激光器罩壳的制作方法

本公开总体涉及激光材料加工。更具体地，本公开涉及激光束包容(containment)装置和方法。

背景技术：

根据它们对眼睛或皮肤造成生物损伤的可能性，一般将激光器和激光系统划分为四个主要级别。一个这样的分级系统是由美国国家标准学会(通常被称为ansi)建立的。所述分级标准被称为ansiz136标准。

这些分级的目的在于相对于可达到的辐射限值来警告用户与激光器相关的危害。这些限值基于激光器输出能量或功率、辐射波长、暴露时间，以及激光束在感兴趣点处的横截面积。

关于ansi分级，1级表示激光器在所有正常使用条件下都是安全的。这表示当用裸眼或者借助于典型的放大光学器件(例如望远镜或显微镜)观察激光时不能超过最大容许辐射量(mpe)。1级激光器不能发出已知的危险等级的激光辐射(典型地连续波：在可见波长下，cw0.4μw)。1级激光产品的用户一般在作业和维护期间不需要进行辐射危害控制(但在服务期间不一定如此)。因为激光器在服务期间不是基于光束进入来分级的，因此大部分1级工业激光器会由封闭在合适地互锁的并且有标签的防护罩壳中的较高级别(高功率)的激光器组成。在一些情况中，罩壳可以是室(步入式防护外壳)，所述室需要在操作者处于所述室内时阻止作业的装置。

用于材料加工的大部分激光器是4级激光器。4级激光是最高且最危险级别的激光，包括超过3b级ael的所有激光。按照定义，4级激光可以烧蚀皮肤，或者由于直接的、漫射的或间接的光束观察而造成毁灭性和永久性的眼睛损伤。

4级激光器可以被安装在认证为1级罩壳的工作单元中。然而，1级罩壳必须保证从4级激光器发出的光停留在罩壳内，或者在所有正常使用条件下在罩壳外面都是安全的。

技术实现要素：

本公开提供一项或多项发明，所述发明涉及符合1级罩壳要求的4级激光器。

在一实施例中，本公开提供一种具有一个侧面的罩壳，所述罩壳包括：可在打开和关闭位置之间移动并且具有第一边缘的至少一个垂直滑动门；可围绕垂直轴线旋转的定位器；以及被支持在所述定位器上的壁构件，所述壁构件还具有第二边缘，其中，所述壁构件可与所述定位器一起从平行于所述垂直滑动门的平面旋转至所述平面之外，并且所述垂直滑动门和所述壁构件的所述边缘具有匹配的轮廓。

在一实施例中，按照美国国家标准学会的激光器罩壳标准，所述罩壳被列为1级。

在一实施例中，所述罩壳进一步包括凸缘，所述凸缘沿或者所述壁构件或者所述垂直滑动门的平面并且分别从所述壁构件或所述垂直滑动门的边缘延伸，以便至少限定l形通道，其中，当所述垂直滑动门构件处于所述关闭位置时，所述垂直滑动门的所述边缘或所述壁构件的所述边缘分别被接纳在所述l形通道内，并且所述凸缘叠合住所述垂直滑动门构件与所述壁构件的所述边缘之间的任何间隙。

在一实施例中，所述凸缘沿所述壁构件的平面并且从所述壁构件的边缘延伸。

在一实施例中，所述凸缘沿所述垂直滑动门的平面并且从所述垂直滑动门的边缘延伸。

在一实施例中，所述罩壳包括两个凸缘，每个凸缘从边缘并且沿所述壁构件或所述垂直滑动门的相对两侧的相应平面延伸，以便限定c形通道，所述垂直滑动门构件或所述壁构件的所述边缘分别被接纳在所述c形通道中，所述凸缘覆盖所述边缘之间的任何间隙。

在一实施例中，所述罩壳符合按照ansiz136标准中定义的1级。

在一实施例中，所述罩壳进一步包括位于所述壁构件的相对两侧上的两个工作站。

在一实施例中，所述罩壳进一步包括从所述罩壳的所述一个侧面的垂直边缘延伸的激光遮光面板。

在一实施例中，所述定位器壁构件在所述垂直方向上可在升起和降下位置之间移动，其中在所述升起位置中并且在所述垂直滑动门处于所述打开位置的情况下，所述壁构件可绕所述垂直轴线移动。

