JP2551547B2 - レーザ加工機のフォーカスヘッド - Google Patents

レーザ加工機のフォーカスヘッド

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JP2551547B2
JP2551547B2 JP4101594A JP10159492A JP2551547B2 JP 2551547 B2 JP2551547 B2 JP 2551547B2 JP 4101594 A JP4101594 A JP 4101594A JP 10159492 A JP10159492 A JP 10159492A JP 2551547 B2 JP2551547 B2 JP 2551547B2
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guard electrode
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弘 小中
陽一 三谷
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Shibuya Corp
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Shibuya Kogyo Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はレーザ加工機のフォーカ
スヘッドに関し、より詳しくは静電容量センサとダメー
ジセンサとを備えるフォーカスヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、フォーカスヘッドと被加工物との
間隔を一定に制御するために、静電容量センサを用いる
ことが知られている。そして通常、静電容量センサを備
えたフォーカスヘッドは、ハウジングに設けられて先端
部から被加工物に向けてレーザ光線を照射する中空逆円
錐形状のノズルと、このノズルの先端部に絶縁して設け
た中心電極と、この中心電極に電気的に接続され、中心
電極と被加工物との間の静電容量を検出して該中心電極
と被加工物との間隔を一定に制御する制御装置とを備え
ている。ところで、上記被加工物が立体物の場合等に、
被加工物のレーザ加工部分以外の部分が中心電極に近接
するとそれに伴なって静電容量が変動するので、該中心
電極とレーザ加工部分との間隔測定に誤差が発生するよ
うになる。このため従来、上記中心電極を囲み、かつ該
中心電極に対して絶縁したガード電極を設け、上記レー
ザ加工部分以外の部分が中心電極に接近しても上記ガー
ド電極でその影響を遮断して、検出精度を向上させるこ
とが行なわれている(特開昭62−89592号公
報)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、従来のレー
ザ加工機のフォーカスヘッドにおいては、上記中心電極
とガード電極とはノズルに一体に、すなわちノズルに分
解不能に取付けられており、中心電極とガード電極の一
方ないし双方が損傷した際にはノズルごと交換する必要
があり、不経済であった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明はそのような事情
に鑑み、上述した静電容量センサを備えたレーザ加工機
のフォーカスヘッドにおいて、すなわちハウジングに設
けられて先端部から被加工物に向けてレーザ光線を照射
する中空逆円錐形状のノズルと、このノズルの先端部に
絶縁して設けた中心電極と、この中心電極を囲み、かつ
該中心電極に対して絶縁して設けたガード電極と、上記
中心電極に電気的に接続され、中心電極と被加工物との
間の静電容量を検出して該中心電極と被加工物との間隔
を一定に制御する制御装置とを備えたレーザ加工機のフ
ォーカスヘッドにおいて、上記ガード電極を中空逆円錐
形状の部材から構成するとともに、該ガード電極内に絶
縁体を介して上記中心電極を収容し、さらに該ガード電
極を上記ノズルの先端部に螺着したものである。
【0005】
【作用】上記構成によれば、ノズルの先端部に螺着した
ガード電極をノズルの先端部から取外すことができ、ま
た必要に応じてガード電極内の中心電極をガード電極か
ら取外すことが可能なので、中心電極とガード電極の一
方ないし双方が被加工物との衝突やレーザ光線の照射時
に生じるスパッタ等によって損傷された際には、その損
傷に応じて、ノズルを交換することなく、中心電極とガ
ード電極の一方ないし双方を交換することができ、経済
的となる。
【0006】
【実施例】以下図示実施例について本発明を説明する
と、レーザ加工機のフォーカスヘッド1は、筒状金属製
のハウジング2と、このハウジング2内にホルダ3を介
して取付けた集光レンズ4と、さらに上記ハウジング2
の下端部に取付けた金属製の中空逆円錐形状のノズル5
とを備えている。上記ハウジング2の軸部に鉛直下方に
向けて導入されたレーザ光線Lは、上記集光レンズ4で
集光され、上記ノズル5の軸部を通過して被加工物6に
照射されるようになっている。またこの際、上記ハウジ
