DE19940476A1

DE19940476A1 - Laserschutzwand

Info

Publication number: DE19940476A1
Application number: DE19940476A
Authority: DE
Inventors: Rainer Grimmer; Joachim Muenzel; Lutz Nickenig
Original assignee: Messer Cutting and Welding GmbH
Current assignee: Messer Cutting Systems GmbH
Priority date: 1999-08-26
Filing date: 1999-08-26
Publication date: 2001-04-26
Also published as: WO2001014787A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Laserschutzwand mit Mitteln zur aktiven Abschaltung einer Laserquelle, bestehend aus einer der Laserstrahlung zugewandten Innenwand und einer zu dieser parallel beabstandet angeordneten Außenwand. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist dadurch, daß die mindestens einwandige Laserschutzwand (1) mindestens einen die Laserstrahlung detektierenden Sensor aufweist, der wesentliche Vorteil einer in der Herstellung kostengünstigen, schutzsicheren und mit geringem Zeit- und Materialaufwand mehrfach einsetzbaren Laserschutzwand gegeben.

Description

Die Erfindung betrifft eine Laserschutzwand mit Mitteln zur aktiven Abschaltung einer Laserquelle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 196 29 037 C1 ist eine Schutzvorrichtung gegen Laserstrahlen mit mindestens einem mehrschichtigen, metallischen Wandelement in Form einer Kabine, einer Wand oder einer Abschirmung bekannt, wobei die dem Arbeits- und Wirkungsbereich zugewandte Innenwand jedes Wandelements wenigstens auf der zum Arbeits- oder Wirkungsbereich weisenden Seitenfläche mit einer Beschichtung mit hohem Absorptionsvermögen versehen ist und die parallel zur Innenwand angeordnete Außenwand ein geringeres Absorptionsvermögen besitzt. Unter Einwirkung der Laserstrahlung brennt die Beschichtung der Seitenfläche unter Gasentwicklung im Bereich des Auftreffpunktes ab, wodurch die Leistungsdichte des Laserstrahls erheblich reduziert und auch die Temperatur im Randbereich des divergenten Laserstrahls erheblich verringert wird. Die auf die Seitenfläche der ein geringeres Absorptions- bzw. ein erhöhtes Reflexions vermögen aufweisenden Außenwand auftreffende Laserstrahlung wird zurück reflektiert, so daß nur eine geringförmige Erwärmung der Seitenfläche der Außenwand auftritt.

Diese passive Laserschutzvorrichtungen sind nach Beschädigung durch die einwirkende Laserstrahlung nicht mehr oder nur mit hohem Reparaturkostenaufwand erneut einsetzbar und finden nur bis zu einer Laserleistung von etwa 6 KW Verwendung.

Eine des weiteren bekannte aktive Laserschutzwand besteht aus einer Doppelwand mit einer unter Über- oder Unterdruck stehenden Kammer, wobei die der Laserstrahlung zugewandte Kammerwand eine geringere Stärke als die der Laserstrahlung abgewandte Kammerwand aufweist. Beim Einwirken der Laserstrahlung auf die zugewandte Kammerwand wird diese nach vorbestimmter Zeit zerstört, wodurch sich der Kammerinnendruck ändert, worauf durch einen oder mehreren im Kammerinneren zur Druckmessung angeordneten und mit der Laserquelle verbundenen Sensor/en die Laserquelle abgeschaltet wird. Diese Druckschutzwände bedingen einen hohen konstruktiven Aufwand. Des weiteren sind bei deren Einsatz zusätzliche technische Sicherheitsvorschriften für Druckbehälter zu beachten.

Durch DE 36 38 874 C2 ist eine weitere aktive Laserschutzvorrichtung mit einer Innen- und Außenwand bekannt geworden, wobei die der Laserstrahlung zugewandte Innenwand ein transparentes bzw. aus einem die Laserstrahlen absorbierendes Material bestehendes Fenster aufweist und innenseitig an der Außenwand ein über Leitungen an die Laserquelle angeschlossener Schmelzdraht angeordnet ist. Beim Auftreffen des Laserstrahls auf die Innenwand schmilzt das Fenster aufgrund des relativ hohen Absorptionsvermögens dieses Scheibenmaterials in einem relativ großen Bereich, wodurch der Draht durchschmelzt, dadurch der Leiterstrom unterbrochen und somit die Laserquelle ausgeschaltet wird. Diese bekannten Laserschutzvorrichtung bedingt einen relativ hohen Konstruktionsaufwand und ist nach evtl. Beschädigung/Zerstörung nicht mehr bzw. nur mit relativ hohem Reparaturkostenaufwand wieder einsetzbar.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine in der Herstellung kostengünstige und in der Anwendung sichere und den unterschiedlichen Schutzanforderungen der jeweiligen Laseranlage entsprechende Laserschutzwand mit Mitteln zur Abschaltung der die Laserstrahlung verursachenden Laserquelle zu schaffen, die mit einem geringen Reparaturaufwand eine wesentlich längere Zeit einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Laserschutzwand mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.

In einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die einwandige Laserschutzwand mit mindestens einem, mit der Laserquelle verbundenen Wärmesensor ausgebildet.

Die Anzahl und die Art der Anordnung der Wärmesensoren ist abhängig von der erforderlichen Standzeit der jeweiligen Laserschutzwand, der Wärmeleitfähigkeit des Schutzwandmaterials sowie dessen Widerstandsfähigkeit gegen die Laserstrahlung.

In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist die Laserschutzwand mit einer Kammer ausgebildet, die aus einer der Laserstrahlung zugewandten Kammerinnenwand und einer zu der Kammerinnenwand parallel beabstandet angeordneten, strahlungsdichten Kammeraussenwand besteht.

