(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ加工機であって、少なくとも１つのレーザ発振器（２，１０２）と、該レーザ発振器（２，１０２）に対して相対運動可能な少なくとも１つの加工ヘッド（４，１０４）と、ガス容積を収容するガス室（１０，１１０）とが設けられており、該ガス室（１０，１１０）が、レーザビーム（５，１０５）のためのビームガイド室（６，１０６）と隣室（９，１０９）とから形成されており、該ビームガイド室（６，１０６）および隣室（９，１０９）が、前記加工ヘッド（４，１０４）および前記レーザ発振器（２，１０２）の相対運動と一緒に折畳みおよび／または展開される折畳み可能なガス室壁部（１１，１２；１１１，１１２，１２５，１２６）によって仕切られている形式のものにおいて、
ビームガイド室（６，１０６）と隣室（９，１０９）とから形成されるガス室（１０，１１０）が、ガス量調整装置（１５，１１５）に流れ接続していて、かつガス量調整装置（１５，１１５）との流れ接続部以外はほぼ閉じられており、該ガス量調整装置（１５，１１５）が、ビームガイド室（６，１０６）および隣室（９，１０９）の、折畳み可能なガス室壁部（１１，１２；１１１，１１２，１２５，１２６）の折畳みおよび／または展開に基づいて大きさに関して変化可能であり、
ガス量調整装置（１５）が、変形可能な容器壁部（１７）を備えた少なくとも１つの容積調整容器（１６）によって形成されており、
該容積調整容器（１６，１１６）が容器壁部（１７，１１７）において外側から力負荷されていることを特徴とする、ガス量調整装置を備えたレーザ加工機。
【請求項２】
ガス量調整装置（１１５）が少なくとも１つの容積調整容器（１１６）によって形成されており、該容積調整容器（１１６）において、容器壁部（１１７）の少なくとも１つの部分（１２９，１３１）が、前記容器壁部（１１７）の少なくとも１つの他の部分（１２９，１３１）に対して相対的に可動である、請求項１記載のレーザ加工機。
【請求項３】
容積調整容器（１６）の容器壁部（１７）が、積載荷重（２０）によって力負荷されている、請求項１または２記載のレーザ加工機。
【請求項４】
容積調整容器（１６）の容器壁部（１７）が、制御可能な圧力装置（１８）によって力負荷可能である、請求項１から３までのいずれか１項記載のレーザ加工機。
【請求項５】
容積調整容器（１６）が袋状に形成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のレーザ加工機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ加工機であって、少なくとも１つのレーザ発振器と、該レーザ発振器に対して相対運動可能な少なくとも１つの加工ヘッドと、ガス容積を収容するガス室とが設けられており、該ガス室が、レーザビームのためのビームガイド室と隣室とから形成されており、該ビームガイド室および隣室が、前記加工ヘッドおよび前記レーザ発振器の相対運動と一緒に折畳みおよび／または展開される折畳み可能なガス室壁部によって仕切られている形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザビームの強度も形状も、光路内に存在する、ガスレーザの波長を吸収してしまうガス、例えば炭化水素含有ガスによって悪影響を受ける。生ぜしめられる障害は、特に、レーザビームがレーザ発振器と加工ヘッドとの間で比較的長い距離を進むレーザ加工機の場合には、かなりの規模となる。このような障害を回避するために、汎用の形式では、レーザ加工機の、有害な汚染を伴わずにガスで充てんされたビームガイド室を通してレーザビームが案内される。
【０００３】
