DE202018105623U1

DE202018105623U1 - An insulator portion for a mounting fixture for releasably attaching a nozzle to a laser processing head

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Publication number: DE202018105623U1
Application number: DE202018105623.9U
Authority: DE
Original assignee: Precitec GmbH and Co KG
Current assignee: Precitec GmbH and Co KG
Priority date: 2018-08-14
Filing date: 2018-10-01
Publication date: 2018-10-19
Anticipated expiration: 2028-10-02
Also published as: CN210147274U; PL71852Y1; PL127750U1; DE202018104662U1

Abstract

Zylindrisches Isolatorteil (14) aus Keramik für eine Aufnahmevorrichtung zur lösbaren Befestigung einer Düse an einem Laserbearbeitungskopf, umfassend:eine zentrale Ausnehmung (20) zur Aufnahme eines Einsatzes (34), wobei die Ausnehmung (20) einen erweiterten Abschnitt (22)mit einem Innengewinde (24) zum Einschrauben des Einsatzes (34) aufweist, und einen Abschnitt (26) kleineren Durchmessers, der von dem erweiterten Abschnitt (22) durch eine sich radial nach innen erstreckende Stufe (28) getrennt ist,dadurch gekennzeichnet, dass das Isolatorteil (14) einen maximalen äußeren Durchmesser (D2) und eine Höhe (H3) aufweist, die ein Verhältnis H3/D2 < 0,4 zueinander aufweisen, und dass der Übergang zwischen der Umfangsfläche des erweiterten Abschnitts (22) der Ausnehmung (20) und der dem erweiterten Abschnitt (22) zugewandten Unterseite (30) der Stufe (28) einen konkav ausgerundeten Querschnitt (46) aufweist.A cylindrical ceramic isolator member (14) for a receptacle for releasably securing a nozzle to a laser processing head, comprising: a central recess (20) for receiving an insert (34), the recess (20) having an enlarged portion (22) with an internal thread (24) for screwing in the insert (34), and a smaller diameter portion (26) separated from the widened portion (22) by a radially inwardly extending step (28), characterized in that the insulator part (14) 14) has a maximum outer diameter (D2) and a height (H3) having a ratio H3 / D2 <0.4 to each other, and that the transition between the peripheral surface of the enlarged portion (22) of the recess (20) and the Having the extended portion (22) facing bottom (30) of the step (28) has a concave rounded cross-section (46).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein zylindrisches Isolatorteil für eine Aufnahmevorrichtung zur lösbaren Befestigung einer Düse an einem Laserbearbeitungskopf, sowie für eine Aufnahmevorrichtung zur lösbaren Befestigung einer Düse an einem Laserbearbeitungskopf mit einem solchen zylindrischen Isolatorteil.The present invention relates to a cylindrical insulator portion for a receptacle for releasably securing a nozzle to a laser processing head, and to a receptacle for releasably securing a nozzle to a laser processing head having such a cylindrical insulator portion.

Bearbeitungsköpfe für das Laserschneiden sind üblicherweise mit einer Düse ausgestattet, durch die das Schneidgas und der Laserstrahl gemeinsam austreten und auf das zu bearbeitende Werkstück gerichtet werden. Des Weiteren arbeiten Schneidköpfe bzw. Schneidanlagen mit einer kapazitiven Abstandssensorik, die es ermöglicht, den Abstand zwischen der Düsenspitze und dem Werkstück zu ermitteln und durch eine entsprechende Regelungsvorrichtung konstant zu halten. Eine korrekte Funktionsweise der kapazitiven Abstandsmessung setzt voraus, dass die Schneiddüse elektrisch isoliert am Bearbeitungskopf angebracht werden kann. Zu diesem Zweck umfasst die Aufnahmevorrichtung für die Düse ein zylindrisches Isolatorteil aus Keramik mit einer zentralen Ausnehmung, die einen Einsatz aufnimmt, in welchen die Düse lösbar eingesetzt ist. Eine derartig gestaltete Aufnahmevorrichtung ist in DE 10 2007 040 843 A1 offenbart.Processing heads for laser cutting are usually equipped with a nozzle through which the cutting gas and the laser beam emerge together and are directed onto the workpiece to be machined. Furthermore, cutting heads or cutting systems operate with a capacitive distance sensor, which makes it possible to determine the distance between the nozzle tip and the workpiece and to keep constant by a corresponding control device. A correct operation of the capacitive distance measurement requires that the cutting nozzle can be mounted electrically isolated on the machining head. For this purpose, the receiving device for the nozzle comprises a cylindrical insulator part made of ceramic with a central recess which receives an insert, in which the nozzle is detachably inserted. Such a receiving device is designed in DE 10 2007 040 843 A1 disclosed.

Der Einsatz ist gewöhnlich als Gewindeeinsatz ausgebildet, mit einem Innengewinde, in welches die Düse eingeschraubt ist. Ein Außengewinde an der Umfangsseite des Einsatzes erlaubt ein Einschrauben desselben in ein Innengewinde, das in einer Umfangswand eines radial erweiterten Abschnitts der Ausnehmung des Isolatorteils vorgesehen ist. An diesen erweiterten Abschnitt schließt sich axial ein Abschnitt kleineren Durchmessers an, der von diesem erweiterten Abschnitt durch eine Stufe getrennt ist.The insert is usually designed as a threaded insert, with an internal thread into which the nozzle is screwed. An external thread on the peripheral side of the insert allows it to be screwed into an internal thread provided in a peripheral wall of a radially expanded portion of the recess of the insulator part. This axially expanded portion is followed axially by a smaller diameter portion separated from this extended portion by a step.

