ABLACIÓN POR LÁSER.

Método para llevar a cabo ablación por láser mediante un cabezal de trabajo hueco que,

de manera general, está encerrado, con una abertura de exposición y una abertura de extracción separada de la abertura de exposición y definiendo un paso de flujo interno entre la abertura de exposición y la abertura de extracción e incluyendo una abertura interna del haz dispuesta interiormente con respecto a una pared del cabezal de trabajo y orientado a lo largo del paso de flujo, cuyo método comprende aplicar succión en la abertura de extracción provocando presión reducida interiormente en el cabezal de trabajo hueco y provocando flujo de aire a lo largo del paso de flujo de manera general tangencial más allá de la abertura del haz a presión reducida desde la abertura de exposición a la abertura de extracción; enfocar un haz láser a través de la abertura del haz y la abertura de exposición sobre un sustrato aproximadamente por debajo de la abertura de exposición y desplazar el cabezal de trabajo sobre el sustrato en un área en la que se tiene que llevar a cabo la ablación láser; caracterizándose el método porque el haz láser es enfocado con un ángulo de incidencia entre 10º y 50º a la normal a la superficie del sustrato; y por la fase de generar por ablación láser del material del sustrato, un cono o columna de desperdicios, de manera general, en dirección de la normal a la superficie del sustrato y en la dirección de la abertura de extracción, arrastrando el flujo de aire a los desperdicios en la dirección de la abertura de extracción para evitar el paso del láser a través de una zona concentrada o densa de la columna de los desperdicios

Ablación por láser.

La presente invención se refiere a ablación por láser, particularmente, a la eliminación de un recubrimiento superficial de un sustrato por medio de una ablación o limpieza por láser. Se refiere de manera más específica a un método para llevar a cabo ablación por láser, a un cabezal de trabajo de ablación por láser y a un aparato de ablación por láser (ver documentos US-A-4 780 806 y US-A-2002 0184770).

De acuerdo con un primer aspecto de esta invención, se da a conocer un método según la reivindicación 1.

El ángulo de incidencia según el cual es enfocado el haz de rayos láser sobre el sustrato puede variar entre 20º y 40º con respecto a la normal a la superficie del sustrato, típicamente unos 30º con respecto a la normal a la superficie del sustrato.

La presente invención está destinada a su aplicación específica en el campo de la eliminación de sustancias peligrosas por ablación por láser, es decir, por limpieza por láser, especialmente de sustancias radioactivas y compuestos orgánicos volátiles que se forman cuando se realiza la ablación de ciertas pinturas. El método puede incluir la recogida de desperdicios más abajo de la abertura de extracción y la manipulación de dichos desperdicios de manera apropiada para el respectivo material o materiales.

La abertura del haz puede estar cubierta por una ventana de un material transparente al haz de rayos láser.

De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención, se da a conocer un cabezal de trabajo por ablación por rayos láser, que es hueco, según la reivindicación 5.

Tal como se ha descrito, el haz en su utilización, puede tener un ángulo de incidencia con respecto a la normal al sustrato comprendido entre 20º y 40º típicamente unos 30º.

La abertura del haz puede estar cubierta por una ventana de un material transparente al haz de rayos láser.

Si se desea, se puede disponer una entrada de ventilación próxima a un extremo o una parte próxima de la abertura de exposición para ayudar al flujo del aire por la abertura de exposición a lo largo del paso de flujo hacia la abertura de extracción. La abertura de exposición y entrada de ventilación pueden ser integrales.

El paso del flujo puede ser libre y de diseño aerodinámico para ayudar al flujo del aire hacia la abertura de extracción. De modo general, paredes o estructuras adjuntas a la trayectoria del flujo se extenderán a lo largo de dicha trayectoria de flujo, es decir, de forma general, tangencialmente a la trayectoria del flujo.

La invención comprende un aparato de ablación por láser que incluye un cabezal de trabajo por ablación por láser, que es hueco, de acuerdo con el segundo aspecto de la invención, cuyo cabezal de trabajo está acoplado operativamente al dispositivo de succión adaptado para proporcionar presión negativa interiormente en el cabezal de trabajo y flujo de aire a lo largo de dicho paso de flujo y un dispositivo láser conectado operativamente al cabezal de trabajo para dirigir el haz de láser a través de la abertura del haz y la abertura de exposición sobre una superficie a limpiar.

En una realización de la invención, el dispositivo láser puede ser un aparato láser, es decir, un aparato capaz de generar un haz de rayos láser. No obstante, en otra realización de la invención, el dispositivo láser puede ser un dispositivo de transporte de rayos láser, tal como fibra óptica conectada a un aparato láser o procedente del mismo.

