DE102016221322A1 - Cutting gas nozzle with segmented sleeve - Google Patents

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Abstract

Bei einer Schneidgasdüse (1) für einen Laserbearbeitungskopf (2) mit einem eine Düsenöffnung (7) aufweisenden Düsenkörper (5) und mit einer die Düsenöffnung (7) umgebenden Hülse (8), die am Düsenkörper (5) axial verschiebbar geführt ist und zumindest in ihrer vorderen Endstellung über den Düsenkörper (5) vorsteht, ist die Hülse (8) erfindungsgemäß aus mehreren relativ zueinander axial verschiebbar geführten Hülsensegmenten (17) zusammengesetzt.In a cutting gas nozzle (1) for a laser processing head (2) with a nozzle body (5) having a nozzle opening (7) and with a sleeve (8) surrounding the nozzle opening (7), which is guided axially displaceably on the nozzle body (5) and at least protrudes beyond the nozzle body (5) in its front end position, the sleeve (8) according to the invention from several relative to each other axially displaceably guided sleeve segments (17) composed.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schneidgasdüse für einen Laserbearbeitungskopf mit einem eine Düsenöffnung aufweisenden Düsenkörper und mit einer die Düsenöffnung umgebenden Hülse, die am Düsenkörper axial verschiebbar geführt ist und zumindest in ihrer vorderen Endstellung über den Düsenkörper vorsteht.The invention relates to a cutting gas nozzle for a laser processing head with a nozzle body having a nozzle body and a nozzle opening surrounding the sleeve which is guided axially displaceably on the nozzle body and projecting at least in its front end position on the nozzle body.

Eine derartige Schneidgasdüse ist beispielsweise durch JPH10216978A oder WO 2014/072609 A1 bekannt geworden.Such a cutting gas nozzle is, for example, JPH10216978A or WO 2014/072609 A1 known.

Für das Schneiden unterschiedlicher Materialien (Baustahl, Edelstahl, Aluminium, ...) in unterschiedlicher Materialstärke mit Hilfe eines Laserstrahls werden verschiedene Schneidgasdüsen benötigt, die unterschiedliche Außen- oder Innenkonturen, unterschiedlich geformte Düsenöffnungen und unterschiedliche Düsendurchmesser aufweisen.For the cutting of different materials (mild steel, stainless steel, aluminum, ...) in different material thickness with the help of a laser beam different cutting gas nozzles are required, which have different outer or inner contours, differently shaped nozzle openings and different nozzle diameters.

Um diese Vielfalt sowie die Häufigkeit eines notwendigen Düsenwechsels zu reduzieren, ist aus JPH10216978A eine Schneidgasdüse für einen Laserbearbeitungskopf bekannt, die durch eine Innendüse ein Schneidgas und durch eine die Innendüse umgebende Ringspaltdüse ein Hilfsgas auf die Prozessstelle lenkt. Die Ringspaltdüse kann mit Hilfe eines Schraubgewindes relativ zur Innendüse axial vor und zurück geschoben werden, um die Düsenöffnung (die Düsenquerschnittsfläche) der Ringspaltdüse zu verändern und somit die Gasströmung des Hilfsgases zu beeinflussen. Beim Laserschneiden mit schräggestellter Schneidgasdüse oder beim Laserschneiden von Werkstücken mit dreidimensionalen Konturen ist allerdings ein Spalt zwischen Werkstück und Hülse vorhanden, wodurch ein hoher Gasverlust auftritt.In order to reduce this variety and the frequency of a necessary nozzle change, JPH10216978A a cutting gas nozzle for a laser processing head is known, which directs a cutting gas through an inner nozzle and an auxiliary gas to the process site by an annular nozzle surrounding the inner nozzle. The annular gap nozzle can be pushed axially back and forth relative to the inner nozzle by means of a screw thread, in order to change the nozzle opening (the nozzle cross-sectional area) of the annular gap nozzle and thus influence the gas flow of the auxiliary gas. When laser cutting with a slanted cutting gas nozzle or when laser cutting workpieces with three-dimensional contours, however, a gap between the workpiece and sleeve is present, causing a high gas loss occurs.

