JPH03155489A - レーザ加工機 - 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、静電センサを用いたレーザ加工機加工ヘッ
ドの、加工レンズの焦点距離を一定に保つ制御中に、障
害物があったときに加工ヘッドを上昇させる静電センサ
付レーザ加工ヘッドの衝突防止装置に関するものである
。

〔従来の技術〕

第３図（Ａ）は、従来のレーザ加工機の静電センサ付加
工ヘッドと、その制御回路および駆動回路を示す図であ
り１図において、（Ｉ）はワーク、（２）はこのワーク
と静電容量を構成するノズル電極、（３）はこの静電容
量を検出するセンサ、（４）はこれを電圧変換するプリ
アンプ、（５）は加工ヘッド、（６）はスペーサ、（７
）はコンタクトワイヤ、　（８）はアンプ、（９）は加
工ヘッド駆動モータ制御回路、　（１０）は焦点位置設
定器、（１１）＋よ）エヘッド駆動モータである。

第３図（Ｂ）は、ノズルとワーク間の距離！が変化した
ときのプリアンプ出力特性を示す。

次に動作について説明する。レーザ加工機の加工ヘッド
（５）に取り付けられた静電容量を検出すルー１＝ン＋
（３）は、導電性のワーク（１）とノズル電極（２）に
より構成された対向電極間距離の変化を、静電容量の変
化として検出する。次いで、この信号はプリアンプ（４
）により電圧信号に変換される。

ワークとノズル電極間距離の変化に対するプリアンプ出
力を第３図（Ｂ）に示す。この電圧信号をアンプ（８）
で増幅し、これを加工ヘッド駆動モータ制御回路（９）
に取り入れ、焦点位置設定器（１０）との値と比較し、
設定器の値に追従するよう加工ヘッド駆動モータ（１１
）を動かし、レーザ加工中に焦点距離を一定に保つ制御
を行う。

レーザ加工中または、レーザ加工ヘッド移動中に加工ヘ
ッド制御が追従できないような障害物があるときは、コ
ンタクトワイヤ（７）に障害物が衝突することにより、
これを検知し衝突の電気信号を出し、それをレーザ加工
機のＮＣコントローラが処理し、加工ヘッドの移動をそ
の位置で停止する〔発明が解決しようとする課題〕 従来のレーザ加工装置は以上のように構成されているの
で、加工ヘッド制御中に障害物があるとき、コンタクタ
ワイヤに障害物が衝突してから衝突検出を行うので、衝
突することによる衝撃に対してレーザビームに対するノ
ズル中心位置がずれる。さらに加工ヘッドを損傷するな
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、レーザ加工ヘッド制御中に障害物に衝突する
寸前に、衝突を防止するべく加工ヘッドを上昇させるこ
とができるとともに、加工ヘッドを上昇させたとき、そ
の位置で加工へ・ノドを固定できることを備えた静電容
量センサー付し−ザ加エヘッドに衝突防止装置を得るこ
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装置は、静電容量式センサー
付加工ヘッドに障害物が近づいたときにセンサ自身の特
性により、それを検出し加工ヘッドを上昇できる様にし
加工ヘッド上昇後、その位置で加工ヘッドを固定できる
ようにしたものである。

〔作用〕

この発明におけるレーザ加工装置は、加工へ、ノドが制
御中に乗り越えられないような障害物があるとき、加工
ヘッドが上昇し、障害物への衝突を防止する。

〔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（Ａ）は、従来例からコンタクトワイヤをを除いた図
である。第１図（Ｂ）は、（１）のワークと（２）のノ
ズル電極間の距離を静電容量として検出しこれを電気回
路により信号処理しプリンアンプから出力するまでの信
号の流れを示すブロック図である。第１図（Ｂ）におい
て（１２）はノズル電極等価回路、（１３）は周波数発
振器、（１４）は低域通過フィルタ、（＋５）は高域通
過フィルタ、（１６）はＦ／Ｖコンバータ、　（１７）
は反転アンプ、　（１８）はバイアス回路（１９）は加
算器である。

