JP3147554B2 - レ−ザ加工機のギャップ量検出装置 - Google Patents

レ−ザ加工機のギャップ量検出装置

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JP3147554B2 JP34549492A JP34549492A JP3147554B2 JP 3147554 B2 JP3147554 B2 JP 3147554B2 JP 34549492 A JP34549492 A JP 34549492A JP 34549492 A JP34549492 A JP 34549492A JP 3147554 B2 JP3147554 B2 JP 3147554B2
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勇一 森田
明夫 島田
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、レーザ加工において
加工ノズル先端と被加工物との間隔を制御するために、
そのギャップ量を検知するレーザ加工機のギャップ量検
出装置に関する。
【0002】
【従来技術】従来、金属を切断するレ−ザ加工に際して
は、加工ノズル先端と被加工物である被加工物間の間隔
を一定に保つために、加工ノズル先端にギャップセンサ
を設け、このセンサからの信号により加工ヘッドの位置
を制御していた。このギャップセンサには、特開昭62
−156090号公報に開示されている様に、加工ノズ
ルと一体に設けられた電極により、加工ノズルと被加工
物との間の静電容量を測り、その静電容量の変化を検知
して加工ノズルの位置を制御しているものがある。そし
て、この静電容量の測定に際しては、加工時の熱やプラ
ズマの発生等によって、電極と被加工物との間隔にかか
わらずこの電極による静電容量が変動する場合がある。
そこで、上記公報に開示されたギャップセンサのよう
に、これらの測定誤差やノイズ成分を除去するための、
補償用のセンサ電極が設けられているものがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の技
術の場合、加工ヘッド先端部に、測定用のセンサ電極と
補償用のセンサ電極とを設けることはセンサ部全体の構
成が大きくなってしまうという問題があった。しかも、
上記従来の技術の場合、補償用センサ電極が、加工ノズ
ルの外側に位置し、測定用センサ電極とは異なる位置で
種々の外界の影響を受けているので、正確な補償ができ
ないという問題があった。特に補償用センサ電極が測定
用センサ電極と異なる位置で外部に露出していると、周
囲の導電体や被加工物の垂直片等による静電容量の変化
が検出され、補償によりかえって誤差が大きくなるとい
う問題もあった。さらに、レーザ加工中、被加工物から
激しく跳ね上がるスパッタにより、各電極間が一時的に
ショートされる場合があり、このため静電容量検出値に
ばらつきが生じ、安定した検出ができないという問題も
あった。
【0004】この発明は上記従来の技術の問題点に鑑み
てなされたもので、小型で簡単な構成であり、正確なギ
ャップ検出が可能なレ−ザ加工機のギャップ量検出装置
を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明は、レーザ光を
被加工物に照射して所定の加工を行うレーザ加工装置の
加工ヘッドに設けられるレーザ加工機のギャップ量検出
装置であって、この加工ヘッドの先端部にレーザ光が通
過する透孔を有した絶縁体のノズルホルダを設け、この
ノズルホルダの透孔の内側全周に導電体の補償用電極を
形成し、このノズルホルダの先端に被加工物と対面する
金属製の加工ノズルを設け、上記ノズルホルダの加工ノ
ズル取付部に上記補償用電極とは絶縁された測定用電極
を設けてセンサ部材を形成したレーザ加工機のギャップ
量検出装置である。
【0006】
【作用】この発明のレーザ加工機のギャップ量検出装置
は、加工ヘッドに絶縁体のノズルホルダを取り付けこの
ノズルホルダに補償用電極と測定用電極とを形成して、
測定用電極により被加工物との間の静電容量を測定し、
補償用電極により上記測定値の補償を行う様にし、ノズ
ルと一体の小型のノズルホルダを利用したセンサ部材に
よって正確なギャップ制御を可能にしたものである。ま
た、上記補償用電極をノズルホルダの内側に形成するこ
とにより、補償用電極をスパッタの飛散から保護し、ス
パッタによる上記両電極間の通電を防止したものであ
る。
【0007】
【実施例】以下、この発明の実施例について図面に基づ
いて説明する。この実施例のレ−ザ加工機のギャップ量
検出装置は、図1に示すように、図示しないレーザ発振
器から出射したレーザ光が導かれ、被加工物に対面して
設けられる加工ヘッド12に取りつけられている。加工
ヘッド12の先端部には、レーザ光を被加工物に照射す
る加工ノズル14が、ノズルホルダ16を介して設けら
れている。この加工ヘッド12は、図示しない位置制御
機構に取り付けられ、三次元的に位置制御可能に設けら
れている。
【0008】ノズルホルダ16は、図2に示すように、
セラミックスにより形成され、中央部にレーザ光が通過
する透孔20が形成され、上部外周には加工ヘッド12
の取り付け部13に螺合する雄ねじ部22が設けられ、
透孔20の下端部には、加工ノズル14が螺合する雌ね
じ部24が形成されている。この透孔20の上部内周面
には、蒸着等により金属薄膜が形成され、この金属薄膜
に図示しないリード線が接続されて補償用電極26が形
成されている。さらに、ノズルホルダ16の雌ねじ部2
4にも、上記補償用電極26とは絶縁状態で、上記と同
様に蒸着等による金属薄膜の測定用電極28が形成され
ている。
【0009】この測定用電極28は、被加工物と加工ノ
ズル14との間の空隙による静電容量を検知するための
もので、図示しない制御装置内に設けられたギャップコ