Aus der WO 2014/072609 A1 ist eine Schneidgasdüse mit einer die Düsenöffnung umgebenden Hülse bekannt, die am Düsenkörper axial verschiebbar geführt ist. Durch den Gasdruck wird die Hülse gegen die Wirkung einer Rückstellfeder in ihre vordere Endstellung bewegt, in der sie über den Düsenkörper vorsteht und bei nicht-schräggestellter Schneidgasdüse ringsum dicht am Werkstück anliegt. Auch hier verbleibt beim Laserschneiden mit schräggestellter Schneidgasdüse oder beim Laserschneiden von Werkstücken mit dreidimensionalen Konturen immer ein Spalt zwischen Werkstück und Hülse, der zu einem hohe Gasverlust führt.From the WO 2014/072609 A1 is a cutting gas nozzle with a surrounding the nozzle opening sleeve is known, which is guided axially displaceably on the nozzle body. By the gas pressure, the sleeve is moved against the action of a return spring in its front end position, in which it projects beyond the nozzle body and rests all around tightly against the workpiece in non-inclined cutting gas nozzle. Here, too, a gap between the workpiece and the sleeve always remains during laser cutting with a slanted cutting gas nozzle or laser cutting of workpieces with three-dimensional contours, which leads to a high gas loss.

Schließlich ist aus der DE 198 53 735 C1 ein Laserbearbeitungskopf bekannt, bei dem eine Schneidgasdüse mit einer Innendüse und mit einer Ringspaltdüse in einem verschiebbar geführten Hohlkolben angeordnet ist. Im Betrieb des Laserbearbeitungskopfs bildet sich ein Gaspolster zwischen der Werkstückoberfläche und der Stirnfläche des Hohlkolbens. Mit Hilfe des Gasdrucks kann das Spaltmaß zwischen der Werkstückoberfläche und der Stirnfläche des Hohlkolbens einstellt werden, wobei die Innendüse und die Ringspaltdüse mit unterschiedlichen Drücken beaufschlagt werden können.Finally, out of the DE 198 53 735 C1 a laser processing head is known in which a cutting gas nozzle with an inner nozzle and with an annular gap nozzle is arranged in a slidably guided hollow piston. During operation of the laser processing head, a gas cushion forms between the workpiece surface and the end face of the hollow piston. With the aid of the gas pressure, the gap between the workpiece surface and the end face of the hollow piston can be adjusted, wherein the inner nozzle and the annular gap nozzle can be acted upon with different pressures.

Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einer Schneidgasdüse der eingangs genannten Art während des Laserschneidprozesses den Gasverlust im Spalt zwischen Werkstück und Hülse zu reduzieren.In contrast, the present invention has the object, in a cutting gas nozzle of the type mentioned during the laser cutting process to reduce the gas loss in the gap between the workpiece and sleeve.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Hülse aus mehreren relativ zueinander axial verschiebbar geführten Hülsensegmenten zusammengesetzt ist.This object is achieved in that the sleeve is composed of several relatively axially displaceable guided sleeve segments.

Erfindungsgemäß können sich die Hülsensegmente unabhängig voneinander bewegen und am Werkstück anliegen, wodurch - im Gegensatz zu einer nichtsegmentierten Hülse - ein zwischen Werkstück und Hülse vorhandener Spalt deutlich verkleinert und somit der Gasverlust reduziert ist. Dadurch kann der Absolutdruck des Schneidgases bei gleichzeitig höherem Massestrom, der in den Schnittspalt des Werkstücks gelangt, um dort die Schmelze auszutreiben, reduziert werden. Mit anderen Worten ermöglicht die segmentierte Hülse auch bei reduzierten Schneidgasdrücken einen erhöhten Gasdurchfluss im Schnittspalt, sowie eine auch Konturanpassung der Hülse an dreidimensionale Konturen bzw. an enge Konturradien des Werkstücks.According to the sleeve segments can move independently of each other and rest against the workpiece, whereby - in contrast to a non-segmented sleeve - a gap between the workpiece and sleeve gap significantly reduced and thus the gas loss is reduced. Thereby, the absolute pressure of the cutting gas at the same time higher mass flow, which enters the kerf of the workpiece to expel the melt there, can be reduced. In other words, the segmented sleeve enables increased gas flow in the kerf even at reduced cutting gas pressures, as well as contour adaptation of the sleeve to three-dimensional contours or narrow contour radii of the workpiece.

Bevorzugt sind alle Hülsensegmente unmittelbar am Düsenkörper axial verschiebbar geführt. Alternativ können aber auch nur einige der Hülsensegmente, z.B. nur jedes zweite Hülsensegment, unmittelbar am Düsenkörper axial verschiebbar geführt; an diesen Hülsensegmenten sind dann die anderen Hülsensegmente axial verschiebbar geführt, die daher nur mittelbar am Düsenkörper axial verschiebbar geführt sind.Preferably, all sleeve segments are guided axially displaceable directly on the nozzle body. Alternatively, however, only some of the sleeve segments, e.g. only every second sleeve segment, guided axially displaceably directly on the nozzle body; At this sleeve segments then the other sleeve segments are guided axially displaceable, which are therefore only axially guided axially displaceable on the nozzle body.

