Защитная система для станка лазерной резки Российский патент 2021 года по МПК B23K26/38 B23K26/70 

Перекрестная ссылка на родственные заявки

[0001] Данная заявка является частичным продолжением и испрашивает приоритет по заявке США № 15/905,957, поданной 27 февраля 2018 года, являющейся частичным продолжением заявки США № 15/403,450, поданной 11 января 2017 года и испрашивающей приоритет по предварительной заявке США № 62/277,594, поданной 12 января 2016 года, причем каждая из вышеуказанных заявок полностью включена в настоящий документ посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0002] Настоящее изобретение в целом относится к защитной системе, в частности к защитной системе для станка лазерной резки.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0003] Лазерная резка представляет собой технологию, в которой для резки материалов используется лазер, и, как правило, имеет промышленное применение. Лазерная резка осуществляется путем направления выхода лазера высокой мощности, в большинстве случаев через оптическую систему. Станок лазерной резки имеет режущую головку, генерирующую лазерный луч, перемещающийся в обоих горизонтальных измерениях по заготовке, загружаемой на стол. Сфокусированный лазерный луч направляют на заготовку, часть которой затем плавится, горит и испаряется. В результате создается линия разреза с высоким качеством финишной поверхности.

[0004] Лазеры, включенные в станки лазерной резки, способны излучать высокие уровни энергии и поэтому могут быть опасны для глаз и кожи оператора. Использование станка лазерной резки также может создавать ряд опасных факторов, включающих в себя токсичные газы, пары и вдыхаемые частицы. Кроме того, возможное случайное отражение лазерного излучения может вызвать ожог сетчатки оператора, когда лазер первоначально пронзает заготовку. Таким образом, снабжение станка лазерной резки устройством защитного кожуха имеет важное значение для безопасной работы станка.

[0005] Большинство существующих защитных кожухов покрывают весь станок лазерной резки и образуют, таким образом, камеру. Результатом является не только громоздкий станок, но и необходимость останавливать на станок лазерной резки систему смены спутников для загрузки и выгрузки заготовки в камеру. Это решение увеличивает финансовые затраты, а также время работы станка лазерной резки.

[0006] Таким образом, в данной отрасли существует необходимость в возможности повышения эффективности защитной системы для станка лазерной резки с устранением при этом вышеуказанных недостатков известных устройств защитного кожуха.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0007] С учетом вышеупомянутых проблем и потребностей, общей задачей настоящего изобретения является создание защитной системы.

[0008] Еще одной задачей настоящего изобретения является создание защитной системы для станка лазерной резки.

[0009] Еще одной задачей настоящего изобретения является создание защитной системы для станка лазерной резки, позволяющей оператору станка лазерной резки непосредственно загружать и выгружать заготовку на стол и со стола, без необходимости ожидания, когда устройство смены спутников выйдет из обычного устройства защитного кожуха.

[0010] Еще одной задачей настоящего изобретения является создание защитной системы для станка лазерной резки, позволяющей подавать рулон заготовки непосредственно на стол при разумных финансовых затратах.

[0011] Еще одной задачей настоящего изобретения является создание защитной системы для станка лазерной резки, имеющей ограждение, окружающее только лазерную головку, что, таким образом, уменьшает общий размер станка лазерной резки.

[0012] Еще одной задачей настоящего изобретения является создание защитной системы станка лазерной резки, минимизирующей отражение излучения от лазерной головки.

[0013] Эти и другие задачи настоящего изобретения, а также предпочтительные варианты их осуществления станут ясны при изучении взятых в совокупности описания, формулы изобретения и чертежей.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0014] Настоящее изобретение будет лучше понято из прочтения описания неограничивающих вариантов осуществления, приведенного ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

[0015] Фиг.1 иллюстрирует схему станка лазерной резки известного уровня техники согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

[0016] Фиг.2 иллюстрирует изометрический вид сбоку защитной системы согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

[0017] Фиг.3 представляет собой увеличенный вид защитной системы, показанной на фиг.2, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

[0018] Фиг.4 иллюстрирует защитную систему с фиг.2, 3, когда средний защитный экран отсоединен от защитной системы, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

[0019] Фиг.5 иллюстрирует увеличенный вид в разрезе верхнего щеточного узла согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

[0020] Фиг.6 иллюстрирует изометрический вид сбоку верхнего щеточного узла согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

[0021] Фиг.7 иллюстрирует изометрический вид сбоку нижнего щеточного узла согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

[0022] Фиг.8 иллюстрирует увеличенный вид в разрезе нижнего щеточного узла согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

[0023] Фиг.9 иллюстрирует разрез верхней и нижней частей защитного кожуха согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

[0024] Фиг.10 показывает увеличенную нижнюю часть защитного кожуха согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

[0025] Фиг.10А представляет собой увеличенный детальный вид в разрезе области 10А с фиг.10.

