LU93326B1

LU93326B1 - Element for shaping the focus of a laser

Info

Publication number: LU93326B1
Application number: LU93326A
Authority: LU
Inventors: Axel Heinrici; ALEXANDER MüLLER
Original assignee: Highyag Lasertechnologie Gmbh
Priority date: 2016-11-29
Filing date: 2016-11-29
Publication date: 2018-06-11
Also published as: WO2018099851A1; DE112017000225B4; DE112017000225T5

Abstract

Die Erfindung betrifft eine optische Vorrichtung und deren Verwendung zur Erzeugung einer gewünschten Form des Fokus eines Laserstrahls. Mittels einer solchen Vorrichtung können im Fokusbereich des Laserstrahls Änderungen der Strahlfleck-Geometrie erreicht werden. Die Erfindung stellt ein Fokusformungselement zur Verfügung, wobei das Fokusformungselement refraktiv oder reflektiv ist, umfassend einen segmentierten Bereich mit einer Anordnung von polygonalen Lenslets zur Erzeugung eines polygonalen Hauptspots sowie zumindest einer Planfläche zur Erzeugung zumindest eines Nebenspots. 93326The invention relates to an optical device and its use for generating a desired shape of the focus of a laser beam. By means of such a device changes in the beam spot geometry can be achieved in the focus area of the laser beam. The invention provides a focus-shaping element, wherein the focus-shaping element is refractive or reflective, comprising a segmented region with an array of polygonal lenslets for generating a polygonal main spot and at least one plane surface for generating at least one secondary spot. 93326

Description

Beschreibungdescription

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

[0001] Die Erfindung betrifft eine optische Vorrichtung und deren Verwendung zur Erzeugung einer gewünschten Form des Fokus eines Laserstrahls. Mittels einer solchen Vorrichtung können im Fokusbereich des Laserstrahls Änderungen der Strahlfleck-Geometrie erreicht werden.The invention relates to an optical device and its use for generating a desired shape of the focus of a laser beam. By means of such a device changes in the beam spot geometry can be achieved in the focus area of the laser beam.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

[0002] Bei der Materialbearbeitung werden zumeist fasergefuhrte Laser verwendet. Der aus einem Lichtleitkabel austretende Laserstrahl wird in einem an dessen Ende angebrachten La-serkopf zuerst mittels Laseroptiken mit entsprechender Linsen kollimiert und anschließend fokussiert.In material processing fiber-guided lasers are usually used. The emerging from a fiber optic cable laser beam is first collimated in a mounted on the end laser head by means of laser optics with appropriate lenses and then focused.

[0003] Die Kollimation dient dazu aus dem divergenten Laserstrahlkegel ein nahezu parallèles Strahlenbündel zu machen. Die Fokussierung dient dazu den kollimierten Strahl zu einem Laserspot zu formen, der dann zur Materialbearbeitung verwendet wird.The collimation serves to make from the divergent laser beam cone a nearly parallel ray bundle. Focusing serves to form the collimated beam into a laser spot, which is then used for material processing.

[0004] Der Abstand zwischen Kollimation und Fokussierung hat keinen wesentlichen Einfluss auf die so genannte Abbildungsleistung im Sinne der Größe des Laserspots. Im Bereich des kollimierten, parallelen Strahlenbündels lassen sich daher verschiedene Sensoren und Kameras einspiegeln, ohne Einfluss auf das System. Fokusformungselemente werden aus diesem Grund auch in diesem Bereich angeordnet.The distance between collimation and focusing has no significant effect on the so-called imaging performance in terms of the size of the laser spot. In the area of the collimated, parallel beam, therefore, different sensors and cameras can be reflected, without affecting the system. For this reason, focus-shaping elements are also arranged in this area.

[0005] Für die Herstellung von stoffschlüssigen Verbindungen mittels Hartlöten oder Schweißen mit Zusatzdraht unter Zuhilfenahme von Hochleistungslasem, insbesondere von galvanisch oder Tauch-verzinken Blechen, existieren verschieden technische Lösungen im Stand der Technik. Dabei werden opto-mechanische Système mit Laserkopf genutzt, welche die Laserstrahlung auf das Werkstück projizieren, den Kopf entlang der zu erstellenden Naht fuhren und einen Zusatzwerkstoff, beispielsweise fur einen Fügeprozess, zuführen.For the production of cohesive connections by means of brazing or welding with filler wire with the aid of high-power lasers, in particular of galvanic or dip-galvanizing sheets exist various technical solutions in the prior art. Here, opto-mechanical systems are used with a laser head, which project the laser radiation onto the workpiece, run the head along the seam to be created and an additional material, for example, for a joining process, perform.