ング2内にアシストガス供給通路7を介してアシストガ
スが導入され、このアシストガスも上記ノズル5の軸部
を流通してレーザ光線Lの照射位置に供給されるように
なっている。
【0007】上記ハウジング2は図示しない昇降機構に
よって昇降され、またこのハウジング2と上記被加工物
6を載置した図示しない加工テーブルとを適宜の駆動機
構によって水平面内で相互に直交する方向に相対移動さ
せることにより、上記被加工物6の任意の位置に所要の
レーザ加工を施すことができるようにしている。上記ノ
ズル5の下部先端には、ノズル5と導電性を有する被加
工物6との間の間隔を測定するための中心電極10を絶
縁体11を介して取付けてあり、該中心電極10を制御
装置12の一部を構成する発振装置13に接続してい
る。この発振装置13は、上記中心電極10と被加工物
6の加工部6aとの間の間隙変化に伴なう静電容量の変
化を、発振周波数の変化として検出し、上記制御装置1
2はその検出値に基づいて上述した昇降機構を制御し、
中心電極10と加工部6aとの間隔が一定となるように
フォーカスヘッド1を昇降させるようになっている。
【0008】また、上記ノズル5の下部先端には中心電
極10を囲むガード電極14を取付けてあり、このガー
ド電極14によって例えば被加工物6の突起部6bが中
心電極10に接近しても、上記中心電極10と加工部6
aとの間の静電容量に影響を受ることのないようにして
いる。上記ガード電極14は上記絶縁体11により中心
電極10に対して絶縁して設けているが、ノズル5には
電気的に接続している。上記ガード電極14は下方が窄
まった逆円錐形状に形成してあり、その上方内周面を上
記ノズル5の下方先端部の外周に着脱自在に螺着してい
る。また、上記中心電極10と絶縁体11は逆円錐形状
のガード電極14内に収容してあり、ガード電極14を
ノズル5の先端部に螺着することにより、該ノズル5の
先端部に着脱自在に取付けている。然して、上記ノズル
5の上端部外周には環状の絶縁体15を取付けてあり、
該絶縁体15を上記ハウジング2の一部を構成する金属
製の筒状パイプ16内に嵌合するとともに、該筒状パイ
プ16の下端部に半径方向内方に向けて形成したフラン
ジ部16a上に載置させている。そしてハウジング2と
絶縁体15との間にばね17を弾装することにより、通
常はノズル5の軸心をハウジング2の軸心に一致させた
図示状態に維持し、ノズル5に上記突起部6b等が当接
した際には、上記ばね17に抗してノズル5を揺動させ
ることができるようにしている。
【0009】さらに、上記絶縁体15とノズル5との間
に金属製のプレート18を挟着し、ノズル5の軸心がハ
ウジング2の軸心に一致した図示状態ではプレート18
を筒状パイプ16から離隔させているが、ノズル5が筒
状パイプ16に対して所定量以上揺動した際には、プレ
ート18を筒状パイプ16に接触させて電気的に接続す
るようにしている。そして上記ハウジング2および筒状
パイプ16をアース電極としてこれに上記被加工物を電
気的に接続するとともに、該アース電極を上記制御装置
12の電源回路19に接続している。他方、上記ノズル
5およびガード電極14も上記電源回路19に接続し、
それによってガード電極14と被加工物6とが接触した
こと、およびノズル5側のプレート18とハウジング2
側の筒状パイプ16とが接触したことを上記制御装置1
2で検出できるようにしている。
【0010】以上の構成において、被加工物6が導電性
を有する場合には、先ず該被加工物6をアース電極であ
るハウジング2に接続する。このとき、被加工物6を電
源回路19のアース電極側に直接接続してもよいことは
勿論である。そしてこの状態でレーザ加工を行なえば、
上記制御装置12は発振装置13からの検出信号を入力
しながら上記中心電極10と被加工物6との間隙を一定
に保って該被加工物6にレーザ加工を施す。この状態で
は、前述したように中心電極10はガード電極14に囲
まれているので、被加工物6の突起部6bが中心電極1
0に接近しても中心電極10と加工部6aとの間の静電
容量に影響を受ることがなく、したがって中心電極10
と加工部6aとの間隙を常に一定に保ちながらレーザ加
工を施すことができる。そしてティーチングミスや被加
工物6のセットミス等により、上記突起部6bがガード
電極14若しくはノズル5に接触した際には、ノズル
5、ガード電極14、被加工物6およびハウジング2を
介して閉回路が形成されるので、上記制御装置12は直
ちにフォーカスヘッド1と被加工物6との相対移動を停
止させるとともに、レーザ発振を停止させる。またこの
際、フォーカスヘッド1と被加工物6との相対移動速度
が大きくて上記突起部6bとガード電極14若しくはノ
ズル5とが接触した後に両者が相対移動したとしても、
上記ノズル5がハウジング2に対して揺動することがで
きるので、該ノズル5やガード電極14が破損されるこ
とがない。
【0011】これに対し、被加工物6が非導電性材料で
ある場合には、該被加工物6と中心電極8との間隙を検
出できないこととなるが、フォーカスヘッド1の高さを
一定に維持したままレーザ加工を施すことが可能であ
る。そしてこの場合には、ガード電極14や中心電極1
