JP2003025083A - レーザ加工装置およびその動作制御方法 - Google Patents
レーザ加工装置およびその動作制御方法Info
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- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
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- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 センサ電極が弛緩または既にレーザ加工ヘッ
ドから分離したかどうかをセンサ電極を通じて流れる付
加的な直流電流を用いずに認知できるようにする。 【解決手段】 レーザ加工装置の動作制御方法は、セン
サ電極をレーザ加工ヘッドに取り付け、レーザ加工ヘッ
ドをワークピースに対して必要な最小測定容量に相当す
る距離に配置し、この最小容量を測定してその値をメモ
リ２７に格納し、ワークピースの加工の間に測定された
実際の容量を格納された最小容量と比較し、および実際
の容量が格納された最小容量より小さい場合にコマンド
信号を発生される各ステップを含む。
ドから分離したかどうかをセンサ電極を通じて流れる付
加的な直流電流を用いずに認知できるようにする。 【解決手段】 レーザ加工装置の動作制御方法は、セン
サ電極をレーザ加工ヘッドに取り付け、レーザ加工ヘッ
ドをワークピースに対して必要な最小測定容量に相当す
る距離に配置し、この最小容量を測定してその値をメモ
リ２７に格納し、ワークピースの加工の間に測定された
実際の容量を格納された最小容量と比較し、および実際
の容量が格納された最小容量より小さい場合にコマンド
信号を発生される各ステップを含む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、レーザ加工装置
の動作制御方法、その方法を実行するレーザ加工装置に
関する。
の動作制御方法、その方法を実行するレーザ加工装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザビームを用いたワークピースの加
工において、焦点位置制御のために、多くの場合ワーク
ピースとレーザ加工ヘッドとの距離が、レーザビームを
集光する光学レンズ系を備えた容量的手段によって記録
されている。この手法では、例えば銅製のセンサ電極を
レーザ加工ヘッドのノズルボディの先端でコンデンサの
電極として用いて、コンデンサの第２の電極となるワー
クピースからの距離の変化を容量変化として記録するよ
うになっている。実際には、レーザ加工ヘッドでの熱的
ストレスや振動によってセンサ電極とノズルボディ間の
接続にの弛緩が生じるので、信頼性の高いセンサ電極の
接続ということがしばしば課題となる。レーザ加工ヘッ
ド上において、多くの場合センサ電極は一つの接続での
み評価用電気回路に接続されている。従来からこのセン
サ電極は例えばセラミック部によってレーザ加工ヘッド
に対して絶縁されている。この容量的距離測定の設計に
おいて、レーザ加工ヘッドの残部は、少なくとも測定用
の高周波数の交流電圧の場合、アース電位にされる。セ
ンサ電極と評価用電気回路との電気的接続が遮断される
と、過度に小さい容量が評価用電気回路において測定さ
れ、回路は直ちにレーザ加工ヘッドをワークピースの方
向に動かして容量を元の状態まで高めようとする。この
ためレーザ加工ヘッドがワークピースに衝突する危険が
あり、その結果レーザ加工ヘッドまたは装置の主軸に相
当程度の損傷が生じる恐れがある。
工において、焦点位置制御のために、多くの場合ワーク
ピースとレーザ加工ヘッドとの距離が、レーザビームを
集光する光学レンズ系を備えた容量的手段によって記録
されている。この手法では、例えば銅製のセンサ電極を
レーザ加工ヘッドのノズルボディの先端でコンデンサの
電極として用いて、コンデンサの第２の電極となるワー
クピースからの距離の変化を容量変化として記録するよ
うになっている。実際には、レーザ加工ヘッドでの熱的
ストレスや振動によってセンサ電極とノズルボディ間の
接続にの弛緩が生じるので、信頼性の高いセンサ電極の
接続ということがしばしば課題となる。レーザ加工ヘッ
ド上において、多くの場合センサ電極は一つの接続での
み評価用電気回路に接続されている。従来からこのセン
サ電極は例えばセラミック部によってレーザ加工ヘッド
に対して絶縁されている。この容量的距離測定の設計に
おいて、レーザ加工ヘッドの残部は、少なくとも測定用
の高周波数の交流電圧の場合、アース電位にされる。セ
ンサ電極と評価用電気回路との電気的接続が遮断される
と、過度に小さい容量が評価用電気回路において測定さ
れ、回路は直ちにレーザ加工ヘッドをワークピースの方
向に動かして容量を元の状態まで高めようとする。この
