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1. (WO2019001630) VERFAHREN ZUM HÄRTEN EINES TEILBEREICHS EINER WANDUNG EINER AUSNEHMUNG UND BEARBEITUNGSEINRICHTUNG ZUR DURCHFÜHRUNG DES VERFAHRENS
Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

Patentansprüche

1 . Verfahren zum Härten zumindest eines Teilbereichs einer Wandung (6) einer Ausnehmung in einem Werkstück (5) mittels eines Laserstrahls (1 ) mit rotationssym-metrischem Querschnitt,

wobei

- der Laserstrahl (1 ) vor seinem Eintritt in die Ausnehmung mittels eines optischen Elementes (18) divergiert wird, wobei die Laserstrahlachse (8) des divergierten Laserstrahls (2, 14) im Wesentlichen koaxial zur Längsachse (7) der Ausnehmung ausgerichtet ist;

- der divergente Laserstrahl (2, 14) zumindest teilweise in die Ausnehmung und auf den zu härtenden Bereich der Wandung (6) der Ausnehmung eingestrahlt wird, wobei der Einfallswinkel des auf die Wandung (6) auftreffenden Laserstrahls (4) höchstens 89° beträgt; und

- das Werkstück (5) translatorisch entlang der Strahlachse (8) um eine Strecke, die der Ausdehnung der Ausnehmung entlang ihrer Längsachse (7) entspricht, relativ zu dem optischen Element (18) bewegt wird;

dadurch gekennzeichnet, dass

in Abhängigkeit von einer mittels eines Wärmestrahlungsmessgerätes (31 ) gemesse-nen Temperatur der Wandung (6)

- eine Geschwindigkeit der translatorischen Bewegung

und/oder

- eine Laserleistung des Laserstrahls (1 )

geregelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Einfallswinkel in einem Bereich zwischen 70° und 87° eingestellt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Laserstrahlrichtung hinter einer durch das Werkstück (5) durchgehenden Ausnehmung mindestens ein Umlenkelement (1 1 ) angeordnet wird, das aus der Ausnehmung austretende Laserstrahlung (12) in die Ausnehmung zurücklenkt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Ausnehmung austretende Laserstrahlung (12) mittels eines Absorbers (10) absorbiert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl (1 ) vor seinem Eintritt in die Ausnehmung mittels optischer Elemente (19, 20) in einen Laserstrahl (14) mit ringförmigem Querschnitt transformiert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass hinter einer durch das Werkstück (5) durchgehenden Ausnehmung die Leistung der aus der Ausnehmung austretenden Laserstrahlung (12) gemessen wird, wobei aus der Differenz zu der eingestrahlten Laserleistung die von der Wandung (6) der Ausnehmung absorbierte Leistung bestimmt wird.

7. Bearbeitungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Laserstrahlquelle (24), eine Optikeinheit (21 ), die einen Kollimator (17), mindestens ein, einen Kegelmantelstrahl erzeugendes optisches Element (19, 20) sowie ein Fokussierelement (18) um-fasst, eine Positioniereinrichtung (28), eine mit der Laserstrahlquelle (24) und der Positioniereinrichtung (28) verbundene Steuereinheit (23), eine Werkstückaufnahme sowie eine in Laserstrahlausbreitungsrichtung hinter der Werkstückaufnahme angeordnete Umlenkeinheit (1 1 ) oder Absorbervorrichtung (10, 22) aufweist.

8. Bearbeitungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine auf der Werkstückaufnahme angeordnete Spanneinheit (27), aufweist, wobei die Absorbervorrichtung ein Laserstrahlung absorbierendes, mit der Steuereinheit (23) verbundenes Laserleistungsmessgerät (22) ist.

9. Bearbeitungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Optikeinheit (21 ) zusätzlich ein mit der Steuereinheit (23) verbundenes Wärmestrahlungsmessgerät (31 ) und einen dichroitischen Strahlteiler (30), mittels dem von dem Werkstück (5) in Richtung Optikeinheit (21 ) abgestrahlte Wärmestrahlung (33) auf das Wärmestrahlungsmessgerät (31 ) lenkbar ist, aufweist.

10. Bearbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekenn-zeichnet, dass die Werkstückaufnahme mit der Positioniereinrichtung (28) fest verbunden ist.

1 1 . Bearbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Optikeinheit (21 ) mittels der Positioniereinrichtung (28) translato-risch bewegbar ist.