專利名稱：加工室隔離裝置和加工室的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有位于加工室內(nèi)部中的激光加工裝置以及具 有位于加工室內(nèi)部與加工室周圍環(huán)境之間的加工室隔離裝置的加工 室。本發(fā)明還涉及一種所述類型的加工室隔離裝置以及一種用于此的 激光射線反射裝置。
背景技術(shù)：
加工室(激光加工裝置在其中運(yùn)行)尤其是出于工作安全的原因 必須相對(duì)其周圍環(huán)境被屏蔽。根據(jù)相關(guān)的安全規(guī)定，必須保證即使在 激光加工裝置的非正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)并且至少對(duì)于一個(gè)有限的時(shí)間段 不會(huì)發(fā)生有害的激光射線從加工室內(nèi)部逸出到加工室周圍環(huán)境中的 危險(xiǎn)。加工室隔離裝置、即所謂的"激光保護(hù)壁"用于該目的。
在US 4,650,287A中公開(kāi)了一種所述類型的加工室及所述類型的 加工室隔離裝置。在該現(xiàn)有技術(shù)中，激光加工機(jī)位于其中的加工室被 一個(gè)吸收光線的激光保護(hù)壁包圍。該在先公開(kāi)的激光保護(hù)壁是由背離 激光加工機(jī)的壁外側(cè)以及由吸收光線的涂層組成的組合結(jié)構(gòu)，該涂層 被施加在金屬板的向著激光加工機(jī)的內(nèi)側(cè)上。該吸收光線的涂層由金 屬氧化物、例如氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、氧化鎂和/或氧化鉻構(gòu)成。 這些用于吸收激光射線的金屬氧化物涂層的能力在US 4,650，287A中 被認(rèn)為是杰出的。
因此，由US 4,650，287A公開(kāi)的激光保護(hù)壁用作射線降低裝置 (Strahlungsfalle)，它們吸收待被阻止離開(kāi)加工室內(nèi)部的激光射線的 絕大部分能量。合乎邏輯的是，在該在先公開(kāi)文件中吸收光線的金屬
氧化物涂層的特別的耐熱性沒(méi)有被強(qiáng)調(diào)。
耦合入該在先公開(kāi)的激光保護(hù)壁中的射線能量的大小對(duì)于處于 射線負(fù)載下的激光保護(hù)壁的壽命有負(fù)面影響。這一點(diǎn)又對(duì)該在先公開(kāi) 的激光保護(hù)壁作為工作保護(hù)的裝置的合適性有不良影響。 發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于,在開(kāi)頭所述類型的加工室上保證最大的工作 保護(hù)，同時(shí)保證設(shè)置在該加工室中的激光加工裝置的最大運(yùn)行安全 性。
根據(jù)本發(fā)明，提出了一種在加工室周圍環(huán)境與加工室的設(shè)有激光 加工裝置的加工室內(nèi)部之間的加工室隔離裝置，其特征在于該加工 室隔離裝置在其向著激光加工裝置的內(nèi)側(cè)上具有激光射線反射裝置， 后者直接由反射裝置本體的設(shè)有粗糙表面結(jié)構(gòu)的表面構(gòu)成，該反射裝 置本體由鋁板制成，借助于所述表面可散射反射入射到該激光射線反 射裝置上及來(lái)自激光加工裝置的激光射線的絕大部分。
根據(jù)本發(fā)明，還提出了 一種具有位于加工室內(nèi)部中的激光加工裝 置以及具有位于加工室內(nèi)部與加工室周圍環(huán)境之間的加工室隔離裝 置的加工室。
在本發(fā)明的情況下，在加工室隔離裝置的內(nèi)側(cè)上設(shè)置了一個(gè)激光 射線反射裝置，后者反射待被阻止離開(kāi)加工室內(nèi)部的射線的絕大部 分。本發(fā)明激光射線反射裝置的高反射率防止了入射到激光射線反 射裝置上的射線能量以這樣的程度耦合到加工室隔離裝置中，使得在 較短時(shí)間內(nèi)就導(dǎo)致過(guò)熱及加工室隔離裝置的與此相關(guān)的損壞。就此而 言，本發(fā)明的特征保證了最大的工作保護(hù)。
同時(shí)，入射的激光射線被本發(fā)明的激光射線反射裝置不是定向地 而是散射反射。由于該散射，被反射的激光射線具有僅很小的能量密 度并且因此不能在加工室內(nèi)部、尤其是在設(shè)置在那里的的激光加工裝
