IT8267936A1 - Procedimento per modulare un fascio laser - Google Patents

Procedimento per modulare un fascio laser

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Description

DOCUMENTAZIONE
RILEGATA
DESCRIZIONE C 2146/8108 dell'invenzione industriale avente per titolo:
"PROCEDIMENTO PER MODULARE UN FASCIO LASER"
del CENTRE DE RECHERCHES METALLURGIQUES - CENTRUM VOOR RESEARCH
IN DE METALLURGIE, Association sans but lucratif - Vereniging
zonder winstoogmerk, associazione, di nazionalit? belga con sede a Bruxelles (Belgio), 47 Rue Montoyer.
Domanda depositata il ? . ..... _ 679 36 A / 82
t 1 un?
RIASSUNTO
Procedimento per modulare un fascio laser, nel quale un organo
girevole forato, preferibilmente un disco munito di fori o di
intagli, ruota in detto fascio lasciando passare ad intermittenza la totalit? o una parte di detto fascio, in cui si utilizza
un organo girevole forato nel quale le pareti laterali dei fori
o degli intagli di passaggio del fascio laser sono inclinate rispetto all'asse del fascio, in modo da deviare almeno una parte
del fascio, durante la fase di intercettazione di esso, verso
un'altra zona del bersaglio. *77?
La presente invenzione si riferisce ad un procedimento per modulare un f?scio laser. Si conoscono attualmente diversi tipi di
laser di grande potenza. Tuttavia tra i diversi tipi esistenti,
o? solo i laser molecolari a Co presentano una robustezza ed un
2
rendimento sufficienti per permettere la loro applicazione in
dustriale .
Questi laser, la cui potenza pu? raggiungere diverse decine di chilowatt, sono per? studiati per funzionare in modo continuo, .essi non sono quindi utilizzabili- quando si ha bisogno d'un fascio di grande potenza modulato, come ad esempio, per il trat-_ _tamento_superficiale di parti metalliche o per il taglio, ad im-_ pulsi . . . _ _ _ _ _ _ . ? _ _ Inoltre la modulazione di fasci di potenza elevata presenta se-_rii inconvenienti termici e meccanici . Si conoscono,., ben .inteso , _diversi_mezzi_che_permettono di modulare un.fascio, laser. _
_ Un primo mezzo .consisterei far variare, elettricamente la cor-, _ rente . elettrica. d 'eccitazione_del_tubo. emi ttente , .il _tempo_di _ . _ risposta. per?_?_troppo, lungo, e .non.?.possibile , .con questo me zzo, modulare ,il_fascio . oltre le 1.000 variazioni per secondo . . ^Esistono anche .modulatori ottici , per esempio degli specchi vi- _ branti , come pure modulatori elettro-ottici o ottico-acustici . Tuttavia essi non sono sempre uti lizzabi li a causa di serii problemi di dispersione di. calore , quando la potenza del fascio ?. superiore a circa 100 W. Gli specchi vibranti , per esempio, devono essere raffreddati ad acqua, il che implica una massa elevata e limita la frequenza di vibrazione dello specchio , e , di. conseguenza, la frequenza di modulazione dei fasci laser.
_Un altro mezzo conosciuto consiste nell 'utilizzare un disco roj_ _ tante nel fascio e presentante aperture o munito di intagli alla sua periferia, che lasciano passare parzialmente o completa^ mente il fascio laser, il quale ? cos? interrotto con una fre-_
quenza che dipende dalla velocit? di rotazione del disco.
Con questo tipo conosciuto di disco forato, una parte importante dell'energia del fascio laser ? per? inutilizzabile, poich?
essa ? o riflessa, o assorbita dalla parte opaca del disco che
separa le aperture successive. Questo sistema presenta anche un
altro inconveniente grave nel caso in cui_? necessario modulare
ad altissima frequenza dei fasci di grande potenza._ _ _
A titolo d'esempio,.per un fasciodi 20_mm di_diametro corrispon-_
denti ad una potenza di 2 kW che . si desideri modulare in ragion _ ._ _ _ ne di 10.000 impulsi per secondo , per mezzo di un disco munito _ _ di intagli di 20 mm di larghezza separati da spazi opachi di 20 _
mm, la velocit? periferica del di sco deve^ essere largamente su^_ _ _ _ ? periore alla velocit? del suono nell 'aria. _
Il_ richiedente attualmente ha trovato un mezzo che permette da _ _
una parte di utilizzare almeno una parte di questa energia che _ precedentemente era persa e di migliorare cos? in maniera sensi- _
bi le , il bilancio energetico dell 'operazione , e d ' altra parte
di modulare a frequenze che possono essere elevatissime un fa-__ pifrffK) scio laser di grande potenza per mezzo di un disco di interruzione , senza che questo sia sottoposto a velocit? peri feriche
