<Desc/Clms Page number 1>
"Laserapparaat met automatische focusseerinrichting".
Onderhavige uitvinding heeft betrekking tot een lasserapparaat, omvattende een inrichting voor het genereren van een laserstraal, een wagen die kan gestuurd worden om zieh volgens een bewegingsas te verplaatsen, en een door deze wagen gedragen focusseerinrichting, waarbij deze focusseerinrichting omvat : een lens voor het focusseren van de laserstraal, een straaltuit met een straaltuitopening waarlangs de gefocusseerde lasterstraal de focusseerinrichting kan verlaten, en middelen voor het instellen van de afstand tussen de lens en de straaltuitopening.
Dergelijke laserapparaten worden onder andere gebruikt voor het automatisch snijden, opwarmen, lassen of oppervlakteharden van metalen voorwerpen, door middel van een laserstraal.
Er bestaan laserapparaten voor het doorsnijden van metalen platen, ook lasersnijmachines genoemd, dewelke de hoger vermelde kenmerken hebben. Deze gekende lasersnijmachines omvatten een wagen die volgens twee onderling loodrecht gerichte horizontale bewegingsassen en volgens een vertikale bewegingsas kan verplaatst worden door respectievelijke aandrijfmiddelen, dewelke door middel van een stuurinrichting numeriek kunnen gestuurd worden.
De door de wagen gedragen focusseerinrichting omvat een snijkop met een hoofdzakelijk cylindrisch bovenste gedeelte, waarop een naar onder toe conisch versmallend onderste gedeelte aansluit. De snijkop is over zijn volledige hoogte hol uitgevoerd en is zowel bovenaan als onderaan open. Het conisch gedeelte en de open onderzijde worden respectievelijk de straaltuit en de straaltuitopening genoemd. De snijkop is met zijn aslijn vertikaal op de wagen bevestigd. In de door de snijkop omsloten holte is een lenshouder voorzien, dewelke een zieh
<Desc/Clms Page number 2>
horizontaal uitstrekkende lens bevat.
Boven de wagen is een inrichting voor het genereren van een laserstraal zo opgesteld dat de laserstraal vertikaal neerwaarts gericht wordt volgens de aslijn van de snijkop. De wagen en de lenshouder zijn verder zo uitgevoerd dat deze laserstraal centraal op de lens terechtkomt, na zijn doorgang door de lens de snijkop via de straaltuitopening kan verlaten, om uiteindelijk terecht te komen op een onder de straaltuit geplaatste metalen plaat.
De stuurinrichting kan geprogrammeerd worden om de wagen automatisch te verplaatsen langs elk van de bewegingsassen. Om een metalen plaat volgens een welbepaalde snijlijn, met de lasersnijmachine door te snijden wordt de stuurinrichting geprogrammeerd om de wagen automatisch volgens een zodanige baan te laten bewegen dat de op de plaat vallende gefocusseerde laserstraal de snijlijn volgt. Het doorsnijden van een metalen plaat gebeurt dus volledig automatisch.
De gekende lasersnijmachines zijn verder ook voorzien van middelen om de afstand tussen de straaltuitopening en de lens manueel in te stellen. Deze instelling is nodig om bij eenzelfde afstand tussen de straaltuitopening en het bovenoppervlak van een te snijden plaat, de afstand tussen de focus van de laserstraal en het plaatoppervlak te kunnen wijzigen. Deze afstand moet immers regelbaar zijn afhankelijk van de dikte van de te snijden plaat. Voor het snijden van relatief dikke platen moet de focus van de laserstraal zieh op een relatief grote afstand boven het plaatoppervlak bevinden, omdat dergelijke platen op de meest efficiente manier worden doorgesneden als de breedte van de laserstraal op het plaatoppervlak relatief groot is.
Voor het snijden van relatief dunne platen mag de focus van de laserstraal zieh op een kleinere afstand boven het
<Desc/Clms Page number 3>
plaatoppervlak bevinden, omdat dergelijke platen op de meest efficiente manier worden doorgesneden als de breedte van de laserstraal op het plaatoppervlak relatief klein is.
Voor het snijden van dikke platen moet de afstand tussen de lens en de straaltuitopening bijgevolg groter ingesteld worden dan voor het snijden van dunne platen.
Bij de gekende lasersnijmachines is, ofwel de straaltuit ten opzichte van de snijkop verplaatsbaar opgesteld, terwijl de lenshouder vast opgesteld is in de snijkop, ofwel de lenshouder verplaatsbaar opgesteld in de snijkop, terwijl de straaltuit vast bevestigd is aan de snijkop. Bij deze machines kan de lens of de straaltuit ten opzichte van de snijkop verplaatst worden doordat het te verplaatsen stuk manueel omhoog of omlaag kan geschroefd worden in de snijkop.
