JPH04300086A - 材料を加工するための工具のためのノズル - Google Patents

材料を加工するための工具のためのノズル

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JPH04300086A
JPH04300086A JP3225870A JP22587091A JPH04300086A JP H04300086 A JPH04300086 A JP H04300086A JP 3225870 A JP3225870 A JP 3225870A JP 22587091 A JP22587091 A JP 22587091A JP H04300086 A JPH04300086 A JP H04300086A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】この発明は特許クレーム１の導入句に従う
材料を加工するための工具のためのノズルに関する。
【０００２】この種のノズルは既に世界的に知られてい
る。それは導電ノズル本体を含み、その先端にはそれか
ら電気的に絶縁されたノズル電極がノズル本体と係合す
る導電キャップエレメントを使用して固定される。
【０００３】既知のノズルにおいて、ノズル電極は中空
の円筒状の設計のセラミック本体の先端に螺入され、ゆ
えにそれにしっかりと接続される。したがって、セラミ
ック本体はノズル本体の先端に抗して、より特定的にセ
ラミック本体上で押され、かつノズル本体に螺入される
キャップナットの助けで押圧される。このキャップナッ
トはノズル電極を完全に自由にさせ、かつとりわけセラ
ミック本体のリードを遮蔽する役割を行ない、それを介
してノズル電極はノズル本体上の接触部分と接続され、
前記部分はそれとしてはノズル本体上に存在し、かつ同
軸プラグを収容する役割をするソケットに接続される。
【０００４】ノズルは、たとえばレーザ照射の助けで工
作物を加工するために、たとえば高電力レーザビームの
助けで工作物を切断するために使用可能である。ここで
レーザビームはノズルの中心にあるチャネルを通り抜け
、チャネルもまたセラミック本体およびノズル電極を介
して通じる。
【０００５】ノズル電極はまた、ノズルを工作物に対し
て導くための容量性クリアランス測定のためにも使用さ
れる。この目的のために、ノズル電極によって供給され
、かつ上述のソケットの出力で現われるセンサ信号はさ
らに処理される。
【０００６】センサ信号を外部の妨害的な影響から保護
するために、遮蔽が実行される。既知のノズルにおいて
、しかしながら、遮蔽はキャップナットの領域で終結し
、その結果ノズル電極と工作物との間に非常に大きな電
気浮遊フィールドがある、なぜならノズル電極はキャッ
プナットの外部にあるからである。これはセンサシステ
ムの高い横方向感覚につながり、その結果、たとえば切
断線に非常に近い工作物の構造はノズルの位置制御に対
して大きな影響を行使し、これは望ましくない。
【０００７】既知のノズルにおいて、ノズル電極および
セラミック本体は機械影響からさらに保護されることは
ない。ノズル電極が工作物の構造に対抗して駆動される
ことはかなり可能であり、ゆえにそれがセラミック本体
から破裂する危険性がある。したがって、セラミック本
体は取り除かれなければならず、これは工作物の加工に
比較的長い中断となる。さらに、セラミック本体は比較
的高価である。
【０００８】この発明が基づく目的は、最初に述べられ
た型のノズルを、遮蔽がノズル電極の先端領域の中で可
能であり、かつ小さな浮遊フィールドが得られるような
態様でさらに発展させることである。同時に、ノズル電
極とそれを支える絶縁本体とは、たとえノズル先端が障
害物と衝突しても、それ以上損害を被り得ないことを確
実にすべきである。
【０００９】設定された目的のための解決策は特許クレ
ーム１の規定部分に示される。この発明の有利な展開は
従属クレームから理解され得る。
【００１０】この発明に従うノズルは、キャップエレメ
ントがノズル電極を収容し、かつ後者に抗して押圧する
という事実およびキャップエレメントとノズル電極は非
導電層によってお互いから絶縁されるという事実によっ
て特徴づけられる。
【００１１】この発明に従うノズルにおいて、ノズル電
極はキャップエレメント内に支配的に位置付けられ、そ
の先端だけが後者から突出する。キャップエレメントは
遮蔽電位が印加されるノズル本体と電気的に接触するの
で、遮蔽はノズル電極の先端の領域の中に延長されるこ
