JP2563705B2 - 材料加工工具用ノズル - Google Patents

材料加工工具用ノズル

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JP2563705B2 JP3291797A JP29179791A JP2563705B2 JP 2563705 B2 JP2563705 B2 JP 2563705B2 JP 3291797 A JP3291797 A JP 3291797A JP 29179791 A JP29179791 A JP 29179791A JP 2563705 B2 JP2563705 B2 JP 2563705B2
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    • B23K26/04Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、導電材からなるノズ
ル本体と、ノズル本体の先端に支持されたノズル電極と
を有する材料加工用の工具のためのノズルに関する。
【0002】
【従来の技術】この種のノズルはすでにドイツ特許出願
P4028338.0に開示されている。このノズルで
は、ノズル電極をノズル本体先端に保持するキャップ要
素がノズル電極を収容する。このキャップ要素は、導電
材からなり、ノズル電極から電気的に絶縁されている。
【0003】ノズルは、例えば、金属素材片(ワークピ
ース)をレーザ照射によって加工する際、言い換えれ
ば、高出力レーザビームによって素材片を切断する際に
用いられる。レーザビームは1つの経路に沿ってノズル
中央を通過する。この経路はノズル電極をも貫通する。
【0004】ノズル電極は容量性空隙計測に用いられ、
素材片に対してノズルを案内する。すなわち、ノズル電
極と素材片とを両電極とするコンデンサの容量値によっ
てノズルと素材片との距離を計測する。ノズル電極から
供給される検出信号は、ノズル本体に接続されたプラグ
ソケットの出力として現れ、続いて適宜処理される。す
なわち、素材片をアースしておき、ノズル電極に所定の
交流電流を印加することにより容量を計測することがで
きる。一般的なノズルでは、ノズル電極が中空円筒状の
絶縁体内に配置され、一部がノズル本体の先端領域内部
に配置されることもある。絶縁体としては例えばセラミ
ックが用いられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のノズルで
は、絶縁体の壁厚に起因して、ノズル先端の直径が比較
的大きくなってしまう。特に、絶縁体としてセラミック
を用いた場合、製造および安定性といった理由から壁厚
をさらに減少させることは不可能であり、ノズル先端領
域の厚みが大きくなる結果となった。したがって、でき
るだけ細いノズルが要求される適用分野、例えば、自動
車部品の三次元加工のような分野ではこういったノズル
を使用することができなかった。
【0006】また、絶縁体の使用によってノズル電極の
冷却が不足してしまう。これは、絶縁体によってノズル
電極からノズル本体への熱の放散が遮られるからであ
る。特に、運転が長びく場合または高出力での運転の場
合、ノズル電極は許容限度以上に加熱されてしまう。
【0007】さらに、絶縁体を用いてノズル電極を位置
決めすると、ノズルの価格上昇をきたしてしまう。特
に、絶縁体に高い熱抵抗が要求されると、絶縁体をセラ
ミックから製造する必要があり、価格が高くなる。
【0008】この発明は、前述のノズルを改良すること
を目的とし、すなわち、ノズルの先端領域をスリム化
し、ノズル電極の冷却を促し、しかも、安価に製造でき
るノズルを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段および作用】この発明によ
るノズルによれば、ノズル本体の先端領域と残余領域と
は別体として形成され、ノズル電極は先端領域に直接接
触し、先端領域は残余領域から電気的に絶縁されている
ことを特徴とする。
【0010】この構造によって、ノズル本体の先端領域
を比較的薄く且つスリムに形成することができ、その先
端領域に直接ノズル電極を固定するので、ノズルを大い
にスリム化することができる。すなわち、ノズル本体と
ノズル電極との間には絶縁体が介在しない。また、ノズ
ル電極が絶縁体内に配置されていないことから、ノズル
電極の熱はノズル本体側に効率よく放散され、ノズル全
体が実質的に放熱を行うこととなる。ノズル電極から流
れる熱は、先端領域を経て、残余領域に到達するため、
ノズル本体の先端領域と残余領域とは、熱の流れが減少
しないように絶縁される。このために、ノズル本体の先
端領域と残余領域との間の絶縁体を非常に薄くしても、
実際にはノズル本体に大きな機械的負荷が作用すること
はなく、問題はない。さらに、ノズル本体の先端領域と
