 and a second lower housing part 3 designed as a second spherical cap with a second opening for the laser beam 1 . In a housing upper part 4 , which is firmly connected to a component 5 in the form of a bearing shell on the side of the second spherical cap 3 , a deflecting mirror 6 is arranged such that it can be easily removed from the outside of the housing and can be reinserted without changing its adjustment.

Das Zentrum der ersten Kugelkalotte 2 liegt in der Spiegelebene, und das Zentrum der zweiten Kugelkalotte 3 liegt ebenfalls in der Spiegelebene und fällt mit dem Zentrum der ersten Kugelkalotte 2 zusammen. Der Radius R1 der ersten Kugelkalotte 2 ist kleiner als der Radius R2 der zweiten Kugelkalotte 3.The center of the first spherical cap 2 lies in the mirror plane, and the center of the second spherical cap 3 also lies in the mirror plane and coincides with the center of the first spherical cap 2 . The radius R1 of the first spherical cap 2 is smaller than the radius R2 of the second spherical cap 3 .

Das Gehäuseoberteil 4 weist eine der ersten Kugelkalotte 2 entsprechende Lagerungsfläche mit Laserstrahlöffnung auf und ist in der ersten Kugelkalotte 2 schwenkbar angeordnet. Das Bauteil 5 des Gehäuseoberteils 4 weist eine der zweiten Kugelkalotte 3 entsprechende zweite Lagerungsfläche mit Laserstrahlöffnung auf und sitzt mit dieser zweiten Lagerungsfläche in der zweiten Kugelkalotte 3. Zwischen dem Gehäuseoberteil 4 und dem ersten Gehäuseunterteil 2 sind Justierschrauben 7 vorgesehen, mit deren Hilfe das Gehäuseoberteil 4 gegenüber dem ersten Gehäuseunterteil 2 und damit auch gegenüber dem zweiten zweiten Gehäuseteil 3 verschwenkbar und justierbar ist. Die Kugelkalotten 2 und 3 dienen als Dichtpfannen zur Abdichtung der Strahlgänge.The upper housing part 4 has a first spherical segment 2 corresponding bearing surface with the laser beam aperture, and is pivotally arranged in the first spherical cap. 2 The component 5 of the upper housing part 4 has a second bearing surface with a laser beam opening corresponding to the second spherical cap 3 and sits with this second bearing surface in the second spherical cap 3 . Adjusting screws 7 are provided between the upper housing part 4 and the first lower housing part 2 , with the aid of which the upper housing part 4 can be pivoted and adjusted with respect to the first lower housing part 2 and thus also with respect to the second second housing part 3 . The spherical caps 2 and 3 serve as sealing pans for sealing the beam paths.

Zwischen dem als zweite Kugelkalotte ausgebildeten zweiten Gehäuseunterteil 3 und einem angrenzenden Bauteil 8 ist ein elastisches Element 9 in Form eines O-Ringes zum federnden Andrücken der zweiten Kugelkalotte 3 an die zweite Lagerungsfläche vorgesehen. Statt des O-Ringes können auch eine oder mehrere Federn Verwendung finden.An elastic element 9 in the form of an O-ring for resiliently pressing the second spherical cap 3 onto the second bearing surface is provided between the second lower housing part 3, which is designed as a second spherical cap, and an adjacent component 8 . Instead of the O-ring, one or more springs can also be used.

Zur Abdichtung des Strahlgangs wird die zweite Kugelkalotte 3 mittels des elastischen Elements 9 federnd an das Bauteil 5 des Gehäuseoberteils 4 angepreßt. Durch den Federweg des elastischen Elements 9 sind in den anschließenden Teilen größere Toleranzen zulässig und auch Werkstoffpaarungen möglich, die sonst aufgrund von unterschiedlichen thermischen Längenänderungen zu Verspannungen führen würden. Wird kein elastisches Element 9 verwendet, so muß entweder das zweite Gehäuseunterteil 3 oder das angrenzende Bauteil (8) mittels einer Abstimmscheibe gegenüber der zweiten Lagerungsfläche am Gehäuseoberteil 4, 5 maßlich abgestimmt werden.To seal the beam path, the second spherical cap 3 is pressed resiliently against the component 5 of the upper housing part 4 by means of the elastic element 9 . Due to the spring travel of the elastic element 9 , larger tolerances are permissible in the subsequent parts and material combinations are possible which would otherwise lead to tension due to different thermal changes in length. If no elastic element 9 is used, then either the second lower housing part 3 or the adjoining component ( 8 ) must be dimensionally matched to the second bearing surface on the upper housing part 4 , 5 by means of a tuning disk.

