JP2009539615A - レーザ加工機の構成部材及び該レーザ加工機の構成部材の通路に耐食性のコーティングを施すための方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、レーザ加工機の構成部材（５）であって、内部に銅イオン化水を案内するための通路（２０，２１）が形成された、アルミニウムから成る基体（１０）を有している形式のものに関する。前記通路（２０，２１）は、耐食性のコーティング（２２）を有している。

Description

本発明は、レーザ加工機の構成部材であって、内部に銅イオン化水を案内するための通路が形成された、アルミニウムから成る基体を有している形式のものに関する。また本発明は、前記レーザ加工機の構成部材の通路に耐食性のコーティングを施すための方法にも関する。

冒頭で述べた形式の構成部材、例えばレーザ加工ヘッドは、レーザ溶接設備に用いられることが一般に公知である。

レーザ溶接ヘッドにおいて、銅イオン化水は銅製の鏡を冷却するために用いられる。つまり、銅鏡が腐食しないように、銅イオン化水が用いられる。この銅イオン化水は、前記構成部材のアルミニウムボデーを通して案内する必要がある。一般に、アルミニウムは軽量であり且つレーザ加工ヘッドは大抵可動の構成部材であることから、アルミニウムが使用される。更に、アルミニウムは加工し易く、比較的廉価である。不都合なのは、アルミニウムは銅イオン化水との接触により極めて著しく腐食する。このことは、アルミニウム合金にも同様に当てはまる。

従来、銅イオン化水の案内は、溶接ヘッドのアルミニウムボデーに挿入される、極めて手間がかかり且つ高価な特殊鋼製又は銅製の導管を介して行われるか、又は前記アルミニウムボデーの傍らを通ってガイドされるホース導管を介して行われる。但しこのことは、前記各導管が極めて容易に、レーザの散乱ビーム、屈曲又は潰れにより損傷される恐れがあるという欠点を有している。更に、プラスチックホースは老朽化により脆弱且つ不密になる。

本発明の課題は、銅イオン化水の廉価で技術的に容易に実現可能なガイドを、アルミニウムから製作されたレーザ加工機の構成部材により可能にすることである。

この課題は、請求項１記載の構成部材、即ち、前記通路が耐食性のコーティングを有している構成部材及び請求項６記載の方法、即ち、比較的大きな寸法の通路を前記構成部材の基体に形成し、前記通路に耐食性の材料を充填し、硬化された前記材料内に、比較的小さな寸法の通路を加工成形する方法によって解決される。本発明の改良は従属請求項に記載されている。

本発明は、以下の利点に基づき優れている。即ち：
アルミニウム製の構成部材は、付与された腐食保護（エポキシ樹脂）により、コーティングが陽極酸化時に損傷されることなく、陽極酸化され得る。エポキシ樹脂は耐熱性であり、取り扱いやすく且つ化学的に耐性を有していることから、特に良好に適している。腐食に対する良好な保護が得られる。従来用いられた特殊鋼製又は銅製の導管と比べて重量が削減される。不都合なホース又は別の導管による異常輪郭は防止される。コンポーネントの数が減少される。前記コーティングは使用される注入材料に関連して、最高約１１０℃の高い耐熱性を有している。組込み手間は、構成部材の節減により減少され得る。本発明による構成部材は、特殊機械無しで製作され得る。

段部又はエンボスをコーティング材料に設けることができる。これにより、市販のシールリング（Ｏリング）との関連において、前記通路は確実にアルミニウム基体に対してシールされる。

本発明は、レーザ溶接ヘッドの基体に関するものであるが、本発明をレーザ加工機の類似のコンポーネントにおいて使用することも考えられる。

以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。

図１には、レーザ溶接用のレーザ加工機１の構成が示されている。機械フレーム２は、機械の運動ユニット及びレーザ装置３で発生されるレーザビーム４のための複数の変向鏡を備えたビームガイドシステムを支持している。

変向鏡と焦点合わせ鏡とを備えたレーザ溶接ヘッド５は、支持部７に配置された２つの構成部材８，９を接合するための溶接シーム６を最適に加工できるようにするために、２つの回動軸線を介して３方向に可動である。前記構成部材８，９は、緊締装置によって位置固定される。レーザ溶接するためには、レーザ溶接ヘッド５に作業ガス又は保護ガス（ヘリウム、アルゴン、二酸化炭素、酸素、窒素）等のプロセスガスを供給し且つ吸引装置を介して吸引することができる。

図２は、レーザ溶接ヘッド５の構成に関する。このレーザ溶接ヘッド５の構成は自体公知であり且つ本発明の対象ではないので、ここで詳しくは説明しない。基体１０には、レーザビームを変向し且つ焦点合わせするための複数の鏡が固定されている。これらの鏡を冷却するためには、基体１０内に冷却液用の複数の通路が設けられている。従って、基体１０には分配ブロック１１が接続されており、この分配ブロック１１には冷却液の流入及び流出用の適当な接続部１２，１３が設けられている。更に、レーザ溶接ヘッド５はノズル管１４及びノズル１５を有している。