残余領域との接触面積を大きくすれば、有効に熱放散が
行える。
【0011】本発明に係るノズルは、従来のノズルに比
較して、ノズル電極を収容する絶縁体を製造したり組み
付けたりする必要がなく、製造費用を低減することがで
きる。
【0012】ノズル本体の先端領域と残余領域とは互い
に強固に接続され、その接続には、電気的に絶縁な接着
剤、例えばセラミック接着剤が用いられる。
【0013】また、ノズル本体の残余領域および(また
は)先端領域には、少なくとも相互の接触領域におい
て、電気的に絶縁な表面コーティングを施してもよい。
2つの領域の電気絶縁に供されるこの表面コーティング
は、例えば、酸化膜でよい。この場合、ノズル本体の残
余領域と先端領域とが酸化可能な導電材から構成される
ことが好ましい。ノズル本体の残余領域は、例えば、陽
極処理層が表面にコーティングされたアルミニウムから
製造してもよい。これと同様に先端領域を製造すること
もでき、その他、黄銅といった導電材で先端領域を製造
することもできる。
【0014】残余領域から先端領域を絶縁するには、表
面コーティングとして、他の適当な材料、例えばテフロ
ン(商品名)または蒸着セラミック材等を採用すること
ができる。
【0015】こうして2つの領域は、互いに嵌合された
後、強固に接続され、その接続には、例えば、適当な接
着剤が用いられる。
【0016】その他、残余領域と先端領域とを互いに接
続するために、絶縁性ノズル本体部材を介在させてもよ
い。かかる部材としては、例えば、絶縁材を付与した金
属環がある。ただし、ノズル電極からの放熱があまり重
要でない場合には、金属環全体を絶縁材だけで構成して
もよい。
【0017】残余領域および先端領域、あるいは、残余
領域、先端領域および絶縁性ノズル本体部材は、それら
が相互に結合されると中空円錐形のノズル本体が得られ
るように設計される。
【0018】残余領域および先端領域、あるいは、残余
領域、先端領域および絶縁性ノズル本体部材は、それら
の周縁に段部を設けるとよい。この段部によって軸方向
の相互位置決めを行うことができる。各領域や部材は、
あたかも望遠鏡のように端部が互いに挿入され、確実な
接続が図られる。
【0019】さらに、本発明の改良によれば、ノズル電
極はキャップ要素に収容されてこのキャップ要素に支持
される。このキャップ要素は導電材からなり、ノズル電
極から電気的に絶縁される。この構造によれば、ノズル
電極を迅速に交換でき、ノズルを用いる設備の稼働停止
時間を短縮することが可能となる。
【0020】さらにまた、本発明の改良によれば、キャ
ップ要素は、ノズル本体を囲む導電性スリーブに接続さ
れ、このスリーブを介してキャップ要素がノズル本体の
残余領域に導電接触する。
【0021】このようなノズルによれば、ノズル電極と
先端領域とが相互に電気的に接続される一方で、キャッ
プ要素、スリーブおよび残余領域とが相互に電気的に接
続される。この後者の組立体(キャップ要素、スリーブ
およびノズル本体)は前者の組立体(ノズル電極および
先端領域)のシールドを形成し、同時に、信号リード線
のシールドを形成する。信号リード線は、先端領域から
発して、スリーブと残余領域との間を通過し、ノズルの
側部領域の接続ソケットに至る。
【0022】ただし、上記のスリーブは必ずしも必要な
ものではない。キャップ要素を直接に残余領域に係合し
てもよいし、それによって信号伝送過程でノズル電極と
信号リード線のシールドを確保することができる。
【0023】さらにまた、本発明の改良によれば、ノズ
ル電極は先端領域に挿入され、電極の外周フランジと先
端領域の端面とが当接される。これによってノズルの一
層のスリム化が図られる。ただし、ノズル電極を先端領
域回りで円周フランジに係合させ、内面の段部によって
ノズル電極を円周フランジ端面に当接させることもでき
る。いずれの場合にも、従来のノズルに比べ、一層スリ
ムなノズル構造を得ることができる。ノズル電極と先端
領域との間に絶縁体が除かれるためである。キャップ要
素は、円周フランジによってノズル電極をノズル本体の
先端領域に押し付ける。
【0024】さらにまた、本発明の改良によれば、ノズ
ル電極の外面が円錐形にデザインされる。キャップ要素
の内側は、電極の外面に対応して円錐形に形成され、ノ
ズル電極の外面に円周フランジを形成することなしに、
ノズル電極を先端領域に押し付けることができる。キャ
ップ要素は、例えば、キャップ要素上の絶縁層によって
ノズル電極から電気的に絶縁される。この絶縁層は、少
なくともノズル電極に接触する領域において存在する。
【0025】絶縁層は、例えば、酸化膜、電解膜やセラ
ミックの表面コーティングであってよい。キャップ要素
は、スリーブの外周や内周にネジ結合されるキャップナ
ットであることが好ましい。
【0026】さらにまた、本発明の一層有効な改良によ
