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Patent Searching and Data


Title:
LASER PROTECTIVE WALL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/029778
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a laser protective wall which consists of at least one metallic surface-treated sheet metal wall (W1* - W6*), wherein the metallic walls (W1* - W6*; S1, S2) consist of anodized or chromalized light metal.

Inventors:
KAHL HELMUTH (DE)
Application Number:
PCT/EP1999/008749
Publication Date:
May 25, 2000
Filing Date:
November 12, 1999
Export Citation:
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Assignee:
PALETTI PROFILSYSTEME GMBH & C (DE)
KAHL HELMUTH (DE)
International Classes:
F16P1/06; (IPC1-7): F16P1/06
Foreign References:
DE19629037C11997-07-31
US4659902A1987-04-21
US4730113A1988-03-08
Attorney, Agent or Firm:
Hanewinkel, Lorenz (Boehmert & Boehmert Ferrariweg 17a Paderborn, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Laserschutzwand, die aus mindestens einer metalli schen oberflächenbehandelten Blechwandung (W1W6 ; W1*, W2*) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Wandungen (WlW6 ; W1*, W2* ; TlT3 ; Sl, S2) aus elo xiertem oder chromatiertem Leichtmetall besteht.
2. Laserschutzwand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß Wandung aus eloxiertem oder chromatiertem dünn wandigen LeichmetallExtrudsionsprofilstangen (S1, S2) und/oder aus mindestens einer chromatierten oder eloxier ten LeichtmetallBlechwand (WlW6 ; Wl*, W2*) besteht.
3. Laserschutzwand nach einem der vorstehenden Ansprü chen, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Profilstangen (Sl, S2) eine Stützenoder Rahmenkonstruktion gebildet ist, an der eine oder mehrere der Blechwände (W1W6, Wl*, W2*) festgelegt sind.
4. Laserschutzwand nach einem der vorstehenden Ansprü chen, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere der Blechwände (WW, L1, L2, L3)) wellblechartig geformt sind.
5. Laserschutzwand nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß die Profilstange (S1, S2) Längs nuten (N1N6) aufweist, in denen die Blechwände (W3, W4, W6) eingesteckt unmittelbar oder mittelbar mit Klemmlei sten (K4, K5) erster Art festgelegt sind oder in denen an der Profilstange (S1, S2) außen anliegende Blechwände (W1, W2, W5) durch Klemmleisten (KlK3) zweiter Art mittelbar gehalten sind.
6. Laserschutzwand nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß die Klemmleisten (K1K5) aus eloxierten Leicht metallprofilstangen bestehen.
7. Laserschutzwand nach Anspruch 5 oder 6, dadurch ge kennzeichnet, daß die Klemmleisten (KlK3) zweiter Art im wesentlichen flach streifenförmig ausgebildet sind und eine doppelseitig spreizende Feder (Fl) sich senkrecht da zu erstreckt, die in die Nut (N1) rastend lösbar paßt.
8. Laserschutzwand nach Anspruch 5 oder 6, dadurch ge kennzeichnet, daß die Klemmleisten (K4, K5) erster Art klammerartig und griffig profiliert ausgebildet sind, so daß sie in die Nut (N2, N6) eingesteckt ein eingelegtes Wandblech fest umklammert halten oder seitlich an der Nut wandung ein Wandbleche (W6) oder beidseitig je ein Wand blech (W3, W4) anpressen.
9. Laserschutzwand nach einem der Ansprüche 2 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß die Extrusionsprofilstangen (S1, S2) viele dünne Innenwände mit zwischenliegenden Hohlräu men aufweisen.
