DE4413158C2 - Device for the extensive and environmentally friendly removal of a layer of lacquer or plastic, for example polytetrafluoroethylene - Google Patents

Device for the extensive and environmentally friendly removal of a layer of lacquer or plastic, for example polytetrafluoroethylene

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum berührungslosen Entfernen einer Schicht aus Lack oder Kunststoff, beispielsweise Polytetrafluoräthylen, von einem Bauteil sowie zum Reinigen und Dekontaminieren einer mit Lack oder Polytetrafluoräthylen beschichteten Oberfläche mittels eines gepulsten Laserstrahls unter Verwendung eines TEA-CO₂-Lasers als Laserstrahlquelle, wobei der Laserstrahl über spiegelnde und fokussierende optische Einrichtungen geführt wird.The invention relates to a device for the contactless removal of a layer made of lacquer or plastic, for example polytetrafluoroethylene, from one component and for cleaning and decontaminating one with paint or polytetrafluoroethylene coated surface by using a pulsed laser beam a TEA-CO₂ laser as a laser beam source, the laser beam being reflective and focusing optical devices is guided.

Die Abkürzung TEA steht für transversely excited atmospheric pressure.The abbreviation TEA stands for transversely excited atmospheric pressure.

Die zur Zeit benutzten Lacksysteme zeichnen sich durch hohe Leistungsfähigkeit und wirkungsvolles Schutzvermögen aus, das auf extremer Haftfähigkeit und Medienresistenz basiert. Derartige Eigenschaften führen jedoch immer häufiger zu Problemen beim Entlacken von mit Lack, beispielsweise PTFE, beschichteten Bauteilen. In bestimmten Zeitintervallen ist eine Entlackung von Bauteilen, beispielsweise im Flugzeugbau mit dem Ziel erforderlich, das Flugzeug beispiels­ weise auch auf Haarrisse und dergleichen genau untersuchen zu können, erforderlich. Hinzu kommt, daß auch widerstandsfähige Beschichtungen einem Verschleiß unterworfen sind. Dadurch ist es notwendig, die Beschichtung in Intervallen zu erneuern, nachdem vorher zunächst die bisherige Beschichtung einschließlich eines darunter befindlichen Haftvermittlers entfernt und die freigelegte Oberfläche des Bauteiles für die Aufbringung einer neuen Beschichtung vorbereitet worden ist.The paint systems currently used are characterized by high performance and effective protective ability based on extreme adhesiveness and Media resistance based. However, such properties lead to more and more Problems when stripping paint coated with paint, such as PTFE Components. At certain time intervals, paint is stripped from components, for example in aircraft construction with the aim of requiring the aircraft for example to be able to examine hair cracks and the like, required. Added to this is the fact that even tough coatings Are subject to wear. This makes it necessary to apply the coating in Intervals to be renewed after first coating the previous one including an adhesion promoter underneath and the exposed one Surface of the component prepared for the application of a new coating has been.

Aus der EP 0 391 113 A2 ist ein Verfahren zum Entlacken von Werkstücken, insbesondere Faserverbundwerkstücken, bekannt. Bei diesem Verfahren zur berührungslosen großflächigen Entlackung von Lackschichten, insbesondere an Faserverbundwerkstoffen, wird die zu entlackende Oberfläche durch Zuführung von Laserstrahlung - vorzugsweise von einem gepulsten Laser - so schnell erhitzt, daß die bestrahlte Fläche schneller abdampft als absorbierte Energie in tiefere Schichten diffundiert. Hierbei werden die Lichtemissionen des abströmenden Plasmas zur Regulierung der Entlackungstiefe, insbesondere bei Mehrschichtsystemen, ausgenutzt. Alternativ kann dazu auch das erzeugte Geräusch zur Regulierung der Entlackungstiefe ausgenutzt werden. EP 0 391 113 A2 describes a method for stripping paint from workpieces, in particular fiber composite workpieces known. In this procedure for non-contact stripping of paint layers, especially on Fiber composite materials, the surface to be stripped is supplied by Laser radiation - preferably from a pulsed laser - is heated so quickly that the irradiated surface evaporates faster than absorbed energy in deeper layers diffuses. Here, the light emissions of the outflowing plasma become Regulation of the paint stripping depth, especially in multi-layer systems, exploited. Alternatively, the noise generated can be used to regulate the Stripping depth can be used.  