れば、ノズル本体は導電材製のスリーブによって包囲さ
れる。このスリーブは、ノズル本体から一定の距離を保
ち、ノズル本体の残余領域と導電接触する。スリーブの
先端には、スリーブと電気的に接触する取り外し可能な
シールドスリーブが支持される。このシールドスリーブ
は少なくとも部分的にノズル電極を包囲している。スリ
ーブは、導電材からなり、ノズル電極から電気的に絶縁
される。しかも、ノズル電極はノズル本体の先端領域に
直接接続される。
【0027】ここで、特別な保持部材を必要としないで
ノズル電極とノズル本体の先端領域とを接続させてみ
る。ノズル本体の先端領域にノズル電極をネジ結合する
のがよい。この構成によれば、ノズル電極をノズル本体
の先端領域へねじ込むことができる。しかし、バヨネッ
ト機構や、ロックイン/スナップイン結合といった手段
を用いてノズル電極とノズル本体の先端領域とを相互に
接続してもよい。こういった構成では、シールドスリー
ブは部分的にノズル電極を覆うか、できる限り電極先端
までを覆う。
【0028】さらにまた、本発明の一層有効な改良によ
れば、導電材製のスリーブがノズル本体を包囲する。こ
のスリーブは、ノズル本体から一定の距離を保ち、ノズ
ル本体の残余領域と導電接触する。スリーブの先端に
は、スリーブと電気的に接触する取り外し可能なシール
ドスリーブが支持される。このシールドスリーブは少な
くとも部分的にノズル電極を包囲している。スリーブ
は、導電材からなり、ノズル電極から電気的に絶縁され
る。ノズル電極の足部は、シールドスリーブに外側から
導入され、シールドスリーブに接続される。
【0029】足部はシールドスリーブにネジ結合される
ことが好ましい。正確には、この結合は、足部またはノ
ズル電極がノズル本体の先端領域に導電接触するまで行
われる。ねじ部領域では、ノズル電極とシールドスリー
ブとは相互に電気的に絶縁される。このため、シールド
スリーブには、例えば、適当な表面コーティングが施さ
れる。
【0030】上記構成によれば、ノズル本体の先端領域
から簡単にノズル電極を取り外すことができるので有利
である。その際に、他の構成要素を取り外す必要もな
い。その結果、ノズル電極をは非常に簡単に取り替える
ことができ、しかも、比較的短時間で取り替えることが
できる。
【0031】前述のスリーブには、シールドスリーブを
ネジ結合することが好ましい。したがって、例えば、ス
リーブ内にシールドスリーブをねじ込むことが可能とな
る。
【0032】シールドスリーブは、ノズル電極とは異な
る電位を有する。したがって、互いに電気的に絶縁する
必要がある。このために、電気的に絶縁する表面コーテ
ィングをシールドスリーブに施す。特に、このコーティ
ングはシールドスリーブとノズル電極とが接触する領域
に施される。表面コーティングとしては、例えば、酸化
膜、電解膜、セラミック層が挙げられる。シールドスリ
ーブはアルミニウム製がよい。シールドスリーブを電気
的に絶縁する表面コーティングはシールドスリーブの全
表面を覆ってもよい。ただし、シールドスリーブおよび
スリーブ間の接続領域には表面コーティングを施すこと
はできない。これらの2要素間は電気的に接続されなけ
ればならないからである。
【0033】さらにまた、本発明の一層有効な改良によ
れば、ノズル電極は、シールドスリーブの前端縁を覆う
円周縁を備える。こうすれば、シールドスリーブの先端
が衝撃から保護される。こういった衝撃は、例えば、加
工時や溶接時に生じる加熱材料の飛散(スパッタ)によ
って生ずる。たとえ、金属スパッタがノズル電極とシー
ルドスリーブとの間の領域に入ったとしても、シールド
スリーブは少なくともこの領域において電気絶縁表面が
形成されているので、このスパッタによって短絡は生じ
ない。
【0034】
【実施例】図1において、ノズル1はノズル本体2を有
し、このノズル本体2は先端領域3と残余領域4とを備
える。ノズル本体2では、外側および内側がともに円錐
形に形成される。先端領域3の自由端は中空円筒に形成
され、その結果、ノズル本体2内部に形成されたノズル
経路5はノズル1の先端に向って円錐形に傾斜し、最後
に円筒経路5aに至る。コーン形状の後部は残余領域4
を構成し、コーン形状の前部は先端領域3を構成する。
【0035】図1から明らかなように、先端領域3と残
余領域4とは互いに嵌合されるが、その際相互に絶縁さ
れる。その結果、両者間には導電接続されていない。先
端領域3の外周縁には段部3aが形成され、この段部3
aは、残余領域4の軸方向の位置決めに役立つ。残余領
域4の端面は段部3aに当接する。それらの端部領域で
は、先端領域3と残余領域4とは、望遠鏡のように互い
に挿入される。
【0036】この第1実施例に係るノズル本体2の残余
領域4は、陽極処理層が表面にコーティングされたアル
ミニウムからなる。陽極処理層は、残余領域4と先端領
域3とを電気的に絶縁する。先端領域3は黄銅から製造
