JP2007512556A - 放射線によりワークピース表面を構造化するために使用される装置用の真空抽出装置 - Google Patents

Abstract

本発明の真空抽出装置は、放射線とワークピースの表面との間の相互作用領域を覆い、真空抽出チャネル（１２）を含むフード（１１）を備える。真空抽出チャネルの入口開口（１５）は、フード（１１）の動作位置においてワークピース表面と対向して位置し、かつ真空抽出ライン（３８）に接続可能である。本発明の目的は、円筒型ワークピースの加工中に形成される研磨生成物及び分解生成物、例えば、エアロゾル、蒸気、ヒュームまたはガスなどが環境に放出されるのを防ぐことである。これを達成するため、前記装置には、さらに、ワークピースの円周に沿って、互いに一定距離を隔てて配置された２つの端部を有し、対向する２つの横壁（１８）と、これらを互いに接続するベース壁（１９）とによる実質的にＵ字型の断面を有するＣ字型カバーリング（１３）が設けられている。フード（１１）は、カバーリング（１３）の２つ端部の間に位置している。

Description

本発明は、ワークピース、特に印刷版（printing form）、例えばフレキソ印刷ブロックなどの表面に、放射線、特にレーザ放射線によってある構造を持たせる（構造化する）ために使用される装置のための真空抽出装置（vacuum extraction unit）に関し、ワークピースは、円筒、または彫刻のあいだ円筒上に配置される平坦なまたは湾曲したプレートである。

天然または人工有機材料でできた円筒型ワークピースまたはワークピース表面の、放射線、特にレーザ放射線による処理においては、円筒型ワークピースは、通常、対応する処理装置に回転自在に取り付けられる。この場合、処理ヘッド、例えば加工レーザヘッドは、ワークピースを処理するための放射線をワークピース表面に集束するように配置される。円筒の表面全体が処理できるように、ワークピースと処理ヘッドとの相対運動が想定され、この相対運動がワークピースの回転軸に平行して行われる。この場合、処理ヘッドとワークピースのいずれかを処理装置に関して回転軸の方向に移動させてもよく、他方のワークピースまたは処理ヘッドは固定的に配置される。

表面を構造化する場合、例えばフレキソ印刷版の製造に用いられるように、ワークピース、特に天然ゴム、合成ゴム、熱可塑性エラストマ製のワークピースの表面に放射線、特にレーザ放射線によってレリーフを彫刻する場合、材料が放射線の効果により研磨によって除去されてレリーフが形成されるとともに、研磨生成物及び分解生成物（abrasion and decomposition products）、例えばエアロゾル、ヒューム、蒸気及び／または小粒子などが生成される。これらの研磨生成物及び分解生成物が彫刻済みの領域に留まり、その彫刻パタンの繊細さを損なわないようにするためには、これらの物質を生成された領域からできるだけ完全に取り除くことが求められる。さらに、分解生成物は未彫刻領域を汚す可能性もあり、これにより彫刻処理を妨げ、あるいはレーザビームガイド部材を汚染することで、同様に彫刻品質を損なう結果となる。

独国特許発明第２９９８００１０号明細書には、すでに、レーザ彫刻または切削装置用の処理ヘッドが開示されている。この処理ヘッドにおいては、集束レンズを保持するノズル形状のレンズホルダが真空抽出フードに囲われ、真空抽出フードは真空抽出ラインを介して対応する真空抽出装置に接続されている。処理ヘッドは少なくとも２つのガスノズルを備える。そのうち一方が、レーザビームと彫刻されるスタンピングプレートとの界面ゾーンの領域にガス噴流を斜めに導く。他方のガスノズルは、同様に、傾斜ガス噴流を彫刻されるスタンピングプレートに抗して導き、このガス噴流が、処理ポイントと真空抽出フードの端部との間の領域に衝突することで、スタンピングプレートの処理中における粉塵や他の分解生成物の径方向における拡散を遅らせる。この結果、これらの分解生成物は真空抽出フードを介して抽出できるので、真空抽出フードの端部の間隙を通過して漏れ出ることがない。

欧州特許第０４２７００４号明細書には、中空円筒、特にスクリーンステンシルをレーザによって処理する装置が開示されている。処理される中空円筒は、レーザビームと中空円筒との相互作用領域の上流及び下流におけるその軸方向において、すなわち、彫刻位置の上流及び下流において、ロールまたはテーパ状の支持ローラによって支持される。この装置の場合、レーザ処理ヘッドの前方には、レーザ処理ヘッドのマウスピースを取り囲むように形成された真空ハウジングが配置されている。これにより、開口部を有する真空チャンバが形成され、この真空チャンバの端部が、彫刻シリンダとともに、レーザビームとステンシルとの相互作用領域である彫刻領域を取り囲む間隙３４を形成する。真空チャンバから間隙を介して流入する空気は常に抽出されるので、周辺雰囲気と真空チャンバ内部の圧力差が維持され、これにより、ステンシルはロールまたはテーパ状の支持ローラに常に強制的に接触させられる。

しかしながら、このように、真空チャンバから空気を抽出し、ステンシルを支持部材に抗して確実に接触させるための圧力差を確保しようとしても、研磨生成物及び／または分解生成物の除去には十分な効果がない。

