DE3300822A1

DE3300822A1 - System und verfahren zum perforieren von bewegtem material mit einem laser

Info

Publication number: DE3300822A1
Application number: DE19833300822
Authority: DE
Inventors: Donald R. Bowes; Earl R. 94538 Fremont Calif. Malone; Michael W. 94022 Los Altos Calif. Sasnett; Richard J. 95132 San Jose Calif. Saunders
Original assignee: Coherent Inc
Current assignee: Coherent Inc
Priority date: 1982-01-13
Filing date: 1983-01-12
Publication date: 1983-07-21
Also published as: GB8300914D0; GB2113142A; AU9178182A

Description

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Patentanwälte ■ European Patent Attorneys

^D München

C8 P19 D

COHERENT, INC.

Palo Alto, CaI., USA

System und Verfahren zum Perforieren von bewegtem Material mit einem

Laser

Priorität: 13. Januar 1982 -USA- Serial No. 339 025

In der Vergangenheit bestand der Wunsch, thermoplastische Rohrleitungen für die Bewässerung mit Hilfe eines Lasers zu perforieren. Typischerweise wurde dies mit einem Laser unter Verwendung einer Linse durchgeführt, um den Strahl derart auf dem Material zu fokusieren, daß eine Peforation an der gewünschten Stelle erzeugt wurde. Um dies auf einem Material durchzuführen, das sich mit einer gewissen Geschwindigkeit in linearer Richtung bewegt, erforderte das jedoch teuere und komplizierte Systeme.

In den letzten Jahren gab es eine Entwicklung von Bewässerungsrohren, in denen ein Zulaufrohr und ein Ausströmrohr durch eine gemeinsame Wand verbunden sind. Das Zulaufrohr liefert Wasser mit einer gewissen Geschwindigkeit an das Ausströmrohr. Der Ausströmer liefert dann die richtige Menge Wasser für die Bewässerung. Auf

jeden Fall wird die korrekte Menge des Wasserflusses durch die Anzahl und Größe der Perforationen in der Wand zwischen Zulauf- und Ausströmrohr und durch die Peforationen in dem Ausströmrohr selbst bestimmt. 5

Systeme, die zur Durchführung der oben erwähnten Arbeiten verwendet wurden, neigten wegen der Dicke des zu perforierenden thermoplastischen Rohres dazu, komplexer und teuerer zu sein. Das System muß in der Lage sein, dem sich bewegenden Rohr so zu folgen, daß der Laserstrahl auf dem Rohr für eine Zeitdauer fokusiert wird, die ausreicht, die gewünschte Große des Perforationsloches zu erzielen. Außerdem gab es eine mechanische Einrichtung entweder zum Bewegen.des Lasers selbst beim Verfolgen des Rohres, oder eine mechanische Einrichtung, wie z.B. ein rotierendes Rad, mit einer Laserstrahl ablenkeinrichtung, um dem sich bewegenden Rohr mit dem Strahl zu folgen.

Die früheren zum Ausführen desselben verwendeten Techniken waren nur wenig befriedigend und ziemlich kompliziert. Viele der Schwierigkeiten entstehen durch das Problem des Beibehaltens der Ausrichtung des Rohres, während es durch den Laser perforiert wird. Wenn beim Verfolgen des Laserstrahles kleine Abweichungen auftreten, verursacht dies eine Fehlausrichtung, während das Rohr durch den Laserbereich bewegt wird, und resultiert in falsch perforierten Löchern.

Die vorliegende Erfindung beseitigt diese Probleme durch Schaffung eines Systems und eines Verfahrens zum Perforieren des Zulaufrohres und des Ausströmrohres einzeln oder gleichzeitig.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dient ein