Zum Wechseln der Düse existieren automatisierte Düsenwechselvorrichtungen. Durch die maschinelle Handhabung wird die Aufnahmevorrichtung stark beansprucht. Es kann insbesondere an dem Isolatorteil, das aus einem spröden Keramikmaterial besteht, zu Schädigungen führen, da die in dieses Teil eingeleiteten Lasten und Kräfte hoch sind und mitunter schlagartig auftreten.To change the nozzle exist automated nozzle changing devices. Due to the mechanical handling of the recording device is heavily stressed. It may in particular on the insulator part, which consists of a brittle ceramic material, lead to damage, since the introduced into this part loads and forces are high and sometimes occur suddenly.

Die bekannten Isolatorteile und Einsätze eignen sich daher nicht für eine Verwendung mit automatisierten Düsenwechselvorrichtungen. Durch die filigrane Struktur der Bauteile und die hohe Sprödigkeit des Materials neigen die bekannten Aufnahmevorrichtungen zu einem Versagen bei hohen Belastungen, die bei einer maschinellen Handhabung entstehen können.The known insulator parts and inserts are therefore not suitable for use with automated nozzle changing devices. The filigree structure of the components and the high brittleness of the material, the known recording devices tend to failure at high loads, which may arise in a machine handling.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Aufnahmevorrichtungen der eingangs beschriebenen Art derart zu verbessern, dass die vorstehend genannten Probleme überwunden werden und sie sich auch zur Verwendung mit maschinellen Düsenwechselvorrichtungen eignen, ohne dass Beschädigungen an Teilen der Aufnahmevorrichtung oder der Düse selbst auftreten.It is therefore an object of the present invention to improve the known from the prior art receiving devices of the type described above such that the above-mentioned problems are overcome and they are also suitable for use with mechanical nozzle changing devices, without damaging parts of the receiving device or the nozzle itself.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein zylindrisches Isolatorteil für eine Aufnahmevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, sowie durch eine Aufnahmevorrichtung mit derselben.This object is achieved by a cylindrical insulator part for a receiving device with the features of claim 1, and by a receiving device with the same.

Das Isolatorteil weist günstige Proportionen auf, nämlich ein Verhältnis seines maximalen äußeren Durchmessers D2 zu seiner Höhe H3 entsprechend H3/D2 < 0,4. Hierdurch wird sichergestellt, dass auftretende radiale Belastungen, die sie beim Einschrauben der Düse auftreten können, nicht zu übermäßigen Biegebeanspruchungen des zylindrischen Isolatorteils führen. Durch die flache Form des Isolatorteils wird der Hebelarm einer radialen Kraft bezüglich der Aufnahmestelle am Laserbearbeitungskopf reduziert. Radiale Belastungen der Aufnahmevorrichtung können beispielsweise beim horizontalen Anfahren des Schneidkopfes an die Wechseleinrichtung auftreten.The insulator part has favorable proportions, namely a ratio of its maximum outer diameter D2 to its height H3 corresponding to H3 / D2 <0.4. This ensures that occurring radial loads, which may occur when screwing the nozzle, do not lead to excessive bending stresses of the cylindrical insulator part. Due to the flat shape of the insulator part of the lever arm of a radial force with respect to the receiving point on the laser processing head is reduced. Radial loads on the receiving device can occur, for example, when the cutting head is approaching the changing device horizontally.

Ferner verbleibt vorzugsweise zwischen dem Einsatz im vollständig aufgenommenen Zustand und der Seite der Stufe, die dem Einsatz zugewandt ist, ein Zwischenraum. Beispielsweise kann hierfür ein Zwischenraum zwischen einer dem erweiterten Abschnitt zugewandten Unterseite der Stufe und dem Innengewinde ausgebildet sein. Dieser bildet einen Luftspalt zwischen dem Einsatz und dem Isolatorteil im mittleren Bereich der Aufnahmevorrichtung, durch welchen auftretende Belastungen nicht vom Einsatz auf den Isolatorteil übertragen werden. Dies bedeutet, dass eine in den Einsatz eingeleitete Last nicht in die Stufe eingeleitet wird, die den radial erweiterten Abschnitt der Ausnehmung von dem Abschnitt kleineren Durchmessers trennt.Further, preferably, there remains a gap between the insert in the fully received state and the side of the step facing the insert. For example, for this purpose, a gap between an extended portion of the underside facing the step and the internal thread may be formed. This forms an air gap between the insert and the insulator part in the central region of the receiving device by which occurring loads are not transmitted from the insert to the insulator part. This means that a load introduced into the insert is not introduced into the step which separates the radially widened section of the recess from the section of smaller diameter.

Die erfindungsgemäße Merkmalskombination sorgt für eine Minimierung der Beanspruchungen, die in dem Isolatorteil während eines maschinell durchgeführten Düsenwechsels auftreten können. Die Gefahr einer Beschädigung insbesondere des Isolatorteils wird infolgedessen minimiert.The combination of features according to the invention ensures a minimization of the stresses that can occur in the insulator part during a mechanically performed nozzle change. The risk of damage, in particular of the insulator part is minimized as a result.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Übergang zwischen der Umfangswand des erweiterten Abschnitts der Ausnehmung und der dem Einsatz zugewandten Unterseite der Stufe einen konkav ausgerundeten Querschnitt auf. Hierdurch wird ein gleichförmiger Übergang zwischen der Stufe und dem erweiterten Abschnitt geschaffen. Hierdurch werden Spannungen im Material des Isolatorteils weiter reduziert. Die Widerstandsfähigkeit gegenüber radial angreifenden Kräften wird erhöht.According to a preferred embodiment of the present invention, the transition between the peripheral wall of the widened portion of the recess and the insert-facing bottom of the step has a concavely rounded cross-section. This will be a uniform Transition created between the stage and the extended section. As a result, stresses in the material of the insulator part are further reduced. The resistance to radial forces is increased.