Weiter bevorzugt sind zumindest einige der Hülsensegmente, insbesondere alle Hülsensegmente, an ihren einander zugewandten Umfangsseiten jeweils aneinander axial verschiebbar geführt, wodurch die einzelnen Hülsensegmente gegen seitliches Verkippen gesichert sind.More preferably, at least some of the sleeve segments, in particular all sleeve segments, each guided axially displaceable on their mutually facing peripheral sides, whereby the individual sleeve segments are secured against lateral tilting.

Vorteilhaft greifen zumindest einige der Hülsensegmente, insbesondere alle Hülsensegmente, mit ihren einander zugewandten Umfangsseiten jeweils ineinander, wodurch die einzelnen Hülsensegmente gegenseitig ausgerichtet sind. Besonders vorteilhaft hintergreifen die einander zugewandten Umfangsseiten der Hülsensegmente jeweils einander in Umfangsrichtung. Beispielsweise können die Hülsensegmente miteinander verzahnt oder wechselseitig einander hintergreifen, wodurch die Hülsensegmente unverlierbar einander gehalten sind.Advantageously, at least some of the sleeve segments, in particular all sleeve segments, each engage with their mutually facing peripheral sides, whereby the individual sleeve segments are mutually aligned. Particularly advantageous to engage behind the mutually facing peripheral sides of the sleeve segments each other in the circumferential direction. For example, the sleeve segments can be interlocked with each other or alternately engage behind each other, whereby the sleeve segments are held captive each other.

Bei einer besonders bevorzugten Schneidgasdüse ist vorgesehen, dass zumindest einige der Hülsensegmente, insbesondere alle Hülsensegmente, mit im Querschnitt hakenförmigen Umfangsseiten jeweils wechselseitig ineinandergreifen und relativ zueinander axial verschiebbar geführt sind. Beispielsweise können die hakenförmigen Umfangsseiten spiralförmig gedreht sein und komplementär ineinander greifen, wobei die Spiralform mit rundem oder eckigem Konturumfang gebildet sein kann. Die sich gegenseitig hintergreifenden Spiralarme der Hülsensegmente verhindern, dass die Hülse radial nach außen auseinanderfällt. Ebenso wird durch diese Verzahnung eine gegenseitige axiale Führung der Hülsensegmente sichergestellt. Es ist möglich, die Verzahnung der Hülsensegmente auch durch andere Geometrien ihrer Umfangsseiten zu realisieren. Eine Kopplung durch eine T-förmige, oder sich in anderer Art verbreiternde, Kontur und eine komplementäre Schiene stellt eine alternative Ausführung dar.In a particularly preferred cutting gas nozzle is provided that at least some of the sleeve segments, in particular all sleeve segments, with each other in cross-section hook-shaped circumferential sides mutually intermeshed and are guided axially displaceable relative to each other. For example, the hook-shaped peripheral sides can be spirally rotated and engage in one another in a complementary manner, wherein the spiral shape can be formed with a round or angular contour periphery. The mutually engaging behind spiral arms of the sleeve segments prevent the sleeve from falling apart radially outward. Likewise, a mutual axial guidance of the sleeve segments is ensured by this gearing. It is possible to realize the toothing of the sleeve segments by other geometries of their peripheral sides. A coupling by a T-shaped, or widening in another way, contour and a complementary rail is an alternative embodiment.

Besonders vorteilhaft ist die Hülse aus identischen Hülsensegmenten zusammengesetzt, was die einfache Fertigung der Hülsensegmente durch Ablängen eines spritzgegossenen Halbzeuges mit dem oben beschriebenen Profil ermöglicht.Particularly advantageously, the sleeve is composed of identical sleeve segments, which allows the simple production of the sleeve segments by cutting an injection-molded semifinished product with the profile described above.

In einer vorteilhaften Ausführung ist die Hülse aus einem elektrisch nicht-leitenden Hülsenwerkstoff gebildet, z.B. aus einem Hochleistungskunststoff wie Polyetheretherketon (PEEK), der auch als Dichtungsmaterial verwendet wird. Es können aber auch andere elektrisch nicht-leitende Keramik- und Kunststoffverbindungen als Hülsenwerkstoff genutzt werden.In an advantageous embodiment, the sleeve is formed of an electrically non-conductive sleeve material, e.g. made of a high performance plastic such as polyetheretherketone (PEEK), which is also used as a sealing material. But it can also be used as a sleeve material other electrically non-conductive ceramic and plastic compounds.

