FI88886C - Munstycke foer laserbehandling - Google Patents

Description

! 88886

Suulake laserkäsittelyä varten

Tekniikan alue

Esillä oleva keksintö liittyy suulakkeeseen laser-5 käsittelyä, kuten leikkausta, varten mainitun käsittelyn mahdollistaessa lasersäteen suuntaamisen kohti käsiteltävää tuotetta ja jolloin lasersädettä tuetaan kaasuvirtauk-sella, joka suunnataan kohti tuotetta suulakkeen kautta.

Tekniikan tausta 10 On tavanomaista tietämystä käyttää laseria metallin leikkaamiseen samoin kuin on tavanomaista tietämystä käyttää kaasusuihkua, joka sisältää esimerkiksi happea tai seoskaasua, yhdessä lasersäteen kanssa kohti käsiteltävää aluetta.

15 Keksinnön selitys

Tavanomaisissa olosuhteissa käytetään koaksiaali-sesti sijoitettua lasersädettä, ts. lasersädettä, joka on sijoitettu suulakkeen keskipisteen (C) kautta kulkevalle akselille (E). Toisin sanoen lasersäde on sijoitettu si-20 jaintipaikkaan, jossa on suurin kaasun paine/kaasun virtaus. Lisäksi lasersäteen symmetrinen sijoittaminen suulakkeeseen aikaansaa tasaisen leikkauslaadun riippumatta leikkaussuunnasta. Leikkausura saadaan lasersäteen/suulakkeen liikkeellä materiaalin suhteen. Tukevan leikkaus-25 kaasun tarkoituksena on oleellisesti poistaa sulate ja höyryt leikkausurasta. Prosessin kyky poistaa hukkamate-riaali riippuu virtausolosuhteista suulakkeessa ja leik-kausurassa.

Keksinnön mukaisesti suulake kykenee ylläpitämään 30 lasersäteen fokusointipisteen siirtymän suhteessa suulakkeen kautta kulkevan kaasuvirtauksen kaasunpaineen keskustaan, jolloin lasersädettä siirretään eteenpäin käsit-telysuunnassa suhteessa kaasunpaineen keskustaan. Tämän seurauksena lasersäde kohtaa tuotteen ensimmäisenä ja su-35 lattaa tämän osuuden tuotteesta, jolloin mainittu osuus myöhemmin puhalletaan pois kaasuvirtauksella. Tällä tavoin 2 F δ 8 8 6 kaasuvirtausta käytetään tehokkaasti, koska se ei kohtaa tuotetta ennen kuin poistettava materiaali on sulatettu ja tällä tavoin poistettavissa puhaltamalla.

Suulake on edullisesti pyöreä-sylinterimäinen ja 5 kykenee säilyttämään lasersäteen ennalta määrätyn epäkes-keisen aseman suulakkeessa. Vaihtoehtoisen suoritusmuodon mukaisesti käytetään myös pyöreä-sylinterimäistä suulaketta, mutta tämä suulake on asennettu lasersäteen kanssa keskelle, kun taas kaasuvirtausta varten on aikaansaatu 10 epäkeskeisesti sijoitettu poistosuulakeaukko. Erityisen suoritusmuodon mukaisesti suulake voi olla säteittäisesti siirrettävissä suhteessa lasersäteeseen. Keksinnön suoja-piirin sisällä suulake voi kuitenkin omata muitakin muotoja kuin pyöreä-sylinterimäinen.

15 Lasersäde on edullisesti sijoitettu etäisyydelle d kaasunpaineen keskustasta, missä 0,01 D on pienempi kuin etäisyys d, joka puolestaan on pienempi kuin D/2, jolloin D on suulakkeen halkaisija. Etäisyys d vastaa edullisesti 0,25 kertaa suulakkeen halkaisijaa.

20 Edullisesti on aikaansaatu ulkoinen ohjaus, mai nitun ohjauksen ohjatessa suulaketta ja/tai lasersädettä vasteena halutulle käsittelysuunnalle. Tällainen ulkoinen ohjaus on edullisesti kytkettävissä leikkauspöydän ja/tai laserpään olemassa olevaan ohjaukseen. Ensisijai-25 sen suoritusmuodon mukaisesti suulake säilyttää lasersäteen ennalta määrätyn aseman suulakkeessa suhteessa kä-sittelysuuntaan sellaisella tavalla, että kaasunpaine keskusta ja lasersäde on oleellisesti aina sijoitettu käsit-telysuunnan tangentille.

30 Piirrosten lyhyt selitys

Keksintö selitetään alla viitaten oheisiin piirroksiin, joissa

Kuvio 1 on leikkauskuva keksinnön mukaisen suulakkeen ulko-osasta, 35 Kuvio 2 havainnollistaa kuvion 1 suulakkeen liiket tä leikkaussuunnan muuttamisen aikana, 3 E O 886

Kuvio 3 havainnollistaa keksinnön mukaisen suulakkeen toista suoritusmuotoa,

Kuvio 4 havainnollistaa keksinnön mukaisen suulakkeen kolmatta suoritusmuotoa, 5 Kuvio 5 havainnollistaa keksinnön mukaisen suulak keen vielä erästä suoritusmuotoa, ja

Kuvio 6 havainnollistaa erilaisten suulakeaukkojen lisäesimerkkejä.

