CN109562487A - 用于绝缘地保持导电喷嘴的绝缘部件和具有用于识别这种绝缘部件的传感器组件的激光加工头 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于绝缘地保持导电喷嘴的绝缘部件和一种具有壳体(10)的激光加工头，通过所述壳体引导工作激光束路径(11)，所述工作激光束路径在加工侧通过导电喷嘴(17)出来，所述导电喷嘴保持在绝缘部件(18、18’)上，所述绝缘部件保持在所述壳体(10)上，并且所述导电喷嘴与距离测量电路(22)的振荡电路(24)导电地连接，用于电容式距离测量。为了能够以用户友好的方式监控成本低廉的绝缘部件(18)的存在，根据本发明设置：绝缘部件(18)包括铁磁体(26)，在所述壳体(10)上设置有传感器(27)，用于识别所述铁磁体(26)，所述传感器与监控开关电路(29)连接，所述监控开关电路在缺失绝缘部件(18)时发出警告信号。

Description

用于绝缘地保持导电喷嘴的绝缘部件和具有用于识别这种绝 缘部件的传感器组件的激光加工头
技术领域
本发明涉及一种用于在激光加工头上绝缘地保持导电喷嘴、尤其切割喷嘴尖端的绝缘部件以及一种设置有该绝缘部件的激光加工头，尤其是具有集成的电容式距离调节装置的激光加工头。
背景技术
为了能够在激光加工时实现优化的加工质量和极高的加工速度，要求保持工件和激光加工头之间的距离恒定，尤其保持切割喷嘴和工件之间的距离恒定，因为极小的偏差就会使加工质量变差。尤其在激光切割时与期望距离的偏差会导致形成毛刺或不利地影响切割速度、切割面的粗糙度和间隙宽度。因此，激光加工头、尤其激光切割头装备有电容式距离传感器，用于电容式测量工件和切割喷嘴之间的距离。该距离传感器具有作为传感器电极的导电切割喷嘴尖端，该导电切割喷嘴尖端与工件构成集成到振荡电路中的测量电容器。为了将导电切割喷嘴尖端固定在激光加工头的喷嘴体上，通常使用下述部件，所述部件不仅用于保持所述导电喷嘴尖端，也用于使所述部件相对于所述喷嘴体和所述壳体电绝缘。
已知结构类型的绝缘部件通常由陶瓷材料、铝制造，所述铝具有绝缘涂层或具有通过塑料环产生的绝缘。
如果用户忘记使用该绝缘部件并启动了距离调节装置，则激光加工头会朝工件运动并与该工件碰撞，因为该喷嘴尖端在此也像工件一样接地，从而在喷嘴尖端和工件之间不能构成电容器。
由DE 101 21 655 C1已知一种方法，在该方法中，通过监控喷嘴组件的内部电容能够识别何时缺失绝缘部件。然后，通过相应的信号处理能够避免激光加工头与工件的碰撞。然而，这种方法的前提是喷嘴保持装置能够与导电喷嘴尖端构成内部电容并由此能够监控绝缘的存在。
在根据主动屏蔽原理起作用的用于调节距离的电容式测量装置中，内部电容被这种测量方法消除，因此不能考虑该内部电容用于监控。
由DE 199 06 442 A1已知一种用于电容式地测量在传感器电极与工件之间的距离的方法，在该方法中，主动屏蔽了到传感器电极的测量导线，其中，通过测量导线分流(abgegriffen)的测量电压通过阻抗变换器接到该测量导线的屏蔽装置上。以这种方式，与测量电容并存的内部电容或杂散电容会显著减小。然而因此也不能提供内部电容或杂散电容用于监控绝缘部件的存在或缺失。
由DE 42 01 640 C1已知，在绝缘部件中设置有两个导线，这两个导线通过导电喷嘴尖端彼此连接。能够评估该连接的断开以便确定所述绝缘部件是否存在或者传感器元件是否缺失。然而，这种解决方案在机械上非常复杂并由此产生对于磨损件来说过高的费用。