Aus dem Artikel "Schonend abtragen" von R. Holbein in der Zeitschrift "Industrie­ anzeiger" 1993, Heft 35, Seiten 47-50, ist ein Systemkonzept einer gattungsgemäßen Vorrichtung zum Entlacken von Oberflächen mittels der Laserstrahlung eines TEA-CO₂-Lasers beschrieben, bei der für die Führung und Steuerung der Laserstrahlung ein Bearbeitungsmodul vorgesehen ist, das aus einem Spiegelsystem und einer integrierten Rasteroptik besteht. Das Systemkonzept besteht aus den vier Grundkomponenten Laser, Portal und Manipulator, Bearbeitungsmodul und Leitstand für die Steuerung. Es ist bei solchen Portalanlagen als sehr problematisch anzusehen, daß bei sich bewegendem Portal und Manipulator, d. h. bei einem Verlagern des Bearbeitungsfleckes, die Strahlweglänge variiert, woraus erhebliche Nachteile in bezug auf die optischen Eigenschaften und infolgedessen auf das Bearbeitungsergebnis resultieren.From the article "Gentle ablation" by R. Holbein in the magazine "Industrie Anzeiger "1993, Issue 35, pages 47-50, is a system concept of a generic device for Stripping paint from surfaces using the laser radiation of a TEA-CO₂ laser described in the for the guidance and control of laser radiation Processing module is provided, which consists of a mirror system and integrated raster optics. The system concept consists of the four Basic components laser, portal and manipulator, processing module and Control center for the control. It is very problematic with such portal systems to see that with moving portal and manipulator, d. H. at a Relocate the processing spot, the beam path length varies, which is significant Disadvantages in terms of optical properties and, consequently, that Machining result result.

In der US-5,237,151 ist eine Laserbearbeitungsvorrichtung offenbart, die zum Schneiden oder Schweißen dicker Bleche oder Metallplatten vorgesehen ist. Die Vorrichtung weist im Strahlweg ein bewegliches Spiegelsystem auf, das so gesteuert wird, daß unabhängig von der Stellung des Bearbeitungskopfes über dem zu bearbeitenden Werkstück stets eine konstante Strahlweglänge beibehalten wird. Auf diese Weise soll ein konstanter Strahldurchmesser auf dem bearbeiteten Werkstück garantiert werden. Die Mechanik zur Realisierung dieser konstanten Strahlweglänge bei einer Portalanlage ist jedoch sehr kompliziert, so daß die bekannte Vorrichtung teuer und störungsanfällig ist. Des weiteren ist der Raumbedarf einer derartigen Vorrichtung sehr groß.US-5,237,151 discloses a laser processing device used for Cutting or welding thick sheets or metal plates is provided. The The device has a movable mirror system in the beam path, which is controlled in this way will that regardless of the position of the machining head over the machining workpiece is always maintained a constant beam path length. On in this way, a constant beam diameter should be on the machined workpiece be guaranteed. The mechanics for realizing this constant beam path length in a portal system, however, is very complicated, so that the known device is expensive and prone to failure. Furthermore, the space requirement is such Device very large.

In dem Artikel "Optiken für Hochleistungslaser - Untersuchung der transienten Eigenschaften optischer Komponenten und Korrektur durch adaptive Optiken" von M. Bea u. a. in der Zeitschrift "Laser und Optoelektronik" 21(4)/1989, Seiten 60-66, ist eine adaptive Optik für einen CO₂-Hochleistungslaser offenbart. Die adaptive Optik besteht aus reflektierenden Kupferspiegeln, deren eine Verschlechterung der Strahlqualität bewirkenden Deformation unter Bestrahlung sehr gering ist. Diese Optik bietet darüber hinaus die Möglichkeit, durch Brennweitenveränderung die Fokuslage des Laserstrahls relativ zum Werkstück genau einzustellen. In the article "Optics for high power lasers - investigation of transients Properties of optical components and correction through adaptive optics "by M. Bea et al. a. in the magazine "Laser and Optoelectronics" 21 (4) / 1989, pages 60-66, an adaptive optics for a CO₂ high-power laser is disclosed. The adaptive Optics consists of reflective copper mirrors, the deterioration of which Beam quality causing deformation under irradiation is very low. These Optics also offers the option of changing the focal length Adjust the focal position of the laser beam relative to the workpiece.  

Auf einem anderen Gebiet der Technik, nämlich im Bereich der Oberflächenhärtung von Metallen, sind Anordnungen bekannt, die ähnliche Aufgaben lösen, d. h. einen relativ großen Fleck zu erzeugen, mit dem das Werkstück lückenlos überdeckt werden kann, um die gewünschte Veredelung der Oberfläche zu erreichen.In another field of technology, namely in the area of surface hardening of metals, arrangements are known to solve similar tasks, i. H. one to produce a relatively large spot with which the workpiece covers completely can be achieved in order to achieve the desired surface finishing.

