用于激光切割头的喷嘴接头制造技术

一种激光切割头使用喷嘴和气体流来执行激光切割等。所述激光处理和所述气体流从外壳的端部传递。附连到所述外壳的所述端部的传感器组件具有所述激光处理穿过的第一和所述气体流从其传递的孔口。导电接头附连到所述传感器组件并且具有所述激光处理穿过的通道。所述喷嘴附连在位于所述导电接头的端部中的接收部中。绕所述接头设置的轴环限定穿过其的一个或多个气体流动通道。覆盖件设置在所述传感器组件与所述轴环之间并且包封将来自所述孔口的所述气体流传送到所述轴环的所述一个或多个流动通道的空间。个流动通道的空间。个流动通道的空间。

Nozzle connector for laser cutting head

【技术实现步骤摘要】
用于激光切割头的喷嘴接头

技术介绍

[0001]激光切割头使用激光束来对不同材料片材(通常为不同类型的金属和金属化合物)执行切割操作。激光切割过程需要精确控制切割头，并且需要特别控制切割头喷嘴的尖端(激光束射出的位置)与正在切割的材料(有时称为“工件”)的表面之间的间隙。为此，激光切割头使用光学器件和传感器来控制切割过程。
[0002]一般而言，激光切割头以精确、受控方式将高功率激光源(通常为CO2激光或YAG激光)的能量转换成能够切穿(切断)金属片材的激光束。切割头可使光束穿过一系列透镜，并且可使用光纤作为光束的导引路径。切割头将光束聚焦为切割过程所需的光斑大小，并且所聚焦的光束穿过切割头的喷嘴并朝向待切割的材料片材引导。
[0003]附带气体(通常为氮气或氧气，并且有时称为切割气体或过程气体)也可与激光束一起递送到片材表面。所述气体用于辅助熔融过程(例如，“氧燃料燃烧过程”)或用于帮助将熔融材料从工件吹离。尽管在激光发射过程期间使用的切割气体可将材料从喷嘴同心地向外吹离，但需要将喷嘴定位在距工件的特定间距处，以实现适当切割并避免熔融材料污染喷嘴和切割头。
[0004]出于不同目的制造了广泛多种的激光切割头。每种类型的切割头需要调整、控制和监测喷嘴尖端与工件表面之间的间隙的能力。一种用于监测(和控制)此间隙的典型系统是基于喷嘴尖端与工件之间的测量电容(其中两者之间的气隙用作电容器的电介质)。为了适当地运转，喷嘴尖端和工件两者需要是导电的并且连接到测量系统的电压源。
[0005]激光切割头上使用了数种类型的喷嘴。这些喷嘴通常由金属(诸如铜)构成，并且具有穿过其递送所聚焦的激光束和切割气体的通道。喷嘴可包括一个或多个部件层。喷嘴的向外形状以及贯通通道的任何内部轮廓可根据实现方式和它们的用途在喷嘴之间变化。
[0006]在常规使用期间，喷嘴可被磨损并污染，从而需要更换。在以锐角进行斜切期间，与喷嘴相关联的特征可干扰传感器测量，以控制喷嘴距工件的间距或间隙。在非常锐角下，喷嘴和接头的现有布置可能无法防止污染物干扰激光切割头的光学器件和感测。
[0007]本公开的主题涉及克服或至少减小上述问题中的一个或多个的影响。

