JP5363915B2 - ノズルギャップ測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ加工機のノズルと被加工物との間のギャップを測定するためのノズルギャップ測定装置に関し、特に、ノズルに傷がつくことを防止しつつ、高精度かつ高効率にノズルギャップの測定を行うことができるノズルギャップ測定装置に関するものである。

極薄金属板からなる被加工物に微細な切断加工を行う場合、レーザ加工機が使用される。レーザ加工機は、被加工物をホルダの底面と加工台部の上面との間に挟み込み、被加工物をＸＹ方向へ移動させつつ、集光したレーザ光（加工用レーザ光）をノズルから照射することで、被加工物を切断する。

レーザ光による切断加工は、入熱による溶融を利用するので、溶融物が凝集して再凝固し、ドロスとして被加工物の切断部に付着する。そのため、従来のレーザ加工機では、レーザ光と同軸方向へ向けてアシストガスをノズルから噴射して、ドロスを吹き飛ばすことで、切断部に付着することを抑制している（特許文献１）。

この場合、ノズルが摩耗すると、ノズルと被加工物との間の間隔（ノズルギャップ）が広がる。すると、アシストガスの流れに変化が生じ、ドロスを吹き飛ばすことができなくなることで、切断部に付着したドロスがバリとなる。そのため、高精度なレーザ加工には、ノズルギャップを測定して管理することが重要となり、一般には、０．１ｍｍ単位での設定が要求される。

特開２００８−３０７５５６号（例えば、段落［００１６］など）

ここで、ノズルギャップの測定は、例えば、ＸＹステージ上面に設置したマグネットスタンドにダイヤルゲージを取着し、そのダイヤルゲージにより、ホルダの底面とノズルとの差を測定する方法や、ホルダの底面に平板の直線状の端部を当接させ、その平板の端部とノズルとの間の隙間を目視により確認する方法により行われていた。

しかしながら、前者の技術では、ダイヤルゲージの設置や測定に時間を要するため、作業効率が悪く、また、ダイヤルゲージをノズルに接触させるため、ノズルに傷がつくという問題点があった。一方、目視による方法では、ノズルの傷は防止できるが、測定者の個人差によるばらつきが大きく、測定精度が悪いという問題点があった。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、ノズルに傷がつくことを防止しつつ、高精度かつ高効率にノズルギャップの測定を行うことができるノズルギャップ測定装置を提供することを目的としている。

この目的を達成するために、請求項１記載のノズルギャップ測定装置は、被加工物へ向けて加工用レーザ光を照射するノズルと、そのノズルの外周側に配設されると共に底面が前記被加工物に当接される円筒状のホルダとを備えたレーザ加工機に対し、前記ノズルと被加工物との間のギャップを測定するために使用されるものであって、測定用光ビームを照射する照射手段、及び、その照射手段から照射される測定用光ビームの反射光を受光して撮像する撮像手段を有するセンサ装置と、前記ホルダの底面に当接される当接面、及び、その当接面に対して平行で且つ反対側を向く面として形成される被照射面を有する本体部材と、を備え、前記本体部材の当接面が前記ホルダの底面に当接された状態では、前記センサ装置の照射手段から照射される測定用光ビームの照射領域に前記ノズルと前記本体部材の被照射面とが位置し、それらノズルと本体部材の被照射面とで反射する前記測定用光ビームの反射光を前記撮像手段が受光して撮像する。

請求項２記載のノズルギャップ測定装置は、請求項１記載のノズルギャップ測定装置において、前記本体部材は、前記当接面が前記ホルダの底面に当接された状態で、前記被照射面と前記ホルダの底面とが同じ高さ位置となるように構成されている。

請求項３記載のノズルギャップ測定装置は、請求項２記載のノズルギャップ測定装置において、前記本体部材は、下面に前記被照射面が形成されるリング部材と、そのリング部材の被照射面の下面が当接される上面に前記当接面が形成される基盤部材と、を備える。

請求項４記載のノズルギャップ測定装置は、請求項３記載のノズルギャップ測定装置において、前記リング部材は、前記ホルダの内周に内嵌可能な円盤状に形成され、前記センサ装置は、前記照射部から断面線状の測定用光ビームを照射すると共に、その断面線状の測定用光ビームの反射光を前記受光部で受光して前記ノズル及び本体部材の被照射面の撮像を行うものであり、前記基盤部材およびセンサ装置が、前記リング部材を介して、前記ノズルの軸心回りに回転可能に構成されている。