Deze manuele instelling is tijdrovend en weinig nauwkeurig, en wordt als een belemmering ervaren bij het gebruik van een overigens volledig geautomatiseeerde machine.
Het doel van deze uitvinding is om aan dit nadeel te verhelpen door het automatiseren van de instelling van de afstand tussen de lens en de straaltuitopening, bij een laserapparaat met de in de eerste paragraaf van deze beschrijving genoemde kenmerken.
Een verder doel van deze uitvinding is om deze automatisering te realiseren zonder dat het laserapparaat hierdoor veel duurder wordt dan de gekende laserapparaten. Men wil bijgevolg de automatisering tot stand brengen zonder dat een bijkomende bewegingsas noodzakelijk is met een bijkomende numerieke sturing en aandrijfmiddelen om een onderdeel automatisch langs deze bewegingsas te verplaatsen.
De hierboven aangeduide doelstellingen worden bereikt door een laserapparaat te voorzien met de in de eerste paragraaf van deze beschrijving genoemde kenmerken,
<Desc/Clms Page number 4>
waarbij de lens in de richting van de bewegingsas verschuifbaar is in de focusseerinrichting, en op minstens twee verschillende afstanden van de straaltuitopening verwijderd automatisch vergrendelbaar is, terwijl een blokkeermiddel voorzien is, die de lens in een vaste positie ten opzichte van de bewegingsas, kan vasthouden.
Hierdoor kan de instelling van de afstand tussen de lens en de straaltuitopening, vanuit de sturing als volgt automatisch uitgevoerd worden : Eerst wordt de lens ontgrendeld in de focusseerinrichting en wordt ervoor gezorgd dat het blokkeermiddel de lens in een vaste positie ten opzichte van de bewegingsas vasthoudt. Vervolgens wordt de wagen gestuurd om zieh langs de bewegingsas te verplaatsen. Daarbij verschuift de lens in de focusseerinrichting, aangezien ze in een vaste positie ten opzichte van de bewegingsas wordt vastgehouden. De straaltuit daarentegen beweegt met de wagen mee. Als de gewenste afstand tussen de lens en de straaltuitopening bereikt is, wordt de lens in die positie vergrendeld in de focusseerinrichting en wordt ervoor gezorgd dat het blokkeermiddel de lens terug loslaat.
Eens deze instelling uitgevoerd is, is het laserapparaat gebruiksklaar. De wagen wordt vervolgens gestuurd om zieh automatisch volgens de voorziene bewegingsassen te verplaatsen, zodat ten opzichte van een te bewerken voorwerp (bijvoorbeeld een metalen plaat) een vooraf geprogrammeerde baan wordt beschreven, dewelke voor de bewerking (bijvoorbeeld het doorsnijden van de plaat) vereist is. Bij deze verplaatsingen van de wagen blijft de lens op de gewenste afstand van de straaltuitopening verwijderd, vergrendeld.
De instelling van de afstand tussen de lens en de straaltuitopening kan nu volledig automatisch gebeuren, en met dezelfde nauwkeurigheid als de nauwkeurigheid waarmee de wagen ten opzichte van de bewegingsas kan
<Desc/Clms Page number 5>
gepositioneerd worden. Deze automatisering kan bovendien met eenvoudige middelen gerealiseerd worden en vereist geen bijkomende bewegingsas, noch een aandrijfmiddel met sturing om een onderdeel langs deze bewegingsas te verplaatsen, terwijl een aantal stukken met relatief nauwkeurig uitgevoerde schroefdraad, die bij de gekende laserapparaten nodig waren om de instelling van de afstand tussen de lens en de straaltuitopening mogelijk te maken, kunnen weggelaten worden bij het laserapparaat volgens de uitvinding. Dit alles brengt met zieh mee dat het laserapparaat volgens de uitvinding niet duurder is dan de gekende laserapparaten.
Bij een uitvoeringsvorm van het laserapparaat volgens deze uitvinding is de lens in een lenshouder voorzien, dewelke verschuifbaar is in de focusseerinrichting en op minstens twee verschillende afstanden van de straaltuitopening verwijderd automatisch vergrendelbaar is, terwijl de lenshouder gedurende de verplaatsing van de wagen volgens de bewegingsas door een nok kan tegengehouden worden om de afstand tussen de lens en de straaltuitopening in te stellen.
Bij deze uitvoeringsvorm kan de afstand tussen de lens en de straaltuitopening, op zeer eenvoudige wijze en met eenvoudige middelen automatisch ingesteld worden.
Bij voorkeur is de nok daarbij zo voorzien dat deze kan gstuurd worden om een blokkeerpositie in te nemen, waarbij de lenshouder door de nok kan tegengehouden worden, en om een deblokkeerpositie in te nemen, waarbij de lenshouder niet door de nok kan tegengehouden worden.
