DE19900910A1

DE19900910A1 - Arrangement for treating surfaces using laser radiation has deflection device with at least two deflection mirrors arranged at angle to each other; at least one mirror can be varied in angle

Info

Publication number: DE19900910A1
Application number: DE19900910A
Authority: DE
Inventors: Winfried Barkhausen; Werner Knoeppel; Edwin Buechter
Original assignee: Clean Lasersysteme GmbH
Current assignee: Clean Lasersysteme GmbH
Priority date: 1999-01-13
Filing date: 1999-01-13
Publication date: 2000-07-27

Abstract

The arrangement has a laser source and a processing head connected to it via a light conductor (14), whereby the processing head has a device for beam shaping, a device for beam deflection and a beam outlet opening. The deflection device contains at least two deflection mirrors (51,52) arranged at an angle to each other and at least one of the mirrors can be varied in angle. An Independent claim is also included for a method of treating surfaces with laser radiation.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Behandeln von Oberflächen mittels Laserstrahlung mit einer Laserstrahlquelle und einem mit dieser über einen Lichtleiter verbundenen Bearbeitungskopf, wobei der Bearbeitungskopf eine Einrichtung zur Strahlumformung, eine Einrichtung zur Strahlablenkung und eine Strahlaustrittsöffnung aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Behandeln von Oberflächen mittels Laserstrahlung.The present invention relates to a device for Treating surfaces using laser radiation with a Laser beam source and one with an optical fiber connected processing head, the processing head a Device for beam shaping, a device for Beam deflection and a beam outlet opening. The invention further relates to a method for treatment of surfaces using laser radiation.

Die Oberflächenbehandlung, etwa die Oberflächenreinigung, durch Laserstrahlung stellt mittlerweile eine ökonomische Alternative zu herkömmlichen Reinigungsverfahren, wie beispielsweise dem Beizen, Sandstrahlen oder dergleichen dar. Gegenüber diesen ökologisch oftmals bedenklichen Verfahren weist die Laserstrahl-Reinigungstechnik eine Reihe von Vorteilen auf. Sie ist weder auf Strahlmittel, noch auf Chemikalien angewiesen und ermöglicht somit eine besonders schonende und nahezu rückstandsfreie Reinigung von Bauteilen unterschiedlichster Art. Durch eine gezielte Wahl der Laserparameter kann ein präziser Abtrag von Schmutz- und Deckschichten bewirkt werden, ohne daß das Grundmaterial beschädigt wird.Surface treatment, such as surface cleaning, through laser radiation now represents an economical Alternative to conventional cleaning methods, such as for example, pickling, sandblasting or the like. Compared to these ecologically questionable processes laser beam cleaning technology exhibits a number of Advantages. It is neither on blasting media, nor on Chemicals and thus enables a special gentle and almost residue-free cleaning of components of all kinds. Through a targeted choice of Laser parameters can be a precise removal of dirt and Cover layers are effected without the base material is damaged.

Dieser Abtrag wird durch einen thermischen Effekt ausgelöst. Ein stark fokussierter Laserstrahl verdampft die abzutragende Deckschicht, ohne das Grundmaterial zu beschädigen. Durch die Einstellung geeigneter Parameter wird eine hohe Flexibilität bei der Bearbeitung unterschiedlicher Deckschicht/ Werkstoffkombinationen erreicht.This removal is triggered by a thermal effect. A highly focused laser beam evaporates the one to be removed Top layer without damaging the base material. Through the Setting suitable parameters will be highly flexible when processing different surface layers / Material combinations achieved.

Aus der WO 96/38 257 ist bereits ein Laserstrahlgerät und -verfahren zur Bearbeitung von Werkstücken bekannt. Hierbei kommt ein fasergekoppeltes, linienförmig ablenkendes Laserstrahlablenksystem für die handgeführte Bearbeitung zum Einsatz. Mit dieser Vorrichtung, die die Merkmale des Oberbegriffs von Patentanspruch 1 aufweist, ist es möglich, eine Linie zu erzeugen, die zum Abtragen einer Deckschicht im handgeführten Betrieb über eine zu bearbeitende Oberfläche geführt wird. In Überlagerung der beiden Relativbewegungen, nämlich dem abgelenkten Laserstrahl und der Vorschubrichtung des Bearbeitungskopfes, ergibt sich ein Abtragsstreifen mit einer typischen Breite von wenigen Zentimetern. Die bekannte Vorrichtung hat im praktischen Einsatz jedoch eine Reihe von Nachteilen. Durch die Überlagerung der beiden Relativbewegungen kommt es zu Schwebungseffekten der überlagerten Laserimpulse. Diese Effekte sind in der Praxis so gravierend, daß in den meisten Fällen ein homogenes Abtragergebnis nicht möglich ist.From WO 96/38 257 there is already a laser beam device and -method known for machining workpieces. Here comes a fiber-coupled, line-shaped deflecting Laser beam deflection system for hand-held machining on Commitment. With this device, which the characteristics of Has preamble of claim 1, it is possible to create a line for removing a top layer in the hand-held operation over a surface to be processed to be led. Superimposing the two relative movements, namely the deflected laser beam and the feed direction of the processing head, there is a streak with a typical width of a few centimeters. The well-known However, the device has a number of practical uses Disadvantages. By overlaying the two Relative movements lead to beat effects superimposed laser pulses. These effects are so in practice serious that in most cases a homogeneous Removal result is not possible.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtung sowie auch anderer Lösungen zum Abtragen von Deckschichten mittels Laserstrahlung besteht oftmals im Hinblick auf die eingeschränkte Zugänglichkeit der zu behandelnden Oberfläche durch die recht großen und ausladend dimensionierten Bearbeitungsköpfe. Hierdurch ist die Nutzung des vorteilhaften Laserstrahlverfahrens für solche Anwendungen unmöglich, bei denen die Platzverhältnisse oberhalb der zu behandelnden Fläche eingeschränkt sind. Dies trifft beispielsweise für den Bereich der Vulkanisierindustrie zu, wo zum Reinigen von Vulkanisierformen selbst im geöffneten Zustand der Vulkanisierpresse häufig nur ein freier Raum von 200 bis 300 mm zur Verfügung steht.Another disadvantage of the known device as well other solutions for removing surface layers by means of Laser radiation often exists with regard to restricted access to the surface to be treated due to the quite large and expansive dimensions Machining heads. This makes the use of the advantageous Laser beam process impossible for such applications which the space conditions above the to be treated Area are restricted. This applies, for example, to the Area of the vulcanizing industry too where for cleaning Vulcanizing molds even when open Vulcanizing press often only a free space of 200 to 300 mm is available.

Ausgehend vom genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß die zum Stand der Technik beschriebenen Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll eine Vorrichtung zum Behandeln von Oberflächen mittels Laserstrahlung bereitgestellt werden, bei der die Ablenkungsbahn des Laserstrahls an die Erfordernisse des jeweiligen Abtragsprozesses optimal angepaßt werden kann. Insbesondere soll die Vorrichtung auch in Bereichen mit einem geringen Platzangebot einsetzbar sein. Darüber hinaus soll ein entsprechend verbessertes Verfahren bereitgestellt werden.Based on the state of the art, the present invention the object of a device of the type mentioned in such a way that the to Disadvantages described in the prior art can be avoided. In particular, a device for treating Surfaces are provided by means of laser radiation which the deflection path of the laser beam to the requirements of the respective removal process can be optimally adapted. In particular, the device should also be used in areas with a small space can be used. In addition, a accordingly improved method are provided.

