JP2019181551A - 静電容量式ハイトセンサ、レーザ加工ノズルおよびレーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】静電容量式ハイトセンサにおいて、センサ電極の温度異常を検知可能にする。【解決手段】レーザ加工ノズル１において、温度変化によって電気特性が変化する温度検出素子２０が、センサ電極１１またはセンサ電極１１と電気的に接続された部材に、センサ電極１１と電気的に絶縁された状態で付着されている。温度検出素子２０は、センサ電極１１に供給される電圧信号Ｖｏと同一電位でかつ同一位相の電圧が印加される。センサ電極１１からの電圧信号Ｖｉｎから検出した静電容量値が所定値よりも大きいとき、センサ電極１１で温度異常が発生していると判定する。【選択図】図１

Description

本発明は、レーザ加工装置に用いられる静電容量式ハイトセンサ及びそれを用いたレーザ加工ノズル、レーザ加工装置に関する。

レーザ加工装置を用いて被加工物の切断加工等を行う場合、レーザ光の焦点を被加工物の表面あるいはその近傍に合わせることが加工品質を維持する上で重要である。このため、ロボットアーム等に設けられたレーザ加工ノズルの先端と被加工物との距離を所望の値に保つ必要があり、この距離計測のために静電容量式ハイトセンサが一般に用いられる。

特許文献１には、レーザ加工ノズルの先端部に取り付けられたセンサ電極とアース電位に電気的に接続された被加工物との間に交流電圧を印加し、センサ電極と被加工物との間の静電容量に基づいて振幅が変調された電圧を変換回路で検出して、当該電圧を距離に換算して計測を行う静電容量式ハイトセンサが開示されている。

特開平０９−３３１０８９号公報

レーザ加工ノズルでは、レーザ切断という特性上、レーザヘッドの温度が急激に上昇する場合がある。例えば、レーザの焦点位置がずれたり、レーザのレンズが焼けたりした場合には、レーザヘッドの温度が急激に上昇する。このような温度異常の発生を、速やかに検出できることが好ましい。

本発明はかかる点に鑑みなされたもので、その目的は、センサ電極における温度異常の発生を検知できる静電容量式ハイトセンサを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明では、センサ電極またはセンサ電極と電気的に接続された部材に、電気的に絶縁された状態で温度検出素子を付着し、センサ電極と被加工物との距離を計測するために検出した静電容量値から、温度異常を判定できるようにした。

具体的には、本発明に係る静電容量式ハイトセンサは、レーザ加工ノズルの先端に取り付けられたセンサ電極と、前記センサ電極に第１電圧信号を供給するとともに、前記センサ電極からの第２電圧信号を受け、前記第２電圧信号から検出した静電容量値から、前記センサ電極の先端と被加工物との距離を計測する信号処理部と、前記センサ電極、または、前記レーザ加工ノズルにおける前記センサ電極と電気的に接続された部材に、前記センサ電極と電気的に絶縁された状態で付着されており、前記第１電圧信号と同一電位でかつ同一位相の電圧が印加される、温度変化によって電気特性が変化する温度検出素子とを備え、前記信号処理部は、前記第２電圧信号から検出した静電容量値が所定値よりも大きいとき、前記センサ電極において温度異常が発生していると判定する温度異常判定部を有している。

この構成によれば、温度変化によって電気特性が変化する温度検出素子は、センサ電極またはセンサ電極と電気的に接続された部材に、センサ電極と電気的に絶縁された状態で付着されている。そしてこの温度検出素子は、センサ電極に供給される第１電圧信号と同一電位でかつ同一位相の電圧が印加される。このため、温度検出素子は、温度が正常であるときは静電容量式ハイトセンサによる距離測定に影響を与えることがなく、一方、温度異常が発生したときは、静電容量式ハイトセンサによって検出される静電容量値を、温度正常時よりも大きくする。このため、温度異常判定部は、検出された静電容量値が所定値よりも大きいとき、センサ電極において温度異常が発生していると判定することができる。

前記温度検出素子は、例えば、バイメタル式のサーマルプロテクタである。

前記所定値は、前記センサ電極の先端と前記被加工物との距離が最小となるときの静電容量値よりも大きい値とするのが好ましい。

また、本発明に係るレーザ加工ノズルは、上述した静電容量式ハイトセンサのセンサ電極に電気的に接続され、レーザ光の出射経路及びレーザ加工時に供給されるアシストガスの流路を画定する第１ノズルと、前記第１ノズルの外周を間隔をあけて囲むように設けられ、絶縁部材によって、前記第１ノズル及び前記センサ電極と電気的に絶縁された第２ノズルとを備え、前記温度検出素子は、前記第１ノズルに、電気的に絶縁された状態で付着されている。

この構成によれば、温度検出素子は、静電容量式ハイトセンサのセンサ電極に電気的に接続された第１ノズルに、電気的に絶縁された状態で付着されている。これにより、センサ電極において温度異常が発生していると判定することができる。

また、本発明に係るレーザ加工装置は、レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光を導波する光ファイバと、前記光ファイバで導波されたレーザ光を被加工物に向けて照射する上述したレーザ加工ノズルと、先端に前記レーザ加工ノズルが取り付けられ、前記レーザ加工ノズルを移動させるロボットアームと、前記レーザ光源及び前記ロボットアームの動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記レーザ加工ノズルの先端が所定の軌跡を描くように、前記ロボットアームの関節軸を駆動または停止させる信号を供給するロボット制御部と、前記レーザ光源を制御するとともに、前記温度異常判定部で前記センサ電極に温度異常が発生したと判定されたとき、前記レーザ光源のレーザ発振を停止させるレーザ制御部とを少なくとも有し、前記ロボット制御部は、前記静電容量式ハイトセンサで計測された距離に基づき、前記センサ電極の先端と前記被加工物との距離が目標値になるよう前記レーザ加工ノズルの位置を制御する位置制御部を少なくとも有している。

この構成によれば、温度異常判定部によってセンサ電極に温度異常が発生したと判定されたとき、レーザ光源のレーザ発振を停止させることができる。

以上説明したように、本発明によれば、センサ電極における温度異常の発生を検知できる静電容量式ハイトセンサを提供することができる。

実施形態１に係るレーザ加工ノズルの構成図 （ａ）（ｂ）はサーマルプロテクタの状態を模式的に示す図 静電容量式ハイトセンサの信号処理部の機能ブロック構成図 レーザ加工装置の構成例を示す図

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。

（実施形態１）
図１は本実施形態に係るレーザ加工ノズル１の構成を示す。レーザ加工ノズル１は、センサノズル２（第１ノズル）と、シールドノズル３（第２ノズル）と、絶縁部材４と、レンズ９と、静電容量式ハイトセンサ１０（以下、適宜、単にハイトセンサ１０という）とを備えている。ハイトセンサ１０は、センサ電極１１の先端と被加工物５との距離を計測する。レーザ加工ノズル１は、例えば、後述する図４に示すロボットアーム３３の先端に取り付けられている。

なお、以降の説明において、レーザ加工ノズル１におけるレーザ光の入射側を「上」または「上方」といい、レーザ光の出射側、つまり、被加工物５が配置された側を「下」または「下方」ということがある。

センサノズル２は、円錐部の上下にそれぞれ円筒部を有する金属製部材であり、円錐部は下方に向かって径が小さくなるように設けられている。また、下方に位置する円筒部はハイトセンサ１０のセンサ電極１１に電気的に接続されている。センサノズル２の内空間は、図中に一点鎖線で示されるレーザ光の出射光路を画定するとともに、レーザ加工時に被加工物５に吹き付けられるアシストガスの流路を画定している。

シールドノズル３は、センサノズル２と同様に、円錐部の上下にそれぞれ円筒部を有する金属製部材であり、円錐部は下方に向かって径が小さくなるように設けられている。シールドノズル３は、センサノズル２と間隔をあけてその外周を囲むように配置されているとともに、シールドノズル３は、センサノズル２及びセンサ電極１１と同電位になるように構成されている。具体的には、センサ電極１１に印加される交流電圧Ｖｏと同一電位でかつ同一位相の交流電圧が、シールドノズル３に印加される。これらにより、シールドノズル３は、センサノズル２及びセンサ電極１１に対する外来の電磁ノイズを遮蔽するとともに、センサノズル２を機械的衝撃から保護する。

センサノズル２およびシールドノズル３は、電気抵抗を低くし、熱伝導率を高めるという点から、例えば、銅または銅系材料であればよい。あるいは、他の材料、例えばアルミ系材料であってもよい。

絶縁部材４は、鍔部を有する円環形状の耐熱樹脂等からなるフランジであり、内周面とセンサノズル２の下方の円筒部の外周面とが当接するとともに、鍔部の上面にシールドノズル３の下面が当接している。また、絶縁部材４の下面はセンサ電極１１に当接しており、絶縁部材４によってセンサノズル２及びセンサ電極１１とシールドノズル３とが電気的に絶縁されている。また、絶縁部材４は、センサノズル２とシールドノズル３との間の空間を封止する役割を果たしている。

ハイトセンサ１０は、センサ電極１１と、同軸ケーブル１２と、信号処理部１３とを備えている。

センサ電極１１は、下方に向かって内径、外径とも小さくなるように設けられた略円錐形の金属製部材であり、レーザ加工ノズル１の先端に取り付けられており、レーザ加工ノズル１の一部を構成している。センサ電極１１の先端の開口部は、レーザ光の出射口及びアシストガスの噴射口にあたる。また、被加工物５を所定の位置に配置することによって、センサ電極１１には、被加工物５との距離に応じた静電容量が電気的に結合される。

同軸ケーブル１２は、誘電体に覆われた内部配線１２ａがシールド線１２ｂで覆われ、さらにシールド線１２ｂが絶縁皮膜で覆われて、先端に同軸コネクタ１２ｃを有する一般的な構成である。また、同軸コネクタ１２ｃを介して、内部配線１２ａがセンサノズル２に電気的に接続されており、シールド線１２ｂがシールドノズル３に電気的に接続されている。なお、センサ電極１１と信号処理部１３との間を、同軸ケーブル以外の他の種類のケーブルで接続してもかまわない。

信号処理部１３は、内部で発生した交流の電圧信号Ｖｏをセンサ電極１１に供給する信号供給端子と、センサ電極１１から戻ってきた電圧信号Ｖｉｎを受け取る信号検出端子とを兼ねる外部端子Ｔを有しており、同軸ケーブル１２の一端が外部端子Ｔに接続されている。後述するように、信号処理部１３は、センサ電極１１からの電圧信号Ｖｉｎに基づいて、レーザ加工ノズル１の先端、つまり、センサ電極１１の先端とアース電位に電気的に接続された被加工物５との距離を計測する機能を有している。なお、信号供給端子と信号検出端子とは別々に設けられていてもよい。

また本実施形態では、ハイトセンサ１０は、バイメタル式のサーマルプロテクタ２０（温度検出素子）を備える。サーマルプロテクタ２０は、センサ電極１１と電気的に接続されたセンサノズル２の表面に、センサノズル２とは電気的に絶縁された状態で、付着されている。サーマルプロテクタ２０には、シールドノズル３と同様に、センサ電極１１に印加される電圧信号Ｖｏと同一電位でかつ同一位相の交流電圧が、印加される。

図２はサーマルプロテクタ２０の状態を模式的に示す。（ａ）は正常時、（ｂ）は温度異常時である。図２に示すように、バイメタル式のサーマルプロテクタは一般に、温度正常時には、金属板２１，２２が接しておりスイッチがＯＮ状態になり、温度異常時には、金属板２１，２２が離間してスイッチがＯＦＦ状態になる。

本実施形態では、サーマルプロテクタ２０に、センサ電極１１に印加される電圧信号Ｖｏと同一電位でかつ同一位相の交流電圧が印加される。このため、正常時には、センサ電極１１とサーマルプロテクタ２０との間の静電容量成分は打ち消されるため、ハイトセンサ１０は、通常どおり、センサ電極１１の先端と被加工物５との距離を計測することができる。一方、温度異常時には、サーマルプロテクタ２０のスイッチがＯＦＦ状態になるため、センサノズル２側の金属板２１の電位は、センサ電極１１に印加される電圧信号Ｖｏとは異なる電位、例えば接地電位になる。このため、センサ電極１１と金属板２１との間に静電容量が発生する。そして、サーマルプロテクタ２０はセンサノズル２に付着されており、また、静電容量の大きさは距離に反比例するため、センサ電極１１と金属板２１との間には大きな静電容量が発生する。

図３はハイトセンサ１０の信号処理部１３の機能ブロック構成を示す。信号処理部１３は、信号発生部１４と、信号検出部１５と、距離算出部１６と、温度異常判定部１７とを備える。

信号発生部１４は、所定の周波数ｆと振幅とを有する電圧信号Ｖｏを発生し、外部端子Ｔ及び同軸ケーブル１２を介してセンサ電極１１に電圧信号Ｖｏを供給する。

信号検出部１５は外部端子Ｔを有し、センサ電極１１から戻ってきた電圧信号Ｖｉｎを検出する。また、信号検出部１５は外部端子Ｔに接続されたインピーダンス調整用抵抗を有している。インピーダンス調整用抵抗は、信号発生部１４と外部端子Ｔとの間の経路に直接に接続されていればよい。

距離算出部１６は信号検出部１５で検出された電圧信号Ｖｉｎに基づき、センサ電極１１の先端と被加工物５との距離を算出する。例えば、後述するレーザ加工装置３０では、距離算出部１６で算出された距離と目標値との差異に基づき、レーザ加工ノズル１の位置を制御している。

温度異常判定部１７は、信号検出部１５で検出された電圧信号Ｖｉｎをモニターしており、電圧信号Ｖｉｎから、センサ電極１１における温度異常の発生を検知する。

ここで、電圧信号Ｖｉｎは、センサ電極１１に供給された電圧信号Ｖｏが、外部端子Ｔに電気的に結合された静電容量等によって振幅変調された変調信号であり、電圧信号の振幅｜Ｖｏ｜と変調信号の振幅｜Ｖｉｎ｜との関係は式（１）で表わされる。

ここで、
Ｒはインピーダンス調整用抵抗の抵抗値
Ｃは外部端子Ｔに電気的に結合された静電容量値の総和
ωは電圧信号Ｖｏの角周波数であり、ω＝２πｆである。

式（１）から明らかなように、外部端子Ｔから出力された電圧信号Ｖｏは、抵抗値Ｒと静電容量値Ｃ及び電圧信号Ｖｏの周波数ｆによって定まる、一般的なローパスフィルタによって振幅変調を受け、変調信号Ｖｉｎとして外部端子Ｔで検出される。

また、静電容量値Ｃは図２に示すＣ_０、Ｃ_１、Ｃ_Ｗを用いて式（２）で表わされる。

Ｃ＝Ｃ_０＋Ｃ_１＋Ｃ_Ｗ・・・（２）
ここで、
Ｃ_０は信号処理部１３内で外部端子Ｔに電気的に結合された静電容量値
Ｃ_１は同軸ケーブル１２の浮遊容量値
Ｃ_Ｗはセンサ電極１１の先端と被加工物５との間の静電容量値
である。

静電容量値Ｃ_０は、信号処理部１３内の素子の配置や配線レイアウト等によって定まる値であり、ほぼ一定である。同様に、レーザ加工ノズル１や同軸ケーブル１２の配置が定まると静電容量値Ｃ_１もほぼ一定となる。一方、静電容量値Ｃ_Ｗは、センサ電極１１の先端と被加工物５との距離に応じて変化する。よって、信号Ｖｉｎの値から静電容量値Ｃ_Ｗを算出することができ、この値からセンサ電極１１の先端と被加工物５との距離を算出することができる。

ここで、レーザ加工ノズル１において温度異常が発生し、サーマルプロテクタ２０のスイッチがＯＦＦ状態になったとする。この場合、上述したとおり、センサ電極１１とサーマルプロテクタ２０の金属板２１との間には、大きな静電容量が発生する。すなわち、静電容量値Ｃ_Ｗは通常の計測時と比べて格段に大きくなり、式（１）から分かるように、信号Ｖｉｎの値が格段に小さくなる。したがって、温度異常判定部１７は、信号Ｖｉｎの値から算出した静電容量値Ｃ_Ｗが所定値よりも大きいとき、センサ電極１１において温度異常が発生している、と判定することができる。なお、ここでの所定値は、正常時における静電容量値Ｃ_Ｗの最大値、すなわち、センサ電極１１の先端と被加工物５との距離が最小となるときの静電容量値よりも大きい値にすればよい。

ここで、レーザ加工ノズル１における温度異常の発生を検知するためには、例えば、シールドノズル３に温度検出素子を付加してその温度を測定する方法が考えられる。ところが、センサノズル２とシールドノズル３とは電気的に絶縁されているため、その間の熱伝導率は低い場合が多い。このため、温度検出素子の反応が遅くなり、センサ電極１１における温度異常の発生を検知するタイミングが遅れる可能性がある。

あるいは、温度検出素子を、センサノズル２に、電気的に絶縁した状態ではなく直接付加する方法が考えられる。ところがこの場合には、ハイトセンサ１０は、温度検出素子内の金属の影響によって、センサ電極１１と被加工物５との間の静電容量を正確に測定できなくなり、センサ電極１１と被加工物５間の距離を測定することが困難になる。

これに対して本実施形態によると、バイメタル式のサーマルプロテクタ２０は、センサ電極１１と電気的に接続されたセンサノズル２に、センサ電極１１と電気的に絶縁された状態で付着されており、センサ電極１１に供給される電圧信号Ｖｏと同一電位でかつ同一位相の電圧が印加される。このため、バイメタル式のサーマルプロテクタ２０は、温度が正常であるときはハイトセンサ１０による距離測定に影響を与えることがなく、一方、温度異常が発生したときは、ハイトセンサ１０によって検出される静電容量値を、温度正常時よりも大きくする。このため、温度異常判定部１７は、検出された静電容量値が所定値よりも大きいとき、センサ電極１１において温度異常が発生していると判定することができる。

なお、上述の実施形態では、バイメタル式のサーマルプロテクタ２０を、センサ電極１１と電気的に接続されたセンサノズル２に付着させるものとしたが、バイメタル式のサーマルプロテクタ２０を付着させる箇所はこれに限られるものではない。例えば、センサ電極１１自体に付着させてもよいし、センサ電極１１と電気的に接続された他の部材に付着させてもよい。

また、上述の実施形態では、センサ電極１１における温度異常の発生を検知する温度検出素子として、バイメタル式のサーマルプロテクタ２０を設けるものとしたが、本開示における温度検出素子は、これに限られるものではない。例えば、サーミスタを用いてもよい。サーミスタは、温度変化によって抵抗値が変化する。この特性を利用して、温度異常時に、サーミスタとセンサ電極１１との間に大きな静電容量が発生するように、構成してもよい。

＜レーザ加工装置の構成例＞
図４は本実施形態に係るレーザ加工装置の構成を示す。図４に示すように、レーザ加工装置３０は、レーザ光源３１と、光ファイバ３２と、ロボットアーム３３と、レーザ加工ノズル１と、制御部３４とを備えている。なお、説明の便宜上、上記の構成部品以外の種々の部品等については図示及びその説明を省略する。また、図示しないが、レーザ加工装置３０は、レーザ加工ノズル１に供給されるアシストガスの供給経路も備えている。

レーザ光源３１は、電源（図示せず）と、電源からの電力供給を受けてレーザ光を発生するレーザ共振器（図示せず）と、当該レーザ光を集光し、光ファイバ３２に結合させるための光学系（図示せず）とを有している。

光ファイバ３２は、レーザ共振器で発生し光学系で集光されたレーザ光を受け取り、レーザ加工ノズル１に導波する。レーザ加工の種類やレーザ光強度等によってシングルクラッドタイプやダブルクラッドタイプ等の光ファイバ３２が適宜選択される。同様に光ファイバ３２のコア径やクラッド径も適宜変更しうる。

ロボットアーム３３は、先端にレーザ加工ノズル１が取り付けられており、加工プログラム等に基づく制御部３４からの信号を受けて、所定の軌跡を描くようにレーザ加工ノズル１を移動させる。また、レーザ加工の際には、レーザ加工ノズル１の先端であるセンサ電極１１の先端と被加工物５との距離が所定の距離となるように、レーザ加工ノズル１の位置を制御する。

制御部３４は、レーザ光源３１の光量等を制御するレーザ制御部３５と、ロボットアーム３３の動作を制御するロボット制御部３６とを有している。

レーザ制御部３５は、所望の強度のレーザ光が出射されるように、電源から供給される電力やレーザ共振器の温度等を制御している。

ロボット制御部３６は、加工プログラム等に基づいて、ロボットアーム３３の先端、つまりレーザ加工ノズル１の先端が所定の軌跡を描くように、ロボットアーム３３の関節軸を駆動または停止させる信号を供給する。また、ロボット制御部３６は位置制御部３７を有し、位置制御部３７は、ハイトセンサ１０で計測された距離に基づいてセンサ電極１１の先端と被加工物５との距離が目標値になるようレーザ加工ノズル１の位置、具体的にはロボットアーム３３の位置を制御する信号をロボットアーム３３に供給する。

次に、レーザ加工装置３０の動作について説明する。

まず、レーザ加工装置３０全体の電源を立ち上げ、レーザ加工装置３０に電力を投入する。自動で、あるいは操作者の操作により所定のレーザ加工用プログラムが起動し、ロボットアーム３３は所定の初期位置に移動するとともに、ハイトセンサ１０にも電力が投入されて計測可能状態となる。さらに、レーザ光源３１の電源もＯＮになる。

次に、被加工物５をセットし、ロボットアーム３３を移動させる。ハイトセンサ１０によりレーザ加工ノズル１と被加工物５との実際の距離を計測するとともに、位置制御部３７により、プログラムで規定されたセンサ電極１１の先端と被加工物５との間の目標距離と実際の距離とを比較し、これらの差異に応じて、レーザ加工ノズル１が目標位置に来るようにロボットアーム３３を駆動する。

レーザ加工ノズル１内にアシストガスを供給し、レーザ光源３１でレーザ光を発生させる。光ファイバ３２によりレーザ加工ノズル１内に導波されたレーザ光を被加工物５に照射し、レーザ加工を開始する。レーザ加工中は、常時、ハイトセンサ１０によってセンサ電極１１の先端と被加工物５との距離が計測されており、位置制御部３７は計測された実際の距離に基づいてレーザ加工ノズル１の位置、つまり、ロボットアーム３３の位置を制御する。

所要の加工が終了すると、レーザ光源３１でのレーザ発振が停止し、続けてアシストガスの供給も停止する。ロボットアーム３３は所定の初期位置に移動し、次の加工開始までその位置で待機する。

そして、レーザ加工中に、センサ電極１１において温度異常が発生した場合には、信号処理部１３の温度異常判定部１７によって、直ちに温度異常発生が検知される。そして、温度異常検知信号が、信号処理部１３から制御部３４に送られる。

制御部３４はこの信号を受けて、レーザ制御部３５がレーザ光源３１でのレーザ発振を直ちに停止させるとともに、ロボット制御部３６がロボットアーム３３を所定の初期位置に移動させる。

本実施形態によると、レーザ加工中は、ハイトセンサ１０により、センサ電極１１の先端と被加工物５との距離を計測するとともに、センサ電極１１における温度異常発生の検知も常時行っている。そして、温度異常発生を検知すると、直ちにレーザ加工装置３０を停止させるため、加工不良が拡大するのを防止することができる。

なお、温度異常検知信号を受けて、レーザ制御部３５がレーザ発振を急に停止することで、レーザ光源３１が故障するおそれもある。そのような場合は、徐々にレーザ発振を停止させるようレーザ制御部３５がレーザ光源３１を制御するようにすることもできる。同様に、ロボットアーム３３を初期位置に急に移動させて、ロボットアーム３３が故障するおそれがある場合は、ロボットアーム３３の移動速度を制御して故障を回避することも可能である。

