DE8908806U1

DE8908806U1 - Schutzvorrichtung für eine Laserstrahl-Bearbeitungsmaschine

Info

Publication number: DE8908806U1
Application number: DE8908806U
Authority: DE
Original assignee: Maho AG
Current assignee: Maho AG
Priority date: 1989-07-19
Filing date: 1989-07-19
Publication date: 1989-08-31

Description

BEETZ & PARTNER &iacgr; '·····' .' .' . ^

Steinsdorfstr. 10 · D-8000 München 22 " "' '" ' European Patent Attorneys Telefon (089) 227201 - 227244 - 295910 Dipl.-Ing. R. BEETZ sen.

Telex 522048 - Telegramm Allpat* München Dr-Ina R BEETZ iun

Dr.-Ing. W. TIMPE 112-42 397G Dipl.-Ing. J. SIEGFRIED

Prof. Dr.rer.nat. W SCHMITT-F'JMIAN Dipl.-Phys. Dr.rer.nat. C-M. MAYR

Dipl.-Ing. K LAMPRECHT 11981 19.07.1989

MähO Aktiengesellschaft
Postfach 1280, D-8962 Pfronten

Schutzvorrichtung f-1r eine Laserstrah l-Bearbestungs-

■aschine

Die Erfindung betrifft eins :.; hut zvor r i c htung für eine L"serstrahL-Bearbeitungsmaschine, bestehend aus den Arbeit sbereiLh umgebenden, zumindest teilweise bewegbaren Seitenwändef, und einer NOT-AUS-Schaltung.

Nach geltenden Schutzbestimmungen muß jede Bearbeitungsmaschine mit einer NOT-AUS-Schaltung versehen sevn, die bei Auftreten besonderer Umstände sofort anspricht und die gesamte Maschine abschaltet. Bei Laseranlagen zur werkstückbearbeitung muß verhindert werden, daß der hochenergetiiche Laserstrahl aus dem vorgesehenen begrenzten Arbeitsraum austritt und &zgr;. B. Augenverletzungen des Personals bzw. Brände verursacht. Bei herkömmlichen Laseranlagen wird ein bequem zugänglicher NOT-AUS-Scha 11er vom Bedie-

nungspersona I betätigt, sobald ein anormaler oder kritischer Zustand, wie z. B. eine Kollision des Werkstücks mit

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JlI &igr;

dem in der RegeL beweglichen Laserkopf, eintritt. Voraussetzung für eine zuverlässige Funktion dieser Schutzmaßnahmen sind jedoch eine ständige hohe Aufmerksamkeit und schnelle Reaktionen des Bedienungspersonals. Insbesondere bei langer andauernden Bearbeitungsoperationen, z. B. beim neuentwieke It en Laserfräsen zur Herstellung von größeren Hohlräumen in massiven Werkstücken, ist die notwendige ständige visuelle Kontrolle des Bea rbe i tungs'. organgc nicht gewährleistet, insbesondere bei leistungsstarken CO₇-Lasern ist wegen der hohen Energiedichte und der Unsiciitbarkeit des UV-Laserstrahls ein. schnelles Ansprechen der NOT-AUS-Scha Itung besonders wichtig, weil die schädlichen Wirkungen eines austretenden Laserstrahls innerhalb kürzester Zeiten eintreten können.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schutzvorrichtung für eine Laserstrahl-Bearbeitungsmaschine zu schaffen, die ein Austreten des Laserstrahls aus dem Arbeitsraum zuverlässig verhi nde rt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in die den Arbeitsraum umgebenden Seitenwände ein an die NOT-AUS-Scha Itcing der Bearbeitungsmaschine angeschlossener stromdurchflossener Leiter integriert ist, der sich z. B. in Form von Schleifen über die gesamte Wandfläche mit geringen Zwischenabständen erstreckt und unter Einwirkung eines Laserstrahls als Schmelzsicherung die NOT-AUS-Scha I-tung aktiviert.

In einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung sind die Seitenwände als sog. Verbundscheiben ausgebildet, wobei zwischen der inneren durchsichtigen Kunst-

harz-Scheibe und der äußeren Glasscheibe der mäanderförmic verlegte Leiterdraht angeordnet ist. Diese Ausführung er- !üöⁿ licht eine 3llssitiⁿ9 Beobachtung des A r b e i t s &ngr; &ogr; r c$ 3 &eegr; y s .

Wenn die Schutzkabine mehrere gesonderte Seitenwände aufweist, könnten deren Leiterdrähte in Reihe geschaltet sein. Insbesondere bei beweglicher Ausbildung einzelner Seitenwände in Form von Türen oder Fenstern ist es zweckmäßiger, den elektrischen Leiter jeder Seitenwand ggf. über einen durch eine Öffnungsbewegung aktivierten Schalter einzeln an die NOT-AUS-Sc ha Itung anzuschließen.

Um ein Austreten des Laserstrahls z. B. durch Reflexion nach schräg oben zu verhindern, können die Seitenwände einen nach innen eingezogenen, bis an den Läse."kopf heranreichenden Rand aufweisen.

Weitere Besonderheiten und Vorzüge sind bei dem im folgenden anhand der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiel verwirklicht. Es zeigen:

Fig. 1 den Teil einer Laserstrahl-Bearbeitungsmaschine in schematischer perspektivischer Darstellung mit der NOT-AUS-Scha 11ung der Bearbeitungsmaschine;

Fig. 2 eine Verbundscheibe in teilgeschnittener perspektivischer Darstellung mit mäanderförmig verlegtem Leiterdraht.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Bearbeitungsmaschine ist ein Werkstück 4 auf einem in mehreren Achsen motorisch verfahrbaren Werkstücktisch 2 aufgespannt. An einem nicht

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dargesteLLten Maschinenständer ist ein Gehäuse 3 horizontal V S &Ggr; f 3 &eegr; &Ggr; b ä &Ggr; montiert, das en Seinem vorderen Ende eine &Ggr;&igr; - ggf. um die Gehäuseachse motorisch verdrehbaren Schwenkkopf 4 trägt, an dem ein radiaLes Tragrohr 5 mit einer Düse 6 befestigt ist. Ein von einer hinter dem Gehäuse 3 angeordneten LaseranLage erzeugter Laserstrahl 7 wird aus seiner achszentrierten horizontalen Richtung durch einen in den Schwenkkopf 4 integrierten Reflektor umgelenkt und tritt - ggf. zusammen mit einem Druckfluid aus der Düsenöffnung aus.

Auf dem Werkstücktisch 1 ist eine aus einer Stirnwand 11 und zwei Seitenwänden 12 und 13 gebildete Schutzkabine montiert, die den Arbeitsbereich und damit das Werkstück sowie den Laserkopf 4 bis 6 umgibt. Die Schutzkabine 10 kann auch außerhalb des Werkstücktisches 1 stationär angeordnet sein. Wie in Fig. 1 gezeigt,- besteht die Stirnwand 11 aus zwei Teilen 11a und 11b, um einen Zugang zum Arbeitsraum zu ermöglichen. Bekannte elektrische Druckschalter 14 sind über Leitungen mit einer elektrischen Schaltung bzw. der NOT-AUS-Scha I tung 16 verbunden, welche die gesamte Bearbeitungsmaschine stillsetzt, sobald einer der Wandteile 11a, 11b der Stirnwand 11 in eine öffnungsste I-lung verschoben wird.

In Fig. 2 ist der Aufbau einer bevorzugten Ausführung einer Kabinenwand 11, 12, 13 in Form einer sog. Verbundglasscheibe dargestellt. An der Innenseite einer Glasscheibe 20 ist ein Leiterdraht 21 mäanderförmig verlegt, wobei die Abstände a zwischen den benachbarten parallelen Drahtabschnitten wesentlich größer als der Durchmesser des

Laserstrahls ist und bis 25 mm betragen. Eine Innenscheibe 22 aus einem durchsichtigen, das Laser licht gut absorbierenden Kunststoff deckt den Leiterdraht 21 zum Arbeitsraum hin ab. Die beiden Scheiben 20 und 22 können durch eine isolierende Klebefolie 23 miteinander verbunden sein, in welcher der Leiterdraht 21 eingebettet ist. Die Stirnwand 11 und die beiden Seitenwände 12, 13 sind in einen geeigneten Rahmen eingebaut. Der Leiterdraht 21 jeder Kabinenwand 11, 12, 13 ist über Leitungen 15a, 15b an die NOT-AUS-Sc ha I tung 16 der Bearbeitungsmaschine angeschlossen.

