DE112021007402T5

DE112021007402T5 - Lasermaschine

Info

Publication number: DE112021007402T5
Application number: DE112021007402.4T
Authority: DE
Inventors: Masaki Seguchi; Yoshiharu KUROSAKI
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2021-03-26
Filing date: 2021-03-26
Publication date: 2024-01-25
Also published as: CN116963865B; JPWO2022201528A1; JP7282272B2; US12103104B2; CN116963865A; US20230256538A1; WO2022201528A1

Abstract

Eine Lasermaschine beinhaltet ein Gehäuse, einen Bearbeitungstisch, ein Portal, einen Bearbeitungskopf, eine Lade-/Entladetür, eine Abluftöffnung, eine Außenluft-Einlassöffnung und einen Ablenker. Das Gehäuse ist auf einer Bodenoberfläche angeordnet und beinhaltet eine erste Fläche und eine zweite Fläche orthogonal zu einer ersten Richtung, eine dritte Fläche und eine vierte Fläche orthogonal zu einer zweiten Richtung und eine fünfte Fläche orthogonal zu einer dritten Richtung und der Bodenoberfläche zugewandt. Das Portal beinhaltet eine Säule, die auf wenigstens einer von gegenüberliegenden Seiten des Bearbeitungstisches in der zweiten Richtung vorgesehen ist, und einen Balken, der mit der Säule verbunden ist und sich in der zweiten Richtung über dem Bearbeitungstisch erstreckt. Der Bearbeitungskopf wird von dem Balken getragen und sendet Laserlicht aus. Die Lade-/Entladetür ist an der ersten Fläche vorgesehen. Die Abluftöffnung ist an der zweiten Fläche vorgesehen und mit einer Ablufteinheit verbunden, die einen Luftstrom erzeugt, bei dem es sich um einen Strom von Luft im Inneren des Gehäuses handelt. Die Außenluft-Einlassöffnung ist in einem oberen Teil des Gehäuses zwischen der ersten Fläche und dem Bearbeitungskopf in der ersten Richtung vorgesehen und nimmt Außenluft auf. Der Ablenker lenkt die durch die Außenluft-Einlassöffnung eingeführte Außenluft zum Bearbeitungskopf. Der Bearbeitungskopf befindet sich zwischen der zweiten Fläche und der Außenluft-Einlassöffnung.

Description

Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Lasermaschine, die einen Laserstrahl ausstrahlt, um ein Werkstück zu bearbeiten.
Hintergrund
Im Zusammenhang mit Lasermaschinen, die ein Werkstück durch Laserlichtbestrahlung bearbeiten, wurden Techniken zur Entfernung von Staub vorgeschlagen, der am Bearbeitungspunkt auf dem mit Laserlicht bestrahlten Werkstück erzeugt wird. Die Patentliteratur 1 offenbart ein Laserschneidegerät, beinhaltend: eine bewegliche Plattform mit einem Werkstückplatzierungsbereich, in dem das zu schneidende Werkstück platziert wird; einen Laseroszillator, der dem Werkstückplatzierungsbereich zugewandt ist und eine Laseremissionsfläche aufweist, die Laserlicht aussendet; ein Abdeckelement, das einen Laserbestrahlungsraum zwischen der Laseremissionsfläche und dem Werkstückplatzierungsbereich abdeckt; und eine Staubsammelpumpe. Das Abdeckelement des in der Patentliteratur 1 beschriebenen Laserschneidegeräts beinhaltet eine Einlassöffnung und eine Abluftöffnung. Die Einlassöffnung ist an einer Seitenfläche des Abdeckelements an einer Position vorgesehen, die näher am Werkstückplatzierungsbereich liegt als an der Laseremissionsfläche. Die Abluftöffnung ist an der gegenüberliegenden Seitenfläche quer zum Werkstückplatzierungsbereich an einer Position vorgesehen, die näher am Werkstückplatzierungsbereich liegt als an der Laseremissionsfläche, und ist mit der Staubsammelpumpe verbunden. Der Betrieb der Staubsammelpumpe während der Bearbeitung des Werkstücks bewirkt, dass von der Einlassöffnung Luft in den Laserbestrahlungsraum im Inneren des Abdeckelements strömt, um einen Abluftstrom zum horizontalen Abführen von Staub zu bilden, der am Bearbeitungspunkt an der Oberflächenseite des Werkstücks im Werkstückplatzierungsbereich erzeugt wird. Folglich wird verhindert, dass sich Staub an der Oberfläche des Werkstücks anlagert.
Liste der zitierten Dokumente
Patentliteratur
Patentliteratur 1: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 2008-23548
Kurzdarstellung
Technisches Problem
Das in der Patentliteratur 1 beschriebene Laserschneidegerät ist jedoch dafür ausgelegt, ein plattenförmiges Werkstück wie etwa eine Halbleitervorrichtung zu bearbeiten, die eine Dicke aufweist, die ausreichend kleiner als ihre horizontale Größe ist. Wenn das Werkstück keine Plattenform, sondern eine dreidimensionale Form mit Vorsprüngen und Vertiefungen aufweist, ist es daher schwierig, ein großes Abdeckelement anzubringen, das die Bearbeitungsposition abdeckt, ohne mit dem Werkstück zu interferieren. Darüber hinaus führt das Anbringen der Einlassöffnung und der Abluftöffnung in dem Abdeckelement in der Nähe des Werkstücks zu einer Zunahme der Größe des Bearbeitungskopfs, der das Abdeckelement enthält, was es schwierig macht, den Bearbeitungskopf nahe an das Werkstück mit Vorsprüngen und Vertiefungen heranzubringen. Eine mögliche Maßnahme zur Vermeidung dieser Art von Problem besteht darin, den gesamten Bearbeitungstisch mit einem Abdeckelement abzudecken und Luft aus dem Inneren des gesamten Abdeckelements abzuführen. Bei einem solchen Abdeckelement ist die in der Patentliteratur 1 beschriebene Bildung eines horizontalen Abluftstroms am Bearbeitungspunkt in der Nähe des Bearbeitungstisches im Fall eines Werkstücks mit einer dreidimensionalen Form insofern problematisch, als der Abluftstrom gestört wird und den Bearbeitungspunkt nicht erreicht und der am Bearbeitungspunkt erzeugte Staub nicht abgeführt werden kann.
Die vorliegende Offenbarung wurde angesichts der obigen Ausführungen entwickelt, und eine Aufgabe von ihr besteht darin, eine Lasermaschine zu schaffen, die imstande ist, einen Abluftstrom zu bilden, der auf stabile Weise den am Bearbeitungspunkt erzeugten Staub abführt, wenn ein dreidimensionales Werkstück mit Vorsprüngen und Vertiefungen durch Laserlichtbestrahlung bearbeitet wird.
Lösung des Problems
Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen und die Aufgabe zu erfüllen, beinhaltet eine Lasermaschine gemäß der vorliegenden Offenbarung: ein Gehäuse; einen Bearbeitungstisch; ein Portal; einen Bearbeitungskopf; eine Lade-/Entladetür; eine Abluftöffnung; eine Außenluft-Einlassöffnung und einen Ablenker. Drei zueinander orthogonale Richtungen werden als erste Richtung, zweite Richtung und dritte Richtung definiert. Das Gehäuse ist auf einer Bodenoberfläche in einem Raum angeordnet und beinhaltet: eine erste Fläche und eine zweite Fläche orthogonal zur ersten Richtung; eine dritte Fläche und eine vierte Fläche orthogonal zur zweiten Richtung; und eine fünfte Fläche orthogonal zur dritten Richtung und der Bodenoberfläche zugewandt. Der Bearbeitungstisch ist im Inneren des Gehäuses angeordnet und beinhaltet eine Tischoberfläche, auf der ein Werkstück platziert wird und die parallel zur Bodenoberfläche ist. Das Portal beinhaltet: eine Säule, die auf wenigstens einer von gegenüberliegenden Seiten des Bearbeitungstisches in der zweiten Richtung vorgesehen ist; und einen Balken, der mit der Säule verbunden ist und sich in der zweiten Richtung über dem Bearbeitungstisch erstreckt. Der Bearbeitungskopf wird von dem Balken getragen und sendet Laserlicht aus. Die Lade-/Entladetür ist eine an der ersten Fläche vorgesehene Tür, die geöffnet und geschlossen werden kann, zur Verwendung beim Laden/Entladen des Werkstücks. Die Abluftöffnung ist an der zweiten Fläche vorgesehen und mit einer Ablufteinheit verbunden, die einen Luftstrom erzeugt, bei dem es sich um einen Strom von Luft im Inneren des Gehäuses handelt. Die Außenluft-Einlassöffnung ist in einem oberen Teil des Gehäuses zwischen der ersten Fläche und dem Bearbeitungskopf in der ersten Richtung vorgesehen und nimmt Außenluft auf, bei der es sich um Luft von außerhalb des Gehäuses handelt. Der Ablenker lenkt die durch die Außenluft-Einlassöffnung eingeführte Außenluft zum Bearbeitungskopf. Der Bearbeitungskopf ist zwischen der zweiten Fläche und der Außenluft-Einlassöffnung an allen Positionen in einem Bewegungsbereich vorhanden.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Die Lasermaschine gemäß der vorliegenden Offenbarung kann die Wirkung der Bildung eines Abluftstroms erzielen, der auf stabile Weise den am Bearbeitungspunkt erzeugten Staub abführt, wenn ein dreidimensionales Werkstück mit Vorsprüngen und Vertiefungen durch Laserlichtbestrahlung bearbeitet wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine beispielhafte Konfiguration einer Lasermaschine gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
2 ist eine Querschnittansicht, die ein Beispiel des Abluftstroms in dem Gehäuse der Lasermaschine gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
3 ist eine Querschnittansicht, die ein anderes Beispiel des Abluftstroms in dem Gehäuse der Lasermaschine gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
4 ist eine Querschnittansicht, die ein Beispiel der Lage der Außenluft-Einlassöffnung in der Lasermaschine gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
5 ist eine Querschnittansicht, die eine andere beispielhafte Konfiguration der Lasermaschine gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
6 ist eine Querschnittansicht, die eine andere beispielhafte Konfiguration der Lasermaschine gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
7 ist eine Querschnittansicht, die eine beispielhafte Konfiguration einer Lasermaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
8 ist eine Querschnittansicht, die schematisch die Bewegung des Portals in der Lasermaschine gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
9 ist eine Querschnittansicht, die schematisch die Bewegung des Portals in der Lasermaschine gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
10 ist eine Querschnittansicht, die eine beispielhafte Konfiguration einer Lasermaschine gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt.