Die Aufgabe wird gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung durch eine Weiterbildung der eingangs beschriebenen Vorrichtung gelöst, die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß zur Erzeugung einer geometrisch geführten Ablenkungsbahn des Laserstrahls auf der zu behandelnden Oberfläche in der Einrichtung zur Strahlablenkung wenigstens zwei Ablenkspiegel vorgesehen sind, daß die zwei Ablenkspiegel in einem Winkel zueinander angeordnet sind und daß zumindest einer der Ablenkspiegel winkelveränderlich angeordnet ist.The object is achieved according to the first aspect of the invention a development of the device described above solved, which is characterized in that to generate a geometrically guided deflection path of the Laser beam on the surface to be treated in the Device for beam deflection at least two deflecting mirrors are provided that the two deflecting mirrors at an angle are arranged to each other and that at least one of the Deflecting mirror is arranged variable in angle.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung kann die Ablenkungsbahn des Laserstrahls an die spezifischen Erfordernisse des jeweiligen Bearbeitungsprozesses, beispielsweise eines Abtragprozesses, angepaßt werden. Dabei liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, daß beispielsweise zur Erzielung eines flächenmäßig sehr gleichmäßig homogenen Abtrags einer Deckschicht mittels Laserstrahlung die örtliche Verteilung der auftreffenden Laserimpulse sehr exakt gesteuert werden muß. Dies läßt sich durch die entsprechende Stellung der Ablenkspiegel zueinander realisieren. Dabei ist es notwendig, daß zur Erzeugung einer prozeßangepaßten Bewegungsbahn auf der Oberfläche zwei Ablenkspiegel vorhanden sind.The deflection path can be achieved by the device according to the invention of the laser beam to the specific requirements of the respective processing process, for example one Removal process. The invention lies there based on the knowledge that, for example, to achieve of a very uniform homogeneous removal in terms of area The local distribution of the top layer by means of laser radiation impinging laser pulses must be controlled very precisely. This can be done through the corresponding position of the Realize deflecting mirror to each other. It is necessary that to generate a process-adapted movement path on the Surface two deflecting mirrors are present.

In der Einrichtung zur Strahlformung wird der aus dem Lichtleiter in den Bearbeitungskopf eintretende divergierende Laserstrahl in ein paralleles Strahlenbündel überführt. Das parallele Strahlenbündel wird über wenigstens ein Umlenkelement, beispielsweise ein Umlenkspiegel, Umlenkprisma oder dergleichen, in die Einrichtung zur Strahlablenkung eingeleitet und dort durch eine entsprechende Stellung der Ablenkspiegel zueinander gemäß den Erfordernissen des jeweiligen Prozesses abgelenkt. Anschließend wird der Laserstrahl über die Strahlaustrittsöffnung aus dem Bearbeitungskopf ausgekoppelt und auf die zu behandelnde Oberfläche gerichtet. Vorteilhafterweise ist am Umlenkelement ein photoelektrischer Sensor angebracht, der die am Bearbeitungskopf eintreffende Laserstrahlleistung mißt.In the device for beam shaping, the Light guides diverging into the machining head Laser beam transferred into a parallel beam. The parallel beam will be over at least one Deflection element, for example a deflection mirror, deflection prism or the like, in the device for beam deflection initiated and there by a corresponding position of Deflecting mirror to each other according to the requirements of the distracted from the respective process. Then the Laser beam through the beam exit opening from the Machining head uncoupled and onto the one to be treated Surface directed. It is advantageous on the deflection element a photoelectric sensor attached, the am Processing head arriving laser beam power measures.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist besonders vorteilhaft auch für den flexiblen, mobilen Einsatz ausgelegt. Die Laserstrahlung kann in einem kompakten, vom Bearbeitungskopf unabhängigen Basisgerät erzeugt und über den nahezu verlustfreien Lichtleiter, der je nach Bedarf und Anwendungsfall eine Länge von bis zu 100 m haben kann, zum manuell oder automatisiert geführten Bearbeitungskopf transportiert werden. Das Basisgerät verfügt in der Regel über eine geeignete Kühleinrichtung für den Laser.The device according to the invention is particularly advantageous also designed for flexible, mobile use. The Laser radiation can be in a compact, from the machining head independent base unit and generated almost lossless light guide, which according to need and Use case can have a length of up to 100 m for manually or automatically guided processing head be transported. The basic device usually has a suitable cooling device for the laser.

Vorteilhafte Ausgestaltungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den rückbezogenen Unteransprüchen.Advantageous embodiments of the invention Device result from the back-related Subclaims.

Vorteilhaft können zwei winkelveränderliche Ablenkspiegel vorgesehen sein. Dadurch kann die Bewegungsbahn des Laserstrahls auf der zu behandelnden Oberfläche noch besser eingestellt werden.Two angle-adjustable deflecting mirrors can be advantageous be provided. This allows the trajectory of the Laser beam on the surface to be treated even better can be set.

Alternativ hierzu kann der zweite winkelveränderliche Ablenkspiegel auch als festumlenkender Spiegel ausgelegt sein. In diesem Fall ergibt sich ein horizontal abgelenkter, linearer Laserstrahl, der insbesondere eine ergonomisch günstige Bearbeitung filigraner Strukturen ermöglicht. In weiterer Ausgestaltung sind die Ablenkspiegel orthogonal zueinander angeordnet. Durch die Anordnung der beiden Ablenkspiegel in einem Winkel von 90 Grad relativ zueinander ist eine Ablenkung des Laserstrahls in zwei voneinander unabhängigen Raumrichtungen möglich.Alternatively, the second can be changed in angle Deflecting mirror can also be designed as a deflecting mirror. In this case there is a horizontally deflected, linear laser beam, which is particularly ergonomic allows inexpensive processing of filigree structures. In a further embodiment, the deflection mirrors are orthogonal arranged to each other. By arranging the two Deflecting mirror at an angle of 90 degrees relative to each other is a deflection of the laser beam in two from each other independent spatial directions possible.

Vorteilhaft ist wenigstens eine Steuereinrichtung zum Steuern des oder der winkelveränderlichen Ablenkspiegel vorgesehen. Über die Steuereinrichtung wird der oder die Ablenkspiegel elektronisch angesteuert, und in seiner oder ihrer Ausrichtung verändert, wodurch eine prozeßangepaßte Ablenkung des Laserstrahls auf der Oberfläche erzeugt wird. Vorzugsweise kann die Ansteuerung des oder der winkelveränderlichen Ablenkspiegel mit einer elektronischen Schaltung oder über einen Mikroprozessor, der vorteilhaft programmierbar ist, erfolgen. Ein Vorteil des Mikroprozessors liegt unter anderem in der Möglichkeit einer Korrektur von Ungenauigkeiten der Spiegelbewegung aufgrund ihres dynamischen Schwingungsverhaltens, oder in einer gezielten örtlichen Steuerung der Bewegungsgeschwindigkeit und Bewegungsrichtung des abgelenkten Laserstrahls.At least one control device for controlling is advantageous of the or the angle-variable deflection mirror is provided. The deflecting mirror or mirrors is controlled via the control device electronically controlled, and in his or her orientation changed, whereby a process-adapted distraction of Laser beam is generated on the surface. Preferably can control the variable angle Deflecting mirror with an electronic circuit or via a microprocessor, which is advantageously programmable, respectively. One advantage of the microprocessor is, among other things in the possibility of correcting inaccuracies Mirror movement due to its dynamic Vibration behavior, or in a targeted local Control the speed and direction of movement of the deflected laser beam.

