CS228202B1

CS228202B1 - Lasser cutting head

Info

Publication number: CS228202B1
Application number: CS7145A
Authority: CS
Inventors: Manfred Roehler; Max Richter; Fritz Echtermeyer
Original assignee: Manfred Roehler; Max Richter; Fritz Echtermeyer
Priority date: 1976-01-09
Filing date: 1977-01-10
Publication date: 1984-04-16
Also published as: GB1557602A; DE2658503A1; DD123788A1

Abstract

Vynález se týká laserové řezné hlavy k řezání materiálů, zejména kovových, pomocí zaostřeného paprsku laseru procházejícího pracovní optikou a tlakovým prostorem s náplní pracovního plynuBACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a laser cutting head for cutting materials, in particular metal, by means of a focusing device laser beam passing through the working optics and the pressurized space with the working load gas

Description

(54) Laserová řezná hlava i(54) Laser cutting head i

Vynález se týká laserové řezné hlavy k řezání materiálů, zejména kovových, pomocí zaostřeného paprsku laseru procházejícího pracovní optikou a tlakovým prostorem s náplní pracovního plynu.The present invention relates to a laser cutting head for cutting materials, in particular metal, by means of a focused laser beam passing through a working optic and a pressure chamber filled with a working gas.

Jsou známé laserové řezné hlavy, které sestávají z pracovní optiky s čočkou z materiálu propouštějícího infračervené paprsky, z odrazových zrcadel a z trysky se společným výstupem pracovního plynu a laserového paprsku. Rovněž je známé zavádět do řezné hlavy rovnoběžně a laserovým paprskem plyn, čímž se spouští exotermická reakce.Laser cutting heads are known which consist of working optics with an infrared transmissive lens, reflecting mirrors and a working gas and laser beam nozzle. It is also known to introduce gas into the cutting head in parallel with the laser beam, thereby triggering an exothermic reaction.

Známé laserové řezné hlavy mají tu nevýhodu, že paprsek laseru má na výstupu z trysky ještě poměrně velký průměr, takže trysku nelze optimálně využít. Protože u známých laserových hlav se požaduje společný výstup laserového paprsku a reakčního plynu z trysky, je nezbytné časově náročné středění trysky, přičemž hlava musí mít robustní konstrukci s velkým množstvím materiálu a je v důsledku toho drahé. Poměrně velký tryskový otvor mé za následek nízkou výstupní rychlost plynu a tedy velkou spotřebu plynu a poměrně milou rychlost řezání.The known laser cutting heads have the disadvantage that the laser beam has a relatively large diameter at the exit of the nozzle, so that the nozzle cannot be optimally utilized. Since known laser heads require a common output of the laser beam and reaction gas from the nozzle, a time-consuming centering of the nozzle is necessary, the head having a robust construction with a large amount of material and is consequently expensive. The relatively large nozzle orifice results in low gas output velocity and hence high gas consumption and relatively nice cutting speed.

Účelem vynálezu je odstranit uvedené nedostatky a jeho předmětem je laserová řezná hlava k řezání materiálů, zejména kovových, pomocí zaostřeného paprsku laseru prodházejícího pracovní optikou a tlakovým prostorem s náplní pracovního plynu.The object of the present invention is to overcome these drawbacks and to provide a laser cutting head for cutting materials, in particular metal, by means of a focused laser beam extending through the working optics and the pressure chamber with the working gas charge.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že přetlakový prostor opatřený přívodem pro pracovní plyn, případně směs plynů, je ve směru průchodu laserového paprsku shora omezen pohyblivě uloženou čočkou nebo rovinným kotoučem a zdola optickým děrovaným tělesem s nejméně jedním otvorem nebo tryskou, a pod optickým děrovaným tělesem jsou do prstence umístěny směrované trysky pro ochranný plyn.SUMMARY OF THE INVENTION The pressurized space provided with a working gas or gas mixture is limited by a movable lens or planar disk and a bottom perforated body with at least one aperture or nozzle in the direction of the laser beam passing from above and below the optical perforated body there are directed shielding gas nozzles in the ring.

Laserová řezná hlava podle vynálezu je poměrně jednoduchá, je vyrobena s nepatrnými materiálovými a výrobními náklady, dá se jednoduše obsluhovat, umožňuje vysokou řeznou rychlost a je velice úsporná, pokud jde o spotřebu plynu.The laser cutting head according to the invention is relatively simple, manufactured with low material and manufacturing costs, easy to operate, allows high cutting speed and is very economical in terms of gas consumption.

Vynález bude vysvětlen v souvislosti s příkladem provedení, znázorněným na výkrese, který ukazuje laserovou řeznou hlavu v podélném řezu.The invention will be explained in conjunction with the exemplary embodiment shown in the drawing, which shows a laser cutting head in longitudinal section.

