FI76270B - Anlaeggning foer behandling genom skaerning av material medelst en laserstraole. - Google Patents

Description

76270

Laitos, jossa käsitellään ainetta leikkaamalla se lasersäteen avulla

Keksintö koskee sellaista laitosta, joka on esitelty 5 oheisen patenttivaatimuksen 1 johdannossa.

Laserteknologia soveltuu hyvin esim. kankaan, muovikalvojen, levyn tai kuitulevyjen leikkaamiseen, koska leik-kaava lasersäde voidaan mm. tehdä hyvin kapeaksi ja voimakkaalla energialla toimivaksi, jolloin hukka-aineen määrä on 10 hyvin pieni.

Tällaista leikkauskäsittelyä varten on sopivaa järjestää työpöytä aineelle. Ensimmäinen luisti voidaan sijoittaa siirrettäväksi pöytää pitkin tämän yli poikittain ulot-tuvasti. Toinen luisti voidaan sijoittaa siirrettävästi en-15 simmäisen luistin päälle ensimmäistä luistia pitkin siirrettävästi, so. pöydän poikki. Kahden luistin ohjatun siirron avulla voidaan toinen luisti asettaa pöydälle haluttuun kohtaan. Tällainen ohjattu siirto voidaan saada aikaan tunnetun tekniikan avulla käyttämällä numeerista ohjausta, so. 20 luistin käyttölaitteita ohjataan ohjelmoidun tietokoneen avulla.

Sellaisissa laitoksissa, jotka on mainittu johdannossa, on jo tunnettua asentaa laseryksikkö suoraan toiselle luistille, jolloin säde voidaan helposti sulkea yksikön ja 25 leikattavan aineen välisellä, lyhyellä matkalla. Paljas säde kotelon ja aineen välillä on niin lyhyt, että käyttäjä tuskin voi joutua kosketukseen säteen kanssa eikä vahingoittua .

Koska laseryksikön massa voi olla noin 400 kg, ja 30 koska ko. laitoksissa on suotavaa, että leikkausnopeus on mahdollisimman suuri pöydän tasossa, on selvää, että laitos on alttiina suurille rasituksille laseryksikön massan takia, kun toisen luistin kulkusuuntaa ja -nopeutta muutetaan. Tarkkuus- ja lujuussyistä tällainen tunnettu laitos on siksi 2 76270 toteutettava hyvin vahvaksi, minkä vuoksi se tulee hyvin kalliiksi. Tällöinkään leikkausnopeus saadaan tuskin suuremmaksi kuin muutama m/min.

Siksi laseryksikkö on sijoitettu kiinteästi suhteessa 5 pöytään ja "painoton" lasersäde käännetään sen sijaan haluttuihin kohtiin pöydällä kääntöpeilien avulla ja tällöin säteen tie suljetaan teleskooppiputkijärjestelmään, vrt.

SE 347 680:een. Putkijärjestelmän tehtävänä on estää lasersädettä vahingoittamasta käyttäjää, jolloin se estää suoran 10 kosketuksen säteen kanssa ja muodostaa häikäisysuojan, niin että vältetään silmävahingot. Lisäksi järjestelmä voi estää putkijärjestelmään sijoitettujen peilien likaantumisen.

Teleskooppiputkijärjestelmät on todettu oleellisen käyttökelvottomiksi ainakin suhteellisen isojen leikkaus-15 pöytäpintojen kanssa, esim. 2 x 3 m kokoisten, ja 1 m/s suuruusluokan leikkausnopeuksien kanssa.