Vorteilhaft können die zwei Ablenkspiegel derart zueinander angeordnet werden oder sein und so angesteuert werden, daß die Ablenkungsbahn des Laserstrahls auf der zu behandelnden Oberfläche kreisförmig, elliptisch, spiralförmig oder in Form einer langgestreckten "Acht", jeweils mit fester, veränderlicher oder oszillierender Amplitude, ausgebildet ist. Die Ablenkungsbahn kann auch als Linie mit modulierter Laserleistung ausgebildet sein. So ist es beispielsweise denkbar, die Linie an bestimmten Stellen zu unterbrechen oder die Laserleistung an Umkehrpunkten der Ablenkungsbahn auszutasten. Dies hat bei einer Reihe von Anwendungen Vorteile, von denen einige im Rahmen der Figurenbeschreibung exemplarisch genannt werden.The two deflecting mirrors can advantageously be mutually such can be arranged or be and controlled so that the Deflection path of the laser beam on the one to be treated Circular, elliptical, spiral or shaped surface an elongated "eight", each with a fixed, variable or oscillating amplitude. The deflection path can also be modulated as a line Laser power can be formed. For example conceivable to interrupt the line at certain points or the laser power at reversal points of the deflection path to feel. This has been done in a number of applications Advantages, some of which are within the scope of the figure description are mentioned as examples.

In weiterer Ausgestaltung ist der Lichtleiter in einem Winkel größer 45 Grad, vorzugsweise in einem Winkel von 90 Grad, zur Strahlaustrittsöffnung am Bearbeitungskopf angeordnet.In a further embodiment, the light guide is at an angle greater than 45 degrees, preferably at an angle of 90 degrees Beam outlet opening arranged on the processing head.

Hierdurch wird eine extrem kompakte Bauweise des Bearbeitungskopfes möglich, die auch bei beengten Raumverhältnissen eine komfortable Anwendung der Vorrichtung möglich macht.This makes the extremely compact design of the Machining head possible, even in confined spaces Space conditions a comfortable use of the device makes possible.

Die Strahlaustrittsöffnung ist vorteilhaft in einer Stirnseite des Bearbeitungskopfes ausgebildet. Vorzugsweise ist die Strahlaustrittsöffnung asymmetrisch in der Stirnseite ausgebildet. Beispielsweise kann die Strahlaustrittsöffnung im Bereich von einer oder zwei Kanten der Stirnseite des Bearbeitungskopfes ausgebildet sein, so daß eine gute Zugänglichkeit speziell bei der Bearbeitung, etwa dem Reinigen, von Kanten oder Ecken möglich ist.The jet outlet opening is advantageous in one end face of the machining head. Preferably, the Beam outlet opening asymmetrical in the front educated. For example, the beam outlet opening in the Area from one or two edges of the front of the Machining head be designed so that a good Accessibility especially when editing, such as the Cleaning of edges or corners is possible.

In weiterer Ausgestaltung ist in der Strahlaustrittsöffnung eine Auskopplungsoptik zum Auskoppeln des Laserstrahls aus dem Bearbeitungskopf vorgesehen. Die Auskopplungsoptik kann als Fokussieroptik ausgebildet sein und befindet sich vorteilhaft in unmittelbarer Nähe zum zweiten Ablenkspiegel, der winkelveränderlich oder festumlenkend angeordnet sein kann. Die Auskopplungsoptik kann als Objektiv mit variabler Brennweite ausgebildet sein. Hierdurch lassen sich auf einfache Weise auf den jeweiligen Anwendungsfall angepaßte optimale Strahldurchmesser für den Laserstrahl erzeugen. In anderer Ausgestaltung können für die Auskopplungsoptik auch Wechselobjektive mit unterschiedlichen (abgestuften) Brennweiten eingesetzt werden.In a further embodiment is in the beam outlet opening decoupling optics for decoupling the laser beam from the Machining head provided. The decoupling optics can be used as Be designed focusing optics and is advantageous in close proximity to the second deflecting mirror, the can be arranged variable in angle or fixed deflection. The decoupling optics can be used as a variable lens Focal length. This allows you to easily adapted to the respective application generate the optimum beam diameter for the laser beam. In other design can also for the decoupling optics Interchangeable lenses with different (graduated) Focal lengths are used.

Weiterhin kann am Bearbeitungskopf zusätzlich eine Absaugvorrichtung vorgesehen sein. Vorteilhaft ist die Absaugvorrichtung im Bereich der Strahlaustrittsöffnung angeordnet. Mit der Absaugvorrichtung, die vorteilhafterweise als Hochvakuum-Sauggerät ausgestaltet ist, ist eine lokale Absaugung der abgetragenen Gase, Dämpfe und Partikel direkt am Entstehungsort möglich, wo ihre Konzentration am größten ist. In bevorzugter Ausgestaltung kann die Absaugvorrichtung als eine um die Strahlaustrittsöffnung und damit beispielsweise auch um die Auskopplungsoptik herum konzentrisch geformte Absaugdüse ausgebildet sein.Furthermore, an additional Suction device may be provided. That is advantageous Suction device in the area of the jet outlet opening arranged. With the suction device, which advantageously is designed as a high vacuum suction device is a local Extraction of the removed gases, vapors and particles directly on the Place of origin possible, where their concentration is greatest. In a preferred embodiment, the suction device as one around the beam outlet opening and thus for example also concentrically shaped around the decoupling optics Suction nozzle to be formed.

Vorteilhaft kann der Bearbeitungskopf zur manuellen Handführung ein Griffelement aufweisen.The processing head can advantageously be used for manual Have hand grip a grip element.

Im Bereich des Griffelements kann vorteilhaft ein Bügelelement vorgesehen sein. Dieses Bügelelement dient dem Schutz der Hand und der Finger einer Bedienerperson bei Verwendung des Bearbeitungskopfes im handgeführten Betrieb. Insbesondere ist dies aus Arbeitsschutzgründen bei der Bearbeitung heißer Werkstückoberflächen erforderlich.A bracket element can advantageously be provided in the area of the handle element be provided. This bracket element protects the hand and an operator's finger using the Machining head in hand-held operation. In particular is this is hotter when processing for work safety reasons Workpiece surfaces required.

Vorteilhaft ist/sind am Bearbeitungskopf wenigstens ein, vorzugsweise zwei Schalterelemente vorgesehen. Hierbei handelt es sich insbesondere um einen Auslöser für den Laserstrahl und eventuell um einen zusätzlichen Sicherheitsauslöser. Dieser Sicherheitsauslöser hat die Funktion, eine unbeabsichtigte Auslösung des Laserstrahls im Handbetrieb zu verhindern, und ist vorteilhafterweise als Taster mit Selbsthaltefunktion ausgestaltet.It is advantageous to have at least one, preferably two switch elements are provided. This is about it is in particular a trigger for the laser beam and possibly an additional safety trigger. This Security trigger has the function of an unintended To prevent triggering of the laser beam in manual mode, and is advantageous as a button with self-holding function designed.