Vorzugsweise weist dieser konkav ausgerundete Abschnitt am Übergang zwischen der Umfangswand des erweiterten Abschnitts der zentralen Ausnehmung und der dem Einsatz zugewandten Unterseite der Stufe einen Kerbradius R2 zwischen 0,3 mm und 0,5 mm auf.Preferably, this concavely rounded portion at the transition between the peripheral wall of the enlarged portion of the central recess and the insert-facing bottom of the step has a notch radius R2 between 0.3 mm and 0.5 mm.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Isolatorteil an seinem vom Einsatz abgewandten axialen Ende einen sich radial nach außen erstreckenden Flansch auf, dessen Durchmesser den maximalen äußeren Durchmesser des Isolatorteils bildet und welcher gegenüber einer benachbarten äußeren Umfangsfläche des Isolatorteils mit kleinerem Durchmesser abgestuft ist, wobei der Übergang zwischen der äußeren Umfangsfläche kleineren Durchmessers und der dem Einsatz zugewandten Seite des Flansches einen konkav ausgerundeten Querschnitt aufweist. Auch in diesem Fall dient die konkave Ausrundung des Querschnitts zur Minimierung auftretender Spannungen und zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit gegenüber radial angreifenden Kräften.According to another preferred embodiment of the present invention, the insulator portion has a radially outwardly extending flange at its axial end remote from the insert, the diameter of which forms the maximum outer diameter of the insulator portion and which is stepped from an adjacent outer peripheral surface of the smaller diameter insulator portion wherein the transition between the outer peripheral surface of smaller diameter and the insert-facing side of the flange has a concave rounded cross-section. Also in this case, the concave fillet of the cross section serves to minimize stress occurring and increase the resistance to radial forces.

Vorzugsweise weist der Flansch des Isolatorteils eine axiale Dicke H1 zwischen 4 mm und 6 mm auf.Preferably, the flange of the insulator part has an axial thickness H1 between 4 mm and 6 mm.

Weiter vorzugsweise weist der Flansch des Isolatorteils einen Durchmesser D2 zwischen 30 mm und 32 mm auf.Further preferably, the flange of the insulator part has a diameter D2 between 30 mm and 32 mm.

Weiter vorzugsweise weist die äußere Umfangsfläche kleineren Durchmessers D1 einen Durchmesser zwischen 25 und 28 mm auf.Further preferably, the outer peripheral surface of smaller diameter D1 a diameter between 25 and 28 mm.

Weiter vorzugsweise weist dieser konkav ausgerundete Querschnitt am Übergang zwischen der äußeren Umfangsfläche kleineren Durchmessers und der dem Einsatz zugewandten Seite des Flansches einen Kerbradius R1 zwischen 0,8 mm und 1,2 mm auf. Weiter vorzugsweise ist die zentrale Öffnung des Einsatzes mit einem Innengewinde versehen, welches ein Maß G1 zwischen M14x1 und M16x1(DIN 13) aufweist. Ein derart großes Gewinde stellt eine ausreichende Toleranz gegenüber der Lage und Position der Düse während des Einschraubvorgangs sicher und ermöglicht die Übertragung großer axialer Kräfte, die beim maschinellen Einschrauben der Düse entstehen können. Diese axialen Kräfte werden dann ausschließlich im Einsatz aufgenommen.Further preferably, this concavely rounded cross-section at the transition between the outer peripheral surface of smaller diameter and the side facing the insert of the flange has a notch radius R1 between 0.8 mm and 1.2 mm. Further preferably, the central opening of the insert is provided with an internal thread, which is a measure G1 between M14x1 and M16x1 (DIN 13). Such a large thread ensures a sufficient tolerance to the position and position of the nozzle during the screwing operation and allows the transmission of large axial forces that can occur when screwing the nozzle mechanically. These axial forces are then absorbed only in use.

Weiter vorzugsweise weist das Isolatorteil eine axiale Dicke H3 zwischen 9 mm und 11 mm auf.Further preferably, the insulator part has an axial thickness H3 between 9 mm and 11 mm.

Weiter vorzugsweise weist das Innengewinde des erweiterten Abschnitts ein Maß G2 zwischen M17x0,75 und M19x0,75 (DIN 13) auf.Further preferably, the internal thread of the widened portion has a dimension G2 between M17x0.75 and M19x0.75 (DIN 13).

Die Erfindung betrifft ferner eine Aufnahmevorrichtung mit einem Isolatorteil der oben beschriebenen Art, in das ein Einsatz mit einer zentralen Öffnung zur lösbaren Aufnahme der Düse eingeschraubt ist.The invention further relates to a receiving device with an insulator part of the type described above, in which an insert is screwed with a central opening for releasably receiving the nozzle.