10. Laserschutzwand nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die gewellte Wandung (en) (WW, LlL3) zwi schen ebenen Abschlußwandungen (WAl, WA2 ; WA1*, WA2*) sandwichartig eingebettet ist/sind.
11. Laserschutzwand nach einem der vorstehenden Ansprü chen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (W1*, W2*, T1 T3) aus eng aneinandergereihten extrudierten Leichtmetall Profilsträngen (LW1, LW2 ; LK1LK6) ausgebildet ist, von denen eine Wand oder mindestens eine durchgehende Teilwand (T1) aus gereihten LeichtmetallHohlprofilsträngen (LK1) zusammengesetzt ist, die mit mehrfach gestaffelten dünnwandigen verwinkelten Innenstrukturen (I1I4) unter überwiegender Belassung von dazwischenliegenden Hohlräumen (H1H6) ausgebildet sind.
12. Laserschutzwand nach Anspruch 11, dadurch gekenn zeichnet, daß mehrere aus den eng aneinandergereihten LeichtmetallHohlprofilsträngen (LK1LK6) gebildete Teilwände (T1T3) mit gegeneinander versetzten Profil strangfugen (FG1, FG2, FG3, FG4) aneinanderstoßend ange ordnet sind.
13. Laserschutzwand nach Anspruch 12, dadurch gekenn zeichnet, daß die Profilstränge (LWl, LW2 ; LK1LK6) je weils in aneinandergrenzenden Wandbereichen (WB1WB6 ; WB1*WB6*) sich seitlich in das Profil erweiternde Nuten (Nl*N6*) und/oder Federn (F1, F2) aufweisen.
14. Laserschutzwand nach Anspruch 13, dadurch gekenn zeichnet, daß die Nuten (Nl*N6*) und/oder Federn (F1, F2) der aneinander angrenzenden Wandbereich (WB1WB6 ; WB1*WB6*) jeweils paarweise voreinander oder ineinan dergreifend parallel verlaufend angeordnet sind und die Profilstränge (LW1LW2 ; LK1LK6) unmittelbar oder mit telbar nutfederformschlüssig verbunden sind.
15. Laserschutzwand nach einem der vorstehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine außenlie gende Wand (W1) aus LeichtmetallFlachprofilsträngen (LW1) ausgebildet ist, die mit mindestens einer angeformten Nut Federverbindung (N1*, Fl ; N2*, F2) an der benachbarten Teilwand (T1) formschlüssig eingreifend befestigt ist.
16. Laserschutzwand nach Anspruch 15, dadurch gekenn zeichnet, daß die Leichtmetallflachprofilstränge (LW1, LW2) jeweils die benachbarte Profilstrangfuge (FG1, FG4) überdecken.
17. Laserschutzwand nach Anspruch 16, dadurch gekenn zeichnet, daß die LeichtmetallFlachprofilstränge (LW2) mit daran endseitig ausgebildeten schmalen Abstandshalte stegen (A1, A2) die angrenzenden LeichtmetallHohlprofil stränge (LK1, LK4) kontaktieren und im übrigen einen Zwi schenraum (ZR) zu diesen schaffen.
18. Laserschutzwand nach einem der vorstehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (Fl, F2) und/oder die Doppelfedern (DF1DF4) als lösbar rastende Spreizfedern ausgebildet sind.
19. Laserschutzwand nach einem der vorstehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlprofilstränge (LK1LK6) außen im wesentlichen rechteckig sind und ihr Kantenlängenverhältnis ganzzahlig ist.
20. Laserschutzwand nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, daß das Kantenlängenverhältnis 1 zu 2 ist.
21. Laserschutzwand nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (N1*N6*) auf jeder Pro filaußenseite den gleichen Abstand (AE) zur Profilecke ha ben.
Description:
Laserschutzwand Die Erfindung betrifft eine Laserschutzwand, die aus min- destens einer metallischen oberflächenbehandelten dünnen Blechwandung besteht.