Wenn der Bearbeitungskopf im Handbetrieb verwendet wird, ist der Lichtleiter vorzugsweise derart mit dem Griffelement verbunden, daß der Lichtleiter in einem Winkel von größer 45 Grad, vorzugsweise in einem Winkel von 90 Grad, zur Strahlaustrittsöffnung ausgerichtet ist. Dadurch wird eine Anwendung des Bearbeitungskopfes auch in Bereichen mit einem geringen Platzangebot, beispielsweise in geöffneten Vulkanisierformen, möglich. Je nach Ausgestaltung des Bearbeitungskopfes kann der Lichtleiter am Griffelement angekoppelt oder auch durch dieses hindurchgeführt werden. Zusätzlich kann ein Diodenlaser vorgesehen sein, über den in den Strahlengang des Bearbeitungslasers ein Diodenlaserstrahl eingekoppelt wird oder einkoppelbar ist. Der Diodenlaserstrahl macht im ausgeschalteten Zustand des eigentlichen Bearbeitungslasers als sichtbarer Leuchtfleck die gewählte Laserablenkungsbahn sichtbar. Die Einblendung des Diodenlaserstrahls erfolgt vorzugsweise am ersten (festmontierten) Umlenkelement der Einrichtung zur Strahlformung in einem Winkel von 90 Grad zum eintretenden Bearbeitungslaserstrahl.If the processing head is used in manual mode the light guide preferably with the handle element connected that the light guide at an angle of greater 45 degrees, preferably at an angle of 90 degrees Beam outlet opening is aligned. This will make one Application of the processing head also in areas with a limited space, for example in open Vulcanizing forms, possible. Depending on the design of the Processing head can be the light guide on the handle be coupled or passed through this. In addition, a diode laser can be provided, via which in the beam path of the processing laser is a diode laser beam is coupled or can be coupled. The diode laser beam does the actual one when switched off Machining laser as a visible light spot the selected Laser deflection path visible. The display of the Diode laser beam is preferably on the first (Fixed) deflecting element of the device for Beam shaping at an angle of 90 degrees to the incoming Machining laser beam.

In weiterer Ausgestaltung kann ein photoelektrischer Sensor zur Messung der Laserstrahlleistung vorgesehen sein. Dieser Sensor ist vorteilhaft ebenfalls im Bereich des ersten (festmontierten) Umlenkelements angeordnet.In a further embodiment, a photoelectric sensor be provided for measuring the laser beam power. This Sensor is also advantageous in the area of the first (Fixed) deflection elements arranged.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung werden sowohl die Strahlführung, die Strahlablenkung, als auch die Strahlformung für die Prozeßführung optimiert, so daß die im Stand der Technik beschriebenen Nachteile vermieden werden. Somit ist durch die erfindungsgemäße Vorrichtung sowohl im handgeführten, als auch im automatisierten Betrieb ein qualitativ und ökonomisch vorteilhafter Einsatz der Laserstrahltechnik zur Behandlung von Oberflächen für industrielle Anwendungen möglich. The device according to the invention both Beam guidance, beam deflection and beam shaping optimized for process control, so that the state of the Disadvantages described technology can be avoided. So is by the device according to the invention both in hand-held, as well as in automated operation qualitatively and economically advantageous use of the Laser beam technology for the treatment of surfaces for industrial applications possible.

Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Behandeln von Oberflächen mittels Laserstrahlung unter Verwendung einer wie vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung bereitgestellt, das erfindungsgemäß durch folgende Schritte gekennzeichnet ist:
According to the second aspect of the present invention, a method for treating surfaces by means of laser radiation using an inventive device as described above is provided, which is characterized according to the invention by the following steps:

a) coupling the laser beam via the light guide into the Machining head;
b) transferring the laser beam in the device for Beam formation in a parallel beam;
c) deflecting the laser beam over the at least two in one Deflecting mirror arranged at an angle to each other Device for beam deflection such that the from the Beam exit opening coupled out laser beam in one geometrically guided deflection path on the treating surface is performed.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann die Ablenkungsbahn des Laserstrahls auf die jeweils herrschenden Prozesse und Bedingungen eingestellt werden. Weiterhin können auch solche Oberflächen behandelt werden, die sich in engen und nur schwer zugänglichen Räumen, wie beispielsweise in Vulkanisierformen oder dergleichen, befinden. Zu den Vorteilen, Wirkungen Effekten und der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf die vorstehenden Ausführungen zur erfindungsgemäßen Vorrichtung vollinhaltlich Bezug genommen und hiermit verwiesen.The deflection path can be achieved by the method according to the invention of the laser beam on the prevailing processes and Conditions can be set. Furthermore, such Surfaces are treated that are narrow and difficult accessible spaces, such as in vulcanizing molds or the like. The advantages, effects Effects and the functioning of the invention The procedure is based on the above Full reference device according to the invention and hereby referred.

Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen. Preferred embodiments of the method according to the invention result from the subclaims.

Vorteilhaft wird wenigstens einer der Ablenkspiegel, vorzugsweise zwei Ablenkspiegel, über eine Steuereinrichtung, insbesondere eine Mikroprozessorsteuerung, winkelveränderlich angesteuert, wobei die Geometrie der Ablenkungsbahn des Laserstrahls über die Betätigung der Steuereinrichtung und die damit verbundene Winkelveränderung des oder der Ablenkspiegel eingestellt wird.At least one of the deflecting mirrors is advantageous, preferably two deflecting mirrors, via a control device, especially a microprocessor control, variable in angle controlled, the geometry of the deflection path of the Laser beam on the actuation of the control device and the associated change in angle of the deflecting mirror or mirrors is set.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Ablenkungsbahn des Laserstrahls in Form einer langgestreckten "Acht" eingestellt werden. Hierdurch ergeben sich bei konstantem Vorschub der Bearbeitungsoptik exakt zueinander ausgerichtete parallele Bearbeitungslinien auf der Oberfläche.In an advantageous embodiment, the deflection path of the laser beam in the form of an elongated "eight" can be set. This results in a constant Feed of the processing optics exactly aligned to each other parallel processing lines on the surface.

In weiterer Ausgestaltung kann die Ablenkungsbahn des Laserstrahls in Form eines Kreises, einer Ellipse oder einer Spirale, jeweils mit fester, veränderlicher oder oszillierender Amplitude, eingestellt werden.In a further embodiment, the deflection path of the Laser beam in the form of a circle, an ellipse or one Spiral, each with fixed, variable or oscillating amplitude.

Durch das Verfahren ist es auch möglich, die Strahleinwirkung des Laserstrahls auf die zu behandelnde Oberfläche an den Umkehrpunkten der Ablenkbewegung zu reduzieren oder zu unterbrechen. Dies ist in einigen, weiter unten näher beschriebenen Anwendungsfällen von Vorteil.The method also makes it possible to control the radiation of the laser beam onto the surface to be treated To reduce or decrease reversal points of the deflection movement interrupt. This is detailed in some below described use cases an advantage.

