JPH0275484A - レーザ加工機のノズル装置 - 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〕 この発明は、ノズル先端とワークとの間の距離を、これ
らの間の電気的ま九は磁気的なエネルギの変化量により
て検出するための電極を有するレーザ加工機のノズル装
置に関する。

〔従来の技術〕

第３図は例えば実開昭６２−１１３８８２号公報に示さ
れた従来のレーザ加工機のノズル装置を示す構成図であ
シ、図において、１はレーザ加工機のレーザ光軸方向に
駆動されるノズルで、このノズル１は内部に集光レンズ
（図示せず）を一体に保持し、先端部には第１電極２お
よびこの第１電極２０周側面を取）囲むような筒状の第
２電極３が、それぞれ絶縁部材４を介してたがいに電気
的に絶縁されて取シ付けられている。５は上記第１電極
２の中央に設けられて、レーザビームおよびアシストガ
スを噴射する噴射孔、６は第１電極２に接続された第４
図に示すような静電容量検出用のブリッジ回路で、これ
がワーク（Ｗ）との間の静電容量Ｃを検出するよう罠な
っている。

また、上記第２電極３は上記ブリッジ回路６の電源側す
なわち高周波発振回路１に接続されている。

この高周波発振回路７は、上記ブリッジ回路６ヘの電源
および同期整流回路８の同期電源を供給するとともに、
上記第２電極３に対し第１電極２と同位相でほぼ同電位
の電圧を印加している。

また、上記同期整流回路８はブリッジ回路６からの不平
衡出力を直流に変換して制御回路９へ送シ、この制御回
路９にてノズル駆動装置１０を制御し、ノズル１の先端
とワーク（Ｗ）とのギャップ量を一定に保持するように
ノズル１を上下駆動させるようになっている。

次に動作について説明する。

いま、第１電極２とワーク（Ｗ）との間の距離が基準値
に対し変化すると、この変化量に応じて上記第１電極２
とワーク（Ｗ）との間の静電容量Ｃが変化し、ブリッジ
回路６からはその変化に対応した高周波電圧が得られ、
これが同期整流回路８を通して直流電圧に変換された後
、制御回路９に入力される。この制御回路９では上記変
化量を例えば零とするような電流をノズル駆動装置１０
に入力し、ノズル駆動装置１０はワーク（Ｗ）　Ｋ対し
て、第１電極２の先端からの距離を一定にするように、
ノズル１を昇降制御する。

この場合において、第１電極２と第２電極３とは同電位
であるため、第１電極２からワーク（Ｗ）への電気力線
を、第５図に示すように全て光軸に平行な向きに集中さ
せることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のレーザ加工機のノズル装置は以上のように構成さ
れているので、ノズル１がワーク（Ｗ）の凹部に、第５
図に示すように進入した場合には、第１電極２と第２電
極３との間には僅かな静電容量ＣＡが発生するほかに、
第２電極３の側面とワーク（Ｗ）との間には大きな静電
容量ＣＹが発生し、このため、第６図に示すよ５にブリ
ッジ回路６の容量係数が大きく変化して、ブリッジ回路
６に流れる電流ｌが大きくなり、出力電圧ｅ６が低下す
る。

この出力電圧ｅ０の低下分はノズル１とワーク（Ｗ）と
の間隔が狭くなったという信号であシ、このためノズル
駆動装置１０は誤りてノズル１を上昇させてしまい、所
期の設定間隔が得られなくなシ、レーザ加工機による加
工精度の劣化釜びに加工能率の低下を招くなどの問題点
があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たものであ夛、ワーク形状による静電容量の影響を全く
受けずに、ノズルとワークとの間の距離を高精度に検出
して、その距離を常に一定に維持したままレーザ加工を
高精度で実施できるレーザ加工機のノズル装置を得るこ
とを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るレーザ加工機のノズル装置は、第２電極
の外周を囲むように絶縁部材を介して第３電極を設け、
この第３電極をワークに対し同電位としたものである。

〔作用〕

この発明における第３電極は、ワークに対して同電位と
なっているので、第２電極の電極側面で検出される静電
容量を常に一定にし、このため上記ワークの形状が複雑
な立体形状をなしていても、ノズル先端とワークとの間
の静電容量を、正確に検出できるようＫする。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、１１はレーザ光軸方向に駆動されるノズル
で、このノズル１１は内部に集光レンズ（図示しない）
を一体に保持している。１２は第１電極、１３は第１電
極１２の外周に絶縁部材１５を介して設けられた筒状の
第２電極、１４は第２電極１３の外周に絶縁部材１６を
介して設けられた筒状の第３電極、１７はレーザビーム
およびアシストガスを噴射する噴射孔である。