欧州特許第０５６２１４９号明細書には、さらに、レーザビームによって薄壁中空円筒を処理する装置が開示されている。ここで、レーザ処理ヘッドは、その長さ軸を中心に回転自在に取り付けられた中空円筒、例えばスクリーンステンシルのブランクなどと並んで、処理される中空円筒の長さ方向軸と平行に移動可能なキャリッジ上に配置される。レーザ処理ヘッドとともに、中空円筒の支持ベアリングもキャリッジに固定して取り付けられており、これにより支持ベアリングはキャリッジとともに中空円筒の軸方向に移動が可能である。

支持装置は、実質的に半円形状の下部ベアリングブラケットと、４分の１円形状の上部ベアリングブラケットとを含み、上部ベアリングブラケットが回動可能に取り付けられることにより、中空円筒を自動的に装着することができる。

下部ベアリングブラケットは、多数のベアリングローラを備えてもよく、略Ｕ字形の断面を有し、その両末端部が閉じられて吸引チャネル（suction channel）を形成する。吸引チャネルは、対応する真空抽出接続ピースによって適当な真空抽出装置に接続し、吸引チャネル内にわずかな負の圧力を生成することができる。これにより、中空円筒が支持部材の下部ベアリングブラケットに確実に接触し、中空円筒はその各処理領域において確実に、振動することなくガイドされ、正確なレーザ処理が可能になる。

さらに、特に有機材料の処理時には、材料がしばしば発光を続け、このような発光が４分の１回転または２分の１回転以上のあいだ続き、かつその結果、抽出領域外にヒューム及び／または蒸気が発生する。非有機物質、例えば亜鉛などの場合でも、継続的な発光が起こる可能性があり、放射線とワークピースとの相互作用領域付近以外にも分解生成物が発生する。

処理装置を完全に封入することによって、このようなヒュームまたは蒸気が環境に流出するのを防ぐことはできるが、その場合、装置自体が汚染される。

独国特許発明第１０３０５２５８号明細書には、レーザイメージングのための光学部材の保護装置が記載される。この装置では、フードソース（food source）と真空シンクを使用して、保護すべき光学部材の前面に横向きの流れを形成し、レーザと材料表面との間の相互作用領域において、光学部材に研磨生成物及び／または分解生成物が堆積しないように保護する。この装置では、レーザ放射線により表面から離脱して横向きの流れによって捉えられた研磨生成物及び／または分解生成物の一部がさらに抽出される。

欧州特許第１０９０７０９号明細書にはレーザ彫刻ヘッドが記載される。このレーザ彫刻ヘッドにおいては、チャンバが集束レンズの前方に配置され、ここに圧縮空気が供給され、集束されたレーザビームとともに開口を通過して排出される。この圧縮空気の一部は、開口の前方において間隙を通過し、真空抽出接続部を介して真空抽出ラインに抽出される。圧縮空気の一部は、回転する対称的な空気流となって開口を通過して排出される。これにより、レーザビームとワークピースとの相互作用ゾーンの領域から発生した研磨生成物及び／または分解生成物がチャンバに進入するのを防ぎ、これらの生成物がこの空気流とともに外界に送られる。

独国特許発明第２９９８００１０号明細書 欧州特許第０４２７００４号明細書 欧州特許第０５６２１４９号明細書 独国特許発明第１０３０５２５８号明細書 欧州特許第１０９０７０９号明細書

本発明は円筒型ワークピースの処理中に生成される研磨生成物または分解生成物、例えばエアロゾル、蒸気、ヒューム、ガスなどが環境に流出するのを防ぐ、前記タイプのさらなる真空抽出装置を提供するという目的にもとづいている。

この目的は、請求項１に記載の真空抽出装置によって達成される。従属項には、効果的な改良及び発展が記載されている。

したがって、本発明によれば、真空抽出装置は、放射線とワークピース表面との相互作用領域を覆うフードと、Ｃ字型カバーリングとを有する。フードは、真空抽出チャネルを含み、真空抽出チャネルの入口開口は、フードの動作位置においてワークピース表面に対向して位置する。フードはさらに真空抽出ラインに接続が可能である。Ｃ字型カバーリングは、ワークピースの円周に沿って互いに一定距離を隔てて位置する２つの端部を有し、略Ｕ字形の断面を有する。フードは、カバーリングの２つの円周方向端部の一方に近接して配置され、他方の円周方向端部には抽出手段が設けられている。

円筒型ワークピースの周囲を少なくとも部分的に囲んで延びるカバーリングの本発明による構成は、カバーリングと円筒型ワークピースとの間に環状チャネルを形成するという効果を有し、このチャネルにおいて、処理中のワークピースの回転により円周方向の空気流が生成され、この空気流がカバーリングの１端部に近接して設けられたフードによって抽出される。原則的には、例えばカバーリングの外部円周領域に専用の抽出手段を備えるカバーリングを提供することも考えられる。

この場合、Ｃ字型カバーリングは、円筒型ワークピースの周囲を部分的に延びてもよいし、または実質的に完全に取り囲んでもよい。後者の場合、カバーリングの２つの円周方向端部がフードに近接して位置する。前者の場合は、カバーリングは、９０度、１２０度、１８０度、またはヒューム、蒸気、小粒子などを捉えて抽出できる、任意の十分な角度範囲にわたって延びてもよい。

ただし、カバーリングはワークピースの周囲をできるだけ延び、フードがカバーリングの円周方向端部の間に位置してそこで空気流を抽出するのが好ましい。この結果、負の圧力が環状チャネルにおいて生成され、これにより、カバーリングの側壁とワークピースの間の中間スペースを通過して空気が負の圧力に吸引される。よって、材料の処理によりカバーリングの下方でワークピースから発生したヒューム、蒸気またはガスの外部への浸透を確実に防ぐことができる。これらのヒューム、蒸気または他のガスは、ワークピースの回転による円周方向の流れに巻き取られ、真空抽出装置のフードに運ばれる。ここで、これらのヒューム、蒸気またはガスは、他の研磨生成物及び分解生成物とともに彫刻領域から、すなわち、放射線とワークピース表面との相互作用領域から遠ざかって搬送される。