ドイツ連邦共和国実用新案第２９５０９６４８号明細書により公知の、冒頭に述べた形式のレーザ加工機では、ガス室がベローズによって仕切られる。この際、ガス室の一部はビームガイド室として役立ち、かつ、ガス室の別の部分が、前記ビームガイド室に接続された隣室として役立つ。この隣室はレーザビームによって通過されておらず、しかしながら同様にガスで充てんされている。ガス室は流れ接続部を介して、ガスリザーブ容器内のガス量調整装置に接続されていて、このガスリザーブ容器は、正圧をかけられたガスで充てんされている。ガスリザーブ容器からのガスは、ガス室の一方の端部においてこのガス室内へ供給され、かつ、ガス室の、供給箇所とは反対側の端部において相応の流出開口を介してこのガス室を通過する。このような形式および方法で、ガス室は持続的に、所望の成分を有するガスで通流させられ、かつ、有害成分から保護される。それにもかかわらず、従来公知のこのレーザ加工機の作動には著しいガス消費を伴う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、従来のレーザ加工機を改良して、著しくガスを浪費せず、従って有害成分で汚染されることなく、ひいては不利な障害を生ぜしめる恐れがなく、さらに所望の成分を有するガスで満たされた、レーザ加工機を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、本発明の構成では、ビームガイド室と隣室とから形成されるガス室が、ガス量調整装置に流れ接続していて、かつガス量調整装置との流れ接続部以外はほぼ閉じられており、該ガス量調整装置が、ビームガイド室および隣室の、折畳み可能なガス室壁部の折畳みおよび／または展開に基づいて大きさに関して変化可能であり、ガス量調整装置が、変形可能な容器壁部を備えた少なくとも１つの容積調整容器によって形成されており、容積調整容器が容器壁部において外側から力負荷されているようにした。
【０００６】
【発明の効果】
閉鎖されたガス室を使用することに基づいて、ガスを持続的に大量に供給する必要性がなくなる。本発明によるレーザ加工機においては、ガスは、閉鎖された前記ガス室内に、漏れ損失を補償するためだけに供給される。折畳み可能なガス室壁部の折畳みおよび／または展開に起因してガス量調整装置の容積の大きさが変化するという特徴によって、少なくとも部分的に折畳み可能なガス室壁部を有する閉じられたガス室を備えたレーザ加工機を機能させることができる。こうして、レーザ発振器と加工ヘッドとの相対運動に基づいて行われるガス室壁部の折畳みもしくは展開に関係して、ガス室容積が大きさに関して変動する。つまり、ガス室総容積のうちの、ガス室壁部のひだに割り当てられた部分的容積は折畳みの度合いに応じて変化し、この部分的容積は、ひだ壁部が互いに接近し合って狭小なひだを形成する場合には、ガス室壁部のひだを開くことによってひだ壁部が比較的互いに離れて位置し合う作動状況より、幾分か小さくなる。このような容積変動に関係して、閉じられたガス室内を支配する内圧が相応に変動してしまう。容積減少によって内圧が上がり、容積増大によって内圧が下がる。ミリバールの範囲内で内圧が上昇した場合でも、ガス室壁のひだが外方に向かって折り返されてしまう恐れがあり、これによってやはり、規則的なひだ形成が阻まれる。ガス室容積を相応量増大させることによって、結果としてガス室の内圧が、レーザ加工機の周囲を支配する大気圧以下の圧力レベルに下げられてしまう。同時に、ガス室に漏れ箇所が設けられている場合には、有害ガスで汚染された大気が、前記負圧に基づきレーザ加工機の周囲からこの加工機のガス室、ひいてはビームガイド室内へ吸い込まれてしまう恐れがある。これらの欠点は、本発明によるガス量調整装置によって回避させられる。つまり、加工ヘッドとレーザ発振器との相対運動のため、ガス室壁部のひだに割り当てられた部分的容積が増大することに基づき、ガス室容積が増大すると、このような容積増大は、ガス量調整装置から相応のガス容積を取り出すことによって補償され、従って、前記ガス量調整装置は減少する。一方、レーザ加工機の作動中にひだ容積が減少した結果、ガス室容積が減少することによって、ガスがガス室からガス量調整装置内へ送られ、これによりガス量調整装置の容積は増大する。従って、本発明によるレーザ加工機においては、ガス室の内圧が、加工ヘッドとレーザ発振器との相対運動にも関わらず常に同じ値を維持するように、保証されている。
