專利名稱：用于一種借助射束使工件表面結(jié)構(gòu)化的裝置的抽吸裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于一種借助射束、尤其借助激光束使工件-尤其是印版、例如柔版印刷凸版-的表面結(jié)構(gòu)化的裝置的抽吸裝置。
借助射束、尤其借助激光束在工件表面中進(jìn)行浮雕的雕刻尤其應(yīng)用于制造柔版印刷印版，其中借助激光束直接在一個(gè)柔版印刷元件的浮雕形成層上雕刻出印刷浮雕圖形，由此可不用如在曝光方法中所需的、柔版印刷元件的顯影。在激光雕刻時(shí)借助激光束這樣地加載待凹入的區(qū)域，以便在那里去除毛坯的材料。在此情況下待去除的組成部分被蒸發(fā)和/或分解，使得其刻下物或分解產(chǎn)物以蒸汽、熱氣體、煙、帶有懸浮顆粒的氣體和/或小顆粒的形式出現(xiàn)。
尤其當(dāng)待雕刻的柔版印刷印版毛坯是一個(gè)圓柱體或一個(gè)為了雕刻被固定在一個(gè)圓柱形載體上的板及該圓柱體在雕刻時(shí)以高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，則需要這些分解產(chǎn)物由它們形成的區(qū)域中盡可能完全地被導(dǎo)走，以防止它們沉積在已雕刻的區(qū)域中及在那里對(duì)雕刻圖形的精細(xì)度產(chǎn)生不利影響。此外分解的產(chǎn)物也可能沉積在未雕刻的區(qū)域上及在那里干擾雕刻過程，或污染激光束導(dǎo)向的部件，這也導(dǎo)致對(duì)雕刻質(zhì)量的不利影響。
由DE 299 80 010 U1已公開了一種用于激光雕刻或切割裝置的加工頭，其中一個(gè)保持聚焦透鏡的噴嘴狀透鏡架由一個(gè)抽吸罩包圍，該抽吸罩通過一個(gè)抽吸導(dǎo)管連接到一個(gè)相應(yīng)的抽吸裝置上。加工頭設(shè)有至少兩個(gè)氣體噴嘴，其中一個(gè)噴嘴將氣體射束傾斜地對(duì)準(zhǔn)激光束與待雕刻的沖頭板之間的相互作用區(qū)的一個(gè)區(qū)域中，而另一個(gè)噴嘴也將一個(gè)傾斜的氣體射束對(duì)準(zhǔn)待雕刻的沖頭板，它入射在加工點(diǎn)與抽吸罩邊緣之間的區(qū)域中，以便在沖頭板加工期間阻止塵屑或其它分解產(chǎn)物的徑向擴(kuò)散，以致這些產(chǎn)物可通過抽吸罩被吸走而不通過罩的邊緣縫隙漏出。
由EP 0 427 004 A2公開了用于借助激光器加工空心圓柱體、尤其是絲網(wǎng)印刷模版的裝置，其中待加工的空心圓柱體在其軸向上在激光束與空心圓柱體之間的相互作用區(qū)的前與后、即在雕刻點(diǎn)的前與后通過輥或錐形支撐滾子支撐。在該裝置中在激光加工頭的前面支承著一個(gè)真空殼體，它被這樣構(gòu)成，以致激光加工頭的嘴件被真空殼體包圍。由此構(gòu)成具有開口的真空室，它的邊緣與雕刻圓柱體構(gòu)成一個(gè)縫隙，該縫隙包圍雕刻區(qū)域、即激光束與模版之間的相互作用區(qū)域。因?yàn)橥ㄟ^該縫隙續(xù)流的空氣持續(xù)由真空室吸走，因此維持周圍大氣與真空室的內(nèi)部之間的一個(gè)壓力差，該壓力差迫使模版持續(xù)地接觸在輥或錐形支撐滾子上。
由真空室抽吸空氣用于保證使模版可靠地接觸在支撐部件上的壓力差，但它不能滿足刻下的和/或分解的產(chǎn)物的排走。
EP 0 562 149 A1還公開了借助激光束來加工薄壁空心圓柱體的裝置，其中除可圍繞其縱向軸線轉(zhuǎn)動(dòng)地支承的空心圓柱體-例如用于絲網(wǎng)印刷模版或類似物的毛坯外，還在一個(gè)滑板上設(shè)有激光加工頭，該滑板可平行于待加工空心圓柱體的縱向軸線移動(dòng)。除激光加工頭外，在該滑板上還固定安裝了用于空心圓柱體的止推軸承，由此該軸承可與滑板一起在空心圓柱體的軸向上運(yùn)動(dòng)。
支撐裝置包括一個(gè)基本上半圓形的下支承彎形件及一個(gè)可擺動(dòng)地支承的、四分之一圓形的上支承彎形件，以便允許一個(gè)空心圓柱體的自動(dòng)置入。
可裝有多個(gè)支承滾子的下支承彎形件具有一個(gè)基本上U形的輪廓，該輪廓在其端面上是閉合的，由此構(gòu)成一個(gè)抽吸槽，該抽吸槽通過一個(gè)相應(yīng)的抽吸接管可連接到一個(gè)合適的抽吸裝置上，以便在抽吸槽中產(chǎn)生輕微的負(fù)壓，該負(fù)壓用于空心圓柱體與支撐裝置的下支承彎形件保持可靠的接觸，以便保證空心圓柱體在其相應(yīng)的加工區(qū)域中可靠地、無振動(dòng)地導(dǎo)向，以致可作到精密的激光加工。
但這里未指出由加工區(qū)域、即由激光束與空心圓柱體之間的相互作用區(qū)排走刻下物或分解產(chǎn)物的裝置。
本發(fā)明的任務(wù)在于，提供開始部分所述類型的一種另外的抽吸裝置，借助它在雕刻時(shí)形成的刻下物和/或分解產(chǎn)物能可靠地從激光束與工件之間的相互作用區(qū)域中導(dǎo)出，以致實(shí)際上可完全防止這些產(chǎn)物沉積在工件和/或抽吸裝置上。
該任務(wù)將通過根據(jù)權(quán)利要求1或2的抽吸裝置來解決。本發(fā)明的有利構(gòu)型及進(jìn)一步改進(jìn)被描述在相應(yīng)的從屬權(quán)利要求中。
