WO1999038643A1 - Bearbeitungskopf für eine lasergravier- bzw. -schneidvorrichtung - Google Patents

Bearbeitungskopf für eine lasergravier- bzw. -schneidvorrichtung Download PDF

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    • B23K26/147—Features outside the nozzle for feeding the fluid stream towards the workpiece

Definitions

  • the invention relates to a processing head for a laser engraving or cutting device, in particular for processing stamp plates, which has a closed housing in which the processing head is controlled with a lens holder and with a gas blowing nozzle relative to a support carrying a workpiece is movable, the head having a bell connected to a suction device for dust, which ends at a distance from the workpiece surface.
  • a gas jet that hits the focal point at an angle achieves a good effect with regard to the removal of the dust generated during laser engraving.
  • the dust can no longer be reliably removed because, for safety reasons, the suction bell must be at a certain distance from the workpiece surface and, due to the relatively small gap that is created, a considerable part of the whirled up dust nevertheless escapes into the surrounding processing space of the closed housing and thus enters essential part of the task is not fulfilled.
  • the invention aims to provide a machining head for a laser engraving device, which avoids this disadvantage and the maintenance requirements of the laser engraving device. - 2 -
  • the processing head is equipped with at least two gas blowing nozzles, one of which is directed at the point of impact of the gas blowing nozzle at an angle to the vertically impinging laser beam, while the other gas blowing nozzle is also inclined at one angle to the laser beam Point of the workpiece surface is directed, which is at a distance from the point of impact of the laser beam.
  • gas blowing nozzles one of which is directed at the point of impact of the gas blowing nozzle at an angle to the vertically impinging laser beam
  • Point of the workpiece surface is directed, which is at a distance from the point of impact of the laser beam.
  • the invention is based on the consideration that the air blown in at an angle to the laser beam axis is relatively easy to display, but the speed of the blown air is low precisely at the point of impact, so that the dust is only very poorly removed.
  • the dust just produced there is whirled up and flung away, and by the second jet, which is aimed at a point between the focal point and the outer edge of the suction bell. slowed down. Due to the blocking effect of the second air jet, the whirled jet cannot escape between the workpiece and the suction bell, but is flawlessly and completely suctioned off.
  • the invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment with reference to the drawing, in which the lower part of a laser machining head is shown schematically in vertical section.
  • the movable laser processing head 1 which is controlled in a closed housing (not shown), has a holder 2 for a lens 3, via which the laser processing beam generated by a device (also not shown), which is transmitted via a mirror 3 ' occurs vertically on the surface - 3 -
  • a workpiece 4 is directed.
  • the workpiece 4 lies on a workpiece support 5 of the housing.
  • the laser processing head 1 and the workpiece support 5 can execute a controlled relative movement.
  • the lens holder 2 is surrounded by a suction bell 6 for dust, which ends at a distance from the workpiece surface and is connected to a corresponding dust extraction device 6 'in order to discharge the dust generated during the machining process.
  • two gas nozzles 7, 8 are preferably arranged at an angle of 40-80 ° obliquely to the vertical laser beam L, from which one nozzle 7 directs a gas jet onto the point of incidence P of the laser beam L, while the other nozzle 8 has its gas jet is directed to a point P 'of the workpiece surface which lies between the point of incidence P of the laser beam L and the circumferential edge of the suction bell 6.
  • the nozzles 7, 8 are fed from a gas supply (not shown) with a pressurized gas, such as air, or an inert gas. Due to the gas jet hitting at a distance from point P at P ', the radial propagation speed of the dust generated at point P is slowed down, so that the dust cannot penetrate the gap S between the bell 6 and the workpiece surface.
  • a pressurized gas such as air, or an inert gas.

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Abstract

Bearbeitungskopf (1) für eine Lasergravier- bzw. -schneidvorrichtung, insbesondere zum Bearbeiten von Stempelplatten, die ein geschlossenes Gehäuse aufweist, in welchem der Bearbeitungskopf mit einem Linsenhalter (2) relativ zu einer ein Werkstück tragenden Auflage gesteuert bewegbar ist, wobei der Bearbeitungskopf eine mit einer Absaugeinrichtung für Staub verbundene Glocke (6) aufweist, die mit Abstand von der Werkstückoberfläche endet, und wobei der Bearbeitungskopf mit zumindest zwei Gasblasdüsen (7, 8) ausgestattet ist, von denen die eine Gasblasdüse (7) unter einem Winkel zu dem vertikal auftreffenden Laserstrahl (L) desselben gerichtet ist, wogegen die andere, ebenfalls unter einem Winkel zum Laserstrahl (L) geneigte Gasblasdüse (8) auf einen Punkt (P') der Werkstückoberfläche gerichtet ist, der im Abstand von der Auftreffstelle (P) des Laserstrahls liegt.