本発明の効果的な発展において、Ｃ字型カバーリングは交換可能であり、よって、異なる直径の円筒型ワークピースを処理する際には、多数のカバーリングから各カバーリングが選択され、使用できる。ここで、リングの内径は、処理されるそれぞれの円筒型ワークピースの直径にできるだけ適合される。このようにして、ヒューム、蒸気などに対する最適な封入が実現できる。

本発明の別の改良によれば、Ｃ字型カバーリングの側壁に、その自由内径を減少させる手段を設け、処理される各円筒型ワークピースの直径に対応するようにリングを設定できるようにすることもできる。Ｃ字型カバーリングの自由内径を減少する手段は、好ましくは、層状シールを備え、その個々の薄層がカバーリングの側壁に回動可能に固定される。この構成により、異なるワークピースの直径に対してカバーリングを極めて柔軟に適合させることができる。

しかしながら、Ｃ字型カバーリングの自由内径を減少する手段は、交換可能な側部部品、特に側部プレートによって形成することもできる。

本発明の特に効果的な発展においては、Ｃ字型カバーリングが、互いに抗して回動可能に保持された少なくとも２つのリングセグメントに円周方向に分割されている点が特徴である。

この場合、Ｃ字型カバーリングが円周方向に、円周方向長さの異なる３つのリングセグメントに分割されているのが特に好ましい。上部リングセグメントの円周方向長さは、カバーリングの円周方向長さの約半分に相当し、下部リング部分に、より長さの短い２つのリングセグメントを備える。

カバーリングによって形成される環状チャネルからの空気の抽出を強化するために、フードと、このフードの上流側に位置するＣ字型カバーリングの他方の円周方向端部との間の中間スペースに、抽出手段として、真空抽出ノズルを配置するのが効果的である。

本発明の別の発展によれば、フードは、真空抽出ラインを接続できる後側部と、フードの動作位置においてワークピースに対向して位置する縁端部を有する２つの側壁と、側壁の間に位置し、これら側壁に関して横断方向に延びる２つのガイド壁とを有する。２つのガイド壁は、２つの側壁とともに、フードにおける真空抽出チャネルの範囲を定める。２つのガイド壁の一方のガイド壁の端部が、フードの動作位置においてワークピースに対向して位置し、他方のガイド壁が、フードの動作位置においてワークピース表面に対向して位置する凸型の円筒湾曲を有し、この湾曲領域に、少なくとも１つの開口部が形成される。この開口部を通って、ワークピース表面を処理するための放射線がガイドされる。この結果、放射線とワークピースとのあいだの作用領域において、高い抽出速度が確保される。

本発明のさらなる改良においては、フードは、真空抽出ラインを接続できる後側部と、処理されるワークピースの表面の輪郭に適合する輪郭を有する縁端部を有し、この縁端部がフードの動作位置においてワークピースに対向して位置すると、対応する間隙シールを形成する２つの側壁とを有する。フードはさらに、側壁の間に位置し、これら側壁に関して横断方向に延び、２つの側壁とともに、フードにおける真空抽出チャネルの範囲を定める２つのガイド壁を備えることを特徴とする。フードには開口部が形成され、この開口部を通って、ワークピース表面を処理するための放射線がガイドされる。この結果、彫刻領域において、特に良好な抽出が実現する。

この場合、２つのガイド壁の一方のガイド壁の端部が、フードの動作位置においてワークピースに対向して位置し、他方のガイド壁が、フードの動作位置においてワークピース表面に対向して位置する凸型の円筒湾曲を有し、かつ、他方のガイド壁のこの湾曲領域に、少なくとも１つの開口部が形成され、この開口部を通って、ワークピース表面を処理するための放射線がガイドされるのが好ましい。

湾曲したガイド壁の湾曲形状は、円弧形状が効果的であり、湾曲ガイド壁の湾曲は、ワークピース表面の湾曲より大きい。しかしながら、湾曲ガイド壁の湾曲を指数関数的に湾曲させて、真空抽出チャネルにおいて流れの特定の速度分布を設定するようにしてもよい。

本発明の別の発展においては、ワークピースを処理するための放射線を通過させてガイドする開口部が、フードの動作位置においてワークピース表面に最も近く位置する湾曲ガイド壁の領域に設けられていることを特徴とする。

本発明のさらなる改良においては、側壁の縁端部が、処理されるワークピース表面の輪郭に適合する輪郭を有することで、対応する間隙シールが形成される。側壁の縁端部の輪郭は、ワークピース表面の輪郭に適合するポリライン（polyline）または円の弧である。

ここで、好ましくは、フードの動作位置における側壁の縁端部とワークピース表面との距離が５０ミリメートル未満、好ましくは３０ミリメートル未満、特に０．５ミリメートルより大きく１０ミリメートル未満、特に好ましくは１ミリメートルから５ミリメートルの間であり、側壁の縁端部とワークピース表面との間に形成される間隙シールの幅が０．１ミリメートルから３０ミリメートルの範囲にあることが可能である。