される。先端領域3と残余領域4とは互いに堅固に接着
される。正確には、この接着には薄いセラミック接着剤
層が用いられる。セラミック接着剤の利点は、熱に対し
て安定的であって、しかも、絶縁効果を備えている点に
ある。
【0037】ノズル本体2の上部はスリーブ形要素6に
装着され、スリーブ形要素6の中央開口7から突出す
る。ノズル本体2は、外周フランジ(図示せず)によっ
てスリーブ形要素6の内部に保持される。スリーブ形要
素6の中央開口7の上部は円錐形に設計され、その結
果、ノズル本体2の上部領域では、その外周面がこの中
央開口7に当接する。こうしてスリーブ形要素6に対す
るノズル本体2の軸合わせが達成される。中央開口7
は、ノズル先端に面する下部領域において、円筒形に形
成され、ここに雌ねじ8が設けられる。
【0038】ノズル本体2をスリーブ形要素6に強固に
挟み込むために、スリーブ形要素6には、ノズル先端と
は反対側から締め具9がねじ込まれる。この締め具9
は、内体10と外体11とを備える。内体10は、例え
ば鋼材からなり、内壁が円錐形に形成される。これによ
って、締め具9がスリーブ形要素6に接続された際に、
ノズル1の上端に向かってノズル経路5は広がってい
く。この状態で、内体10がノズル本体2の上端に押し
付けられ、ノズル本体2がスリーブ形要素6から抜け落
ちることを防止する。ここでは、内体10はスリーブ形
要素6にネジ結合されている。このため、内体10外周
のねじ部12が対応する雌ねじと係合される。この雌ね
じは、スリーブ形要素6の上部域に設けられた軸方向孔
に設けられる。
【0039】外体11はねじ部12よりも上方に位置
し、完全に内体10を包囲する。例えば、内体10と外
体11とは互いに接着される。外体11は、例えば、プ
ラスチックといった電気絶縁材から構成される。外体1
1には円筒形の外周面が形成される。ノズル1の中心軸
1aと同心に形成されるこの外周面に雄ねじ13が設け
られる。この雄ねじ13を介して、ノズル1は材料加工
装置の保持体(図示せず)にねじ込まれる。この構成に
おいて、外体11の非導電性によって、ノズル1は材料
加工装置から電気的に絶縁される。
【0040】スリーブ形要素6は、雌ねじ15を内側に
有する半径方向の貫通経路14を備える。その雌ねじ1
5を介して貫通経路14には接続ソケット(図示せず)
がねじ込まれる。接続ソケットは、絶縁された中心部に
配置される内側導体と、雄ねじを施した外側導体とを有
する。この雄ねじは、雌ねじ15と係合してスリーブ形
要素6と導電接触する。接続ソケットは同軸ケーブルの
接続に用いられる。
【0041】ノズル電極16は、例えば銅から構成され
る。ノズル電極16の外側は円筒形に形成され、外周フ
ランジ17を備える。ノズル電極16は先端領域3の円
筒形部に挿入され、その外周フランジ17が先端領域3
の端面に当接する。この構成では、ノズル電極16の内
部には円錐経路が延び、ノズル経路5をノズル電極16
の先端まで続かせている。締め具9の上端縁から始まっ
たノズル経路5は、均一にテーパを形成しノズル電極1
6の先端に達する。ノズル経路5は、最終的に、ノズル
電極16の端面に軸方向経路から臨む。ノズル電極16
は先端領域3と直接導電接触し、結局、両者は同電位と
なる。
【0042】ノズル電極16を先端領域3に固定するた
めにキャップ要素18が用いられる。ここでは、キャッ
プ要素18はキャップナットとして設計されている。キ
ャップ要素18は導電材からなり、ノズル電極16から
電気的に絶縁される。このために、キャップ要素18に
は、例えば、表面酸化層といった絶縁層を形成すること
ができる。この絶縁層は少なくともノズル電極16との
接続領域に形成されればよい。キャップ要素18はアル
ミニウムから製造され、酸化絶縁層として陽極処理層が
用いられる。
【0043】キャップ要素18の端部19はノズル電極
16の外周フランジ17に背後から係合する。これによ
ってノズル電極16は先端領域3の端面に押し付けられ
る。この押し付けは、中央開口7の雌ねじ8に対してス
リーブ形要素6に向かってキャップ要素18の雄ねじが
ねじ込まれた際に行われる。この場合、キャップ要素1
8は、ノズル本体2と間隔をおいてノズル本体2を完全
に包囲する。
【0044】上述したように、キャップ要素18とスリ
ーブ形要素6とは、雌ねじ8を介して導電するように接
続され、その一方で、スリーブ形要素6はノズル本体2
の残余領域4に導電的に接続される。スリーブ形要素6
と残余領域4とは、互いに直接に当接し、その上、ねじ
部12および内体10を介して電気的に相互に接続され
るからである。
【0045】対照的に、先端領域3とノズル電極16と
は互いに導電的に接続される。先端領域3は、同時に、
絶縁層によって残余領域4から電気的に絶縁される。ま
た、ノズル電極16は、前述した表面コーティングによ
