阅读说明：本技术 用于绝缘地保持导电喷嘴的激光切割头结构 (Laser cutting head structure for insulatively holding conductive nozzle ) 是由 方笑尘 方强 于 2020-05-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于绝缘地保持导电喷嘴的激光切割头结构,其包括金属本体、绝缘体、喷嘴基座、喷嘴和导线；金属本体内开有通孔；绝缘体外壁与金属本体内的通孔的内壁连接,内有通孔；喷嘴基座外壁与绝缘体内部通孔的内壁连接,内有通孔；喷嘴与喷嘴基座连接；导线外表面设有绝缘层,通过金属本体上设置的与内部通孔相连的一个孔及所述绝缘体上对应部位的一个通孔与管状喷嘴基座相连。本发明提供的激光切割头结构在使用中只有喷嘴一个部件需要更换,且喷嘴与电容传感头通过精密螺纹相连,可以同时保证精度和密封性。该电容传感头的使用,将降低激光切割中气体的使用成本、提高切割效率。(The invention discloses a laser cutting head structure for insulatively keeping a conductive nozzle, which comprises a metal body, an insulator, a nozzle base, a nozzle and a lead, wherein the insulator is arranged on the metal body; a through hole is formed in the metal body; the outer wall of the insulator is connected with the inner wall of the through hole in the metal body, and the through hole is formed in the insulator; the outer wall of the nozzle base is connected with the inner wall of the through hole in the insulator, and the through hole is formed in the nozzle base; the nozzle is connected with the nozzle base; the outer surface of the wire is provided with an insulating layer and is connected with the tubular nozzle base through a hole which is arranged on the metal body and is connected with the inner through hole and a through hole at the corresponding part on the insulator. The laser cutting head structure provided by the invention has the advantages that only one part of the nozzle needs to be replaced in use, and the nozzle is connected with the capacitance sensing head through the precise thread, so that the precision and the sealing property can be simultaneously ensured. The use of the capacitance sensing head can reduce the use cost of gas in laser cutting and improve the cutting efficiency.)

用于绝缘地保持导电喷嘴的激光切割头结构

技术领域

本发明属于激光加工领域，尤其涉及一种用于绝缘地保持导电喷嘴的激光切割头结构。

背景技术

在激光切割加工中，需要实时控制切割头辅助气体喷嘴到被切割表面的距离，所以激光切割中需要实时测量喷嘴端面到切割面的距离。目前商用激光切割设备普遍采用测量喷嘴端面与被切割金属表面之间的电容来获得两者之间的高度信息。为了准确测量这个电容量，需要将喷嘴与切割头本体绝缘，并用高频线使喷嘴与外部保持电导通，该导线使喷嘴作为一电极连接到电容传感器测量电路，实现电容测量。

目前广泛商业应用的激光切割头与喷嘴的结构关系是：由依次连接的金属本体、陶瓷环和喷嘴组成，陶瓷环固定在本体上，喷嘴固定在陶瓷环上，三者中心同轴设置有通孔，供激光束通过。在这种结构中：陶瓷环将金属本体与喷嘴间电气绝缘；陶瓷环内孔壁和与喷嘴连接的面覆铜，内孔铜壁上有螺纹，用于与铜喷嘴连接；在金属本体与陶瓷环的接触面上的某一相同区域上，分别设有铜接头，其中陶瓷环上的铜接头由瓷环内部设有的通道与内孔的铜螺纹相连，金属本体上的铜接头通过金属本体内部的绝缘通道用导线引出金属本体。这样就在保证金属本体与喷嘴电绝缘的情况下，实现了导线与喷嘴的电导通。该信号线接入激光切割设备上的调高器，就可以实现信号的提取。

由于陶瓷环和喷嘴在日常使用中要经常更换，目前这种商用的激光切割头与喷嘴的结构关系存在的主要问题是喷嘴更换位置精度低，这是由陶瓷绝缘环制造精度低造成的。它会带来以下几个问题：

一、对于高端切割头，为了消除更换精度低的问题，激光切割头上带有垂直光轴方向的两维位置调整装置，增加了成本，影响了使用便利性。

二、对于低端激光切割头，通常不带有喷嘴位置调整装置，为了避免喷嘴和陶瓷环互换可能带来的喷嘴内壁与通过它的激光束相干涉，需增大喷嘴气孔直径，这导致用气量增大、使用成本增加。