ためレーザ加工ヘッドがワークピースに衝突する危険が
あり、その結果レーザ加工ヘッドまたは装置の主軸に相
当程度の損傷が生じる恐れがある。
【０００３】このような状態を認知して、センサ電極が
弛緩した時にアラーム信号を生成する装置が、既にドイ
ツ特許第４２０１６４０号によって公知にされている。
このために、直流電圧が実際の容量測定信号に重畳さ
れ、それによりセンサ電極を通じて流れる直流電流が生
成されている。
弛緩した時にアラーム信号を生成する装置が、既にドイ
ツ特許第４２０１６４０号によって公知にされている。
このために、直流電圧が実際の容量測定信号に重畳さ
れ、それによりセンサ電極を通じて流れる直流電流が生
成されている。
【０００４】この直流電流の遮断がセンサ電極の弛緩ま
たは分離の指標として用いられている。しかしながら、
この種のモニタ方法においては、センサ電極を二つのリ
ードに接続する必要があり、実際には構造面で相当に高
価なものになってノズルボディ構造には適さない。
たは分離の指標として用いられている。しかしながら、
この種のモニタ方法においては、センサ電極を二つのリ
ードに接続する必要があり、実際には構造面で相当に高
価なものになってノズルボディ構造には適さない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、センサ電極
が弛緩または既にレーザ加工ヘッドから分離したかどう
かを、センサ電極を通じて流れる付加的な直流電流を用
いずに認知することを目的とする。
が弛緩または既にレーザ加工ヘッドから分離したかどう
かを、センサ電極を通じて流れる付加的な直流電流を用
いずに認知することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この目的についての権利
請求された方法関連の解決手段を請求項１に示す。一
方、この目的についての権利請求された装置関連の解決
手段を請求項４に示す。効果的な発明の実施形態は詳細
な従属的下位請求項により示される。
請求された方法関連の解決手段を請求項１に示す。一
方、この目的についての権利請求された装置関連の解決
手段を請求項４に示す。効果的な発明の実施形態は詳細
な従属的下位請求項により示される。
【０００７】本発明のレーザ加工装置の動作制御方法
は、レーザビームを用いてワークピースを加工するため
のレーザ加工ヘッドを有するレーザ加工装置の動作制御
方法であって、レーザ加工ヘッドは、導電性センサ電極
であって、該センサ電極とワークピースとの間の距離を
容量的に測定するための導電性センサ電極を支持し、こ
の方法は、センサ電極をレーザ加工ヘッドに取り付ける
ステップと、レーザ加工ヘッドをワークピースに対し
て、必要な最小測定容量に相当する距離に配置するステ
ップと、この最小容量を測定し、その測定値を電子的メ
モリに格納するステップと、ワークピースの加工の間に
測定された実際の容量を格納された最小容量（Ｃmin）
と比較するステップと、実際の容量が格納された最小容
量より小さい場合にコマンド信号を生成するステップ
と、を含むことを特徴とする。
は、レーザビームを用いてワークピースを加工するため
のレーザ加工ヘッドを有するレーザ加工装置の動作制御
方法であって、レーザ加工ヘッドは、導電性センサ電極
であって、該センサ電極とワークピースとの間の距離を
容量的に測定するための導電性センサ電極を支持し、こ
の方法は、センサ電極をレーザ加工ヘッドに取り付ける
ステップと、レーザ加工ヘッドをワークピースに対し
て、必要な最小測定容量に相当する距離に配置するステ
ップと、この最小容量を測定し、その測定値を電子的メ
モリに格納するステップと、ワークピースの加工の間に
測定された実際の容量を格納された最小容量（Ｃmin）
と比較するステップと、実際の容量が格納された最小容
量より小さい場合にコマンド信号を生成するステップ
と、を含むことを特徴とする。
【０００８】また、本発明の方法において、距離は、二
つの加工領域間のレーザ加工ヘッドの移動間に占有され
る距離であることを特徴とする。
つの加工領域間のレーザ加工ヘッドの移動間に占有され
る距離であることを特徴とする。
【０００９】更に、本発明の方法において、距離は、二
つの加工領域間のレーザ加工ヘッドの移動間に占有され
る距離より大きい距離であることを特徴とする。
つの加工領域間のレーザ加工ヘッドの移動間に占有され
る距離より大きい距離であることを特徴とする。
【００１０】本発明の方法を実行するレーザ加工装置
は、センサ電極であって、このセンサ電極とワークピー
スとの間の距離を容量的に測定するためのセンサ電極を
有するレーザ加工ヘッドと、較正モードの動作と標準モ
ードの動作間を切り換える電気回路と、を含み、電気回
路は、較正信号受信時の較正モードの動作において、プ
リセットされた最小容量測定値を格納し、レーザ加工ヘ
ッドがワークピースに対してある所定の距離をガイドさ
れる、標準モードの動作において、実測容量を格納され
た容量測定値と比較し、実測容量値が格納された容量測
定値より小さい場合にコマンド信号を生成することを特
徴とする。
は、センサ電極であって、このセンサ電極とワークピー
スとの間の距離を容量的に測定するためのセンサ電極を
有するレーザ加工ヘッドと、較正モードの動作と標準モ
ードの動作間を切り換える電気回路と、を含み、電気回
路は、較正信号受信時の較正モードの動作において、プ
リセットされた最小容量測定値を格納し、レーザ加工ヘ
ッドがワークピースに対してある所定の距離をガイドさ
れる、標準モードの動作において、実測容量を格納され
た容量測定値と比較し、実測容量値が格納された容量測
定値より小さい場合にコマンド信号を生成することを特
徴とする。
【００１１】また、本発明のレーザ加工装置は、電気回
路は較正信号を生成するスイッチ（２５）を有すること
を特徴とする。
路は較正信号を生成するスイッチ（２５）を有すること
を特徴とする。
【００１２】本発明の根底をなす着想は、センサ電極と
レーザ加工ヘッド間の標遊静電容量の比率を、センサ電
極と評価用電気回路間の損傷ない接続の指標として用い
ることである。このためにレーザ加工ヘッドは、例えば
レーザ加工ヘッドとワークピースとの間でとり得る最長
距離の位置に動かされる。ただし、この距離は、レーザ
加工ヘッドが二つの加工領域またはそれらの上方の位置
間でのレーザ加工ヘッドの移動により占有される距離で
もある。この後センサ電極とワークピース間の容量は、
ある特定位置もしくは特定位置の下方で測定され、この
測定値が最小容量測定値として評価用電気回路に格納さ
れる。この最小容量測定値を下回ることが起こり得るの
は、センサ電極の弛緩によって該電極との接触が外れた
場合、またはセンサ電極が弛緩してセンサ電極とレーザ
加工ヘッドとの間の距離が増した場合である。この特定
の実測容量を先に格納された最小容量と比較することに
よって、例えばアラーム信号が生成されて高度な装置制
御が行われ、それによりレーザ加工ヘッドの損傷が回避
される。
レーザ加工ヘッド間の標遊静電容量の比率を、センサ電
極と評価用電気回路間の損傷ない接続の指標として用い
ることである。このためにレーザ加工ヘッドは、例えば
レーザ加工ヘッドとワークピースとの間でとり得る最長
距離の位置に動かされる。ただし、この距離は、レーザ
加工ヘッドが二つの加工領域またはそれらの上方の位置
間でのレーザ加工ヘッドの移動により占有される距離で
もある。この後センサ電極とワークピース間の容量は、
ある特定位置もしくは特定位置の下方で測定され、この
測定値が最小容量測定値として評価用電気回路に格納さ
れる。この最小容量測定値を下回ることが起こり得るの
は、センサ電極の弛緩によって該電極との接触が外れた
場合、またはセンサ電極が弛緩してセンサ電極とレーザ
加工ヘッドとの間の距離が増した場合である。この特定
の実測容量を先に格納された最小容量と比較することに
よって、例えばアラーム信号が生成されて高度な装置制
御が行われ、それによりレーザ加工ヘッドの損傷が回避
される。
【００１３】前述のエラー状態は、切断、溶接他による
ワークピースの加工時、および二つの加工ステップ間で
の、一方の加工領域から一定距離延びた他方の加工領域
までのレーザ加工ヘッドの移動時の両方において、セン
サ電極がレーザ加工ヘッドから外れた場合に認知され
る。センサ電極の分離は必ず、先に格納された最小測定
容量を常に下回る、低い実測容量をもたらす。一方、評
価用電気回路との接続が未だ存在している場合、レーザ
加工ヘッド上でのセンサ電極の弛緩状態は、特定の加工
領域間の規定の動作範囲でのみ検出される。その理由
は、このような加工領域内部の状態が、センサ電極とワ
ークピース間の距離がきわめて小さく、又はワークピー
スが小さく、センサ電極とワークピース間の距離は一定
に保たれていると認識している状態の評価用電気回路に
よって認定されるためである。
ワークピースの加工時、および二つの加工ステップ間で
の、一方の加工領域から一定距離延びた他方の加工領域
までのレーザ加工ヘッドの移動時の両方において、セン
サ電極がレーザ加工ヘッドから外れた場合に認知され
る。センサ電極の分離は必ず、先に格納された最小測定
容量を常に下回る、低い実測容量をもたらす。一方、評
価用電気回路との接続が未だ存在している場合、レーザ
加工ヘッド上でのセンサ電極の弛緩状態は、特定の加工
領域間の規定の動作範囲でのみ検出される。その理由
は、このような加工領域内部の状態が、センサ電極とワ
ークピース間の距離がきわめて小さく、又はワークピー
スが小さく、センサ電極とワークピース間の距離は一定
に保たれていると認識している状態の評価用電気回路に
よって認定されるためである。
【００１４】本発明の結果、前述のエラー状態を信頼性
高く検出することが可能になる。すなわち、センサ電極
とレーザ加工ヘッド間の容量が構成部品の標本ばらつき
(sample strews)によりヘッド毎に変化した場合におい
ても検出することができる。つまりデジタル信号処理に
よって、個々のレーザ加工ヘッド毎の相対的な状態の較
正、および実測容量が比較値に達しない場合であっても
エラー状態の認知を行うことが可能になる。
高く検出することが可能になる。すなわち、センサ電極
とレーザ加工ヘッド間の容量が構成部品の標本ばらつき
(sample strews)によりヘッド毎に変化した場合におい
ても検出することができる。つまりデジタル信号処理に
よって、個々のレーザ加工ヘッド毎の相対的な状態の較
正、および実測容量が比較値に達しない場合であっても
エラー状態の認知を行うことが可能になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１に、本発明の方法の実施に用
いたレーザ加工ヘッド１を示す。レーザ加工ヘッド１
は、特にハウジング２を有し、このハウジングの下端で
ノズルボディ３が支持される。ハウジング２とノズルボ
ディ３とは、ローレット切りヘッドねじ４を用いて相互
に引き合うことができるようになっている。レーザビー
ム５は、ハウジング２内のレンズ機構６によって集光さ
れ、ハウジング２およびノズルボディ３内を貫通する。
レーザビーム５の焦点はレーザ加工ヘッド１の外側に位
置し、かつ集光レーザビーム５を用いて加工されるワー
クピース７の表面の領域に位置している。この構成によ
り切断や溶接等の作業が行われる。センサ電極８は、導
電性材料、例えば銅製の導電性材料からなり、ノズルボ
ディ３の下端に設置される。このセンサ電極８はセラミ
ック部９によって保持され、さらにそれによってローレ
ット切りねじ１０を介してノズルボディ３の下端方向に
引き寄せられる。センサ電極８はセラミック部９により
ノズルボディ３またはハウジング２に対して電気的に絶
縁されている。このようにしてセンサ電極８がコンデン
サの一方の電極となり、アース電位のワークピース７が
他方の電極となる。ハウジング２あるいはノズルボディ
３は、導電性材料で構成されかつ相互に接触していて、
ワークピースと同様アース電位になっている。
いたレーザ加工ヘッド１を示す。レーザ加工ヘッド１
は、特にハウジング２を有し、このハウジングの下端で
ノズルボディ３が支持される。ハウジング２とノズルボ
ディ３とは、ローレット切りヘッドねじ４を用いて相互
に引き合うことができるようになっている。レーザビー
ム５は、ハウジング２内のレンズ機構６によって集光さ
れ、ハウジング２およびノズルボディ３内を貫通する。
レーザビーム５の焦点はレーザ加工ヘッド１の外側に位
置し、かつ集光レーザビーム５を用いて加工されるワー
クピース７の表面の領域に位置している。この構成によ
り切断や溶接等の作業が行われる。センサ電極８は、導
電性材料、例えば銅製の導電性材料からなり、ノズルボ
ディ３の下端に設置される。このセンサ電極８はセラミ
ック部９によって保持され、さらにそれによってローレ
ット切りねじ１０を介してノズルボディ３の下端方向に
引き寄せられる。センサ電極８はセラミック部９により
ノズルボディ３またはハウジング２に対して電気的に絶
縁されている。このようにしてセンサ電極８がコンデン
サの一方の電極となり、アース電位のワークピース７が
他方の電極となる。ハウジング２あるいはノズルボディ
３は、導電性材料で構成されかつ相互に接触していて、
ワークピースと同様アース電位になっている。
【００１６】センサ電極８は、ハウジング２に取り付け
られたＬＣオシレータ１１に電気的に接続される。例え
ばセンサ電極８は、セラミック部９に保持されたコンタ
クトピン１２に電気的に接続され、さらにそれによっ
て、ノズルボディ３の内部にガイドされた電気的絶縁ま
たはシールドケーブルおよび同軸ケーブル１３を通じて
ＬＣオシレータ１１に接続される。
られたＬＣオシレータ１１に電気的に接続される。例え
ばセンサ電極８は、セラミック部９に保持されたコンタ
クトピン１２に電気的に接続され、さらにそれによっ
て、ノズルボディ３の内部にガイドされた電気的絶縁ま
たはシールドケーブルおよび同軸ケーブル１３を通じて
ＬＣオシレータ１１に接続される。
【００１７】ワークピース７の加工において、従来から
レーザ加工ヘッド１とワークピース７との間の距離は一
定に保つことが必要であり、すなわちセンサ電極８とワ
ークピース７つまり対向電極との間の距離を一定に保つ
必要がある。距離測定信号Ｓ（図３参照）は、その周波
数が電極７および８によって形成される測定コンデンサ
の容量に依存するものであって、例えばセンサ電極８に
高周波電圧を加えることにより生成される。距離測定信
号Ｓは同軸ケーブル１４を通じて評価用電気回路１５に
送られて、実際上の実効値を構成する。この実効値はプ
リセットされた理論値と比較され、さらに制御装置によ
って測定された実効値が理論値に一致するように調整さ
れて、電極７および８間に理論値に相当する距離が保た
れるようにされる。この、ワークピース７に関するレー
ザ加工ヘッド１の高さ位置を調整する、相当距離調整装
置は、説明を簡略化するため、図１に示されていない。
レーザ加工ヘッド１とワークピース７との間の距離は一
定に保つことが必要であり、すなわちセンサ電極８とワ
ークピース７つまり対向電極との間の距離を一定に保つ
必要がある。距離測定信号Ｓ（図３参照）は、その周波
数が電極７および８によって形成される測定コンデンサ
の容量に依存するものであって、例えばセンサ電極８に
高周波電圧を加えることにより生成される。距離測定信
号Ｓは同軸ケーブル１４を通じて評価用電気回路１５に
送られて、実際上の実効値を構成する。この実効値はプ
リセットされた理論値と比較され、さらに制御装置によ
って測定された実効値が理論値に一致するように調整さ
れて、電極７および８間に理論値に相当する距離が保た
れるようにされる。この、ワークピース７に関するレー
ザ加工ヘッド１の高さ位置を調整する、相当距離調整装
置は、説明を簡略化するため、図１に示されていない。
【００１８】図２に、図１のレーザ加工ヘッドにおける
容量割合を示す。電極７および８間に存在する測定容量
Ｃmeasuringが右側に示され、一方で付加的な寄生容量
Ｃ１，Ｃ２およびＣ３が測定容量に並列に存在して、Ｃ
Pで示されている。寄生容量Ｃ１は実際にはケーブルの
容量で形成され、一方、容量Ｃ２はセンサ電極８とノズ
ルボディ３との間の容量であって、誘電体は空気で形成
されている。寄生容量Ｃ３も同様にセンサ電極８とノズ
ルボディ３との間の容量であるが、この場合の誘電体は
セラミック部９で形成される。コンタクトピン１２は、
図２の回路図中の容量Ｃ１およびＣ２の間に存在する。
容量割合を示す。電極７および８間に存在する測定容量
Ｃmeasuringが右側に示され、一方で付加的な寄生容量
Ｃ１，Ｃ２およびＣ３が測定容量に並列に存在して、Ｃ
Pで示されている。寄生容量Ｃ１は実際にはケーブルの
容量で形成され、一方、容量Ｃ２はセンサ電極８とノズ
ルボディ３との間の容量であって、誘電体は空気で形成
されている。寄生容量Ｃ３も同様にセンサ電極８とノズ
ルボディ３との間の容量であるが、この場合の誘電体は
セラミック部９で形成される。コンタクトピン１２は、
図２の回路図中の容量Ｃ１およびＣ２の間に存在する。
【００１９】センサ電極８に印加される距離測定信号Ｓ
はＬＣオシレータ１１の出力信号であり、このオシレー
タには、コイル１６、測定コンデンサ７，８、寄生容量
を表すコンデンサＣP、制御部１７，１８，１９、およ
び出力アンプ２０が属している。より詳細には、距離測
定信号Ｓの周波数は、同軸ケーブル１４の内周側導体を
通じ、さらに図示されていないハイパスフィルタを通じ
て高周波信号として、コンデンサ２１でフィルタリング
された周波数カウンタ２２に供給される。周波数カウン
タ２２は評価用電気回路１５内に存在し、この場合の出
力信号として重要なものである。周波数カウンタ２２に
よって計数された周波数は、マイクロプロセッサ２３に
送られる。マイクロプロセッサ２３は、この周波数を実
効値とみなし、また、この周波数の温度補正を行うこと
もできる。
はＬＣオシレータ１１の出力信号であり、このオシレー
タには、コイル１６、測定コンデンサ７，８、寄生容量
を表すコンデンサＣP、制御部１７，１８，１９、およ
び出力アンプ２０が属している。より詳細には、距離測
定信号Ｓの周波数は、同軸ケーブル１４の内周側導体を
通じ、さらに図示されていないハイパスフィルタを通じ
て高周波信号として、コンデンサ２１でフィルタリング
された周波数カウンタ２２に供給される。周波数カウン
タ２２は評価用電気回路１５内に存在し、この場合の出
力信号として重要なものである。周波数カウンタ２２に
よって計数された周波数は、マイクロプロセッサ２３に
送られる。マイクロプロセッサ２３は、この周波数を実
効値とみなし、また、この周波数の温度補正を行うこと
もできる。
【００２０】図３のＬＣオシレータ１１は、制御部内に
第１のトランジスタ１７、第２のトランジスタ１８、お
よび抵抗１９を含む。第１のトランジスタ１７のコレク
タ端子はアースになっており、一方ベース端子はコイル
１６および測定コンデンサ７，８の第１の電極８に接続
されている。このベース端子は出力アンプ２０の入力部
にも通じている。コイル１６および測定コンデンサの他
方の端子はアースになっており、つまり第２の電極７す
なわちワークピースもアースになっている。また、この
制御部は、第２のトランジスタ１８を含み、このトラン
ジスタ１８のベース端子はアースになっていて、コレク
タ端子はトランジスタ１７と同様に出力アンプ２０の入
力部に接続されている。両トランジスタ１７および１８
のエミッタ端子は相互に直接、接続され、エミッタ抵抗
１９が共通の接続ポイントを通じてトランジスタ１７お
よび１８のエミッタ端子とそれぞれ接続されている。エ
ミッタ抵抗１９の他方の端子は負の蓄電電位を有してい
る。出力アンプ２０の出力は、コンデンサ２１を介して
同軸ケーブル１４が接続された端子にガイドされてい
る。
第１のトランジスタ１７、第２のトランジスタ１８、お
よび抵抗１９を含む。第１のトランジスタ１７のコレク
タ端子はアースになっており、一方ベース端子はコイル
１６および測定コンデンサ７，８の第１の電極８に接続
されている。このベース端子は出力アンプ２０の入力部
にも通じている。コイル１６および測定コンデンサの他
方の端子はアースになっており、つまり第２の電極７す
なわちワークピースもアースになっている。また、この
制御部は、第２のトランジスタ１８を含み、このトラン
ジスタ１８のベース端子はアースになっていて、コレク
タ端子はトランジスタ１７と同様に出力アンプ２０の入
力部に接続されている。両トランジスタ１７および１８
のエミッタ端子は相互に直接、接続され、エミッタ抵抗
１９が共通の接続ポイントを通じてトランジスタ１７お
よび１８のエミッタ端子とそれぞれ接続されている。エ
ミッタ抵抗１９の他方の端子は負の蓄電電位を有してい
る。出力アンプ２０の出力は、コンデンサ２１を介して
同軸ケーブル１４が接続された端子にガイドされてい
る。
【００２１】図３に示したＬＣオシレータは差分アンプ
として実現される。第１のトランジスタ１７のベース電
位は第２のトランジスタ１８のコレクタ電位と同相であ
るため、直結によって正のフィードバックが生成され
る。この閉回路の利得はトランジスタの相互コンダクタ
ンスに比例する。この利得はエミッタ電流を変化させる
ことによって広範囲に調整することができる。その後、
距離測定信号Ｓ、すなわち、その周波数が距離依存容量
Ｃmeasuringおよび寄生容量ＣPによって決定される距離
測定信号ＳがＬＣオシレータの出力部で取得される。Ｌ
Ｃオシレータに直流電圧を供給するための、図示されて
いない直流電源が評価用電気回路１５内に存在し、この
直流電源から同軸ケーブル１４を通じてＬＣオシレータ
に直流電圧が送られる。
として実現される。第１のトランジスタ１７のベース電
位は第２のトランジスタ１８のコレクタ電位と同相であ
るため、直結によって正のフィードバックが生成され
る。この閉回路の利得はトランジスタの相互コンダクタ
ンスに比例する。この利得はエミッタ電流を変化させる
ことによって広範囲に調整することができる。その後、
距離測定信号Ｓ、すなわち、その周波数が距離依存容量
Ｃmeasuringおよび寄生容量ＣPによって決定される距離
測定信号ＳがＬＣオシレータの出力部で取得される。Ｌ
Ｃオシレータに直流電圧を供給するための、図示されて
いない直流電源が評価用電気回路１５内に存在し、この
直流電源から同軸ケーブル１４を通じてＬＣオシレータ
に直流電圧が送られる。
【００２２】図４および５はそれぞれレーザ加工装置の
ブロック図を示し、図３に対して評価用電気回路１５に
接続された装置制御部２４を付加したものである。この
事例の装置制御部２４はスイッチ２５を有し、このスイ
ッチの作動時に装置制御部２４はリード２６を通じて評
価用電気回路１５のマイクロプロセッサ２３に較正信号
を送信する。較正信号を受信すると、（周波数カウンタ
２２からの周波数計数値に相当する）最小容量測定値で
あって、ノズルボディ１上のセンサ電極８が弛緩してい
るが未だコンタクトピン１２とは接触状態にあるかどう
か、あるいは既にコンタクトピン１２との接触状態にな
くて例えば既にレーザ加工ヘッド１上から落ちているか
どうかの判定基準となる最小容量測定値が、マイクロプ
ロセッサ２３に接続されたメモリ２７に格納される。そ
れに続いて標準モード動作のレーザ加工装置で測定され
た周波数カウンタ２２の出力部における容量値がメモリ
２７に格納された計数値と比較される。測定容量がメモ
リ２７に格納された最小容量より小さいことがこの工程
で確定されると、コマンド信号がリード２８を通じて装
置制御部２４に返送される。このコマンド信号は、上記
比較を実行するマイクロプロセッサ２３によって生成さ
れる。このコマンド信号は、例えばレーザ加工装置をシ
ャットダウンするため、ワークピースに対するレーザ加
工ヘッドの動きを直ちに止めるためのアラーム信号とし
て、生成される。
ブロック図を示し、図３に対して評価用電気回路１５に
接続された装置制御部２４を付加したものである。この
事例の装置制御部２４はスイッチ２５を有し、このスイ
ッチの作動時に装置制御部２４はリード２６を通じて評
価用電気回路１５のマイクロプロセッサ２３に較正信号
を送信する。較正信号を受信すると、（周波数カウンタ
２２からの周波数計数値に相当する）最小容量測定値で
あって、ノズルボディ１上のセンサ電極８が弛緩してい
るが未だコンタクトピン１２とは接触状態にあるかどう
か、あるいは既にコンタクトピン１２との接触状態にな
くて例えば既にレーザ加工ヘッド１上から落ちているか
どうかの判定基準となる最小容量測定値が、マイクロプ
ロセッサ２３に接続されたメモリ２７に格納される。そ
れに続いて標準モード動作のレーザ加工装置で測定され
た周波数カウンタ２２の出力部における容量値がメモリ
２７に格納された計数値と比較される。測定容量がメモ
リ２７に格納された最小容量より小さいことがこの工程
で確定されると、コマンド信号がリード２８を通じて装
置制御部２４に返送される。このコマンド信号は、上記
比較を実行するマイクロプロセッサ２３によって生成さ
れる。このコマンド信号は、例えばレーザ加工装置をシ
ャットダウンするため、ワークピースに対するレーザ加
工ヘッドの動きを直ちに止めるためのアラーム信号とし
て、生成される。
【図１】 レーザ加工ヘッドの側面図である。
【図２】 レーザ加工ヘッドの容量の代替回路図であ
る。
る。
【図３】 レーザ加工ヘッドのオシレータ回路を示す図
である。
である。
【図４】 評価用電極をもつレーザ加工装置の電気部の
ブロック図である。
ブロック図である。
【図５】 評価用電気回路のより詳細な構成を示す図で
ある。
ある。
１ レーザ加工ヘッド、３ ノズルボディ、５ レーザ
ビーム、７ ワークピース、８ センサ電極、１１ Ｌ
Ｃオシレータ、１５ 評価用電気回路、２２周波数カウ
ンタ、２３ マイクロプロセッサ、２７ メモリ。
ビーム、７ ワークピース、８ センサ電極、１１ Ｌ
Ｃオシレータ、１５ 評価用電気回路、２２周波数カウ
ンタ、２３ マイクロプロセッサ、２７ メモリ。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2F063 AA23 BA21 BB05 BC05 CA28
DA01 DA05 HA01 HA04 LA05
NA07
4E068 CA11 CA12 CB02 CC06 CD15
Claims (5)
- 【請求項１】 レーザビーム（５）を用いてワークピー
ス（７）を加工するためのレーザ加工ヘッド（１）を有
するレーザ加工装置の動作制御方法であって、前記レー
ザ加工ヘッド（１）は、導電性センサ電極（８）であっ
て、該センサ電極と前記ワークピース（７）との間の距
離を容量的に測定するための導電性センサ電極（８）を
支持し、 前記方法は、 前記センサ電極（８）を前記レーザ加工ヘッド（１）に
取り付けるステップと、 前記レーザ加工ヘッド（１）を前記ワークピース（７）
に対して、必要な最小測定容量（Ｃmin）に相当する距
離に配置するステップと、 この最小容量（Ｃmin）を測定し、その測定値を電子的
メモリ（２７）に格納するステップと、 前記ワークピース（７）の加工の間に測定された実際の
容量（Ｃmeasuring）を前記格納された最小容量
（Ｃmin）と比較するステップと、 前記実際の容量（Ｃmeasuring）が前記格納された最小
容量（Ｃmin）より小さい場合にコマンド信号を生成す
るステップと、 を含むことを特徴とするレーザ加工装置の動作制御方
法。 - 【請求項２】 請求項１の方法において、前記距離は、
二つの加工領域間の前記レーザ加工ヘッド（１）の移動
間に占有される距離であることを特徴とする方法。 - 【請求項３】 請求項１の方法において、前記距離は、
二つの加工領域間の前記レーザ加工ヘッド（１）の移動
間に占有される距離より大きい距離であることを特徴と
する方法。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項の方法を実
行するレーザ加工装置であって、 センサ電極（８）であって、このセンサ電極とワークピ
ース（７）との間の距離を容量的に測定するためのセン
サ電極（８）を有するレーザ加工ヘッド（１）と、 較正モードの動作と標準モードの動作間を切り換える電
気回路（１５，２４）と、 を含み、 前記電気回路（１５，２４）は、 較正信号受信時の前記較正モードの動作において、プリ
セットされた最小容量測定値（min）を格納し、 前記レーザ加工ヘッド（１）が前記ワークピース（７）
に対してある所定の距離をガイドされる、前記標準モー
ドの動作において、実測容量（Ｃmeasuring）を格納さ
れた容量測定値（Ｃmin）と比較し、前記実測容量値
（Ｃmeasuring）が前記格納された容量測定値（Ｃmin）
より小さい場合にコマンド信号を生成することを特徴と
するレーザ加工装置。 - 【請求項５】 請求項４に係るレーザ加工装置におい
て、前記電気回路は前記較正信号を生成するスイッチ
（２５）を有することを特徴とするレーザ加工装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10121655A DE10121655C1 (de) | 2001-05-03 | 2001-05-03 | Laserbearbeitungsanlage und Verfahren zu ihrer Betriebssteuerung |
