AT527863B1 - Laser processing machine, in particular laser plotter or flatbed laser plotter, and method - Google Patents
Laser processing machine, in particular laser plotter or flatbed laser plotter, and methodInfo
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Abstract
Die Erfindung beschreibt ein Verfahren und eine Laserbearbeitungsmaschine (1), insbesondere Laserplotter (2a) oder Flachbett-Laserplotter (2b), zum Abarbeiten zumindest eines Jobs (18) für das Schneiden, Gravieren, Markieren und/oder Beschriften eines vorzugsweise flachen Werkstückes (7), der zumindest ein Gehäuse (3) mit einem Bearbeitungsraum (8) zum Positionieren eines Werkstückes (7) auf einem Bearbeitungstisch (9) ausbildet, wobei dieser zumindest eine Strahlenquelle (4) in Form eines Lasers (5,6) und eine Steuereinheit (13) zum Steuern des über vorzugsweise einen Riemenantrieb betriebenen entlang einer y-Achse verstellbaren Schlittens (14) mit daran verfahrbar angeordneter in x-Achse verstellbaren Fokussiereinheit (12) bzw. Laserkopf (12) aufweist, wobei mehrere verbaute Spiegeln (30,31,32) für die Führung eines frei laufenden Laserstrahls (10) vom Laser (5,6) zum Werkstück (7) angeordnet sind. Zur Bildung einer vergrößerten Amplitude bzw. Breite (44) des Laserstrahls (10), also zum sogenannten „Wobbeln“ des Laserstrahls (10), ist in der Fokussiereinheit (12) der letzte Spiegel (32) zum Ablenken des Laserstrahls (10) in Richtung Linse (28) und/oder ein vorhergehender Spiegel (30, 31) zum Ablenken des Laserstrahls (10) in Richtung Fokussiereinheit (12) drehbar gelagert und mit zumindest einem Aktuator (41), insbesondere ein Piezo-Element oder Piezostack bzw. Piezostapel, verbunden, sodass über den Aktuator (41) der Spiegel (30, 31, 32) mechanisch, insbesondere eine mechanische Auslenkung, durch beaufschlagen des Aktuators (41) mit Energie verstellbar ist.The invention describes a method and a laser processing machine (1), in particular a laser plotter (2a) or flatbed laser plotter (2b), for processing at least one job (18) for cutting, engraving, marking and/or inscribing a preferably flat workpiece (7), which forms at least one housing (3) with a processing space (8) for positioning a workpiece (7) on a processing table (9), said housing comprising at least one radiation source (4) in the form of a laser (5, 6) and a control unit (13) for controlling the carriage (14), which is preferably operated by a belt drive and is adjustable along a y-axis and has a focusing unit (12) or laser head (12) arranged thereon that is adjustable along the x-axis, wherein a plurality of built-in mirrors (30, 31, 32) are arranged for guiding a freely running laser beam (10) from the laser (5, 6) to the workpiece (7). In order to form an increased amplitude or width (44) of the laser beam (10), i.e. for the so-called "wobbling" of the laser beam (10), the last mirror (32) for deflecting the laser beam (10) in the direction of the lens (28) and/or a preceding mirror (30, 31) for deflecting the laser beam (10) in the direction of the focusing unit (12) is rotatably mounted and connected to at least one actuator (41), in particular a piezo element or piezo stack, so that the mirror (30, 31, 32) can be adjusted mechanically, in particular a mechanical deflection, by applying energy to the actuator (41).
Description
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LASERBEARBEITUNGSMASCHINE, INSBESONDERE LASERPLOTTER ODER FLACHBETTLASERPLOTTER, UND VERFAHREN ZUM BETREIBEN EINER LASERBEARBEITUNGSMASCHINE LASER PROCESSING MACHINE, IN PARTICULAR LASER PLOTTER OR FLATBED LASER PLOTTER, AND METHOD FOR OPERATING A LASER PROCESSING MACHINE
[0001] Die Erfindung betrifft eine Laserbearbeitungsmaschine, insbesondere Laserplotter oder Flachbett-Laserplotter, und Verfahren zum Betreiben einer Laserbearbeitungsmaschine zum Abarbeiten zumindest eines Jobs für das Schneiden, Gravieren, Markieren und/oder Beschriften eines vorzugsweisen flachen Werkstückes, wie sie in den Ansprüchen 1 und 10 beschrieben sind. [0001] The invention relates to a laser processing machine, in particular a laser plotter or flatbed laser plotter, and to a method for operating a laser processing machine for executing at least one job for cutting, engraving, marking and/or inscribing a preferably flat workpiece, as described in claims 1 and 10.
[0002] Es wird darauf hingewiesen, dass die Fokussiereinheit auch ein Laserkopf sein kann oder umgekehrt. Gleiches gilt für die Lichtquelle, die ein LaserPointer sein kann. [0002] It should be noted that the focusing unit can also be a laser head, or vice versa. The same applies to the light source, which can be a laser pointer.
[0003] Aus dem Stand der Technik sind bereits Laserbearbeitungsmaschinen bekannt, bei denen der Laserstrahl zur Vergrößerung der Amplitude, insbesondere des Laserpunktes, gewobbelt wird. Dabei wird beim Wobbeln, also beim Pendeln, eine Ablenkeinheit auf den Spiegel oder andere optische Elemente im Laserstrahlengang für den Laserstrahl mit periodische, insbesondere sinusförmige oder kreisförmige, Schwankungen/Auslenkungen ausgeführt, sodass eine sehr dünne Laserlinie, insbesondere sehr dünne Strichstärke, durch die oszillierende Bewegung der eine Ablenkeinheit bzw. des Spiegels wesentlich verbreitern wird. [0003] Laser processing machines are already known from the prior art in which the laser beam is wobbled to increase the amplitude, particularly the laser spot. During wobbling, i.e., oscillation, a deflection unit on the mirror or other optical elements in the laser beam path is designed to impart periodic, particularly sinusoidal or circular, fluctuations/deflections to the laser beam, so that a very thin laser line, particularly a very thin line width, is significantly broadened by the oscillating movement of the deflection unit or mirror.
[0004] Beispielsweise ist aus der DE 102018221203 A1 eine Laserbearbeitungsmaschine mit einem Wobbelscanner bekannt. Dabei wird erfindungsgemäß eine Ablenkeinheit eingesetzt, welche die Strahlenachse des Laserstrahls ein- oder zweidimensional oszillierend parallelversetzt zur eigentlichen Strahlenachse ablenkt oder mittels einer Verschiebeeinheit das Ende einer Laserfaser ein- oder zweidimensional oszillierend verschiebt. [0004] For example, DE 102018221203 A1 discloses a laser processing machine with a wobble scanner. According to the invention, a deflection unit is used that deflects the beam axis of the laser beam in a one- or two-dimensional oscillating manner, offset parallel to the actual beam axis, or that displaces the end of a laser fiber in a one- or two-dimensional oscillating manner by means of a displacement unit.
[0005] Ebenso ist aus der DE 102013110523 B3 eine Laserbearbeitungsmaschine bekannt, bei der ein Spiegel, der den Laserstrahl in Richtung zum Werkstück ablenkt, oszillierend abgelenkt wird, um einen dicken Laserstrahl für das Schweißen zu schaffen. [0005] Likewise, from DE 102013110523 B3 a laser processing machine is known in which a mirror, which deflects the laser beam towards the workpiece, is deflected in an oscillating manner in order to create a thick laser beam for welding.
[0006] Aus der EP 4032652 A1 ist ein System zur Materialbearbeitung mittels Laserstrahl, bekannt, bei dem eine Ablenkeinheit zum Auslenken des Laserstrahls und eine damit verbundene Wobbel-Einheit vorgesehen ist, um eine Wobbel-Bewegung mit einer Wobbel-Figur und einer Wobbel-Frequenz zu übertragen. [0006] From EP 4032652 A1 a system for material processing by means of a laser beam is known, in which a deflection unit for deflecting the laser beam and a wobble unit connected thereto are provided in order to transmit a wobble movement with a wobble figure and a wobble frequency.
[0007] Weiters sind aus der EP 4032652 A1, der DE 102014015094 A1, der EP 3517241 A1, der US 2021178481 A1 und der US 2022063020 A1 Laserbearbeitungsmaschinen gemäß dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. Hierbei werden zum „Wobbeln“ des Laserstrahls zwar auch Spiegel per Piezo-Elemente angesteuert, diese Spiegel befinden sich jedoch im Bearbeitungskopf selber. [0007] Furthermore, laser processing machines according to the general state of the art are known from EP 4032652 A1, DE 102014015094 A1, EP 3517241 A1, US 2021178481 A1, and US 2022063020 A1. Although mirrors are also controlled by piezo elements to "wobble" the laser beam, these mirrors are located in the processing head itself.
[0008] Darüber hinaus wird das Wobbeln auch in anderen Fachgebieten eingesetzt. Beispielsweise ist aus der EP 1469 304 A2 ein Röntgen-optisches System bekannt, bei dem eine WobbelEinrichtung vorgesehen ist, mittels der das Röntgen-optische Element während der Messung 0oszillierend bewegt wird. [0008] Furthermore, wobbling is also used in other fields. For example, EP 1469 304 A2 discloses an X-ray optical system in which a wobbling device is provided, by means of which the X-ray optical element is moved in an oscillating manner during the measurement.
[0009] Generell kann gesagt werden, dass derartige Systeme bereits aus dem beim Stand der Technik bekannt sind, jedoch diese meist bei galvo-ähnlichen Laseranwendungen eingesetzt werden oder bei denen der Aufbau des Laserkopfes sehr umfangreich ist. Damit weist ein derartiger Laserkopf ein sehr hohes Gewicht auf, sodass ein Einsatz bei Laserplottern, bei denen der Laserkopf bzw. die Fokussiereinheit möglichst leicht aufgebaut sein soll, um schnelle Bewegungen (Beschleunigen und Bremsen) durchführen zu können, nicht möglich ist. [0009] Generally, it can be said that such systems are already known from the prior art, but they are usually used in galvo-like laser applications or where the laser head structure is very complex. This makes such a laser head very heavy, making it impossible to use it in laser plotters, where the laser head or focusing unit should be as lightweight as possible to enable rapid movements (acceleration and deceleration).
[0010] Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine Laserbearbeitungsmaschine, insbesondere Laserplotter oder Flachbett-Laserplotter, und Verfahren zum Betreiben eines Laserbearbeitungsmaschine zum Abarbeiten zumindest eines Jobs für das Schneiden, Gravieren, Markieren und/oder Beschriften eines vorzugsweisen flachen Werkstückes zu schaffen, bei dem einerseits [0010] The object of the invention is to provide a laser processing machine, in particular a laser plotter or flatbed laser plotter, and a method for operating a laser processing machine for processing at least one job for cutting, engraving, marking and/or inscribing a preferably flat workpiece, in which on the one hand
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die obgenannten Nachteile vermieden werden und andererseits ein möglichst einfacher Aufbau des Laserkopfes bzw. der Fokussiereinheit zu erreichen. the above-mentioned disadvantages are avoided and, on the other hand, the structure of the laser head or the focusing unit is as simple as possible.
[0011] Die Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen und/oder Verfahrensmaßnahmen sind in den Unteransprüchen beschrieben. [0011] This object is achieved by the invention. Advantageous embodiments and/or method measures are described in the subclaims.
[0012] Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Laserbearbeitungsmaschine, insbesondere Laserplotter oder Flachbett-Laserplotter, gelöst, bei der zur Bildung einer vergrößerten Amplitude bzw. Breite des Laserstrahls, also zum sogenannten „Wobbeln“ des Laserstrahls, in der Fokussiereinheit der letzte Spiegel zum Ablenken des Laserstrahls in Richtung Linse und/oder ein vorhergehender Spiegel zum Ablenken des Laserstrahls in Richtung Fokussiereinheit drehbar gelagert ist und mit zumindest einem Aktuator, insbesondere ein Piezo-Element oder ein Piezostack bzw. Piezostapel, verbunden ist, sodass über den Aktuator der Spiegel mechanisch, insbesondere eine mechanische Auslenkung, durch Beaufschlagen des Aktuators mit Energie verstellbar ist. [0012] The object of the invention is achieved by a laser processing machine, in particular a laser plotter or flatbed laser plotter, in which, in order to form an increased amplitude or width of the laser beam, i.e. for the so-called "wobbling" of the laser beam, the last mirror for deflecting the laser beam in the direction of the lens and/or a preceding mirror for deflecting the laser beam in the direction of the focusing unit is rotatably mounted and is connected to at least one actuator, in particular a piezo element or a piezo stack, so that the mirror can be adjusted mechanically, in particular a mechanical deflection, by applying energy to the actuator.