根據(jù)本發(fā)明，在一個(gè)具有一個(gè)在其工作位置上遮蓋射束與工件表面之間的相互作用區(qū)域的罩的抽吸裝置中提出該罩具有一個(gè)背面，在該背面上可連接一個(gè)抽吸導(dǎo)管；兩個(gè)具有前邊緣的側(cè)壁，這些前邊緣在罩的工作位置中位于工件的對(duì)面；及兩個(gè)在這些側(cè)壁之間橫向于這些側(cè)壁延伸的導(dǎo)壁，它們與兩個(gè)側(cè)壁一起在罩中構(gòu)成一個(gè)具有入口的抽吸通道的邊界，該入口在罩的工作位置中位于工件的對(duì)面，其中兩個(gè)導(dǎo)壁中的一個(gè)在罩的工作位置中以一個(gè)棱邊位于工件的對(duì)面，而另一導(dǎo)壁具有一個(gè)在罩的工作位置中位于工件表面對(duì)面的凸的圓柱形的彎拱及在該彎拱的區(qū)域中具有至少一個(gè)孔，用于加工工件表面的射束穿過該孔。
通過抽吸裝置的罩的本發(fā)明構(gòu)型，尤其通過凸的圓柱形彎拱-抽吸通道的兩個(gè)導(dǎo)壁的一個(gè)用該彎拱位于射束與工件表面之間的相互作用區(qū)域的對(duì)面，在該區(qū)域中得到了一個(gè)平滑的、無渦流的、非?？焖俚目諝饬鳎摽諝饬鲗A帶在相互作用區(qū)域或雕刻區(qū)域中由工件表面分離下的顆粒和/或分解產(chǎn)物及通過抽吸通道排走。以此方式來防止由工件分離下的顆粒和/或分解的產(chǎn)物、例如帶有懸浮顆粒的氣體或類似物沉積在工件上。因此在工件表面上可刻出非常精細(xì)的結(jié)構(gòu)，如在印刷模版、尤其在柔版印刷印版上或多或少所需要的。
在制造柔版印刷印版或柔版印刷凸版時(shí)，本發(fā)明的抽吸裝置尤其允許抽吸粘性的帶有懸浮顆粒的氣體，在柔版印刷印版毛坯借助激光束雕刻時(shí)除煙及蒸汽外還形成該氣體。如果這種粘性的帶有懸浮顆粒的氣體沉積在雕刻區(qū)域中，它難以被清除及因此尤其顯著地影響了精細(xì)的印刷圖形結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在一個(gè)具有一個(gè)在其工作位置上遮蓋射束與工件表面之間的相互作用區(qū)域的罩的抽吸裝置中提出該罩具有一個(gè)背面，在該背面可連接一個(gè)抽吸導(dǎo)管；兩個(gè)具有前邊緣的側(cè)壁，這些前邊緣具有與待加工工件的表面輪廓相適配的輪廓，由此當(dāng)前邊緣在罩的工作位置上位于工件對(duì)面時(shí)構(gòu)成相應(yīng)的縫隙密封；及兩個(gè)在這些側(cè)壁之間橫向于這些側(cè)壁延伸的導(dǎo)壁，它們與兩個(gè)側(cè)壁一起在罩中限定了具有一個(gè)入口的抽吸通道，此外罩具有至少一個(gè)孔，用于加工工件表面的射束穿過該孔。
通過側(cè)壁適配于工件輪廓可使側(cè)向空氣流入?yún)^(qū)域這樣強(qiáng)地下降，以致實(shí)際上構(gòu)成了縫隙密封，通過該縫隙密封幾乎不再吸入會(huì)干擾罩內(nèi)部的氣流關(guān)系的空氣。因此可得到快速的空氣流，而不導(dǎo)致渦流，這樣增加了刻下產(chǎn)物及分解產(chǎn)物的排出。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的進(jìn)一步構(gòu)型中提出，彎拱形的導(dǎo)壁的彎拱呈圓弧形地彎曲，其中彎拱形的導(dǎo)壁的彎拱的曲率有利地大于工件的表面的曲率。
彎拱形的導(dǎo)壁的彎拱也可指數(shù)(曲線)地(exponentiell)彎曲，以便調(diào)節(jié)抽吸通道中氣流的確定的速度分布。
本發(fā)明的一個(gè)合乎要求的進(jìn)一步構(gòu)型的特征是，用于加工工件的射束所穿過的一個(gè)或多個(gè)孔被設(shè)置在彎拱形導(dǎo)壁的一個(gè)區(qū)域中，該區(qū)域在罩的工作位置中最靠近工件的表面。
為了構(gòu)成盡可能有效的縫隙密封，合乎要求的是，側(cè)壁的前邊緣的輪廓是一個(gè)適配工件表面的輪廓的多角線或圓弧。
本發(fā)明的一個(gè)有利的構(gòu)型的特征是，在罩的工作位置中側(cè)壁的前邊緣與工件表面之間的距離小于50mm，優(yōu)選小于30mm，尤其小于10mm但大于0.5mm，及特別優(yōu)選在1mm與5mm之間，其中，在側(cè)壁的前邊緣與工件表面之間構(gòu)成的縫隙密封的寬度在0.1mm與30mm之間的范圍中。
為了在不同的工件輪廓時(shí)、尤其在不同的工件直徑時(shí)可保證借助縫隙密封的有效側(cè)向密封提出罩可更換地被固定在一個(gè)加工頭上，這樣在加工不同直徑的圓柱形工件時(shí)總可由多個(gè)罩中選擇一個(gè)罩及將其固定在該加工頭上，罩的側(cè)壁具有帶有輪廓的前邊緣，該輪廓盡可能好地適配相應(yīng)的待加工的工件的表面輪廓。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選構(gòu)型的特征是，在罩的側(cè)壁上設(shè)有裝置，尤其是設(shè)有一些可運(yùn)動(dòng)的疊片或可更換的側(cè)向部件，借助它們可改變側(cè)壁的位于工件對(duì)面的邊緣的輪廓，以便使該邊緣適配工件的表面。
在本發(fā)明的另一構(gòu)型中以有利的方式提出在彎拱形導(dǎo)壁的在罩的工作位置中離工件的表面最近的區(qū)域中，對(duì)于每個(gè)由加工頭輸出的加工射束、尤其是對(duì)于每個(gè)由激光加工頭提供的激光加工射束設(shè)有一個(gè)自身的孔，通過該孔使用于加工工件的射束聚焦在該工件上。
