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Die Erfindung betrifft Sicht- und Schutzfenster für Lasereinrichtungen und Einrichtungen zur Überwachung einer Lasereinrichtung mit einem derartigen Sicht- und Schutzfenster.
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Bekannte Sicht- und Schutzfenster für Lasereinrichtungen bestehen aus einer Scheibe, die für sichtbares Licht transparent und im Wesentlichen für die Laserstrahlung absorbierend ist. Derartige Scheiben sind aus einem Kunststoff hergestellt. Eine Deformation oder eine Beschädigung eines derartigen Fensters ist nur durch die Betrachtung einer Person möglich.
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Durch die Druckschrift
EP 0 157 221 A1 ist ein Sichtfenster für eine einen Laser aufweisende Lasereinrichtung bekannt. Das Sichtfenster besteht aus einer in Richtung der Lasereinrichtung angeordneten Innenscheibe und einer beabstandet dazu angeordneten Außenscheibe, wobei die Innenscheibe und die Außenscheibe aus einem für sichtbares Licht transparenten Material bestehen. Dabei ist das Material der Innenscheibe ein bezüglich einer Laserstrahlung des Lasers absorbierendes Material, so dass durch Absorption von Laserstrahlung Material dieser Innenscheibe verdampft. Im Raum zwischen der Innen- und der Außenscheibe befinden sich ein Medium und wenigstens ein Sensor zur Erfassung der durch das verdampfte Material hervorgerufenen Eigenschaftsänderung im Medium. Die Abprodukte der Innenscheibe oder des Mediums gelangen in den Raum mit der Lasereinrichtung.
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Die Druckschrift
FR 2 599 467 A beinhaltet eine Schutzvorrichtung bestehend aus einen Hohlraum begrenzenden Wänden mit eingearbeiteten Sichtfenstern. In der Zuleitung zum Hohlraum ist eine Druckmesseinrichtung für das in den Hohlraum fließende Medium angeordnet. Damit wird eine auf einer Beschädigung basierenden Druckänderung erfasst. Dabei wird eine auftretende Druckdifferenz zwischen einem Druck des zugeführten Mediums und dem bei nach einer Beschädigung erfasst und zur Signalisierung und/oder Abschaltung genutzt. Es wird nur ein auftretender Schaden der Schutzwand detektiert.
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Eine Sicherheitseinrichtung für eine Lasereinrichtung ist durch die Druckschrift
JP 10 006 053 A bekannt. Diese besteht aus einem Sichtfenster in Form eines Behälters mit einem Medium. Weiterhin weist dieses einen Sensor auf, der bei einer Beschädigung des Sichtfensters austretendes Medium detektiert.
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Der in den Patentansprüchen 1 und 4 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sicht- und Schutzfenster und eine Einrichtung mit einem derartigen Sicht- und Schutzfenster für Lasereinrichtungen so zu schaffen, dass wenigstens im Wesentlichen keine die Umwelt belastende Laserstrahlung der Lasereinrichtung über das Sicht- und Schutzfenster nach außen gelangt.
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Diese Aufgabe wird mit den in den Patentansprüchen 1 und 4 aufgeführten Merkmalen gelöst.
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Die Sicht- und Schutzfenster für Lasereinrichtungen und Einrichtungen zur Überwachung einer Lasereinrichtung mit einem derartigen Sicht- und Schutzfenster zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass wenigstens im Wesentlichen keine die Umwelt belastende Laserstrahlung der Lasereinrichtung über das Sicht- und Schutzfenster nach außen gelangt.
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Dazu besteht das Sicht- und Schutzfenster aus einer in Richtung der Lasereinrichtung angeordneten Innenscheibe und einer beabstandet dazu angeordneten Außenscheibe. Die Scheiben bestehen aus einem für sichtbares Licht transparenten Material. Das Material der der Lasereinrichtung abgewandten Scheibe ist weiterhin ein im Wesentlichen die Laserstrahlung des Lasers absorbierendes Material, so dass durch Absorption von Laserstrahlung Material dieser Scheibe verdampft. Weiterhin befinden sich im Raum zwischen Innen- und Außenscheibe ein Medium und wenigstens ein Sensor zur Erfassung der durch das verdampfte Material hervorgerufenen Eigenschaftsänderung im Medium.