請求項１記載のノズルギャップ測定装置によれば、測定用光ビームを照射する照射手段、及び、その照射手段から照射された測定用光ビームの反射光を受光して撮像する撮像手段を有するセンサ装置と、ホルダの底面に当接される当接面、及び、その当接面に対して平行で且つ反対側を向く面として形成される被照射面を有する本体部材とを備え、本体部材の当接面がホルダの底面に当接された状態では、センサ装置の照射手段から照射される測定用光ビームの照射領域にノズルと本体部材の被照射面とが位置し、それらノズルと本体部材の被照射面とで反射した反射光を撮像手段により受光してノズルと本体部材の被照射面とを撮像するので、ノズルと本体部材の被照射面との間のギャップを測定することができる。この場合、本体部材の被照射面と当接面との位置関係（対向間隔）は予め分かっているので、測定されたノズルと本体部材の被照射面との間のギャップから、被照射面と当接面との対向間隔を差し引くことで、ノズルとホルダの底面との間のギャップ、即ち、ノズルと被加工物との間のギャップを測定することができる。

このように、本発明によれば、ノズルと被加工物との間のギャップを、測定用光ビームを用いたセンサ装置により非接触状態で測定することができるので、ノズルに傷がつくことを防止しつつ、測定することができるという効果がある。更に、本体部材の当接面をホルダの底面に当接させることで、ノズルと被加工物との間のギャップを測定可能な状態とすることができるので、センサ装置の設置や測定に要する時間を短縮して、高効率に測定することができると共に、測定者の個人差による測定精度のばらつきを回避して、高精度に測定することができるという効果がある。

請求項２記載のノズルギャップ測定装置によれば、請求項１記載のノズルギャップ測定装置の奏する効果に加え、本体部材は、当接面がホルダの底面に当接された状態で、被照射面とホルダの底面とが同じ高さ位置となるように構成されているので、上述したように、ノズルと本体部材の被照射面とに測定用光ビームを照射して、かかるノズルと本体部材の被照射面との間のギャップを測定することで、その測定されたノズルと本体部材の被照射面との間のギャップから、被照射面と当接面との対向間隔を差し引くといった補正作業を行うことなく、ノズルとホルダの底面との間のギャップ、即ち、ノズルと被加工物との間のギャップを直接測定することができるという効果がある。

請求項３記載のノズルギャップ測定装置によれば、請求項２記載のノズルギャップ測定装置の奏する効果に加え、本体部材は、下面に被照射面が形成されるリング部材と、そのリング部材の下面が当接される上面に当接面が形成される基盤部材とを備えるので、ノズルと被加工物との間のギャップをより高精度に測定することができるという効果がある。

即ち、本発明では、本体部材をリング部材と基盤部材との二の部材で別体に構成しそれら別体の両部材の合わせ面をそれぞれ被照射面および当接面とするので、本体部材を一の部材で構成しその両面に被照射面と当接面とを切削加工により形成する場合と比較して、当接面に対する被照射面の位置精度を向上させることができる。その結果、本体部材（基盤部材）の当接面をホルダの底面に当接させた場合に、ホルダの底面に対する本体部材（リング部材）の被照射面の高さ位置をより高精度に一致させることができる。即ち、本体部材（リング部材）の被照射面と被加工物Ｗの高さ位置とをより高精度に一致させることができるので、ノズルと被加工物との間のギャップをより高精度に測定することができる。

請求項４記載のノズルギャップ測定装置によれば、請求項３記載のノズルギャップ測定装置の奏する効果に加え、リング部材がホルダの内周に内嵌可能な円盤状に形成され、そのリング部材を介して、基盤部材およびセンサ装置がノズルの軸心回りに回転可能に構成されているので、センサ装置が、照射部から断面線状の測定用光ビームを照射すると共に、その断面線状の測定用光ビームの反射光を受光部で受光してノズル及び本体部材の被照射面の撮像を行うものである場合に、ノズルの形状を３６０度の全方向から測定することができるという効果がある。その結果、ノズルと被加工物との間のギャップの測定だけでなく、ノズル先端の部分的な破損や摩耗を測定することができるという効果がある。

