DE29510705U1 - Vorrichtung zum Entfernen einer Beschichtung von einem im wesentlichen rotationssymmetrischen Werkstück mittels Laserstrahlung - Google Patents

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H. BAUER ■ AM KEILBUSCH 4 · D-52080 AACHEN

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Anmelder: Jet Laser Systeme Gesellschaft für Oberflächentechnik mbH, Rheinstraße 7, 41836 Hückelhoven

Bez: "Vorrichtung zum Entfernen einer Beschichtung von einem im wesentlichen rotationssymmetrischen Werkstück mittels Laserstrahlung"

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B7MJ (4123) 30. Juni 1995

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entfernen einer Beschichtung von einem im wesentlichen rotationssymmetrischen Werkstück mittels Laserstrahlung.

Zur Entfernung einer Beschichtung von einem rotationssymmetrischen Werkstück mittels Laserstrahlung besteht die Möglichkeit, eine feststehende Laseroptik zu verwenden und das Werkstück derart in eine drehantreibbare Aufnahmeeinrichtung einzubringen, daß es um seine Längsachse in Rotation versetzt wird und entlang dieser Längsachse verschoben werden kann, wodurch alle zu bearbeitenden Bereiche der Mantelfläche des Werkstücks nacheinander mit Laserstrahlung beaufschlagt werden können. Oftmals ergeben sich jedoch Probleme bei der Handhabung und hinreichend genauen Positionierung des Werkstücks, insbesondere dann, wenn dieses schlecht handhabbare Abmessungen und Formen aufweist sowie wenn die Anforderungen an die Bearbeitungsgenauigkeit sehr hoch sind.

Derartige Umstände treffen beispielsweise bei der Produktion hochwertiger Bremsleitungen zu, die zum Zweck eines erhöhten Korrosionsschutzes mit einer äußeren Lackschicht versehen sind. Die Enden dieser Bremsleitungen werden durch Stauchen und Bördeln zu Flanschen geformt, an denen sich jeweils eine Überwurfmutter abstützen kann. Würde dieser Stauch- und Bördelvorgang in einem mit

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einer Lackschicht versehenen Bereich durchgeführt, so käme es zwangsläufig zu einem Aufreißen der Lackschicht und Ablösen bzw. Abblättern von Lackpartikeln im Bereich dieser Umformzone. Diese sich ablösenden Lackpartikel wurden eine erhebliche Gefahr für die Funktionssicherheit des Bremssystems darstellen, da nicht ausgeschlossen werden kann, daß die Partikel bei Montagevorgängen in das Innere der Bremsleitungen gelangen. Aus diesem Grunde ist es erforderlich, die Lackschicht in den umzuformenden Endbereichen der Bremsleitungen rückstandsfrei und randscharf zu entfernen. Dabei darf das metallische Rohr durch diesen Entlackungsvorgang in keiner Weise geschädigt werden.

Zum Entfernen von Lack oder ähnlichen Beschichtungen hat sich die Beaufschlagung einer Oberfläche mittels Laserstrahlung als besonders tauglich erwiesen, sofern innerhalb des Bearbeitungsflecks auf der Oberfläche überall eine zur Entfernung der Beschichtung geeignete Energiedichte der Laserstrahlung vorliegt. Diese Forderung ist insbesondere bei Werkstücken mit geringem Durchmesser ein Problem, da der Bearbeitungsfleck bei einer zu einer geeigneten Energiedichte führenden Fokussierung aufgrund der vorgegebenen Größe der Pulsenergie solch große Ausmaße erhält, daß es zu einer Bestrahlung in der Breite fast des gesamten Durchmessers des Werkstücks kommt. Daraus resultieren große Unterschiede in der Energiedichte über dem Bearbeitungsfleck, wobei die Energiedichte in zentralen Bereichen zu hoch und in den Randbereichen zu niedrig ist, gemessen am Idealwert für eine Laserentlackung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bereitzustellen, mit der eine Beschichtung von rotationssymmetrischen, insbesondere unhandlichen, länglich geformten Werkstücken mit geringem Durchmesser kostengünstig, rückstandsfrei und exakt entfernt werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Entfernen einer Beschichtung von einem im wesentlichen rotationssymmetrischen Werkstück