Vorteilhaft ist dabei, dass durch den Einsatz von Aktuatoren, insbesondere Piezoelemente bzw. Piezostacks, zum Verstellen des Spiegels eine sehr einfach aufgebaute Fokussiereinheit geschaffen wird, dessen Gewicht nur unwesentlich höher ist als das Gewicht einer üblichen Fokussiereinheit eines Laserplotters. Hierbei ist es lediglich notwendig, dass der Spiegel auf der Rückseite mit dem Aktuator (Piezoelement oder Piezostack) in Kontakt steht, sodass durch Beaufschlagung des Aktuators mit Energie sich dieser ausdehnt und somit der Spiegel über die fix verankerte Schwenkachse verschwenkt wird. Damit wird erreicht, dass durch ständiges Ein- und Ausschalten der Energie der Aktuator den Spiegel oszillierend verstellt, insbesondere hin und her bewegt wird. Dabei kann aufgrund der angelegten Höhe der Energie die Auslenkung der Aktuatoren und somit der Verstellwinkel bzw. Winkel des Spiegels beeinflusst werden. The advantage here is that the use of actuators, in particular piezo elements or piezo stacks, to adjust the mirror creates a very simply constructed focusing unit whose weight is only slightly higher than the weight of a conventional focusing unit in a laser plotter. All that is necessary is that the mirror is in contact with the actuator (piezo element or piezo stack) on the back, so that when energy is applied to the actuator, it expands and the mirror is pivoted about the fixed pivot axis. This means that by constantly switching the energy on and off, the actuator adjusts the mirror in an oscillating manner, in particular moving it back and forth. The deflection of the actuators and thus the adjustment angle or angle of the mirror can be influenced depending on the amount of energy applied.
Ein Vorteil bei der Verstellung der weiteren Spiegel außerhalb der Fokussiereinheit liegt darin, dass einerseits keine Erhöhung der Masse bzw. des Gewichts der Fokussiereinheit entsteht und andererseits der Auslenkwinkel bzw. Winkel des Spiegels wesentlich geringer ist, da aufgrund der weiteren Spiegel bzw. Umlenkungen des Laserstrahls aufgrund der Länge des Pfades vergrößert wird. An advantage of adjusting the additional mirrors outside the focusing unit is that, on the one hand, there is no increase in the mass or weight of the focusing unit and, on the other hand, the deflection angle or angle of the mirror is significantly smaller because the length of the path is increased due to the additional mirrors or deflections of the laser beam.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass erstmals bei Laserplottern eine große homogene Füllflächen z.B. auf Laminaten, bei denen die Schärfe der Gravur beispielsweise durch eine entfernte Sichtweite nicht so wichtig ist, mit Laserlinien bzw. Laserstrahlen von bis zu 2,0 mm erzeugt werden können, sodass eine wesentliche Verkürzung der Bearbeitungszeit bei der Herstellung von groBen Schildern/Tafeln erreicht wird. Würde nämlich ein großes Schild/Tafel ohne Wobbeln des Laserstrahls erzeugt, So wird in einem Arbeitszyklus eine Laserlinie (Laserstrahl) von beispielsweise 0,1 mm bis 0,5 mm erzeugt, sodass eine Vielzahl von Laserlinien (Arbeitszyklen) nebeneinander angeordneten werden müssen, um eine entsprechende Füllfläche zu erzeugen. Bei gewobbelten Laserstrahl, bei der der Laserstrahl eine Breite von beispielsweise 2,0 mm erreicht, sind somit wesentlich weniger Arbeitszyklen (nebeneinander angeordnete Laserlinien) notwendig, um eine entsprechende Füllfläche zu gravieren. Dabei ist sowohl eine Rastergravur als auch eine Vektorgravur möglich, wobei bei großen Flächen bevorzugt die Rastergravur, also Zeile für Zeile, zur Anwendung kommt, bei der die Verstellung des Schlittens zeilenweise erfolgt, wogegen bei der Vektorgravur der Schlitten entsprechend der vorgegebenen Kontur verfahren wird, also nicht zeilenweise. A further advantage is that for the first time with laser plotters, large, homogeneous fill areas, e.g. on laminates where the sharpness of the engraving is not so important due to a distant viewing distance, can be created with laser lines or laser beams of up to 2.0 mm, thus significantly reducing processing times when producing large signs/boards. If a large sign/board were created without wobbling the laser beam, a laser line (laser beam) of, for example, 0.1 mm to 0.5 mm is generated in one work cycle, meaning that numerous laser lines (work cycles) must be arranged next to one another to create a corresponding fill area. With a wobbled laser beam, where the laser beam reaches a width of, for example, 2.0 mm, significantly fewer work cycles (laser lines arranged next to one another) are necessary to engrave a corresponding fill area. Both raster engraving and vector engraving are possible, although raster engraving, i.e. line by line, is preferred for large areas, where the carriage is adjusted line by line, whereas with vector engraving the carriage is moved according to the specified contour, i.e. not line by line.
[0013] Es ist eine Ausgestaltung von Vorteil, bei dem der Spiegel zumindest über zwei Drehachsen gelagert ist und mit zwei oder mehreren Aktuatoren zum Erreichen von unterschiedlichen Funktionen bzw. Bewegungsabläufen für den gewobbelte Laserstrahl, wie beispielsweise Sinus oder Trochoide, usw., verbunden ist. Dadurch wird erreicht, dass der Spiegel in mehrere Richtungen abgelenkt werden kann. Somit sind unterschiedliche Wobbel-Bewegungen des Spiegels für den Laserstrahl möglich. Damit kann je nach Auflösung die bestmögliche Funktion bzw. Bewegungsablauf gewählt werden. Die Funktion für das Wobbeln kann beispielsweise in der Software ausgewählt werden. [0013] An advantageous embodiment is one in which the mirror is mounted on at least two axes of rotation and is connected to two or more actuators for achieving different functions or motion sequences for the wobbled laser beam, such as sine or trochoid, etc. This allows the mirror to be deflected in multiple directions. Thus, different wobbling movements of the mirror for the laser beam are possible. This allows the optimal function or motion sequence to be selected depending on the resolution. The wobbling function can be selected, for example, in the software.
[0014] Von Vorteil ist eine Ausgestaltung, bei der in der Fokussiereinheit die Auslenkung bzw. ein Winkel des letzten Spiegels durch den Aktuator in y-Richtung ausgebildet ist. Dadurch wird [0014] An advantageous embodiment is one in which the deflection or an angle of the last mirror is formed in the focusing unit by the actuator in the y-direction.
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erreicht, dass ein einfacher Aufbau ermöglicht wird und somit die Massen bzw. das Gewicht der Fokussiereinheit nur unwesentlich erhöht wird. Hierbei wird lediglich ein Aktuator eingebaut, der über Leitungen mit Energie vom Grundgerät, also vom Gehäuse, versorgt wird. Dabei können die notwendigen Bauelemente im Gehäuse verbaut werden. This allows for a simpler design, thus only slightly increasing the mass or weight of the focusing unit. Only an actuator is installed, which is supplied with power via cables from the base unit, i.e., the housing. The necessary components can be installed within the housing.
[0015] Es ist eine Ausgestaltung von Vorteil, bei der die Auslenkung der Aktuatoren, insbesondere die Breite des Laserstrahls, in Abhängigkeit der x- und y-Position der Fokussiereinheit regelbar ist. Dadurch wird erreicht, dass damit eine konstante gravierte Strichbreite am Werkstück erzeugt werden kann. Insbesondere ist dies dann erforderlich, wenn nicht der letzte Spiegel, sondern ein Spiegel davor zum Wobbeln ausgebildet ist, da sich dabei unterschiedliche Längen des frei verlaufenden Laserstrahls zwischen den Spiegeln ergeben können. Somit würde bei nicht angepasster Ansteuerung des Aktuators der Spiegel immer gleich ausgelenkt, was bei unterschiedlichen Längen des freilaufenden Laserstrahls zu unterschiedlichen Breiten in der Materialbearbeitung (z.B. Gravur) führen würde. [0015] An advantageous embodiment is one in which the deflection of the actuators, in particular the width of the laser beam, is adjustable depending on the x and y positions of the focusing unit. This ensures that a constant engraved line width can be generated on the workpiece. This is particularly necessary when not the last mirror, but a mirror in front of it, is designed to wobble, since this can result in different lengths of the freely running laser beam between the mirrors. Thus, if the actuator control is not adjusted, the mirror would always be deflected the same, which, with different lengths of the freely running laser beam, would lead to different widths in material processing (e.g., engraving).
[0016] Vorteilhaft ist eine Ausgestaltung, bei der durch Eingabe eines Parameters, insbesondere in der Software, die Amplitude, insbesondere die Auslenkung bzw. Breite, des Laserstrahls bzw. Laserpunktes frei einstellbar ist. Dadurch wird ermöglicht, dass der Nutzer durch Eingabe oder Auswahl eines entsprechenden Parameters die Auslenkung des Spiegels beeinflussen kann, sodass die Breite des gewobbelten Laserstrahls individual angepasst werden kann. Dies ist deshalb möglich, da durch die Verwendung von Aktuatoren, insbesondere Piezo-Bauelemente, die Auslenkung des Spiegels einfach durch mehr oder weniger Energie, insbesondere Spannung, geregelt werden kann. Insbesondere kann die Größe der Ausdehnung der Aktuatoren durch die Amplitude der Spannung beeinflusst werden, sodass durch Anlegen einer größeren Spannung eine größere Ausdehnung des Aktuators erzielt wird, was wiederum eine Größere Auslenkung des Spiegels verursacht, sodass die Breite des gewobbelten Laserstrahls vergrößert wird. Somit kann auf einfache Art und Weise die Breite des Laserstrahls eingestellt werden. [0016] An advantageous embodiment is one in which the amplitude, in particular the deflection or width, of the laser beam or laser spot can be freely adjusted by entering a parameter, in particular in the software. This enables the user to influence the deflection of the mirror by entering or selecting a corresponding parameter, so that the width of the swept laser beam can be individually adjusted. This is possible because, by using actuators, in particular piezo components, the deflection of the mirror can be easily controlled by more or less energy, in particular voltage. In particular, the extent of the extension of the actuators can be influenced by the amplitude of the voltage, so that by applying a greater voltage, a greater extension of the actuator is achieved, which in turn causes a greater deflection of the mirror, thus increasing the width of the swept laser beam. The width of the laser beam can thus be easily adjusted.
[0017] Es ist eine Ausgestaltung von Vorteil, bei der die Frequenz des gewobbelten Spiegels frei wählbar ist. Dadurch wird erreicht, dass einerseits hochfrequente Bewegungen möglich sind, um schnelle Modulationen des Laserstrahls zu ermöglichen und andererseits eine Anpassung bei der Beschleunig, konstanten Geschwindigkeit und das Abbremsen des Laserkopfes möglich ist. Vorteilhaft ist eine Ausbildung, bei der der Laserstrahl zwischen zumindest drei Spiegel freilaufend angeordnet bzw. ausgebildet ist, wobei der erste Spiegel im Gehäuse positioniert ist und den Laserstrahl kommend vom Laser entlang der y-Richtung des Bearbeitungstisches in Richtung des zweiten Spiegels ablenkt, wobei der zweite Spiegel mit dem Schlitten gekoppelt ist und dieser somit entlang der y-Richtung mit dem Schlitten verstellbar ist und wobei der dritte Spiegel in der Fokussiereinheit angeordnet ist, sodass der Laserstrahl vom zweiten Spiegel in x-Richtung zum dritten Spiegel in der Fokussiereinheit ablenkbar ist. Dadurch wird erreicht, dass eine einfache Führung des Laserstrahls ohne Lichtwellenleiter ermöglicht wird, wobei der Schlitten und die Fokussiereinheit in ihrer Position frei verstellbar sind. [0017] An advantageous embodiment is one in which the frequency of the wobbled mirror is freely selectable. This enables, on the one hand, high-frequency movements to enable rapid modulations of the laser beam, and, on the other hand, adjustment of the acceleration, constant speed, and deceleration of the laser head is possible. An advantageous embodiment is one in which the laser beam is arranged or configured to run freely between at least three mirrors, wherein the first mirror is positioned in the housing and deflects the laser beam coming from the laser along the y-direction of the processing table toward the second mirror, wherein the second mirror is coupled to the carriage, which is thus adjustable along the y-direction with the carriage, and wherein the third mirror is arranged in the focusing unit, so that the laser beam can be deflected from the second mirror in the x-direction to the third mirror in the focusing unit. This enables simple guidance of the laser beam without an optical fiber, wherein the carriage and the focusing unit are freely adjustable in their position.