Der Einsatz kann aus einem Werkstoff mit hoher Duktilität hergestellt sein, wie etwa Stahl, Edelstahl oder austenitischem Edelstahl. Ein solcher Werkstoff mit hoher Duktilität ermöglicht, dass der Einsatz die über die Düsenwechselvorrichtung und die Düse eingeleitete Last elastisch aufnehmen kann. Externe Belastungen im der Düse zugewandten Bereich der Aufnahmevorrichtung führen dann zu einer Verformung des Einsatzes. Die Last wird somit im Einsatz abgebaut und nicht oder nur zu einem sehr kleinen Anteil in das Isolatorteil eingeleitet. Beispielsweise kann der Einsatz aus austenitischem Edelstahl X8CrNi18-9 (1.4305 nach DIN EN 10088) hergestellt sein. Dieses Material weist die gewünschte hohe Duktilität auf, die eine Verformung des Einsatzes zulässt. Weiter vorzugsweise weist der Einsatz einen sich radial nach außen erstreckenden Flansch auf, der im vollständig aufgenommenen Zustand des Einsatzes flächig am Isolatorteil anliegt. Durch die flächige Anlage bzw. Auflage wird das Auftreten punktueller Spannungsspitzen im Isolatorteil verhindert und so ein schlagartiges Versagen des spröden Materials unterbunden. Weiter vorzugsweise weist der Flansch des Einsatzes eine axiale Dicke zwischen 0,4 mm und 0,6 mm auf.The insert may be made of a high ductility material, such as steel, stainless steel or austenitic stainless steel. Such a high ductility material allows the insert to resiliently receive the load introduced via the nozzle changing device and the nozzle. External loads in the nozzle-facing area of the receiving device then lead to a deformation of the insert. The load is thus degraded in use and not or only introduced to a very small proportion in the insulator part. For example, the insert can be made of austenitic stainless steel X8CrNi18-9 (1.4305 according to DIN EN 10088). This material has the desired high ductility that allows deformation of the insert. Further preferably, the insert has a radially outwardly extending flange, which rests flat in the fully absorbed state of the insert on the insulator part. The areal contact or support prevents the occurrence of punctual voltage peaks in the insulator part and thus prevents a sudden failure of the brittle material. Further preferably, the flange of the insert has an axial thickness between 0.4 mm and 0.6 mm.

Die Erfindung betrifft ferner einen Laserbearbeitungskopf, umfassend eine Aufnahmevorrichtung der oben beschriebenen Art und eine Düse, die lösbar in die zentrale Öffnung des Einsatzes der Aufnahmevorrichtung aufgenommen ist.The invention further relates to a laser processing head comprising a receptacle of the type described above and a nozzle detachably received in the central opening of the insert of the receptacle.

Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

1 stellt einen axialen Schnitt durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Isolatorteils mit einem aufgenommenen Einsatz dar.
2 ist eine weitere Darstellung der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Isolatorteils aus 1 ohne einen Einsatz.
3 ist eine weitere Darstellung der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Isolatorteils aus 1 mit einem aufgenommenen Einsatz.

In the following, a preferred embodiment of the present invention will be explained in more detail with reference to the drawing.

1 FIG. 3 shows an axial section through an embodiment of the insulator part according to the invention with a recorded insert. FIG.
2 is a further illustration of the embodiment of the insulator part of the invention 1 without an insert.
3 is a further illustration of the embodiment of the insulator part of the invention 1 with a recorded insert.

Die in der 1 dargestellte Aufnahmevorrichtung 10 ist zur lösbaren Befestigung einer nicht näher dargestellten Düse an einen Laserbearbeitungskopf vorgesehen und umfasst ein Isolatorteil 14 sowie einen darin eingesetzten Einsatz 34. Die Düse wird in diesem Fall von unten (entsprechend der Orientierung in der Zeichnung) in die Aufnahmevorrichtung 10 eingesetzt. Bei der Düse kann es sich beispielsweise um eine konische Düse handeln, wie sie in DE 10 2007 040 843 dargestellt ist und an ihrer der Aufnahmevorrichtung 10 zugewandten Seite einen Gewindeansatz aufweist, der auf noch näher zu beschreibenden Weise in die Aufnahmevorrichtung 10 einschraubbar ist. Die Düsenöffnung, die dem Werkstück zugewandt ist, weist in diesem Fall nach unten. Ein Laserstrahl passiert den Laserbearbeitungskopf axial von oben nach unten und durchquert einen zentralen Durchgangskanal 12 in der Aufnahmevorrichtung 10. Zusätzlich wird während der Laserbearbeitung ein Prozessgas durch den zentralen Durchgangskanal 12 geleitet. The in the 1 illustrated recording device 10 is provided for releasable attachment of a nozzle, not shown, to a laser processing head and includes an insulator part 14 as well as an insert used therein 34 , The nozzle is in this case from below (according to the orientation in the drawing) in the receiving device 10 used. The nozzle may be, for example, a conical nozzle, as in DE 10 2007 040 843 is shown and at its the receiving device 10 facing side has a threaded projection, in a manner to be described in more detail in the receiving device 10 can be screwed. The nozzle opening facing the workpiece has in this case downwards. A laser beam passes axially through the laser processing head from top to bottom and passes through a central passageway 12 in the cradle 10 , In addition, a process gas is passed through the central passageway during laser processing 12 directed.

Die Aufnahmevorrichtung 10 umfasst ein zylindrisches Isolatorteil 14, das aus einem Keramikmaterial hergestellt ist, wie beispielsweise einer Glaskeramik, die spanend bearbeitet werden kann. Der Begriff „zylindrisch“ soll in diesem Zusammenhang auch Formen einschließen, die gegeneinander radial abgestufte Außenflächen unterschiedlichen Durchmessers aufweisen. Bei der vorliegenden Ausführungsform weist das Isolatorteil 14 an seinem axial oberen Ende, das der Düse abgewandt ist, einen sich radial nach außen erstreckenden Flansch 16 auf. Unterhalb dieses Flansches 16 schließt sich eine Umfangsfläche 18 kleineren Durchmessers an, die gegenüber dem Flansch 16 nach innen abgestuft ist.The cradle 10 comprises a cylindrical insulator part 14 which is made of a ceramic material, such as a glass ceramic, which can be machined. The term "cylindrical" is intended in this context to include forms that have against each other radially stepped outer surfaces of different diameters. In the present embodiment, the insulator part 14 at its axially upper end, which faces away from the nozzle, a radially outwardly extending flange 16 on. Below this flange 16 closes a peripheral surface 18 smaller diameter, compared to the flange 16 graduated inside.

