(57)【要約】  切断ビーム（２４）に面する開口部（３１）を有するハウジング（３４）を備えた切断ビーム加工機械のためのビーム捕捉装置であって、切断ビーム（２４）が、ワークピース（１７）の加工中にワークピース（１７）の下面から放出されて、開口部（３１）を通ってハウジング（３４）のビーム捕捉空間（３５）へ進入するビーム捕捉装置であり、ハウジング（３４）の少なくとも一つの壁部（５６，４４，４６，４７）に少なくとも１本のノズル（６３，７６）が設けられ、ノズル（６３，７６）が、フリージェットとしての流体ジェット（６４）を、少なくとも１本の流体ジェット（６４）が切断ビーム（２４）と交差するように該ビーム捕捉空間（３５）へ供給することを特徴とするビーム捕捉装置。
2010502442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
切断ビーム（２４）に面する開口部（３１）を有するハウジング（３４）を備えた切断ビーム加工機械のためのビーム捕捉装置であって、該切断ビーム（２４）が、ワークピース（１７）の加工中に該ワークピース（１７）の下面から放出されて、該開口部（３１）を通って該ハウジング（３４）のビーム捕捉空間（３５）へ進入するビーム捕捉装置であり、該ハウジング（３４）の少なくとも一つの壁部（５６，４４，４６，４７）に少なくとも１本のノズル（６３，７６）が設けられ、該ノズル（６３，７６）が、フリージェットとしての流体ジェット（６４）を、該少なくとも１本の流体ジェット（６４）が該切断ビーム（２４）と交差するように該ビーム捕捉空間（３５）へ供給することを特徴とするビーム捕捉装置。
【請求項２】
長形のビーム捕捉空間（３５）を有する前記ハウジング（３４）の直線状開口部（３１）の場合に、前記少なくとも１本のノズル（６３）が端壁部（５６）に配置され、供給される前記流体ジェット（６４）が該開口部（３１）に対して平行に配向されることを特徴とする請求項１に記載のビーム捕捉装置。
【請求項３】
円筒形のビーム捕捉空間（３５）を有する前記ハウジング（３４）の鋭い先端開口部（３１）の場合に、前記少なくとも１本のノズル（６３）が該開口部（３１）の進入軸線に対して径方向に配置されることを特徴とする請求項１に記載のビーム捕捉装置。
【請求項４】
管形のビーム捕捉空間（３５）を有する前記ハウジング（３４）の鋭い先端開口部（３１）であって、該鋭い先端の開口部（３１）が該ハウジング（３４）の側面を通過する場合に、該ハウジング（３４）の該開口部（３１）に設けられた端面（５６）に前記少なくとも１本のノズル（６３）が設けられ、供給される前記流体ジェット（６４）が該開口部（３１）の進入軸線と交差することを特徴とする請求項１に記載のビーム捕捉装置。
【請求項５】
少なくとも１本のノズル（６６）により前記ハウジング（３４）の基部（４３）に流体膜が形成され、該流体膜が該ハウジング（３４）を横切り、特に円の一区分の形状のスロット付ノズルにより流体が供給される溝部形状の基部（４３）が好ましくは形成されることを特徴とする請求項１に記載のビーム捕捉装置。
【請求項６】
前記ハウジング（３４）の前記開口部（３１）の下の壁部（５６，４４，４６，４７）に複数のノズル（７６）が設けられて、該ハウジング（３４）の前記ビーム捕捉空間（３５）に流体カーテンを形成し、該流体カーテンが前記切断ビーム（２４）と交差することを特徴とする先行する請求項の一つに記載のビーム捕捉装置。
【請求項７】
前記ノズル（６３，７６）が個別に作動し、好ましくは、該ノズル（６３，７６）の少なくとも流出方向又は前記流体ジェット（６４）の量が個別に設定されることを特徴とする先行する請求項の一つに記載のビーム捕捉装置。
【請求項８】
前記切断ビーム（２４）と交差する流体運搬溝部又は斜面が、前記ハウジング（３４）の前記ビーム捕捉空間（３５）に設けられることを特徴とする先行する請求項の一つに記載のビーム捕捉装置。
【請求項９】
フリージェットとしての前記流体ジェット（６４）を前記ビーム捕捉空間（３５）へ供給する前記ノズル（６３）と対向して、壁部（５６，４４，４６，４７）にバッフル要素（６９）が設けられ、該バッフル要素（６９）が、前記ハウジング（３４）の前記開口部（３１）と反対向きになるように傾斜したバッフル面（７０）を有することを特徴とする、先行する請求項の一つに記載のビーム捕捉装置。
【請求項１０】
前記ハウジング（３４）の側壁部（４４，４６）が流体膜で湿潤されるか、統合冷却により冷却されることを特徴とする先行する請求項の一つに記載のビーム捕捉装置。
【請求項１１】
前記側壁部（４４，４６）が該布（８４）の毛管現象により流体で湿潤されるように該壁部（４４，４６）が布（８４）を備えることを特徴とする先行する請求項の一つに記載のビーム捕捉装置。
【請求項１２】
少なくとも一つの排出開口部（６８）が前記ハウジング（３４）に設けられ、該排出開口部（６８）に排出装置が装着されることを特徴とする先行する請求項の一つに記載のビーム捕捉装置。
【請求項１３】
前記ハウジング（３４）の前記基部（４３）が前記開口部（３１）の下に凹状溝部（７９）を有し、前記切断ビーム（２４）が該凹状溝部（７９）で捕捉されることを特徴とする先行する請求項の一つに記載のビーム捕捉装置。
【請求項１４】
前記ハウジング（３４）の前記基部（４３）が移送バンド又は移送運搬ウォームを有することを特徴とする先行する請求項の一つに記載のビーム捕捉装置。
【請求項１５】