本発明の一実施の形態におけるノズルギャップ測定装置の測定対象となるレーザ加工機の断面図である。 ノズルギャップ測定装置の断面図である。 （ａ）は、リング部材の上面図であり、（ｂ）は、図３（ａ）のＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線におけるリング部材の断面図である。 （ａ）は、基盤部材の上面図であり、（ｂ）は、図４（ａ）のＩＶｂ−ＩＶｂ線における基盤部材の断面図である。 センサ装置による照射領域の撮像方法を説明するための模式図である。 （ａ）は、ノズルギャップ測定装置の断面図であり、（ｂ）は、表示装置の表示内容を模式的に図示する模式図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、図１を参照して、本発明のノズルギャップ測定装置１００の測定対象となるレーザ加工機１の概略構成を説明する。図１は、本発明の一実施の形態におけるノズルギャップ測定装置１００の測定対象となるレーザ加工機１の断面図である。

レーザ加工機１は、極薄金属板からなる被加工物Ｗを切断加工する機械であり、図１に示すように、加工ヘッド２と、加工台部３とを主に備えている。なお、図１では、被加工物Ｗを保持し、ＸＹ方向へ変位させるための変位機構部などの図示が省略されている。

加工ヘッド２は、レーザ発信器から入射されるレーザ光（加工用レーザ光）を集光する図示しない集光レンズと、ガス発生装置から供給される酸素や窒素などのアシストガスを加工ヘッド２内へ導入するガス導入管２１と、集光レンズと同軸に設けられ小径側を被加工物Ｗに向けて配設される円錐筒状のノズル２２と、そのノズル２２を囲む筒状に形成され底面２３ａで被加工物Ｗの上面を押圧するホルダ２３とを主に備えている。

レーザ加工時には、ガス導入管２１から導入されたアシストガスをノズル２２から高圧で噴出することで、被加工物Ｗの切断時に生じるドロスを吹き飛ばし、ドロスが被加工物Ｗの切断部分に付着することを抑制する。

加工台部３は、被加工物Ｗを加工ヘッド２との間で挟み込むと共に、レーザ加工時に被加工物Ｗの切断部分から飛散されるドロスを吸引装置に吸引させるための吸引通路を形成するための部位であり、被加工物Ｗの下面を支持する支持面３１と、その支持面３１の中央部分に開口が形成されると共にその開口と反対側が吸引装置に接続される管状の吸引通路３２とを備えている。

次に、図２を参照して、ノズルギャップ測定装置１００について説明する。図２は、ノズルギャップ測定装置１００の断面図であり、基盤部材１２０の当接面１２０ａをホルダ２３の底面２３ａに当接させたノズルギャップ測定装置１００の使用状態が図示されている。なお、図２では、ホルダ２３の一部およびリング部材１１０、基盤部材１２０のみが断面視されている。

ノズルギャップ測定装置１００は、照射した光ビーム（測定用光ビーム）をリング部材１１０及びノズル２２で反射させ、その反射光を受光することで、リング部材１１０及びノズル２２を撮像して、ノズル２２と被加工物Ｗとの間のギャップ（以下「ノズルギャップ」と称す）を測定する装置であり、ノズル２２に傷がつくことを防止しつつ、高精度かつ高効率にノズルギャップの測定を行うことができるように構成されている。

ノズルギャップ測定装置１００は、ホルダ２３の内周に内嵌されるリング部材１１０と、そのリング部材１１０に重ね合わされると共にホルダ２３の底面２３ａに当接される基盤部材１２０と、その基盤部材１２０の下面に取着されると共に測定用光ビームの照射および反射光の受光を行うセンサ装置１３０とを備えている。

ここで、図３を参照して、リング部材１１０の詳細構成につて説明する。図３（ａ）は、リング部材１１０の上面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線におけるリング部材１１０の断面図である。

リング部材１１０は、軸心Ｌ１を有する上面視円形の円盤状に金属材料から形成されており、そのリング部材１１０の外径（直径）は、レーザ加工機１におけるホルダ２３の内径に対応して形成されている。よって、リング部材１１０をホルダ２３の内周に内嵌させることができ（図２参照）、この場合には、リング部材１１０の軸心Ｌ１がノズル２２の軸心に一致される。

リング部材１１０は、軸心Ｌ１を中心として板厚方向（図３（ｂ）上下方向）に貫通形成された上面視円形のリング貫通孔１１１を備えており、これにより、上面視円環状に形成されている。