Das Isolatorteil 14 umfasst ferner eine zentrale Ausnehmung 20, die sich axial durch das gesamte Isolatorteil 14 erstreckt und den zentralen Durchgangskanal 12 für den Laserstrahl und das Prozessgas bildet. Diese Ausnehmung 20 umfasst am unteren Ende des Isolatorteils 14 einen radial erweiterten Abschnitt 22, dessen Umfangswand mit einem Innengewinde 24 versehen ist, und einen Abschnitt 26 kleineren Durchmessers am oberen Ende des Isolatorteils 14, der von dem erweiterten Abschnitt 22 durch eine Stufe 28 getrennt ist, die sich radial nach innen erstreckt. Diese Stufe 28 weist eine flache ringförmige Unterseite 30 auf. Radial nach außen ist der Abschnitt 26 kleineren Durchmessers durch eine kegelstwnpfförmige Umfangswand 32 begrenzt, durch welche sich der Abschnitt 26 kleineren Durchmessers axial nach oben leicht erweitert.The insulator part 14 further comprises a central recess 20 extending axially through the entire insulator part 14 extends and the central passageway 12 for the laser beam and the process gas forms. This recess 20 includes at the lower end of the insulator part 14 a radially expanded section 22 , whose peripheral wall with an internal thread 24 is provided, and a section 26 smaller diameter at the upper end of the insulator part 14 that of the extended section 22 through a stage 28 is separated, which extends radially inward. This level 28 has a flat annular bottom 30 on. Radially outward is the section 26 smaller diameter through a Kegelstwnpfförmige peripheral wall 32 limited by which the section 26 smaller diameter axially upwards slightly widened.

In die zentrale Ausnehmung 20 des Isolatorteils 14 ist von dessen Unterseite her ein Einsatz 34 eingesetzt, der eine im Wesentlichen zylindrische Buchse 36 mit einem Außengewinde 38 an deren Umfangsseite umfasst, welches in das Innengewinde 24 des erweiterten Abschnitts 22 eingeschraubt ist. Vom unteren Ende der Buchse 36 aus erstreckt sich ein ringförmiger Flansch 40 radial nach außen, der im vollständig eingeschraubten Zustand des Einsatzes 34 flächig an der Unterseite des Isolatorteils 14 anliegt. Der Flansch 40 begrenzt somit die Einschraubtiefe des Isolatorteils 34 in den erweiterten Abschnitt 22 des Isolatorteils 14.In the central recess 20 of the insulator part 14 is from the bottom of an insert 34 used, which is a substantially cylindrical socket 36 with an external thread 38 on the peripheral side, which in the internal thread 24 of the extended section 22 is screwed. From the bottom of the socket 36 from extends an annular flange 40 radially outward, in the fully screwed state of the insert 34 flat at the bottom of the insulator part 14 is applied. The flange 40 thus limits the depth of engagement of the insulator part 34 in the extended section 22 of the insulator part 14 ,

Die Buchse 36 des Einsatzes 34 weist ferner auf nicht näher dargestellte Weise ein Innengewinde 42 auf, in welches ein Außengewinde der Düse einschraubbar ist. Dieses Einschrauben kann insbesondere durch eine maschinelle Düsenwechselvorrichtung erfolgen. Um die mechanischen Lasten beim Düsenwechsel zu verringern und insbesondere Beschädigungen des spröden Keramikmaterials des Isolatorteils 14 zu vermeiden, weist die erfindungsgemäße Aufnahmevorrichtung 10 besondere Merkmale auf, die im Folgenden näher beschrieben werden.The socket 36 of the insert 34 also has a manner not shown an internal thread 42 into which an external thread of the nozzle can be screwed. This screwing can be done in particular by a mechanical nozzle changing device. To reduce the mechanical loads when changing nozzles and in particular damage to the brittle ceramic material of the insulator part 14 to avoid, has the recording device of the invention 10 special features, which are described in more detail below.

Der Einsatz 34 besteht erfindungsgemäß aus Stahl, vorzugsweise aus austenitischem Edelstahl, also einem Werkstoff mit einer hohen Duktilität. Aus diesem Grund kann der Einsatz 34 die beim Düsenwechsel eingeleiteten Lasten besser aufnehmen und abbauen, so dass sie nicht oder nur in geringem Umfang in das Isolatorteil 14 eingeleitet werden. Bei dem austenitischen Edelstahl, aus welchem der Einsatz 34 hergestellt ist, kann es sich beispielsweise um X8CrNi18-9 (1.4305 nach DIN EN 10088) handeln.The use 34 According to the invention consists of steel, preferably austenitic stainless steel, ie a material with a high ductility. Because of this, the use can 34 better absorb and reduce the loads introduced at the nozzle change, so that they do not or only to a small extent in the insulator part 14 be initiated. In the austenitic stainless steel, from which the use 34 is prepared, it may be, for example, X8CrNi18-9 (1.4305 according to DIN EN 10088).

Der äußere Durchmesser des Flansches 16 bestimmt den maximalen äußeren Durchmesser D2 des Isolatorteils 14. Dieser maximale äußere Durchmesser D2 steht zu der Gesamthöhe H3 des Isolatorteils 14 in einem Verhältnis, das ausgedrückt wird durch H3/D2 < 0,4. Das Isolatorteil 14 ist somit relativ flach ausgebildet, so dass auftretende radiale Belastungen auf das Isolatorteil 14 gut aufgenommen werden können.The outer diameter of the flange 16 determines the maximum outer diameter D2 of the insulator part 14 , This maximum outer diameter D2 stands to the total height H3 of the insulator part 14 in a ratio expressed by H3 / D2 <0.4. The insulator part 14 is thus formed relatively flat, so that occurring radial loads on the insulator part 14 can be well received.