三、在低激光功率使用环境中，为了增加密封效果，通常需要增加密封圈来解决陶瓷环精度低带来的漏气问题；在高激光功率使用环境中，由于喷嘴处温度升高，密封圈无法使用，这时漏气量大、气压无法按需要增加，这一方面增加气体使用成本，一方面，影响切割效率。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种在使用中仅需更换喷嘴、喷嘴更换精度高、成本低、性能可靠的用于绝缘地保持导电喷嘴的激光切割头结构，彻底解决现有激光切割头使用中存在的上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种用于绝缘地保持导电喷嘴的激光切割头结构，包括金属本体、绝缘体、喷嘴基座、喷嘴和导线，其中：金属本体内开有通孔；绝缘体外壁与所述金属本体的内壁连接，绝缘体内有通孔；喷嘴基座(3)外壁与所述绝缘体的内壁连接，喷嘴基座内有通孔；喷嘴设置在喷嘴基座的通孔内，所述喷嘴与所述喷嘴基座连接；导线的一端依次穿过金属本体和绝缘体与所述喷嘴基座连接，所述导线的另一端伸出金属本体，且导线外表面设有绝缘层；

进一步的，绝缘体为玻璃管；

进一步的，玻璃管的管壁厚度不超过毫米；玻璃管的外壁与金属本体的内壁用胶密封连接；玻璃管的内壁与喷嘴基座的外壁用胶密封连接。

进一步的，玻璃管管壁外径与金属本体内孔径的配合间隙在0.05毫米以内。

进一步的，所述玻璃管的内径与所述喷嘴基座的外径的配合间隙在0.05毫米以内。

进一步的，所述绝缘体为绝缘胶层，所述绝缘胶层将所述喷嘴基座的外壁和所述金属本体的内壁粘接在一起，用于实现喷嘴基座和金属本体的连接以及相互之间的绝缘，所述绝缘胶层的厚度在0.3毫米以内。

进一步的，所述喷嘴基座的下端向外延伸，形成第一延伸层，所述第一延伸层与所述绝缘层用胶连接，所述第一延伸层用于遮挡切割辐射；

进一步的，所述喷嘴的下端向外延伸，形成第二延伸层，第二延伸层的延伸距离不超过所述喷嘴基座的外径。

进一步的，所述金属本体、喷嘴基座和喷嘴由铜制造。

进一步的，所述喷嘴基座的内壁设置有螺纹；所述喷嘴的外部设置有螺纹，所述喷嘴与所述喷嘴基座螺纹连接，所述螺纹为细牙螺纹。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明提供的用于绝缘地保持导电喷嘴的激光切割头结构，使激光切割加工中的频繁更换的易损件由现在的陶瓷环、密封圈和喷嘴，减少为只需更换喷嘴，在使用中只有喷嘴一个部件需要更换，简化了部件更换的步骤，降低了激光切割头中各部件的损耗；能够进一步降低激光切割中气体的使用成本、提高切割效率。

进一步的，本发明的绝缘层采用玻璃管或绝缘胶层，玻璃管具备绝缘效果，并且具备非常高的加工精度，其厚度比陶瓷环更易控制，玻璃管与金属本体和喷嘴基座用胶密封连接，三者之间的间距易于控制；采用玻璃管进行绝缘隔离或者直接将金属本体和喷嘴基座通过绝缘胶层粘接在一起，都能很好的保持激光切割头各个部件之间的精密配合度，特别是在更换喷嘴时，本发明的连接关系具有更高的可靠性和精度，避免出现喷嘴的内壁与通过喷嘴的激光束相干涉，导致用气量增大、使用成本增加的问题。

进一步的，本发明中喷嘴与喷嘴基座采用细牙螺纹连接，一方面便于喷嘴的拆卸和更换，另一方面大幅提升了喷嘴更换的精度及密封效果，不仅有效降低气体的使用量，降低成本；而且可以提高气压，增加切割效率；本发明还具备结构简单连接关系可靠性高的优点，不需要在设备中设置两维精密调整装置，不仅有效降低了成本，而且方便操作。

进一步的，本发明的金属本体、喷嘴基座和喷嘴由铜制成，铜具有良好的导热性和较高的导电率，可以保证良好的电容信号。

进一步的，本发明中喷嘴基座的下端向外延伸形成第一延伸层，该第一延伸层起到遮挡切割辐射，以免切割辐射进入玻璃管的作用，并且第一延伸层还能增加了喷嘴端面与喷嘴基座的接触面积；

