JP2018513022A - 流れ特性を調節するための摺動可能なスリーブを備えた切断ガスノズルおよびレーザー切断法 - Google Patents
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Abstract
Description
切断ギャップ内に進入する(=使用プロセス)のではなく、薄板表面上を水平に処理区域から流出してしまう(=損失プロセス)ガス量を最小限にし、
これにより機械側から提供される最大切断ガス圧もしくは必要な最大切断ガス流量を最小限にし、
切断ガスノズル1,1’により生じる騒音エミッションを最小限にし、
切断ギャップ内への切断ガスの進入が改善されることにより、機械側からの所定の最大ガス圧のもとでは、さらに大きな薄板厚さを切断することができ、
切断ギャップ内に吸い込まれる周囲空気との切断ガス(例えば、純度の高い酸素)の有害な混合を阻止する。
ノズルと薄板との間の間隔AのNC制御された変更が可能であり、これにより、
弁スリーブ10の内側で流れの分布を所望のように変更することができ、これにより、切断ガスノズル1,1’を、従来の1つ穴ノズル(一通路ノズル)としても、消費が最小限にされた副流ノズル(多通路ノズル)としても柔軟に使用することができ、
切断ガスダイナミクスの変更なしに、ひいては、切断結果の変更もなしに、平坦でないワークピース表面を自動的に補償することができる。
切断ガス流をオンにした場合、まず、リング室26もしくはスリーブ10の後端面21に負圧が形成され、この負圧によりスリーブ10は、このスリーブ10がワーク表面と接触しない場合でも、ノズルボディ5内へと後方の終端位置まで引き込まれる。切断ガスのガス圧が、スリーブ10の重量により規定される境界圧(例えば3bar)よりも低いままならば、スリーブ10は吸い込まれたままである。この状態は、例えば、切り込み加工の際や、ワークピースの彫刻加工または目印を付ける加工のためにノズルを使用する際に、またはブラシによるノズル洗浄の際に、すなわち特に、ワークピース4に対して大きなノズル間隔を置いて作業が行われる移動の際に、スリーブ10を損傷または汚染から保護するために有効であるが、スリーブ10はノズルボディ5内で後方の終端位置に留まらなければならない。
スリーブ10が耐摩耗性の高い材料、例えば酸化セラミクス(Al2O3)から製造されている場合、スリーブ10は前端面29で、例えば旋削工具またはフライス工具の使用時に、ワークピース表面の汚れを運動量伝達により、ある程度削り取ることができる。スリーブ10がワークピース表面と常に機械的に接触しているならば(スリーブ10は回転している)、例えば油膜、酸化層、インク残留物、接着剤残留物、煙残留物、金属滴などの面状の汚染物を除去することができる。しかしながら、直接的な機械的接触により、セラミックスリーブ10は、ワークピース表面に掻き傷跡を残す場合がある。さらにスリーブ10の回転により、スリーブ10とワークピース表面との間の付着摩擦や、局所的な加熱によるスリーブ10の摩耗が減じられる。
Claims (26)
- レーザー加工ヘッド(2)用の切断ガスノズル(1;1’;1’’;1’’’)であって、コア流(7)を形成する内部ノズル(6)と、該内部ノズル(6)を取り囲む、リング流(9)を形成するリングギャップノズル(8)とを備えた、レーザー加工ヘッド(2)用のガスノズル(1;1’;1’’;1’’’)において、
前記リングギャップノズル(8)のリングギャップ(11)内で、スリーブ(10)が、後方位置と前方位置との間で軸方向摺動可能にガイドされていて、前記スリーブは少なくとも前記前方位置で前記内部ノズル(6)を越えて突出し、前記リングギャップノズル(8)のノズル横断面(25)を前記両位置で異なる広さに開放することを特徴とする、レーザー加工ヘッド(2)用の切断ガスノズル(1;1’;1’’;1’’’)。 - 前記スリーブ(10)は、一方の位置では前記リングギャップノズル(8)を少なくともほぼ、特に完全に閉鎖し、他方の位置では前記リングギャップノズル(8)を開放する、請求項1記載の切断ガスノズル。
- 前記内部ノズル(6)と前記リングギャップノズル(8)とは1つのノズルボディ(5)に形成されており、前記内部ノズル(6)のノズル孔(15)と前記リングギャップノズル(8)の前記リングギャップ(11)とは少なくとも1つの接続開口(16)を介して互いに接続されている、請求項1または2記載の切断ガスノズル。
- 前記スリーブ(10)の前記後方位置において、前記スリーブ(10)の後端面(21)と前記ノズルボディ(5)との間にリング室(26)が形成されていて、該リング室は特に、前記ノズルボディ(5)と前記スリーブ(10)との間に存在するガイドギャップ(27)を介して外部の周囲に接続されており、前記少なくとも1つの接続開口(16)は、前記リング室(26)内まで延在する開口として形成されている、請求項3記載の切断ガスノズル。
- 前記内部ノズル(6)と前記リングギャップノズル(8)とは1つのノズルボディ(5)に形成されており、前記内部ノズル(6)のノズル孔(15)と前記リングギャップノズル(8)の前記リングギャップ(11)とは互いに接続されておらず、前記スリーブ(10)の前記後端面(21)と前記ノズルボディ(5)との間に存在するリング室(26)は、特に、前記ノズルボディ(5)と前記スリーブ(10)との間に存在するガイドギャップ(27)を介して外部の周囲に接続されている、請求項1または2記載の切断ガスノズル。