Aus der DE 196 29 037 Cl sind Laserschutzwände bekannt, die zum Abschirmen von Laserarbeitsstationen, insbes. von leistungsstarken Metallbearbeitungslasern, dienen, wobei die Schutzwände aus zueinander parallel beabstandet gehal- tenen Metallblechen bestehen, deren jeweils dem Laser zu- gewandte Oberfläche mit einer Lichtabsorbtionsschicht ver- sehen ist. Zur Halterung der Bleche dient eine Rahmenkon- struktion, innerhalb welcher die Bleche selbsttragend aus- gebildet sind, was je nach der Wandgröße eine erhebliche Blechdicke bedingt. Versuche haben gezeigt, daß die absor- bierende Farbschicht, insbes. auch Grafitschicht, kaum ein nennenswertes Hindernis für einen Laserstrahl darstellt.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine wesentlich wirksa- mere Laserschutzwand zu offenbaren bei unveränderter oder geringerer Wandstärke.

Die Lösung besteht darin, daß die metallischen Wandungen aus eloxiertem oder chromatiertem Leichtmetall besteht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Umfangreiche Versuche haben überraschend gezeigt, daß eine Eloxalschicht oder eine Chromatschicht auf einem Leichtme- tallteil ein wesentliche Erhöhung der Ein-und Durchbrenn- zeit eines Laserstrahles erbringt und bei einem schwachen oder durch Streuung geschwächten Laserstrahl ein Eindrin- gen des Strahles ganz verhindert. Darüberhinaus erhöht ei- ne austrittseitige Eloxalschicht die Streuung eines durch- getretenen Laserstrahles, so daß dessen Durchdringungslei- stung an einer nachfolgenden Wand demgemäß geschwächt ist.

Vorzugsweise wird die Rahmenkonstruktion, die die metalli- schen Blechwände einfaßt und/oder seitlich stützt, auch aus eloxiertem Leichtmetall hergestellt. Als zweckmäßig hat sich ein solches Leichmetallprofilmaterial erwiesen, das viele unterschiedlich gewinkelte Innenstege und zwi- schenliegende Hohlräume aufweist. In diese lassen sich Verbindungselemente einsetzen, die lösbar gerastet gehal- ten sind, wenn die äußeren Wandungen nach innen erweiterte Nuten aufweisen. Vorzugsweise sind solche Nuten an allen Seiten vorgesehen, so daß auch Ecken von vielschichtigen Blechwänden an den Profilträgern ausgebildet werden können.

Weiterhin wird eine Wandkonstruktion geoffenbart, die ein- facher ist und variabler an unterschiedliche Arbeitsfelder anpaßbar ist.

Diese Wand ist aus eng aneinandergereihten extrudierten Leichtmetall-Profilsträngen ausgebildet, von denen eine Wand oder mindestens eine durchgehende Teilwand aus ge- reihten Leichtmetall-Hohlprofilsträngen zusammengesetzt ist, die mit mehrfach gestaffelten dünnwandigen verwinkel- ten Innenstrukturen unter überwiegender Belassung von da- zwischen-liegenden Hohlräumen ausgebildet sind.

Umfangreiche Versuche haben erwiesen, daß eine Schwächung der flächenspezifischen Strahlungsintensität kaum im Inne- ren eines Bleches auftritt sondern insbesondere jeweils austrittseitig einer durchbohrten Blechwandung durch eine divergierende Aufweitung des Strahles auftritt.

Insbesondere wenn die Schutzwand nahe des Laserfocus ange- ordnet sein muß, wo z. B. ein 4 kW-Laser einen Durchmesser von 0,4 mm hat, läßt sich die neuartige Schutzwand mit Er- folg einsetzen. Wird nur eine Teilwandung aus den Hohlpro- filelementen erstellt, und werden deren Fugenbereiche je- weils überbrückt, so ergeben sich durch die verwinkelten Innenstrukturen in jeder Richtung vier oder mehr Wandun- gen, durch die ein durchdringender Strahl jeweils aus- trittseitig zerstreut wird, bis er so stark geschwächt ist, daß er keine Durchdringungskraft mehr hat.

Die einzelnen Hohlprofilestränge und außenseitigen Flach- profilstränge werden fugenüberdeckend je nach Bedarf zu- sammengesetzt. Es können bei Bedarf mehrere Schichten von Hohlprofilsträngen hintereinandergesetzt werden, und die Außenflächen werden mit den Flachprofilplatten verkleidet.

Die einzelnen Profilelemente sind mit sich nach innen er- weiterenden Fugen versehen, die sich jeweils gegenüberlie- gen, wenn die Profilelemente nebeneinander bzw. versetzt hintereinander angeordnet sind. In die Fugen werden dann formschlüssige Federprofilstreifen eingesetzt, wenn eine Verbindung hergestellt werden soll. Die Federprofilstrei- fen können auch angeformt sein, wobei jeweils Nut und Feder komplementär zueinander ausgebildet sind, was eine problemlose Reihung und Hintereinanderschichtung erlaubt.

Die äußeren Flachprofilstränge sind bevorzugt mit Spreiz- federstreifen versehen, die in die Nuten der Hohlprofil- stränge eingedrückt werden und sich dort lösbar verhaken.

Auch zwischen dem Flachprofilstrang und dem Hohlprofil- strang ist ein strahlstreuender Zwischenraum ausgebildet, da am Flachprofile endseitig je ein Abstandshalter ausge- bildet ist, der sich am Hohlprofil abstützt.