Der Umlenkspiegel 6 ist von außerhalb des Umlenkspiegelgehäuses leicht zugänglich in das Gehäuseoberteil 4 paßgerecht eingelegt und befestigt. Seine Lage ist gegenüber dem Gehäuseoberteil 4 durch Spiegelauflageflächen für die Spiegeloberfläche in dem Gehäuseoberteil 4 festgelegt und seine Position parallel zur Spiegeloberfläche durch zwei Paßstifte gesichert.The deflecting mirror 6 is easily accessible from the outside of the deflecting mirror housing in the upper housing part 4 and inserted. Its position is fixed in relation to the upper housing part 4 by mirror support surfaces for the mirror surface in the upper housing part 4 and its position parallel to the mirror surface is secured by two dowel pins.

Die Form des Umlenkspiegels 6 ist der Strahlgeometrie angepaßt. In Fig. 1 ist die Strahlrichtung für den Ein- und Austritt des Laserstrahls 1 mit Doppelpfeilen 10 bezeichnet. Der kreisförmige Rohstrahl wird hier um 90° umgelenkt. Daher ist der Umlenkspiegel im Umriß ellipsenförmig ausgeführt, wie aus Fig. 3 deutlich hervorgeht. Die Abbildung 11 des Rohstrahls auf dem Umlenkspiegel 6 ist dementsprechend ebenfalls ellipsenförmig. Eine solche Anordnung ist auch für andere Rohstrahlformen und Umlenkwinkel realisierbar.The shape of the deflecting mirror 6 is adapted to the beam geometry. In Fig. 1, the beam direction for the entry and exit of the laser beam 1 is indicated by double arrows 10 . The circular raw jet is deflected here by 90 °. Therefore, the deflecting mirror is elliptical in outline, as clearly shown in FIG. 3. The image 11 of the raw beam on the deflecting mirror 6 is accordingly also elliptical. Such an arrangement can also be implemented for other raw jet shapes and deflection angles.

Wesentlich ist, daß durch die angepaßte Spiegelgeometrie eine gleichmäßigere thermisch optimierte Erwärmung erfolgt, als dies mit einem kreisförmigen Spiegel möglich wäre. Da die Spiegeloberfläche keine Kaltzonen aufweist, verformt sie sich weniger, womit die Strahlgeometrie durch die Umlenkung weniger beeinflußt wird.It is essential that a through the adapted mirror geometry more uniform thermally optimized heating takes place than this would be possible with a circular mirror. Since the Mirror surface has no cold zones, it deforms less, which means the beam geometry due to the deflection is less affected.

Auf der Seite des Strahleintritts und auf der Seite des Strahlaustritts ist je ein Gelenk 12 in Form eines Kugellagers angeordnet. Hiermit läßt sich bei Strahlarmen mit bis zu sechs Umlenkungen und sieben Drehlagern der Einsatz von Industrierobotern unter Verwendung von Höchstleistungslasern mit Leistungen über 10 kW verwirklichen.A joint 12 in the form of a ball bearing is arranged on the side of the beam inlet and on the side of the beam outlet. In this way, the use of industrial robots using high-power lasers with powers of more than 10 kW can be achieved with beam arms with up to six deflections and seven pivot bearings.