Dem Stand der Technik entsprechende Anordnungen setzen hierfür Lasersysteme ein, die für Schneid- und Schweißaufgaben konstruiert sind. Der Strahlquerschnitt eines solchen Lasers ist normalerweise rund und eignet sich daher nicht gut dazu einen Arbeitsbereich lückenlos mit einer möglichst gleichmäßigen Energiedichte zu überdecken.For this, arrangements corresponding to the state of the art are set by laser systems one for cutting and welding tasks  are constructed. The beam cross section of such a laser is usually round and therefore not well suited to one Work area without gaps with as even as possible To cover energy density.

Darüber hinaus sind solche Laser so ausgelegt, daß sie annähernd gaußförmiges Strahlprofil emittieren das sich gut fokussieren läßt. Ein solches Intensitätsprofil vergrößert die angesprochenen Probleme bezüglich gleichmäßiger Überdeckung und ist mit keiner der in diesem Zusammenhang aufzustellenden Forderungen verträglich.In addition, such lasers are designed so that they an approximately gaussian beam profile emits this well lets focus. Such an intensity profile increases the Issues addressed with even coverage and is not to be set up with any of those in this context Claims compatible.

Bisher ging man die Problematik des Entlackens, Reinigens oder Dekontaminierens meist so an, daß mittels eines Integrators ein möglichst homogenes Strahlprofil erzeugt wurde. Solche Integratoren setzen sich aus mehreren auf einer gekrümmten Oberfläche angebrachten ebenen Spiegeln zusammen.So far, the problem of stripping, cleaning or Decontamination usually so that using an integrator beam profile that was as homogeneous as possible was generated. Such Integrators consist of several on a curved Surface mounted flat mirrors together.

Ein System dieser Art hat unter anderem die unangenehme Eigenschaft, nur in einem bestimmten Arbeitsabstand, nämlich dem Bildabstand der gekrümmten Oberfläche, die gewünschte homogene Intensitätsverteilung zu erzeugen. Die Überbrückung größerer Entfernungen kann dann nicht mehr mit ebenen Spiegeln geschehen, sondern muß über abbildende Optiken vorgenommen werden.Among other things, a system of this type has the unpleasant one Property, only at a certain working distance, namely the image distance of the curved surface, the desired to produce homogeneous intensity distribution. The bridging Greater distances can then no longer be used with flat mirrors happen, but must be made via imaging optics will.

Für die Auslegung einer Entlackungsanlage sindFor the design of a paint stripping system

  • a) optimierte Ausleuchtung durch einen homogenen Laserfleck,a) optimized illumination by a homogeneous Laser spot,
  • b) Kompensation von Abstandsschwankungen durch große Schärfentiefe,b) Compensation of distance fluctuations by large Depth of field,
  • c) schnelle präzise Positionierung des Laserflecks und wirtschaftlicher Arbeitsmodus,c) rapid precise positioning of the laser spot and economical working mode,
  • d) Strahlführungssystem zum Transport der Laserenergie undd) beam guidance system for the transport of laser energy and
  • e) sichere und effektive Handhabung von Gasen und Stäubene) safe and effective handling of gases and dusts

von Wichtigkeit. of importance.  

Für ein optimales Arbeitsergebnis ist es erforderlich, den Laser­ strahl so auszubilden, daßFor an optimal work result it is necessary to use the laser beam so that

  • f) eine möglichst große Abtragrate (Fläche pro Zeiteinheit),f) the greatest possible removal rate (area per unit of time),
  • g) ein möglichst gleichmäßiger Abtrag über der Arbeitsfläche entsteht undg) removal as uniform as possible over the work surface arises and
  • h) keine Strukturen im abgetragenen Material zurückbleiben.h) no structures remain in the removed material.

Demnach ist auf dem Werkstück ein Laserfleck zu erzeugen, der möglichst eine rechteckige Geometrie hat und ein kastenförmiges Intensitätsprofil zeigt.Accordingly, a laser spot is to be generated on the workpiece preferably has a rectangular geometry and a box-shaped one Shows intensity profile.

Bekannte Lösungsansätze für die Oberflächenbearbeitung verwenden facettierte Optiken, sogenannte Strahlintegratoren, die den ankommenden Strahl in viele Teilstrahlen aufspalten und so überlagern, daß in der Bildebene ein homogenes Strahlprofil entsteht.Known approaches to surface machining use faceted optics, so-called beam integrators, which split the incoming beam into many partial beams and overlay in such a way that a homogeneous beam profile in the image plane arises.