置上導(dǎo)致?lián)p壞。就此而言，本發(fā)明用于激光加工裝置的運(yùn)行安全性的 最大化?？煞艞壴谄渌闆r下在激光加工裝置上使用的保護(hù)裝置、例 如用于波紋管的保護(hù)罩。
當(dāng)在激光加工裝置上用具有高功率的激光射線工作時(shí)，本發(fā)明的 特征不僅對(duì)于工作保護(hù)的視點(diǎn)而且對(duì)于激光加工裝置的運(yùn)行安全性 的觀點(diǎn)都具有特別的優(yōu)點(diǎn)。
在其他描述中給出本發(fā)明的特別的優(yōu)點(diǎn)。
一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，激光射線反射裝置在材料方面與待被反射的激光 射線的波長(zhǎng)相協(xié)調(diào)。通過(guò)這種方式方法也能保證實(shí)際地反射入射到激 光射線反射裝置上的激光射線的絕大部分。待被反射的激光的波長(zhǎng)取 決于光源的結(jié)構(gòu)形式。大概在由鋁制成的激光射線反射裝置上可反射
99Q/。的C02激光、90。/。的NdYAG激光。一般，優(yōu)選的是，本發(fā)明的 激光射線反射裝置具有至少90%的反射率。在激光射線反射裝置的這 種反射率的情況下可保證加工室隔離裝置的足夠的使用壽命。
實(shí)踐中特別合適的是散射反射的金屬表面形式的激光射線反射 裝置。這種激光射線反射裝置可比較簡(jiǎn)單地制成并且由于其穩(wěn)固性即 使在惡劣的使用條件下及長(zhǎng)的使用時(shí)間下也能顯示出所需的反射能 力。
根據(jù)本發(fā)明，可考慮不同的金屬作為用作激光射線反射裝置的金 屬表面的材料。在本發(fā)明情況下，優(yōu)選將一個(gè)散射反射的鋁表面作為 激光射線反射裝置。這種激光射線反射裝置尤其是成本低。此外，由 于鋁的相對(duì)低(例如與銅相比)的導(dǎo)熱性及由于其小的重量，推薦使 用鋁作為反射裝置材料。最后，用鋁——如前所述一一可在待被反射 的激光的不同波長(zhǎng)的情況下始終實(shí)現(xiàn)高的反射率。
為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)、尤其是當(dāng)想盡可能簡(jiǎn)單并且成本低的加工時(shí)，在 本發(fā)明情況下優(yōu)選一個(gè)光亮表面、必要時(shí)一個(gè)光亮的金屬表面作為構(gòu)
成激光射線反射裝置的分散反射的表面。
激光射線反射裝置、必要時(shí)構(gòu)成激光射線反射裝置的金屬表面可 由一個(gè)施加在一個(gè)載體上的涂層構(gòu)成。作為涂層方法例如可考慮火焰 噴涂或金屬剪切方法。
出于特別簡(jiǎn)單及成本低的加工的興趣，推薦直接將一個(gè)反射裝 置本體的表面設(shè)為激光射線反射裝置。在該情況下，多余的是，將用 作本體的表面涂層施加在載體上。
在本發(fā)明的一個(gè)特別優(yōu)選的構(gòu)型中，金屬本體、尤其是金屬板被 設(shè)置為其表面構(gòu)成本激光射線反射裝置的反射裝置本體。根據(jù)本發(fā) 明，鋁板是優(yōu)選的，該鋁板用一光亮的及分散反射的鋁表面構(gòu)成激光 射線反射裝置。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)激光射線反射裝置實(shí)現(xiàn)的入射激光的分散反射 可通過(guò)不同的方式方法實(shí)現(xiàn)。
由于加工技術(shù)的原因，值得推薦的是激光射線反射裝置設(shè)置一 個(gè)相應(yīng)的立體的表面結(jié)構(gòu)。在此，通過(guò)不規(guī)則地成型的表面結(jié)構(gòu)可實(shí) 現(xiàn)反射激光的特別強(qiáng)的散射。但盡管如此也可考慮具有規(guī)則地成型的 表面結(jié)構(gòu)的激光射線反射裝置。例如通過(guò)壓制加工可尤其是在金屬板 (該金屬板直接用其表面構(gòu)成激光射線反射裝置)產(chǎn)生本發(fā)明的表面 結(jié)構(gòu)。
