SE512097C2 - Metod och anordning för att övervaka status hos ett skyddsglas vid laserbearbetning - Google Patents

Description

35 512 097. _'2._ ras med laserstrålen. Blir då strålningen mer diffus på grund av spridningen leder detta till att den goda skärpan i de graverade mönstren eller texterna ej kan upprätthål- las.

Det finns dessutom en risk att skyddsglaset spricker om det blir alltför smutsigt. Av dessa skäl måste därför skyddsglasen bytas ut med jämna mellanrum.

Vid automatiserad produktion är det förut känt att kon- trollera status hos skyddsglaset löpande under arbetets gång och utan att bearbetningsprocessen behöver avbrytas.

I DE 196 05 018 Al visas således en metod för att mäta spridd strålning från partiklar som fastnat på skyddsgla- set. En liknande metod beskrivs i SE 97.00196-0. I båda fallen är en detektor placerad i anslutning till skydds- glasets kant och känner av den strålning som spritts till kanten hos skyddsglaset på grund av smutspartiklarna.

Vid laserbearbetning visar det sig emellertid att proble- met med nedsmutsning av skyddsglaset är av två helt skilda slag. Dels är det större partiklar, som lägger sig på ytan, dels är det små rökpartiklar som orsakas av förång- ning av organiskt material och lätt förångade metaller.

.De förstnämnda, större partiklarna ger upphov till en stark ljusspridning och kan enkelt detekteras med hjälp av de ovanstående metoderna. De små rökpartiklarna ger dock inte upphov till någon mätbar spridning av strålningen, men desto mer absorption av lasereffekten vilket orsakar en alltför hög temperatur hos skyddsglaset och de mekanis- ka detaljer som håller fast glaset. Båda nedsmutsningsty- perna kan leda till försämrad svetskvalitet och skydds- glasbrott och ett därmed sammanhängande optikhaveri.

Det finns därför ett behov av en förbättrad skyddsglasö- vervakning där skyddsglasets status kontrolleras löpande även med avseende på små rökpartiklar. 10 15 20 25 30 35 _'3_ Enligt uppfinningen åstadkommes detta medelst en termisk detektor som är så anordnad att den känner av (mäter) tem- peraturen hos skyddsglaset eller dess hållare, företrädes- vis hos den mekaniska detalj som fixerar skyddsglaset.

Enligt en fördelaktig utföringsform kombineras den termis- ka detektorn med en optisk detektor av det tidigare kända slaget, så att båda nedsmutsningstyperna kan kontrolleras samtidigt.

I det följande skall uppfinningen närmare åskådliggöras under hänvisning till bifogade ritningsfigurer som visar ett exempel på hur detektorerna kan vara anordnade i an- slutning till ett skyddsglas.

Figur 1 visar ett känt arrangemang med optisk skyddsglasö- vervakning vid laserbearbetning, Figur 2 visar schematiskt ett arrangemang enligt uppfin- ningen, Figur 3 visar ett s.k. sensorkort med både en optisk och en termisk detektor, och Figur 4 visar i detalj sensorkortet monterat i anslutning till skyddsglasets kant.

I figur 1 visas schematiskt en fokuseringsoptik, som sym- boliserats med linsen 1, vilken koncentrerar den infallan- de laserstrålningen på ett arbetsstycke 2. Det kan vara fråga om svetsning, gravering av det slag som visas i SE 94 03349-5, skärning eller någon annan form av laserbear- betning. Gemensamt för sådana bearbetningar är att det produceras smuts och dammpartiklar, "sprut" från bearbet- ningsprocessen, runt den detalj som bearbetas. För att in- te dessa partiklar skall tränga in i fokuseringsoptiken är ett skyddsglas 3 anbringat mellan arbetsstycket 2 och fo- kuseringslinsen 1. Skyddsglaset är monterat i en hållare 4 512 097 10 15 20 25 30 35 512 097 _'4 _ och har en cirkulär kantperiferi.

De smuts-, damm- och rökpartiklar 5 som bildas vid bear- betningsprocessen kommer istället att lägga sig på skydds- glaset 3. Därmed förhindras dessa partiklar att tränga in i det mer vitala optiska systemet, men nackdelen är att partiklarna lägger sig på glaset och kommer att sprida och absorbera en del av den infallande laserstrålningen 6. En fotodetektor 8 är därför anordnad vid kanten hos skydds- glaset och känner av den spridda strålning 7 som uppträder på kanten 9 och vilken är ett mått på smutsbeläggningen på skyddsglaset. Fotodetektorn mäter hur mycket strålning som spritts av partiklar på skyddsglasets yta. Då detektorsig- nalen uppgår till en viss nivå kan den indikera att det är dags att byta skyddsglas. Således kan status på skyddsgla- set med avseende på sådana partiklar som ger upphov till spridd strålning kontrolleras löpande under arbetes gång.

