具有外部可动元件的激光喷嘴的制作方法_2

文档序号:8448367阅读:来源:国知局
该可动元件的前部部分的裙部全部或基本全部通 过第三输出孔口伸出轴向容纳部。
[0036] 本发明还涉及一种激光聚焦头,它包含至少一个光学聚焦元件,例如一个或多个 透镜或镜子,尤其是聚焦透镜和准直透镜,其特征在于,该激光聚焦头还包括根据本发明的 激光喷嘴。
[0037] 另外,本发明还涉及一种激光设备,该激光设备包括激光发生器、激光聚焦头和激 光束引导装置,该激光束引导装置与所述激光发生器和所述激光聚焦头相连,其特征在于, 该激光聚焦头是根据本发明的激光聚焦头。
[0038] 优选地,发生器或激光源为C02、YAG、光纤或盘式激光器,优选为光纤或盘式激光 器,尤其是镱光纤激光源。
[0039] 根据另一方面,本发明还涉及一种激光束切割方法(工艺),该方法使用根据本发 明的喷嘴、根据本发明的激光聚集头或根据本发明的设备。
【附图说明】
[0040] 本发明参照附图通过下面给出的描述更容易理解。在附图中:
[0041] -图IA示意性地示出了普通激光切割设备的聚焦头;
[0042] -图IB示意性地示出了对应于喷嘴输出孔口尺寸的激光点尺寸;
[0043] -图2示意性地示出了根据本发明的一个实施例的喷嘴的横截面;
[0044] -图3A和图3B示意性地示出了根据本发明的一个实施例的喷嘴的某些构成元件 的横截面;
[0045] -图4示意性的示出了根据本发明另一实施例的喷嘴的横截面,可动元件位于与 图2所示的不同位置;
[0046] -图5A和图5B示意性的示出了处于工作状态的根据本发明的喷嘴,可动元件位 于两个不同的位置。
【具体实施方式】
[0047] 图IA示出了普通激光切割设备的聚焦头20, 一个普通激光喷嘴21与其连接,聚焦 激光束和辅助气体(箭头23)通过所述喷嘴,用于将激光束所形成的熔融金属从光束22在 例如钢板或不锈钢板的待切金属部件30上形成的切缝31中排出。
[0048] 辅助气体可以为例如氧气、空气、CO2、氢气的活性气体,或者例如氩气、氮气或氦 气的惰性气体,或者这些活性和/或惰性气体中几种的混合物。气体组分根据待切割部件 的性质特别地选择。
[0049]用来冲击部件的光束将在冲击点处熔化金属,该金属将在辅助气体的压力作用下 从部件下方排出。
[0050] 图IB示出了与光束22的焦点尺寸S2相对应的喷嘴21的孔口 24的流体横截面 区域(面积)S1。如可以看到的,区域Sl比光束22的焦点尺寸S2大很多,从而导致在普通 喷嘴中辅助气体的大量消耗,辅助气体的仅一小部分用于从切缝31排出熔融金属。
[0051] 为了避免必须在图IA中的一般激光喷嘴的主体内、更精确地说是在所述喷嘴的 轴向通道内布置内部可动元件,本发明提供了具有外部可动元件的激光喷嘴。
[0052] 事实上,图2所示的本发明的喷嘴包括喷嘴体1和在图3A中示出的外盖13,该外 盖13与围绕喷嘴体1的至少一部分可移动地布置的可动元件3相互作用。根据本发明的 可动元件3在图3B中示意性的示出。
[0053] 更具体地,喷嘴体1优选由导电材料例如铜或黄铜形成,该喷嘴体1旨在紧固到激 光设备的激光聚焦头20上。
[0054] 有利地,喷嘴体1为轴对称部件,具有对称轴AA的第一轴向通道5从该喷嘴体的 一侧穿到另一侧,所述通道5从喷嘴体1的后部部分Ib延伸至所述喷嘴体1的前部部分 Ia0
[0055] 在本发明中,表述"前部面"和"前部部分"理解为激光喷嘴的元件的那些当该喷 嘴被使用时位于待切割板材一侧的部分。与之相反的部分或面称为"后部"。
