JP4828316B2 - レーザ加工機用のギャップ検出装置及びレーザ加工システム並びにレーザ加工機用のギャップ検出方法 - Google Patents
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Description
図1は本発明の実施の形態1に係るレーザ加工システムの構成を示す図である。図1に示されるように、本実施の形態1に係るレーザ加工システムは、加工対象物である金属板等のワーク50にレーザ光を照射して、当該ワーク50を加工するレーザ加工機1と、レーザ加工機1における後述のノズル4とワーク50との間のギャップdを測定するギャップ検出装置20とを備えている。
図6は本発明の実施の形態2に係るギャップ検出装置20の構成を示す図である。本実施の形態2に係るギャップ検出装置20は、上述の実施の形態1に係るギャップ検出装置20において、パラメータkの値を入力する入力部30をさらに備えたものである。
図8は本発明の実施の形態3に係るギャップ検出装置20の構成を示す図である。本実施の形態3に係るギャップ検出装置20は、上述の実施の形態1に係るギャップ検出装置20において、ジャンパーピン31及びジャンパーブロック32をさらに備えるものである。
図9は本発明の実施の形態4に係るレーザ加工システムの構成を示す図である。本実施の形態4に係るレーザ加工システムは、上述の実施の形態1に係るレーザ加工システムにおいて、パラメータA(jω),X(jω)の値を更新するキャリブレーション機能を搭載したものである。
本実施の形態5では、上述のステップs1での周波数伝達関数F(jω)を求める方法の一例について説明する。本実施の形態5では、入力信号Vinと出力信号Voutとの関係を示す時系列モデル式を使用して周波数伝達関数F(jω)を求める。以下に詳細に説明する。
本実施の形態6では、上述のステップs4でのギャップdを求める方法の一例について説明する。本実施の形態6では、ギャップdとギャップ静電容量Cgとの関係を示す指数関数モデルを用いて、ギャップ静電容量Cgからギャップdを求める。
Claims (16)
- レーザ加工機におけるレーザ光を出力するノズルと、当該レーザ光によって加工される加工対象物との間のギャップを検出するギャップ検出装置であって、
前記ギャップに依存するギャップ静電容量と、前記加工対象物に対するレーザ加工中に発生するプラズマに依存するプラズマインピーダンスとの合成インピーダンスの逆数である合成アドミタンスを求める合成アドミタンス取得部と、
前記合成アドミタンスの虚部から、前記ギャップ静電容量と前記プラズマインピーダンスに含まれる静電容量成分との和である合成静電容量を求める合成静電容量取得部と、
前記合成アドミタンスの実部から、前記プラズマインピーダンスに含まれる抵抗成分を求める抵抗成分取得部と、
前記抵抗成分と前記静電容量成分との関係を示すモデルと、前記抵抗成分取得部で求められた前記抵抗成分とを用いて、前記静電容量成分を求める静電容量成分取得部と、
前記合成静電容量から前記静電容量成分を差し引いて前記ギャップ静電容量を求めるギャップ静電容量取得部と、
前記ギャップ静電容量取得部で求められた前記ギャップ静電容量から前記ギャップを求めるギャップ取得部と
を備える、レーザ加工機用のギャップ検出装置。 - 請求項1に記載のレーザ加工機用のギャップ検出装置であって、
前記静電容量成分取得部は、前記モデルとして、前記抵抗成分と前記静電容量成分との対応関係を示すルックアップテーブルを使用する、レーザ加工機用のギャップ検出装置。 - 請求項2に記載のレーザ加工機用のギャップ検出装置であって、
前記パラメータkの値は、10-9ΩF以上10-8ΩF以下に設定される、レーザ加工機用のギャップ検出装置。 - 請求項2に記載のレーザ加工機用のギャップ検出装置であって、
前記パラメータkの値を入力する入力部をさらに備える、レーザ加工機用のギャップ検出装置。 - 請求項1に記載のレーザ加工機用のギャップ検出装置であって、
前記加工対象物との間で前記ギャップ静電容量を構成する中心電極に基準抵抗を介して入力される入力信号を生成して出力する信号生成部と、
前記基準抵抗における前記中心電極側の一端での信号を受けて前記静電容量成分取得部に出力するバッファ回路と
をさらに備え、
