具有外部可动元件的激光喷嘴的制作方法_3

文档序号:8448367阅读:来源:国知局
头流体联接,该输入孔口使聚焦头的内部容积 和喷嘴体1的第一轴向通道5流体联接。通过这种方式,供应给聚焦头的切割气体23通过 根据本发明的喷嘴头分配。
[0072] 有利地,该喷嘴的可动元件3能够并且设计为当气源向聚焦头和激光喷嘴的轴向 通道5供应气体时在外盖13的容纳部7内平移。然后气体23在所述可动元件3上施加气 体压力,该气体压力引起所述元件3在容纳部7内运动。
[0073] 事实上,在根据本发明的喷嘴的使用期间,激光束22和辅助气体23经过喷嘴体1 的第一轴向通道5,并且经由位于喷嘴体1的前部部分Ia的第二输出孔口 11出来。
[0074] 从图2可以看出,当向喷嘴体1的第一轴向通道5供应气体23时,分布在该第一 轴向通道5内的气体中的一些也供应至一个或多个气体供应管道6。
[0075] 管道6作为旁路管道,并且分配至少一些所述气体23至外盖13的轴向容纳部7, 从而气体压力施加在轴向容纳部7内并作用于可动元件3上。
[0076] 可动元件3因而在辅助气体23的压力作用下相对于喷嘴体1并且相对于外盖13 轴向移动,这倾向于在待切割部件30的方向上推动可动元件3。可动元件3的沿着轴AA的 平移移动会引起裙部3a移动至更靠近待切割板材的上表面30,这将导致图5B所示的彼此 间的接触。
[0077] 因而,气体将通过裙部3a被输送并且在激光点上并因而在切缝聚集,因此极大改 善气体效率和金属去除。
[0078] 有利地,例如弹簧的弹性元件8在外盖13和喷嘴体1之间布置在轴向容纳部7内, 以在可动元件3上沿使得可动元件远离待切割部件30的方向施加弹性回复力。换言之,元 件8所施加的弹性回复力趋向对抗可动元件3的沿着第一输出孔口 14的方向的平移移动。
[0079] 在本发明中,弹性元件8在外盖13和喷嘴体1之间、并且优选在台肩9和止挡部 10之间布置在轴向容纳部7中。
[0080] 因而,在切割的结束,当气体切断并且作用于可动元件3上的气体压力停止时,可 动元件3可以回到它的休止位置,也就是说,直到裙部3a缩回至容纳部7内。
[0081] 弹性元件8因而允许导致在基本先于切割阶段的板材刺穿阶段裙部3a的磨损得 到限制的效应。特别地,该刺穿大多经常在低气体压力下进行,尤其是低于4巴(bar)。弹 性元件然后对裙部3a施加足够的回复力以使之完全回缩或者几乎完全回缩至容纳部7中, 并且保护其免受由刺穿所引起的熔融金属飞溅。
[0082] 弹性元件8还使得在没有切割气体或光束时在板材上快速小距离移动切割头更 为容易,因为气体压力停止施加在可动元件上并且裙部3a缩回至容纳部7。仅仅裙部3a被 收回并且没有必要提升支撑喷嘴的聚焦头。
[0083] 另外,弹性元件8使得有可能限制当可动元件3在切割气体作用下在待切割部件 的方向上移动时由所述可动元件施加在该待切割部件上的压力。更具体地,弹性元件8的 回复力优选选择成使得当限制可动元件3施加在板材上的压力时保持所述元件与待切割 部件接触。
[0084] 这使得有可能大量地减少或者甚至消除被切割的板材变形、刮擦板材表面和拖拽 板材的任何风险。
[0085] 可动元件3可以由电绝缘材料形成,优选陶瓷一例如A1203、A1N、ZrO^ Al 2Ti05, 或者聚合物一例如聚醚醚酮(PEEK)或者Vespel?、或Pyrex。术语"电绝缘材料"理解为 意味着不能导电的材料,也就是阻止两个导电元件之间的电流通道的材料。
[0086] 或者,可动元件3可以由导电材料形成,例如金属材料一如钢、铜,或石墨。
[0087] 当可动元件3由电绝缘材料形成时,外盖13由导电材料形成,反之亦然。