Laser als Quelle wechselnden Lichtes mit einem damit gekoppelten Zeitgeber. Der mit dem Laser gekoppelte Zeitgeber wird dazu verwendet, das Lichtimpulsintervall und die Dauer des Lichtimpulses zu bestimmen. Das kohärente Licht wird auf eine rotierende Reflexionsenrichtung, wie z.B. einen mehrseitigen Spiegel oder Reflektor gerichtet, der den eintretenden Strahl auf eine Fokusierungslinse lenkt. Die Fokusierungslinse kann von üblicher Art sein, am wünschenswertesten ist jedoch eine Linse, die eine minimale Verzerrung über eine maximale Feldebene liefert. Die optimalste Konstruktion ist ein telezentrisches Linsensystem. Wenn der Lichtstrahl durch den rotierenden mehrseitigen Spiegel reflektiert wird, überstreicht der Strahl den Durchmesser der Linse. Das System hat eine solche Konfiguration, daß der Brennpunkt in einem gleichen Abstand von der Linse bleibt und sich während des Überstreichens in einer Ebene parallel zu der Linse bewegt. Wenn die Oberfläche des sich bewegenden Materials in der Ebene des Brennpunktes angeordnet wird, trifft der Strahl immer auf die gleiche Stelle der Oberfläche des sich bewegenden Materials während der ganzen Länge der Schwenkung des Strahles längs des Durchmessers der Linse.

Das Schwenken des Laserstrahles erfolgt mit einer Geschwindigkeit, die übereinstimmt mit der Geschwindigkeit der Bewegung der Rohrleitung, so daß der Brennpunkt des Strahles auf einem Fleck auf der Rohrleitung bleibt. Die Schwenkzeit ist notwendigerweise so, daß der Laserstrahl genug Zeit hat, das thermoplastische Material zu perforieren, aus dem das Bewässerungsrohr hergestellt ist. Die Linse hat einen ausreichenden Durchmesser, so daß die Länge der zum Perforieren des thermoplastischen Materials notwendigen Zeit während des Schwenkens des Strahles über sie erzielt wird.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Einrichtung vorgesehen zum Bewegen der Fokusierungslinse von einer Anfangsstellung in eine zweite Stel lung, um den Strahl in unterschiedlichen Lagen zu fokusieren. Wenn es erwünscht ist, nur das Ausströmrohr zu perforieren, wird die Linse wie oben beschrieben positioniert. Wenn es jedoch erwünscht ist, sowohl das Ausströmrohr als auch die gemeinsame Wand zwischen Ausström- und Zulaufrohr zu perforieren, wird die Linse in die zweite Stellung bewegt. Wenn sich die Linse in der zweiten Stellung befindet, wird sie so fokusiert, daß während der Schwenkzeit des Strahles entlang dem Durchmesser der Linse eine Perforation des Ausströmrohres und der dem Ausströmrohr und dem Zulaufrohr gemeinsamen Wand erzeugt wird. Der Brennpunkt des Strahles fällt im wesentlichen auf die gemeinsame Wand zwischen Ausström- und Zulaufrohr. Die beschriebenen Ausführungsbeispiele erläutern, daß der Brennpunkt im wesentlichen auf die gemeinsame Wand oder das Ausströmrohr fällt, was bedeutet, daß die Lochgröße verändert werden kann durch Einstellen der Lage des Brennpunktes, Verändern der Ausgangsenergie des Lasers und Einstellen der Impulslänge oder eine Kombination derselben.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung hat das System im allgemeinen die gleiche Konfiguration, wie in dem zuerst beschriebenen Beispiel, es bewirkt jedoch ein Perforieren des Ausströmrohres allein und der gemeinsamen Wand zwischen Ausström- und Zulaufrohr, verwendet aber keine bewegliche Linse, wie in dem einen der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele erläutert ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Linse eine geteilte Linse von im wesentlichen einfachem 35

XO

—5 -

Aufbau mit einem Durchmesser, der größer ist als jener der in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen verwendeten Linse. Die geteilte Linse ist eine Linse mit einem ersten und einem zweiten Teil, von denen jeder die Form von im wesentlichen einer Hälfte dieser Linse hat. Der erste Teil wird so positioniert, daß er den eintretenden Strahl auf oder in der Mähe der Oberfläche des Ausströmrohres fokusiert. Der zweite Teil der Linse wird so eingestellt, daß er den eintretenden kohärenten Lichtstrahl auf oder in der Nähe der gemeinsamen Wand zwischen dem Ausström- und dem Zulaufrohr fokusiert, wodurch ein Perforieren von Ausström- und Zulaufrohr mit der gewünschten Lochgröße bewirkt wird.