為了使在罩的遮蓋區(qū)域的外部形成的分解產(chǎn)物如煙、蒸汽及類似物也可被抽吸，還提出C形蓋環(huán)設(shè)有兩個(gè)彼此有間距地相對(duì)的圓周端部，該蓋環(huán)具有一個(gè)基本上U形的橫截面，其中罩與蓋環(huán)的兩個(gè)圓周端部的一個(gè)相鄰地布置。
在此情況下，C形蓋環(huán)可部分地或幾乎完全地圍繞圓柱形工件延伸。在后一情況下它的兩個(gè)圓周端部與罩相鄰。在前一情況下它可延伸在90°，120°，180°或任何另外的角度范圍上，該角度范圍可足以用于捕獲及抽吸煙、蒸汽、小顆?；蝾愃莆?。
此外合乎要求的是，C形蓋環(huán)是可更換的，以致當(dāng)加工不同直徑的圓柱形工件時(shí)可以總是從多個(gè)蓋環(huán)中選擇出及使用一個(gè)蓋環(huán)，該蓋環(huán)的內(nèi)徑盡可能好地適配相應(yīng)的待加工的圓柱形工件的直徑。
但也可以是，在C形蓋環(huán)的側(cè)壁上設(shè)有用于縮小其自由內(nèi)徑的裝置，以使得該自由內(nèi)徑可根據(jù)相應(yīng)的待加工的圓柱形工件的直徑被調(diào)節(jié)。
在此情況下，用于縮小C形蓋環(huán)的自由內(nèi)徑的裝置可有利地包括一個(gè)片式密封裝置，該片式密封裝置的各個(gè)片可擺動(dòng)地固定在蓋環(huán)的側(cè)壁上。
用于縮小C形蓋環(huán)的自由內(nèi)徑的裝置也可由可更換的側(cè)向部件，尤其是側(cè)板構(gòu)成。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選構(gòu)型提出C形蓋環(huán)在圓周上被劃分成至少兩個(gè)環(huán)段，這些環(huán)段可擺動(dòng)地彼此固定。在此情況下C形蓋環(huán)優(yōu)選地在圓周上被劃分成三個(gè)不同圓周長度的環(huán)段，其中，一個(gè)上環(huán)段的圓周長度約相應(yīng)于蓋環(huán)圓周長度的一半，而下環(huán)區(qū)段具有兩個(gè)短的環(huán)段。
為了進(jìn)一步改善抽吸，合乎要求的是，在位于流動(dòng)方向上罩前面的、罩與C形蓋環(huán)的一個(gè)圓周端部之間的中間空間中設(shè)有一個(gè)抽吸嘴。
以下將借助附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明。附圖表示

圖1根據(jù)本發(fā)明的抽吸裝置的罩的一個(gè)前視透視圖；圖2根據(jù)圖1的罩的一個(gè)后視透視圖；圖3根據(jù)本發(fā)明的抽吸裝置在其相對(duì)一個(gè)待加工的圓柱形工件的工作位置中的截面圖4根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的抽吸裝置的一個(gè)截面圖，其中表示罩與一個(gè)所屬的加工頭在其相對(duì)一個(gè)大直徑的圓柱形工件的工作位置中；圖5相應(yīng)于圖4的一個(gè)截面圖，其中罩與加工頭一起處在相對(duì)一個(gè)小直徑的圓柱形工件的工作位置中；圖6a用于根據(jù)圖4及5的本發(fā)明的抽吸裝置的蓋環(huán)的一個(gè)進(jìn)一步構(gòu)型的側(cè)視圖，具有小直徑的圓柱形工件；圖6b根據(jù)圖6a的裝置的一個(gè)透視圖；圖7根據(jù)圖4及5的本發(fā)明抽吸裝置的蓋環(huán)與一個(gè)大直徑的圓柱形工件的側(cè)視圖；圖8根據(jù)圖4及5的本發(fā)明抽吸裝置在蓋環(huán)打開時(shí)的一個(gè)透視圖；圖9根據(jù)圖4及5的抽吸裝置的一個(gè)透視圖，其中置入了小直徑的圓柱形工件，而抽吸罩處于其準(zhǔn)備就緒的位置中；及圖10用于僅具有一個(gè)加工射束及一個(gè)一體式的固定的蓋環(huán)的激光加工頭的另一抽吸裝置的透視圖。
在附圖的不同圖中彼此相應(yīng)的部件設(shè)有相同的參考標(biāo)號(hào)。
如圖1，2及3中所示地，本發(fā)明的抽吸裝置包括一個(gè)作為主要部件的罩10，在該罩的背面11裝有一個(gè)用于在圖3中僅概要表示的抽吸導(dǎo)管13的接管12。一個(gè)抽吸通道14穿過罩10地延伸，該抽吸通道從一個(gè)入口15一直延伸到接管12及由兩個(gè)側(cè)壁16及兩個(gè)在側(cè)壁16之間橫向于側(cè)壁延伸的導(dǎo)壁17，18構(gòu)成邊界。兩個(gè)側(cè)壁16具有在側(cè)向構(gòu)成入口15的邊界的前邊緣19，前邊緣的輪廓基本上適配于一個(gè)待借助射束加工的工件的輪廓。
在所示的實(shí)施例中，工件具有一個(gè)帶有圓形橫截面的圓柱形的形狀。與其相應(yīng)地，前邊緣19具有一個(gè)基本上圓弧形的、適配于工件20的圓周的輪廓，以致在前邊緣19與工件20之間構(gòu)成一個(gè)縫隙密封，前邊緣19離工件20的表面的距離愈小及前邊緣19愈寬，該縫隙密封的密封作用就愈好。
