具有内部可移动元件和低相对电容率套筒的用于激光切割的喷嘴制造技术

本申请涉及一种激光切割喷嘴，该激光切割喷嘴包括：喷嘴本体(1)，该喷嘴本体包括轴向延伸穿过所述喷嘴本体(1)的第一轴向凹陷、用于将辅助气体(23)供应至所述第一轴向凹陷的进口、以及位于所述喷嘴本体(1)的前表面(1a)处的第一出口；以及被安排在该喷嘴本体(1)的第一轴向凹陷中的可移动元件(2)，其中所述可移动元件(2)包括形成裙围的前部分(2a)和轴向通路(5)，该轴向通路具有在所述形成裙围的前部分(2a)处的第二出口(6)，其中该喷嘴本体(1)和该可移动元件(2)由导电材料制成。该喷嘴本体(1)由绕该可移动元件(2)安排的至少一个第一部分(11)、以及根据该辅助气体在该第一轴向凹陷中的流动方向而将自身定位在所述第一部分(11)上方的一个第二部分(12)制成，其中该喷嘴本体(1)进一步包括适合于且被设计成用于将该第二部分(12)附接到该第一部分(11)上的第一附接装置(7，8)，并且分隔套筒(14)被安排在该第一部分(11)与该可移动元件(2)之间，其中所述分隔套筒(14)由具有小于8的相对电容率的电绝缘材料制成。本申请还涉及一种包括此喷嘴的聚焦头部和激光切割设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种具有内部可移动元件的可用于激光切割的激光喷嘴，该内部可移动元件包括裙围从而能够将气体集中在切口中，该喷嘴在工业规模上提供了改善的使用并且能够保护聚焦头部不受所述喷嘴可能遭遇的碰撞的影响。激光束切割必须使用一般由铜制成的喷嘴，该喷嘴的作用是引导气体并且允许激光束从中穿过。这些喷嘴对于在0.6与2mm(包括)之间的工作距离典型地具有在0.5与3mm(包括)之间的出口孔口直径。为了能够进行切割，必须在聚焦头部中使用一般为几巴的高压，以便能够使气体进入切口从而驱逐出熔融金属。现在，所使用的大量气体(典型地在50％与90％之间)对切割工艺、即对于熔融金属的驱逐没有作用，因为气体在切口之外。这些气体损失实际上是由喷嘴孔口的流动截面与焦斑的大小之间的巨大差异造成的。例如，具有的出口孔口直径等于1.5mm的喷嘴的流动截面比穿过喷嘴的激光束所造成的焦斑的截面大了25倍。现在，如果使用比例不足的气体，则出现切割缺陷，特别是粘连的毛刺和/或氧化痕迹。通过减小喷嘴的孔口直径来尝试解决这个问题并不理想，因为这具有激光束撞击喷嘴内部并将其损坏的风险，这进而使切割品质和/或性能降级。此外还有多个文件提出了尝试使气体进入切口中的各种解决方案，例如EP-A-1669159、JP-A-62006790、JP-A-61037393、JP-A-63108992、JP-A-63040695和US-A-4,031,351。现在，这些解决方案均不是真正理想的，因为它们的架构通常实施起来是复杂的，它们与工业使用不兼容，和/或它们的功效有限。具体地，文件US-A-4,031,351披露了一种包括可移动元件的激光切割喷嘴，该可移动元件的末端被弹簧压靠在有待切割的部件的表面上以促进切割气体注入切口中。这个解决方案的主要缺点是，该弹簧在板的方向上施加的力与切割气体的压力相结合，导致该可移动元件对有待切割的板施加高的力。这导致了该板变形、刮花、或甚至带走的风险，该板一般是简单地放在工业切割机器的工作台上。为了解决这点，文件WO-A-2012/156608提出了一种具有可移动元件的激光喷嘴，该可移动元件被适配成由于气体压力的作用而在喷嘴本体中并且沿有待切割的板的表面的方向轴向地移动，直到它与这个板相接触。该喷嘴进一步包括弹性元件，该弹性元件对该可移动元件沿倾向于使其背离该板移动的方向施加弹性返回力。相应地，当切断气体时，该可移动元件可以被撤回至其闲置位置并且因此裙围可以进入喷嘴本体中。然而，这个解决方案还是产生了某些问题。首先，这个喷嘴的设计在使其几何形状与各种市售的聚焦头部以及各种有待切割的厚度相适配的方面留下极小的自由度。现在，本专利技术的专利技术人已经展示了，切割典型地小于3mm的小厚度必须要使得辅助气体喷出孔口具有的直径大于用根据WO-A-2012/156608的喷嘴可实现的最大直径。