La invención se describe a continuación a título de ejemplo haciendo referencia a los dibujos esquemáticos siguientes que muestran, parcialmente en sección, un cabezal de trabajo por ablación de rayos láser, que es hueco, de acuerdo con la invención.

En el dibujo, un cabezal de trabajo por ablación de rayos láser, que es hueco, según la invención, se ha indicado de modo general por el numeral 10. El cabezal de trabajo 10 se ha mostrado en su utilización retirando un recubrimiento 13 de un sustrato 12. El recubrimiento 13 adopta la forma de una capa de pintura contaminada radiactivamente y que se tiene que eliminar. En otras aplicaciones, la sustancia a retirar puede ser peligrosa por otras razones, por ejemplo, puede formar compuestos orgánicos volátiles en su ablación.

El cabezal de trabajo 10 comprende un cuerpo 14 de modo general hueco formado por una pared 16. En el fondo del cuerpo 14, se dispone una abertura de exposición 18 que define un fondo plano. El fondo plano se ha desplazado sobre el sustrato a limpiar 12 con gran proximidad al mismo.

De manera general, opuesta a la abertura de exposición 18, se dispone una abertura de extracción 19. Medios de acoplamiento en forma de un conector 20 para conexión a un aparato de succión (no mostrado), sobresalen de la pared 16 alrededor de la abertura de extracción 19.

Interiormente, en la pared 16, dentro del cuerpo hueco 14, se ha dispuesto en la pared interna 22 que tiene una primera sección 22.1 que se extiende desde la pared 16 adyacente a una abertura de ventilación 26 integral con la abertura de exposición 18 oblicuamente hacia dentro a una posición aproximadamente en el centro del cuerpo hueco 14, y de allí se curva suavemente hacia un extremo de la abertura de extracción hacia una porción 16.1 de pared plana en oposición de modo general a la abertura de exposición 18. La porción de paredes 16.1 es adyacente al conector 20 de la abertura de extracción y define la parte alta cerrada del cuerpo 14. La pared interna 22 delimita aproximadamente un área de esquina interna 23 del cuerpo hueco 14. Una abertura del haz cubierta por una ventana 24 está dispuesta dentro de la primera sección 22.1. Se prevé que la abertura pueda ser abierta en algunas aplicacio- nes.

Adyacente a un extremo opuesto de la primera sección 22.1 y adyacente a una extremidad de la abertura de exposición 18 se ha dispuesto la abertura de ventilación 26.

Un paso de flujo 28 se establece de forma general desde la abertura de ventilación 26 junto con la abertura de exposición 18, internamente hacia el conector 20 de la abertura de extracción. El paso de flujo 28 se extiende longitudinalmente, es decir, en general, tangencialmente a la pared interna 22. El paso de flujo 28 está definido en el lado opuesto por una parte curvada de la pared 16 que guía el paso de flujo 28 hacia el conector 20 de la abertura de extracción. Se apreciará que el paso de flujo 28 tiene forma general aerodinámica sin obstrucciones y sin esquinas agudas o curvas que dificulten el flujo.

Adyacente al conector 20 de la abertura de extracción, pero en el lado opuesto de la sección de pared interna 22, es decir, dentro del área 23, se disponen medios de conexión láser en forma de un cuerpo conector 30 fijado al cuerpo hueco 14. El cuerpo del conector 30, en un plano que se puede apreciar en el dibujo, se encuentra alineado en general con la abertura del haz o ventana del haz 24 y la abertura de exposición 18, de manera que en utilización estará alineado con respecto a dicho primer plano con un área objetivo 40 que se tiene que someter a ablación. El cuerpo 30 del conector recibe fibra óptica que procede de un aparato láser. En otra realización, se puede utilizar otro tipo de dispositivo de transporte del haz.

En el dibujo del cuerpo 30, se ha mostrado sin definir su disposición lateral en ángulo recto con dicho plano (es decir, su profundidad respecto al dibujo). En realidad, está desplazado en dicho plano en ángulo recto desde el nivel de la abertura 24 del haz. Alineado con el cuerpo 30 y la fibra óptica, se encuentra un primer reflector oblicuo 31 que refleja el haz sobre un segundo reflector oblicuo complementario 32 que está alineado sobre el área objetivo y dirige a la misma el haz mediante la abertura 24 y abertura de exposición 18.

El segundo reflector 32 está conectado mediante un vástago pivotante 32.1 a un motor de impulsión 32.2 alojado dentro del cuerpo envolvente 42 del motor que está fijado al cuerpo (principal) 14. El motor 32.2 y una transmisión asociada y el vástago 32.1 funcionan como dispositivo de escaneado para vascular cíclicamente el reflector 32 para escanear el haz 34 en dirección lateral a efectos de tratar una anchura de banda, por ejemplo, seleccionada, de manera típica, en 30 mm. La velocidad de escaneado puede ser seleccionada en unos 10 Hz.

