DE9113803U1

DE9113803U1 - Optische Vorsatzeinrichtung für Laser zur Erzeugung einer Linie variabler Länge und Breite

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Publication number: DE9113803U1
Application number: DE9113803U
Authority: DE
Original assignee: Lap Laser Applikationen 2120 Lueneburg De GmbH
Current assignee: Lap Laser Applikationen 2120 Lueneburg De GmbH
Priority date: 1991-10-28
Filing date: 1991-10-28
Publication date: 1992-02-06
Anticipated expiration: 2001-10-29

Description

PATENTANWÄLTE
DR-WG. H. NEGENDÄNK 10973)

HAUCK, GRAALFS, WEHNERT, DÖRING, BEINES, SIEMONS

HAMBURG - MÜNCHEN - DÜSSELDORF
36 551-19

PATENT· U. RECHTSANW., NEUER WALL 41, 2000 HAMBURG

LAP GmbH

Laser Applikationen

Goseburgstr. 27

2120 Lüneburg

ZUSTELLUNGSANSCHRIFT/PLEASE REPLY TO:

EDO GRAALFS, Dipl.-Ing. NORBERT SIEMONS, Dr. Dipl.-Ing. HElDI REICHERT, Rechtsanwalt Neuer Wall 41, 2000 Hamburg Telefon (040) 36 67 55, Fax 49-40-364039 Telex 211769 inpat d

HANS HAUCK, Dipl.-Ing. WERNER WEHNERT, Dipl.-Ing. Mozartstraße 23, 8000 München Telefon (089) 53 92 36, Fax 49-89-531239 Telex 5216553 pamu d

WOLFGANG DÖRING, Dr.-Ing. ULRICH BEINES, Dr. rer. nat., Dipl.-Chem. Mörikestraße 18, 4000 Düsseldorf Telefon (0211) 45 07 85, Fax 49-211-4543283 Telex 858 40 44 dopa d

HAMBURG,

4. November 1991

Optische Vorsatzeinrichtung für Laser zur Erzeugung einer Linie variabler Länge und Breite

Die Erfindung bezieht sich auf eine optische Vorsatzeinrichtung für Laser zur Erzeugung einer Linie variabler Länge und Breite nach dem Oberbegriff des c-nspruchs

1.

Es ist bekannt, zur Ausrichtung von Werkstücken in Bearbeitungsmaschinen in Industrie und Handwerk Linienlaser einzusetzen, z.B. in der Holz-, Stein-, Stahl- und Textilindustrie. Der außerhalb des Arbeitsbereichs montierte Laser projiziert eine feine rote Linie auf das Werkstück (optischer Anschlag), das danach zur Bearbeitung ausge-

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richtet werden kann. Es ist erwünscht, die Länge der Linie der Hontagesituation anzupassen, z.B. der Abstand des Werkstücks vom Montageort, um die volle Laserleistung auszunutzen. Zu lange Linien verursachen einen Leistungsverlust, und zu kurze erfüllen die gestellte Aufgabe nicht.

Der Laser ist üblicherweise ein Helium-, Neon- oder Halbleiterlaser, der einen Punktstrahl erzeugt. Zur Projektion einer Linie sind verschiedene Techniken bekannt.

Bei einem bekannten Verfahren wird der Punktstrahl mit Hilfe eines beweglichen Spiegels (Scanner) abgelenkt. Mit diesem Verfahren können stufenlos Linien beliebiger Länge innerhalb des Auslenkwinkels des Spiegels erzeugt werden. Hierzu ist jedoch ein relativ hoher technischer Aufwand erforderlich, der vor allen Dingen in dem Spezialspiegel, im motorischen Antrieb und in der elektronischen Steuerung hierfür liegt.

Bei einem anderen bekannten Verfahren wird eine Zylinderlinse verwendet. Eine derartige Vorsatzeinrichtung hat den Vorteil des mechanisch und optisch einfachen Aufbaus. Es können jedoch nur Linien in bestimmten festen Stufen je nach Brennweite der Linse erzeugt werden. Anderenfalls müßte der Strahl abgeblendet werden, was auf Kosten der

Leistung bzw. Helligkeit geht.

