Einhausung für Lasergerät

Die Erfindung betrifft eine Schutzeinhausung zur Abschirmung eines Laserstrahlen erzeugenden Gerätes gegenüber der Umgebung, deren Seitenwände und/oder Decke durch Hohlkammerwände gebildet sind.

Solche Einhausungen sind Bestandteil von Anlagen, welche aus zusammengesetzten Schutzwänden bestehen. Bevorzugter Einsatzzweck für derartige Einhausungen sind Anlagen, mit denen eine 3D-Laserbearbeitung erfolgt z.B. additives Fertigen, Beschichtung oder Härten. Über Schweißbahnen, die nebeneinander und übereinander gebaut werden, können dann z. B. Bauteile gefertigt werden. Diese Technik ist auch als 3D-Druck bekannt. Die Umhausungen von üblichen Anlagen zum Laserhärten oder -schneiden können relativ einfach ausgeführt werden, weil die Laseraustrittsöffnungen meist senkrecht ausgerichtet sind und auf diese Weise keine Möglichkeit besteht, mit dem Laserstrahl die Umhausung oder Einrichtungen im waagerechten Umfeld zu beeinträchtigen. Bei entsprechenden Anlagen kann die Bearbeitungsoptik mit der Laseraustrittsöffnung von einem Industrieroboter getragen werden, sodass - jedenfalls theoretisch - in alle Richtungen Strahlung austreten kann. Innerhalb einer solchen Schutzeinhausung kommt eine Laserstrahlquelle mit unterschiedlichen Aggregaten in Verbindung, etwa auch mit Robotern zum Schweißen, Schneiden oder zur Bearbeitung von Oberflächen. Die bereits angesprochene Wirkung in alle Richtungen führt naturgemäß dazu, dass die Umhausung bestimmten Anforderungen gerecht werden muss. Sie ist daher so konstruiert, dass sie einer vorgegebenen Schutzklasse entspricht. In diesem Zusammenhang muss z. B. ein Betrieb der Anlage im automatischen Modus für 30.000 Sekunden erreicht werden, ohne dass die Anlage durch einen Bediener überwacht wird, sodass außerhalb der Gefahrenbereiche für Personen keine Gefährdungen bestehen. Innenwand und Außenwand bilden zwischen sich einen Zwischenraum aus, in dem zwecks Detektion von unerwünschter und damit potentiell gefährdender Strahlung Sensoren positioniert sind, welche den Hohlraum überwachen und dazu auf der Wand positioniert sind. Sobald die Wand auch nur minimal durch den Laser beschädigt wird, wird die Anlage sofort automatisch abgeschaltet, wobei die Freigabe für die Laserquelle negiert wird, Kühlaggregate zum Beispiel aber weiterlaufen, um weitere Beeinträchtigungen der Anlage möglichst auszuschließen.

Der vorliegenden Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Einhausung zur Abschirmung eines Laserstrahlen erzeugenden Gerätes zu schaffen, die sich durch den Einsatz möglichst aufeinander abgestimmter Komponenten und Bauelemente auszeichnet, was naturgemäß zu einer zügigeren Bearbeitung wegen des Entfallens von Umrüstzeiten sowie durch eine Reduzierung der vorzuhaltenden Komponenten und Bauelemente bemerkbar macht.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass jeweils zwei Abschnitte eines Profils unter Ausbildung einer eine Innenwand und eine Außenwand aufweisenden Hohlkammerwand zu einem geschlossenen Profil zusammengesetzt sind.

Innenwand und Außenwand umfassen dazu paarweise zueinander angeordnete, zu einem geschlossenen Profil zusammengesetzte Profilabschnitte in Modulbauweise, die auch als Teilprofile bezeichnet werden können. Im Prinzip muss damit nur eine Art von Bauteilen für außen wie innen, Wand oder Decke vorgehalten werden, weil insbesondere durch die zwei zusammenzusetzenden Profilelemente als Basis bereits ein geschlossenes Profil realisiert wird. Die Profile können beliebig miteinander in unterschiedlichen Richtungen verbunden werden, sodass eine hohe Kompatibilität dank dieser Modulbauweise geschaffen ist. Weitere Vorteile liegen in der einfacheren Handhabung bezüglich Biegen, der flexiblen Erweiterbarkeit oder der auf die Überwachungssensorik abgestimmten Profilgeometrie, insbesondere der Länge der Längsstege sowie das Einsparen von Montagezeit, weil Bauelemente dank der Identität nicht vertauscht werden können.

Solch ein Profilelement besteht aus drei Teilen oder Komponenten. Zu nennen ist zunächst, dass ein Profilabschnitt einen Längssteg umfasst, welcher sich über die gesamte Länge dieses Profilabschnittes oder Profilteils erstrecken kann.