合乎目的地，該距離小于50mm，優(yōu)選小于30mm并應(yīng)在0.5mm與10mm之間，尤其在1mm與5mm之間。為了改善由側(cè)壁16的前邊緣19與工件20的表面構(gòu)成的縫隙密封的密封作用，可考慮前邊緣19在圓柱形工件的軸向上具有一個(gè)更大的寬度。在此情況下，前邊緣19的更大的寬度可簡單地通過側(cè)壁16的較大厚度來實(shí)現(xiàn)。但也可以是，這些側(cè)壁16設(shè)有一個(gè)由入口15離開地延伸的凸緣，以構(gòu)成更寬的縫隙密封。在此，前邊緣19或加寬前邊緣的凸緣的寬度合乎目的地在0.1mm至20或30mm的范圍中。
為了即使當(dāng)需加工具有不同直徑的圓柱體時(shí)前邊緣19與工件20的表面之間的距離也能保持在所需范圍內(nèi)，可設(shè)置不同的罩，它們的側(cè)壁具有其曲率分別與一個(gè)確定的直徑范圍相適配的前邊緣。但也可考慮，在側(cè)壁上設(shè)置可調(diào)節(jié)的疊片扇或類似物，這些疊片扇當(dāng)前邊緣與工件表面之間的距離大時(shí)可向后者接近地移動(dòng)。
圖中的下導(dǎo)壁17以一個(gè)棱邊21位于工件20的表面的對(duì)面，在該棱邊上連接著一個(gè)由入口15延伸出的壁22，該壁延伸在側(cè)壁16之間及它的位于工件對(duì)面的表面具有與側(cè)壁16的前邊緣19的輪廓相應(yīng)的凹彎拱。因此壁22與工件20的表面構(gòu)成另一限定入口15的縫隙密封部分。
為了防止分解產(chǎn)物沉積在下導(dǎo)壁17或壁22的棱邊21上，該棱邊被構(gòu)造成刀刃形狀。
圖中所示的上導(dǎo)壁18具有一個(gè)位于工件20對(duì)面的凸彎拱形表面，其中該彎拱形導(dǎo)壁18在由于其彎拱而位于離工件20最近的地方具有至少一個(gè)孔23，用于加工工件表面的射束、最好是一個(gè)激光加工束24(見圖3)穿過所述孔。彎拱形導(dǎo)壁18與工件20一起構(gòu)成了一個(gè)吸入縫隙25，其最窄部位在用于穿過激光加工束的孔23的區(qū)域中及因此位于激光加工束24與工件20之間的相互作用區(qū)域的范圍中。但也可以是，吸入縫隙25的該最窄區(qū)域被布置成參照通過該縫隙吸入的空氣流來說稍微地在相互作用區(qū)域或雕刻區(qū)域的上游。在此，一個(gè)或多個(gè)孔23被設(shè)計(jì)得這樣地小，以致不會(huì)妨礙射束，也不會(huì)干擾氣流。
抽吸縫隙25在流動(dòng)方向上在其最窄部位的前面包括一個(gè)其橫截面在圖3中為漏斗狀收縮的區(qū)段25′及在流動(dòng)方向上在該最窄部位后面包括一個(gè)也為漏斗狀的擴(kuò)寬的區(qū)段25″。這里彎拱形導(dǎo)壁18的凸彎拱可具有例如一個(gè)圓弧形的曲率。但也可以是，彎拱形導(dǎo)壁18的彎拱的曲率根據(jù)工件20的輪廓這樣來選擇，以使得在抽吸縫隙25的最窄部位中空氣流的速度足夠高，以便夾帶在那里出現(xiàn)的刻下產(chǎn)物及分解產(chǎn)物。在抽吸縫隙25的最窄部位后面，氣流速度應(yīng)繼續(xù)保持這樣高，以致被夾帶的刻下產(chǎn)物及分解產(chǎn)物實(shí)際上不可能沉積下來。
如在圖1中可看到的，在抽吸縫隙25的漏斗狀收縮的區(qū)段25′的區(qū)域中與側(cè)壁16相鄰但帶有小距離地設(shè)有延伸在流動(dòng)方向上的導(dǎo)肋16′，以便使流入的空氣流進(jìn)一步平滑。
此外可考慮，彎拱形的導(dǎo)壁的彎拱呈指數(shù)曲線地彎曲，以便調(diào)節(jié)抽吸通道中空氣流的確定的速度分布，這可實(shí)現(xiàn)例如更高的氣流速度及由此盡可能地防止分解產(chǎn)物的沉積。
通過抽吸縫隙25的所述的幾何結(jié)構(gòu)及由于由側(cè)壁16與壁22構(gòu)成的縫隙密封，在抽吸工作時(shí)使空氣主要通過抽吸縫隙25被吸入抽吸通道14的入口15。在這里，吸入的氣流由于收縮的縫隙而被強(qiáng)加速，以致在抽吸縫隙25的窄部位上它可實(shí)現(xiàn)直到約150至180m/s或更高的極高的流動(dòng)速度。除了高的流動(dòng)速度外，本發(fā)明的抽吸裝置的罩10的結(jié)構(gòu)、即尤其是構(gòu)成抽吸通道14邊界的壁16，17，18的結(jié)構(gòu)及限定入口15的縫隙密封的結(jié)構(gòu)與抽吸縫隙25一起可保證尤其在抽吸縫隙25中產(chǎn)生具有高流動(dòng)速度的平滑氣流而無渦流出現(xiàn)，這可作到在工件20加工期間由雕刻區(qū)域刻下的及分解的產(chǎn)物、如帶有懸浮顆粒的氣體、煙、蒸汽及類似物的可靠排出。
如在圖2及3中可看到的，在罩10的背面11上設(shè)有一個(gè)帶有安裝口28及固定孔29的安裝壁27，借助它，罩10尤其可更換地被這樣固定在一個(gè)激光加工頭30上，使得用于一個(gè)或根據(jù)圖示實(shí)施例的三個(gè)激光加工束24的噴嘴狀輸出區(qū)段31可伸過安裝口28并這樣地位于彎拱形導(dǎo)壁18中的孔23的對(duì)面，使得一個(gè)或多個(gè)激光束24可穿過孔23聚焦到工件表面上。