[0018] Von Vorteil ist eine Ausbildung, bei der der Laserstrahl zwischen zwei Spiegel freilaufend angeordnet bzw. ausgebildet ist, wobei ein Laser, insbesondere ein Diodenlaser, im Gehäuse derart positioniert ist, dass dieser den Laserstrahl entlang der y-Richtung des Bearbeitungstisches in Richtung ersten Spiegel abgibt, wobei der erste Spiegel mit dem Schlitten gekoppelt ist und dieser somit entlang der y-Richtung mit dem Schlitten verstellbar ist, wobei der zweite Spiegel in der Fokussiereinheit angeordnet ist, sodass der Laserstrahl vom ersten Spiegel in x-Richtung zum zweiten Spiegel in der Fokussiereinheit ablenkbar ist. Dadurch wird erreicht, dass damit ein einfacher Aufbau geschaffen wird. [0018] An advantageous embodiment is one in which the laser beam is arranged or configured to run freely between two mirrors, wherein a laser, in particular a diode laser, is positioned in the housing such that it emits the laser beam along the y-direction of the machining table in the direction of the first mirror. The first mirror is coupled to the carriage, which can thus be adjusted along the y-direction with the carriage. The second mirror is arranged in the focusing unit, so that the laser beam can be deflected from the first mirror in the x-direction to the second mirror in the focusing unit. This achieves a simple structure.
[0019] Weiters wird die Aufgabe der Erfindung auch durch ein Verfahren zum Betreiben eines Laserbearbeitungsmaschine, insbesondere eines Laserplotters oder eines Flachbett-Laserplotters, gelöst, bei dem zur Bildung einer vergrößerten Amplitude bzw. Breite des Laserstrahls, also zum sogenannten „Wobbeln“ des Laserstrahls, in der Fokussiereinheit der letzte Spiegel zum Ablenken des Laserstrahls in Richtung Linse und/oder ein vorhergehender Spiegel zum Ablenken des Laserstrahls in Richtung Fokussiereinheit drehbar gelagert wird und mit zumindest einem [0019] Furthermore, the object of the invention is also achieved by a method for operating a laser processing machine, in particular a laser plotter or a flatbed laser plotter, in which, in order to form an increased amplitude or width of the laser beam, i.e. for the so-called “wobbling” of the laser beam, the last mirror for deflecting the laser beam in the direction of the lens and/or a preceding mirror for deflecting the laser beam in the direction of the focusing unit is rotatably mounted and with at least one
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Aktuator, insbesondere ein Piezo-Element oder ein Piezostack bzw. Piezostapel, verbunden wird, sodass über den Aktuator der Spiegel mechanisch, insbesondere eine mechanische Auslenkung, durch beaufschlagen des Aktuators mit Energie verstellt wird. Actuator, in particular a piezo element or a piezo stack, is connected, so that the mirror is adjusted mechanically, in particular a mechanical deflection, via the actuator by applying energy to the actuator.
Vorteilhaft ist dabei, dass damit erstmals ein Laserplotter zum Wobbeln eingesetzt werden kann, wobei die Eigenschaften des Laserplotters durch den einfachen und leichten Aufbau mit Aktuatoren, insbesondere Piezo-Elementen oder Piezostacks, unverändert gleichbleiben. Wie zuvor schon erwähnt, wird in vorteilhafter Weise eine wesentliche Verkürzung der Bearbeitungszeit bei der Herstellung von großen Flächen, insbesondere großen Schildern/Tafeln, erreicht. Würde nämlich eine große Fläche bei einem Schild/Tafel ohne Wobbeln des Laserstrahls erzeugt, so wird in einem Arbeitszyklus eine Laserlinie (Laserstrahl) von beispielsweise 0,1 mm bis 0,5mm erzeugt, sodass eine Vielzahl von Laserlinien (Arbeitszyklen) nebeneinander angeordneten werden müssen, um eine entsprechende Füllfläche zu erzeugen. Bei gewobbelten Laserstrahl, bei der der Laserstrahl eine Breite von beispielsweise 2,0 mm erreicht, sind somit wesentlich weniger Laserlinien notwendig, um eine entsprechende Füllfläche zu gravieren. The advantage here is that for the first time, a laser plotter can be used for wobbling, whereby the properties of the laser plotter remain unchanged thanks to the simple and lightweight design with actuators, in particular piezo elements or piezo stacks. As already mentioned, a significant reduction in processing time is advantageously achieved when producing large surfaces, especially large signs/boards. If a large surface were created on a sign/board without wobbling the laser beam, a laser line (laser beam) of, for example, 0.1 mm to 0.5 mm would be generated in one work cycle, meaning that numerous laser lines (work cycles) would have to be arranged next to one another to create a corresponding fill area. With a wobbled laser beam, where the laser beam reaches a width of, for example, 2.0 mm, significantly fewer laser lines are required to engrave a corresponding fill area.
[0020] Es sind die Maßnahmen von Vorteil, bei denen durch Beaufschlagen des/r Aktuator/en mit gepulster und/oder modulierter Energie, insbesondere Strom und Spannung, der Spiegel in eine oszillierende oder schwankende Bewegung versetzt wird. Dadurch wird erreicht, dass je eingestellte Breite bzw. Amplitude des Laserstrahls die Frequenz und/oder die Spannungshöhe der zugeführten Energie angepasst wird, sodass sichergestellt ist, dass bei einer entsprechend eingestellten Verfahr-Geschwindigkeit der Fokussiereinheit eine ausreichend schnelle Schwingung des Spiegels erzeugt wird, um die Breite des Laserstrahls zu erreichen, d.h., dass der Nutzer die Breite des gewobbelten Laserstrahls und die weiteren Parameter wie die Verfahr-Geschwindigkeit, Laserleistung, usw. einstellen kann, worauf von der Software, insbesondere der Anwendersoftware oder der Software der Steuereinheit, die Energie zum Ansteuern des/r Aktuator/en berechnet und gegebenenfalls ausgeführt wird. [0020] Advantageous measures are those in which the mirror is set into an oscillating or fluctuating motion by applying pulsed and/or modulated energy, in particular current and voltage, to the actuator(s). This ensures that the frequency and/or voltage level of the supplied energy is adjusted for each set width or amplitude of the laser beam, ensuring that, with a correspondingly set travel speed of the focusing unit, a sufficiently rapid oscillation of the mirror is generated to achieve the width of the laser beam, i.e., that the user can set the width of the swept laser beam and other parameters such as travel speed, laser power, etc., whereupon the software, in particular the application software or the control unit software, calculates the energy for controlling the actuator(s) and, if necessary, executes it.
[0021] Von Vorteil sind die Maßnahmen, bei denen der Spiegel um die Drehachse in einem definierten Winkel von dem Aktuator verstellt wird. Dadurch wird erreicht, dass ein sehr einfacher und kostengünstiger Aufbau geschaffen wird. [0021] Advantageous are the measures in which the mirror is adjusted around the rotational axis at a defined angle by the actuator. This results in a very simple and cost-effective design.
[0022] Vorteilhaft sind die Maßnahmen, bei denen die Auslenkung des vorzugsweisen letzten Spiegels um eine Drehachse durch den Aktuator in y-Richtung erfolgt. Dadurch wird erreicht, dass nur sehr wenige Bauelemente mit sehr wenig Gewicht benötigt werden, sodass ein Einsatz in der Fokussiereinheit bzw. Laserkopf möglich ist. [0022] Advantageous measures include the deflection of the preferably last mirror around a rotational axis by the actuator in the y-direction. This ensures that only very few components with very little weight are required, allowing use in the focusing unit or laser head.
[0023] Es sind die Maßnahmen von Vorteil, bei denen die Auslenkung des Spiegels um zwei Drehachsen mit zwei Aktuatoren in x- und y-Richtung erfolgt. Dadurch wird erreicht, dass verschiedenste Bewegungen des Laserstrahls, wie beispielsweise einen Sinus oder eine Trochoide, usw., erzeugt werden können, sodass die Qualität derartiger gewobbelten Linien verbessert werden kann. [0023] Measures in which the mirror deflects around two axes of rotation with two actuators in the x and y directions are advantageous. This allows a wide variety of laser beam movements, such as a sine or trochoid, etc., to be generated, thus improving the quality of such wobbled lines.
[0024] Vorteilhaft sind die Maßnahmen, bei denen der Laserstrahl zwischen den zumindest drei Spiegeln freilaufend verläuft, wobei der erste Spiegel im Gehäuse positioniert wird und den Laserstrahl kommend vom Laser entlang der y-Richtung des Bearbeitungstisches in Richtung zweiten Spiele ablenkt, worauf der zweite Spiegel, der mit dem Schlitten gekoppelt ist und mit diesem verstellt wird, den Laserstrahl in x-Richtung zum dritten Spiegel in der Fokussiereinheit ablenkt, und dass vom dritten Spiegel der Laserstrahl in y-Richtung zur Linse abgelenkt wird. Dadurch wird erreicht, dass eine Verstellung des Schlittens und der Fokussiereinheit bei freiverlaufenden Laserstrahl möglich ist. [0024] Advantageous measures include the laser beam running freely between the at least three mirrors. The first mirror is positioned in the housing and deflects the laser beam coming from the laser along the y-direction of the machining table toward the second play. The second mirror, which is coupled to the carriage and is adjusted with it, then deflects the laser beam in the x-direction toward the third mirror in the focusing unit. The third mirror deflects the laser beam in the y-direction toward the lens. This allows adjustment of the carriage and the focusing unit while the laser beam is running freely.
[0025] Vorteilhaft sind die Maßnahmen, bei denen der Laserstrahl zwischen den zumindest zwei Spiegeln freilaufend verläuft, wobei ein Laser im Gehäuse positioniert wird und der Laserstrahl vom Laser entlang der y-Richtung des Bearbeitungstisches in Richtung ersten Spiegel abgibt, worauf der erste Spiegel, der mit dem Schlitten gekoppelt ist und mit diesem verstellt wird, den Laserstrahl in x-Richtung zum zweiten Spiegel in der Fokussiereinheit ablenkt, und dass vom zweiten Spiegel der Laserstrahl in z-Richtung zur Linse abgelenkt wird. Dadurch wird ein einfacher und kostengünstiger Aufbau erreicht. [0025] Advantageous measures include the laser beam running freely between the at least two mirrors, with a laser positioned in the housing and the laser beam being emitted from the laser along the y-direction of the machining table toward the first mirror. The first mirror, which is coupled to the carriage and adjusted with it, then deflects the laser beam in the x-direction toward the second mirror in the focusing unit, and the second mirror deflects the laser beam in the z-direction toward the lens. This results in a simple and cost-effective design.
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[0026] Es sind die Maßnahmen von Vorteil, bei denen beim Wobbeln des ersten oder zweiten Spiegels die Entfernungen des Laserstrahls zwischen den Spiegeln erfasst und ausgewertet werden, worauf die Auslenkung bzw. der Winkel für den gewobbelten Spiegel durch entsprechende Anpassung der Energie für den Aktuator angepasst wird, um eine konstante Strichstärke, insbesondere Breite, des Laserstrahls zu erreichen. Dadurch wird erreicht, dass durch diese Konfiguration keine Erhöhung der Massen bzw. Gewicht an der Fokussiereinheit auftreten. Weiters ist ausreichend Platz im Bereich der Spiegel im Gehäuse der Laserbearbeitungsmaschine vorhanden. [0026] Advantageous measures include detecting and evaluating the distances of the laser beam between the mirrors during the wobbling of the first or second mirror. The deflection or angle of the wobbled mirror is then adjusted by appropriately adjusting the actuator energy to achieve a constant line width, particularly width, of the laser beam. This ensures that this configuration does not increase the mass or weight of the focusing unit. Furthermore, sufficient space is available in the area of the mirrors in the housing of the laser processing machine.
[0027] Schließlich sind die Maßnahmen von Vorteil, bei denen mit einem Laserstrahl eine sogenannte „gewobbelte“ Fläche, insbesondere Gravurfläche, umrandet wird. Dadurch wird erreicht, dass damit auf Auflösung der gravierten Fläche verbessert, insbesondere geschärtft, wird. [0027] Finally, measures involving the use of a laser beam to outline a so-called "wobbled" surface, particularly an engraved surface, are advantageous. This improves the resolution of the engraved surface, particularly by sharpening it.
[0028] Erfolgt hingegen keine Beaufschlagung des Aktuators mit Energie, so halten die Aktuatoren den Spiegel in der ursprünglichen Stellung und es kann ein normaler Bearbeitungsprozess durchgeführt werden. [0028] If, however, the actuator is not supplied with energy, the actuators hold the mirror in its original position and a normal machining process can be carried out.
[0029] Die Erfindung wird anschließend in Form eines Ausführungsbeispiels beschrieben, wobei darauf hingewiesen wird, dass die Erfindung nicht auf das dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel bzw. Lösung begrenzt ist. [0029] The invention is described below in the form of an embodiment, whereby it is pointed out that the invention is not limited to the illustrated and described embodiment or solution.