[0026] Фиг.11 иллюстрирует щеточный чашеобразный узел, выведенный из соединения с нижней частью защитного кожуха, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

[0027] Фиг.12 иллюстрирует предохранительный переключатель согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

[0028] Фиг.13 иллюстрирует увеличенный вид в разрезе нижнего защитного узла согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

[0029] Фиг.14 иллюстрирует нелинейный путь согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения; и

[0030] Фиг.15 иллюстрирует вид в перспективе узла лазерной головки.

[0031] Фиг.16 представляет собой вид в перспективе системы лазерной резки согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

[0032] Фиг.17 представляет собой другой вид в перспективе системы лазерной резки на фиг.16.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0033] Фиг.1 иллюстрирует изометрический вид сбоку устройства манипулирования заготовкой, имеющего станок лазерной резки и его устройство 100 защитного кожуха. Режущий лазер (не показан) расположен внутри устройства 101 защитного кожуха. Устройство 102 смены спутников находится в тесном взаимодействии с устройством 101 защитного кожуха. Заготовка может загружаться на устройство 102 смены спутников и выгружаться с него. Устройство 102 смены спутников затем несет на себе загруженную заготовку, входит в устройство 101 защитного кожуха и выходит из него через дверцу 103 кожуха устройства защитного кожуха. В частности, для загрузки и выгрузки заготовки, подлежащей обработке станком лазерной резки, на устройство 102 смены спутников, устройство 102 смены спутников должно выйти из устройства 101 защитного кожуха.

[0034] Таким образом, уже понятно, что известные кожухи для лазера требуют ограждения самого устройства манипулирования заготовкой, целиком или большей части, что дорого и затруднительно. Когда заготовка и (предпочтительно, подвижная) плита, на которой она транспортируется, захватываются внутри кожуха лазера, как в известном устройстве, показанном на фиг.1, эффективность теряется из-за чрезмерных времени и расходов на наладку, а также в значительной степени из-за того, что заготовка и режущий лазер становятся недоступными без нештатной остановки и выключения устройства в целом.

[0035] Фиг.2 иллюстрирует изометрический вид сбоку защитной системы 10 согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. В частности, фиг.2 иллюстрирует защитную систему 10, интегрированную с лазерной головкой 80, мостик 90 для поддержки лазерной головки и обрабатываемую заготовку 91. Понятно, что лазерная головка 80, мостик 90 и заготовка 91 показаны на фиг.2 лишь частично, чтобы дать представление о самой защитной системе и ее предпочтительном размещении относительно мостика 90, лазерной головки 80 и заготовки 91.

[0036] Хотя настоящее изобретение описывается в связи с мостиком 90 и лазерной головкой 80, показанными на фиг.2, специалисту в данной области техники понятно, что данная защитная система 10 может быть интегрирована в любую лазерную режущую головку, независимо от ее конкретного типа, без выхода за рамки более широких аспектов настоящего изобретения.

[0037] Как наиболее четко показано на фиг.2, защитная система 10 согласно настоящему изобретению подвижно установлена на мостике 90 так, чтобы перемещаться вдоль него. Сам мостик 90 приспособлен для движения в направлении, перпендикулярном направлению движения защитной системы 10, для требуемой резки заготовки 91. При этом защитная система 10 выполнена так, что лазерная режущая головка может быть установлена на моторизованном исполнительном механизме внутри защитной системы 10, что позволяет автоматически поднимать или опускать лазерную режущую головку с целью фокусировки лазерного луча или адаптировать ее к небольшим отклонениям толщины разрезаемого материала без влияния на положение или направленную вниз силу щеточного ограждения на разрезаемый материал. Этот закрытый моторизованный исполнительный механизм уменьшает риск случайного воздействия лазерного излучения.

[0038] Защитная система 10 включает в себя раму 11, верхний защитный узел 40, средний защитный экран 20 и нижний защитный узел 60 с образованием, таким образом, полости, в которой находится лазерная головка 80, так, чтобы предотвращать выход отраженного лазерного излучения, когда лазерная головка 80 режет заготовку 91.