このリング貫通孔１１１は、後述するように、センサ装置１３０から照射された測定用光ビームをノズル２２に到達させると共に、ノズル２２で反射された反射光をセンサ装置１３０に受光させるための、測定用光ビームの通過経路を形成するためのものであり（図６（ａ）参照）、リング貫通孔１１１の内径は、基盤部材１２０の当接面１２０ａをホルダ２３の底面２３ａに当接させた状態において、リング貫通孔１１１内に挿入されるノズル２２先端外周との間に所定の隙間が形成される大きさに設定されている（図２参照）。

リング部材１１０の下面（以下「被照射面１１０ａ」と称す）は、センサ装置１３０から測定用光ビームが照射される面であり（図６参照）、軸心Ｌ１に垂直な平坦面として形成されている。この被照射面１１０ａは、基盤部材１２０の当接面１２０ａをホルダ２３の底面２３ａに当接させた状態において、ホルダ２３の底面２３ａと同一の仮想平面内に位置する（即ち、同じ高さ位置となる）ように構成されている（図２参照）。

また、リング部材１１０は、被照射面１１０ａから下方（図３（ｂ）下側）へ向けて突設される突条部１１２を備えている。突条部１１２は、リング部材１１０と基盤部材１２０とを重ね合わせる際に、基盤部材１２０の嵌合溝部１２２に嵌合される部位であり、断面矩形状に形成されると共に、周方向に連続して形成されている。即ち、突条部１１２は、軸心Ｌ１を中心とする円筒状に形成されている。

次いで、図４を参照して、基盤部材１２０の詳細構成につて説明する。図４（ａ）は、基盤部材１２０の上面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＩＶｂ−ＩＶｂ線における基盤部材１２０の断面図である。なお、図４（ｂ）では、基盤部材１２０のみを断面視して図示し、センサ装置１３０の断面視を省略して図示している。

基盤部材１２０は、軸心Ｌ２を有する上面視円形の円盤状に金属材料から形成されており、その基盤部材１２０の外径（直径）は、レーザ加工機１におけるホルダ２３の外径よりも大きく形成されている。この基盤部材１２０の上面（以下「当接面１２０ａ」と称す）は、ホルダ２３の底面２３ａとリング部材１１０の被照射面１１０ａとが当接される面であり（図２参照）、軸心Ｌ２に垂直な平坦面として形成されている。

基盤部材１２０は、軸心Ｌ２を中心として板厚方向（図４（ｂ）上下方向）に貫通形成された上面視円形の基盤貫通孔１２１を備えており、これにより、上面視円環状に形成されている。

この基盤貫通孔１２１は、後述するように、センサ装置１３０から照射された測定用光ビームをリング部材１１０の被照射面１１０ａ及びノズル２２に到達させると共に、リング部材１１０の被照射面１１０ａ及びノズル２２で反射された反射光をセンサ装置１３０に受光させるための、測定用光ビームの通過経路を形成するためのものであり（図６（ａ）参照）、基盤貫通孔１２１の内径は、リング貫通孔１１１の内径よりも大きくされている。よって、基盤部材１２０の当接面１２０ａをホルダ２３の底面２３ａに当接させた状態では、基盤貫通孔１２１の開口を介して、リング部材１１０の被照射面１１０ａを露出させることができる（図２参照）。

基盤部材１２０は、当接面１２０ａに凹設される嵌合溝部１２２を備えている。嵌合溝部１２２は、リング部材１１０の突条部１１２が嵌合される部位であり、突条部１１２と略同一の幅（図４（ｂ）左右方向寸法）を有する断面矩形状に形成されると共に、軸心Ｌ２回りに対称で周方向に連続した溝として形成されている。

よって、基盤部材１２０の嵌合溝部１２２にリング部材１１０の突条部１１２を嵌合させた状態で、リング部材１１０をホルダ２３の内周に内嵌させた場合には（図２参照）、基盤部材１２０の軸心Ｌ２がリング部材１１０の軸心Ｌ１と共にノズル２２の軸心に一致されると共に、センサ装置１３０がノズル２２に対して所定位置（後述する断面線状の測定用光ビームＸ１の照射により形成される平面が、ノズル２２の軸心を含む平面に一致する位置）に位置決めされる。