Hierdoor kan de nok om het even waar langs de bewegingsas opgesteld worden. De wagen met de lenshouder kan immers voorbij de nok verplaatst worden als deze nok in de deblokkeerpositie staat.
Wanneer een vast opgestelde nok voorzien wordt moet deze zo opgesteld zijn dat de verplaatsing van de wagen met de
<Desc/Clms Page number 6>
lenshouder gedurende de werking van het laserapparaat niet belemmerd wordt.
De lenshouder zelf bevindt zieh in de focusseerinrichting, en is bijgevolg niet zeer goed bereikbaar voor een zieh buiten de focusseerinrichting bevindende nok. Dit probleem wordt op een eenvoudige en efficiente manier opgelost door het laserapparaat volgens deze uitvinding, te voorzien van een hendel die enerzijds voorzien is om door de nok te worden vastgehouden en anderzijds voorzien is om de lenshouder vast te houden.
De hendel kan daarbij zo opgesteld worden dat hij goed bereikbaar is voor de nok.
Bij een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van het laserapparaat volgens deze uitvinding is in de behuizing een eerste verend element voorzien, dat op de lenshouder een veerkracht uitoefent in de richting van de straaltuitopening, terwijl de lenshouder gedurende een verplaatsing van de wagen in de richting van de straaltuitopening, door de nok kan tegengehouden worden.
Bij deze uitvoeringsvorm kan de automatische instelling van de afstand tussen de lens en de straaltuitopening als volgt gebeuren : - Terwijl de nok zieh in zijn deblokkeerpositie bevindt wordt de wagen in een zodanige positie gebracht dat bij een verplaatsing van de wagen in de richting van de straaltuitopening, de lenshouder door de in zijn blokkeerpositie geplaatste nok zou tegengehouden worden.
- Vervolgens wordt de nok in zijn blokkeerpositie gebracht.
- Vervolgens wordt de lenshouder ontgrendeld. Als gevolg daarvan beweegt de lenshouder, onder invloed van de veerkracht van het genoemde eerste verend element, in de richting van de straaltuitopening, tot deze wordt tegengehouden door de nok. Uiteindelijk blijft de lenshouder staan in een positie die volledig bepaald is
<Desc/Clms Page number 7>
door de positie van de wagen ten opzichte van zijn bewegingsas.
Bij een daarop volgende verplaatsing van de wagen in de richting van de straaltuitopening verwijdert de lenshouder zieh van de straaltuitopening tegen de veerkracht van het eerste verend element in. Bij een verplaatsing van de wagen in de richting van de straaltuitopening weg, nadert de lenshouder de straaltuitopening onder invloed van die veerkracht.
Bij deze uitvoeringsvorm is het niet noodzakelijk dat de lenshouder ook wordt tegengehouden gedurende een verplaatsing van de wagen in de richting van de straaltuitopening weg. De lenshouder blijft dan immers in de door de nok bepaalde positie doordat hij onder invloed van de veerkracht in de richting van de straaltuitopening gedrukt wordt. Hierdoor kunnen de nok en het door die nok tegen te houden element, (in het bijzonder de hoger genoemde hendel) eenvoudiger uitgevoerd worden.
Als in de hierboven omschreven uitvoeringsvorm, een hendel voorzien is, via dewelke de lenshouder door de nok kan tegengehouden worden, moet deze hendel, samen met de lenshouder in de richting van de bewegingsas verplaatsbaar zijn opgesteld.
Als deze hendel voorzien is om de lenshouder enkel bij een verplaatsing van de wagen in de richting van de straaltuitopening tegen te houden wordt de hendel bijgevolg enkel bij zijn verplaatsing in de tegengestelde richting (van de straaltuitopening weg) tegengehouden door de lenshouder. Teneinde de hendel altijd een positie te doen innemen die afhandelijk is van de positie van de lenshouder, wordt in een andere voorkeurdragende uitvoeringsvorm van het laserapparaat volgens deze uitvinding, een tweede verend element voorzien, dat op de hendel een veerkracht uitoefent in de richting van de straaltuitopening weg, terwijl de door het eerste verend
<Desc/Clms Page number 8>
element uitgeoefende veerkracht groter is dan de door het tweede verend element uitgeoefende veerkracht.
Het hierboven aangeduide verschil in veerkracht van beide verende elementen is noodzakelijk om toe te laten dat de lenshouder na zijn ontgrendeling in de richting van de straaltuitopening beweegt, en daarbij de hendel meeneemt tot deze hendel door de nok wordt tegengehouden.
In een bijzonder voorkeurdragende uitvoeringsvorm heeft de hendel enerzijds een zieh buiten de wagen uitstrekkend gedeelte, dat voorzien is van een eerste lip, dewelke aan de in zijn blokkeerstand geplaatste nok kan vasthaken, en anderzijds een zieh naar de lenshouder toe uitstrekkend gedeelte dat voorzien is van een tweede lip, terwijl de lenshouder voorzien is van een uitsteeksel, hetwelk aan de tweede lip kan vasthaken.