Wenn dieses Ausführungsbeispiel benutzt wird, wird der Strahl zeitlich so gesteuert, daß wenn nur das Ausströmrohr perforiert werden soll, der Strahl über den Teil des Durchmessers geschwenkt wird, der dem ersten Teil der Linse zugeordnet ist. Wenn es erwünscht ist, sowohl das Ausströmrohr als auch das Zulaufrohr zu perforieren, dann wird der Strahl zeitlich so gesteuert, daß wenn er von dem rotierenden mehrseitigen Spiegel reflektiert ist, er über den Durchmesser der Linse schwenkt, der dem zweiten Teil der Linse zugeordnet ist.

Das System gemäß der Erfindung sieht außerdem die Verwendung einer verbesserten Einrichtung vor zum Feststellen, wann die richtige Perforationsgröße erreicht ist. Dies wird mit einem System erreicht, das einen nahe der Perforationsstelle angeordneten Fotodetektor verwendet. Wenn kohärentes Licht hoher Intensität auf die Oberfläche der Rohrleitung trifft, findet ungeachtet der Farbe der Rohrleitung ein gewisser Teil an Reflexion statt. Der Fotodetektor tastet das Licht ab und wenn eine gewisse Lochgröße erreicht ist, wird derjenige Wert des

-Jb-

von dem Fotodetektor empfangenen reflektierten Lichtes, der mit der Lochgröße übereinstimmt, gefunden. Der Fotodetektor ist mit einem Signalprozessor verbunden, der auf das festgestellte Signal anspricht und dieses umsetzt, um ein Meßinstrument anzusteuern und die Lochgröße anzuzeigen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes System zum Peroforieren bewegten Materials zu schaffen.

Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes System zu schaffen unter Verwendung eines Lasers zum Perforieren bewegten Materials, bei dem die Linse beweglich ist, um die Perforation von Material einer oder mehrerer Dicken zu bewirken.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Laserbohrsystem zum Perforieren bewegten Materials unter Verwendung einer geteilten Linse zu schaffen, das bewegtes Material mit einer oder mehreren Dikken perforieren kann

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein System zum Perforieren bewegten Materials zu schaffen, mit einer verbesserten Lochgrößenfeststell- und Kontrolleinrichtung.

FIG 1 ist eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Systems zum Perforieren von Löchern in bewegtem Material,

FIG 2 zeigt schematisch ein anderes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems zum Perforieren einer ersten Oberfläche sowie einer ersten und einer zweiten Oberfläche des bewegten Materials.

-a

-Τ -

FIG 3 zeigt schematisch ein Ausfiihrungsbeispiel der Erfindung zum Perforieren von Löchern in einer ersten Oberfläche sowie einer ersten und einer zweiten Oberfläche bewegten Materials, wobei die Fokusierungslinse eine geteilte Linse ist.

FIG 4 ist ein Aufriß eines tatsächlichen Ausführungsbeispiels der Einrichtung zum Bewegen der Linse von FIG 2.
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FIG 5 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zum Bewegen der Linse, wie sie in FIG 2 gezeigt ist.

FIG 6 zeigt ein System zum Feststellen der Größe des Perforationsloches.

FIG 1 zeigt die Grundausführung eines Systems 1 zum Perforieren bewegten Materials, wie zum Beispiel einer thermoplastischen Rohrleitung für die Bewässerung. Ein Laser oder eine Quelle 2 für kohärentes Licht ist mit einem Zeitgeber 4 verbunden. Der Zeitgeber 4 dient dazu, die Impulsdauer und das Intervall zwischen den Lichtimpulsen festzulegen.

Kohärentes Licht β von dem Laser 2 wird auf einen mehrseitigen Spiegel 8 gelenkt. Der mehrseitige Spiegel hat bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung zwölf Flächen (Seiten). Der Spiegel 8 wird in Richtung E gedreht und die Lichtimpulse von dem Laser 2 werden durch den Zeitgeber 4 zeitlich so gesteuert, daß das Licht 6 auf eine der fazettierten Flächen des mehrseitigen Spiegels 8 fällt und danach durch die Fokusierungs linse 10 reflektiert wird.