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Die Scheiben bestehen erfindungsgemäß aus für sichtbares Licht transparentem Material, so dass das Fenster als Sichtfenster für die Lasereinrichtung nutzbar ist. Weiterhin ist das Material der Außenscheibe ein im Wesentlichen Laserstrahlung eines Lasers der Lasereinrichtung absorbierendes Material. Falls Laserstrahlung auf diese Scheibe fällt, so wird das Material dieser Scheibe verdampfen, wobei beim Abdampfen Zersetzungsprodukte in den Raum zwischen den Scheiben eintreten. Die Zersetzungsprodukte führen zu Eigenschaftsänderungen des Mediums, insbesondere zu freigesetzten Stoffen im Medium und/oder optischen Veränderungen des Mediums und/oder Druckänderungen des Mediums. Diese Eigenschaftsänderungen sind durch den wenigstens einen Sensor erfassbar. Das Sicht- und Schutzfenster ist dazu ein Bestandteil einer Einrichtung zur Überwachung einer Lasereinrichtung, wobei die Eigenschaftsänderungen vorzugsweise mit ihrem Beginn so erfasst und bestimmt werden, dass bei Auftreten der Laser ausgeschaltet wird und keine die Umwelt belastende Laserstrahlung nach außen gelangen kann.
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Dazu ist der wenigstens eine Sensor zur Erfassung der durch das verdampfte Material hervorgerufenen Eigenschaftsänderung im Medium zwischen der Innen- und der Außenscheibe mit einer Signaleinrichtung und/oder entweder über einen Analog-Digital-Wandler oder als intelligenter Sensor mit einer Steuereinrichtung zusammengeschaltet. Weiterhin ist die Steuereinrichtung mit der Lasereinrichtung verbunden oder ist ein Bestandteil der Steuereinrichtung der Lasereinrichtung. Die Signaleinrichtung ist dazu beispielsweise eine optische und/oder akustische Signaleinrichtung.
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Mittels der Steuereinrichtung wird der Laser der Lasereinrichtung bei dem Verdampfen von Material der Außenscheibe erfindungsgemäß ausgeschaltet.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2, 3 und 5 bis 9 angegeben.
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Der Sensor ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 2 ein Drucksensor, ein chemischer Sensor oder ein optischer Sensor. Während der Absorption von Laserstrahlung der Außenscheibe erfolgt ein Abdampfen unter Bildung von Zersetzungsprodukten.
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Das Abdampfen führt zu einer Druckerhöhung im Raum zwischen den Scheiben, die durch den Drucksensor messbar ist.
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Wenigstens eines der Zersetzungsprodukte der Außenscheibe wird über den chemischen Sensor bei dessen Auftreten erfasst.
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Zersetzungsprodukte der Außenscheibe führen zu einer Veränderung der optischen Eigenschaften des Mediums im Raum zwischen den Scheiben, die mittels des optischen Sensors feststellbar sind.
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Günstigerweise besteht die Innenscheibe nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 3 aus einem für sichtbares Licht transparenten Kunststoff. Weiterhin besteht die Außenscheibe aus einem sowohl für sichtbares Licht transparenten als auch die Laserstrahlung im Wesentlichen absorbierendem Kunststoff.
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Günstigerweise ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 5 der Drucksensor ein Bestandteil einer Druckmesseinrichtung für das Medium im Raum zwischen den Scheiben.
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Das Sicht- und Schutzfenster besitzt nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 6 einen Anschluss für eine vakuumerzeugende Einrichtung, eine Fördereinrichtung für das Medium oder einen Druckbehälter mit dem Medium, so dass der Raum zwischen der Innen- und der Außenscheibe über den Anschluss mit der vakuumerzeugenden Einrichtung, der Fördereinrichtung oder dem Druckbehälter verbindbar oder verbunden ist. Der Druckbehälter besitzt dazu das Medium mit einem Über- oder Unterdruck gegenüber dem Luftdruck, so dass sich bei einer Verbindung mit dem Raum zwischen den Scheiben ein entsprechender Druck einstellt.