Bei einem anderen bekannten Verfahren werden zwei Zylinderlinsen im Strahlengang angeordnet. Ein derartiges Vorsatzsystem besteht aus zwei Zylinderlinsen und gegebenenfalls aus einer zweilinsigen Strahlenaufweitungsoptik. Es kann variable Linienlängen erzeugen, wenn die Linsengruppen beweglich zueinander angeordnet sind. Dabei wird für die Zuordnung der Zylinderlinsen zueinander eine erhebliche feinmechanische Präzision benötigt. Außerdem sind aufwendige Zylinderlinsen erforderlich, und die Baulänge der Vorsatzeinrichtung ist relativ groß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optische Vorsatzeinrichtung für Laser zur Erzeugung einer Linie variabler Länge und Breite zu schaffen, die rein optisch und mit einfachen Bauteilen arbeitet.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des gatmvdyispruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen optischen Vorsatzeinrichtung werden drei Linsen benötigt, nämlich eine dem Laser nachgeschaltete Samme1- oder Streulinse, eine Zylinderlinse und eine der Zylinderlinse nachgeschaltete Sammellinse.

Zylinderlinse und Sammellinse sind entlang der optischen Achse des Linsensystems unabhängig voneinander verstellbar.

Die Länge einer mit dem Punktlaser und der Zylinderlinse erzeugten Linie ist abhängig vom Strahldurchmesser und dem Radius der lichtbrechenden Fläche der Zylinderlinse. Die Eintrittslinse (Streulinse) erzeugt einen divergenten Lichtstrahl, dessen Durchmesser mit dem Abstand zur Eintrittslinse variiert. Wird die Zylinderlinse axial in diesem Strahl verschoben, ändert sich dadurch der öffnungswinkel des Strahls hinter der Zylinderlinse und damit die Länge der Linie. Mit größerem Abstand wird der öffnungswinkel größer und die Linie länger. In der Passivachse der Zylinderlinse bleibt der Strahlverlauf aus der Eintrittslinse erhalten. Insoweit findet eine Kollimierung bzw. Fokussierung durch die Sammellinse statt.

Die erfindungsgemäße optische Vorsatzeinrichtung hat erhebliche Vorteile. Sie kommt mit wenigen einfachen optischen Bauteilen aus. Die Anordnung und Verstellung der verstellbaren Linsen läßt sich mit einer einfachen Antriebsmechanik verwirklichen. Die Gesamtbaulänge des optischen Systems ist relativ kurz.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch die optische Vorsatzvorrichtung
nach der Erfindung in einer ersten Seitenansicht.

Fig. 2 zeigt die Einrichtung nach Fig. 1 in einer um 90°
gedrehten Seitenansicht.

Ein nicht näher dargestellter Laser erzeugt einen Punktstrahl 10, der von einer plankonkaven (oder plankonvexen) Linse 1 gebrochen wird. Der divergente Strahl 12 trifft auf eine Zylinderlinse 2, die den Strahl in der aktiven Achse aufgefächert. Der aufgefächerte Strahl ist mit 14 bezeichnet. Sein öffnungswinkel hängt von dem Abstand der Zylinderlinse 2 von der Eintrittslinse 1 ab. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist die Breite der Strahls hinter der Zylinderlinse 2 in deren passiven Achse nur durch die Eintrittslinse bestimmt. Hinter der Zylinderlinse 2 ist eine plankonvexe Linse 3 angeordnet deren Abstand von der Eintrittslinse die Breite des Strahls 16 hinter der Linse 3 bestimmt.

Die Linsen 2 und 3 sind relativ zu Linse 1 unabhängig voneinander entlang der optischen Achse verstellbar, wie

durch Doppelpfeile 18 und 20 angedeutet. Mithin läßt sich durch Verstellung der Linsen 2 und 3 sowohl die Breite als auch die Auffächerung des Strahls 16 und damit die Breite und Länge der projizierten Linie bestimmen.

In der Beschreibung und in den Ansprüchen wird immer nur von einer Sammel- oder Streulinse, einer Zylinderlinse und einer weiteren Sammellinse gesprochen. Es versteht sich, daß hierfür auch Linsengruppen unterschiedlichen Aufbaues mit vergleichbarer Wirkung eingesetzt werden können, und zwar für jede der beanspruchten und in den Zeichnungen dargestellten Einzellinsen.

Claims

Ansprüche

1. Optische Vorsatzeinrichtung für Laser zur Erzeugung einer Linie variabler Länge und Breite, dadurch gekennzeichnet, daß einem Punktlaser eine Samme1- oder Streulinse (1), dieser eine Zylinderlinse (2) und letzterer eine Sammellinse (3) nachgeschaltet sind und Zylinder- und Sammellinse entlang der optischen Achse des Linsensystems unabhängig voneinander bewegbar sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Streulinse (1) plankonkav oder plankonvex ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammellinse (3) plankonvex ist.