CZ20023623A3

CZ20023623A3 - Způsob a zařízení pro ochranu laserového opracovacího zařízení proti prachu

Info

Publication number: CZ20023623A3
Application number: CZ20023623A
Authority: CZ
Inventors: Manfred Jendick
Original assignee: Rexam Ab
Priority date: 2000-04-03
Filing date: 2001-04-03
Publication date: 2003-08-13
Also published as: EP1149660A1; WO2001074528A1; AU2001244987A1; RU2265507C2; BR0109745A; CN1511073A; MXPA02009724A

Description

Vynález se týká laserového opracování materiálu, konkrétněji způsobu a zařízení pro ochranu laserové jednotky proti prachu a úlomkům produkovaným při laserovém opracování cíle či substrátu v pracovní oblasti.

Předložený vynález je zvláště užitečný ve spojení se zařízením pro laserové rytí nebo značkování. Technické základy, cíle a vytvoření vynálezu proto boudou popsány v souvislosti laserovým rycím zařízením. Vynález však je použitelný opracování povrchovým svařováním.

také ve spojení s jinými typy materiálu, jako například s jiným opracováním, laserovým řezáním a laserového laserovým laserovým

Dosavadní stav techniky

Laserové rycí zařízení, například jak je popsáno v DEA1 43 38 774 nebo DE-A1 44 05 203, obecně zahrnuje laserovou jednotku a zařízení pro vedení cíle, uspořádané pod laserovou jednotkou a uzpůsobené pro vedení cíle pod laserovou jednotkou. Laserová jednotka zahrnuje laserovou hlavu uzpůsobenou pro generování laserového záření, a řídící hlavu uzpůsobenou pro směrování a zaostřování laserového záření na cíl, který má být opatřován laserem rytým značením. Když je cíl opracováván laserem, je materiál z cíle ubírán ve formě malých částic. Tyto částice či úlomky společně vytvářejí prach, který buď ulpívá na povrchu cíle, nebo tlakem laserového záření odlétá od cíle. V takovémto zařízení je důležité zabránit prachu vstupovat do laserové

-2jednotky, neboť přítomnost prachu by potenciálně mohla vést ke zhoršení nebo zničení jejích optických součástí.

V laserovém rycím zařízení popsaném v EP-Al 0 085 484 je v této souvislosti použito blíže nepopisované uspořádání vzduchové clony mezi laserovou jednotkou a pod ní se nacházející oblastí rytí, pro zabránění vnikání prachu do laserové jednotky. Takovéto uspořádání může být postačující pro zabránění vstupu prachu, obsaženého v okolním vzduchu, do laserové jednotky. Nicméně, prach či úlomky vytvářené v oblasti rytí v důsledku ubírání materiálu z cíle, by stále mohly do laserové jednotky vstupovat. Tento problém je zhoršen při vysoce přesném rytí, kdy musí být vzdálenost laserové jednotky od oblasti rytí snížena, čímž je zdroj prachu uveden do větší blízkosti citlivé laserové jednotky.

Je zřejmé, že situace by byla ještě horší, kdyby laserová jednotka byla uspořádána pod oblastí rytí, neboť gravitace by podporovala akumulaci prachu na laserové jednotce. Když se mají opatřovat rytým značením dvě opačné strany cíle, zejména když má být značení na obou stranách přesně navzájem umístěné, je výhodné nebo dokonce nezbytné provádět rytí po obou stranách cíle. Jestliže se cíl mezi operacemi rytí obrací nahoru a dolů, snadno se ztratí polohová vazba mezi opačnými stranami. Tento problém je zvýrazněn jestliže se má rýt spojitý plošný materiál, neboť operace otáčení je složitá a vyžaduje velký prostor. Taková operace otáčení je často neslučitelná s vysokou výrobní rychlostí. Také za použití dvou po sobě následujících rycích stanovišť pro rytí na vždy jedné straně plošného útvaru, a obracecího zařízení mezi nimi pro obracení plošného útvaru, vzdálenost mezi rycími stanovišti musí být tak velká, že je obtížné udržet polohovou vazbu mezi značeními na opačných stranách plošného útvaru.

• · · ·

-3 Dále, jestliže je cíl, který má být opatřen laserem vyrytým značením, malý, lehký a/nebo vyrobený z flexibilního materiálu, může konvenční uspořádání vzduchové clony nežádoucím způsobem měnit polohu nebo tvar cíle v průběhu rytí.

Podstata vynálezu

Jedním cílem vynálezu je eliminovat či alespoň zmírnit výše uvedené nevýhody a poskytnout zlepšený způsob a zařízení pro ochranu laserové jednotky proti prachu při opracování cíle či substrátu v pracovní oblasti. Konkrétněji, cílem vynálezu je v podstatě eliminovat vnikání prachu do laserové jednotky při umožnění vysoce přesného laserového opracování všech druhů cílů.

Cílem vynálezu je také umožnit, aby vliv na polohu a tvar cíle v průběhu jeho opracování v pracovní oblasti byl minimální.

Dalším cílem vynálezu je umožnit opracování z jedné strany nebo z obou stran cíle.

Těchto a dalších cílů, které vyplývají z následujícího popisu, je dosaženo způsobem a zařízením podle přiložených nezávislých nároků. Výhodná provedení vynálezu jsou uvedena v závislých nárocích.