[0006] Bei derartigen bekannten Systemen wird in der Regel beim Hartlöten ein runder Bereich auf dem Werkstück mit einem Durchmesser von einigen Millimetem mit einem fokus-sierten Laserspot bestrahlt. Der Zusatzwerkstoff wird dabei über einen Draht schleppend, also entgegengesetzt zur Vorschubrichtung des Laserkopfs dem Werkstück zugefuhrt.In such known systems, a round area is usually irradiated on the workpiece with a diameter of a few millimeters with a focused laser spot during brazing. The filler material is dragged over a wire, so fed to the workpiece opposite to the feed direction of the laser head.

[0007] Eine besondere Ausführungsform von Laserköpfen erzeugt dabei auf dem Werkstück einen Hauptspot fur den eigentlichen Fügeprozess von zwei Teilen und zwei vorlaufende kleine Bereiche, die ebenfalls mit Laserleistung beaufschlagt werden. Die vorlaufenden kleinen Bereiche sorgen für eine Wärmevorbehandlung der Oberflächen der miteinander zu verbindenden Teile, wodurch das Fließverhalten des Zusatzwerkstoffes im anschließenden Fügeprozess positiv beeinflusst wird.A particular embodiment of laser heads generates on the workpiece a main spot for the actual joining process of two parts and two leading small areas, which are also subjected to laser power. The leading small areas provide a heat pretreatment of the surfaces of the parts to be joined together, whereby the flow behavior of the filler material is positively influenced in the subsequent joining process.

[0008] Für die Erzeugung eines Hauptspots mit den zwei Zusatzspots bestehen verschiedene Möglichkeiten: So werden die speziellen drei Fokusse auf dem Werkstück durch einen Faser-stecker, in dem drei Glaserfasem an einen Quarzblock gespleißt wurden, erzeugt. Daraus ergibt sich eine Spotgeometrie mit einem großen runden Hauptspot sowie zwei weiteren kleinen runden Nebenspots. Nachteilig an dieser Lösung ist, dass hierfür drei Laserquellen benötigt werden.For the production of a main spot with the two additional spots there are various possibilities: Thus, the special three foci on the workpiece by a fiber-connector, in which three Glaserfasem were spliced to a quartz block produced. This results in a spot geometry with a large round main spot and two other small round secondary spots. A disadvantage of this solution is that this requires three laser sources.

[0009] Eine andere Umsetzung zur Erzeugung mehrerer Spots erzeugt eine spezielle Fokus-form indem die drei Fokusse über ein Fokusformungselement gebildet werden. So besteht die Möglichkeit eine Spotgeometrie mit einem Hauptspot und zwei Nebenspots zu erzeugen, wobei alle drei Spots eine im Wesentlichen rechteckige Form haben. Das hierfür benötigte Fokusformungselement basiert auf einer einfach zu berechnenden und einfach darzustellenden Geometrie. Nachteilig an dieser Ausführungsform ist, dass die Energie im Hauptlaserspot über die Breite der Lötnaht nahezu gleichformig eingebracht wird. Dies führt entweder zu einer Überhitzung oder einer zu langsamen Erstarrung der Löt- oder Wärmeleitschweißnaht im Randbereich oder zu einer zu geringen Energieeinbringung in der Mitte der Naht.Another implementation for generating a plurality of spots produces a special focus shape by forming the three focuses over a focus shaping element. So it is possible to create a spot geometry with a main spot and two secondary spots, all three spots have a substantially rectangular shape. The required focus-shaping element is based on a geometry that is easy to calculate and easy to display. A disadvantage of this embodiment is that the energy in the main laser spot over the width of the solder seam is introduced almost gleichformig. This leads either to overheating or too slow solidification of the solder or Wärmeleitschweißnaht in the edge region or too low energy input in the middle of the seam.

[0010] Eine Strahlformung mittels Linsenarray findet sich im Stand der Technik in den Do-kumenten WO 2006066706 A2, US020060209310A1, DE 112005003207 B4.A beam shaping by means of a lens array can be found in the prior art in the documents WO 2006066706 A2, US020060209310A1, DE 112005003207 B4.