[0030] Es zeigen: [0030] Shown are:
[0031] Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung eines Laserplotters mit einem eingelegten zu gravierenden Werkstück während des Bearbeitungsprozesses, in vereinfachter, schematischer Darstellung; [0031] Fig. 1 is a diagrammatic representation of a laser plotter with an inserted workpiece to be engraved during the machining process, in a simplified, schematic representation;
[0032] Fig. 2 eine schaubildliche Draufsicht auf den Laserplotter ohne Deckel mit schematisch eingezeichneten Laserstrahlverlauf, in vereinfachter schematischer Darstellung; [0032] Fig. 2 is a diagrammatic plan view of the laser plotter without a cover with a schematically drawn laser beam path, in a simplified schematic representation;
[0033] Fig. 3 eine schaubildliche Darstellung der Fokussiereinheit ohne zusätzliche Komponente, insbesondere ohne Ultraschalsensor, jedoch mit eingezeichneten Laserstrahl, in vereinfachter schematischer Darstellung; [0033] Fig. 3 is a diagrammatic representation of the focusing unit without additional components, in particular without an ultrasonic sensor, but with a laser beam drawn in, in a simplified schematic representation;
[0034] Fig. 4 eine Schnittdarstellung durch die Fokussiereinheit gemäß Figur 3 mit deaktivierter Wobbeleinheit, in vereinfachter schematischer Darstellung; [0034] Fig. 4 is a sectional view through the focusing unit according to Figure 3 with the wobble unit deactivated, in a simplified schematic representation;
[0035] Fig. 5 eine Schnittdarstellung durch die Fokussiereinheit gemäß Figur 4 mit aktivierter Wobbeleinheit, in vereinfachter schematischer Darstellung; [0035] Fig. 5 is a sectional view through the focusing unit according to Figure 4 with activated wobble unit, in a simplified schematic representation;
[0036] Fig. 6 eine schaubildliche Darstellung eines Flachbett-Laserplotters, in vereinfachter, schematischer Darstellung; [0036] Fig. 6 is a diagrammatic representation of a flatbed laser plotter, in a simplified, schematic representation;
[0037] Fig.7 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer schaubildlichen Draufsicht auf einen Laserplotter mit gewobbeltem zweitem Spiegel, in vereinfachter, schematischer Darstellung; [0037] Fig.7 shows a further embodiment of a diagrammatic plan view of a laser plotter with a wobbled second mirror, in a simplified, schematic representation;
[0038] Fig.8 ein anderes Ausführungsbeispiel einer schaubildlichen Draufsicht auf den Laserplotter ohne Deckel mit einem Laser, insbesondere einem Diodenlaser, anstelle des ersten Spiegels, in vereinfachter schematischer Darstellung; [0038] Fig.8 shows another embodiment of a diagrammatic plan view of the laser plotter without a cover with a laser, in particular a diode laser, instead of the first mirror, in a simplified schematic representation;
[0039] Fig. 9 eine schematische Darstellung eines gewobbelten Laserstrahls bzw. -verlaufs bei dem nur zu den erforderlichen Zeitpunkten der Laser aktiviert wurde, um eine Linie zu erzeugen, in vereinfachter, schematischer Darstellung; [0039] Fig. 9 is a schematic representation of a wobbled laser beam or path in which the laser was activated only at the required times to generate a line, in a simplified, schematic representation;
[0040] Fig. 10 eine schematische verzerrte Darstellung zur Veranschaulichung einer Ansteuerung des Lasers zur Bildung einer vorzugsweisen geraden, Linie, in vereinfachter, schematischer Darstellung. [0040] Fig. 10 is a schematic distorted representation to illustrate a control of the laser to form a preferably straight line, in a simplified, schematic representation.
[0041] Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlichen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch [0041] By way of introduction, it should be noted that in the different embodiments, identical parts are provided with identical reference symbols or identical component designations, whereby the disclosures contained in the entire description can be transferred analogously to identical parts with identical reference symbols or identical component designations.
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sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die beschriebene Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. the position information chosen in the description, such as top, bottom, side, etc., refers to the described figure and is to be transferred to the new position accordingly if the position is changed.
[0042] In den Fig. 1 bis 10 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Laserbearbeitungsmaschinen 1 bzw. ein Lasergeräten 1, insbesondere ein Laserplotter 2a und/oder ein Flachbett-Laserplotter 2b, gezeigt. Selbstverständlich ist auch eine Anwendung bei anderen Laserbearbeitungsmaschinen, insbesondere bei einem Galvo-Laser, möglich. [0042] Figures 1 to 10 show an embodiment of a laser processing machine 1 or a laser device 1, in particular a laser plotter 2a and/or a flatbed laser plotter 2b. Of course, application to other laser processing machines, in particular a galvo laser, is also possible.
[0043] Beim gezeigten Laserplotter 2a, gemäß Fig. 1, ist in einem Gehäuse 3 zumindest eine, vorzugsweise zwei, Strahlenquelle/n 4 bzw. Laserquellen 4 in Form von Lasern 5, 6 angeordnet. Die Laser 5 und 6 wirken vorzugsweise abwechselnd auf ein zu bearbeitendes Werkstück 7 ein. Das Werkstück 7 ist bzw. wird in einem Bearbeitungsraum 8 des Laserplotters 2a, insbesondere auf einem Bearbeitungstisch 9, positioniert, wobei der Bearbeitungstisch 9 vorzugsweise in seiner Höhe verstellbar ist. Ein von einer Strahlenquelle 4, insbesondere dem Laser 5 oder 6, abgegebener Laserstrahl 10 wird über Umlenkelemente 11 an zumindest eine verfahrbare Fokussiereinheit 12 bzw. Laserkopf 12 gesendet, von der der Laserstrahl 10 in Richtung Werkstück 7 abgelenkt und zur Bearbeitung fokussiert wird. Die Steuerung, insbesondere die Positionssteuerung des Laserstrahls 10 zum Werkstück 7, erfolgt über eine in einer Steuereinheit 13 laufende Software, wobei das Werkstück 7 durch Verstellung eines Schlittens 14, an dem auch die Fokussiereinheit 12 bzw. der Laserkopf 12 verfahrbar angeordnet ist, über vorzugsweise einen Riemenantrieb in x-y-Richtung bearbeitet wird. Hierbei ist es möglich, dass beispielsweise bei dem Bearbeitungsprozess "Gravur" die Verstellung des Schlittens 14 zeilenweise erfolgt, wogegen bei dem Bearbeitungsprozesse "Schneiden" der Schlitten 14 entsprechend der zu schneidenden Kontur verfahren wird, also nicht zeilenweise. [0043] In the laser plotter 2a shown in Fig. 1, at least one, preferably two, radiation source(s) 4 or laser sources 4 in the form of lasers 5, 6 are arranged in a housing 3. The lasers 5 and 6 preferably act alternately on a workpiece 7 to be processed. The workpiece 7 is positioned in a processing space 8 of the laser plotter 2a, in particular on a processing table 9, wherein the processing table 9 is preferably adjustable in height. A laser beam 10 emitted by a radiation source 4, in particular the laser 5 or 6, is sent via deflection elements 11 to at least one movable focusing unit 12 or laser head 12, from which the laser beam 10 is deflected towards the workpiece 7 and focused for processing. The control, in particular the position control of the laser beam 10 relative to the workpiece 7, is carried out via software running in a control unit 13. The workpiece 7 is processed by adjusting a carriage 14, on which the focusing unit 12 or the laser head 12 is also arranged for movement, preferably via a belt drive in the x-y direction. It is possible, for example, that in the "engraving" processing process, the adjustment of the carriage 14 takes place line by line, whereas in the "cutting" processing process, the carriage 14 is moved according to the contour to be cut, i.e., not line by line.
[0044] Bei derartigen Laserbearbeitungsmaschinen 1, insbesondere Laserplottern 2a, ist es für die Sicherheit notwendig, dass zum Starten der Bearbeitung des Werkstückes 7 ein Deckel 15 bzw. Tür 15, der vorzugsweise zumindest teilweise transparent ausgebildet ist, geschlossen werden muss, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Anschließend kann das Bedienerpersonal den Laserpunkt bzw. eine Lichtquelle 16 beispielsweise in Form eines Laser-Pointer 16, insbesondere Lichtstrahl 17 bzw. Laser-Pointer-Punkt 17, der vorzugsweise in den Strahlengang des Lasers 5, 6 eingekoppelt ist und über die Fokussiereinheit 12 in Richtung Bearbeitungstisch 8 abgelenkt wird, manuell oder auch automatisch am eingelegten Werkstück 7 positioniert werden, worauf ein Job 18 für die Bearbeitung des Werkstückes 7 gestartet werden kann. Am Ende des Jobs 18 wird anschließend der Schlitten 14 und die Fokussiereinheit 12 vorzugsweise in die Ausgangsposition verstellt, sodass das fertiggestellte Werkstück 7 entnommen werden kann, worauf ein neuer Bearbeitungsprozess durch Einlegen eines neuen zu bearbeitenden Werkstücks 7 bzw. eines Rohlings 7 gestartet werden kann. Hierbei ist es von Vorteil, wenn das Ende der Bearbeitung optisch oder akustisch angezeigt wird, sodass der Nutzer nicht ständig die Lasermaschine, insbesondere den Laserplotter 1, beobachten muss. Der Vollständigkeit halber wird erwähnt, dass die Verstellung der Fokussiereinheit 12 mit aktiviertem Lichtstrahl 17 auch bei geöffneten Deckel 17 möglich ist, jedoch der Laser 5, 6 nicht aktiviert werden kann. Weiters ist es möglich, dass die Laserbearbeitungsmaschine 1 mit einem Kamerasystem 19 ausgestattet ist, das vorzugsweise im Deckel 15 angeordnet ist und mit dem der Bearbeitungsraum 8 bei geschlossenen und geöffneten Deckel 15 aufgenommen werden kann. [0044] In such laser processing machines 1, in particular laser plotters 2a, it is necessary for safety reasons that a cover 15 or door 15, which is preferably at least partially transparent, must be closed to start the processing of the workpiece 7, as shown in Fig. 1. The operating personnel can then manually or automatically position the laser point or a light source 16, for example in the form of a laser pointer 16, in particular light beam 17 or laser pointer point 17, which is preferably coupled into the beam path of the laser 5, 6 and is deflected towards the processing table 8 via the focusing unit 12, on the inserted workpiece 7, whereupon a job 18 for processing the workpiece 7 can be started. At the end of the job 18, the carriage 14 and the focusing unit 12 are then preferably moved to the starting position so that the finished workpiece 7 can be removed, after which a new machining process can be started by inserting a new workpiece 7 to be machined or a blank 7. It is advantageous if the end of the machining process is indicated visually or acoustically so that the user does not have to constantly monitor the laser machine, in particular the laser plotter 1. For the sake of completeness, it should be mentioned that the adjustment of the focusing unit 12 with the light beam 17 activated is also possible when the cover 17 is open, but the laser 5, 6 cannot be activated. Furthermore, it is possible for the laser processing machine 1 to be equipped with a camera system 19, which is preferably arranged in the cover 15 and with which the machining space 8 can be recorded with the cover 15 closed and open.
[0045] Der Vollständigkeit halber wird darauf hingewiesen, dass die Laserbearbeitungsmaschine 1 über Anschlüsse bzw. Leitungen zur Energieversorgung oder zur Anbindung ans Intranet und/oder Internet 20 ausgestattet ist bzw. sein kann. Dabei ist es möglich, dass über eine Leitung 21 oder drahtlos per WLan oder Bluetooth eine Verbindung mit externen Komponenten 22, wie einem Laptop 22a bzw. Computer, einer automatischen Zuführeinheit, ein Förderband, ein Entnahmeroboter usw. verbunden sein kann, sodass Daten von der externen Komponenten 22, insbesondere dem Laptop 22a, übertragen werden können. Hierzu wird beispielsweise an der externen Komponente 22, insbesondere einem Computer, Laptop 22a oder einem Steuergerät, eine Grafik 23 und/oder ein Text 23 über eine handelsübliche Software 24, wie beispielsweise CorelDraw, Paint, usw., oder über die eigene Anwendungssoftware 24, insbesondere Ruby, erstellt [0045] For the sake of completeness, it should be noted that the laser processing machine 1 is or can be equipped with connections or lines for power supply or for connection to the intranet and/or internet 20. It is possible to connect to external components 22, such as a laptop 22a or computer, an automatic feed unit, a conveyor belt, a removal robot, etc., via a line 21 or wirelessly via WLAN or Bluetooth, so that data can be transmitted from the external components 22, in particular the laptop 22a. For this purpose, a graphic 23 and/or a text 23 is created, for example, on the external component 22, in particular a computer, laptop 22a, or a control unit, using commercially available software 24, such as CorelDraw, Paint, etc., or using the company's own application software 24, in particular Ruby.
