JPH01157788A - レーザ加工装置の加工ヘッド衝突防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はレーザ加工装置におけるセンサ付加工ヘッドと
、被加工物の突出部との衝突を防止する装置に関するも
のである。

〔従来の技術〕

、第５図は従来のレーザ加工装置の加工ヘッドとその制
御回路を示す説明図である。

図において、（１）は被加工物（１（Ｉとの間で静電容
量を形成するノズル電極、（２）はノズル電極（１）に
よる静電容量の変化を電気信号に変換する周知の静電容
量式センサ（以下センサと略称）、（３１はノズル電極
（１）とセンサ（２）とで構成された加工ヘッド、（４
］はセンナ（２）の出力を増巾するプリアンプ、（５）
は加工ヘッド（３）ｌζ取付けられＮＯコントローラα
υと接続したコンタクトワイヤ、（６）は被加工物α〔
の加工面とノズル電極（１）との所定の接近距離に相当
する電圧値を有するギャップ設定器、（７）はギャップ
設定器（６）の電圧値とプリアンプ（４）の出力電圧と
の電圧差を増巾する誤差増巾器、（８）は加工ヘッド（
３）を上下動させるサーボモータ（９）のサーボアンプ
である。

以上めように構成されたレーザ加工装置の加工ヘッドの
動作について説明する。

金属性被加工物αＧとノズル電極（１）を１対の対向電
極として静電容量を形成させ、被加工物（１（Ｉもしく
は加工ヘッド（３）を送シ機構（図示せず）によって駆
動させたときに生ずる静電容量の変化をセンサ（２）に
より電気信号の変化に変換する。一方、被加工物＋１（
Ｉの加工面とノズル電極（１１との距離は加工面を照射
するレーザ光の焦点Ｃと合わせた所定の接近距離となっ
ておシ、この距離に一当する電圧値をギャップ設定器（
６）に設定する□。従って上記センサ（２）の出力電圧
をプリアンプ（４）を介して誤差増巾器（７）に入力し
たとき、ギャップ設定器（６）の電圧値と比較して、こ
の電圧差ｌζよシサーボモータ（９）を回動させ、加工
ヘッド（３）を上下動して、加工面にたとえ凹凸があっ
たとしてもノズル電極（１）と加工面との距離を常に所
定の接近距離に保ち加工ヘッド（３）による倣い加工を
可能にしている。

また、上記加工ヘッド（３）の稼動中に被加工物αＧの
表面に突出部（１０ａ）があって加工ヘッド（３）の倣
い加工が追従しないときは突出部（１０ａ）　ｉζコン
タクトワイヤ＋５１が衝突することになシ、コンタクト
ワイヤ＋５１１ｆ！衝突したことを検知して検知信号を
ＮＣＣコントローラミに供給する。ＮＯコントローラα
９はこの検知信号により被加工物（Ｉ［ｌもしくは加工
ヘッド（３）の送シ機構（図示せず）を停止させるよう
になっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のレーザ加工装置では静電容量形センサを取付けた
加工ヘッドとコンタクトワイヤとを上記めように構成し
ているので、加工ヘッドによる倣い加工中にコンタクト
ワイヤが被加工物の突出部に衝突して、加工ヘッドが衝
撃を受け、ノズル電極がずれたシ、また。加工ヘッドを
損傷させると云った問題点・があった。

本発明紘か力）る問題点を解決するためになされたもの
で、倣い加工中に加工ヘッドが突出部手前の所定距離に
接近したとき加工ヘッド突出部へのそれ以上の接近を防
止して衝突を防止できるレーザ加工装置の加工ヘッド衝
突防止装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係るレーザ加工装量の加工ヘッド衝突防止装置
は静電容量形センサを具備する加工ヘッドを用いたもの
において、加工ヘッドと突出部との所定の接近距離に相
当するしきい値を有するしきい値設定器と、センサ出力
値がしきい値を越えたとき所定電圧を出力するコンパレ
ータと、この出力により加エヘッドの突出部への衝突を
阻止させる制御手段を備えたものである。

〔作用〕

本発明における加工ヘッド衝突防止装量はしきい値設定
器により予め加工ヘッドと突出部との所定接近距離ｌζ
相当するしきい値を設定しておき。

このしきい値とセンサの出力値をコンパレータにより比
較してセ／すの出力値がしきい値を越えたとき所定電圧
を出力してこの出力により加エヘッドの突出部への衝突
を阻止するようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下１本発明の一実施例を図について説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は本発
明の詳細な説明するセンサ出力図である。

