DE4408115B4 - Deflection mirror housing for laser material processing systems - Google Patents

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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/0869—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction
    • B23K26/0876—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions
    • B23K26/0884—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions in at least in three axial directions, e.g. manipulators, robots
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    • G02B7/18—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors
    • G02B7/182—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors
    • G02B7/1822—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors comprising means for aligning the optical axis

Abstract

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, gekennzeichnet durch
– 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
– eine der zweiten Kugelkalotte entsprechende zweite...Deflection mirror housing for laser material processing systems, with
- An upper housing part (4, 5) in which a deflection mirror (6) is arranged and held such that it is easily removable from outside the housing and 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
- One of the first spherical cap corresponding first storage area with laser beam opening on the upper housing part (4, 5), whereby the deflecting mirror (6) by pivoting the upper housing part (4, 5) relative to the first lower housing part (2) in the first spherical cap is adjustable, characterized by
A second housing lower part (3) designed 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
- One of the second spherical cap corresponding second ...

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Figure 00000001

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Umlenkspiegelgehäuse für Lasermaterialbearbeitungssysteme, mit

  • – 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,
  • – 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
  • – 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.
The invention relates to a deflecting mirror housing for laser material processing systems, with
  • An upper housing part, in which a deflecting mirror is arranged and held in such a way that it can be easily removed from outside the housing and can be replaced without changing its adjustment,
  • - Formed as a first spherical cap with a first opening for the laser beam first housing lower part, wherein the center of the first spherical cap is in the mirror plane or in the mirror center, and
  • - One of the first spherical cap corresponding first storage area with laser beam opening on the upper housing part, whereby the deflection mirror is adjustable by pivoting the upper housing part relative to the first lower housing part in the first spherical cap.

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

Bei derartigen 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.at such deflection systems for The laser beam in laser material processing systems are the deflection mirrors in slabs which are in the (inclined by 45 °) Mirror plane, screwed in sockets, and these are in membranes or ball sockets by means of adjusting screws relative to the housing of the Deflection mirror shifted. So the mirror is always adjustable Screwed in bracket and attached to this with the housing. If a mirror must be replaced, this always requires a readjustment 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.at the known systems is always provided with in the mirror plane Adjustment worked, with the use of ball cups the center of the pivot axis outside the Beam axis and thus the center of rotation is never in the mirror plane. For diaphragm adjustments, the beam axis is poor by adjustment controllable and can be about it move out.

Es ist weiter bekannt, daß die Umlenkspiegel auf Platten befestigt werden, die ihrerseits auf Stellschrauben im Gehäuse gelagert sind.It It is also known that the Deflecting mirrors are fixed on plates, which in turn on adjusting screws in the case are stored.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Umlenkspiegelgehäuse der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem die Strahlabdichtung in das Gehäuse integriert ist.Of the Invention is based on the object, a Umlenkspiegelgehäuse the to create the aforementioned type, in which the jet seal in the case is integrated.

Diese Aufgabe wird mit einem Umlenkspiegelgehäuse der eingangs beschriebenen Art gelöst, welches erfindungsgemäß gekennzeichnet ist durch

  • – 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
  • – 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, wobei auf der Seite des Strahleintritts und auf der Seite des Strahlaustritts je ein Gelenk an dem Umlenkspiegelgehäuse angeordnet ist.
This object is achieved with a Umlenkspiegelgehäuse of the type described above, which is characterized in accordance with the invention
  • - Formed as a second spherical cap with a second opening for the laser beam second housing base, wherein the center of the second spherical cap coincides with the center of the first spherical cap of the first housing base, and
  • - One of the second spherical cap corresponding second bearing surface with laser beam opening on the upper housing part, whereby a seal of all beam paths through the spherical caps as sealing pans and the corresponding storage surfaces can be achieved, being arranged on the side of the beam entrance and on the side of the beam exit a hinge on the Umlenkspiegelgehäuse ,

Die erfindungsgemäßen Gelenke können vorteilhaft aus Kugellagern gebildet sein. 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.The joints according to the invention can be beneficial be formed from ball bearings. This is particularly advantageous a use in industrial robots possible, for example, with beam arms with up to six deflections and seven pivot bearings using of high power lasers with services over 10 kW.

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 convenient to one with the upper housing part connected own component formed. This has particular advantages in the manufacture of Umlenkspiegelgehäuses.