技术实现思路

[0008]本文所公开的设备用于将喷嘴连接到激光切割头。所述头具有用于电容感测的传感器组件、用于传送激光过程的开口和用于传送吹扫气体的孔口。所述设备包括导电接头和覆盖件。所述导电接头具有第一端部和第二端部并且具有用于传送来自所述开口的所述激光过程的第一通道。所述第一端部可附连到所述传感器组件，并且所述第二端部可附连到所述喷嘴。所述导电接头具有绕其设置的轴环，并且所述轴环限定穿过其的一个或多个第二通道。所述覆盖件被构造来定位在所述头与所述轴环之间并且被构造来包封将来自所述孔口的所述吹扫气体传送到所述轴环的所述一个或多个第二通道的空间。
[0009]本文所公开的激光切割头使用喷嘴来递送激光过程。所述头包括外壳、导电接头和覆盖件。所述外壳具有用于电容感测的传感器组件、用于传送所述激光过程的开口和用
于传送吹扫气体的孔口。所述导电接头具有第一端部和第二端部并且具有用于传送所述开口的所述激光束的第一通道。所述第一端部附连到所述传感器组件，并且所述第二端部附连到所述喷嘴。所述导电接头具有绕其设置的轴环，并且所述轴环限定穿过其的一个或多个第二通道。所述覆盖件设置在所述外壳的所述端部与所述轴环之间并且包封将来自所述孔口的所述吹扫气体传送到所述轴环的所述一个或多个流动通道的空间。
[0010]前述概述并不意图概括本公开的每个潜在实施方案或每个方面。
附图说明
[0011]图1A展示根据本公开的激光切割头的透视图。
[0012]图1B展示根据本公开的具有机械臂和激光切割头的激光切割系统。
[0013]图2A展示本公开的喷嘴附件的透视图。
[0014]图2B展示本公开的在用激光切割头进行锐角切割期间喷嘴附件的正视图。
[0015]图2C展示具有替代喷嘴的喷嘴附件的透视图。
[0016]图2D以分解图形式展示在激光切割头上不具有喷嘴和接头的部分。
[0017]图3A展示本公开的位于激光切割头上的喷嘴附件的剖视图。
[0018]图3B展示示出相对于图3A的喷嘴附件的部件的激光束、过程气体和吹扫气体的示意图。
[0019]图4A展示本公开的具有不同喷嘴的喷嘴附件的剖视图。
[0020]图4B展示示出相对于图4A的喷嘴附件的部件的激光束、过程气体和吹扫气体的示意图。
[0021]图5展示本公开的位于激光切割头上的另一喷嘴附件的剖视图。
具体实施方式
[0022]图1A展示根据本公开的激光切割头30的透视图。激光切割头30包括容纳各种内部光学器件的外壳32。位于外壳32的一个端部处的连接件可耦接到激光电缆40，所述激光电缆40将激光能量传导到头30中。位于外壳30的另一个端部上的输出组件或喷嘴附件50具有喷嘴120，从所述喷嘴120引导激光束以进行切割操作。喷嘴附件50允许所聚焦的激光束从外壳32发射以用于实现激光发射操作诸如焊接、增材制造、切割等的目的。喷嘴附件50还包括用于监测喷嘴120距工件的间距或间隙的感测部件(未示出)，如下面更详细地所公开。
[0023]为了保护外壳32内侧的内部光学器件，头30可包括容纳可更换盖片的盖片盒34。此盖片充当外壳32的内部(具有内部光学器件)与外部环境(暴露于激光发射过程)之间的透明窗口。可通过位于头30的侧面中的出入门进行盒34的移除和更换。喷嘴附件50还以下面公开的方式保护激光切割头30。
[0024]一般而言，激光切割头30可与台架组件、机械臂或其他设备一起使用，因此头30可相对于工件移动。例如，图1B展示激光切割头30连接到机械臂20的激光切割系统10，所述机械臂20可操作以相对于经受本公开的激光处理的工件WP操纵头30。电缆布线22将控制、感测和功率传送到激光切割头30。电缆布线22还传送在如本文所述的激光发射切割过程中使用的任何气体流。激光电缆40将激光发射功率递送到头30，所述头30从位于头30的端部上的喷嘴附件50引导激光束。
[0025]一般而言，激光切割系统10包括控制系统12，所述控制系统12控制各种部件，即机械臂20、切割头30等的操作。系统10同样包括测量系统14，所述测量系统14在本实例中与控制系统12一起使用以测量切割喷嘴120距工件WP的间距或间隙，以便有利于切割操作。
[0026]根据工件WP的形状和待形成的切口，机械臂20可相对于工件WP以各种角度和取向操纵头30。在激光发射过程期间，喷嘴附件50的部件可感测喷嘴120距工件WP的距离。这是使用喷嘴120与工件WP之间的电容来实现的，其中位于它们之间的气隙提供电介质。此感测电容允许相对于工件WP控制头30的定位以实现所需的激光发射。
[0027]如所预期，因激光发射过程产生的热量在使用期间损坏喷嘴120。另外，激光发射过程可产本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于将喷嘴连接到激光切割头的设备，所述头具有用于电容感测的传感器组件、用于传送激光过程的开口和用于传送吹扫气体的孔口，所述设备包括：导电接头，所述导电接头具有第一端部和第二端部并且具有用于传送来自所述开口的所述激光过程的第一通道，所述第一端部能够附连到所述传感器组件，所述第二端部能够附连到所述喷嘴，所述导电接头具有绕其设置的轴环，所述轴环限定穿过其的一个或多个第二通道；以及覆盖件，所述覆盖件被构造来定位在所述头与所述轴环之间并且被构造来包封将来自所述孔口的所述吹扫气体传送到所述轴环的所述一个或多个第二通道的空间。2.如权利要求1所述的设备，其中所述第二端部限定所述喷嘴能够附连到其中的接收部。3.如权利要求2所述的设备，其中所述接收部包括被构造来与所述喷嘴螺纹连接的内部螺纹。4.如权利要求1所述的设备，其中所述导电接头的所述第一端部包括被构造来与所述导电元件螺纹连接的外部螺纹。5.如权利要求1所述的设备，其中所述覆盖件由塑料、金属或陶瓷构成。6.如权利要求1所述的设备，其中所述导电接头包括垫圈密封件，所述垫圈密封件绕所述轴环设置并且被构造来密封地接合所述覆盖件的唇缘。7.如权利要求1所述的设备，其中所述覆盖件包括一个或多个锥体，所述一个或多个锥体具有被构造来接合所述传感器组件的大圆周边缘并且具有被构造来接合所述导电接头的所述轴环的小圆周边缘。8.如权利要求7所述的设备，其中所述一个或多个椎体包括盖帽和围绕物。9.如权利要求1所述的设备，其中所述轴环的所述一个或多个第二通道的一个或多个出口被设置成与所述喷嘴直接相邻。10.如权利要求1所述的设备，其中所述覆盖件是能更换的。11.一种使用喷嘴来递送激光过程的激光切割头，所述头包括：外壳，所述外壳具有用于电容感测的传感器组件、用于传送所述激光过程的开口和用于传送吹扫气体的孔口；导电接头，所述导电接头具有第一端部和第二端部并且具有用于传送所述开口的所述激光束的第一通道，所述第一端部附连到所述传感器组件，所述第二端部附连到所述喷嘴，所述导电接头具有绕其...

【专利技术属性】
技术研发人员：戈兰，
申请(专利权)人：IIVI特拉华有限公司，
类型：发明
国别省市：