Ustavením tlaku okolí v pracovní oblasti mohou být síly působící na cíl minimalizovány. Pokud jde o opatření na ochranu proti prachu, pak může být opracován jakýkoliv možný cíl, dokonce i cíle, které jsou malé, lehké a/nebo snadno pohyblivé. Ustavením podélného proudu plynu směrovaného proti pracovní oblasti v první oblasti mezi pracovní oblastí a laserovou jednotkou je efektivně zamezeno pohybu prachu proti laserové jednotce. Dále, způsob a zařízení podle • · • ···

-4• · · · · · · • · · 0 · · · • · · · · ······ vynálezu umožňuje laserové opracování cíle zespodu, neboť podélný proud plynu v první v první oblastí může působit proti gravitačnímu zrychlení prachu vytvářeného při opracování cíle.

Podle jednoho provedení se plyn zároveň odvádí v sousedství pracovní oblasti a přivádí se do první oblasti mezi pracovní oblastí a laserovou jednotkou, přičemž se ustavuje tlak okolí v pracovní oblasti a proud plynu směrovaný proti pracovní oblasti. Podélný proud plynu je proti pracovní oblasti s výhodou zrychlován, pro další zvýšení schopnosti proudu plynu působit proti gravitačnímu zrychlení prachu.

Podle jiného provedení je mezi laserovou jednotkou a pracovní oblastí uspořádána skříň. Kanál se rozprostírá uvnitř skříně od vstupního otvoru záření přivráceného laserové jednotce k výstupnímu otvoru záření, který je přivrácen pracovní oblasti a obecně se nachází v její blízkosti. Do kanálu se v oddělených místech přivádí plyn a zároveň se z něho odvádí. Vyrovnáním rychlosti přivádění a odvádění plynu ve skříni je zajištěno, že tlak ve výstupním otvoru záření a prakticky také v pracovní oblasti je udržován v podstatě na úrovni tlaku okolí. V jednoduchém a efektivním uspořádání se vyrovnání rychlosti přivádění a odvádění plynu provádí řízením rychlosti odvádění plynu tak, že se v pracovní oblasti ustavuje v podstatě tlak okolí.

Je výhodné, jestliže se odvádění plynu provádí v sousedství výstupního otvoru záření, neboť takovéto odvádění usnadňuje regulaci tlaku ve výstupním otvoru záření. Dále, vytvořený prach může být odstraňován z oblasti kolem výstupního otvoru, záření. Cíl tak může být čištěn od prachu v průběhu opracování.

• · • · · • · · ·

-5 V první oblasti je s výhodou ustaven podélný proud plynu v podstatě v celém průřezu kanálu. Podle jednoho provedení je toho dosaženo přiváděním plynu do první oblasti v alespoň jedné dvojici protisměrných proudů vstupujícího plynu, které spolupůsobí pro vytvoření podélného proudu plynu směrovaného proti pracovní' oblasti. Tyto protisměrné proudy vstupujícího plynu s výhodou spolu proplachují celý průřez kanálu v první oblasti. Na vstupu kanálu jsou protisměrné proudy vstupujícího plynu s výhodou směrovány v podstatě kolmo k podélné středové linii kanálu, takže se setkávají a tvoří spolu podélný proud plynu v celém průřezu kanálu.

Podle jiného provedení je v první oblasti podél okraje kanálu zvlášť ustaven okrajový proud plynu. Toho je s výhodou dosaženo směrováním jednoho nebo více paprsků plynu od obvodu kanálu na pracovní oblast. Takovéto paprsky plynu působí proti vytváření oblastí vedlejšího proudění v blízkosti stěn kanálu, zejména v jeho rozích. Navíc, takovéto paprsky plynu mohou napomáhat pohybu vytvářeného prachu od cíle k výstupnímu otvoru záření, kde je efektivně odstraňován.

Plyn je s výhodou odváděn v alespoň dvou diametrálně opačných směrech v sousedství výstupního otvoru záření. Toto uspořádání umožňuje dostatečnou kontrolu tlaku v pracovní oblastí, jakož i účinné odstraňování prachu z pracovní oblasti.

Podle dalšího provedení je ve druhé oblasti kanálu ustavena tlaková bariéra, s výhodou mezi první oblastí a laserovou jednotkou. Tlaková bariéra, tj. z hlediska pracovní oblasti oblast vyššího tlaku, napomáhá zabraňovat prachu dostat se do laserové jednotky.

99 9

-6···· 9 9 9 9 9 9

99 9 9 9 9 99 9

999 9999999 9 9

9 9 9 9 9 9 9 9 9

999999 99 9 99 99

Podle dalšího provedení je ve třetí oblasti kanálu ustaven příčný proud plynu, s výhodou mezi první oblastí a laserovou jednotkou. Příčný proud plynu je ustaven mezi protilehlými otvory ve stěně kanálu, s výhodou ve formě clony plynu, která proplachuje celý průřez kanálu v příčném směru. Veškerý prach, prošlý první oblastí a, pokud je přítomna, druhou oblastí, je značně zpomalen a takovýmto příčným proudem plynu je efektivně odstraňován. Příčný proud plynu se s výhodou ustavuje vyrovnáním rychlostí přivádění a odvádění plynu tak, aby příčný proud plynu nevstupoval do interakce resp. aby nerušil profil proudění v první oblasti.