| DE10121655.6 | 2001-05-03 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003025083A true JP2003025083A (ja) | 2003-01-28 |
Family
ID=7683581
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002130916A Pending JP2003025083A (ja) | 2001-05-03 | 2002-05-02 | レーザ加工装置およびその動作制御方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003025083A (ja) |
| DE (1) | DE10121655C1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170041261A (ko) * | 2014-08-13 | 2017-04-14 | 트룸프 레이저-운트 시스템테크닉 게엠베하 | 공작물의 레이저 가공 중에 거리 보정값을 결정하는 방법 및 관련 레이저 가공 기계 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2480859B1 (en) * | 2009-09-22 | 2018-07-18 | Laser Mechanisms, Inc. | Fast response capacitive sensing system featuring steep slope filter discrimination circuit |
| DE102016115415B4 (de) | 2016-08-19 | 2018-04-12 | Precitec Gmbh & Co. Kg | Isolationsteil zur isolierten Halterung einer elektrisch leitenden Düse und Laserbearbeitungskopf mit einem Sensor zur Erkennung eines derartigen Isolationsteils |
| CN110662938A (zh) * | 2017-05-24 | 2020-01-07 | 松下知识产权经营株式会社 | 静电电容式高度传感器以及使用其的激光加工喷嘴、激光加工装置 |
| CN111745311B (zh) * | 2020-06-30 | 2022-03-25 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 一种激光穿孔方法、多阶段穿孔方法及连续穿孔方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4201640C1 (en) * | 1992-01-22 | 1993-02-25 | Weidmueller Interface Gmbh & Co, 4930 Detmold, De | Nozzle for processing workpiece e.g. by laser beam - consists of nozzle body with sensor element of e.g. copper@ attached to insulating body for contactless measurement |
-
2001
- 2001-05-03 DE DE10121655A patent/DE10121655C1/de not_active Expired - Lifetime
-
2002
- 2002-05-02 JP JP2002130916A patent/JP2003025083A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170041261A (ko) * | 2014-08-13 | 2017-04-14 | 트룸프 레이저-운트 시스템테크닉 게엠베하 | 공작물의 레이저 가공 중에 거리 보정값을 결정하는 방법 및 관련 레이저 가공 기계 |
| KR102172957B1 (ko) | 2014-08-13 | 2020-11-02 | 트룸프 레이저-운트 시스템테크닉 게엠베하 | 공작물의 레이저 가공 중에 거리 보정값을 결정하는 방법 및 관련 레이저 가공 기계 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE10121655C1 (de) | 2002-10-31 |
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