とが可能である。加えて、ノズル電極と工作物との間の
電界はノズル電極の先端領域に集中することができ、そ
の結果もはや浮遊フィールドは実質的にない。センサシ
ステムの横方向感覚は、それによって大幅に削減される
。したがって、それはたとえば切断経路の隣に位置付け
られる物体構造にそれほど急速には反応せず、この態様
で満足のいくクリアランス制御を可能にする。
【００１２】ノズル電極とそれを支持する絶縁本体とは
、機械損害からさらによく保護される。一方で、ノズル
電極はキャップエレメントによって覆われ、その結果、
物体と衝突した場合、キャップエレメントは機械力を吸
収する、なぜならそれは非常に安定したノズル本体とし
っかりと接続されているからである。したがって、ノズ
ル電極が物体と衝突した場合に、それを支える絶縁本体
から破裂することは実質的に不可能である。キャップエ
レメントから突出しているノズル電極の先端のみが横力
によって作用されるとしても、ノズル電極が絶縁本体か
ら破裂する危険性はない、なぜならキャップエレメント
は非導電層を介してノズル電極の周囲に非常に密着して
もたれかかり、ノズル電極の傾動はそれゆえに可能では
ないからである。他方、ノズル電極を支える絶縁本体も
またノズル本体とキャップエレメントによって完全に覆
われ、その結果外部の力はそのどちらにも直接に作用で
きない。
【００１３】非導電層は有利にはテフロン（Ｔｅｆｌｏ
ｎ）層またはセラミック層であり、これらは特に切断工
程中に発生されるような高温にさえも耐える。
【００１４】非導電層はここではキャップエレメントの
表面層として、つまりキャップエレメントの表面上にあ
り、キャップエレメントにしっかりと接合される層とし
て設計されることは可能である。キャップエレメントお
よび非導電層は、したがって単一の成分を形成する。
【００１５】もしキャップエレメントがアルミニウムを
含めば、表面層は有利に陽極酸化酸化物層であり得る。 この種の陽極酸化酸化物層は単純な態様で生産可能であ
り、かつ実際にキャップエレメントの表面に導入される
ので、その結果付加的なコーティング材料は要求されず
非常に安定したキャップエレメントが得られる。非導電
層はキャップエレメントとノズル電極との接触領域に位
置付けられることが必要である。しかしながら、非導電
層がキャップエレメントの全表面領域上に存在すること
は、ノズル本体と電気接触しなければならない領域を除
いて、有利であると証明されている。この態様において
、たとえばノズル電極とキャップエレメントとの間の境
界領域にある導電性材料が、これら２つの間に電気的短
絡を生じさせることを妨げることは可能である。前述の
陽極酸化酸化物層はキャップエレメントの表面上の非導
電層の形成に最も適している、なぜなら付加的な材料は
何もキャップエレメントに与えられる必要がないからで
ある。原則として、しかしながら、キャップエレメント
はまた、非導電層としての役割をする絶縁酸化物層を表
面上に形成することが可能な他の材料を含むことが可能
である。キャップエレメントとノズル本体との接続部領
域では、非導電層は取り除かれる、たとえば引き剥がさ
れる。非導電層はまた、ノズル電極に接触するキャップ
エレメントの表面の部分だけに制限されることも可能で
ある。
【００１６】この発明の有利な展開に従って、キャップ
エレメントはノズル本体の先端に位置付けられる外部ね
じの上に螺入されるキャップナットとして設計される。 ねじ領域において、キャップナットとノズル本体との間
に電気接触がある。さもなければ、キャップナットの表
面は電気的に絶縁設計である。もし要求されればノズル
電極を一新するまたはそれを他の型と取り替えるために
キャップナットをノズル本体から単純な態様で分離させ
ることは、ねじのために、可能である。
【００１７】この発明の非常に有利な展開に従って、ノ
ズル電極はノズル本体の先端内に配列される中空の円筒
状絶縁本体の内部チャネル中に挿入される。したがって
、絶縁本体はノズル電極がその中に螺入される内部ねじ
をもはや有しない。したがって、絶縁本体およびノズル
電極をより有利なコストで生産することが可能である。 ノズル電極は外見的には円筒状または円錐形の設計であ
り、円錐の先端はノズル本体の先端を形成することが可
能である。
【００１８】この発明の他の有利な実施例に従って、た
とえば銅または他の適当な導電性材料を含むノズル電極
は、それを介してキャップエレメントがノズル本体の台
座に抗して絶縁本体を押圧する円周のフランジを有する
。