相互に９０°未満の角度に配置された二つの面（３４，５７；６１，５７）により形成される入り口エッジ（５４）によって前記ハウジング（３４）の前記開口部（３１）が形成されることと、相互に対向する該入り口エッジ（５４）が、該入り口エッジ（５４）が前記切断ビーム（２４）まで延びているが、該切断ビーム（２４）が、接触せずに該二つの入り口エッジ（５４）の間で該ハウジング（３４）へ進入するように、ある距離だけ離間していることとを特徴とする先行する請求項の一つに記載のビーム捕捉装置。
【請求項１６】
前記入り口エッジ（５４）が尖鋭となるように設計されることを特徴とする請求項１５に記載のビーム捕捉装置。
【請求項１７】
前記入り口エッジ（５４）が前記ハウジング（３４）の端面（３８）に隣接し、該端面（３８）が、加工される前記ワークピース（１７）の支持面を含む平面に位置することを特徴とする請求項１５又は１６に記載のビーム捕捉装置。
【請求項１８】
前記入り口エッジ（５４）が、前記ワークピース（１７）に面するとともに、前記ハウジング（３４）の前記端面（３８）に対して凹状であり、好ましくは該端面（３８）に平行に延び、該端面（３８）に対する移行部を有する面部（６１）を有することを特徴とする、請求項１７に記載のビーム捕捉装置。
【請求項１９】
前記面部（６１）が少なくとも部分的に前記開口部（３１）に沿って延びているとともに幅の狭い設計であることを特徴とする請求項１８に記載のビーム捕捉装置。
【請求項２０】
前記入り口エッジ（５４）が平坦な、又は湾曲した傾斜部（６２）を有することを特徴とする請求項５ないし１７の一つに記載のビーム捕捉装置。
【請求項２１】
前記入り口エッジ（５４）が、直線状、波状、ジグザグ形状の輪郭、狭いＶ形状を有する輪郭、Ｙ方向に対してある角度に配向された輪郭、鋸歯、正弦曲線、矩形の輪郭を有することを特徴とする請求項１５ないし２０の一つに記載のビーム捕捉装置。
【請求項２２】
前記ハウジング（３４）の前記開口部（３１）の幅が調節自在であることを特徴とする請求項５ないし２１の一つに記載のビーム捕捉装置。
【請求項２３】
前記入り口エッジ（５４）が前記ハウジング（３４）に着脱自在に設けられることを特徴とする請求項５ないし２２の一つに記載のビーム捕捉装置。
【請求項２４】
前記入り口エッジ（５４）が多数の個別区分から形成されることを特徴とする請求項の一つに記載のビーム捕捉装置。
【請求項２５】
前記入り口エッジ（５４）を形成するための少なくとも一つの個別区分が、前記ハウジング（３４）の開口幅を設定するため可動式に作動することを特徴とする請求項２３に記載のビーム捕捉装置。
【請求項２６】
前記切断ビーム（２４）を通過させる通路を有するダイヤフラム装置又はバンドにより、前記ハウジング（３４）の前記開口部（３１）が形成されることを特徴とする請求項１５ないし２４の一つに記載のビーム捕捉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文に記載の、加工機械のためのビーム捕捉装置に関連する。
【背景技術】
【０００２】
特開平４−９１８８４号公報は、ワークピースが加工のためワークピース支持体に配置される加工機械を開示している。このワークピースは、ワークピース支持体を介して、切断ヘッドの加工方向に対して横向きに移動する。ワークピースを加工するには、切断ビームがワークピースに放射され、ワークピースの加工中に切断ビームが下面に放出される。この放出領域にビーム捕捉装置として設けられているのは、底面で放出された切断ビームがハウジングへ進入するための開口部を有するハウジングである。開口部とハウジングが切断ヘッドの作動領域に沿って延びている。
【０００３】
このビーム捕捉装置は、加工中にハウジングに受け取られて底部でワークピースから放出される切断ビーム、特にレーザビームすなわちフレーム切断ジェットが完全に吸収されないという短所を持つ。結果として、ハウジングへのダメージが発生する。さらに切断ビームは、スラグ、スパーク、除去されなかった残存物によるビーム反射の影響を受ける。ハウジングに受け取られたがまだ吸収されていないエネルギーのため、スラグ、ダスト及び／又は燃焼残留物がビーム捕捉装置に付着することがある。
【０００４】
ＥＰ１，４５４，７００Ａ１は、レーザ加工機械の冷却及び／又は流水ランスを開示している。このようなランスは、パイプに挿入されたランスによる管のレーザ切断中に使用される。ランスは、レーザビームのため、及び／又はランス内部空間への溶融材料の排出のための進入開口部を有する。例えばウォーターミストを成す水と圧縮空気など、液体と気体媒体とで構成される混合物が、ランスの基部に近接した開口部を介して供給される。ウォーターミストは、切断中にビーム出力を充分に吸収して、切断スパッタを排出すると考えられる。加工コストを軽減させるため、加工時間は徐々に減少する。その結果、より高い切断ビーム出力及び／又は切断速度で作業が実行される。こうして、高い加工品質を可能にするには、管形やプレート状のワークピースを加工するための切断ビーム捕捉装置の改良を必要とする。
【０００５】
【特許文献１】ＪＰ  ４‐９１８８４
【特許文献２】ＥＰ  １  ４５４  ７００  Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そのため、本発明の目的は、切断ビームによりワークピースを加工する加工機械のためのビーム捕捉装置を提供することであり、かかるビーム捕捉装置により、ビーム捕捉装置に進入する切断ビームのエネルギーが吸収され、高レベルの加工信頼性が可能となる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、請求項１の特徴により本発明に従って達成される。本発明のさらに好都合な態様や発展形は、他の請求項に明記されている。