En otro tipo de dispositivo, por ejemplo utilizando un láser CO₂TEA... [Seguir leyendo]

1. Método para llevar a cabo ablación por láser mediante un cabezal de trabajo hueco que, de manera general, está encerrado, con una abertura de exposición y una abertura de extracción separada de la abertura de exposición y definiendo un paso de flujo interno entre la abertura de exposición y la abertura de extracción e incluyendo una abertura interna del haz dispuesta interiormente con respecto a una pared del cabezal de trabajo y orientado a lo largo del paso de flujo, cuyo método comprende

aplicar succión en la abertura de extracción provocando presión reducida interiormente en el cabezal de trabajo hueco y provocando flujo de aire a lo largo del paso de flujo de manera general tangencial más allá de la abertura del haz a presión reducida desde la abertura de exposición a la abertura de extracción;

enfocar un haz láser a través de la abertura del haz y la abertura de exposición sobre un sustrato aproximadamente por debajo de la abertura de exposición y

desplazar el cabezal de trabajo sobre el sustrato en un área en la que se tiene que llevar a cabo la ablación láser; caracterizándose el método porque el haz láser es enfocado con un ángulo de incidencia entre 10º y 50º a la normal a la superficie del sustrato; y por la fase de

generar por ablación láser del material del sustrato, un cono o columna de desperdicios, de manera general, en dirección de la normal a la superficie del sustrato y en la dirección de la abertura de extracción, arrastrando el flujo de aire a los desperdicios en la dirección de la abertura de extracción para evitar el paso del láser a través de una zona concentrada o densa de la columna de los desperdicios.

2. Método, según la reivindicación 1, en el que el ángulo de incidencia con el que el haz láser es enfocado sobre el sustrato es de 20º a 40º con la normal a la superficie del sustrato.

3. Método, según la reivindicación 2, en el que en el que el ángulo de incidencia con el que el haz láser es enfocado sobre el sustrato es de unos 30º con la normal a la superficie del sustrato.

4. Método, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 inclusive, que incluye la recogida de los desperdicios formados por la ablación de la superficie del sustrato, más abajo de la abertura de extracción.

5. Cabezal de trabajo para la ablación por láser, hueco, de tipo general cerrado, que tiene una abertura de exposición y una abertura de extracción separada de la abertura de exposición y que define un paso de flujo interno entre la abertura de exposición y la abertura de extracción, y que comprende una abertura interna para el haz dispuesta interiormente de una pared del cabezal de trabajo y a lo largo del paso de flujo, comprendiendo el cabezal de trabajo

medios de fijación asociados con la abertura de extracción para acoplamiento a un aparato de succión adaptado para crear presión reducida en el interior del cabezal hueco, y

medios de conexión del láser más arriba de la abertura del haz para conexión a un dispositivo láser para provocar, en su utilización, que un haz láser pase por la abertura del haz la abertura de exposición según un ángulo predeterminado de manera que se caracteriza porque en su utilización el haz tendrá un ángulo de incidencia con respecto a la normal a un sustrato a tratar desde unos 10º a unos 50º; disponiéndose la abertura de exposición, la abertura de extracción y la abertura interna del haz, de manera tal en el cabezal de trabajo, que en su utilización se genera un cono o columna de desperdicios por ablación láser de material del sustrato, de manera general en la dirección de la normal a la superficie del sustrato y en la dirección de la abertura de extracción, arrastrando el flujo de aire los desperdicios en la dirección de la abertura de extracción para evitar el paso del haz láser por una parte concentrada o densa de los desperdicios.

6. Cabezal de trabajo, según la reivindicación 5, en el que la abertura para el haz está cubierta por una ventana de un material que es transparente al haz láser.

7. Haz láser, según la reivindicación 5 ó 6, en el que se dispone una entrada de ventilación en las proximidades de un extremo de la abertura de exposición para favorecer el flujo de aire a través de la abertura de exposición, a lo largo del paso de flujo hacia la abertura de extracción.

8. Cabezal de trabajo, según la reivindicación 7, en el que la abertura de exposición y la entrada de ventilación son integrales.

9. Cabezal de trabajo, según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8 inclusive, en el que el paso de flujo no está obstruido y tiene diseño aerodinámico para favorecer el flujo de aire hacia la abertura de extracción.

10. Aparato de ablación por láser que comprende un cabezal de trabajo de ablación por láser, que es hueco, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 5 a 9 inclusive, estando fijado el cabezal de trabajo operativamente a un dispositivo de succión adaptado para proporcionar presión negativa en el interior del cabezal de trabajo y el flujo de aire a lo largo de dicho paso de flujo y un dispositivo láser conectado operativamente al cabezal de trabajo para dirigir un haz láser a través de la abertura del haz y la abertura de exposición sobre la superficie a limpiar.