ってキャップ要素18から絶縁される。この表面コーテ
ィングとは、キャップ要素18とノズル電極16との接
続部でキャップ要素18に形成されたものである。
【0046】先端領域3を介してノズル電極16からセ
ンサ信号を取り出すには、先端領域3に被覆電線(図示
せず)を接続する。この被覆電線は、ノズル本体2とキ
ャップ要素18との間や、ノズル本体2とスリーブ形要
素6との間に形成された空間20を通ってプラグソケッ
トの中心導体に接続される。したがって、被覆電線はキ
ャップ要素18やスリーブ形要素6、ノズル本体2の残
余領域4によってシールドされる。しかも、先端領域3
およびノズル電極16の大部分は同様にキャップ要素1
8によってシールドされる。ノズル電極16から取り出
されるセンサ信号には、ノズル1がねじ込もうとする材
料加工装置が影響を及ぼすが、この影響は、ノズル本体
2の残余領域4がシールド電位になっていることから回
避される。
【0047】図2は本発明の第2実施例を示す。この第
2実施例では、ノズル電極およびキャップ要素近辺が変
更されるのみであって、第1実施例と同一の部分には同
一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【0048】図2において、ノズル電極には符号16a
が付され、キャップ要素には符号18aが付される。キ
ャップ要素18aは、第1実施例と同様に、キャップナ
ットとして設計される。ノズル電極16aは、先端領域
3の円筒形部の回りにはめ合わされる。ノズル電極16
aの内側段部16bは先端領域3の端面に当接する。外
周フランジ17aはキャップ要素18aのかぎつめ状先
端領域によって把持され、その結果、キャップ要素18
aがスリーブ形要素6にねじ込まれると、ノズル電極1
6a全体がノズル本体2に押し付けられる。ここでも、
ノズル電極16aはキャップ要素18aから電気的に絶
縁される。すなわち、ノズル電極16aおよびギャップ
要素18aの接続領域には、対応する絶縁コーティング
が施される。
【0049】ノズル1の横方向の感度が高いか低いか
は、第1実施例に係るキャップ要素18およびノズル電
極16を用いるか、第2実施例に係るキャップ要素18
aおよびノズル電極16aを用いるかによる。
【0050】図3は本発明に係る第3実施例を示す。前
述の実施例と同様の部分については同一の符号を付し
て、それらの詳細な説明を省略する。
【0051】図3において、ノズルのノズル本体2は、
先端領域3とノズル本体2の残余領域4とを備える。ノ
ズル本体2の外側および内側はコーン形に形成される。
先端領域3の自由端のみが中空円筒形に形成される。ノ
ズル本体2の内部にはノズル経路5が存在する。そのノ
ズル経路5は、ノズル1の先端に向って円錐形に傾斜
し、最終的には円筒経路5aに達する。
【0052】図3に見られるように、先端領域3とノズ
ル本体2の残余領域4は相互に嵌合されるとともに相互
に絶縁される。両者間に導電接触はない。先端領域3の
外周縁に形成された段部3aは、残余領域4の軸方向の
位置決めに役立つ。残余領域4の端面が段部3aに当接
する。したがって、先端領域3および残余領域4は望遠
鏡のように互いにはめ込まれる。
【0053】この第3実施例では、ノズル本体の残余領
域4は陽極処理層が形成されたアルミニウムからなる。
この陽極処理層は残余領域4と先端領域3との間を電気
的に絶縁する。先端領域3は黄銅から製造される。先端
領域3と残余領域4とは互いに強固に接着される。正確
には、非常に薄いセラミック接着剤層によって接着され
る。このセラミック接着剤は熱に対して安定的であり、
しかも、電気的絶縁効果を備える。
【0054】ノズル本体2はスリーブ形要素21(スリ
ーブ)内に装着される。正確には、ノズル本体2とスリ
ーブ形要素21とは同心状に配設される。残余領域4の
肩部22はスリーブ形要素21(スリーブ)の突出部2
3に当接する。上端部24には、その内側にテーパが形
成され、その外側に雄ねじが形成される。上端部24は
スリーブ形要素21の上端領域内にねじ込まれ、肩部2
2を突出部23に押し当てる。
【0055】スリーブ形要素21は、例えばアルミニウ
ムから構成され、ノズル本体2の残余領域4と導電接触
する。残余領域4とスリーブ形要素21にはシールド電
位が付与される。正確には、シールド電位はプラグの被
覆リードを介して付与される。プラグは、スリーブ形要
素21の外周端に接するプラグソケット25に受容され
る。プラグソケット25の信号リード26は、ノズル本
体2の先端領域3に電気的に接続される。信号リード2
6は、残余領域4とスリーブ形要素21との間を延びて
いる。この場合、スリーブ形要素21はノズル先端に向
かってかなり延びていて、ノズル本体2の先端領域3の
大部分を包囲している。
【0056】前述したように、先端領域3には円筒経路