11 ist eine Querschnittansicht, die eine beispielhafte Konfiguration einer Lasermaschine gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt.
12 ist ein Diagramm, das ein Beispiel des Abluftstroms im Inneren des Gehäuses der Lasermaschine ohne eine Drossel zeigt.
13 ist ein Diagramm, das ein anderes Beispiel des Abluftstroms im Inneren des Gehäuses der Lasermaschine ohne eine Drossel zeigt.
14 ist eine Querschnittansicht, die eine beispielhafte Konfiguration einer Lasermaschine gemäß einer fünften Ausführungsform zeigt.
15 ist ein Diagramm, das einen beispielhaften Weg des Abluftstroms um den Bearbeitungskopf in der Lasermaschine gemäß der vierten Ausführungsform zeigt.
16 ist ein Diagramm, das einen beispielhaften Weg des Abluftstroms um den Bearbeitungskopf in der Lasermaschine gemäß der fünften Ausführungsform zeigt.
17 ist eine Querschnittansicht, die ein Beispiel der Lage der Drossel in der Lasermaschine gemäß der fünften Ausführungsform zeigt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden wird eine Lasermaschine gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung anhand der Zeichnungen im Einzelnen beschrieben.
Erste Ausführungsform.
1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine beispielhafte Konfiguration einer Lasermaschine gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. In 1 werden zwei Achsen, die auf einer horizontalen Ebene orthogonal zueinander sind, als X-Achse und Y-Achse definiert, und eine Achse, die sowohl zur X-Achse als auch zur Y-Achse senkrecht ist, wird als Z-Achse definiert. Im Folgenden werden zwei relative Positionen in der X-Achsen-Richtung unter Verwendung von „vorne“ und „hinten“ ausgedrückt, zwei relative Positionen in der Y-Achsen-Richtung werden unter Verwendung von „links“ und „rechts“ ausgedrückt, und zwei relative Positionen in der Z-Achsen-Richtung werden unter Verwendung von „oben“ und „unten“ ausgedrückt. Die X-Achsen-Richtung entspricht der ersten Richtung, die Y-Achsen-Richtung entspricht der zweiten Richtung, und die Z-Achsen-Richtung entspricht der dritten Richtung.
Die Lasermaschine 1 beinhaltet ein Gehäuse 10. Das Gehäuse 10 weist eine hohle Form auf, die sechs Flächen beinhaltet: eine vordere Fläche 11 und eine hintere Fläche 12 orthogonal zur X-Achsen-Richtung, eine linke Fläche 13 und eine rechte Fläche 14 orthogonal zur Y-Achsen-Richtung, und eine untere Fläche 15 und eine obere Fläche 16 orthogonal zur Z-Achsen-Richtung. In einem Beispiel weist das Gehäuse 10 eine hohle hexaedrische Form auf. Im Folgenden wird ein Fall, in dem das Gehäuse 10 eine hohle rechteckige parallelepipedische Form aufweist, die sich in der X-Achsen-Richtung relativ zur Y-Achsen-Richtung erstreckt, als Beispiel beschrieben. Die vordere Fläche 11 entspricht der ersten Fläche, die hintere Fläche 12 entspricht der zweiten Fläche, die linke Fläche 13 entspricht der dritten Fläche, die rechte Fläche 14 entspricht der vierten Fläche, und die obere Fläche 16 entspricht der fünften Fläche. Die vordere Fläche 11 ist eine zu öffnende und zu schließende Lade-/Entladetür 11a, die zum Laden oder Entladen eines Werkstücks 51 dient. In 1 ist die vordere Fläche 11 in ihrer Gesamtheit die Lade-/Entladetür 11a, aber die vordere Fläche 11 kann auch teilweise durch die Lade-/Entladetür 11a ausgebildet sein.
Die im Rahmen der ersten Ausführungsform beschriebene Lasermaschine 1 ist dafür ausgelegt, das Werkstück 51 mit einer Länge von zum Beispiel bis zu einigen Metern zu bearbeiten. Ein beispielhafter Bereich der Länge eines Bearbeitungstisches 21 beträgt daher etwa ein bis sieben Meter.
Die Lasermaschine 1 beinhaltet den Bearbeitungstisch 21, einen Bearbeitungskopf 22 und ein Portal 23 im Inneren des Gehäuses 10. Der Bearbeitungstisch 21 ist auf der unteren Fläche 15 im Inneren des Gehäuses 10 angeordnet und beinhaltet eine Tischoberfläche, auf der das Werkstück 51, das einer Laserbearbeitung unterzogen werden soll, platziert wird und die parallel zu der unteren Fläche 15 ist. Ähnlich wie das Gehäuse 10 weist der Bearbeitungstisch 21 hier eine Form auf, die in der X-Achsen-Richtung länger ist als in der Y-Achsen-Richtung. Der Bearbeitungstisch 21 ist in der X-Achsen-Richtung, d. h. der Längsrichtung, beweglich. D. h. es ist ein Antriebssystem (nicht dargestellt) vorgesehen, das den Bearbeitungstisch 21 in der X-Achsen-Richtung bewegt. Das Werkstück 51 wird durch die Lade-/Entladetür 11a, die an der vorderen Fläche 11 des Gehäuses 10 angeordnet ist, auf den Bearbeitungstisch 21 in dem Gehäuse 10 geladen.
Der Bearbeitungskopf 22 führt eine Bestrahlung durch, indem er von einem Laseroszillator (nicht dargestellt) übertragenes Laserlicht auf den Bearbeitungspunkt fokussiert, an dem das Werkstück 51 bearbeitet wird. Der Bearbeitungskopf 22 bearbeitet das Werkstück 51 zu einer gewünschten Form, indem er die relative Position in Bezug auf das Werkstück 51 verändert.
Wenn ein CO₂-Laser als Laseroszillator verwendet wird, erfolgt die Übertragung des Laserlichts von dem Laseroszillator zum Bearbeitungskopf 22 im Allgemeinen durch eine Vielzahl von Spiegeln. Alternativ dazu wird im Allgemeinen eine optische Faser zur optischen Übertragung verwendet, wenn ein Faserlaser, ein Scheibenlaser, ein Direkt-Diodenlaser oder dergleichen, die mit einer Wellenlänge schwingen, die durch eine optische Faser übertragen werden kann, als Laseroszillator verwendet werden.
Das Portal 23 ist derart angeordnet, dass es den Bearbeitungstisch 21 überspannt. Das Portal 23 beinhaltet ein Paar von Säulen 231, die sich in einer Richtung senkrecht zu der unteren Fläche 15 erstrecken, und einen Balken 232, der die Endteile des Paares von Säulen 231 in der Nähe der oberen Fläche 16 verbindet. Der Balken 232 erstreckt sich in der Y-Achsen-Richtung über dem Bearbeitungstisch 21. Der Balken 232 ist mit dem Bearbeitungskopf 22 ausgestattet. Der Bearbeitungskopf 22 ist über ein Tragelement 24 mit dem Balken 232 verbunden. In einem Beispiel trägt das Tragelement 24 den Bearbeitungskopf 22 auf eine in Z-Achsen-Richtung und Y-Achsen-Richtung bewegliche Weise. D. h. das Tragelement 24 ist mit einem Antriebssystem (nicht dargestellt) ausgestattet, das den Bearbeitungskopf 22 in der Z-Achsen-Richtung und der Y-Achsen-Richtung bewegt.
Die Lasermaschine 1 beinhaltet eine Abluftöffnung 31 und eine Außenluft-Einlassöffnung 32 in dem Gehäuse 10. Die Abluftöffnung 31 ist an der hinteren Fläche 12 des Gehäuses 10 vorgesehen und mit einer Ablufteinheit (nicht dargestellt) gekoppelt. In einem Beispiel ist die Abluftöffnung 31 im Wesentlichen an der gleichen Position wie die obere Fläche des Bearbeitungstisches 21 in der Z-Achsen-Richtung vorgesehen. Die Ablufteinheit erzeugt einen Luftstrom, bei dem es sich um einen Strom von Luft im Inneren des Gehäuses 10 handelt. Die Außenluft-Einlassöffnung 32 ist in einem oberen Teil des Gehäuses 10 zwischen der vorderen Fläche 11 und dem Bearbeitungskopf 22 in der X-Achsen-Richtung vorgesehen. D. h. der Bearbeitungskopf 22 ist zwischen der hinteren Fläche 12 und der Außenluft-Einlassöffnung 32 an allen Positionen im Bewegungsbereich des Bearbeitungskopfs 22 vorhanden. In dem Beispiel von 1 ist die Außenluft-Einlassöffnung 32 am Endteil der oberen Fläche 16 des Gehäuses 10 in der Nähe der Lade-/Entladetür 11a vorgesehen und nimmt Außenluft, d. h. Gas von außerhalb des Gehäuses 10, in das Gehäuse 10 auf. Ein Beispiel für das Gas ist Luft.
Die Lasermaschine 1 beinhaltet einen Ablenker 41 und eine Lichtabschirmplatte 42. Der Ablenker 41 lenkt die in das Gehäuse 10 aufgenommene Außenluft zum Bearbeitungskopf 22. Die Lichtabschirmplatte 42 ist in der Nähe der Außenluft-Einlassöffnung 32 außerhalb des Gehäuses 10 vorgesehen und umgibt die Außenluft-Einlassöffnung 32, sodass: Streulicht des Laserlichts vom Bearbeitungskopf 22 nicht aus der Außenluft-Einlassöffnung 32 entweicht; oder aus der Außenluft-Einlassöffnung 32 entweichendes Streulicht des Laserlichts ausreichend abgeschwächt wird. In einem Beispiel ist die Lichtabschirmplatte 42 ein plattenförmiges Element, das entlang der vorderen Fläche 11, der linken Fläche 13 und der rechten Fläche 14 um die rechteckige Außenluft-Einlassöffnung 32 herum angeordnet ist und senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zur oberen Fläche 16 des Gehäuses 10 steht.
