專利名稱：噴嘴與電容傳感器一體結(jié)構(gòu)的激光頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是關(guān)于激光切割頭噴嘴與電容傳感器一體化結(jié)構(gòu)。
在激光切割中，激光焦點(diǎn)處功率密度最大，離開焦點(diǎn)，功率密度急劇下降，因此，保證激光焦點(diǎn)落在工件表面上是十分重要的(準(zhǔn)確地說，應(yīng)落在工件內(nèi)離表面1／3處深度)。由于各品種工件表面凹凸不平，彎曲變形等引起的表面隨機(jī)誤差(不平度)很大，切割過程中會(huì)導(dǎo)致焦點(diǎn)偏離工種表面之外，嚴(yán)重影響切割質(zhì)量。激光加工過程中，為解決上述問題，現(xiàn)有技術(shù)采用非接觸式加工，即使激光頭與工件表面留有間隙h0，控制間隙h0恒定不變，以保證聚焦點(diǎn)始終落在工件上。其基本方法是激光頭噴嘴沿工件表面切割時(shí)，用傳感元件檢測出激光頭噴嘴與工件表面的距離h0，通過自動(dòng)跟蹤控制裝置控制激光頭跟隨工件表面形狀浮動(dòng)，使焦點(diǎn)始終處于工件表面上。另外，在激光切割過程中，輔助氣體的壓力、流量及方向也是影響切割質(zhì)量的重要因素之一。因此，噴嘴及氣體通道也是決定輔助氣體的壓力、流量及方向的重要部件。
為了提高激光切割質(zhì)量，各國都大力開發(fā)較為先進(jìn)的外接觸式Z軸漂浮系統(tǒng)，然而從技術(shù)上、可靠性或經(jīng)濟(jì)性上最具優(yōu)勢的還是用電容器位移傳感器作為檢測元件的Z軸漂浮系統(tǒng)。自從德國Messer－Griesheim公司開發(fā)出電容式Z浮系統(tǒng)之后，國外一些著名大公司相繼采用這一技術(shù)，例如Amada、Ferranti、Fiat、Trumpf、松下、東芝、涉谷等公司。但是，國外資料只是簡單介紹Z軸漂浮系統(tǒng)工作情況，并沒有公布具體構(gòu)造、電路及實(shí)施細(xì)則。例如，日本專利JP59－54487公布了用電容傳感器或磁傳感器來檢測工件表面不平度，但僅提出原理，無具體實(shí)施細(xì)則。又如，日本專利JP64－22492公布了一種電容傳感器檢測方案。這種裝置僅考慮電容傳感器的要求，末考慮噴嘴的特殊要求，噴嘴不可調(diào)動(dòng)，雖然這樣對電容傳感器引出線很方便，但對各種類型的切割受到很大局限；電容傳感器外也無屏蔽層，只適于平面形狀工件的切割；在調(diào)節(jié)輔助氣流與激光束同軸時(shí)，必須先松開鎖緊螺母，才可調(diào)動(dòng)對中調(diào)節(jié)螺釘，十分不便。
本實(shí)用新型的目的是，為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，為提高激光切割質(zhì)量，設(shè)計(jì)出激光頭噴嘴與電容傳感器一體化結(jié)構(gòu)的激光頭噴嘴，使其具有能使輔助氣體壓力、流量、方向穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)緊湊、可方便更換易損件，噴嘴可上下調(diào)動(dòng)，并具有一定抗干擾能力的激光頭。
本實(shí)用新型是以一種激光頭噴嘴與電容傳感器一體化結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)其預(yù)定功能的。本實(shí)用新型由噴嘴(兼電容傳感器)、連接套(兼金屬導(dǎo)線)、絕緣套、屏蔽罩、密封套、防松螺母、聯(lián)接座、電容電纜插座等零件組合而成。