WO2001014787A1 - Laserschutzwand - Google Patents

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WO2001014787A1 PCT/EP2000/007856 EP0007856W WO0114787A1 WO 2001014787 A1 WO2001014787 A1 WO 2001014787A1 EP 0007856 W EP0007856 W EP 0007856W WO 0114787 A1 WO0114787 A1 WO 0114787A1
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Rainer Grimmer
Lutz Nickenig
Joachim Muenzel
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Messer Cutting & Welding Aktiengesellschaft
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16P—SAFETY DEVICES IN GENERAL; SAFETY DEVICES FOR PRESSES
    • F16P1/00—Safety devices independent of the control and operation of any machine
    • F16P1/06—Safety devices independent of the control and operation of any machine specially designed for welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
    • B23K26/702—Auxiliary equipment
    • B23K26/706—Protective screens

Definitions

  • the invention relates to a laser protective wall with means for actively switching off a laser source according to the preamble of claim 1.
  • DE 196 29 037 C1 discloses a protective device against laser beams with at least one multilayer, metallic wall element in the form of a cabin, a wall or a shield, the inner wall of each wall element facing the working and effective area being at least on the side facing the working or effective area facing side surface is provided with a coating with high absorption capacity and the outer wall arranged parallel to the inner wall has a lower absorption capacity.
  • the coating of the side surface burns off with gas evolution in the area of the point of impact, whereby the power density of the laser beam is considerably reduced and the temperature in the edge region of the divergent laser beam is also significantly reduced.
  • the laser radiation impinging on the side surface of the outer wall which has a lower absorption or an increased reflectivity, is reflected back, so that only a slight heating of the side surface of the outer wall occurs.
  • Another known active laser protection wall consists of a double wall with a chamber under positive or negative pressure, the chamber wall facing the laser radiation having a lower thickness than the chamber wall facing away from the laser radiation.
  • the laser radiation acts on the facing chamber wall, it is destroyed after a predetermined time, as a result of which the internal chamber pressure changes, whereupon the laser source is switched off by one or more sensors arranged in the interior of the chamber for pressure measurement and connected to the laser source.
  • These pressure protection walls require a great deal of construction. Furthermore are when using them, observe additional technical safety regulations for pressure vessels.
  • DE 36 38 874 C2 has disclosed a further active laser protection device with an inner and outer wall, the inner wall facing the laser radiation having a transparent window or a window consisting of a material that absorbs the laser beams, and the inside of the outer wall is connected to the laser source via lines connected fuse wire is arranged.
  • the window melts due to its relatively high absorption capacity
  • This known laser protection device requires a relatively high level of construction and, after any damage / destruction, can no longer be used or can only be used again with a relatively high repair cost.
  • the single-walled laser protective wall is formed with at least one heat sensor connected to the laser source.
  • the laser protective wall is formed with a chamber which consists of a chamber inner wall facing the laser radiation and a radiation-tight chamber outer wall arranged parallel to the chamber inner wall.
  • At least one light sensor or at least one heat sensor arranged on the inner surface of the chamber inner wall is present in the chamber of the laser protective wall.
  • each sensor is designed to be self-monitoring, i.e. that there is no reaction of the sensor in the event of heat radiation caused by other radiation sources, such as sun rays, heating, etc.
  • the chamber interior wall facing the laser radiation can be designed as a perforated plate wall with foil.
  • This laser protective wall which is particularly inexpensive to manufacture, can be repaired quickly and inexpensively and can often be used for reliable protection against laser radiation.
  • the chamber inner wall of the chamber of the laser protective wall can also consist of a metal, for example a sheet metal.
  • the inside surface of the chamber can be provided with a reflective coating.
  • the single-walled laser protective wall is designed in such a way that it withstands the incident laser radiation until the heat sensor (s) arranged on it switch off / switch off the laser source.
  • the chamber outer wall arranged at a variable distance parallel to the chamber inner wall is also designed in such a way that it withstands the incident laser radiation until the laser source is switched off by the sensors arranged in the chamber interior.
  • the laser protective wall which is inexpensive to manufacture, reliable in use and can be used again with little time and cost of repair, can be used several times.
  • the laser protective wall 1 shown schematically in the drawing is formed with a chamber 2.
  • the interior of the chamber 2, which consists of a chamber inner wall 4 facing the laser radiation and a chamber outer wall 5 spaced parallel to the chamber inner wall 4, is equipped with a light sensor 3 or a plurality of heat sensors 9 arranged on the inner surface of the chamber inner wall 4.
  • the chamber inner wall 4 is in the area of incidence of the laser radiation
  • Perforated plate wall 6 formed with a film 7.
  • the inner surfaces of the chamber 2 are provided with a coating 8 reflecting the laser radiation incident in the chamber 2.
  • the laser radiation of a laser source not shown, striking the film 7 of the perforated plate wall 6 of the chamber 2 of the laser protection wall 1, enters the interior of the chamber 2 after the destruction of the film 7 through the holes in the perforated plate wall 6 and acts on the sensor 3 or sensors 9, whereby the laser source is switched off.
  • the film 7 of the perforated plate wall 6 of the chamber 2 of the laser protection wall 1 destroyed by the laser radiation can be replaced by a new adhesive film with little expenditure of time and money, so that the laser protection wall 1 can be used several times.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Laserschutzwand mit Mitteln zur aktiven Abschaltung einer Laserquelle, bestehend aus einer der Laserstrahlung zugewandten Innenwand und einer zu dieser parallel beabstandet angeordneten Aussenwand. Erfindungsgemäss ist dadurch, dass die mindestens einwandige Laserschutzwand (1) mindestens einen die Laserstrahlung detektierenden Sensor aufweist, der wesentliche Vorteil einer in der Herstellung kostengünstigen, schutzsicheren und mit geringem Zeit- und Materialaufwand mehrfach einsetzbaren Laserschutzwand gegeben.