Claims (18)

1. Umlenkspiegelgehäuse für Lasermaterialbearbeitungssysteme, mit
  • - einem Gehäuseoberteil (4, 5), in welchem ein Umlenkspiegel (6) derart angeordnet und gehalten ist, daß er von außerhalb des Gehäuses leicht entnehmbar und ohne Veränderung seiner Justierung wiedereinsetzbar ist,
  • - einem als erste Kugelkalotte mit einer ersten Öffnung für den Laserstrahl (1) ausgebildeten ersten Gehäuseunterteil (2), wobei das Zentrum der ersten Kugelkalotte in der Spiegelebene bzw. im Spiegelzentrum liegt, und
  • - einer der ersten Kugelkalotte entsprechenden ersten Lagerungsfläche mit Laserstrahlöffnung am Gehäuseoberteil (4, 5), wodurch der Umlenkspiegel (6) durch Verschwenken des Gehäuseoberteils (4, 5) gegenüber dem ersten Gehäuseunterteil (2) in der ersten Kugelkalotte justierbar ist,
1. Deflecting mirror housing for laser material processing systems, with
  • - an upper housing part ( 4 , 5 ), in which a deflecting mirror ( 6 ) is arranged and held in such a way that it can be easily removed from the outside of the housing and can be reinserted without changing its adjustment,
  • - a first housing lower part ( 2 ) designed as a first spherical cap with a first opening for the laser beam ( 1 ), the center of the first spherical cap lying in the mirror plane or in the mirror center, and
  • a first bearing surface with laser beam opening on the upper housing part ( 4 , 5 ) corresponding to the first spherical cap, whereby the deflecting mirror ( 6 ) can be adjusted in the first spherical cap by pivoting the upper housing part ( 4 , 5 ) relative to the first lower housing part ( 2 ),
gekennzeichnet durchmarked by
  • - ein als zweite Kugelkalotte mit einer zweiten Öffnung für den Laserstrahl (1) ausgebildetes zweites Gehäuseunterteil (3), wobei das Zentrum der zweiten Kugelkalotte mit dem Zentrum der ersten Kugelkalotte des ersten Gehäuseunterteils (2) zusammenfällt, und - A second housing lower part ( 3 ) formed as a second spherical cap with a second opening for the laser beam ( 1 ), the center of the second spherical cap coinciding with the center of the first spherical cap of the first housing lower part ( 2 ), and
  • - eine der zweiten Kugelkalotte entsprechende zweite Lagerungsfläche mit Laserstrahlöffnung am Gehäuseoberteil (4, 5), wodurch eine Abdichtung aller Strahlgänge durch die Kugelkalotten (2, 3) als Dichtpfannen und die entsprechenden Lagerungsflächen erzielbar ist.- A second bearing surface corresponding to the second spherical cap with laser beam opening on the upper housing part ( 4 , 5 ), whereby a sealing of all beam paths by the spherical spherical caps ( 2 , 3 ) as sealing pans and the corresponding bearing surfaces can be achieved.
2. Umlenkspiegelgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Lagerungsfläche an einem mit dem Gehäuseoberteil (4) verbundenen eigenen Bauteil (5) ausgebildet ist.2. Deflecting mirror housing according to claim 1, characterized in that the second bearing surface on a housing component ( 4 ) connected to its own component ( 5 ) is formed. 3. Umlenkspiegelgehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kugelkalotte im zweiten Gehäuseunterteil (3) oder ein angrenzendes Bauteil (8) mittels einer Abstimmscheibe gegenüber der zweiten Lagerungsfläche am Gehäuseoberteil (4, 5) maßlich abgestimmt ist.3. Deflecting mirror housing according to claim 1 or 2, characterized in that the second spherical cap in the second housing lower part ( 3 ) or an adjacent component ( 8 ) is dimensionally matched by means of a tuning disk against the second bearing surface on the upper housing part ( 4 , 5 ). 4. Umlenkspiegelgehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem als zweite Kugelkalotte ausgebildeten zweiten Gehäuseunterteil (3) und einem angrenzenden Bauteil (8) ein elastisches Element (9) zum federnden Andrücken der zweiten Kugelkalotte an die zweite Lagerungsfläche vorgesehen ist.4. deflection mirror according to claim 1 or 2, characterized in that an elastic element (9) is provided for resiliently urging the second spherical segment on the second bearing surface between the designed as a second ball joint second housing part (3) and an adjacent component (8). 