第１図において第４図と同一符号は同−又は相当部分を
示す。

第１図において、（Ｉ２は加工ヘッド（３）と被加工物
Ｑ（Ｉの突出部（１Ｏａ、）との所定の接近距離に相当
するしきい値を有するしきい値設定器、　１１３１はセ
ンサ（２）の出力値としてい値設定値ａ’ａのしきい値
を比較してセンサ（２）の出力値がしきい値を越えたと
き所定電圧を出力するコンパレータである。第２図１ζ
おいて（ＬＡ）は被加工物αＧの加工面を照射するレー
ザ光の焦点に合わせた加工面とノズル電極（１１との所
定の接近距離ｅ　　（”Ｂ）は加工ヘッド（３）が被加
工物顛の突出部（１０ａ）へ接近したとき、加工ヘッド
（３）と突出部（Ｉ　Ｄａ）との衝突を防止する所定の
接近距離、　　（Ｖｏ）は加工ヘッド（３）かＴ−ｒｓ
ｌこ接近したときのセンナ出力電圧であり、この電圧を
しきい値設定器ａＸ５に設定したしきい値、　　（Ｖｃ
ｃ）はセンサ（２）の（Ｖｏ　ｌ 出力電圧がしきい値（七品赫）を越えたときコンパレー
タα３から出力する一定電圧である。

上記のようｌζ構成されたレーザ加工装置の加工ヘッド
衝突防止装置の動作を説明する。第１図において前記従
来の技術で説明したごとく、金属性被加工物Ｑ（Ｉの加
工面とノズル電極（１）との間の静電容量の変化をセン
サ（２）によりミ気信号に変換してその出力を誤差増巾
器（７）に供給する。一方、被加工物ｆｉｌの加工面と
ノズル電極（１）との距離を送シ機構（図示せす〕によ
り被加工物α＠もしくは加工ヘッド（３）を駆動させた
とき、常に所定距離に保つためＣζこの距離ｔと相当す
る電圧値をギャップ設定器（６）Ｃζ設定する。これに
より誤差増巾器（７）にはセンサ（２）の出力電圧とギ
ャップ設定器（６）の所定電圧との電圧差が入力され、
この電圧差を増巾してサーボモータ（９）を駆動させる
。サーボモータ（９）は加工ヘッド（３）ｌζ連動して
おり、電圧差が零になるまで加工ヘッド（３）を上動ま
たは下動させ、被加工物αＧの加工面とノズル電極（１
）との間隔を常に所定距離に保つよう倣い制御する。

しかし、この倣い制御中に被加工物ＱＧの突出部（１０
ａ）がある場合、被加工物（１１もしくは加工ヘッド（
３）を送り機構で駆動させているために加工ヘッド（３
）が突出部（１０ａ）に衝突することとなり、加工ヘッ
ド（３）を突出部（１０ａ）　ｌζ接近した所定距離で
停止させる必要がある。以下、この動作を説明する。

加工ヘッド（３）が突出部Ｃζ接近しない通常の加工状
態において、加工面とノズル電極ｆｉｌとの間の静電容
量の変化により倣い加工を行なっていることは上記に述
べたが、加工ヘッド（３１が突出部に接近するにつれて
突出部とノズル電極（１）との間Ｅζ静電容量が新らた
に形成され、加工面とノズル電極（１）との間の静電容
量に加算された静電容量が生ずる。

この静電容量は加工ヘッド（３）と突出部（Ｉ　Ｄａ）
とが設定器α２に設定する。

まず加工ヘッド（３）が突出部（ｉｏａ）に接近しない
場合について、加工面とノズル電極（１）との間の所定
接近距離、即ち第２図に示すＩＩＡ位置においてセンサ
（２）からの出力電圧（ｖｌは零であシ、この電圧力は
零となる。従ってセッサ（２）の出力電圧（Ｖ）は誤差
増幅器（７）に印加されることとなシ、この誤差増巾器
（７）においてギャップ設定器（６）の電圧値とこの電
圧ｆｆ）を比較して電圧差分だけ加工ノズル（３）を上
動または下動させながら加工面とノズル電極（１）との
距離を所定距離に保ち倣い加工を行なうことＣζなる。

次に加工ヘッド（３）が突出部（１０ａ月ζ衝突を阻止
する距離まで接近した場合はノズル電極（１）と突出部
（１０ａ）との間の静電容量が加算され、センサ（２）
力）らの出力電圧（Ｖ）は第２図Ｉζ示すＬＢ位置ＩＣ
おいテＶ　＝　ＶＯ、！：なシアコンパレータα３の入
力側でしきい値（Ｖｏ）と比較し、　　ＩＶＱＩ≦１７
１となる。従ってコンパレータα国からは一定電圧＋Ｖ
ＣＣが出力される。この電圧がＮｏコントローラに設け
た制御手段Ｉに入力して制御手段を作動させ、被加工物
α２もしくは加工ヘッド（３）の送り機構を停止させる
こととなシ、これにより加エヘッド（３）が突出部（１
０ａ）に直接衝突するのを防止させられる。