[0011] Mit keiner der bekannten Vorrichtungen ist es möglich, aus einer einzelnen Laserquel-le mehrere Fokusse zu formen, ohne dass bei einem Hauptspot die Energie gleichmäßig über die Fläche des Hauptspots quer zur Vorschubrichtung eingebracht wird.With none of the known devices, it is possible to form a plurality of foci from a single laser source, without the energy being introduced uniformly over the area of the main spot transversely to the feed direction in the case of a main spot.

KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0012] Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Fokusformung zu Verfügung zu stellen, bei welcher ein Hauptspot und Nebenspots gebildet werden. Die Leistungsdichte im Hauptspot ist dabei im Wesentlichen homogen und entspricht im Quer-schnitt einer top-hat-Verteilung. Die Spotgeometrie sorgt dafür, dass der Spot quer zur Vorschubrichtung am Rand scharf begrenzt ist und dabei gleichzeitig in der Mitte der Lôtnaht eine hôhere Einwirkdauer des Lasers erreicht wird. Dadurch ist die Energieeinbringung in der Nahtmitte höher als am Rand.The invention is therefore based on the object to provide a device for focus shaping available, in which a main spot and secondary spots are formed. The power density in the main spot is essentially homogeneous and corresponds in cross-section to a top-hat distribution. The spot geometry ensures that the spot is sharply delimited at the edge transversely to the feed direction and at the same time a longer exposure time of the laser is achieved in the middle of the solder seam. As a result, the energy input in the seam center is higher than at the edge.

[0013] Die Erfindung stellt eine Vorrichtung zur Verfügung, umfassend ein Fokusformungs-element, welches reffaktiv oder reflektiv ist, umfassend einen segmentierten Bereich mit einer Anordnung von polygonalen Lenslets zur Erzeugung eines polygonalen Hauptspots sowie zumindest einer Planflâche (10) zur Erzeugung zumindest eines Nebenspots.The invention provides a device comprising a focus-shaping element which is reffaktiv or reflective, comprising a segmented region with an array of polygonal lenslets for generating a polygonal main spot and at least one Planflche (10) for generating at least one secondary spot ,

[0014] Es ist vorgesehen, dass das Fokusformungselement gleichartige polygonale Lenslets umfasst, wobei die polygonalen Lenslets drei, vier oder sechs Ecken aufweisen können.It is envisaged that the focus-shaping element comprises similar polygonal lenslets, wherein the polygonal lenslets may have three, four or six corners.

[0015] Weiterhin ist vorgesehen, dass die zumindest eine Planflâche zum segmentierten Bereich gewinkelt sein kann und zudem zumindest zwei Planflächen umfassen kann, wobei die Planflâchen zueinander gewinkelt sein können.Furthermore, it is provided that the at least one plane surface can be angled to the segmented region and also comprise at least two planar surfaces, wherein the plane surfaces can be angled to each other.

[0016] Das Fokusformungselement kann monolithisch sein.The focus-shaping element may be monolithic.

[0017] Es ist zudem vorgesehen, dass die Oberflâche eines Lenslets stetig differenzierbar ist, wobei die Oberflâche des segmentierten Bereichs stetig, aber nicht stetig differenzierbar sein kann.It is also contemplated that the surface of a lenslet is continuously differentiable, wherein the surface of the segmented area may be continuous but not continuously differentiable.

[0018] Das Fokusformungselement kann in einer Laseroptik in einem kollimierten Laserstrahl angeordnet sein, wobei das Fokusformungselement zudem verschiebbar quer zur Strahlrich-tung (Lângsachse) des kollimierten Laserstrahls angeordnet sein kann.The focus-shaping element can be arranged in a laser optics in a collimated laser beam, wherein the focus-shaping element can also be arranged displaceably transversely to the beam direction (longitudinal axis) of the collimated laser beam.

[0019] Für das Fokusformungselement ist vorgesehen, dass es aus Zinksulfid, Quarzglas, Aluminium oder Kupfer oder einer Kombination aus Aluminium und Kupfer bestehen kann.For the focus-shaping element is provided that it may consist of zinc sulfide, quartz glass, aluminum or copper or a combination of aluminum and copper.