Podle jednoho provedení má kanál nekruhový průřez, alespoň v první oblasti. Tato konfigurace brání vzniku vířivého pohybu plynu v první oblasti. Takovýto vířivý pohyb plynu, například kolem podélné osy kanálu, by vyvolával vznik centrální oblasti nízkého tlaku, ve které by se prach mohl pohybovat proti laserové jednotce. S výhodou je průřez mnohoúhelníkový. Pro potlačení vzniku oblastí vedlejšího proudění v blízkosti stěn kanálu, zejména v rozích mnohoúhelníku, je výhodné, jestliže jsou v části stěny kanálu, s výhodou v rozích, vytvořeny trysky. Každá tryska má tvar a polohu pro vytvoření proudu plynu podél okrajové části kanálu proti pracovní oblasti.

Přehled obrázků na výkresech

Dále bude popsáno výhodné provedení vynálezu s odkazy na přiložené schematické výkresy.

Obr. 1 představuje nárys laserového rycího zařízení v systému pro výrobu otevíracích poutek pro uzávěry plechovek, které má zařízení pro ochranu proti prachu podle vynálezu.

• · · ·

0* 00 0 · ·

0 0 0 · 0 · · · 0 • ·· 0 0 0 0 · · ·

0 0 · 0 0 0 · · · · 0 « 0

000000 00 0 ·· · ·

-Ί Obr. 2 je nárys zařízení pro ochranu proti prachu podle obr. 1.

Obr. 3 je řez podél osy zařízení pro ochranu proti prachu podle obr. 2.

Obr. 4 odpovídá obr. 3 a schematicky naznačuje oblasti s různými vlastnostmi plynu uvnitř zařízení pro ochranu proti prachu.

Obr. 5 je perspektivní pohled na zařízení pro ochranu proti prachu podle obr. 2-4.

Obr. 6 je poněkud pootočený pohled na zařízení pro ochranu proti prachu podle obr. 5.

Příklady provedení vynálezu

Obr. 1 znázorňuje část systému pro výrobu značených otevíracích poutek nebo otevíracích kroužků pro uzávěry nápojových plechovek (neznázorněných) . Tenký kovový pás S_ se přivádí ze zásobníku 1^ do laserové jednotky 2 nesené nosným prvkem 3_, načež se přivádí k jednotce £ pro tvarování poutka, která je o sobě známého typu a tvaruje poutka děrováním a ražením pásu S (viz například prospekt This is PLM Fosie vydaný firmou přihlašovatele PLM Fosie AB uprostřed devadesátých let) . Pás S je veden vodícím zařízením 5 kolem laserové jednotky 2, a přivádí se ze zásobníku 1_ pomocí podávacího zařízení (neznázorněného) uspořádaného ve spojení s jednotkou _4 pro tvarování poutka. Laserová jednotka 2 je vysokovýkonového a vysokorychlostního typu a je schopná vytvářet rytí nebo značení v povrchu pásu

S. Laserová jednotka 2_ obsahuje laserovou hlavu 2j, která je uzpůsobena pro generování laserového záření vhodné vlnové délky, a takzvanou snímací hlavu 2, která je uzpůsobena pro přijímání laserového záření z laserové hlavy 2' a zaostřuje a • fcfc • · · · · ·

-8• fc • · · fc směruje vyvíjené záření na dané místo na povrchu pásu S. Na povrchu pásu S se tak vytváří laserem opracovávaná oblast Sj (obr. 2-4) .

Protože povrch poutka přístupný značení je velmi malý, laserové záření musí být na pás S přesně polohováno, a také pás S musí být v průběhu operace laserového rytí přesně polohován. Obecně, pás 1_ je vyroben z hliníku o tloušťce asi 0,24 a šířce asi 67 mm. Takovýto pás S se ohýbá i pří aplikaci poměrně malých sil na jeho povrch.

Mezi snímací hlavou 2 a vodícím zařízením 5 je zařízení _6 pro ochranu proti prachu. Zařízení 6 pro ochranu proti prachu je tekutinově propojeno s regulační jednotkou Ί_ regulující a provádějící současné přivádění a odvádění vzduchu k zařízení 6 pro ochranu proti prachu, jak bude dále popsáno s odkazem na obr. 2-4. Regulační jednotka Ί_ vzduchu obsahuje hlavní regulační zařízení 7A, jako například počítač, zařízení 7/ pro čerpání vzduchu, jako například ventilátor nebo vývěvu, zařízení 7 pro odsávání vzduchu, jako například ventilátor nebo vývěvu, a vysokotlaké zařízení 7', například kompresor. Hlavní regulační zařízení ΊΆ by také mohlo být spojeno s jedním nebo více tlakovými čidly, jak bude popsáno dále.

Jak je podrobněji popsáno na obr. 2-4, zařízení 6 pro ochranu proti prachu obsahuje skříň 8 mající na jednom konci přírubu 9 pro přímé upevnění ke snímací hlavě 2 (naznačeno čárkovanými čarami na obr. 2-4), pomocí neznázorněných čepů nebo podobně, procházejících skrze neznázorněné otvory v přírubě 9. Podlouhlý kanál 11 se rozprostírá od vstupního otvoru 12 záření na prvním konci do výstupního otvoru 13 na druhém konci. Když je zařízení instalováno, je výstupní otvor 13 záření přivrácen k pracovní oblasti S/, a záření je přenášeno kanálem 11 mezi snímací hlavou 2 a povrchem pásu • · ··· · m ·· ·« · ···· · · · · · · • ·· · · * · · · · ·· · · · ······· · · ······ · · · · ···· ·· ·· · ·· ··

-9S (naznačeného na obr. 2-4 čerchovanými čarami). Skříň 8. má kontrolní okno W pro umožnění kontroly kanálu 11 v průběhu činnosti zařízení 6 na ochranu proti prachu. Druhý konec může nebo nemusí být připojen k vodícímu zařízení 5 (znázorněnému jen na obr. 1). Vzdálenost od výstupního otvoru 13 záření k povrchu pásu je obecně menší než jeden nebo dva centimetry.