Bij een alternatieve uitvoeringsvorm van het laserapparaat volgens deze uitvinding is een eerste verend element voorzien dat op de lenshouder een veerkracht uitoefent in de richting van de straaltuitopening weg, terwijl de lenshouder gedurende een verplaatsing van de wagen in de richting van de straaltuitopening weg door de nok kan tegengehouden worden.
Bij deze uitvoeringsvorm kan de automatische instelling van de afstand tussen de lens en de straaltuitopening gebeuren door de wagen zo te verplaatsen in de richting van de straaltuitopening weg dat de ontgrendelde lenshouder door de nok wordt tegengehouden.
De lenshouder blijft dan in een vaste positie ten opzichte van de bewegingsas, terwijl de wagen verder kan verplaatst worden. De lenshouder verschuift dus in de focusseerinrichting.
Bij een verplaatsing van de wagen in de richting van de straaltuitopening weg wordt de lenshouder door de nok tegengehouden, en verschuift naar de straaltuitopening toe, tegen de veerkracht van het eerste verend element in. Bij
<Desc/Clms Page number 9>
een verplaatsing van de wagen in de tegenovergestelde richting, verschuift de lenshouder van de straaltuitopening weg, doordat de lenshouder door de veerkracht van het eerste verend element tegen de nok wordt gehouden.
Door het automatisch positioneren van de wagen langs de bewegingsas wordt de gewenste afstand tussen de lens en de straaltuitopeing ingesteld. Vervolgens wordt de lenshouder opnieuw vergrendeld.
Bij deze uitvoeringsvorm moet de lenshouder enkel bij een verplaatsing van de wagen in de richting van de straaltuitopening weg, door de nok tegengehouden kunnen worden. Dit biedt het voordeel dat het onderdeel van de lenshouder dat samenwerkt met de nok zieh nooit langs de van de straaltuitopening weg gerichte kant van de nok moet bevinden. Als de nok opgesteld wordt op een hoogte die de verplaatsingen van de wagen met de lenshouder niet belemmert gedurende zijn normale werking, is een sturing van de nok-om een deblokkeerpositie in te nemenoverbodig.
Bij voorkeur wordt de lenshouder bij deze uitvoeringsorm naar een vaste wand toe geduwd door het eerste verend element, waarbij deze vaste wand en de naar die vaste wand gerichte zijde van de lenshouder schuin naar elkaar toe lopen, waarbij tussen de vaste wand en de genoemde zijde van de lenshouder een tussenstuk voorzien is om de lenshouder op een vaste afstand van de straaltuitopening verwijderd tegen te houden, en waarbij het tussenstuk verschuifbaar is zodat de genoemde afstand gewijzigd wordt.
De vergrendeling van de lenshouder op verschillende afstanden van de straaltuitopening verwijderd kan hierdoor met heel eenvoudige middelen gerealiseerd worden.
Bij nog een andere voorkeurdragende uitvoeringsvorm is de lenshouder verschuifbaar voorzien in
<Desc/Clms Page number 10>
een behuizing dewelke in de richting van de straaltuitopening tegen een zitting van de wagen gedrukt wordt door een derde verend element. Wanneer de focusseerinrichting ergens tegen aanstoot wordt door dit derde verend element een soepelheid geboden die beschadigingen kan vermijden.
Bij voorkeur is de lenshouder zo uitgevoerd dat hij op minstens twee verschillende hoogtes voorzien is van middelen voor het vasthouden van een lens. Dit laat toe om in dezelfde focusseerinrichting lenzen te gebruiken met een sterk verschillende brandpuntsafstand.
Deze uitvinding wordt verder verduidelijkt in de hierna volgende beschrijving van twee mogelijke uitvoeringsvormen van het laserapparaat volgens deze uitvinding. De uitvinding wordt hierdoor echter niet beperkt tot deze uitvoeringsvorm alleen.
In deze beschrijving wordt verwezen naar de hierbijgevoegde figuur 1, die een schematische dwarsdoorsnede voorstelt van een wagen met een focusseerinrichting, van een lasersnijmachine volgens een eerste uitvoeringsvorm volgens deze uitvinding.
Figuren 2 t/m 5, die een schematische dwarsdoorsnede voorstellen van een focusseerinrichting van een lasersnijmachine volgens een tweede uitvoeringsvorm volgens deze uitvinding, waarbij de verschillende figuren de opeenvolgende situaties voorstellen bij het automatisch wijzigen van de afstand tussen de lens en de straaltuitopening.