図３は、一方ではレーザ溶接ヘッド５におけるレーザビーム４のビーム経路を示しており且つ他方では基体１０に設けられた、冷却を必要とする変向鏡１６及び焦点合わせ鏡１７を示している。保護ガスが極端に強く加熱（このことはプロセスを妨害する）されないようにするため及びノズル１５の摩耗を低下させるためには、ノズル１５及び／又はノズル管１４も冷却されてよい。基体１０、ノズル１５及びノズル管１４を冷却するために形成された複数の通路は、各構成部材内を案内されている（図面を見やすくするために図示せず）。

図４には、レーザ溶接ヘッドから構成されたアルミニウム製の基体１０が示されている。基体１０は、主として変向鏡及び焦点合わせ鏡用の２つの収容部１８，１９並びに冷却液用の通路２０，２１を有している。腐食保護のためには、通路２０，２１にプラスチックコーティング２２が施されている。

図５及び図６において、通路２０，２１はそれぞれ同様に形成されている。これらの通路２０，２１の内側は、プラスチックコーティング２２によって被覆されている。

基体に設けられた通路の腐食保護を製作するための方法において、図７では、基体用のアルミニウムから成る素材２３から出発する。まず最初に、通路２４が比較的大きな寸法で素材２３に設けられる。この寸法は、後のコーティングの所要肉厚に合わせられる。次いで、通路２４に例えばエポキシ樹脂等のポリマ２５が注入される。気泡防止のために、ポリマ２５は注入の前及び／後に一時的に真空に晒される。これに対して択一的に、基体を真空に晒すことができる。このことは、例えばアンダカット等の最小の中空室も、気泡無しで注入されるということを保証する。ポリマ２５の硬化は冷間又は熱間で行うことができる。硬化された状態でポリマ２５を切削加工することが可能である。通路を所要の寸法で加工することができる。

ステップ状の段部又は凹所は、構成部材表面に耐食性のシール面を形成することができ、このシール面において市販のＯリングを使用して、これらのＯリングにより、通路を取り囲む構成部材に対して当該通路をシールする。

択一的に、ポリマ２５を遠心注型により付与することも可能である。

レーザ溶接用のレーザ加工機の斜視図である。 図１に示したレーザ加工機のレーザ溶接ヘッドの斜視図である。 図２に示したＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿ったレーザ溶接ヘッドの縦断面図である。 図２に示したレーザ溶接ヘッドの基体の斜視図である。 図４に示したＶ−Ｖ線に沿った基体の縦断面図である。 図４に示したＶＩ−ＶＩ線に沿った基体の別の縦断面図である。 図４に示した基体に設けられた通路の腐食保護を製作するための、本発明による重要な方法段階の手順を示した図である。

Claims (10)

1. レーザ加工機の構成部材（５）であって、内部に銅イオン化水を案内するための通路（２０，２１）が形成された、アルミニウムから成る基体（１０）を有している形式のものにおいて、
   前記通路（２０，２１）が耐食性のコーティング（２２）を有していることを特徴とする、レーザ加工機の構成部材。
2. 前記構成部材がレーザ加工ヘッド（５）により形成されている、請求項１記載の構成部材。
3. 前記基体（１０）が、レーザビーム（４）の変向又は焦点合わせ用の鏡（１６，１７）のための収容部（１８，１９）を有している、請求項１又は２記載の構成部材。
4. 前記コーティング（２２）が段部又はエンボスを有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の構成部材。
5. 前記コーティングがプラスチック、特にポリマ又はエポキシ樹脂から成っている、請求項１から４までのいずれか１項記載の構成部材。
6. レーザ加工機の構成部材（５）の通路（２０，２１）にプラスチックコーティングを施すための方法において、
   イ）比較的大きな寸法の通路（２４）を前記構成部材（５）の基体（２３）に形成し、
   ロ）前記通路（２４）に耐食性の材料（２５）を充填し、
   ハ）硬化された前記材料（２５）内に、比較的小さな寸法の通路（２４）を加工成形する
   ことを特徴とする、レーザ加工機の構成部材（５）の通路（２０，２１）にプラスチックコーティングを施すための方法。
7. 充填された前記通路（２４）を硬化前に真空に晒す、請求項６記載の方法。
8. 前記硬化を熱間又は冷間で行う、請求項６又は７記載の方法。
9. 前記通路（２４）にプラスチック、特にポリマ又はエポキシ樹脂を注入する、請求項６から８までのいずれか１項記載の方法。
10. 前記材料（２５）を注入前及び／又は注入後に一時的に真空に晒す、請求項６から９までのいずれか１項記載の方法。

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