BEHUIZING VOOR DE OVERBRENGING VAN EEN LASERBUNDEL
OVER EEN VARIABELE AFSTAND.
Onderhavige uitvinding heeft betrekking op een behuizing voor de overbrenging van een laserstraal over een variabele afstand door middel van optische overdrachtselementen voorzien van verplaatsingsmiddelen langs bovengenoemde behuizing in een inrichting voor het uitvoeren van een bewerking op een vast werkstuk. Een dergelijke inrichting wordt veelal aangeduid als lasergereedschapsmachine.
De uitvinding betreft ook een inrichting uitgerust met bovengenoemde behuizing en een werkwijze om een laserbundel over een variabele afstand over te dragen.
Ze is van toepassing op vermogen laserbundels, in het bijzonder het verplaatsen van een laserbundel volgens meerdere translatie-verplaatsingsassen bij de bewerking van materialen volgens richtingen die in hoofdzaak loodrecht op elkaar staan. Bovengenoemde bewerkingen zijn bij voorkeur het vormgeven, het snijden, het lassen en/of het graveren van allerlei werkstukken, bijvoorbeeld uit metaal, hout, kunststof of papier.
De bekende laser-gereedschapsmachines zijn in het algemeen voorzien van :
- een stationaire zender voorzien van een bron voor het uitzenden van een bundel laserstraal ;
- optische laserbundel-overdrachtselementen welke in het algemeen een samenstel van platte spiegels omvatten, voor het omlenken van de bundel laserstraal, en
- een bewerkingskop die lenzen of concentreerspiegels omvat voor het concentreren van de bundel laserstraal op het werkstuk.
Bij de bekende laser-gereedschapsmachines verplaatst men het werkstuk en houdt men de bewerkingskop stationair, of men verplaatst de bewerkingskop en laat het werkstuk op zijn plaats, dan wel verplaatst men het werkstuk volgens bepaalde verplaatsingsassen en men verplaatst al of niet tegelijkertijd de bewerkingskop volgens andere verplaatsingsassen. Indien het werkstuk wordt verplaatst, kan de betreffende machine slechts werkstukken met beperkte afmetingen of met een kleine massa bewerken. Onderhavige uitvinding heeft betrekking op zware lasergereedschapsmachines waarin de uitzender van een vermogen laserstraal stationair is, de bewerkingskop verplaatst wordt en het te bewerken werkstuk vast opgesteld is, omwille van zijn afmetingen en hevig gewicht. Dit betekent dat de optische overdrachtselementen dienen verplaatst te worden bij verplaatsingen van de bewerkingskop.
Tegenwoordig gebeurt de overbrenging van vermogen laserstralen over variabele afstanden, langs gangen, die door lucht- en lichtdichte balgen beschermd worden en min of meer van de buiten omgeving worden afgesloten. Balgen hebben echter fundamentele nadelen. Heen- en weergaande bewegingen van de balgen veroorzaken afwisselend over- en onderdruk. Als ze van de kleinste afstand naar de grootste afstand verplaatst worden, scheppen de balgen onderdruk in de afgesloten ruimte en creëren dus een zuigeffekt waardoor omgevingslucht binnen de balgen worden gezogen. De onreinheden van de buitenlucht slaan neer op de spiegels die met een laagje stof worden bedekt. Vervuilde spiegels zijn de belangrijkste oorzaak van een rendementsverlies van de overbrenging van een vermogen laserstraal. De stoflaag absorbeert de laserstraal en zet de energie in warmte om.
Dit veroorzaakt degradatie van de spiegel, zodat op bepaalde plaatsen geen reflectie meer mogelijk is. De spiegel-oppervlak brandt geleidelijk stuk. De spiegels dienen dan uiteindelijk vervangen te worden.
Een tweede nadeel van de balgen is hun ombuiging. Na verloop van tijd gaan de balgen doorhangen. Als de kromming zo ver is dat de balgen beschadigd worden door de laserstraal, dan moeten zij onmiddellijk vervangen worden.
Bij laser-gereedschapsmachines waar de balgen veel in- en uitgeschoven worden, treden vrij snel scheuren op, zodat de balgen dikwijls dienen vervangen te worden.
Onderhavige uitvinding heeft tot doel aan bovenvermelde nadelen te verhelpen en verschaft een inrichting voor het uitvoeren van bewerkingen op vaste werkstukken met behulp van een laserbundel overgebracht door middel van optische overdrachtselementen voorzien van verplaatsingsmiddelen langs een behuizing van variabele lengte naar een verplaatsbare laserbewerkingskop, die de laserbundel op een verplaatsbaar brandpunt concentreert en langs het te bewerken werkstuk beweegt. Deze inrichting is gekenmerkt doordat een zijwand van de behuizing uit een deel van een drijfriem bestaat.
Als geleidingsprofielen van de spiegelslede gebruikt men omegaprofielen en precisiegeleidingen. De vaste ombuigspiegel omvat een aansluitflens. Op de randen van de omegaprofielen is een kunststofprofiel gemonteerd voor het geleiden van de drijfriem die ook als afdichtingsriem fungeert. De eindeloze drijfriem is bij voorkeur een open riem waarvan de riemeinden met behulp van klemplaten aan de slede bevestigd worden.