[0056] 第一轴向通道5从喷嘴的前部部分Ia和后部部分Ib这两个部分中显现。后部部 分Ib因而包含第二输入孔口 11',而前部部分Ia包含喷嘴体1的第二输出孔口 11,第二输 入孔口 11'和第二输出孔口 11共轴,并且轴线为AA。
[0057] 第一轴向通道5事实上是一个可以为各种形状的空间,例如形状基本为圆柱形或 截锥形,圆柱形出口通道可以为会聚-发散的、即德拉瓦尔(De Laval)几何形状或者为任 何其他几何形状。
[0058] 第二输出孔口 11优选为环形截面,并且具有优选包括0. 5至5mm之间的直径。
[0059] 外盖13包括喷嘴体1至少部分地布置在其中的轴向容纳部7,该轴向容纳部7优 选与所述喷嘴体1同轴。从图3A中可以看出,轴向容纳部7穿过外盖13,并且尤其包括位 于外盖13a的前部面中的第一输出孔口 14。
[0060] 有利地,外盖13包括底部15,该底部包括朝向容纳部7的中心径向伸出的内台肩 9,所述内台肩9通过在第一输出孔口 14中的轴向容纳部7的横截面的收窄15形成。
[0061] 根据本发明,喷嘴还包括在外盖13和喷嘴体1之间插入外盖13的轴向容纳部7 中的可动元件3。该可动元件3可以并设计为在外盖13的第一容纳部7内沿着轴AA平移, 直至形成可动元件3的裙部的前部部分3a通过第一输出孔口 14伸出所述容纳部7,如图2 所示。
[0062] 从图3B中可见,可动元件3有利地为包括形成大致圆柱形一即管状一裙部的前部 部分3a的轴对称部件。可动元件3还包括具有第二输出孔口 12的第二轴向通道4,该第二 输出孔口 12从形成裙部的前部部分3a显现。
[0063] 更为准确地,当可动元件3的前部部分3a伸出轴向容纳部7时,优选为圆形截面 的可动元件3的第三输出孔口 12开口于喷嘴体1的第二输出孔口 11的下游。
[0064] 可动元件3的外周壁3有利地包括止挡部10,当可动元件3设置在轴向容纳部7 内时该止挡部10面对内台肩9设置。
[0065] 优选地,可动元件3、喷嘴体1和外盖13分别为整体结构的一部分并且彼此同轴布 置。换言之,可动元件3和外盖13的对称轴与喷嘴体1的轴AA -致(重合)或基本一致。
[0066] 有利地,喷嘴体1的前部部分Ia至少部分地布置在可动元件3的第二轴向通道4 内。可动元件3可沿喷嘴体1的所述前部部分Ia的外周壁轴向移动。可动元件3的第二 轴向通道4和前部部分Ia的外周壁优选具有柱状轮廓。
[0067] 根据本发明,可动元件3因而为围绕喷嘴体1的前部部分Ia的至少部分布置的外 部元件,也就是说,该可动元件在喷嘴体1外侧而不在该喷嘴体中。
[0068] 优选地,可动元件3能在施加于轴向容纳部7内并且作用于所述可动元件3的气 体压力的作用下可在该轴向容纳部7内沿着第一输出孔口 14的方向平移。借助于止挡部 10和台肩9,该可动元件3有利地至少部分保持在容纳部7内。
[0069] 根据本发明的一个尤为优选的实施例,如图2至4、5A和5B示出的,喷嘴体1包括 至少一个布置在所述喷嘴体1内的气体供应管道6,该气体供应管道6使得喷嘴体1的第一 轴向通道5和外盖13的轴向容纳部流体联接。优选地,喷嘴体1包括穿过所述喷嘴体1的 1至20个管道6,优选3至8个管道6。这些管道6优选为形成在喷嘴体1中的空间(凹 腔)或孔(孔腔),并优选地为圆形横截面,并优选直径可以为约〇. 5至5_。
[0070] 事实上,本发明的喷嘴用于装备在工业激光切割设备中安装的聚焦头。该类型的 设备通常包括与至少一个管路连接的至少一个辅助气源。该管路能够并且设计为向聚焦 头、更具体地向所述头的内部容积供给气体。
[0071] 激光喷嘴通过输入孔口 11'与聚焦
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