Description

- 1 -
Bearbeitungskopf für eine Lasergravierbzw, -schneidvorrichtung
Die Erfindung betrifft einen Bearbeitungskopf für eine La- sergravier- bzw. -schneidvorrichtung, insbesondere zum Bearbeiten von Stempelplatten, die ein geschlossenes Gehäuse aufweist, in welchem der Bearbeitungskopf mit einem Linsenhalter und mit einer Gasblasdüse relativ zu einer ein Werkstück tragenden Auf-, läge gesteuert bewegbar ist, wobei der Kopf eine mit einer Ab- saugeinrichtung für Staub verbundene Glocke aufweist, die mit Abstand von der Werkstückoberfläche endet.
Beim Gravieren von Gummi für Textplatten, die in Stempeln verwendet werden, fällt sehr viel Staub an. Wenn dieser Staub im Inneren einer Lasergraviervorrichtung wirbelt, verschmutzt er Linsen und Spiegel, erfordert erhebliche Reinigungsarbeit und setzt auch die Zuverlässigkeit sowie Genauigkeit des mechanischen Systems herab.
Es ist bereits aus der EP 0 330 565 Bl eine Vorrichtung der einleitend angegebenen Art bekannt, bei der um den Laser- austrittskanal herum Düsen symmetrisch und ringförmig so angeordnet sind, daß sie Gas nach innen in Richtung auf den Laserstrahl-Brennpunkt blasen, um den Staub webzublasen. Dabei wird zwar erreicht, daß die Staubpartikel aufgewirbelt und mittels der Absaugglocke entfernt werden, doch ist die Losreißkraft der auftreffenden Gasstrahlen relativ gering.
Eine gute Wirkung bezüglich der Entfernung des beim Lasergravieren erzeugten Staubes erzielt ein im Brennpunkt schräg auftreffender Gasstrahl. Allerdings läßt sich der Staub nicht mehr zuverlässig entfernen, weil die Absaugglocke aus Sicher- heitsgründen einen gewissen Abstand von der Werkstückoberfläche haben muß und durch den entstehenden relativ geringen Spalt trotzdem ein beträchtlicher Teil des aufgewirbelten Staubes in den umliegenden Bearbeitungsraum des geschlossenen Gehäuses entweicht und somit ein wesentlicher Teil der Aufgabenstellung nicht erfüllt wird.
Die Erfindung zielt darauf ab, einen Bearbeitungskopf für eine Lasergraviervorrichtung zu schaffen, der diesen Nachteil vermeidet und die Wartungserfordernisse der Lasergraviervor- - 2 -
richtung wesentlich reduziert. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Bearbeitungskopf mit zumindest zwei Gasblasdüsen ausgestattet ist, von denen die eine Gasblasdüse unter einem Winkel zu dem vertikal auftreffenden Laserstrahl auf die Auftreffstelle desselben gerichtet ist, wogegen die andere, ebenfalls unter einem Winkel zum Laserstrahl geneigte Gasblasdüse auf einen Punkt der Werkstückoberfläche gerichtet ist, der im Abstand von der Auftreffstelle des Laserstrahls liegt. Auf diese Weise wird erreicht, daß durch entsprechend zugeblasenes Gas, sei es Luft, Inertgas oder ein anderes Gas, der lose Staub unmittelbar während des Graviervorganges aufgewirbelt und durch die mit dem Bearbeitungskopf bzw. Linsenhalter mitgeführte Absaugglocke entfernt wird, so daß er keinesfalls in den umliegenden Bearbeitungsraum gelangen kann.
Die Erfindung beruht auf der Überlegung, daß die unter einem Winkel zur Laserstrahlachse zugeblasene Luft zwar relativ einfach darzustellen, jedoch die Geschwindigkeit der zugeblasenen Luft genau im Auftreffpunkt gering ist, so daß der Staub nur sehr mangelhaft abtransportiert wird. Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung wird demgegenüber mit einem schrägen Gasstrahl, der im wesentlichen in Richtung des Brennpunktes zeigt, der dort soeben prodzierte Staub aufgewirbelt und fortgeschleudert, und durch den zweiten Strahl, welcher auf einen Punkt zwischen dem Brennpunkt und dem äußeren Rand der Absaugglocke zielt, abgebremst. Durch die Sperrwirkung des zweiten Luftstrahles kann somit der aufgewirbelte Strahl nicht zwischen dem Werkstück und der Absaugglocke entweichen, sondern wird einwandfrei und zur Gänze abgesaugt. Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbei- spiel unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, in welcher schematisch der untere Teil eines Laser-Bearbeitungskopfes im Vertikalschnitt dargestellt ist.
Der in einem (nicht gezeigten) geschlossenen Gehäuse ge- steuerte bewegbare Laser-Bearbeitungskopf 1, weist einen Halter 2 für eine Linse 3 auf, über welche der von einer (ebenfalls nicht gezeigten) Einrichtung erzeugte Laser-Bearbeitungsstrahl, der über einen Spiegel 3' eintritt, vertikal auf die Oberfläche -- 3 --
eines Werkstückes 4 gerichtet wird. Das Werkstück 4 liegt auf einer Werkstückauflage 5 des Gehäuses. Der Laser-Bearbeitungskopf 1 und die Werkstückauflage 5 können eine gesteuerte Relativbewegung ausführen. Der Linsenhalter 2 ist von einer Absaugglocke 6 für Staub umgeben, die mit Abstand von der Werkstückoberfläche endet und an eine entsprechende Staubabsaugeinrichtung 6' angeschlossen ist, um den beim Bearbeitungsvorgang erzeugten Staub abzuführen. Innerhalb der Glocke 6 sind zwei Gasdüsen 7, 8 vorzugsweise unter einem Winkel von 40-80° schräg zum vertikalen Laserstrahl L angeordnet, von dem die eine Düse 7 einen Gasstrahl auf den Auftreffpunkt P des Laserstrahles L richtet, wogegen die andere Düse 8 ihren Gasstrahl auf einen Punkt P' der Werk- stückoberfläche richtet, der zwischen dem Auftreffpunkt P des Laserstrahles L und dem U fangsrand der Absaugglocke 6 liegt.
Die Düsen 7, 8 werden von einem (nicht gezeigten) Gasvorrat mit einem unter Druck stehenden Gas, wie Luft, oder einem Inertgas gespeist. Durch den mit Abstand vom Punkt P bei P' auftreffenden Gasstrahl wird die radiale Ausbreitungsgeschwindigkeit des im Punkt P erzeugten Staubes abgebremst, so daß der Staub den Spalt S zwischen der Glocke 6 und der Werkstückoberfläche nicht durchsetzen kann.
Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf das erläu- terte Ausführungsbeispiel beschränkt ist, dieses vielmehr im Rahmen des Erfindungsgedankens abgewandelt werden kann.