在所說的噴嘴(1)上端連接有一個(gè)活動(dòng)金屬連接套(3)，該金屬連接套(3)的上部通過螺紋聯(lián)接有一個(gè)固定金屬連接套(12)；在活動(dòng)金屬連接套(3)的外面固定有一個(gè)活動(dòng)絕緣套(4)，在該絕緣套(4)的外面還固定有一個(gè)固定屏蔽罩(5)和聯(lián)接有一個(gè)活動(dòng)屏蔽罩(2)；在固定金屬連接套(12)的外面有一個(gè)固定絕緣套(11)，所說的固定金屬連接套(12)與固定絕緣套(11)的上部安置在聯(lián)接座(13)中，在位于聯(lián)接座(13)中的固定金屬連接套(12)和固定絕緣套(11)的周邊上設(shè)有3個(gè)或者3個(gè)以上的通氣孔(14)；在固定絕緣套(11)的外面有密封套(8)和／或防松螺母(6)，密封套(8)或防松螺母(6)的上端與聯(lián)接座(13)相接，防松螺母(6)與固定屏蔽屏(5)之間螺紋聯(lián)接；在固定金屬連接套(12)、固定絕緣套(11)和固定屏蔽罩(5)、活動(dòng)絕緣套(4)之間有間隙(16)。此外，在活動(dòng)金屬連接套(3)的內(nèi)壁上有螺 旋型槽(17)；在聯(lián)接座(13)的周邊上有3個(gè)或3個(gè)以上的調(diào)節(jié)螺釘(10)；在聯(lián)接座(13)上有一個(gè)電容電纜插座(15)。
根據(jù)激光切割工藝要求，激光頭噴嘴與工件表面間隙應(yīng)在0.5～3毫米范圍內(nèi)可調(diào)，當(dāng)切割不同厚度工件時(shí)，噴嘴上下調(diào)節(jié)范圍更大，一般可達(dá)8毫米左右。當(dāng)噴嘴上下調(diào)動(dòng)時(shí)，電容傳感器的引線既不能繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，也不能上下挪動(dòng)。本實(shí)用新型用了兩個(gè)金屬連接套，一個(gè)為活動(dòng)的，一個(gè)為固定的，靠螺紋連接，解決了電容傳感器的引出線問題。
在作空間曲面的激光切割時(shí)，電容傳感器的邊緣效應(yīng)是不能忽略的，它會(huì)引起電容傳感器的誤檢測，干擾焦點(diǎn)的自動(dòng)跟蹤。因此，本實(shí)用新型在電容傳感器(即噴嘴)的側(cè)表面裝有屏蔽層，以去掉邊緣效應(yīng)，從而可大大提高電容傳感器的抗干擾能力。
在激光切割中，必須使輔助氣流與激光光束從噴嘴孔中同軸射出，因此，噴嘴組件應(yīng)在激光頭固定聯(lián)接座內(nèi)圓周方向可調(diào)，即激光頭聯(lián)接座與噴嘴組件之間留有較大間隙。但若這二者之間不密封，會(huì)使輔助氣體壓力降低。本實(shí)用新型在噴嘴組件的固定絕緣套外徑圓周上用調(diào)節(jié)螺釘調(diào)節(jié)使氣流與光束同軸；還可在固定絕緣套外徑圓周上加工出一錐面，用調(diào)節(jié)螺釘調(diào)好氣流與光束同軸后，緊緊頂住固定絕緣套的錐面，利用斜面的垂直分力，使固定絕緣套緊密地壓在激光頭聯(lián)接座上，避免輔助氣體的泄漏。
綜上所述，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)與效果①可實(shí)現(xiàn)噴嘴的快速更換；②噴嘴可上下微調(diào)；③電容傳感器引出線不必運(yùn)動(dòng)，提高穩(wěn)定性及可靠性；④傳感器外部裝有屏蔽層；⑤噴嘴組件內(nèi)有螺旋導(dǎo)槽，使氣流穩(wěn)定射出；⑥噴嘴組件對中簡便，密封可靠。
附


圖1為一種激光頭噴嘴與電容傳感器一體化結(jié)構(gòu)；附圖2為另一種激光頭噴嘴與電容傳感器一體化結(jié)構(gòu)。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型所說的技術(shù)作進(jìn)一步的說明。
