NL8402872A - Inrichting voor het afschermen van optische organen bij een automatisch lasproces. - Google Patents

Description

VO 6502

Titel: Inrichting voor het afschermen van optische organen bij een automatisch lasproces.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het afschermen van optische organen bij een automatisch lasproces. Bij een automatisch lasproces, zoals bijvoorbeeld beschreven is in het artikel "Elektrooptischer Sensor für die Automatisierung des Lichtbogen-5 schweissens" in Technisches Messen, 51, jaarhang 1948 Heft 7/8, blz.259-263, is een detectieïnrichting zeer dicht bij de lastoorts aangebracht om het profiel van het te lassen oppervlak, vlak voordat dit gelast wordt, af te tasten. De detectieïnrichting is derhalve blootgesteld aan de verontreinigde gassen en lasspetters die tijdens het lasproces vrijkomen. De 10 detectieïnrichting bestaat bij de bekende inrichting voor een automatisch lasproces uit een laserbron en optische organen om de door het te lassen oppervlak weerkaatste laserstraling op te vangen en te detecteren. De laserstraling treedt via een venster uit de behuizing en de weerkaatste straling,treedt tevens via een venster de behuizing weer binnen.

15 Lasspetters kunnen op eenvoudige wijze door middel van een mecha nische afscherming van de vensters worden weggehouden. De verontreinigde gassen zouden echter, zonder extra maatregelen, tijdens het lasproces reeds zeer snel een zodanige aanslag op de vensters veroorzaken, dat de uitgezonden en ontvangen straling zeer sterk verzwakt en ook verstrooide 20 zou worden, zodat geen nauwkeurige detectie meer mogelijk zou zijn.

De uitvinding beoogt een oplossing te bieden voor dit probleem en voorziet daartoe in een inrichting voor het afschermen van optische organen bij een automatisch lasproces voorzien van een huis met een aansluiting voor het toevoeren van een gas, welk huis voorzien is van een 25 kamer met tenminste één opening via welke lichtstralen kunnen passeren, en met een uitstroomopening voor het gas; en van een deksel met een venster dat over de opening geplaatst kan worden, welk deksel is voorzien van een sleufvormige opening en een toevoerspleet een en ander zodanig dat gas, vanuit de aansluiting aan het huis via de kamer, via de opening 30 en via de toevoerspleet in het deksel laminair langs de buitenzijde van het venster kan stromen.

8402872 - 2 -

Door tijdens het lasproces voortdurend langs de voorzijde van het venster een laminaire gasstroom te voeren is het mogelijk gebleken het venster gedurende aanzienlijk langere termijn vrij te houden van een storende aanslag dan zonder een dergelijke gasstroom mogelijk is.

5 Voor het verkrijgen van een laminaire gasstroom die een optimale:: bescherming van het gehele venster biedt, is het gunstig gebleken om de toevoerspleet voor het gas in het deksel zich over een zekere lengte langs de voorzijde van het-,-deksel te laten uitstrekken, waarbij de breedte van de spleet vanaf de opening in het deksel tot aan het venster 10 een constante breedte heeft, die gelijk is aande breedte van het venster.

Indien de optische organen via twee vensters in de behuizing van de detectieinrichting respectievelijk de straling uitzenden en ontvangen, zijn vanzelfsprekend in het huis twee openingen en in het deksel twee vensters aangebracht, waarbij de opening in het deksel tussen beide ven-15 sters gelegen is en zich vanaf deze opening nabij de vensters toevoer-spleten uitstrekken, met steeds een breedte die gelijk is aan..die van het desbetreffende venster.

De uitvinding zal in het hiernavolgende nader beschreven worden aan de hand van uitvoeringsvoorbeelden onder verwijzing naar de tekening. 20 Hierin toont: fig. 1 een dwarsdoorsnede van de afscherminrichting volgens de uitvinding en fig. 2 een bovenaanzicht van het deksel van de inrichting volgens fig. 1.

25 fig. 3 een detail van een andere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens fig. 1 en 2.

fig. 4 een detail van nog een andere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens fig. 1 en 2.