特に彫刻領域における十分な流れ条件を保証するために、フードが、加工レーザヘッド（working laser head）に交換可能に固定されるのが好ましい。これにより、直径の異なる円筒型ワークピースを処理する場合に、多数のフードからそれぞれのフードを選択し、加工レーザヘッドに固定する。ここで、フードの側壁は、処理される各ワークピースの表面の輪郭にできる限り適合する輪郭を有する縁端部を有する。

しかしながら、フードの側壁に、その端部の輪郭を変えることのできる手段、特に移動可能な薄層または交換可能な側部部品を設けることができる。これにより、ワークピースに対向する側壁の端部の輪郭を変えて、ワークピース表面に適合させることができる。

フードを各処理ヘッドに適合させるために、フードの動作位置においてワークピース表面に最も近く位置する湾曲ガイド壁の領域において、処理ヘッドにより噴射される各加工噴流またはビーム、特に加工レーザヘッドにより搬送された各加工レーザビームが、専用の開口を有する。この開口を通過して、ワークピースを処理する放射線がワークピースにガイドされる。

異なる図面において、互いに対応する部材は同一の符号で示されている。

図１に示されるように、円筒型ワークピース（図１には示されず）のための処理装置９は、真空抽出装置１０を備える。真空抽出装置１０は、真空抽出チャネル１２を有するフード１１と、Ｃ字型カバーリング１３と、図１においては、フード１１とカバーリング１３の円周方向端部とのあいだの中間スペースに配置された真空抽出ノズル１４とを有する。

Ｃ字型カバーリング１３は、この場合、円筒型ワークピースを部分的にまたは実質的に完全に取り囲んで延びてもよい。後者の場合、カバーリングの２つの円周方向端部がフードに近接して位置する。前者の場合、カバーリングは、９０度、１２０度、１８０度、または、ヒューム、蒸気、小粒子などを捉えて、抽出できる十分な他の角度範囲にわたって延びることができる。この場合、カバーリングが専用の抽出接続部を備え、分解生成物などを直接抽出してもよい。

以下により詳細に説明するカバーフード１１は、その動作位置において、加工放射線とワークピース表面との相互作用領域を覆い、真空抽出チャネル１２の入口開口１５が、ワークピースに対向して位置し、相互作用領域から、ワークピースの処理中に除去された材料及び分解生成物、例えばエアロゾル、ヒューム、蒸気、ガスなどを抽出する。

カバーリング１３は、図１０に示されるように、原則的に単一の連続Ｃ字型リング部材から形成することができるが、好ましくは、ヒンジ１６により互いに接続された２つまたは３つのリングセグメント１３ａ，１３ｂ，１３ｃを含むことにより、図１に示される動作位置から図２に示される開放位置に移動することができる。この開放位置においては、カバーリング１３は、ワークピースのクランピング領域を開放し、処理されるワークピースがより簡単に処理装置９に装着できるようにする。

図１の上部カバーリング部分１３ｃは、のぞき窓１７を有し、これにより処理動作及び処理の進行を視覚的に観察することができる。こののぞき窓１７は、透明な材料、例えばガラスや透明プラスチックなどにより封止状態で閉じられている。

図２から特によくわかるように、カバーリング１３またはその各リング部分１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、互いに対向して並ぶ２つの側壁１８と、これらを接続する底部壁１９とを含み、この結果、カバーリング１３は実質的にＵ字型の断面を有する。

カバーリング１３は、互いに独立して作業ヘッドキャリアまたはマシンベッドに取り付けられた個別セグメントを含んでもよい。この場合、これらのリングセグメントの１つまたはすべてを、別の真空抽出装置に接続してもよい。

記載される処理装置９の場合、カバーリング１３は、概略的にのみ示されるマシンベッドにサポート２０により固定される。一方、図中、２つのクランピングヘッド２２の１つによってのみ示される、ワークピースの受け取り装置は、処理装置９において円筒の軸方向に移動可能に設けられている。加工放射線、特に加工レーザビームを、フード１１の対応する開口を通過してワークピースに向ける、特にワークピース表面に集束させる加工ヘッド２３は、ワークピースの軸方向においては処理装置９に固定的に取り付けられているが、ワークピースの軸に関して径方向に移動し、ワークピースの異なる直径を補償することができる。この場合、加工ヘッド２３は同様に固定的に取り付けられている。

クランピングヘッド２２が固定的に取り付けられて、加工ヘッド２３が移動可能に取り付けられていれば、真空抽出装置も加工ヘッド２３と共に移動が可能である。

円筒型ワークピース２４が処理装置９に装着されると、カバーリング１３が閉じられて、カバーリング１３が円筒型ワークピースを取り囲む。相対的に直径の小さいワークピースの場合、図５に示されるように、フード１１を保持する処理ヘッド２３がワークピースまで移動される。ワークピースの直径が大きい場合には、図４に示される状況が発生する。例えば、処理ヘッド上に保持された真空抽出装置１０のフード１１が、カバーリング１３の円周方向端部間の間隙に位置し、この間隙が実質的に閉じられる。一方、直径の小さい円筒型ワークピース２４の場合、フード１１を備える処理ヘッド２３はこの間隙を通過して、処理位置に到着するまで移動する。

異なる直径のワークピースを用いる場合の、本発明による真空抽出装置の機能を、図４から図７にもとづき、以下により詳細に説明する。

図４に示されるように、相対的に直径の大きい円筒型ワークピース２４が処理装置９に装着され、かつカバーリング１３が閉じ位置にある場合、側壁１８が、間隙２６だけ隔てて、ワークピース２４の表面に対向して位置し、この結果、カバーリング１３は、覆われたワークピースの表面とともに環状のチャネルを形成する。このチャネルは、間隙２６を介し、横方向に外界と通じている。