Die prinzipiellen Probleme von Strahlintegratoren bestehen in fol­ gendem:The fundamental problems of beam integrators exist in fol the following:

  • 1) Die Überlagerung vieler Teilstrahlen ergibt eine geringe Schärfentiefe, selbst wenn der ankommende Strahl eine große Schärfentiefe zuläßt.1) The superposition of many partial beams results in a low one Depth of field even if the incoming beam is a allows great depth of field.
  • 2) Durch die vielen Kanten im Strahl treten Beugungsstrukturen auf, sogenannte "Hot Spots".2) Step through the many edges in the beam Diffraction structures, so-called "hot spots".
  • 3) Der vom Laser kommende Strahl muß normalerweise zirkulare Symmetrie zeigen.3) The beam coming from the laser must normally show circular symmetry.

Das Problem der Beugungsstrukturen wird bei den bekannten Lö­ sungen häufig dadurch gemildert, daß man den Strahl mit Hilfe eines vibrierenden Spiegels während der Bearbeitung um seine Soll-Lage zittern läßt und die Strukturen auf diese Weise vermin­ dert. Diese Lösung läßt sich nicht bei gepulsten Lasersystemen einsetzen, die Pulse im Mikrosekundenbereich emittieren.The problem of diffraction structures is with the known Lö solutions are often mitigated by using the beam of a vibrating mirror while machining around its The desired position can tremble and the structures in this way diminish different. This solution cannot be used with pulsed laser systems insert the pulses in the microsecond range.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art zu schaffen, die es ermöglicht, die Fleckfläche eines Laserflecks konstant zu halten und eine homogene Intensitätsverteilung über den Laserfleck zu gewährleisten sowie die Brennweite eines der fokussierenden Spiegel im Bearbeitungskopf so zu verändern, daß die gewünschte Laserfluenz, nämlich die erforderliche Laserenergiedichte, erzielt wird.The invention is based, an introductory device the task to create the kind that allows the spot area of a laser spot to keep constant and a homogeneous intensity distribution over the laser spot ensure as well as the focal length of one of the focusing mirrors in the To change the machining head so that the desired laser fluence, namely the required laser energy density is achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein TEA-CO₂-Laser hoher Fresnelzahl vorgesehen ist, wobei für die Führung des Laserstrahls ein flexibler opto-mechanischer Gelenkarm vorgesehen ist, der aus wenigstens zwei Strahlrohren besteht, von denen das eine Strahlrohr gelenkig und drehbeweglich mit der Laserstrahlquelle und das andere Strahlrohr gelenkig und drehbeweglich mit einem Bearbeitungskopf verbunden ist sowie jeweils zwei der Strahlrohre gelenkig und drehbeweglich miteinander verbunden sind und daß zum Konstanthalten der auf dem Bauteil oder der beschichteten Oberfläche (30) wirksamen Energiedichte über einen größeren Bereich der Laserstrahl (25) in zwei Ebenen unterschiedlich fokussiert ist.This object is achieved in that a TEA-CO₂ laser high Fresnel number is provided, with a flexible opto-mechanical articulated arm is provided for guiding the laser beam, which consists of at least two beam tubes, of which the one beam tube is articulated and rotatable with the laser beam source and the other beam tube are articulated and rotatably connected to a processing head and two of the beam tubes are articulated and rotatably connected to each other and that to keep the effective energy density on the component or the coated surface ( 30 ) constant over a larger area of the laser beam ( 25 ) is differently focused on two levels.

Auf diese Weise gelangt man zu einer Vorrichtung, mit der es möglich ist, den Laserfleck konstant zu halten und die gewünschte Laserfluenz zu erzielen.In this way one arrives at a device with which it is possible Keep the laser spot constant and achieve the desired laser fluence.

Durch die unterschiedliche Fokussierung des Laserstrahls in zwei Ebenen wird die auf dem Werkstück wirksame Energiedichte des Laserstrahls über einen größeren Bereich dieser Werkstückfläche konstant gehalten.Due to the different focusing of the laser beam in two planes, the effective energy density of the laser beam on the workpiece over a larger one Area of this workpiece surface kept constant.

Für die Konstanthaltung der Fleckfläche empfiehlt sich, zusätzlich eine adaptive Optik zu verwenden, deren Krümmungsradius zweckmäßig über Piezostellelemente einstellbar ist. Das führt zu dem weiteren Vorteil, daß die Brennweite dem Arbeitsabstand angepaßt und somit die Fleckfläche konstant gehalten werden kann. To keep the stain area constant, an adaptive is also recommended Optics to use, the radius of curvature expediently via piezo actuators is adjustable. This leads to the further advantage that the focal length Working distance adjusted and thus the stain area can be kept constant.  