Vorzugsweise sind die Hülsensegmente unabhängig voneinander jeweils in Richtung auf ihre vordere Endstellung vorgespannt, z.B. durch Federkraft oder pneumatisch. Im letzteren Fall kann derjenige Oberflächenanteil der Hülse, auf den im Betrieb ein Schneidgasdruck in Vorwärtsrichtung wirkt, größer sein als derjenige Oberflächenanteil, auf den im Betrieb der Schneidgasdruck in Rückwärtsrichtung wirkt. Beim Durchfahren eines Innen- oder Außenradius eines dreidimensionalen Werkstücks bleiben die Hülsensegmente aufgrund ihrer Vorspannung am Werkstück anliegen und gewährleisten dadurch, den Abstand von Düse zu Blech (ADB) möglichst gering zu halten. Da die Schneidgeschwindigkeit des Laserbearbeitungskopfes im Radiusbereich (mangels ausreichender Maschinendynamik) nicht konstant gehalten werden kann, ändern sich dort lokal die Schneideigenschaften. Diesem Effekt kann z.B. durch Konturumschaltung Rechnung getragen werden.Preferably, the sleeve segments are each independently biased towards their forward end position, e.g. by spring force or pneumatically. In the latter case, that surface portion of the sleeve to which a cutting gas pressure in the forward direction acts during operation may be larger than the surface portion to which the cutting gas pressure acts in the reverse direction during operation. When passing through an inner or outer radius of a three-dimensional workpiece, the sleeve segments remain due to their bias on the workpiece and thereby ensure to keep the distance from nozzle to plate (ADB) as low as possible. Since the cutting speed of the laser processing head can not be kept constant in the radius range (for lack of sufficient machine dynamics), the cutting properties locally change there. This effect can e.g. be taken into account by contour switching.

Um über leichte Stufen in der Werkstückoberfläche, wie sie z.B. durch das Kippen freigeschnittener Werkstückteile auftreten können, ohne Beschädigung hinweggleiten zu können, weist die vordere Hülsenstirnfläche der Hülse vorzugsweise innen- und/oder außenseitig eine Anlaufschräge, z.B. in Form einer 45°-Fase, auf.To pass over light steps in the workpiece surface, as e.g. may occur due to the tilting of cut workpiece parts, without being able to slide away from damage, the front sleeve end face of the sleeve preferably has on the inside and / or outside a run-on slope, e.g. in the form of a 45 ° bevel, on.

Eine weitere vorteilhafte Ausführung betrifft eine Schneidgasdüse für einen Laserbearbeitungskopf mit einer Innendüse zur Ausbildung einer Kernströmung und mit einer die Innendüse umgebenden Ringspaltdüse zur Ausbildung einer Ringströmung. In diesem Fall ist die segmentierte Hülse so angeordnet, dass in dem Ringspalt der Ringspaltdüse die über die Innendüse vorstehende Hülse axial verschiebbar zwischen einer hinteren und einer vorderen Stellung geführt ist, um die Düsenquerschnittsfläche der Ringspaltdüse in den beiden Stellungen unterschiedlich weit freizugeben, insbesondere entweder zu sperren oder freizugeben.A further advantageous embodiment relates to a cutting gas nozzle for a laser processing head with an inner nozzle for forming a core flow and with an annular nozzle surrounding the inner nozzle to form a ring flow. In this case, the segmented sleeve is arranged so that in the annular gap of the annular nozzle over the inner nozzle protruding sleeve is axially slidably guided between a rear and a front position to release the nozzle cross-sectional area of the annular gap nozzle in the two positions differently wide, in particular either lock or release.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.Further advantages and advantageous embodiments of the subject invention will become apparent from the description, the claims and the drawings. Likewise, the features mentioned above and the features listed further can be used individually or in combination in any combination. The embodiments shown and described are not to be understood as exhaustive enumeration, but rather have exemplary character for the description of the invention.