在一实施例中，所述罩壳包括上部和下部垂直滑动门，每个垂直滑动门可在打开位置和关闭位置之间移动，其中：

所述凸缘从所述壁构件的边缘延伸，并且在所述壁构件的外周周围是连续的，并且在所述壁构件的所述外周周围限定连续的l形通道，

当所述上部和下部垂直滑动门构件处于关闭位置时，所述上部和下部垂直滑动门构件两者的边缘都被接纳在所述l形通道内，并且

所述凸缘叠合住所述垂直滑动门的所述边缘与所述壁构件的所述边缘之间的任何间隙。

参考附图，在下文详细描述中阐述实施例的这些和其他方面。

附图说明

参考以下附图可以更好地理解本公开。附图中的部件不一定是按比例的，反而重点应放在展示本公开的原理上。在附图中，在所有不同视图中，附图标记指示对应的零件。

图1是体现本文公开的原理的激光器罩壳的立体视图。

图2是图1的激光器罩壳的平面轮廓视图。

图3是图1的激光器罩壳的立体视图，其中可移动的门为打开的。

图4是图1的激光器罩壳的立体视图，其中定位器处于部分旋转的位置。

图5是具有打开的罩壳门的图1的激光器罩壳的正视图。

图6是具有关闭的罩壳门的图1的激光器罩壳的正视图。

图7是用于图1的罩壳的定位器或其中一个可移动的门的旋转壁的局部横截面视图。

图8是用于图1的罩壳的定位器或其中一个可移动的门的旋转壁的一部分的局部横截面视图。

图9是用于图1的罩壳的其中一个可移动门的提升系统的详细视图。

具体实施方式

现在将参考附图中示出的示例性实施例，并且在本文中将使用特定语言来描述所述示例性实施例。然而将会理解不会因此意图限制本发明的范围。对本文示出的创新性特征的更改和进一步修改，以及对如本文示出的本发明的原理的附加应用——这是拥有本公开的相关领域内技术人员能够领会的——被认为是落在本公开的范围之内。

在图1中，以立体视图示出具有体现本文公开的原理的罩壳10的工作单元5。罩壳10包括根据已知的1级罩壳材料和结构构建的底板12、顶部14和三个侧面16、18和20。罩壳10还包括根据本文公开的原理构建的第四个侧面22。

像那样，罩壳10包括由底板12、顶部14和侧面16、18、20和22限定的封闭的或内部空间5a。在该内部空间5a中可以利用任何激光器，包括4级激光器，同时仍满足1级要求，至少对于内部空间外侧是如此。

罩壳10还可以包括根据1级要求制成的门23，以提供进入内部加工空间5a的通道。

如图示所示的，第四个侧面22包括两个可垂直移动的门，即上部门24和下部门26。如下文描述的，门24和26可在打开和关闭位置之间移动。如下文进一步描述的，下部门26优选地具有两个独立的半门26a和26b，所述两个独立的半门26a和26b互为彼此的镜像。因为半门26a和26b一前一后地移动并且效果上作为一扇门工作，因此本文会将它们称作下部门26，除非提到过区别。在图1中，门24和26被示出处于关闭位置。

定位器28包括被设计成与门24和26匹配的壁构件30，从而当门24和26处于关闭位置时，门24和26与壁构件30在第四个侧面22处提供密封的壁。

挡板或壁29被设置在定位器28的底部的相对两侧上。仅图示了一个挡板或壁29，另一个优选地为类似的。挡板或壁29用来在门26被升起到关闭位置中时阻挡可能在下部门26下面漏出的光，如下文将变得更明显的那样。

在图2中，以轮廓平面视图示出罩壳。如可以看到的，定位器28将两个工作站ws1和ws2支持在壁构件30的相对两侧上。带有激光器l的机器人r被设置在加工空间5a中。

工作站ws1和ws2可以是相同的，但不一定非要如此。进一步，工作站可以是任何适合的工作站。示例性工作站可以包括水平平台和用于保持一个或多个待加工的工件的一个或多个固定装置。

如可以看到的，当壁构件30在壁22的平面内时，工作站中的一个在加工空间5a内并且面向机器人r，而工作站中的另一个在下文描述的装载/卸载空间5b内。

在图3和4中，示出罩壳10，其中门24和26处于打开位置。如图所示的，当门24和26移动到打开位置时，随着下部门26垂直向下移动并且上部门24垂直向上移动，壁构件30与门分离。在图3和4中，可以看到，通过这种分离，定位器28自由旋转，其中壁构件30与定位器28一起自由旋转，因为这样的运动不会被门24和26阻挡。