De op de figuur 1 voorgestelde uitvoeringsvorm van een lasersnijmachine, omvat een wagen (1) die volgens de drie assen X, Y, Z van een orthogonaal assenstelsel verplaatsbaar is. De lasersnijmachine is daarvoor voorzien van gekende geleiding-en aandrijfmiddelen die niet op de figuur zijn voorgesteld. Verder omvat de lasersnijmachine
<Desc/Clms Page number 11>
een algemeen bekende stuurinrichting (niet voorgesteld op de figuur) dewelke kan geprogrammeerd worden om de wagen automatisch een bepaald trajekt te laten afleggen ten opzichte van een door te snijden plaat (21). De sturing is bij voorkeur een numerieke sturing, die de verplaatsingen van de wagen ten opzichte van elk van de assen, de bewegingsassen genoemd, bepaalt volgens een ingebracht programma.
Op de figuur 1 is de richting van de vertikale bewegingsas (Z) door middel van een pijl aangeduid.
Boven de wagen (1) is een gekende inrichting (2) voor het genereren van een laserstraal (3) opgesteld. De laserstraal (3) is neerwaarts gericht volgens de richting (L) van de vertikale bewegingsas (Z). De wagen (1) heeft in de bovenwand (4) een opening (5) die de laserstraal (3) doorlaat. In de onderwand (6) van de wagen (1) is een cirkelvormige opening (7) voorzien.
De wagen (1) draagt een focusseerinrichting (8), die een snijkop (9, 10, 11) en een lenshouder (12) met een focusseerlens (13) omvat. De snijkop (9, 10, 11) heeft een cylindrisch bovengedeelte (9) met een buitendiameter die groter is dan de diameter van de opening (7) in de onderwand (6) van de wagen (1), een middengedeelte (10) met een buitendiameter die kleiner is dan de diameter van die opening (7), en een conisch ondergedeelte (11) met een naar onder toe verkleinende diameter. Dit conisch gedeelte noemen we verder de straaltuit (11).
De inrichting (2) voor het genereren van de laserstraal (3) bevindt zieh niet noodzakelijk loodrecht boven de wagen (1). De laserstraal (3) kan immers op om het even welke plaats gegenereerd worden en door weerkaatsing op een of meerdere spiegels op de lens (13) gericht worden.
Het bovengedeelte (9) van de snijkop (9,10, 11) wordt door de onderwand (6) van de wagen ondersteund op een
<Desc/Clms Page number 12>
zitting (14), in een positie waarbij het middengedeelte (10) zieh vertikaal neerwaarts door de opening (7) in die onderwand (6) uitstrekt.
In de snijkop (9,10, 11) is centraal een zieh over de volledige hoogte ervan uitstrekkende holte (15) voorzien. De snijkop (9,10, 11) is zowel bovenaan als onderaan open. Vanaf de open bovenkant van de snijkop (9, 10, 11) is de holte (15) in het bovengedeelte (9) en in het middengedeelte (10) hoofdzakelijk cylindrisch van vorm.
In de straaltuit (11) versmalt de holte (15) conisch in de richting van de open onderkant, de straaltuitopening (16) genoemd.
Het cylindrisch gedeelte van de holte (15) heeft vanaf de bovenkant over een beperkte hoogte een eerste diameter, vervolgens over een beperkte hoogte een tweede diameter die kleiner is dan de eerste diameter, en heeft vervolgens tot de onderkant een derde diameter die groter is dan de tweede diameter en kleiner is dan de eerste diameter. Bij de overgang van de tweede naar de derde diameter is een naar onder gerichte radiaal inspringende rand (17) gevormd, waarvan het nut verder in deze beschrijving wordt verduidelijkt.
In het cylindrisch gedeelte van de holte (15) is de lenshouder (12) voorzien. De lenshouder (12) is hoofdzakelijk cylindrisch met een diameter die een weinig kleiner is dan de hierboven genoemde tweede diameter, en eindigt onderaan met een cylindrisch gedeelte (18) met een diameter die groter is dan de hierboven genoemde tweede diameter en een weinig kleiner is dan de hierboven genoemde derde diameter. Dit gedeelte (18) bevindt zieh in het cylindrisch gedeelte van de holte (15) onder de radiaal inspringende rand (17).
Doordat de lenshouder (12) onderaan een gedeelte (18) heeft met grotere diameter wordt een naar boven gerichte uitspringende rand (19) gevormd.
<Desc/Clms Page number 13>
De snijkop (9,10, 11) en de lenshouder (12) zijn met hun aslijn vertikaal opgesteld. De lenshouder (12) is daarbij in vertikale richting verschuifbaar in de holte (15) in de snijkop (9, 10, 11).