mittels Laserstrahlung gelöst, die eine das Werkstück mindestens in Achsrichtung fixierende Aufnahmeeinrichtung, eine Laserstrahlquelle, eine drehantreibbare Rotationsoptik und eine die Laserstrahlquelle mit der Rotationsoptik verbindende Übertragungseinrichtung für den Laserstrahl aufweist, wobei die Rotationsoptik eine zentrisch angeordnete, rotierbare und den Laserstrahl in mehrere Teilstrahlen aufteilende Strahlteilungseinrichtung sowie für jeden Teilstrahl einen synchron mitrotierbaren Fokussierspiegel aufweist, wobei die Fokussierspiegel die Teilstrahlen aus unterschiedlichen Richtungen auf das Werkstück lenken.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es nicht erforderlich, das Werkstück selbst in Rotation zu versetzen, um eine Entfernung einer Beschichtung abschnittsweise über den gesamten Umfang des Werkstücks zu erzielen. Die oftmals komplizierte Handhabung z.B. länglich geformter dünner Werkstücke, wie Bremsleitungen, entfällt somit, was sich günstig auf den Bauaufwand der Handhabungseinrichtungen, d.h. kostensenkend, auswirkt.

Des weiteren ist mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung eine sehr hohe Präzision bei der Bearbeitung im Sinne einer außergewöhnlichen Maßhaltigkeit der entlackten Teilbereiche zu erzielen. Vorteilhafterweise wird das zu bearbeitende Werkstück einfach gegen einen Anschlag gefahren, der die axiale Position festlegt. Es kann aber auch erforderlich sein, während der Bearbeitung bzw. in Bearbeitungspausen eine axiale Verschiebung des Werkstücks durchzuführen, sofern die Breite des zu entlackenden Bereichs größer ist als die Breite der rotierenden Strahlflecken.

Durch die erfindungsgemäße Aufteilung des Laserstrahls in mehrere Teilstrahlen mit Hilfe der Strahlteilungseinrichtung wird sichergestellt, daß die Entlackung stets und an jedem Ort mit der physikalisch bedingten optimalen Energiedichte durchgeführt wird. Würde der gesamte von der Laserstrahlquelle emittierte Laserstrahl an einer Stelle auf die Oberfläche des Werkstücks gerichtet, so würde die optimale

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Energiedichte weit überschritten und es käme zu einer unerwünschten Plasmabildung auf der Oberfläche. Würde im Zuge einer weniger starken Fokussierung der Strahl in radiale Richtung ausgeweitet, so würden infolge der relativ kleinen Krümmungsradien des zu bearbeitenden Werkstücks die Randbereiche der Werkstückoberfläche unter einem sehr großen Winkel getroffen, so daß die Energiedichte an diesen Stellen unter den für die Entlackung optimalen Wert absinkt. Wird nämlich eine bestimmte minimale Energiedichte unterschritten, so tritt überhaupt kein Entlackungseffekt ein, da eine Verdampfung des Beschichtungsmaterials nicht stattfindet.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden diese beiden Nachteile dadurch vermieden, daß der Laserstrahl mittels der Strahiteilungseinrichtung in mehrere Teilstrahlen aufgespalten wird und jeder einzelne Teilstrahl von einem synchron mitrotierenden Fokussierspiegel derart aus unterschiedlichen Richtungen auf die Werkstückoberfläche gelenkt wird, daß sich einerseits aufgrund der entsprechend der Anzahl der Teilstrahlen aufgeteilten Gesamtenergie die Energiedichte für jeden Teilstrahl optimal einstellen läßt und andererseits wegen der kleineren realisierbaren Strahlflecke die Krümmung der Werkstückoberfläche weit weniger stark ins Gewicht fällt, da die Breite des Strahlflecks den Durchmesser selbst eines sehr dünnen Werkstücks erheblich unterschreiten kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich also zum einen durch eine sehr hohe Bearbeitungsgeschwindigkeit aus, da mit ihr sehr effektiv, d.h. nur im Bereich der optimalen Energiedichte, entlackt wird und nennenswerte Energieverlust daher nicht auftreten. Andererseits ermöglicht die Erfindung aber auch eine sehr exakte Entlackung, bei der selbst sehr hohe Maßhaltigkeitsanforderungen erfüllt werden können, da qualitätsbeeinträchtigende und nur recht unpräzise durchzuführende Maßnahmen zur Handhabung des Werkstücks entbehrlich sind. Durch den Wegfall aufwendiger Vorrichtungen zur Handhabung des Werkstücks sowie aufgrund der

äußerst effektiv genutzten Laserenergie sind mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegenüber anderen Entlackungsvorrichtungen, insbesondere bei länglich geformten Werkstücken mit geringem Durchmesser, deutliche Kostenvorteile realisierbar.

