DE20304244U1 - Beam guide cover, especially beam guide bellows for a laser machining device comprises cover body which on one side has a diffusion barrier coating - Google Patents
Beam guide cover, especially beam guide bellows for a laser machining device comprises cover body which on one side has a diffusion barrier coatingInfo
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Abstract
Description
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Strahlführungsabdeckung, insbesondere Strahlführungsfaltenbalg, einer LaserbearbeitungsmaschineBeam guidance cover, in particular beam guidance bellows, of a laser processing machine
Die Erfindung betrifft eine einen Abdeckungskörper oder eine Abdeckungsbahn umfassende Strahlführungsabdeckung, insbesondere einen Strahlführungsfaltenbalg, einer Laserbearbeitungsmaschine.The invention relates to a beam guiding cover comprising a covering body or a covering web, in particular a beam guiding bellows, of a laser processing machine.
Ein derartiger Strahlführungsfaltenbalg ist beispielsweise durch die EP 0896 851 A2 bekannt geworden.Such a beam guidance bellows is known, for example, from EP 0896 851 A2.
Laserbearbeitungsköpfe bilden den Abschluss der Strahlführung vom Laser zur Bearbeitungsstelle und fokussieren den Laserstrahl auf die Bearbeitungsstelle. Sie enthalten Zuführungen für Arbeits- und/oder Schutzgase und Sensoren zur Abstandsregelung vom Werkstück. Zur Reaktion auf die Einstellung des Abstands des Laserbearbeitungskopfs zum Werkstücks ist die Strahlführung durch den veränderbaren Strahlführungsfaltenbalg abdeckt, welcher je nach Bewegung des Laserbearbeitungskopfs gefaltet oder entfaltet werden kann.Laser processing heads form the end of the beam guide from the laser to the processing point and focus the laser beam on the processing point. They contain feeds for working and/or protective gases and sensors for controlling the distance from the workpiece. To react to the setting of the distance between the laser processing head and the workpiece, the beam guide is covered by the adjustable beam guide bellows, which can be folded or unfolded depending on the movement of the laser processing head.
Für den Abdeckungskörper von Strahlführungsfaltenbälgen werden flexible Materialien, d.h. Gewebe, Kunststofffolien oder mit Kunststoffen kaschierte Gewebe verwendet werden. Die Flexibilität gewährleistet eine schnelle Anpassung der Strahlführungsbälge. Die Bälge müssen schwer entflammbar oder schwer brennbar sein, weil immer wieder Funken von der Laserbearbeitung auf die Strahlführungsfaltenbälge treffen.Flexible materials, i.e. fabrics, plastic films or fabrics laminated with plastics, are used for the cover body of beam guidance bellows. The flexibility ensures that the beam guidance bellows can be quickly adjusted. The bellows must be flame-retardant or flame-resistant because sparks from laser processing repeatedly hit the beam guidance bellows.
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Bei bekannten Faltenbälgen ist aber eine Diffusion von Gasen durch das Balgmaterial zu beobachten. Die Gasatmosphäre in der Strahlführung wird verunreinigt bzw. es muss durch entsprechende Maßnahmen, beispielsweise eine verstärkte Gasspülung, gegengesteuert werden. Auf Grund des Konzentrationsgefälles bezüglich der Konzentration eines Fremdgases innerhalb und außerhalb der Strahlführung kann eine Diffusion des Fremdgases in die Strahlführung nicht gänzlich vermieden werden.However, in known bellows, a diffusion of gases through the bellows material can be observed. The gas atmosphere in the jet guide becomes contaminated and appropriate countermeasures must be taken, such as increased gas flushing. Due to the concentration gradient with regard to the concentration of a foreign gas inside and outside the jet guide, a diffusion of the foreign gas into the jet guide cannot be completely avoided.
Bei langem Stillstand der Laserbearbeitungsmaschine kommt es ohne Spülung der Strahlführung zu einem Konzentrationsausgleich zwischen dem Fremdgas außerhalb und innerhalb des Laserfaltenbalgs. Beispielsweise kann ein Luftfeuchtigkeitsausgleich eintreten.If the laser processing machine is not in use for a long period of time, without flushing the beam guide, a concentration equalization occurs between the foreign gas outside and inside the laser bellows. For example, an air humidity equalization can occur.