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bzw. geladen, welche an die Steuereinheit 13 des Lasergerätes 1 vorzugsweise in Form des Jobs 18 exportiert bzw. übergeben wird. Vorzugsweise werden die zu übergebenden Daten von der gleichen oder einer anderen Software konvertiert, sodass die Steuereinheit 13 den Job 18 verarbeiten kann. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass die Eingabe direkt an der Laserbearbeitungsmaschine 1 über die vorhandenen Eingabemittel 25, wie beispielsweise einen Touchscreen oder Eingabetasten, erfolgen kann oder ein entsprechender Job 18 von einem Speichermedium, wie beispielsweise einer Cloud 26, einen USB-Stick 27, usw., geladen wird. Nachdem die Daten, insbesondere der oder die Jobs 18, übertragen sind oder direkt erstellt bzw. vom Speichermedium geladen wurden, wird von der Laserbearbeitungsmaschine 1, insbesondere dessen Steuereinheit 13, der Job 18 abgearbeitet. Dabei ist es möglich, dass mehrere Jobs 18 gleichzeitig in der Laserbearbeitungsmaschine 1 gespeichert und nacheinander abgearbeitet werden können. Weiters ist es auch möglich, dass die Anwendersoftware 24 in der Cloud 26 installiert ist und von der Cloud 26 über einen Webbrowser aufgerufen werden kann. or loaded, which is exported or transferred to the control unit 13 of the laser device 1, preferably in the form of the job 18. Preferably, the data to be transferred is converted by the same or different software so that the control unit 13 can process the job 18. Of course, it is also possible for the input to be made directly on the laser processing machine 1 via the existing input means 25, such as a touchscreen or input keys, or for a corresponding job 18 to be loaded from a storage medium, such as a cloud 26, a USB stick 27, etc. After the data, in particular the job(s) 18, have been transferred or have been directly created or loaded from the storage medium, the job 18 is processed by the laser processing machine 1, in particular its control unit 13. It is possible for several jobs 18 to be stored simultaneously in the laser processing machine 1 and processed one after the other. Furthermore, it is also possible that the application software 24 is installed in the cloud 26 and can be accessed from the cloud 26 via a web browser.
[0046] Weiters ist in Figur 1 die Fokussiereinheit 12 einer eingesetzten Linse 28 und mit einem Zusatzgerät 29 nämlich einen Ultraschalmessgerät ausgestattet, mit dem automatisch der Abstand zwischen Werkstückoberfläche des eingelegten Werkstückes 7 und Fokussiereinheit 12 ermittelt werden kann, sodass die korrekte Tischhöhe für eine eingesetzte Linse 28 ermitteln bzw. berechnen und eingestellt werden kann. Dieses Zusatzgerät 29 wurde bei den weiteren Figuren der übersichtshalber weggelassen. [0046] Furthermore, in Figure 1, the focusing unit 12 is equipped with an inserted lens 28 and an additional device 29, namely an ultrasonic measuring device, with which the distance between the workpiece surface of the inserted workpiece 7 and the focusing unit 12 can be automatically determined, so that the correct table height for an inserted lens 28 can be determined, calculated, and adjusted. This additional device 29 has been omitted from the other figures for the sake of clarity.
[0047] Wie nun besser aus Figur 2 ersichtlich, erfolgt bei derartigen Laserbearbeitungsmaschinen 1 die Laserstrahlführung des Laserstrahls 10 von dem Laser 5, 6 zur Fokussiereinheit 12 über Umlenkelemente 11, die gemäß Stand der Technik fix eingebaut sind. Die Umlenkelemente 1 werden dabei durch zumindest drei Spiegeln 30, 31 und 32 gebildet, zwischen denen der Laserstrahl 10 frei verläuft, d.h., dass der Laserstrahl 10 nicht in einem Lichtleiter gebunden bzw. gekoppelt ist, sondern der Laserstrahl 10 frei in der Atmosphäre/Luft verläuft, wobei der Laserstrahl 10 dabei von einem Gehäuse vorzugsweise zum Schutz umgeben sein kann. Dabei ist der erste Spiegel 30 fix im Gehäuse 3 positioniert und lenkt den Laserstrahl 10 kommend vom Laser 5,6 entlang der y-Richtung des Bearbeitungstisches 9 ab. Der zweite Spiegel 31 ist mit dem Schlitten 14 gekoppelt und wird somit entlang der y-Richtung mit dem Schlitten 14 bewegt bzw. verstellt, wobei der Laserstrahl 10 frei zwischen dem ersten Spiegel 30 und dem zweiten Spiegel 31 verläuft. Vom zweiten Spiegel 31 wird der Laserstrahl 10 frei verlaufend in x-Richtung zur Fokussiereinheit 12 abgelenkt, sodass die Fokussiereinheit 12 in der x-Richtung am Schlitten 14 verfahren werden kann. In der Fokussiereinheit 12 ist der dritte Spiegel 32 angeordnet, der nunmehr dem vom zweiten Spiegel 31 abgelenkten Laserstrahl 12 um 90° Grad in z-Richtung zur Linse 28 und in weiterer Folge zum Werkstück 7 ablenkt. Somit ist es möglich, dass der Schlitten 14 in y-Richtung und die Fokussiereinheit 12 am Schlitten 14 in x-Richtung einfach verfahren werden kann, wobei durch den letzten Spiegel 32 in der Fokussiereinheit 12 der Laserstrahl 12 in Richtung Werkstück 7, also in z-Richtung, abgelenkt wird, d.h., dass bei derartigen Laserplottern 2a, 2b immer der Laserstrahl 10 freilaufenden zwischen den mindestens drei Spiegeln 3032 verläuft und nicht, wie bei Schweißanwendungen, der Laserstrahl per Lichtleiterkabel an den Laserkopf geführt wird. [0047] As can now be seen more clearly in Figure 2, in such laser processing machines 1, the laser beam 10 is guided from the laser 5, 6 to the focusing unit 12 via deflection elements 11, which are permanently installed according to the prior art. The deflection elements 1 are formed by at least three mirrors 30, 31, and 32, between which the laser beam 10 travels freely, i.e., the laser beam 10 is not bound or coupled in a light guide, but rather the laser beam 10 travels freely in the atmosphere/air, wherein the laser beam 10 can be enclosed by a housing, preferably for protection. The first mirror 30 is fixedly positioned in the housing 3 and deflects the laser beam 10 coming from the laser 5, 6 along the y-direction of the processing table 9. The second mirror 31 is coupled to the carriage 14 and is thus moved or adjusted along the y-direction with the carriage 14, with the laser beam 10 passing freely between the first mirror 30 and the second mirror 31. The second mirror 31 deflects the laser beam 10 freely in the x-direction to the focusing unit 12, so that the focusing unit 12 can be moved in the x-direction on the carriage 14. The third mirror 32 is arranged in the focusing unit 12 and now deflects the laser beam 12, deflected by the second mirror 31, by 90° in the z-direction to the lens 28 and subsequently to the workpiece 7. It is thus possible for the carriage 14 to be easily moved in the y-direction and the focusing unit 12 on the carriage 14 in the x-direction, wherein the laser beam 12 is deflected in the direction of the workpiece 7, i.e. in the z-direction, by the last mirror 32 in the focusing unit 12, i.e. that in such laser plotters 2a, 2b the laser beam 10 always runs freely between the at least three mirrors 3032 and not, as in welding applications, the laser beam is guided to the laser head via a fiber optic cable.
[0048] In Figur 3 ist eine Außenansicht der Fokussiereinheit 12 eines Laserplotters 2a gezeigt, um den Unterschied des einfachen gewichtseinsparenden Aufbaus der Fokussiereinheit 12 gegenüber aus dem Stand der Technik bekannte Laserschweißköpfen zu zeigen. [0048] Figure 3 shows an external view of the focusing unit 12 of a laser plotter 2a in order to show the difference of the simple weight-saving construction of the focusing unit 12 compared to laser welding heads known from the prior art.
[0049] Wesentlich ist dabei, dass die Fokussiereinheit 12 bzw. Laserkopf 12 derartiger Laserbearbeitungsmaschinen 1 so leicht wie möglich ausgebildet ist, um eine sehr hohe Geschwindigkeit von bis zu aktuell 4,32 m/sec zu erreichen und somit schnell beschleunigt und gebremst (aktuell 5 g) werden zu können. Aus diesem Grund sollte die Fokussiereinheit 12 so wenig Gewicht als möglich aufweisen, um die Fokussiereinheit 12 über x- und y-Achsen über den Bearbeitungstisch 9 bewegen zu können. [0049] It is essential that the focusing unit 12 or laser head 12 of such laser processing machines 1 is designed to be as light as possible in order to achieve a very high speed of up to 4.32 m/sec and thus to be able to accelerate and decelerate quickly (currently 5 g). For this reason, the focusing unit 12 should be as light as possible in order to be able to move the focusing unit 12 across the processing table 9 via the x- and y-axes.
[0050] Die Fokussiereinheit 12 weist dabei ein Grundgehäuse 33 auf, mit dem eine Düse 34 verbunden, insbesondere verschraubt, ist. Weiters ist ein Linsengehäuse 35 mit einer darin ein-[0050] The focusing unit 12 comprises a base housing 33, to which a nozzle 34 is connected, in particular screwed. Furthermore, a lens housing 35 with a
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gesetzten Linse 28 in eine Linsenaufnahme des Grundgehäuses 33 eingesetzt. Damit die Linse 28 bzw. das Linsengehäuse 35 entnommen bzw. getauscht werden kann, ist bei diesem Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass zuerst ein Befestigungsrad 36 gelöst wird, sodass anschließend das Linsengehäuse 34 mit der Linse 28 entnommen werden kann. Hierzu wird das Befestigungsrad 36 vorzugsweise nach oben gedreht, sodass das Befestigungsrad 36 die Klemmung des Linsengehäuses 35 löst und das Linsengehäuse 35 aus der Linsenaufnahme herausgezogen werden kann. The lens 28 is inserted into a lens receptacle of the base housing 33. In order for the lens 28 or the lens housing 35 to be removed or replaced, this exemplary embodiment provides for a fastening wheel 36 to be loosened first, so that the lens housing 34 with the lens 28 can then be removed. For this purpose, the fastening wheel 36 is preferably rotated upwards so that the fastening wheel 36 releases the clamping of the lens housing 35 and the lens housing 35 can be pulled out of the lens receptacle.
[0051] Weiters weist das Grundgehäuse 33 eine Öffnung 37 auf, durch die der Laserstrahl 10 vom zweiten Spiegel 31 zum dritten Spiegel 32, der im Grundgehäuse 33, siehe Figur 4 und 5, positioniert ist, verlaufen kann. Vom dritten Spiegel 32 im Grundgehäuse 33 wird der Laserstrahl 10 anschließend derart abgelenkt, dass der Laserstrahl 10 in z-Richtung durch die eingesteckte Linse 28 zur Düse 34 und von der Düse 34, in der eine Öffnung 38 vorgesehen ist, zum Werkstück 7 gelangt. Dabei wird der Laserstrahl 10 von der Linse 28 derart fokussiert, dass in einen bestimmten Abstand 39, je nach eingesetzte Linse 28, der optimale Brennpunkt bzw. Fokuspunkt gebildet wird, bei dem die bestmögliche Energieeinbringung ins Werkstück 7 erfolgt. Grundsätzlich wird erwähnt, dass der Bearbeitungstisch 9 auf diesen Abstand 39 manuell oder automatisch eingestellt wird, sodass vorzugsweise die Oberfläche des Werkstückes 7 exakt den Abstand 39 zur eingesetzten Linse 36 aufweist oder dass der Abstand 39 geringer gewählt wird, um eine größere Bearbeitungstiefe des Laserstrahls 10 zu erreichen. Beispielsweise ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine 1,5“ Zoll Linse 28 eingesetzt, die einen Abstand 39 von beispielsweise 40mm benötigt. Üblicherweise werden bei Laserplottern 2a verschiedene Linsen 28 nämlich 1,5“ oder 2,0“ oder 2,5“ oder 4,0“ Linsen 28, eingesetzt, sodass entsprechend der Abstand 39 angepasst wird. Hierbei ist es auch möglich, dass die unterschiedlichen Linsen 28 in unterschiedlichen Positionen in der Fokussiereinheit 12 angeordnet werden, sodass der Abstand 39 dann gleichbleiben kann. [0051] Furthermore, the base housing 33 has an opening 37 through which the laser beam 10 can pass from the second mirror 31 to the third mirror 32, which is positioned in the base housing 33 (see Figures 4 and 5). The third mirror 32 in the base housing 33 then deflects the laser beam 10 in such a way that the laser beam 10 passes in the z-direction through the inserted lens 28 to the nozzle 34 and from the nozzle 34, in which an opening 38 is provided, to the workpiece 7. The laser beam 10 is focused by the lens 28 in such a way that, at a specific distance 39, depending on the lens 28 used, the optimal focal point or focus point is formed, at which the best possible energy is introduced into the workpiece 7. Basically, it is mentioned that the processing table 9 is adjusted to this distance 39 manually or automatically, so that preferably the surface of the workpiece 7 has exactly the distance 39 to the inserted lens 36 or that the distance 39 is selected to be smaller in order to achieve a greater processing depth of the laser beam 10. For example, in the embodiment shown, a 1.5" inch lens 28 is used, which requires a distance 39 of, for example, 40mm. Typically, different lenses 28 are used in laser plotters 2a, namely 1.5" or 2.0" or 2.5" or 4.0" lenses 28, so that the distance 39 is adjusted accordingly. It is also possible for the different lenses 28 to be arranged in different positions in the focusing unit 12, so that the distance 39 can then remain the same.