Gemäß einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird vorgeschlagen, daß die Übertragungseinrichtung eine Strahldreheinrichtung enthält, die eine Rotation des Laserstrahls um seine eigene Achse bewirkt, wobei die Winkelgeschwindigkeit der Rotationsoptik und die Winkelgeschwindigkeit des rotierenden Laserstrahls identisch sind. Um die Identität der Winkelgeschwindigkeiten zu erzielen, ist es erforderlich, daß die Winkelgeschwindigkeit der in Spiegelbauweise ausgeführten Strahldreheinrichtung halb so groß wie die Winkelgeschwindigkeit der Rotationsoptik ist.

Durch die synchrone Drehung der Rotationsoptik und des Laserstrahls steht der Laserstrahl relativ zu der Strahlteilungseinrichtung still. Auf diese Weise werden stets gleichbleibende Abbildungs- und Bestrahlungsverhältnisse auf dem Werkstück sichergestellt und eine Rotation des Laserstrahlflecks an der Bearbeitungsstelle auf dem Werkstück vermieden.

Würde z.B. ein stillstehender Laserstrahl mit einem quadratischen Querschnitt auf die Strahlteilungseinrichtung einer allein rotierenden Rotationsoptik treffen, so würde dies zu rotierenden Teilstrahlen führen, mit denen eine scharfkantige und exakte Entlackung nicht durchführbar ist. Vielmehr müßte mittels zusätzlicher Blenden in den Teilstrahlengängen eine sehr großflächige Abschattung zum Zwekke einer geradlinigen Begrenzung der Teilstrahlen und somit auch der Bearbeitungsflecke vorgenommen werden, um auf dem Werkstück eine räumlich konstante Bestrahlung zu erhalten. Indem erfindungsgemäß mittels der Strahldreheinrichtung eine Rotation des Laserstrahls um seine eigene Achse in der Art bewirkt wird, daß der Laserstrahl relativ zu der Strahlteilungseinrichtung stillsteht, liegen stets dieselben Abbildungsverhältnisse vor und ein durch eine ansonsten erforderliche

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Abschattung mittels zusätzlicher Blenden auftretender Energieverlust wird vermieden. Insbesondere geradlinig und randscharf begrenzte Bearbeitungsflecke lassen sich somit auf sehr vorteilhafte Weise erzeugen.

Wenn der Querschnitt des Laserstrahls vollständig innerhalb des Querschnitts der Strahlteilungseinrichtung liegt, werden auch solche Energieverluste vermieden, die bei einem relativen Stillstand zwischen Laserstrahl und Strahlteilungseinrichtung durch eine nur unvollständige Überdeckung ansonsten kongruenter Querschnitte beispielsweise in Form einer Verdrehung zweier identischer Quadrate mit gemeinsamem Mittelpunkt - entstehen könnten.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weiter ausgestaltend, wird vorgeschlagen, daß die Fokussierspiegel in verschiedenen Achsrichtungen unterschiedliche Brennweiten aufweisen.

Auf diese Weise kann beispielsweise ein ursprünglich quadratischer Teilstrahl durch unterschiedliche Fokussierung in der axialen und tangentialen Ebene des Bearbeitungsflecks entsprechend der günstigsten Energiedichte zu einem solchen Strahl geformt werden, der auf dem Werkstück einen rechteckigen Bearbeitungsfleck ergibt.

Eine besonders vorteilhafte Formung des Bearbeitungsflecks ergibt sich, wenn die Fokussierspiegel torisch geformt sind.

Eine Weiterbildung der Vorrichtung gemäß der Erfindung besteht darin, daß als Strahlteilungseinrichtung ein Teilerspiegel vorgesehen ist, der aus mehreren scharfkantig aneinandergrenzenden Einzelspiegeln besteht.