Jak je znázorněno na obr. 3, v části stěny kanálu 11 jsou vytvořeny protilehlé vstupní otvory 16, 17 vzduchu. Ve znázorněném provedení je kanál 11 vymezen čtyřmi stěnami a má ve směru boční stěny obecně čtvercový nebo obdélníkový průřez. Vstupní otvory 16, 17 vzduchu, které jsou tvarově a rozměrově navzájem identické, vedou napříč příslušnými stěnami 14, 15 obdélníkového kanálu 11. Otvory 16, 17 jsou propojeny s příslušnými komorami 18, 19 pro vstup vzduchu, které mají kohouty 20, 21 pro připojení k zařízení 7j pro čerpání vzduchu pomocí hadic Hl nebo podobně (obr. 1).

Jak je dále zřejmé na obr. 3, dva protilehlé výstupní otvory 22, 23 vzduchu jsou vytvořeny ve stěnách 14, 15 v sousedství výstupního otvoru 13 záření. Výstupní otvory 22, 23 vzduchu, které jsou tvarově a rozměrově navzájem identické, vedou napříč příslušnými stěnami 14, 15 obdélníkového kanálu 11. Otvory 22, 23 jsou propojeny s příslušnými komorami 24, 25 pro vstup vzduchu, které mají kohouty 2 6, 27 pro připojení k sacímu zařízení Ί” pomocí hadic H2 nebo podobně (obr. 1).

Za provozu, zařízení 7j pro čerpání vzduchu kontinuálně a symetricky přivádí vzduch do vstupních otvorů 16, 17 vzduchu. Pomocí otvorů 16, 17 jsou tak ustaveny dva protisměrné symetrické proudy vzduchu, směřující bočně proti středu kanálu 11, jak je znázorněno šipkami na obr. 3. Současně je vzduch symetricky odsáván ve dvou opačných směrech, jak je znázorněno šipkami na obr. 3, z oblasti • fc ·fc· ·

- 10• fc • fc • ·· fcfcfc ·< · • · · · » ♦ fcfcfc · · * fc • ···«··· · · • · · · · fc · • fc · ·· fcfc blízko výstupního otvoru 13 záření skrze dva protilehlé výstupní otvory 22, 23 vzduchu. Zařízení 7 pro odsávání vzduchu kontinuálně odsává vzduch skrze výstupní otvory 22, 23 vzduchu, čímž vzniká oblast RO, schematicky naznačená na obr. 4, kde je v podstatě tlak okolí. U výstupního otvoru 13 záření a v pracovní oblasti Sj je tedy ustaven tlak okolí. Proudící vzduch vstupující skrze otvory 16, 17 se setkává a tvoří v oblasti Rl naznačené na obr. 4 spojený proud vzduchu v podélném, vertikálním směru k výstupnímu otvoru 13 záření a pracovní oblasti Sj. Protože otvory 16, 17 se nacházejí v příslušných stěnách obdélníkového kanálu 11, podélný proud vzduchu je ustaven přes celý průřez kanálu.

Ve znázorněném provedení jsou stěny 14, 15 kanálu v oblasti Rl skloněny ke středové linii L kanálu 11, takže se průřez spojitě zmenšuje směrem k výstupnímu otvoru 13 záření. V této konfiguraci se podélné proudění vzduchu v oblasti Rl zrychluje směrem k výstupnímu otvoru 13 záření. Bylo zjištěno, že to zlepšuje schopnost zařízení 6 chránit snímací hlavu 2 proti prachu vytvářenému v pracovní oblasti Sj.

Bylo zjištěno, že pro optimální účinnost by výstupní otvory 22, 23 vzduchu měly být skloněny proti středové linii L s výhodou v úhlu asi 30 až 60°, aby otvory 22, 23 jsou do jisté míry přivráceny k výstupnímu otvoru 13 záření. Bylo zjištěno, že to zvyšuje schopnost odstraňovat prach z pracovní oblasti, jakož i schopnost ustavit v podstatě stejnoměrný tlak, odpovídající tlaku okolí, v oblasti RO u otvoru 13. Pro další zlepšení stejnoměrnosti rozdělení tlaku v oblasti RO, celková plocha otvorů 22, 23 by měla být asi 2/3 plochy výstupního otvoru 13 záření.