5aが設けられ、この円筒経路5aには雌ねじ27が設
けられている。この雌ねじ27には、対応する雄ねじに
よってノズル電極28がねじ込まれる。このノズル電極
28は先端領域と直接に電気接触する。ノズル電極28
は、銅といった導電材から製造され、この実施例では円
錐形に形成されている。しかし、外周部は同筒形にする
こともできる。ノズル電極28の内経路29は、実質上
円錐形の経路5に連続し、ノズル電極28の先端まで達
する。
【0057】スリーブ形要素21は、ノズル本体2をシ
ールドするために役立ち、実質上先端領域3の端面まで
延びる。その部分には、同様に、円筒経路が形成され、
この円筒経路内に雌ねじ30が形成される。この雌ねじ
30には、対応する雄ねじを介してシールドスリーブが
ねじ込まれる。このシールドスリーブ31は先端領域3
の先端よりも下方に突出し、ノズル電極28の足部周り
周囲から部分的に係合する。シールドスリーブ31はス
リーブ形要素21と直接導電接触し、その結果、両者は
シールド電位となる。このシールドスリーブ31を用い
れば、実際には、ノズル電極28の上部もシールドされ
る。正確には、シールドスリーブ31のねじ部はスリー
ブ形要素21と先端領域3との間にあり、シールドスリ
ーブ31は先端領域3の前方へ突出する。ノズル電極2
8をさらに覆ったりシールドしたりするために、シール
ドスリーブ31をさらにノズル先端方向に延ばすことも
できる。
【0058】シールドスリーブ31には、電気絶縁性の
表面コーティングを施すことが望ましい。ただし、ねじ
部分には表面コーティングを施さない。ねじ部において
シールドスリーブ31とスリーブ形要素21とを導電接
続する必要があるからである。表面コーティングとして
は、シールドスリーブ31が金属製の場合、例えば、酸
化膜層や電界膜層でよい。また、シールドスリーブ31
は、先端領域3とノズル電極28とから電気的に絶縁さ
れる結果、ノズル先端の領域において強固な構造を得る
ためにエレメント間の機械的接触を形成することが可能
になる。
【0059】この第3実施例では、ノズル電極28に円
周状縁32が設けられ、この縁32はシールドスリーブ
31前面を覆う。それによって、シールドスリーブ31
は金属スパッタから保護される。この金属スパッタは、
例えば、溶接といった素材片の加工時に生じる特定の状
況下で生ずる。特に、この円周状縁32は、金属スパッ
タがノズル電極28とシールドスリーブ31の間の領域
に入り込み、その部分を損傷することを防止する。シー
ルドスリーブ31には電気絶縁表面コーティングが形成
されているので、金属スパッタがシールドスリーブ31
とノズル電極28とを短絡させることは事実上ない。
【0060】ノズル電極28は、先端領域3から簡単に
ネジによって取り外される。その際に、他の部材を取り
外す必要はない。したがって、ノズル電極を簡単に交換
することができる。仮に、シールドスリーブ31の寸法
を合わせる必要があっても、シールドスリーブ31も同
様にスリーブ形要素21から簡単に取り外すことがで
き、その結果、簡単に交換することができる。これによ
り、シールドスリーブ31およびノズル電極28を迅速
に交換することができ、ノズルの利便性が高められる。
【0061】図4は本発明の第4実施例に係るノズルを
示す。第1実施例と同様の部分には同一の符号を付して
その詳細な説明を省略する。
【0062】この第4実施例は前述の第3実施例を変形
したものである。この実施例では、ノズル電極33が直
接先端領域3の端面に配置される。しかし、両者は直接
接続されているわけではない。対照的に、ノズル電極3
3には突出部34(足部)が形成される。その突出部3
4の外ネジ35は、シールドスリーブ37の雌ねじ36
にねじ込まれる。このシールドスリーブ37は、部分的
に、外ネジを介してシールド形要素21にねじ込まれ
る。このシールド形要素21は、この場合、残余領域4
の前端までしか延びていない。
【0063】ノズル電極33は先端領域3と導電接触
し、先端領域3の一部は、シールドすなわち絶縁された
リード線(図示せず)を介して、プラグソケット(図示
せず)の信号端子に接続される。したがって、センサ信
号はノズル電極33から先端領域3とリード縁を介して
プラグソケットの信号端子に導かれる。他方、ノズル電
極33はシールドスリーブ37から電気的に絶縁され
る。そのために、シールドスリーブ37の雌ねじ36の
領域には、例えば酸化膜層の電気絶縁表面コーティング
が施される。シールドスリーブ37はスリーブ形要素2
1に電気的に接続され、その結果、先端領域3を包囲す
るシールドスリーブ37までシールド電位が達する。
【0064】ノズル電極33の円周縁38は、加工作業
中の金属スパッタに対してシールドスリーブ37を保護
するために役立つ。たとえ金属スパッタが生じても決し
て円周縁38の背後には到達せず、その結果、シールド