Eine derartige Strahlteilungseinrichtung iäßt sich fertigungstechnisch einfach und kostengünstig herstellen. Mit ihr ist des weiteren eine Aufteilung des ursprünglichen Laserstrahls in nahezu beliebig viele Teilstrahlen möglich. Durch die scharf

kantige Begrenzung der Einzelspiegel ergibt sich eine sehr vorteilhafte, ebenfalls scharfkantige Begrenzung der einzelnen Teilstrahlen und damit auch der Bearbeitungsflecke.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß vier pultdachförmig geneigte Einzelspiegel vorgesehen sind, deren Projektion in eine zur Strahlausbreitungsrichtung senkrechte Ebene jeweils quadratisch ist, die mit dieser Ebene alle denselben Winkel einschließen und propellerartig versetzt angeordnet sind. Auf diese Weise läßt sich ein quadratischer Ausgangsstrahl in vier gleiche quadratische Teilstrahlen zerlegen, woraus für die Formung der Bearbeitungsflecke große Vorteile resultieren.

Ferner wird vorgeschlagen, daß zwischen der Strahlteilungseinrichtung und den Fokussierspiegeln in jedem Teilstrahlengang eine vom zugeordneten Fokussierspiegel auf dem Werkstück scharf abgebildete Blende angeordnet ist.

Hierdurch wird die Erzeugung eines überaus scharfkantig begrenzten Bearbeitungsflecks ermöglicht, mit dem sich aufgrund der Rotation der Bearbeitungsflecke um das Werkstück auf diesem wiederum scharfkantig begrenzte Bearbeitungsbereiche, d.h. Entlackungsbereiche, realisieren lassen. Dabei ist der durch den Abschattungseffekt der Blende hervorgerufene Energieverlust in diesem Fall sehr gering, weil der abzuschattende unscharfe Bereich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung aufgrund der synchronen Rotation des Laserstrahls und der Rotationsoptik ohnehin sehr gering ausgeprägt ist.

In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, daß die Strahldreheinrichtung als drehantreibbares Rohrstück ausgebildet ist, das einen quer zur Rohrlängsrichtung angeordneten Rohrstutzen aufweist, an dessen Ende ein in Rohrlängsrichtung ausgerichteter Spiegel angeordnet ist, und daß das Rohrstück eine dem Stutzen gegenüberliegende Öffnung aufweist, in die zwei dachförmig gegeneinander gestellte Spiegel mit ihrem Dachfirst hineinragen.

Die vorgenannte Konstruktion stellt eine besonders robuste und einfach herstellbare Strahldreheinrichtung dar, die sich durch ihre Eignung für weite Drehzahlbereiche auszeichnet.

Falls die Rotationsoptik und die Strahldreheinrichtung über jeweils mindestens einen Zahnriemen oder jeweils mindestens ein Zahnrad von einem Elektromotor angetrieben werden, werden Probleme hinsichtlich der unbedingt erforderlichen Synchronisation zwischen dem rotierenden Laserstrahl und der Rotationsoptik ausgeschaltet, und das notwendige Verhältnis der Winkelgeschwindigkeit der Rotationsoptik zu der Winkelgeschwindigkeit der Strahldreheinrichtung in Höhe von 2:1 kann auf einfache Weise dauerhaft und exakt beibehalten werden.

Des weiteren ist es besonders vorteilhaft, wenn das Werkstück bei sich drehender Rotationsoptik in die bzw. aus der Aufnahmevorrichtung ein- und ausbringbar ist, da in diesem Fail bei einem Wechsel des zu bearbeitenden Werkstücks lediglich ein Abschalten des Lasers erforderlich, hingegen ein Anhalten der Rotationsoptik nicht notwendig ist.

Schließlich wird nach der Erfindung noch vorgeschlagen, daß als Laserstrahlquelle ein gepulster CO₂-TEA-Laser verwendet wird, mit dem sich sowohl hinsichtlich des Bearbeitungsergebnisses, d.h. der Entschichtungsqualität und der Schonung der Oberfläche, als auch bezüglich der wirtschaftlichen Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung sehr gute Resultate erzielen lassen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird nachfolgend anhand mehrerer in der Zeichnung abgebildeter Prinzipskizzen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Darstellung des Strahiengangs in einer erfindungs

gemäßen Vorrichtung:

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Bearbeitungsflecks auf

dem Werkstücks;