Im Fall der ersten Ausführungsform wird die relative Position zwischen dem Bearbeitungskopf 22 und dem Werkstück 51 wie folgt verändert. In der Richtung von vorne nach hinten kann die relative Position zwischen dem auf dem Bearbeitungstisch 21 platzierten Werkstück 51 und dem Laserlicht aussendenden Bearbeitungskopf 22 verändert werden, indem der Bearbeitungstisch 21, der das Werkstück 51 trägt, bewegt oder ausgefahren wird. Zur Veränderung des Einfallswinkels des Laserlichts in Bezug auf das Werkstück 51 kann das Tragelement 24, das den Bearbeitungskopf 22 fixiert, einen oder mehrere Drehmechanismen zum Drehen des Bearbeitungskopfs 22 beinhalten.
Wenn das Werkstück 51 durch Bestrahlung mit Laserlicht bearbeitet wird, wird reflektiertes Licht oder Streulicht des Laserlichts oder Bearbeitungslicht von der bearbeiteten Substanz oder von Plasma oder dergleichen aus Bearbeitungsgas vom Bearbeitungspunkt ausgesendet. Darüber hinaus wird Staub oder dergleichen, der ein Material enthält, aus dem das Werkstück 51 gebildet ist, eine Schmelze oder ein Oxid des Materials oder dergleichen von dem Werkstück 51 erzeugt und schwebt in der Luft. Insbesondere dann, wenn das Werkstück 51 aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFRP) oder dergleichen besteht, enthält der Staub leitende Fasern wie etwa Kohlenstofffasern. Wenn sich solche schwebenden feinen leitenden Fasern an ein elektrisches Substrat in der Steuervorrichtung, Stromversorgungsvorrichtung (nicht dargestellt) oder dergleichen der Lasermaschine 1 anlagern, kommt es zu einem Kurzschluss in einem Stromkreis auf dem elektrischen Substrat, was zu einer Fehlfunktion oder Beschädigung der Lasermaschine 1 führen kann. Daher ist es insbesondere erforderlich, dass Bearbeitungslicht oder schwebender Staub nicht aus der Lasermaschine 1 herausgelassen wird. Daher sind bei der ersten Ausführungsform der Bearbeitungstisch 21, der den Bearbeitungspunkt beinhaltet, der Bearbeitungskopf 22, das Portal 23 und dergleichen derart angeordnet, dass sie im Inneren des Gehäuses 10, das als Abdeckung dient, vollständig abgedeckt sind.
Wenn die Lade-/Entladetür 11a geöffnet wird, während erzeugter Staub im Inneren des Gehäuses 10 schwebt, kann Staub aus dem Gehäuse 10 entweichen. Zum Sammeln des während der Bearbeitung erzeugten Staubs ist es erforderlich, einen unidirektionalen Abluftstrom zu bilden, der durch den Bearbeitungspunkt zur Abluftöffnung 31 strömt. Wenn die Außenluft-Einlassöffnung 32 zum Beispiel an der oberen Fläche 16 unmittelbar über dem Bearbeitungspunkt angebracht ist, verläuft der Strom nicht unidirektional durch den Bearbeitungspunkt, sondern breitet sich in dem Gehäuse 10 aus und bildet eine Stagnationszone um den Bearbeitungspunkt. Bei einer solchen Konfiguration wird Staub in dem Gehäuse 10 verteilt und auf der unteren Fläche 15 in dem Gehäuse 10 abgelagert. In diesem Fall kann der Staub aufgewirbelt werden, wenn das Werkstück 51 auf dem Bearbeitungstisch 21 platziert wird oder von ihm entfernt wird.
2 ist eine Querschnittansicht, die ein Beispiel des Abluftstroms in dem Gehäuse der Lasermaschine gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. Gemäß der Konfiguration der ersten Ausführungsform bildet in dem Gehäuse 10 die Außenluft, die durch die Außenluft-Einlassöffnung 32 an der oberen Fläche 16 in der Nähe der Lade-/Entladetür 11a aufgenommen wird, einen Abluftstrom EF, d. h. einen Strom, der in einer Richtung durch den Bearbeitungspunkt zur Abluftöffnung 31 strömt, wobei es sich dabei um eine Abwärtsströmung von der oberen Fläche 16 zum Bearbeitungspunkt handelt. Die Ansaugung erfolgt insbesondere an der hinteren Fläche 12, d. h. der Oberfläche, die der Lade-/Entladetür 11a zugewandt ist, in Richtung der Abluftöffnung 31, die mit der Ablufteinheit gekoppelt ist, und die Außenluft-Einlassöffnung 32 ist an der oberen Fläche 16 in der Nähe der Lade-/Entladetür 11a zwischen der Lade-/Entladetür 11a und dem Bearbeitungspunkt angebracht.
Da die Außenluft-Einlassöffnung 32 an der oberen Fläche 16 des Gehäuses 10 angebracht ist, erreicht das reflektierte Licht, Streulicht oder Bearbeitungslicht einen Bediener außerhalb des Gehäuses 10 über die Decke des Raums, in dem das Gehäuse 10 installiert ist, auch dann, wenn an dem Werkstück 51 reflektiertes Licht oder gestreutes Licht des Laserlichts oder am Bearbeitungspunkt erzeugtes Bearbeitungslicht aus der Außenluft-Einlassöffnung 32 entweicht. D. h. das reflektierte Licht, Streulicht oder Bearbeitungslicht wird gestreut und ausreichend abgeschwächt, bevor es ausgehend vom Inneren des Gehäuses 10 durch die Außenluft-Einlassöffnung 32 die Position des Bedieners erreicht. Darüber hinaus wird durch die einfache Konfiguration, bei der die Lichtabschirmplatte 42 um die Außenluft-Einlassöffnung 32 außerhalb des Gehäuses 10 vorgesehen ist, reflektiertes Licht, Streulicht oder Bearbeitungslicht durch Reflexion und Streuung an der Lichtabschirmplatte 42 abgeschwächt. D. h. das reflektierte Licht, Streulicht oder Bearbeitungslicht kann im Wesentlichen in dem Gehäuse 10 eingeschlossen werden, und es kann eine sichere Umgebung für den außerhalb des Gehäuses 10 arbeitenden Bediener geschaffen werden. Anzumerken ist, dass wenn die Reflexion und Streuung des reflektierten Lichts, Streulichts oder Bearbeitungslichts durch die Ausbreitung vom Bearbeitungspunkt zur Außenluft-Einlassöffnung 32 ausreichend abgeschwächt werden kann, die Lichtabschirmplatte 42 nicht unbedingt vorgesehen werden muss.
Wie oben beschrieben, kann bei der ersten Ausführungsform die Außenluft-Einlassöffnung 32 zur Erzielung von Außenluftzufuhr und Lichtabschirmung in der Lasermaschine 1 in einer einfachen Form ausgebildet werden.
Wie in 2 dargestellt, wird, wenn Luft im Inneren des Gehäuses 10 über die Abluftöffnung 31 durch die Ablufteinheit (nicht dargestellt) abgeführt wird, Außenluft über die Außenluft-Einlassöffnung 32 in das Gehäuse 10 aufgenommen. Die Strömungsrichtung der durch die Außenluft-Einlassöffnung 32 aufgenommenen Außenluft wird durch die Neigung des Ablenkers 41, der an der oberen Fläche 16 im Inneren des Gehäuses 10 vorgesehen ist, gekrümmt. D. h. die Außenluft strömt in Richtung des Bearbeitungspunkts an dem Werkstück 51 an der Spitze des Bearbeitungskopfs 22. Die Außenluft strömt in einer Richtung in Bezug auf den Bearbeitungspunkt, und am Bearbeitungspunkt erzeugter Staub kann zu der Abluftöffnung 31 abgeführt werden, die an der Rückseite angeordnet ist. Ferner kann, da die Außenluft-Einlassöffnung 32 somit in der Nähe der Lade-/Entladetür 11a an der oberen Fläche 16 angebracht ist, der Abluftstrom EF dem Bearbeitungspunkt in einer Abwärtsströmung zugeführt werden. Folglich wird der Abluftstrom EF, selbst wenn das Werkstück 51 eine dreidimensionale Form hat, nicht durch die Form des Teils des Werkstücks 51 zwischen der Lade-/Entladetür 11a und dem Bearbeitungskopf 22 blockiert, und am Bearbeitungspunkt erzeugter Staub kann abgeführt und gesammelt werden.
In einem Beispiel beinhaltet der Ablenker 41 einen ersten Abschnitt 411 mit einer flachen Plattenform, der sich von der oberen Fläche 16 zur unteren Fläche 15 erstreckt, und einen zweiten Abschnitt 412 mit einer flachen Plattenform, der sich vom Endteil des ersten Abschnitts 411, der der unteren Fläche 15 zugewandt ist, zum Bearbeitungskopf 22 erstreckt. Der Ablenker 41 kann aus einer einzigen Platte gebildet sein oder teilweise eine gekrümmte Oberfläche aufweisen. Der Winkel α zwischen der geneigten Oberfläche des zweiten Abschnitts 412 des Ablenkers 41 und der oberen Fläche 16 des Gehäuses 10 ist abhängig von der Positionsbeziehung zwischen der Position des Ablenkers 41 und dem Bearbeitungsbereich zum Beispiel auf einen Bereich von 25 bis 50 Grad eingestellt. Darüber hinaus kann der Ablenker 41 durch einen Teil der Innenoberfläche des Gehäuses 10, der die obere Fläche 16 beinhaltet, gebildet werden. Die Breite des Ablenkers 41 in der Y-Achsen-Richtung muss nur größer sein als die Breite der Außenluft-Einlassöffnung 32 in der Y-Achsen-Richtung. Die Breite des Ablenkers 41 in der Y-Achsen-Richtung ist vorzugsweise etwa 10 % größer als die Breite der Außenluft-Einlassöffnung 32 in der Y-Achsen-Richtung. Darüber hinaus kann sich der Ablenker 41 von der linken Fläche 13 zur rechten Fläche 14 des Gehäuses 10 erstrecken. Die Länge des Ablenkers 41 in der X-Achsen-Richtung muss nur größer sein als die Länge der Außenluft-Einlassöffnung 32 in der X-Achsen-Richtung, sodass sich die Außenluft, die durch die Außenluft-Einlassöffnung 32 in das Gehäuse 10 eingeführt wird, in dem Gehäuse 10 ausbreitet und anschließend den Ablenker 41 erreicht. Anders ausgedrückt beinhaltet eine Projektion des Ablenkers 41 auf die obere Fläche 16 die Außenluft-Einlassöffnung 32. In einem Beispiel kann die Länge des Ablenkers 41 in der X-Achsen-Richtung etwa ein Mehrfaches der Länge der Außenluft-Einlassöffnung 32 in der X-Achsen-Richtung betragen. Anzumerken ist, dass mit zunehmender Länge des Ablenkers 41 in der X-Achsen-Richtung die Entfernung entlang der Strömung zunimmt und dementsprechend die Steuerbarkeit der Ausrichtung der Strömung auf den Bearbeitungspunkt verbessert wird.