【０００７】
ガス量調整装置の可変特性を実現するために、本発明の有利な構成では、ガス量調整装置が、変形可能な容器壁部を備えた少なくとも１つの容積調整容器によって形成されているようにした。
【０００８】
同じ前記理由から、本発明による構成では、容器壁部の変形可能性に付加的、または択一的に、ガス量調整装置が、容器壁部の少なくとも１つの部分がこの容器壁部の少なくとも１つの他の部分に対して相対的に可動である少なくとも１つの容積調整容器によって形成されている。この関係において考えられるように、例えば、容積調整容器はピストン−シリンダ構成ユニットの形状を有しており、このユニットのピストンは、折畳み可能なガス室壁部の折畳みまたは展開と一緒に、シリンダ容積の増大または減少下でシフトされる。
【０００９】
ガス量調整装置のガスがガス室内に流入する際に発生する恐れのある圧力損失を補償するために、本発明の有利な形式では、容積調整容器が容器壁部において外側から力負荷されている。閉じられたガス室を有する本発明によるレーザ加工機においては、容積調整容器の容器壁部を前述したように力負荷することによって、さらに容積調整容器に接続されたガス室の内部にも力負荷することによって正圧が形成され、この正圧は、ガス室壁部のひだ容積の増大のためにガス室容積が増大した場合でもガス室内圧がレーザ加工機の周囲の圧力以下（一般的には大気圧以下）の値にならないように設定されている。
【００１０】
本発明によるレーザ加工機の有利な実施例では、容積調整容器の容器壁部の所望の力負荷が、構造的に簡単な手段で、積載荷重を使用することによって達成される。
【００１１】
択一的、または補足的に、本発明による容積調整容器の容器壁部が、制御可能な圧力装置を用いて力負荷可能であってよい。この圧力装置を相応に制御することによって、容積調整容器にかけられる圧力を、変化するその都度の要求に適応させることができる。
【００１２】
本発明の構造的に簡単な変化態様として、（本発明によるレーザ加工機の変化実施例で考慮されているように）容積調整容器が袋状に形成されている。
【００１３】
流れ損失を回避するために、本発明によるさらに別の構成では、ガス量調整装置が、ガス量調整装置の横断面、場合によっては最大横断面の大きさの少なくとも１０パーセントの横断面を有する流れ通路を介して、ガス室に流れ接続している。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面につき詳しく説明する。
【００１５】
図１および図２に図示したように、レーザ加工機１が、レーザ発振器２と、このレーザ発振器２に対して相対的に双方向矢印３の方向に可動な加工ヘッド４とを有している。レーザ発振器２によって生ぜしめられたレーザビーム５が、レーザ発振器２からビームガイド室６を通過して加工ヘッド４に案内され、かつ、この加工ヘッド４において、薄板形状を有する加工処理すべき工作物７に向かって変向される。この工作物７は、レーザ加工機１に設けられた工作物載置台８に載せられている。
【００１６】
ビームガイド室６は、加工ヘッド４の、ビームガイド室６とは反対側に配置された隣室９と一緒に１つのガス室１０を形成しており、このガス室１０は、純粋な窒素ガスで充てんされている。ビームガイド室６はベローズ１１によって仕切られ、隣室９はベローズ１２によって仕切られる。両ベローズ１１，１２はガス室壁部を形成し、それぞれ、フレキシブルなひだ１３の相互配列により構成されている。
【００１７】