Fig. 3 den Strahlengang vor und nach der Strahlteilungseinrichtung

ohne Strahldreheinrichtung;

Fig. 4 eine Projektion des Strahlengangs gemäß Fig. 3 in die Grund

rißebene des Teilerspiegels;

Fig. 5 den Strahlengang wie in Fig. 3, jedoch mit Strahldreheinrich

tung, und

Fig. 6 eine Projektion des Strahlengangs gemäß Fig. 5 in die Grund

rißebene des Teilerspiegels.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zum Entfernen einer Lackschicht von einer Bremsleitung für ein Kraftfahrzeug mittels Laserstrahlung. Die Vorrichtung besteht im
wesentlichen aus einer nicht abgebildeten Laserstrahlqueüe in Form eines gepulsten CO₂-TEA-Lasers, einer bekannten, ebenfalls nicht abgebildeten Übertragungseinrichtung für den Laserstrahl, einer Rotationsoptik 1, einer Strahldreheinrichtung 2 sowie einer Antriebs- und Lagereinrichtung 3. Die Rotationsoptik 1 und die Strahldreheinrichtung 2 werden von einem gemeinsamen Elektromotor 3' über nicht abgebildete Zahnriemen angetrieben und weisen ein Verhältnis ihrer Winkelgeschwindigkeiten von 2:1 auf.

Die Strahidreheinrichtung 2 weist zwei dachfirstartig zueinander stehende Spiegel 5 auf, die symmetrisch zu einer Senkrechten 6 zur Strahlausbreitungsrichtung angeordnet sind. Des weiteren weist die Strahldreheinrichtung 2 einen zur Strahlausbreitungsrichtung parallelen Spiegel 7 auf, der - aus der Strahlmitte versetzt symmetrisch zu der durch den Dachfirst verlaufenden Senkrechten 6 angeordnet ist.

Der ankommende Laserstrahl 4 weist einen schraffiert dargestellten quadratischen Querschnitt 8 auf und wird durch die rotierende Strahldreheinrichtung 2 in Rotation um seine eigene Achse versetzt. Der Querschnitt 8' des die Strahldreheinrichtung 2 verlassenden Laserstrahls 4' ist weiterhin zu jedem Zeitpunkt quadratisch und mit dem Querschnitt 8 vor dem Eintritt in die Strahldreheinrichtung 2 kongruent. Durch die Eigenrotation des Laserstrahls 4' wird jedoch eine Fläche in Form eines den Querschnitt 8' umschreibenden Kreises 9 mit Laserstrahlung überstrichen, wobei außerhalb eines in den quadratischen Querschnitt 8' einbeschriebenen Kreises die Bestrahlung jedoch mit der Frequenz der Strahlrotation intermittierend ist.

Die Rotationsoptik 1 weist eine zentrisch angeordnete, mitrotierende Strahlteilungseinrichtung 10 auf, die den ankommenden Laserstrahl 4' in zwei Teilstrahlen 4" aufteilt. Die Strahlteilungseinrichtung ist als Teilerspiegel 10 ausgebildet, der aus zwei scharfkantig aneinandergrenzenden Einzelspiegeln 11 besteht, die satteldachartig aneinandergesetzt sind. Es ist jedoch ebenso möglich, daß der Teilerspiegel aus vier scharfkantig aneinandergesetzten Einzelspiegeln besteht, die propellerartig versetzt und geneigt angeordnet sind. In einem solchen Fall wird der ankommende Laserstrahl in vier gleiche Teilstrahlen aufgeteilt.

Da der nach der Strahldreheinrichtung 2 rotierende Laserstrahl 4' und die Rotationsoptik 1 wegen der Synchronisation exakt dieselbe Winkelgeschwindigkeit aufweisen, steht der rotierende Laserstrahl 4' relativ zu dem Teilerspiegel 10 still, so daß sich zeitlich konstante Abbildungsverhältnisse ergeben. Der einen quadratischen Querschnitt aufweisende Laserstrahl 4 bzw. 4' wird somit in zwei identische Teilstrahlen 4" aufgespalten, die ihrerseits einen rechteckigen Querschnitt aufweisen.