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Die Druckmesseinrichtung ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 7 über eine Steuereinrichtung mit der Lasereinrichtung vorteilhafterweise so verbunden, dass bei einer Druckänderung des Mediums im Raum zwischen der Innen- und der Außenscheibe der Laser der Lasereinrichtung ausgeschaltet wird.
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Die vakuumerzeugende Einrichtung, die Fördereinrichtung oder der Druckbehälter ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 8 über ein Regelorgan mit dem Raum zwischen Innen- und Außenscheibe verbunden. Weiterhin ist eine Betätigungseinrichtung zur Betätigung des Regelorgans mit der Steuereinrichtung so verbunden, dass die vakuumerzeugende Einrichtung, die Fördereinrichtung oder der Druckbehälter zeitlich begrenzt über das Regelorgan mit dem Raum zwischen Innen- und Außenscheibe verbunden ist.
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Vorteilhafterweise erfolgt die Erzeugung des Drucks des Mediums im Raum zwischen der Innen- und der Außenscheibe vor Inbetriebnahme der Lasereinrichtung, so dass bei deren Betrieb eine Druckdifferenz zum Luftdruck im Raum vorhanden und die Schutzwirkung des Fensters gegeben ist. Während des Betriebs der Lasereinrichtung sperrt das Regelorgan die Verbindung zwischen diesen Raum und der vakuumerzeugenden Einrichtung, der Fördereinrichtung oder dem Druckbehälter, so dass der Betrieb oder der Anschluss letzterer nicht weiter notwendig ist. Das Regelorgan ist vorzugsweise ein bekanntes Ventil.
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Nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 9 ist eine Zeitmesseinrichtung ein Bestandteil der Steuereinrichtung. Weiterhin sind die Druckmesseinrichtung und die vakummerzeugende Einrichtung, die Fördereinrichtung oder der Druckbehälter mit der Steuereinrichtung so verbunden, dass die Zeit zur Erzeugung eines bestimmten Drucks des Mediums im Raum zwischen der Innen- und der Außenscheibe ein Kriterium für die Dichtheit des Sicht- und Schutzfensters ist.
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Die Zeit, um einen bestimmten Druck des Mediums im Raum zwischen der Innen- und der Außenscheibe zu erzeugen, ist durch das Volumen bestimmt. Besitzt das Sicht- und Schutzfenster ein Leck, so erhöht sich die Zeit zur Erzeugung des bestimmten Drucks des Mediums. Daraus folgt, dass bei Überschreiten der Zeitdauer zur Erzeugung eines bestimmten Drucks des Mediums das Sicht- und Schutzfenster beschädigt ist. Über die Zeitmesseinrichtung ist dadurch eine Prüfung des Zustands des Sicht- und Schutzfensters gegeben.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen jeweils prinzipiell dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen:
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1 ein Sicht- und Schutzfenster für Lasereinrichtungen und
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2 eine Einrichtung zur Überwachung einer Lasereinrichtung mit einem Sicht- und Schutzfenster und
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3 eine Einrichtung zur Überwachung einer Lasereinrichtung mit einem Sichtund Schutzfenster und einem Regelorgan.
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Ein Sicht- und Schutzfenster 1 für Lasereinrichtungen besteht im Wesentlichen aus einer Innenscheibe 2 und einer beabstandet dazu angeordneten Außenscheibe 3.
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Die 1 zeigt ein Sicht- und Schutzfenster 1 für Lasereinrichtungen 6 in einer prinzipiellen Darstellung.
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Die Innenscheibe 2 und die Außenscheibe 3 sind mittels eines Rahmens 5 beabstandet zueinander angeordnet.
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Die Innenscheibe 2 und die Außenscheibe 3 bestehen aus einem für sichtbares Licht transparenten Material. Das Material der Außenscheibe 3 ist weiterhin ein im Wesentlichen für die Wellenlänge des Lasers absorbierendes Material, so dass durch Absorption von Laserstrahlung Material dieser Scheibe als Außenscheibe 3 verdampft. Die Innenscheibe 2 und die Außenscheibe 3 bestehen dazu aus einem Kunststoff.