Am beispielhafte Messungen der Diffusion von Wasserdampf als Fremdgas konnte nachgewiesen werden, dass bedingt durch die unterschiedlichen Partialdrucke Fremdgas von außen in die Strahlführung diffundiert. Je nach Diffusionsgeschwindigkeit und kritischer Konzentration des Fremd- oder Schadgases für den Strahlstrahl muss die Spülgasmenge soweit angehoben werden, dass die Fremdgaskonzentration auf einem für den Laserstrahl tolerierbaren Niveau bleibt.Using the example of measurements of the diffusion of water vapor as a foreign gas, it was demonstrated that foreign gas diffuses from the outside into the beam guide due to the different partial pressures. Depending on the diffusion speed and the critical concentration of the foreign or harmful gas for the beam, the amount of purge gas must be increased to such an extent that the foreign gas concentration remains at a level that is tolerable for the laser beam.
Der Anmelder hat sich die Aufgabe gestellt, die Diffusion von Fremdgas in den Bereich der Strahlführung zu verringern.The applicant has set itself the task of reducing the diffusion of foreign gas into the area of the beam guidance.
Diese Aufgabe wird durch eine Strahlführungsabdeckung gelöst, bei welcher der Abdeckungskörper auf einer Seite mit einer Diffusionssperre versehen ist, welche insbesondere durch eine Beschichtung aus Metall ausgebildet sein kann. Der Lösungsgedanke besteht darin, dass die Diffusion in den Bereich der Strahlführung durch eine Beschichtung - insbesondere eines Abdeckkörpers aus einem Kunststoff mit einer Metallisierung (Aluminium) stark reduziert oder verhindert wird. Der Abdeckungskörper istThis task is solved by a beam guidance cover in which the cover body is provided on one side with a diffusion barrier, which can be formed in particular by a metal coating. The solution is based on the fact that the diffusion in the area of the beam guidance is greatly reduced or prevented by a coating - in particular a cover body made of a plastic with a metallization (aluminum). The cover body is
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vorzugsweise auf einer der Strahlführung zugewandten Seite beschichtet. Ein Speichereffekt im Innenbereich des Abdeckungskörpers wird verhindert. Eine Beschichtung aus einem Metall reflektiert die auf der Innenseite des Abdeckungskörpers auftreffende Laserstreustrahlung und verhindert zusätzlich eine Beschädigung des Abdeckungskörpers durch den Laserstrahl. Eine bevorzugte Realisierung der Beschichtung besteht aus einer Trägerfolie aus Kunststoff als Träger einer dünnen Metallschicht.preferably coated on a side facing the beam guide. A storage effect in the interior of the cover body is prevented. A coating made of a metal reflects the laser scattered radiation hitting the inside of the cover body and also prevents damage to the cover body by the laser beam. A preferred implementation of the coating consists of a carrier film made of plastic as a carrier for a thin metal layer.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend mit Bezug zur Figur der Zeichnung näher erläutert.An embodiment of the invention is shown schematically in the drawing and is explained in more detail below with reference to the figure of the drawing.
Die Figur zeigt einen Teil eines Strahlführungsfaltenbalgs einer Laserbearbeitungsmaschine im Längsschnitt.The figure shows part of a beam guidance bellows of a laser processing machine in longitudinal section.