Zur Konstanthaltung der Laserenergiedichte auf dem Bauteil oder der beschichteten Oberfläche wird bei Verwendung eines Gelenkarmes stets die gleiche optische Strahllänge eingehalten.To keep the laser energy density on the component or the coated one constant Surface is always the same optical when using an articulated arm Beam length observed.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das Intensitätsprofil des Laserstrahls kastenförmig sein. Ein solches Intensitätsprofil ist für die Entlackung optimal.In a further embodiment of the invention, the intensity profile of the laser beam be box-shaped. Such an intensity profile is optimal for stripping.

Außerdem empfiehlt es sich, den Strahlquerschnitt rechteckig oder quadratisch zu halten.It is also recommended that the beam cross-section be rectangular or keep square.

Schließlich ist das Strahlprofil des Laserstrahls mit üblichen fokussierenden Optiken auf die zu behandelnde Oberfläche abzubilden.Finally, the beam profile of the laser beam is usual with focusing optics on the surface to be treated map.

Aufgrund der Überlagerung sehr vieler Moden zeigt solch ein TEA-CO₂-Laser hoher Fresnelzahl aber gerade ein befriedigend homogenes Strahlprofil. Es kommt hinzu, daß zum Beispiel bei der Entlackung im allgemeinen mehrere Laserimpulse pro Flächenelement erforderlich sind. Durch geeigneten Strahlversatz aufeinanderfolgender Pulse läßt sich dann eine integrierende Wirkung erzeugen.Due to the superimposition of very many fashions, such shows TEA-CO₂ laser high Fresnel number but just a satisfactory homogeneous beam profile. In addition, for example at stripping generally several laser pulses per Area element are required. With a suitable beam offset successive pulses can then be integrated Create effect.

Ein Strahlprofil mit einem hohen Anteil transversaler Moden gilt gemeinhin als "schlecht", weil die zusätzlichen Moden zu einem Verschmieren des Strahlprofils im Zeitmaßstab der Lichtfrequenz führen. Feste Beugungsstrukturen, wie sie bei den bisher benutzten Systemen auftreten, werden daher stark unterdrückt.A beam profile with a high proportion of transverse modes applies commonly called "bad" because of the additional fashions at one Smearing the beam profile on the time scale of the light frequency to lead. Fixed diffraction structures like those used up to now used systems occur, are therefore strongly suppressed.

Der annähernd rechteckige Querschnitt einer solchen Anordnung zusammen mit dem kastenförmigen Intensitätsprofil ermöglicht eine besonders effektive und ökonomische Arbeitsweise, da hier einfach Fleck neben Fleck gesetzt werden kann und eine vollständige Oberdeckung des Bearbeitungsbereiches erreicht wird.The approximately rectangular cross section of such an arrangement together with the box-shaped intensity profile a particularly effective and economical way of working because here just stain can be placed next to stain and one complete coverage of the machining area is achieved becomes.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles des näheren erläutert. Es zeigtThe invention is described below with reference to a drawing illustrated embodiment of the closer explained. It shows

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Gelenkarmes, Fig. 1 is a perspective view of an articulated arm,

Fig. 2 eine Seitenansicht auf den Gelenkarm gemäß Fig. 1 in Ruhestellung, Fig. 2 is a side view of the articulated arm according to Fig. 1 in the rest position,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer geneigten zu bearbeitenden Oberfläche mit adaptiver Optik, Fig. 3 is a schematic representation of an inclined surface to be machined with adaptive optics,

Fig. 4 einen fokussierenden Hohlspiegel mit Strahlführung, wobei die Strahlquelle ein Laser hoher Fresnelzahl sei, und Fig. 4 a focusing concave mirror with beam guide, the beam source is a laser of high Fresnel number, and

Fig. 5 unterschiedliche Fokussierung in zwei Ebenen des Ausgangsflecks. Fig. 5 different focus in two planes of the starting spot.

Das in Fig. 1 dargestellte Gelenkarmsystem besteht aus einem ersten Strahlrohr 1 und einem zweiten Strahlrohr 2, die über ein mittleres Gelenk 3 miteinander verbunden sind und über ein lasernahes Gelenk 4 mit einer Laserstrahlquelle 5 und über ein arbeitskopfnahes Gelenk 6 mit einem Arbeitskopf gelenkig verbunden ist.The articulated arm system shown in FIG. 1 consists of a first jet pipe 1 and a second jet pipe 2 , which are connected to one another via a central joint 3 and are articulated to a laser beam source 5 via a joint 4 near the laser and to a work head via a joint 6 close to the working head .