由EP 1 977 193 B1已知两件式地构造的绝缘器，用于导电喷嘴绝缘地保持在激光加工头上，该绝缘器由用于电绝缘的绝缘部件和用于屏蔽辐射和/或热的屏蔽部件构成，并且该绝缘器具有用于工作激光束的中央贯通开口。该隔离器的两件式实施方式能够实现提供一种生产技术上更简单的并且因而成本低廉的用于激光加工头的绝缘器。该屏蔽部件用于屏蔽从工件反射回的激光辐射并且由不导电的、耐热的材料构成。
EP 2 444 183 A1说明了激光加工头的用于保持导电喷嘴的绝缘区段。该绝缘区段包括彼此同轴地布置的外绝缘部件和内绝缘部件并且具有用于工作激光束的中心贯通开口。在外绝缘部件的贯通开口中设置有用于传感器部件的接收部，该接收部构成绝缘区段中的接触销与导电喷嘴之间的一种金属接口。内绝缘部件能够构造为简单的金属套筒并且由黄铜、铝、铜或不锈钢构成。该绝缘区段能够实现借助第一绝缘部件提供电绝缘并且借助第二绝缘部件将第一绝缘部件屏蔽以防工作激光束的热作用。
发明内容
因此，基于本发明的任务在于提供一种用于在激光加工头上保持喷嘴尖端的绝缘部件，所述绝缘部件的制造成本低廉，并且能够用户友好地监控所述绝缘部件在激光加工头上的缺失或存在。基于本发明的任务还在于实现一种激光加工头，所述激光加工头适用于用户友好地监控所述绝缘部件的缺失或存在。
这些任务通过根据权利要求1的绝缘部件或根据权利要求6的激光加工头解决。
因此，根据本发明，绝缘部件将导电喷嘴相对于激光加工头的壳体绝缘地保持在该壳体上，该绝缘部件包括一个能够借助传感器识别其存在的铁磁材料。该绝缘部件的这种构型不仅实现成本低廉地制造该绝缘部件，而且实现用户友好地监控该绝缘部件的存在，从而可靠地排除由于有误差的距离调节而引起的损坏激光加工头的危险。
在本发明的一个有利构型中设置：电绝缘体是陶瓷体，在该陶瓷体中埋置铁磁体。由于该绝缘部件的这种构造，能够特别成本低廉地制造该绝缘部件，因为除了埋置铁磁体之外能够以与常规绝缘部件相同的方式进行制造。
在本发明的另一构型中设置：该绝缘部件包括环形的铁磁体，该环形的铁磁体埋置到由塑料构成的电绝缘涂层中。
代替使用铁磁材料(例如铁)，根据本发明的扩展方案也能够使用具有低的居里温度的合金、尤其镍/钴/铁基的合金。在温度低于居里温度的情况下能够借助这类铁磁体识别绝缘部件的存在。如果激光加工头的温度升高并且因此铁磁体的温度升高超过该铁磁体的居里温度，则传感器不能检测到该体，随后该传感器会发出相应的警告信号到机器控制装置上。因此，能够以简单的方式不仅监控导电喷嘴的绝缘的存在，也保护激光加工头以防过热。
本发明的一种有利构型的特征在于，在激光加工头的壳体上设置有用于识别所述绝缘部件的铁磁体的传感器，借助根据本发明的绝缘部件将距离测量电路的导电喷嘴保持在所述壳体上，所述传感器与监控开关电路连接，在缺失该绝缘部件时所述监控开关电路发出警告信号。
附图说明
以下示例性地参考附图详细阐明本发明。其示出：
图1激光加工头的示意性简化剖视图，和
图2用于激光加工头的另一绝缘部件的示意性简化剖视图。
在附图的不同示图中，互相对应的结构元件设有相同的附图标记。
具体实施方式
如图1中所示，激光加工头具有壳体10，通过该壳体引导工作激光束路径11，在该工作激光束路径中设置有透镜组件12，用于将工作激光束14聚焦到工件15上。在壳体10的加工侧的端部上安装有喷嘴体16，在喷嘴体16上设置有导电喷嘴17，该导电喷嘴通过绝缘部件18相对于喷嘴体16电绝缘。绝缘部件18例如借助锁紧螺母19固定在喷嘴体16上。如图2中特别清楚地可见，绝缘部件18、18’具有中央贯通开口20，该中央贯通开口在其加工侧的端部上设置有内螺纹20’，导电喷嘴17借助相应的对应螺纹21旋入到该内螺纹中。