[0039] Ясно, что в полную противоположность кожуху устройства, показанному на фиг.1, важным аспектом настоящего изобретения является то, что лишь сама лазерная головка 80 закрыта верхним, средним и нижним узлами 40, 20 и 60, соответственно. Таким образом, защитные система/кожух в настоящем изобретении не распространяется на устройство в целом, а кожух не окружает подвижную плиту, на которой расположена заготовка.

[0040] Фиг.3, 4 в совокупности изображают более подробно узел 20 среднего защитного экрана защитной системы 10. Световой экран 23 предпочтительно представляет собой полупрозрачный экран лазерной защиты, позволяющий оператору станка лазерной резки видеть внутреннюю часть полости защитной системы 10, и предотвращающий выход отраженного лазерного излучения из полости. Световой экран включает в себя планетарную прокладку 24. Световой экран 23 съемно прикреплен к раме 11 с помощью четырех переключателей 22 блокировки, встроенных в раму 11. В альтернативных вариантах осуществления узел 20 среднего защитного экрана установлен на шарнирах или вертикальных салазках, соединенных с защелками, планетарной прокладкой 24 и защитными переключателями 22 блокировки так, чтобы обеспечить блокируемый доступ к лазерной головке для технического обслуживания, вместе с тем предотвращая воздействие лазера на оператора.

[0041] В частности, настоящее изобретение предусматривает, что световой экран 23 предпочтительно представляет собой защитное стекло для волоконного лазера ИК-диапазона Laservision P5P10, для блокировки различных световых лучей множества спектров, при этом и другое подходящее экранирование может быть использовано без выхода за рамки более широких аспектов настоящего изобретения.

[0042] Следует отметить, что для того, чтобы лазерная головка 80 начала работать, световой экран 23 должна быть прикреплен к раме 11, а переключатели 22 блокировки должны быть в контакте со световым экраном 23. Действительно, имеется несколько предохранительных переключателей, интегрированных со световым экраном 23, которые все должны быть приведены в действие, чтобы лазерная головка 80 могла работать.

[0043] Как показано, фиг.3 иллюстрирует средний защитный экран 20 в закрытом положении. Световой экран 23 закреплен на раме 11 с помощью четырех (предохранительных) переключателей 22 блокировки. Переключатели блокировки находятся в блокированном положении и, таким образом, позволяют лазерной сварочной головке 80 начинать работу. Фиг.4, напротив, иллюстрирует средний защитный экран 20 в открытом положении. Световой экран 23 снят с рамы 11. Переключатели блокировки переключаются в разблокированное положение после отсоединения световой заслонки 23 от рамы 11. Таким образом, лазерная головка 80 не может начать работать, пока световой экран 23 не будет снова прикреплен к раме 11.

[0044] Рама 11 предпочтительно сварена с образованием непрерывного корпуса, с предотвращением, таким образом, выхода излучения в течение работы лазерной головки 80.

[0045] Фиг.5 и 6, в сочетании, иллюстрируют вид в разрезе верхнего защитного узла 40. В одном предпочтительном варианте осуществления верхний защитный узел 40 включает в себя верхнюю опорную крышку 41, имеющую отверстие, и по меньшей мере щеточный узел 44, расположенный так, чтобы покрывать это отверстие верхней опорной крышки 41. Щеточный узел соединен с верхней опорной крышкой 41 с помощью кронштейна 42.

[0046] Щеточный узел 44 включает в себя одну пару держателей 45 щеток, соединенных с кронштейном 42, и пару щеток 46, каждая из которых содержит множество щетинок щетки. Один конец щетки 46 размещен в держателе 45 щетки в гнезде для щетки. Две щетки в паре расположены в противоположном направлении на одинаковом вертикальном уровне так, чтобы другие концы двух щеток могли быть обращены друг к другу и контактировать друг с другом. Таким образом, щеточный узел 44 предотвращает выход отраженного лазерного излучения из полости из верхнего защитного узла 40, в то же время позволяя любому электрическому кабелю, световому кабелю или силовому кабелю, соединенному с лазерной головкой 80, проходить через верхний защитный узел 40 и входить в полость. Таким образом, кабели могут свободно перемещаться вверх и/или вниз, не перекрывая верхний защитный узел 40.

[0047] Следует отметить, что в предпочтительном варианте осуществления три слоя щеточных узлов 44 расположены вертикально и соединены с кронштейном 42. Однако может быть использовано любое количество слоев для оптимизации эффекта защиты верхнего защитного узла 40.