Obwohl 1 einen Fall darstellt, in dem die Form des Gehäuses 10 ein rechteckiges Parallelepiped ist, ist die Form des Gehäuses 10 in der ersten Ausführungsform nicht auf ein rechteckiges Parallelepiped beschränkt. Das Gehäuse 10 kann jede im Wesentlichen hexaedrische Struktur aufweisen, solang die Wirkung der ersten Ausführungsform erzielt werden kann, d. h. solang Staub wirksam abgeführt und gesammelt werden kann. Beispielsweise können die Ecken des Gehäuses 10 abgeschrägt sein, und die Ecken des Gehäuses 10 können durch gekrümmte Oberflächen gebildet sein. Ein Vorsprung oder eine gekrümmte Oberfläche kann an der vorderen Fläche 11, der hinteren Fläche 12, der linken Fläche 13, der rechten Fläche 14 oder der oberen Fläche 16 des Gehäuses 10 vorgesehen sein.
Als nächstes wird die Position der an der oberen Fläche 16 vorgesehenen Außenluft-Einlassöffnung 32 beschrieben. Wenn die Außenluft-Einlassöffnung 32 an einer Position angebracht ist, die relativ weit vom Bearbeitungspunkt entfernt ist und nahe der Lade-/Entladetür 11a ist, ist der Abluftstrom EF in der Nähe des Bearbeitungspunkts eine Abwärtsströmung, die nahezu horizontal ist. 3 ist eine Querschnittansicht, die ein anderes Beispiel des Abluftstroms in dem Gehäuse der Lasermaschine gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. In 3 ist die Position des Bearbeitungstisches 21 eine andere als jene in dem Fall von 2. 3 zeigt die Lasermaschine 1 ohne die Lichtabschirmplatte 42. Wie in 3 dargestellt, ist der Abluftstrom EF in der Nähe des Bearbeitungspunkts trotz der Bewegung der Bearbeitungsposition auf dem Werkstück 51 eine Abwärtsströmung, die nahezu horizontal ist. Auf diese Weise kann die Strömung in einer einzigen Richtung in Bezug auf den gesamten Bearbeitungstisch 21 zur Abluftöffnung 31 gerichtet werden.
Andererseits ist, wenn die Außenluft-Einlassöffnung 32 relativ nahe am Bearbeitungspunkt und weit von der Lade-/Entladetür 11a entfernt angebracht ist, der durch die geneigte Oberfläche des zweiten Abschnitts 412 des Ablenkers 41 und die obere Fläche 16 gebildete Winkel α so eingestellt, dass er groß ist, zum Beispiel auf 70 Grad oder mehr. Dadurch ist der Abluftstrom EF in der Nähe des Bearbeitungspunkts eine Abwärtsströmung mit einer größeren Neigung in Bezug auf den Bearbeitungspunkt. In diesem Fall kann abhängig von der Oberflächenform des Werkstücks 51 eine große Stagnationszone auf der Oberfläche des Werkstücks 51 gebildet werden, und ein Teil der Strömung kann in Richtung der Lade-/Entladetür 11a gegenüber der rückwärtig angeordneten Abluftöffnung 31 fließen, was dazu führt, dass am Bearbeitungspunkt erzeugter Staub oder dergleichen teilweise in dem Gehäuse 10 verteilt und abgelagert wird. Daher ist es in Bezug auf das Werkstück 51 erforderlich, dass der Abluftstrom EF keine Abwärtsströmung mit einer großen Neigung ist.
Nun wird das Ergebnis der numerischen Fluidanalyse zum Einfluss der Position der Außenluft-Einlassöffnung 32 beschrieben. 4 ist eine Querschnittansicht, die ein Beispiel der Lage der Außenluft-Einlassöffnung in der Lasermaschine gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. Wie in 4 dargestellt, ist die Position der Außenluft-Einlassöffnung 32 vorzugsweise näher an der Lade-/Entladetür 11a als am Bearbeitungskopf 22 und zwischen der Lade-/Entladetür 11a und einer der Lade-/Entladetür 11a zugewandten Stirnfläche 21a des Bearbeitungstisches 21 angeordnet. Darüber hinaus befindet sich die Position der Außenluft-Einlassöffnung 32 vorzugsweise an der oberen Fläche 16 nahe an der Lade-/Entladetür 11a, wo der Winkel A, gebildet durch die gerade Linie L1, die vom Bearbeitungskopf 22 zum Bearbeitungstisch 21 gezogen wird, und die gerade Linie L2, die den Punkt P, wo die gerade Linie L1 die Oberfläche des Bearbeitungstisches 21 schneidet, mit der Außenluft-Einlassöffnung 32 verbindet, 30 Grad oder mehr beträgt. Durch Einstellen der Position der Außenluft-Einlassöffnung 32 auf eine Position, in der der Winkel A 40 Grad oder mehr beträgt, kann ferner der Winkel, der durch die Neigung des Abluftstroms EF in Bezug auf den Bearbeitungspunkt und die obere Fläche 16 gebildet wird, so gesteuert werden, dass er 50 Grad oder weniger beträgt. Als Ergebnis ist zu sehen, dass ein unidirektionaler Strom zur Abluftöffnung 31 in Bezug auf den gesamten Bearbeitungstisch 21 im Inneren des Gehäuses 10 gebildet werden kann, ohne eine große Stagnationszone auf der Oberfläche des Werkstücks 51 zu bilden.
5 ist eine Querschnittansicht, die eine andere beispielhafte Konfiguration der Lasermaschine gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. Bei der in 5 dargestellten Lasermaschine 1 ist die Position der Außenluft-Einlassöffnung 32 eine andere als jene in 1 und 2. In 1 und 2 ist die Außenluft-Einlassöffnung 32 an der oberen Fläche 16 in der Nähe der Lade-/Entladetür 11a angebracht, während die Außenluft-Einlassöffnung 32 in 5 an einer Position in Kontakt mit der Firstlinie der vorderen Fläche 11 und der oberen Fläche 16 des Gehäuses 10 angebracht ist. Diese Position der Außenluft-Einlassöffnung 32 ist ebenfalls wirksam bei der Bildung des unidirektionalen Abluftstroms EF vom Bearbeitungspunkt zur Abluftöffnung 31. Anzumerken ist, dass die anderen Konfigurationen die gleichen sind wie in 1 und 2, sodass auf deren Beschreibung verzichtet wird.
In dem oben beschriebenen Fall wird der Ablenker 41 durch ein einziges Element gebildet, der Ablenker 41 kann jedoch durch eine Vielzahl von Elementen gebildet werden. In diesem Fall ist die Vielzahl von Elementen parallel zueinander in der X-Achsen-Richtung in einem Bereich, der die Außenluft-Einlassöffnung 32 der oberen Fläche 16 einschließt, im Inneren des Gehäuses 10 angeordnet. 6 ist eine Querschnittansicht, die eine andere beispielhafte Konfiguration der Lasermaschine gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. In 6 wird der Ablenker 41 durch drei Elemente gebildet. Der Ablenker 41 beinhaltet ein Paar von Elementen, die in Abständen in der X-Achsen-Richtung entlang der Seiten der Außenluft-Einlassöffnung 32 in der Y-Achsen-Richtung angeordnet sind, und ein Element, das in der Nähe des mittigen Teils der Außenluft-Einlassöffnung 32 zwischen dem Paar von Elementen vorgesehen ist. Auf diese Weise werden durch die drei Elemente parallele Strömungspfade gebildet. Die anderen Konfigurationen sind die gleichen wie in 1 und 2, sodass auf deren Beschreibung verzichtet wird. In diesem Fall kann die Direktivität des Abluftstroms EF im Vergleich zu dem Fall von 1 und 2 verstärkt werden, sodass der Strom genauer in Richtung des Bearbeitungspunkts gelenkt werden kann. Obwohl 6 den Fall zeigt, in dem der Ablenker 41 zwei parallele Strömungspfade aufweist, kann der Ablenker 41 drei oder mehr parallele Strömungspfade aufweisen.
Anzumerken ist, dass in den oben beschriebenen Fällen der Ablenker 41 im Inneren des Gehäuses 10 vorgesehen ist, der Ablenker 41 kann jedoch auch an der Außenluft-Einlassöffnung 32 außerhalb des Gehäuses 10 vorgesehen sein. In diesem Fall ist der Ablenker 41 außerhalb der Außenluft-Einlassöffnung 32 in einem Winkel von 25 bis 50 Grad in Bezug auf die obere Fläche 16 des Gehäuses 10 angebracht. Dadurch wird ebenfalls eine ähnliche Wirkung erzielt. Beispielsweise kann der Ablenker 41 in diesem Fall durch ein oder mehrere Elemente gebildet werden, wie im Fall von 1, 2 und 6, oder er kann ein Rohr sein, das mit der Außenluft-Einlassöffnung 32 des Gehäuses 10 verbunden ist. Im Fall der Rohrverbindung kann die Struktur derart ausgestaltet sein, dass die in das Gehäuse 10 einzuführende Außenluft in das Gehäuse 10 geblasen wird, nachdem sie das Rohr passiert hat. Alternativ dazu kann ein Strömungspfad mit einer gewünschten Neigung an einem Element der oberen Fläche 16 ausgebildet sein.