[0020] Das Fokusformungselement kann einen Durchmesser von bis zu 45 mm aufweisen, eine Tiefe der optisch wirksamen Teile von bis zu 6 mmm und bei refraktiven Elementen von bis zu 8 mm.The focus-shaping element may have a diameter of up to 45 mm, a depth of the optically effective parts of up to 6 mmm and refractive elements of up to 8 mm.

[0021] Weiterhin kann der Winkel der Planflâchen des Fokusformungselements zum segmentierten Bereich bis zu 2° betragen, wobei der Winkel von zumindest zwei Planflâchen zueinander bis zu 1,5° betragen kann.Furthermore, the angle of the plane surfaces of the focus-shaping element to the segmented region can be up to 2 °, wherein the angle of at least two plane surfaces can be up to 1.5 ° to each other.

[0022] Es ist weiterhin vorgesehen, dass bis zu 60% der Gesamtflâche des Fokusformungselements polygonale Lenslets 5 aufweisen.It is further contemplated that up to 60% of the total area of the focus-shaping element have polygonal lenslets 5.

[0023] Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine Laseroptik, umfassend ein Fokusformungselement, wobei das Fokusformungselement refraktiv oder reflektiv ist, umfassend einen segmentierten Bereich mit einer Anordnung von polygonalen Lenslets zur Erzeugung eines polygpolygonalen Hauptspots sowie zumindest einer Planflâche zur Erzeugung zumindest eines Nebenspots.Another object of the invention relates to a laser optics, comprising a focus-shaping element, wherein the focus-shaping element is refractive or reflective, comprising a segmented region with an array of polygonal lenslets for generating a polygpolygonal main spot and at least one plane area for generating at least one secondary spot.

[0024] Für die Laseroptik ist weiterhin vorgesehen, dass die polygonalen Lenslets gleichartig sein können, wobei die polygonalen Lenslets drei, vier oder sechs Ecken aufweisen können.For the laser optics is further provided that the polygonal lenslets may be similar, wherein the polygonal lenslets may have three, four or six corners.

[0025] Die Laseroptik kann weiterhin eine Kollimationseinheit umfassen, wobei Fokusformungselement und Kollimationseinheit zueinander verschiebbar, quer zur Längsachse, angeordnet sein können.The laser optics may further comprise a collimation unit, wherein the focus-shaping element and the collimation unit can be arranged displaceable relative to one another transversely to the longitudinal axis.

[0026] Die Laseroptik kann eine Brennweite von 123 mm bis 200 mm aufweisen.The laser optics may have a focal length of 123 mm to 200 mm.

[0027] Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines Fokus-formungselements oder einer Laseroptik wie zuvor ausgefuhrt zur Erzeugung eines Hauptspots mit einem Durchmesser von bis zu 4 mm und zumindest eines Nebenspots mit einem Durchmesser von bis zu 2,5 mm.Another object of the present invention is the use of a focus-forming element or a laser optics ausgefuhrt as previously to produce a main spot with a diameter of up to 4 mm and at least one secondary spot with a diameter of up to 2.5 mm.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

[0028] Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren näher dargestellt, ohne auf die ge-zeigten Ausfuhrungsformen beschränkt zu sein. Es zeigt: [0029] Figur 1: Aufsicht auf Fokusformungselement [0030] Figur 2: Schnitt durch Fokusformungselement, Schnittebene A-A’ [0031] Figur 3: Spotbild erzeugt durch erfindungsgemäßes Fokusformungsele ment mit zwei PlanflächenThe invention will be described in more detail with reference to the following figures, without being limited to the GE-showed embodiments. 1 shows a plan view of the focus-shaping element. FIG. 2 shows a section through the focus-shaping element, sectional plane A-A. [0031] FIG. 3: Spot image generated by means of the invention Fokusformungsele element with two planar surfaces

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG UND DER FIGURENDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION AND THE FIGURES

[0032] Die vorliegende Erfindung stellt ein Fokusformungselement zur Verfügung, welches ermöglicht einen sechseckigen Hauptspot zu erzeugen, bei welchem mittig quer zur Vorschubrichtung des Spots die Hauptenergie eingebracht wird. Zudem wird durch das erfin-dungsgemäße Fokusformungselement zumindest ein Nebenspot erzeugt. Zum Fügen von zwei Werkstücken ist vorgesehen, dass zwei runde Nebenspots erzeugt werden.The present invention provides a focus-forming element which makes it possible to produce a hexagonal main spot in which the main energy is introduced centrally transversely to the feed direction of the spot. In addition, at least one secondary spot is generated by the inventive focus-shaping element. For joining two workpieces it is provided that two round secondary spots are generated.