In fig. 1 is met verwijzingscijfer 1 een verder niet-gedetailleerd 30 getoond huis van de detectieïnrichting voor het automatisch besturen van een lasproces aangegeven, waarin een verder eveneens niet-getoonde laserbron is aangebracht. In het huis 1 is een uittree-opening 2 voor de laserstraling in de richting van pijp A gevormd en een intree-opening voor de weerkaatste straling vanuit de richting van pijl B. Aan het 35 huis 1 is een lichaam 4 bevestigd waaraan een toevoerleiding 5 voor een 8402872 - 3 - beschermgas zoals perslucht of CO^ bevestigd.

Op het lichaam 4 is losneembaar een deksel 7 aangebracht waarin een glazen venster 8 voor de uittredende laserstraling en een glazen venster 9 voor de weerkaatste straling bevestigd zijn. Het deksel is 5 door middel van een veerkrachtige strook 10 aan het lichaam 4 bevestigd. Het lichaam 4 bepaalt samen met het huis 1 een kamer 6 die een buffer-ruimte vormt voor het via toevoerleiding 5 toegevoerde gas, opdat onafhankelijk van de variaties in de gastoevoerdruk de druk van het uit het lichaam 4 langs de vensters 7 en 8 komende gas nagenoeg constant is.

10 De inlaatopening voor het door de leiding 5 toegevoerde gas bevindt zich in een zijwand van de kamer 6 zodat het gas de kamer 6 binnenstroomt in een richting die loodrecht staat op het vlak van de tekening.. Hierdoor wordt ook een goede egalisatie van de stroming door de kamer 6 bereikt.

De stromingsrichting van het gas vanuit toevoerleiding 5 door de 15 kamer 6 is in fig. 1 schematisch door pijlen aangegeven. De vensters 8 en 9 voorkomen dat bij het lasproces vrijkomende dampen en oxyden de optiek van de laserbron en van de middelen voor het opvangen van de weerkaatste straling via de openingen 2 en 3 kunnen bereiken en vervuilen.

20 De voorvlakken van de vensters 8 en 9 zijn tegen het binnenvlak van het deksel 7 geplaatst. Tegen het voorvlak van het deksel 7 is tussen de vensters 8 en 9 een dekplaat 11 zodanig bevestigd, dat tussen de onderzijde van deze dekplaat en het voorvlak van de vensters 8 en 9 respectievelijk spieetvormige openingen 12 en 13 gevormd zijn, die een 25 hoogte y en respectievelijk een lengte a en b hebben. De hoogte y is in wezen gelijk aan de dikte van het materiaal van het deksel 7.

De vensters 8 en 9 zijn door middel van een bevestigingsplaat 14, die tegen de onderzijde van de beide vensters rust, tegen het deksel 7 bevestigd, waarbij tussen het deksel 7 en de bevestigingsplaat 14 nog 30 voorzien is in een vulplaat 15, die in feite dezelfde dikte heeft als het materiaal van de vensters 8 en 9.

In zowel plaat 14 als in vulplaat 15 zijn sleufvormige openingen 17 gevormd, die, wanneer het deksel op het lichaam 4 is geplaatst, in één lijn gelegen zijn met een uitstroomopening 16 in het lichaam 4.

35 Het gas kan dus via toevoerleiding 5, kamer 6, de uitstroomopening 16 8402872 - 4 - en de sleufvormige opening 17 stromen naar respectievelijk de toevoer-spleten 12 en 13.

Zoals fig. 2 toont zijn de vensteropeningen in het deksel 7 zodanig gevormd, dat de breedte daarvan vanaf opening 17 tot aan de door 5 dekplaat 11 en deksel 7 bepaalde feitelijke vensters gelijk is aan respectievelijk de breedte van vensteropening 8 en 9. Gebleken is dat dit een noodzakelijke voorwaarde is om langs de gehele breedte van het ven-steroppervlak een laminaire gasstroom te realiseren. Deze laminaire gasstroom zorgt ervoor dat de schadelijke gassen en oxyden de voorvlakken 10 van de vensters 8 en 9 niet kunnen bereiken, zodat daarop tijdens het lasproces gedurende langere tijd zich geen storende aanslag vormt die hetzij de uitgezonden laserbundel hetzij de gereflecteerde straling te zeer zou verzwakken en verstrooien waardoor een juiste detectie niet langer mogelijk zou zijn. Voor het verkrijgen van een laminaire gasstroom 15 die een optimale bescherming van de vensters geeft, dient deze enerzijds niet zo groot te zijn dat het lasproces wordt beïnvloed en anderzijds voldoende groot om over het gehele oppervlak laminair te blijven en de laminairstroming óver het gehele oppervlak te doen reiken.