Jak je naznačeno na obr. 4, v kanálu 11 je bezprostředně pod oblastí Rl uspořádána oblast R2 stojícího vysokým tlakem. V oblasti R2 je tedy bariéra, t j. gradient tlaku s tlakem ·· ·♦ • « · » * • · · * · • > · · «··· tt 44 ♦ 44 4494

9 <* t V • · 4 9 4 « * 4444 4 4 9 4 · · · < · w ·· ·· vzduchu s poměrně ustavena tlaková narůstajícím proti vstupnímu otvoru 12 záření. Tato tlaková bariéra napomáhá zabraňovat hlavě 2.

prachu dostat se ke snímací

Při některých geometriích kanálu mohou vznikat, zejména v rozích kanálu 11, oblasti vedlejšího proudění. V těchto oblastech vedlejšího proudění, či stojících oblastech, může prach klouzat podél stěn kanálu 11, čímž se dostává do oblasti Rl. K tomu účelu je mezi vstupním otvorem 12 záření a vstupními otvory 16, 17 vzduchu uspořádáno, jak je znázorněno na obr. 2 a 6, množství trysek 28, ústících do kanálu 11. Trysky 28 jsou uspořádány pro vytváření paprsků J, které jsou směrovány proti středu P pracovní oblasti Sj, tj. na povrch pásu, jak je naznačenou šipkami z jednoduchých čar na obr. 3 a 4. Konkrétněji, podle obr. 5, v každém postranním rohu kanálu 11 je vytvořeno pět trysek 28 . Dvacet trysek 28 je propojeno se společnou prstencovou komorou 29, která je připojitelná k vysokotlakému zařízení 7' regulační jednotky 2 vzduchu, například pomocí hadice H3 (obr. 1) . Prostřednictvím rozprostření vyvíjených paprsků J vzduchu se ustavuje proudění vzduchu podél stěn kanálu. Toto okrajové proudění vzduchu eliminuje výše uvedené oblasti vedlejšího proudění. Trysky prachových částic operaci rytí.

J mají přídavnou funkci rozbíjení vytvořených v pracovní oblasti Sj při

Zařízení pro ochranu proti prachu podle výhodného provedení podle obr. l-β zahrnuje pomocné uspořádání 30 pro ochranu proti prachu. Toto uspořádání 30 vytváří příčnou clonu vzduchu napříč průřezu kanálu 11 v oblasti R3 (naznačené na obr. 4) mezi oblastí R2 a vstupním otvorem 12 záření. Tato příčná clona vzduchu je uspořádána pro zachycování a odstraňování prachu, který projde přes oblasti • · · · · 9 · ·· · ··· ···· · · · ·· · · · 99999·· · · • · * · · · · · · ·

-12- ...... ·* * ** “

R1 a R2, například těžkých částic. Jak je znázorněno na obr. 3, ve stěně kanálu 11 jsou vytvořeny dva protilehlé otvory 31, 32. Otvory 31, 32 vedou skrze příslušné stěny obdélníkového kanálu 11. Otvory 31, 32 jsou propojeny s příslušnými komorami 33, 34 pro vzduch, které mají kohouty 35, 36. P^ro připojení k regulační jednotce Ί_ vzduchu pomocí hadic Hl', H2' nebo podobně (obr. 1) . Otvor 31 je připojen k čerpacímu zařízení Ί¹ a má přívodní hubici 31' protaženou do kanálu 11. Otvor 32 je spojen se zařízením 7 pro odsávání vzduchu a má sací hubici 32' protaženou do kanálu

11. Přívodní hubíce 31' je upravena pro formování přiváděného vzduchu do příčné clony, a sací hubice 32', která je v podélném poněkud větší, je upravena pro zachycování v podstatě všeho vzduchu opouštějícího hubici 31'. Za provozu rychlosti přivádění a odvádění vzduchu otvory 31, 32 v podstatě vyrovnané, takže je ustaven příčný proud vzduchu s minimální interakcí s ostatními oblastmi R0-R2 v kanálu 11.

Provedení znázorněné na výkresech bylo použito v laserovém opracovacím zařízení s uspokojivými výsledky. Zařízení 7j pro čerpání vzduchu přivádí vzduch při průtoku přibližně 10 000 až 30 000 1/min do otvorů 16, 3/7, 31 rovnoměrně rozděleně mezi tyto tři. Vysokotlaké zařízení 7' přivádí vzduch při tlaku 0,15 až 0,4 MPa (1,5 až 4 bar) do komůrky 29 prstencového tvaru, pomocí níž je vzduch rovnoměrně rozdělován do trysek 28, které mají průměr asi 1,5 mm. Zároveň je pro odvádění vzduchu od otvorů 22, 23, 32 pomocí hlavního regulačního zařízení 7A řízeno zařízení 7 pro odsávání vzduchu. Toky vzduchu jsou kontrolovány tak, že ve výstupním otvoru 13 záření, a tedy také v pracovní oblasti Sj na pásu S se ustaví v podstatě tlak okolí. Podle jednoho provedení se to provádí bez kontroly zpětnou vazbou, • · · · · · ·

- 13jednoduše vyrovnáním vzduchových proudů vstupujících do skříně 8_ a opouštějících ji. Podle jiného provedení je odvádění vzduchu aktivně řízeno regulační jednotkou 7A na bázi výstupu jednoho nebo více čidel tlaku (čidla 37, 38 na obr. 3), která jsou uspořádána ve spojují s kanálem 11. Alternativně mohou být všechny proudy vzduchu do skříně 8_ a ven z ní jednotlivě aktivně řízeny pomocí regulační jednotkou 7A.

Velikost odchylky tlaku od tlaku okolí, která může být v otvoru 13 tolerována, závisí na typu cíle. S použitými cíly je tlak ve výstupním otvoru 13 záření s výhodou regulován s odchylkou od tlaku okolí v mezích ± 1 kPa (± 10 mbar), aby nedocházelo k nežádoucímu ovlivnění polohy a tvaru pásu S v průběhu operace rytí.