Die Lasermaschine 1 gemäß der ersten Ausführungsform beinhaltet: das hexaedrische Gehäuse 10, das die vordere Fläche 11, die hintere Fläche 12, die linke Fläche 13, die rechte Fläche 14, die untere Fläche 15 und die obere Fläche 16 aufweist; den in dem Gehäuse 10 angeordneten Bearbeitungstisch 21; und das Portal 23, das derart angeordnet ist, dass es den Bearbeitungstisch 21 in dem Gehäuse 10 überspannt und das den Bearbeitungskopf 22 beweglich trägt. Die vordere Fläche 11 des Gehäuses 10 dient als Lade-/Entladetür 11a. Das Gehäuse 10 beinhaltet die Außenluft-Einlassöffnung 32 an der oberen Fläche 16 nahe der Lade-/Entladetür 11a, und es beinhaltet die Abluftöffnung 31, die mit der Ablufteinheit an der hinteren Fläche 12 verbunden ist, die der vorderen Fläche 11 zugewandt ist. Die Lasermaschine 1 beinhaltet den Ablenker 41, der Außenluft zum Bearbeitungspunkt an der oberen Fläche 16 in der Nähe der Außenluft-Einlassöffnung 32 im Inneren des Gehäuses 10 führt. Der gesamte Bewegungsbereich des Bearbeitungskopfs 22 befindet sich zwischen der hinteren Fläche 12 und der Außenluft-Einlassöffnung 32. Eine solche Konfiguration ermöglicht es, dass Außenluft von der Außenluft-Einlassöffnung 32 schräg über dem Bearbeitungspunkt zugeführt wird, sodass die Außenluft dem Bearbeitungspunkt zugeführt werden kann, ohne von dem Werkstück 51 abgeschirmt zu werden. D. h. es ist möglich, den Abluftstrom EF zu bilden, der auf stabile Weise am Bearbeitungspunkt erzeugten Staub abführt, wenn das dreidimensionale Werkstück 51 mit Vorsprüngen und Vertiefungen durch Laserlichtbestrahlung bearbeitet wird.
Bei dem in der Patentliteratur 1 beschriebenen Laserschneidegerät erfordert die Installation der Einlassöffnung an einer Oberfläche des Abdeckelements Maßnahmen, um zu verhindern, dass der Abluftstrom innerhalb des Abdeckelements gestört wird, und um zu verhindern, dass Streulicht des Laserlichts entweicht. Aus diesem Grund hat die an der Einlassöffnung angebrachte Haube zur Abschirmung von Licht eine komplizierte Form, und es wird ein großer Raum für die Installation der Haube benötigt.
Andererseits könnte bei der ersten Ausführungsform reflektiertes Licht, Streulicht oder Bearbeitungslicht aus der Außenluft-Einlassöffnung 32 austreten, es wird jedoch durch die Decke in dem Raum, in dem das Gehäuse 10 vorgesehen ist, gestreut, und erreicht dann einen Bediener außerhalb des Gehäuses 10. Das reflektierte Licht, Streulicht oder Bearbeitungslicht ist jedoch zu dem Zeitpunkt, zu dem es den Bediener erreicht, ausreichend abgeschwächt. Daher ist es möglich, mit dem Entweichen von reflektiertem Licht, Streulicht oder Bearbeitungslicht umzugehen, ohne eine komplizierte Form zu bilden, die eine Lichtabschirmungsfunktion aufweist, und Außenluft an der Außenluft-Einlassöffnung 32 in dem Gehäuse 10 aufzunehmen. Da das Gehäuse 10 keine komplizierte Form zur Lichtabschirmung aufweist, kann darüber hinaus die Lade-/Entladetür 11a zum Laden/Entladen des großen Werkstücks 51 in den / aus dem Bearbeitungsbereich an dem Gehäuse 10 vorgesehen werden.
Darüber hinaus muss bei dem in der Patentliteratur 1 beschriebenen Laserschneidegerät die Lufteinlassöffnung entlang der Längsrichtung des Bearbeitungstisches lang sein, damit die Lufteinlassöffnung in dem Abdeckelement in seitlicher Richtung in Bezug auf den Bearbeitungstisch, der in horizontaler Richtung eine rechteckige Form aufweist, angebracht werden kann. Bei dem in der Patentliteratur 1 beschriebenen Laserschneidegerät ist für die Einlassöffnung ein wesentlich größerer Raum erforderlich.
Andererseits ist bei der ersten Ausführungsform die Außenluft-Einlassöffnung 32 an der oberen Fläche 16 des rechteckigen parallelepipedischen Gehäuses 10 vorgesehen, sodass der Abluftstrom EF in Längsrichtung im Inneren des Gehäuses 10 verläuft. Daher kann im Gegensatz zu dem in der Patentliteratur 1 beschriebenen Laserschneidegerät der durch die Laserbearbeitung erzeugte Staub abgeführt werden, ohne dass ein viel breiterer Raum für die Außenluft-Einlassöffnung 32 benötigt wird. Auch wenn das Portal 23 vorgesehen ist, wird die Außenluft von der oberen Fläche 16 des Gehäuses 10 eingeführt, sodass das Portal 23 den Abluftstrom EF nicht behindert. Da ferner das Portal 23 in der Richtung quer zur seitlichen Richtung des Bearbeitungstisches 21 angebracht ist, ist es möglich, die Größe im Vergleich zu dem Fall, in dem das Portal 23 in der Richtung quer zur Längsrichtung angebracht ist, zu verringern.
Zweite Ausführungsform.
Bei der ersten Ausführungsform wird das Werkstück 51 auf dem Bearbeitungstisch 21 in Bezug auf den Bearbeitungskopf 22 bewegt, indem der Bearbeitungstisch 21 in der X-Achsen-Richtung bewegt oder ausgefahren wird. Im Rahmen der zweiten Ausführungsform wird ein Fall beschrieben, in dem das Portal 23, das den Bearbeitungskopf 22 trägt, bewegt wird.
7 ist eine Querschnittansicht, die eine beispielhafte Konfiguration der Lasermaschine gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. Anzumerken ist, dass Komponenten, die identisch mit jenen der ersten Ausführungsform sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden und dass auf ihre Beschreibung verzichtet wird. Die zweite Ausführungsform zeigt einen Fall, in dem die Lichtabschirmplatte 42 nicht vorgesehen ist. Bei der Lasermaschine 1 gemäß der zweiten Ausführungsform ist das Portal 23 in der X-Achsen-Richtung beweglich. D. h. das Portal 23 ist mit einem Antriebssystem (nicht dargestellt) ausgestattet, und das Portal 23 wird durch das Antriebssystem in der X-Achsen-Richtung bewegt. Wie in 7 dargestellt, bildet von der Außenluft-Einlassöffnung 32 kommende Außenluft den unidirektionalen Abluftstrom EF, der an einer vorbestimmten Position auf den Bearbeitungstisch 21 trifft und anschließend entlang der Oberfläche des Werkstücks 51 zur Abluftöffnung 31 strömt.
8 und 9 sind Querschnittansichten, die schematisch die Bewegung des Portals in der Lasermaschine gemäß der zweiten Ausführungsform zeigen. Wie in 7 bis 9 dargestellt, bleibt der Bearbeitungspunkt, an dem das Werkstück 51 mit Laserlicht bestrahlt wird, im Abluftstrom EF, auch wenn sich das Portal 23 bewegt, um die Position des Bearbeitungskopfs 22 zu bewegen, sodass am Bearbeitungspunkt erzeugter Staub an jeder Bearbeitungsposition abgeführt werden kann.
Bei der zweiten Ausführungsform wird das Portal 23 bewegt, wenn eine Bearbeitung durchgeführt wird. Im Falle der Bewegung des Portals 23 ist es nicht notwendig, einen zusätzlichen Raum zur Bewegung des Bearbeitungstisches 21 in dem Gehäuse 10 sicherzustellen. Daher kann die Länge des Gehäuses 10 der Lasermaschine 1 in der X-Achsen-Richtung in Bezug auf den Bearbeitungstisch 21 reduziert werden, oder die Länge des Bearbeitungstisches 21 in der X-Achsen-Richtung in Bezug auf das Gehäuse 10 kann erhöht werden. Dadurch ist es möglich, zusätzlich zur Wirkung der ersten Ausführungsform die Wirkung zu erzielen, dass die Raumnutzungseffizienz weiter verbessert werden kann.
Dritte Ausführungsform.
Im Rahmen der ersten und der zweiten Ausführungsform wurde der Fall beschrieben, in dem die Außenluft-Einlassöffnung 32 in der Nähe der Lade-/Entladetür 11a an der oberen Fläche 16 des Gehäuses 10 vorgesehen ist. Im Rahmen der dritten Ausführungsform wird ein Fall beschrieben, in dem die Außenluft-Einlassöffnung 32 an der vorderen Fläche 11 des Gehäuses 10 vorgesehen ist.
10 ist eine Querschnittansicht, die eine beispielhafte Konfiguration der Lasermaschine gemäß der dritten Ausführungsform zeigt. Im Fall der dritten Ausführungsform ist, wie in 10 dargestellt, die Außenluft-Einlassöffnung 32 an einer Oberseite der Lade-/Entladetür 11a an der vorderen Fläche 11 vorgesehen. Darüber hinaus ist der Ablenker 41 an der oberen Fläche 16 angebracht. Anzumerken ist, dass Komponenten, die identisch mit jenen der ersten und zweiten Ausführungsform sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden und dass auf ihre Beschreibung verzichtet wird.
Außenluft wird angesaugt und strömt durch die Außenluft-Einlassöffnung 32 in das Gehäuse 10. Der Abluftstrom EF, d. h. der Strom der einströmenden Außenluft, fließt an der oberen Fläche 16 entlang; wie in 10 dargestellt, kann der Abluftstrom EF jedoch durch den an der oberen Fläche 16 vorgesehenen Ablenker 41 zum Bearbeitungspunkt gelenkt werden, wie dies bei der ersten und zweiten Ausführungsform der Fall ist. Dadurch kann am Bearbeitungspunkt erzeugter Staub gesammelt werden, und Staub enthaltende Außenluft kann abgeführt werden.