Vorteilhaft kann die erfindungsgemäße Vorrichtung und/oder das erfindungsgemäße Verfahren zum handgeführten oder automatisierten oder robotergestützten Bearbeiten von Oberflächen, insbesondere zum Abtragen von Oberflächenschichten oder zum Reinigen von technischen Oberflächen, verwendet werden. Beispielsweise kann die Vorrichtung und/oder das Verfahren zum Reinigen/Abtragen, Entrosten/Entzundern, Entfetten/Entölen oder Entschichten/Entlacken von Bauteiloberflächen verwendet werden. Natürlich sind auch andere Anwendungsgebiete und -arten denkbar, so daß die Erfindung nicht auf die beschriebenen Beispiele beschränkt ist.The device according to the invention and / or the inventive method for hand-held or automated or robotic editing of Surfaces, especially for the removal of Surface layers or for cleaning technical Surfaces. For example, the Device and / or the method for cleaning / removal, Rust removal / descaling, degreasing / oil removal or Stripping / stripping of component surfaces used become. Of course, other areas of application and -types conceivable, so that the invention is not limited to described examples is limited.

Die Erfindung wird nun auf exemplarische Weise anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The invention will now be described in an exemplary manner with reference to Embodiments with reference to the accompanying Drawing explained in more detail. Show it:

Fig. 1a eine schematische Ansicht des optischen Strahlengangs des Laserstrahls innerhalb des Bearbeitungskopfes mit zwei winkelveränderlichen Ablenkspiegeln; Figure 1a is a schematic view of the optical path of the laser beam inside the processing head with two angle-variant deflecting mirrors.

Fig. 1b eine schematische Ansicht des optischen Strahlengangs des Laserstrahls innerhalb des Bearbeitungskopfes mit einem winkelveränderlichen und einem festumlenkenden Ablenkspiegel; Figure 1b is a schematic view of the optical path of the laser beam inside the processing head with an angle-variant and a festumlenkenden deflecting mirror.

Fig. 2a eine Seitenansicht des Bearbeitungskopfes; FIG. 2a is a side view of the machining head;

Fig. 2b eine Frontansicht des Bearbeitungskopfes gemäß Fig. 2a; FIG. 2b shows a front view of the machining head according to FIG. 2a;

Fig. 3a eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform des Bearbeitungskopfes; FIG. 3a shows a side view of another embodiment of the machining head;

Fig. 3b eine Frontansicht des Bearbeitungskopfes gemäß Fig. 3a; FIG. 3b is a front view of the machining head according to Fig. 3a;

Fig. 4 bis 9 verschiedene Ablenkungsbahnen für den Laserstrahl; FIGS. 4 to 9 different deflection paths for the laser beam;

Fig. 10a, 10b, 10c ein mit einer bestimmten Ablenkungsbahn des Laserstrahls bearbeitetes Werkstück; FIG. 10a, 10b, 10c a processed with a specific deflection path of the laser beam workpiece;

Fig. 11a, 11b, 11c ein mit einer anderen Ablenkungsbahn des Laserstrahls bearbeitetes Werkstück und Fig. 11a, 11b, 11c a processed with a different path of the laser beam deflection workpiece and

Fig. 12a, 12b, 12c ein mit noch einer Ablenkungsbahn des Laserstrahls bearbeitetes Werkstück. Fig. 12a, 12b, 12c with an edited still a deflection path of the laser beam workpiece.

In den Fig. 1 bis 3b ist eine Vorrichtung zum Behandeln von Oberflächen mittels Laserstrahlung dargestellt, die insbesondere zum Abtragen von Oberflächendeckschichten oder zum Reinigen von technischen Oberflächen verwendet wird. Die Vorrichtung weist eine nicht dargestellte geeignete Laserstrahlquelle auf, die über einen Lichtleiter 14, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel als flexible Lichtleitfaser ausgebildet ist, mit einem Bearbeitungskopf 10 verbunden ist. Der Bearbeitungskopf 10 ist zur Handbearbeitung ausgelegt, kann aber genauso gut automatisiert oder robotergestützt betrieben werden.In Figs. 1 to 3b shows a device for treating surfaces by means of laser radiation, which is used in particular for the removal of surface coating layers or for the purification of technical surfaces. The device has a suitable laser beam source, not shown, which is connected to a processing head 10 via an optical fiber 14 , which in the present exemplary embodiment is designed as a flexible optical fiber. The processing head 10 is designed for manual processing, but it can just as well be automated or operated with robots.

Die Laserstrahlung gelangt über den Lichtleiter 14 zunächst in eine im Bearbeitungskopf 10 befindliche Einrichtung zur Strahlformung 40, wie dies in den Fig. 1a und 1b dargestellt ist. Mit einer in ihrer Brennweite variabel zu gestaltenden Kollimatoroptik, die eine Kollimatorlinse 41 aufweist, wird der aus dem Lichtleiter 14 austretende divergierende Laserstrahl in ein paralleles Strahlenbündel überführt. Mit einem oder mehreren festen Umlenkelementen 42 wird der Laserstrahl in eine Einrichtung zur Strahlablenkung 50 gelenkt. Die Einrichtung zur Strahlablenkung 50 weist zwei Ablenkspiegel 51, 52 auf, die vorteilhafterweise in einem Winkel von 90 Grad relativ zueinander angeordnet sind. Hierdurch ist eine Ablenkung des Laserstrahls in zwei voneinander unabhängigen Raumrichtungen möglich. In unmittelbarer Nähe des zweiten Ablenkspiegels 52 befindet sich eine speziell für die Abbildung abgelenkter Laserstrahlung optimierte Auskopplungsoptik 30, die beispielsweise als Fokussieroptik ausgebildet sein kann. Diese ist vorteilhaft als Objektiv mit variabler Brennweite ausgebildet, kann aber auch eine Anzahl von Wechselobjektiven mit jeweils unterschiedlichen Brennweiten aufweisen. Diese Anordnung der Optiken und Spiegel ermöglicht einen äußerst kompakten Aufbau sämtlicher strahlführenden und strahlformenden, optischen Elemente, die die geometrischen Abmessungen der Vorrichtung sehr kompakt werden läßt.The laser radiation first arrives via the light guide 14 into a device for beam shaping 40 located in the processing head 10 , as shown in FIGS. 1a and 1b. With a collimator optics that can be designed with a variable focal length and has a collimator lens 41 , the diverging laser beam emerging from the light guide 14 is converted into a parallel beam. The laser beam is directed into a device for beam deflection 50 with one or more fixed deflection elements 42 . The device for beam deflection 50 has two deflecting mirrors 51 , 52 , which are advantageously arranged at an angle of 90 degrees relative to one another. This enables the laser beam to be deflected in two mutually independent spatial directions. In the immediate vicinity of the second deflecting mirror 52 there is a coupling optic 30 which is specially optimized for the imaging of deflected laser radiation and which can be designed, for example, as a focusing optic. This is advantageously designed as a lens with a variable focal length, but can also have a number of interchangeable lenses with different focal lengths. This arrangement of the optics and mirrors enables an extremely compact construction of all beam-guiding and beam-shaping optical elements, which makes the geometrical dimensions of the device very compact.

Bei dem in Fig. 1a dargestellten Strahlengang sind beide Ablenkspiegel 51, 52 als winkelveränderliche Ablenkspiegel ausgebildet. Die Ablenkspiegel 51, 52 lassen sich jeweils über eine Drehachse 53 schwenken. Die Ansteuerung und damit die Winkelveränderung der Ablenkspiegel 51, 52 erfolgt über eine nicht dargestellte Steuereinrichtung, die beispielsweise einen programmierbaren Mikroprozessor aufweisen kann.In the beam path shown in FIG. 1a, both deflection mirrors 51 , 52 are designed as angle-deflecting deflection mirrors. The deflecting mirrors 51 , 52 can each be pivoted about an axis of rotation 53 . The control and thus the change in angle of the deflecting mirrors 51 , 52 takes place via a control device, not shown, which can have, for example, a programmable microprocessor.