事实上，在喷嘴本体中机加工出的用于将可移动元件接纳在其中的这个轴向壳体的最大直径是由连接至聚焦头部上的喷嘴上部的直径决定的。由于这点，可移动元件的出口孔口仅能在某个程度上扩大，典型地扩大至2mm，这并不能够在小厚度上实现令人满意的切割性能。此外，工业激光切割机器以及相关联的聚焦头部以本身已知的方式采用了电容性距离传感器系统，以便使聚集头在有待切割的板上方以恒定距离移动。现在，最新的电容性传感器系统证明并不能够检测在板表面上方延伸的横向障碍物。这样的障碍物可能是例如已经被切开的、仍堵塞在板中且相对于其表面以一定角度定位的部分的产物。从板的边缘开始的切割也可能产生台阶或不平整性，即板的不同部分之间的高度差异，因为在切割过程中出现了板的一些部分的变形或降低。这在喷嘴本体的高度处导致了碰撞风险，这可能损坏喷嘴并使其操作降级到使之完全断裂或恶化的程度。最成问题的方面在于，喷嘴本体中的碰撞还可能在聚焦头部连接至喷嘴上的高度处损坏该聚焦头部并且导致聚焦头部在其支撑件上移动，这造成了激光束的不对准。于是必须要干预聚焦头部并使之重新对准，这损害了切割机器的生产力。文件JP-A-2011-177727披露了一种以两件式形成的喷嘴本体，以用于避免在与障碍物碰撞的事件中损坏聚焦头部。然而，这并没有解决根据WO-A-2012/156608的喷嘴在工业使用的背景下遇到的这些问题中的某些问题。因此，电容性距离传感器系统采用电容效应来检测形成电容器的两个导电元件之间的距离的小变化。这两个导电元件相隔的距离是通过测量该电容器的电容来确定的，该电容尤其取决于将其分隔的介质的介电常数。在装配有一般由导电材料例如铜形成的常规激光喷嘴的切割机器中，电容性传感器测量板与喷嘴的面向该板的平坦表面之间的电容。该电容性传感器电连接至控制聚焦头部移动的这些装置上，从而在所测量的电容变化的事件中在高度上调整该聚焦头部的位置、或者在喷嘴与板之间接触的事件中停止该聚焦头部的移动。这个电容性传感器系统使得能够通过将激光束的聚焦点相对于板的表面维持在恒定位置而确保在切割品质和速度方面的恒定切割性能。它还使得有可能在板上存在障碍物时触发该机器的停止。因此本质上不干扰其操作。现在，在WO-A-2012/156608中描述的激光喷嘴是难以与这种系统兼容的。实际上，该喷嘴的可移动元件形成了与有待切割的板相接触的裙围。为了保证其对于切割过程所释放的热量以及对于飞溅的熔融金属的耐受性，该可移动元件一般是由导电材料例如金属(铜、黄铜等)形成的。然而，接着这个导电的可移动元件与板相接触、即与后者处于相同的电势，并且与喷嘴本体的内壁相接触，该内壁本身也是一般由导电材料形成的。因此必须将该电容性传感器停用来保护切割机器不出故障。允许该机器的电容性传感器起作用的一种解决方案将是使用由电绝缘材料形成的可移动元件。然而，这个解决方案不是理想的，因为电绝缘材料一般对于切割过程所释放的高水平热量、熔融金属的飞溅、和/或热冲击不是高度耐受性的。于是所面临的问题是减轻以上提及的这些缺点中的一些或全部，尤其是通过提出一种在工业规模上坚固性、使用寿命和用途与这些现有解决方案相比被极大改善的并且不干扰或与现有技术相比较少地干扰装配在工业切割机器上的电容性距离传感器系统的操作的激光喷嘴。根据本专利技术的解决方案是一种激光切割喷嘴，该激光切割喷嘴包括：喷嘴本体，该喷嘴本体包括轴向延伸穿过所述喷嘴本体的第一轴向壳体、用于将辅助气体供应至所述第一轴向壳体的进口、以及位于所述喷嘴本体的前表面处的第一出口；以及-被安排在该喷嘴本体的第一轴向壳体中的可移动元件，所述可移动元件包括形成裙围的前部分以及轴向通路，该轴向通路具有在所述形成裙围的前部分中的第二出口孔口；该喷嘴本体和该可移动元件是由导电材料制成的；其特征在于-该喷嘴本体是由绕该可移动元件安排的至少一个第一部分、以及根据该辅助气体在该第一轴向壳体中的流动方向而自身在所述第一部分上方定位置的一个第二部分制成的；该喷嘴本体进一步包括被适配和设计成用于将该第二部分附接到该第一部分上的第一附接装置，并且-分隔套筒被安排在该第一部分与该可移动元件之间，并且所述分隔套筒是由具有小于8的相对电容率的电绝缘材料制成的。