Eräänä syynä tähän on se, että on hyvin vaikeaa saada teleskooppi riittävän jäykäksi, kun se on ojennettuna, koska vain teleskoopin ulommat osat voidaan tukea. Teleskoop-20 pia varten on tosin mahdollista käyttää sellaisia teleskoop-piputkiosia, jotka ovat hyvin pitkiä suhteessa niiden halkaisijaan ja jotka on lisäksi varustettu pitkillä ohjaimilla. Tästä on kuitenkin tuloksena erikoisia vaikeuksia toisen teleskooppiputken kanssa säteen tien suunnassa, koska sen 25 on kannettava kääntöpeili sen ja ensimmäisen teleskooppi-putken liitäntäkohdassa. Tämä peili on tällöin teleskooppi-osan pituuden verran pöydän reunan ulkopuolella. Jotta tätä peiliä voisi käyttää ilman värähtelyä, mikä on erityisen vaikeaa, koska ensimmäisen teleskooppiputken osilla on tai-30 pumus kytkeytyä koukkumaisesti toisiinsa, olisi toinen luisti varustettava tuella, joka kantaa ko. peilin pöydästä sellaisen välimatkan päässä, joka vastaa teleskooppiosan pituutta. Tämä johtaa puolestaan ylimääräisiin paino-ongelmiin .

35 Lisäksi vaihteleva ja jaksoittainen kitka, joka esiin tyy teleskooppiputkissa, tekisi mahdottomaksi numeerisen I! 3 76270 ohjauksen käytön ainakin tällaisella suurella nopeudella toimivassa laitoksessa, koska jokainen kitkavastus on kompensoitava laskettaessa luistin käyttölaitteeseen menevät ohjauspulssit.

5 Teleskooppiputkijärjestelmän toinen haitta on se, että siinä oleva ilma tulee pumputuksi sisään ja ulos ja pölyä kerrostuisi peileille ja sulautuisi niihin.

Keksinnön eräänä tavoitteena on poistaa mainitut haitat tunnetuissa laserleikkauslaitoksissa, joissa on putkilo järjestelmä, jonka kautta lasersäteen tie ulottuu.

Keksintö koskee laitosta, jonka tunnusmerkit käyvät ilmi seuraavasta pääpatenttivaatimuksesta. Jokaiselle putkelle on sopivaa antaa kaksi joustavaa huulta, jotka ovat keskinäisessä joustavassa kytkennässä putken aksiaalirakoa 15 pitkin raon peittämiseksi. Peilin pidikkeen raon läpi ulottuva osa on sopivasti kiilamainen huulten erottamiseksi.

Toinen peilin pidike, joka on asennettu jäykästi suhteessa toiseen luistiin lasersäteen kääntämiseksi pöydälle, on sopivasti kytketty kolmanteen putkeen, joka sisältää ko-20 koovan linssin sädettä varten päässään, joka on kauempana toisesta pidikkeestä.

Ensimmäinen putki on sopivasti suljettu kauempana laseryksiköstä olevan päänsä kohdalla. Toinen putki on sopivasti suljettu kauempaa ensimmäisestä peilin pidikkeestä 25 olevan päänsä kohdalla. Kolmannessa putkessa on sopivasti aukko ulosmenevää sädettä varten kauempana toisesta peilin pidikkeestä olevan päänsä kohdalla. Täten on mahdollista syöttää puhdas kaasu ensimmäiseen putkeen laseryksikön lähellä ja tämä puhdas kaasu voi sitten virrata ensimmäisen 30 putken läpi, toisen putken läpi ja ulos kolmannen putken läpi, jolloin se estää polttokaasuja tai hiukkasia käsiteltävästä aineesta joutumasta kosketukseen kääntöpeilien kanssa tai menemästä lasersäteen tielle. Peilin pidike on sopivasti toteutettu siten, että kaasu voi vapaasti ohittaa pidikkeen 4 762 70 putkessa, mikä oleellisesti estää paikalliset painevaihte-lut putkessa pidikkeen siirron seurauksena.

Haluttaessa puhdasta kaasua voidaan tietenkin ajaa jokaisen putken kautta erikseen.

5 Laseryksikkö voi esim. sisältää C02-laserin, joka lähettää koherenttia valoa, jonka aallonpituus on hieman suurempi kuin 10 fam. Laserin teho, esim. kankaan leikkauksessa, voi olla muutama sata wattia ja säteen halkaisija voi olla esim. 6-15 mm. Tätä aallonpituutta varten voidaan p 10 käyttää Plexiglas -ainetta putkiaineena, mutta pitäisi olla aivan selvää, että lähes mitä tahansa ainetta voidaan käyttää putkia varten, koska ne on lähinnä tarkoitettu toimimaan kosketussuojana.