Claims

- 4 -Patentansprüche :
1. Bearbeitungskopf für eine Lasergravier- bzw. -schneidvorrichtung, insbesondere zum Bearbeiten von Stempel- platten, die ein geschlossenes Gehäuse aufweist, in welchem der Bearbeitungskopf mit einem Linsenhalter und mit einer Gasblasdüse relativ zu einer ein Werkstück tragenden Auflage bewegbar ist, wobei der Kopf eine mit einer Absaugeinrichtung für Staub, verbundene Glocke aufweist, die mit Abstand von der Werk- stückoberfläche endet, dadurch gekennzeichnet, daß der Bearbeitungskopf (1) mit zumindest zwei Gasblasdüsen (7, 8) ausgestattet ist, von denen die eine Gasblasdüse (7) unter einem Winkel zu dem vertikal auftreffenden Laserstrahl (L) auf die Auftreffstelle (P) desselben gerichtet ist, wogegen die andere, ebenfalls unter einem Winkel zum Laserstrahl (L) geneigte Gasblasdüse (8) auf einen Punkt (P') der Werkstückoberfläche gerichtet ist, der im Abstand von der Auftre fstelle (P) des Laserstrahls liegt.
2. Düsenkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (7, 8) unter einem Winkel von 40-80° zur Laser- strahlachse gerichtet sind.
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