5. Umlenkspiegelgehäuse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element (9) aus einem O-Ring gebildet ist.5. Deflecting mirror housing according to claim 4, characterized in that the elastic element ( 9 ) is formed from an O-ring. 6. Umlenkspiegelgehäuse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element (9) aus einer oder mehreren Federn gebildet ist. 6. Deflecting mirror housing according to claim 4, characterized in that the elastic element ( 9 ) is formed from one or more springs. 7. Umlenkspiegelgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gehäuseoberteil (4, 5) und dem als erste Kugelkalotte ausgebildeten ersten Gehäuseunterteil (2) Justierschrauben (7) vorgesehen sind.7. Deflecting mirror housing according to one of the preceding claims, characterized in that adjusting screws ( 7 ) are provided between the upper housing part ( 4 , 5 ) and the first lower housing part ( 2 ) designed as a first spherical cap. 8. Umlenkspiegelgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Radien (R1, R2) der ersten und zweiten Kugelkalotten (2, 3) unterschiedlich sind.8. Deflecting mirror housing according to one of the preceding claims, characterized in that the radii (R1, R2) of the first and second spherical caps ( 2 , 3 ) are different. 9. Umlenkspiegelgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlenkspiegel (6) von außerhalb des Gehäuses leicht zugänglich in das Gehäuseoberteil (4, 5) paßgereicht eingelegt und befestigt ist.9. Deflecting mirror housing according to one of the preceding claims, characterized in that the deflecting mirror ( 6 ) from the outside of the housing easily accessible in the upper housing part ( 4 , 5 ) is inserted and fastened in register. 10. Umlenkspiegelgehäuse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage des Umlenkspiegels (6) gegenüber dem Gehäuseoberteil (4, 5) durch Spiegelauflageflächen für die Spiegeloberfläche in dem Gehäuseoberteil (4, 5) festgelegt und seine Position parallel zur Spiegeloberfläche durch zwei Paßstifte gesichert ist.10. Deflecting mirror housing according to claim 9, characterized in that the position of the deflecting mirror ( 6 ) relative to the upper housing part ( 4 , 5 ) by mirror support surfaces for the mirror surface in the upper housing part ( 4 , 5 ) and its position parallel to the mirror surface secured by two dowel pins is. 11. Umlenkspiegelgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Form des Umlenkspiegels (6) der Strahlgeometrie angepaßt ist. 11. Deflecting mirror housing according to one of the preceding claims, characterized in that the shape of the deflecting mirror ( 6 ) is adapted to the beam geometry. 12. Umlenkspiegelgehäuse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlenkspiegel (6) im Umriß ellipsenförmig ist.12. Deflecting mirror housing according to claim 11, characterized in that the deflecting mirror ( 6 ) is elliptical in outline. 13. Umlenkspiegelgehäuse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlenkspiegel (6) im Umriß rechteckig ist.13. Deflecting mirror housing according to claim 11, characterized in that the deflecting mirror ( 6 ) is rectangular in outline. 14. Umlenkspiegelgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlenkspiegel (6) ein strahlformender Spiegel ist.14. Deflecting mirror housing according to one of the preceding claims, characterized in that the deflecting mirror ( 6 ) is a beam-shaping mirror. 15. Umlenkspiegelgehäuse nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der strahlformende Spiegel ein Zylinderspiegel, ein Parabolspiegel oder ein Toroidspiegel ist.15. Deflecting mirror housing according to claim 14, characterized in that the beam shaping mirror a cylinder mirror, a Is a parabolic mirror or a toroidal mirror. 16. Umlenkspiegelgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Seite des Strahleintritts und auf der Seite des Strahlaustritts je ein Gelenk (12) an dem Umlenkspiegelgehäuse angeordnet ist.16. Deflecting mirror housing according to one of the preceding claims, characterized in that a joint ( 12 ) is arranged on the deflecting mirror housing on the side of the beam inlet and on the side of the beam outlet. 17. Umlenkspiegelgehäuse nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenke (12) aus Kugellagern gebildet sind.17. Deflecting mirror housing according to claim 16, characterized in that the joints ( 12 ) are formed from ball bearings.
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