Door de lichte overdruk in de behuizing worden de onreinheden buiten de transmissiezone van de laserbundel gehouden. Zo wordt de levensduur van de spiegels verlengd. De onderhoudskosten van vervangen van beschadigde spiegels, zijde de aankoop van nieuwe spiegels en plaatsing ervan, wat een uitlijning vraagt door gespecialiseerd personeel worden gevoelig verminderd. Ook worden de onderhoudskosten van vervangen van beschadigde balgsystemen opgeheven. Bovendien wordt het rendementsverlies door beschadigde spiegels teruggedrongen. De kosten van produktiestilstanden wegens de vervanging van spiegels of balgen worden vermeden.
De veiligheid van het bedieningspersoneel wordt aanzienlijk verhoogd bij het overbrengen van vermogen laserstralen met bovengenoemde behuizing.
Deze en andere kenmerken en bijzonderheden van de behuizing, volgens de uitvinding, zullen uit de volgende beschrijving voortvloeien waarin verwezen wordt naar de hierbij gevoegde tekeningen.
Deze tekeningen zijn :
figuur 1 : schematisch en gedeeltelijk in verticale doorsnede een uitvoeringsvoorbeeld van een behuizing voor de overbrenging van een laserbundel volgens de uitvinding ; figuur 2 : een schematisch en gedeeltelijk gesneden zijaanzicht van de behuizing afgebeeld in figuur 1 ; figuur 3 schematisch en gedeeltelijk in verticale doorsnede volgens lijn III-III van figuur 2 en op grotere schaal, van een vaste spiegel gemonteerd in de behuizing afgebeeld in figuren 1 en 2 , en figuur 4 : een doorsnede volgens lijn IV-IV van figuur 2 en op grotere schaal van een beweegbare spiegel en de spiegel-begeleiding afgebeeld in figuren 1 en 2.
In deze figuren verwijzen dezelfde referentietekens naar gelijke of gelijkaardige elementen.
Zoals afgebeeld in figuren 1 tot en met 4, omvat een stofdichte behuizing 1 voor de overbrenging van een lasersbundel 2 over een variabele afstand, minstens één optische overdrachtselement 3 voorzien van verplaatsingsmiddelen 4 langs bovengenoemde behuizing
1. Deze behuizing 1 wordt ingebouwd in een inrichting voor het uitvoeren van een bewerking op een vast werkstuk. Omdat een behuizing 1 met variabele lengte, zoals balgen meerdere nadelen hebben, heeft men het gebruik van balgen vermeden door een zijwand van de behuizing 1 door een drijfriem 5 te vervangen. De drijfriem 5 is bij voorkeur een open riem waarvan de riemeinden met behulp van klemplaten 6 aan een slede 7 bevestigd worden.
De laserbundel 2 komt van de bron of een vorige spiegel op een vast punt in de behuizing 1 aan, waar hij door een vaste spiegel 8 omgelenkt wordt naar een beweegbare spiegel 9.
De haaks op de behuizing 1 aankomende laserbundel 2 treedt de behuizing 1 zijdelings van de drijfriem 5 binnen en wordt via de eerste spiegel 8, die vast in de behuizing 1 gemonteerd is, naar de aslijn van de behuizing 1 omgelenkt.
De beweegbare spiegel 9 is op de slede 7 gemonteerd, die op precisiegeleidingen 10 in de behuizing 1 glijdt of rolt. De spiegel beweegt in de aslijn van de behuizing 1. Hij is opgesteld onder 45[deg.] beweegbare spiegel 9 buigt de laserbundel 2, zodat deze de behuizing 1 haaks op de aslijn via een flens van de spiegelslede 7 verlaat. De aandrijfriem is tussen keerwielen 11, 12 aangespannen. Kunststofprofielen 13 waarin de drijfriem 5 glijdt, dichten de behuizing 1 af. Een spaninrichting 14 waarop een der keerwielen 11 is bevestigd spant de eindeloze drij friem 5 door middel van een spanmoer op. Zuivere stofvrije lucht wordt in de behuizing 1 geblazen om een lichte overdruk te scheppen. Door de lichte overdruk in de behuizing 1 worden de onreinheden buiten de overbrengingszone van de laserbundel 2 gehouden.
Zo wordt de levensduur van de spiegels 8, 9 verlengd en het rendementsverlies wegens degradatie van de spiegels 8, 9 teruggedrongen. Omdat de beweegbare spiegel 9 de machinebeweging volgt, blij ft de laserbundel 2 de sledebewegingen op een onveranderlijke afstand volgen.
De uitvinding betreft ook een inrichting voor het uitvoeren van bewerkingen op vaste werkstukken met behulp van een laserbundel overgebracht over een variabele afstand door middel van optische laserbundeloverdrachtselementen voorzien van verplaatsingsmiddelen langs een behuizing naar een verplaatsbare laserbewerkingskop, die de laserbundel op een verplaatsbaar brandpunt concentreert en langs het te bewerken werkstuk beweegt, met het kenmerk dat een zijwand van de behuizing uit een drijfriem bestaat.