DE19924970A1 - Materialbearbeitungsvorrichtung - Google Patents

Abstract

Zur Materialbearbeitung wird von einer Hochleistungslaserlichtquelle ein Laserstrahl mit anisotropem Strahlquerschnitt emittiert, der mit einer Strahlrichteinheit zur definierten Bündelung wird. Dabei soll die Strahlrichteinheit ein Totalreflexionsmittel und eine Drehlagerung umfassen, auf welcher das Totalreflexionsmittel drehbar gelagert ist, damit der aus dem Totalreflexionsmittel austretende, anisotrope Laserstrahl hinsichtlich der Orientierung seiner Intensitätsverteilung über den Strahlquerschnitt definiert ist. DOLLAR A Die Strahlrichteinheit umfaßt den Strahldreher 1 mit Gehäuse 2, in welchem eine Sammellinsenanordnung 3, ein Schmidt-Pechan-Prisma 4 als Totalreflexionsmittel und einen Kollimator 5, die auf einer optischen Achse 6 angeordnet sind. DOLLAR A Schlüsselwörter sind also gesteuerte Strahlfleckrotation, Strahldrehung, Umkehrprismen und richtungsunabhängige Materialbearbeitung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Obergriffe der unabhän­ gigen Ansprüche. Damit befaßt sich die vorliegende Erfindung damit, wie ein von einer Hochleistungslaserlichtquelle emit­ tierter Laserstrahl mit anisotropem Strahlquerschnitt defi­ niert auf einen Bereich eines zu bearbeitenden Materials ge­ bündelt werden kann.

Hochleistungslaser werden heute zur Materialbearbeitung in ei­ ner Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. So ist es unter ande­ rem möglich, die durch den Laserstrahl bereitgestellte Energie zum Schweißen, zum Härten und/oder zum Beschichten eines Grundkörpers mit metallischen Werkstoffen zu verwenden. Bei letzterem Verfahren wird beispielsweise eine verschleißfeste Schicht aufgetragen, indem ein Beschichtungspulver vermittels einer Pulverdüse in einen auf dem Material mit Laserenergie aufgeschmolzenen Bereich aufgebracht wird.

Als Hochleistungslaserlichtquellen werden typischerweise Fel­ der aus Laserdioden verwendet, die beispielsweise einen ca. 10 mm breiten und, je nach geforderter Leistung, bis zu 60 mm ho­ hen Stapel bilden können. Die aus den Dioden des Laserdioden­ feldes emittierte Strahlung wird über Mikrolinsen kollimiert und dann in einer Abbildungsoptik überlagert. Der so erzeugte Gesamtstrahl wird auf das Werkzeug fokussiert. Ein Problem hierbei besteht darin, daß der Strahlfleck aufgrund der Anord­ nung der Laserdioden im Laserdiodenfeld eine stark anisotrope Intensitätsverteilung über das Strahlprofil aufweist, die nä­ herungsweise einem Rechteck entspricht, jedenfalls aber stark asymmetrisch ist. Die Qualität der Materialbearbeitung ist da­ bei abhängig von der Qualität des auf das Material gebündelten Laserstrahls und seiner Fokussierbarkeit.

Wenn trotz anisotropem Stahl qualitativ hochwertige, insbeson­ dere bei komplizierten Strahlbahnen, gleichmäßige Bearbei­ tungsergebnisse erzielt werden sollen, muß der Strahlfleck bei Bewegung über das Material in seiner Orientierung verändert werden und/oder es müssen besondere Strahlformungsmaßnahmen ergriffen werden, um die Intensitätsverteilung über den Strahlquerschnitt zu homogenisieren.

Es ist bekannt, die Strahlfleckorientierung durch Drehen des gesamten Laserkopfes vorzunehmen. Da der Laserkopf nicht nur mit elektrischer Energie versorgt werden muß, sondern typi­ scherweise die Dioden wassergekühlt sind, bleibt der mögliche Drehwinkelbereich beschränkt, sofern nicht zur Erzielung einer Endlosdrehung aufwendige Drehdurchführungen für Wasser, Lei­ stungsstrom sowie erforderliche Steuerleitungen vorgesehen werden. Problematisch ist zudem, daß der Laserkopf vergleichs­ weise schwer ist und typischerweise zwischen 10 und 15 kg Mas­ se besitzt, was eine entsprechend stabile Dimensionierung der Drehlagerung erfordert und nur vergleichsweise langsame Dre­ hungen erlaubt.