【０００８】
本発明による態様のビーム捕捉装置は、ビーム捕捉装置へ進入する切断ビームのエネルギーの吸収を可能にする。切断ビームは、例えばレーザビームとそのレーザビームを包囲するガス流により形成される。フリージェットとして形成される少なくとも一つの流体ジェットが切断ビームと衝突する。その結果、レーザビームとそのガス流のエネルギーが吸収される。こうして、特にガス流の運動エネルギーが減少する。衝突中、切断ビームとフリージェットとがぶつかる時に生じる衝撃のため、少なくとも一つのフリージェットが分散されて下方へ偏向される。流体ジェットの分散は、ハウジングのビーム捕捉空間の壁部まで延びる水膜を形成する。その結果、ビーム捕捉装置へ進入したスラグが付着したままとならないように、同時に壁部は液体で湿潤されてスラグが冷却される。そのうえ、切断ビームと交差するフリージェットとしての流体ジェットの導入は、切断ビームが妨害を受けずに流水膜と衝突することはないという長所を持ち、流水膜はビーム捕捉空間の基部に向けられる。そのため、流水エリアが吹き飛ばされるか一掃されることはない。そのため同伴スラグの付着が防止され、これによりスラグを容易に剥離することが可能となる。さらに、少なくとも１本のフリージェットと切断ビームとの衝突は、流水面又はビーム捕捉装置の基部への切断ビームの直接衝突が防止されるという効果を達成する。その結果、フリージェット又は流水膜の媒体の開口部へのはね返りが防止される。
【０００９】
本発明の好適な態様によれば、長形のビーム捕捉空間を有するハウジングの直線状開口部の場合に、フリージェットを供給する少なくとも一つのノズルがハウジングの端壁部に配置されるとともに、供給される流体ジェットが開口部と基本的に平行な配向を持つ設備が提供される。直線状開口部を有するこのようなビーム捕捉装置は、直線捕捉器とも呼ばれる。このようなビーム捕捉装置は特に、平面レーザ切断機械で使用される。そのため、直線状開口部の下に配向されると好都合な流体ジェットは、ハウジングの開口部全体に沿った切断ビームの加工位置と関連して進入切断ビームのエネルギーの吸収を可能にする。
【００１０】
本発明の代替態様によれば、基本的に円筒形のビーム捕捉空間を有するハウジングの鋭い先端の開口部の場合に、フリージェットを供給する少なくとも１本のノズルが開口部の進入軸に対して径方向に配置される設備が提供される。これもまた、流体ジェットによる進入切断ビームの吸収を可能にし、一般的にそこから生じる水膜がやはり形成される。このような鋭い先端の開口部を有するビーム捕捉装置は、点捕捉器とも呼ばれる。このような点捕捉器は、切断ビームとビーム捕捉装置が固定配置され、加工される材料、特にプレート状材料が切断ビームに対して移動する、「コンビネーションレーザ切断機械」において使用される。
【００１１】
本発明の他の代替態様によれば、基本的に鋭い先端の開口部がハウジングの水平面を通過する、基本的に管形のビーム捕捉空間を有するハウジングの鋭い先端の開口部の場合に、少なくとも１本のノズルがハウジングの開口部に付与された端面に設けられるとともに、供給されるフリージェットが開口部の進入軸と交差する設備が提供される。このようなビーム捕捉装置はチューブ捕捉器とも呼ばれる。このようなチューブ捕捉器は、水平面又はチューブ壁が加工される管形材料の内側で使用される。このようなビーム捕捉装置の使用は、切断ビームが、加工される管形材料の内側にダメージを与えるのを防止するか、反対側の壁部が切断されるのを防止する。
【００１２】
少なくとも１本のノズルがビーム捕捉装置のハウジングの基部に流体膜を供給する設備が設けられることが好ましい。その結果、基部に流水膜が形成されて、基部に沿ってハウジングと交差する。これは、完全には冷却されていないスラグが基部に付着するのを防止するとともに、スラグの効率的な除去が可能であるという長所を持つ。そのうえ、フリージェットが切断ビームと交差した後の水膜の形成のために完全な吸収が充分には実施されていない場合に、ハウジングへ進入する切断ビームのエネルギー吸収が実施される。基部の流体膜は加圧状態で形成されることが好ましく、基部を洗い流すため、基部に残るハウジングスラグは加圧状態で剥離されることが好ましい。このノズルは、円の一区分の形状で設計されるか、基部輪郭に適合することが好ましい。
【００１３】
本発明の代替発展形によれば、個々の流体ジェットの流体カーテンを形成する複数のノズルが、ハウジングの開口部の下において開口部の入り口エッジに対する配向を持つように位置する壁部に設けられる設備が提供される。この流体カーテンは進入切断ビームと交差し、その結果、流体ジェットに代わって、又はこれに加えて、エネルギー吸収が達成される。同時に、ハウジングの壁部への付着が防止されるように進入スラグが冷却され固定される。
【００１４】
ビーム捕捉空間に付与されるノズルは、個別に作動することが好ましい。すなわち、流出方向が設定することが可能である。その結果、切断ビームと交差する流体ジェット及び／又は部分的流体カーテンが配向される。そのためエネルギーが節約され、循環する流体量が減少する。そのうえ、ノズルでの吐出流体ジェットの量も設定することができる。
【００１５】
切断ビームの追加エネルギー吸収のためとスラグの除去のための他の代替態様によれば、切断ビームと交差する独立した流体運搬溝部又は斜面が、開口部に沿って、又は開口部の下でハウジングのビーム捕捉空間に設けられる設備が提供される。その結果、切断ビームのエネルギー吸収に適するとともに、ハウジングの基部におけるスラグ除去のために用意される適切な流速と容積流量を有し、適切な流速を有する流水膜容積流量が得られる。