Peilien pidikkeet voivat sisältää putkikierukan, 15 jonka kautta juokseva jäähdytysaine, esim. jäähdytysneste, voidaan viedä peilin jäähdyttämiseksi. Vaihtoehtoisesti voidaan puhdasta kaasua käyttää peilien jäähdytysaineena.

Keksintö määritellään seuraavissa patenttivaatimuksissa .

20 Keksinnön erästä toteutusmuotoa kuvataan nyt yksi tyiskohtaisesti ja viitaten oheiseen piirustukseen.

Keksinnön toteutusmuotoa kuvataan nyt lähemmin viitaten oheiseen piirustukseen, jossa kuvio 1 esittää kaaviomaista, vaakasuoraa kuvantoa 25 keksinnön mukaisesta laitoksesta, ja tämä kuvanto ajatellaan otetuksi pitkin kuvion 2 viivaa I-I; kuvio 2 esittää pystysuoraa kuvantoa kuvion 1 mukaisesta laitoksesta otettuna pitkin kuvion 1 viivaa II-II; kuvio 3 esittää leikkausta pitkin peilipidikekytken-30 töjä niiden kahden putken välissä, joita osoittavat lila ja Illb kuviossa 1; kuvio 4 esittää leikkausta pitkin kuvion 3 viivaa IV-IV; kuvio 5 esittää leikkausta pitkin kuvion 3 viivaa V-V; 35 kuvio 6 esittää leikkausta pitkin kuvion 3 viivaa VI- VI; ja

II

5 76270 kuvio 7 esittää tyhjennyssuutinta, joka ympäröi putken aukkoa, joka on kohti leikattavaa ainetta.

Kuvioissa 1 ja 2 näytetään työpöytä 7, joka on varustettu sivujensa kohdalla ohjauskiskoilla 12 ja 13 ensim-5 mäistä luistia 8 varten, jonka alasivussa on uria 18 ja 19 vastaavasti kiskoja 12 ja 13 varten. Ensimmäinen luisti 8 ulottuu yli pöydän 7 koko leveyden ja sen yläsivun päällä on kaksi ohjauskiskoa 10 ja 11 toista luistia 9 varten, jota ohjaa ei-näytettyjen ohjausurien pari kiskoja 10 ja 11 10 pitkin tapahtuvaa liikettä varten. Pöytä 7 on numeron 20 osoittaman kehyksen varassa.

Laseryksikkö 1 näytetään kuviossa 1 ja se on sijoitettu kiinteästi suhteessa pöytään 7. Kuten kuvioista 1 ja 2 nähdään, on laseryksikkö 1 suuniteltu lähettämään säteen 15 50, joka ulottuu yhdensuuntaisesti pöydän 7 pinnan kanssa, pöydän toisella puolella ja toisen luistin 9 vieressä tai sen yläpuolella. Säde 50 ulottuu koaksiaalisesti ensimmäisen putken 2 kautta, joka sijaitsee kiinteästi suhteessa pöytään 7. Putken 2 oikeassa sivussa on aksiaalirako kuvion 20 tasossa kuviossa 1. Putkessa 2 on peilin pidike peileineen ja sitä osoittaa yleisviite lila. Peili kääntää säteen, niin että se ulottuu ulos putken 2 raon kautta ja koaksiaalisesti kytkeytyvään putkeen 4, joka on asennettu ensimmäiselle luistille 8 pidättimien 17 avulla. Putkessa 4 on myös 25 aksiaalirako, joka on sen alasivussa kuviossa 1.