ワークピースが放射線、特にレーザ放射線によるその表面の処理時に高速で回転する場合、ワークピース２４の回転方向に対応する空気流がワークピースの周囲に形成される。図４に示される例示的な実施形態の場合、円筒型ワークピース２４は、矢印Ａで示されるように、図面の時計方向に回転する。

放射線によるワークピース２４の処理中、フード１１を介して空気が、放射線とワークピース２４との間の相互作用領域から、好ましくは大容量抽出される場合、処理中に、特に放射線による彫刻中に生成された研磨生成物及び分解生成物を抽出するために、吸引された空気が、湾曲したガイド壁２７とワークピース２４表面との間に形成された吸引間隙２８を通過して、さらにフード１１の入口開口１５を通過して、フード１１の真空抽出チャネル１２に流れる。このように吸引された空気は、同時に、カバーリング１３とワークピース表面との間の環状チャネルに存在する流れにより実質的に補充される。これにより、一定の負の圧力が環状チャネルにおいて生成され、補充空気が間隙を通過して流れ、環状チャネルを横方向に限定する。これにより、カバーリングの領域において生成された、例えば処理された材料の継続的な発光の結果、分解生成物を形成するヒューム、蒸気または他のガスが、環状チャネルにおける環状の流れにより抽出領域に搬送される。一方、間隙２６を通過する横方向の空気の流入により、ヒューム、蒸気またはガスが環状チャネルから漏れ出ることはほぼ完全に防がれる。

図５に示されるように、相対的に直径の小さい円筒型ワークピース２４を処理装置９において処理する場合、真空抽出装置１０のフード１１が固定された処理ヘッド２３は、図５に示される位置に達するまで径方向に動かされ、ここで、処理ヘッド２３からの放射線が、処理されるワークピース２４の表面に所望の方法で集束される。この位置において、湾曲ガイド壁２７は、再び、ワークピース表面とともに吸引間隙２８を形成し、この間隙を通過して、大容量の空気が、フード１１の入口開口１５及び真空抽出チャネル１２を介して抽出され、放射線とワークピース表面との間の相互作用領域から研磨生成物及び分解生成物を除去する。

ワークピースの直径が相対的に小さいので、ワークピース表面と真空抽出チャネルの側壁１８の内側端部との距離が相対的に大きく、よって間隙２６の幅が相対的に大きくなる。このため、間隙２６の領域に、環状チャネルの内部に向けて安定した流れを形成するのが難しい。この場合、吸引間隙２８とは対照的に径方向外側に位置する真空抽出ノズル１４が、カバーリング１３の下方における負の圧力の形成を助ける。それでも、間隙２６の幅のために、カバーリングの下方に形成されるヒュームなどを、循環する流れによって抽出領域に確実に搬送することを十分に保証することはできない。

カバーリング１３とワークピース表面との間の間隙２６の幅が大きい場合に、真空抽出ノズル１４及びフード１１の真空抽出チャネル１２を介した環状空気流の抽出により、カバーリング１３とワークピース表面との間の環状チャネルに十分な負の圧力の生成できるように、本発明の効果的な発展においては、図６ａ及び図６ｂに示すように、カバーリング１３とワークピース２４の表面との間の間隙２６を覆うように移動するシール部材がカバーリング１３の側壁１８に設けられる。詳細には示されていないが、この場合のシール部材は、カメラのアイリス絞りと同様に形成してもよい。好ましい改良においては、このシールは層状シール３０として形成され、その個々の薄層がカバーリング１３の側壁１８に回動自在に取り付けられる。

この結果、ワークピース２４の直径に応じて、各場合に、開放側領域、すなわち間隙２６を縮小し、ヒューム、蒸気またはガスが環状チャネルから漏れ出ることを防ぐのに十分な、環状チャネルと外界との圧力差が維持できるような位置に、薄層３１を移動することができる。

しかしながら、特定のワークピース直径に限定された、さらなる側壁部材を用意し、これを必要に応じて側壁１８に取り付けることも可能である。

さらに、カバーリング１３を交換可能な状態でマシンベッドに取り付け、直径の異なるカバーリング１３を用意し、本発明の真空抽出装置を各ワークピースの直径に適合させてもよい。

本発明による真空抽出装置は、特別に構成された真空抽出フードを要求しないが、それでも以下に説明する構造を有するフード１１を使用するのが好ましい。これは、結果として、彫刻領域、すなわち放射線とワークピース表面との間の相互作用領域において特に急速な流れが実現でき、研磨生成物及び分解生成物を確実に連行して除去できるためである。

図８及び図９に示されるように、フード１１は、円筒型ワークピース２４の外周に適合する輪郭を有する縁端部３３を備える２つの側壁３２を有する。したがって、縁端部３３は、ポリラインまたは円の弧によって形成できる実質的に弓形の輪郭を有し、縁端部３３とワークピース２４との間に間隙シールを形成する。間隙シールの封止効果は、縁端部３３とワークピース２４の表面との間の距離が小さいほど大きい。