Keksinnön ensisijaisten suoritusmuotojen selitys 10 Kuvio 1 havainnollistaa keksinnön mukaisen suulak keen periaatteita. Lasersäde A fokusoidaan suulakeaukon kautta. Suulakeaukko on edullisesti pyöreä-sylinterimäi-nen, mutta sillä voi olla muitakin muotoja. Kaasu, sellainen, kuten happi tai seoskaasu, lähetetään yhdessä la-15 sersäteen A kanssa suulakkeen kautta poistamaan materiaali, jota lasersäde sulattaa. Kaasunpaineen keskusta, ts. sijaintipaikka, jossa on suurimman virtausnopeuden aiheuttava suurin dynaaminen kaasunpaine, sijoitetaan sitten suulakkeen keskustaan pisteessä C keskiakselilla E.

20 Lasersäteen polttopiste, ts. fokus D, on siirretty suhteessa keskiakseliin F etäisyydelle d pisteessä C.

Kuvio 2 esittää tuotteessa olevan leikkausuran 22. Nuoli 24 ilmaisee leikkaussuunnan ja nuoli 25 ilmaisee uuden leikkaussuunnan. Suulake 11 on esitetty neljässä 25 eri paikassa. Kuten kuviosta ilmenee, kaasunpaineen keskusta 20 on keskeisesti sijoitettu suulakeaukkoon, kun taas lasersäteen polttopiste 26 on siirretty eteenpäin leikkaussuunnassa. Liikkeen ensimmäisen vaiheen aikana suulaketta siirretään leikkaussuunnassa edellä olevan la-30 serin polttopisteen mukana suoraviivaisena liikkeenä. Kun epäjatkuvuuskohta 32 on saavutettu, suoraviivainen liike lopetetaan ja suulaketta käännetään lasersäteen poltto- : pisteen ympäri, vert. nuoli 25 ja kulma Θ. Tämän jälkeen suoraviivaista liikettä jatketaan uudessa leikkaussuunnas-35 sa 24'. Kuten kuviossa 2 on havainnollistettu, lasersäteen 4 £8886 polttopiste 26 sijaitsee nyt kaasunpaineen keskustan 30 edessä uudessa leikkaussuunnassa.

Kuvio 3 havainnollistaa vaihtoehtoisen suoritusmuodon. Tämän suoritusmuodon mukaisesti lasersäde 10 on 5 sijoitettu sellaisella tavalla, että lasersäteen akseli 20 osuu yhteen oleellisesti sylinterimäisen suulakkeen akselin kanssa. Suulakeaukko 32 on puolestaan epäkeskei-sesti sijoitettu. Kuvion 3 suulaketta voidaan käyttää kuviossa 2 havainnollistetulla tavalla mainitun kuvion ha-10 vainnollistaessa kuvion 1 suulakkeen käyttöä, sillä poikkeuksella, että lasersäteen polttopiste on keskitetty suulakkeen ja suulakkeen aukon suhteen. Tämän seurauksena kaasunpaineen keskustaa on siirretty taaksepäin suhteessa leikkaussuuntaan.

15 Kuvio 4 esittää vielä erään suoritusmuodon, jossa suulake on säteittäisesti siirrettävä levy 34, joka käsittää suulakeaukon 32. Kaasun syöttäminen tällaiselle levylle voi tietenkin olla toteutettu monilla tavoin eikä sitä ole esitetty.