為了借助射束在一個(gè)工件的表面、尤其是一個(gè)圓柱形工件如一個(gè)圓柱形印刷模版或一個(gè)圓柱形柔版印刷印版的表面刻出浮雕，一方面圓柱形工件20繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，并同時(shí)在軸向上在激光加工頭30與圓柱形工件20之間進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)。對(duì)此可視加工裝置的構(gòu)型而定，或是圓柱形工件20相對(duì)固定著的激光加工頭30移動(dòng)，或也可考慮圓柱形工件20在軸向上固定地支承，而激光加工頭30平行于工件軸線地移動(dòng)。通過圓柱形工件20的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與軸向相對(duì)運(yùn)動(dòng)的疊加可使工件表面的每個(gè)點(diǎn)根據(jù)所需浮雕由相應(yīng)的脈沖式激光加工束加載，為此該激光束聚焦在工件20的表面上。
視在激光加工時(shí)、尤其是在激光雕刻時(shí)分解的產(chǎn)物及刻下的材料能被可靠排出的量而定，不僅在雕刻區(qū)域必需達(dá)到快速的氣體流動(dòng)，而且必需保證足夠高的體積流。在此，應(yīng)考慮在快速流動(dòng)及高的排出空氣體積流的情況下，流動(dòng)速度愈高及每立方米體積流待傳送的材料量愈小，則從雕刻區(qū)域中由該排出空氣體積流傳送的分解產(chǎn)物愈不趨于沉積在工件20的表面上或抽吸通道14的壁上。因此通常值得推薦的是，對(duì)于刻下的每克材料使用至少0.1m3的排出空氣體積流(0.1m3/g)。該體積流優(yōu)選為至少0.5m3/g及尤其至少為1.0m3/g。在平均大小的激光裝置、如尤其是對(duì)于柔版印刷印版的直接雕刻所使用的激光裝置中，例如用1m2/h的速度雕刻，這將產(chǎn)生500至1.000g/m2的材料刻下量。與此相應(yīng)地，根據(jù)本發(fā)明的抽吸裝置應(yīng)以至少50至100m3/h、優(yōu)選以至少250至500m3/h及尤其以至少500至1.000m3/h或更大的抽吸功率工作。
因此，使用如借助圖1至3所描述的本發(fā)明的抽吸裝置可使刻下的及分解的產(chǎn)物由雕刻區(qū)域、即由激光加工束24與工件表面之間的相互作用區(qū)域可靠地去除，其中將達(dá)到這樣高的抽吸速度及容積，使得既可避免分解產(chǎn)物及刻下的材料沉積在工件表面上也可避免它們沉積在抽吸通道中。尤其是由下導(dǎo)壁17與壁22構(gòu)成的棱邊21的刀刃狀構(gòu)型可防止帶有懸浮顆粒的氣體及其它刻下材料沉積在其上。
如果在雕刻這樣的材料、這些材料在激光加載以后仍短時(shí)間地余輝時(shí)使用本發(fā)明的抽吸裝置，這在高加工速度即待被加工的圓柱體高轉(zhuǎn)速時(shí)將導(dǎo)致被雕刻的區(qū)域在圓柱形工件20的四分之一圈或甚至在半圈上余輝(nachgluehen)，因此不僅在雕刻的區(qū)域及在抽吸通道14的入口15的區(qū)域中形成發(fā)煙，而且在此以外的區(qū)域也形成發(fā)煙。
為了防止這種煙氣達(dá)到周圍環(huán)境中，例如可封閉整個(gè)激光雕刻裝置。這種封閉雖然可阻止煙及類似物到達(dá)周圍環(huán)境，但不能由此避免機(jī)器的污染。
因此，根據(jù)本發(fā)明的第二構(gòu)型，所述的抽吸裝置如圖4中所示，它與一個(gè)基本上C形的蓋環(huán)40一起使用，該蓋環(huán)具有彼此相對(duì)的側(cè)壁41及一個(gè)底壁42的基本上U形的輪廓，該底壁在蓋環(huán)40的外圓周區(qū)域中將這些側(cè)壁41彼此連接。雖然可考慮這樣一種蓋環(huán)40與激光加工頭30及罩10一起沿一個(gè)固定的圓柱形工件20運(yùn)動(dòng)，但優(yōu)選的是，本發(fā)明的抽吸裝置的蓋環(huán)40借助支架43被安裝在激光加工或雕刻機(jī)的床身上，以致它與激光加工頭30一樣位置固定地被安裝在機(jī)器上。蓋環(huán)40相對(duì)圓柱形工件20的軸向來說總是被設(shè)置在激光加工頭30的區(qū)域中，即在射束與工件之間的相互作用區(qū)的區(qū)域中，而與它是與激光加工頭30一起移動(dòng)還是如激光加工頭那樣固定地安裝無關(guān)。
這里蓋環(huán)40可構(gòu)成為不分段的環(huán)，例如圖10中所示。但優(yōu)選的是，蓋環(huán)40由兩個(gè)或如圖4中所示的三個(gè)環(huán)段組成，它們通過鉸鏈44這樣地彼此連接，使得蓋環(huán)40可向機(jī)器前側(cè)張開，如圖8中所示，由此使一個(gè)圓柱形工件20可簡單并優(yōu)選自動(dòng)地置入雕刻機(jī)。在將圓柱形工件置入雕刻機(jī)后，即在工件20被夾緊在相應(yīng)的夾爪50-其中一個(gè)夾爪被表示在圖8中-上后，蓋環(huán)40閉合，如在圖4，5及9中對(duì)于不同直徑的圓柱形工件20所示。
在圖9中并在圖10中可看到，本發(fā)明的蓋環(huán)40設(shè)有一個(gè)視窗45，通過該視窗可視覺地監(jiān)視加工過程。
在工件20加工期間該工件將在圖4中箭頭A的方向上以高速轉(zhuǎn)動(dòng)，并借助脈沖式的激光加工束24從其表面加工下材料。通過本發(fā)明的抽吸裝置將通過抽吸縫隙25及抽吸通道14的入口15主要抽吸來自抽吸縫隙25前面的區(qū)域、即來自罩10上面的區(qū)域的空氣。