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.Advantageous is the second spherical cap in the second housing base or an adjacent component by means of a Abstimmscheibe opposite the second bearing surface on the upper housing part dimensionally Voted. As a result, in particular in the subsequent parts larger tolerances 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 is that between designed as a second spherical cap second housing base and an adjacent member an elastic member to the resilient press the second spherical cap provided to the second bearing surface is.

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.Thereby, that the second spherical cap resiliently by the elastic element to the Housing top pressed is, the perfect sealing of the beam path is made. The resilient mounting of the second spherical cap also allows greater manufacturing tolerances on the components. Furthermore is it possible to use different materials in the construction because different thermal length expansions the elastic element is absorbed.

Das elastische Element kann zweckmäßig aus einem O-Ring oder aus einer oder mehreren Federn gebildet sein.The elastic element may be appropriate an O-ring or 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.Advantageous are between the housing top and formed as a first spherical cap first housing lower part Adjusting provided, with which the upper housing part on the two Housing parts pivoted about the two lying in the mirror plane spherical centers can be.

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 it should be emphasized again that it is essential in the invention that the center or the Center of rotation of the spherical caps of the housing bases in a common Drehzentrum with the Umlenkspiegelgehäuse and in the mirror plane or lies in the mirror center, and that the Adjustment plane exclusively through the deflection mirror housing itself is produced. The radii of the first spherical cap for adjustment and jet sealing and the second spherical cap for jet sealing can be different be.

Wichtig ist, daß durch den Justiervorgang keine zusätzlichen Reaktionskräfte auftreten, die eine Verformung des Umlenkspiegelgehäuses verursachen könnten.Important is that through the adjustment process no additional reaction forces occur, causing a deformation of the Umlenkspiegelgehäuses could.

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.A so clear Arrangement of the adjustment plane and the production technology clearly recognizable and measurable Geometry brings special manufacturing advantages (four basic parts) and in industrial handling. The required adjustment accuracy less than or equal to 0.001 rad is even with untrained personnel easily accessible.

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.Advantageous is the deflection mirror from outside of the housing easily accessible in the upper housing part snugly inserted and fixed, the position of the deflecting mirror relative to the Housing top through mirror support surfaces for the mirror surface in the Housing top and its position parallel to the mirror surface through two dowels 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.Herewith is a mirror change, at regular intervals for cleaning purposes is necessary, possible, without that the adjustment geometry changes, because the geometry is defined by the mirror support surfaces in the housing or through the housing itself is formed. The mirror removal is very easy because of Mirror is inserted only. When adjusting the mirror is never across from the housing, in which the mirror is mounted to 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 fixing the mirror surface in the upper housing part is an exact plan parallelism the mirror back for one exact adjustment not required. The geometric requirements restrict the mirror only on the mirror surface, this means the optical side while a exact diameter and plane parallelism have no meaning.

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

Die Elipsenform 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 Elipsenform results from a circular raw jet, which deflects by 90 ° becomes. However, the arrangement is also for other Rohstrahlformen and Deflection angle can be realized. This is the mirror for a square beam of raw material expedient in outline rectangular.

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 Elipsenfräser hergestellte Toroidspiegel die Parallelität des Strahls zu verbessern vermag.Of the Deflection mirror can also be a beam-forming mirror such as a cylindrical mirror, be a parabolic mirror or a toroidal mirror. Cylindrical mirror and Parabolic mirrors serve to focus the beam, while the for example, with a Elipsenfräser produced toroidal mirror the parallelism of the jet.

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.Essential is that through the adjusted mirror geometry a more even thermal optimized heating takes place as this with, for example, a circular mirror possible would. There the mirror surface has no cold zones, it deforms less, bringing the beam geometry through the deflection less affected becomes.

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

1 eine Seitenschnittansicht eines erfindungsgemäßen Umlenkspiegelgehäuses, 1 a side sectional view of a Umlenkspiegelgehäuses invention,

2 eine Draufsicht auf das Umlenkspiegelgehäuse nach 1, und 2 a plan view of the Umlenkspiegelgehäuse after 1 , and

3 eine Draufsicht auf den Umlenkspiegel in Richtung des Pfeiles III in 1. 3 a plan view of the deflection mirror in the direction of arrow III in 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 illustrated in the drawings preferred embodiment of a Umlenkspiegelgehäuses invention for laser material processing systems has as a first spherical cap with a first opening for a laser beam 1 trained first housing lower part 2 as well as a second spherical cap with a second opening for the laser beam 1 trained second housing base 3 on. In an upper housing part 4 that with a component 5 in the form of a bearing shell on the side of the second spherical cap 3 is firmly connected, is a deflection mirror 6 arranged so that it can be easily removed from outside the housing and without changing its adjustment again can be used.