商業(yè)上慣常的并且因此能有利地自由得到的是粒面的表面結(jié)構(gòu)。 本發(fā)明的激光射線反射裝置的最佳的功能能力以其形狀穩(wěn)定性 為前提。為了保證該形狀穩(wěn)定性，在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)形式的情況下，在 設(shè)有分散反射的涂層的載體上或在其上構(gòu)造有分散反射的表面的反 射裝置本體上設(shè)置了起加強(qiáng)作用的變形。當(dāng)激光射線反射裝置設(shè)置在 加工室或加工室隔離裝置的頂區(qū)域上時(shí)，所述類型的加強(qiáng)尤其是符合 目的的。
有利的是，激光射線反射裝置是加工室隔離裝置的一部分，該加 工室隔離裝置還包括一外層，該外層本身設(shè)置在激光射線反射裝置的 背離激光加工裝置的一側(cè)上。合乎目的的是，激光射線反射裝置與加 工室隔離裝置的外層可拆卸地連接。由于該可拆卸的連接，可例如將 一個(gè)故障的或者說(shuō)磨損了的激光射線反射裝置通過(guò)簡(jiǎn)單的方式方法 更換為一個(gè)功能齊全的激光射線反射裝置。該激光射線反射裝置也可 為了實(shí)施維護(hù)、尤其是清洗工作而無(wú)問(wèn)題地從加工室隔離裝置的所屬 的外層上取下并且在維護(hù)或清洗后再安裝在該外層上。
有利的是，出于加工室隔離裝置的外層與激光射線反射裝置的熱 絕緣的興趣起見(jiàn)，在本發(fā)明結(jié)構(gòu)形式的情況下在激光射線反射裝置與 加工室隔離裝置的外層之間保留一個(gè)中間空間。

下面根據(jù)示例性的及非常示意性的示圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。 附圖表示
圖h激光保護(hù)室形式的加工室，具有激光加工裝置及工作時(shí)隔 理裝置，
圖2:圖1中的細(xì)節(jié)II，
圖3:圖i中的細(xì)節(jié)m，
圖4:從加工室內(nèi)部觀察圖1中的加工室隔離裝置的部分區(qū)域的 示圖，
圖5:圖1中的加工室隔離裝置的剖視圖， 圖6:第二結(jié)構(gòu)方式的加工室隔離裝置的剖視圖。
具體實(shí)施方式

根據(jù)圖1， 一個(gè)作為激光保護(hù)室構(gòu)成的加工室1在加工室內(nèi)部2 掩藏著一個(gè)激光加工裝置3，后者在所示實(shí)施例中被構(gòu)造為用于一3D 加工工件4的激光切割裝置。在正常的切割運(yùn)行中，激光射線6從該
激光切割裝置3的激光頭5定向在待被加工的工件4上。
如圖1所示，激光射線6在工件4的表面上部分地反射。由工件 4的表面射出的激光射線到達(dá)加工室隔離裝置7的內(nèi)側(cè)。該加工室隔 離裝置罩式地包圍該激光加工裝置3并且相對(duì)加工室周圍環(huán)境8屏蔽 該加工室內(nèi)部2。操作人員9逗留在加工室周圍環(huán)境8中。
該加工室隔離裝置7包括豎直的壁區(qū)域10以及水平的頂區(qū)域 11。不僅在壁區(qū)域10而且在頂區(qū)域11中，加工室隔離裝置7在其向 著激光加工裝置3的內(nèi)側(cè)具有激光射線反射裝置12。該激光射線反 射裝置12由一些下料(Zuschnitt)的表面構(gòu)成，所述下料由lmm厚 的鋁板制成。在加工室隔離裝置7的頂區(qū)域11中，設(shè)置梯形金屬板 作為金屬板下料。不僅在加工室隔離裝置7的壁區(qū)域10中而且在頂 區(qū)域11中，金屬板下料與該加工室隔離裝置7的外層或者說(shuō)外殼13 通過(guò)螺釘狩緊。加工室隔離裝置7的外殼13由2mm厚的鋼板制成。
激光射線反射裝置12的鋁板是商業(yè)上慣常的。大概在建筑領(lǐng)域 中它主要用作房屋正面-或房頂罩。被構(gòu)造為激光射線反射裝置12的 金屬板表面是光亮的并且具有立體的表面結(jié)構(gòu)，在圖2及圖3中示意 性示出這些表面結(jié)構(gòu)。為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，在圖1中該激光射線反射裝置 12作為平坦的表面示出。