Durch die in Fig. 1a dargestellte Anordnung eines fest montierten Umlenkelements 42, beispielsweise eines Umlenkspiegels oder Umlenkprismas, und den zwei winkelveränderlichen Ablenkspiegeln 51, 52 wird ein asymmetrischer Strahlaustritt ermöglicht, der sowohl an der Oberseite, als auch an der seitlichen Wand eine bestmögliche Zugänglichkeit des Laserstrahls für das Bearbeiten, beispielsweise das Reinigen, schwer zugänglicher Bauteile ermöglicht. Das Umlenkelement ist derart gestaltet, daß zusätzlich ein photoelektrischer Sensor zur Messung der Laserstrahlleistung befestigt werden kann und/oder ein Diodenlaserstrahl in den Bearbeitungslaserstrahl eingeblendet werden kann.The arrangement of a fixedly mounted deflecting element 42 , for example a deflecting mirror or deflecting prism, and the two angle-deflecting deflecting mirrors 51 , 52 shown in FIG Laser beam for processing, such as cleaning, difficult accessible components. The deflection element is designed such that a photoelectric sensor for measuring the laser beam power can additionally be attached and / or a diode laser beam can be superimposed on the processing laser beam.

Durch die beschriebene Anordnung des Strahlengangs werden geometrische Ablenkbahnen 60 des Laserstrahls auf den zu behandelnden Oberflächen erzeugt, die beispielsweise in den Fig. 4 bis 10 dargestellt sind.The described arrangement of the beam path generates geometric deflection paths 60 of the laser beam on the surfaces to be treated, which are shown, for example, in FIGS. 4 to 10.

Je nach Bedarf und Anwendungsfall kann entweder der erste oder der zweite Ablenkspiegel nicht als winkelveränderlicher, sondern als festumlenkender Spiegel ausgebildet und angeordnet sein. Hierdurch ergibt sich entweder ein vertikal oder ein horizontal abgelenkter, linearer Laserstrahl, der eine ergonomisch günstige Bearbeitung filigraner Strukturen ermöglicht. In Fig. 1b ist der erste Ablenkspiegel 51 winkelveränderlich und der zweite Ablenkspiegel 52 festumlenkend angeordnet. Beispiele für Ablenkungsbahnen 60 des Laserstrahls, die mit einer solchen Anordnung erzeugt werden können, sind in den Fig. 11 und 12 dargestellt.Depending on the need and application, either the first or the second deflecting mirror can be designed and arranged not as a variable-angle mirror but as a fixed-deflecting mirror. This results in either a vertically or horizontally deflected, linear laser beam, which enables ergonomically favorable processing of filigree structures. In Fig. 1b, the first deflecting mirror 51 is variable in angle and the second deflecting mirror 52 is arranged to deflect in a fixed manner. Examples of deflection paths 60 of the laser beam that can be generated with such an arrangement are shown in FIGS. 11 and 12.

In den Fig. 2a und 2b ist schematisch ein Bearbeitungskopf 10 dargestellt. Der Bearbeitungskopf 10 ist zum Handbetrieb ausgelegt und weist daher ein Griffelement 11 auf. Weiterhin sind zum Auslösen des Laserstrahls ein Schalterelement 12 und ein als Sicherheitsschalter fungierendes Schalterelement 13 vorgesehen. Der Bearbeitungskopf 10 weist weiterhin einen mit dem Griffelement 11 verbundenen Gehäusebereich 17 auf, in dem zumindest die Einrichtung zur Strahlablenkung 50 und die Auskopplungsoptik 30 angeordnet sind. Die Auskopplungsoptik 30 ist durch eine in einer Stirnseite 22 des Bearbeitungskopfes 10 vorgesehene Strahlaustrittsöffnung 19 hindurchgeführt. Die Strahlaustrittsöffnung 19 und damit auch die Auskopplungsoptik 30 sind asymmetrisch, im vorliegenden Fall im Bereich der Kanten 23, 24, in der Stirnseite 22 vorgesehen beziehungsweise angeordnet. Dadurch lassen sich mit dem Bearbeitungskopf 10 bequem Kanten und Ecken von Bauteilen behandeln. A processing head 10 is shown schematically in FIGS. 2a and 2b. The processing head 10 is designed for manual operation and therefore has a grip element 11 . Furthermore, a switch element 12 and a switch element 13 functioning as a safety switch are provided for triggering the laser beam. The processing head 10 also has a housing region 17 connected to the grip element 11 , in which at least the device for beam deflection 50 and the coupling optics 30 are arranged. The decoupling optics 30 are guided through a beam outlet opening 19 provided in an end face 22 of the machining head 10 . The beam outlet opening 19 and thus also the coupling optics 30 are provided or arranged asymmetrically, in the present case in the region of the edges 23 , 24 , in the end face 22 . As a result, edges and corners of components can be conveniently treated with the processing head 10 .

Der Lichtleiter 14 ist vorteilhaft am unteren Ende des Griffelements 11 montiert. Je nach Bedarf kann der Lichtleiter 14 auch durch das Griffelement hindurchgeführt werden. Um den Bearbeitungskopf 10 auch in Bereichen mit nur geringem Platzangebot einsetzen zu können, ist der Lichtleiter 14 in einem Winkel von 90 Grad zur Strahlaustrittsöffnung 19 am Befestigungskopf 10 angeordnet.The light guide 14 is advantageously mounted at the lower end of the handle element 11 . Depending on requirements, the light guide 14 can also be passed through the handle element. In order to be able to use the machining head 10 even in areas with only a limited amount of space, the light guide 14 is arranged on the fastening head 10 at an angle of 90 degrees to the beam outlet opening 19 .

Die Einstellung der Laserparameter und anderer Parameter erfolgt über Einstellelemente 18.The laser parameters and other parameters are set via setting elements 18 .

Der Lichtleiter 14 und andere elektronische Verbindungsleiter 15 werden durch einen biegsamen, mechanisch und gegen Staub schützenden Außenschlauch 16 geschützt, der am unteren Ende des Griffelements 11 befestigt ist. Durch diese Anordnung der Elemente 14, 15 und 16 wird eine bestmögliche Zugänglichkeit, beispielsweise für das Reinigen schwer zugänglicher Teile, wie etwa Vulkanisierformen oder dergleichen im eingebauten Zustand, erreicht. Der Bearbeitungskopf 10 wird hierbei vorteilhaft in Leichtmetall ausgeführt, so daß bei kleinst möglichem Gewicht eine höchst mögliche Festigkeit erreicht wird.The light guide 14 and other electronic connection conductors 15 are protected by a flexible, mechanically and dust-protecting outer tube 16 , which is attached to the lower end of the handle element 11 . This arrangement of the elements 14 , 15 and 16 achieves the best possible accessibility, for example for cleaning parts that are difficult to access, such as vulcanizing molds or the like in the installed state. The machining head 10 is advantageously made of light metal, so that the highest possible strength is achieved with the lowest possible weight.