【００１６】
フリージェットとしての流体ジェットをビーム捕捉空間へ供給するノズルと対向する壁部にバッフル要素が設けられることが好ましく、かかるバッフル要素は、ハウジングの開口部と反対向きに傾斜するバッフル面を有する。最初に対向壁部が保護され、次に噴出が防止されるように、このようなバッフル要素により流体ジェットはハウジングの基部の方向に偏向される。
【００１７】
本発明の他の好都合な態様によれば、ハウジングの水平壁部が流体膜で湿潤されるか、統合冷却によりこれらが冷却される設備が提供される。その結果、長時間の作動の後でのスラグとダストの付着、それによるハウジングの詰まりが防止される。あるいは、流体膜を壁部に形成するため、凹状壁を備えるアンダーカットによって流体膜の導入が行われてもよい。あるいは、拡散ノズルなどが設けられてもよい。統合冷却は、壁部の通路を冷却して壁部を低温に維持することによって行われることが好ましい。
【００１８】
本発明の他の代替態様によれば、布の毛管現象により壁部を湿潤させるため、ハウジングの側壁部が布を備える設備が提供される。その結果、スラグの付着が同様に防止される。
【００１９】
本発明の他の好都合な態様によれば、排出装置を装着するため少なくとも一つの排出開口部がハウジングに設けられる設備が提供される。その結果、ハウジングの内部空間に真空が発生して、開口部を介して大気がハウジングへ流入する。その結果、ハウジングに残っている流体と残留量のガス、ダスト粒子、スラグ粒子が排出される。同時に冷却が達成される。
【００２０】
切断ビームのエネルギー吸収のための他の代替態様では、ハウジングの開口部の下の基部が、切断ビームが捕捉される凹状溝部を備えている。このような凹状溝部を通って流体が順に下から送られる。
【００２１】
本発明の好都合な実施態様によれば、ハウジングに進入する時の切断ビームに影響することなく、ハウジングの開口部の幅が最小まで減少された設備が用意される。ビーム捕捉装置への切断ビームの妨害されない進入がかろうじて可能となるように、ハウジングの開口部の入り口エッジはちょうど切断ビームまで延びている。同時に、入り口エッジを形成するテーパ面は開口部の進入領域では実質的にゼロの厚さを有するので、切断ビーム、特にレーザ切断ビームのガス流が影響を受けないことが入り口エッジの態様により保証される。
【００２２】
切断ビームのガス流に対して実質的な接線方向、又は接線方向に入り口エッジを配置することにより、開口部の幅は最小まで減少し、その結果、良品部分及び／又は残存部分が蓄積される危険性が最小となり、良品部分及び／又は残存部分はワークピースから取り除かれる。
【００２３】
この態様は、ワークピースの下側に放出される切断ビームがワークピースに反射するのを防止する。むしろ、切断ビームは、完全に、又は流れに左右されないようにハウジングへ進入し、開口部の幅の態様のため、もはや下から放出されるかワークピースの下面に達することはない。さらに、良品部分、及びハウジングの開口部に隣接する機械の部分へのスラグの反射により生じるダメージが回避される。そのため、入り口エッジについての本発明による態様及び構成は、ハウジングへの切断ビームの完全で影響を受けない進入を可能にし、ワークピースにおけるばりの形成が最小となるとともに捕捉される部分の危険性が最小となり、また有効な形でのスラグの吸収を可能にする。
【００２４】
本発明のさらに好都合な態様によれば、入り口エッジが尖鋭となるように設計される設備が提供される。その結果、進入する流れの影響が最小となる。入り口エッジの尖鋭形態は、相互に９０°未満の角度で配置されて入り口エッジを形成する二つの面により達成される。
【００２５】
ハウジングの開口部の入り口エッジはハウジングの端面に隣接することが望ましい。かかる端面は、加工されるワークピースの支持面に位置する。その結果、ワークピースから切除部分を切除するためハウジングの開口部の長手方向範囲に対して横向きにワークピースを機械加工する間に、ビーム捕捉装置は邪魔されることなくＹ方向に往復移動できる。同時に、ビーム捕捉装置の開口部は、すでにワークピースから切除された部分の下に面しているが、この部分が捕捉されることはない。
【００２６】
好都合な態様によれば、ワークピースに面するとともに端面に対して凹状であり、好ましくは端面に対して平行に延びている面部を入り口エッジが有する。ワークピースの下側にばりが形成される可能性がある場合には、この態様により、破片の蓄積を回避するため、凹状の面部と端面との間に傾斜接触面を設けることが可能である。
【００２７】
端面に対して凹状である入り口エッジの面部は、非常に幅の狭い設計であって少なくとも部分的に開口部に沿って延びていることが好ましい。こうして、破片か蓄積される危険性が最小となるように、切断ギャップにおいて入り口エッジに対してワークピースの下に小さなギャップ空間を設けることができる。同時に、ワークピースの下面で放出される切断ビームは、影響を受けずに、ゆえにばりを形成せずに、ハウジングに進入する。
【００２８】
代替実施態様によれば、入り口エッジは、ハウジングの端面につながる平坦又は湾曲した傾斜部又は傾斜接触面を有する。
【００２９】