Die einzelnen Hohlprofile sind vorzusweise im wesentlichen äußerlich rechteckig und weisen ein Seitenverhältnis von 1 zu 2 auf, so daß ohne Sonderprofile ein verschachtelter Wandaufbau auch in rechtwinkligen Wandecken mit konstanter Gesamtdicke auszuführen ist. Diese Bauweise wird dadurch unterstützt, daß die Nuten an den kurzen Profilseiten den gleichen Abstand zur Ecke haben wie die Nuten an den Längsseiten des Profils.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind anhand der Figur 1 bis 4 beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Wandkonstruktion in einem Eckbereich bei verkürzt gezeigten Wänden ; Fig. 2 zeigt ein Verbund-Schichtaufbau einer Wand ; Fig. 3 zeigt einen Lamellenaufbau einer Wand ; Fig. 4 zeigt einen modularen Wandaufbau aus Profilmaterial.

Der Aufbau der Laserschutzwand gemäß Figur 1 besteht aus eloxierten Leichtmetallstützen S1, S2, die auch durch ei- nen oder mehrere Querverbinder gleicher Art rahmenartig- nicht dargestellt-zusammengefügt sein können, und einer oder mehreren zwischen diesen eingesetzten Wandungen W1-W4 aus eloxiertem Leichtmetallblech. Die Wandstärke der Bleche beträgt beispielsweise 1 mm. Ihre Dicke ist einerseits durch die nötige Stabilität der Wandung be- stimmt als auch durch die erforderliche Wärmeleitung, die ausreichen muß, um die von einem auftreffenden Laserstrahl der maximal abzuschirmenden Intensität durch die hoch- schmelzende Eloxalschicht hindurch aufgenommene Wärme seitlich abzuführen, so daß der Schmelzpunkt der Eloxal- schicht und der Verdampfungspunkt des Leichtmetalles nicht erreicht wird. Die mechanische Stabilität des Bleches läßt sich in bekannter Weise durch eine wellblechartige Profi- lierung, die nicht dargestellt ist, steigern.

In Fällen, in denen nur ein flächenspezifisch leistungs- schwacher Laserstrahl abzuschirmen ist, z. B. bei größerer Entfernung der Wandung vom Brennpunkt, wo der Strahl be- reits den vielfachen Brennpunkt-Durchmesser aufweist, ge- nügt eine Blechwand Wl. Bei höheren spezifischen Strahl- leistungen kommen ein oder mehrere weitere Wandungen W2- W4 zum Einsatz.

Die Stützen S1, S2 weisen auf allen Seiten sich nach innen öffnende Längsnuten N1-N6 auf, in denen Klemmleisten K1 -K5 rastend lösbar gehalten sind, die die Wandbleche W1- WG dell StüLzell kl-aLLScs üssiz Die Ständer Sl, S2 sind vorzugsweise dünnwandige Extru- sionsprofilstangen von rechteckigem Querschnitt, wobei das Seitenverhältnis bevorzugt gradzahlig, z. B. zwei zu eins, ist und dementsprechend die Nuten N1-N6 angeordnet sind, daß in gleicher Bauweise ein-oder mehrschichtige Wände auch um eine beständerte Ecke herum gleichartig gebaut werden können.

Die Klemmstücke K1, K2, K3 sind im wesentlichen flache eloxierte oder chromatierte Leichtmetall-Streifenextruda- te, deren Breite etwa der Breite der Schmalseiten einer Stütze Sl entspricht. Die Klemmstücke weisen eine hakenar- tig beidseitig sich spreizende Feder Fl auf, die sich in der Nut Nl, N3, N5 lösbar verklammert. Die flachen seitlichen Streifen überdecken die Randzonen der an dem Ständer außen anliegenden Wandbleche.

Der Halterung von innenliegenden Wandblechen W3, W4 dienen im Querschnitt bügelförmige Klemmleisten K4, K5, die vor dem Einbringen der Wandbleche W3, W4, W6 in die Nut N2, N6 eingelegt werden und seitlich zur Nutwandung je ein Wand- blech W3, W4, W6 oder innen zwischen den Bügelarmen ein Wandblech einklemmen.

Auch die Klemmleisten Kl-K5 sind bevorzugt aus eloxier- tem Leichtmetallextrudat hergestellt.

