具有内部可动元件和外盖的激光喷嘴制造技术

本发明专利技术涉及一种激光喷嘴，它包括：喷嘴主体(1)，该喷嘴主体包括第一轴向容纳部(5)，该第一轴向容纳部包括位于喷嘴主体(1)的前部面(1a)中的第一输出孔口(11)；设置在喷嘴主体(1)的第一轴向容纳部(5)中的可动元件(2)，该可动元件包括形成裙部的前部部分(2a)和具有显现在形成裙部的前部部分(2a)处的第二输出孔口(12)；以及在喷嘴主体(1)与可动元件(2)之间设置在第一轴向容纳部(5)中的弹性元件(8)。根据本发明专利技术，可动元件(2)能在施加于可动元件(2)上的气体压力的作用下沿第一输出孔口(11)的方向在第一轴向容纳部(5)中平移移动，该弹性元件(8)在可动元件(2)上施加趋于抵抗沿第一输出孔口(11)的方向在第一轴向容纳部(5)中的平移移动的弹性回复力。此外，该喷嘴还包括形成围绕全部或部分喷嘴主体(1)的套筒的外盖(13)。本发明专利技术还涉及聚焦头和相关的激光切割设备。本发明专利技术还涉及采用这种喷嘴、这种激光聚焦头或这种设备的激光束切割方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有内部可动元件和外盖的激光喷嘴
本专利技术涉及一种能够在激光束切割中使用的激光喷嘴，该激光喷嘴具有内部可动元件，该可动元件包括允许将切割气体集中在切缝中的裙部，该激光喷嘴还更容易在工业上实施以及具有更长的使用寿命。
技术介绍
激光束切割需要使用一般由铜制成的喷嘴，所述喷嘴引导气体并允许激光束通过。对于在0.6mm到2mm之间的工作距离而言，这些喷嘴的输出孔口的直径典型地介于0.5mm到3mm之间。为了实现切割，需要在聚焦头中使用一般为数巴的高压力，用以允许气体渗透到切缝中以冲出熔融金属。然而，所使用气体的大部分—通常在50％到90％之间—对切割过程、也就是对熔融金属的排出没有作用，因为它损耗到切缝的侧边。这些气体损耗事实上归咎于喷嘴孔口的流动截面积与焦斑的尺寸之间的巨大差异。因此，通过指出的方式，具有直径为1.5mm的输出孔口的喷嘴的流动截面积是由通过该喷嘴的激光束形成的焦斑的截面积的25倍。然而，如果没有足量的气体渗透到切缝中，则会存在具有切割缺陷的外观，尤其是附着飞溅物和/或氧化痕迹。尝试通过减小喷嘴孔口的直径来解决此问题并不理想，因为会因此承担激光束将冲击喷嘴的内部并且损坏喷嘴的风险。减小喷嘴孔口的直径另外还损害切割质量和/或性能。此外，存在一定数量的提出用于促进气体进入切缝中各种解决方案的文献，例如EP-A-1669159、JP-A-62006790、JP-A-61037393、JP-A-63108992、JP-A-63040695和US-A-4,031,351。然而，这些解决方案无一是真正理想的，因为它们通常都具有难于实施的结构、相对于常规喷嘴而言体积庞大，和/或具有有限的效率。特别地，文献US-A-4,031,351公开了一种激光切割喷嘴，该激光切割喷嘴包括可动元件，该可动元件的端部由弹簧压靠在待切割部件的表面上以促进切割气体喷射到切缝中。此解决方案的主要缺点在于以下事实：增加至切割气体的压力的由弹簧在板材的方向上施加的力引起可动元件在待切割的板材上施加一很大的力。因此存在板材变形、划伤或甚至被可动元件拖拽的风险，所述可动元件一般仅简单地放置在工业切割机的工作台上。为了补救该缺点，2011年5月16日提交的法国专利申请No.1154224中提出了将可动元件设置在激光喷嘴的主体中。该可动元件能够在气体压力的作用下沿待切割的表面的方向在所述主体中轴向移动。可动元件因此朝待切割的板材的上表面移动并与其接触，可动元件以此方式形成将切割气体集中在切缝中的裙部，由此迫使气体渗透到所述切缝中并提高其效率。此外，该喷嘴包括弹性元件，该弹性元件在可动元件上沿趋于使其移动离开板材的方向施加弹性回复力。