DE3031908C2 - Strahlenschalter - Google Patents

Description

'· Die Erfindung betrifft einen ausfallsicheren Strahlenschalter mit Filtern ur.d/oder Blenden, welche mittels einer elektromagnetischen Stelleinrichtung in bzw. aus dem Strahlengang einer elektromagnetischen Strahlung oder Teilchen emittierenden Einrichtung, insbesondere eines Lasers geschwenkt werden.

Zum Betrieb einer Strahlung emittierenden Energiequelle, wie z. B. einem Lasergerät der Klasse 3 und höher oder einer Ionen- bzw. Elektronenstrahleinriehtung, deren Strahlungsintensität über einem für den menschlichen Körper unvertraglichen Wert liegt, sind sog. Strahlenschalter aus Sicherheitsgründen vorgeschrieben. Derartige Strahlenschalter sollen im eingeschwenkten Zustand der Filter und/oder Blenden dafür sorgen, daß die abgegebene Strahlung ganz oder teilweise absorbiert bzw. reflektiert wird und somit auf jeden Fall unter dem jeweiligen Gefährdungsschwellwert liegt.

Ein Strahlenschalter ist beispielsweise aus den

lü VDl-Nachrichten, Nr. 26 vom 27.06.80, S. 7 bekannt. Derartige Strahlenschalter sollten jedoch nicht nur gegen einen unbefugten Zugriff gesichert sein, sondern auch ein Mindestmaß an Eigensicherheit aufweisen, also bei Ausfall einzelner oder mehrerer Teile des Strahlenschalters, ζ. B. durch Beschädigung oder Materialfehler, funktionieren.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen eigensicheren Strahlenschalter zu schaffen, der auch bei Ausfall einzelner oder mehrerer Teile des Schalters einen sicheren Schutz gegen unerwünschten Austritt der Strahlung gewährleistet.

Diese Aufgabe wird durch einen nach den Patentansprüchen ausgebildeten Strahlenschalter gelöst.

Die erfindungsgemäß vorgesehenen Filter- und/oder Blendensysteme stellen nicht einfach eine Verdoppelung eines bisher bekannten Systems dar, sondern sind so miteinander verknüpft, daß schon bei einem Defekt an einem System der Strahlenschalter blockiert wird und dadurch ein Austritt der Strahlung verhindert wird.

Im weiteren soll die Erfindung anhand eines in den Figuren teilweise schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 den Aufbau eines erfindungsgemäßen Strahlenschalters in einer Seitenansicht;

J5 F i g. 2 den in F i g. 1 dargestellten Strahlenschalter in einer Aufsicht;

Fig.3 einen Schaltplan für den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Strahlenschalter.

Der in Fig. 1 dargestellte Strahlenschalter kann beispielsweise in den externen Strahlengang eines Lasers oder in dessen Resonatorstrahlengang eingeschoben werden. Auf einer Bodenplatte 3 sind zwei elektromagnetische Stellsysteme 4.1 und 4.2 bezüglich des Strahlenganges 1 hintereinander angeordnet. Die elektromagnetischen Stelleinrichtungen weisen Schwenkarme 5.1 und 5.2 auf, welche um Achsen (6.1) drehbar sind und an deren freien Ende jeweils ein einseitig befestigtes Blenden- oder Filterelement 7.1 bzw. 7.2 angeordnet ist. — Da bei unsichtbaren Strahlungen in der Regel ein sog. Pilotlicht verwendet wird, welches den Gang der Strahlung erkennbar macht, können für die Elemente 7.1 und 7.2 Filtergläser verwendet werden, welche nur im Spektralbereich der unsichtbaren Strahlung undurchlässig sind. — Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Filtergläser 7.1 und 7.2 zum leichteren Wechsel in entsprechende Aussparungen der Schwenkarme 5.1 bzw. 5.2 eingeklemmt und ggf. verklebt. Die beiden Filtergläser werden durch an den Schwenkarmen 5.1 und 5.2 befestigte Federn (8.1) in einer unteren Position gehalten, in der sie die Austrittsöffnungen 2.1 und 2.2 einer den Schalter umgebenden Abdeckhaube 2 verschließen und damit den Strahlengang 1 unterbrechen. Die genaue Position für den Verschluß des Strahlenganges kann durch entsprechend angeordnete verstellbare Anschläge (9.1) eingestellt werden. Mit je einer über den Strahlenquerschnitt hinausragenden Kante drücken die Filtergläser 7.1 und 7.2 auf jeweils

eiren Tasthebel 10.1 und 10.2 je eines Umschalters 11.1 und 11.Z Bei einer Betätigung der elektromagnetischen Stelleinrichtungen 4.1 und 4.2 werden die Filterelemente 7.1 und 7.2 aus dem Strahlengang 1 herausgeschwenkt, wobei gleichzeitig die Schalter 11.1 und 11.2 ihre Schaltposition wechseln. Der ausgeschwenkte Zustand ist in der F i g. 1 gestrichelt dargestellt.

Die Funktionsweise des in den F i g. 1 und 2 dargestellten Strahlenschalters soll anhand der in F i g. 3 dargestellten Schaltung näher erläutert werden.