[0048] Верхний защитный узел 40 соединен с рамой 11 с помощью двух (предохранительных) переключателей 48 блокировки. Эти два переключателя 48 блокировки находятся в блокированном положении и позволяют лазеру 80 начать работать после надлежащего закрепления верхнего защитного узла 40 на раме. Однако, если верхний защитный узел 40 снят, два переключателя 48 блокировки переходят в разблокированное положение и, таким образом, предотвращают включение лазерной головки 80. В другом варианте верхний защитный узел 40 может включать в себя монолитный узел, в котором данные средства проходят через стенки ограждающего узла посредством проходных разъемов и заглушек так, чтобы повысить безопасность и/или обеспечить более плотно герметизированную камеру, которая может более эффективно вентилироваться в случае неприятных или токсичных паров, образующихся в процессе резки.

[0049] Фиг.7 и 8, в сочетании, иллюстрируют нижний защитный узел 60. Нижний защитный узел 60 включает в себя нижнюю крышку 61, имеющую отверстие, позволяющее лазерной сварочной головке 80 проходить через него и подавать лазерное излучение на заготовку 91 с помощью концевого блока 82 подачи лазерного излучения. Нижний защитный узел 60 дополнительно включает в себя нижний щеточный чашеобразный узел 65. Нижний чашеобразный узел 65 так расположен относительно отверстия на нижней крышке 61, чтобы обеспечивать возможность работы лазерной головки 80 на заготовке 91.

[0050] Нижний щеточный чашеобразный узел 65 включает в себя круглое основание 62, соединенное с нижней крышкой 61 с помощью двух переключателей 69 блокировки. Отверстие в центре круглого основания 62 согласовано с отверстием на нижней крышке, чтобы лазерная головка могла проходить через них. Круглое основание 62 имеет по меньшей мере одно гнездо круглой формы для приема набора щеток 66, расположенных также в форме круга вокруг центрального отверстия на круглом основании 62. Щетки 66 закреплены на круглом основании 62 на одном конце и простираются вниз другим концом щеток 66, непосредственно контактируя с заготовкой 91, что гарантирует закрытие полости защитной системы 10, когда лазерная головка 80 реализует функцию резки на заготовке 91.

[0051] Как подробно описано ниже, щетки 66 включают в себя монолитную каучуковую мембрану 67 (122), вмонтированную между щетинками 68. Другим важным аспектом настоящего изобретения является то, что как результат особого применения щеток 66 и того как эти щетки/щетинки могут быть в некоторой степени сжаты, то есть слегка изогнуты, будучи в контакте с заготовкой, защитная система 10 согласно настоящему изобретению предотвращает выход отраженного лазерного излучения из полости, когда заготовка 91 перемещается нерегулярно в вертикальном направлении в течение процесса лазерной резки заготовки 91.

[0052] В одном предпочтительном варианте предусмотрены два набора щеток, которые помещены в два отдельных концентрических круговых гнезда, расположенных на круглом основании. Однако следует отметить, что может быть предусмотрено любое количество наборов щеток и соответствующих приемных круглых гнезд для оптимизации защитного эффекта нижнего защитного узла 60.

[0053] Круглое основание 62 соединено с нижней крышкой 61 с помощью двух соединений и двух предохранительных переключателей 69 блокировки. Эти два переключателя 69 блокировки находятся в блокированном положении и позволяют лазерной сварочной головке 80 начать работать после надлежащего закрепления нижнего щеточного чашеобразного узла 65 на нижней крышке 61. Однако, если нижний щеточный чашеобразный узел 40 снят, два переключателя 69 блокировки переключаются в разблокированное положение и, таким образом, предотвращают включение лазерной головки 80.

[0054] Безопасная работа лазерной головки 80 дополнительно повышается за счет размещения датчика (не показан) в области основания 62 для целей определения, расположена ли заготовка смежно с лазерной головкой 80. Если датчик не обнаруживает заготовку в области, смежной с лазерной головкой 80, лазерной головка 80 не будет разрешено работать. Предпочтительно работа лазерной головки 80 будет предотвращаться, если датчик не обнаруживает заготовки в пределах приблизительно 1 мм ниже лазерной головки 80, хотя следует понимать, что вместо этого могут быть использованы другие расстояния без выхода за рамки более широких аспектов настоящего изобретения.

[0055] Фиг.9 иллюстрирует разрез верхней и нижней частей защитного кожуха 10. Как показано на фиг.9, световой экран 23 и рама 11 взаимодействуют, имеют размеры и расположение так, что имеется перекрытие, 100 102 между приподнятым краем рамы 11 и световым экраном 23, гарантируя тем самым, что излишнее излучение от лазерной головки 80 не выйдет из защитного кожуха 10.