Description

Laserschutzwand
Die Erfindung betrifft eine Laserschutzwand mit Mitteln zur aktiven Abschaltung einer Laserquelle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 196 29 037 C1 ist eine Schutzvorrichtung gegen Laserstrahlen mit mindestens einem mehrschichtigen, metallischen Wandelement in Form einer Kabine, einer Wand oder einer Abschirmung bekannt, wobei die dem Arbeits- und Wirkungsbereich zugewandte Innenwand jedes Wandelements wenigstens auf der zum Arbeits- oder Wirkungsbereich weisenden Seitenfläche mit einer Beschichtung mit hohem Absorptionsvermögen versehen ist und die parallel zur Innenwand angeordnete Außenwand ein geringeres Absorptionsvermögen besitzt. Unter Einwirkung der Laserstrahlung brennt die Beschichtung der Seitenfläche unter Gasentwicklung im Bereich des Auftreffpunktes ab, wodurch die Leistungsdichte des Laserstrahls erheblich reduziert und auch die Temperatur im Randbereich des divergenten Laserstrahls erheblich verringert wird. Die auf die Seitenfläche der ein geringeres Absorptions- bzw. ein erhöhtes Reflexionsvermögen aufweisenden Außenwand auftreffende Laserstrahlung wird zurück reflektiert, so daß nur eine geringförmige Erwärmung der Seitenfläche der Außenwand auftritt.
Diese passive Laserschutzvorrichtungen sind nach Beschädigung durch die einwirkende Laserstrahlung nicht mehr oder nur mit hohem Reparaturkostenaufwand erneut einsetzbar und finden nur bis zu einer Laserleistung von etwa 6 KW Verwendung. Eine des weiteren bekannte aktive Laserschutzwand besteht aus einer Doppelwand mit einer unter Über- oder Unterdruck stehenden Kammer, wobei die der Laserstrahlung zugewandte Kammerwand eine geringere Stärke als die der Laserstrahlung abgewandte Kammerwand aufweist. Beim Einwirken der Laserstrahlung auf die zugewandte Kammerwand wird diese nach vorbestimmter Zeit zerstört, wodurch sich der Kammerinnendruck ändert, worauf durch einen oder mehreren im Kammerinneren zur Druckmessung angeordneten und mit der Laserqueile verbundenen Sensor/en die Laserquelle abgeschaltet wird. Diese Druckschutzwände bedingen einen hohen konstruktiven Aufwand. Des weiteren sind bei deren Einsatz zusätzliche technische Sicherheitsvorschriften für Druckbehälter zu beachten.
Durch DE 36 38 874 C2 ist eine weitere aktive Laserschutzvorrichtung mit einer Innen- und Außenwand bekannt geworden, wobei die der Laserstrahlung zugewandte Innenwand ein transparentes bzw. aus einem die Laserstrahlen absorbierendes Material bestehendes Fenster aufweist und innenseitig an der Außenwand ein über Leitungen an die Laserquelle angeschlossener Schmelzdraht angeordnet ist. Beim Auftreffen des Laserstrahls auf die Innenwand schmilzt das Fenster aufgrund des relativ hohen Absorptionsvermögens dieses
Scheibenmaterials in einem relativ großen Bereich, wodurch der Draht durchschmelzt, dadurch der Leiterstrom unterbrochen und somit die Laserquelle ausgeschaltet wird. Diese bekannten Laserschutzvorrichtung bedingt einen relativ hohen Konstruktionsaufwand und ist nach evtl. Beschädigung/Zerstörung nicht mehr bzw. nur mit relativ hohem Reparaturkostenaufwand wieder einsetzbar.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine in der Herstellung kostengünstige und in der Anwendung sichere und den unterschiedlichen Schutzanforderungen der jeweiligen Laseranlage entsprechende Laserschutzwand mit Mitteln zur Abschaltung der die Laserstrahlung verursachenden Laserquelle zu schaffen, die mit einem geringen Reparaturaufwand eine wesentlich längere Zeit einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Laserschutzwand mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
In einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die einwandige Laserschutzwand mit mindestens einem, mit der Laserquelle verbundenen Wärmesensor ausgebildet.