Es zeigen:

  • 1 eine erste erfindungsgemäße Schneidgasdüse mit einer verschiebbar geführten, segmentierten Hülse:
  • 2a, 2b die in 1 gezeigte, segmentierte Hülse in einem Längsschnitt ( 2a) und einer Ansicht auf ihre untere Stirnseite (2b);
  • 3 die in 1 gezeigte Schneidgasdüse beim Durchfahren einer innenliegenden Werkstückkontur, wobei die einzelnen Hülsensegmente der segmentierten Hülse unabhängig voneinander an der Werkstückkontur anliegen; und
  • 4 eine zweite erfindungsgemäße Schneidgasdüse mit einer Ringspaltdüse und mit einer verschiebbar geführten, segmentierten Hülse, die in ihren beiden Endstellungen den Düsenquerschnitt der Ringspaltdüse unterschiedlich weit freigibt.
Show it:
  • 1 a first cutting gas nozzle according to the invention with a slidably guided, segmented sleeve:
  • 2a . 2 B in the 1 shown, segmented sleeve in a longitudinal section ( 2a ) and a view on its lower end face ( 2 B );
  • 3 in the 1 cutting gas nozzle shown when passing through an internal workpiece contour, wherein the individual sleeve segments of the segmented sleeve rest independently of each other on the workpiece contour; and
  • 4 a second cutting gas nozzle according to the invention with an annular gap nozzle and with a displaceably guided, segmented sleeve which releases the nozzle cross-section of the annular gap nozzle to different degrees in its two end positions.

In der folgenden Beschreibung der Zeichnung werden für gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile identische Bezugszeichen verwendet.In the following description of the drawing, identical reference numerals are used for identical or functionally identical components.

Die in 1 gezeigte Schneidgasdüse 1 ist an einem Laserbearbeitungskopf 2 angeordnet und dient dazu, ein Schneidgas auf ein mittels eines Laserstrahls 3 bearbeitetes Werkstück (z.B. Blech) 4 zu richten.In the 1 cutting gas nozzle shown 1 is on a laser processing head 2 arranged and serves to a cutting gas on a by means of a laser beam 3 machined workpiece (eg sheet metal) 4 to judge.

Die Schneidgasdüse 1 umfasst einen Düsenkörper 5 mit einer zentralen Düsenbohrung 6 und eine die Düsenöffnung 7 der Düsenbohrung 6 umgebende Hülse 8, die außen auf dem Düsenkörper 5 zwischen einer vorderen und einer hinteren Endstellung axial verschiebbar geführt ist und zumindest in ihrer vorderen Endstellung über den Düsenkörper 5 vorsteht. Die vordere Endstellung ist durch eine auf den Düsenkörper 6 aufgeschraubte Überwurfmutter 9 definiert, die einen äußeren Ringbund 10 der Hülse 8 in Vorwärtsrichtung 11 übergreift und dadurch die Hülse 8 am Düsenkörper 5 hält.The cutting gas nozzle 1 includes a nozzle body 5 with a central nozzle bore 6 and a nozzle opening 7 the nozzle bore 6 surrounding sleeve 8th on the outside of the nozzle body 5 is guided axially displaceably between a front and a rear end position and at least in its front end position on the nozzle body 5 protrudes. The front end position is through a on the nozzle body 6 screwed union nut 9 defines an outer ring collar 10 the sleeve 8th in the forward direction 11 engages and thereby the sleeve 8th on the nozzle body 5 holds.

Die Düsenbohrung 6 ist an eine Schneidgaszufuhr (nicht gezeigt) angeschlossen, so dass das Schneidgas 12 und der durch die Düsenbohrung 6 gehende Laserstrahl 3 aus der Düsenöffnung 7 austreten und auf das Werkstück 4 gerichtet werden. Stromaufwärts der Düsenöffnung 7 weist der Düsenkörper 5 mehrere von der Düsenbohrung 6 abgehende Verbindungsbohrungen 13 ab, welche in einen Ringraum 14 münden, der in Vorwärtsrichtung 11 durch die hintere Hülsenstirnfläche 15a begrenzt ist. Durch den Schneidgasdruck wird die Hülse 8 in Vorwärtsrichtung 11 verschoben, bis sie in der vorderen Endstellung mit ihrem Ringbund 10 an der Überwurfmutter 9 anliegt. Die hintere Hülsenstirnfläche 15a ist dabei deutlich größer als die vordere Hülsenstirnfläche 15b, so dass die Druckdifferenz zwischen dem Düseninneren und der Umgebung das Vorschieben der Hülse 8 in Vorwärtsrichtung 11 und bei bereits auf dem Werkstück 4 aufgesetzter Hülse 8 eine Anpresskraft der Hülse 8 auf das Werkstück 4 bewirkt, die proportional zum Schneidgasdruck ist. Durch diese druckproportionale Federung der Hülse 8 wird ein Abheben der Hülse 8 von der Werkstückoberfläche verhindert. Das Zurückschieben der Hülse 8 in Rückwärtsrichtung 16 bis in die hintere Endstellung erfolgt durch unterschiedlich weites Absenken der Schneidgasdüse 1 zum Werkstück 4, wodurch die Hülse 8 auf dem Werkstück 4 aufsetzt und dann zurückgeschoben wird.The nozzle bore 6 is connected to a cutting gas supply (not shown), so that the cutting gas 12 and the through the nozzle hole 6 going laser beam 3 from the nozzle opening 7 leak out and onto the workpiece 4 be directed. Upstream of the nozzle opening 7 has the nozzle body 5 several of the nozzle bore 6 outgoing connection holes 13 which is in an annulus 14 lead in the forward direction 11 through the rear sleeve end face 15a is limited. Due to the cutting gas pressure, the sleeve 8th in the forward direction 11 moved until it's in the front end position with its collar 10 at the union nut 9 is applied. The rear sleeve end face 15a is significantly larger than the front sleeve end face 15b so that the pressure difference between the nozzle interior and the environment advancing the sleeve 8th in the forward direction 11 and already on the workpiece 4 attached sleeve 8th a contact force of the sleeve 8th on the workpiece 4 causes, which is proportional to the cutting gas pressure. Through this pressure-proportional suspension of the sleeve 8th is a lifting of the sleeve 8th prevented by the workpiece surface. Pushing back the sleeve 8th in reverse direction 16 up to the rear end position takes place by varying widely lowering the cutting gas nozzle 1 to the workpiece 4 , causing the sleeve 8th on the workpiece 4 and then pushed back.