Wie in den Fig. 3a und 3b dargestellt ist, kann aus arbeitssicherheitstechnischen Gründen ein vorgelagertes Bügelelement 20 vorgesehen sein, das speziell bei der Reinigung sehr heißer Vulkanisierformen (typische Temperatur etwa 180°C) ein versehentliches Berühren und hierdurch Verbrennen der Finger an der heißen Form verhindert. Zur Auflage der Hand ist weiterhin eine Handauflage 25 vorgesehen, die gleichzeitig einen mechanischen Schutz des Bearbeitungskopfes 10 bei Stößen darstellt.As shown in FIGS . 3a and 3b, an upstream bracket element 20 can be provided for occupational safety reasons, which, especially when cleaning very hot vulcanizing molds (typical temperature about 180 ° C.), causes accidental contact and thereby burns the fingers on the hot mold prevented. To rest the hand, a hand rest 25 is also provided, which at the same time represents mechanical protection of the machining head 10 in the event of impacts.

Zusätzlich weist der Behandlungskopf eine konzentrisch ausgebildete Absaugvorrichtung 21 auf, die um die Auskopplungsoptik 30 herum angeordnet ist.In addition, the treatment head has a concentrically designed suction device 21 which is arranged around the decoupling optics 30 .

Die Fig. 4 bis 12 zeigen verschiedene Ablenkungsbahnen 60 des Laserstrahls. Fig. 4 zeigt eine kreisförmige Ablenkgeometrie, wie sie beispielsweise für das Abtragen von Dichtungsresten auf Dichtflächen vorteilhaft ist. Bei dieser Anwendung sind die Verunreinigungen auf der zu reinigenden Dichtfläche örtlich ungleichmäßig verteilt: dünne Schicht in der Mitte und wulstartig dicke Schicht an den Rändern. Um diese Schichten vollständig zu entfernen, muß die Laserstrahlung in den Randbereichen vergleichsweise länger einwirken. Durch Ablenkung der Laserstrahlung in der in Fig. 4 gezeigten Form besitzt die Laserstrahlung im Randbereich der dickeren Rückstände eine längere Verweildauer, wodurch der Abtrag in diesen Bereichen effizienter erfolgt. Hierdurch lassen sich für diese Anwendung, insbesondere im automatisierten Betrieb, höhere Vorschubgeschwindigkeiten erzielen. FIGS. 4 to 12 show different deflection paths 60 of the laser beam. FIG. 4 shows a circular deflection geometry, as is advantageous, for example, for the removal of sealing residues on sealing surfaces. In this application, the impurities are distributed unevenly on the sealing surface to be cleaned: thin layer in the middle and bulge-like thick layer on the edges. In order to completely remove these layers, the laser radiation in the edge areas has to act comparatively longer. By deflecting the laser radiation in the form shown in FIG. 4, the laser radiation has a longer residence time in the edge region of the thicker residues, as a result of which the removal in these regions takes place more efficiently. As a result, higher feed speeds can be achieved for this application, particularly in automated operation.

Durch Verwendung einer Ablenkungsbahn 60 gemäß Fig. 5 kann die Breite der Abtragspur auf einfache Weise an unterschiedliche Bauteilgeometrien angepaßt werden.By using a deflection path 60 according to FIG. 5, the width of the removal track can be easily adapted to different component geometries.

Die Fig. 6 und 7 zeigen eine ellipsenförmige Strahlablenkung mit und ohne veränderlicher Amplitude. FIGS. 6 and 7 show an elliptically shaped beam deflection with and without varying amplitude.

Bei der in Fig. 8 gezeigten, spiralförmigen Ablenkung kann durch Anpassung des Spurabstands zweier benachbarter Spuren auf einfache Weise eine flächendeckende Anordnung der Laserstrahlspuren und damit ein flächig gleichmäßiger Abtrag erzielt werden.In the case of the spiral deflection shown in FIG. 8, by adapting the track spacing of two adjacent tracks, an area-wide arrangement of the laser beam tracks and thus a uniform area removal can be achieved in a simple manner.

Bei den Fig. 5 und 7 kann die Veränderung der Amplitude zyklisch moduliert werden, so daß auch hier eine optimale flächige Verteilung auf der zu behandelnden Oberfläche erzielt wird.In FIGS. 5 and 7 the variation of the amplitude can be modulated cyclically, so that here too an optimal area distribution is achieved on the surface to be treated.

In Fig. 9 wird eine weitere, vorteilhafte Ablenkungsbahn 60 dargestellt. Die Laserstrahlung wird in Form einer liegenden "Acht" so abgelenkt, daß am Ende einer horizontalen Bahn ein schneller Sprung der Laserstrahlung erfolgt. Durch die Strahlumlenkung in Form einer liegenden "Acht" wird bei gleichzeitigem Vorschub des Bearbeitungskopfes 10 eine exakt parallele, mäanderförmige Anordnung der einzelnen Abtraglinien erreicht. Dies ist in Fig. 10c dargestellt. Hierdurch kann sowohl im handgeführten, wie auch im automatisierten Betrieb ein flächig extrem homogener Abtrag erzielt werden. Ein solcher homogener Abtrag ist an einem Werkstück 70 in den Fig. 10a und 10b dargestellt. Das Werkstück 70 besteht aus einem Grundmaterial 71 und einer Deckschicht 72. Durch die Laserbearbeitung ergibt sich ein homogenes Abtragmuster 73. Durch die erzielbare höhere Vorschubgeschwindigkeit wird eine erhöhte Wirtschaftlichkeit bei der Laserbearbeitung erreicht.In Fig. 9, a further advantageous deflection path 60 is shown. The laser radiation is deflected in the form of a lying "figure eight" so that at the end of a horizontal path there is a rapid jump in the laser radiation. Due to the beam deflection in the form of a lying "figure eight", an exactly parallel, meandering arrangement of the individual removal lines is achieved while the processing head 10 is being advanced at the same time. This is shown in Fig. 10c. As a result, extremely homogeneous removal can be achieved in both manual and automated operation. Such a homogeneous removal is shown on a workpiece 70 in FIGS. 10a and 10b. The workpiece 70 consists of a base material 71 and a cover layer 72 . Laser machining results in a homogeneous removal pattern 73 . Due to the achievable higher feed rate, increased efficiency in laser processing is achieved.

Wenn, wie in Fig. 1b dargestellt wurde, der zweite Ablenkspiegel als festumlenkender Spiegel ausgebildet und angeordnet ist, wird mit der Einrichtung zur Strahlablenkung 50 eine horizontale Linie erzeugt, wie sie in den Fig. 11c und 12c dargestellt ist. Gemäß Fig. 11c ergibt sich bei konstantem Vorschub der Bearbeitungsoptik eine dreiecksförmige Ablenkungsbahn 60 des Laserstrahls auf der Oberfläche.If, as was shown in FIG. 1b, the second deflecting mirror is designed and arranged as a fixed deflecting mirror, a horizontal line is generated with the device for beam deflection 50 , as is shown in FIGS . 11c and 12c. According to Fig. 11c, a triangular deflection web results at constant feed of the processing optics 60 of the laser beam on the surface.