Symmetrisch zu der Drehachse 12 der Rotationsoptik 1 und der Strahldreheinrichtung 2 sind innerhalb der Rotationsoptik 1 zwei Fokussierspiegel 1 3 angeordnet,
die torisch geformt sind und die beiden Teilstrahlen 4' aus um 180° versetzten

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Ebenen auf das Werkstück 14 lenken. Dabei steht das Werkstück 14 selbst still und die beiden Teilstrahlen 4" drehen sich mit der Winkelgeschwindigkeit der Rotationsoptik 1 um die Längsachse des Werkstücks 14, die mit der Drehachse 12 zusammenfällt. Im Strahlengang jedes der beiden Teilstrahlen 4" ist zwischen der als Teilerspiegel 10 ausgebildeten Strahlteilungseinrichtung und dem jeweiligen Fokussierspiegel 13 eine Blende 1 5 angeordnet, die scharf auf der Oberfläche des Werkstücks 14 abgebildet wird und daher eine sehr scharfkantige Begrenzung 16 des Bearbeitungsflecks auf der Oberfläche des Werkstücks 14 erzeugt.

In Fig. 2 ist dargestellt, daß der von dem Teilstrahl 4" auf der Oberfläche des Werkstücks 14 erzeugte Bearbeitungsfleck 17 die Form eines geradlinig begrenzten Zylinderabschnitts aufweist. Insbesondere die der bearbeiteten Stirnseite des Werkstücks 14 abgewandte Kante 16 des Bearbeitungsflecks 17 ist sehr scharf ausgebildet, weshalb sehr hohe Anforderungen an die Maßhaltigkeit der entlackten Bereiche erfüllt werden können.

Durch die torische Form der Fokussierspiegel 1 3 ist eine unterschiedliche Fokussierung des Teilstrahls 4" in die axiale und tangentiale Richtung möglich, so daß sich die für den Entiackungsprozeß günstigste Energiedichte einstellen läßt.

Mittels eines zu einer Aufnahmeeinrichtung gehörigen Anschlagbügels 18 wird das gerade bearbeitete Werkstück 14 in axialer Richtung sicher fixiert.

Fig. 3 veranschaulicht schematisch die Abbildungsverhältnisse an einem mit einer Rotationsoptik rotierenden Teilerspiegel 20, der aus vier propellerartig aneinandergesetzten pultdachförmigen Einzelspiegeln 21 zusammengesetzt ist. Der ankommende Laserstrahl 22 wird daher in vier identische Teilstrahlen 23 zerlegt.

Da der in Fig. 3 gezeigte Laserstrahl 22 jedoch stillsteht, ergeben sich in Kombination mit dem rotierenden Teilerspiegel 20 zeitlich veränderliche Abbildungsverhältnisse in der Weise, daß sich die Formen der Querschnitte 24 der Teilstrahlen 23 ständig ändern.

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Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß der in dem größeren quadratischen Querschnitt 25 des aus den vier Einzelspiegeln 21 zusammengesetzten Teilerspiegels 20 rotierende, ebenfalls quadratische, jedoch kleinere Querschnitt 26 des ankommenden Laserstrahls 22 zu einer Erzeugung von Teilstrahlen 23 mit einem unregelmäßig viereckigen Querschnitt 24 führt. Lediglich wenn die die Querschnitte 25 und 26 begrenzenden Kanten parallel zueiander verlaufen, d.h. sich periodisch wiederholend nach einem Drehwinkel von jeweils 90°, entstehen vier Teilstrahlen 23 mit einem quadratischen Querschnitt. Um mit im Querschnitt derartig unregelmäßig geformten Teilstrahlen 23 scharfkantig begrenzte Bearbeitungsflecke zu erzeugen, ist eine allseitige Abschattung mit Blenden in der gewünschten Anordnung vorzusehen. Ist eine scharfkantige Begrenzung des Bearbeitungssflecks jedoch nicht erforderlich, da beispielsweise ein Werkstück vollständig entlackt werden soll oder die Anforderungen an den Übergangsbereich zwischen entlackter und nicht entiackter Oberfläche gering sind, stellt diese Ausführungsform der Erfindung ohne Strahldreheinrichtung jedoch eine kostengünstige Alternative dar.

In Fig. 5 sind die sich einstellenden Abbildungsverhältnisse dargestellt, die sich ergeben, wenn innerhalb der Übertragungseinrichtung für den von der Laserstrahlquelle kommenden Laserstrahl 22 eine Strahldreheinrichtung 2 angeordnet ist, die eine Rotation des aus ihr austretenden Laserstrahls 22' um seine eigene Achse bewirkt. Die als Teilerspiegel 20 ausgebildete Strahlteilungseinrichtung ist gegenüber der in Fig. 3 abgebildeten unverändert.