由于圓柱形工件20以高速度轉(zhuǎn)動(dòng)，故圍繞工件20在轉(zhuǎn)動(dòng)方向上形成空氣流。該空氣流也出現(xiàn)在蓋環(huán)40與工件表面20之間構(gòu)成的環(huán)形通道中。因?yàn)閺墓ぜ?0的轉(zhuǎn)動(dòng)方向上看在蓋環(huán)40與工件20之間的環(huán)形通道的端部上空氣由其通過抽吸縫隙25由環(huán)形通道抽走，及因?yàn)樵诃h(huán)形通道開始區(qū)域中有一定的空氣通過罩10的壁20與工件表面之間的縫隙密封進(jìn)行抽吸，但該空氣抽吸明顯地小于通過抽吸縫隙25的空氣抽吸，在蓋環(huán)40與工件20之間的環(huán)形通道的入口處也已出現(xiàn)一定的負(fù)壓，以致在整個(gè)環(huán)形通道中具有負(fù)壓，該負(fù)壓將導(dǎo)致空氣通過環(huán)形縫隙46被吸入，由此可防止在工件20的四分之一圈或半圈或更大范圍上通過被加工材料的余輝形成的煙，其方式是由蓋環(huán)40構(gòu)成的環(huán)形通道保持及通過罩中的抽吸通道14抽走。
為了改善尤其在由蓋環(huán)40構(gòu)成的環(huán)形通道的端部上的空氣抽吸，可在那里如圖4中所示地設(shè)置一個(gè)附加的抽吸嘴47。當(dāng)如圖5所示地需加工一個(gè)直徑明顯小的工件20時(shí)，該抽吸嘴47尤其有利。
雖然原則上考慮了在加工小直徑的圓柱形工件時(shí)也使用抽吸裝置的相應(yīng)適配的罩10或使用這樣的罩10，即它的側(cè)壁16借助一些可適當(dāng)運(yùn)動(dòng)的疊片或具有相應(yīng)適配前邊緣的可更換側(cè)板來改變，以便使相應(yīng)的密封縫隙保持盡可能?。坏珵榱撕喕鹨娫趫D5中表示出與圖4中相同的罩10。
為了保證在加工小直徑的圓柱形工件20時(shí)由工件20與蓋環(huán)40之間的環(huán)形通道可靠地抽吸空氣，抽吸嘴47保持在環(huán)形通道的外區(qū)域中，而通過抽吸縫隙25由環(huán)形通道的內(nèi)部區(qū)域抽吸空氣。為了在此情況下保證無煙氣通過側(cè)壁41與工件20的表面之間現(xiàn)在為很寬的環(huán)形縫隙46向外逸出，如圖6a，6b及7所示地，蓋環(huán)40設(shè)有片式密封單元48，它的各個(gè)片49可擺動(dòng)地被保持在蓋環(huán)40的側(cè)壁41上。因此借助片式密封單元48可使縫隙46一直覆蓋到圓柱形工件20的表面附近的一個(gè)窄區(qū)域上，由此可使通過余輝形成的煙可靠地保持在蓋環(huán)40的下面及然后被抽走。該片式密封單元48可根據(jù)如由光學(xué)光闌所公知的光圈構(gòu)造。
但也可以使用可更換的蓋環(huán)40，它們具有不同的自由內(nèi)徑，以致總是可根據(jù)工件直徑選擇出一個(gè)適合的蓋環(huán)40。此外也可設(shè)置可更換的側(cè)板，它們可被安裝在蓋環(huán)40的側(cè)壁41上，以便必要時(shí)用所要求和/或所期望的方式縮小縫隙46。
如圖6a及6b所示地，可在激光加工頭30及抽吸裝置的罩10(在圖6a，6b及7中未示出)的區(qū)域的外部使在蓋環(huán)與工件之間構(gòu)成的環(huán)形通道的側(cè)向密封適配每個(gè)工件直徑。這里圖7表示片式密封單元48在其完全縮入的位置中，而圖6a及6b表示它在很伸出的狀態(tài)中。
根據(jù)本發(fā)明的抽吸裝置已與一個(gè)激光加工頭30一起被描述了，該激光加工頭輸出用于加工工件20的三個(gè)激光加工射束24。但也可以是，本發(fā)明的抽吸裝置與一個(gè)激光加工頭30一起使用，該激光加工頭對(duì)于工件加工提供多于或少于三個(gè)的射束。例如在圖10中表示出本發(fā)明的抽吸裝置的一個(gè)罩10，該罩在其彎拱形導(dǎo)壁18中僅具有一個(gè)唯一的孔23，及由此考慮使用在一個(gè)激光加工頭30上，該激光加工頭僅輸出一個(gè)唯一的激光加工束。
根據(jù)本發(fā)明的抽吸裝置不被限制在用于加工、尤其是雕刻印版或類似物的應(yīng)用上，而是可使用在任何領(lǐng)域中，只要在那里在一個(gè)工件被激光加工時(shí)必需從射束與工件之間的相互作用區(qū)的區(qū)域抽吸出分解的及刻下的產(chǎn)物。
盡管圖示的所有實(shí)施例均是對(duì)用于加工圓柱形工件設(shè)計(jì)的，但本發(fā)明的裝置也可適用于加工平面的工件，在該加工時(shí)將進(jìn)行激光加工頭與工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
權(quán)利要求
1.用于一種借助射束、尤其是激光束使工件(20)、尤其是印版、例如柔版印刷凸版的表面結(jié)構(gòu)化的裝置的抽吸裝置，它具有一個(gè)在其工作位置上遮蓋射束與工件表面之間的相互作用區(qū)域的罩(10)，該罩具有--一個(gè)背面(11)，在該背面上可連接一個(gè)抽吸導(dǎo)管(13)，--兩個(gè)具有前邊緣(19)的側(cè)壁(16)，這些前邊緣在罩的工作位置中位于工件的對(duì)面，及--兩個(gè)在這些側(cè)壁(16)之間橫向于這些側(cè)壁延伸的導(dǎo)壁(17，18)，它們與這兩個(gè)側(cè)壁(16)一起在罩(10)中構(gòu)成了具有一個(gè)入口(15)的抽吸通道(14)的邊界，該入口在罩的工作位置中位于工件的對(duì)面，其中兩個(gè)導(dǎo)壁中的一個(gè)(17)在罩(10)的工作位置中以一個(gè)棱邊(21)位于工件(20)的對(duì)面，而另一導(dǎo)壁(18)具有一個(gè)在罩的工作位置中位于工件表面對(duì)面的凸的圓柱形彎拱及在該彎拱的區(qū)域中具有至少一個(gè)孔(23)，用于加工工件表面的射束穿過該孔。