Sobald bei einem anormalen Betriebszustand der Bearbeitungsmaschine der Laserstrahl 7 auf eine der Kabinenwände 11, 12, 13 auftrifft, schmilzt die Innenscheibe 22 in einem relativ großen Bereich aufgrund des relativ hohen Absorptionsvermögens dieses Scheibenmaterials. Die sich entwickelnden Temperaturen sind ausreichend hoch, um auch den nach st I iegenden Leiterdraht 21 durchzuschmeIzen und damit den schwachen kontinuierlichen stromfluß in diesem Leiterdraht 21 zu unterbrechen.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist der Leiterdraht 21 in jeder der Kabinenwände 11, 12, 13 an eine NOi-AUS-Scha I-tung 16 angeschlossen, die auch für den ständigen Stromfluß im Leiterdraht sorgt. Durch das Durchschmelzen eines Leiterdrahts 21 wird der Stromfluß unterbrochen und von ^er aktivierten NOT-AUS-Scha 11ung 16 werden die Laser-Anlage sowie die weiteren Stromaufnehmer der Bearbeitungsmaschine abgeschaltet. Die NOT-AUS-SchaItung 17 spricht an, bevor diese äußere Glasscheibe 20 vom auftreffenden Laserstrahl 7 durchgeschmolzen ist.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungs* beispiel beschränkt. So kann beispielsweise statt der äußeren ca. 5 mm starken Scheibe auch eine Platte aus einem anderen ausreichend warmfesten Werkstoff eingesetzt werden. Schließlich kann auch die Innnnscheibe eine vorgespannte Glasscheibe sein, die bei Auftreffen des Laserstrahls aufgrund i &pgr; r e r E i y e &pgr; S &mgr; &agr; &Pgr; &eegr; u &pgr;y zerspringt und dabei zusätzliche Zugkräfte auf den Leiterdraht ausübt. Der elektrische Leiter zwischen den beiden Scheiben kann als sog. Leiterbahn ausgebildet und auf einer der Scheiben durch Aufdampfen oder eine andere geeignete Technik angebracht sein. Wesentlich ist, daß die äußere Scheibe bzw. Platte Jer Wirkung des Laserstrahls zumindest so lange widersteht, bis die Laseranlage von der aktivierten NOT-AUS-SchaItung abgeschaltet worden ist.

Claims

■ · · I ■ I • ■ I f < Ansprüche

1. Schutzvorrichtung für eine LaserstrahL-Bearbeitungsmaschine, bestehend aus den Arbeitsbereich umgebenden, zumindest teilweise bewegbaren Seitenwänden und einer NCT-AUS-SchaItung,

dadurch gekennzeichnet ,

daß in jede Seitenwand (11, 12,. 13) ein an die NOT-AUS-Schaltung der Bearbeitungsmaschine angeschlossener stromdurchf lossener Leiter (21) als Schmelzsicherung integriert ist.

2. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Seitenwände (11, 12, 13) aus einer äußeren Platte (20), einem an ihrer Innenseite mäanderförmig angeordneter Schmelzdraht (21) als elektrischem Leiter und aus einer inneren Scheibe (22) aus einem die Laserstrahlen absorbierenden Material besteht.

3. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die äußere Platte (20) eine Glas- oder durchsichtige Kunstharzscheibe ist und die innere Scheibe (22) aus einen transparenten Kunststoff besteht.

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4. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel, nebeneinander verlaufenden Abschnitte des Leiterdrahtes Zwischenabstände von 3 bis 25 mm haben-.