如由虚线23示意性地标出，(例如由铜构成的)导电喷嘴17与电容式距离测量电路22的振荡电路24电式地连接。导电喷嘴17与工件15一起构成电容器，该电容器集成到电容式距离测量电路22的振荡电路24中，并且该电容器的电容随激光加工头和工件15之间的距离变化，即随导电喷嘴17和工件15之间的距离变化。电容式距离测量装置对于技术人员而言是熟悉的并且例如在开头的现有技术所述的文献中已说明。因此，不需要详细阐述该距离测量装置。
根据本发明的第一实施例，绝缘部件18具有环形陶瓷体25，在该环形陶瓷体中埋置铁磁体26。在喷嘴体16中与铁磁体26对置地布置有用于识别铁磁体26的传感器27。传感器27通过导线28与监控开关电路29连接，在缺失绝缘部件18时该监控开关电路发出警告信号到未示出的机器控制装置上并且因此停止距离调节。
对此替代地，绝缘部件18’也能够具有铁磁体36，该铁磁体基本上具有环形的陶瓷体25的形状，并且该铁磁体埋置到塑料涂层或塑料包罩37中。代替绝缘的涂层，也能够以未详细示出的方式设置塑料环，所述塑料环实现导电喷嘴17所需的相对于喷嘴体16和激光加工头的壳体10的绝缘。
代替铁磁材料(例如铁)，也能够设置具有低的居里温度的合金、尤其镍/钴/铁(NiCoFe)基的合金。在现有技术中已知这种具有其它的金属的和非金属的添加物的镍/钴/铁基的合金，所述合金在低于其居里温度时是铁磁性的，但在超过该居里温度时所述合金失去其铁磁特性。基于这种特性就能够在适当地选择具有适合的居里温度的合金的情况下保护激光加工头以防过热，因为在超过该居里温度的情况下不再能探测到铁磁体26、36，从而监控开关电路29发出相应的警告信号到机器控制装置上，所述机器控制装置随后中断正在进行的工件加工。
因此，根据本发明能够以简单的方式通过识别在绝缘部件中埋置的铁磁体26、36来监控导电喷嘴17与喷嘴体16或壳体10之间的绝缘部件18的存在，从而可靠地排除由于有误差的电容式距离测量而导致的激光加工头与工件之间的碰撞。

Claims (6)

1.一种绝缘部件，用于在激光加工头上绝缘地保持导电喷嘴(17)，所述绝缘部件具有环形的电绝缘体(25)和铁磁体(26)，所述电绝缘体具有用于工作激光束路径(11)的中央贯通开口(20)。
2.根据权利要求1所述的绝缘部件，其特征在于，所述电绝缘体(25)是陶瓷体，所述铁磁体(26)埋置到所述陶瓷体中。
3.一种绝缘部件，用于在激光加工头上绝缘地保持导电喷嘴(17)，所述绝缘部件具有环形的铁磁体(36)，所述铁磁体具有用于工作激光束路径(11)的中央贯通开口(20)，所述铁磁体埋置到电绝缘的塑料(37)中。
4.根据权利要求1、2或3所述的绝缘部件，其特征在于，所述铁磁体(26、36)由具有低的居里温度的合金构成。
5.根据权利要求4所述的绝缘部件，其特征在于，具有低的居里温度的所述合金是镍/钴/铁(NiCoFe)基的合金。
6.一种激光加工头，其具有壳体(10)，通过所述壳体引导工作激光束路径(11)，所述工作激光束路径在加工侧通过导电喷嘴(17)出来，所述导电喷嘴保持在根据前述权利要求中任一项所述的绝缘部件(18、18’)上，所述绝缘部件保持在所述壳体(10)上，并且所述导电喷嘴与距离测量电路(22)的振荡电路(24)电连接，用于电容式距离测量，其中，在所述壳体(10)上设置有传感器(27)，用于识别所述绝缘部件(18、18’)的铁磁体(26、36)，所述传感器与监控开关电路(29)连接，在缺失所述绝缘部件(18)时所述监控开关电路发出警告信号。
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