eccessive. _ _
Il procedimento di modulazione di un fascio laser,nel quale un
organo rotativo forato,preferibilmente un disco munito di fori _ o di intagli, gira in detto fascio lasciando passare ad inter-__
mittenza la totalit? od una parte di detto fascio, ? essenzialmente caratterizzato dal fatto che si usa un organo rotativo forato nel quale le pareti laterali dei fori o degli intagli di passaggio del fascio laser sono inclinate rispetto all'asse di. detto fascio, in maniera da deviare almeno una parte di detto fascio, durante la fase d'intercettazione di esso, verso un'altra zona del bersaglio.
In maniera particolarmente vantaggiosa, le pareti laterali di...
^detti fori o intagli, sono sensibilmente parallele fra loro, in modo da spostare la zona d'impatto del fascio deviato sul ber-, saglio, sia in avanti, sia indietro_dalla_ zona trattata dal fa-4 <?>scio non deviato, in modo da assicurare , secondo il senso di
I
spostamento relativo dell^organo_girevole ^forato. e del bersa- _ glio, sia un preriscaldamento sia un rinvenimento di questa zona trattata dal fascio non deviato.
fecondo una variante di messa in opera particolarmente vantaggiosa nel caso della modulazione a^frequenza elevata di un fa-, scio laser di grande potenza, si dispone detto organo rotativo, forato in una zona dove la sezione del fascio ? inferiore alla sua sezione iniziale , preferibilmente in un cono di focalizza-, li ? zione del fascio.
.Secondo una modalit? di messa in opera, se il fascio presenta . normalmente un cono di focalizzazione , per esempio allo scopo _ _ di concentrare l 'energia del fascio su una zona limitata del-_ la superficie di un pezzo, l 'organo girevole .forato sar? vantaggio semente disposto tra la lente di focalizzazione ed il pezzo
da trattare.
Secondo un 'altra modalit? di messa in opera applicabile quando
il fascio non presenta dei coni di focalizzazione , si utilizzer?
van t aggi ps amen te un sistema afocale , cio? un sistema ottico il
cui punto focale ? all 'infinito , che focalizza il fascio , rendendogli poi il suo parallelismo iniziale e si disporr? allora
l 'organo girevole forato in un cono di focalizzazione cos? forcato. _ _ _ _ _
La disposizione dell 'organo girevole forato in una zona dove il
fascio presenta una sezione ridotta permette di diminuire la dimensione delle perforazioni , fori o intagli , e di conseguenza,
d 'aumentare il loro numero _e_di diminuire la velocit? di rota-_
zione dell ?organo girevole forato per ottenere una medesima
^ frequenza di modulazione ..
In questa disposizione , l 'organo girevole forato ? sottoposto
f ad una maggiore densit? d ?energia, grazie alla riduzione della
sezione del fascio laser.
E ' quindi vantaggioso prevedere dei mezzi di protezione per evi
tare il suo danneggiamento da parte del fascio d 'energia. ^ perno au**? Secondo un primo modo di realizzazione , l 'organo girevole forato pu? essere fabbricato in un materiale .che rifletta il fak<'>Uffl?fcWRoganffr scio, in particolare in un materiale buon conduttore dell 'elet-V\ ? tricit?, come il rame , l 'alluminio, l 'acciaio inossidabile o
fo *0 l ' acciaio al carbonio.
Vantaggiosamente, l ' organo girevole forato di materiale riflettente pu? essere provvisto , almeno sulla parte della sua superficie esposta al fascio laser, di un rivestimento metallico ,
per esempio di oro, al fine di aumentare il suo potere riflettente e/o di impedire la sua ossidazione .
Secondo un altro modo di realizzazione dell ? invenzione , l 'organo girevole forato pu? essere costi tuito di un materiale assorbente; preferibilmente solo la parte della sua superfi cie espo-=?
sta al fascio laser e situata fra i fori o intagli successivi ,
sar? costituita o rivestita di un materiale assorbente , per
^ esempio di un ossido metallico.
Per questo scopo si sceglier? favorevolmente un materiale assorbente buon conduttore de l calore , in modo da evitare un riscaldamento troppo localizzato dell 'organo girevole forato .
^ Secondo l 'invenzione , specialmente quando l 'organo girevole forato ? disposto in una zona dove il fascio presenta una sezione
ridotta, per esempio in un cono di fecalizzazione , ? particolarmente vantaggioso dare alle pareti laterali inclinate dei fori
. 0 intagli , un profilo tale che il piano di focalizzazione