Hierdurch ergibt sich, wie dies in Fig. 11a und 11b dargestellt ist, ein ungleichmäßiges Abtragsmuster mit mit vertieften Kanten 74 im Randbereich. In den Umkehrpunkten des winkelveränderlichen Ablenkspiegels 51 beträgt die Relativgeschwindigkeit des Laserstrahls zur Oberfläche für einen kleinen Moment Null. Hierdurch kommt es insbesondere bei temperaturempfindlichen Oberflächen, wie beispielsweise Vulkanisierformen, die durch ein zu langes Verweilen der Laserstrahlung Oxidschichten bilden können, zu einer unerwünschten Werkstückbeeinflussung, die im schlimmsten Fall zu einer Werstückzerstörung führt. Es wird deshalb vorgeschlagen, die Laserstrahlung in den Umkehrpunkten des winkelveränderlichen Spiegels auszuschalten, so daß eine Werstoffbeeinflussung sicher ausgeschlossen werden kann. Eine solche Ablenkungsbahn 60 ist in Fig. 12c dargestellt. Durch die Ausschaltung der Laserstrahlung in den Umkehrpunkten 75 kann wiederum ein extrem homogenes Abtragmuster 73 erzielt werden. This results, as shown in FIGS. 11a and 11b, in an uneven removal pattern with recessed edges 74 in the edge area. In the reversal points of the deflecting mirror 51 , which is variable in angle, the relative speed of the laser beam to the surface is zero for a small moment. This leads to an undesirable influence on the workpiece, particularly in the case of temperature-sensitive surfaces, such as vulcanizing molds, which can form oxide layers if the laser radiation remains too long, which in the worst case leads to workpiece destruction. It is therefore proposed to switch off the laser radiation in the reversal points of the angle-variable mirror, so that influencing of the material can be reliably ruled out. Such a deflection path 60 is shown in Fig. 12c. By switching off the laser radiation in the reversal points 75 , an extremely homogeneous removal pattern 73 can in turn be achieved.

Reference list

1010th

Bearbeitungskopf
Machining head

1111

Griffelement
Grip element

1212th

Schalterelement
Switch element

1313

Schalterelement
Switch element

1414

Lichtleiter
Light guide

1515

elektrische Verbindungsleitung
electrical connection line

1616

Außenschlauch
Outer hose

1717th

Gehäusebereich
Housing area

1818th

Einstellelement
Adjustment element

1919th

Strahlaustrittsöffnung
Beam outlet opening

2020th

Bügelelement
Bracket element

2121

Stirnseite
Face

2323

Kante
Edge

2323

Kante
Edge

2525th

Handauflage
Palm rest

3030th

Auskopplungsoptik
Decoupling optics

4040

Einrichtung zur Strahlformung
Beam shaping device

4141

Kollimatorlinse
Collimator lens

4242

festes Umlenkelement
fixed deflection element

5050

Einrichtung zur Strahlablenkung
Device for beam deflection

5151

winkelveränderlicher Ablenkspiegel
Deflecting mirror with variable angles

5252

winkelveränderlicher Ablenkspiegel
Deflecting mirror with variable angles

5353

Drehachse
Axis of rotation

6060

Ablenkungsbahn
Diversion path

7070

Werkstück
workpiece

7171

Grundmaterial
Basic material

7272

Deckschicht
Top layer

7373

Abtragmuster
Removal pattern

7474

Kante
Edge

7575

Umkehrpunkt
Turning point

Claims

1. Device for treating surfaces by means of laser radiation, with a laser beam source and a processing head ( 10 ) connected to the latter via an optical fiber ( 14 ), the processing head ( 10 ) being a device for beam shaping ( 40 ), a device for beam deflection ( 50 ) and has a beam exit opening ( 19 ), characterized in that for generating a geometrically guided deflection path ( 60 ) of the laser beam on the surface to be treated in the device for beam deflection ( 50 ) at least two deflection mirrors ( 51 , 52 ) are provided, that the two Deflecting mirrors ( 51 , 52 ) are arranged at an angle to one another and that at least one of the deflecting mirrors ( 51 ; 52 ) is arranged so as to be variable in angle.

2. Device according to claim 1, characterized in that two angle-variable deflection mirrors ( 51 , 52 ) are provided.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the deflecting mirrors ( 51 , 52 ) are arranged orthogonally to one another.

6. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that at least one control device for controlling the or the angle-variable deflection mirror ( 51 , 52 ) is provided.

5. The device according to claim 4, characterized in that the control device as a microprocessor control is trained.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the two deflecting mirrors ( 51 , 52 ) are arranged such that the deflection path ( 60 ) of the laser beam on the surface to be treated is circular, elliptical, spiral or in the form of a elongated "eight", each with a fixed, variable or oscillating amplitude.

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the light guide ( 14 ) is arranged at an angle greater than 45 degrees, preferably at an angle of 90 degrees, to the beam outlet opening ( 19 ) on the processing head ( 10 ).

6. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the beam outlet opening ( 19 ) in an end face ( 22 ) of the processing head ( 10 ) is formed and that the beam outlet opening ( 19 ) is preferably asymmetrical in the end face ( 22 ) .

9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that in the beam outlet opening ( 19 ) a coupling optics ( 30 ) is provided for coupling out the laser beam.

10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that a suction device ( 21 ) is provided on the processing head ( 10 ) and that the suction device ( 21 ) is preferably arranged in the region of the jet outlet opening ( 19 ).

11. Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the processing head ( 10 ) for manual manual guidance has a handle element ( 11 ).

12. The apparatus according to claim 11, characterized in that a bracket element ( 20 ) is provided in the region of the handle element ( 11 ).

13. The device according to one of claims 1 to 12, characterized in that on the processing head ( 10 ) at least one, preferably two switch elements ( 12 , 13 ) is / are provided, the second switch element in particular as a safety switch, preferably as a button with self-holding function, is designed.

14. Device according to one of claims 11 to 13, characterized in that the light guide ( 14 ) is connected to the handle element ( 11 ) such that the light guide ( 14 ) at an angle greater than 45 degrees, preferably at an angle of 90 degrees is aligned with the beam outlet opening ( 19 ).

15. The device according to one of claims 1 to 14, characterized characterized in that a diode laser is provided, the Beam in the beam path of the processing laser is coupled or can be coupled.

16. The device according to one of claims 1 to 15, characterized characterized in that a photoelectric sensor for Measurement of the laser beam power is provided.

17. Process for treating surfaces by means of Laser radiation using a device after one of claims 1 to 16, characterized by the following Steps: a) Coupling the laser beam over the Light guide in the machining head; b) transfer of the Laser beam in the device for beam shaping in one parallel beam; c) deflecting the laser beam over the at least two at an angle to each other arranged deflecting mirror in the device for Beam deflection such that the from Beam exit opening coupled out laser beam in one geometrically guided deflection path on the treating surface is performed.

18. The method according to claim 17, characterized in that at least one of the deflecting mirrors, preferably two Deflecting mirror, via a control device, in particular a microprocessor control, variable in angle are controlled and that the geometry of the deflection path the laser beam via the actuation of the control device and the associated change in angle of the Deflecting mirror is set.

19. The method according to claim 17 or 18, characterized in that the deflection path of the laser beam in the form of a elongated "eight" is set.

20. The method according to claim 17 or 18, characterized in that that the deflection path of the laser beam in the form of a Circle, an ellipse or a spiral, each with fixed, variable or oscillating amplitude, is set.

21. The method according to any one of claims 17 to 20, characterized characterized in that the beam action of the laser beam on the surface to be treated at the reversal points of the Deflection movement is reduced or interrupted.

22. Use of a device according to one of claims 1 to 16 and / or a method according to one of claims 17 to 21 for handheld or automated or robot-assisted processing of surfaces, in particular for removing surface layers or for cleaning technical surfaces.