Anzumerken ist, dass eine Lichtabschirmplatte 42a, wie in 10 dargestellt, über der Lade-/Entladetür 11a angebracht werden kann, um vom Bearbeitungspunkt kommendes reflektiertes Licht, Streulicht oder Bearbeitungslicht abzuschirmen. Die Lichtabschirmplatte 42a ist an der vorderen Fläche 11 in einem in Bezug auf die vordere Fläche 11 geneigten Winkel vorgesehen, sodass eine Projektion der Lichtabschirmplatte 42a auf die vordere Fläche 11 die Außenluft-Einlassöffnung 32 beinhaltet. Folglich gelangt reflektiertes Licht, Streulicht oder Bearbeitungslicht nicht über die obere Fläche 16 des Gehäuses 10 zu einem Bediener außerhalb des Gehäuses 10. Reflektiertes Licht, Streulicht oder Bearbeitungslicht könnte durch die Außenluft-Einlassöffnung 32 hindurchtreten, wobei in diesem Fall das Licht einen Bediener außerhalb des Gehäuses 10 über die Lichtabschirmplatte 42a und die Decke an einer höheren Position in dem Raum erreicht, in dem die Lasermaschine 1 angeordnet ist. In der Zwischenzeit wird jedoch das reflektierte Licht, Streulicht oder Bearbeitungslicht weiter gestreut und abgeschwächt. In dem oben beschriebenen Fall ist die Außenluft-Einlassöffnung 32 an einer Oberseite der Lade-/Entladetür 11a vorgesehen, die Außenluft-Einlassöffnung 32 kann jedoch auch an der Lade-/Entladetür 11a vorgesehen sein. In einem Beispiel ist die Außenluft-Einlassöffnung 32 in einem oberen Teil der Lade-/Entladetür 11a einstückig mit der Lade-/Entladetür 11a ausgebildet.
Die dritte Ausführungsform kann auch entweder die Konfiguration, bei der der Bearbeitungstisch 21 in der X-Achsen-Richtung bewegt oder ausgefahren wird, oder die Konfiguration, bei der das Portal 23 mit dem Bearbeitungskopf 22 in der X-Achsen-Richtung bewegt wird, annehmen.
Die dritte Ausführungsform kann die gleichen Wirkungen wie die erste und zweite Ausführungsform erzielen.
Vierte Ausführungsform.
Im Rahmen der vierten Ausführungsform wird ein Fall beschrieben, in dem das Verhältnis der X-Achsen-Richtung des Gehäuses 10 zur Höhenrichtung größer ist als bei der ersten Ausführungsform.
11 ist eine Querschnittansicht, die eine beispielhafte Konfiguration der Lasermaschine gemäß der vierten Ausführungsform zeigt. Anzumerken ist, dass Komponenten, die identisch mit jenen der ersten Ausführungsform von 1 und 2 sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden und dass auf ihre Beschreibung verzichtet wird. Wie in 11 dargestellt, ist das Verhältnis der Länge des Gehäuses 10 in der X-Achsen-Richtung, d. h. der Längsrichtung, zur Höhe in der Z-Achsen-Richtung größer als jenes, das in der ersten Ausführungsform von 2 zu sehen ist. In Anbetracht der Tatsache, dass die Höhe des Gehäuses 10 in 11 und 2 gleich ist, bezieht sich die vierte Ausführungsform auf einen Aspekt, der sich auf die Lasermaschine 1 bezieht, die ein Werkstück 51 mit einer längeren Form bearbeiten kann. Die Lasermaschine 1 gemäß der vierten Ausführungsform verändert die relative Position zwischen dem Bearbeitungskopf 22 und dem Werkstück 51, indem wie bei der ersten Ausführungsform der Bearbeitungstisch 21 bewegt oder ausgefahren wird. Beispielsweise beträgt der Wert des Verhältnisses der Länge in der X-Achsen-Richtung zur Höhe in der Z-Achsen-Richtung in der ersten Ausführungsform in 2 etwa 2,2, während der Wert in der vierten Ausführungsform in 11 etwa 3 beträgt.
Wie in 11 dargestellt, ist, da die Länge des Gehäuses 10 in der X-Achsen-Richtung größer als bei der ersten Ausführungsform ist, der Abstand zwischen dem an dem Portal 23 befestigten Bearbeitungskopf 22 und der Lade-/Entladetür 11a ebenfalls größer. Dementsprechend wird im Vergleich zur ersten Ausführungsform der Winkel α des Ablenkers 41 derart eingestellt, dass er zu der weiter entfernten Bearbeitungsposition gerichtet ist. Beispielsweise beträgt der Winkel α, der durch die obere Fläche 16 und den zweiten Abschnitt 412 des Ablenkers 41 gebildet wird, 25 Grad oder weniger. Darüber hinaus beinhaltet die Lasermaschine 1 gemäß der vierten Ausführungsform ferner eine Drossel 43, d. h. ein Element, das die Richtung des Abluftstroms EF von der oberen Fläche 16 nach unten zum Bearbeitungspunkt hin ändert, und zwar zwischen der oberen Fläche 16 und dem Balken 232 des Portals 23. Die Drossel 43 beinhaltet eine Oberfläche, die einem Raum zugewandt ist, der die Außenluft-Einlassöffnung 32 beinhaltet, und die in Bezug auf die obere Fläche 16 geneigt ist. D. h. die Drossel 43 beinhaltet eine geneigte Oberfläche auf der Seite der Außenluft-Einlassöffnung 32.
Bei einer solchen Konfiguration fließt Außenluft, die durch die Außenluft-Einlassöffnung 32 in das Gehäuse 10 eingeführt wurde, zur Abluftöffnung 31, nachdem sie dem Bearbeitungspunkt an der Spitze des Bearbeitungskopfs 22 zugeführt wurde, wodurch Staub oder dergleichen abgeführt werden kann.
In 11 ist die Drossel 43 durch eine flache Platte ausgebildet, die in einem Winkel zur oberen Fläche 16 vorgesehen ist, sie kann jedoch an der Verbindung zur oberen Fläche 16 eine gekrümmte Oberfläche beinhalten. Alternativ dazu kann die Drossel 43 durch Anbringen eines säulenförmigen Elements ausgebildet werden, das eine sich zur oberen Fläche 16 hin verjüngende Oberfläche aufweist, oder die Drossel 43 kann ausgebildet werden, indem ein Vorsprung an der Form der oberen Fläche 16 gebildet wird. Die Breite der Drossel 43 in der Y-Achsen-Richtung muss nur größer als die Breite des Bearbeitungstisches 21 sein. Die Breite der Drossel 43 in der Y-Achsen-Richtung ist vorzugsweise um 10 % größer als die Breite des Bearbeitungstisches 21. Ferner entspricht die Breite der Drossel 43 in der Y-Achsen-Richtung vorzugsweise der Länge zwischen der linken Fläche 13 und der rechten Fläche 14 des Gehäuses 10 in der Y-Achsen-Richtung. Wenn die Breite der Drossel 43 auf diese Weise ausreichend erhöht wird, können alle Strömungen in Richtung des Bearbeitungspunkts geleitet werden.
Als nächstes werden die Funktionen des Ablenkers 41 und der Drossel 43 in der Konfiguration der Lasermaschine 1 gemäß der vierten Ausführungsform beschrieben. 12 ist ein Diagramm, das ein Beispiel des Abluftstroms im Inneren des Gehäuses der Lasermaschine ohne eine Drossel zeigt. Bei der Lasermaschine 1 von 12 ist die Länge des Gehäuses 10 in der X-Achsen-Richtung die gleiche wie in 11, der Winkel α des Ablenkers 41 ist jedoch gleich dem, wie er im Rahmen der ersten Ausführungsform beschrieben wurde. D. h. der Winkel α zwischen dem zweiten Abschnitt 412 des Ablenkers 41 und der oberen Fläche 16 des Gehäuses 10 beträgt 25 bis 50 Grad. 12 zeigt einen Fall, in dem der Bearbeitungstisch 21 an der Rückseite angeordnet ist, um die vordere Fläche des Werkstücks 51 zu bearbeiten. Die gestrichelte Linie in der Zeichnung ist eine Verlängerung der Neigung des zweiten Abschnitts 412 des Ablenkers 41. Anzumerken ist, dass Komponenten, die identisch mit jenen der ersten Ausführungsform von 1 und 2 sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden und dass auf ihre Beschreibung verzichtet wird.
Wenn der Bearbeitungstisch 21 an dieser Position angeordnet ist, kollidiert der Abluftstrom EF, der durch die Außenluft gebildet wird, die durch die Außenluft-Einlassöffnung 32 eingesaugt wird, mit der Stirnfläche 21a des Bearbeitungstisches 21, die der Lade-/Entladetür 11a zugewandt ist, und ein Teil davon wird zur Lade-/Entladetür 11a zurückgeleitet, sodass dem Bearbeitungspunkt kein ausreichender Abluftstrom EF zugeführt werden kann. D. h. der Winkel des Ablenkers 41 ist ungenügend, und somit muss der Winkel α des Ablenkers 41 zu dem weiter entfernten Bearbeitungskopf 22 gerichtet sein.
13 ist ein Diagramm, das ein anderes Beispiel des Abluftstroms im Inneren des Gehäuses der Lasermaschine ohne die Drossel zeigt. Ähnlich wie 12 ist 13 ein Diagramm, das ein Beispiel des Abluftstroms EF im Inneren des Gehäuses 10 der Lasermaschine 1 ohne eine Drossel 43 zeigt. Bei der Lasermaschine 1 von 13 ist die Länge des Gehäuses 10 in der X-Achsen-Richtung die gleiche wie in 11. Der Winkel α ist so eingestellt, dass sich die Neigung des zweiten Abschnitts 412 des Ablenkers 41, d. h. eine Verlängerungslinie des zweiten Abschnitts 412, dem Bearbeitungspunkt nähert. Anzumerken ist, dass Komponenten, die identisch mit jenen der ersten Ausführungsform von 1 und 2 sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden und dass auf ihre Beschreibung verzichtet wird.
