JP2008309590A - Nozzle inspection apparatus and nozzle inspection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザ加工装置の加工ノズルを検査するノズル検査装置およびノズル検査方法に関するものである。 The present invention relates to a nozzle inspection apparatus and a nozzle inspection method for inspecting a processing nozzle of a laser processing apparatus.
レーザ加工装置では、加工処理に応じた加工ノズルを加工ヘッドに装着するとともに、装着した加工ノズルを介して被加工物にレーザ光を照射することによって被加工物のレーザ加工を行っている。このようなレーザ加工装置では、各レーザ加工処理を開始する際に、加工ヘッドに取り付ける加工ノズルの交換を行なっている。 In a laser processing apparatus, a processing nozzle corresponding to a processing process is mounted on a processing head, and laser processing is performed on the workpiece by irradiating the workpiece with laser light through the mounted processing nozzle. In such a laser processing apparatus, when each laser processing is started, the processing nozzle attached to the processing head is replaced.
従来、加工ヘッドに取り付けた加工ノズルの種類は、レーザ加工装置の使用者(作業者)が目視などによって確認していた。このため、加工ヘッドに誤った加工ノズルを取り付けた場合であっても、その誤りに気付かない場合があった。 Conventionally, the type of processing nozzle attached to the processing head has been confirmed by visual observation or the like by a user (operator) of the laser processing apparatus. For this reason, even when an incorrect processing nozzle is attached to the processing head, the error may not be noticed.
加工ノズルは、加工ノズルの種類毎にレーザ出射口のノズル径(内径)が異なっている。したがって、加工ノズルのノズル内径を測定すれば、加工ヘッドに取り付けられた加工ノズルの種類を判別することができる。 The processing nozzle has a different nozzle diameter (inner diameter) of the laser emission port for each type of processing nozzle. Therefore, if the nozzle inner diameter of the processing nozzle is measured, the type of the processing nozzle attached to the processing head can be determined.
また、レーザ加工中に、加工ノズルが被加工物と接触したり、加工ノズルに被加工物からのスパッタが付着したりすると加工ノズルのレーザ出射口が汚損する。このとき、汚損した加工ノズルのノズル内径を測定すると、汚損物の影響でノズル内径の測定値が小さくなる。したがって、加工ノズルのノズル内径を測定すれば、加工ノズルが汚損しているか否かを判別することができる。 Further, during the laser processing, if the processing nozzle comes into contact with the workpiece, or spatter from the workpiece adheres to the processing nozzle, the laser emission port of the processing nozzle is soiled. At this time, if the nozzle inner diameter of the contaminated processing nozzle is measured, the measured value of the nozzle inner diameter becomes smaller due to the influence of the contaminated material. Therefore, if the nozzle inner diameter of the machining nozzle is measured, it can be determined whether or not the machining nozzle is fouled.
特許文献1に記載のディスク内径検査方法では、ディスクの穴にテーパーを有した所定寸法の限界ゲージを挿入している。そして、限界ゲージがディスクの穴を通過することができずディスクが変位した場合に、このディスクの変位を検出することによって、ディスクの内径を検査している。 In the disk inner diameter inspection method described in Patent Document 1, a limit gauge having a predetermined dimension having a taper is inserted into a disk hole. When the limit gauge cannot pass through the hole of the disk and the disk is displaced, the inner diameter of the disk is inspected by detecting the displacement of the disk.
しかしながら、上記従来の技術では、ゲージをディスク(測定対象物)の穴に押し当てて測定対象物の内径を測定しているのでゲージや測定対象物を損傷させてしまう場合があるといった問題があった。 However, the above conventional technique has a problem that the gauge or the measurement object may be damaged because the gauge is pressed against the hole of the disk (measurement object) to measure the inner diameter of the measurement object. It was.
また、測定対象物の内径が基準範囲よりも大きすぎる場合、測定対象物の内径を検査することができないといった問題があった。また、種々の内径を有した測定対象物を測定する際には、測定対象物毎に所定の外径を有したゲージを準備する必要があり、測定対象物の内径を測定する装置が複雑化するとともに、測定処理に手間がかかるといった問題があった。 Further, when the inner diameter of the measurement object is too larger than the reference range, there is a problem that the inner diameter of the measurement object cannot be inspected. Moreover, when measuring a measurement object having various inner diameters, it is necessary to prepare a gauge having a predetermined outer diameter for each measurement object, and the apparatus for measuring the inner diameter of the measurement object is complicated. In addition, there is a problem that the measurement process is troublesome.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、加工ノズルを損傷させることなく簡易な構成で正確な加工ノズルの検査を容易に行なうことができるノズル検査装置およびノズル検査方法を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and it is an object of the present invention to obtain a nozzle inspection device and a nozzle inspection method capable of easily inspecting an accurate processing nozzle with a simple configuration without damaging the processing nozzle. Objective.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、加工処理の種類に応じた加工ノズルからレーザ光を照射して被加工物のレーザ加工を行なうレーザ加工機の前記加工ノズルを検査するノズル検査装置において、上端部が下端部よりも細いテーパー状の測定子を有するとともに、前記加工ノズルと前記測定子との間の静電容量を測定する静電容量測定部と、前記測定子が上端部側から前記加工ノズルのレーザ出射口に挿入されるよう、前記被加工物の主面に垂直な方向で前記加工ノズルの前記測定子に対する高さを制御する位置制御部と、前記測定子が前記レーザ出射口に挿入されて前記静電容量が予め設定した所定値を示す際の前記加工ノズルの高さ方向の位置を位置情報として検出する位置検出部と、前記位置検出部が検出する位置情報に基づいて、前記加工ノズルが装着対象の加工ノズルに対応するノズル内径を有しているか否かを判定するノズル判定部と、前記ノズル判定部の判定結果を出力する判定結果出力部と、を備える。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides the processing nozzle of a laser processing machine that performs laser processing of a workpiece by irradiating laser light from a processing nozzle corresponding to the type of processing. In the nozzle inspection apparatus to be inspected, the upper end portion has a taper-shaped measuring element that is thinner than the lower end portion, and the capacitance measuring unit that measures the capacitance between the processing nozzle and the measuring element, and the measurement A position control unit that controls the height of the machining nozzle relative to the measuring element in a direction perpendicular to the main surface of the workpiece so that a child is inserted into the laser emission port of the machining nozzle from the upper end side; A position detection unit for detecting, as position information, a position in the height direction of the processing nozzle when the measuring element is inserted into the laser emission port and the capacitance shows a predetermined value set in advance; and the position detection unit includes To detect A nozzle determination unit that determines whether or not the processing nozzle has a nozzle inner diameter corresponding to a processing nozzle to be mounted based on position information; a determination result output unit that outputs a determination result of the nozzle determination unit; .
この発明によれば、テーパー状の測定子と加工ノズルとの間の静電容量が予め設定した所定値を示す際の加工ノズルの高さ方向の位置に基づいて、加工ノズルが装着対象の加工ノズルに対応するノズル内径を有しているか否かを判定するので、加工ノズルを損傷させることなく簡易な構成で正確な加工ノズルの検査を容易に行なうことが可能になるという効果を奏する。 According to the present invention, the processing nozzle is mounted on the processing target to be mounted based on the position in the height direction of the processing nozzle when the capacitance between the tapered probe and the processing nozzle shows a predetermined value set in advance. Since it is determined whether or not the nozzle has an inner diameter corresponding to the nozzle, there is an effect that an accurate inspection of the processing nozzle can be easily performed with a simple configuration without damaging the processing nozzle.
以下に、本発明に係るノズル検査装置およびノズル検査方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。以下では、説明の便宜上、被加工物の主面と平行な方向をXY方向とし、被加工物の主面に垂直な方向をZ軸方向として説明する。 Embodiments of a nozzle inspection apparatus and a nozzle inspection method according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. Hereinafter, for convenience of explanation, a direction parallel to the main surface of the workpiece will be described as an XY direction, and a direction perpendicular to the main surface of the workpiece will be described as a Z-axis direction.
実施の形態
図1は、本発明の実施の形態に係るノズル検査装置を有したレーザ加工装置の概略構成を示す斜視図である。なお、レーザ加工装置100の構成部材としては集塵部など種々の部材を有するが、本発明と直接関係しない部材においては記載を省略する。
Embodiment FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a laser processing apparatus having a nozzle inspection apparatus according to an embodiment of the present invention. In addition, although it has various members, such as a dust collection part, as a structural member of the
本実施の形態にかかるレーザ加工装置100は、被加工物(ワーク)25のレーザ加工を行なう加工機構2と、加工ノズル31の検査を行なうノズル検査装置1と、加工ヘッド20へ取り付ける加工ノズル31の交換を行う複数のノズルチェンジャ(ノズル交換装置)50と、を備えている。ノズル検査装置1とノズルチェンジャ50は、例えば加工機構2の外部領域に設けられている。
A
ノズル検査装置1は、加工ヘッド20と加工ノズル31との間の静電容量の変化を測定する静電容量測定ユニット30、静電容量測定ユニット30を制御して加工ノズル31の内径算出などを行なうノズル検査機構40を有している。静電容量測定ユニット30は、ノズル検査機構40に接続されている。
The nozzle inspection apparatus 1 controls a
静電容量測定ユニット30は、測定対象となる加工ノズル31のレーザ出射口へ挿入するテーパー状のゲージ(測定子)32を備えている。ゲージ32は、先端部(上端部)がZ軸方向(鉛直方向)のプラス側(上側)へ延びるよう静電容量測定ユニット30内に配設されている。ゲージ32は、上端部側が下端部側よりも細いテーパー形状を成している。また、加工ノズル31は、レーザ出射口がZ軸方向のマイナス側(下側)を向くよう加工ヘッド20に取り付けられる。
The
ノズル検査装置1は、加工ヘッド20に取り付けられた加工ノズル31をゲージ32側へ降下させながら、静電容量測定ユニット30を用いて加工ノズル31とゲージ32との間の静電容量の変化を測定し、この測定値に基づいて加工ノズル31(レーザ出射口の内径など)の検査を行なう。
The nozzle inspection apparatus 1 uses the
本実施の形態のノズル検査装置1は、加工ヘッド20に取り付ける加工ノズル31を新たな加工ノズル31に交換して新たなレーザ加工を開始する前などに、加工ノズル31の検査を行なう。
The nozzle inspection apparatus 1 according to the present embodiment inspects the
ノズル検査機構40は、静電容量測定ユニット30と加工ヘッド20に接続されており、静電容量測定ユニット30の動作と加工ヘッド20の動作を制御する。なお、ここでは加工機構2がレーザ加工を行う際の加工機構2を制御する装置の図示を省略している。また、ここでは加工テーブル22上で加工ヘッド20を移動させて被加工物25のレーザ加工を行う場合のレーザ加工装置100の構成について説明したが、レーザ加工装置100は加工ヘッド20の代わりに加工テーブル22を移動させて被加工物25のレーザ加工を行ってもよい。
The
各ノズルチェンジャ50は、それぞれ加工ヘッド20に着脱自在に取り付けられる加工ノズル31を1つずつ格納するとともに、加工ヘッド20へ取り付ける加工ノズル31の交換を行なう。各ノズルチェンジャ50が格納する各加工ノズル31は、加工ノズル31毎に種々のレーザ出射口(内径)を有している。
Each
例えば、加工ヘッド20に加工ノズル31が取り付けられていない状態で、ノズルチェンジャ50の上部に加工ヘッド20が停止した場合、ノズルチェンジャ50は、加工ヘッド20に加工ノズル31を取り付ける。また、ノズルチェンジャ50が加工ノズル31を格納していない状態で、ノズルチェンジャ50の上部に加工ヘッド20が停止した場合、ノズルチェンジャ50は、加工ヘッド20から加工ノズル31を取り外して加工ノズル31を自装置内に格納する。
For example, when the
加工機構2は、加工台23、加工テーブル(ワークサポート)22、加工ヘッド20を有している。加工台23は、加工機構2の基部であり、その上面には加工テーブル22が配設される。加工テーブル22は、例えば複数の凸部(支持点)で被加工物25の裏面と当接して被加工物25を載置する。
The
加工ヘッド20は、被加工物25との間で所定の高さ方向(Z軸方向)に距離を確保しながら被加工物25上(XY平面内)を移動するとともに、所定の加工位置で停止して被加工物25のレーザ加工を行う。加工ヘッド20は、加工ノズル31の何れかを取り付けるとともに、取り付けた加工ノズル31を介して被加工物25にレーザ光やアシストガスを送出(照射)する。
The
つぎに、本発明の主たる特徴であるノズル検査装置1の構成および動作手順について説明する。図2は、ノズル検査装置の構成を示すブロック図である。ノズル検査装置1は、入力部11、加工ヘッド制御部(位置制御部)12、Z座標検出部(位置検出部)13、静電容量測定部14、ノズル径算出部15、ノズル判定部16、ノズル情報記憶部17、判定結果出力部18、制御部19を備えている。
Next, the configuration and operation procedure of the nozzle inspection apparatus 1 which is the main feature of the present invention will be described. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the nozzle inspection apparatus. The nozzle inspection apparatus 1 includes an
入力部11は、マウスやキーボードを備えて構成されており、加工ヘッド20に取り付ける加工ノズル31の種別を識別する情報(ノズル種別情報)などを入力する。入力部11へのノズル種別情報の入力は、レーザ加工装置100の使用者によって手入力で行ってもよいし、外部装置内に格納されているNCプログラムを読込んでノズル種別情報を抽出することによって行ってもよい。
The
加工ヘッド制御部12は、加工ヘッド20のXY平面内の移動、加工ヘッド20のZ軸方向の移動を制御する。加工ヘッド制御部12は、加工ヘッド20に取り付けられた加工ノズル31を検査する際に、加工ヘッド20をゲージ32上に移動させるとともに、ゲージ32が加工ノズル31のレーザ出射口に挿入されるよう、静電式倣いによって加工ノズル31を降下させる。
The machining
Z座標検出部13は、加工ノズル31をゲージ32側へ降下させて加工ノズル31の検査を行なう際に、加工ノズル31の下降位置に応じた加工ノズル31のZ座標の絶対値(位置情報)を検出する。
The Z coordinate
静電容量測定部14は、テーパー形状を有したゲージ32を備えており、加工ノズル31をゲージ32側へ降下させていく際の、加工ノズル31とゲージ32との間の静電容量を測定する。
The
ノズル径算出部15は、静電容量測定部14が測定した静電容量(測定結果)が所定値(例えば0)を示した際にZ座標検出部13が検出したZ座標に基づいて、加工ノズル31のノズル内径を算出する。ノズル径算出部15へは、予めゲージ32の形状に関する情報として後述のノズル径情報101(Z座標とノズル内径の対応関係)を格納しておく。ノズル径算出部15は、ゲージ32の形状に関する情報と、Z座標検出部13が検出したZ座標(加工ノズル31の高さ)と、に基づいて、加工ノズル31のノズル内径を算出する。
The nozzle
ノズル情報記憶部17は、加工ノズル31に関する情報(後述の加工ノズル情報102)を記憶するメモリなどの記憶手段である。加工ノズル情報は、加工ノズル31毎のノズル内径に関する情報である。
The nozzle
ノズル判定部16は、ノズル径算出部15が算出したノズル内径と、ノズル情報記憶部17内の加工ノズル情報102(ノズル内径)に基づいて、ノズル内径の検査を行なった加工ノズル31が、加工ヘッド20に装着すべき正しい加工ノズル31(加工処理に応じた加工ノズル31)であるか否かを判定する。
The
判定結果出力部18は、スピーカなどの音声の出力手段や液晶モニタなどの文字や画像の表示手段を備えて構成されている。判定結果出力部18は、ノズル判定部16の判定結果やノズル径算出部15の算出結果(ノズル内径)などを出力する。判定結果出力部18は、例えばノズル径算出部15が算出した加工ノズル31のノズル内径(算出値)を音声や文字によって出力する。また、判定結果出力部18は、例えばノズル判定部16が、加工ヘッド20に誤った加工ノズル31が装着されていると判断した場合にアラームを出力する。
The determination
制御部19は、入力部11、加工ヘッド制御部12、Z座標検出部13、静電容量測定部14、ノズル径算出部15、ノズル判定部16、ノズル情報記憶部17、判定結果出力部18を制御する。
The
入力部11、加工ヘッド制御部12、Z座標検出部13、静電容量測定部14、ノズル径算出部15、ノズル判定部16、ノズル情報記憶部17、判定結果出力部18、制御部19が図1のノズル検査機構40に対応する。また、静電容量測定部14が、図1の静電容量測定ユニット30に対応する。
An
ここで、静電容量測定部14のゲージ32の形状と加工ノズル31の形状について説明する。図3は、ゲージの構成と加工ノズルの構成を示す図である。図3では、ゲージ32と加工ノズル31の断面構成を示している。
Here, the shape of the
ゲージ32は、概略円錐状(概略円錐台状)をなしており、概略円錐状の底面側が台座35と当接するとともに、概略円錐状の頂点が鉛直方向(Z軸)の上側を向くよう静電容量測定ユニット30内に配設されている。
The
加工ノズル31には、レーザ光を出射するレーザ出射口が加工ノズル31の中心軸方向に設けられている。加工ノズル31の検査を行なう際には、ゲージ32が加工ノズル31のレーザ出射口に挿入される。加工ノズル31、ゲージ32、台座35などは導電性を有しており、加工ノズル31とゲージ32との間に電圧を印加することによって、加工ノズル31とゲージ32との間の静電容量が測定される。加工ノズル31のレーザ出射口(内壁面)にゲージ32(外壁面)が接触すると、加工ノズル31とゲージ32との間の静電容量が0になる。本実施の形態では、加工ノズル31とゲージ32との間の静電容量が所定の閾値(0または0近傍の値)になった際の加工ノズル31のZ座標に基づいて、加工ノズル31の内径を測定する。
The
つぎに、本発明の実施の形態に係るノズル検査装置を有したレーザ加工装置の処理手順について説明する。図4は、本発明の実施の形態に係るレーザ加工装置の処理手順を示すフローチャートである。 Next, a processing procedure of the laser processing apparatus having the nozzle inspection apparatus according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a flowchart showing a processing procedure of the laser processing apparatus according to the embodiment of the present invention.
図4では、レーザ加工装置100が、レーザ加工処理として加工処理A1を行なった後、加工ヘッド20に取り付ける加工ノズル31を、加工処理A1で用いた加工ノズル31から加工処理A2で用いる加工ノズル31に交換し、その後加工処理A2を行なう場合の処理手順について説明する。
In FIG. 4, after the
レーザ加工装置100は、加工処理A1に応じた加工ノズル31を加工ヘッド20に装着して加工処理A1を行なう(ステップS110)。加工処理A1が終了すると、加工ヘッド20は、加工処理A1に用いた加工ノズル31を格納するためのノズルチェンジャ50上へ移動する。そして、加工処理A1に用いた加工ノズル31をノズルチェンジャ50に格納し、次の加工処理A2に用いる加工ノズル31を格納しているノズルチェンジャ50上へ移動する。そして、加工処理A2に用いる加工ノズル31を加工ヘッド20に装着する。これにより、レーザ加工装置100は、加工ヘッド20に装着する加工ノズル31の交換を行う(ステップS120)。
The
新たな加工ノズル31を装着した加工ヘッド20は、静電容量測定部14(静電容量測定ユニット30)のゲージ32上に移動する。そして、加工ノズル31をゲージ32に近付けながら加工ノズル31とゲージ32との間の静電容量の変化を測定する。ノズル検査装置1は、この測定した静電容量に基づいて加工ノズル31のレーザ出射口の内径を測定する。ノズル検査装置1は、測定したレーザ出射口の内径に基づいて、加工ヘッド20に装着されている加工ノズル31が正しい加工ノズル31であるか否かを判断(確認)する(ステップS130)。このとき、判定結果出力部18は、ノズル判定部16の判定結果やノズル径算出部15の算出結果(ノズル内径)などを出力する。
The
ノズル検査装置1のノズル判定部16が、加工ヘッド20に正しい加工ノズル31が装着されていると判断すると(ステップS140、Yes)、レーザ加工装置100は、加工ヘッド20に装着された加工ノズル31のZ軸方向の倣い校正を行なう(ステップS150)。この倣い校正は、加工ノズル31を所定の高さまで移動させた際の、加工ノズル31毎の誤差を補正するための校正である。例えば、加工ヘッド20を倣い校正用のプレート(校正用プレート)まで移動させ、加工ノズル31を校正用プレートに接触させる。この加工ノズル31が校正用プレートに接触する位置を基準位置として、加工ノズル31を上昇させていく。そして、加工ノズル31と校正用プレートとの距離(加工ノズル31の高さ)と、加工ノズル31と校正用プレートとの間の静電容量の関係を複数位置で取得する。レーザ加工装置100は、取得した加工ノズル31の高さのデータと静電容量の関係に基づいて、レーザ加工時の加工ノズル31のZ軸方向の制御(静電式倣い)を行なう。
When the
一方、ノズル検査装置1のノズル判定部16が、加工ヘッド20に誤った加工ノズル31が装着されていると判断すると(ステップS140、No)、レーザ加工装置100の判定結果出力部18はアラームなどを出力する(ステップS160)。
On the other hand, when the
そして、レーザ加工装置100は、ノズル判定部16が、加工ヘッド20に正しい加工ノズル31が装着されていると判断するまで、ステップS120〜S140,S160の処理を繰り返す。加工ヘッド20に誤った加工ノズル31が装着されている場合、レーザ加工装置100の使用者は、加工ヘッド20に取り付ける加工ノズル31の交換指示(正しい加工ノズル31を指定する指示)をレーザ加工装置100に入力する。そして、レーザ加工装置100は、加工ヘッド20に装着する加工ノズル31を誤った加工ノズル31から正しい加工ノズル31に交換する(ステップS120)。その後、ノズル検査装置1は、ゲージ32を用いて加工ノズル31のノズル内径を確認し、加工ヘッド20に装着されている加工ノズル31が正しい加工ノズル31であるか否かを判断する(ステップS130,S140)。
And the
加工ヘッド20に正しい加工ノズル31が装着されていると判断され、レーザ加工装置100が、加工ノズル31のZ軸方向の倣い校正を行なうと、レーザ加工装置100は、次の加工処理A2を行う(ステップS170)。
When it is determined that the
つぎに、ノズル検査装置1による加工ノズル31の検査処理手順を詳細に説明する。図5は、加工ノズルの検査処理の処理手順を示すフローチャートである。図5では、加工ヘッド20に装着されている加工ノズル31が正しい加工ノズル31であるか否かの判断処理(ステップS130の処理)を示している。
Next, an inspection processing procedure for the
レーザ加工装置100の加工ヘッド制御部12は、加工ノズル31を装着した加工ヘッド20をXY平面内で移動させ、加工ノズル31を静電容量測定部14のゲージ32上まで移動させる(ステップS210)。
The processing
さらに、加工ヘッド制御部12は、加工ノズル31を装着したまま加工ヘッド20をゲージ32側へ降下させて、加工ノズル31のレーザ照射口をゲージ32に近付ける(ステップS220)。そして、加工ヘッド制御部12は、加工ノズル31のレーザ照射口にゲージ32を挿入する。加工ノズル31がゲージ32側へ下降している間、Z座標検出部13は、加工ノズル31のZ座標を検出し、静電容量測定部14は、加工ノズル31とゲージ32との間の静電容量を測定する。
Further, the machining
ノズル径算出部15は、加工ノズル31とゲージ32との間の静電容量が予め設定しておいた所定の閾値t1以下となったか否かを監視する(ステップS230)。加工ノズル31とゲージ32との間の静電容量が閾値t1以下になっていなければ(ステップS230、No)、ノズル径算出部15は、ステップS220,S230の処理を繰り返す。
The nozzle
加工ノズル31とゲージ32との間の静電容量が閾値t1以下になると(ステップS230、Yes)、ノズル径算出部15は、このときの加工ノズル31のZ座標(絶対値)をZ座標検出部13から取得する(ステップS240)。
When the capacitance between the processing
ここで、加工ノズル31とゲージ32との間の静電容量と加工ノズル31のZ座標との関係について説明する。図6は、静電容量と加工ノズルのZ座標の関係を示す図である。図6では、縦軸に加工ノズル31とゲージ32との間の静電容量の値を示し、横軸に加工ノズル31のZ座標の値(絶対値)を示している。
Here, the relationship between the electrostatic capacitance between the processing
加工ノズル31とゲージ32との間の静電容量は、加工ノズル31のZ座標(絶対値)が大きくなるに従って(加工ノズル31がゲージ32に近づくに従って)小さくなる。そして、加工ノズル31のZ座標が所定の値z1になると、静電容量の値は、予め設定しておいた所定の閾値t1よりも小さくなる。
The capacitance between the processing
ノズル径算出部15は、加工ノズル31とゲージ32との間の静電容量が閾値t1以下になった時の加工ノズル31のZ座標に基づいて、加工ノズル31のノズル内径を算出する。ノズル径算出部15は、Z座標とノズル内径の関係を示す情報として、ノズル径情報(ノズル内径情報)101を記憶している。
The nozzle
ここで、ノズル径算出部15が記憶するノズル径情報101について説明する。図7は、ノズル径情報を示す図である。ノズル径情報101は、静電容量が閾値t1となった時の加工ノズル31のZ座標と、加工ノズル31のノズル内径との対応関係を示す情報である。本実施の形態では、加工ノズル31とゲージ32との間の静電容量が閾値t1となる場合の加工ノズル31のZ座標がz1である。ノズル径算出部15は、ノズル径情報101に基づいて、Z座標(z1)に対応するノズル内径r1(加工ノズル31のレーザ出射口の内径)を算出する(ステップS250)。
Here, the
ノズル判定部16は、ノズル径算出部15が算出したノズル内径と、ノズル情報記憶部17内の加工ノズル情報102とに基づいて、ノズル径算出部15が算出したノズル内径が加工ヘッド20に装着されるべき加工ノズル31に対応するノズル内径であるか否かを判断する。これにより、ノズル判定部16は、ノズル内径の検査を行なった加工ノズル31が、加工ヘッド20に装着すべき正しい加工ノズル31(加工処理に応じた加工ノズル31)であるか否かを判定する(ステップS260)。
The
ここで、ノズル情報記憶部(位置情報記憶部)17が記憶する加工ノズル情報(位置情報)102について説明する。図8は、加工ノズル情報の構成の一例を示す図である。加工ノズル情報102は、加工ノズル31の種別(ノズル種別)を識別する情報、加工ノズル31のノズル内径、加工ノズル31とゲージ32との間の静電容量が閾値t1となるときの加工ノズル31のZ座標などが、それぞれ加工ノズル31毎に対応付けられた情報テーブルである。
Here, the processing nozzle information (position information) 102 stored in the nozzle information storage section (position information storage section) 17 will be described. FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the configuration of processing nozzle information. The
例えば、ノズル種別が「N001」の加工ノズル31は、「ノズル径」が1.05(mm)であり、加工ノズル31とゲージ32との間の静電容量が閾値t1となるときの加工ノズル31の「Z座標」は、11.0である。
For example, the
ノズル径算出部15が算出したノズル内径が、加工ヘッド20に装着されるべき加工ノズル31に応じたノズル内径である場合(ステップS260、Yes)、ノズル判定部16は正しい加工ノズル31が加工ヘッド20に装着されていると判定する(ステップS270)。ノズル径算出部15が算出したノズル内径が、ノズル径情報101内の「ノズル径」に対して所定の誤差範囲内である場合に、ノズル判定部16は、正しい加工ノズル31が加工ヘッド20に装着されていると判定する。例えば、ノズル径情報101内の「ノズル径」が1.05(mm)である場合、ノズル判定部16は、ノズル径算出部15の算出したノズル内径が1.05(mm)±0.05(mm)の場合に、正しい加工ノズル31が加工ヘッド20に装着されていると判定する。
When the nozzle inner diameter calculated by the
一方、ノズル径算出部15が算出したノズル内径が、加工ヘッド20に装着されるべき加工ノズル31に応じたノズル内径でない場合(ステップS260、No)、ノズル判定部16は誤った加工ノズル31が加工ヘッド20に装着されていると判定する(ステップS280)。
On the other hand, when the nozzle inner diameter calculated by the nozzle
ノズル径算出部15が算出したノズル内径が、ノズル径情報101内の「ノズル径」に対して所定の誤差範囲内でない場合に、ノズル判定部16は、誤った加工ノズル31が加工ヘッド20に装着されていると判定する。例えば、ノズル径情報101内の「ノズル径」が1.05(mm)である場合、ノズル判定部16は、ノズル径算出部15の算出したノズル内径が1.05(mm)±0.05(mm)以外の場合に、誤った加工ノズル31が加工ヘッド20に装着されていると判定する。
When the nozzle inner diameter calculated by the nozzle
なお、本実施の形態では、ノズル判定部16が加工ノズル情報102内の「ノズル径」を用いて、加工ヘッド20に正しい加工ノズル31が装着されているか否かを判定したが、ノズル判定部16が加工ノズル情報102内の「Z座標」を用いて、加工ヘッド20に正しい加工ノズル31が装着されているか否かを判定してもよい。この場合、ノズル径算出部15は、加工ノズル31のZ座標に応じた加工ノズル31のノズル内径を算出する必要はない。ノズル判定部16は、Z座標検出部13が検出した加工ノズル31のZ座標と、加工ノズル情報102内の「Z座標」とに基づいて、ノズル内径の検査を行なった加工ノズル31が加工ヘッド20に装着すべき正しい加工ノズル31であるか否かを判定する。
In this embodiment, the
ノズル判定部16が加工ノズル情報102内の「ノズル径」を用いて、加工ノズル31の検査(正しい加工ノズル31が装着されているか否かの検査)を行なう場合、加工ノズル情報102に「Z座標」の情報は不要となる。また、ノズル判定部16が加工ノズル情報102内の「Z座標」を用いて、加工ノズル31の検査を行なう場合、加工ノズル情報102に「ノズル径」の情報は不要となる。
When the
ノズル検査装置1は、加工ヘッド20に正しい加工ノズル31が装着されているか否かの検査に限らず、加工ノズル31にスパッタなどが付着しているか否かの検査(汚損検査)を行なってもよい。この場合も、ノズル検査装置1は、加工ノズル31のノズル内径を算出するとともに、算出したノズル内径に基づいて加工ノズル31の検査を行なう。
The nozzle inspection apparatus 1 is not limited to inspecting whether or not the
図9は、加工ノズルの汚損を検査する際のレーザ加工装置の処理手順を示すフローチャートである。図9では、レーザ加工装置100が、レーザ加工処理として加工処理A3を行なう途中で加工ノズル31の汚損を検査する場合の処理手順を示している。
FIG. 9 is a flowchart illustrating a processing procedure of the laser processing apparatus when inspecting the processing nozzle for contamination. FIG. 9 shows a processing procedure in the case where the
レーザ加工装置100は、加工処理A3に応じた加工ノズル31を加工ヘッド20に装着して加工処理A3を開始する(ステップS310)。レーザ加工装置100は、加工処理A3を行なっている間、加工ノズル31が被加工物25に接触したか否かを監視している(ステップS320)。
The
加工処理A3の処理中に加工ノズル31が被加工物25に接触すると(ステップS320、Yes)、レーザ加工装置100は、加工ノズル31を装着した加工ヘッド20を加工エリア外(加工テーブル22の外側)であって、加工ノズル31をクリーニングするための場所へ加工ヘッド20を移動させる。そして、レーザ加工装置100は、加工ノズル31をクリーニングする(ステップS330)。
When the
この後、クリーニングされた加工ノズル31を装着した加工ヘッド20は、静電容量測定部14のゲージ32上に移動する。そして、加工ノズル31をゲージ32に近付けながら加工ノズル31とゲージ32との間の静電容量の変化を測定する。ノズル検査装置1は、この測定した静電容量に基づいて加工ノズル31のレーザ出射口の内径を測定する。ノズル検査装置1は、算出した加工ノズル31のノズル内径に基づいて、加工ヘッド20に装着されている加工ノズル31が清浄であるかスパッタ付着物が残留しているかを判断(確認)する(ステップS340)。ノズル検査装置1による加工ノズル31の検査処理は、図5に示した処理手順などによって行う。
Thereafter, the
ノズル判定部16は、ノズル径算出部15が算出したノズル内径が加工ヘッド20に装着されている加工ノズル31に応じたノズル内径でないと判断した場合(算出したノズル内径が加工ノズル情報102内の「ノズル径」よりも小さい場合)に、加工ノズル31にスパッタが付着していると判断する。ノズル判定部16が加工ノズル31にスパッタが付着していると判断すると(ステップS350、Yes)、再び加工ノズル31がクリーニングされる(ステップS330)。この後、レーザ加工装置100はノズル判定部16が加工ノズル31は清浄であると判断するまでステップS330〜S350の処理を繰り返す。
When the
ノズル判定部16は、ノズル径算出部15が算出したノズル内径が加工ヘッド20に装着されている加工ノズル31に応じたノズル内径であると判断した場合に、加工ノズル31は清浄であると判断する。ノズル判定部16が加工ノズル31は清浄であると判断すると(ステップS350、No)、レーザ加工装置100は加工処理A3を再開する(ステップS360)。
When the
以下、レーザ加工装置100は、加工ノズル31と被加工物25が接触した場合には、ステップS320〜S360の処理を繰り返す。すなわち、加工ノズル31と被加工物25が接触すると、加工ノズル31をクリーニングし、加工ノズル31からスパッタ付着を除去できた場合に加工処理A3を再開する。
Hereinafter, the
加工処理A3の処理中に加工ノズル31が被加工物25に接触していなければ(ステップS320、No)、レーザ加工装置100は加工処理A3が終了したか否かを監視する(ステップS370)。加工処理A3を終了しない場合(ステップS370、No)、レーザ加工装置100は、加工処理A3を継続して実行し、加工ノズル31が被加工物25に接触したか否かを監視する(ステップS320)。加工処理A3を終了する場合(ステップS370、Yes)、ノズル検査装置1による加工処理A3中の加工ノズル31の検査処理も終了する。
If the
なお、本実施の形態では、レーザ加工装置100が1つのゲージ32を備える場合について説明したが、レーザ加工装置100が複数のゲージ32を備える構成としてもよい。この場合、加工ヘッド20に装着する加工ノズル31の種類に基づいて、加工ノズル31を検査するゲージ32の種類を選択する。例えば、ノズル内径の細い加工ノズル31を測定するためのゲージ32、ノズル内径の太い加工ノズル31を測定するためのゲージ32などをレーザ加工装置100に配設しておく。また、レーザ加工装置100が複数のゲージ32を備える場合、ノズル径算出部15はゲージ32毎のノズル径情報101を記憶しておき、ノズル情報記憶部17はゲージ32毎に加工ノズル情報102の「Z座標」を記憶しておく。
Although the case where the
また、加工ノズル31を装着したまま加工ヘッド20をゲージ32側へ降下させる際、静電容量が閾値t1近傍となった時点で加工ヘッド20の降下速度を遅くしてもよい。これにより、閾値t1近傍での静電容量を正確に測定することが可能となる。
Further, when the
また、加工ノズル31を装着したまま加工ヘッド20をゲージ32側へ降下させる際、ゲージ32の形状(テーパー角度、サイズなど)に基づいて、加工ヘッド20の降下速度を制御してもよい。例えば、ゲージ32のテーパー形状(曲線)が、ゲージ32の太さの上昇率がゲージ32の下部ほど小さい形状である場合(ゲージ32の母線が直線である場合よりもゲージ32の母線が外側に隆起している場合)(ゲージ32の側面が凸レンズの曲面を有している場合)、ゲージ32の上部での加工ヘッド20の降下速度よりも下部での加工ヘッド20の降下速度を小さくする。
Further, when the
一方、ゲージ32のテーパー形状が、ゲージ32の太さの上昇率がゲージ32の下部ほど大きい形状である場合(ゲージ32の母線が直線である場合よりもゲージ32の母線が内側に沈降している場合)(ゲージ32の側面が凹レンズの曲面を有している場合)、ゲージ32の下部での加工ヘッド20の降下速度よりも上部での加工ヘッド20の降下速度を小さくする。これにより、加工ノズル31のレーザ照射口(内壁)とゲージ32(外壁)の間が略一定の速度で小さくなりながら、加工ノズル31がゲージ32側に降下することとなる。したがって、ゲージ32に対する加工ノズル31の位置(高さ)が何れの位置であっても、加工ノズル31とゲージ32との間の静電容量を正確に測定することが可能となる。
On the other hand, the taper shape of the
また、本実施の形態では、加工ヘッド20へ取り付ける加工ノズル31をノズルチェンジャ50によって交換したが、加工ヘッド20へ取り付ける加工ノズル31を手作業で交換してもよい。
In the present embodiment, the
また、本実施の形態では、加工ノズル31のクリーニングを行なった後に、加工ノズル31の検査を行なう場合について説明したが、加工ノズル31のクリーニング前に、加工ノズル31の検査を行なってもよい。
In the present embodiment, the case where the
また、本実施の形態では、ノズル径情報101がZ座標とノズル内径の対応関係である場合について説明したが、ノズル径情報101は、ゲージ32の形状(テーパー角度、サイズ、配設位置(高さ))に関する情報であってもよい。この場合、ノズル径算出部15は、ゲージ32の形状と座標検出部13が検出したZ座標に基づいて、加工ノズル31のノズル内径を算出する。
Further, in this embodiment, the case where the
また、本実施の形態では、ノズル検査装置1が加工ノズル31のノズル内径を算出したが、ノズル検査装置1は、例えば軸受け、ディスクなどの加工ノズル31以外の測定対象物の内径を算出してもよい。
Further, in the present embodiment, the nozzle inspection device 1 calculates the nozzle inner diameter of the
このように実施の形態によれば、ゲージ32がテーパー形状を有するとともに、加工ノズル31とゲージ32との間の静電容量が所定の閾値になった際に検出された加工ノズル31のZ座標に基づいて加工ノズル31の内径を算出するので、加工ノズル31を損傷させることなく簡易な構成で正確な加工ノズル31の検査を容易に行なうことが可能となる。
As described above, according to the embodiment, the
また、加工ノズル31とゲージ32との間の静電容量が閾値となる場合の加工ノズル31のZ座標を予め記憶しておき、このZ座標と検出された加工ノズル31のZ座標に基づいて加工ノズル31の検査を行なうので、加工ノズル31の検査を迅速かつ容易に行なうことが可能となる。
Further, the Z coordinate of the
また、加工ノズル31のZ座標に対応するノズル内径を予め記憶しておき、このノズル内径に基づいて加工ノズル31の内径を算出するので、加工ノズル31の内径を迅速かつ容易に算出することが可能となる。
Further, since the nozzle inner diameter corresponding to the Z coordinate of the
また、ノズル径算出部15が算出したノズル内径に関する情報を判定結果出力部18から出力するので、加工ノズル31のノズル内径をノズル検査装置1の使用者に容易に通知することが可能となる。
Moreover, since the information regarding the nozzle inner diameter calculated by the
また、加工ヘッド20へ取り付ける加工ノズル31を交換した際に加工ノズル31の検査を行なうので、誤った加工ノズル31を装着したまま被加工物25を加工してしまうことを防止できる。また、加工ノズル31を洗浄した後に加工ノズル31の検査を行なうので、汚損した加工ノズル31を迅速に見つけ出すことが可能となる。
Further, since the
以上のように、本発明に係るノズル検査装置およびノズル検査方法は、レーザ加工装置の加工ノズルの検査に適している。 As described above, the nozzle inspection apparatus and the nozzle inspection method according to the present invention are suitable for the inspection of the processing nozzle of the laser processing apparatus.
1 ノズル検査装置
2 加工機構
11 入力部
12 加工ヘッド制御部
13 座標検出部
14 静電容量測定部
15 ノズル径算出部
16 ノズル判定部
17 ノズル情報記憶部
18 判定結果出力部
19 制御部
20 加工ヘッド
22 加工テーブル
23 加工台
25 被加工物
30 静電容量測定ユニット
31 加工ノズル
32 ゲージ
35 台座
40 ノズル検査機構
50 ノズルチェンジャ
100 レーザ加工装置
101 ノズル径情報
102 加工ノズル情報
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (7)
上端部が下端部よりも細いテーパー状の測定子を有するとともに、前記加工ノズルと前記測定子との間の静電容量を測定する静電容量測定部と、
前記測定子が上端部側から前記加工ノズルのレーザ出射口に挿入されるよう、前記被加工物の主面に垂直な方向で前記加工ノズルの前記測定子に対する高さを制御する位置制御部と、
前記測定子が前記レーザ出射口に挿入されて前記静電容量が予め設定した所定値を示す際の前記加工ノズルの高さ方向の位置を位置情報として検出する位置検出部と、
前記位置検出部が検出する位置情報に基づいて、前記加工ノズルが装着対象の加工ノズルに対応するノズル内径を有しているか否かを判定するノズル判定部と、
前記ノズル判定部の判定結果を出力する判定結果出力部と、
を備えることを特徴とするノズル検査装置。 In a nozzle inspection apparatus that inspects the processing nozzle of a laser processing machine that performs laser processing of a workpiece by irradiating a laser beam from a processing nozzle according to the type of processing processing,
The upper end portion has a taper-shaped measuring element that is thinner than the lower end portion, and a capacitance measuring unit that measures the capacitance between the processing nozzle and the measuring element,
A position control unit for controlling the height of the machining nozzle relative to the measuring element in a direction perpendicular to the main surface of the workpiece so that the measuring element is inserted into the laser emission port of the machining nozzle from the upper end side; ,
A position detection unit that detects, as position information, a position in the height direction of the processing nozzle when the measuring element is inserted into the laser emission port and the capacitance indicates a predetermined value set in advance;
A nozzle determination unit that determines whether or not the processing nozzle has a nozzle inner diameter corresponding to a processing nozzle to be mounted, based on position information detected by the position detection unit;
A determination result output unit that outputs a determination result of the nozzle determination unit;
A nozzle inspection apparatus comprising:
前記ノズル判定部は、前記位置情報記憶部が記憶している位置情報と、前記位置検出部が検出する位置情報とを比較することによって、前記加工ノズルが装着対象の加工ノズルに対応するノズル内径を有しているか否かを判定することを特徴とする請求項1に記載のノズル検査装置。 A position information storage unit that stores in advance position information for each processing nozzle;
The nozzle determination unit compares the position information stored in the position information storage unit with the position information detected by the position detection unit, so that the nozzle inner diameter corresponding to the processing nozzle to be mounted is the processing nozzle. 2. The nozzle inspection device according to claim 1, wherein it is determined whether or not the nozzle inspection device is provided.
前記ノズル判定部は、前記位置情報記憶部が記憶する位置情報のノズル内径と、前記ノズル径算出部が算出するノズル内径とを比較することによって、前記加工ノズルが装着対象の加工ノズルに対応するノズル内径を有しているか否かを判定することを特徴とする請求項1または2に記載のノズル検査装置。 The nozzle inner diameter information related to the nozzle inner diameter corresponding to the position information is stored, the nozzle inner diameter information is further calculated using the nozzle inner diameter information and the nozzle inner diameter information corresponding to the position information is calculated. The position information to be stored includes information on the nozzle inner diameter for each processing nozzle,
The nozzle determination unit compares the nozzle inner diameter of the position information stored in the position information storage unit with the nozzle inner diameter calculated by the nozzle diameter calculation unit, so that the processing nozzle corresponds to the mounting target processing nozzle. It is determined whether it has a nozzle internal diameter, The nozzle test | inspection apparatus of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned.
上端部が下端部よりも細いテーパー状の測定子が上端部側から前記加工ノズルのレーザ出射口に挿入されるよう、前記被加工物の主面に垂直な方向で前記加工ノズルの前記測定子に対する高さを制御する位置制御ステップと、
前記加工ノズルと前記測定子との間の静電容量を測定する静電容量測定ステップと、
前記測定子が前記レーザ出射口に挿入されて前記静電容量が予め設定した所定値を示す際の前記加工ノズルの高さ方向の位置を位置情報として検出する位置検出ステップと、
検出した位置情報に基づいて、前記加工ノズルが装着対象の加工ノズルに対応するノズル内径を有しているか否かを判定するノズル判定ステップと、
前記加工ノズルが装着対象の加工ノズルに対応するノズル内径を有しているか否かの判定結果を出力する判定結果出力ステップと、
を含むことを特徴とするノズル検査方法。 In a nozzle inspection method for inspecting the processing nozzle of a laser processing machine that performs laser processing of a workpiece by irradiating a laser beam from a processing nozzle according to the type of processing,
The measuring element of the machining nozzle in a direction perpendicular to the main surface of the workpiece so that a tapered measuring element whose upper end is thinner than the lower end is inserted into the laser emission port of the processing nozzle from the upper end side. A position control step for controlling the height relative to
A capacitance measuring step for measuring a capacitance between the processing nozzle and the probe;
A position detecting step for detecting, as position information, a position in the height direction of the processing nozzle when the measuring element is inserted into the laser emission port and the capacitance shows a predetermined value set in advance;
A nozzle determination step for determining whether the processing nozzle has a nozzle inner diameter corresponding to the processing nozzle to be mounted based on the detected position information;
A determination result output step of outputting a determination result of whether or not the processing nozzle has a nozzle inner diameter corresponding to the processing nozzle to be mounted;
A nozzle inspection method comprising:
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