Die Anzahl und die Art der Anordnung der Wärmesensoren ist abhängig von der erforderlichen Standzeit der jeweiligen Laserschutzwand, der Wärmeleitfähigkeit des Schutzwandmaterials sowie dessen Widerstandsfähigkeit gegen die Laserstrahlung. In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist die Laserschutzwand mit einer Kammer ausgebildet, die aus einer der Laserstrahlung zugewandten Kammerinnenwand und einer zu der Kammerinnenwand parallel beabstandet angeordneten, Strahlungsdichten Kammeraussenwand besteht.
In der Kammer der Laserschutzwand ist mindestens ein Lichtsensor oder mindestens ein, auf der Innenfläche der Kammerinnenwand angeordneter Wärmesensor vorhanden.
Selbstverständlich ist jeder Sensor selbstüberwachend ausgebildet, d.h. daß bei einer durch anderweitige Strahlungsquellen, wie beispielsweise durch Sonnenstrahlen, Heizungen, u.s.w., hervorgerufenen Wärmeeinstrahlung, keine Reaktion des Sensors erfolgt.
Die der Laserstrahlung zugewandte Kammeriπnenwand kann als Lochblechwand mit Folie, ausgebildet sein. Diese in der Herstellung besonders kostengünstige Laserschutzwand ist schnell und kostengünstig zu reparieren und oftmals zum sicheren Schutz vor Laserstrahlung einsetzbar.
Die Kammerinnenwand der Kammer der Laserschutzwand kann auch aus einem Metall, beispielsweise einem Blech, bestehen.
Zur Erhöhung der Ansprechempfindlichkeit der Sensoren, kann die Kammerinnenfläche mit einer spiegelnden Beschichtung versehen sein.
Die einwandige Laserschutzwand ist so ausgebildet, daß sie der auftreffenden Laserstrahlung solange standhält, bis der/die auf dieser angeordneten Wärmesensor/en die Laserquelle ausschaltet/ausschalten.
Bei der mit einer Kammer ausgebildeten Laserschutzwand ist die in einem variablen Abstand parallel zur Kammerinnenwand angeordnete Kammeraussenwand auch so ausgebildet, daß sie der auftreffenden Laserstrahlung bis zum Ausschalten der Laserquelle durch die im Kammerinneren angeordneten Sensoren standhält. Die in der Herstellung kostengünstige, im Einsatz zuverlässige und mit geringem Zeit- und Kostenreparaturaufwand wieder einsatzfähige Laserschutzwand ist mehrmals einsetzbar.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten vorteilhaften Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die in der Zeichnung schematisch dargestellte Laserschutzwand 1 ist mit einer Kammer 2 ausgebildet. Die aus einer der Laserstrahlung zugewandten Kammerinnenwand 4 und aus einer zu der Kammerinnenwand 4 parallel beabstandet angeordneten Kammeraussenwand 5 bestehende Kammer 2 ist in ihrem Innenraum mit einem Lichtsensor 3 oder einer Vielzahl von, auf der Innenfläche der Kammerinnenwand 4 angeordneten Wärmesensoren 9 ausgerüstet. Die Kammerinnenwand 4 ist im Auftreffbereich der Laserstrahlung als
Lochblechwand 6 mit einer Folie 7 ausgebildet. Die Innenflächen der Kammer 2 sind zur Erhöhung der Ansprechempfindlichkeit des Sensors 3 mit einer, die in die Kammer 2 einfallende Laserstrahlung spiegelnden Beschichtung 8 versehen. Die auf die Folie 7 der Lochblechwand 6 der Kammer 2 der Laserschutzwand 1 auftreffende Laserstrahlung einer nicht bildlich dargestellten Laserquelle, tritt nach Zerstörung der Folie 7 durch die Löcher der Lochblechwand 6 in das Innere der Kammer 2 und wirkt auf den Sensor 3 bzw. die Sensoren 9 ein, wodurch die Abschaltung der Laserquelle erfolgt. Die durch die Lasereinstrahlung zerstörte Folie 7 der Lochblechwand 6 der Kammer 2 der Laserschutzwand 1 kann durch eine neue Klebefolie mit geringem Zeit- und Kostenaufwand ersetzt werden, so daß die Laserschutzwand 1 mehrmals einsatzfähig ist. Bezuqszeichenaufstellunq
1... Laserschutzwand
2.. . Kammer
3.. .. Lichtsensor
4.. .. Kammerinnenwand
5.. . Kammeraussenwand
6.. .. Lochblechwand
7.. .. Folie
8.. .. Beschichtung (spiegelnd)
9.. .. Wärmesensor