. . . . j > del fascio riflesso coincida con il piano della superficie del ? ? . bersaglio al punto d 'impatto di detto fascio ri flesso.
. Secondo un altro modo di messa in opera del procedimento del- .
^ l 'invenzione , ? risultato vantaggioso utilizzare un organo gi-,
_ revole forato nel quale almeno una dimensione , preferibilmente.
. la larghezza, dei. fori o intagli successivi di passaggio del , _ fascio laser e/o delle parti opache situate fra detti fori o
intagli , varia in maniera aleatoria lungo la circonferenza descritta da detti fori o intagli .
Una tale disposizione permette di fare variare , praticamente da
punto a punto , l ' intensit? di trattamento alla quale ? sottopor
sta la superficie del bersaglio .
Il raffreddamento dell ?organo girevole forato sottoposto ad un
fascio laser ? assicurato in primo luogo dal movimento . dell 'origano stesso nell 'aria. Tuttavia pu? essere vantaggioso prevede^
^re un mezzo di raffreddamento supplementare , per esempio una
corrente d'aria trasversale , quando, secondo l 'invenzione , l 'or-<i>gano rotativo forato ? disposto nel cono di focalizzazione del
fascio laser. __ _ _ _ _ _ _ __ _ _
Le figure allegate illustrano schematicamente, a titolo esempli
estivo, un modo di realizzazione dell'invenzione.
La figura 1 rappresenta una vista in pianta di un disco provvisto di una serie di perforazioni le cui pareti laterali, cio?
radiali, sono inclinate rispetto alla superficie superiore del
disco.
La figura 2 mostra una sezione secondo la linea A-A, che fa ve _,r-<r>'-<o QaUZ>* dere l'inclinazione delle pareti laterali 1 delle perforazioni
2 praticate nel disco 3.
Nella figura 2a, il fascio laser 4 attraversa il disco 3 lungo
.la perforazione 2 e arriva a colpire il bersaglio 5 al punto 6,
Nella figura 2b, il disco ed il bersaglio si sono spostati nel^
T
RIVENDICAZIONI
1. Procedimento di modulazione di un fascio laser, nel quale un organo girevole forato, preferibilmente un disco provvisto di fori o di intagli , gira in detto fascio lasciando passare ad intermittenza la totalit? od una parte di detto fascio , caratterizzato dal fatto che si usa un organo girevole forato nel quale le pareti laterali dei fori o degli intagli di passaggio del fascio laser sono inclinate rispetto all 'asse di detto fascio, in modo da deviare almeno una parte di detto fascio, durante la fase di intercettazione di esso, verso un 'altra zona del bersaglio, 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che le pareti laterali di detti fori o intagli sono sensibilmente parallele fra loro .
3. Procedimento secondo una o l 'altra delle rivendicazioni 1 e 2 , caratterizzato dal fatto che si dispone detto organo girevole forato in una zona dove la sezione del fascio ? inferiore alla sua sezione iniziale .
- 8 i ! t I 4. Procedimento secondo una o l'altra delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che si dispone detto organo girevole forato in un cono di focalizzazione di detto fascio.
5. Procedimento secondo una o l'altra delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che, se<? >il fascio non presenta dei coni di focalizzazione, si dispone sulla sua_traiettoria un sistema afocale che focalizza il fascio, rendendoglipoi j.1 suo parallelismo iniziale e dal fatto che si dispone detto organo girevole forato nel cono di focalizzazione cos? formato^
6. Procedimento,secondo^una^o,l'altra delle rivendicazioni.da. l a 5,.caratterizzato dal,fatto_che si_utilizza_un_organo.rotativo_forat_o_costituito,..almeno_in.parte,_di_un_materiale_che_ riflette, almeno parzialmente, detto fascio laser.
7. Procedimento.secondo una.o 1.'altra delle .rivendicazioni, da la 6, caratterizzato dal fatto che.si_utilizza ?? organo girevole forato che, almeno,sulla parte della sua superficie esposta a detto fascio, ? provvisto di un rivestimento riflettente, preferibilmente metallico._
8. Procedimento secondo una o l'altra delle rivendicazioni da 1 a 5, caratterizzato dal fatto che si utilizza un organo girevole forato costituito, almeno parzialmente, di un materiale che assorbe, almeno in parte, detto fascio laser.
9. _Procedimento secondo una o l'altra delle rivendicazioni da 1 a 5, caratterizzato dal fatto che si utilizza un organo rotativo forato che, almeno sulla.parte della sua superficie esposta