所說的噴嘴(1)可通過螺紋方式與活動(dòng)金屬連接套(3)連接，也可通過其它方式與之相扣接?；顒?dòng)金屬連接套(3)與固定金屬連接套(12)之間為螺紋聯(lián)接，當(dāng)松開防松螺母(6)之后，活動(dòng)金屬連接套(3)連同噴嘴(1)等組件可在間隙(16)所允許的范圍內(nèi)上下調(diào)動(dòng)。噴嘴(1)、活動(dòng)金屬連接套(3)、固定金屬連接套(12)相互連接，其金屬連接套為電容傳感器(即噴嘴(1))的導(dǎo)體，并接至電容電纜插座(15)上?；顒?dòng)屏蔽罩(2)、固定屏蔽罩(5)、防松螺母(6)、密封套(8)及聯(lián)接柱(13)均兩兩相接，從而共同構(gòu)成屏蔽層。
附
圖1與附圖2分別描述了兩種不同結(jié)構(gòu)的密封方式。
附
圖1中固定絕緣套(11)上部的截面形狀為矩型，該矩型的下沿壓在聯(lián)接座(13)的凸緣上，在聯(lián)接座(13)的凸緣下有一密封套(8)，密封套(8)內(nèi)加工有一錐面，在其錐面的空間內(nèi)裝有密封圈(9)，在密封套(8)的下面由一個(gè)旋在固定絕緣套(11)上的密封螺母(7)壓緊密封套(8)，使達(dá)到密封目的。在密封螺母(7)的下面還有一個(gè)旋在固定屏蔽套(5)上的防松螺母(6)以并緊活動(dòng)金屬連接套(3)和固定金屬連接套(12)?；顒?dòng)屏蔽罩(2)旋扣接在活動(dòng)絕緣套(4)上。
附圖2中固定絕緣套(11)上部的截面形狀為一斜面，由調(diào)節(jié)螺釘壓緊該斜面，使其固定絕緣套(11)能緊壓在聯(lián)接座(13)的凸緣上達(dá)到密封的目的。此時(shí)，不再使用密封套，并僅使用一個(gè)防松螺母(6)旋在固定屏蔽套(5)上。其它部分的結(jié)構(gòu)原理與附
圖1相類似。但密封圈(9)可裝在固定絕緣套(11)與聯(lián)接座(13)的凸緣之間。
權(quán)利要求1.一種激光頭切割頭噴嘴與電容傳感器一體化結(jié)構(gòu)的激光頭，其特征在于，在噴嘴上端連接有一個(gè)活動(dòng)金屬連接套，該金屬連接套的上部通過螺紋聯(lián)接有一個(gè)固定金屬連接套；在活動(dòng)金屬連接套的外面固定有一個(gè)活動(dòng)絕緣套，在該絕緣套的外面還固定有一個(gè)固定屏蔽罩和聯(lián)接有一個(gè)活動(dòng)屏蔽罩；在固定金屬連接套的外面有一個(gè)固定絕緣套，所說的固定金屬連接套與固定絕緣套的上部安置在聯(lián)接座中，在位于聯(lián)接座中的固定金屬連接套和固定絕緣套的周邊上設(shè)有3個(gè)或者3個(gè)以上的通氣孔；在固定絕緣套的外面有密封套和/或防松螺母，防松螺母與固定屏蔽罩螺紋聯(lián)接；在固定金屬連接套、固定絕緣套和固定屏蔽罩、活動(dòng)絕緣套之間有間隙；在活動(dòng)金屬連接套的內(nèi)壁上有螺旋型槽；在聯(lián)接座的周邊上有3個(gè)或3個(gè)以上的調(diào)節(jié)螺釘，及一個(gè)電容電纜插座。
專利摘要本實(shí)用新型為一種激光切割頭噴嘴與電容傳感器一體化結(jié)構(gòu)。在該激光頭結(jié)構(gòu)中使用了兩個(gè)金屬連接套，一個(gè)活動(dòng)，一個(gè)固定，作為電容傳感器的引線，使引線在調(diào)節(jié)噴嘴上下移動(dòng)時(shí)，不存在繞軸芯轉(zhuǎn)動(dòng)的問題。在噴嘴側(cè)表面裝有屏蔽層，大大提高電容傳感器的抗干擾能力。本實(shí)用新型還設(shè)計(jì)了輔助氣體通道，調(diào)節(jié)定中心及密封機(jī)構(gòu)，具有噴嘴可上下微調(diào)，可快速更換，噴嘴組件內(nèi)有螺旋導(dǎo)槽，氣流穩(wěn)定射出，對中簡便，密封可靠等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B23K26/00GK2097057SQ9121699
公開日1992年2月26日 申請日期1991年6月24日 優(yōu)先權(quán)日1991年6月24日
發(fā)明者劉強(qiáng), 段正澄, 劉延林 申請人:華中理工大學(xué)