Zweite Komponente solch eines Profils sind Querstege. Vor allem ist daran gedacht, dass ein Profilabschnitt an seinen Stirnseiten einen Quersteg aufweist, welcher zumindest annähernd in einem Winkel von 45° zur Längsachse des Profilelabschnitts orientiert ist. Solch ein Profil ist also nicht rechteckig, sondern in Art eines Parallelogramms aufgebaut, wobei der Winkel zwischen den Achsen vorteilhafterweise bei 45° liegt. Dies bringt den ganz entscheidenden Vorteil mit sich, dass eine besondere Kompatibilität der Bauteile untereinander gegeben ist. Wichtig ist dabei zunächst, dass aneinander grenzende Profilabschnitte an ihren gemeinsamen Rändern eine komplementäre Kontur aufweisen. Damit genügt letztlich dank der modulartigen Bauweise Vorhaltung und Einsatz nur eines Typs von Profilabschnitten, was zu enormer Flexibilität in Bezug auf die Abmaße führt.

Dass das erfindungsgemäße Profil sich durch besondere Kompatibilität auszeichnet, liegt auch daran, dass benachbarte Profilelemente an ihren Querstegen aneinanderstoßen und somit eine besonders sichere Verbindung miteinander eingehen.

Es wurde bereits angesprochen, dass das Profilelement aus drei Komponenten besteht, von denen zwei, nämlich der Längssteg, der sich über die Gesamtlänge des Profilabschnitts oder des geschlossenen Profils erstreckt, also in jedem Fall länger bemessene Längssteg und der Quersteg bereits vorgestellt wurden. Die dritte Komponente ist ebenfalls durch einen Längssteg gebildet. Dies sieht so aus, dass ein Profilabschnitt auf der, bezogen auf die Längsachse des Profils, gegenüber liegenden Seite, einen zweiten, wesentlich kürzer bemessenen Längssteg aufweist. Dieser zweite und deutlich kürzere Längssteg dient zwecks Verbindung des Längsstegs wiederum des benachbarten Profils, den man auch als Stumpf eines Längssteges bezeichnen könnte. Somit ist dann eine erste Baugruppe geschaffen, die mit einer benachbarten verbunden werden kann, worauf noch einzugehen sein wird. Erfindungsgemäß werden zwei Profile mit identischer Form und Geometrie dabei so zusammengefügt, dass sie gemeinsam eine Hohlkammerwand bilden.

Der zweite Längssteg kann wesentlich kürzer dimensioniert werden, das heißt, dass der kürzere, zweite Längssteg sich nur über wenige Zentimeter zu erstrecken braucht. Dabei dient dieser Längssteg vor allem der Verbindung mit einem Nachbarprofil oder Profilabschnitt. Darunter wird eine Länge von 100 mm bis 200 mm, vorzugsweise von 150 mm verstanden.

Besonderer Bedeutung kommt einem weiteren Bauteil in Form einer Spange zu, wenn es nämlich darum geht, einzelne Profilelemente miteinander zu verbinden. Die Spange umfasst eine Geometrie korrespondierend zu einem Quersteg und einem parallel zum Längssteg verlaufenden Befestigungsmittel, z. B. einem Verbindungsblech. Außerdem kann sich an der anderen Seite des Profils noch ein kurzer Längssteg erstrecken.

Dass zur Verbindung benachbarter Profilelemente an deren Stirnseiten eine Spange dient, zielt vor allem auf deren Befestigung untereinander ab. Die Spange korrespondiert mit den entsprechenden Bauteilen, d. h. Längsstegen und/oder Querstreben.

In dieser Hinsicht versteht sich auch der Vorschlag, wonach die Spange über mindestens ein Befestigungsmittel mit mindestens einem Profilabschnitt verbindbar ist.

Zweck der Spange ist, wie ja bereits angesprochen, die Verbindung von

Teilen des Profils untereinander. Vor allem ist daran gedacht, dass die Spange zur Verbindung zweier in einer gemeinsamen Flucht angeordneter Längsstege benachbarter Profilelementes dient.

Dass der Längssteg im Bereich eines Knotenpunktes zwischen einem Längssteg und einem Quersteg über selbigen hinausragt, stellt eine alternative Lösung vor, welche ohne die bereits in ihrer Funktion erläuterte Spange oder ein anderes angepasstes Verbindungsmittel auskommt (von Befestigungsmitteln wie Schrauben oder Nieten abgesehen). Letzteres ist bei dieser Ausführungsform ohnehin nicht notwendig, weil der über den Quersteg hinausreichende Bereich des Längssteges einen optimalen Anschluss für weitere Profilabschnitte bildet.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die modulare Bauweise zu einer hohen Flexibilität bei der Herstellung von Schutzeinhausungen mit sich bringt. Dies macht sich insbesondere bei dem Einsatz des sog. 3D-Drucks bemerkbar. Erfindungsgemäß werden zwei Profile mit identischer Form und Geometrie so zusammengefügt, dass sie gemeinsam eine Hohlkammerwand bilden. Auf der Wand nun sitzen mehrere Sensoren, welche den Hohlraum bzw. die doppelwandigen Blechelemente überwachen und ggf. im Alarmfall für eine sofortige Abschaltung des Gerätes sorgen, sobald die Wand durch einen Laser eine Beschädigung erfährt. Die erfindungsgemäße modulare Bauweise der Profile ermöglicht eine extreme Flexibilität in den Abmaßen. Der Schwerpunkt der Erfindung liegt dabei auf dem Profil als solchem. Insbesondere wird nicht unterschieden, wo ein solches Profil einzusetzen ist. Die Profile für Innen- und Außenwände sind zukünftig identisch. Wie die Wände können auch Decken und Türen auf Basis dieser Profile gebaut werden.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt ist. Es zeigen:

Figur 1 eine Einhausung, Figur 2 einen Profilabschnitt,

Figur 3 ein geschlossenes Profil,

Figur 4 zwei miteinander verbundene Profilabschnitte,

Figur 5 eine Variante zu Figur 4,

Figur 6 die Variante der Erfindung ohne Spange, Figuren 7-9 drei weitere Varianten zu Figur 4.

Figur 1 zeigt eine Einhausung 1 für ein Gerät 2, beispielhaft für ein Laserstrahlen erzeugendes Gerät 2. Die Einhausung 1 umfasst Seitenwände 3, 4, 5 und eine angedeutete Decke 6 bzw. ein Dach für diese Schutzeinhausung 1. Die Abmaße sind dabei in Höhe, Breite und Länge flexibel zu gestalten und den Gegebenheiten durch Ausbildung und Anordnung der Einhausung 1 , insbesondere der Abmessungen der Seitenwände 3, 4, 5 anzupassen.

Dazu zeigt Figur 2 einen Profilabschnitt 7a vor dem Zusammenbau mit einem zweiten, baugleichen Profilabschnitt, bestehend aus einem ersten Längssteg 9a, der sich über die komplette Länge solch eines Profilabschnitts 7a von ca. 190 cm erstreckt. An diesen Längssteg 9a schließt sich an der Stirnseite 10a des Profilabschnitts 7a ein Quersteg 12a an und an diesen wiederum ein zweiter, deutlich kürzerer Längssteg 14a, mit etwa 100 mm bis 200 mm Länge, vorzugsweise 150 mm Länge wesentlich kürzer als der erste Längssteg 9a auf der gegenüberliegenden Seite der Längsachse 13.

Ein geschlossenes Profil 8, bestehend aus zwei Profilabschnitten 7a, 7b zeigt dann Figur 3. Die längeren Längsstege 9a, 9b des Profilabschnitts 7a sind mit den kürzeren Längsstegen 14a, 14b des Profilabschnitts 7a verbunden. Dadurch ergibt sich das geschlossene Profil 7.

Figur 4 zeigt zwei geschlossene Profile 8. Das erste geschlossene Profil 8 auf der linken Seite der Zeichnung besteht einerseits aus dem Profilabschnitt 7a, der zusammengesetzt ist aus dem Längssteg 9a, dem Quersteg 12a und dem kürzeren Längssteg 14a. Das zweite geschlossene Profil 8, rechts in der Zeichnung, besteht aus den Profilabschnitten 7c und 7d, gebildet aus dem Längssteg 7c bzw. dem Quersteg 12c bzw. an der Stirnseite 10 c und wiederum dem kürzeren Längssteg 14c bzw. d. Verbunden sind die beiden geschlossenen Profile 8 miteinander. Zur Verbindung dient die Spange 15 in Form z. B. eines Verbindungsblechs, welche dem Quersteg 12b zugeordnet ist. Mit 9d ist der entsprechend längere und mit 14d der entsprechend kürzere Steg bezeichnet.

Figur 5 legt den Schwerpunkt auf die geschlossenen Profile 8 links und rechts. Mit a ist beispielhaft der Winkel zwischen Längssteg 9c und Quersteg 12c bezeichnet.

Figur 6 zeigt eine alternative Ausführungsform der Erfindung ohne Spangen bzw. komplett ohne angepasste, separates Verbindungsmittel (von Befestigungsmitteln wie Schrauben oder Nieten abgesehen). Deren Funktion übernimmt in vorteilhafter Weise der ohnehin ausgebildete Knotenpunkt 20a, 20b, jetzt ergänzt um einen Abschnitt 19a, 19b des jeweiligen Längssteges 14 a, 14b im Bereich des Knotenpunktes 20a, 20b zwecks Ausbildung einer Verbindung zwischen Längssteg 9 und Quersteg 12 für die betreffenden Profilabschnitte 7a, 7b. Dieser Längssteg 9 ragt im Bereich der Knotenpunkte 20a, 20b über selbige hinaus.

Die Figuren 7 bis 9 zeigen Varianten von jeweils zwei miteinander verbundenen geschlossenen Profilen 8 mit Spangen 15. Die Profile weisen an ihren Längsseiten Dreiecke 16, Halbkreise 17 oder Trapeze 18 auf.