Es ist weiter bekannt, das Werkstück zu drehen, um so eine entsprechende Orientierung des Strahlflecks auf dem Material zu erzielen. Dies ist bei kleinen Werkstücken möglich, erfor­ dert jedoch bei großen und/oder schweren Werkstücken einen technischen Aufwand, der jenen für die Drehung des Laserkopfes noch übersteigt, zumal dabei typischerweise auch Linearachsen verstellt werden müssen, um während der Drehung des Werkstückes den Laserstrahlfleck auf einer gewünschten Materialstelle zu halten, was eine aufwendige Softwaresteuerung der zur Bear­ beitung eingesetzten Maschinen erfordert.

Die bislang verwendete Homogenisierung des Laserstrahls beruht auf der Durchleitung des Laserstrahls durch einen Lichtwellen­ leiter oder eine entsprechende Faseroptik. Hier ergeben sich jedoch Probleme dadurch, daß die eingesetzten Faseroptiken aufgrund des Erfordernisses hohe Leistungen übertragen zu müs­ sen, die Strahlqualität verschlechtern, da nur sogenannte Mul­ timodefasern verwendet werden können.

Auch andere Homogenisierungsoptiken, die zur Erzielung eines symmetrischen Strahlfleckes verwendet werden, verringern in der Regel die transmittierte Leistung und haben darüber hinaus weitere Nachteile, sodaß sie in den meisten Fällen nicht ak­ zeptabel sind.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Neues für die gewerbliche Anwendung bereit zu stellen.

Die Lösung dieser Aufgabe wird unabhängig beansprucht. Bevor­ zugte Ausführungsformen finden sich in den abhängigen Ansprü­ chen.

Ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht somit dar­ in, daß bei einer Materialbearbeitungsvorrichtung mit einer Hochleistungslaserlichtquelle, die einen Laserstrahl mit ani­ sotropem Strahlquerschnitt emittiert, und einer Strahlricht­ einheit zur definierten Bündelung des Laserstrahls auf einen Bereich des zu bearbeitenden Materials die Strahlrichteinheit vorgesehen wird mit einem Totalreflexionsmittel und einer Drehlagerung, auf welcher das Totalreflexionsmittel derart drehbar gelagert ist, daß der aus dem Totalreflexionsmittel austretende anisotrope Laserstrahl hinsichtlich der Orientie­ rung der Intensitätsverteilung über den Strahlquerschnitt de­ finierbar ist.

Die Lasermaterialbearbeitung kann hierbei das Härten, Schwei­ ßen, Umschmelzen und/oder Beschichten insbesondere metalli­ scher Werkstoffe umfassen. Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß sich der mechanische Aufbau der Material­ bearbeitungsvorrichtung wesentlich vereinfachen läßt, indem man anstelle der massiven Werkstücke oder Laserköpfe mit hohem Trägheitsmoment lediglich den Laserstrahl selbst dreht, indem ein leichtes, vom Strahl durchlaufenes Totalreflexionsmittel mit geringer Masse und niedrigem Trägheitsmoment drehbar an einer Drehlagerung angebracht wird.

Mit einer derartigen Vorrichtung kann insbesondere und in ei­ nem bevorzugten Ausführungsbeispiel das von einem Laserdioden­ feld, d. h. Laserdiodenarray emittierte Laserlichtbündel auf gewünschte Weise ausgerichtete werden. Es sei darauf hingewie­ sen, daß vorliegend anstelle des Begriffes Laserlichtbündel, der für ein aus einer Vielzahl Einzelstrahlen zusammengesetz­ ten Gesamtstrahl sachlich präziser ist, der gebräuchlichere Begriff Laserstrahl verwendet wird.