[0056] На фиг.10 показана увеличенная нижняя часть защитного кожуха 10, а также вид в разрезе одного из пары подпружиненных устройств 108 поджима щетки. Как показано на фиг.10, нижний щеточный чашеобразный узел 65 включает в себя верхнюю установочную пластину 110, съемно прикрепленную к базовой установочной пластине 112, функционально прикрепленной к паре подпружиненных устройств 108 поджатия щетки.

[0057] Подразумевается, что подпружиненные устройства 108 поджатия щетки предпочтительно включают в себя шарнирное шаровое соединение 114 и поджимающую пружину/элемент 116. Устройство 108 поджатия действует при этом так, чтобы позволить щеточному чашеобразному узлу 65 и интегрированным щетинкам свободно наклоняться, будучи при этом постоянно поджатыми вниз в контакт с находящееся под ними заготовкой, адаптируясь таким образом к заготовке и оставаясь с ней в плотном контакте независимо от различий или неровностей контура и/или угла наклона заготовки. Шаровое соединение 114 может иметь конструкцию с магнитным соединением, позволяющим устройству 108 поджатия щетки аккуратно, без необратимого повреждения ограждающего узла, отделяться в случае сильного столкновения. Наличие двух защитных устройств 69 блокировки обеспечит дезактивацию лазера в случае столкновения и последующего отделения шарового соединения 114.

[0058] Подразумевается, что щеточный чашеобразный узел будет подвергаться износу при использовании, поэтому представляет собой расходную часть, которую следует проверять и заменять время от времени. В свою очередь, фиг.11 иллюстрирует щеточный чашеобразный узел, выведенный из соединения с нижней частью защитного кожуха. Как также показано на фиг.12, защитный переключатель 120 может быть интегрирован с защитным кожухом для обнаружения присутствия щеточного чашеобразного узла 65. Защитный переключатель 120 предпочтительно представляет собой переключатель с использованием предела сжатия или кодовый переключатель RFID и достаточно чувствителен, чтобы определять, когда щеточная чашка 65 не задействована или неправильно установлена, или стала незакрепленной, хотя для этой цели могут использоваться датчики и переключатели других типов без отхода от более широких аспектов настоящего изобретения. Если предохранительный переключатель 120 не выявляет присутствие и корректную установку щеточного чашеобразного узла 65, работа лазерной головки 80 не будет запрещена.

[0059] Как указано выше, защитный кожух согласно настоящему изобретению включает в себя множество признаков, обеспечивающих возможность безопасной работы лазерной головки 80. Фиг.13 иллюстрирует увеличенный вид в разрезе нижнего защитного узла 60. Как показано на фиг.13, в предпочтительном варианте осуществления щеточный чашеобразный узел 65 включает в себя две концентрически выровненные щетки/круговые щетки 66, каждая из которых включает в себя монолитную каучуковую мембрану 122, встроенную внутри каждой из концентрически выровненных щеточных кольцевых траверс 66.

[0060] Подразумевается, что сами щетки 66 выполнены из материала, такого как, но без ограничения этим, резина, которая является упруго гибкой и способна поддерживать целостность конструкции даже в условиях высокой температуры. Внутренняя, предпочтительно тканевая, подкладка 124 расположена между щетками 66 и лазерной головкой 80 для защиты щеток от повреждений из-за работы лазерной головки 80. На фиг.14 показан нелинейный путь 126, которому должно следовать излучение, испускаемое лазерное головкой 80, чтобы выйти из защитного кожуха согласно настоящему изобретению.

[0061] Как указано выше, одним из важных аспектов настоящего изобретения является то, что доступ к лазерной головке 80 намного легче, чем в известных устройствах, и эта дополнительная функциональность показана на фиг.15. Как показано на фиг.15, световой экран 23 установлен подвижно на линейных направляющих 128, позволяющих световой заслонке 23 перемещаться вверх или вниз (в поднятое или опущенное положение) для быстрой регулировки, например фокуса режущего луча, или подобной. Соответственно, пара датчиков 130 близости используется для определения, находится ли световой экран в своем опущенном положении и когда он находится в опущенном положении, и разрешает работу лазерной головки 80 только в том случае, если датчики 130 подтверждают, что световой экран находится в надлежащем, защитном (опущенном) положении.