如图示的，当门24和26处于关闭位置时，壁构件30停在第四个侧面22的平面内的或与所述平面平行的位置，从而门24和26与所述壁构件30匹配，并且它们一起在罩壳10的第四个侧面22处呈现密封的壁，关于所述密封的壁的进一步的细节将在下文中给出。

工作单元5进一步包括从罩壳10的相对的垂直边缘延伸的物理屏障侧面板40和42。这些面板40和42沿装载/卸载点5b的侧面提供防护。

如可以领会到的，工作单元5可以在激光产生作业中使用，并且具有被物理屏障面板40和42包围的空间中的用于操作者的装载/卸载点5b，以及罩壳10内的加工空间5a。工作单元5被设计以使得操作者站在定位器前面的装载/卸载点5b处。

定位器包括在壁构件30上隔开180度的两个工作站32，即，它们在壁构件30的相对两侧上。在机器人(未示出)使用适合的激光器(未示出)加工之前装载在第一工作站内的零件的同时，操作者可以从第二站或装载/卸载点5b移除完工的零件，或者将新的零件装载到第二工作站中。

在操作中，优选的是在将零件从不管哪个暴露在装载/卸载点的工作站卸载，或者将零件装载到所述工作站上之后，操作者走出光幕防护区并且按下开始按钮。随后，机器人激光器加工被装载到封闭空间5a内的工作站上的零件。当机器人在罩壳内完成对所述零件的加工时，定位器旋转180度，将具有新装载的零件的另一工作站32布置在机器人面前，并且将具有已加工的零件的工作站布置在装载/卸载点。此时，操作者返回而用另一个待加工的零件替换已加工的零件，而后可以重复前述过程。

因此，可以领会到，定位器具有至少两个定义状态。一个状态是作业状态，此时定位器壁构件30平行于罩壳的第四个侧面，并且一个工作站在装载/卸载位置中而另一个工作站在加工位置中。另一个状态是过渡状态，此时定位器处于任何其他旋转位置，并且壁构件30的边缘或外周不能被有效地密封。

在图5和图6中，以正视图示出罩壳10，其中门24和26分别处于打开和关闭位置。挡光板或壁29被省去以便于理解。然而，还描绘了用于向上和向下移动门的机构，下文对这些机构进行更详细地解释。

在图7中，示出壁构件70的一部分的轮廓。该壁构件70或者代表上部可移动门24或者代表下部可移动门26。可替换地，它代表定位器的壁构件30。

如可以看到的，壁构件70优选地包括从壁构件70的相对两侧的平面并且平行于壁构件70的相对两侧的平面延伸的凸缘72。凸缘72延伸超过壁构件70的边缘74。凸缘72和边缘74由此限定横截面为u形或c形的通道，另一个壁构件76的边缘部分可以被接纳到所述u形或c形通道中。如果壁构件70代表上部可移动门24或者下部可移动门26，则边缘部分76代表定位器壁构件30的边缘部分。可替换地，如果壁构件70代表定位器壁构件30的边缘部分，则边缘部分76代表上部可移动门24或者下部可移动门26的边缘部分。如可以看到的，凸缘72叠合住壁构件70与边缘部分76之间的间隙，由此阻挡任何光从工作空间漏出。

优选地，u形通道沿面向边缘部分76的壁构件70的整个外周延伸。因此，当两个门24和26都处于关闭位置时，凸缘覆盖两个门与定位器壁构件30之间的每个间隙。

可替换地，如图8中示出的，壁构件70可以包括从壁构件的一个侧面并且从边缘74延伸的仅一个凸缘72，以便与边缘74形成l形通道。如可以领会到的，通过这种轮廓，凸缘将仅叠合住定位器壁构件30与在壁构件70的一个侧面上垂直滑动的门24和26之间的间隙。

在图5、图6和图9中，示出优选地，垂直滑动门借助于气压驱动的提升系统移动。同样，挡光板或壁29被省去以便于理解。

在图9中，以立体视图示出上部门24的顶部以及它关联的气压驱动的提升系统的半部。气压驱动的提升系统包括一组可枢转地连接的臂和支架，从而当它们升起或降下上部门24时，臂可以绕枢转点枢转。