De lenshouder (12) is op twee verschillende hoogtes voorzien van gekende middelen (20) voor het horizontaal vasthouden van een lens (13). Verder is de lenshouder (12) zo uitgevoerd dat een vanaf de bovenkant vertikaal neerwaarts gerichte laserstraal (3) de lens (13) kan bereiken en na zijn doorgang door de lens (13) de snijkop (9,10, 11) kan verlaten via de straaltuitopening (16). De inrichting (2) voor het genereren van de laserstraal (3) is zo opgesteld dat de laserstraal (3) vertikaal en centraal op de lens (13) terechtkomt. De gefocusseerde laserstraal (3') wordt dan gebruikt voor het doorsnijden van een horizontaal onder de straaltuitopening (11) geplaatste metalen plaat (21).
Tussen de opwaarts gerichte radiaal uitspringende rand (19) van de lenshouder (12) en de neerwaarts gerichte radiaal inspringende rand (17) in de holte (15) van de snijkop (9,10, 11) is een spiraalveer (22) voorzien, dewelke op de lenshouder (12) een naar de straaltuitopening (16) gerichte veerkracht uitoefent.
In het gedeelte met eerste diameter, van het cylindrisch gedeelte van de holte (15) is aan de wand van de holte (15) een vergrendelmechanime bevestigd, dat voorzien is om de lenshouder (12) op een groot aantal verschillende hoogtes in een vaste positie ten opzichte van de snijkop (9, 10,11) te vergrendelen. Dit vergrendelmechanisme omvat bijvoorbeeld een pen (23), terwijl in de rand van de lenshouder (12) op verschillende hoogtes een groot aantal uitsparingen (24) voorzien zijn. De pen (23) kan door gekende aandrijfmiddelen (niet voorgesteld op de figuur) horizontaal verplaatst worden om hetzij in een uitsparing (24) van de lenshouder (12) te
<Desc/Clms Page number 14>
schuiven en deze te vergrendelen, hetzij zieh uit een dergelijke uitsparing (24) terug te trekken en de lenshouder (12) zodoende te ontgrendelen.
De genoemde aandrijfmiddelen kunnen door de stuurinrichting gestuurd worden, zodat de vergrendeling of de ontgrendeling automatisch kan gebeuren. Doordat de lenshouder (12) op verschillende hoogtes automatisch vergrendelbaar is in de holte (15) van de snijkop (9,10, 11), kan de lens (13) op verschillende afstanden van de straaltuitopening (16) verwijderd automatisch vergrendeld worden.
Op zijn bovenoppervlak heeft de lenshouder (12) een naar boven toe uitstekende arm (25), die eindigt met een zijdelings gericht uitsteeksel (26). Een staafvormige hendel (27) steekt vertikaal doorheen een opening in de bovenwand (4) van de wagen (1). Onder deze bovenwand (4) is de hendel (27) voorzien van een zijdelings gerichte lip (28) die zieh vertikaal onder het genoemde uitsteeksel (26) uitstrekt. De hendel (27) is in vertikale richting verschuifbaar ten opzichte van de wagen (1) en stoot bij een opwaartse verschuiving met de lip (28) tegen het uitsteeksel (26). Boven de bovenwand (4) van de wagen (1) heeft de hendel (27) op het uiteinde een horizontaal dwarsstuk (29).
Tussen de dwarsstuk (29) en de bovenwand (4) is een spiraalveer (30) voorzien die op de hendel (27) een opwaarts gerichte veerkracht uitoefent.
Op een vaste plaats langs de bewegingsas (Z) is een door gekende aandrijfmiddelen (niet voorgesteld op de figuur) horizontaal verplaatsbare nok (31) opgesteld. Deze aandrijfmiddelen kunnen door de stuurinrichting gestuurd worden om de nok automatisch hetzij in een blokkeerpositie, hetzij in een deblokkeerpositie te plaatsen.
In de blokkeerpositie bevindt de nok (31) zieh in een positie waarbij de hendel (27) bij een vertikale verplaatsing door de nok (31) kan tegengehouden worden doordat het dwarsstuk (29) tegen de nok (31) aanstoot. Als
<Desc/Clms Page number 15>
de nok (31) zieh in de deblokkeerpositie bevindt (zoals voorgesteld op de figuur) wordt de hendel (27) niet tegengehouden. Op de figuur is met een pijl (a) aangeduid in welke richting de nok (31) verplaatst wordt om zijn blokkeerpositie in te nemen.
Tussen de bovenwand (4) van de wagen (1) en de bovenzijde van de snijkop (9, 10, 11) is een spiraalveer (32) voorzien, die op de snijkop (9, 10, 11) een neerwaarts gerichte veerkracht uitoefent, zodat het bovengedeelte (9) van de snijkop (9, 10, 11) op de zitting (14) op de onderwand (6) van de wagen (1) wordt gedrukt.