[0033] Der sechseckige Hauptspot mit den beiden in Vorschubrichtung vorlaufenden Nebenspots wird über ein segmentiertes Fokusformungselement erzeugt. Wesentlich im Sinne der Erfindung ist die Verwendung eines monolithischen Elements, welches die Herstellung aus einem Stück und damit eine einfache und kostengünstige Herstellung ermöglicht. Ein Fü-gen von mehreren Elementen ist somit nicht erforderlich.The hexagonal main spot with the two leading in the forward direction subspots is generated via a segmented focus-shaping element. Essential in the context of the invention is the use of a monolithic element, which allows the production of one piece and thus a simple and inexpensive production. A joining of several elements is therefore not necessary.

[0034] Figur 1 zeigt eine Aufsicht auf eine schematische Darstellung eines Fokusformungs-elements 1 gemäß der Erfindung. Im oberen Bereich des Fokusformungselements 1 ist ein Bereich oder Segment zu erkennen, der aus sechseckigen Lensiets 5 gebildet wird. Jedes Lensiet hat eine stetig differenzierbare Oberfläche, d.h. die Oberfläche eines Lensiets 5 weist keine Kanten, Knicke, Höhensprünge oder einen Versatz auf.FIG. 1 shows a plan view of a schematic illustration of a focus-shaping element 1 according to the invention. In the upper area of the focus-shaping element 1, a region or segment can be seen which is formed from hexagonal Lensiets 5. Each lens has a continuously differentiable surface, i. the surface of a Lensiets 5 has no edges, kinks, height jumps or an offset.

[0035] Die sechseckigen Lensiets 5 bilden eine geschlossene Oberfläche im oberen Teil des Fokussierungselements 1 gemäß der Erfindung. Zwischen den sechseckigen Lensiets 5 bilden sich Kanten mit dem in Figur 1 dargestellten sechseckigen oder Wabenmuster.The hexagonal Lensiets 5 form a closed surface in the upper part of the focusing element 1 according to the invention. Between the hexagonal Lensiets 5 form edges with the hexagonal or honeycomb pattern shown in Figure 1.

[0036] lm unteren Teil des Fokusformungselements 1 in Figur 1 sind zwei Planflächen 10 zu sehen. Die Zahl der Planflächen 10 ist variabel.In the lower part of the focus-shaping element 1 in FIG. 1, two plane surfaces 10 can be seen. The number of plane surfaces 10 is variable.

[0037] In Figur 2 ist stark schematisch vereinfacht ein Schnitt durch die in Figur 1 angegebe-ne Ebene A-A’ zu sehen, die durch eine Planfläche 10 und den segmentierten Bereich mit den sechseckigen Lensiets 5 geht. Die starke konkave Form der Lensiets 5 ist nur beispielhaft gezeigt. Für den zuständigen Fachmann ist ersichtlich, dass Winkel und Krümmung der Lens-lets5 stark übertrieben sind. In einem maßstabsgetreuer Schnitt würde das Element komplett flach ausehen und bestenfalls eine leichte Rauhigkeit im Bereich der Lensiets 5 aufweisen. Der Fachmann erkennt zudem, dass der Schnitt ,wie in Figur 1 dargestellt, die Lensiets 5 un-regelmäßig schneidet. Dargestellt sind diese in Figur 2 aber gleichmäßig.In FIG. 2, a highly simplified schematic view of a section through the plane A-A 'indicated in FIG. 1 can be seen, which passes through a planar surface 10 and the segmented region with the hexagonal Lensiets 5. The strong concave shape of Lensiets 5 is shown by way of example only. It will be apparent to one skilled in the art that the angle and curvature of the lenslets5 are greatly exaggerated. In a true-to-scale cut, the element would be completely flat and, at best, have a slight roughness in the area of the Lensiets 5. The skilled person also recognizes that the section, as shown in Figure 1, the Lensiets 5 cuts un-regular. These are shown in Figure 2 but evenly.