Die Linse 10 ist so ausgerichtet, daß ihre Achse 11 senk recht zum Werkstück 12, in diesem Fall der Bewässerungsrohrleitung liegt. Die Rohrleitung 12 wird durch (nicht dargestellte) geeignete Mittel in Richtung "A" transportiert. Das von dem rotierenden mehrseitigen Spiegel 8 reflektierte Licht wird zeitlich so gesteuert, daß die Dauer des Lichtimpulses in Verbindung mit der Drehung des Spiegels 8 in Richtung "E" bewirkt, daß der reflektierte Strahl entlang dem Durchmesser der Linse 10 schwenkt. Das Schwenken des Strahles ermöglicht, daß der Brennpunkt 18 des Strahles nach dem Durchlaufen der Linse 10 sich in einer im wesentlichen horizontalen Ebene bewegt. Wie in FIG 1 gezeigt ist, wandert der Brennpunkt 18 des Strahles um eine Strecke "D", die den Lauf des Strahles während des Schwenkens zu einem Punkt 18' darstellt, angedeutet durch die Phantomlinien, die den Abschaltpunkt des Lichtimpulses dastellen.

Die Verwendung einer Linse 10 in Verbindung mit einem rotierenden Reflektor 8 ergibt eine lineare Bewegung des Brennpunktes des Laserstrahles auf dem Rohr 12. Um für den fokusierten Strahl kohärenten Lichtes eine ausreichend lange Zeit zu schaffen, um das bewegte Material zu perforieren/ muß die Schwenkgeschwindigkeit des Brennpunktes zu der Geschwindigkeit der Bewegung der Rohrleitung "A" passen. Durch das Schwenken des Brennpunktes, der wegen der angepaßten Bewegung der Strahlschwenkung und der Geschwindigkeit des bewegten Materials auf einen bestimmten Punkt auf dem Rohr 12 gerichtet bleibt, wird die Perforation erzeugt.

Die thermoplastische Bewässerungsrohrleitung 12 besteht aus zwei Rohren. Das erste Rohr ist das Ausströmrohr 14 und das zweite Rohr das Zulaufrohr 16. Die beiden Rohre haben eine gemeinsame Wand 17. Die Rohre haben

-β -

Perforationen, so daß das Zulaufrohr 16 Flüssigkeit an das Ausströmrohr 14 liefert. Das Ausströmrohr wiederum hat Perforationen zum Ausströmen der Flüssigkeit für die Bewässerung.
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Die Abstände der Perforationen in dem Ausströitirohr 14 und der gemeinsamen Wand zwischen Ausströmrohr 14 und Zulaufrohr 16 sind unterschiedlich. Deshalb wird ein Perforationsschema benötigt, das zwei Dinge erfüllen kann. Das Schema muß in der Lage sein, das Ausströmrohr oder das Ausströmrohr 14 und die gemeinsame Wand zwischen Ausströmrohr 14 und Zulaufrohr 16 gemeinsam zu perforieren. Die durch den fokusierten Strahl bei 18 erzeugte Perforation wird in dem oberen Rohr 14 der thermoplastischen Rohrleitungsanordnung im allgemeinen wie in FIG 12 gezeigt, erzeugt. FIG 2 zeigt ein System 19 zum Perforieren von Löchern in bewegtem Material, wo bei die Perforationen in Rohrmatrial mit zwei verschiedenen Dicken, wie z.B. der Rohrleitung 12, hergestellt werden müssen.

Das System von FIG 2 bewerkstelligt die erforderlichen Arbeiten, nämlich das Perforieren bewegten Materials einer einzigen Dicke, Ausströmrohr 14, oder zweier Dicken, Ausströmrohr 14 und Wand 17. Die Linse 10 wird in einer von zwei Stellungen positioniert, um entweder ein Perforieren des Ausströmrohres 14 allein oder des Ausströmers 14 und der gemeinsamen Wand 17 zwischen Ausströmrohr 14 und Zulaufrohr 16 zu bewirken. Um diese Aufgaben zu erfüllen, werden (nicht dargestellt) geeignete Mittel dazu eingesetzt, die Linse 10 in Richtung "B" bis zu einer tieferen Position zu bewegen. Dies bewegt den Brennpunkt nach unten in eine niedrigere Position 20 innerhalb der Rohrleitung 12.