[0052] Bei manchen Kunden hat sich herausgestellt, dass diese das vorzugweise von Trotec Laser GmbH gekaufte Gravurmaterial lieber fräsen als mit dem Laser zu bearbeiten. Besonders für große Schilder, die dazu keine hohe Auflösung benötigen, ist ein Fräser aufgrund seiner deutlich höheren Strichstärke von 2mm bis 10mm wesentlich schneller als ein Laserstrahl 10 mit einer Strichstärke von 0,1mm bis 0,5mm, wie dies bei Laserplottern 2a oder Flachbett-Laserplottern 2b aus dem Stand der Technik der Fall ist. Dabei ist die geringe Auflösung beim Fräsen kein relevanter Nachteil, da die erstellten Schilder oft nur aus relativ großer Entfernung lesbar sein müssen. [0052] Some customers have found that they prefer to mill the engraving material, preferably purchased from Trotec Laser GmbH, rather than process it with a laser. Especially for large signs that do not require high resolution, a milling cutter is considerably faster due to its significantly higher line width of 2 mm to 10 mm than a laser beam 10 with a line width of 0.1 mm to 0.5 mm, as is the case with state-of-the-art laser plotters 2a or flatbed laser plotters 2b. The low resolution during milling is not a relevant disadvantage, since the created signs often only need to be readable from a relatively large distance.
[0053] Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass erstmals ein Laserplotter 2a oder FlachbettLaserplotter 2b mit der Funktion „Wobbeln“ ausgestattet ist, in dem zumindest ein Spiegel 30, 31 oder 32 eine oszillierende oder schwankende Bewegung ausgesetzt wird, sodass eine Verbreiterung der Laser-Strichstärke von beispielsweise bis zu 2mm erreicht wird, d.h., dass der Laserstrahl 10 in der Fokussiereinheit 12 statt einer geraden Strecke eine sinus- oder wendelförmige Bahn abfährt, wodurch der Laserstrahl 10, insbesondere die Laser-Strichstärke, optisch breiter erscheint. [0053] According to the invention, it is now provided that for the first time a laser plotter 2a or flatbed laser plotter 2b is equipped with the "wobbling" function, in which at least one mirror 30, 31 or 32 is subjected to an oscillating or fluctuating movement, so that a widening of the laser line width of, for example, up to 2 mm is achieved, i.e. that the laser beam 10 in the focusing unit 12 follows a sinusoidal or helical path instead of a straight path, whereby the laser beam 10, in particular the laser line width, appears optically wider.
[0054] Um die Fokussiereinheit 12 möglichst leicht und einfach aufzubauen, also ohne schwere Bauelemente, ist vorgesehen, dass beispielsweise der letzte Spiegel 32 drehbar über eine Drehachse 40 gelagert ist und der Spiegel 32 auf der Rückseite mit einem Aktuator 41, insbesondere ein Piezo-Element oder ein Piezostack 41a bzw. Piezostapel, gekoppelt bzw. verbunden ist, d.h., dass der letzte Spiegel 32 einen Aktuator 41 hat, der den Laserstrahl 10 parallel zur y-Achse des Bearbeitungsfeldes auslenkt. Hierzu wird der Aktuator 41 über Leitungen 42 (wie schematisch dargestellt) mit vorzugsweise gepulster und/oder modulierter Energie beaufschlagt, sodass der Aktuator 41 sich vergrößert bzw. ausdehnt und/oder verkleinert bzw. zusammenzieht und somit den Spiegel 32 um die Drehachse 40 in einem definierten Winkel 43 verstellt, wodurch der in yRichtung zum Werkstück 7 abgelenkte Laserstrahl 10 derart abgelenkt wird, dass dieser um eine Breite 44 versetzt am Werkstück 7 auftrifft, wie in Figur 5 ersichtlich, d.h., dass der Piezo bzw. Piezostack sich beim Anlegen einer Spannung ausdehnt (in vollen Linien in Figur 5 eingezeichnet), wobei beim Tausch bzw. Umkehr der Polarität der angelegten Spannung sich der Piezo [0054] In order to construct the focusing unit 12 as light and simple as possible, i.e. without heavy components, it is provided that, for example, the last mirror 32 is rotatably mounted about a rotation axis 40 and the mirror 32 is coupled or connected on the back to an actuator 41, in particular a piezo element or a piezo stack 41a or piezo stack, i.e. that the last mirror 32 has an actuator 41 which deflects the laser beam 10 parallel to the y-axis of the processing field. For this purpose, the actuator 41 is supplied with preferably pulsed and/or modulated energy via lines 42 (as schematically shown), so that the actuator 41 enlarges or expands and/or reduces or contracts and thus adjusts the mirror 32 about the axis of rotation 40 at a defined angle 43, whereby the laser beam 10 deflected in the y-direction towards the workpiece 7 is deflected in such a way that it strikes the workpiece 7 offset by a width 44, as can be seen in Figure 5, i.e. that the piezo or piezo stack expands when a voltage is applied (drawn in full lines in Figure 5), whereby when the polarity of the applied voltage is exchanged or reversed, the piezo
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bzw. Piezostack sich zusammenzieht (strichliert in Figur 5 eingezeichnet). Wird die Beaufschlagung mit Energie beendet, so nimmt der Aktuator 41 wieder seine ursprüngliche Größe an und der Spiegel 32 wird wieder in seine Ausgangsstellung zurückgestellt, wie in Figur 4 dargestellt. Somit kann durch alternatives anlegen der Energie (Strom und Spannung) sinusförmige oder kreisförmige Schwankungen/Auslenkungen, also ein Wobbeln, des Laserstrahls 10, erreicht werden. Damit wird ein optischer Eindruck eines breiten Laserstrahls bzw. Laser-Strichstärke geschaffen, sodass beim Ausführen einer Linie aufgrund der sehr schnellen pendelnden Bewegung des Laserstrahls 10 eine sehr breite Bearbeitung des Werkstoffes bzw. Materials des Werkstückes 7 in einer Linie bzw. Zeile der Fokussiereinheit 12 vorgenommen wird und somit die nächste Linie bzw. Zeile vorzugsweise in einer Breite 44 daneben ausgeführt werden kann, d.h., dass damit die Fokussiereinheit 12 Zeile für Zeile die Gravur ausführt, wobei aufgrund des gewobbelten Laserstrahles 10 die Zeile eine Breite 44 aufweist. or piezo stack contracts (shown in dashed lines in Figure 5). When the energy supply is discontinued, the actuator 41 returns to its original size and the mirror 32 is returned to its initial position, as shown in Figure 4. Thus, by applying energy (current and voltage) alternatively, sinusoidal or circular fluctuations/deflections, i.e., wobbling, of the laser beam 10 can be achieved. This creates an optical impression of a wide laser beam or laser line width, so that when executing a line, due to the very fast oscillating movement of the laser beam 10, a very wide processing of the material or material of the workpiece 7 is carried out in a line or row of the focusing unit 12 and thus the next line or row can preferably be executed with a width 44 next to it, i.e. that the focusing unit 12 thus executes the engraving line by line, wherein due to the wobbled laser beam 10 the line has a width 44.
[0055] Aktiviert bzw. eingestellt kann der Wobbelbetrieb derart werden, dass in der Software 24 eine eigene Farbe für die Grafik 23 und/oder Text 23 verwendet wird, wodurch die Wobbelbearbeitung mit der normalen Laserbearbeitung kombiniert werden kann, da nur jene Linien gewobbelt werden, die mit der entsprechenden Farbe erstellt wurden. [0055] The wobble operation can be activated or set in such a way that a separate color is used for the graphics 23 and/or text 23 in the software 24, whereby the wobble processing can be combined with the normal laser processing, since only those lines are wobbled which were created with the corresponding color.
Alternativ oder zusätzlich ist es aber auch möglich, dass ein entsprechender Parameter „Wobbeln“ aktiviert, insbesondere angekreuzt, wird, wodurch dann der gesamte Text 23 und/oder Grafik 23 gewobbelt wird. Vorzugsweise bleibt dabei die Laserbearbeitungsmaschine 1 im Gravurmodus (zeilenweise Abarbeitung), wobei aufgrund des Wobbelns ein erhöhter Produktionszuwachs erreicht wird und die Qualität der Konturen akzeptabel ist. Alternatively or additionally, it is also possible to activate a corresponding "wobble" parameter, in particular by checking it, whereby the entire text 23 and/or graphic 23 is then wobbled. Preferably, the laser processing machine 1 remains in engraving mode (line-by-line processing), whereby an increased production increase is achieved due to the wobble and the quality of the contours is acceptable.
[0056] Weiters ist eine Ausbildung möglich, bei der der vorzugsweise letzte Spiegel 32 vor der Linse 28 wiederum drehbar gelagert ist und mittels zweier Aktuatoren 41 um zwei Drehachsen 40 ausgelenkt wird. Die Auslenkung erfolgt so, dass entlang der x- und y-Richtung des Werkstückes 7 parallel zur x- und y-Richtung des Bearbeitungsfeldes bzw. des Bearbeitungstisches 9 abgelenkt wird, d.h., dass der Spiegel 32 in zwei Richtungen geschwenkt wird, wobei für jede Richtung ein Aktuator 41 benötigt wird. Damit können verschiedenste Bewegungen des Laserstrahls 10, wie beispielsweise einen Sinus oder eine Trochoide, usw., erzeugt werden, sodass die Qualität derartiger gewobbelten Linien verbessert werden kann. Dabei ist die Amplitude bzw. Breite 44 zwischen 0 (Betrieb wie bisher - ohne wobbeln des Laserstrahls 10) und beispielsweise 1 mm frei wählbar, wobei mit 1 mm Auslenkung bzw. Breite 44 eine optisch wahrnehmbare Strichstärke des Laserstrahls 10 von 2 mm erreicht wird, d.h., dass die mechanische Winkelauslenkung wegen des Reflexionsgesetzes dabei nur halb so groß ist wie die optische Winkeländerung. Üblicherweise wird jedoch in der Software der wahrnehmbare Strichstärkenwert eingestellt. [0056] Furthermore, a design is possible in which the preferably last mirror 32 in front of the lens 28 is again rotatably mounted and is deflected about two axes of rotation 40 by means of two actuators 41. The deflection occurs such that the workpiece 7 is deflected along the x- and y-direction parallel to the x- and y-direction of the processing field or the processing table 9, i.e., the mirror 32 is pivoted in two directions, with an actuator 41 being required for each direction. This allows a wide variety of movements of the laser beam 10, such as a sine or a trochoid, etc., to be generated, so that the quality of such wobbled lines can be improved. The amplitude or width 44 can be freely selected between 0 (operation as before – without wobbling of the laser beam 10) and, for example, 1 mm. With a 1 mm deflection or width 44, a visually perceptible line width of the laser beam 10 of 2 mm is achieved. This means that the mechanical angular deflection is only half as large as the optical angle change due to the law of reflection. However, the perceptible line width value is usually set in the software.
[0057] Beispielsweise wird bei einer 1,5“ Linse 28 bei einem Abstand 39 von 40mm eine Amplitude von 1mm erreicht, wenn eine mechanische Auslenkung des Spiegels 32 in einem Winkei 43 von 0,7°Grad erfolgt. Werden hingegen andere Linsen 28, wie 2,0“ oder 2,5“ oder 4,0“ Linsen 28, eingesetzt, so wird mit größerer Brennweite eine geringere Auslenkung benötigt. Man kann auch sagen, um 1mm Auslenkung am Target, also am Werkstück 7, mit einer 1,5“ Linse 28 zu erreichen, ist eine mechanische Auslenkung am Rand des Spiegels 32 von 0,16 mm (bei einem Spiegeldurchmesser von 1“) oder von 0,08 mm (bei einem Spiegeldurchmesser von 0,5“) notwendig. Derartige geringfügige Auslenken des Spiegel 32 können mühelos mit Aktuatoren 41, insbesondere Piezoelemente oder Piezostack bzw. Piezostapel, erreicht werden. [0057] For example, with a 1.5" lens 28 at a distance 39 of 40mm, an amplitude of 1mm is achieved when a mechanical deflection of the mirror 32 occurs at an angle 43 of 0.7°. However, if other lenses 28, such as 2.0" or 2.5" or 4.0" lenses 28, are used, a smaller deflection is required with a larger focal length. One could also say that in order to achieve a 1 mm deflection at the target, i.e., at the workpiece 7, with a 1.5" lens 28, a mechanical deflection at the edge of the mirror 32 of 0.16 mm (with a mirror diameter of 1") or 0.08 mm (with a mirror diameter of 0.5") is necessary. Such slight deflections of the mirror 32 can be easily achieved with actuators 41, in particular piezo elements or piezo stacks.