Aus der Figur ist ersichtlich, das ein Strahlführungsfaltenbalg 1 eine Strahlführung eines Laserstrahls 2 mechanisch zur Umgebung trennt, um in der Figur nicht gezeigte Laseroptiken der Strahlführung sowie die Atmosphäre der Strahlführung vor Umwelteinflüssen schützen. Die Figur zeigt einen Teil des Strahlführungsfaltenbalgs 1, welcher an seinen Enden fest mit Bauteilen der Laserbearbeitungsmaschine verbunden ist. Der Strahlführungsfaltenbalg 1 stellt ein Schutzelement zur Abdeckung und/oder Begrenzung eines veränderbaren, anpassbaren Gasraumes der Strahlführung dar. Der Strahlführungsfaltenbalg 1 kann zusammengezogen oder expandiert werden, um auf verschiedene Einstellungen des Laserbearbeitungskopfs hinsichtlich des zu bearbeitenden Werkstücks reagieren zu können. Damit weder Staub noch die Laserstrahlung absorbierende Gase in die Strahlführung eintreten können, erfüllt der Strahlführungsfaltenbalg folgende Aufgaben: Der Strahlführungsfaltenbalg 1 dichtet die Strahlführung unter Wahrung eines geringen Überdrucks gegenüber der äußeren Atmosphäre ab. Der StrahlführungsfaltenbalgIt can be seen from the figure that a beam guide bellows 1 mechanically separates a beam guide of a laser beam 2 from the environment in order to protect laser optics of the beam guide (not shown in the figure) and the atmosphere of the beam guide from environmental influences. The figure shows a part of the beam guide bellows 1, which is firmly connected at its ends to components of the laser processing machine. The beam guide bellows 1 represents a protective element for covering and/or limiting a changeable, adaptable gas space of the beam guide. The beam guide bellows 1 can be contracted or expanded in order to be able to react to different settings of the laser processing head with regard to the workpiece to be processed. So that neither dust nor gases absorbing the laser radiation can enter the beam guide, the beam guide bellows fulfills the following tasks: The beam guide bellows 1 seals the beam guide against the external atmosphere while maintaining a slight overpressure. The beam guidance bellows
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gewährleistet, dass reines Gas ohne absorbierende Bestandteile die Strahlführung durchströmt und nicht durch von außen zuströmendes Gas verunreinigt wird. Die Diffusion von Gasen durch ein flexibles Kunststoffgewebe 3 des Strahlführungsfaltenbalgs in die Strahlführung wird dadurch verhindert, dass das Kunststoffgewebe 3 beschichtet ist. Die Beschichtung 4 besteht aus einer Kunststofffolie als Trägerfolie mit einer Aluminiumschichtung. Eine Diffusion von Gasen durch das von Natur aus diffusionsdurchlässige Kunststoffgewebe 3 ist nur von außen bis zur Beschichtung 4 oder aus dem Kunststoffgewebe 3 nach außen (Ausgasen des Materials) möglich. Die Beschichtung 4 kann innen und/oder außen aufgebracht sein. Um Speichereffekte zu unterbinden, ist die Beschichtung 4 vorzugsweise nur innen angebracht. Zusätzlich wird ein Schutz des Kunststoffgewebes 3 gegen Streustrahlung erzielt, da die Beschichtung 4 die Laserstrahlung gut reflektiert.ensures that pure gas without absorbing components flows through the beam guide and is not contaminated by gas flowing in from outside. The diffusion of gases through a flexible plastic fabric 3 of the beam guide bellows into the beam guide is prevented by the fact that the plastic fabric 3 is coated. The coating 4 consists of a plastic film as a carrier film with an aluminum layer. Diffusion of gases through the naturally diffusion-permeable plastic fabric 3 is only possible from the outside to the coating 4 or from the plastic fabric 3 to the outside (outgassing of the material). The coating 4 can be applied inside and/or outside. To prevent storage effects, the coating 4 is preferably only applied inside. In addition, the plastic fabric 3 is protected against scattered radiation because the coating 4 reflects the laser radiation well.
Eine zusätzliche außen auf dem Kunststoffgewebe 3 angebrachte zweite Schicht könnte weiterhin noch die Beständigkeit gegen eine Wärmestrahlung und gegen Verunreinigungen wie Öl oder Spritzer sowie gegen Funkenflug von außen erhöhen.An additional second layer applied to the outside of the plastic fabric 3 could further increase the resistance to heat radiation and to contaminants such as oil or splashes as well as to flying sparks from outside.
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BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE SYMBOLS
1 Strahlführungsfaltenbalg1 Beam guidance bellows
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3 Kunststoffgewebe3 Plastic fabric
4 Aluminiumbeschichtung4 Aluminium coating
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