-Va-

AIs Folge davon wird ein Perforieren des Ausstromrohres 14 und der gemeinsamen Wand 17 zwischen Ausströmrohr und Zulaufrohr 16 erreicht. Der Brennpunkt schwenkt mit dem bewegten Material zum Punkt 2O¹, wo er ausgeschaltet wird. Nachdem das bewegte Material doppelter Dicke perforiert worden ist, wird die Linse 10 in Richtung "C" zurück in ihre Ausgangs lage bewegt, um nur das Ausströmrohr 14 zu perforieren.

Es gibt kein festes Verhältnis von äußeren und inneren Löchern. Für jedes Loch.in der gemeinsamen Wand 17 können fünf in dem Ausströmrohr perforiert werden. Das ist allein die Wahl des Konstrukteurs .

Wie erwähnt, ist der Abstand der Perforationen in dem Ausströmrohr 14 einerseits und in der gemeinsamen Wand 17 andererseits unterschiedlich. Wenn es Zeit ist, nur das Ausströmrohr 14 zu perforieren, befindet sich die Linse 10 in der oberen Stellung. Wenn es Zeit ist zum Perforieren der gemeinsamen Wand 17 zwischen Ausströmrohr 14 und Zulaufrohr 16, dann wird die Linse 10 in Richtung "B" in eine zweite Stellung bewegt. Perforationen einfacher oder doppelter Dicke werden bei einem einzigen Schwenken erzeugt.

Das in FIG 3 gezeigte System 21 kann die gleichen Funktionen ausführen wie für das System von FIG 2 beschrieben, mit der Ausnahme, daß es nicht nötig ist, die Linse 10 zu bewegen, um Perforationen in Material mit mehr als einer Dicke im wesentlichen gleichzeitig zu erzeugen .

Die Linse 10 von FIG 2 ist durch die Linse 50 ersetzt, eine geteilte Linse mit einem ersten Teil 51 bzw. einem zweiten Teil 53. Die Linse 50 hat im allge-

-Vf-

meinen den doppelten Durchmeser der vorher beschriebenen Linse 10. Der erste Teil 51 dient dazu, den Strahl bei 52 zum Perforieren nur des Ausströmrohres 14 zu fokusieren. Der zweite Teil 53 der geteilten Linse 50 fokusiert den Strahl bei 54 zum Perforieren sowohl des Ausströinrohres 14 als auch der geraeinsamen Wand 17 zwischen Ausströmrohr 14 und Zulaufrohr 16. die Verwendung der geteilten Linse 50 zum Durchführen der erforderlichen Perforationsarbeiten vermeidet die Notwendigkeit, die Linse von der ersten Stellung in die zweite Stellung zu bewegen, wenn es erforderlich ist, bewegtes Material mit mehr als einer Dicke zu perforieren.

FIG 4 zeigt eine Einrichtung 100 zum Verschieben der Stellung der Linse 10 von FIG 2. Sie hat ein Tragteil 101, auf dem Magnete 102 und 104 befestigt sind. Schubstangen 106 bzw. 108 sind den Magneten 102 und 104 zugeordnet. Die Magnete 102 und 104 treiben über die Schubstangen 106 und 108 einen Hebel 110 an, der sich um den Drehpunkt 115 dreht. Der Hebel 110 besitzt Öffnungen 112 und 114 zum Aufnehmen der Schubstangen 106 bzw. 108 der Magnete. Die Öffnungen 112 und 114 sind Langlöcher, um die doppelte Bewegung des Hebels 110 zu ermöglichen, weil er nach Art eines Flip-Flops arbeitet, wie noch beschrieben wird.

Am Ende des Hebels 110 befindet sich ein Rollenlager 116, das in die Öffnung 120 eines Gliedes 118 paßt. Das Glied 118 ist mit einer Stange 121 verbunden. Die Stange 121 ist das Betätigungsglied, das mit der Linsenhalterung 124 verbunden ist, um die Bewegung der Linse 10 zu bewirken, wie sie in FIG 2 gezeigt ist. Die Stange 121 dreht sich um den Drehpunkt 119. Verbunden mit der Stange 121 am entgegengesetzten Ende zu demjenigen, wo sich die Linsenhalterung 124 befindet,

ist eine Dämpfungsvorrichtung 122 zum Dämpfen der Bewegung der Stange, wenn die Linse bewegt wird.

Die Öffnung 120 des Gliedes 118 ist so gestaltet, daß dann, wenn sich das Lager 116 durch die Betätigung der Magnete 102 oder 104 bewegt, die Stange nach oben geschoben wird, was bewirkt, daß sich der die Linse enthaltende Linsenhalter 124 in die untere Lage bewegt. Die Rolle durchläuft dann eine Bewegungspause, wobei der Linsenhalter in der unteren Stellung bleibt, und der Linsenhalter 124 kehrt bei Vervollständigung der Bewegung der Rolle in der Aussparung 120 in die obere Stellung zurück. Die Auf- und Abbewegungen werden bei der nächsten Bewegung der Rolle in dem Schlitz 120 wiederholt.

Die Magnete 102. und 104 dienen dazu, die richtige Bewegung des Hebels 110 auszuführen. Wie in FIG 4 für den nächsten Zyklus der Bewegung des Linsenhalters 124 gezeigt ist, wird der Magnet 104 betätigt und die Stange 108 des Magnets zieht den Hebel an den Maggneten 104, wodurch sich der Hebel in einer zeitlich speziell abgestimmten Bewegung durch den ganzen Zyklus zum Bewegen des Linsenhalters 124, erst abwärts und dann aufwärts, bewegt.

Bei jeder Bewegung der Stange um den Drehpunkt 119 dämpft die Dämpfungsvorrichtung 122 Vibrationen, die bei alleiniger Bewegung der Stange auftreten würden. Zusätzlieh ist an dem Verbindungspunkt des Halters 124 und der Stange 121 eine Feder 126 angeordnet und dient dazu, den Linsenhalter mit der Stange 121 zu verbinden. Die Feder 127 spannt den Linsenhalter 124 in Aufwärtsrichtung vor.

FIG 5 zeigt mit 200 ein anderes Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zum Verschieben der Linse in FIG 2 in verschiedene Stellungen. Die Einrichtung hat einen Tragteil 201, an dem ein Magnet 202 befestigt ist. Der Magnet 202 besitzt eine Schubstange 208. Die Schubstange 208 des Magneten berührt die Stange 204, die sich um den Drehpunkt 210 dreht. Wenn die Stange 204 durch die Schubstange 208 des Magneten in Aufwärtsrichtung gedrückt wird, dann drückt des entgegengesetzte Ende der Stange 204 den Linsenhalter 214 in Abwärtsrichtung. An dem Punkt, wo die Stange den Linsenhalter 214 berührt, ist eine Einstellschraube 212 über ein Gewinde mit dem Ende der Stange im Eingriff. Die Schraube 212 stellt die Linse für die richtige Lage des Brennpunktes der Linse ein. Wenn der Linsenhalter 214 in der unteren Stellung ist, wird die Feder 216 heruntergedrückt. Wenn der Magnet aberregt wird, kehrt der Linsenhalter 214 durch die Ausdehnung der Feder 216 in seine Ausgangslage zurück. An dem entgegengesetzten Ende der Stange 204 ist eine Dämpfungsvorrichtung 206 angeordnet, die die in der Bewegung des Linsenhalters und der Stange befindlichen Schwingungen dämpft.

FIG 6 zeigt ein System zum Feststellen bestimmter Perforationsgrößen. Das System ist mit einer Meßeinrichtung 310 und/oder dem Laser 2 verbunden, um ein Rückkopplungssignal für den Laser zu erzeugen, zum Beibehalten optimaler Bedingungen, so daß bestimmte Perforationsgrößen erzielt werden. Das System enthält einen mit einem Signalprozessor 308 verbundenen Fotodetektor 304. Der Signalprozessor ist mit der Meßeinrichtung 310 und/oder dem Laser verbunden (die Verbindung ist in FIG 6 nicht dargestellt).