スリーブ37とノズル電極33との間で短絡が生じるこ
とはない。ただし、シールドスリーブ37の外周や他の
領域には、絶縁表面コーティングを施す必要がある。
【0065】
【発明の効果】この発明によれば、ノズル本体を先端領
域と残余領域とから形成し、先端領域にノズル電極を接
続し、先端領域と残余領域との間に薄い絶縁層を形成す
る。これにより、ノズル先端領域を極めて細く放熱性の
良いものに形成でき、三次元の細かい加工動作にも柔軟
に追随できるノズルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施例に係るノズルを示し、軸
線から左が断面図、右が側面図である。
【図2】 本発明の第2実施例に係るノズルを示し、軸
線から左が断面図、右が側面図である。
【図3】 本発明の第3実施例に係るノズルの軸線に沿
った断面図である。
【図4】 本発明の第4実施例に係るノズルの軸線に沿
った断面図である。
【符号の説明】
1 ノズル、2 ノズル本体、3 先端領域、4 残余
領域、5 ノズル経路、6 スリーブ形要素、9 締め
具、16 ノズル電極、18 キャップ要素、21 ス
リーブ形要素、25 プラグソケット、26 信号リー
ド、28 ノズル電極、31 シールドスリーブ、33
ノズル電極、37 シールドスリーブ、38 円周
縁。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ペーター シューベルト ドイツ連邦共和国 ノイキルヒ デー− 8505 オストシュトラッセ 11 (72)発明者 ミヒャエル ホルツマン ドイツ連邦共和国 ラスタット デー− 7550 シレルシュトラッセ 48 (72)発明者 キリアン バルス ドイツ連邦共和国 フォルバック 3 デー−7564 ルイゼンシュトラッセ 11 (72)発明者 ゲオルク スペール ドイツ連邦共和国 ガッゲナウ デー− 7560 ファイルヒェンシュトラッセ 7 (56)参考文献 特開 平3−198993(JP,A) 実開 平2−87575(JP,U)

Claims (23)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 導電材からなる筒状のノズル本体と、ノ
    ズル本体の先端に支持されたノズル電極とを有する材料
    加工工具用ノズルにおいて、 前記ノズル本体は、前記ノズル電極が接触接続される先
    端領域と、この先端領域の端面が電気的絶縁接着剤によ
    って接着固定される端面を有する残余領域とを備えるこ
    とを特徴とする材料加工工具用ノズル。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の材料加工工具用ノズル
    において、前記先端領域および残余領域の少なくとも一
    方には、軸方向の相互のはめ合わせ位置を規定する段部
    が周縁部に形成されることを特徴とする材料加工工具用
    ノズル。
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載の材料加工工具
    用ノズルにおいて、前記接着剤はセラミック接着剤であ
    ることを特徴とする材料加工工具用ノズル。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載の材料加
    工工具用ノズルにおいて、前記ノズル電極の支持は、こ
    のノズル電極を収容するキャップ要素によって支援さ
    れ、このキャップ要素は、導電材からなるとともにノズ
    ル電極から電気的に絶縁されることを特徴とする材料加
    工工具用ノズル。
  5. 【請求項5】 請求項4に記載された材料加工工具用ノ
    ズルにおいて、前記キャップ要素は、ノズル本体を囲む
    導電材製のスリーブに接続され、このスリーブを介して
    キャップ要素および残余領域が電気的に接続されること
    を特徴とする材料加工工具用ノズル。
  6. 【請求項6】 請求項5に記載の材料加工工具用ノズル
    において、前記キャップ要素は、前記スリーブにネジ結
    合されるキャップナットとして構成されることを特徴と
    する材料加工工具用ノズル。
  7. 【請求項7】 請求項4、5または6に記載の材料加工
    工具用ノズルにおいて、前記キャップ要素には、少なく
    ともノズル電極と接する領域にキャップ用電気的絶縁表
    面コーティングが形成されることを特徴とする材料加工
    工具用ノズル。
  8. 【請求項8】 請求項7に記載の材料加工工具用ノズル
    において、前記キャップ用電気的絶縁表面コーティング
    は、酸化膜、陽極処理層およびセラミックコーティング
    のいずれかであることを特徴とする材料加工工具用ノズ
    ル。