用于激光射線反射裝置12的鋁板的立體表面結(jié)構(gòu)是不規(guī)則的并 且大致相應(yīng)于粒面皮革的表面結(jié)構(gòu)。在商店中這些表面結(jié)構(gòu)能以名稱 "裝飾畫(huà)(stucco dessiniert)"得到。替代地，也可考慮使用具有規(guī)則 地結(jié)構(gòu)化的表面的鋁板、例如具有球形結(jié)構(gòu)。
金屬板的反射特性是決定性的。 一方面必須保證來(lái)自激光加工 裝置3的激光射線絕大部分地在形成激光射線反射裝置12的金屬板 表面上反射。該前提條件很大程度上由所示實(shí)施例的形成激光射線反 射裝置12的光亮的鋁板表面滿足。例如，該激光射線反射裝置12將
入射到其上的激光射線的大約99%反射掉。在所示實(shí)施例中到達(dá)激光 射線反射裝置12的激光的波長(zhǎng)的情況下，能達(dá)到該特別高的反射率。 激光的波長(zhǎng)又取決于光源的結(jié)構(gòu)形式。做了產(chǎn)生激光射線6，使用一 個(gè)CCb發(fā)生器。如果入射到激光射線反射裝置12上的激光借助于一 個(gè)NdYAG激光器來(lái)產(chǎn)生，則用本實(shí)施例的光亮鋁板表面能實(shí)現(xiàn)大約 90%的反射率。由于激光射線反射裝置12的所選擇的表面結(jié)構(gòu)，甚 至在激光射線反射裝置12的在激光切割裝置的附近區(qū)域通常的污染 的情況下也能實(shí)現(xiàn)所述數(shù)量級(jí)的反射率。
由于激光射線反射裝置12的高反射能力，在入射到激光射線反 射裝置12上的激光的作用下僅導(dǎo)致激光射線反射裝置12的很小的變 熱，并且因此僅導(dǎo)致整個(gè)加工室隔離裝置7的很小的變熱。
同時(shí)，激光射線反射裝置12的表面結(jié)構(gòu)用于入射的激光的分散 的反射，如在圖2及圖3中所示。因此，由激光射線反射裝置12射 出的激光中的能量密度僅位于低水平。尤其是所述能量密度太小，以 致它在加工室內(nèi)部2中、尤其是在激光加工裝置3上不能導(dǎo)致?lián)p壞。 因此，例如可放棄在其他情況下必需的、用于激光加工裝置3的波紋 管的保護(hù)罩。
甚至在激光加工裝置3的非正常的運(yùn)行狀態(tài)中，激光射線反射裝 置12也能發(fā)揮所述向內(nèi)及向外的保護(hù)功能，例如當(dāng)激光射線6被激 光頭5無(wú)意地定向在激光射線反射裝置12上時(shí)就是這種情況。
圖4示出從加工室內(nèi)部2觀察加工室隔離裝置7的外殼13上的 激光射線反射裝置12的視圖。所示的壁區(qū)域設(shè)有窗槽 (Fensterauschnitt)。可明顯地看到激光射線反射裝置12的表面結(jié)構(gòu)。
圖5詳細(xì)示出激光射線反射裝置12與加工室隔離裝置7的外殼 13之間的螺釘連接。
據(jù)此，激光射線反射裝置12借助于間隔套筒14與外殼13保持
距離。由此得出的位于激光射線反射裝置12與加工室隔離裝置7的 外殼13之間的中間空間用于使外殼13相對(duì)被激光射線加載的激光射 線反射裝置12熱隔離。間隔套筒14被螺栓15貫穿，該螺栓在其配 置給外殼13的縱向端部上與底板16焊接。底板16被粘接在一個(gè)由 海綿橡膠制成的雙面自粘的下料17上。下料17又在其背離底板16 的一側(cè)上與外殼13粘接。在螺栓15的自由端上，激光射線反射裝置 12被夾緊在一個(gè)螺母18與所述間隔套筒14之間。激光射線反射裝 置12與加工室隔離裝置7的外殼13之間的相應(yīng)連接在激光射線反射 裝置12的其余連接部位上產(chǎn)生。
為了拆卸激光射線反射裝置12，或是拆卸螺母18或是將各固定 裝置的下料17與外殼13之間連接解除。在后一情況下，為了重新安 裝激光射線反射裝置12，應(yīng)將各固定裝置底板16上的舊下料17通 過(guò)具有還沒(méi)被用過(guò)的粘接面的新下料來(lái)代替。接著可將設(shè)置在底板 16上的新下料17上的激光射線反射裝置12粘接在加工室隔離裝置7 的外殼13上。
圖6示出具有激光射線反射裝置20及外層或者說(shuō)外殼21的加工 室隔離裝置19。該激光射線反射裝置20在其邊緣上U形地折彎 (abkanten)。在激光射線反射裝置20的U形折彎的兩個(gè)腿與外殼21 之間分別產(chǎn)生一個(gè)粘接連接22。為了這個(gè)目的， 一方面在激光射線 反射裝置20上另一方面在外殼21上施加傳統(tǒng)的膠帶區(qū)段。這些粘接 連接22允許激光射線反射裝置20的手操作友好的安裝及拆卸。
