DE102004008976A1 - Strahlführungsabdeckung, insbesondere Strahlführungsfaltenbalg, einer Laserbearbeitungsmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Strahlführungsabdeckung, insbesondere Strahlführungsfaltenbalg (1), einer Laserbearbeitungsmaschine mit einem Abdeckungskörper (3), welcher auf einer Seite des Abdeckungskörpers (3) mit einer Diffusionssperre durch eine Beschichtung (4) des Abdeckungskörpers (3) versehen ist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine einen Abdeckungskörper oder eine Abdeckungsbahn umfassende Strahlführungsabdeckung, insbesondere einen Strahlführungsfaltenbalg, einer Laserbearbeitungsmaschine.
• Ein derartiger Strahlführungsfaltenbalg ist beispielsweise durch die EP 0896 851 A2 bekannt geworden.
• Laserbearbeitungsköpfe bilden den Abschluss der Strahlführung vom Laser zur Bearbeitungsstelle und fokussieren den Laserstrahl auf die Bearbeitungsstelle. Sie enthalten Zuführungen für Arbeits- und/oder Schutzgase und Sensoren zur Abstandsregelung vom Werkstück. Zur Reaktion auf die Einstellung des Abstands des Laserbearbeitungskopfs zum Werkstücks ist die Strahlführung durch den veränderbaren Strahlführungsfaltenbalg abdeckt, welcher je nach Bewegung des Laserbearbeitungskopfs gefaltet oder entfaltet werden kann.
• Für den Abdeckungskörper von Strahlführungsfaltenbälgen werden flexible Materialien, d.h. Gewebe, Kunststofffolien oder mit Kunststoffen kaschierte Gewebe verwendet werden. Die Flexibilität gewährleistet eine schnelle Anpassung der Strahlführungsbälge. Die Bälge müssen schwer entflammbar oder schwer brennbar sein, weil immer wieder Funken von der Laserbearbeitung auf die Strahlführungsfaltenbälge treffen.
• Bei bekannten Faltenbälgen ist aber eine Diffusion von Gasen durch das Balgmaterial zu beobachten. Die Gasatmosphäre in der Strahlführung wird verunreinigt bzw. es muss durch entsprechende Maßnahmen, beispielsweise eine verstärkte Gasspülung, gegengesteuert werden. Auf Grund des Konzentrationsgefälles bezüglich der Konzentration eines Fremdgases innerhalb und außerhalb der Strahlführung kann eine Diffusion des Fremdgases in die Strahlführung nicht gänzlich vermieden werden.
• Bei langem Stillstand der Laserbearbeitungsmaschine kommt es ohne Spülung der Strahlführung zu einem Konzentrationsausgleich zwischen dem Fremdgas außerhalb und innerhalb des Laserfaltenbalgs. Beispielsweise kann ein Luftfeuchtigkeitsausgleich eintreten.
• Am beispielhafte Messungen der Diffusion von Wasserdampf als Fremdgas konnte nachgewiesen werden, dass bedingt durch die unterschiedlichen Partialdrucke Fremdgas von außen in die Strahlführung diffundiert. Je nach Diffusionsgeschwindigkeit und kritischer Konzentration des Fremd- oder Schadgases für den Strahlstrahl muss die Spülgasmenge soweit angehoben werden, dass die Fremdgaskonzentration auf einem für den Laserstrahl tolerierbaren Niveau bleibt.
• Der Anmelder hat sich die Aufgabe gestellt, die Diffusion von Fremdgas in den Bereich der Strahlführung zu verringern.
• Diese Aufgabe wird durch eine Strahlführungsabdeckung gelöst, bei welcher der Abdeckungskörper auf einer Seite mit einer Diffusionssperre versehen ist, welche insbesondere durch eine Beschichtung aus Metall ausgebildet sein kann. Der Lösungsgedanke besteht darin, dass die Diffusion in den Bereich der Strahlführung durch eine Beschichtung – insbesondere eines Abdeckkörpers aus einem Kunststoff mit einer Metallisierung (Aluminium) stark reduziert oder verhindert wird. Der Abdeckungskörper ist vorzugsweise auf einer der Strahlführung zugewandten Seite beschichtet. Ein Speichereffekt im Innenbereich des Abdeckungskörpers wird verhindert. Eine Beschichtung aus einem Metall reflektiert die auf der Innenseite des Abdeckungskörpers auftreffende Laserstreustrahlung und verhindert zusätzlich eine Beschädigung des Abdeckungskörpers durch den Laserstrahl. Eine bevorzugte Realisierung der Beschichtung besteht aus einer Trägerfolie aus Kunststoff als Träger einer dünnen Metallschicht.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend mit Bezug zur Figur der Zeichnung näher erläutert.