2.用于一種借助射束、尤其是激光束使工件(20)、尤其是印版、例如柔版印刷凸版的表面結(jié)構(gòu)化的裝置的抽吸裝置，它具有一個(gè)在其工作位置上遮蓋射束與工件表面之間的相互作用區(qū)域的罩(10)，該罩具有--一個(gè)背面(11)，在該背面可連接一個(gè)抽吸導(dǎo)管(13)，--兩個(gè)具有前邊緣(19)的側(cè)壁(16)，這些前邊緣具有與待加工工件(20)的表面輪廓相適配的輪廓，由此當(dāng)這些前邊緣(19)在罩(10)的工作位置上位于工件(20)對(duì)面時(shí)構(gòu)成相應(yīng)的縫隙密封，及--兩個(gè)在這些側(cè)壁(16)之間橫向于這些側(cè)壁延伸的導(dǎo)壁(17，18)，它們與這兩個(gè)側(cè)壁(16)一起在罩(10)中構(gòu)成了具有一個(gè)入口(15)的抽吸通道(14)的邊界，其中在罩(10)中設(shè)有一個(gè)孔(23)，用于加工工件表面的射束穿過該孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的抽吸裝置，其特征在于兩個(gè)導(dǎo)壁中的一個(gè)(17)在罩(10)的工作位置中以一個(gè)棱邊(21)位于工件(20)的對(duì)面，而另一導(dǎo)壁(18)具有一個(gè)在罩的工作位置中位于工件表面對(duì)面的凸的圓柱形彎拱；并且所述至少一個(gè)孔(23)設(shè)置在所述另一導(dǎo)壁(18)的彎拱的區(qū)域中，用于加工工件表面的射束穿過該孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3的抽吸裝置，其特征在于彎拱形的導(dǎo)壁(18)的彎拱圓弧形地彎曲。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的抽吸裝置，其特征在于彎拱形的導(dǎo)壁(18)的彎拱的曲率大于工件(20)的表面的曲率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或3的抽吸裝置，其特征在于彎拱形的導(dǎo)壁(18)的彎拱指數(shù)(曲線)地彎曲。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或3至6的抽吸裝置，其特征在于用于加工工件(20)的射束所穿過的該一個(gè)或多個(gè)孔(23)被設(shè)置在彎拱形導(dǎo)壁(18)的一個(gè)區(qū)域中，該區(qū)域在罩(10)的工作位置中最靠近工件(20)的表面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的抽吸裝置，其特征在于側(cè)壁(16)的前邊緣(19)具有與待加工工件(20)的表面輪廓相適配的輪廓，由此構(gòu)成相應(yīng)的縫隙密封。
9.根據(jù)權(quán)利要求2，3或8的抽吸裝置，其特征在于側(cè)壁(16)的前邊緣(19)的輪廓是一個(gè)適配工件表面的輪廓的多角線。
10.根據(jù)權(quán)利要求2，3或8的抽吸裝置，其特征在于側(cè)壁(16)的前邊緣(19)的輪廓是一個(gè)適配工件表面的輪廓的圓弧。
11.根據(jù)權(quán)利要求2，3或8至10中一項(xiàng)的抽吸裝置，其特征在于在罩(10)的工作位置中側(cè)壁(16)的前邊緣(19)與工件表面之間的距離小于50mm，優(yōu)選小于30mm，尤其是小于10mm但大于0.5mm，及特別是優(yōu)選在1mm與5mm之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求2，3或8至11中一項(xiàng)的抽吸裝置，其特征在于在側(cè)壁(16)的前邊緣(19)與工件表面之間構(gòu)成的縫隙密封的寬度在0.1mm與30mm之間的范圍中。
13.根據(jù)權(quán)利要求2，3或8至12中一項(xiàng)的抽吸裝置，其特征在于罩(10)可更換地被固定在一個(gè)激光加工頭(30)上，使得在加工不同直徑的圓柱形工件(20)時(shí)總可由多個(gè)罩(10)中選擇一個(gè)罩及將其固定在該激光加工頭(30)上，罩的側(cè)壁(16)具有帶一個(gè)輪廓的前邊緣(19)，該輪廓盡可能好地適配相應(yīng)的待加工工件(20)的表面輪廓。
14.根據(jù)權(quán)利要求2，3及8至13中一項(xiàng)的抽吸裝置，其特征在于在罩的側(cè)壁(16)上設(shè)有裝置，尤其是一些可運(yùn)動(dòng)的片或可更換的側(cè)向部件，借助它們可改變側(cè)壁(16)的位于工件(20)對(duì)面的邊緣的輪廓，以便使其適配工件(20)的表面。