Na vstupu laserová řezné hlavy je umístěna čočka 2. z materiálu propouštějícího záření nebo rovinný kotouč, který může být bu3 planparalelní nebo klínový. Pod čočkou X nebo rovinným kotoučem je upevněno optické děrované těleso 2 z materiálu propouštějícího zářeni, které má uprostřed otvor 10 nebo trysku. Podle vynálezu je rovněž možná opatřit optické děrované těleso 2 několika otvory 10 nebo tryskami. Čočka 2 nebo rovinný kotouč a optická děrované těleso 2 jsou vzájemně přestavítelná. V případě, že je na vstupu laserová řezná hlavy rovinný kotouč, je optické děrované těleso 2 vytvořeno jako čočka.At the inlet of the laser cutting head there is a lens 2 of radiation transmissive material or a planar disk, which can be either planar parallel or wedge-shaped. Underneath the lens X or the planar disk, an optical perforated body 2 of radiation transmissive material having an aperture 10 or nozzle in the center is mounted. According to the invention, it is also possible to provide the optical perforated body 2 with several openings 10 or nozzles. The lens 2 or the plane disk and the optical perforated body 2 are adjustable relative to each other. In the case of a planar disc at the inlet of the laser cutting head, the optical perforated body 2 is formed as a lens.

Mezi čočkou 2, nebo rovinným kotoučem a optickým děrovaným tělesem 2 je přetlakový prostor 6 opatřený přívodem χ, kterým se ve směru šipky 2 'zavádí pracovní nebo netečný plyn, popřípadě reakce schopná plynná směs, například směs vodíku a kyslíku, která reaguje teprve v řezné spáře obrobku χ. Optické děrované těleso 2 j® obklopeno ochranným pláštěm 12. ^kt®” rý má hrdlo 13 pro přívod ochranného plynu a do kruhu upravené trysky 14 nasměrované k optickému děrovanému tělesu 2· Ochranný plyn opouští plášť 12 ve směru šipek 15.Between the lens 2 or the planar disk and the optical perforated body 2 there is an overpressure space 6 provided with an inlet χ through which a working or inert gas or a reaction-capable gas mixture, for example a hydrogen-oxygen mixture, is reacted only in the cutting workpiece joint χ. Optical J® perforated body 2 surrounded by a protective shell 12. The ^kt ® "rice has a neck 13 for supplying protective gas to a circle arranged nozzle 14 directed to the optical body 2 · perforated shield gas exits the housing 12 in the arrow direction 15th

Svazek rovnoběžných laserových paprsků χ je zaostřován čočkou 2, prochází přetlakovým prostorem χ a optickým děrovaným tělesem 2 * dopadá do ohniska £ na obrobku χ. Pracovní nebo netečný plyn, popřípadě reakce schopná plynná směs přiváděná přívodem χ prochází společně se zaostřenými laserovými paprsky χ nadzvukovou rychlostí otvorem 10 nebo otvory v optickém děrovaném tělese 2·The beam of parallel laser beams χ is focused by the lens 2, passes through the plenum space χ and the optical perforated body 2 * impinges on the focus 6 on the workpiece χ. Working or inert gas or reaction-capable gaseous mixture supplied by the inlet χ passes through the focused laser beams χ at supersonic speed through the opening 10 or holes in the optical perforated body 2 ·

Čočka 2 nebo rovinný kotouč je vůči optickému děrovanému tělesu 2 nastavitelný pomocí neznázorněného mechanického nebo elektromechanického nastavovacího ústrojí tak, že se ohnisko £ automaticky přemísťuje k vyrovnání nerovností na povrchu obrobku χ. K vedení reakčního nebo netečného plynu, popřípadě reakce schopné plynné směsi a k ochraně optického děrovaného tělesa 2 proti znečištění kysličníkovými a/nebo kovovými parami se tryskami 14 přivádí ochranný plyn, který uniká mezerou mezi ochranným pláštěm 12 a obrobkem χ. Výška a tvar této mezery jsou nastavitelné.The lens 2 or the planar disc is adjustable relative to the optical perforated body 2 by means of a mechanical or electromechanical adjusting device (not shown) such that the focus 6 is automatically displaced to compensate for irregularities on the workpiece surface χ. To conduct the reaction gas or inert gas or reaction gas mixture and to protect the optical perforated body 2 against contamination by oxide and / or metal vapors, a shielding gas escapes through the nozzle 14 through the gap between the protective jacket 12 and the workpiece χ. The height and shape of this gap are adjustable.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Laser cutting head for cutting materials, in particular metal, by means of a focused laser beam passing through the working optics and the pressure chamber and the working gas charge, characterized in that the plenum (6) provided with the working gas inlet (8) The laser beams (5) are limited from above by a movable lens (2) or a plane disk and from below by an optical perforated body (7) with at least one aperture (10) or nozzle, and under the optical perforated body (7) directed nozzles (14). for shielding gas.