因此，当气体被切断时，可动元件可返回到其休止位置并且裙部缩回到喷嘴主体中。然而，尤其在工业使用的背景下，该解决方案依然存在某些问题。因此，工业激光切割机和相关的激光聚焦头如本身已知的那样采用电容距离感测系统来确保聚焦头在待切割板材上方以恒定的距离移动。这些系统利用电容效应来检测构成电容器的两个导电元件之间的距离的微小变化。通过测量该电容器的电容来确定分隔两个导电元件的距离，所述电容尤其取决于分隔所述导电元件的介质的介电常数。切割机一般配备有由诸如铜的导电材料形成的常规激光喷嘴。当喷嘴安装在头的端部上时，它与电容传感器系统电连接。因此，电容传感器能测量板材与面对该板材定位的喷嘴的平坦端部表面间的电容。该电容传感器自身与用于控制聚焦头的移动的装置电连接，以在测得的电容变化的情况下调节头的高度或在喷嘴与板材接触的情况下停止头的移动。通过将激光束的焦点维持在相对于板材的表面恒定的位置，该电容传感器系统可以保证在速度和切割品质方面一致的切割性能。它还可以在板材上存在障碍物的情况下停止机器。因此本质上不中断其操作。然而，诸如法国专利申请No.1154224中所述的具有可动元件的激光喷嘴的使用不易与这种系统兼容。具体地，喷嘴的可动元件形成与待切割板材接触的裙部。为了保证该可动元件能耐受切割过程发出的热和熔融金属的飞溅物，它可由诸如铜、黄铜等金属形成。然而，金属的可动元件然后既与板材接触—即它处于与板材相同的电位，又与自身由导电材料形成的喷嘴主体的内壁接触。因此有必要停用电容传感器以防止切割机发生故障。容许机器的电容传感器工作的一种解决方案是使用由电绝缘材料形成的可动元件。然而，该解决方案并不理想，因为电绝缘材料一般不太耐切割过程发出的强热和熔融金属的飞溅物和/或热冲击。因此，要解决的问题是如何尤其通过提供一种激光喷嘴来减轻全部或一部分上述缺点，所述激光喷嘴相对于已有的解决方案具有大幅提高的可靠性和使用寿命且更容易在工业上实施，并且不中断或比现有技术明显更少地中断工业切割机所配备的电容距离感测系统的工作。
技术实现思路
本专利技术的解决方案因此为一种激光喷嘴，该激光喷嘴包括：-喷嘴主体，该喷嘴主体包括第一轴向容纳部，该第一轴向容纳部包括位于喷嘴主体的前部面中的第一输出孔口；–可动元件，该可动元件设置在喷嘴主体的第一轴向容纳部中，该可动元件包括形成裙部(裙状部，围挡部)的前部部分和具有第二输出孔口的轴向通路，该第二输出孔口从形成裙部的所述前部部分显现，该可动元件能在施加于该可动元件上的气体压力的作用下沿第一输出孔口的方向在该第一轴向容纳部中平移移动；和-弹性元件，该弹性元件在喷嘴主体与可动元件之间设置在第一轴向容纳部中，所述弹性元件在可动元件上施加趋向于抵抗沿第一输出孔口的方向在第一轴向容纳部中的平移移动的弹性回复力，其特征在于，该喷嘴还包括外盖，该外盖形成围绕全部或部分喷嘴主体的套筒。根据情况，本专利技术的喷嘴可包括以下技术特征中的一个或多个：-外盖包括第一外周(周向)壁，喷嘴主体包括第二外周壁，所述第一和第二外周壁的全部或一部分形成接触，或者所述第一和第二外周壁彼此间隔开；-可动元件能沿第一输出孔口的方向在第一轴向容纳部中平移移动至所述前部部分通过第一输出孔口伸出到所述第一轴向容纳部的外部；-外盖包括第二轴向容纳部，该第二轴向容纳部包括位于所述外盖的前部面中的第三输出孔口，当该前部部分伸出到第一轴向容纳部的外部时，所述第三输出孔口显现在可动元件的轴向通路的所述第二输出孔口上游；–该喷嘴主体由电绝缘材料形成，该外盖由导电材料形成；–该可动元件能在多个位置之间移动，所述多个位置包括：.休止位置，在该位置中该可动元件的前部部分完全或几乎完全缩回到轴向容纳部中；和.