Toinen peilin pidike peileineen, jota osoittaa yleisviite Illb, on sijoitettu toiseen putkeen 4 siten, että säde 50 voi kääntyä alaspäin putken aksiaaliraon kautta ja koaksiaalisesti kolmanteen putkeen 14, joka sisältää kokoo-30 van linssin 16 sädettä varten ja jonka alaosassa on aukko 15 koottua lasersädettä varten. Aukko 15 on sijoitettu lähelle ainetta, joka on asetettu pöydälle 7 leikattavaksi. Etäisen päänsä kohdalla putki 2 on suljettu kannella 3 ja vastaavalla tavalla putki 4 on suljettu kannella 40 etäisen 35 päänsä kohdalla. Kuten nähdään kuviosta 5, on putkien 2, 4 76270 6 rako 21 peitetty kahdella joustavalla huulella 31, jotka on kiinnitetty putkeen ja jotka ovat keskinäisessä, joustavassa kytkennässä vastapäätä rakoa 21.

Peilin pidike, jota osoittavat viitteet lila ja Illb 5 kuvioissa 1 ja 2, näytetään lähemmin kuvioissa 3, 4 ja 6. Peilin pidike III sisältää pään 23, jolle peili 22 on asennettu säädettävästi, jolloin peili yleensä pidetään n. 45° kulmassa suhteessa tulevaan säteeseen 50, niin että peili kääntää säteen 50 ulos raon 21 kautta. Peilin pidikkeen pää 10 23 on sellaisen varsiosan 24 varassa, jonka leveys on sovi tettu raon 21 leveyden mukaan rakoa pitkin tapahtuvaa liikettä varten. Varsiosan 24 reunoille on annettu auran muoto huulten 31 erottamiseksi helposti. Varsiosa 24 on puolestaan jalkaosan 37 varassa ja tämä tiivistää tiukasti yhdysputkea 15 4 vasten (14). Aukko 25 on sijoitettu peilin pidikkeen var siosaan ja jalkaosaan sallimaan käännetyn säteen 50 vapaa kulku ja mahdollisesti putkiin syötetyn kaasun vapaa kulku. Johtokierukka 26 on sijoitettu peilin pidikkeeseen, esim. peiliä 22 jäähdyttävän jäähdytysnesteen johtamiseksi.

20 Kun esim. ensimmäisen luistin 8 putkea 4 liikutetaan suhteessa putkeen 2, liikkuu peilin pidikkeen varsiosa 24 putken 2 rakoa 21 pitkin ja sen auramuodon johdosta se siirtää huulet 31 erilleen, jolloin nämä huulet joko tiivistävät toisiaan vasten tai varsiosan 22 pitkiä sivuja vasten 25 joustavuutensa takia. Lasersäde ulottuu siksi kokonaan suljettuna yksiköstä 1 kolmannen putken 14 aukkoon 15 riippumatta luistien 8, 9 liikkeistä ja siten putkien 4, 14 liikkeistä suhteessa yksikköön, ja suljettu tila on niin täydellinen, että käyttäjä ei voi vahingossa joutua kosketukseen 30 lasersäteen 50 kanssa. Putkien, huulten ja peilipidikkeiden muodostama suljettu tila on lisäksi sellainen, että suoja-kaasu voidaan syöttää, esim. kaasun tuloaukon 41 kohdalla lähellä laseryksikköä 1, pienellä ylipaineella ja ilman liiallista vuotamista, niin että se virtaa putkeen 2 pei-35 iin pidikkeen III läpi putkien 2 ja 4 välisessä yhtymäkoh- n 76270 7 dassa, putken 4 läpi, peilin pidikkeen III läpi putkien 4 ja 14 välisessä yhtymäkohdassa, putken 14 kautta ja ulos aukon 15 kautta.

On edullista tehdä pöytä 7 metalliverkosta, kenno-5 maisesta aineesta tms. ja tyhjön lähde voidaan kytkeä pöydän alapuoleen. Jos pöytä tehdään metalliverkosta tms., on olemassa pienempi vaara siitä, että lasersäde vahingoittaisi pöytää, ja ainejätteet voivat pudota alas pöydän pinnan aukkojen läpi. Jos tällaiseen pöytään kytketään tyhjön läh-10 de, voidaan helposti poistaa sekä ainehiukkaset että poltto-kaasut .