なお上記実施例では加工ヘッド（３）と突出部（１０ａ
）との衝突を阻止して加工ヘッド（３）の移動を停止さ
せる場合について説明したが、被加工物の交換又は加工
面の点検等を容易に行わせるために加工ヘッドを更に突
出部（１０ａ）の上方向へ移動させる場合の他の実施例
について説明する。第３図は他の実施例を示す構成図、
第４図は第３図の動作を示すタイミング図である。

各図Ｅζおいてα９はコンパレータα３の出力を所定時
間維持するパルス引延器、αｅはセンサ（２）の出力特
性、αηはコンパレータα３の出力、ａｇはパルス引延
容器のセットパルス、　Ｔ１９はパルス引延器（ｌシの
出力、Ｍパルス引延器α５のリセットパルス、（Ｔ１）
は加工ヘッド（３）の上昇時間、（Ｂ）は加工ヘッド（
３）が突出部（ｉｏａ）への接近距離である。

次に動作を説明する。加工ヘッド（３）が突出部（１０
ａ）に衝突を阻止する接近距離に達するまでの動作は上
記実施例で述べたと詔シであるので、その後の加工ヘッ
ド（３）を突出部（１０ａ）の上方向へ移動させる場合
について説明する。加工ヘッド（３１が突出部（１０ａ
）に接近したとき、コンパレータａ３の入力電圧はセン
サ（２）の出力電圧（Ｖ）としきい値（Ｖｏ）を比較し
、　　１Ｖｏｌ　＜ｌｖｌとなるので、コンパレータ（
１３は所定のパルス電圧（＋　’ＶＯＯ）を出力する。

この電圧（＋　Ｔｅａ　）はパルス引延器−に印加され
一定出力となって誤差増巾器（７）に入力し、ギャップ
設定器（６）の電圧値と比較して、その電圧差ｌζより
サーボモータ（８）を駆動する。サーボモータ（８）の
駆動によって加工ヘッド（３）を上動させ加工ヘッド（
３）がレーザ加工機の２軸の停止位置まで上昇した位置
でリミットスイッチ（図示せず）をＯＮすることにより
サーボモータ（８）の駆動を停止、即ち加工ヘッド（３
）の上昇を停止させる。その後１次の加工を再開させる
ときはＮｏコントローラ（Ｉｌｌの始動スイッチ（図示
せず）’ｉＯＮすること６ζよシＮＣコントローラＩは
リセットパルスを出カシてパルス引延器餞の出力電圧（
＋　Ｖｃｃ　）を零にクリアし上記実施例で説明した動
作をくシ返すことになる。

以上のようにこの実施例１どおいてはパルス引延器を設
けて加工ヘッドを突出部の上方向へ移動させ次加工の開
始待ちとしたので、被加工物の交換または加工面の点検
等が容易であるという効果がある。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば加工ヘッドが被加工物の突
出部に衝突する前にノズル電極と被加工物との間で形成
された静電容量の変化を検知して加工ヘッドの突出部へ
の衝突を阻止できるよう構成したので、衝突によるノズ
ル電極ｌζ与える衝撃を無くシ、ノズル電極のずれを防
ぎ、また加工ヘッドの損傷を防止して信頼性の高いレー
ザ加工装置の加工ヘッドが得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は第１
図の動作を説明するセンサ出力図、第３図は他の実施例
を示す構成図、第４図は第３図の動作を示すタイミング
図、第５図は従来の加工ヘッドとその制御回路を示す説
明図である。 図１ζおいて（１）はノズル電極、（２）はセンサ、（
３）は加工ヘッド、　（ＩＧは被加工物、ａｚはしきい
値設定器。 （１３はコンパレータ、ａ４は制御手段である。 なお２図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）突出部を有する被加工物との間で静電容量を形成
   するノズル電極と上記静電容量の変化を電気信号に変換
   するセンサとで構成された加工ヘッド、上記加工ヘッド
   と突出部との所定の接近距離に相当するしきい値を有す
   るしきい値設定器、上記センサの出力値が上記しきい値
   設定器のしきい値を越えたとき所定電圧を出力するコン
   パレータ、上記コンパレータの出力により上記加工ヘッ
   ドの突出部への衝突を阻止させる制御手段を備えたこと
   を特徴とするレーザ加工装置の加工ヘッド衝突防止装置
   。
2. （２）上記制御手段は上記コンパレータの出力を所要時
   間維持するパルス引延器を備え、上記パルス引延器の出
   力により加工ヘッドを上動させることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のレーザ加工装置の加工ヘッド衝
   突防止装置。