Der insbesondere von einem solchen Laserdiodenfeld bzw. Diodenstapel emittierte Laserstahl wird allgemein elliptisch sein, insbesondere mit einem Achsenverhältnis der großen und kleinen Ellipsenhalbachsen von 2 : 1 bis 3 : 1. Die vorliegen­ de Erfindung ist ohne weiteres geeignet, um die von einem sol­ chen Laserdiodenfeld emittierte Strahlfleckellipse auf dem Werkstück, welches bearbeitet werden soll, zu drehen. Es ist auch möglich, Strahlen mit einem Querschnitt von 1 : 1 zu erzeu­ gen und zu verwenden, insbesondere mit Gauß- oder Flat-Top­ intensitätsverteilung. Auch für solche Strahlen ist eine er­ findungsgemäße Ausrichteeinheit vorteilhaft.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist als Totalrefle­ xionsmittel eine Spiegelprismaanordnung vorgesehen, die eine optische Achse umfaßt, wobei der Laserstrahl allgemein längs der optischen Achse in die Spiegelprismaanordnung eintritt.

Die Spiegelprismaanordnung kann so ausgebildet sein, daß der Laserstrahl in der Anordnung eine ungerade Anzahl von Refle­ xionen durchläuft, da dies die gewünschte Drehung des Strahl­ fleckes ermöglicht. Die optische Achse der Spiegelprismaanord­ nung wird dabei zumindest im wesentlichen kollinear zur Dreh­ achse des Drehlagers sein und bevorzugt koaxial zur Drehachse liegen.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein Schmidt- Pechan-Prisma vorgesehen.

Weiter wird typischerweise dem Totalreflexionsmittel eine Fo­ kussiereinheit vor- und ein Kollimator nachgeordnet. Auf diese Weise tritt ein konvergierender Strahl in das Prisma ein, wel­ ches dementsprechend in seiner Baugröße verringert werden kann. Die Fokussierung kann dabei so stark sein, daß die Bau­ größe zum Beispiel einer Prismaanordnung im Vergleich zu einem nicht fokussierten Strahl um wenigstens einen Faktor 1,5, be­ vorzugt wenigstens 2 reduziert werden kann. Hierbei wird die Strahlqualität nicht beeinträchtigt, wohingegen mit verringer­ ter Baugröße der Prismaanordnung auch deren Trägheitsmoment und Gewicht reduziert wird, sodaß die Drehbewegung hochdyna­ misch erfolgen kann. Bei herkömmlichen Strahlen sind Prismen­ größen von beispielsweise 25 mm × 40 mm × 40 mm ausreichend, um die Strahldrehung zu bewirken. Derartige Prismenanordnungen besitzen bei Verwendung des für die typischerweise gebräuchli­ chen Laserlicht-Wellenlängen erforderlichen Materials ein Ge­ wicht von nur etwa 100 g. Die Fokussierung in die Strahldre­ heinheit und insbesondere in die Spiegelprismaanordnung er­ laubt somit eine besonders schnellen Richtungswechsel bei der Bearbeitung und damit gegebenenfalls kürzere Bearbeitungszei­ ten insbesondere hochkompliziert geformter Werkstücke. Hierbei ist zu beachten, daß diese Vorteile unter gleichzeitiger Ver­ ringerung der Gesamtkosten erhalten werden, zumal ein Drehan­ trieb für das Totalreflexionsmittel aufgrund des geringen Ge­ wichtes preiswerter gewählt werden kann.

Die Nachschaltung eines Kollimators hinter dem Ausgang des To­ talreflexionsmittels sorgt dafür, daß ein allgemein paralleler Strahl mit orientiertem Intensitätsprofil erhalten wird, des­ sen Fortpflanzung, Umlenkung und letztlich Fokussierung auf das Werkstück in per se bekannter Weise vollständig ohne oder zumindest doch ohne signifikante Umbauten vorgenommen werden kann. Damit ist die vorliegende Erfindung ohne große konstruk­ tive Änderungen in bestehenden Materialbearbeitungsvorrichtun­ gen einsetzbar und es können insbesondere vorhandene Material­ bearbeitungsvorrichtungen problemfrei nachgerüstet werden.