隣室９は流れ通路１４を介してガス量調整装置１５に接続されている。このガス量調整装置１５は、変形可能な容器壁部１７を備えた袋状の容積調整容器１６の内部に存在している。容器壁部１７は、圧力装置１８によって外側から力負荷される。容器壁部１７にかけられるこのような力を考慮して圧力装置１８を制御するのに、圧力制御装置１９が役立つ。この制御可能な圧力装置１８に択一的には、容器壁部１７を力負荷する積載荷重２０（図１および図２に破線で図示）が設けられている。加工ヘッド４に設けられたオーバーフロー通路２１が、ビームガイド室６を隣室９に接続し、隣室９ならびに流れ通路１４を介してガス量調整装置１５に接続している。ガス室１０は、ガス量調整装置１５と同様に、レーザ加工機１の周囲に対して遮断されている。従って、ガス室１０およびガス量調整装置１５は、閉じられたシステムを形成しており、ただしこのシステム内には、漏れ損失を補償するために、ガス（言うなれば、純粋な窒素ガス）を供給することができる。
【００１８】
加工ヘッド４が、例えば工作物７の加工処理中に、図１に図示の位置から右に向かってシフトされると、ベローズ１１の壁部が折り畳まれ、当該ひだ１３の幅が狭まる。ベローズ１１のこのような折畳みと平行してベローズ１２の展開が行われ、これに応じてベローズ１２のひだ１３は開く。ガスは、ベローズ１１からオーバーフロー通路２１を通過してベローズ１２に流れる。加工ヘッド４の工程運動の終わりには、図２に示したような状態が生じる。図１の出発位置に比べて、ベローズ１１のひだ１３の容積は、ベローズ１２のひだ１３の容積が大きくなるほど、強い程度には小さくならない。従って、加工ヘッド４が図２に図示の位置をとる場合には、両ベローズ１１，１２のひだ１３の総容積は、加工ヘッド４が図１に図示の位置をとる場合の総容積より大きい。この結果、図２のガス室１０の容積は、図１に示した状況に比べて増大する。この容積差は、ガス量調整装置１５のガスによって充てんされる。従って、ガス量調整装置１５の大きさは、図１の出発状況に比べて減少する。ガス室１０の内圧は、このように容積調整することにより一定に保たれ、かつ、図２に示した加工ヘッド４の位置では、図１に示した加工ヘッド４の位置の場合と同じ値を有している。容積調整容器１６の容器壁部１７を力負荷する積載荷重２０は、ガス量調整装置１５の減少に応じて、積載荷重２０の出発位置に比べて沈降する。加工ヘッド４が、図２に図示の位置から、図１に図示の位置に戻り走行すると、前述の内容に類似して、ガス室１０の容積の減少が生じる。このような容積減少の結果、ガスはガス室１０からガス量調整装置１５に向かって流れ出す。その結果、ガス室１０内の圧力は一定に保たれ、ガス量調整装置１５は再び最初の大きさを有するようになり、積載荷重２０は場合によっては、再び出発位置をとる。
【００１９】
図３に示したように、レーザ加工機１０１では、加工ヘッド１０４が二軸式に、すなわち双方向矢印１０３の方向、ならびにこの双方向矢印１０３に対して垂直に双方向矢印１２２の方向に走行可能である。レーザビーム１０５は、レーザ発振器１０５から第１のビーム変向装置１２３と第２のビーム変向装置１２４とを介して加工ヘッド１０４に案内され、この加工ヘッド１０４で工作物１０７に向かって変向される。工作物１０７は、定置の工作物載置台１０８に置かれている。
【００２０】
ビームガイド室１０６は全部で３つのベローズによって、つまり、第２のビーム変向装置１２４と加工ヘッド１０４との間に配置されたベローズ１１１、第１のビーム変向装置１２３と第２のビーム変向装置１２４との間に延びるベローズ１２５、ならびにレーザ発振器１０２を第２のビーム変向装置１２４とを結合するベローズ１２６によって仕切られる。隣室１０９は、加工ヘッド１０４の、ベローズ１１１とは反対の側に設けられていて、オーバーフロー通路１２１を介してベローズ１１１の内部に接続している。ベローズ１１１の内部と、ベローズ１２５の内部との接続は、第２のビーム変向装置１２４に設けられた接続通路１２７を介して得られる。第２のビーム変向装置１２４に設けられた貫通部１２８によって、ベローズ１２５の内部と、ベローズ１２６の内部との接続が得られる。ベローズ１１２は隣室１０９の仕切りとして役立つ。ビームガイド室１０６と隣室１０９とは１つのガス室１１０を形成している。全てのベローズ１１１，１１２，１２５，１２６は、フレキシブルなひだ１１３の相互配列により形成されている。