De stroming moet over de lengte van het oppervlak van de vensters 20 8 en 9 zo goed mogelijk laminair zijn. Hoe groter de lengte van de vensters des te zwaardere eisen moeten er worden gesteld aan de lamina-riteit van de stroming die onder dekplaat 11 vandaan komt. Dit betekent dat de afstand a kleiner kan zijn dan de afstand b.

Voor een laminaire stroming is het gunstig gebleken om de weg-25 lengte van de gasstroom tussen dekplaat 11 en de vensters 8 en 9, dat wil. zeggen de verhouding a/y en b/y een waarde 10-20 te doen bedragen. Bij een grotere verhouding is de druk van het toegevoerde gas onnodig hoog om de laminaire gasstroom over het gehele vensteroppervlak te doen reiken, terwijl bij een te kleine verhouding de gasstroom niet voldoende 30 laminair is.

Het via leiding 5 toegevoerde gas kan via een kanaal 18 nog naar een ruimte 19 stromen, die voor de uittree-opening 2 van de laser-straling gelegen is. Hierdoor wordt tijdens het lassen zowel in kamer 6 als in kamer 19 een geringe overdruk gehandhaafd. Door deze overdruk 35 blijven deze kamers vrij van stof, zodat ook stof geen verstoring van de - 5 - uitgaande of ontvangen straling kan veroorzaken.

Figuur 3 toont een detail van de andere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens fig. 1 en 2 nabij de sleufvormige opening 7. Zoals deze figuur toont kan de rand van het venster 9 nabij de opening 17 zijn 5 voorzien van een facet 20 waardoor de vorming van een laminaire stroming in de opening 13 gunstig wordt beïnvloed.

Figuur 4 toont opnieuw een detail van een andere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens fig. 1 en 2, nabij opening 17, welke uitvoe1-ringsvorm in het bijzonder geschikt is voor toepassing bij het lassen van 10 aluminium.

Bij het lassen van aluminium slaat aluminiumoxide o.a. op de bovenzijde van de dekplaat 11 neer, vooral aan de rand daarvan waar de laminaire stroming onder de. dekplaat uitkomt. Reeds na een relatief korte tijd is het aluminiumoxide zover aangegroeid dat brokstukjes daar-15 van weer loslaten en op het venster terechtkomen. Deze brokstukjes verstoren de laminaire stroming, doordat zich achter het zich op het venster bevindende deeltje een gebied zonder laminaire stroming vormt in welk gebied zich aluminiumoxide afzet op het venster. Met de uitvoeringsvorm volgens figuur 4 is dit probleem in hoofdzaak te voorkomen.

20 De dekplaat 11 is ter plaatse van de opening 17 voorzien van een sleufvormige opening 21. De breedte van de opening is bij voorkeur gelijk aan de breedte van de sleuf vormige opening 17. Boven de dekplaat 11 ..en op een geringe afstand z daarvan is een tweede dekplaat 22 aangebracht waardoor toevoeropeningen 23 en 24 worden gevormd. De afstand z is in de 25 orde van grootte van afstand y. Evenals in de openingen 12 en 13 vormt zich in de openingen-.23 en 24 een laminaire stroming, die in ieder geval tot de rand van de dekplaat 11 reikt. Deze laminaire stroming verhindert de afzetting van aluminiumoxide op de randen van de dekplaat 11. Eventuele afzetting van aluminiumoxide op de randen van de tweede dekplaat 22 30 zal bij afbrokkelen terecht komen op de dekplaat 11, maar niet of slechts zelden op de vensters 8 en 9. Hoewel hierdoor de laminaire stroming over de dekplaat 11 wordt verstoord heeft dit nog geen gevolgen voor de laminaire stroming over de vensters 8 en 9. Op deze wijze is de tijdsduur dat de vensters 8 en 9 bruikbaar zijn bij het lassen van aluminium 35 aanzienlijk verlengd ten opzichte van de tijdsduur bij gebruik van de * - 6 - inrichting volgens figuur 1.

