CN104619458A - 具有可弹簧运动的遮蔽板的、用于借助于激光射束加工工件的激光加工头 - Google Patents
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Abstract
用于借助于激光射束(2)加工工件(6)的激光加工头(1)具有固定在所述激光加工头(1)上的、在工件侧敞开的、用于遮蔽从所述激光加工头(1)射出的激光射束(2)的遮蔽壳体,在所述激光加工头中,根据本发明,所述遮蔽壳体由多个遮蔽板(8)构成,所述遮蔽板相互独立地分别相对于所述激光加工头(1)在从所述激光加工头(1)射出的激光射束(2)的方向(10)上可弹簧运动地支承,其中,所述遮蔽板(8)分别通过平行四边形支承件固定在所述遮蔽壳体的壳体支架(7)上。
Description
本发明涉及一种用于借助于激光射束加工工件的激光加工头,所述激光加工头具有固定在激光加工头上的、在工件侧敞开的、用于遮蔽从所述激光加工头射出的激光射束的遮蔽壳体。
为了在激光加工时耐激光地遮蔽工作区,使用保护室或者说保护外壳,所述保护室或者说保护外壳包围激光加工机的整个工作区,即也包围完整的构件。尤其在非常大的构件上工作时,如所述构件例如存在于造船业或者钢结构中的这样,遮蔽完整的构件是不经济的;但是,另一方面,由于激光保护的原因,当有人处于激光射束的周围环境中时,在没有遮蔽的情况下进行激光焊接是不允许的。
例如从DE 20 2009 013 899 U1已知这种激光加工头。由激光加工头射出的激光射束在工件上借助于多个圆形的刷子相对于周围环境被遮蔽,所述刷子的可弹性变形的刷毛不透光地贴靠在工件上。此外,为了附加地遮蔽有可能在刷子之间出现的空隙,激光加工头在刷毛的远离的外侧上具有连续的、封闭的遮盖装置或者说一件式的遮盖壳体。
此外,从DE 296 20 304 U1已知激光加工头,在所述激光加工头上具有环形保护刷形式的遮蔽单元。保护刷与激光射束同中心地布置并且具有基面,弹性的刷毛作为遮蔽元件安装在该基面上。所述刷毛沿着激光射束延伸并且径向向外地相对于周围环境遮蔽激光射束和加工部位。所述保护刷弹动地挂在加工头上,以便跟随工件的表面轮廓。
最后,从DE 10 2010 005 043 A1已知具有遮蔽装置的焊接装置,所述遮蔽装置构造为包围激光射束的一件式的壳体壁。焊接装置具有抽吸装置,所述抽吸装置与遮蔽装置互通地连接并且所述抽吸装置在焊接过程期间抽吸焊接部位的区域。
本发明的任务在于,如下地拓展在一开始所提到的类型的激光加工头:在激光加工期间可靠地阻止遮蔽壳体从工件抬起。
根据本发明,该任务由此解决:所述遮蔽壳体由多个遮蔽板构成,所述遮蔽板相互独立地分别相对于激光加工头在从激光加工头射出的激光射束的方向上可弹簧运动地支承,并且,遮蔽板分别通过平行四边形支承件(Parallelogrammlager)固定在遮蔽壳体的壳体支架上。
根据本发明,如果激光加工头以其遮蔽壳体放置到待加工的工件上,则各个遮蔽板被工件逆着复位弹簧力向到激光加工头上的方向移动并且以相应的弹簧压力贴靠在工件上。然后,在激光加工头运动时,遮蔽板弹动地在工件的表面上拖曳,而在此不从工件抬起。根据本发明的激光加工头特别适合用于使用在具有长的、优选直线的I型焊缝(它们例如经常存在于造船业中)的相对大的构件中。
遮蔽板能够以所有已知的方式分别逆着复位弹簧力的作用可移动地被导向。在结构上特别简单地,遮蔽板通过平行四边形支承件、例如呈两个平行的弹簧板形式的平行四边形支承件可弹簧运动地固定在壳体支架上。
优选,在遮蔽板上在工件侧,弹性的密封元件超过板边缘地突出若干毫米并且因此意味着遮蔽板在工件上真正的贴靠。这些密封元件设置用于相对于待加工的工件不透光地密封遮蔽板,并且例如可以构造为由抗激光和吸收激光的材料制成的不透光的刷或保护片。
在本发明的优选的实施方式中,遮蔽壳体具有至少一个向周围环境敞开的侧开口,通过该侧开口,在加工过程期间,气体和还有浓烟能够从遮蔽壳体向外流出到周围环境中。
在一种有利的拓展方案中,所述至少一个侧开口被遮蔽壳体的两个相邻的遮蔽板之间的间隙构成,所述间隙可以由这两个相邻的遮蔽板中的一个的边缘段遮盖。所述边缘段阻止,激光射束从遮蔽壳体的内部向外射出。
在其它的有利的拓展方案中,所述至少一个侧开口由一个或多个存在于遮蔽壳体中的孔(例如呈孔图案或者孔格的形式)构成,所述孔可以由隔开间距地布置在其之前和/或其之后的遮盖装置遮盖。例如,多个布置为筛式的图案的钻孔作为侧开口构造在遮蔽壳体的一个或多个壳体壁中。所述遮盖装置阻止,激光射束从遮蔽壳体的内部向外射出。为此,优选遮盖装置由抗激光和吸收激光的材料构成,或者在朝向激光射束的侧上以这样的材料涂层。
优选,在遮蔽壳体中布置至少一个用于产生穿透激光射束的横向流动的交叉射流喷嘴和/或用于抽吸位于遮蔽壳体的内部的气体和烟雾的抽吸开口,所述横向流动保护激光加工头的加工光学装置免受工件加工中出现的材料喷溅。为了尽管有空气通过交叉射流喷嘴流入仍在遮蔽壳体中维持负压,设置抽吸装置的抽吸大于交叉射流喷嘴的流入。
从权利要求、说明书和附图得出本发明的另外的优点。以上所提到的和更进一步列举的特征可以分别单独地或者多个任意组合地得到应用。所示出的和所描述的实施方式不可理解为最终的列举,而是更确切地说具有用于本发明的描述的示例性的特性。
附图示出:
图1根据本发明的、具有由四个可弹簧运动的遮蔽板构成的遮蔽壳体的激光加工头在没有遮蔽盖的情况下的立体视图;
图2具有仅仅两个相互相对置的遮蔽板的、图1中的激光加工头的另外的立体视图;
图3图1中的遮蔽壳体的其它的立体视图;
图4具有遮蔽盖的、图1中的激光加工头;和
图5另一根据本发明的、具有多个设置在遮蔽壳体中的空气开口的激光加工头的立体视图。
在图1至图5中所示出的激光加工头1用于借助于聚焦的激光射束2加工工件,所述激光射束由激光加工头1通过加工光学装置3射出。为了遮蔽从激光加工头1射出的激光射束2,在激光加工头1上固定有在工件侧敞开的遮蔽壳体4,所述遮蔽壳体4围绕激光射束2布置并且在激光加工期间以其敞开的壳体侧5放置到待加工的工件6上。遮蔽壳体4局部地在加工地点上——直接在激光加工头1处或者说在交互作用区上——遮蔽激光射束并且考虑特别应用于具有长的、优选线性的焊缝的大构件,如所述焊缝尤其在造船业中存在。
在图1至4中所示出的遮蔽壳体4由与激光加工头1固定地连接的、框形的壳体支架7和四个单个的、相对于彼此分别成直角地布置的遮蔽板8构成。例如固定在壳体支架7上的遮蔽盖9完全地遮盖激光加工头1并且在很大程度上遮盖所述遮蔽壳体4。
遮蔽板8相互无关地分别在由激光加工头1射出的激光射束2的方向上可弹簧运动地支承在壳体支架7上,如在图2中由双箭头10所示出的这样。所述可弹簧运动的支承例如可以实施为呈两个由薄弹簧板制的平行弹簧板11形式的平行四边形固定支承件,所述弹簧板可以分别作为单条带或者如当前这样共同地由两重倒棱的弹簧板条带构成。如在图2中所示出的这样,所述倒棱的弹簧板条带分别以其两个倒棱的自由端部固定在壳体支架7上并且以其中间段在内侧固定在遮蔽板6上(例如通过铆接)。平行四边形固定支承件能够实现遮蔽板8逆着两个弹性弹簧板11的复位力在方向10上相对移动。替代平行四边形固定支承件,遮蔽板8也可以在壳体支架7上分别逆着复位弹簧的作用可线性移动地被导向。
四个遮蔽板8布置成矩形,其中,两个相互相对置的遮蔽板8分别以相同方式构造。两个相互相对置的遮蔽板8在其侧边缘上倒棱或者说折出角度,以便以这些折出角度的边缘段12隔开间距地搭接分别相邻的遮蔽板8的侧边缘或者说隔开间距地与之交叠。在相邻的遮蔽板8之间分别存在间隙13,所述间隙由折出角度的边缘段12向外遮盖。间隙13构成向周围环境敞开的开口,通过所述开口,空气可以从周围环境流入到遮蔽壳体4的内部或者气体和浓烟可以从遮蔽壳体4的内部向外流出到周围环境中。由于相邻的遮蔽板8在遮蔽壳体4的角区域中部分地交叠,没有激光射束可以通过间隙13从遮蔽壳体4的内部向外射出。为了相对于工件6不透光地密封,遮蔽板8可以在其工件侧的端部上分别具有密封元件14,例如呈由抗激光和吸收激光的材料制成的保护刷或保护片形式的密封元件,所述密封元件超过遮蔽板8突出数毫米并且由此意味着遮蔽板8在工件6上的真正的贴靠。
如果激光加工头1在额定位置中位于工件6之上,则遮蔽板8被工件6逆着弹簧板11的复位力向到激光加工头1上的方向移动并且通过其密封元件14以相应的弹簧压力贴靠在工件6上。那么,在使激光加工头1沿进给方向15运动时,遮蔽板8以其密封元件14弹动地在工件6的表面上拖曳。
遮蔽板8的工件侧边缘或者说密封元件14正好实施用于放置到平的工件表面上并且由此特别适合用于对焊(I焊缝)的焊接。为了放置到有角的或者圆的工件表面上,遮蔽板8相应地具有带轮廓的工件侧边缘,如在搭接接头或者T型接头(角焊缝)的情况下具有三角形端部的遮蔽板。
在遮蔽壳体4之内有利地布置有用于产生平行地在加工光学装置3之前延伸的、穿透激光射束2的空气横向流动的交叉射流喷嘴16,以便保护加工光学装置3免受在激光加工中出现的材料喷溅。为了抽吸空气横向流动17和/或气体和浓烟,在遮蔽壳体4上或者遮蔽壳体中布置有抽吸装置(未示出)的抽吸开口18。如在图2中所示出的这样,在此,交叉射流喷嘴16和抽吸开口18在遮蔽壳体4中优选在大约相同的高度上并且相互相对置地布置。为了尽管空气通过交叉射流喷嘴16流入而仍在遮蔽壳体4中维持负压,设置抽吸装置的抽出大于交叉射流喷嘴的流入。
在图5中示出另一激光加工头1,其具有不可移动地固定在其上的、在工件侧敞开的遮蔽壳体4。遮蔽壳体4一件式地构造,但是也可以由单个的遮蔽板组成。如示例性地在四个壳体壁20中的一个上所示出的这样,一个或多个壳体壁20具有多个向周围环境敞开的开口(钻孔)21,通过所述开口,空气可以从周围环境流入到遮蔽壳体4的内部,或者气体和浓烟可以从遮蔽壳体4的内部向外流出到周围环境中。为了不透光地密封工件6,遮蔽壳体4可以在其工件侧端部上具有环绕的密封元件14,例如呈由抗激光和吸收激光的材料制成的、弹性的保护刷或保护片形式的密封元件。