Im vollständig aufgenommenen Zustand des Einsatzes 34 in die zentrale Ausnehmung 20, also in vollständig eingeschraubten Zustand der Buchse 36 in den erweiterten Abschnitt 22, verbleibt ein spaltförmiger Zwischenraum 44 zwischen dem Einsatz 34 und der ringförmigen Unterseite 30 der Stufe 28. Hierdurch wird verhindert, dass axiale Lasten an dieser Stelle über den Einsatz 34 in das Isolatorteil 14 eingeleitet werden. Ferner dient der Flansch 40 des Einsatzes 34 zu einer flächigen Verteilung solcher axialen Lasten auf den Körper des Isolatorteils 14.In fully absorbed condition of use 34 in the central recess 20 , So in fully screwed state of the socket 36 in the extended section 22 , remains a gap-shaped gap 44 between the use 34 and the annular bottom 30 the stage 28 , This will prevent axial loads at this point over the insert 34 in the insulator part 14 be initiated. Furthermore, the flange is used 40 of the insert 34 to a planar distribution of such axial loads on the body of the insulator part 14 ,

Das Innengewinde 42 in der zentralen Öffnung des Einsatzes 34 weist ein Maß G1 zwischen M14x1 und M16x1 (metrisches Iso-Feingewinde nach DIN 13) auf. Der Gewindedurchmesser ist somit relativ groß gewählt, so dass ausreichende Toleranzen gegenüber der Lage und Position der Düse während des Einschraubvorgangs sichergestellt werden. Die axialen Kräfte, die beim maschinellen Einschrauben auftreten können, lassen sich hierdurch gut übertragen und vom Einsatz 34 aufnehmen.The internal thread 42 in the central opening of the insert 34 has a measure G1 between M14x1 and M16x1 (metric iso-fine thread according to DIN 13 ) on. The thread diameter is thus chosen to be relatively large, so that sufficient tolerances with respect to the position and position of the nozzle be ensured during the screwing. The axial forces that can occur during mechanical screwing, can thus be well transferred and used 34 take up.

In der zentralen Ausnehmung 20 des Isolatorteils 14 ist der Übergang zwischen dem erweiterten Abschnitt 22 und der Unterseite 30 der Stufe, die dem Einsatz 34 zugewandt ist, als ausgerundeter Querschnitt ausgebildet. Hierdurch wird verhindert, dass die sich radial erstreckende Fläche der Unterseite 30 und die im wesentlichen zylindrische Umfangswand des erweiterten Abschnitts 22 im Querschnitt exakt senkrecht aufeinanderstoßen und sich infolgedessen ein scharfer Übergang zwischen diesen im Querschnitt senkrecht zueinander stehenden Flächen ergibt, der zu Spannungsspitzen bei in das Isolatorteil 14 eingeleiteten Lasten führen kann. Solche Spannungsspitzen werden durch den ausgerundeten Querschnitt 46 gemildert. Bei der vorliegenden Ausführungsform weist dieser konkav ausgerundete Querschnitt 46 am Übergang zwischen dem erweiterten Abschnitt 22 der zentralen Ausnehmung 20 und der Unterseite 30 der Stufe 28 einen Kerbradius R2 zwischen 0,3 mm und 0,5 mm auf.In the central recess 20 of the insulator part 14 is the transition between the extended section 22 and the bottom 30 the stage, the use 34 facing, formed as a rounded cross-section. This prevents the radially extending surface of the underside 30 and the substantially cylindrical peripheral wall of the expanded portion 22 in cross-section exactly perpendicular to each other and, as a result, a sharp transition between these perpendicular to each other in cross-section surfaces results in the voltage peaks in the insulator part 14 lead introduced loads. Such stress peaks are due to the rounded cross-section 46 mitigated. In the present embodiment, this concavely rounded cross-section 46 at the transition between the extended section 22 the central recess 20 and the bottom 30 the stage 28 a notch radius R2 between 0.3 mm and 0.5 mm.

In vergleichbarer Weise ist an der Außenseite des Isolatorteils 14 der Übergang zwischen der äußeren Umfangsfläche 18 kleineren Durchmessers und der Unterseite des Flansches 16, d. h. der Seite 48, dem Einsatz 34 zugewandt ist, als konkav ausgerundeter Querschnitt 50 ausgebildet. Auch dieser ausgerundete Querschnitt 50 dient zur Verminderung von Spannungsspitzen. Dieser konkav ausgerundete Querschnitt 50 auf der Außenseite des Isolatorteils 14 weist bei der vorliegenden Ausführungsform einen Kerbradius R1 zwischen 0,8 mm und 1,2 mm auf.In a similar way is on the outside of the insulator part 14 the transition between the outer peripheral surface 18 smaller diameter and the bottom of the flange 16 ie the page 48 , the use 34 facing, as a concave rounded cross-section 50 educated. Also this rounded cross section 50 serves to reduce voltage peaks. This concavely rounded cross-section 50 on the outside of the insulator part 14 has a notch radius in the present embodiment R1 between 0.8 mm and 1.2 mm.

Die vorliegend dargestellte Aufnahmevorrichtung 10 ist Bestandteil eines Laserbearbeitungskopfes, der ferner die nicht gezeigte Düse umfasst, die lösbar im Einsatz 34 der Aufnahmevorrichtung 10 eingeschraubt ist.The recording device shown here 10 is part of a laser processing head further comprising the nozzle, not shown, which is releasably in use 34 the cradle 10 is screwed.

2 zeigt das Isolatorteil 14 ohne den Einsatz 34 in einer Schnittansicht entsprechend 1, einschließlich Angaben von Abmessungen, die spezifisch für die vorliegende bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sind. 2 shows the insulator part 14 without the use 34 in a sectional view accordingly 1 including dimensions indicative of the present preferred embodiment of the invention.