[0058] Ebenfalls ist die Geschwindigkeit ein wesentlicher Faktor, um den Aktuator 41 mit einer entsprechenden Frequenz anzusteuern. Um beispielsweise eine Geschwindigkeit von 100mm/s, 200m/s oder 400mm/s am Target bzw. Werkstück 7 mit einer 1,5“ Linse 28 zu erreichen, ist eine Frequenz von ca. 500Hz, 1000Hz oder 2000Hz für das Ein- und Ausschalten des Aktuators 41 notwendig. Bei der Höchstgeschwindigkeit der Laserplotter 2a der Anmelderin von 4320mm/s ist eine Frequenz von 21600HZz erforderlich. Derartige Aktuatoren 41 für diese Frequenzen sind beispielsweise als Piezo(stack) verfügbar, sodass eine Anwendung des Wobbelns mittels Aktuatoren 41 möglich ist, d.h., dass sowohl die Auslenkung im Bereich von 0,1 mm bis 0,2 mm als auch die Frequenz von bis ca. 22000Hz durch Piezo-Aktuatoren 41 erreicht werden können. Da die Aktuatoren 41 hohe Kräfte ausüben, kann die Krafteinwirkung am Spiegel 32 nahe an der [0058] Speed is also an important factor in controlling the actuator 41 with an appropriate frequency. For example, to achieve a speed of 100 mm/s, 200 m/s or 400 mm/s on the target or workpiece 7 with a 1.5" lens 28, a frequency of approximately 500 Hz, 1000 Hz or 2000 Hz is necessary for switching the actuator 41 on and off. At the maximum speed of the applicant's laser plotter 2a of 4320 mm/s, a frequency of 21600 Hz is required. Such actuators 41 for these frequencies are available, for example, as piezo (stack), so that the application of wobbling by means of actuators 41 is possible, i.e., both the deflection in the range of 0.1 mm to 0.2 mm and the frequency of up to approximately 22000 Hz can be achieved by piezo actuators 41. Since the actuators 41 exert high forces, the force acting on the mirror 32 close to the
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Drehachse 40 erfolgen, um bei geringer Auslenkdistanz den gleichen Auslenkwinkel 43 zu erreichen. Grundsätzlich kann gesagt werden, dass die Frequenz frei wählbar ist und die Aktuatoren 41 bis in den zig-kHz Bereich folgen können. Beim Abarbeiten großer, vollflächig zu gravierender Fläche ist wichtig, dass die Frequenz in den Beschleunigungsphasen des Laserkopfes 12 proportional zur Geschwindigkeit steigt. Damit erreicht man, dass die eingebrachte Flächenenergie am Werkstück 7 homogen ist und der z.B. Sinus (Wobbeln) überall die gleiche Wellenlänge hat. The rotation axis 40 is used to achieve the same deflection angle 43 at a short deflection distance. In principle, the frequency is freely selectable, and the actuators 41 can follow frequencies up to the tens of kHz range. When processing large, fully engraved surfaces, it is important that the frequency increases proportionally to the speed during the acceleration phases of the laser head 12. This ensures that the surface energy applied to the workpiece 7 is homogeneous and that the sine wave (wobble), for example, has the same wavelength everywhere.
[0059] In Figur 6 ist ein Ausführungsbeispiel mit einem Flachbett-Laserplotter 2b gezeigt, bei dem ein großes Schild als Werkstück 7 graviert werden soll. Der Unterschied zum zuvor beschriebenen Laserplotter 2a liegt darin, dass der Flachbett-Laserplotter 2b keinen Deckel hat, sondern mit einer Sicherheitsabschirmung 45 ausgestattet ist, die ein- und ausgefahren werden kann. Weiters ist der Bearbeitungstisch 9 fix im Gehäuse 3 integriert und die Höhenanpassung erfolgt durch Höhenverstellung des Laserplotters bzw. der Fokussiereinheit 12. Ansonst weist der FlachbettLaserplotter 2b im Wesentlichen die gleichen Elemente/Baugruppen, wie beispielsweise Schlitten 14, Fokussiereinheit 12, Laser 5, Steuereinheit 13 usw., auf, die jedoch an die Gegebenheiten angepasst sein können. Beispielsweise ist eine Absaugung direkt im Schlitten 14 integriert, die mit dem Laserplotter 12 verbunden ist, damit der bei einer Bearbeitung entstehende Rauch direkt abgesaugt wird, was bei den anderen Laserplottern 2a meist nicht der Fall ist, da dort der Bearbeitungsraum 9 mit dem Deckel 15 geschlossen ist und somit eine Absaugung im Gehäuse 3 integriert ist. [0059] Figure 6 shows an embodiment with a flatbed laser plotter 2b, in which a large sign is to be engraved as the workpiece 7. The difference from the previously described laser plotter 2a is that the flatbed laser plotter 2b does not have a cover, but is equipped with a safety shield 45 that can be retracted and extended. Furthermore, the processing table 9 is permanently integrated into the housing 3, and the height adjustment is achieved by adjusting the height of the laser plotter or the focusing unit 12. Otherwise, the flatbed laser plotter 2b essentially has the same elements/assemblies, such as the carriage 14, focusing unit 12, laser 5, control unit 13, etc., which, however, can be adapted to the circumstances. For example, an extraction system is integrated directly in the carriage 14, which is connected to the laser plotter 12, so that the smoke generated during processing is directly extracted, which is usually not the case with the other laser plotters 2a, since there the processing space 9 is closed with the cover 15 and thus an extraction system is integrated in the housing 3.
[0060] Der Vollständigkeit halber wird erwähnt, dass beim Laserplotter 2a und beim FlachbettLaserplotter 2b die angelegte Frequenz frei wählbar ist und die Stacks bzw. Aktuatoren 41 können bis in den zig-kHz Bereich folgen. Beim Abarbeiten großer, vollflächig zu gravierender Flächen ist es wichtig, dass die Frequenz in den Beschleunigungsphasen und Bremsphasen des Laserkopfes 12 proportional zur Geschwindigkeit steigt. Damit erreicht man, dass die eingebrachte Flächenenergie am Werkstück 7 homogen ist und der z.B. Sinus gewobbelte Laserstrahl 10 überall die gleiche Wellenlänge hat, wie dies analog mit der Steuerung der Laserleistung erfolgt: Ist der Laserkopf 12 noch langsam, wird auch die Laserleistung reduziert, damit die Streckenenergie konstant bleibt. [0060] For the sake of completeness, it should be mentioned that with the laser plotter 2a and the flatbed laser plotter 2b, the applied frequency is freely selectable, and the stacks or actuators 41 can follow up to the tens of kHz range. When processing large, fully engraved surfaces, it is important that the frequency increases proportionally to the speed during the acceleration and deceleration phases of the laser head 12. This ensures that the surface energy applied to the workpiece 7 is homogeneous and the, for example, sinusoidally wobbled laser beam 10 has the same wavelength everywhere, as is achieved analogously with the control of the laser power: If the laser head 12 is still slow, the laser power is also reduced so that the energy per unit length remains constant.
[0061] Wie in den zuvor beschriebenen Figuren 1 bis 5 wird auch beim Flachbett-Laserplotter 2b der Laserstrahl 10 über zumindest drei Spiegel 30 bis 32 (nicht dargestellt) von dem Laser 5,6 an den Laserplotter 12 geleitet, sodass auch hier wiederum das Wobbeln durchgeführt werden kann. Hierzu ist ein Bearbeitungsprozess mit einem gewobbelten Laserstrahl 10 dargestellt, mit dem vier Linien 45a - 45d am Werkstück 7 graviert wurden. Dabei ist ersichtlich, dass aufgrund des gewobbelten Laserstrahls 10 eine Linienstärke von beispielsweise 1mm erreicht wird und somit bei vier gravierten Linien 45a - 45d eine sehr große Fläche bearbeitet wurde, wie dies sonst nur über Fräser aus dem Stand der Technik möglich ist. [0061] As in the previously described Figures 1 to 5, in the flatbed laser plotter 2b, the laser beam 10 is guided from the laser 5, 6 to the laser plotter 12 via at least three mirrors 30 to 32 (not shown), so that wobbling can also be performed here. For this purpose, a machining process with a wobbled laser beam 10 is shown, with which four lines 45a - 45d were engraved on the workpiece 7. It can be seen that, due to the wobbled laser beam 10, a line thickness of, for example, 1 mm is achieved and thus, with four engraved lines 45a - 45d, a very large area was machined, something otherwise only possible with prior art milling cutters.
[0062] In Figur 7 ist ein anderes Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem nunmehr nicht der letzte Spiegel 32 drehbar gelagert und mit einem Aktuator 41 verstellt wird, sondern bei dem der Aktuator 41 am ersten oder zweiten Spiegel 30, 31, insbesondere am ersten Spiegel 30, montiert ist, d.h., dass nunmehr der letzte Spiegel 32 fix verbaut ist und zumindest einer der beiden weiteren Spiegel 30, 31, insbesondere der erste Spiegel 30, zum Wobbeln mittels Aktuatoren 41 ausgebildet ist. [0062] Figure 7 shows another embodiment in which the last mirror 32 is not rotatably mounted and adjusted by an actuator 41, but in which the actuator 41 is mounted on the first or second mirror 30, 31, in particular on the first mirror 30, i.e. the last mirror 32 is now fixed and at least one of the two further mirrors 30, 31, in particular the first mirror 30, is designed to wobble by means of actuators 41.
[0063] Dabei wird erreicht, dass die Winkelauslenkung bzw. der Winkel 43 mit steigender Länge des optischen Pfades (Laserstrahls 10) zu einer größeren Absolut-Auslenkung am Werkstück 7 führt. Dazu verdoppelt die Umlenkung 2 und 3, also die Spiegel 31 und 32, jeweils den Ablenkwinkel. Die Winkelauslenkung bzw. der Winkel 43 ist daher eine Größenordnung geringer als bei der Ansteuerung des letzten Spiegels 32, wobei in diesem Fall bei einer 1,5“ Linse 28 nur mehr in etwa 10 um bis 20 um abgelenkt werden muss. Damit jedoch eine homogene Strichstärke mit dem Laserstrahl 10 bei diesem Ausführungsbeispiel erreicht wird, ist es erforderlich, dass die Auslenkung des Aktuators 41 in Abhängigkeit der Position des Schlittens 14 und der Fokussiereinheit 12, also der x- und y-Position des Laserkopfes 12, geregelt werden, d.h., dass das die Entfernungen des Laserstrahls 10 zwischen den Spiegeln 30 - 32 erfasst und ausgewertet wer-[0063] This ensures that the angular deflection or angle 43 leads to a larger absolute deflection at the workpiece 7 with increasing length of the optical path (laser beam 10). For this purpose, the deflection 2 and 3, i.e. the mirrors 31 and 32, each double the deflection angle. The angular deflection or angle 43 is therefore an order of magnitude smaller than when controlling the last mirror 32, whereby in this case with a 1.5" lens 28, only approximately 10 µm to 20 µm of deflection is required. However, in order to achieve a homogeneous line width with the laser beam 10 in this embodiment, it is necessary that the deflection of the actuator 41 is controlled as a function of the position of the carriage 14 and the focusing unit 12, i.e., the x and y positions of the laser head 12, i.e., that the distances of the laser beam 10 between the mirrors 30 - 32 are recorded and evaluated.
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den, worauf die Auslenkung bzw. der Winkel 43 für den gewobbelten Spiegel 31, 32 durch entsprechende Anpassung der Energie für den Aktuator 41 angepasst wird, um eine konstante Strichstärke des Laserstrahls 10 zu erreichen. Der wesentliche Vorteil einer derartigen Lösung liegt darin, dass durch diese Konfiguration keine Erhöhung der Massen bzw. Gewicht der Fokussiereinheit 12 auftritt. Weiters ist ausreichend Platz im Bereich der Spiegel 30 und 31 im Gehäuse 3 der Laserbearbeitungsmaschine 1 als eine Erweiterung bei der Fokussiereinheit 12. whereupon the deflection or angle 43 for the wobbled mirror 31, 32 is adjusted by appropriately adjusting the energy for the actuator 41 in order to achieve a constant line width of the laser beam 10. The essential advantage of such a solution is that this configuration does not result in an increase in the mass or weight of the focusing unit 12. Furthermore, there is sufficient space in the area of the mirrors 30 and 31 in the housing 3 of the laser processing machine 1 as an extension of the focusing unit 12.