Eine erste 90°-Spiegel-Umlenkeinheit 8 ist über einen Befesti­ gungsflansch 9 unter Anordnung einer Dreheinheit 10 mit der Laserstrahlquelle 5 verbunden. Mit der Umlenkeinheit 8 ist über eine weitere Dreheinheit 11 eine zweite 90°-Spiegel-Umlenkein­ heit 12 drehbeweglich befestigt, von der aus über eine weitere Dreheinheit 13 das Strahlrohr 1 angeordnet ist. Am oberen Ende 14 des Strahlrohres 1 ist eine dritte 90°-Spielgel-Umlenkeinheit vorgesehen, die über eine weitere Dreheinheit 16 mit einer vierten 90°-Spiegel-Umlenkeinheit 17 drehbeweglich verbunden ist. Letztere (17) ist mit dem oberen Ende 18 des zweiten Strahlrohres verbunden, welches über eine weitere Dreheinheit mit einer fünften 90°-Spiegel-Umlenkeinheit 20 drehbeweglich verbunden ist. Die Umlenkeinheit 20 ist über eine Dreheinheit 21 mit einer sechsten 90°-Spiegel-Umlenkeinheit 22 drehbeweglich verbunden, mit der über eine Dreheinheit 23 und einen Flansch 24 ein Laserbearbeitungskopf vorgesehen ist.A first 90 ° mirror deflection unit 8 is connected via a fastening supply flange 9 with a rotating unit 10 to the laser beam source 5 . With the deflection unit 8 , a second 90 ° mirror deflection unit 12 is rotatably attached via a further rotary unit 11 , from which the jet pipe 1 is arranged via a further rotary unit 13 . At the upper end 14 of the jet pipe 1 , a third 90 ° play gel deflection unit is provided which is rotatably connected to a fourth 90 ° mirror deflection unit 17 via a further rotary unit 16 . The latter ( 17 ) is connected to the upper end 18 of the second jet pipe, which is rotatably connected to a fifth 90 ° mirror deflection unit 20 via a further rotating unit. The deflection unit 20 is rotatably connected via a rotating unit 21 to a sixth 90 ° mirror deflecting unit 22 , with which a laser processing head is provided via a rotating unit 23 and a flange 24 .

Alle Umlenkeinheiten sind über die angegebenen Bauteile beliebig drehbeweglich miteinander und gelenkig miteinander verbunden, so daß mit dem in der Zeichnung dargestellten Gelenkarm alle beliebigen Bewegungen innerhalb eines kugelförmigen Raumes ausgeübt werden können.All deflection units are above the specified components freely rotatable with each other and articulated with each other connected so that with that shown in the drawing Articulated arm any movements within one spherical space can be exercised.

Der aus dem Laser 5 austretende Laserstrahl 25 hat zunächst die Richtung des Pfeiles 26 und wird in der Umlenkeinheit 8 um 90° sowie in der Umlenkeinheit 12 um weitere 90° gespiegelt, so daß der Laserstrahl im Strahlrohr 1 in Richtung des Pfeiles 27 weist. Im mittleren Gelenk 3 wird der Laserstrahl in der Umlenkeinheit 15 um 90° und in der benachbarten Umlenkeinheit 17 ebenfalls um 90° gespiegelt, so daß er in dem Strahlrohr 2 die Richtung des Pfeiles 28 aufweist. In dem Gelenk 6 wird der Laserstrahl an der Umlenkeinheit 20 um 90° und schließlich an der Umlenkeinheit 22 nochmals um 90° gespiegelt, so daß er in Richtung des Pfeiles 29 weist und in dieser Richtung in den Bearbeitungskopf eintritt.The laser beam 25 emerging from the laser 5 initially has the direction of the arrow 26 and is reflected in the deflection unit 8 by 90 ° and in the deflection unit 12 by a further 90 °, so that the laser beam in the beam tube 1 points in the direction of the arrow 27 . In the middle joint 3 , the laser beam is reflected in the deflection unit 15 by 90 ° and in the adjacent deflection unit 17 also by 90 °, so that it has the direction of arrow 28 in the beam pipe 2 . In the joint 6 , the laser beam is reflected at the deflection unit 20 by 90 ° and finally at the deflection unit 22 again by 90 °, so that it points in the direction of arrow 29 and enters the machining head in this direction.