【００１９】もし絶縁本体にとって時々取り替えられる
ことが必要であれば、それはノズル本体から容易に取外
し可能である。それはノズル本体に滑り嵌め合いで単に
挿入されており、ノズル本体の内部に延長するチャネル
の半径方向の広がりによって得られる台座上にある。も
し、絶縁本体をノズル本体に導入した後で、ノズル電極
が絶縁本体の中に挿入されれば、ノズル電極はその上に
キャップエレメントが螺入されるまたは置かれる周囲フ
ランジを介して絶縁本体に抗して引っ張られ、したがっ
て台座に抗して押圧される。絶縁本体とノズル電極とを
含むシステムは、したがってノズルの先端上に信頼性を
もって固定することが可能である。絶縁本体の回転を防
ぐために、絶縁本体は台座に保持される軸ピンによって
さらに固定されることが可能である。この種の回転防止
安全装置は、絶縁本体を通過させられるリード線がうっ
かりと剪断されることを妨げるために要求される。
【００２０】絶縁本体は有利に、絶縁本体と面する周囲
フランジの側面と接触する電気リードを収容するための
軸壁チャネルを有する。ノズル電極に面する絶縁本体の
その端部壁で、リードは、たとえばはんだを含み、ノズ
ル電極が絶縁本体に挿入されるときノズル電極と接触す
るようになるリードパッドに、たとえば開くことが可能
である。これはノズル電極から電子評価装置へのセンサ
信号の信頼性のある送信を保証する。
【００２１】絶縁本体の軸壁チャネルを通り抜ける前記
電気リードは、ノズルの外壁に固定される同軸プラグの
ためのソケットまでノズル本体の外部に沿って延びる。 このリードも遮蔽するために、ノズル本体はそれから距
離をおいて配列され、かつそれと電気接触する導電性ス
リーブによって取り囲まれる。このスリーブは、たとえ
ばキャップナットが螺入され、かつノズル本体の先端に
位置付けられる同一のねじに螺入されることが可能であ
る。ノズル本体とスリーブとの間の電気接触はこのねじ
を介して確立される。
【００２２】図面はこの発明の例示的な実施例を示す。 この発明は図１および図２を参照して以下により詳細に
説明される。
【００２３】この発明に従う材料を加工するための工具
のためのノズルは図１の左半分に側面図の形態で描かれ
る。図１の右半分は、一方、ノズルの軸断面を示す。同
じことが図２に当てはまる。
【００２４】この発明に従うノズルは、図１および図２
において参照符１が付けられており、たとえば高品質の
鋼を含むノズル本体２を有する。この上部領域２ａにお
いて、ノズル本体２は外部および内部の両方において円
錐形の設計である。その下部、つまり先端領域２ｂにお
いて、ノズル本体２は中空で円筒状の設計である。ノズ
ル本体２の先端領域２ｂは、ここで外部ねじ３をもつ。 その内径および内部の軸の深さはステップまたは台座４
がノズル本体２の壁の中で得られるように選択される。
【００２５】したがって、全体的に、円錐形に先細にな
ったチャネル５はノズル本体２の内部に形成され、前記
チャネルはノズル本体２の先端領域に円筒状のチャネル
６への遷移部分を作り、円筒状のチャネル６はその遷移
部分で円錐形のチャネル５の内径より大きな内径を有す
る。これは図２で非常に容易に見られる。
【００２６】ノズル本体２の壁において、その壁領域の
付近にある円筒状のチャネル６をノズル本体２の上部領
域２ａの外部周囲上で延長し、かつその軸方向に延長す
る溝８と接続させる通路７がある。通路７および溝８は
以下に説明されるように、絶縁された信号リードを収容
する役割をする。
【００２７】円筒状のチャネル６の中に挿入され、かつ
その中に適合しているのは中空で円筒状の絶縁本体９で
あり、その外径は円筒状のチャネル６の内径に対応する
。中空で円筒状の絶縁本体９の内径は、台座４の領域に
ある円錐形に先細になったチャネル５の内径に対応する
。絶縁本体９は台座４上にあり、その軸の高さはノズル
本体２の先端領域２ｂの端部面と同じ高さであるように
なっている。この例示的な実施例において、絶縁本体は
セラミックからなり、その壁の中に通路７と整列する軸
貫通孔１０を含む。
【００２８】その中心貫通開口１１において、中空で円
筒状の絶縁本体９は外面的に円筒状のノズル電極１２を
収容し、これは貫通開口１１に挿入され、かつ後者から
軸方向に引き抜かれることが可能である。ノズル電極１
２は、たとえば銅を含み、絶縁本体９の領域において、
前記絶縁本体の中心貫通開口１１の内径に対応する外径
を有する。ノズル電極１２は、さらに周囲フランジ１３
が設けられ、これは絶縁本体９の端部面上にあり、した