Bij deze lasersnijmachine volgens de uitvinding kan de afstand tussen de lens (13) en de straaltuitopening (16) volledig automatisch ingesteld worden. Daarvoor moet de stuurinrichting geprogrammeerd worden om de wagen (1), het vergrendelmechanisme (23) en de nok (31) zo te sturen dat de volgende werkwijze wordt gevolgd :
De nok (31) wordt in zijn deblokkeerpositie geplaatst ;
De wagen (1) wordt vervolgens in een positie geplaatst waarbij het dwarsstuk (29) van de hendel (27) zieh hoger bevindt dan de nok (31) ;
De nok (31) wordt daarna in zijn blokkeerpositie geplaatst ;
De lenshouder (12) wordt vervolgens ontgrendeld door de pen (23) terug te trekken uit de tegenoverliggende uitsparing (24) in de wand van de lenshouder (12).
Hierdoor schuift de lenshouder (12) onder invloed van de veerkracht van de veer (22), naar beneden in de holte (15) van de snijkop (9,10, 11). Het uitsteeksel (26) van de lenshouder (12) stoot daarbij tegen de lip (28) van de hendel (27), zodat de hendel (27) neerwaarts wordt meegenomen door de lenshouder (12), tegen de veerkracht van de spiraalveer (30) in. De neerwaartse beweging van de hendel (27) wordt gestopt doordat het dwarsstuk (29) uiteindelijk tegen de nok (31) aanstoot.
<Desc/Clms Page number 16>
Doordat de lenshouder (12) met zijn uitsteeksel (26) aan de lip (28) van de hendel (27) is vastgehaakt, blijft ook de lenshouder (12) op een vaste hoogte staan.
EMI16.1
De positie van de lenshouder (12) dus ook van de lens (13) dan volledig bepaald door de positie van de wagen (1) op de bewegingsas (Z).
De wagen (1) wordt vervolgens verplaatst op de bewegingsas (Z) naar de positie, waarbij de gewenste afstand tussen de lens (13) en de straaltuitopening (16) bereikt is.
Daarna wordt de pen (23) in de tegenoverliggende uitsparing (24) in de wand van de lenshouder (12) geschoven, zodat de lenshouder (12) vergrendeld is in de snijkop (9, 10, 11).
De nok (31) wordt tenslotte in zijn deblokkeerpositie geplaatst.
Doordat de lenshouder (12) vergrendeld is in de snijkop (9, 10, 11) blijft de ingestelde afstand tussen de lens (13) en de straaltuitopening (16) behouden. De wagen (1) kan nu gestuurd worden om de plaat (21) automatisch volgens de gewenste snijlijn door te snijden.
De op de figuren 2 t/m 5 voorgestelde uitvoeringsvorm van een lasersnijmachine omvat eveneens een wagen (1) die door middel van een gekende stuurinrichting, kan gestuurd worden om zieh volgens de drie assen X, Y, Z van een orthogonaal assenstelsel te verplaatsen ten opzichte van een door te snijden plaat (11). Deze verplaatsingen gebeuren automatisch volgens een ingebracht programma. De wagen (1) werd op de figuren 2 t/m 5 niet voorgesteld. De richting van de vertikale bewegingsas (Z) werd door middel van een pijl aangeduid.
Deze lasersnijmachine omvat een gekende inrichting voor het genereren van een laserstraal (3), dewelke niet voorgesteld werd op de figuren 2 t/m 5. Deze laserstraal (3) is neerwaarts gericht volgens de richting
<Desc/Clms Page number 17>
(L) van de vertikale bewegingsas (Z).
De wagen (1) draagt een focusseerinrichting (8), die een holle snijkop (38,11) en een lenshouder (12) met een lens (13) omvat.
De snijkop (38, 11) is cylindrisch uitgevoerd met een conisch ondergedeelte, de straaltuit (11) genoemd. De inwendige ruimte (15) van de snijkop (38,11) is cylindrisch vanaf de bovenkant tot aan de straaltuit (11), waar een opwaarts gerichte radiaal inspringende rand (39) voorzien is. Vanaf die rand (39) is de inwendige ruimte (15) conish uitgevoerd met een naar onder toe verkleinende diameter. In de inwendige ruimte (15) van de snijkop (38, 11) is de lenshouder (12) met de lens (13) opgesteld.
De lenshouder (12) en de snijkop (38,11) zijn zo uitgevoerd dat de laserstraal (3) vanaf de bovenkant in de focusseerinrichting (8) kan terechtkomen, en door de lens (13) kan gefocusseerd worden, en dat de gefocusseerde laserstraal (3') de focusseerinrichting (8) kan verlaten via de straaltuitopening (16).
De lenshouder (12) is voorzien van een zijdelings uitstekende arm (36), dewelke doorheen een opening (40) in de wand van de snijkop (38,11) uitsteekt. In de snijkop (38,11) is een spiraalveer (37) voorzien, tussen enerzijds de radiaal inspringende rand (39) en anderzijds de onderzijde van de lenshouder (12). Deze spiraalveer (37) oefent bijgevolg een veerkracht uit op de lenshouder (12) in de richting van de straaltuitopening (16) weg.