In der Kammer der Laserschutzwand ist mindestens ein Lichtsensor oder mindestens ein, auf der Innenfläche der Kammerinnenwand angeordneter Wärmesensor vorhanden.

Selbstverständlich ist jeder Sensor selbstüberwachend ausgebildet, d. h. daß bei einer durch anderweitige Strahlungsquellen, wie beispielsweise durch Sonnenstrahlen, Heizungen, u. s. w., hervorgerufenen Wärmeeinstrahlung, keine Reaktion des Sensors erfolgt.

Die der Laserstrahlung zugewandte Kammerinnenwand kann als Lochblechwand mit Folie, ausgebildet sein. Diese in der Herstellung besonders kostengünstige Laserschutzwand ist schnell und kostengünstig zu reparieren und oftmals zum sicheren Schutz vor Laserstrahlung einsetzbar.

Die Kammerinnenwand der Kammer der Laserschutzwand kann auch aus einem Metall, beispielsweise einem Blech, bestehen.

Zur Erhöhung der Ansprechempfindlichkeit der Sensoren, kann die Kammer innenfläche mit einer spiegelnden Beschichtung versehen sein.

Die einwandige Laserschutzwand ist so ausgebildet, daß sie der auftreffenden Laserstrahlung solange standhält, bis der/die auf dieser angeordneten Wärmesensor/en die Laserquelle ausschaltet/ausschalten.

Bei der mit einer Kammer ausgebildeten Laserschutzwand ist die in einem variablen Abstand parallel zur Kammerinnenwand angeordnete Kammeraussenwand auch so ausgebildet, daß sie der auftreffenden Laserstrahlung bis zum Ausschalten der Laserquelle durch die im Kammerinneren angeordneten Sensoren standhält.

Die in der Herstellung kostengünstige, im Einsatz zuverlässige und mit geringem Zeit- und Kostenreparaturaufwand wieder einsatzfähige Laserschutzwand ist mehrmals einsetzbar.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten vorteilhaften Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die in der Zeichnung schematisch dargestellte Laserschutzwand 1 ist mit einer Kammer 2 ausgebildet. Die aus einer der Laserstrahlung zugewandten Kammerinnenwand 4 und aus einer zu der Kammerinnenwand 4 parallel beabstandet angeordneten Kammeraussenwand 5 bestehende Kammer 2 ist in ihrem Innenraum mit einem Lichtsensor 3 oder einer Vielzahl von, auf der Innenfläche der Kammerinnenwand 4 angeordneten Wärmesensoren 9 ausgerüstet. Die Kammerinnenwand 4 ist im Auftreffbereich der Laserstrahlung als Lochblechwand 6 mit einer Folie 7 ausgebildet. Die Innenflächen der Kammer 2 sind zur Erhöhung der Ansprechempfindlichkeit des Sensors 3 mit einer, die in die Kammer 2 einfallende Laserstrahlung spiegelnden Beschichtung 8 versehen. Die auf die Folie 7 der Lochblechwand 6 der Kammer 2 der Laserschutzwand 1 auftreffende Laserstrahlung einer nicht bildlich dargestellten Laserquelle, tritt nach Zerstörung der Folie 7 durch die Löcher der Lochblechwand 6 in das Innere der Kammer 2 und wirkt auf den Sensor 3 bzw. die Sensoren 9 ein, wodurch die Abschaltung der Laserquelle erfolgt.

Die durch die Lasereinstrahlung zerstörte Folie 7 der Lochblechwand 6 der Kammer 2 der Laserschutzwand 1 kann durch eine neue Klebefolie mit geringem Zeit- und Kostenaufwand ersetzt werden, so daß die Laserschutzwand 1 mehrmals einsatzfähig ist.

Bezugszeichenaufstellung

1

Laserschutzwand

2

Kammer

3

Lichtsensor

4

Kammerinnenwand

5

Kammeraussenwand

6

Lochblechwand

7

Folie

8

Beschichtung (spiegelnd)

9

Wärmesensor

Claims

1. Laserschutzwand mit Mitteln zur aktiven Abschaltung einer Laserquelle, bestehend aus einer der Laserstrahlung zugewandten Innenwand und einer zu dieser parallel beabstandet angeordneten Aussenwand, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens einwandige Laserschutzwand mindestens einen die Laserstrahlung detektierenden Sensor aufweist.

2. Laserschutzwand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einwandige Laserschutzwand mindestens einen mit der Laserquelle verbundenen Wärmesensor (9) aufweist.

3. Laserschutzwand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserschutzwand (1) eine Kammer (2) mit einer der Laserstrahlung zugewandten Kammerinnenwand (4) und mit einer zur Kammerinnenwand (4) parallel beabstandeten, strahlungsdichten Kammeraussenwand (5) ausgebildet ist.

4. Laserschutzwand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme der Laserstrahlung in der Kammer (2) der Laserschutz wand (1) mindestens ein Lichtsensor (3) oder mindestens ein Wärmesensor (9) angeordnet sind.

5. Laserschutzwand nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Wärmesensor (9) auf der Innenfläche der Kammerinnenwand (4) angeordnet ist.

6. Laserschutzwand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die der Laserstrahlung zugewandte Kammerinnenwand (4) aus einer Lochblechwand (6) mit Folie (7) besteht.

7. Laserschutzwand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die der Laserstrahlung zugewandte Kammerinnenwand (4) der Kammer (2) der Laserschutzwand (1) aus einem Metall, vorzugsweise aus einem Blech, besteht.

8. Laserschutzwand nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenflächen der Kammer (2) eine die Laserstrahlung spiegelnde Beschichtung (8) aufweisen.