がって絶縁本体９に対するノズル電極１２の位置を固定
する。この位置は、ノズル電極１２内の円錐形に先の細
くなったチャネル１４が実質的にノズル電極１２の先端
までノズル本体２の中で円錐形に先の細くなったチャネ
ル５を延長させるように選択される。ノズル電極１２の
自由先端は、フランジ１３を越えて位置付けられ、かつ
絶縁本体９から離れて先が尖っているが、フランジ領域
１３のノズル電極１２の外径より小さいシリンダ外径を
有する。
【００２９】ノズル電極１２を絶縁本体９に固定させ、
かつ絶縁本体９をノズル本体２の円筒状チャネル６の中
に固定するために、内部ねじ１６を有するキャップナッ
ト１５が設けられ、その結果キャップナットはノズル本
体２の外部ねじ３上に螺入されることが可能であり、そ
のねじは前記本体の先端領域２ｂに位置付けられる。そ
の端部面でキャップナット１５は軸貫通開口１７を有し
、その内径はその先端領域にあるノズル電極１２の外径
に対応する。軸貫通開口１７の内径はしたがって、フラ
ンジ領域１３のノズル電極１２の外径より小さい。これ
は、キャップナット１５がノズル本体２上に螺入される
とき、それはノズル電極１２を後者のフランジ１３を介
してそれとともに持っていき、かつ絶縁本体９に抗して
それを押圧し、絶縁本体９は台座４に対して突き当たる
ことを意味する。この態様において、ノズル電極１２お
よび絶縁本体９をノズル本体２上に固定することが可能
である。
【００３０】例示的な実施例において、キャップナット
１５はアルミニウムを含み、かつ薄い陽極酸化酸化物層
が設けられ、これは非導電性である。この非導電性層は
キャップナット１５の本体の全表面上を延長するが、内
部ねじ１６の領域には延長しない。この態様において、
電気的接続はねじ３、１６を介してキャップナット１５
とノズル本体２との間に確立され、遮蔽電位をノズル本
体２に印加することが可能である。これはキャップナッ
ト１５の領域に到達し、ノズル電極１２を実質的にその
先端領域に遮蔽することが可能になる。存在する陽極酸
化酸化物層のために、キャップナット１５とノズル電極
１２との間には電気的接続はない。
【００３１】他方、ノズル電極１２は絶縁本体９によっ
てノズル本体２から絶縁され、ノズル電極１２の助けで
生み出された測定信号がリードシステムを介してノズル
の外部に位置付けられた電子評価装置に供給されること
を許容する。
【００３２】リードシステムは、とりわけ同軸プラグ（
描かれていない）のためのソケット１８を含む。このソ
ケット１８はノズル本体２の上部端部で金属スリーブ１
９に位置付けられ、金属スリーブ１９はノズル本体２を
取り囲み、ノズル先端に向かって開口し、かつ導電的な
態様でノズル本体２に接続される。ノズル１の内部にお
いて、ソケット１８は信号リード２０に接続され、これ
はまずノズル先端に向かって、それから通路７を通り抜
けて溝８の内部を走り、かつ絶縁本体９の軸貫通孔１０
を通過させられる。
【００３３】絶縁リード２０は接続パッド２１の中に開
き、これはたとえばはんだまたは同様のものを含み、ノ
ズル電極１２のフランジ１３との接触を確立するために
絶縁本体９の端部面にある。ノズル電極１２から信号リ
ード２０を介して送信されるセンサ信号はソケット１８
を介して同軸ケーブルに、かつそれから電子評価装置に
通過する。
【００３４】溝８に位置付けられた信号リード２０も同
様に遮蔽するために、ノズル本体２はそれから距離を置
いて配列された導電性円錐スリーブ２２によってさらに
取り囲まれる。その先の尖った端部において、このスリ
ーブ２２は内部ねじ２３を有し、それによってスリーブ
２２は外部ねじ３上に同様に螺入可能である。スリーブ
２２はここではスリーブ１９と隣接するような態様で上
部領域に設計される。このスリーブ１９を介して、かつ
内部ねじ２３を介して、これはノズル本体２と導電性接
触をする。この意味において、スリーブ２２はまず外部
ねじ３上に螺入されなければならず、その後キャップナ
ット１５は外部ねじ３上に螺入されることに言及しなけ
ればならない。
【００３５】説明された例示的な実施例から逸脱して、
それぞれの成分および異なった材料に対して異なった形
状を使うことももちろん可能である。ただ１つ重要な点
はキャップエレメントはノズル電極から電気的に絶縁さ
れなければならず、かつキャップエレメントはそれをノ
ズル本体に固定させるために同時にノズル電極に機械的
に作用しなければならないことである。この配列におい
てノズル電極１２はキャップエレメント１５内に支配的