  9. 【請求項9】 請求項1〜8のいずれかに記載の材料加
    工工具用ノズルにおいて、前記ノズル電極は前記先端領
    域にはめ込まれ、ノズル電極の外周フランジが先端領域
    の端面に当接してそれを位置決めすることを特徴とする
    材料加工工具用ノズル。
  10. 【請求項10】 請求項9に記載の材料加工工具用ノズ
    ルにおいて、前記キャップ要素は、前記外周フランジを
    介してノズル電極を先端領域に押しつけることを特徴と
    する材料加工工具用ノズル。
  11. 【請求項11】 請求項1〜8のいずれかに記載の材料
    加工工具用ノズルにおいて、前記ノズル電極は前記先端
    領域の外周にはめ合わされ、ノズル電極の内側段部が先
    端領域の端面に当接してそれを位置決めすることを特徴
    とする材料加工工具用ノズル。
  12. 【請求項12】 請求項11に記載の材料加工工具用ノ
    ズルにおいて、前記キャップ要素は、ノズル電極に形成
    された外周フランジを介してノズル電極を先端領域に押
    しつけることを特徴とする材料加工工具用ノズル。
  13. 【請求項13】 請求項4〜12のいずれかに記載の材
    料加工工具用ノズルにおいて、前記ノズル電極の外周は
    円錐形に形成され、その円錐形に対応して前記キャップ
    要素の内面が円錐形に形成されることを特徴とする材料
    加工工具用ノズル。
  14. 【請求項14】 請求項1〜3記載の材料加工工具用ノ
    ズルにおいて、所定の距離を有してノズル本体を囲い、
    残余領域に電気的に接触する導電材製のスリーブと、少
    なくとも一部が前記ノズル電極を囲うように取り外し可
    能にスリーブの先端に取り付けられ、スリーブに電気的
    に接触するとともにノズル電極から電気的に絶縁された
    導電材製のシールドスリーブとを備え、ノズル電極を先
    端領域に接触接続したことを特徴とする材料加工工具用
    ノズル。
  15. 【請求項15】 請求項14に記載の材料加工工具用ノ
    ズルにおいて、前記ノズル電極は、前記先端領域にねじ
    込まれることを特徴とする材料加工工具用ノズル。
  16. 【請求項16】 請求項14に記載の材料加工工具用ノ
    ズルにおいて、前記ノズル電極および前記先端領域はバ
    ヨネット機構を介して互いに結合されることを特徴とす
    る材料加工工具用ノズル。
  17. 【請求項17】 請求項14に記載の材料加工工具用ノ
    ズルにおいて、前記ノズル電極および前記先端領域はロ
    ックイン/スナップイン結合を介して互いに結合される
    ことを特徴とする材料加工工具用ノズル。
  18. 【請求項18】 請求項1〜3記載の材料加工工具用ノ
    ズルにおいて、所定の距離を有してノズル本体を囲い、
    残余領域に電気的に接触する導電材製のスリーブと、少
    なくとも一部が前記ノズル電極を囲うように取り外し可
    能にスリーブの先端に取り付けられ、スリーブに電気的
    に接触するとともにノズル電極から電気的に絶縁された
    導電材製のシールドスリーブとを備え、ノズル電極はシ
    ールドスリーブの外側からシールドスリーブ内に導入さ
    れ、シールドスリーブに接続されることを特徴とする材
    料加工工具用ノズル。
  19. 【請求項19】 請求項18に記載の材料加工工具用ノ
    ズルにおいて、ノズル電極に形成された足部はシールド
    スリーブにねじ込まれることを特徴とする材料加工工具
    用ノズル。
  20. 【請求項20】 請求項18または19に記載の材料加
    工工具用ノズルにおいて、前記シールドスリーブは前記
    スリーブにネジ結合されることを特徴とする材料加工工
    具用ノズル。
  21. 【請求項21】 請求項18、19または20に記載の
    材料加工工具用ノズルにおいて、前記シールドスリーブ
    とノズル電極との間では、スリーブ用電気的絶縁表面コ
    ーティングがシールドスリーブに形成されることを特徴
    とする材料加工工具用ノズル。
  22. 【請求項22】 請求項21に記載の材料加工工具用ノ
    ズルにおいて、前記スリーブ用電気的絶縁表面コーティ
    ングは、酸化膜、陽極処理層およびセラミックコーティ
    ングのいずれかであることを特徴とする材料加工工具用
    ノズル。
  23. 【請求項23】 請求項14〜22のいずれかに記載の
    材料加工工具用ノズルにおいて、ノズル電極には、シー
    ルドスリーブの先端を覆う円周縁が形成されることを特
    徴とする材料加工工具用ノズル。
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