• Die Figur zeigt einen Teil eines Strahlführungsfaltenbalgs einer Laserbearbeitungsmaschine im Längsschnitt.
• Aus der Figur ist ersichtlich, das ein Strahlführungsfaltenbalg 1 eine Strahlführung eines Laserstrahls 2 mechanisch zur Umgebung trennt, um in der Figur nicht gezeigte Laseroptiken der Strahlführung sowie die Atmosphäre der Strahlführung vor Umwelteinflüssen schützen. Die Figur zeigt einen Teil des Strahlführungsfaltenbalgs 1, welcher an seinen Enden fest mit Bauteilen der Laserbearbeitungsmaschine verbunden ist. Der Strahlführungsfaltenbalg 1 stellt ein Schutzelement zur Abdeckung und/oder Begrenzung eines veränderbaren, anpassbaren Gasraumes der Strahlführung dar. Der Strahlführungsfaltenbalg 1 kann zusammengezogen oder expandiert werden, um auf verschiedene Einstellungen des Laserbearbeitungskopfs hinsichtlich des zu bearbeitenden Werkstücks reagieren zu können. Damit weder Staub noch die Laserstrahlung absorbierende Gase in die Strahlführung eintreten können, erfüllt der Strahlführungsfaltenbalg folgende Aufgaben: Der Strahlführungsfaltenbalg 1 dichtet die Strahlführung unter Wahrung eines geringen Überdrucks gegenüber der äußeren Atmosphäre ab. Der Strahlführungsfaltenbalg gewährleistet, dass reines Gas ohne absorbierende Bestandteile die Strahlführung durchströmt und nicht durch von außen zuströmendes Gas verunreinigt wird. Die Diffusion von Gasen durch ein flexibles Kunststoffgewebe 3 des Strahlführungsfaltenbalgs in die Strahlführung wird dadurch verhindert, dass das Kunststoffgewebe 3 beschichtet ist. Die Beschichtung 4 besteht aus einer Kunststofffolie als Trägerfolie mit einer Aluminiumschichtung. Eine Diffusion von Gasen durch das von Natur aus diffusionsdurchlässige Kunststoffgewebe 3 ist nur von außen bis zur Beschichtung 4 oder aus dem Kunststoffgewebe 3 nach außen (Ausgasen des Materials) möglich. Die Beschichtung 4 kann innen und/oder außen aufgebracht sein. Um Speichereffekte zu unterbinden, ist die Beschichtung 4 vorzugsweise nur innen angebracht. Zusätzlich wird ein Schutz des Kunststoffgewebes 3 gegen Streustrahlung erzielt, da die Beschichtung 4 die Laserstrahlung gut reflektiert.
• Eine zusätzliche außen auf dem Kunststoffgewebe 3 angebrachte zweite Schicht könnte weiterhin noch die Beständigkeit gegen eine Wärmestrahlung und gegen Verunreinigungen wie Öl oder Spritzer sowie gegen Funkenflug von außen erhöhen.

1

Strahlführungsfaltenbalg

2

Laserstrahl

3

Kunststoffgewebe

4

Aluminiumbeschichtung

Claims (5)

1. Strahlführungsabdeckung, insbesondere Strahlführungsfaltenbalg (1), einer Laserbearbeitungsmaschine mit einem Abdeckungskörper (3), welcher auf einer Seite des Abdeckungskörpers (3) mit einer Diffusionssperre durch eine Beschichtung (4) des Abdeckungskörpers (3) versehen ist.
2. Strahlführungsabdeckung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abdeckungskörper (3) auf einer der Laserstrahlführung zugewandten Seite beschichtet ist.
3. Strahlführungsabdeckung nach Schutzanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abdeckungskörper (3) aus einem Kunststoffgewebe und die Beschichtung (4) aus einem Metall ist.
4. Strahlführungsfaltenbalg nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall Aluminium ist.
5. Strahlführungsfaltenbalg nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Beschichtung über eine Trägerfolie aus Kunststoff auf dem Abdeckungskörper (3) aufgebracht ist.