In Fig. 3 ist die zu bearbeitende Oberfläche 30 dargestellt, gegenüber der ein Spiegel 31 mit veränderbarer Krümmung 32 veranschaulicht ist, wobei die Krümmung so ausgebildet ist, daß auf der zu bearbeitenden Oberfläche 30 die gewünschte Fluenz, also die erforderliche Laserstrahlenergiedichte erreicht wird. Durch die adaptive Optik wird es ermöglicht, unabhängig von der Schräglage der zu bearbeitenden Oberfläche 30 den im wesentlichen parallel gehaltenen in Richtung der Pfeile 33, 34 einfallenden Laserstrahl als Fleck 37 bzw. beleuchtetes Flächenelement 37 darzustellen. Hierbei ist sichergestellt daß unabhängig von der Schräglage der zu bearbeitenden Oberfläche 30 die Fluenz des Flecks 37 weitgehend konstant bleibt.In Fig. 3 is shown to be processed surface 30 against which a mirror is illustrated 31 having a variable curvature 32, wherein the curvature is formed so as to be processed surface 30 of the desired fluence, is therefore achieved the required laser energy density on the. The adaptive optics make it possible, regardless of the inclined position of the surface 30 to be machined, to represent the essentially parallel laser beam incident in the direction of the arrows 33 , 34 as a spot 37 or illuminated surface element 37 . This ensures that regardless of the inclined position of the surface 30 to be machined, the fluence of the stain 37 remains largely constant.

Anhand der Fig. 4 ist schematisch und vereinfacht die Fokussie­ rung mit einem Hohlspiegel 31 für den Fall veranschaulicht, daß die Strahlung von einem Laser hoher Fresnelzahl kommt. Dabei fällt der Laserstrahl innerhalb der ihn begrenzenden im wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Strahlen 33, 34 auf die gekrümmte Fläche 32 und wird von dieser in einem von den Strahlen 38, 39 begrenzten Bereich in Richtung der Pfeile 35, 36 reflektiert und bildet in dem Bereich 40 eine homogene Intensitätsverteilung des reflektierten Laserstrahls.With reference to FIG. 4 is a schematic and simplified the Fokussie tion with a concave mirror 31 illustrates the case that the radiation comes from a laser of high Fresnel number. The laser beam falls on the curved surface 32 within the beams 33 , 34 which run essentially parallel to one another and is reflected by the latter in a region delimited by the beams 38 , 39 in the direction of the arrows 35 , 36 and forms in the region 40 a homogeneous intensity distribution of the reflected laser beam.

In Fig. 5 ist dargestellt, wie ein quadratischer Ausgangsfleck 41 durch unterschiedliche Fokussierung in der x-Richtung 42 und in der y-Richtung 43 zu einem Rechteck 44 bzw. zu einem Rechteck 45 geändert werden kann, wobei die Flächen von Rechteck 44 und Rechteck 45 gleichgroß sind. Dadurch kann die Intensitätsverteilung über eine längere Strecke in z-Richtung konstant gehalten werden, als im Fall, wenn die Fokussierung in y-Richtung 43 mit der in x-Richtung 42 übereinstimmen würde. FIG. 5 shows how a square starting spot 41 can be changed to a rectangle 44 and a rectangle 45 by different focusing in the x-direction 42 and in the y-direction 43 , the areas of rectangle 44 and rectangle 45 are the same size. As a result, the intensity distribution can be kept constant over a longer distance in the z direction than in the case when the focusing in the y direction 43 would coincide with that in the x direction 42 .

Claims (7)