Die beiden elektromagnetischen Stelleinrichiungen 4.1 und 4.2 sind in einem Befehlsstromkreis /sc/wj/ parallel geschaltet. Der Befehlsstromkreis wird beispielsweise durch einen Fußschalter für den Moment des gewünschten Strahlenschusses geschlossen, so daß beide Stelleinrichtungen 4.1 und 4.2 stets gleichzeitig ein- bzw. ausgeschaltet werden. Mittels eines Prüfstromkreises Iprjr werden die beiden in der gezeigten Weise hintereinander geschalteten Umschalter 11.1 und 11.2 entweder kontinuierlich oder ebenfalls im Moment des Strahlenschusses einer sog. dynamischen Prüfung unterzogen. Dazu sind die beiden Schalter 11.1 und 11.2 so miteinander verdrahtet, daß bei ordnungsgemäßer Funktionsweise des Strahlenschalters weder beim eingeschwenkten noch beim ausgeschwenkten Zustand der Filterelemente ein Stromfluß durch beide Schalter zustandekommt. In dieser Verdrahtung bilden die beiden Schalter 11.1 und 11.2 eine UN D-Logik.

Bei Versagen einer Stelleinrichtung 4.1 bzw. 4.2, eines Schalters 11.1 bzw. 11.2 oder bei Bruch eines der Filtergläser 7.1 bzw. 7.2 würde entweder beim Schließen des Befehlsstromkreises einer der Schalter 11.1 bzw. 11.2 seine Stellung nicht verändern, oder schon vorher verändert haben. In jedem Fall käme ein Stromfluß zustande, der durch eine Schalt- und Speichereinrichtung 12 registriert wird Diese Schalt- und Speichereinrichtung 12 kann im einfachsten Falle eine Sicherung s-^in, welche bei Überschreiten eines Grenzwertes den Prüfstromkreis auf Dauer unterbricht. Bei einer Unterbrechung des Prüfstromkreises fällt ein parallel zu

ίο den Schaltern 11.1 und 11.2 geschaltetes Relais RS ab und öffnet dadurch den Befehisstromkreis über den Schalter rs. Der Strahlenschalter ist dann für den weiteren Betrieb blockiert und kann nur nach Beheben der Fehlerquelle und Erneuerui.g der Sicherung wieder geöffnet werden.

Ein Ansprechen der Schalt- und Speichereinrichtung *2 kann beispielsweise durch einen Signalgeber angezeigt werden und/oder zur Unterbrechung der elektrischen Stromversorgung des Lasers herangezogen werden.

Der vorher beschriebene Strahlenschalter ist so konzipiert, daß er lediglich auf den ersten Fehler anspricht. So würde beispielsweise ein gleichzeitiger Bruch beider Filter 7.1 und 7.2 kein Fehlersignal auslösen. Letzteres wäre jedoch durch eine weitere UN D-Verknüpfung zwischen je einem Schalter 11.1 bzw. 11.2 und der zugehörigen Stelleinrichtung 4.1 bzw. 4.2 mög'ich, mit welcher registriert werden kann, ob eine Bewegung eines Schalters 11.1 bzw. 11.2 mit oder ohne Betätigung der jeweils zugeordneten Stelleinrichtung 4.1 bzw. 4.2 stattgefunden hat.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Ausfallsicherer Strahlenschalter mit Filtern und/oder Blenden, welche mittels einer elektromagnetischen Stelleneinrichtung in bzw. aus dem Strahlengang einer elektromagnetische Strahlung oder Teilchen emittierenden Einrichtung, insbesondere eines Lasers, geschwenkt werden, gekennzeichnet durch zwei bezüglich des Strahlengangs (1) hintereinander angeordnete, voneinander unabhängige Filter- und/oder Blendensysteme (2.1, 2.2) durch je eine Abtasteinrichtung (10.1,11.1; 10.2, 11.2) zur Überprüfung der Filter und/oder Blenden (7.1,7.2) im ein- und/oder ausgeschwenkten Zustand, und dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Stelleinrichtung (4.1, 4.2) eines Filter- und/oder Blendensystems (7.1, 7.2) durch die Abtasteinrichtung (10.1,11.1; 10.2,11.2) des anderen Systems steuerbar ist.

2. Strahlenschalter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine mit einer oder beiden Abtasteinrichtungen (11.1; 11.2) verbundene Schalt- und Speichereinrichtung (12, RS, rs), mit welcher eine von einer Abtasteinrichtung ausgehende Fehlermeldung gespeichert und daraufhin die elektromagnetischen Stelleinrichtungen (4.1, 4.2) der Filter- und/oder Blendensysteme (7.1,7.2) abgeschaltet werden.

3. Strahlenschalter nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Befehlsstromkreis (leefehit, in dem die elektromagnetischen Stelleinrichtungen (4.1, 4.2) parallel geschaltet sind sowie durch einen Prüfstromkreis (Iprur) rnit zwei durch eine UND-Logik verknüpfte Abtasteinrichtungen (11.1, 11.2) und einer durch die Abtasteinrichtungen gesteuerte Schalt- und Speichereinrichtung (12, RS, rs), mit welcher der Befehlsstromkreis geschlossen bzw. geöffnet wird.

4. Strahlenschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalt- und Speichereinrichtung (12, RS, rs) mindestens eine Sicherung (12) aufweist, welche mit einem Relais (RS)'m Serie geschaltet ist.

5. Strahlenschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalt- und Speichereinrichtung (12) mit der Energiequelle einer elektromagnetischen Strahlung emittierenden Einrichtung (Laser) verbunden ist.

6. Strahlenschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter und/oder Blenden (7.1, 7.2) an einem elektromagnetisch betätigten Schwenkarm (5.1,5.2) befestigt sind, und im ein- und/oder ausgeschwenkten Zustand auf einen oder mehrere Druckschalter (11.1, 11.2) einwirken.