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Im Raum 4 zwischen Innenscheibe 2 und Außenscheibe 3 befinden sich ein Medium und wenigstens ein Sensor 7 zur Erfassung der durch das verdampfte Material hervorgerufenen Eigenschaftsänderung im Medium.
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Der Sensor 7 ist dazu ein Drucksensor, ein chemischer Sensor oder ein optischer Sensor.
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Das Sicht- und Schutzfenster 1 mit dem Sensor 7 ist Bestandteil einer Einrichtung zur Überwachung einer Lasereinrichtung, wobei eine Steuereinrichtung in Form eines Datenverarbeitungssystems 8 ein weiterer Bestandteil ist.
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Die 2 zeigt eine Einrichtung zur Überwachung einer Lasereinrichtung mit einem Sicht- und Schutzfenster in einer prinzipiellen Darstellung.
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Der Sensor 7 zur Erfassung der durch das verdampfte Material hervorgerufenen Eigenschaftsänderung im Medium zwischen der Innenscheibe 2 und der Außenscheibe 3 ist dazu entweder über einen Analog-Digital-Wandler oder als intelligenter Sensor mit dem Datenverarbeitungssystem 8 zusammengeschaltet. Das Datenverarbeitungssystem 8 ist als Steuereinrichtung mit der Lasereinrichtung 6 verbunden oder stellt ein Bestandteil der Steuereinrichtung der Lasereinrichtung 6 dar.
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In einer Ausführungsform ist zur Erzeugung eines Unterdrucks des Mediums der Raum 4 zwischen der Innenscheibe 2 und der Außenscheibe 3 über einen Anschluss mit einer vakuumerzeugenden Einrichtung 9 verbindbar oder verbunden. Dazu besitzt der Rahmen 5 und/oder wenigstens eine der Scheiben als Innenscheibe 2 oder Außenscheibe 3 Anschlüsse für die vakuumerzeugende Einrichtung 9. Letztere ist über ein Regelorgan mit dem Raum 4 zwischen Innenscheibe 2 und Außenscheibe 3 verbunden. Das Regelorgan ist ein bekanntes Ventil 10.
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Das Medium des Raumes 4 zwischen der Innenscheibe 2 und der Außenscheibe 3 besitzt damit einen Unterdruck gegenüber dem Luftdruck. Das Medium ist dabei vorteilhafterweise Luft.
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Die 3 zeigt eine Einrichtung zur Überwachung einer Lasereinrichtung mit einem Sicht- und Schutzfenster und einem Regelorgan in einer prinzipiellen Darstellung.
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Die vakuumerzeugende Einrichtung 9, der Sensor 7 als ein Bestandteil einer Druckmesseinrichtung und die Lasereinrichtung 6 sind mit dem Datenverarbeitungssystem 8 so verbunden, dass bei einer durch ein Abdampfen von Material der Außenscheibe 3 hervorgerufenen Druckerhöhung des Mediums im Raum zwischen der Innenscheibe 2 und der Außenscheibe 3 der Laser der Lasereinrichtung 6 ausgeschaltet wird.
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Die vakummerzeugende Einrichtung 9, die Druckmesseinrichtung 7, die Lasereinrichtung 6 und die Betätigungseinrichtung des Ventils 10 sind mit dem Datenverarbeitungssystem 8 so verbunden, dass die vakuumerzeugende Einrichtung 9 zeitlich begrenzt über das Ventil 10 mit dem Raum 4 zwischen Innenscheibe 2 und Außenscheibe 3 verbunden ist.
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In einer weiteren Ausführungsform ist eine Zeitmesseinrichtung ein Bestandteil des Datenverarbeitungssystems 8. Die vakummerzeugende Einrichtung 9 und die Druckmesseinrichtung 7 sind dabei so mit dem Datenverarbeitungssystem 8 verbunden, dass die Zeit zur Erzeugung eines bestimmten Drucks des Mediums im Raum 4 zwischen der Innenscheibe 2 und der Außenscheibe 3 ein Kriterium für die Dichtheit des Sicht- und Schutzfensters 1 ist.