Aufgrund der identischen Winkelgeschwindigkeit des Laserstrahls 22' und des sich mit der Rotationsoptik drehenden Teilerspiegels 20 liegen auf letzterem zeitlich konstante Abbildungsverhältnisse vor. Der Teilerspiegel 20 bzw. die vier Einzelspiegel 21 und der rotierende Laserstrahl 22' sind derart zueinander ausgerichtet, daß die ihre jeweiligen quadratischen Querschnitte 25 und 26 begrenzenden Kanten parallel zueinander verlaufen und ihre Mittelpunkte zusammenfallen, wie es in Fig. 6 veranschaulicht ist. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Querschnitte 24' der vier Teilstrahlen 23' stets quadratisch sind.

Claims (12)

- 13- Schutzansprüche:

1. Vorrichtung zum Entfernen einer Beschichtung von einem im wesentlichen rotationssymmetrischen Werkstück (14) mittels Laserstrahlung mit einer das Werkstück (14) mindestens in Achsrichtung fixierenden Aufnahmeeinrichtung, einer Laserstrahlquelle, einer drehantreibbaren Rotationsoptik (1) und einer die Laserstrahlquelle mit der Rotationsoptik (1) verbindenden Übertragungseinrichtung für den Laserstrahl (4 bzw. 4'), wobei die Rotationsoptik (1) eine zentrisch angeordnete, rotierbare und den Laserstrahl (4 bzw. 4') in mehrere Teilstrahlen aufteilende Strahlteilungseinrichtung sowie für jeden Teilstrahl (4") einen synchron mitrotierbaren Fokussierspiegel {13) aufweist, wobei die Fokussierspiegel (13) die Teilstrahlen (4") aus unterschiedlichen Richtungen auf das Werkstück (14) lenken.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungseinrichtung eine Strahldreheinrichtung (2) enthält, die eine Rotation des Laserstrahls (4') um seine eigene Achse bewirkt, wobei die Winkelgeschwindigkeit der Rotationsoptik (1) und die Winkelgeschwindigkeit des rotierenden Laserstrahls (4') identisch sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Laserstrahls (4 bzw. 4'; 22 bzw. 22') vollständig innerhalb des Querschnitts der Strahlteilungseinrichtung liegt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussierspiegel (13) in verschiedenen Achsrichtungen unterschiedliche Brennweiten aufweisen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussierspiegel (13) torisch geformt sind.

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6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Strahlteilungseinrichtung ein Teilerspiegel {10, 20) vorgesehen ist, der aus mehreren scharfkantig aneinandergrenzenden Einzelspiegeln (11, 21) besteht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß vier pultdachförmig geneigte Einzelspiegel (21) vorgesehen sind, deren Projektion in eine zur Strahlausbreitungsrichtung senkrechte Ebene jeweils quadratisch ist, die mit dieser Ebene alle denselben Winkel einschließen und propellerartig versetzt angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Strahlteilungseinrichtung und den Fokussierspiegeln (13) in jedem Teilstrahlengang eine vom zugeordneten Fokussierspiege! (13) auf dem Werkstück (14) scharf abgebildete Blende (15) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahldreheinrichtung (2) als drehantreibbares Rohrstück ausgebildet ist, das einen quer zur Rohrlängsrichtung angeordneten Rohrstutzen aufweist, an dessen Ende ein in Rohrlängsrichtung ausgerichteter Spiegel angeordnet ist, und daß das Rohrstück eine dem Stutzen gegenüberliegende Öffnung aufweist, in die zwei dachförmig gegeneinander gestellte Spiegel mit ihrem Dachfirst hineinragen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsoptik (1) und die Strahldreheinrichtung (2) über jeweils mindestens einen Zahnriemen oder jeweils mindestens ein Zahnrad von einem Elektromotor (3') angetrieben werden.

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11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück (14) bei sich drehender Rotationsoptik (1) in die bzw. aus der Aufnahmevorrichtung ein- und ausbringbar ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Laserstrahlquelle ein gepulster CO₂-TEA-Laser verwendet wird.