20 Kuvio 5 havainnollistaa suoritusmuodon, joka kä sittää kiinteän suulakkeen 34 ja keskeisesti sijoitetun suulakeaukon 32 sekä lasersäteen 10. Tämän lasersäteen polttopisteen sijainti määritetään liikkuvalla linssijär-jestelmällä 36 tai muuntyyppisillä liikkuvilla optisilla 25 instrumenteilla, sellaisilla kuten koverien peilien, optisten yksiköiden/levyjen tai vastaavien instrumenttien muodostama järjestelmä. Keksintöä voidaan tietenkin muunnella monin tavoin ja erilaisia esitettyjä suoritusmuotoja voidaan yhdistää. Suulakkeen ja suulakeaukon ei myös-30 kään välttämättä tarvitse olla pyöreä-sylinterimäinen, vaan sillä voi olla erilaisia muotoja, kuten kuviossa 6 on ilmaistu. Kuten kuvion 6 aksiaalisella leikkauskuvalla on havainnollistettu, suulake voi olla sylinterimäinen. Tällainen sylinterimäinen suulake voi olla poikkileik-35 kaukseltaan pyöreä-sylinterimäinen, kuten on esitetty kuviossa 6d tai poikkileikkaukseltaan elliptinen-sylin- 5 88886 terimäinen, kuten on esitetty kuviossa 6e, tai omata jonkin muun edullisen muodon, kuten kuviossa 6f on esitetty. Optimaalisten virtausolosuhteiden varmistamiseksi voidaan kuitenkin harkita myös suulakkeen vaihtoehtoisia suoritus-5 muotoja, sellaisia kuten kartiomainen suulake, vert. kuvio 6b, tai katkaistu kaksoiskartiosuulake, vert. kuvio 6c. Näistä suoritusmuodoista otetut poikkileikkauskuvat tarjoavat monia mahdollisuuksia suoritusmuodolle, sellaisia kuten esimerkiksi pyöreä, elliptinen tai muut erikoi-10 semmat muodot. Keksinnön oleellinen piirre on, että suulake on muotoiltu sellaisella tavalla, että leikkaustasos-sa aikaansaadaan selvästi määritelty kaasunpaineen keskusta ja lasersäteen mahdollistetaan kulkea suulakkeen läpi selvästi määritetyssä polttopisteessä, joka myöskin on 15 leikkaustasossa ja lisäksi sellaisella tavalla, että kaasunpaineen keskustan ja polttopisteen välillä on olemassa selvästi määritelty etäisyys. Suulakkeen täytyy olla asennettu sellaisella tavalla, että lasersäteen polttopiste on aina kaasunpaineen keskustan edellä leikkaussuunnassa. 20 Tällä tavoin aikaansaadaan suulakkeen ja leikkausuran läpi parantuneet virtausolosuhteet, mikä merkitsee, että jäysteiden muodostuminen leikkauksen taakse vähenee merkittävästi sekä happea että kaasuseoksia käytettäessä. Tiettyjen kaasuseoksien käyttö tukevana leikkauskaasuna 25 eliminoi nk. "pallojäysteiden" muodostumisen, koska mainitut jäysteet puhalletaan pois leikkausurasta ennen kuin ne kovettuvat ja tämän seurauksena niillä ei ole aikaa tarttua leikkausreunoihin.

Tiettyjen kaasuseoksien käyttö tukevana leikkaus-30 kaasuna varmistaa lisäksi kuonattomat leikkauspinnat ruostumatonta terästä leikattaessa.

Claims (8)

1. Suulake laserkäsittelyä, kuten leikkausta, varten mainitun käsittelyn mahdollistaessa lasersäteen 5 suuntaamisen kohti käsiteltävää tuotetta ja jolloin lasersäde tuetaan kaasuvirtauksella, joka on suunnattu tuotteeseen suulakkeen kautta, tunnettu suulakkeesta (11), joka kykenee säilyttämään lasersäteen polttopisteen (D) siirtymän suhteessa suulakkeen läpi kulkevan kaasu- 10 virtauksen kaasunpaineen (C) keskustaan, jolloin lasersäde (A) on siirretty eteenpäin käsittelysuunnassa suhteessa kaasunpaineen (C) keskustaan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suulake, tunnettu suulakkeesta, joka on pyöreä-sylinterimäinen 15 ja kykenee säilyttämään lasersäteen (A) ennalta määrätyn epäkeskeisen aseman suulakkeessa (11).

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suulake, tunnettu suulakkeesta (11), joka on pyöreä-sylinterimäinen ja joka on varustettu epäkeskeisesti sijoitetul- 20 la, kaasuvirtauksen poistoaukolla (32).

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suulake, tunnettu suulakkeesta (34), joka on säteittäisesti siirrettävissä suhteessa lasersäteeseen (10).

5. Patenttivaatimuksen 2 mukainen suulake, t u n - 25. e t t u lasersäteestä, joka on sijoitettu erilleen d keskustasta, missä 0,01 D <d<D/2, jolloin (D) on suulakkeen halkaisija ja d edullisesti vastaa 0,25 kertaa D.

6. Yhden tai useamman edellisen patenttivaatimuksen mukainen suulake, tunnettu aikaansaadusta 30 ulkoisesta ohjauksesta, mainitun ohjauksen ohjatessa suulaketta ja/tai lasersädettä vasteena halutulle käsittely-suunnalle.

6. c e 8 β

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen suulake, tunnettu siitä, että ulkoinen ohjaus on kytkettävissä 35 leikkauspöydän ja/tai laserpään olemassa olevaan ohjaukseen . 7 v. £ 8 8 6

8. Yhden tai useamman edellisen patenttivaatimuksen mukainen suulake, tunnettu siitä, että suulake kykenee ylläpitämään lasersäteen ennalta määrätyn aseman suulakkeessa suhteessa käsittelysuuntaan sellai-5 sella tavalla, että suurin kaasunpaineen virtaus ja lasersäde on aina sijoitettu käsittelysuunnan tangentille.

8. G E 8 6