工作位置，在该位置中该可动元件的前部部分的裙部通过第一输出孔口完全或几乎完全伸出到轴向容纳部的外部；–布置在该喷嘴主体与该可动元件之间的至少一个密封元件，例如一个或多个O形环；-所述至少一个密封元件布置在形成于该可动元件的外周壁中的外周槽内；–该可动元件的轴向通路呈锥形、截头锥形或会聚/发散的形状；–该喷嘴主体由电绝缘材料形成，尤其是电绝缘的技术陶瓷例如Al2O3、AlN、ZrO2或Al2TiO5，或者聚合物例如聚醚醚酮(PEEK)或或者电绝缘的陶瓷或Pyrex；–该外盖由导电材料形成，例如金属材料如钢、青铜、耐火钢、铜或黄铜，或导电的陶瓷材料；-全部或部分可动元件由导电材料形成，例如金属材料如钢、青铜、耐火钢、铜或黄铜，或导电的陶瓷材料。优选地，可动元件由限制与板材的摩擦本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光喷嘴，包括：‑喷嘴主体(1)，该喷嘴主体包括第一轴向容纳部(5)，该第一轴向容纳部包括位于所述喷嘴主体(1)的前部面(1a)中的第一输出孔口(11)；‑设置在该喷嘴主体(1)的第一轴向容纳部(5)中的可动元件(2)，该可动元件包括前部部分(2a)和轴向通路(4)，该前部部分形成裙部，该轴向通路具有从形成裙部的所述前部部分(2a)显现的第二输出孔口(12)；以及‑弹性元件(8)，该弹性元件在该喷嘴主体(1)与该可动元件(2)之间设置在该第一轴向容纳部(5)中，其特征在于，‑该可动元件(2)能在施加于该可动元件(2)上的气体压力的作用下沿该第一输出孔口(11)的方向在该第一轴向容纳部(5)中平移移动；‑该弹性元件(8)在该可动元件(2)上施加弹性回复力，该弹性回复力趋向于抵抗沿该第一输出孔口(11)的方向在该第一轴向容纳部(5)中的平移移动；以及‑外盖(13)，该外盖形成围绕全部或部分该喷嘴主体(1)的套筒。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.11.09 FR 12606741.一种激光喷嘴，包括：-喷嘴主体(1)，该喷嘴主体包括第一轴向容纳部(5)，该第一轴向容纳部包括位于所述喷嘴主体(1)的前部面(1a)中的第一输出孔口(11)；-设置在该喷嘴主体(1)的第一轴向容纳部(5)中的可动元件(2)，该可动元件包括前部部分(2a)和轴向通路(4)，该前部部分形成裙部，该轴向通路具有从形成裙部的所述前部部分(2a)显现的第二输出孔口(12)；以及-弹性元件(8)，该弹性元件在该喷嘴主体(1)与该可动元件(2)之间设置在该第一轴向容纳部(5)中，其特征在于，-该可动元件(2)能在施加于该可动元件(2)上的气体压力的作用下沿该第一输出孔口(11)的方向在该第一轴向容纳部(5)中平移移动；-该弹性元件(8)在该可动元件(2)上施加弹性回复力，该弹性回复力趋向于抵抗沿该第一输出孔口(11)的方向在该第一轴向容纳部(5)中的平移移动；以及-外盖(13)，该外盖形成围绕全部或部分该喷嘴主体(1)的套筒。2.如前述权利要求所述的激光喷嘴，其特征在于，所述外盖(13)包括第一外周壁(13c)，所述喷嘴主体(1)包括第二外周壁(1c)，所述第一和第二外周壁(13c，1c)的全部或部分形成接触，或者所述第一和第二外周壁(13c，1c)彼此间隔开。3.如前述权利要求中任一项所述的激光喷嘴，其特征在于，该可动元件(2)能沿该第一输出孔口(11)的方向在该第一轴向容纳部(5)中平移移动直至该前部部分(2a)经该第一输出孔口(11)伸出到所述第一轴向容纳部(5)的外部。4.如权利要求1或2所述的激光喷嘴，其特征在于，所述外盖(13)包括第二轴向容纳部(7)，该第二轴向容纳部包括位于所述外盖(13)的前部面(13a)中的第三输出孔口(14)，当该前部部分(2a)伸...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·茹阿诺，P·勒菲弗，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR