DE102004008976B4

DE102004008976B4 - Beam guide cover, in particular beam guide bellows, a laser processing machine

Info

Publication number: DE102004008976B4
Application number: DE102004008976A
Authority: DE
Inventors: Jürgen-Michael Weick; Marc Dimter
Original assignee: Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Current assignee: Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Priority date: 2003-03-14
Filing date: 2004-02-24
Publication date: 2006-01-19
Anticipated expiration: 2024-02-25
Also published as: DE20304244U1; DE102004008976A1

Abstract

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.Beam guide cover, in particular beam guide bellows (1) a laser processing machine with a cover body (3), which on one side of the cover body (3) with a diffusion barrier is provided by a coating (4) of the cover body (3).

Description

Die Erfindung betrifft eine einen Abdeckungskörper oder eine Abdeckungsbahn umfassende Strahlführungsabdeckung, insbesondere einen Strahlführungsfaltenbalg, einer Laserbearbeitungsmaschine.The The invention relates to a cover body or cover sheet comprehensive beam guidance cover, in particular a jet guide bellows, a laser processing machine.

Ein derartiger Strahlführungsfaltenbalg ist beispielsweise durch die EP 0896 851 A2 bekannt geworden.Such a jet guide bellows is, for example, by the EP 0896 851 A2 known.

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.Make laser processing heads the conclusion of the beam guidance from the laser to the processing point and focus the laser beam on the processing station. They contain feeds for working and / or protective gases and sensors for distance control of the workpiece. To respond to the setting the distance of the laser processing head to the workpiece is the beam guidance through the changeable Strahlführungsfaltenbalg which folds depending on the movement of the laser processing head or unfolded.

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.For the cover body of Beam guide bellows are flexible materials, i. Fabrics, plastic films or plastics laminated tissues are used. The flexibility guarantees a quick adaptation of the beam guide bellows. The bellows must be flame retardant or difficult to burn, because there are always sparks from the laser processing hit the beam guide bellows.

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.at known bellows but is to observe a diffusion of gases through the bellows material. The gas atmosphere in the beam guide is contaminated or has to be removed by appropriate measures, for example, a reinforced Gas flushing, be countered. Due to the concentration gradient with respect to Concentration of a foreign gas inside and outside the beam guide can Diffusion of the foreign gas in the beam guide not entirely avoided become.

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.at long standstill of the laser processing machine, it comes without rinsing the beamline to a concentration balance between the foreign gas outside and within the laser bellows. For example, a humidity compensation enter.

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.At the exemplary measurements of the diffusion of water vapor as foreign gas could be proved that due to the different Partialdruckes foreign gas from the outside in the beam guide diffused. Depending on the diffusion rate and critical concentration of the foreign or harmful gas for The jet must be the amount of purge gas be raised so far that the foreign gas concentration on a for the Laser beam tolerable level remains.

In der DE 29509648 U1 wird ein gasdichter und mit Luft geeigneter Zusammensetzung gefüllter Strahlführungsraum diskutiert. Dieser Strahlführungsraum setzt jedoch entsprechende und konstruktiv verhältnismäßig anspruchsvolle Abdichtungsmaßnahmen an der Laserbearbeitungsmaschine voraus.In the DE 29509648 U1 a gas-tight and filled with air composition composition jet space is discussed. However, this beam guiding space presupposes corresponding and structurally relatively demanding sealing measures on the laser processing machine.

Der Anmelder hat sich die Aufgabe gestellt, die Diffusion von Fremdgas in den Bereich der Strahlführung durch eine konstruktiv verhältnismäßig einfache Maßnahme zu verringern.Of the Applicant has set itself the task of the diffusion of foreign gas in the area of the beam guidance by a structurally relatively simple measure to reduce.

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.These Task is by a beam guide cover solved, in which the cover body on one side is provided with a diffusion barrier, which in particular be formed by a coating of metal can. The solution thought is that the diffusion in the area of the beam guide through a coating - in particular a cover body made of a plastic with a metallization (aluminum) greatly reduced or prevented. The cover body is preferably on one the beam guide coated side facing. A memory effect indoors of the cover body will be prevented. A coating of a metal reflects the incident on the inside of the cover body laser scattered radiation and additionally prevents a damage of the cover body the laser beam. A preferred realization of the coating exists from a carrier foil made of plastic as a carrier a thin one Metal layer.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend mit Bezug zur Figur der Zeichnung näher erläutert.One embodiment The invention is illustrated schematically in the drawing and will be described below explained in more detail with reference to the figure of the drawing.

Die Figur zeigt einen Teil eines Strahlführungsfaltenbalgs einer Laserbearbeitungsmaschine im Längsschnitt.The FIG. 1 shows part of a beam guiding bellows of a laser processing machine in FIG Longitudinal section.

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.From the figure it can be seen that a Strahlführungsfaltenbalg 1 a beam guide of a laser beam 2 mechanically separates the environment to protect in the figure, not shown laser optics of the beam guide and the atmosphere of the beam guide from environmental influences. The figure shows a part of the jet guide bellows 1 , which at its ends fixed to components of the laser processing machine ne is connected. The jet guide bellows 1 represents a protective element for covering and / or limiting a variable, adjustable gas space of the beam guide. The jet guiding bellows 1 can be contracted or expanded to respond to various settings of the laser processing head with respect to the workpiece to be machined. So that neither dust nor the laser radiation absorbing gases can enter the beam guide, the jet guide bellows fulfills the following tasks: The jet guide bellows 1 seals the beam guidance while maintaining a slight overpressure against the outside atmosphere. The jet guiding bellows ensures that pure gas without absorbing components flows through the jet guide and is not contaminated by gas flowing in from outside. The diffusion of gases through a flexible plastic fabric 3 the Strahlführungsfaltenbalgs in the beam guide is thereby prevented that the plastic fabric 3 is coated. The coating 4 consists of a plastic film as a carrier film with an aluminum layering. A diffusion of gases through the naturally permeable plastic fabric 3 is only from the outside to the coating 4 or from the plastic fabric 3 to the outside (outgassing of the material) possible. The coating 4 can be applied inside and / or outside. To prevent memory effects, the coating is 4 preferably only installed inside. In addition, a protection of the plastic fabric 3 scored against scattered radiation, as the coating 4 the laser radiation reflects well.

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.An additional outside on the plastic fabric 3 attached second layer could still increase the resistance to heat radiation and impurities such as oil or splashes and against sparks from the outside.

11: StrahlführungsfaltenbalgStrahlführungsfaltenbalg
22: Laserstrahllaser beam
33: KunststoffgewebePlastic fabric
4 4: Aluminiumbeschichtungaluminum coating

Claims

Beam guide cover, in particular beam guide bellows ( 1 ), a laser processing machine with a cover body ( 3 ), which on one side of the cover body ( 3 ) with a diffusion barrier through a coating ( 4 ) of the cover body ( 3 ) is provided.

Beam guiding cover according to protection claim 1, characterized in that the cover body ( 3 ) is coated on a side facing the laser beam guide.

Beam guiding cover according to protection claim 1 or 2, characterized in that the cover body ( 3 ) of a plastic fabric and the coating ( 4 ) is made of a metal.

Strahlführungsfaltenbalg according to claim 3, characterized in that the metal is aluminum.

Beam guide bellows according to one or more of the preceding claims, characterized in that the metallic coating on a plastic carrier film on the cover body ( 3 ) is applied.