Keksinnön mukaisella laitoksella, joka on mitoitettu sellaista laitosta vastaavasti, jossa laseryksikkö on asennettu siirrettävästi, voidaan helposti saavuttaa leikkaus-15 nopeudet 1 m/s suuruusluokassa.

Kuten kuviosta 7 nähdään, ympäröi putken 14 aukkoa imulaatikko 41, jossa on rengasmainen rako 42. Laatikko 41 tyhjennetään johdon 43 kautta ja savun ym. tyhjentäminen on mahdollinen raon 42 ja johdon 43 kautta.

Claims (5)

8 76270

1. Laitos, jossa käsitellään leikkaamalla ainetta lasersäteen avulla ja joka sisältää työpöydän (7), jolle 5 aine on tarkoitettu asetettavaksi, ensimmäisen luistin (8), jolla on ohjaus pöytää (7) pitkin tapahtuvaa liikettä varten, toisen luistin (9), jolla on ohjaus ensimmäistä luistia (8) pitkin pöydän (7) yli tapahtuvaa liikettä varten, laser-yksikön (1), joka on sijoitettu kiinteästi suhteessa pöytään 10 (7), ensimmäisen putken (2), joka on asennettu jäykästi ja oleellisen yhdensuuntaisesti pöydän kanssa ja joka ulottuu pöydän pinnan yläpuolella sen toiselle sivulle oleellisesti ensimmäisen luistin kulkusuunnassa, jolloin laseryksikön (1) säde (50) suunnataan läpi ensimmäisen putken (2), toisen 15 putken (4), joka on asennettu jäykästi ensimmäiselle luis-tille (8) ja joka ulottuu poikittain suhteessa ensimmäisen luistin (8) kulkusuuntaan, ensimmäisen kääntöpeilin (22), joka on ensimmäisessä putkessa kääntääkseen lasersäteen (50) niin, että se tulee suunnatuksi toisen putken (4) läpi, ja 20 toisen kääntöpeilin (22), joka on toisessa putkessa (4) kääntääkseen säteen (50) kohti työpöytää, jolloin ensimmäinen ja toinen putki on sijoitettu keskinäiseen yhteyteen ensimmäisen ja toisen luistin (8, 9) liikkeen aikana, tunnettu siitä, että ensimmäisessä putkessa (2) on aksiaa-25 lirako, että ensimmäinen peili on ensimmäisen pidikkeen (lila) varassa, joka on toisen putken (4) varassa ja ulottuu ensimmäisen putken (2) aksiaaliraon (21) läpi, ja pidäkkeessä on poraus, jonka kautta ulottuu ensimmäisen peilin (22) kääntämä säde, että toisessa putkessa on toinen aksiaalira-30 ko (21), ja että toinen pidike toista kääntöpeiliä varten on asennettu jäykästi toiselle luistille (9) ja se ulottuu toisen putken (4) raon (21) läpi, toisessa pidäkkeessä (Illb) on poraus, jonka kautta ulottuu toisen kääntöpeilin (22) kääntämä säde (50) kohti pöydän pintaa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitos, tun nettu siitä, että jokainen putki (2, 4) on varustettu II 9 76270 kahdella joustavalla huulella (31), jotka kytkeytyvät joustavasti toisiinsa ja asianomaista pidikettä (lila, Illb) vasten ko. raon peittämiseksi.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitos, t u n - 5. e t t u siitä, että kolmas putki (14) on kytketty toiseen pidikkeeseen ja tämä kolmas putki sisältää mieluiten kokoavan osan (16) lasersädettä varten päänsä kohdalla, joka on poispäin pidikkeestä.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laitos, t u n -10 n e t t u siitä, että kolmannen putken (14) vapaan pään kohdalla on tyhjennyssuutin (41, 42), joka on tarkoitettu mahdollistamaan kehittyneen kaasun poiston.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laitos, tunnettu siitä, että suutin on rengasmainen ja se ympäröi 15 kolmannen putken (14) aukkoa. 76270