Het zal duidelijk zijn dat binnen het kader van de uitvinding, zoals beschreven aan de hand van het uitvoeringsvoorbeeld, een groot aantal wijzigingen mogelijk is. Zo kunnen de sleufvormige kanalen 12 en 5 13, in plaats van door de dekplaat 11, gevormd zijn door een gedeelte van het deksel 7 op een aan de vakmensen bekende wijze door te diepen. Ook kan in plaats van twee vensters 8 en 9 voorzien zijn in een enkel venster via hetwelk zowel de uittredende als de weerkaatste straling wordt overgedragen.

8402872

Claims (9)

1. Inrichting voor het afschermen van optische organen bij een automatisch lasproces gekenmerkt door een huis met een aansluiting voor het toevoeren van een gas, welk huis voorzien is van een kamer met ten minste één opening via welke lichtstralen kunnen passeren en van een 5 uitstroomopening voor het gas, en door een deksel met een venster dat over de opening geplaatst kan worden, welk deksel aan de onderzijde voorzien is van een sleufvormige opening en . _n van een met deze opening in verbinding staande toevoerspleet die zich uitstrekt langs de bovenzijde van het deksel, een en ander zodanig dat het gas, vanuit 10 de aansluiting aan het huis via de kamer en de uitstroomopening, via de sleufvormige opening en de toevoerspleet in het deksel laminair langs de buitenzijde van het venster kan stromen.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de toevoerspleet zich over een tevoren bepaalde afstand uitstrekt langs de voor- 15 zijde van het venster en dat de breedte van de toevoerspleet constant is over de gehele afstand waarover deze zich langs de voorzijde van het venster uitstrekt en in wezen gelijk is aan de breedte van het venster.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de naar de toevoerspleet gekeerde rand van het venster voorzien is van een af- 20 geschuind gedeelte dat zich uitstrekt naar het voorvlak van het venster.

4. Inrichting volgens ten minste één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat in de bovenzijde van het deksel nabij de sleufvormige opening een tweede sleufvormige opening gevormd is, waarvan de breedte in wezen gelijk is aan die van de sleufvormige opening aan de onder- 25 zijde van het deksel, en dat boven deze tweede sleufvormige opening, op een tevoren bepaalde afstand, een dekplaat is bevestigd, waarvan de lengte kleiner is dan de lengte van de toevoerspleet, een en ander zodanig dat tussen het deksel en de dekplaat een tweede toevoerspleet aanwezig is.

5. Inrichting volgens ten minste één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de verhouding tussen de afstand waarover de toevoerspleet zich langs de voorzijde van het venster uitstrekt en de hoogte van de toevoerspleet een waarde heeft tussen 10 en 20. - 8 - •f m ψ

6. Inrichting volgens ten minste één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de kamer voorzien is van twee openingen en dat in het deksel twee vensters zijn aangebracht, die over de openingen geplaatst kunnen worden, waarbij de sleufvormige opening in het deksel 5 gelegen is tussen beide vensters.

7. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat vanaf de sleufvormige opening toevoerspleten zich uitstrekken langs een deel van de voorzijde van ieder venster, waarbij de breedte van iedere toe-voerspleet constant is en gelijk is aan de breedte van het bijbehorende 10 venster.

8. Inrichting volgens conclusies 4 en 7, met het kenmerk, dat de dekplaat, boven het deksel een paar tweede toevoeropeningen bepaalt.

9. Inrichting volgens ten minste één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de kamer voorzien is van kanalen om het gas te 15 geleiden en een overdruk te handhaven nabij de voorzijde van de optische organen.