また、１８は静電容量検出器で、ワーク（Ｗ）と第１電
極１２先端との静電容量を検出する。なお、第１電極１
２および第２電極１３はこの静電容量検出器１８を通じ
て、互いに同電位となるように接続されている。１９は
静電容量検出器１８の出力を受けて、ノズル駆動装置２
０を駆動制御する制御回路であシ、第１電極１２先端と
ワーク（Ｗ）との間の静電容量の大きさに応じて、ノズ
ル駆動装置２０によシノズル１１を昇降制御する。また
、第３電極１４はワーク（Ｗ）と同電位になるように接
続されている。なお、静電容量検出器１８．制御回路１
９およびノズル駆動装置２ｏは制御手段２１を構成して
いる。

次に動作にりいて説明する。

この実施例では、従来例と同じくノズル１１先端、詳し
くは第１電極１２先端とワーク（Ｗ）との間の静電容量
の変化量を静電容量検出器１８にて検出し、この変化量
の増減に応じた電圧を受けて、制御回路１９がノズル駆
動装置２０を往復作動制御し、ノズル１１を昇降制御す
る。これＫよ）、ノズル１１先端とワーク（Ｗ）との距
離を常に一定に保つことができる。この場合において、
第１電極１２には従来例と同じく高周波電圧が印加され
、しかも第２電極１３は第１電極１２と同相、同レベル
の電位に保たれているため、第１電極１２の先端のワー
ク（Ｗ）に対する電気力線は、第２図に示すように、光
軸に平行な向きに集中する。従って、上記静電容量Ｃは
、第１電極１２からの電気力線に垂直なワーク（Ｗ）面
との間で安定的に検出できる。

また、第３電極１４はワーク（Ｗ）と同電位とし九ため
、第１電極１２．第２電極１３の側面側からワーク（Ｗ
）への電気力線を完全に遮断することができる。ここで
、第１電極１２は第２電極１３との間の静電容量ＣＸを
検出し、第２電極１３は第３電極１４との間の静電容量
ＣＹを検出するが、これらは固定値であシ、ワーク（Ｗ
）がノズル１１の周辺に臨むようなことがあっても、第
１電極１２・の先端とワーク（Ｗ）との間における静電
容量の検出に影響を与えることはない。

なお、上記実施例ではノズル１１先端とワーク（Ｗ）と
の間の距離を、静電容量を検出することＫよって測定す
る場合について示したが、このほかの電気的あるいは磁
気的なエネルギ分布量、例えば渦電流、磁界などを検出
するととＫよって測定する場合にも適用でき、上記実施
例と同様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のように１この発明によれば第１電極を取シ囲むよ
うに絶縁部材を介して第２電極を設け、この第２電極を
取シ囲むように絶縁部材を介して第３電極を設け、上記
第１電極と第２電極とを同電位にするとともに、上記第
３電極をワークと同電位にするように構成したので、上
記第１電極からワークへの電気力線を光軸に平行に集中
させることができるとともに、ノズルの外周がワークに
接近しても、上記第３電極によって上記第２電極。

から上記ワークへ向う電気力線を完全く遮断でき、従っ
て第１電極と上記ワークとの間の静電容量を正確に検出
することができ、この検出値にもとづき、制御手段によ
ってノズルとワークとの距離を高精度かつ一定に保持す
ることができ、結果的に精度の安定した良質のレーザ加
工を実現できるものが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すレーザ加工機のノズ
ル装置を示す構成図、第２図はこの発明のノズルとワー
クとの間の電気力線の状態を示す説明図、第３図は従来
のレーザ加工機のノズル装置を示す構成図、第４図は従
来のブリッジ回路を示す回路図、第５図は従来のノズル
とワークとの電気力線の状態を示す説明図、第６図は従
来のノズルとワークとの間に生じる静電容量を含むブリ
ッジ回路を示す等価回路図である。 １２は第１電極、１３は第２電極、１４は第３電極、Ｉ
ｓ、１６は絶縁部材、２１は制御手段、（Ｗ）はワーク
。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ワークに対し一端が臨む第１電極と、この第１電極の
   外周を囲むように絶縁部材を介して設けられ、かつ上記
   第１電極と同電位にされる第２電極と、上記ワークと上
   記第１電極との間の電気的または磁気的なエネルギの変
   化量を検出して、これらの間の距離を一定値に制御する
   制御手段とを備えたレーザ加工機のノズル装置において
   、上記第２電極の外周を囲むように絶縁部材を介して設
   けられ、上記ワークと同電位に維持される第３電極を設
   けたことを特徴とするレーザ加工機のノズル装置。