【００２１】
ベローズ１２５の内室に流れ通路１１４が開口していて、この流れ通路１１４はガス室１１０をガス量調整装置１１５に接続している。ガス量調整装置１１５は容積調整容器１１６の内部に存在している。この容積調整容器１１６は、定置の部分１２９と、この部分１２９に対して相対的に双方向矢印１３０の方向に可動な部分１３１とを備えた容器壁部１１７を有している。圧縮コイルばね１３２によって、容器壁部１１７の可動な部分１３１が力負荷される。圧縮コイルばね１３２の、容積調整容器１１６とは反対に位置する端部は、機械的に不動の対抗支承部１３３に支持されている。ガス室１１０も容積調整容器１１６も、純粋な窒素ガスを有している。ガス室１１０、ならびにガス量調整装置１１５も、レーザ加工機１０１の周囲に対して遮断されたシステムを形成しており、このシステムには、単に漏れ損失を補償するためだけに窒素ガスが供給される。
【００２２】
前述したように、図１および図２にそれぞれ示した形式および方法に相応に、ガス量調整装置１１５が、ガス室１１０内を支配する内圧の適正化に役立つ。ガス室の１１０の容積は、大きさに関して変動させられ、この変動は、双方向矢印１０３の方向での加工ヘッド１０４の運動にも、双方向矢印１２２の方向での加工ヘッド１０４の運動にも還元される。双方向矢印１２２の方向での加工ヘッド１０４の運動には、この加工ヘッド１０４と連関する第２のビーム変向装置１２４の相応の運動が必然的に関係している。加工ヘッド１０４の運動と平行して行われる、ガス室壁部を形成するベローズ１１１，１１２，１２５，１２６の折畳み、もしくは展開の結果、ガス室容積の大きさと、この大きさと一緒にガス量調整装置１１５の容積の大きさとが増減し、このことによってやはり、容積調整容器１１６の容器壁部１１７の可動な部分１３１が、前記容器壁部１１７の定置の部分１２９に対して、双方向矢印１３０の方向に移動する。
【図面の簡単な説明】
【図１】加工ヘッドが第１の加工処理位置にある場合の、ガス室とガス量調整装置とを備えたレーザ加工機を示した図である。
【図２】加工ヘッドが第２の加工処理位置にある場合の、図１によるレーザ加工機を示した図である。
【図３】ガス室とガス量調整装置とを備えたレーザ加工機の変化実施例を示した図である。
【符号の説明】
１  レーザ加工機、  ２  レーザ発振器、  ３  双方向矢印、  ４  加工ヘッド、  ５  レーザビーム、  ６  ビームガイド室、  ７  工作物、  ８  工作物載置台、  ９  隣室、  １０  ガス室、  １１，１２  ベローズ、  １３  ひだ、  １４  流れ通路、  １５  ガス量調整装置、  １６  容積調整容器、  １７楊貴妃基部、  １８  圧力装置、  １９  圧力制御装置、  ２０  積載荷重、２１  オーバーフロー通路、  １０１  レーザ加工機、  １０２  レーザ発振器、  １０３  双方向矢印、  １０４  加工ヘッド、  １０５  レーザビーム、１０６  ビームガイド室、  １０７  工作物、  １０８  工作物載置台、  １０９  隣室、  １１０  ガス室、  １１１，１１２  ベローズ、  １１３  ひだ、  １１４  流れ通路、  １１５  ガス量調整装置、  １１６  容積調整容器、１１７  容器壁部、  １２１  オーバフロー開口、  １２２  双方向矢印、  １２３，１２４  ビーム変向装置、  １２５，１２６  ベローズ、  １２７  接続通路、  １２８  貫通部、  １２９  部分、  １３０  双方向矢印、  １３１部分、  １３２  圧縮コイルばね、  １３３  対抗支承部
【図１】
0004297528.tif 000002
【図２】
0004297528.tif 000003
【図３】
0004297528.tif 000004