Som nämndes inledningsvis ger laserbearbetningen emeller- tid även upphov till små rökpartiklar som inte orsakar nå- gon sådan spridd strålning. Dessa rökpartiklar orsakar istället en absorption av lasereffekten, vilket kan vara väl så skadligt eftersom det ger upphov till en alltför hög temperatur hos skyddsglaset och omgivande mekaniska detaljer, speciellt naturligtvis sådana detaljer som står i termisk kontakt med skyddsglaset.

Enligt uppfinningen är därför också en termisk detektor 10 anordnad i anslutning till skyddsglaset för att mäta tem- peraturen hos skyddsglaset och omgivande mekaniska detal- jer. Då detektorsignalen uppgår till en viss nivå kan den indikera att det är dags att byta skyddsglas. Själva de- tektorn l0 kan vara av i och för sig känt slag och be- skrivs därför ej närmare här.

Den termiska detektorn 10 monteras tillsammans med den op- tiska detektorn 8 på ett s.k. sensorkort ll, se figur 3.

Sensorkortet ll är monterat direkt mot den mekaniska de- 10 15 20 25 30 35 _ 5 _ talj som fixerar skyddsglaset i hållaren 4. Därmed erhål- les en god termisk kontakt med hållaren 4, se figur 4. Den optiska detektorn 8 är monterad överst på kortet så att den "ser" kanten på skyddsglaset 3 genom ett optiskt fön- ster 13, dvs analogt med vad som beskrivs i SE 97.00196-0.

Kortet är fastsatt med en skruv, bult 14 eller liknande på skyddsglasets hållare 4. Detektorerna är via ett kontakt- don 12 och en ledning 15 anslutna till en elektronikenhet som avger en elektrisk signal till indikeringsorgan (ej visade). Både elektronikenheten och indikeringsorganen kan vara av i och för sig känt slag och beskrivs därför ej närmare här. Då signalerna överstiger en viss, förutbe- stämd nivå indikeras detta exempelvis med en ljudsignal eller indikeras på en display.

Uppfinningen är inte begränsad till de som exempel visade utföringsformerna utan kan varieras inom ramen för de ef- terföljande patentkraven. Uppfinningen kan dessutom kombi- neras med olika metoder för att undvika att smuts lägger sig på skyddsglaset, exempelvis crossjet, axialblås. '512 097

Claims (7)

i I ififim 512 097 10 15 20 25 30 35 PATENTKRAV

1. Metod för att under laserbearbetning av ett arbets- stycke detektera status med avseende på nedsmutsning av ett mellan arbetsstycket och laseroptiken anordnat skydds- glas (3) genom vilket den bearbetande laserstrålen, och eventuellt annan med den bearbetande laserstrålningen i huvudsak koaxiell strålning, får passera k ä n n e - t e c k n a d a v att en termisk detektor (10) anbring- as i anslutning till skyddsglaset (3) eller dess hållare (4) för att känna av (mäta) temperaturen hos skyddsglaset eller nåilaren (4). 4

2. Metod enligt patentkrav 1 k ä n n e t e c k n a d a v att den termiska detektorn (10) kombineras med en optisk detektor (8) varvid de båda detektorerna anbringas i an- slutning till skyddsglasets kant (9) för att känna av så- väl temperaturen hos skyddsglaset (3) eller dess hållare (4) som den spridda strålning (7) som uppträder på skydds- glasets kant (9).

3. Metod enligt något av föregående patentkrav k ä n n e- t e c k n a d a v att den termiska detektorn (10) monte- ras direkt mot en mekanisk detalj i hållaren (4) för god termisk kontakt med denna detalj.

4. Anordning för att under laserbearbetning av ett arbets- stycke (2) detektera status med avseende på nedsmutsning av ett mellan arbetsstycket och laseroptiken anordnat skyddsglas (3) genom vilket den bearbetande laserstrålen, och eventuellt annan med den bearbetande laserstrålningen i huvudsak koaxiell strålning, är anordnad att passera k ä n n e t e c k n a d a v att en termisk detektor (10) är anordnad i anslutning till skyddsglaset (3) eller dess hållare (4) för att känna av (mäta) temperaturen hos skyddsglaset (3) eller hållaren (4). 15 10 15 20 25 30 35 Q 7 _

5. Anordning enligt patentkrav 4 k ä n n e t e c k n a d a v att den termiska detektorn (10) är kombinerad med en optisk detektor (8) varvid de båda detektorerna är an- bringade i anslutning till skyddsglasets kant (9) för att känna av såväl temperaturen hos skyddsglaset (3) eller dess hållare (4) som den spridda strålning (7) som uppträ- der på skyddsglasets kant (9).

6. Anordning enligt patentkrav 4 eller 5 k ä n n e- t e c k n a d a v att den termiska detektorn (10) är monterad direkt mot en mekanisk detalj i hållaren (4) för god termisk kontakt med denna detalj.

7. Anordning enligt patentkrav 6 k ä n n e t e c k n a d a v att de båda detektorerna är anordnade på ett gemen- samt sensorkort (11) vilket är monterat med god termisk kontakt med en mekanisk detalj i hållaren (4). 512 0974