に位置付けられ、その結果ノズル電極１２への打撃はキ
ャップエレメント１５によって吸収される。キャップエ
レメント１５は同時にノズル電極への信号経路のより良
い遮蔽を確実にし、かつ同時により小さい浮遊フィール
ドを確実にするのでセンサ配列の横方向の感覚を削減す
ることにつながる。
【図面の簡単な説明】
【図１】側面図および断面図においてノズルを示す図で
ある。
【図２】側面図および断面図においてノズルの先端領域
を示す図である。
【符号の説明】
２　　ノズル本体 ３　　外部ねじ ４　　台座 ９　　絶縁本体 １２　　ノズル電極 １５　　キャップエレメント ２２　　スリーブ

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　材料を加工するための工具のためのノ
    ズルであって、導電性ノズル本体（２）を有し、その先
    端でそれから電気的に絶縁されたノズル電極（１２）は
    ノズル本体（２）と係合する導電性キャップエレメント
    （１５）を使用して固定され、キャップエレメント（１
    ５）はノズル電極（１２）を収容し、かつ後者に抗して
    押圧し、キャップエレメント（１５）およびノズル電極
    （１２）は非導電層によってお互いから絶縁される、ノ
    ズル。
  2. 【請求項２】　　非導電層は（登録商標）テフロン（Ｔ
    ｅｆｌｏｎ）層である、請求項１に記載のノズル。
  3. 【請求項３】　　非導電層はセラミック層である、請求
    項１に記載のノズル。
  4. 【請求項４】　　非導電層はキャップエレメント（１５
    ）の表面層である、請求項１、２または３に記載のノズ
    ル。
  5. 【請求項５】　　キャップエレメント（１５）はアルミ
    ニウムを含み、かつ表面層は陽極酸化酸化物層である、
    請求項４に記載のノズル。
  6. 【請求項６】　　非導電層はノズル本体（２）への接続
    領域を除いてキャップエレメント（１５）の全表面上に
    存在する、請求項４または５に記載のノズル。
  7. 【請求項７】　　非導電層はノズル電極（１２）と接触
    するキャップエレメント（１５）の表面の部分に制限さ
    れる、請求項４または５に記載のノズル。
  8. 【請求項８】　　キャップエレメント（１５）はキャッ
    プナットとして設計される、請求項１ないし７の１つに
    記載のノズル。
  9. 【請求項９】　　ノズル本体（２）からの絶縁の目的の
    ために、ノズル電極（１２）はノズル本体（２）の先端
    内に配列される中空で円筒状の絶縁本体（９）の中に導
    入される、請求項１ないし８の１つに記載のノズル。
  10. 【請求項１０】　　ノズル電極（１２）は中空で円筒状
    の絶縁本体（９）の内部チャネル（１１）の中に挿入さ
    れる、請求項９に記載のノズル。
  11. 【請求項１１】　　ノズル電極（１２）は円錐形の形状
    を有する、請求項１ないし８の１つに記載のノズル。
  12. 【請求項１２】　　ノズル電極（１２）はそれを介して
    キャップエレメント（１５）がノズル本体（２）の台座
    （４）に抗して絶縁本体（９）を押圧する周囲フランジ
    （１３）を有する、請求項１０または１１に記載のノズ
    ル。
  13. 【請求項１３】　　絶縁本体（９）は絶縁本体（９）に
    面する周囲フランジ（１３）の側面と接触する絶縁電気
    リード（２０）を収容するための軸壁チャネル（１０）
    を有する、請求項１２に記載のノズル。
  14. 【請求項１４】　　絶縁本体（９）は台座（４）に保持
    された軸ピンによってノズル本体（２）における回転に
    対して固定される、請求項１３に記載のノズル。
  15. 【請求項１５】　　絶縁本体（９）はセラミックを含む
    、請求項９ないし１４の１つに記載のノズル。
  16. 【請求項１６】　　ノズル本体（２）はそれから距離を
    置いて配列された導電性スリーブ（２２）によって取り
    囲まれる、請求項１ないし１５の１つに記載のノズル。
  17. 【請求項１７】　　その先端で、ノズル本体（２）は外
    部ねじ（３）を持ち、その上にキャップナット（１５）
    およびスリーブ（２２）が螺入される、請求項８および
    １６に記載のノズル。
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