Claims

Patentansprüche
1. Laserschutzwand mit Mitteln zur aktiven Abschaltung einer Laserquelle, bestehend aus einer der Laserstrahlung zugewandten Innenwand und einer zu dieser parallel beabstandet angeordneten Aussenwand, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens einwandige Laserschutzwand mindestens einen mindestens einen mit der Laserqueile verbundenen Wärmesensor (9) aufweist.
2. Laserschutzwand nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Laserschutzwand (1) eine Kammer (2) mit einer der Laserstrahlung zugewandten Kammerinnenwand (4) und mit einer zur Kammerinnenwand (4) parallel beabstandeten, Strahlungsdichten Kammeraussenwand (5) ausgebildet ist.
3. Laserschutzwand nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme der Laserstrahlung in der Kammer (2) der Laserschutz-wand (1 ) mindestens ein Lichtsensor (3) oder mindestens ein
Wärmesensor (9) angeordnet sind.
4. Laserschutzwand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Wärmesensor (9) auf der Innenfläche der Kammerinnenwand (4) angeordnet ist.
5. Laserschutzwand nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die der Laserstrahlung zugewandte Kammerinnenwand (4) aus einer
Lochblechwand (6) mit Folie (7) besteht.
6. Laserschutzwand nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die der Laserstrahlung zugewandte Kammerinnenwand (4) der Kammer (2) der Laserschutzwand (1 ) aus einem Metall, vorzugsweise aus einem Blech, besteht. Laserschutzwand nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenflächen der Kammer (2) eine die Laserstrahlung spiegelnde Beschichtung (8) aufweisen.
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