好適な実施態様によれば、入り口エッジはハウジングの開口部を形成するための直線状エッジとして設計される。その結果、相互に平行に延びているとともに、加工機械の切断ヘッドの加工領域の全長にわたって延びていることが好ましい二つの入り口エッジを有する「直線捕捉器」が形成される。破片が蓄積される危険を最小にするため、例えば波状又はジグザグ形状の輪郭か、狭いＶ形状を持つ輪郭か、Ｙ方向に対して角度を持つ配向の輪郭か、鋸歯、正弦曲線、矩形の輪郭など、入り口エッジに異なる幾何学形状を持たせた設備が用意される。切断ビームを捕捉するため、ハウジングの開口部の輪郭はさらに、Ｘ方向における切断ヘッドの位置を考慮するため、ハウジングが隆起していることを必要とする。
【００３０】
ハウジングの開口部の幅が調節自在である設備が用意されることが好ましい。異なる切断ビーム直径に適応するため、一方の入り口エッジ又は両方の入り口エッジは移動可能又は変位可能であるように設計される。
【００３１】
ハウジングの開口部を形成するための少なくとも一つの入り口エッジが、ハウジングに着脱自在に設けられる。その結果、入り口エッジを交換することにより異なる切断ビーム直径に適応できる多数の加工機械のための基本ハウジングが提供される。
【００３２】
ハウジングの開口部を形成するための入り口エッジの好適な態様により、多数の個別区分が設けられる。その結果、個別区分へのダメージの場合には、簡単で短時間の交換が可能である。加えて、例えばハウジングの開口部にダメージを与えることなく切断ビームがワークピースを貫通できるようにするため、例えば、隣接区分より広い開口部幅を有する開口部の端部領域に、個別区分が設けられる。
【００３３】
ハウジングの開口部は、特に、開口部幅を設定するため可動式に作動できる個別区分から形成された入り口エッジを有することが好ましい。その結果、切断ビームがワークピースを貫通する時に望ましい箇所で、開口部ギャップが拡張される。加えて、開口部幅は、ワークピースを加工する間の様々な加工パラメータに適応できる。個別区分は、作動要素を介してモータ作動式に作動できる。
【００３４】
本発明の他の好都合な態様によれば、切断ビームを通過させて進入開口部を形成する通路を有するダイヤフラム装置又はバンドによりハウジングの開口部が形成される設備が提供される。その結果、切断ビームに割り当てられた狭い進入開口部のみが形成され、開口部の残りの領域は被覆される。これは、破片が蓄積される危険をさらに最小にする。そのうえ、開口部の上に位置するワークピースが反射による影響を受ける程度は小さい。ハウジング及びその変形例の設計は、フリージェットの有無に関わらず、特に好都合なハウジング実施態様を構成する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本発明と他の好都合な実施形態とその発展形について、図面に描かれた例を参照して、以下にさらに詳細に記載し説明する。記載部分及び図面から得られる特徴は、それだけで独自に、又は所望の組合せにおいて、本発明により使用される。
【００３６】
図１には、加工機械１１が斜視図で示されている。この加工機械１１はレーザ切断機械として設計されることが好ましい。代替例として、プラズマ切断機械又は火炎切断機械が形成されてもよい。機械床部１２は、例えば図１によれば、機械床部１２に固定保持された支持バンド１６により形成されるワークピース支持体１４を備えている。代替実施形態では、この支持バンドが可動であって、さらに移送機能を実装してもよい。切断ヘッド２２は直線状軸線２１を介してＹ方向に可動であり、切断ヘッド２２の作業領域を形成する。加えて、Ｘ方向に往復移動可能な直線状軸線が設けられてもよい。さらに、垂直方向に移動可能な直線状軸線が設けられてもよい。加工を実行するため、切断ビーム２４が切断ヘッド２２からワークピース１７へ放射される。
【００３７】
ワークピース１７の下面には、支持バンド１６の偏向ローラ２８の間に配置されたビーム捕捉装置２６が、切断ヘッド２２の加工領域に設けられている。ビーム捕捉装置２６は、例えばＸ方向にガイド３６に沿って往復移動可能であり、その場合には、ビーム捕捉装置２６は切断ヘッド２２の動作と連動し、例えば独立駆動装置により、又は独立駆動装置によらずに運搬される。
【００３８】
ビーム捕捉装置２６は、切断ヘッド２２に面して、好ましくは切断ヘッド２２の加工領域全体に沿ってＹ方向に延びている開口部３１を有する。ワークピース１７の加工の間、切断ギャップ３２の形成の後にワークピース１７の下面に放出される切断ビーム２４は、ビーム捕捉装置２６のハウジング３４の開口部３１により捕捉される。
【００３９】
図１によるビーム捕捉装置２６の斜視図が図２に示されている。かかるビーム捕捉装置は、基本的に閉じたハウジング３４を有し、そのワークピース１７に面した端面３８に開口部３１を備えている。好適な形態によれば、かかるビーム捕捉装置又は他のビーム捕捉装置の開口部３１は、切断ビーム２４のための狭い進入開口部となるように、切断ヘッド２２の位置と関連して移動可能なカーテン又はダイヤフラムにより閉じられている。
【００４０】
ハウジング３４の各端面５６に設けられているのは、移動可能に収容するためガイド３６に連結されたフランジユニット３９である。加えて、これらのフランジユニット３９は、支持バンド１６の偏向ローラ２８とハウジング３４とを収容する。さらに、ハウジング３４の内部空間へ、また内部空間から、流体媒体及び／又は気体媒体を供給し、排出する役割を果たす供給接続部４１が設けられている。
【００４１】
図２によるビーム捕捉装置２６の断面斜視図が図３に見られる。ハウジング３４は好ましくは多部品設計である。底部４２は、基部４３と、ハウジング３４の開口部３１を形成する上部４７の壁部４６につながった壁部４４とを備えている。代替例として、単体ハウジング３４又は二つ以上の部分で構成されるハウジング３４が形成されてもよい。