Wie in 2a und 2b gezeigt, ist die Hülse 8 aus mehreren, jeweils identischen Hülsensegmenten 17 zusammengesetzt, die relativ zueinander axial verschiebbar geführt sind. Die Hülse 8 bzw. die Hülsensegmente 17 sind aus einem elektrisch nicht-leitenden Hülsenwerkstoff, insbesondere aus Polyetheretherketon, gebildet. Die einzelnen Hülsensegmente 17 lassen sich jeweils unabhängig voneinander und relativ zueinander auf dem Düsenkörper 5 axial verschieben. Die Hülsensegmente 17 greifen mit im Querschnitt hakenförmigen Umfangsseiten 18 jeweils wechselseitig ineinander greifen und hintergreifen dadurch einander in Umfangsrichtung der Hülse 8, wodurch sie einerseits aneinander unverlierbar gehalten und andererseits jeweils relativ zueinander axial verschiebbar geführt sind. Die Hülsensegmente 17 werden mittels ihrer hakenförmigen Umfangsseiten 18 zu der Hülse 8 zusammengesteckt, auf den Düsenkörper 5 aufgeschoben und mit der Überwurfmutter 9 gesichert. Wie in 2b gezeigt, können die hakenförmigen Umfangsseiten 18 als spiralförmige oder halbringförmige Arme 19 ausgebildet sein, die komplementär ineinander greifen. In jedem Fall greifen die Hülsensegmente 17 sowohl in Umfangsrichtung als auch in radialer Richtung so ineinander, dass sie durch eine radial nach außen wirkende Kraft, z.B. den anliegenden Prozessgasdruck, nicht voneinander gelöst werden können.As in 2a and 2 B shown is the sleeve 8th from several, in each case identical sleeve segments 17 assembled, which are guided axially displaceable relative to each other. The sleeve 8th or the sleeve segments 17 are formed from an electrically non-conductive sleeve material, in particular polyetheretherketone. The individual sleeve segments 17 can each be independent of each other and relative to each other on the nozzle body 5 move axially. The sleeve segments 17 grip with in cross-section hook-shaped peripheral sides 18 each mutually engage with each other and thereby engage behind each other in the circumferential direction of the sleeve 8th , whereby on the one hand they are held captive against each other and on the other hand are each guided axially displaceable relative to each other. The sleeve segments 17 be by their hook-shaped peripheral sides 18 to the sleeve 8th put together, on the nozzle body 5 pushed on and with the union nut 9 secured. As in 2 B The hook-shaped peripheral sides can be shown 18 as helical or semi-annular arms 19 be formed, the complementary mesh. In any case, grip the sleeve segments 17 both in the circumferential direction and in the radial direction in such a way that they can not be separated from each other by a radially outward force, such as the applied process gas pressure.