[0038] Die stetig differenzierbare Form der Oberfläche der einzelnen sechseckigen Lensiets 5 ist in Figur 2 gut zu erkennen. Die geschnittene Planfläche 10 ist in Bezug auf den segmentierten Bereich des Fokusformungselements 1 gewinkelt. Nicht zu erkennen ist, dass die beiden in Figur 1 dargestellten Planflächen 10 zueinander gewinkelt sind. Durch den Winkel der Planflächen zueinander sowie zum segmentierten Bereich lässt sich der Abstand von Hauptspot und Nebenspots zueinander einstellen.The continuously differentiable shape of the surface of the individual hexagonal Lensiets 5 is clearly visible in Figure 2. The cut planar surface 10 is angled with respect to the segmented region of the focus-shaping element 1. It can not be seen that the two plane surfaces 10 shown in FIG. 1 are angled relative to each other. By the angle of the plane surfaces to each other and the segmented area, the distance from the main spot and subspots can be adjusted to each other.

[0039] Figur 3 zeigt Hauptspot 15, erzeugt durch den mit sechseckigen Lenslets 5 segmentierten Bereich des Fokusformungselements 1. Zudem sind die durch die beiden Planflâchen 10 erzeugten Nebenspots 110 zu erkennen.Figure 3 shows main spot 15, generated by the segmented with hexagonal lenslets 5 area of the focus-shaping element 1. In addition, the secondary spots generated by the two planets 10 10 can be seen.

[0040] Das Sechseck des Hauptspots befindet sich mittig auf der optischen Achse und entspricht damit der Position des Laserfokus ohne Fokusformungselement. Der ungeformte La-serfokus ist größer als der Hauptspot des Fokusformungselements. Der Anted der Laserleis-tung in den einzelnen Laserspots entspricht dem Anted der Laserleistung im Rohstrahl.The hexagon of the main spot is located centrally on the optical axis and thus corresponds to the position of the laser focus without focus-shaping element. The unshaped laser focus is larger than the main spot of the focus-shaping element. The anted of the laser power in the individual laser spots corresponds to the anted of the laser power in the raw beam.

[0041] Neben Sechsecken sind auf andere Formen zur Füllung des segmentierten Bereichs des Fokusformungselements denkbar. Es kommen alle Polygone, wie beispielsweise Dreiecke oder Vierecke ebenfalls in Betracht. Es hat sich gezeigt, dass Sechsecke besonders vorteilhaft sind, da dann die Energieverteilung in einem derart geformten Spot mittig quer zur Vorschub-richtung annähemd am größten ist. Grundsätzlich ist die Energieeinbringung am Rand scharf begrenzt und die in der Mitte eines Sechsecks deponierte Energie doppelt so hoch, was vor-liegend als Vorteil angesehen werden kann.Besides hexagons, other shapes for filling the segmented region of the focus-shaping element are conceivable. All polygons, such as triangles or squares are also possible. It has been shown that hexagons are particularly advantageous since the energy distribution in a spot formed in this way is approximately greatest in the middle transversely to the direction of advance. Basically, the energy input at the edge is sharply limited and the energy deposited in the middle of a hexagon is twice as high, which can be considered as an advantage.

[0042] Die Planflâchen erzeugen die Nebenspots. Es ist grundsötzlich denkbar die Zahl der Nebenspots an die Erfordemisse des jeweiligen Prozesses anzupassen, in dem die Erfindung Verwendung finden soil. Zwei Nebenspots sind beispielsweise besonders vorteilhaft beim Fügen von Dachnähten einer Autokarosserie, wenn beide Werkstücke aus verzinktem Stahl sind.The plan surfaces produce the secondary spots. It is fundamentally conceivable to adapt the number of secondary spots to the requirements of the respective process in which the invention is to be used. Two secondary spots, for example, are particularly advantageous when joining roof seams of a car body, if both workpieces are made of galvanized steel.

[0043] Die durch die Planflâchen erzeugten Nebenspots haben Größe und Form des Laserspots ohne Fokusformungselement. Durch die Neigung der Planflâchen entstehen die Nebenspots jedoch leicht versetzt von der optischen Achse.The secondary spots generated by the plane surfaces have the size and shape of the laser spot without focus-shaping element. Due to the inclination of the plane surfaces, the secondary spots are slightly offset from the optical axis.