[0088] 可选地,插入件3的前部部分3a可以包括下游端部部分17,该下游端部部分17的 直径沿着第三输出孔口 12的方向逐渐缩小。因而,前部部分3a成形为使得便于它在板材 表面出现的凹凸和阻碍物之间通过。
[0089] 术语"下游端部部分"理解为表示前部部分3a的位于所述前部部分的下游端一也 即是面对待切割板材的上表面一的区段。
[0090] 下游端部部分由此成形为可通过一个台阶或者阻碍物而没有或大量减少对于裙 部3a的影响,并且没有或者极小降低喷嘴速度。同样避免了在前部部分3a的端部出现尖 锐的边缘,因而使得本发明的裙部的运动更灵活并且允许其跟随可能出现在待切割板材的 表面上的水平(水平面,高度)的变化,从而使得其更易于工业实施。
[0091] 在本发明中,下游端部区段17可以包括至少一个与喷嘴体1的前部部分Ia的前 部面成角度α的倒角,该角度α包括在0.Γ至80°之间,并且优选在10°到45°之间。
[0092] 或者,下游端部区段17的外轮廓可以至少包括一个曲线段,优选至少一个凸面 段。所述至少一个凸面段的曲率半径通常在〇. 1和2mm之间。
[0093] 可选地,根据本发明的喷嘴可以包括管状元件2,该管状元件形成围绕喷嘴体1的 前部部分Ia的全部或一些的套筒,该管状元件2由电绝缘材料例如聚醚醚酮(PEEK)或 Vespei?或Pyrex或者电绝缘陶瓷形成。
[0094] 当可动元件3由导电材料形成时该实施例尤为有利,管状元件2使得阻止可动元 件3和喷嘴体1之间的任何电接触成为可能。因此,防止了工业激光切割机装载的确保聚 焦头在待切割板材上以恒定距离运动的电容式距离检测系统的失效。
[0095] 图4示出了本发明的另一实施例,其中喷嘴体1和外盖3的几何形状与图2中的 实施例显著不同,但是其操作原理是一样的。
[0096] 图5A和5B示意性地示出了在气体压力23作用下可动元件3的平移运动。
[0097] 特别地,图5A示意性地示出了根据本发明的包含可动元件3的喷嘴,该可动元件 3的前部部分3a缩回至轴向容纳部7中。图5B示意性地示出施加在容纳部7中并且作用 于可动元件3上的气体压力23的作用,该可动元件移动至形成裙部的前部部分3a伸出第 一容纳部7。
[0098] 事实上,根据本发明的喷嘴的可动元件3能够在多个位置之间移动,所述多个位 置至少包括:
[0099] -休止位置,在该位置中裙部3a全部或几乎全部缩回至外盖13的轴向容纳部7 中,如图5A所示;和
[0100] -工作位置,在该位置中裙部3a通过第一输出孔口 14全部或几乎全部伸出外盖 13的轴向容纳部7并与待切割部件30形成接触,如图5B所示。
[0101] 当然,可动元件3可以占据其中裙部3a仅仅部分伸出轴向容纳部7的中间位置。 这些中间位置可以尤其取决于轴向容纳部7内并且作用于可动元件3上的压力。
[0102] 本发明因而提供了能够并且设计为使用伴随低气体流和/或气压的激光束切割 的激光喷嘴,其特殊的喷嘴结构迫使气体的大部分集中于切缝并且有效地排出其中形成的 熔融金属,而不论激光功率和光束的波长如何。
[0103] 从图2和图4可以看出,本发明的喷嘴为标准体积,也就是说它的体积不大于普通 切割喷嘴,其是有利地并且兼容于鳞状切割,也就是说,给定板材的部分以很小的空间分开 不同部分。
[0104] 另外,本发明的喷嘴具有与目前在工业上使用的大多喷嘴兼容的主要优点,即使 是那些喷嘴体的尺寸较小的喷嘴,因为其不再需要提供恰好在喷嘴的体内容纳可动元件的 轴向容纳部。本发明的方案因提供了具有在喷嘴体外部的可动元件的激光喷嘴,其工业实 施更为容易。
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