Die so segmentierte Hülse 8 schließt während des Laserschneidprozesses einen Spalt zwischen Schneidgasdüse 1 und Werkstück 4 besser ab als eine nichtsegmentierte Hülse. Dadurch ist ein erhöhter Gasdurchfluss im lasergeschnittenen Schnittspalt des Werkstücks 4 auch bei reduzierten Schneidgasdrücken möglich.The segmented sleeve 8th closes a gap between cutting gas nozzle during the laser cutting process 1 and workpiece 4 better than a non-segmented sleeve. This results in an increased gas flow in the laser-cut kerf of the workpiece 4 also possible with reduced cutting gas pressures.

Die Segmentierung der Hülse 8 ermöglicht eine Konturanpassung der Hülse 8 auch in engen Konturradien, wie sie beispielsweise beim Laserschneiden von 3D-Karosseriebauteilen häufig vorkommen. 3 zeigt ein solches Werkstück 4 mit einem kleinen Innenradius 20. Die Segmente 17 der Hülse 8 verschieben sich gemäß der Kontur der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche so, dass ein kleinstmöglicher Spalt zwischen Hülsensegment 17 und Werkstückoberfläche bleibt.The segmentation of the sleeve 8th allows a contour adjustment of the sleeve 8th even in narrow contour radii, as they often occur, for example, when laser cutting 3D body components. 3 shows such a workpiece 4 with a small inner radius 20 , The segments 17 the sleeve 8th move according to the contour of the workpiece surface to be machined so that the smallest possible gap between sleeve segment 17 and workpiece surface remains.

Von der Schneidgasdüse 1 der 1 unterscheidet sich die in 4 gezeigte Schneidgasdüse 1' dadurch, dass hier die Schneidgasdüse 1' eine Innendüse 21 mit der Düsenöffnung 7 zur Ausbildung einer Kernströmung 22 und eine die Innendüse 21 umgebende Ringspaltdüse 23 mit einem Ringspalt 24 zur Ausbildung einer Ringströmung 25 aufweist. Die segmentierte Hülse 8 ist mit ihrem äußeren Ringbund 10 an der Außenwand 26 des Ringraums 14 zwischen einer vorderen und einer hinteren Endstellung axial verschiebbar geführt. Die Hülse 8 bildet eine Ventilhülse, die in ihrer hinteren Endstellung an der Außenwand 27 der Innendüse anliegt und dadurch den vom Ringraum 14 abgehenden Ringspalt 24 sperrt und die in allen anderen Stellungen den Ringspalt 24 freigibt.From the cutting gas nozzle 1 of the 1 is different in the 4 cutting gas nozzle shown 1' in that here the cutting gas nozzle 1' an inner nozzle 21 with the nozzle opening 7 for the formation of a core flow 22 and one the inner nozzle 21 surrounding annular gap nozzle 23 with an annular gap 24 to form a ring flow 25 having. The segmented sleeve 8th is with its outer ring collar 10 on the outside wall 26 of the annulus 14 guided axially displaceable between a front and a rear end position. The sleeve 8th forms a valve sleeve, which in its rear end position on the outer wall 27 the inner nozzle rests and thereby from the annulus 14 outgoing annular gap 24 locks and in all other positions the annular gap 24 releases.

Wie in den 1 bis 4 gezeigt, kann die vordere Hülsenstirnfläche 15b der Hülse 8 innen- und/oder außenseitig eine Anlaufschräge 28a, 28b, z.B. in Form einer 45°-Fase, aufweisen, um über leichte Stufen in der Werkstückoberfläche, wie sie z.B. durch das Kippen freigeschnittener Werkstückteile auftreten können, ohne Beschädigung hinweggleiten zu können.As in the 1 to 4 shown, the front sleeve end face 15b the sleeve 8th inside and / or outside a run-in slope 28a . 28b , eg in the form of a 45 ° bevel, in order to be able to slide over slight steps in the workpiece surface, as can occur, for example, due to tilting of cut workpiece parts, without damaging them.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2014/072609 A1 [0002, 0005]WO 2014/072609 A1 [0002, 0005]
  • DE 19853735 C1 [0006]DE 19853735 C1 [0006]

Claims (12)