适当时，根据本专利技术的喷嘴可以具有以下技术特征中的一项或多项：-该分隔套筒是由具有小于6的相对电容本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光切割喷嘴，包括：‑喷嘴本体(1)，该喷嘴本体包括轴向延伸穿过所述喷嘴本体(1)的第一轴向壳体(3)、用于将辅助气体(23)供应至所述第一轴向壳体(3)的进口(9)、以及位于所述喷嘴本体(1)的前表面(1a)处的第一出口(4)，以及‑被安排在该喷嘴本体(1)的该第一轴向壳体(3)中的可移动元件(2)，其中所述可移动元件包括形成裙围的前部分(2a)以及轴向通路(5)，该轴向通路具有在所述形成裙围的前部分(2a)中的第二出口孔口(6)，其中该喷嘴本体(1)和该可移动元件(2)由导电材料制成，其特征在于‑该喷嘴本体(1)由绕该可移动元件(2)安排的至少一个第一部分(11)、以及根据该辅助气体(23)在该第一轴向壳体(3)中的流动方向而将自身定位在所述第一部分(11)上方的一个第二部分(12)制成，其中该喷嘴本体(1)进一步包括被适配和设计成用于将该第二部分(12)附接到该第一部分(11)上的第一附接装置(7，8)，并且‑分隔套筒(14)被安排在该第一部分(11)与该可移动元件(2)之间，并且所述分隔套筒(14)由具有小于8的相对电容率的电绝缘材料制成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.06 FR 14540931.一种激光切割喷嘴，包括：-喷嘴本体(1)，该喷嘴本体包括轴向延伸穿过所述喷嘴本体(1)的第一轴向壳体(3)、用于将辅助气体(23)供应至所述第一轴向壳体(3)的进口(9)、以及位于所述喷嘴本体(1)的前表面(1a)处的第一出口(4)，以及-被安排在该喷嘴本体(1)的该第一轴向壳体(3)中的可移动元件(2)，其中所述可移动元件包括形成裙围的前部分(2a)以及轴向通路(5)，该轴向通路具有在所述形成裙围的前部分(2a)中的第二出口孔口(6)，其中该喷嘴本体(1)和该可移动元件(2)由导电材料制成，其特征在于-该喷嘴本体(1)由绕该可移动元件(2)安排的至少一个第一部分(11)、以及根据该辅助气体(23)在该第一轴向壳体(3)中的流动方向而将自身定位在所述第一部分(11)上方的一个第二部分(12)制成，其中该喷嘴本体(1)进一步包括被适配和设计成用于将该第二部分(12)附接到该第一部分(11)上的第一附接装置(7，8)，并且-分隔套筒(14)被安排在该第一部分(11)与该可移动元件(2)之间，并且所述分隔套筒(14)由具有小于8的相对电容率的电绝缘材料制成。2.如权利要求1所述的喷嘴，所述分隔套筒(14)由具有小于6的相对电容率的电绝缘材料形成。3.如权利要求1或2中任一项所述的喷嘴，其特征在于，该分隔套筒(14)由陶瓷材料形成。4.如权利要求3所述的喷嘴，其特征在于，该陶瓷材料是氮化硼。5.如以上权利要求中任一项所述的喷嘴，其特征在于，该分隔套筒(14)包括第二轴向壳体(15)，该第二轴向壳体包括位于所述分隔套筒(14)的正面(14a)中的第三出口孔口(16)，该可移动元件(2)被安排在所述第二轴向壳体(15)中，并且当该前部分(2a)从该第一轴向壳体(3)中伸出时，所述第三出口孔口(16)在该可移动元件(2)的该轴向通路(5)的所述第二出口孔口(6)上方进行排放。6.如以上权利要求中任一项所述的喷嘴，其特征在于，该可移动元件(2)由含有铅的黄铜合金形成。7.如以上权利要求中任一项所述的喷嘴，其特征在于，该第一附接装置(7，8)延伸穿过该喷嘴本体(1)的该第一和第二部分(11，12)的至少一部分并且在与该第一轴向壳体(3)的轴线总体上平行的方向上延伸。8.如以上权利要求中任一项所述的喷嘴，其特征在于，该喷嘴本体(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：菲力浦·列斐伏尔，
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