Jak je znázorněno na obr. 3-6, zařízení 6 na ochranu proti prachu zahrnuje přídavné čistící uspořádání 40. Čistící uspořádání 40 se nachází na prvním konci skříně j8, tj. před snímací hlavou 2. Čistící uspořádání 40 zahrnuje příčné duté trubky 41, 42, které jsou připojeny k vnější spojce 43 (obr. 6) skříně _8. Spojka 43 je opět připojena k vysokotlakému zařízení 7' pomocí hadice H3' nebo podobně (obr. 1). Na obvodu každé trubky 41, 42 je uspořádána alespoň jedna řada děr 44 . Každá řada děr 44 je vychýlena vzhledem k příčnému směru, takže mohou směrovat vzduch proti vstupnímu otvoru 12 záření, pro odstranění prachu usazeného na snímací hlavě 2. Regulační jednotka £ vzduchu s výhodou řídí přerušované přivádění vzduchu skrze čistící uspořádání 40, tak, že vzduch je emitován z řad děr 44 (obr. 5) v krátkých rázech. Čistící uspořádání 40 se s výhodou používá vždy, kdy by se prach mohl usazovat na snímací hlavě 2'', například při restartování laserového rycího zařízení po odstavení nebo výpadku výroby.

• · · · · · · ···· · · to · · to • to · ···· toto to ·· ··· · · · · · · · · · ··· · to · ····

-14- .......* .....

Zařízení <5 pro ochranu proti prachu může být modifikováno mnoha způsoby bez odchýlení se z rozsahu definovaného patentovými nároky. Například mohou být uspořádány některé otvory pro vytváření podélného proudu vzduchu v oblasti R3 a příčného proudu vzduchu v oblasti R3. Také mohou být uspořádány další výstupní otvory vzduchu pro zlepšení řízení tlaku ve výstupním otvoru 13 záření. Také pro dosažení požadované distribuce toku v kanálu 11 může být použito různé uspořádání vzduchových otvorů. To platí i pro trysky 28.

Je zřejmé, že regulační jednotka Ί_ vzduchu může obsahovat nějaký druh filtru (neznázorněný) pro odstraňování prachových částic v proudu vzduchu ze zařízení 6 pro ochranu proti prachu. Dále, mohou být použity i jiné plyny než vzduch.

Vedle zařízení _6 pro ochranu proti prachu popsanému výše, vynález se týká také způsobu ochrany laserové jednotky 2 proti prachu při laserovém opracování cíle, v tomto provedení pásu S, v pracovní oblasti Sj. Z nej širšího hlediska, tento způsob zahrnuje kroky ustavení v podstatě tlaku okolí v pracovní oblasti Sj, a ustavení, v oblasti Rl mezi pracovní oblastí Sj a laserovou jednotkou 2, podélného proudu plynu směrovaného proti pracovní oblasti Sj.

Je zřejmé, že zařízení a způsob podle vynálezu mohou být použity pro ochranu jiných typů značkovacích jednotek pro nemechanické opracování cílů.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob ochrany laserové jednotky (2) proti prachu při laserovém opracování cíle (S) v pracovní oblasti (S'), zahrnující kroky:

ustavení v podstatě tlaku okolí v uvedené pracovní oblasti (S') ;

ustavení, v první oblasti (Rl) mezi pracovní oblastí (S') a laserovou jednotkou (2), podélného proudu plynu směrovaného proti pracovní oblasti (S') ; a dále kroky současného přivádění plynu do první oblasti (Rl) mezi pracovní oblastí (S') a laserovou jednotkou (2), a odvádění plynu v sousedství pracovní oblasti (S') .
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že podélný proud plynu se proti pracovní oblasti (S') zrychluje.
3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že oblast (Rl) se nachází v kanálu (11) skříně (8) uspořádané mezi laserovou jednotkou (2) a pracovní oblastí (S'), přičemž kanál (11) se rozprostírá mezi vstupním otvorem (12) záření a výstupním otvorem (13) záření uvedené skříně (8), přičemž způsob dále zahrnuje kroky současného přivádění plynu do kanálu (11) a odvádění plynu z kanálu (11) v oddělených místech, přičemž množství plynu přiváděného do kanálu (11) je přibližně stejné jako množství plynu odváděného z kanálu (11).
4. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že podélný proud plynu se ustavuje v podstatě v celém průřezu kanálu (11) a je směrován proti výstupnímu otvoru (13) záření.

- 16·· ·· 9· 9 ······ ···· 9 9 0 · · · • · · · · · · ·· · •0 090 9900000 9 9 • · · · · 0 » · · · 00900· 99 · ·· ··
5. Způsob podle nároku 3 nebo 4, vyznačující se tím, že dále zahrnuje krok ustavení tlakové bariéry ve druhé oblasti (R2) kanálu (11).
6. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím, že druhá oblast (R2) se ustavuje mezi první oblastí (Rl) a uvedenou laserovou jednotkou (2).
7. Způsob podle některého z nároků 3 až 6, vyznačující se tím, že plyn se přivádí do první oblasti (Rl) v alespoň jedné dvojicí protisměrných proudů vstupujícího plynu, které spolupůsobí pro vytvoření podélného proudu plynu směrovaného proti pracovní oblasti (S') .
8. Způsob podle nároku 7, vyznačující se tím, že protisměrné proudy vstupujícího plynu jsou na vstupu kanálu (11) směrovány v podstatě kolmo k k podélné středové linii (L) kanálu (11) .
9. Způsob podle nároku 7 nebo 8, vyznačující se tím, že protisměrné proudy vstupujícího plynu spolu proplachují celý průřez kanálu (11).
10. Způsob podle některého z nároků 3 až 9, vyznačující se tím, že dále se v první oblasti (Rl) podél okraje kanálu (11) zvlášť ustavuje okrajový proud plynu, který je směrován proti pracovní oblasti (S') .
11. Způsob podle nároku 10, vyznačující se tím, že se vytváří alespoň jeden paprsek (J) plynu a směruje se proti pracovní oblasti (S') pro ustavení okrajového proudu plynu.
12. Způsob podle některého z nároků 3 až 11, vyznačující se tím, že plyn se odvádí v sousedství