15.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項(xiàng)的抽吸裝置，其特征在于彎拱形導(dǎo)壁(18)的在罩(10)的工作位置中離工件(20)的表面最近的區(qū)域中對(duì)于每個(gè)由加工頭提供的加工射束、尤其是對(duì)于每個(gè)由激光加工頭(30)提供的激光加工射束(24)設(shè)有一個(gè)自身的孔(23)，用于加工工件(20)的射束穿過該孔聚焦在該工件上。
16.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項(xiàng)的抽吸裝置，其特征在于一個(gè)C形蓋環(huán)(40)設(shè)有兩個(gè)彼此有間距地相對(duì)的圓周端部，該蓋環(huán)具有一個(gè)基本上U形的橫截面，其中罩(10)與蓋環(huán)(40)的兩個(gè)圓周端部的一個(gè)相鄰地設(shè)置。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的抽吸裝置，其特征在于C形蓋環(huán)(40)是可更換的，使得當(dāng)加工不同直徑的圓柱形工件(20)時(shí)總是可以從多個(gè)蓋環(huán)(40)中選擇出并且使用一個(gè)蓋環(huán)，該蓋環(huán)的內(nèi)徑盡可能好地適配相應(yīng)的待加工的圓柱形工件(20)的直徑。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的抽吸裝置，其特征在于C形蓋環(huán)(40)的側(cè)壁(41)上設(shè)有用于縮小其自由內(nèi)徑的裝置，使得該自由內(nèi)徑可根據(jù)相應(yīng)的待加工的圓柱形工件(20)的直徑來調(diào)節(jié)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的抽吸裝置，其特征在于用于縮小C形蓋環(huán)的自由內(nèi)徑的裝置包括一個(gè)片式密封裝置(48)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的抽吸裝置，其特征在于片式密封裝置(48)的各個(gè)片(49)可擺動(dòng)地固定在蓋環(huán)(40)的側(cè)壁(41)上。
21.根據(jù)權(quán)利要求18的抽吸裝置，其特征在于用于縮小C形蓋環(huán)的自由內(nèi)徑的裝置包括可更換的側(cè)向部件，尤其是側(cè)板。
22.根據(jù)權(quán)利要求16至21中一項(xiàng)的抽吸裝置，其特征在于C形蓋環(huán)(40)在圓周上被劃分成至少兩個(gè)環(huán)段，這些環(huán)段可擺動(dòng)地彼此固定。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的抽吸裝置，其特征在于C形蓋環(huán)(40)在圓周上被劃分成三個(gè)不同圓周長度的環(huán)段，其中一個(gè)上環(huán)段的圓周長度約等于蓋環(huán)(40)圓周長度的一半，而下環(huán)區(qū)段具有兩個(gè)短的環(huán)段。
24.根據(jù)權(quán)利要求16至22中一項(xiàng)的抽吸裝置，其特征在于在流動(dòng)方向上位于罩(10)前面的、罩(10)與C形蓋環(huán)(40)的一個(gè)圓周端部之間的中間空間中設(shè)有一個(gè)抽吸嘴(47)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于一種借助射束、尤其是激光束使工件(20)、尤其是印版、例如柔版印刷凸版的表面結(jié)構(gòu)化的裝置的抽吸裝置，它具有一個(gè)在其工作位置上遮蓋射束與工件表面之間的相互作用區(qū)域的罩(10)，該罩具有一個(gè)背面(11)，在該背面可連接一個(gè)抽吸導(dǎo)管(38)；兩個(gè)具有前邊緣(19)的側(cè)壁(16)，這些前邊緣在罩(10)的工作位置上位于工件(20)的對(duì)面，及兩個(gè)在側(cè)壁(16)之間橫向于這些側(cè)壁延伸的導(dǎo)壁(17，18)，它們與兩個(gè)側(cè)壁(16)一起在罩(10)中限定了具有一個(gè)入口(15)的抽吸通道(14)，該入口在罩(10)的工作位置中位于工件(20)的對(duì)面。為了提供開始部分所述類型的另一抽吸裝置，借助它在雕刻時(shí)形成的刻下物和/或分解產(chǎn)物如帶懸浮顆粒的氣體、蒸汽及煙以及拋出的顆粒能可靠地從激光束與工件之間的相互作用區(qū)域中導(dǎo)出，以致實(shí)際上可完全防止這些產(chǎn)物沉積在工件和/或抽吸裝置上，本發(fā)明提出兩個(gè)導(dǎo)壁中的一個(gè)(17)在罩(10)的工作位置中以一個(gè)棱邊(21)位于工件的對(duì)面，而另一導(dǎo)壁(18)具有一個(gè)在罩的工作位置中位于工件表面對(duì)面的凸的圓柱形彎拱及在該彎拱的區(qū)域中具有至少一個(gè)孔(23)，用于加工工件表面的射束穿過該孔。
文檔編號(hào)B23K26/14GK1886264SQ200480035375
公開日2006年12月27日 申請(qǐng)日期2004年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月27日
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