De bovenzijde (41) van de lenshouder (12) is hellend uitgevoerd, terwijl zich boven deze bovenzijde (41) een horizontale wand (42) van de snijkop (38,11) uitstrekt. Tussen deze wand (42) en de bovenzijde (41) van de lenshouder (12) bevindt zieh een spievormig tussenstuk (34) met een horizontaal bovenvlak en een naar het bovenvlak toe lopend ondervlak met dezelfde helling als de bovenzijde (41) van de lenshouder (12).
<Desc/Clms Page number 18>
Door middel van een aan de snijkop (38,11) bevestigd pneumatisch element (33) kan het tussenstuk (34) horizontaal verplaatst worden. Vanzelfsprekend zijn de wand (42) en het tussenstuk (34) zo voorzien dat ze de doorgang van de laserstraal (3) niet belemmeren.
De lenshouder (12) is in vertikale richting verschuifbaar in de snijkop (38,11) en wordt door de veer (37) tegen het ondervlak van het tussenstuk (34) geduwd.
Het tussenstuk (34) ligt met zijn bovenvlak tegen de wand (42). Het tussenstuk (34) houdt de lenshouder (12) dus tegen. De afstand tussen de lens (13) en de straaltuitopening (16) wordt daarbij bepaald door de positie van het tussenstuk (34) Naarmate het tussenstuk (34) zich verder naar rechts bevindt wordt de lenshouder (12) immers dichter bij de straaltuitopening (16) tegengehouden.
Verder is er ook een vaste nok (43) voorzien, die zo opgesteld is dat de arm (36) van de lenshouder (12) tegen deze nok (43) kan aanstoten. De opstellingshoogte van de nok (43) is daarbij zodanig dat dit aanstoten van de arm (36) tegen de nok (43) plaatsvindt als de wagen (1) zieh boven zijn normale werkingshoogte bevindt.
De automatische instelling van de afstand tussen de lens (13) en de straaltuitopening gebeurt als volgt (zie figuren 2 t/m 5).
Bij de werking van de lasersnijmachine (zie figuur 2) brengt de wagen (l) de snijkop (38, 11) op een bepaalde hoogte (h) boven een door te snijden plaat (21).
De afstand tussen de lens (13) en de straaltuitopening (16) is daarbij zo door het tussenstuk (34) bepaald dat een afstand (F,) tussen de focus van de laserstraal (3') en het bovenoppervlak van de plaat (21) bekomen is.
Om de afstand tussen de lens (13) en de straaltuitopening (16) te wijzigen (zie figuur 3) wordt de wagen (1) volgens de bewegingsas (Z) naar boven toe
<Desc/Clms Page number 19>
verplaatst (met pijl a aangeduid op figuur 3) tot de arm (36) van de lenshouder (12) tegen de nok (43) aanstoot.
Bij een verdere verplaatsing van de wagen (1) naar boven toe wordt de lenshouder (12) tegengehouden en verschuift in de snijkop (38,11) naar beneden toe, tegen de veerkracht van de spiraalveer (37) in. De lenshouder (12) drukt nu niet meer met zijn bovenzijde (41) tegen het tussenstuk (34). Door sturing van het pneumatisch element (33) wordt het tussenstuk (34) naar links verschoven. (met pijl b aangeduid op figuur 3).
Door verplaatsing van de wagen (1) volgens de vertikale bewegingsas (Z) wordt de nieuwe afstand tussen de lens (13) en de straaltuitopening (16) ingesteld (zie figuur 4). Daarna wordt het pneumatisch element (34) gestuurd om het tussenstuk (34) terug naar rechts te verschuiven (zie pijl b op figuur 4), totdat het met zijn ondervlak in kontakt komt met de bovenzijde (41) van de lenshouder (12). De lenshouder (12) is nu vergrendeld in zijn nieuwe positie.
De wagen (1) wordt nu terug naar beneden toe verplaatst (zie pijl a op figuur 5), tot de snijkop (38, 11) zieh op de hoogte (h) boven de plaat (21) bevindt (zie figuur 5). Door de wijziging van de afstand tussen de lens (13) en de straaltuitopening (16) wordt nu ten opzichte van de beginsituatie (zie figuur 2) een andere afstand (F2) bekomen tussen de focus van de laserstraal (3') en het bovenoppervlak van de plaat (21).
Bij de hierboven omschreven uitvoeringsvormen is de automatisering van de instelling van de afstand tussen de lens (13) en de straaltuitopening (16) gerealiseerd met eenvoudige middelen, en zonder dat een bijkomende bewegingsas met bijkomende sturing en aandrijfmiddelen vereist is, zodat deze lasersnijmachines niet duurder zijn dan de bestaande lasersnijmachines, waarbij deze instelling manueel dient te gebeuren.