また、基盤部材１２０の当接面１２０ａをホルダ２３の底面２３ａに当接させつつ、基盤部材１２０を周方向に回転させた場合には、リング部材１１０のホルダ２３への内嵌および突条部１１２の嵌合溝部１２２への嵌合により、軸心Ｌ１，Ｌ２をノズル２２の軸心に一致させ、かつ、センサ装置１３０のノズル２２に対する位置を上述した所定位置に維持した状態で、少なくとも基盤部材１２０とセンサ装置１３０とを周方向に回転させることができる。

なお、嵌合溝部１２２の当接面１２０ａからの凹設深さ（図４（ｂ）上下方向寸法）は、突条部１１２の被照射面１１０ａからの突設寸法（図３（ｂ）上下方向寸法）よりも大きくされている。よって、リング部材１１０と基盤部材１２０とを重ね合わせた場合には、突条部１１２を嵌合溝部１２２内に受け入れて、リング部材１１０の被照射面１１０ａを基盤部材１２０の当接面１２０ａに隙間を空けることなく密着した状態に当接させることができる（図２参照）。

センサ装置１３０は、基盤部材１２０の下面に取着され、基盤貫通孔１２１の開口に対応する位置に、測定用光ビームを照射するための照射手段および反射光を受光して撮像するための撮像手段が配設されている。ここで、このセンサ装置１３０の詳細構成について、図５を参照して説明する。

図５は、センサ装置１３０による照射領域の撮像方法を説明するための模式図である。なお、図５では、照射対象Ｎとして、円盤の下面に円錐状の部位が突設された部品を一例として図示する。

センサ装置１３０は、測定用光ビームＸ１を形成する光源１３１と、その光源１３１で形成された測定用光ビームＸ１を照射対象の表面へ照射する投光レンズ１３２と、照射対象の表面で反射した反射光Ｘ２を受光する受光レンズ１３３と、その受光レンズ１３３により受光された反射光Ｘ２に基づいて照射対象の表面形状を撮像する撮像手段１３４とを備える。

光源１３１は、レーザダイオードとスリットとから構成されており、いわゆる光切断法における切断光（断面線状の測定用光ビーム）を形成する。即ち、光源１３１により形成された断面線状の測定用光ビームＸ１は、投光レンズ１３２を介して、照射対象Ｎの表面に照射される。

撮像手段１３４は、ＣＣＤから構成されており、切断光の照射光像（ライン状輝線）が形成された照射対象Ｎの表面を撮像する。即ち、光源１３１から照射対象Ｎの表面に測定用光ビームＸ１が照射されると、反射光Ｘ２が発生するので、撮像手段１３４は、受光レンズ１３３を介して、反射光Ｘ２を受光することで、照射対象Ｎの表面の像を撮像する。

撮像手段１３４により撮像された撮像データは、演算装置１５０に入力される。演算装置１５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを有し、入力された撮像データを、Ａ／Ｄ変換器によりデジタル変換した後、各種の画像処理を施すことで、画像データを形成する。この画像データは、Ｄ／Ａ変換器によりアナログ変換され、演算装置１５０から表示装置１６０に出力される。これにより、画像データを表示装置１６０に表示して、照射対象Ｎの表面形状や寸法値を把握することができる。

次いで、図６を参照して、ノズルギャップ測定装置１００によりノズルギャップを測定する方法について説明する。図６（ａ）は、ノズルギャップ測定装置１００の断面図であり、図２に対応する。また、図６（ｂ）は、表示装置１６０の表示内容を模式的に図示する模式図である。なお、図６（ａ）では、測定用光ビームＸ１の視認を容易とするために、測定用光ビームＸ１にハッチングを付与して図示する一方、断面視されたホルダ２３の一部およびリング部材１１０、基盤部材１２０へのハッチングの付与を省略して図示している。

ノズルギャップの測定に際しては、まず、リング部材１１０の突条部１１２を基盤部材１２０の嵌合溝部１２２に嵌合させ、リング部材１１０の被照射面１１０ａを基盤部材１２０の当接面１２０ａに当接させた後、図６に示すように、リング部材１１０をレーザ加工機１におけるホルダ２３の内周へ内嵌させつつ、基盤部材１２０の当接面１２０ａをホルダ２３の底面２３ａに当接させる。