Bei bestehenden Materialbearbeitungsvorrichtungen werden die Bewegungen des Laserstrahls über das Werkstück typisch nume­ risch gesteuert. Die vorhandene Software und die verwendeten Antriebe zur Fokussierung des Strahls auf das zu bearbeitende Material können dabei ebenfalls nahezu unverändert weiter ver­ wendet werden, da lediglich ein weiterer Steuerungsbefehl für die Vorgabe eines gewünschten Drehwinkels erzeugt werden muß, ohne daß Änderungen etwa an der Steuerung einer dreiachsigen Linearführung erforderlich sind, die bereits vorhanden ist, da insbesondere die Fokusebene durch die Strahlrotation in ihrer Lage nicht oder, bei unpräziser und nicht vollständig koaxia­ ler Ausrichtung von Drehachse und optischer Achse des totalre­ flektierenden Mittels allenfalls marginal verändert wird. Auch bleiben sämtliche nach dem Kollimator nachgeschaltete Optiken, wie Scanner und Winkeloptiken trotz Strahldrehung in ihrer La­ ge konstant, sodaß sich die Drehung der Strahlfleckorientie­ rung ohne signifikante Probleme darstellt, im Gegensatz zur Drehung etwa des gesamten Laserkopfes.

Mit einer Spiegelprismaanordnung ist, insbesondere im Gegen­ satz zur ausschließlichen Verwendung von Lichtwellenleitern, die Möglichkeit gegeben, eine Drehung stets in dieselbe Rich­ tung vorzunehmen. Wenn der Drehantrieb für die drehgelagerte Spielgelprismaanordnung dazu ausgebildet ist, die Spiegelpris­ maanordnung sehr schnell zu drehen, ist eine Quasi- Homogenisierung des Strahlfleckes auf dem zu bearbeitenden Werkstück möglich. Eine sehr schnelle Drehung der Spiegelpris­ maanordnung liegt hierbei insbesondere dann vor, wenn die Dre­ hung schnell gegenüber der beabsichtigten oder tatsächlich er­ folgenden Bewegung des Strahls über das Werkstück erfolgt. Auf diese Weise kann die bei Spielgelprismenanordnungen ermöglich­ te Endlosdrehung zur Strahlhomogenisierung ohne nachteilige Beeinträchtigungen der Strahlqualität und/oder -leistung ver­ wendet werden, sodaß die Strahlrichteinheit zugleich ein strahlprofilformendes Element darstellt.

Es ist zudem möglich, beim Erzeugen einer Laserspur auf einem Werkstück in nichtlinearer Weise auf dem Werkstück Energie zu deponieren, zum Beispiel, indem die Achse großer Strahllei­ stung stärker in die Spur oder senkrecht zu dieser orientiert, ohne daß die Bewegungsgeschwindigkeit des Strahls über das Werkstück geändert werden muß.

Schutz wird aber nicht nur für eine vollständige, laserstrahl­ verwendende Materialbearbeitungsvorrichtung begehrt, sondern zugleich auch für die Strahlrichteinheit beziehungsweise Strahldreheinheit der vorliegenden Erfindung, und zwar auch in all ihren bevorzugten Varianten, wie sie mit Bezug auf die Ma­ terialbearbeitungsvorrichtung angegeben sind.

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden nur beispielsweise anhand der Zeichnung beschreiben. In dieser zeigt:

Fig. 1 einen zu einer Strahlrichteinheit gehörenden Strahldreher gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 den Strahlenverlauf durch den Strahlendreher von Fig. 1 in der gezeigten Schnittebene;

Fig. 3 den Strahlenverlauf in perspektivischer Darstellung.