Das Bewässerungsrohr 12 wird durch einen weiteren Laser-

-IA-

strahl 302 oder ein anderes Licht hoher Intensität beleuchtet, wobei durch die Oberfläche des Aussrömrohres eine gewisse Reflexion des Strahles eintritt. Der Fotodetektor 304 ist in der Mähe des beleuchteten Bereiches 305 auf der Oberfläche des Ausströmrohres 14 angeordnet. Derjenige Teil der Reflexion, der von dem Fotodetektor 304 empfangen wird, liefert ein Eingangssignal an den Signalprozessor 308. Der Signalprozessor 308 wandelt das Signal in ein zur Ansteuerung der Meßeinrichtung brauchbares Signal um. Das von dem Detektor 304 festgestellte reflektierte Licht wird mit der Zunahme des Lochdurchmessers weniger. Weil nicht mehr der gesamte Flächenbereich Licht reflektiert, ergibt sich eine Abnahme des Ausgangssignals des Fotodetektors an den Signalprozessor 308.

Der Signalprozessor ist in der Lage, festzustellen, wann ein bestimmter Pegel an reflektiertem Licht erreicht ist, der eine gewisse Lochgröße darstellt. Der Signalprozessor liefert ein Ausgangssignal zum Ansteuern einer Meßeinrichtung und die Meßeinrichtung zeigt die Lochgröße an. Dies ergibt ein genaues Verfahren zum Bestimmen der aktuellen Perforationsgröße in Echtzeit, das viel besser als bisherige Verfahren zum Feststellen desselben ist. die Korrektur der Größe nachfolgender Löcher kann durch Ändern des Leistungspegels des Lasers und/oder der Impulsdauer bewirkt werden.

Obgleich die Perforation von Material mit mehr als einer Dicke anhand der Perforation einer thermoplastischen

Rohrleitung erläutert wurde, ist die Erfindung nicht nur auf das Perforieren dieser Art von Material beschränkt. An die Stelle der thermoplastischen Rohrleitung kann irgendein anderes bewegtes Material treten. 35

2lO

Die Erfinder betrachten die Erfindung, so wie sie dargestellt, offenbart und beschrieben ist, als die ganze Erfindung. Es gibt jedoch verschiedene Möglichkeiten der Anpassung und Abwandlung der Erfindung, die aber in den Umfang des betrachteten Systems, der Einrichtung oder des Verfahrens der hier beschriebenen Erfindung fallen. Deshalb betrachten die Erfinder die Erfindung mit allem was dargestellt, beschrieben und offenbart ist, einschließlich aller Äquivalente dazu, als ihre Erfindung. 10

Leerseite

Claims

Patentansprüche

Λ.) System zum Perforieren von Material, g e k e η η -

e i c h η e t durch einen Laser, eine Linse, deren Achse senkrecht zu dem zu perforierenden Material ausgerichtet ist, eine Einrichtung zum Transportieren des zu perforierenden Materials mit einer bestimmten Geschwindigkeit und eine Vorrichtung zum Schwenken des Laserstrahles über und durch die Linse mit einer gewissen Geschwindigkeit, wobei der Laserstrahl für eine genügend lange Zeitdauer auf den gleichen Punkt des bewegten Materials gerichtet ist, um dies zu perforieren.
2. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Unterbrechen des Laserstrahles nach jedem Perforieren des Materials.
3- System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorrichtung zum Schwenken des Laserstrahles über die Linse mit einer bestimmten Geschwindigkeit und zum Richten des Laserstrahles durch die Linse einen mehrseitigen Reflektor besitzt.
4. System nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Bewegen der Linse in einer Richtung entlange ihrer Achse, um den Brennpunkt zwischen einem ersten und zweiten Brennpunkt zu verändern.
5. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Linse einen ersten und einen zweiten Teil besitzt, und daß der Laserstrahl, der durch den ersten Teil der Linse gelenkt wird, den Strahl in einem ersten Brennpunkt fokusiert und der Laserstrahl, der durch den zweiten Teil der Linse gelenkt wird, den Strahl in einem zweiten Brennpunkt fokusiert.
6. System nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch eine Kontroll- und Rückkopplungseinrichtung mit einem Fotodetektor und einem Signalprozessor und dadurch, daß das System eine mit dem Laser gekoppelte Einrichtung besitzt, zum Feststellen der Perforationsgröße und zum Liefern einer Rückkopplungsinformation an den Laser zum Einhalten der richtigen Lochgröße.
7. System zum Perforieren einer Bewässerungsrohrleitung mit einem Ausströmrohr und einem Zulaufrohr/ die durch eine gemeinsame Wand verbunden sind, gekennzeichnet durch einen Laser, eine Linse, deren Achse senkecht zu der Bewässerunsrohrleitung ausgerichtet ist, eine Einrichtung zum Transportieren der zu perforierenden ßewässerungsrohrleitung mit einer bestimmten Geschwindigkeit und eine Vorrichtung zum Schwenken des Laserstrahles über und durch die Linse mit einer bestimmten Geschwindigkeit, wobei der Laserstrahl für eine genügend lange Zeitdauer auf dem gleichen Punkt auf der ßewässerungsrohrleitung gerichtet ist, um sie zu perforieren.
8. System nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Unterbrechen des Laserstrahles nach jedem Perforieren der Bewässerungsrohrleitung.
9· System nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet , daß die Einrichtung zum Schwenken des Laserstrahles mit einer bestimmten Geschwindigkeit über die Linse und zum Lenken des Laserstrahles durch die Linse einen mehrseitigen Reflektor besitzt.
10. System nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Bewegen der Linse