これにより、ホルダ２３の底面２３ａとリング部材１１０の被照射面１１０ａとを、基盤部材１２０の当接面１２０ａを介して、同一の仮想平面上に位置させることができる。即ち、リング部材１１０の被照射面１１０ａを、被加工物Ｗの上面と同一の仮想平面上に位置させることができるので、リング部材１１０の被照射面１１０ａとノズル２２との間のギャップを測定することで、ノズルギャップを測定することができることになる。

よって、かかる状態から、図６に示すように、センサ装置１３０から測定用光ビームＸ１を照射することで、照射された測定用光ビームＸ１が、基盤部材１２０の基盤貫通孔１２１を介して、リング部材１１０の被照射面１１０ａに照射されると共に、リング部材１１０のリング貫通孔１１１を介して、ノズル２２に照射され、それらリング部材１１０の被照射面１１０ａ及びノズル２２で反射した反射光Ｘ２を、センサ装置１３０が受光する。

その結果、受光した反射光Ｘ２に基づいて、センサ装置１３０により、リング部材１１０の被照射面１１０ａ及びノズル２２が撮像され、撮像データに基づいて、図６（ｂ）に示すように、被照射面１１０ａの撮像画像Ａ及びノズル２２の撮像画像Ｂが表示装置１６０にそれぞれ表示されると共に、撮像画像Ａ，Ｂの間隔ｔをノズルギャップとして得ることができる。

このように、ノズルギャップ測定装置１００によれば、ノズルギャップを、測定用光ビームＸ１を用いたセンサ装置１３０により非接触状態で測定することができるので、ノズル２２に傷がつくことを防止しつつ、測定することができる。更に、基盤部材１２０の当接面１２０ａをホルダ２３の底面２３ａに当接させることで、ノズルギャップを測定可能な状態とすることができるので、センサ装置１３０の設置や測定に要する時間を短縮して、高効率に測定することができると共に、測定者の個人差による測定精度のばらつきを回避して、高精度に測定することができる。

また、ノズルギャップ測定装置１００によれば、リング部材１１０と基盤部材１２０とを別体に構成し、それら別体の両部材１１０，１２０の合わせ面をそれぞれ被照射面１１０ａ及び当接面１２０ａとするので、これら両部材１１０，１２０を一の部材で構成しその両面に被照射面１１０ａと当接面１２０ａとをそれぞれ切削加工により形成する場合と比較して、当接面１２０ａに対する被照射面１１０ａの位置精度を向上させることができる。その結果、基盤部材１２０の当接面１２０ａをホルダ２３の底面２３ａに当接させた場合に、ホルダ２３の底面２３ａに対するリング部材１１０の被照射面１１０ａの高さ位置をより高精度に一致させることができる。即ち、リング部材１１０の被照射面１１０ａと被加工物Ｗの高さ位置とをより高精度に一致させることができるので、その分、ノズルギャップをより高精度に測定することができる。

更に、ノズルギャップ測定装置１１０によれば、上述したように、基盤部材１２０の当接面１２０ａをホルダ２３の底面２３ａに当接させつつ、基盤部材１２０を周方向に回転させた場合には、軸心Ｌ１，Ｌ２をノズル２２の軸心に一致させ、かつ、センサ装置１３０のノズル２２に対する位置を上述した所定位置に維持した状態で、少なくとも基盤部材１２０とセンサ装置１３０とを周方向に回転させることができるので、ノズル２２の形状を３６０度の全方向から測定することができる。その結果、ノズルギャップの測定だけでなく、ノズル２２先端の周方向の一部が部分的に破損や摩耗していないか否かを測定することができる。

なお、レーザ加工機では、上述したように、ノズルギャップを０．１ｍｍ単位で設定することが要求されるが、本発明のノズルギャップ測定装置１００によれば、０．１ｍｍよりも十分に小さな精度でノズルギャップを測定することができる。

以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能であることは容易に推察できるものである。

上記実施の形態では、リング部材１１０と基盤部材１２０とを別体の部品として構成する場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものはではなく、これら両部材１１０，１２０を一の素材から切削加工により削りだして形成した一体の部品としても良い。

上記実施の形態では、リング部材１１０の被照射面１１０ａから突条部１１２を突設させると共に、基盤部材１２０の当接面１２０ａに嵌合溝部１２２を凹設する場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、リング部材１１０の被照射面１１０ａに嵌合溝部を凹設すると共に、その嵌合溝部に嵌合される突条部を基盤部材１２０の当接面１２０ａから突設させる構成としても良い。