In Fig. 1 ist ein allgemein mit 1 bezeichneter Strahldreher 1 dargestellt, der einen Teil einer Strahlrichteinheit bildet, wie sie in einer CNC-gesteuerten Materialbearbeitungsvorrich­ tung mit einer Hochleistungslaserlichtquelle vorgesehen ist, in welcher ein von der Hochleistungslaserlichtquelle emittier­ ter Laserstrahl mit anisotropem Strahlquerschnitt emittiert und auf einen Bereich des zu bearbeitenden Materials fokus­ siert wird. Die Hochleistungslaserlichtquelle kann ein han­ delsübliches Diodenlasersystem sein, welches einen allgemein elliptischen Strahlfleck emittiert, dessen beide Strahlhalb­ achsen ein Verhältnis von 2 : 1 bis ungefähr 3 : 1 aufweisen können. Dieser Strahlfleck ergibt sich durch Zusammenführung der Einzelstrahlen, wie sie die einzelnen Laserdioden des Hochleistungsdiodensystems emittieren.

Nach Fig. 1 umfaßt der mit 1 bezeichnete Strahldreher 1 ein Gehäuse 2, in welchem eine Sammellinsenanordnung 3, ein Schmidt-Pechan-Prisma 4 und ein Kollimator 5 hintereinander auf einer strichpunktiert gezeichneten optischen Achse 6 an­ geordnet sind.

Die Sammellinsenanordnung 3 besteht aus mehreren Sammellinsen 3a, 3b, welche so vor dem Schmidt-Pechan-Prisma 4 angeordnet sind, daß der Brennpunkt F (Fig. 2) in diesem und entfernt von einer Außenfläche 4a, 4b, 4c, 4d, 4e liegt. Die einzelnen Linsen 3a, 3b der Sammellinsenanordnung 3 sind in per se be­ kannter Weise mit Halteringen 3c, 3d fixiert. Das Schmidt- Pechan-Prisma 4 besitzt in einem praktischen Ausführungsbei­ spiel eine Größe von 25 mm × 40 mm × 40 mm. Die Flächen 4b und 4d sind verspiegelt.

Das Schmidt-Pechan-Prisma der Spiegelprismaanordnung 4 ist auf einem Halter 7 befestigt, welcher wiederum an einem zylinder­ förmigen Drehlagerrohr 8 fixiert ist. Das Drehlagerrohr 8 weist auf beiden Seiten zum Gehäuse 2 hin ein Rillenkugellager 9a, 9b auf, wobei am oberen Ende des Drehlagerrohres ein Rie­ menscheibenring vorgesehen ist, an dem ein durch eine Öffnung 10 tretender Treibriemen (nicht gezeigt) angreift, der von ei­ nem externen Antriebsmotor (nicht gezeigt) angetrieben wird.

Der Kollimator 5 besteht ebenfalls aus einer Mehrzahl Linsen 5a, 5b, die den aus dem Schmidt-Pechan-Prisma austretenden Strahl 12 (Fig. 2) kollimieren, sodaß hinter der Austritts­ linse 5b des Kollimators 5 ein paralleler Strahl erhalten wird. Die Brennweiten von Fokussier- und Kollimierlinsen 4, 5 entsprechen einander, sodaß der Querschnitt eines aus dem Strahldreher 1 austretenden Strahles 12 mit dem Strahlquer­ schnitt des in den Strahldreher eintretenden Strahles allge­ mein konform ist.

Das Gehäuse 2 ist mit Bohrungen 13 versehen, um erforderli­ chenfalls im Gehäuse entstehende Wärme durch Fluidumspülung abführen zu können (nicht gezeigt).

Das Gehäuse 2 ist mehrteilig aufgebaut, um eine leichte Monta­ ge der optischen Bauelemente zu ermöglichen und an seinem obe­ ren und unteren Ende 2a, 2b mit Anflanschmöglichkeiten zur Verbindung mit anderen Strahlführungselementen der Materialbe­ arbeitungsvorrichtung versehen. Das Gehäuse besteht aus Alumi­ nium und ist innen wie bevorzugt schwarz eloxiert, um störende interne Lichtreflexe zu verringern oder zu vermeiden.

Im Betrieb wird ein Laserstrahl von der Hochleistungslaser­ lichtquelle mit anisotropem Strahlquerschnitt emittiert und kollimiert.