圖5的激光射線反射裝置12和圖6的激光射線反射裝置20都由 鋁板制下料的"裝飾畫(huà)"的表面構(gòu)成。在圖5及圖6中為了簡(jiǎn)化起見(jiàn) 沒(méi)有詳細(xì)示出所述表面結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求1.在加工室周圍環(huán)境(8)與加工室的設(shè)有激光加工裝置(3)的加工室內(nèi)部(2)之間的加工室隔離裝置，其特征在于該加工室隔離裝置在其向著激光加工裝置(3)的內(nèi)側(cè)上具有激光射線反射裝置(12，20)，后者直接由反射裝置本體的設(shè)有粒狀表面結(jié)構(gòu)的表面構(gòu)成，該反射裝置本體由鋁板制成，借助于所述表面可散射反射入射到該激光射線反射裝置(12，20)上及來(lái)自激光加工裝置(3)的激光射線的絕大部分。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的加工室隔離裝置，其特征在于該激光射 線反射裝置(12， 20)具有與待被反射的激光射線的波長(zhǎng)相協(xié)調(diào)的材 料。
3. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的加工室隔離裝置，其特征在于: 設(shè)置光亮的表面作為構(gòu)成激光射線反射裝置(12， 20)的表面。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的加工室隔離裝置，其特征在于 該由鋁板制成的反射裝置本體至少部分地具有起加強(qiáng)作用的變形結(jié) 構(gòu)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的加工室隔離裝置，其特征在于 該由鋁板制成的反射裝置本體至少部分地構(gòu)造成梯形板。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的加工室隔離裝置，其特征在于 該由鋁板制成的反射裝置本體與加工室隔離裝置(7, 19)的外層(13， 21)可拆卸地連接，其中，加工室隔離裝置(7， 19)的該外層(13， 21)設(shè)置在激光射線反射裝置(12， 20)的背離激光加工裝置(3) 的一側(cè)上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的加工室隔離裝置，其特征在于 該由鋁板制成的反射裝置本體在形成中間空間的情況下與加工室隔 離裝置(7， 19)的外層(13， 21)相連接，該中間空間位于該由鋁 板制成反射裝置本體與加工室隔離裝置(7， 19)的外層(13， 21) 之間。
8.具有位于加工室內(nèi)部(2)中的激光加工裝置(3)以及具有 在加工室內(nèi)部(2)與加工室周圍環(huán)境(8)之間的加工室隔離裝置(7， 19)的加工室，其特征在于該加工室隔離裝置(7, 19)是根據(jù)上 述權(quán)利要求之一所述的加工室隔離裝置(7， 19)。
專利摘要具有位于加工室內(nèi)部(2)中的激光加工裝置(3)的加工室借助于加工室隔離裝置(7)相對(duì)加工室周圍環(huán)境(8)屏蔽。該加工室隔離裝置(7)在其向著激光加工裝置(3)的內(nèi)側(cè)上具有激光射線反射裝置(12)，借助于所述表面能反射入射到該激光射線反射裝置(12)上并且來(lái)自激光加工裝置(3)的激光射線的絕大部分。在此，該激光射線反射裝置(12)被構(gòu)造為分散反射的。用于所述加工室(1)的加工室隔離裝置(7)以及用于這種加工室隔離裝置(7)的激光射線反射裝置(12)被相應(yīng)地構(gòu)成。
文檔編號(hào)B23K26/00GK201183172SQ20072012558
公開(kāi)日2009年1月21日 申請(qǐng)日期2007年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月5日
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