在设置在遮蔽壳体4之内的交叉射流喷嘴的情况下,孔22尤其可以设置在与交叉射流喷嘴相对置的壳体壁中。在抽吸装置(未示出)的抽吸开口布置在遮蔽壳体4中或者遮蔽壳体上的情况下,在抽吸装置已激活的情况下,充足的空气可以通过开口21从周围环境补流到遮蔽壳体4中。通过在外侧(和/或在内侧)隔开间距地安装在开口21之前的遮盖装置(例如遮盖板)22,没有激光射束可以通过开口21从遮蔽壳体4的内部向外射出。遮盖装置22例如由抗激光的材料构成或者在其朝向激光射束2的内侧上以抗激光的材料涂层。
在遮蔽壳体4超过激光加工头1的机械臂伸出并且电缆/导线通入到遮蔽壳体4中的部位上,还可以设置由激光保护帘材料制成的柔性元件,以便更好地密封在这些部位上不可避免的间隙。
Claims (12)
1.用于借助于激光射束(2)加工工件(6)的激光加工头(1),其具有固定在所述激光加工头(1)上的、在工件侧敞开的、用于遮蔽由所述激光加工头(1)射出的激光射束(2)的遮蔽壳体(4),
其特征在于,
所述遮蔽壳体(4)由多个遮蔽板(8)构成,所述遮蔽板相互独立地分别相对于所述激光加工头(1)在由所述激光加工头(1)射出的激光射束(2)的方向上可弹簧运动地支承,并且,所述遮蔽板(8)分别通过平行四边形支承件固定在所述遮蔽壳体(4)的壳体支架(7)上。
2.根据权利要求1所述的激光加工头,其特征在于,所述平行四边形支承件由两个平行的弹簧板(11)构成。
3.根据以上权利要求中任一项所述的激光加工头,其特征在于,所述遮蔽壳体(4)由四个、尤其布置成矩形的遮蔽板(8)构成。
4.根据以上权利要求中任一项所述的激光加工头,其特征在于,弹性的不透光的密封元件(14)在所述遮蔽板(8)上在工件侧突出。
5.根据以上权利要求中任一项所述的激光加工头,其特征在于,所述遮蔽壳体(4)具有至少一个朝向周围环境敞开的侧开口(20,23)。
6.根据权利要求5所述的激光加工头,其特征在于,所述至少一个侧开口由所述遮蔽壳体(4)的两个相邻的遮蔽板(8)之间的间隙(20)构成。
7.根据权利要求6所述的激光加工头,其特征在于,所述间隙(20)被两个相邻的遮蔽板(8)中的一个的边缘段(12)遮盖。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的激光加工头,其特征在于,所述至少一个侧开口由存在于所述遮蔽壳体(4)中的一个或多个孔(21)构成。
9.根据权利要求8所述的激光加工头,其特征在于,所述一个或多个孔(21)被隔开间距地布置在所述孔之前和/或之后的遮盖装置(22)遮盖。
10.根据以上权利要求中任一项所述的激光加工头,其特征在于,在所述遮蔽壳体(4)中布置有至少一个用于产生保护所述激光加工头(1)的横向流动(17)的交叉射流喷嘴(16)。
11.根据以上权利要求中任一项所述的激光加工头,其特征在于,在所述遮蔽壳体(4)中或者所述遮蔽壳体上布置有抽吸开口(18)。
12.根据权利要求10和11所述的激光加工头,其特征在于,所述交叉射流喷嘴(16)和所述抽吸开口(18)相互地、尤其在相同的高度上相对置。
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