この距離は、好ましくは５０ミリメートル未満、好ましくは３０ミリメートル未満であり、０．５ミリメートルから１０ミリメートル、特に1ミリメートルから５ミリメートルの間にすべきである。フード１１の側壁３２の縁端部３３によって形成される間隙シールの封止効果を高めるために、縁端部は、ワークピース２４の軸方向により大きい幅を有することが考えられる。この場合、縁端部３３のより大きい幅は、側壁３２の厚さをより厚くすることで得ることができる。しかしながら、入口開口１５から遠ざかる方向に延びるフランジを側壁３２に設け、より広い間隙シールを形成することもできる。この場合の間隙シールの幅は、好ましくは、０．１ミリメートルから２０または３０ミリメートルの範囲である。

図５に示されるような相対的に直径の小さい円筒型ワークピースが処理される場合でも、縁端部３３とワークピース２４の表面との間の距離を望ましい範囲に維持するために、側壁の縁端部が特定の直径範囲にそれぞれ適合された湾曲を有する、異なるフードを用意してもよい。しかしながら、調節可能な層状仕切りを有する側壁、または対応して形成された縁端部などを備える交換可能な側部部品を設けることも考えられる。縁端部３３とワークピース表面とのあいだの距離が大きい場合には、これらを押し出してワークピース表面近くに配置することができる。

側壁をワークピースの輪郭に適合させることにより、横方向の空気流入領域を、フード１１の内部の空気流条件を妨害する空気がほとんど吸引されない程度にまで減少させることができる。

湾曲ガイド壁２７が図８における下部ガイド壁３４に対向して位置し、下部ガイド壁３４は、ワークピース表面に対向して位置するさらなる壁３５とともに縁部３６を形成する。端部３６は、鋭い縁部の形状であり、縁端部３３とともに、真空抽出チャネル１２の入口開口１５を、吸引間隙２８の領域から離して画定する。

フード１１の後側部には、図８において概略的にのみ示される、真空抽出ライン３８のための接続ピース３７が設けられている。さらに、フード１１は取り付けプレート３９を有し、この取り付けプレート３９により、フード１１は、ワークピース表面を処理するための放射線が湾曲ガイド壁２７の1つ以上の開口４０を通過してワークピース２４の表面に集束できるように処理ヘッド２３に取り付けることができる。

この場合、開口４０は、吸引間隙２８の最も狭い領域に位置するように、湾曲ガイド壁２７の湾曲に対して配置される。しかしながら、これらの開口を吸引領域２８の最も狭い領域からずらし、流れの方向において、その領域からわずかに下流に配置することもできる。

図８から明らかにわかるように、吸入間隙２８は、その最も狭い地点の上流側に、断面が漏斗形状に狭まる部分２８’を含み、流れ方向において最も狭い地点の下流側に、同様の漏斗形状に広がる領域２８”を含む。図９からわかるように、流れ方向に延びるガイドリブ３２’が、吸引間隙２８の漏斗形状に狭まる部分２８’に、側壁３２に近接するが、わずかな距離を隔てて設けられ、流入する空気流をさらにスムーズにする。

吸引間隙２８の上記の幾何学形状の結果、かつ側壁３２の縁端部３３と壁３５とによって形成される間隙シールにより、真空抽出動作においては、空気は主に吸引間隙２８を通過して真空抽出チャネル１２の入口開口１５に吸引される。この工程において、吸引された流れは狭まる間隙のために大きく加速され、この結果、吸引間隙２８の縮小部分において、この流れは約１５０〜１８０ｍ／ｓ以上もの非常に速い流速を実現することができる。このような速い流速に加え、本発明の真空抽出装置のフード１１の構造、特に真空抽出チャネル１２を画定する壁の構造及び吸引間隙２８の形状とともに入口開口を画定するシールの構造によって、ワークピースの処理中に、研磨生成物及び分解生成物を彫刻領域または相互作用領域から遠ざかるように確実に搬送することを特に求められる吸引領域２８において高速で渦のないスムーズな流れが発生することを保証する。

上記のようなフード１１の特別な形状により実現する高速抽出のために、特に大量の抽出量が処理できる。これは、カバーリング１３とワークピース２４表面との間の環状チャネルにおける負の圧力の生成に効果的である。

レーザ処理、特にレーザ彫刻において、どのくらいの量の分解生成物及び研磨材料を確実に搬送するかに応じて、彫刻領域において急速なガス流を実現しなければならないだけでなく、十分に高い体積流量をも確保しなければならない。これに関し、以下のことを考慮に入れなければない。すなわち、急速流で高流量の廃棄空気により彫刻領域外に搬送された分解生成物は、ワークピース２４の表面または真空抽出チャネル１２の壁に堆積する傾向があり、流速が速いほど、また体積流量立方当たりの搬送される材料の量が少ないほど堆積する分解生成物は少なくなる。したがって、劣化材料に対して少なくとも０．１ｍ^３／ｇ、好ましくは少なくとも０．５ｍ^３／ｇ、特に少なくとも１．０ｍ^３／ｇの廃棄空気の体積流量を用いることが一般に推奨される。特にフレキソ印刷版のダイレクト彫刻に用いられるような、平均サイズのレーザ装置の場合、彫刻は、例えば１ｍ^２／ｈの速度で行われ、この場合、５００から１０００ｇ／ｍ^２の材料研磨物が生成される。したがって、本発明による真空抽出装置は、少なくとも５０から１００ｍ^３／ｈ、好ましくは少なくとも２５０から５００ｍ^３／ｈ、特に、少なくとも５００から１０００ｍ^３／ｈの抽出速度で動作すべきである。