为了那个目的，气压驱动的提升系统包括一对平行的水平支撑梁100，所述水平支撑梁100被支撑在略高于一水平线的位置，所述水平线当顶部垂直滑动门24处于关闭位置时限定了顶部垂直滑动门24的顶部。水平支撑梁被固定到并且支撑在梁102相对的两端，所述梁102由垂直梁104支撑，所述垂直梁104侧接于门24和26的侧边缘。梁104优选地具有垂直延伸的凸缘106，所述凸缘106密封住门24和26的侧边缘。如可以看到的，优选地，两个梁104都具有垂直延伸的凸缘106，从而门边缘在两个侧面上被密封，以防止激光从工作区内漏出。为了那个目的，凸缘106可以是具有包括线性轴承带的双凸缘线性轴承的凸缘，门24和26的垂直边缘跨设在所述线性轴承带内。双凸缘线性轴承具有t形槽轮廓，是众所周知的，并且可从80/20公司(80/20inc.)商业获得。尽管双凸缘线性轴承可以是独立型梁104，但是它也可以是附加的并且被附接到另一个垂直梁。

如从图5和6中最清楚地看到的，支撑梁100支持位于门24的中心线的相对两侧处的两个镜像杠杆系统。

再次参考图5、图6和图9全部，两个杠杆系统中的每个杠杆系统包括两个垂直延伸的支架110，每个支架110位于门24的中心线的相对侧，并且位于相应的水平支撑梁100上。支架110对齐并且将轴杆112的相对端支撑在所述支架110之间。轴杆112用作枢转点。为了那个目的，轴杆112延伸通过臂114并且支持臂114，以使臂114绕轴杆112枢转。

每个臂114的第一端被附接到另一个轴杆116，所述另一个轴杆116也用作另一个枢转点。轴杆116的相对两端被两个支架118支持，所述两个支架118位于并且被固定在门24的顶部边缘处。优选地，如图示的，支架118被固定到耳片120，所述耳片120自身在门16的顶部边缘处被固定到门26。

每个臂114的第二端借助轴杆124被附接到连接件122的一个端。轴杆124的一端被可枢转地固定到臂114的第二端，而轴杆124的另一端被可枢转地固定到连接件122的第一端。

连接件122的第二端被可枢转地固定到连接杆126的相应端，所述连接杆126自身被固定到致动器130的活塞128的远侧。

如可以领会到的，致动器130的致动会使活塞128升起或降下，并且经由由连接杆126、连接件122和枢转点或轴杆124形成的各种联系使得臂114绕轴杆或枢转点112枢转。这进而经由由轴杆或枢转点116和支架118形成的各种联系使上部门24垂直向下或向上移动。具体地，活塞128的回撤使门24打开，而活塞128的延伸使门24关闭。

对于下部门26，每个下部半门26a和26b可以包括另一个气压驱动系统，但是位于半门中的腔之下或之内。这示出在图5和6中，其中描绘了气压驱动致动器150。每个致动器150被设置在它的下部半门之下，并且包括活塞152和气缸154。当门26为关闭的时，活塞152回撤到它们的气缸154内。为了将门26升起到关闭位置，命令致动器以使活塞152延伸，并且由此升起半门26a和26b。

可替换地，下部门26可以是不可移动的，并且定位器可以被配置有气压或液压致动器，从而定位器可以使壁构件30在升起和降下位置之间移动。在升起位置中，并且在上部门处于升起位置的情况下，定位器将可以使壁构件30在它的两个作业位置之间自由旋转。在降下位置中，壁构件和下部门26的边缘将是相邻的，并且所述边缘中的一个将在如上文描述的挡光u形或l形通道内。这样的可提升且可旋转的气压和液压致动器是已知的并且容易使用已知技术来实施。

最后，如在图5、图6和图9中最清楚地图示的，凸缘106覆盖门24和26与侧面16和20之间的间隙。凸缘106覆盖下部半门26a和26b与定位器28的底部之间的间隙。如可以领会到的，这些凸缘在门的外侧和内侧两者上，以使门在u形或c形通道内垂直滑动。凸缘106可以是具有双凸缘线性轴承的凸缘。尽管这样的结构轴承的轮廓被称为t形槽轮廓，但是门边缘在其中滑动的通道也可以被认为是横截面为u形或c形的。

如还可以领会到的，凸缘106可以被设置在门的仅一侧上，由此形成门在其中滑动的l形通道。

提供前述对所公开的实施例的描述以使得本领域任何技术人员都能够作出或使用本发明。对这些实施例的各种修改对于本领域技术人员而言将容易是显而易见的，并且本文所定义的一般原理可以应用于其他实施例，而不背离本发明的精神或范围。因此，本发明不旨在被限制于本文示出的实施例，而是使最宽的范围与以下权利要求书以及本文公开的原理和新颖的特征一致。