[0044] Das Fokusformungselement kann im kollimierten Laserstrahl quer zur Strahlrichtung verschoben werden oder die Kollimationseinheit des Laserkopfs und damit das parallèle Strahlenbündel auf dem optischen Strahlenbündel verschieben. Durch Verschieben des Fokusformungselements im kollimierten Laserstrahl lässt sich die Aufteilung der Leistung in den einzelnen Spots einstellen. Dieser erfindungsgemäße Vorteil ist nur durch die Ausfuhrung als segmentiertes Fokusformungselement möglich.The focus-shaping element can be moved transversely to the beam direction in the collimated laser beam or move the collimation of the laser head and thus the parallel beam on the optical beam. By shifting the focus-shaping element in the collimated laser beam, the distribution of power in the individual spots can be adjusted. This advantage of the invention is possible only by the execution as a segmented focus-shaping element.

BEZUGSZEICHENLISTE 1 Fokusformungselement 5 polygonale Lensiet 10 Planflâche 15 Hauptspot 110 NebenspotREFERENCE LIST 1 Focus Shaper 5 Polygonal Lensiet 10 Face 15 Main Spot 110 Minor Spot

Claims

A focus-shaping element (1), wherein the focus-shaping element (1) is refractive or reflective comprising a segmented region having an array of polygonal lenslets (5) for generating a polygonal main spot (15) and at least one plane surface (10) for generating at least a secondary spot (110).

The focus-shaping element (1) according to claim 1, which is similar polygonal lenslets (5).

The focus-shaping element (1) according to claim 1 or 2, wherein the polygonal lenslets 5 have three, four or six corners.

4. The focus-shaping element (1) according to one of claims 1 to 3, wherein the at least one plane surface (10) is angled to the segmented region.

5. The focus-shaping element (1) according to one of claims 1 to 4, comprising at least two flat surfaces (10).

6. The focus-shaping element (1) according to any one of claims 1 to 5, wherein the plane surfaces (10) are angled to each other.

The focus-shaping element (1) according to any one of claims 1 to 6, wherein the focus-shaping element (1) is monolithic.

8. The focus-shaping element (1) according to any one of claims 1 to 7, wherein the surface of a lenslet (5) is continuously differentiable.

The focus-shaping element (1) according to any one of claims 1 to 8, wherein the surface of the segmented region is continuous but not continuously differentiable.

10. The focus-shaping element (1) according to any one of claims 1 to 9, wherein the focus-shaping element (1) is arranged in a laser optics in a collimated laser beam.

11. The focus-shaping element (1) according to any one of claims 1 to 10, wherein the focus-shaping element (1) is arranged transversely to the beam direction of the collimated laser beam slidably.

12. The focus-shaping element according to any one of claims 1 to 11, consisting of zinc sulfide, quartz glass, aluminum or copper or a combination of aluminum and copper.

13. The focus-shaping element according to any one of claims 1 to 12, wherein the diameter of the focus-forming element is up to 45 mm.

14. The Fokusformungselement according to any one of claims 1 to 13, with a depth of the optically active parts of up to 6 mmm, with reffaktiven elements of up to 8 mm.

15. The focus-shaping element according to any one of claims 1 to 14, wherein the angle of the planar surfaces to the segmented region is up to 2 °.

16. The focus-shaping element according to one of claims 1 to 15, wherein the angle of at least two planar surfaces to each other is up to 1.5 °.

17. The focus-shaping element according to claim 1, wherein up to 60% of the total area of the focus-shaping element has polygonal lenses 5.

18. A laser optics, comprising a focus-shaping element (1), wherein the focus-shaping element (1) is refractive or reflective, comprising a segmented region with an array of polygonal lenses (5) for generating a polyglobal-main main spot (15) and at least one planar surface ( 10) for generating at least one secondary spot (110).

19. A laser optics according to claim 18, wherein the polygonal lenses (5) are similar.

20. A laser optics according to any one of claims 18 or 19, wherein the polygonal lenses (5) have three, four or six corners.

21. A laser optics according to any one of claims 18 to 20, further comprising a collimation unit.

22. A laser optics according to one of claims 18 to 21, wherein the focus-shaping element (1) and collimation unit are arranged displaceable relative to one another.

23. A laser optics according to any one of claims 18 to 22, further comprising a focal length of 123 mm to 200 mm.

24. The use of a focus-shaping element according to one of claims 1 to 17 or a laser optics according to one of claims 18 to 23 for producing a main spot with a diameter of up to 4 mm and at least one secondary spot with a diameter of up to 2.5 mm.