进一步的，本发明喷嘴下端向外延伸形成第二延伸层，该第二延伸层可以增大喷嘴端面与喷嘴基座的接触面积，该第二延伸层可以起到增加气体密封效果的作用。

附图说明

图1为本发明提出的用于绝缘地保持导电喷嘴的激光切割头结构的示意图；

图1A为本发明提出的第一种用于绝缘地保持导电喷嘴的激光切割头结构的示意图；

图1B为本发明提出的第二种用于绝缘地保持导电喷嘴的激光切割头结构的示意图；

图2A为按本发明提出的第一种用于绝缘地保持导电喷嘴的激光切割头结构给出的一种切割头具体结构实例；

图2B为按本发明提出的第二种用于绝缘地保持导电喷嘴的激光切割头结构给出的一种切割头的具体结构实例。

其中：1表示金属本体；2表示绝缘体；21表示玻璃管；22表示绝缘胶层；3表示喷嘴基座；4表示喷嘴；5表示导线；。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明提出的形成点环光斑的光学系统进行详细说明。

图1为本发明提出的用于绝缘地保持导电喷嘴的激光切割头结构的示意图，其中：金属本体1内部设有通孔，绝缘体2内部设置有通孔，绝缘体2外部与金属本体1的内孔相连；喷嘴基座3内部设置有通孔，外部与绝缘体2内部相连；喷嘴4外部喷嘴基座内部相连；导线5外表覆有绝缘层，穿过金属本体1上的孔及绝缘体2上的孔与喷嘴基座3连接。这种结构实现了喷嘴4与金属本体1之间的绝缘，同时，在保证导线5与金属本体1绝缘的情况下与喷嘴4实现电导通。

图1A为本发明提出的第一种用于绝缘地保持导电喷嘴的激光切割头结构的示意图其中，绝缘体2通常是玻璃管21，玻璃管21在绝缘的同时可以保证高的加工精度，玻璃管21与金属本体1之间用胶连接和密封。

在该用于绝缘地保持导电喷嘴的激光切割头结构技术方案中，喷嘴基座3通常由铜制成，内孔壁上设有螺纹，它与作为绝缘体的玻璃管间用胶连接和密封。

在该用于绝缘地保持导电喷嘴的激光切割头结构技术方案中，喷嘴4通常由铜制成，外部有螺纹，与喷嘴基座3的内螺纹连接，可同时保持更换精度和更换便利性。

图1B为本发明提出的第二种用于绝缘地保持导电喷嘴的激光切割头结构的示意图，其中：金属本体1内部设有通孔，与喷嘴基座3外壁由绝缘胶层22连接及密封；喷嘴基座3由铜制成，内设置有带螺纹的孔；喷嘴4由铜制成，外部有螺纹，与喷嘴基座3的内螺纹连接；导线5外表面覆有绝缘层，穿过金属本体1上与内部通孔相连的孔及绝缘胶层22后与喷嘴基座3 连接。这种结构实现了喷嘴4与金属本体1之间的绝缘，同时，在保证导线5与金属本体1绝缘的情况下与喷嘴4实现电导通。

图2A为按本发明提出的第一种用于绝缘地保持导电喷嘴的激光切割头结构给出的一种切割头的具体结构。在这里：金属本体1的一端收口，其上可以安装保护玻璃并与切割头的镜头的外壳体连接；绝缘体2为圆柱玻璃管，玻璃管壁厚度通常小于1毫米，其外径与金属本体内孔径的配合间隙通常控制在0.05毫米以内，与金属本体用胶粘接在一起；喷嘴基座3由铜制作，内孔上有细牙螺纹，其外径与玻璃管绝缘体的内径间隙通常控制在0.05毫米以内；喷嘴基座3的下端向外延伸形成一个圆盘形延伸层，该延伸层用于遮挡切割辐射，以免切割辐射进入玻璃管，并且该延伸层增加了喷嘴与喷嘴基座的接触面积，与玻璃管之间用胶粘接；具有绝缘层的导线5与穿过金属本体1和玻璃绝缘管2上的孔与喷嘴基座3连接；喷嘴4外部上端有细牙螺纹，与喷嘴基座3螺纹连接，这种连接容易更换并能保证互换精度，喷嘴下端向外延伸形成一个圆盘形延伸层，该圆盘形延伸层延伸距离不超过喷嘴基座3的外径，用于增大喷嘴端面与喷嘴基座3的接触面积，增加气体密封效果，必要时，可以在两端面间加一铜箔，增加密封效果。在该结构中，可以在喷嘴基座上端与金属本体上部缩口之间引入辅助气体，这时需在金属本体1上和绝缘玻璃管上开孔。

图2B为按本发明提出的第二种用于绝缘地保持导电喷嘴的激光切割头结构给出的一种切割头的具体结构。与上述实施例种结构不同的是，这里的绝缘体2为绝缘胶层22，用绝缘胶层直接将喷嘴基座3与金属本体粘接在一起。绝缘胶层22厚度控制在0.3毫米以内。