- 17• · ·· · · · ··· ··· · · · • ·· · · · * · · ♦ •fr ··· fr······ · · ······ ·· · ·· výstupního otvoru (13) záření, s výhodou v alespoň dvou diametrálně opačných směrech.
13. Způsob podle některého z nároků 3 až 12, vyznačující se tím, že dále se ve třetí oblasti (R3) kanálu (11) ustavuje příčný proud plynu mezi protilehlými otvory (31, 32) ve stěně kanálu (11).
14. Způsob podle nároku 13, vyznačující se tím, že třetí oblast (R3) se ustavuje mezi první oblastí (Rl) a laserovou jednotkou (2).
15. Způsob podle nároku 13 nebo 14, vyznačující se tím, že příčný proud plynu proplachuje celý průřez kanálu (11) ·
16. Způsob podle některého z nároků 13 až 15, vyznačující se tím, že příčný proud plynu je v podstatě kolmý k podélné středové čáře (L) kanálu (11).
17. Způsob podle některého z nároků 13 až 16, vyznačující se tím, že plyn se přivádí do kanálu (11) a odvádí z kanálu (11) protilehlými otvory (31, 32) v podstatě stejnými rychlostmi.
18. Způsob podle některého z nároků 3 až 17, vyznačující se tím, že dále zahrnuje kroky měření tlaku v alespoň jedné poloze uvnitř skříně (8) a regulaci odvádění plynu ze skříně (8) na základě takto naměřeného tlaku.
19. Způsob podle některého z nároků 1 až 18, vyznačující se tím, že tlak v pracovní oblasti (S') se udržuje s odchylkou od tlaku okolí v mezích ± 1 kPa.

• fc fc • · • · · · •••fcfc fc

- 1820. Zařízení pro ochranu proti prachu určené pro uspořádání v zařízení pro laserové opracování, přičemž zařízení pro ochranu proti prachu vymezuje kanál (11), který se rozprostírá od vstupního otvoru (12) záření k výstupnímu otvoru (13) záření, pro prostup záření od laserové jednotky (2) k pracovní oblasti (S') uvedeného zařízení pro laserové opracování, přičemž v tekutinovém spojení s kanálem (11) je uspořádána regulační jednotka (7) plynu, přičemž regulační jednotka (7) plynu je regulovatelná pro ustavení, v první oblasti (Rl) mezi výstupním otvorem (13) záření a vstupním otvorem (12) záření, podélného proudu plynu směrovaného proti výstupnímu otvoru (13) záření, a pro ustavení v podstatě tlaku okolí ve výstupním otvoru (13) záření, přičemž regulační jednotka (7) plynu je uzpůsobena pro současné přivádění plynu do kanálu (11) a odvádění plynu z kanálu (11) ve v podstatě stejných množstvích.
21. Zařízení pro ochranu proti prachu podle nároku 20, vyznačující se tím, že dále obsahuje alespoň jeden výstupní otvor (22, 23) plynu v první části stěny kanálu (11) v sousedství výstupního otvoru (13) záření, a alespoň jeden vstupní otvor (16, 17) plynu ve druhé části stěny v odstupu od výstupního otvoru (13) záření, přičemž výstupní a vstupní otvory (16, 17, 22, 23) plynu jsou připojeny k regulační jednotce (7) uzpůsobené pro regulaci přivádění plynu k alespoň jednomu vstupnímu otvoru (16, 17) a odvádění plynu od alespoň jednoho výstupního otvoru (22, 23) plynu.
22. Zařízení pro ochranu proti prachu podle nároku 21, vyznačující se tím, že obsahuje alespoň jednu dvojici vstupních otvorů (16, 17) plynu, které jsou upraveny pro vytváření alespoň jedné dvojice protisměrných proudů plynu, které spolupůsobí pro vytváření podélného proudu plynu směřujícího proti výstupnímu otvoru (13) záření.

- 1923. Zařízení pro ochranu proti prachu podle nároku 22, vyznačující se tím, že protisměrné proudy plynu jsou regulovány pro vytvoření tlakové bariéry ve druhé oblasti (R2) mezí první oblastí (Rl) a vstupním otvorem (12) záření připojeným k laserové jednotce (2).
24. Zařízení pro ochranu proti prachu podle nároku 22 nebo 23, vyznačující se tím, že protisměrné proudy plynu jsou u ústí otvorů (16, 17) směrovány v podstatě kolmo k podélné středové linii kanálu (11).
25. Zařízení pro ochranu proti prachu podle některého z nároků 22 až 24, vyznačující se tím, že vstupní otvory (16, 17) plynu jsou vytvořeny tak, že protisměrné proudy plynu spolu proplachují celý průřez kanálu (11), přičemž podélný proud plynu se ustavuje v podstatě po celém průřezu kanálu (11) .
26. Zařízení pro ochranu proti prachu podle nároku 25, vyznačující se tím, že průřez kanálu (11) má tvar čtverce, přičemž každý vstupní otvor (16, 17) plynu je jedné straně uvedeného čtverce.
27. Zařízení pro ochranu proti prachu podle některého z nároků 21 až 27, vyznačující se tím, že obsahuje v sousedství výstupního otvoru (13) záření alespoň jednu dvojici výstupních otvorů (22, 23) plynu uspořádaných diametrálně proti sobě.
28. Zařízení pro ochranu proti prachu podle nároku 27, vyznačující se tím, že uvedené výstupní otvory (22, 23) plynu jsou skloněny proti výstupnímu otvoru (13) záření.
29. Zařízení pro ochranu proti prachu podle nároku 27 nebo 28, vyznačující se tím, že celková plocha výstupních «· ··· · • · · · ··· · · · ··· · · · · · · · ·· ··· ·φ····· · 9