1. Vorrichtung zum berührungslosen Entfernen einer Schicht aus Lack oder Kunststoff, beispielsweise Polytetrafluoräthylen, von einem Bauteil sowie zum Reinigen und Dekontaminieren einer mit Lack oder Polytetrafluoräthylen beschichteten Oberfläche mittels eines gepulsten Laserstrahls unter Verwendung eines TEA-CO₂-Lasers als Laserstrahlquelle, wobei der Laserstrahl über spiegelnde und fokussierende optische Einrichtungen geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein TEA-CO₂-Laser hoher Fresnelzahl vorgesehen ist, wobei für die Führung des Laserstrahls (25) ein opto­ mechanischer Gelenkarm (1, 2, 3, 4, 6) vorgesehen ist, der aus wenigstens zwei Strahlrohren (1, 2) besteht, von denen das eine Strahlrohr (1) gelenkig und drehbeweglich mit der Laserstrahlquelle (5) und das andere Strahlrohr (2) gelenkig und drehbeweglich mit einem Bearbeitungskopf verbunden ist sowie jeweils zwei der Strahlrohre (1, 2) miteinander gelenkig und drehbeweglich verbunden sind, und daß zum Konstanthalten der auf dem Bauteil oder der beschichteten Oberfläche (30) wirksamen Energiedichte über einen größeren Bereich der Laserstrahl (25) in zwei Ebenen unterschiedlich fokussiert ist.1. Device for the contactless removal of a layer of paint or plastic, for example polytetrafluoroethylene, from a component and for cleaning and decontaminating a surface coated with paint or polytetrafluoroethylene by means of a pulsed laser beam using a TEA-CO₂ laser as the laser beam source, the laser beam above specular and focusing optical devices is guided, characterized in that a TEA-CO₂ laser with a high Fresnel number is provided, an opto-mechanical articulated arm ( 1 , 2 , 3 , 4 , 6 ) being provided for guiding the laser beam ( 25 ), which consists of at least two jet pipes ( 1 , 2 ), one of which is articulated and rotatably connected to the laser beam source ( 5 ) and the other jet pipe ( 2 ) is articulated and rotatably connected to a processing head and two of the jet pipes ( 1 ) 1 , 2 ) are connected to one another in an articulated and rotatable manner, un d that to keep constant on the component or the coated surface ( 30 ) effective energy density over a larger area of the laser beam ( 25 ) is differently focused in two planes. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Konstant­ halten der Fleckfläche auf dem Bauteil oder der beschichteten Oberfläche (30) eine adaptive Optik (31) mit veränderlichem Krümmungsradius (32) vorgesehen ist.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the adaptive optics ( 31 ) with variable radius of curvature ( 32 ) is provided for keeping the spot area on the component or the coated surface ( 30 ) constant. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungs­ radius (32) der adaptiven Optiken (31) über Piezostellelemente einstellbar ist.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the radius of curvature ( 32 ) of the adaptive optics ( 31 ) is adjustable via piezo actuators. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennweite der fokussierenden Optik (31) in zwei zueinander senkrechten Ebenen unterschiedlich groß ist.4. Device according to one of claims 1-3, characterized in that the focal length of the focusing optics ( 31 ) is different in two mutually perpendicular planes. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Konstanthaltung der Laserenergiedichte auf dem Bauteil oder der beschichteten Oberfläche (30) stets die gleiche optische Strahllänge eingehalten ist. 5. Device according to one of claims 1-4, characterized in that the same optical beam length is always maintained to keep the laser energy density constant on the component or the coated surface ( 30 ). 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Intensitätsprofil des Laserstrahls (25) kastenförmig ist.6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the intensity profile of the laser beam ( 25 ) is box-shaped. 7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlquerschnitt rechteckig oder quadratisch ist.7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the beam cross section is rectangular or is square.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10217725C1 (en) * 2002-04-18 2003-11-06 Jenoptik Automatisierungstech Process for processing a release agent layer applied to a carrier material
EP1598121A3 (en) * 2004-05-18 2007-02-14 Airbus Deutschland GmbH Laser-based stripping method
DE102008009704A1 (en) * 2008-02-18 2009-08-20 Eisenmann Anlagenbau Gmbh & Co. Kg Method and device for at least partial removal of a coating and surface treatment plant
US9868179B2 (en) 2012-03-09 2018-01-16 TOYOKOH, Co., Ltd. Laser irradiation device, laser irradiation system, and method for removing coating or adhering matter
WO2014123493A1 (en) 2013-02-05 2014-08-14 Ahmet EKER A road line erasing method
WO2015119587A2 (en) 2014-02-05 2015-08-13 Ahmet EKER A road paint and waste erasing method and a device using this method
AT15974U1 (en) * 2016-09-01 2018-10-15 Miba Gleitlager Austria Gmbh Method for producing a multilayer sliding bearing element
AT15618U3 (en) * 2017-08-18 2018-08-15 Miba Gleitlager Austria Gmbh Method for producing a multilayer sliding bearing element

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3911329A1 (en) * 1989-04-07 1990-10-11 Dornier Luftfahrt METHOD FOR UNPAINTING WORKPIECES, IN PARTICULAR FIBER COMPOSITE WORKPIECES
DE3916264A1 (en) * 1989-05-18 1990-11-22 Diehl Gmbh & Co DEVICE FOR RADIATION IN LASER WORKPIECE PROCESSING
JPH04182090A (en) * 1990-11-19 1992-06-29 Koike Sanso Kogyo Co Ltd Laser beam machine

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