R2 bezeichnet den Kerbradius zwischen 0,3 mm und 0,5 mm am Übergang zwischen dem erweiterten Abschnitt 22 der zentralen Ausnehmung 20 und der Unterseite 30 der Stufe 28. R1 bezeichnet den Kerbradius des konkav ausgerundeten Querschnitt 50 auf der Außenseite des Isolatorteils 14 zwischen 0,8 mm und 1,2 mm. Der Flansch 16 des Isolatorteils 14 weist eine axiale Dicke H1 zwischen 4 mm und 6 mm und einen Durchmesser D2 zwischen 30 mm und 32 mm auf. Die äußere Umfangsfläche 18 kleineren Durchmessers weist einen Durchmesser D1 zwischen 25 und 28 mm auf. Das Isolatorteil 14 weist eine axiale Dicke H3 zwischen 9 mm und 11 mm auf. Das Innengewinde 24 des erweiterten Abschnitts 22 weist ein Maß G2 zwischen M17x0,75 und M19x0,75 (DIN 13) auf. Der Abschnitt 26 kleineren Durchmessers am oberen Ende des Isolatorteils 14 weist einen maximalen Durchmesser D3 zwischen 10 mm und 12 mm und einen Öffnungswinkel W1 zwischen 10° und 12° auf. R2 indicates the notch radius between 0.3 mm and 0.5 mm at the transition between the extended section 22 the central recess 20 and the bottom 30 the stage 28 , R1 denotes the notch radius of the concavely rounded cross-section 50 on the outside of the insulator part 14 between 0.8 mm and 1.2 mm. The flange 16 of the insulator part 14 has an axial thickness H1 between 4 mm and 6 mm and a diameter D2 between 30 mm and 32 mm. The outer peripheral surface 18 smaller diameter has a diameter D1 between 25 and 28 mm. The insulator part 14 has an axial thickness H3 between 9 mm and 11 mm. The internal thread 24 of the extended section 22 has a measure G2 between M17x0.75 and M19x0.75 (DIN 13 ) on. The section 26 smaller diameter at the upper end of the insulator part 14 has a maximum diameter D3 between 10 mm and 12 mm and an opening angle W1 between 10 ° and 12 °.

3 zeigt das Isolatorteil 14 aus den 1 und 2 in das der Einsatz 34 aufgenommen ist, mit Bemaßungen. Demnach weist der Flansch 40 des Einsatzes 34 eine axiale Dicke zwischen 0,4 mm und 0,6 mm, so dass die Aufnahmevorrichtung 10 einschließlich des Isolatorteils 14 und des Einsatzes 34 eine Gesamtdicke H2 zwischen 9,4 mm und 11,6 mm aufweist. 3 shows the insulator part 14 from the 1 and 2 in that the use 34 is included, with dimensions. Accordingly, the flange points 40 of the insert 34 an axial thickness between 0.4 mm and 0.6 mm, so that the receiving device 10 including the insulator part 14 and the use 34 a total thickness H2 between 9.4 mm and 11.6 mm.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele:Preferred embodiments:

1. Aufhahmevorrichtung 10 for releasably securing a nozzle to a laser processing head, comprising a cylindrical insulator part ( 14 ) made of ceramic with a central recess ( 20 ) and an insert ( 34 ), which in the recess ( 20 ) is received and has a central opening for releasably receiving the nozzle, wherein the recess ( 20 ) an extended section ( 22 ) having an internal thread ( 24 ) into which an external thread ( 38 ) on the peripheral side of the insert ( 34 ) and a section ( 26 ) of smaller diameter coming from the extended section ( 22 ) by a radially inwardly extending step ( 28 ), characterized in that the insert ( 34 ) is made of stainless steel, that the insulator part ( 14 ) a maximum outer diameter D2 and a height H3 having a ratio H3 / D2 <0.4 to each other, and that in the fully absorbed state of the insert ( 34 ) in the recess ( 20 ) a gap ( 44 ) between use ( 34 ) and the use ( 34 ) facing underside ( 30 ) of the stage ( 28 ) remains.
2. Recording device according to Example 1, characterized in that the transition between the peripheral surface of the enlarged portion ( 22 ) of the recess ( 20 ) and the use ( 34 ) facing the underside ( 30 ) of the stage ( 28 ) has a concavely rounded cross-section ( 46 ) having.
3. Recording device according to Example 2, characterized in that the concave rounded cross-section ( 46 ) at the transition between the peripheral surface of the extended portion ( 22 ) of the recess ( 20 ) and the underside facing the insert ( 30 ) of the stage ( 28 ) a notch radius ( R2 ) between 0.3 mm and 0.5 mm.
4. Recording device according to Example 1, characterized in that the insulator part ( 14 ) at its end facing away from the insert axial end a radially outwardly extending flange ( 16 ) whose diameter is the maximum outer diameter D of the insulator part ( 14 ) and against an adjacent outer peripheral surface of the insulator part ( 14 ) is stepped with a smaller diameter, wherein the transition between the outer peripheral surface ( 18 ) of smaller diameter and the use ( 34 ) facing side ( 48 ) of the flange ( 16 ) has a concavely rounded cross-section ( 50 ) having.
5. Recording device according to Example 4, characterized in that the flange ( 16 ) of the insulator part ( 14 ) has an axial thickness (H1) between 4 mm and 6 mm.
6. Recording device according to Example 4, characterized in that the flange ( 16 ) of the insulator part ( 14 ) has a diameter (D2) between 30 mm and 32 mm.
7. Recording device according to Example 4, characterized in that the outer peripheral surface ( 18 ) of smaller diameter has a diameter (D1) between 25 and 28 mm.
8. receiving device according to Example 4, characterized in that the concave rounded cross-section ( 50 ) at the transition between the outer peripheral surface ( 18 ) of smaller diameter and the use ( 34 ) facing side ( 48 ) of the flange ( 16 ) a notch radius between ( R1 ) 0.8 mm and 1.2 mm.
9. Recording device according to Example 1, characterized in that the central opening of the insert ( 34 ) with an internal thread ( 42 ), which has a dimension (G1) between M14x1 and M16x1 (DIN 13 ) having.
10. Recording device according to Example 1, characterized in that the insert ( 34 ) is made of a ductile material with good machinability.
11. Recording device according to Example 10, characterized in that the insert ( 34 ) made of austenitic stainless steel X8CrNi18-9 (1.4305 according to DIN EN 10088).
12. Recording device according to Example 1, characterized in that the insert ( 34 ) a radially outwardly extending flange ( 40 ) in the fully received state of the insert ( 34 ) flat on the insulator part ( 14 ) is present.
13. Recording device according to Example 11, characterized in that the flange ( 40 ) of the mission ( 34 ) has an axial thickness between 0.4 mm and 0.6 mm.
14. Recording device according to Example 1, characterized in that the insulator part ( 14 ) has an axial thickness (H3) between 9 mm and 11 mm.
15. Recording device according to claim 1 , characterized in that the internal thread ( 24 ) of the extended section ( 22 ) a measure ( G2 ) between M17x0.75 and M19x0.75 (DIN 13 ) having.
16. A laser processing head comprising:

a receiving device ( 10 ) according to Example 1; and

a nozzle that is detachable into the central opening of the insert ( 34 ) of the receiving device ( 10 ) is recorded.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102007040843 A1 [0002]
DE 102007040843 [0024]

Claims

A cylindrical ceramic isolator member (14) for a receptacle for releasably securing a nozzle to a laser processing head, comprising: a central recess (20) for receiving an insert (34), the recess (20) having an enlarged portion (22) with an internal thread (24) for screwing in the insert (34), and a smaller diameter portion (26) separated from the widened portion (22) by a radially inwardly extending step (28), characterized in that the insulator part (14) 14) has a maximum outer diameter (D2) and a height (H3) having a ratio H3 / D2 <0.4 to each other, and that the transition between the peripheral surface of the enlarged portion (22) of the recess (20) and the Having the extended portion (22) facing bottom (30) of the step (28) has a concave rounded cross-section (46).

Cylindrical insulator part (14) according to Claim 1 , characterized in that a gap between a the extended portion (22) facing bottom (30) of the step (28) and the internal thread (24) remains.

Cylindrical insulator part (14) according to Claim 1 , characterized in that the concave rounded cross-section (46) at the transition between the peripheral surface of the enlarged portion (22) of the recess (20) and the bottom (30) of the step (28) has a notch radius (R2) between 0.3 mm and 0.5 mm.

A cylindrical insulator part (14) according to any one of the preceding claims, characterized in that the insulator part (14) has a radially outwardly extending flange (16) in a region in which the smaller diameter portion (26) is disposed is the maximum outer diameter (D2) of the insulator part (14) and stepped relative to an adjacent outer peripheral surface of the smaller diameter insulator part (14), the transition between the smaller diameter outer peripheral surface (18) and a side adjacent thereto (48 ) of the flange (16) has a concave rounded cross-section (50).

Cylindrical insulator part (14) according to Claim 4 , characterized in that the flange (16) of the insulator part (14) has an axial thickness (H1) between 4 mm and 6 mm.

Cylindrical insulator part (14) according to Claim 4 or 5 , characterized in that the outer peripheral surface (18) of smaller diameter has a diameter (D1) between 25 and 28 mm.

Cylindrical insulator part (14) according to Claim 4 . 5 or 6 characterized in that the concavely rounded cross-section (50) at the transition between the outer peripheral surface (18) of smaller diameter and the adjacent side (48) of the flange (16) has a notch radius between (R1) 0.8 mm and 1, 2 mm.

Cylindrical insulator part (14) according to one of the preceding claims, characterized in that the maximum outer diameter (D2) is between 30 mm and 32 mm.

Cylindrical insulator part (14) according to one of the preceding claims, characterized in that the insulator part (14) has an axial thickness (H3) between 9 mm and 11 mm.

Cylindrical insulator part (14) according to one of the preceding claims, characterized in that the internal thread (24) of the widened portion (22) has a dimension (G2) between M17x0.75 and M19x0.75 (DIN 13).

Receiving device for releasably securing a nozzle to a laser processing head, comprising: a cylindrical insulator part (14) according to any one of the preceding claims; and an insert (34) received in the central recess (20) of the cylindrical insulator member (14) and having a central opening for releasably receiving the nozzle, the insert (34) having an external thread (38) on its peripheral side is screwed into the internal thread (24) of the insulator part (14), leaving a gap (44) between the step (28) of the insulator part and the insert (34) received in the central recess (20) of the insulator part (14).

Receiving device according to Claim 11 , characterized in that the central opening of the insert (34) is provided with an internal thread (42) having a dimension (G1) between M14x1 and M16x1 (DIN 13).

Receiving device according to Claim 11 or 12 , characterized in that the insert (34) is made of a ductile material with good machinability.

Receiving device according to Claim 11 . 12 or 13 , characterized in that the insert (34) made of austenitic stainless steel X8CrNi18-9 (1.4305 according to DIN EN 10088) is made.

Recording device according to one of the preceding Claims 11 to 14 , characterized in that the insert (34) has a radially outwardly extending flange (40) which in the fully received state of the insert (34) bears flat against the insulator part (14).

Receiving device according to 15, characterized in that the flange (40) of the insert (34) has an axial thickness between 0.4 mm and 0.6 mm.