また、ロボットアーム３３を初期位置に移動させるとかえってロボットアーム３３が故障するおそれがある場合は、温度異常検知信号を受けた時点のロボットアーム３３の位置から動かさないようにすることもできる。

また、ハイトセンサ１０の信号処理部１３は、レーザ加工装置３０の制御部３４に組み込まれていてもよい。

本発明の静電容量式ハイトセンサは、センサ電極の温度異常を検知できるので、レーザ加工装置等に適用する上で有用である。

１ レーザ加工ノズル
２ センサノズル（第１ノズル）
３ シールドノズル（第２ノズル）
４ 絶縁部材
５ 被加工物
１１ センサ電極
１３ 信号処理部
１７ 温度異常判定部
２０ バイメタル式のサーマルプロテクタ（温度検出素子）
３１ レーザ光源
３２ 光ファイバ
３３ ロボットアーム
３４ 制御部
３５ レーザ制御部
３６ ロボット制御部
３７ 位置制御部
Ｖｏ 第１電圧信号
Ｖｉｎ 第２電圧信号

Claims (5)

1. レーザ加工ノズルの先端に取り付けられたセンサ電極と、
   前記センサ電極に第１電圧信号を供給するとともに、前記センサ電極からの第２電圧信号を受け、前記第２電圧信号から検出した静電容量値から、前記センサ電極の先端と被加工物との距離を計測する信号処理部と、
   前記センサ電極、または、前記レーザ加工ノズルにおける前記センサ電極と電気的に接続された部材に、前記センサ電極と電気的に絶縁された状態で付着されており、前記第１電圧信号と同一電位でかつ同一位相の電圧が印加される、温度変化によって電気特性が変化する温度検出素子とを備え、
   前記信号処理部は、前記第２電圧信号から検出した静電容量値が所定値よりも大きいとき、前記センサ電極において温度異常が発生していると判定する温度異常判定部を有している
   ことを特徴とする静電容量式ハイトセンサ。
2. 請求項１記載の静電容量式ハイトセンサにおいて、
   前記温度検出素子は、バイメタル式のサーマルプロテクタである
   ことを特徴とする静電容量式ハイトセンサ。
3. 請求項１または２に記載の静電容量式ハイトセンサにおいて、
   前記所定値は、前記センサ電極の先端と前記被加工物との距離が最小となるときの静電容量値よりも大きい値である
   ことを特徴とする静電容量式ハイトセンサ。
4. 請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の静電容量式ハイトセンサのセンサ電極に電気的に接続され、レーザ光の出射経路及びレーザ加工時に供給されるアシストガスの流路を画定する第１ノズルと、
   前記第１ノズルの外周を間隔をあけて囲むように設けられ、絶縁部材によって、前記第１ノズル及び前記センサ電極と電気的に絶縁された第２ノズルとを備え、
   前記温度検出素子は、前記第１ノズルに、電気的に絶縁された状態で付着されている
   ことを特徴とするレーザ加工ノズル。
5. レーザ光を出射するレーザ光源と、
   前記レーザ光を導波する光ファイバと、
   前記光ファイバで導波されたレーザ光を被加工物に向けて照射する請求項４に記載のレーザ加工ノズルと、
   先端に前記レーザ加工ノズルが取り付けられ、前記レーザ加工ノズルを移動させるロボットアームと、
   前記レーザ光源及び前記ロボットアームの動作を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記レーザ加工ノズルの先端が所定の軌跡を描くように、前記ロボットアームの関節軸を駆動または停止させる信号を供給するロボット制御部と、
   前記レーザ光源を制御するとともに、前記温度異常判定部で前記センサ電極に温度異常が発生したと判定されたとき、前記レーザ光源のレーザ発振を停止させるレーザ制御部とを少なくとも有し、
   前記ロボット制御部は、
   前記静電容量式ハイトセンサで計測された距離に基づき、前記センサ電極の先端と前記被加工物との距離が目標値になるよう前記レーザ加工ノズルの位置を制御する位置制御部を少なくとも有している
   ことを特徴とするレーザ加工装置。

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