Der kollimierte Laserstrahl 12a (Fig. 2) wird längs der opti­ schen Achse 6 auf den Strahldreher 1 gelenkt und tritt dort durch die Fokussierlinsen 3a, 3b, so daß er konvergierend in das Schmidt-Pechan-Prisma 4 längs dessen optischer Achse 6 einläuft. Im Schmidt-Pechan-Prisma 4 wird er an der ersten Grenzfläche 4a totalreflektiert, läuft auf die verspiegelte zweite Fläche 4b zu, wird dort reflektiert, durchläuft dann die Grenzfläche 4f zwischen den beiden Teilprismen der Schmidt-Pechan-Prisma-Anordnung 4, wird im zweiten Teilprisma an der Grenzfläche 4c totalreflektiert, durchläuft kurz danach seinen Fokus F, wird an der Spiegelfläche 4d neuerlich reflek­ tiert und dann an der Grenzfläche 4e in Richtung auf den Kol­ limator 5a, 5b totalreflektiert. Der Laserstrahl 12 divergiert dabei nach Durchlaufen des Fokuspunktes bis zum Kollimator 5, wo er wieder kollimiert wird. Von dort läuft der Strahl zu ei­ ner üblichen Scanner- und Strahlfokussiereinheit (nicht ge­ zeigt) weiter.

Aufgrund der Struktur der Hochleistungslaserlichtquelle ist der aus dem Strahldreher austretende, kollimierte Laserstrahl anisotrop. Der Strahldreher ändert an dieser zu einem gegebe­ nen Moment vorhandenen Anisotropie des Laserstrahl nichts.

Wenn nun eine bestimmte Orientierung des anisotropen Strahl­ fleckes auf einem zu bearbeitenden Werkstück gewünscht wird, welches sich hinter der üblichen Scanner- und Strahlfokus­ siereinheit der Materialbearbeitungsvorrichtung (nicht ge­ zeigt) befindet, wird über die Steuerung (nicht gezeigt) ein elektrisches Antriebssignal an den Drehantriebsmotor gespeist, um diesen über den Treibriemen zur Drehung zu erregen. Gemein­ sam mit diesem wird das Schmidt-Pechan-Prisma 4 bewegt. Die Rotation des Schmidt-Pechan-Prismas 4 um seine optische Achse 6 bewirkt am austretenden Laserstrahl eine Drehung des Strahl­ profils um den doppelten Drehwinkel. Der aus dem Schmitt- Pechan-Prisma 4 austretende Laserstrahl ist dabei hinter dem Kollimator wiederum kollimiert, hat jedoch die erwünscht ver­ änderte Strahlorientierung.

Wenn der Laserstrahl gesteuert über ein Werkstück, beispiels­ weise einen kompliziert geformten Ventilsitz eines Verbren­ nungsmotors geführt wird, um dort mittels Pulverbeschichtung die Verschleißeigenschaften zu verbessern, kann auf einfache Weise der Strahlfleck nachgeführt und korrekt orientiert wer­ den, ohne daß die Bewegung des Laserstrahls über das Werkstück mit einem einfachen, dreiachsigen Linearantrieb verändert wer­ den muß. Zudem kann die Steuerung der Drehbewegung mit der Ma­ schinensteuerung derart gekoppelt werden, daß die Strahlorien­ tierung entsprechend der Vorschubrichtung automatisch erfolgen kann.

Die Orientierung des Strahls auf dem Werkstück kann zudem ver­ wendet werden, um auf einem Werkstück nichtlineare Beschich­ tungs- oder Härtespuren konstanter Breite zu erzeugen.

Im übrigen ist es auch möglich, anstelle eines Treibriemens einen internen Motor vorzusehen.

Die vorliegende Erfindung betrifft somit die gesteuerte Strahlfleckrotation, die Strahldrehung, Umkehrprismen und die richtungsunabhängige Materialbearbeitung.