【００４２】
ハウジング３４の開口部３１の幾何学形状が異なるビーム捕捉装置２６の概略平面図が、図４ａ〜ｃに見られる。図４ａによれば、開口部３１を形成するための入り口エッジ５４の輪郭形状は、正弦曲線又は蛇行デザインである。この場合、この形状の幅と周期の両方を変更してもよい。図４ｂには、屋根形状構造の開口部３１が見られる。屋根の頂点をＸ方向に左右に移動させてもよい。個々の脚部の傾斜と長さの両方を変更してもよい。ビーム捕捉装置２６の開口部３１の他の代替実施形態が図４ｃに見られる。入り口エッジ５４は、切断ヘッド２２の移動方向に対してＹ方向に角度を成して延びている。さらなる代替幾何学形状も同様に実現できる。
【００４３】
断面における開口部３１の概略拡大図が、図５ａに示されている。切断ヘッド２２が切断ビーム２４をワークピース１７へ放射し、切断ビーム２４はワークピース１７の下面から放出される。切断ビーム２４は、形成されたビーム５１と、これと同軸のガス流５２とで構成される。ビーム５１は、レーザ又はプラズマビームとして、あるいは火炎切断ジェットなどとして設計される。切断ビーム２４により、ワークピース１７には切断ギャップ３２が形成される。この加工中、ビーム２４の残留エネルギーと、ガス流５２の残留ガス量と、さらにスラグ粒子とがハウジング３４へ進入する。正確な切断ギャップ３２を形成して、良品部分や加工機械１１の部品へのダメージを回避するため、開口部３１が設けられ、その入り口エッジ５４は、切断ビーム２４が入り口エッジ５４により影響されずに、すなわち流れに左右されずにハウジング３４に進入できるように、切断ビーム２４のガス流５２まで突出している。入り口エッジ５４は、ハウジング３４の端面３８により、又は端面３８に対して９０°未満の角度で配向された内壁部５７により形成される。その結果、開口部３１へ進入する切断ビーム２４の領域において厚さが実質的にゼロである楔形状の入り口エッジ５４が形成される。入り口エッジ５４は、尖鋭となるように設計されることが好ましい。すなわち、ある点へとテーパ状である二つの面部が、切断ビーム２４の進入領域において入り口エッジ５４を形成している。
【００４４】
摩擦を軽減するため、ハウジング３４の端面３８は、ワークピース１７の下に空気を供給する排出開口部５９を備えている。その結果、ビーム捕捉装置２６の移動中に摩擦の軽減を達成するため、「空気膜ベッド」が形成される。代替例として、例えばローラ支承機構、従動ローラ又はバンド、摺動コーティングなどの機械的システムが設けられてもよい。
【００４５】
ハウジング３４の開口部３１の入り口エッジ５４の代替幾何学形状が、図５ｂに示されている。入り口エッジ５４は、傾斜部として設計された面部６２を含む。その結果、入り口エッジ５４の領域は、ワークピース１７の支持面に対して若干凹状となるように設計される。この面部６２は蓄積の危険性を最小にするとともに、傾斜接触面として役立つ。この面６２は、平坦面又は湾曲面として設計される。短い面部の場合には通常、急な傾斜が設けられるように、平坦面部６２の場合の傾斜は面部６２の幅に左右される。
【００４６】
ハウジング３４の開口部３１の入り口エッジ５４の代替幾何学形状は、面部６２が、溝状又はＶ形状の凹部として設計されるように形成されている。これは、ハウジング３４の端面３８から始まり、最初は面部６２のように傾斜しているが、ある幅の区分を置いて「下降」から「上昇」へ方向を変え、入り口エッジ５４まで延びている面部が設けられることを意味する。入り口エッジ５４は端面３８の平面に位置して、しかもこれより若干下に位置する。これは、すでに切除されたがまだワークピース１７に残っている部分が開口部３１に蓄積されないという効果を達成する。逆に、開口部３１に捕捉される危険性を回避するため、開口部３１に達する直前の部分は、開口部３１に隣接する幾何学形状により若干隆起している。上昇又は下降面部のＶ又は溝形状の凹部の幾何学形状は、面部の幅と斜面の両方に対して異なる設計とすることができ、様々な用途に適合させられる。同様に、凹部は、半円形又は楕円形として、又はハウジング３４が工作部の下を移動するとすぐにすでに切除された部分を若干直立させることのできるさらに自由な形状として設計されてもよい。
【００４７】
入り口エッジ５４の他の代替形態が図５ｃに形成されている。面部６１は、ハウジング３４の端面３８に対して平行かつこの端面に対して凹状であるように設けられる。面部６１と端面３８との間の移行領域には、準備部が設けられている。
【００４８】
垂直壁部４６から入り口エッジ５４まで延びている内壁部５７は、丸みを帯びた形状を有してもよい。代替例として、簡単でコスト効率のよい生産を可能にするため、相互に角度を成して配置された複数の面部が設けられてもよい。可能な最大程度まで内部空間を開口部３１に対して遮蔽するため、断面において片流れ屋根の形状である内壁部５７の構成により、切断ビーム２４が開口部３１へ進入した直後に、広い自由空間が設けられることが好ましい。同時に、内壁部５７は、発生する可能性のあるビームやスラグの反射が、開口部３１の方向にハウジング３４の内部空間へと反射するという長所を持つ。
【００４９】