- 切断ガス圧が前進方向(20)に作用する、前記スリーブ(10)の表面部分は、切断ガス圧が後退方向(22)に作用する、前記スリーブ(10)の表面部分よりも大きい、請求項1から5までのいずれか1項記載の切断ガスノズル。
- 切断ガス圧が前進方向(20)に作用する、前記スリーブ(10)の表面部分は、切断ガス圧が後退方向(22)に作用する、前記スリーブ(10)の表面部分と同じ大きさであるか、またはそれよりも小さい、請求項1から5までのいずれか1項記載の切断ガスノズル。
- 前記リングギャップ(11)の内壁(13)は前記内部ノズル(6)の外面によって形成されている、請求項1から7までのいずれか1項記載の切断ガスノズル。
- 前記スリーブ(10)は、前記リングギャップ(11)の外壁(12)に摺動可能にガイドされている、請求項1から8までのいずれか1項記載の切断ガスノズル。
- 前記リングギャップ(11)には弁座(14)が配置されていて、該弁座には、前記リングギャップノズル(8)を閉鎖する位置で前記スリーブ(10)が当接する、請求項1から9までのいずれか1項記載の切断ガスノズル。
- 前記弁座(14)は、前記スリーブ(10)の前記後方位置で閉鎖されていて、前記スリーブ(10)の前記前方位置で開放されている、請求項10記載の切断ガスノズル。
- 前記弁座(14)は、前記リングギャップ(11)の円錐状の壁部分またはリング段部によって形成されている、請求項11記載の切断ガスノズル。
- 前記弁座(14)は、前記スリーブ(10)の前記前方位置で閉鎖されていて、前記スリーブ(10)の前記後方位置で開放されている、請求項10記載の切断ガスノズル。
- 前記弁座(14)は、前記リングギャップ(11)の円錐状の壁部分(24)またはリング段部によって形成されていて、前記スリーブ(10)は、前記弁座(14)に後方から係合するシール面を有している、請求項13記載の切断ガスノズル。
- 前記スリーブ(10)の、前記弁座(14)と協働するシール面は、別個のシールリング(23)によって形成されている、請求項10から14までのいずれか1項記載の切断ガスノズル。
- 前記スリーブ(10)は前記リングギャップ(11)内で傾動可能に支持されている、請求項1から15までのいずれか1項記載の切断ガスノズル。
- 前記スリーブ(10)は、該スリーブの外側で全周にわたって延在する、鋭角的なまたは丸み付けられたセンタリングフランジ(17)を有しており、該センタリングフランジ(17)は、前記リングギャップ(11)の外壁(12)に摺動可能にガイドされていて、かつ傾動可能に支持されている、請求項16記載の切断ガスノズル。
- 前記スリーブ(10)の前端面は、内側かつ/または外側に、当接傾斜部(18a,18b)を有している、請求項1から17までのいずれか1項記載の切断ガスノズル。
- 前記スリーブ(10)はセラミック、またはこれに匹敵する耐熱性かつ非導電性の材料、または少なくとも100℃までの耐熱性があるプラスチックから形成されている、請求項1から18までのいずれか1項記載の切断ガスノズル。
- 前記スリーブ(10)はその前端面(29)に、半径方向に対して傾斜して延在する少なくとも1つの、好適には複数の溝(30)を、またはそのスリーブ壁(31)に、半径方向に対して傾斜して延在する少なくとも1つの、好適には複数の孔(32)を、有している、請求項1から19までのいずれか1項記載の切断ガスノズル。
- 前記スリーブ(10)はそのスリーブ壁(31)の外面に、軸方向に対して傾斜して延在する少なくとも1つの、好適には複数の溝(33)を有している、請求項1から20までのいずれか1項記載の切断ガスノズル。
- 前記スリーブ(10)はそのスリーブ壁(31)に、少なくとも1つの、好適には複数の孔(34)を有している、請求項1から21までのいずれか1項記載の切断ガスノズル。
- 請求項1から22までのいずれか1項記載のガス供給される切断ガスノズル(1;1’;1’’;1’’’)によってワークピース(4)をレーザー切断する方法であって、
レーザービーム(3)を前記内部ノズル(6)を通して前記ワークピース(4)に向け、かつ前記スリーブ(10)を作動位置へと機械的にまたは空気圧的に摺動させる、レーザー切断する方法。 - 前記スリーブ(10)を切断ガス圧により前進方向(20)で前方に送り、前記切断ガスノズル(1)を前記ワークピース(4)に向かって異なる距離で下降させることにより前記スリーブ(10)を後退方向(22)に戻す、請求項23記載の方法。
- 請求項4記載の切断ガスノズル(1’’’)によって行う、請求項23記載の方法であって、前記切断ガス圧が境界値を超えると、前記スリーブ(10)を前進方向(20)に送り、前記切断ガス圧が境界値を下回ると、前記スリーブ(10)を後退方向(22)に引き戻す、請求項23記載の方法。
- 請求項5記載の切断ガスノズル(1’’)によって行う、請求項23記載の方法であって、前記リングギャップノズル(8)のノズル横断面(25)が開放されている場合には、周囲の空気がコア流(7)によりリング室(26)へと吸い込まれ、この空気は次いで前記コア流(7)と共に前記切断ガスノズル(1’’)から流出する、請求項23記載の方法。
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