上記実施の形態では、リング部材１１０の被照射面１１０ａから突設される突条部１１２と、基盤部材１２０の当接面１２０ａに凹設される嵌合溝部１２２とが共に周方向に連続する場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、リング部材１１０の被照射面１１０ａから突設される突条部１１２は、周方向に断続的に形成される構成であっても良い。

上記実施の形態では、リング部材１１０と基盤部材１２０とが軸心Ｌ１，Ｌ２周りに相対回転可能となるように、リング部材１１０の突条部１１２が基盤部材１２０の嵌合溝部１２２に嵌合される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、リング部材１１０と基盤部材１２０とが相対回転不能となるように構成しても良い。即ち、リング部材１１０の被照射面１１０ａ又は基盤部材１２０の当接面１２０ａの一方にピンを突設させると共に、リング部材１１０の被照射面１１０ａ又は基盤部材１２０の当接面１２０ａの他方にピンを受け入れる孔を凹設する構成としても良い。この場合でも、リング部材１１０がホルダ２３に内嵌されているので、リング部材１１０と共に基盤部材１２０及びセンサ装置１３０をノズル２２に対して軸心を一致させつつ周方向へ回転させることができる。

上記実施の形態では、リング貫通孔１１１及び基盤貫通孔１２１が上面視円形に形成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、リング貫通孔１１１が測定用光ビームＸ１をノズル２２に到達させることが可能な大きさを有し、かつ、基盤貫通孔１２１がリング部材１１０の下面に被照射面１１０ａを形成可能な大きさを有していれば、これら両貫通孔１１１，１２１の一方または両方が多角形や楕円などであっても良い。

１ レーザ加工機
２２ ノズル
２３ ホルダ
２３ａ 底面
１００ ノズルギャップ測定装置
１１０ リング部材（本体部材の一部）
１１０ａ 被照射面
１２０ 基盤部材（本体部材の一部）
１２０ａ 当接面
１３０ センサ装置
１３１ 光源（照射手段の一部）
１３２ 投光レンズ（照射手段の一部）
１３３ 受光レンズ（撮像手段の一部）
１３４ 撮像手段
Ｘ１ 測定用光ビーム
Ｘ２ 反射光
Ｗ 被加工物
ｔ 間隔（ノズルと被加工物との間のギャップ、ノズルギャップ）

Claims (4)

1. 被加工物へ向けて加工用レーザ光を照射するノズルと、そのノズルの外周側に配設されると共に底面が前記被加工物に当接される円筒状のホルダとを備えたレーザ加工機に対し、前記ノズルと被加工物との間のギャップを測定するために使用されるノズルギャップ測定装置であって、
   測定用光ビームを照射する照射手段、及び、その照射手段から照射される測定用光ビームの反射光を受光して撮像する撮像手段を有するセンサ装置と、
   前記ホルダの底面に当接される当接面、及び、その当接面に対して平行で且つ反対側を向く面として形成される被照射面を有する本体部材と、を備え、
   前記本体部材の当接面が前記ホルダの底面に当接された状態では、前記センサ装置の照射手段から照射される測定用光ビームの照射領域に前記ノズルと前記本体部材の被照射面とが位置し、それらノズルと本体部材の被照射面とで反射した前記測定用光ビームの反射光を前記撮像手段が受光して撮像することを特徴とするノズルギャップ測定装置。
2. 前記本体部材は、前記当接面が前記ホルダの底面に当接された状態で、前記被照射面と前記ホルダの底面とが同じ高さ位置となるように構成されていることを特徴とする請求項１記載のノズルギャップ測定装置。
3. 前記本体部材は、
   下面に前記被照射面が形成されるリング部材と、
   そのリング部材の被照射面の下面が当接される上面に前記当接面が形成される基盤部材と、を備えることを特徴とする請求項２記載のノズルギャップ測定装置。
4. 前記リング部材は、前記ホルダの内周に内嵌可能な円盤状に形成され、
   前記センサ装置は、前記照射部から断面線状の測定用光ビームを照射すると共に、その断面線状の測定用光ビームの反射光を前記受光部で受光して前記ノズル及び本体部材の被照射面の撮像を行うものであり、
   前記基盤部材およびセンサ装置が、前記リング部材を介して、前記ノズルの軸心回りに回転可能に構成されていることを特徴とする請求項３記載のノズルギャップ測定装置。

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