Wie in 13 dargestellt, wird durch ein Einstellen des Winkels α in der Weise, dass sich die Position auf der Verlängerungslinie der Neigung des zweiten Abschnitts 412 des Ablenkers 41 dem Bearbeitungspunkt nähert, der Abstand zwischen dem Abluftstrom EF und der oberen Fläche 16 verkürzt, und der Winkel zwischen der Richtung des Abluftstroms EF und der oberen Fläche 16 wird nahezu parallel, d. h. 20 Grad oder weniger. Wenn der Abluftstrom EF nach unten strömt, wird daher der Abluftstrom EF aufgrund des später beschriebenen Coandä-Effekts zur oberen Fläche 16 gezogen, um die obere Fläche 16 entlangzuströmen. Dadurch fließt, wie in 13 dargestellt, der Abluftstrom EF oberhalb des Bearbeitungspunkts vorbei und verläuft unter dem Portal 23, und am Bearbeitungspunkt erzeugter Staub oder dergleichen kann nicht abgeführt werden.
Wie in der japanischen Übersetzung der internationalen PCT-Anmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 2007-505283 beschrieben, handelt es sich beim Coandä-Effekt um ein Phänomen, das bei einem Luftfahrtversuch entdeckt wurde, der 1910 von dem rumänischen Ingenieur Henri Coandä durchgeführt wurde. Der Coandä-Effekt ist die Eigenschaft, dass ein Luftstrahl, der sich in ausreichender Nähe zu einer Oberfläche, z. B. einer Decke, befindet, von der Oberfläche angezogen wird und in Kontakt mit der Oberfläche weiterfließt. Der Coandä-Effekt wird auch als Oberflächeneffekt bezeichnet. Dieses Phänomen leitet sich von der Eigenschaft eines Luftstrahls ab, bei Kontakt von der Umgebungsluft angezogen und mit der Umgebungsluft vermischt, d. h. diffundiert zu werden. Es kann keine Umgebungsluft in eine Oberfläche hineingezogen werden, egal wie nahe sie sich an der Oberfläche befindet. Dies führt zu einer Verringerung des Drucks zwischen dem Luftstrom und der Oberfläche, sodass der Luftstrahl von der Oberfläche angezogen werden kann.
Andererseits wird, wie in 11 dargestellt, in der Konfiguration der Lasermaschine 1 gemäß der vierten Ausführungsform, bei der die Drossel 43 zwischen dem Ablenker 41 an der oberen Fläche 16 und dem Bearbeitungskopf 22 im Inneren des Gehäuses 10 angeordnet ist, der Abluftstrom EF durch den Ablenker 41 abgelenkt und anschließend zur oberen Fläche 16 gezogen, um entlang der oberen Fläche 16 zu strömen. Danach wird der Abluftstrom EF erneut entlang der Drossel 43 gebogen. Folglich wird der Abluftstrom EF von der oberen Fläche 16 getrennt, sodass der Abluftstrom EF zum Bearbeitungspunkt gelenkt werden kann. Daher wird auch in dem Gehäuse 10, das die vorliegende Konfiguration aufweist, d. h. das eine Form aufweist, die sich in der Bewegungsrichtung des Bearbeitungstisches 21 erstreckt, der Abluftstrom EF von der Außenluft-Einlassöffnung 32, die an der oberen Fläche 16 in der Nähe der Lade-/Entladetür 11a vorgesehen ist, zum Bearbeitungspunkt gelenkt, wodurch am Bearbeitungspunkt erzeugter Staub oder dergleichen zur Abluftöffnung 31 geleitet und gesammelt werden kann.
Die Lasermaschine 1 gemäß der vierten Ausführungsform beinhaltet die Drossel 43 zwischen dem Ablenker 41 an der oberen Fläche 16 im Inneren des sich in der Bewegungsrichtung des Bearbeitungstisches 21 erstreckenden Gehäuses 10 und dem Bearbeitungskopf 22. Folglich strömt die Außenluft, die durch die Außenluft-Einlassöffnung 32 in das Gehäuse 10 einströmt, entlang der oberen Fläche 16, wird aber durch die Drossel 43 zum Bearbeitungspunkt gerichtet. Folglich wird auch der Abluftstrom EF zum Bearbeitungspunkt im Inneren des sich in der Bewegungsrichtung des Bearbeitungstisches 21 erstreckenden Gehäuses 10 gerichtet, und es kann die gleiche Wirkung wie bei der ersten Ausführungsform erzielt werden.
Fünfte Ausführungsform.
Bei der vierten Ausführungsform ist die Drossel 43 im Inneren des sich in der Bewegungsrichtung des Bearbeitungstisches 21 erstreckenden Gehäuses 10 an der oberen Fläche 16 in einem Winkel angeordnet, der nicht senkrecht zur oberen Fläche 16 des Gehäuses 10 ist. Im Rahmen der fünften Ausführungsform wird eine Lasermaschine 1 beschrieben, die imstande ist, den Abluftstrom EF auf eine andere Weise als bei der vierten Ausführungsform zu dem Bearbeitungspunkt im Inneren des sich in der Bewegungsrichtung des Bearbeitungstisches 21 erstreckenden Gehäuses 10 zu lenken.
14 ist eine Querschnittansicht, die eine beispielhafte Konfiguration der Lasermaschine gemäß der fünften Ausführungsform zeigt. Bei der vierten Ausführungsform weist, wie in 11 dargestellt, die Drossel 43 eine Form auf, die eine geneigte Oberfläche an der Seite der Außenluft-Einlassöffnung 32 in Bezug auf die obere Fläche 16 des Gehäuses 10 beinhaltet. Bei der fünften Ausführungsform beinhaltet, wie in 14 dargestellt, die Drossel 43 eine Ebene senkrecht zu der oberen Fläche 16. Anzumerken ist, dass Komponenten, die identisch mit jenen der ersten Ausführungsform von 1 und 2 sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden und dass auf ihre Beschreibung verzichtet wird.
Nun wird der Abluftstrom im Inneren des Gehäuses 10 der Lasermaschine 1 gemäß der fünften Ausführungsform beschrieben. Ähnlich wie bei der vierten Ausführungsform wird die durch die Außenluft-Einlassöffnung 32 einströmende Außenluft durch den Ablenker 41 zu dem Portal 23 gerichtet, an dem der Bearbeitungskopf 22 befestigt ist. Dieser Strom, der sich nahe an der oberen Fläche 16 befindet und nahezu parallel zu der oberen Fläche 16 ist, wird jedoch aufgrund des Coandä-Effekts zu der oberen Fläche 16 gezogen und kollidiert dann mit der Drossel 43, wodurch er nach unten gekrümmt und zum Bearbeitungspunkt gelenkt wird. Daher kann selbst in dem Fall, in dem die Drossel 43 senkrecht zu der oberen Fläche 16 vorgesehen ist, am Bearbeitungspunkt erzeugter Staub oder dergleichen zur Abluftöffnung 31 geleitet und gesammelt werden.
In 11 wird bei der vierten Ausführungsform der Abluftstrom EF entlang der oberen Fläche 16 durch die Drossel 43 in einem leichten Winkel gekrümmt. Bei der fünften Ausführungsform hingegen kollidiert der Abluftstrom EF mit der Drossel 43, da die Drossel 43 in einer Ebene orthogonal zum Abluftstrom EF angeordnet ist, und es bildet sich ein Stagnationsbereich an der Oberfläche der Drossel 43. Danach fließt der Abluftstrom EF unter Vermeidung des Stagnationsbereichs und wird somit nach unten gerichtet, ohne der Drossel 43 zu folgen. Dadurch wird, wie in 14 dargestellt, die Richtung des Abluftstroms EF durch die Drossel 43 mit einem steileren Winkel als im Fall der vierten Ausführungsform gekrümmt.
Nun wird der Abluftstrom EF in der Nähe des Bearbeitungskopfs 22 in solchen Situationen beschrieben. 15 ist ein Diagramm, das einen beispielhaften Weg des Abluftstroms um den Bearbeitungskopf in der Lasermaschine gemäß der vierten Ausführungsform zeigt. In der Zeichnung zeigen zwei einzelne Pfeile EFa Stellen mit einem Durchsatz, z. B. 0,4 m/s, an denen ausreichend Staub gesammelt werden kann. Der Bereich zwischen diesen einzelnen Pfeilen EFa zeigt, wo der Durchsatz 0,4 m/sec oder mehr beträgt und Staub ordnungsgemäß gesammelt werden kann. In der Zeichnung stellt der Bereich zwischen den Schnittpunkten zwischen den jeweiligen einzelnen Pfeilen EFa und der durch die Mitte des Bearbeitungskopfs 22 verlaufenden geraden Linie L1, die mit abwechselnden langen und kurzen Strichen gezeichnet ist, den vertikalen Bereich R1 dar, in dem der Strom ordnungsgemäß Staub im Bearbeitungsbereich sammeln kann.
16 ist ein Diagramm, das einen beispielhaften Weg des Abluftstroms um den Bearbeitungskopf in der Lasermaschine gemäß der fünften Ausführungsform zeigt. Die zwei einzelnen Pfeile EFa in der Zeichnung entsprechen jenen, die unter Bezugnahme auf 15 beschrieben wurden. Wie in 16 dargestellt, kommt der Strom um den Bearbeitungskopf 22 der Lasermaschine 1 gemäß der fünften Ausführungsform von oben in einem größeren Winkel in Bezug auf den Bearbeitungskopf 22. In Anbetracht der Tatsache, dass der Abstand zwischen den einzelnen Pfeilen EFa der gleiche ist, ist daher der vertikale Bereich R2, in dem der Abluftstrom EF ordnungsgemäß Staub sammeln kann, größer als der Bereich R1 im Fall von 15. Somit ermöglicht die Konfiguration der Lasermaschine 1 gemäß der fünften Ausführungsform, dass in dem Bearbeitungsbereich mit einem größeren vertikalen Bereich Staub ordnungsgemäß gesammelt und abgeführt wird.