[0062] Как следует из фиг.1-15 чертежей и соответствующего описания, в соответствии с настоящим изобретением разработано устройство лазерной резки для обработки заготовок, предпочтительно металлических заготовок. Однако, в отличие от известных устройств, защитный кожух в настоящем изобретении используется только вокруг лазерной головки, благодаря чему большая часть устройства открыта для проверки и манипулирования, при необходимости. Кроме того, в настоящем изобретении используется набор встроенных предохранительных переключателей, каждый из которых может вызывать остановку или запрет работы лазерной головки в случае, если какой-либо из предохранительных переключателей указывает на небезопасную ситуацию. Эти защитные переключатели, разумеется, могут быть интегрированы с кнопкой остановки станка, предпочтительно последовательно, чтобы сделать работу лазерной головки 80 максимально безопасной.

[0063] Подразумевается, что защитная система 10 согласно настоящему изобретению может быть включена в различные системы лазерной резки, известные в данной области техники. Фиг.16, 17 иллюстрируют один такой вариант реализации защитной системы 10 с системой 200 лазерной резки. Показано, что система 200 лазерной резки включает в себя стол для резки или плиту 210, имеющие раму 212 и множество опорных элементов 214 заготовки, соединенных с рамой для поддержки заготовки, такой как заготовка 91. В одном из вариантов осуществления рама 212 может состоять из множества конструктивных элементов 213, образующих раму 212 в целом прямоугольной формы. Например, конструктивные элементы 213 могут быть выполнены из стальных труб, причем могут быть использованы и другие конфигурации без выхода за рамки более широких аспектов изобретения. Стол 210 предпочтительно представляет собой неподвижный стол, хотя предусмотрено, что система 200 может включать в себя подвижный стол или плиту, выхода за рамки более широких аспектов изобретения. В одном варианте осуществления стол 210 может представлять собой, например, любой из столов для резки в линейке систем резки Vulcan®, предлагаемых Mestek Machinery®.

[0064] Как показано на фиг.16, 17, система 200 резки может дополнительно включать в себя одну или более станций 216 для рулонов, принимающих рулоны 218 материала для автоматической подачи на стол 210. Хотя на фиг.16, 17 показана система подачи рулонов, в альтернативном варианте система 200 может быть выполнена как система подачи листов.

[0065] Как указано выше в связи с защитной системой 10, лазеры установок лазерной резки способны излучать высокие уровни энергии и, следовательно, могут быть опасны для глаз и кожи оператора, а случайное отражение лазерного излучения может быть опасно для операторов вблизи станка. Защитная система 10 согласно настоящему изобретению, как указано выше, в достаточной степени изолирует лазерную головку, чтобы предотвращать или существенно минимизировать выход излучения и света от лазера, которые могли бы наносить вред людям и конструкциям, окружающим станок.

[0066] Хотя описанная здесь защитная система 10 по существу предотвращает выход света и излучения над заготовкой в любом направлении, лазерное излучение и энергия, проходящие через заготовку 91 в течение операции резки, не изолируются или поглощаются защитным кожухом защитной системы 10. В частности, излучение от лазера может проходить через заготовку и отражаться от рамы 212, включая конструктивные элементы 213 и/или опорные элементы 214. Хотя такое излучение в общем случае удерживается ниже заготовки 91 внутри рамы 212 стола 210, со временем такое отраженное излучение может повредить конструктивные элементы 213 и/или опорные элементы 214. Кроме того, в некоторых случаях излучение может отражаться от рамы и выходить в окружающую среду, в которой оно может быть вредным. Для решения этой проблемы защитные листы или панели 220 могут быть закреплены на некоторых или всех конструктивных элементах 213 рамы 212 и/или опорных элементах 214 заготовки. В предпочтительном варианте осуществления защитные панели 220 установлены на всех конструктивных элементах стола, находящихся над эффективной областью резки. В одном варианте осуществления защитные панели 220 могут быть прикреплены к конструктивным элементам 213 заклепками, хотя могут быть использованы и другие крепежные средства, известные в данной области техники, без входа за рамки более широких аспектов изобретения.