In der Stütze Sl, S2 bieten die vielschichtigen Querstege mit den zwischenliegenden Hohlräumen auch durch ihre Elo- xalschichten eine Gewähr dafür, daß auch durch diese kein Laserstrahl aus der Schutzwand ausbrechen kann. Die Anzahl der im Winkel angeordneten Blechwandungen W1-W4 ; W5, W6 sind beispielhaft unterschiedlich gewählt, was dann er- laubt ist, wenn diese unterschiedliche Entfernung zum La- serstrahlfokus haben und somit die abzuschirmende spezifi- sche Strahlleistung unterschiedlich ist.

Figur 2 zeigt bei teilweise entfernter Deckwand eine in sich stabile dreischichtige Verbundwand aus eloxiertem oder chromatiertem Leichtmetall, bei der zwichen zwei ebe- nen Abschlußwänden WA1, WA2 eine gewellte Zwischenwand WW eingelagert und verschweißt ist.

Figur 3 zeigt in verkürzter Form, teilweise aufgeschnit- ten, eine weitere Variante einer selbsttragenden Leichtme- tallwand, bei der wellenförmige Lamellenstreifen Ll, L2, L3 parallel zueinander zwischen ebenen Abschlußwänden WA1*, WA2* angeordnet sind. Solche Wandstücke können be- liebig aneinandergereiht werden.

Figur 4 zeigt im Querschnitt durch die Profilstränge eines Abschnitts einer Laserschutzwand, die auch extremen Anfor- derungen genügt. Sie ist aus drei eng hintereinanderlie- genden Teilschutzwänden T1-T3 aus gleichen innenstruktu- rierten Hohlprofilsträngen LK1-LK6 aus extrudiertem Leichtmetall zusammengesetzt und jeweils außenseitig mit Wänden W1*, W2* aus im wesentlichen flachen Profilsträngen LW1, LW2 besetzt.

In den Hohlprofilsträngen LK1 sind dünne verwinkelte In- nenwände I1-I4 mit unterschiedlichen Schrägstellungen ausgebildet, so daß zwischen diesen Hohlräume Hl-H6 ver- schiedener Gestalt geschaffen sind.

Die Fugen FG1-FG4 zwischen den Hohlprofilsträngen LK1- LK6 sind in der Querrichtung der drei Teilwände T1-T3 sowie zu den Flachprofilsträngen (LW1, LW2) jeweils ver- setzt zueinander angeordnet.

Wie in einem Teilbereich gezeigt, sind die Wandbereiche WB1-WB6 der Profilstränge LK6 längsseitig mit Nuten N1* -N6* versehen, die jeweils zu Nuten oder Federn F1, F2 der angrenzenden Wandbereiche WB1*-WB6* der Wandelemente passend voreinander parallel liegen, so daß jeweils ange- formte Federn F1, F2 oder eingesetzte Doppelfedern DF1- DF4 formschlüssige Verbindungen von Wandelement zu Wande- lement herstellen.

Die Federn F1, F2 und/oder die Doppelfedern DF1-DF4 sind vorteilhaft als Spreizfedern zweiarmig ausgebildet, so daß sie lösbar in die sich nach innen erweiternde Nuten N1*- N6* formschlüssig eingreifen und vorzugsweise lösbar ein- rasten.

Die außenliegenden Flachprofilstränge LW2 sind an den bei den Enden mit einem Abstandshaltesteg A1, A2 versehen, so daß der flache Wandprofilstrang jewils überwiegend mit ei- nem das evtl. durchtretende Laserlicht streuenden Zwi- schenraum ZR zum benachbarten Hohlprofilstrang LK1, LK4 beabstandet ist.

Die Hohlprofilstränge LK1-LK6 sind bevorzugt im wesent- lichen rechteckig ausgebildet und weisen ein ganzzahliges Seitenlängenverhältnis größer 1 auf. Die dargestellten Profile haben ein Kantenlängenverhältnis von 2 zu 1. Die Nuten N1*, N2* auf den angrenzenden Seiten haben jeweils den gleichen Eckabstand AE. Dadurch lassen sich rechtwink- lige Wandecken durch entsprechenden Anbau von weiteren Profilsträngen gleicher Art vollständig mit Fugenversatz ausführen und in Nutfederbauweise verbinden.

Sind Federn und Nuten an den verschiedenen Profilsträngen ausgeführt, was nicht dargestellt ist, so sind sie zweck- mäßig alternierend am Umfang ausgebildet, so daß immer gleicliartig Hohlprofile und Flachprofile zum Einsatz kom- men können, auch wenn eine Wandecke daraus augfgebaut wird.