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 together. 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 Gehäuseteil 3 verschwenkbar und justierbar ist. Die Kugelkalotten 2 und 3 dienen als Dichtpfannen zur Abdichtung der Strahlgänge.The upper housing part 4 has one of the first spherical cap 2 corresponding bearing surface with laser beam opening and is in the first spherical cap 2 arranged pivotally. The component 5 of the upper housing part 4 has one of the second spherical cap 3 corresponding second bearing surface with laser beam opening and sits with this second bearing surface in the second spherical cap 3 , Between the upper housing part 4 and the first housing lower part 2 are adjustment screws 7 provided, with the help of the upper housing part 4 opposite the first housing lower part 2 and thus also with respect to the second housing part 3 is pivotable and adjustable. The spherical caps 2 and 3 serve as sealing pans for sealing the blasting 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.Between the second housing lower part formed as a second spherical cap 3 and an adjacent component 8th is an elastic element 9 in the form of an O-ring for resiliently pressing the second spherical cap 3 provided to the second storage area. Instead of the O-ring one or more springs can 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 is the second spherical cap 3 by means of the elastic element 9 resilient to the component 5 of the upper housing part 4 pressed. By the spring travel of the elastic element 9 In the subsequent parts larger tolerances are allowed and also material pairings are possible, which would otherwise lead to tension due to different thermal length changes. Will not be an elastic element 9 used, so must either the second housing base 3 or the adjacent component ( 8th ) by means of a tuning disc relative to the second bearing surface on the upper housing part 4 . 5 be dimensionally adjusted.

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 deflection mirror 6 is easily accessible from outside the Umlenkspiegelgehäuses in the upper housing part 4 inserted in the correct position and fastened. Its location is opposite the upper housing part 4 by mirror support surfaces for the mirror surface in the upper housing part 4 and secured its position parallel to the mirror surface by two dowels.

Die Form des Umlenkspiegels 6 ist der Strahlgeometrie angepaßt. In 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 elipsenförmig ausgeführt, wie aus 3 deutlich hervorgeht. Die Abbildung 11 des Rohstrahls auf dem Umlenkspiegel 6 ist dementsprechend ebenfalls elipsenförmig. 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 1 is the beam direction for the entry and exit of the laser beam 1 with double arrows 10 designated. The circular raw jet is deflected by 90 ° here. Therefore, the deflection mirror is elliptical in outline, as seen from 3 clearly shows. The illustration 11 of the raw beam on the deflection mirror 6 is therefore also elliptical. Such an arrangement can also be realized for other raw beam 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.Essential is that through the adjusted mirror geometry a more even thermal optimized heating takes place, as would be possible with a circular mirror. Because the mirror surface has no cold zones, it deforms less, so the beam geometry is less affected by the deflection.

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.On the side of the jet entrance and on the side of the jet outlet is ever a joint 12 arranged in the form of a ball bearing. With beam arms with up to six deflections and seven pivot bearings, the use of industrial robots using high-power lasers with outputs of more than 10 kW can be achieved.

Claims (16)