切断ビーム２４のエネルギーの吸収のためのビーム捕捉装置２６のハウジング３４の斜視断面図が、図６に見られる。ハウジング３４の上部領域のフランジユニット３９に設けられているのは、エネルギー吸収のため、流体ジェット６４、特に水ジェットがフリージェットとしてハウジング３４のビーム捕捉空間３５へ導入されるための少なくとも一つのノズルであり、その途中でこの流体ジェット６４が切断ビーム２４と交差する。その結果、レーザビーム５２とそのガス流５１のエネルギー吸収が達成される。このエネルギー吸収によってビーム反射が防止される。ノズル６３は、ハウジング３４に交換可能に配置されることが好ましいノズルボデーにより形成されるか、単にハウジング３４の開口部により形成される。この流体ジェット６４が基本的に束状ジェットとしてハウジング３４と完全に交差するように、この流体ジェット６４は高圧で導入される。代替例として、流体ジェット６４がそれぞれの場合に両端面５６において導入される設備が用意されてもよく、距離が長くなると、流体ジェットの落下領域が反対の流体ジェットによりカバーされるように、かかる流体ジェットは高さがが少なくとも若干異なっていることが好ましい。
【００５０】
流水膜６７を形成するための流体の流れが、ハウジング３４の基部４３から放出される。半円形ノズル６６が設けられることが好ましく、これを通って、流水膜６７が好ましくは溝形状のデザインである基部４３に側方に上がった状態で案内される。これはスラグとダスト粒子の排出を可能にする。
【００５１】
フランジユニット３９はさらに排出開口部６８を備え、ここを通って開口部３１からの大気が排出され、ハウジング３４の内部空間に蓄積されたダスト粒子が排出される。開口部３１の開口部幅が狭いことで、ハウジング３４には真空が発生し、これにより排出を助ける。
【００５２】
ハウジング３４はその外側幾何学形状において、機械床部１２の設計に適応していることが好ましい。支持バンド１６とビーム捕捉装置２６との間に実質的にギャップのない移行部を設けるため、偏向ローラ２８とハウジング３４との間には狭い移送ギャップが形成されるように、端面３８はそれぞれの場合に隣接支持バンド１６の方向に延びている。
【００５３】
さらに、支持バンド１６のためのバンドクリーニングがハウジング３４の外側に設けられる。この目的のため、ブラシ、スクレーパなどが装着されるとよい。同時に、フランジユニット３９は、例えば空気などの作動媒体を、例えばクリーニング要素など、ハウジング３４の外側に装着された付加的要素に供給できる。
【００５４】
図６によるビーム捕捉装置の概略側面図が図７に見られる。ビーム捕捉空間３５へ進入する切断ビーム２４は、ノズル６３から吐出される流体ジェット６４と交差する。切断ビーム２４が流体ジェット６４と衝突すると、水膜６５が形成され、結果的に生じる衝撃のためこの水膜６５は下方へ偏向される。同時に、流体ジェット６４が拡散する。その結果、発生する水のはね返りと、ハウジング３４の基部４３の流水エリアが吹き飛ばされることが防止される。同時に、水膜６５の形成は隣接の壁部３８，４４，４６，４７を湿潤させるので、ダストやスラグ粒子の付着が防止される。
【００５５】
図６，７に見られるこのようなビーム捕捉装置２６は、直線捕捉器と呼ばれる。
【００５６】
図８は、図７のビーム捕捉装置２６に対する代替実施形態を示す。このビーム捕捉装置は「点捕捉器」である。鋭い先端の開口部３１を有し、ここを通って切断ビーム２４が基本的に円筒形のビーム捕捉空間３５へ進入する。ノズル６３からビーム捕捉空間３５へ供給される流体ジェット６４は、切断ビームの進入軸に対して径方向に配向され、これと交差する。その結果、やはり水膜６５が形成される。スラグとダスト粒子の除去を容易にするため、斜面により傾斜基部３４が形成される。これは一例に過ぎない。ビーム捕捉空間３５においてノズル６３の反対側に設けられているのは、ビーム捕捉装置２６の開口部３１と反対向きになるように傾斜するバッフル面７０を有するバッフル要素６９である。その結果、流体ジェット６４の付加的で無制御の流水と反射が防止されるか、その反射が制御される。このような点捕捉器では、加工されるワークピース１７がワークピース支持体１４又は開口部３１に対して移動する。
【００５７】
ビーム捕捉装置の他の代替実施形態が図９に見られる。このビーム捕捉装置は「チューブ捕捉器」である。ビーム捕捉装置２６は、切断ビーム２４により加工される管形ワークピース１７へ挿入されるランス又はチューブとして設計されている。開口部３１は、ビーム捕捉装置２６の水平面に配置されている。フリージェット６４を供給するためのノズル６３は、特にハウジング３４の隣接端面３８において、開口部３１に近接して設けられる。その結果、図７に関して記載された水膜６５がやはり形成され、これに関連する長所が達成される。
【００５８】
図６〜９に示された実施形態では、１本以上の流体ジェット６４を供給するための１本以上のノズル６３が設けられてもよい。このようなノズル６３は、流体ジェット６４の流出方向ばかりでなく量においても制御される。加えて、このようなノズル６３は移動可能に配置されてもよい。さらに、進入する切断ビーム２４の運動エネルギーの吸収のための合同流体ジェットを形成するため、複数のノズル６３が並置されるか円形に、又は上下に配置されてもよい。実施形態を参照して説明されたビーム捕捉装置２６の個々の好都合な特徴は、所望する何らかの形で相互に組み合わされるか交換されてもよい。
【００５９】
壁部４４，４６の統合冷却の代替例として、冷却流体膜がこれらの壁部４４，４６又は二つの壁部４４，４６の少なくとも一方で形成される設備が用意されてもよい。これは、例えば図１０ａ又は１０ｂによる構成によって可能となる。壁部４６に設けられているのは、凹状要素７２により被覆されるアンダーカット７１である。流体は、フランジユニット３９に接続された通路７３を介してアンダーカット７１に供給される。供給される量と圧力に関連して、流体は、内壁部５７と凹状要素７２との間に形成されたギャップ７４から吐出され、収集されて基部４３で排出される流体膜を、壁部４４，４６に沿って形成する。流体膜のサイズは、内壁部５７に対して調節自在に設計された凹状要素７２により決定される。