Claims (1)

  1. ?
    a detto fascio laser e situata fra i fori o intagli successivi, ? provvisto di un rivestimento di un materiale che assorbe detto fascio laser.
    10. Procedimento secondo una o l'altra delle rivendicazioni 3 e 4, e da 6 a 9, caratterizzato dal fatto che, alle pareti laterali inclinate di detti fori o intagli, si da un profilo tale che il piano di focalizzazione del fascio laser riflesso coincida col piano della superficie del bersaglio al punto d?impatto del fascio riflesso.
    ; 11. Procedimento secondo una o l'altra delle rivendicazioni da 1 a 10, caratterizzato dal fatto che si utilizza un organo, [ girevole forato nel quale almeno una dimensione , preferibilmente la larghezza, dei fori o intagli successivi di passaggio del fascio laser, e/o delle parti opache situate fra detti fori o intagli , varia in modo aleatorio lungo la circonferenza descritta da detti fori o intagli .
    12. Procedimento secondo una o l ' altra delle rivendicazioni da 1 a 11, caratterizzato dal fatto che si intensifica il raffreddamente dell 'organo . girevole forato sottoponendolo ad una corrente di fluido refrigerante,
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IT67936/82A 1981-08-06 1982-07-21 Procedimento per modulare un fascio laser IT1155569B (it)

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IT8267936A0 IT8267936A0 (it) 1982-07-21
IT8267936A1 true IT8267936A1 (it) 1984-01-21
IT1155569B IT1155569B (it) 1987-01-28

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JP (1) JPS5834402A (it)
BE (1) BE894042A (it)
CA (1) CA1191371A (it)
DE (1) DE3226811A1 (it)
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GB (1) GB2108280B (it)
IT (1) IT1155569B (it)
LU (1) LU83535A1 (it)

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