[0064] Das beschriebene System „WOBBELN“ kombiniert zum Teil die Vorteile von Laserplottern und Galvo-Laser. Es kann speziell auch bei großen Schneidplottern, wie dem Flachbett-Laserplotter 2b, zum Einsatz kommen, um großflächige Gravurjobs deutlich rascher als bisher abzuarbeiten, da wesentlich dicker Strichstärken für den Laserstrahl 10 ermöglicht werden. Diese Gravurjobs sollten dabei in Vektoren konvertierbar sein und haben dadurch eine geringere Auflösung. Um die Auflösung jedoch zu verbessern bzw. für schärfere Konturen zu sorgen, ist es möglich, dass jede gewobbelte Schraffurfläche abschließend ohne WOBBELN, also ohne dynamischer Spiegelbewegung, eingerahmt wird, d.h. dass zuerst die Fläche der Gravur mit aktivierten gewobbelten Laserstrahl 10 erzeugt wird und anschließend der Rand bzw. Umfang mit einem normalen Laserstrahl 10 nochmals bearbeitet wird, sodass ein sehr präziser und scharfer Gravurabschluß geschaffen wird. [0064] The described "wobble" system partially combines the advantages of laser plotters and galvo lasers. It can also be used specifically with large cutting plotters, such as the flatbed laser plotter 2b, to process large-area engraving jobs significantly faster than before, as it allows for significantly thicker line widths for the laser beam 10. These engraving jobs should be convertible to vectors and therefore have a lower resolution. However, to improve the resolution and/or ensure sharper contours, it is possible for each wobbled hatch area to be framed without wobble, i.e., without dynamic mirror movement. This means that the engraving area is first created with the wobbled laser beam 10 activated, and then the edge or perimeter is processed again with a normal laser beam 10, thus creating a very precise and sharp engraving finish.
[0065] Dieses nachträgliche Umranden kann beispielsweise in der Software 24 durch aktiveren oder ankreuzen eines Parameters eingeschaltet oder ausgeschaltet werden. [0065] This subsequent bordering can be switched on or off, for example, in the software 24 by activating or checking a parameter.
[0066] Es wird erwähnt, dass auch mehrere Spiegel 30, 31, 32 drehbar gelagert ausgeführt sein können, die mit Aktuatoren 41 in Verbindung stehen, um gemeinsam einen gewobbelten Laserstrahl 10 zu erzeugen. [0066] It is mentioned that several mirrors 30, 31, 32 can also be rotatably mounted and connected to actuators 41 in order to jointly generate a wobbled laser beam 10.
[0067] In Figur 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Laserbearbeitungsmaschine 1 gezeigt, bei der anstelle des ersten Spiegels 30 ein Laser 5,6 in Form eines Festkörperlasers oder Diodenlaser angeordnet ist. Die weiteren Spiegel 31,32, insbesondere der zweite Spiegel 31, der mit dem Schlitten 14 verstellt wird und der dritte Spiegel 32, der in der Fokussiereinheit 12 angeordnet ist und mit dieser verstellt wird, sind nach wie vor vorhanden. Damit wird erreicht, dass direkt vom Laser 5,6 der Laserstrahl 10 an den zweiten Spiegel 31 gesendet wird, wobei der Laserstrahl 10 vom zweiten Spiegel 31 an den dritten Spiegel 32 gesendet wird. Vom dritten Spiegel 32 wird der Laserstrahl 10 in Richtung Linse 28 und Werkstück 7 abgelenkt. Somit stehen für das Wobbeln die Spiegel 31 und 32 zur Verfügung, wobei zumindest ein Spiegel 32 oder 31 drehbar gelagert befestigt ist und mit einem Aktuator 41, insbesondere Piezoelement, gekoppelt ist. [0067] Figure 8 shows a further embodiment of a laser processing machine 1, in which a laser 5, 6 in the form of a solid-state laser or diode laser is arranged instead of the first mirror 30. The other mirrors 31, 32, in particular the second mirror 31, which is adjusted by the carriage 14, and the third mirror 32, which is arranged in the focusing unit 12 and adjusted by the latter, are still present. This ensures that the laser beam 10 is sent directly from the laser 5, 6 to the second mirror 31, with the laser beam 10 being sent from the second mirror 31 to the third mirror 32. The third mirror 32 deflects the laser beam 10 toward the lens 28 and the workpiece 7. Thus, the mirrors 31 and 32 are available for wobbling, wherein at least one mirror 32 or 31 is mounted rotatably and is coupled to an actuator 41, in particular a piezo element.
[0068] Weiters ist in Figur 9 ein schematisches Ausführungsbeispiel einer Anwendung einer Gravur auf einem Werkstück 7 gezeigt, wobei hierzu drei gewobbelte Zeilen 47, 48 und 49 gezeigt sind. Die Zeilen 47,48,49 weisen eine gewobbelte Breite 44 von beispielsweise vier normalen Einzel-Zeilen 50a-d, wie mit strichlierten Linien eingezeichnet, auf, d.h., dass mit einer gewobbelten Zeile 47,48,49 normalerweise der Laserkopf 12 vier Zeilen ausführen muss. [0068] Furthermore, Figure 9 shows a schematic embodiment of an application of engraving on a workpiece 7, wherein three wobbled lines 47, 48 and 49 are shown. The lines 47, 48, 49 have a wobbled width 44 of, for example, four normal individual lines 50a-d, as shown with dashed lines, i.e., with one wobbled line 47, 48, 49, the laser head 12 must normally execute four lines.
[0069] In der ersten Zeile 47 wurde eine vollflächige Gravur erzeugt, sodass der Laser 5,6 ständig, insbesondere pulsartig, aktiviert ist und durch einen sinusförmigen Verlauf durch Wobbeln zumindest eines Spiegels 30-32 die Gravur über die gesamte gewobbelte Breite 44 des Laserstrahls 10 erzeugt wurde. In der zweiten und dritten Zeile 48,49 wurde keine vollflächige Gravur durchgeführt, sondern der Laser 5,6 wurde nur punktuell aktiviert, damit eine Linie 51 graviert wurde, d.h. dass zwar der Spiegel 30-32 gewobbelt wurde, jedoch der Laser 5,6 nur zu bestimmten Zeitpunkten aktiviert wurde, um die gezeichnete Linie 51 zu gravieren. Damit wird erreicht, dass der Laserkopf 12 in einem Arbeitsschritt (Pfeil), also in einer Zeile 48 oder 49, eine Linie 51 über die vier Einzel-Zeilen 50a-d erzeugt, sodass gesagt werden kann, dass die Arbeitsgeschwindigkeit einer derartigen Gravur aufgrund des Wobbelns wesentlich erhöht wird. Nachteilig ist hierbei, dass erhöhte Anforderungen an die Echtzeitregelung der xy-Position der Fokussiereinheit als auch an die Piezoauslenkung(en) gestellt werden. [0069] In the first line 47, a full-surface engraving was created, so that the laser 5, 6 is constantly activated, in particular in a pulsed manner, and the engraving was created across the entire wobbled width 44 of the laser beam 10 by a sinusoidal course by wobbling at least one mirror 30-32. In the second and third lines 48, 49, no full-surface engraving was performed, but the laser 5, 6 was only activated selectively so that a line 51 was engraved, i.e., although the mirror 30-32 was wobbled, the laser 5, 6 was only activated at specific times to engrave the drawn line 51. This ensures that the laser head 12 generates a line 51 across the four individual lines 50a-d in a single step (arrow), i.e., in a line 48 or 49. Therefore, it can be said that the operating speed of such an engraving is significantly increased due to the wobbling. The disadvantage here is that increased demands are placed on the real-time control of the xy position of the focusing unit as well as on the piezo deflection(s).
[0070] In Figur 10 ist nunmehr schematisch dargestellt, wie bzw. wann der Laser 5,6 aktiviert ist [0070] Figure 10 now shows schematically how and when the laser 5,6 is activated
A ‚hes AT 527 863 B1 2025-09-15 A 'hes AT 527 863 B1 2025-09-15
Ss N Ss N
und wie der Spiegel 30-32 positioniert ist, um eine vorzugsweise gerade Linie 51 zu gravieren. Dabei ist wiederum das Wobbeln aktiviert, sodass der Laserstrahl 10 sich über eine Breite 44 erstrecken kann, wenn dieser aktiviert ist. Dabei sind schematisch in jeder Einzel-Zeile 50a-d, die beispielsweise wiederum 4 Einzel-Zeilen ohne Wobbeln entsprechen, Punkte 52a-d eingetragen. Dabei wird beim ersten Punkt 52a der Spiegel 30-32 derart über den/die Aktuatoren 41 positioniert, dass dieser den Laserstrahl 10 nach rechts, also vorlaufend, ablenkt, wobei nachfolgend im Punkt 52b der Spiegel 30-32 in der ursprünglichen Stellung befindet und der Laserstrahl 10 gerade nach unten verläuft. and how the mirror 30-32 is positioned to engrave a preferably straight line 51. The wobbling is again activated, so that the laser beam 10 can extend over a width 44 when activated. Points 52a-d are schematically plotted in each individual line 50a-d, which, for example, again correspond to 4 individual lines without wobbling. At the first point 52a, the mirror 30-32 is positioned over the actuator(s) 41 in such a way that it deflects the laser beam 10 to the right, i.e., forwards. Subsequently, at point 52b, the mirror 30-32 is in its original position and the laser beam 10 travels straight downwards.
Anschließend wird der Spiegel 30-32 nach links, also nachlaufend, verstellt, um an den beiden Punkte 52c und 52d den Laserstrahl 10 nach links abzulenken. Durch die exakte Ansteuerung der Spiegel 30-32 über die/den Aktuator 41 und die Aktivierung des Lasers 5,6 ist es möglich, dass eine Linie 51 mit gewobbelten Laserstrahl 10 erzeugt werden kann. Dies ist deshalb möglich, da die Steuereinheit 13 derart schnell die einzelnen Komponenten ansteuern kann, d.h., dass die Regelungstechnik neben den x- und y-Motoren für den Schlitten 14 und der Fokussiereinheit 12 noch ein oder zwei Aktuatoren 41, insbesondere Piezos, ansteuert und dazu der Laser 5,6 synchronisiert aktiviert wird. Subsequently, the mirror 30-32 is adjusted to the left, i.e., in a trailing manner, in order to deflect the laser beam 10 to the left at the two points 52c and 52d. By precisely controlling the mirrors 30-32 via the actuator(s) 41 and activating the laser 5, 6, it is possible to generate a line 51 with a wobbled laser beam 10. This is possible because the control unit 13 can control the individual components so quickly, i.e., the control technology controls one or two actuators 41, particularly piezoelectric actuators, in addition to the x- and y-motors for the carriage 14 and the focusing unit 12, and the laser 5, 6 is activated in a synchronized manner.
[0071] Grundsätzlich kann gesagt werden, dass sich ein Piezo so verhält, wie ein 1-Achs-Galvo, wobei das Arbeitsfeld deutlich kleiner ist als bei einer bekannten Galvo-Auslenkung. Dafür ist aber die Dynamik viel höher und die Herstellungskosten und vor allem das Gewicht sind viel niedriger bei einem Piezo (Aktuator) angesteuerten Spiegel 30,31,32 als bei einem Galvo-System. Eine Zwei Piezo oder Aktuatoren Spiegelansteuerung entsprechen dabei einen 2-AchsGalvo-System mit einem kleineren Arbeitsfeld. Das kleine Arbeitsfeld wird vom normalen Laserplotter 2a oder Flachbett-Laserplotter 2b über die gesamte Bearbeitungsfläche befördert. [0071] In principle, it can be said that a piezoelectric sensor behaves like a single-axis galvo, although the working field is significantly smaller than with a conventional galvo deflection. However, the dynamics are much higher, and the manufacturing costs and, above all, the weight are much lower with a piezo (actuator)-controlled mirror 30, 31, 32 than with a galvo system. A mirror control system with two piezoelectric or actuator mirrors corresponds to a 2-axis galvo system with a smaller working field. The small working field is conveyed by the standard laser plotter 2a or flatbed laser plotter 2b across the entire processing area.
[0072] Es wird darauf hingewiesen, dass die dargestellten Zeichnungen lediglich schematische Beispiele zur vereinfachten Beschreibung der Erfindung zeigen. [0072] It is pointed out that the drawings shown only show schematic examples for a simplified description of the invention.
[0073] Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus der Laserbearbeitungsmaschine 1 und deren Komponenten bzw. dessen Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert und vor allem nur schematisch dargestellt wurden. [0073] For the sake of clarity, it should finally be pointed out that, in order to better understand the structure of the laser processing machine 1 and its components or parts, some of them are not to scale and/or enlarged and/or reduced in size and, above all, are only shown schematically.
[0074] Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen bilden. [0074] Furthermore, individual features or combinations of features from the different embodiments shown and described can also form independent, inventive or inventive solutions.
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