[0067] Защитные панели 220 предпочтительно выполнены из материала, обеспечивающего высокую степень поглощения света и минимальную отражательную способность (для поглощения излучения от лазерной головки 80 и по существу минимизации или предотвращения отражения). Например, в одном варианте осуществления панели 220 представляют собой гибкие графитовые листы или панели, имеющие толщину от приблизительно 1/32 дюйма до приблизительно 1/8 дюйма. В предпочтительном варианте осуществления гибкие графитовые листы имеют толщину приблизительно 0,060 дюйма. В одном варианте осуществления гибкие графитовые листы имеют плотность приблизительно 70 фунтов/фут3, максимальную рабочую температуру приблизительно 850°F, минимальную рабочую температуру приблизительно -330°F, теплопроводность (параллельную поверхности) приблизительно 1532 БТЕ-дюйм/час-фут °F и теплопроводность (перпендикулярную к поверхности) приблизительно 48 БТЕ-дюйм/час-фут °F. Хотя было обнаружено, что гибкие графитовые листы обеспечивают оптимальное поглощение лазерного излучения, другие материалы, имеющие сходные свойства и характеристики поглощения излучения, также могут быть использованы без выхода за рамки более широких аспектов изобретения.

[0068] При использовании гибкие графитовые панели 220 на конструктивных элементах системы 200, как указано выше, поглощают излучение от лазера в течение операции резки и не позволяют ему отражаться. Панели 22 также поглощают энергию лазерного луча, предотвращая любое остаточное повреждение конструктивных элементов стола 210. В системе, использующей графитовые листы на конструктивных элементах стола, измеренная отражательная способность лазерного луча составляет менее, чем 1 % допустимого излучения, рекомендованного FDA для волоконных лазеров. Подобное минималистичному защитному кожуху 10, защитные панели 220 не препятствуют свободной и беспрепятственной загрузке и выгрузке заготовки на стол и со стола (в случае существующих систем оператору пришлось бы ждать, пока устройство смены спутников не выйдет из типового устройства защитного кожуха).

[0069] Хотя описанные выше варианты осуществления раскрывают использование защитных панелей, прикрепленных к раме, конструктивным элементам и/или другим компонентам стола для поглощения излучения и энергии от лазера (и минимизации отражения), предусмотрено, что в некоторых вариантах осуществления рама, конструктивные элементы, опорные элементы заготовки и другие компоненты стола сами могут быть выполнены из материала или материалов, выполненных с возможностью поглощения лазерного излучения и энергии и минимизации отражения. Другие же варианты осуществления, вместо использования защитных панелей, могут предусматривать защитный материал, нанесенный на раму, конструктивные элементы и другие компоненты для увеличения поглощения излучения и минимизации отражения. Защитный материал может представлять собой, например, графитовый материал, распыленный на такие компоненты. В альтернативном варианте материал может быть представлен жидкостью, и для придания свойств поглощения излучения компоненты могут погружаться в материал или же покрываться материалом.

[0070] С учетом вышеизложенного, согласно настоящему изобретению заявлена комплексная защитная систему для станка лазерной резки, в которой удерживается по существу полностью лазерное излучение и энергия, либо внутри защитного кожуха 10, либо за счет поглощения с использованием защитных панелей 220, прикрепленных к раме и/или конструктивным элементам стола 210, на который опирается заготовка. В совокупности защитная система согласно настоящему изобретению обеспечивает, таким образом, уровень безопасности и простоты использования, ранее недостижимые в данной области техники.

[0071] Хотя изобретение показано и описано в отношении подробных вариантов его осуществления, специалистам в данной области техники будет понятно, что могут быть выполнены различные изменения, и в рамках правовой охраны изобретения его элементы могут быть заменены на эквивалентные. Кроме того, могут быть выполнены модификации для адаптации конкретной ситуации или материала к идее изобретения без выхода за рамки его сущности. Таким образом, не подразумевается какое-либо ограничение изобретения частными вариантами осуществления, раскрытыми в приведенном выше подробном описании, и изобретение может охватывать все варианты осуществления в объеме сведений, раскрытых в материалах настоящей заявки.

Изобретение относится к области лазерной резки материалов. Система содержит стол, имеющий множество конструктивных элементов, образующих раму, выполненную с возможностью приема заготовки для операции резки, лазерную головку, установленную подвижно относительно стола для селективного резания заготовки, защитный материал, выполненный с возможностью поглощения излучения и энергии от лазерной головки в течение операции резки и нанесенный на по меньшей мере один из упомянутых конструктивных элементов, при этом защитный материал нанесен на все конструктивные элементы, расположенные над эффективной областью резки стола. При этом в качестве защитного материала может быть использован графитовый материал, в частности гибкий лист графитового материала. Изобретение также раскрывает способ оснащения станка для лазерной резки защитным материалом. Использование изобретений позволяет повысить безопасность работы системы при уменьшении ее габаритов. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 17 ил.