0若しくはノズル5が被加工物6の突起部6bに接触し
た場合には、上述の場合と異なりその接触を直ちに検出
することはできないが、該接触によってノズル5が筒状
パイプ16に対して所定量以上揺動されると、ノズル5
側のプレート18が筒状パイプ16に接触するので、ノ
ズル5、プレート18、筒状パイプ16およびハウジン
グ2を介して閉回路が形成されるようになる。したがっ
てこの場合にも、上記制御装置12によって直ちにフォ
ーカスヘッド1と被加工物6との相対移動が停止される
とともに、レーザ発振も停止される。このようなノズル
5の揺動による衝突の検出は、導電性材料からなる被加
工物6を加工している最中に、ノズル5がその被加工物
6以外の非導電性材料からなる障害物に衝突した際にお
いても有効である。
【0012】さらに、上記ガード電極14や中心電極1
0が被加工物6の突起部6bに接触した場合には、上述
したようにフォーカスヘッド1と被加工物6との相対移
動が停止されるが、それでもガード電極14と中心電極
10とのいずれか一方ないし双方が損傷された場合に
は、ノズル5を交換することなくそれらを交換すること
ができる。すなわちその場合には、ノズル5に螺着され
たガード電極14を該ノズル5から取外し、ガード電極
14の内部の中心電極10と絶縁体11との一体物を該
ガード電極14から分離する。そして損傷されたガード
電極14と中心電極10の一方ないし双方を新品に交換
して、再びノズル5に組付ければよい。
【0013】なお、上記実施例では絶縁体11は中心電
極10の外周を囲んでそれと一体となっているが、両者
を分解可能に組立てることができることは勿論である。
また、上記ガード電極14や中心電極10の交換は、そ
れらが突起部6bに接触して損傷された際だけではな
く、レーザ光線Lの熱やスパッタによって損傷された際
にも行なうことができることも勿論である。また上記実
施例では、ノズル5をハウジング2に対して揺動可能と
しているが、導電性材料の被加工物6を加工する場合に
はより簡単に、ガード電極14に電気的に接続したノズ
ル5をハウジング2に絶縁体を介して固定し、又はハウ
ジング2に固定したノズル5にガード電極14を絶縁体
を介して固定し、そのガード電極14と被加工物6とを
それぞれ電源回路19に接続して、該ガード電極と被加
工物との接触を検出できるようにしてもよい。
【0014】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、中心電
極とガード電極の一方ないし双方が被加工物との衝突や
レーザ光線の照射時に生じるスパッタ等によって損傷さ
れた際には、その損傷に応じて、ノズルを交換すること
なく、中心電極とガード電極の一方ないし双方を交換す
ることができるので、経済的になるという効果が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す部分断面系統図。
【符号の説明】
1…フォーカスヘッド 2…ハウジング 5…ノ
ズル 6…被加工物 10…中心電極 11、
15…絶縁体 12…制御装置 13…発振装置 14…
ガード電極 16…筒状パイプ 18…プレート 19…
電源回路 L…レーザ光線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−278981(JP,A) 特開 昭63−49389(JP,A) 実開 昭62−113882(JP,U)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ハウジングに設けられて先端部から被加
    工物に向けてレーザ光線を照射する中空逆円錐形状の
    ズルと、このノズルの先端部に絶縁して設けた中心電極
    と、この中心電極を囲み、かつ該中心電極に対して絶縁
    して設けたガード電極と、上記中心電極に電気的に接続
    され、中心電極と被加工物との間の静電容量を検出して
    該中心電極と被加工物との間隔を一定に制御する制御装
    置とを備えたレーザ加工機のフォーカスヘッドにおい
    て、上記ガード電極を中空逆円錐形状の部材から構成すると
    ともに、該ガード電極内に絶縁体を介して上記中心電極
    を収容し、さらに該ガード電極を上記ノズルの先端部に
    螺着し たことを特徴とするレーザ加工機のフォーカスヘ
    ッド。
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WO2013133415A1 (ja) 2012-03-09 2013-09-12 株式会社トヨコー レーザー照射装置、レーザー照射システム及び塗膜又は付着物除去方法

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JPH01278981A (ja) * 1988-04-30 1989-11-09 Shibuya Kogyo Co Ltd レーザ加工機のフォーカスヘッド

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