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, gekennzeichnet durch – 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 – 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, wobei auf der Seite des Strahleintritts und auf der Seite des Strahlaustritts je ein Gelenk (12) an dem Umlenkspiegelgehäuse angeordnet ist.Deflection mirror housing for laser material processing systems, with - an upper housing part ( 4 . 5 ), in which a deflection mirror ( 6 ) is arranged and held so that it is easily removable from outside the housing and without changing its adjustment, - as a first spherical cap with a first opening for the laser beam ( 1 ) formed first housing lower part ( 2 ), wherein the center of the first spherical cap lies in the mirror plane or in the mirror center, and - a first bearing surface with laser beam opening on the upper housing part corresponding to the first spherical cap ( 4 . 5 ), whereby the deflecting mirror ( 6 ) by pivoting the housing upper part ( 4 . 5 ) relative to the first housing lower part ( 2 ) is adjustable in the first spherical cap, characterized by - as a second spherical cap with a second opening for the laser beam ( 1 ) formed second housing lower part ( 3 ), wherein the center of the second spherical cap with the center of the first spherical cap of the first housing lower part ( 2 ) coincides, and - a second spherical surface corresponding second bearing surface with laser beam opening on the upper housing part ( 4 . 5 ), whereby a sealing of all beam paths through the spherical caps ( 2 . 3 ) as a sealing pans and the corresponding bearing surfaces can be achieved, wherein on the side of the beam entrance and on the Side of the beam exit each joint ( 12 ) is arranged on the deflecting mirror housing. Umlenkspiegelgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Lagerungsfläche an einem mit dem Gehäuseoberteil (4) verbundenen eigenen Bauteil (5) ausgebildet ist.Deflecting mirror housing according to claim 1, characterized in that the second bearing surface at one with the upper housing part ( 4 ) associated own component ( 5 ) is trained. 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.Deflection 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 ( 8th ) by means of a Abstimmscheibe opposite the second bearing surface on the upper housing part ( 4 . 5 ) is dimensionally coordinated. 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.Deflecting mirror housing according to claim 1 or 2, characterized in that between the second housing lower part formed as a second spherical cap ( 3 ) and an adjacent component ( 8th ) an elastic element ( 9 ) is provided for resiliently pressing the second spherical cap to the second bearing surface. Umlenkspiegelgehäuse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element (9) aus einem O-Ring gebildet ist.Deflection mirror housing according to claim 4, characterized in that the elastic element ( 9 ) is formed of an O-ring. Umlenkspiegelgehäuse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element (9) aus einer oder mehreren Federn gebildet ist.Deflection mirror housing according to claim 4, characterized in that the elastic element ( 9 ) is formed of one or more springs. 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.Deflection mirror housing according to one of the preceding claims, characterized in that between the upper housing part ( 4 . 5 ) and formed as a first spherical cap first housing lower part ( 2 ) Adjusting screws ( 7 ) are provided. Umlenkspiegelgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Radien (R1, R2) der ersten und zweiten Kugelkalotten (2, 3) unterschiedlich sind.Deflection mirror housing according to one of the preceding claims, characterized in that the radii (R1, R2) of the first and second spherical domes ( 2 . 3 ) are different. Umlenkspiegelgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlenkspiegel (6) von außerhalb des Gehäuses leicht zugänglich in das Gehäuseoberteil (4, 5) paßgerecht eingelegt und befestigt ist.Deflecting mirror housing according to one of the preceding claims, characterized in that the deflecting mirror ( 6 ) from outside the housing easily accessible in the upper housing part ( 4 . 5 ) is inserted in the correct position and fastened. 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.Deflecting mirror housing according to claim 9, characterized in that the position of the deflecting mirror ( 6 ) opposite the upper housing part ( 4 . 5 ) by mirror support surfaces for the mirror surface in the upper housing part ( 4 . 5 ) and its position is secured parallel to the mirror surface by two dowel pins. Umlenkspiegelgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Form des Umlenkspiegels (6) der Strahlgeometrie angepaßt ist.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. Umlenkspiegelgehäuse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlenkspiegel (6) im Umriß elipsenförmig ist.Deflecting mirror housing according to claim 11, characterized in that the deflecting mirror ( 6 ) is elliptical in outline. Umlenkspiegelgehäuse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlenkspiegel (6) im Umriß rechteckig ist.Deflecting mirror housing according to claim 11, characterized in that the deflecting mirror ( 6 ) is rectangular in outline. Umlenkspiegelgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlenkspiegel (6) ein strahlformender Spiegel ist.Deflecting mirror housing according to one of the preceding claims, characterized in that the deflecting mirror ( 6 ) is a beam-forming mirror. Umlenkspiegelgehäuse nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der strahlformende Spiegel ein Zylinderspiegel, ein Parabolspiegel oder ein Toroidspiegel ist.deflection mirror according to claim 14, characterized in that the beam-shaping mirror a cylindrical mirror, a parabolic mirror or a toroidal mirror is. Umlenkspiegelgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenke (12) aus Kugellagern gebildet sind.Deflection mirror housing according to one of the preceding claims, characterized in that the joints ( 12 ) are formed from ball bearings.
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