ントローラによってこの静電容量をもとに上記間隔を算
出し制御するものである。また、補償用電極26は、セ
ラミックスのノズルホルダ16を挟んで測定用電極28
との間に容量を形成し、この静電容量をもとに、図示し
ない制御装置内のギャップコントローラによって、測定
用電極28の測定誤差分をキャンセルするものである。
これら補償用電極26、測定用電極28には、図示しな
いリード線が各々別々に接続され、ノズルホルダ16の
側方に設けられたリード線挿通部30から各々導出され
ている。
【0010】加工ノズル14には、ノズルホルダ16の
雌ねじ部24と螺合する雄ねじ部32が形成され、ま
た、加工ノズル14の先端部34は平面状に形成され、
実質的にこの先端部34が被加工物との間の静電容量を
形成する測定用センサ部材となる。
【0011】この実施例のレーザ加工機のギャップ量検
出装置の使用方法は、先ず、被加工物と加工ノズル14
とのギャップの静電容量を測定するために、ノズルホル
ダ16を加工ノズル12に取り付け、さらにノズルホル
ダ16に加工ノズル14を取り付ける。そして、ノズル
ホルダ16から導出されたリード線を図示しないギャッ
プコントローラに接続し、所定の加工を行う。この時、
被加工物の表面のうねり等により、加工ノズル14と被
加工物との間隔を微妙に制御するため、測定用電極28
により得られる加工ノズル14と被加工物との間の静電
容量を測定し、この変化をもとに加工ノズル14の位置
を制御している。さらに、加工時には、加工ノズル14
やノズルホルダ16自体が高温になったりして測定用電
極28により得られる静電容量が変化するが、この誤差
成分である変化を、補償用電極26によりキャンセルす
るようにしている。即ち、測定用電極28と補償用電極
26は、各々上記ギャップコントローラに接続され、測
定用電極28による可変容量と、測定用電極28と補償
用電極26との間の固定容量とにより、測定用電極28
により得られる静電容量の測定時の熱等による変動成分
を補償するようにしている。
【0012】この実施例のレーザ加工機のギャップ量検
出加工装置によれば、加工ノズルと被加工物との間隔を
検知するセンサ部材が加工ノズル14及びノズルホルダ
16により形成され、構造が小型で簡単であり、複雑な
形状の被加工物や、被加工物の端縁部の加工等において
も、正確なノズル位置制御が可能なものである。しか
も、補償用電極26がノズルホルダ16の内面に形成さ
れているので、この補償用電極26が、他の部材との間
で容量を形成しにくく、正確な補償が可能なものであ
る。
【0013】尚、この発明のノズルホルダは、絶縁部材
により形成され、内側に補償用電極が形成され、加工ノ
ズルと電気的に接続する位置に測定用電極が形成されて
いれば良いものである。従って、加工ノズルがこのノズ
ルホルダと一体に形成されていても良いものである。ま
た、ノズルホルダの加工ノズル取り付け部には、単に加
工ノズルに接続するリード線の端子部である測定用電極
が設けられていても良い。これによっても、加工ノズル
先端部により被加工物との静電容量が検知され、加工ノ
ズルと被加工物との間隔を測定し制御することができ
る。
【0014】
【発明の効果】この発明によれば、加工ヘッドのノズル
部に被加工物との間の間隔を検知するセンサ部材を一体
に設けたので、構造が簡単であり、しかも、補償用電極
を外部に露出しない位置に設けたので、レーザ加工時に
被加工物から激しくスパッタが跳ね上がっても、測定用
電極との間でショートが発生せず、補償精度が極めて高
いものであり、安定した正確なギャップ量検出を行なう
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明のレーザ加工機のギャップ量検出加工
装置の一実施例を示す縦断面図である。
【図2】この実施例のノズルホルダの縦断面図である。
【図3】この実施例のノズルホルダの底面図である。
【図4】この実施例のノズルの縦断面図である。
【符号の説明】
12 加工ヘッド 14 加工ノズル 16 ノズルホルダ 20 透孔 26 補償用電極 28 測定用電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−300086(JP,A) 実開 昭62−109887(JP,U) 実開 昭63−11196(JP,U) 実開 平4−54581(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 26/00 - 26/04

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ光を被加工物に照射して所定の加
    工を行うレーザ加工装置の加工ヘッドに設けられ、加工
    ヘッドと被加工物との間隔を検知するレーザ加工機のギ
    ャップ量検出装置において、この加工ヘッドの先端部に
    レーザ光が通過する透孔が形成された絶縁体のノズルホ
    ルダーを設け、このノズルホルダーの透孔の内側全周に
    導電体の補償用電極を形成し、このノズルホルダーの先
    端に被加工物と対面する金属製の加工ノズルを設け、上
    記ノズルホルダーの加工ノズル取付部に上記補償用電極
    とは絶縁された測定用電極を設けてセンサ部材を形成し
    て成ることを特徴とするレーザ加工機のギャップ量検出
    装置。
  2. 【請求項2】 上記ノズルホルダの測定用電極及び補償
    用電極は、金属薄膜により形成され、各々リード線が接
    続され、上記測定用電極には、先端部が被加工物と平行
    な平面を有した金属製の加工ノズルが着脱自在に設けら
    れていることを特徴とする請求項1記載のレーザ加工機
    のギャップ量検出装置。
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