次に動作について説明する。前記静電容量センサ付レー
ザ加工ヘッド衝突防止装置は、（２）のノズル電極で検
出した信号を第１図（Ｂ）のく２０）に示す特性を持つ
（４）のプリアンプを用いる。加工へ・ノド制御は（ｌ
Ｏ）の焦点位置設定器により焦点位置に相当する電圧を
設定し、これと（４）のプリアンプ出力を（８）のアン
プで増幅した信号と比較する。（４）のプリアンプ出力
が負であれば、加工へ・ノドは焦点位置１０まで上昇し
、（４）のプリアンプ出力が正であれば、加工ヘッドは
焦点値Ｚｔ　１　ｏまで下降するよう動作する。ここで
加工へ・ノドが障害物に接近すると、（４）のプリアン
プは（２０）の１１における負の電圧を出力し、加工へ
・ノドは急激に上昇し、障害物に対する衝突防止が可能
となる。さらに、加工ヘッドが上昇した位置にリミット
スイッチ（図示せず）を付け、この信号により加工ヘッ
ド制御モータを停止させるよう制御系を構成すると障害
物のある位置で加工ヘッドが上昇し、上昇点で固定でき
る。

次に第１図（Ｂ）における（２０）のプリアンプ出力特
性を持つ（４）のプリアンプ動作について説明する。（
１）のワークと（２）のノズル電極との間で構成される
静電容量を（１２）のノズル電極等価回路に示す。ノズ
ル電極とワーク間距離が変化することは（１２）の等価
回路の静電容量が変化することでありこの静電容量変化
が、　（１３）の周波数発生器の発振周波数を変化させ
る。このノズルとワーク間距離に対する周波数変化特性
を第２図（ａ）に示す。この周波数を持つ信号を、　（
１４）の低域通過フィルタとく１５）の高域通過フィル
タを通すことにより、障害物検出位置１１における周波
数ｆ１において２つに分離する。この特性を第２図（ｂ
）、　（Ｃ）に示す。

これらの信号をそれぞれ（１６）のＦ／Ｖコンバータに
より電圧変換する。この特性は第２図（ｄ）、　（ｅ）
に示す。（ｅ）の特性を持つ信号は、さらに反転増幅器
を通し増幅し第２図（ｒ）に示す特性にする。これら（
２）のノズル電極と（１）のワーク間距離ｌに対する特
性（ｄ）、　（ｆ）とく１８）のバイアス回路により信
号を（１９）の加算回路に加えることにより、　（２０
）に示す特性を持つ（４）のプリアンプが構成できる。

なお上記実施例では、（４）のプリアンプをアナログ回
路を用いたブロック図で示したが、　（１３）の周波数
発振器の信号をＡ／Ｄ変換しＣＰＵを用いた制御系を構
成してもよい。

また、上記実施例では障害物に対する衝突防ｌＩ：。

機構について説明したが１階段状のワークで２段差を乗
り越えて次の加工開始点まで移動することができる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば静電容量式センサ付加
工ヘッドの衝突防止装置を、センサの検出信号を演算処
理しセンサプリアンプの出力を工夫することにより、ノ
ズル電極が障害物に衝突する直前に加工ヘッドを上昇さ
せるよう構成したので、衝突によるヘッドの損傷を防止
できるとともに衝撃によるレーザビームに対するノズル
中心位置のズレを防止でき、レーザ加工の能率を向上で
きる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は、この発明の一実施例による静電容量式
センサ付加工ヘッドの衝突防止装置と加工ヘッド駆動モ
ータおよび制御系を示した図。第１図（Ｂ）は、この発
明の一実施例によるプリアンプ部を示したブロック図。 第２図はプリアンプ部ブロック図各要素の特性を示す図
。第３図（Ａ）、　（Ｂ）は従来の実施例を示す図であ
る。 図において、（１）はワーク、（２）はノズル電極、（
３）はセンサ、（４）はプリアンプ、（５）は加工ヘッ
ド、（６）はスペーサ、　（７）はコンタクトワイア、
　（８）はアンプ（９）は加工ヘッド駆動モータ制御回
路、　（１Ｇ）は焦点位置設定器、　（１２）は加工ヘ
ッド駆動モータ、　（１２）はノズル電極等価回路、（
１３）は周波数発振器、　（１４）は低域通過フィルタ
、（１５）は高域通過フィルタ、（１６）はＦ／ｖコン
バータ、（１７）は反転７７プ、（１ｇ）はバイアス回
路、（１９）は加算器、　（２０）はプリアンプ出力特
性である。 なお２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. 静電容量式センサ付加工ヘッドを用いワークとノズルの
   距離を一定に保ちレーザ光をワークに照射して加工する
   レーザ加工装置において、静電容量しきセンサとプリア
   ンプおよび焦点位置設定器を具備したレーザ加工機。