以上、本発明による真空抽出装置を、ワークピースの表面を処理するための３つの加工噴流またはビームを噴射する処理ヘッド２３とともに説明した。しかしながら、真空抽出装置を、より多数または少数の加工噴流またはビームを生成する処理ヘッドに適合させることも可能である。図１０には、本発明による真空抽出装置を備える処理装置９が例として示されている。この場合、処理ヘッドは単一の加工噴流またはビームのみを噴射するので、フード１１の湾曲ガイド壁２７には1つの開口４０のみを設ければよい。より多数の加工噴流またはビームを噴射する場合には、噴流またはビームの数に対応する数の開口４０を湾曲ガイド壁に設けなければならない。

本発明による真空抽出装置は、印刷版などの処理、特に彫刻のための処理装置における使用に限られず、円筒型ワークピースのレーザ処理中に、分解生成物及び研磨生成物をワークピースの円周領域から抽出する必要がある、あらゆる場合に使用できる。

本発明による真空抽出装置を備えた、放射線、特にレーザ放射線による円筒型ワークピースの処理装置の一部を示す斜視図である。 真空抽出装置の３部材カバーリングが装置から外側に、前方に回動して開くことで円筒型ワークピースの処理装置への装着を容易にしている図1に示される処理装置の斜視図である。 円筒型ワークピースが装着された図1に示される処理装置の斜視図である。 直径の大きい円筒型ワークピースが処理装置に装着されている本発明による真空抽出装置の断面図である。 直径の小さいワークピースが処理装置に装着されている図４に対応する断面図である。 本発明による真空抽出装置のカバーリングが周囲に配置された、直径の小さい円筒型ワークピースの概略断面図である。 図６ａに示された構造の斜視図である。 直径の大きいワークピースが装着されている図６ａに対応する図である。 円筒型ワークピースに対向して配置され、本発明による真空抽出装置のフードが取り付けられた処理ヘッドの断面図である。 本発明による真空抽出装置のフードの概略前面図である。 本発明の第２実施形態による真空抽出装置を備える処理装置の一部を示す斜視図である。

Claims (24)