9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 tvorů (22, 23) plynu proti výstupnímu otvoru (13) záření je přibližně 2/3 plochy výstupního otvoru (13) záření.
30. Zařízení pro ochranu proti prachu podle některého z nároků 20 až 29, vyznačující se tím, že dále obsahuje alespoň jedno tlakové čidlo (37, 38) nacházející se ve spojení s kanálem (11) pro získávání tlakových údajů, přičemž regulační jednotka (7) plynu je uzpůsobena pro regulaci odvádění plynu alespoň jedním výstupním otvorem (22, 23) na bázi těchto tlakových údajů.
31. Zařízení pro ochranu proti prachu podle některého z nároků 20 až 30, vyznačující se tím, že kanál (11) má nekruhový průřez, alespoň v první oblasti (Rl).
32. Zařízení pro ochranu proti prachu podle některého z nároků 20 až 32, vyznačující se tím, že dále obsahuje trysky (28) vytvořené ve třetí části stěny kanálu (11), s výhodou v jeho rozích, přičemž regulační jednotka (7) plynu je uzpůsobena pro regulaci přivádění plynu tryskami (38) pro vytváření paprsků (J) plynu směrovaných proti výstupnímu otvoru (13) záření, přičemž každá tryska (28) má tvar a polohu pro vytváření proudu plynu podél okrajové čisti kanálu (11), alespoň v první oblasti (Rl).
33. Zařízení pro ochranu proti prachu podle nároku 32, vyznačující se tím, že průřez kanálu (11) má tvar mnohoúhelníku, s výhodou čtverce, a v každém rohu uvedeného mnohoúhelníku je uspořádána alespoň jedna z trysek (28).
34. Zařízení pro ochranu proti prachu podle některého z nároků 20 až 33, vyznačující se tím, že kanál (11) má, alespoň v první oblasti (Rl), směrem k výstupnímu otvoru (13) záření zmenšující se průřez, takže podélný proud plynu je směrem k výstupnímu otvoru (13) záření zrychlován.

·· ····

-21 ·· ·· ·· ·

4 4 · · · · · ·· 4

4 44 ttt· · · ·

4 4 · · · · ♦ ··· · · · · *····· · · · · ···· 44 ·· · ·· ·*
35. Zařízení pro ochranu proti prachu podle některého z nároků 20 až 34, vyznačující se tím, že dále má alespoň jeden vstupní otvor (31) plynu a alespoň jeden protilehlý výstupní otvor (32) plynu ve třetí oblasti (R3) kanálu (11), přičemž regulační jednotka (7) plynu je uzpůsobena pro regulaci přivádění plynu do uvedeného alespoň jednoho vstupního otvoru (31) plynu a odvádění plynu z uvedeného alespoň jednoho výstupního otvoru (32) plynu, pro ustavení, v této třetí oblasti (R3), příčného proudu plynu, který je v podstatě kolmý k podélné středové linii (L) kanálu (11).
36. Zařízení pro ochranu proti prachu podle nároku 35, vyznačující se tím, že třetí oblast (R3) se nachází mezi první oblastí (Rl) a vstupním otvorem (12) záření.
37. Zařízení pro ochranu proti prachu podle nároku 35 nebo 36, vyznačující se tím, že vstupní a výstupní otvory (31, 32) plynu jsou tvarovány tak, že příčný proud plynu proplachuje celý průřez kanálu (11).
38. Zařízení pro ochranu proti prachu podle některého z nároků 35 až 37, vyznačující se tím, že regulační jednotka (7) plynu je uzpůsobena pro současné přivádění plynu do vstupních otvorů (31) plynu a odvádění plynu z výstupních otvorů (32) plynu ve v podstatě stejných množstvích.
39. Zařízení pro ochranu proti prachu podle některého z nároků 20 až 38, vyznačující se tím, že regulační jednotka (7) plynu je uzpůsobena pro udržování tlaku ve výstupním otvoru (13) záření s odchylkou od tlaku okolí v mezích ± 1 kPa.
40.

j ednotku v pracovní

Laserové opracovací zařízení zahrnující laserovou (2), vodící zařízení (5) pro vedení cíle (S) oblasti (S') laserové jednotky (2), a zařízení pro • · ··· 0

00 00 ·· * • 0 · 0 *00 • 00 0 0 0 0

00 000 0 0000

0 0 0 0 · · • •00 00 00 ·

-22ochranu proti prachu podle některého z nároků 20 až 39, vyznačující se tím, že zařízení pro ochranu proti prachu je uspořádáno mezi laserovou jednotkou (2) a vodícím zařízením (5).