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in einer Richtung entlang ihrer Achse, um den Brennpunkt zu verändern zwischen einer Lage, wo der Brennpunkt auf oder in der Nähe einer Oberfläche des Ausströmrohres liegt und wo der Brennpunkt auf oder in der Nähe der gemeinsamen Wand zwischen Ausströmer und Zulaufrohr liegt.
11. System nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine telezentrische Linse mit einem ersten und einem zweiten Teil und dadurch, daß der erste Teil einen Brennpunkt auf oder in der Nähe der Oberfläche des Ausströmrohres und der zweite Teil einen Brennpunkt auf oder nahe der gemeinsamen Wand hat, und daß der Laserstrahl das Auströmrohr perforiert, wenn der Strahl durch den ersten Teil der Linse gelenkt wird, und der Laserstrahl das Ausströmrohr und die gemeinsame Wand perforiert, wenn er durch den zweiten Teil der Linse gelenkt wird.
12. System nach Anspruch 10 oder 11, gekenn-

zeichnet durch eine Kontroll- und Rückkopplungseinrichtung sowie einen Fotodetektor und eine Signalverarbeitungseinrichtung und dadurch, daß das System eine mit dem Laser gekoppelte Einrichtung besitzt zum Feststellen der Perforationsgröße und zum Liefern einer Rückkopplungsinformation an den Laser zum Einhalten der richtigen Perforationsgröße.
13· Verfahren zum Perforieren eines Materials, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte Erzeugen eines Strahles kohärenter Strahlung; Auftreffen des Strahles auf eine Fokusierungseinrichtung;

Fokusieren des Strahles in einem Brennpunkt mit Hilfe der Fokusierungseinrichtung;

Schwenken des Strahles über die Fokusierungseinrichtung ;

Bewegen des Brennpunktes in einer Fokusierungslinie als Folge des Schwenkens ;

Bewegen des Materials im wesentlichen entlang der Fokusierungslinie und

Bestimmen des zeitlichen Verlaufes der Bewegung des Brennpunktes, damit er im wesentlichen mit der Bewegung des Materials zusammenfällt; wodurch der Strahl für eine genügend lange Zeitdauer auf den gleichen Punkt auf dem bewegten Material gerichtet ist, daß dieses perforiert wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeich net durch das Unterbrechen des Strahles nach jedem Perforieren des Materials.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß die Größe jeder Perforation festgestellt und ein Rückkopplungssignal an die Er zeugungseinrichtung geliefert wird, um die richtige Perforationsgröße einzuhalten.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß die Fokusierungseinrichtung in einer Richtung senkrecht zu der Fokusierungslinie zwischen einer ersten und einer zweiten Lage bewegt wird, wodurch die Fokusierungslinie zwischen einer ersten und einer zweiten Position bewegt wird.