1. ワークピース（２４）の表面、特にプリント部材、例えばフレキソ印刷部材に、放射線、特にレーザ放射線によってレリーフを彫刻する装置のための真空抽出装置であって、前記ワークピース（２４）が円筒、または彫刻処理において円筒上に配置されるプレートであり、
   前記真空抽出装置は、
   前記放射線と前記ワークピースの表面との間の相互作用領域を覆い、真空抽出チャネル（１２）を含むフード（１１）であって、前記真空抽出チャネルの入口開口（１５）が、該フードの動作位置においてワークピース表面と対向して位置し、かつ真空抽出ライン（３８）に接続可能である、フードと、
   ワークピースの円周に沿って、互いに一定距離を隔てて配置された２つの端部を有し、実質的にＵ字型の断面を有するＣ字型カバーリング（１３）であって、前記フード（１１）が、該カバーリング（１３）の２つの円周方向端部の一方に近接して配置された、カバーリングと、
   を有する、真空抽出装置。
2. 請求項１に記載の真空抽出装置において、
   前記Ｃ字型カバーリング（１３）は交換可能であって、異なる直径の円筒型ワークピース（２４）を処理するときには、多数のカバーリング（１３）からカバーリング（１３）がそれぞれ選択されて使用され、該カバーリングの内径が、処理される各円筒型ワークピース（２４）の直径にできるだけ適合されている、真空抽出装置。
3. 請求項１または２に記載の真空抽出装置において、
   前記Ｃ字型カバーリング（１３）の側壁（１８）には、その自由内径を減少させるための手段が設けられ、前記リングは処理される各円筒型ワークピース（２４）の直径に対応するように設定できる、真空抽出装置。
4. 請求項３に記載の真空抽出装置において、
   前記Ｃ字型カバーリングの自由内径を減少させる手段は、層状のシール（３０）を含む，真空抽出装置。
5. 請求項４に記載の真空抽出装置において、
   前記層状シール（３０）の個々の薄層（３１）がカバーリング（１３）の側壁（１８）に回動自在に固定されている、真空抽出装置。
6. 請求項３に記載の真空抽出装置において、
   前記Ｃ字型カバーリングの自由内径を減少させる手段は、交換可能な側部部品、特に側部プレートを含む、真空抽出装置。
7. 前記請求項のいずれか一項に記載の真空抽出装置において、
   前記Ｃ字型カバーリング（１３）は、互いに抗して回動可能に保持された、少なくとも２つのリングセグメント（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）に円周方向において分割されている、真空抽出装置。
8. 請求項７に記載の真空抽出装置において、
   前記Ｃ字型カバーリング（１３）は、円周方向長さの異なる３つのリングセグメント（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）に円周方向において分割され、上部リングセグメント（１３ｃ）の円周方向の長さはカバーリング（１３）の円周方向長さの約半分に対応し、下部リング部分にはより短い２つのリングセグメント（１３ａ，１３ｂ）を備える、真空抽出装置。
9. 前記請求項のいずれか一項に記載の真空抽出装置において、
   真空抽出ノズル（１４）が、前記フードと、該フード（１１）の上流に位置する、Ｃ字型カバーリング（１３）の円周方向端部との間の中間スペースに配置されている、真空抽出装置。
10. 前記請求項のいずれか一項に記載の真空抽出装置において、
    前記フード（１１）は、
    真空抽出ライン（３８）が接続可能な後側部と、
    前記フード（１１）の動作位置において、ワークピース（２４）に対向して位置する縁端部（３３）を有する２つの側壁（３２）と、
    前記側壁（２３）の間に、これを横断するように延び、前記２つの側壁（３２）とともに前記フード（１１）の真空抽出チャネル（１２）を画定する２つのガイド壁（２７，３４）であって、該２つのガイド壁の一方（３４）の端部（３６）がフードの動作位置においてワークピースに対向して位置し、他方のガイド壁（２７）が、フードの動作位置においてワークピース表面に対向して位置する凸型の円筒型湾曲を有し、この湾曲の領域において、少なくとも１つの開口（４０）を有し、この開口を通過して、ワークピース表面を処理するための放射線がガイドされる、２つガイド壁と、
    を含む、真空抽出装置。
11. 前記請求項のいずれか一項に記載の真空抽出装置において、
    前記フード（１１）は、
    真空抽出ライン（３８）が接続可能な後側部と、
    処理されるワークピース（２４）の表面の輪郭に適合する輪郭を有する縁端部（３３）を有し、フード（１１）の動作位置において前記縁端部（３３）がワークピース（２４）に対向して位置すると、対応する間隙シールを形成する、２つの側壁（３２）と、
    前記側壁（３２）の間に、これを横断するように延び、前記２つの側壁（３２）とともに前記フード（１１）の真空抽出チャネル（１２）を画定２つのガイド壁（２７，３４）と、
    を含み、
    前記フード（１１）には開口（４０）が設けられ、この開口を通過して、ワークピース表面を処理するための放射線がガイドされる、
    真空抽出装置。
12. 請求項１１に記載の真空抽出装置において、
    前記２つのガイド壁の一方（３４）の端部（３６）が、フードの動作位置においてワークピースに対向して位置し、他方のガイド壁（２７）が、フードの動作位置においてワークピース表面に対向して位置する凸型の円筒型湾曲を有し、
    ワークピース表面を処理するための放射線を通過させてガイドする少なくとも１つの開口（４０）が、前記他方のガイド壁（２７）の湾曲の領域に設けられている、真空抽出装置。
13. 請求項１０または１２に記載の真空抽出装置において、
    前記湾曲したガイド壁（２７）の湾曲は、円の弧の形状に湾曲している、真空抽出装置。
14. 請求項１３に記載の真空抽出装置において、
    前記湾曲したガイド壁（２７）の湾曲の曲線形状は、ワークピース（２４）の表面の曲線形状より大きい、真空抽出装置。
15. 請求項１０または１２に記載の真空抽出装置において、
    前記湾曲したガイド壁（２７）の湾曲は、指数関数的に湾曲している、真空抽出装置。
16. 請求項１０または１２から１５のいずれか一項に記載の真空抽出装置において、
    ワークピース（２４）を処理するための放射線を通過させてガイドする開口（４０）が、フード（１１）の動作位置においてワークピース（２４）の表面に最も近く位置する、湾曲したガイド壁（２７）の領域に設けられている、真空抽出装置。
17. 請求項１０に記載の真空抽出装置において、
    側壁（３２）の縁端部（３３）が、処理されるワークピース（２４）の表面の輪郭に適合された輪郭を有することにより、対応する間隙シールが形成される、真空抽出装置。
18. 請求項１０、１１または１７のいずれか一項に記載の真空抽出装置において、
    側壁（３２）の縁端部（３３）の輪郭は、ワークピースの表面の輪郭に適合されたポリラインである、真空抽出装置。
19. 請求項１０、１１または１７のいずれか一項に記載の真空抽出装置において、
    側壁（３２）の縁端部（３３）の輪郭は、ワークピースの表面の輪郭に適合された円の弧である、真空抽出装置。
20. 請求項１１、１２または１７から１９のいずれか一項に記載の真空抽出装置において、
    前記フード（１１）の動作位置において、側壁（３２）の縁端部（３３）とワークピース表面との距離は５０ミリメートル未満、好ましくは３０ミリメートル未満、特に０．５ミリメートルより大きく１０ミリメートル未満、特に好ましくは１ミリメートルから５ミリメートルの間である、真空抽出装置。
21. 請求項１１、１２または１６から２０のいずれか一項に記載の真空抽出装置において、
    側壁（３２）の縁端部（３３）とワークピース表面との間に形成された間隙シールの幅は、０．１ミリメートルから３０ミリメートルの範囲にある、真空抽出装置。
22. 請求項１１、１２または１６から２１のいずれか一項に記載の真空抽出装置において、
    前記フード（１１）は交換可能に処理ヘッド（２３）に固定され、直径の異なる円筒型ワークピース（２４）を処理するときには、多数のフードからフードがそれぞれ選択されて処理ヘッド（２３）に固定され、フードの側壁（３２）が、処理されるそれぞれのワークピース（２４）の表面の輪郭にできるだけ適合された輪郭の縁端部（３３）を有する、真空抽出装置。
23. 請求項１１、１２または１７から２２のいずれか一項に記載の真空抽出装置において、
    フードの側壁（３２）には、ワークピース（２４）に対向して位置する側壁（３２）の端部の輪郭を変えて、ワークピース（２４）の表面に適合させることができる手段、特に移動可能な薄層または交換可能な側部部分が設けられている、真空抽出装置。
24. 前記請求項のいずれか一項に記載の真空抽出装置において、フード（１１）の動作位置においてワークピース（２４）の表面に最も近く位置する湾曲したガイド壁（２７）の領域において、処理ヘッド（２３）によって噴射される各加工噴流またはビーム、特に加工レーザビームは、専用の開口（４０）を有し、この開口を通過して、ワークピース（２４）を処理するための放射線がワークピースに集束される、真空抽出装置。

Images