1. Система для лазерной резки, содержащая

стол, имеющий множество конструктивных элементов, образующих раму, выполненную с возможностью приема заготовки для операции резки,

лазерную головку, установленную подвижно относительно стола для селективного резания заготовки,

защитный материал, выполненный с возможностью поглощения излучения и энергии от лазерной головки в течение операции резки и нанесенный на по меньшей мере один из упомянутых конструктивных элементов,

при этом защитный материал нанесен на все конструктивные элементы, расположенные над эффективной областью резки стола.

2. Система по п. 1, в которой защитный материал представляет собой графитовый материал.

3. Система по п. 2, в которой защитный материал представляет собой гибкий лист графитового материала.

4. Система по п. 3, в которой защитный материал прикреплен к указанному по меньшей мере одному из конструктивных элементов с использованием крепежного элемента.

5. Система по п. 2, в которой защитный материал имеет толщину от 1/32 дюйма до 1/8 дюйма.

6. Система по п. 5, в которой защитный материал имеет толщину 0,060 дюйма.

7. Система по п. 1, которая дополнительно содержит инструмент для лазерной резки, имеющий

раму,

верхний защитный узел,

средний защитный узел,

нижний защитный узел,

лазерную головку,

при этом верхний защитный узел, средний защитный узел и нижний защитный узел

съемно установлены на раме с образованием полости, окружающей по существу только лазерную головку.

8. Система по п. 7, в которой средний защитный узел включает в себя световую заслонку, имеющую планетарную прокладку, размещенную на крае световой заслонки.

9. Система по п. 8, в которой световой экран выполнен в виде полупрозрачного экрана с возможностью обзора для оператора инструмента лазерной резки внутри полости.

10. Система по п. 7, в которой рама инструмента для лазерной резки содержит по меньшей мере один переключатель блокировки узла, при этом средний защитный узел установлен на раме посредством своего контакта с переключателем блокировки узла.

11. Система по п. 10, в которой переключатель блокировки узла находится в блокированном положении, когда средний защитный узел установлен на раме, и находится в разблокированном положении, когда средний защитный узел отсоединен от рамы,

при этом лазерная головка выполнена с возможностью активирования только при условии нахождения всех переключателей блокировки узлов в блокированном положении.

12. Система по п. 7, в которой верхний защитный узел содержит верхнюю крышку, имеющую отверстие, и верхний щеточный узел, который закрывает отверстие верхней крышки для полного предотвращения выхода лазерного излучения из полости.

13. Способ оснащения системы для лазерной резки защитными элементами, включающий этапы, на которых

используют стол, имеющий множество конструктивных элементов, образующих раму, выполненную с возможностью приема заготовки,

наносят защитный материал, выполненный с возможностью поглощения излучения и энергии от лазерной головки в течение операции резки на по меньшей мере один из конструктивных элементов, при этом

защитный материал наносят на все конструктивные элементы, которые могут быть подвержены воздействию излучения и энергии от лазерной головки.

14. Способ по п. 13, в котором защитный материал представляет собой гибкий графитовый материал.

15. Способ по п. 13, дополнительно содержащий этап, на котором

осуществляют рабочую установку рамы кожуха на мостике над столом,

съемным образом присоединяют верхний защитный узел к раме кожуха с переключением по меньшей мере одного верхнего переключателя блокировки в блокированное положение,

съемным образом присоединяют средний защитный узел к раме кожуха с переключением по меньшей мере одного переключателя блокировки узла в блокированное положение,

съемным образом присоединяют нижний защитный узел к раме кожуха с переключением по меньшей мере одного нижнего переключателя блокировки в блокированное положение.

16. Способ по п. 15, дополнительно содержащий этап, на котором размещают лазерную головку внутри полости, образованной рамой кожуха, верхним защитным узлом, средним защитным узлом и нижним защитным узлом,

при этом лазерная головка может быть активирована только при условии нахождения каждого из верхнего переключателя блокировки, переключателя блокировки и нижнего переключателя блокировки в блокированном положении.

17. Система для лазерной резки металлической заготовки, содержащая

плиту, имеющую множество конструктивных элементов, образующих раму, выполненную с возможностью приема заготовки для операции резки,

лазерную головку, подвижно установленную относительно плиты для селективной резки заготовки, и

гибкий графитовый материал, выполненный с возможностью поглощения излучения и энергии от лазерной головки в течение операции резки и нанесенный на упомянутые конструктивные элементы.

18. Система по п. 17, в которой гибкий графитовый материал нанесен на все конструктивные элементы, расположенные над эффективной областью резки плиты.