前記静電容量成分取得部は、以下の式を用いて前記合成アドミタンスを求める、レーザ加工機用のギャップ検出装置。
j:虚数単位
ω:角周波数
Rref:前記基準抵抗
F(jω):前記入力信号から前記バッファ回路の出力信号までの周波数伝達関数
Z(jω)-1:前記合成アドミタンス
A(jω),X(jω):パラメータ - 請求項6及び請求項7のいずれか一つに記載のレーザ加工機用のギャップ検出装置であって、
前記基準抵抗の両端をショートすることが可能なジャンパーピンをさらに備える、レーザ加工機用のギャップ検出装置。 - 請求項6に記載のレーザ加工機用のギャップ検出装置であって、
所定の信号が入力されると前記パラメータA(jω),X(jω)の値を更新するパラメータ更新部をさらに備える、レーザ加工機用のギャップ検出装置。 - 請求項7に記載のレーザ加工機用のギャップ検出装置であって、
所定の信号が入力されると前記パラメータB(jω),X(jω)の値を更新するパラメータ更新部をさらに備える、レーザ加工機用のギャップ検出装置。 - 請求項6に記載のレーザ加工機用のギャップ検出装置であって、
前記静電容量成分取得部は、前記入力信号と前記出力信号との関係を示す時系列モデル式を使用して前記周波数伝達関数F(jω)を求める、レーザ加工機用のギャップ検出装置。 - 請求項11に記載のレーザ加工機用のギャップ検出装置であって、
前記静電容量成分取得部は、前記時系列モデル式に代入する時系列データとして、前記入力信号の周波数の整数倍で前記入力信号及び前記出力信号をサンプリングして得られるサンプリングデータを使用する、レーザ加工機用のギャップ検出装置。 - 請求項1に記載のレーザ加工機用のギャップ検出装置であって、
前記ギャップ取得部は、前記ギャップと前記ギャップ静電容量との関係を示す指数関数モデルを用いて、前記ギャップ静電容量から前記ギャップを求める、レーザ加工機用のギャップ検出装置。 - レーザ光を出力するノズルを有するレーザ加工機と、
前記レーザ光によって加工される加工対象物と前記ノズルとの間のギャップを検出するギャップ検出装置と
を備え、
前記ギャップ検出装置は、
前記ギャップに依存するギャップ静電容量と、前記加工対象物に対するレーザ加工中に発生するプラズマに依存するプラズマインピーダンスとの合成インピーダンスの逆数である合成アドミタンスを求める合成アドミタンス取得部と、
前記合成アドミタンスの虚部から、前記ギャップ静電容量と前記プラズマインピーダンスに含まれる静電容量成分との和である合成静電容量を求める合成静電容量取得部と、
前記合成アドミタンスの実部から、前記プラズマインピーダンスに含まれる抵抗成分を求める抵抗成分取得部と、
前記抵抗成分と前記静電容量成分との関係を示すモデルと、前記抵抗成分取得部で求められた前記抵抗成分とを用いて、前記静電容量成分を求める静電容量成分取得部と、
前記合成静電容量から前記静電容量成分を差し引いて、前記ギャップ静電容量を求めるギャップ静電容量取得部と、
前記ギャップ静電容量取得部で求められた前記ギャップ静電容量から前記ギャップを求めるギャップ取得部と
を有する、レーザ加工システム。 - レーザ加工機におけるレーザ光を出力するノズルと、当該レーザ光によって加工される加工対象物との間のギャップを検出するギャップ検出方法であって、
(a)前記ギャップに依存するギャップ静電容量と、前記加工対象物に対するレーザ加工中に発生するプラズマに依存するプラズマインピーダンスとの合成インピーダンスの逆数である合成アドミタンスを求める工程と、
(b)前記合成アドミタンスの虚部から、前記ギャップ静電容量と前記プラズマインピーダンスに含まれる静電容量成分との和である合成静電容量を求める工程と、
(c)前記合成アドミタンスの実部から、前記プラズマインピーダンスに含まれる抵抗成分を求める工程と、
(d)前記抵抗成分と前記静電容量成分との関係を示すモデルと、前記工程(c)で求められた前記抵抗成分とを用いて、前記静電容量成分を求める工程と、
(e)前記合成静電容量から前記静電容量成分を差し引いて、前記ギャップ静電容量を求める工程と、
(f)前記ギャップ静電容量から前記ギャップを求める工程と
を備える、レーザ加工機用のギャップ検出方法。
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