Schneidgasdüse (1; 1') für einen Laserbearbeitungskopf (2), mit einem eine Düsenöffnung (7) aufweisenden Düsenkörper (5), und mit einer die Düsenöffnung (7) umgebenden Hülse (8), die am Düsenkörper (5) axial verschiebbar geführt ist und zumindest in ihrer vorderen Endstellung über den Düsenkörper (5) vorsteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (8) aus mehreren relativ zueinander axial verschiebbar geführten Hülsensegmenten (17) zusammengesetzt ist.Cutting gas nozzle (1, 1 ') for a laser processing head (2), with a nozzle body (5) having a nozzle opening (7), and with a sleeve (8) surrounding the nozzle opening (7), which is axially displaceable on the nozzle body (5) is and projects beyond the nozzle body (5), at least in its front end position, characterized in that the sleeve (8) is composed of a plurality of axially displaceably guided sleeve segments (17). Schneidgasdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Hülsensegmente (17), insbesondere alle Hülsensegmente (17), unmittelbar am Düsenkörper (5) axial verschiebbar geführt sind.Cutting gas nozzle after Claim 1 , characterized in that at least some of the sleeve segments (17), in particular all sleeve segments (17), are guided axially displaceably directly on the nozzle body (5). Schneidgasdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Hülsensegmente (17), insbesondere alle Hülsensegmente (17), an ihren einander zugewandten Umfangsseiten (18) jeweils aneinander axial verschiebbar geführt sind.Cutting gas nozzle after Claim 1 or 2 , characterized in that at least some of the sleeve segments (17), in particular all sleeve segments (17), are guided on each of their mutually facing peripheral sides (18) in each case axially displaceable. Schneidgasdüse nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Hülsensegmente (17), insbesondere alle Hülsensegmente (17), mit ihren einander zugewandten Umfangsseiten (18) jeweils ineinander greifen, insbesondere einander in Umfangsrichtung jeweils hintergreifen.Cutting gas nozzle according to one of the preceding claims, characterized in that at least some of the sleeve segments (17), in particular all sleeve segments (17), with their mutually facing peripheral sides (18) respectively interlock, in particular engage behind each other in the circumferential direction. Schneidgasdüse nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Hülsensegmente (17), insbesondere alle Hülsensegmente (17), mit im Querschnitt hakenförmigen Umfangsseiten (18) jeweils wechselseitig ineinander greifen und relativ zueinander axial verschiebbar geführt sind.Cutting gas nozzle according to one of the preceding claims, characterized in that at least some of the sleeve segments (17), in particular all sleeve segments (17), with hook-shaped in cross-section peripheral sides (18) each mutually engage and are guided axially displaceable relative to each other. Schneidgasdüse nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (8) aus identischen Hülsensegmenten (17) zusammengesetzt ist.Cutting gas nozzle according to one of the preceding claims, characterized in that the sleeve (8) is composed of identical sleeve segments (17). Schneidgasdüse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (8) aus einem elektrisch nicht-leitenden Hülsenwerkstoff, insbesondere aus Polyetheretherketon, gebildet ist.Cutting gas nozzle according to one of the preceding claims, characterized in that the sleeve (8) is formed from an electrically non-conductive sleeve material, in particular polyetheretherketone. Schneidgasdüse nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülsensegmente (17) unabhängig voneinander in Richtung jeweils auf ihre vordere Endstellung vorgespannt sind.Cutting gas nozzle according to one of the preceding claims, characterized in that the sleeve segments (17) are biased independently of one another in each case towards their front end position. Schneidgasdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vordere Hülsenstirnfläche (15b) der Hülse (8) innen- und/oder außenseitig eine Anlaufschräge (28a, 28b) aufweist.Cutting gas nozzle according to one of the preceding claims, characterized in that the front sleeve end face (15b) of the sleeve (8) on the inside and / or outside a run-on slope (28a, 28b). Schneidgasdüse nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass derjenige Oberflächenanteil der Hülse (8), auf den im Betrieb ein Schneidgasdruck in Vorwärtsrichtung wirkt, größer ist als derjenige Oberflächenanteil, auf den im Betrieb der Schneidgasdruck in Rückwärtsrichtung wirkt.Cutting gas nozzle according to one of the preceding claims, characterized in that that surface portion of the sleeve (8), on which a cutting gas pressure acts in the forward direction during operation, is greater than the surface portion on which the cutting gas pressure acts in the reverse direction during operation. Schneidgasdüse nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (8) in ihren beiden Endstellungen die Düsenquerschnittsfläche einer die Düsenöffnung (7) umgebenden Ringspaltdüse (23) unterschiedlich weit freigibt.Cutting gas nozzle according to one of the preceding claims, characterized in that the sleeve (8) in its two end positions, the nozzle cross-sectional area of the nozzle opening (7) surrounding annular gap nozzle (23) releases different levels. Schneidgasdüse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (8) in einem Ringspalt (24) der Ringspaltdüse (23) zur Ausbildung einer Ringströmung (25) angeordnet ist.Cutting gas nozzle after Claim 10 , characterized in that the sleeve (8) in an annular gap (24) of the annular gap nozzle (23) for forming a ring flow (25) is arranged.
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