【００６０】
代替実施形態が図１０ｂに見られる。この実施形態において、凹状要素７２はギャップ７４を保って例えば内壁部５７に保持される。
【００６１】
ハウジング３４の壁部４４，４６，５７に冷却流体膜を形成するための代替実施形態が、図１１に示されている。例えば、一列に配置された複数のスプレーノズル７６が設けられ、これらのスプレーノズル７６は流体膜を形成するか、スラグの付着から壁部を保護するため基部４３まで延びている流体カーテンを生成する。
【００６２】
切断ビーム２４のエネルギー吸収のためのフリージェット又は流体ジェット６４の形態の代替例として、図８の実施形態によるノズル７６は、ハウジング３４の反対側まで延びている流体カーテンを形成するか、流体ミストを形成する。その結果、流体又は水のカーテンが切断ビーム２４と交差し、これによりエネルギーの吸収を可能にする。流体カーテンの形態については、進入切断ビーム２４の領域のみに流体カーテンが形成されるように、ノズル７６は個々に作動することが好ましい。
【００６３】
ビーム捕捉装置２６の代替ハウジング３４の概略断面図が、図１２に見られる。ハウジング３４の開口部３１の入り口エッジ５４は、例えば、図５ａの実施形態の一つ及びその代替例に対応する。ハウジング３４の基部は、下に位置する通路８１を通って流体が供給される凹状溝部７９として設計されている。凹状溝部７９は、ハウジング３４の全長にわたって延びている。凹状溝部７９で加熱された流体は、次に流れる流体のため、水平吐出溝部８２へ送られるので、同時にスラグ残留物が保持されて排出される。上記の実施形態で記載された側壁領域４４，４５の冷却が、代替例として、又は追加としてこの場合に使用されてもよい。
【００６４】
ビーム捕捉装置２６のハウジング３４の他の代替形態が、図１３に断面で示されている。基部４３まで延びている布８４が、少なくともハウジング３４の壁部４６に設けられている。布８４の毛細現象により、少なくとも壁部４６が湿潤されて、スラグの付着から保護される。布８４は同様に、内壁部５７まで壁部４２にわたって延びている。そのうえ、布８４を湿潤させるために流体ミストを導入するノズルが、ハウジング３４の側壁部４４，４６又は端面５６の個々の領域に設けられてもよい。布８４は耐熱材料で形成されることが好ましい。
【００６５】
上述した特徴はすべてそれぞれ、それ自体が発明にとって本質的であり、所望する何らかの形で相互に組み合わされる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明によるビーム捕捉装置を有する加工機械の斜視図を示す。
【図２】ビーム捕捉装置の斜視図を示す。
【図３】図２によるビーム捕捉装置の断面斜視図を示す。
【図４】ビーム捕捉装置の開口部の代替幾何学形状の概略平面図を示す。
【図５】ビーム捕捉装置のハウジングの開口部を形成する入り口エッジの代替実施形態の概略断面図を示す。
【図６】切断ビームと交差するフリージェットを有するハウジングの内部空間の斜視図を示す。
【図７】図６によるビーム捕捉装置の概略断面図を示す。
【図８】図７によるビーム捕捉装置に対する代替ハウジングの断面概略図を示す。
【図９】図７によるビーム捕捉装置に対するハウジングの他の代替実施形態の概略断面図を示す。
【図１０】ビーム捕捉装置のハウジングの冷却壁部の概略断面図を示す。
【図１１】ビーム捕捉装置のハウジングの壁部の他の実施形態の詳細な斜視図を示す。
【図１２】ビーム捕捉装置の代替実施形態の概略断面図を示す。
【図１３】ビーム捕捉装置の他の代替実施形態の概略断面図を示す。
【図１】
2010502442.tif 000003
【図２】
2010502442.tif 000004
【図３】
2010502442.tif 000005
【図４ａ】
2010502442.tif 000006
【図４ｂ】
2010502442.tif 000007
【図４ｃ】
2010502442.tif 000008
【図５ａ】
2010502442.tif 000009
【図５ｂ】
2010502442.tif 000010
【図５ｃ】
2010502442.tif 000011
【図６】
2010502442.tif 000012
【図７】
2010502442.tif 000013
【図８】
2010502442.tif 000014
【図９】
2010502442.tif 000015
【図１０ａ】
2010502442.tif 000016
【図１０ｂ】
2010502442.tif 000017
【図１１】
2010502442.tif 000018
【図１２】
2010502442.tif 000019
【図１３】
2010502442.tif 000020
【国際調査報告】
2010502442.tif 000021
2010502442.tif 000022
2010502442.tif 000023
2010502442.tif 000024
2010502442.tif 000025
2010502442.tif 000026
2010502442.tif 000027
2010502442.tif 000028
2010502442.tif 000029
2010502442.tif 000030