Claims (13)

1. Materialbearbeitungsvorrichtung mit einer Hochleistungsla­ serlichtquelle zur Materialbearbeitung, die einen Laser­ strahl mit anisotropem Strahlquerschnitt emittiert, und ei­ ner Strahlrichteinheit zur definierten Bündelung des Laser­ strahls auf einen Bereich des zu bearbeitenden Materials, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlrichteinheit umfaßt ein vom Strahl durchlaufenes Totalreflexionsmittel und eine Drehlagerung, auf welcher das Totalreflexionsmittel derart drehbar gelagert ist, daß der aus dem Totalreflexionsmittel austretende, anisotrope Laserstrahl hinsichtlich der Orien­ tierung seiner Intensitätsverteilung über den Strahlquer­ schnitt definiert ist.

2. Materialbearbeitungsvorrichtung nach dem vorhergehenden An­ spruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserlichtquelle eine Vielzahl einzelner Laserdioden umfaßt, deren Einzel­ strahlen zum anisotropen Laserstrahl vor der Strahlricht­ einheit zusammengeführt werden.

3. Materialbearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl all­ gemein elliptisch oder rechteckig ist.

4. Materialbearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlquer­ schnitt in zwei aufeinander senkrechten Richtungen eine Ausdehnung von etwa 2 : 1 bis 3 : 1 besitzt.

5. Materialbearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Totalrefle­ xionsmittel eine Spiegelprismaanordnung umfaßt, die derart aufgebaut ist, daß ein allgemein längs der optischen Achse in die Spiegelprismaanordnung eintretender Strahl bis zu dessen Austritt aus der Spiegelprismaanordnung eine ungera­ de Anzahl von Reflexionen durchläuft, und die optische Ach­ se zumindest im wesentlichen allgemein kollinear zur Dreh­ achse des Drehlagers ist.

6. Materialbearbeitungsvorrichtung nach dem vorhergehenden An­ spruch, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Achse der Spiegelprismaanordnung koaxial zur Drehachse ist.

7. Materialbearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelpris­ maanordnung den Strahl 3 Totalreflexionen und 2 Spiegelun­ gen unterwirft.

8. Materialbearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelpris­ maanordnung ein Schmidt-Pechan-Prisma umfaßt.

9. Materialbearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Totalrefle­ xionsmittel eine Fokussiereinrichtung vorgeordnet ist, wel­ che den Laserstrahl in das Totalreflexionsmittel hinein bündelt.

10. Materialbearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Totalrefle­ xionsmittel ein Kollimator nachgeordnet ist.

11. Materialbearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehlagerung ein mit einer Steuerung verbundener Drehantrieb zugeordnet ist, um das Drehlager in eine vorgegebene Sollposition zu drehen und dadurch den Laserstrahl zu orientieren.

12. Strahldreheinheit insbesondere zum Einbau in die Strahl­ richteinheit einer bestehenden Materialbearbeitungsvorrich­ tung, wobei die Materialbearbeitungsvorrichtung eine Hochleistungslaserlichtquelle umfaßt, die einen Laserstrahl mit anisotropem Strahlquerschnitt emittiert, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Strahldreheinheit umfaßt ein Totalre­ flexionsmittel und eine Drehlagerung für das Totalrefle­ xionsmittel, auf welchem das Totalreflexionsmittel derart drehbar gelagert ist, daß der aus dem Totalreflexionsmittel austretende anisotrope Laserstrahl hinsichtlich der Orien­ tierung der Intensitätsverteilung über den Strahlquer­ schnitt definiert ist.

13. Verfahren zum Betrieb einer Materialbearbeitungsvorrich­ tung, insbesondere einer Materialbearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche und/oder mit einer Strahlrichteinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein anisotroper Laserstrahl erzeugt und durch eine Strahlrichteinheit geleitet wird, mit welcher die Intensi­ tätsverteilung über den anisotropen Strahlquerschnitt auf gewünschte Weise orientiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehbewegung einer Vorschubrichtung des Laser­ strahls über das zu bearbeitende Material derart angepaßt wird, daß sich eine Strahlspur ergibt, längs welcher die Strahlintensität nichtlinear verteilt ist und/oder eine zu­ mindest im wesentlichen konstant breite Strahlspur bei nichtlinearem Strahlweg ergibt.