Im Vergleich zur vierten Ausführungsform ist bei der fünften Ausführungsform der Strömungswinkel in Bezug auf den Bearbeitungspunkt steil, und somit liegt die Position der Drossel 43 in der X-Achsen-Richtung in Bezug auf den Bearbeitungskopf 22 näher am Bearbeitungskopf 22. Wenn die Position der Drossel 43 in der X-Achsen-Richtung zu nahe am Bearbeitungskopf 22 liegt, verläuft der Abluftstrom EF über dem Bearbeitungsbereich. Wenn die Position der Drossel 43 in der X-Achsen-Richtung zu weit vom Bearbeitungskopf 22 entfernt ist, erreicht der Strom die Oberfläche des Bearbeitungstisches 21 vor dem Bearbeitungskopf 22, sodass sich der Strom unter dem Bearbeitungsbereich konzentriert. Dadurch kann der oben beschriebene Vorteil, dass der Bearbeitungsbereich, der abgedeckt werden kann, in vertikaler Richtung größer ist, nicht erzielt werden. Daher hat die Drossel 43 eine bevorzugte horizontale Position, die von dem gewünschten vertikalen Bereich des Bearbeitungsbereichs abhängt.
Nun wird das Ergebnis der numerischen Fluidanalyse der Position der Drossel 43 in der X-Achsen-Richtung beschrieben. 17 ist eine Querschnittansicht, die ein Beispiel der Lage der Drossel in der Lasermaschine gemäß der fünften Ausführungsform zeigt. Dieses Ergebnis zeigt, dass zur Bildung eines Stroms von der Lade-/Entladetür 11a durch den Bearbeitungspunkt zur Abluftöffnung 31, wie in 17 dargestellt, der Winkel B, der durch die gerade Linie L3 gebildet wird, die die Installationsposition der Drossel 43 an der oberen Fläche 16 mit dem Punkt P verbindet, an dem die von der Mitte des Bearbeitungskopfs 22 nach unten gezogene gerade Linie L1 den Bearbeitungstisch 21 schneidet, vorzugsweise 20 bis 55 Grad beträgt. Es wird stärker bevorzugt, dass die Drossel 43 dort angebracht wird, wo der Winkel B 30 bis 45 Grad beträgt. Durch das Anbringen der Drossel 43 innerhalb eines solchen Winkelbereichs ist es möglich, einen unidirektionalen Strom von der Lade-/Entladetür 11a zur Abluftöffnung 31 in dem Gehäuse 10 zu bilden, während die vertikale Spannbreite in Bezug auf den Bearbeitungspunkt vergrößert wird, wodurch am Bearbeitungspunkt erzeugter Staub oder dergleichen auf effiziente Weise gesammelt werden kann.
Bei der Lasermaschine 1 gemäß der fünften Ausführungsform ist die senkrecht zur oberen Fläche 16 angebrachte Drossel 43 zwischen dem Ablenker 41 an der oberen Fläche 16 im Inneren des sich in der Bewegungsrichtung des Bearbeitungstisches 21 erstreckenden Gehäuses 10 und dem Bearbeitungskopf 22 vorgesehen. Folglich strömt die Außenluft, die durch die Außenluft-Einlassöffnung 32 in das Gehäuse 10 einströmt, entlang der oberen Fläche 16, wird jedoch durch die Drossel 43 zum Bearbeitungspunkt gerichtet. Folglich wird auch der Abluftstrom EF zum Bearbeitungspunkt im Inneren des sich in der Bewegungsrichtung des Bearbeitungstisches 21 erstreckenden Gehäuses 10 gelenkt, und es kann die gleiche Wirkung wie bei der ersten Ausführungsform erzielt werden. Darüber hinaus kann im Vergleich zu dem Fall, in dem die Drossel 43 in einem Winkel vorgesehen ist, der wie bei der vierten Ausführungsform nicht senkrecht zu der oberen Fläche 16 ist, der Luftstrom einem größeren Bearbeitungsbereich in vertikaler Richtung zugeführt werden.
Obwohl im Rahmen der ersten bis fünften Ausführungsform der Fall beschrieben wurde, in dem die zu öffnende und zu schließende Lade-/Entladetür 11a an der vorderen Fläche 11 des Gehäuses 10 angebracht ist, kann die zu öffnende und zu schließende Lade-/Entladetür 11a an einer anderen Fläche als der vorderen Fläche 11 vorgesehen werden. Obwohl im Rahmen der ersten bis fünften Ausführungsform der Fall beschrieben wurde, in dem das Gehäuse 10 eine hohle hexaedrische Form aufweist, kann darüber hinaus die untere Fläche 15 durch die Bodenoberfläche in dem Raum gebildet werden, in dem das Gehäuse 10 der Lasermaschine 1 vorgesehen ist. Obwohl im Rahmen der ersten bis fünften Ausführungsform ein Beispiel beschrieben wurde, bei dem das Portal 23 vom doppelt getragenen Typ ist, bei dem der den Bearbeitungskopf 22 tragende Balken 232 durch die zwei Säulen 231 getragen wird, kann das Portal 23 ferner vom freitragenden Typ sein, bei dem der Balken 232 durch eine einzige Säule 231 getragen wird.
Die im Rahmen der oben erwähnten Ausführungsformen beschriebenen Konfigurationen geben Beispiele an. Die Ausführungsformen können mit einer anderen wohlbekannten Technik und miteinander kombiniert werden, und einige der Konfigurationen können weggelassen oder in einem Ausmaß, das nicht vom Wesentlichen abweicht, verändert werden.
Bezugszeichenliste
1 Lasermaschine; 10 Gehäuse; 11 vordere Fläche; 11a Lade-/Entladetür; 12 hintere Fläche; 13 linke Fläche; 14 rechte Fläche; 15 untere Fläche; 16 obere Fläche; 21 Bearbeitungstisch; 21a Stirnfläche; 22 Bearbeitungskopf; 23 Portal; 24 Tragelement; 31 Abluftöffnung; 32 Außenluft-Einlassöffnung; 41 Ablenker; 42, 42a Lichtabschirmplatte; 43 Drossel; 51 Werkstück; 231 Säule; 232 Balken; 411 erster Abschnitt; 412 zweiter Abschnitt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 200823548 [0003]
JP 2007505283 [0057]

Claims

Lasermaschine, umfassend: ein Gehäuse, das auf einer Bodenoberfläche in einem Raum angeordnet ist und Folgendes beinhaltet: eine erste Fläche und eine zweite Fläche orthogonal zu einer ersten Richtung, eine dritte Fläche und eine vierte Fläche orthogonal zu einer zweiten Richtung und eine fünfte Fläche orthogonal zu einer dritten Richtung und der Bodenoberfläche zugewandt, wobei die erste Richtung, die zweite Richtung und die dritte Richtung drei zueinander orthogonale Richtungen sind; einen Bearbeitungstisch, der im Inneren des Gehäuses angeordnet ist und eine Tischfläche beinhaltet, auf der ein Werkstück platziert wird und die parallel zur Bodenoberfläche ist; ein Portal, beinhaltend eine Säule, die auf wenigstens einer von gegenüberliegenden Seiten des Bearbeitungstisches in der zweiten Richtung vorgesehen ist, und einen Balken, der mit der Säule verbunden ist und sich in der zweiten Richtung über dem Bearbeitungstisch erstreckt; einen Bearbeitungskopf, der von dem Balken getragen wird und dafür eingerichtet ist, Laserlicht auszusenden; eine an der ersten Fläche vorgesehene Lade-/Entladetür, die geöffnet und geschlossen werden kann, zur Verwendung beim Laden/Entladen des Werkstücks; eine Abluftöffnung, die an der zweiten Fläche vorgesehen ist und mit einer Ablufteinheit verbunden ist, die einen Luftstrom erzeugt, bei dem es sich um einen Strom von Luft im Inneren des Gehäuses handelt; eine Außenluft-Einlassöffnung, die in einem oberen Teil des Gehäuses zwischen der ersten Fläche und dem Bearbeitungskopf in der ersten Richtung vorgesehen ist und dafür eingerichtet ist, Außenluft aufzunehmen, bei der es sich um Luft von außerhalb des Gehäuses handelt; und einen Ablenker, der dafür eingerichtet ist, die durch die Außenluft-Einlassöffnung eingeführte Außenluft zum Bearbeitungskopf zu lenken, wobei der Bearbeitungskopf zwischen der zweiten Fläche und der Außenluft-Einlassöffnung an allen Positionen in einem Bewegungsbereich angeordnet ist.
Lasermaschine nach Anspruch 1, wobei der Ablenker an der fünften Fläche im Inneren des Gehäuses vorgesehen ist.
Lasermaschine nach Anspruch 1, wobei der Ablenker durch eine Vielzahl von Elementen, die sich in der zweiten Richtung erstrecken und parallel zueinander in der ersten Richtung angeordnet sind, in einem die Außenluft-Einlassöffnung beinhaltenden Bereich an der fünften Fläche im Inneren des Gehäuses gebildet wird.
Lasermaschine nach Anspruch 1, wobei der Ablenker an der Außenluft-Einlassöffnung außerhalb des Gehäuses vorgesehen ist.
Lasermaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Außenluft-Einlassöffnung an der fünften Fläche vorgesehen ist.
Lasermaschine nach Anspruch 2, wobei die Außenluft-Einlassöffnung an einer Oberseite der Lade-/Entladetür an der ersten Fläche vorgesehen ist.
Lasermaschine nach Anspruch 2, ferner umfassend eine Drossel an der fünften Fläche im Inneren des Gehäuses zwischen der Außenluft-Einlassöffnung und dem Balken, wobei die Drossel dafür eingerichtet ist, eine Richtung des Luftstroms zum Bearbeitungskopf zu ändern.
Lasermaschine nach Anspruch 7, wobei die Drossel eine Oberfläche beinhaltet, die einem Raum zugewandt ist, der die Außenluft-Einlassöffnung beinhaltet, und die in Bezug auf die fünfte Fläche geneigt ist.
Lasermaschine nach Anspruch 7, wobei die Drossel ein plattenförmiges Element ist, das sich in der zweiten Richtung und senkrecht zu der fünften Fläche erstreckt.
Lasermaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei entweder der Bearbeitungstisch oder der Bearbeitungskopf in der ersten Richtung beweglich ist.
Lasermaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, ferner umfassend eine Lichtabschirmplatte, die dafür eingerichtet ist, zu verhindern, dass reflektiertes Licht oder Streulicht des Laserlichts oder Bearbeitungslicht vom Werkstück durch die Außenluft-Einlassöffnung entweicht, wobei die Lichtabschirmplatte an wenigstens einem Teil eines Umfangs der Außenluft-Einlassöffnung außerhalb des Gehäuses vorgesehen ist.