JPH03198993A - Laser beam machining nozzle - Google Patents

Laser beam machining nozzle

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Publication number
JPH03198993A
JPH03198993A JP1336010A JP33601089A JPH03198993A JP H03198993 A JPH03198993 A JP H03198993A JP 1336010 A JP1336010 A JP 1336010A JP 33601089 A JP33601089 A JP 33601089A JP H03198993 A JPH03198993 A JP H03198993A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nozzle
sensor
tip
nozzle body
main body
Prior art date
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Pending
Application number
JP1336010A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koichi Yamagata
康一 山形
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP1336010A priority Critical patent/JPH03198993A/en
Publication of JPH03198993A publication Critical patent/JPH03198993A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To improve the durability of a nozzle by providing an insulating layer to insulate electrically a sensor from a nozzle main body on the tip of the nozzle main body of an electrically conductive member. CONSTITUTION:A nozzle hole 8 through which a laser beam L passes is formed on the nozzle main body 5. The electrostatic capacity type sensor 11 to detect under noncontact the distance (g) with a work 17 to be machined by the laser beam L is provided on the tip of the nozzle main body. The nozzle main body 5 is then formed of the electrically conductive member and the insulating layer 9 to insulate electrically the sensor 11 from the nozzle main body 5 is provided on the tip thereof. By this method, the nozzle main body can be miniaturized.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は先端部にワークとの距離を非接触で測定する
ための静電容量式のセンサが設けられたレーザ加工用ノ
ズルに関する。
[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention is directed to a laser processing device that is equipped with a capacitive sensor at its tip for non-contact measurement of the distance to a workpiece. Regarding nozzles.

(従来の技術) たとえば、レーザ光によって切断などのレーザ加工を行
う場合、2次元レーザ加工機や3次元レーザ加工機のア
ームの先端にレーザ加工用ノズルを設ける。このレーザ
加工用ノズルにはノズル孔が形成され、このノズル孔か
らはワークに向かってアシストガスが流出するとともに
、レーザ光が通過するようになっている。このようなノ
ズルを用いた場合、加工状態のばらつきを押えるために
は上記ワークとノズル先端との間隔を一定に保つことが
重要である。
(Prior Art) For example, when laser processing such as cutting is performed using a laser beam, a laser processing nozzle is provided at the tip of an arm of a two-dimensional laser processing machine or a three-dimensional laser processing machine. A nozzle hole is formed in this laser processing nozzle, and assist gas flows out toward the workpiece from this nozzle hole, and laser light passes through the nozzle hole. When using such a nozzle, it is important to maintain a constant distance between the workpiece and the nozzle tip in order to suppress variations in processing conditions.

上記ワークとノズル先端との間隔を一定に保つには、上
記ノズルの先端部に、静電容量式のセンサを設け、この
センサによってワークとノズルとの間隔を非接触で測定
し、その測定結果にもとずいてこれらの距離を一定に維
持するということが行われている。上記ノズルの先端部
に静電容量式のセンサを設けるには、このセンサを上記
ノズルに電気的に絶縁して設けなければならない。
In order to keep the distance between the workpiece and the nozzle tip constant, a capacitive sensor is installed at the tip of the nozzle, and this sensor measures the distance between the workpiece and the nozzle without contact. Based on this, these distances are maintained constant. In order to provide a capacitive sensor at the tip of the nozzle, this sensor must be provided electrically insulated from the nozzle.

従来、センサをノズルに電気的に絶縁して設けるには、
第4図に示すようにノズル本体aの先端にセラミックス
からなる絶縁部材すを設け、この絶縁部材すにセンサC
を取着するようにしていた。
Conventionally, in order to electrically insulate the sensor into the nozzle,
As shown in FIG. 4, an insulating member made of ceramic is provided at the tip of the nozzle body a, and the sensor C
I was trying to attach it.

しかしながら、絶縁部材すにセラミックスを用いると、
衝撃が絶縁部材すに直接的に加わったり、センサCを介
して間接的に加わるなどすると、上記絶縁部材すが損傷
し易いということがあった。
However, if ceramics are used for the insulating material,
If an impact is applied directly to the insulating member or indirectly through the sensor C, the insulating member is likely to be damaged.

絶縁部材すが衝撃に対して損傷しずらいようにするため
には、この絶縁部材すをある程度大きくして強度を持た
せなければならないのだが、そうするとノズル全体が大
形化することになる。とくに、3次元レーザ加工機にお
いては、ノズルが設けられたアームの動きが複雑化し、
上記ノズルがワークに衝突して損傷する確率が高くなる
から、ワークとの衝突を少なくしてノズルの耐久性の向
上を計るために、そのノズルを小形化することが望まれ
ている。
In order to make the insulating member less likely to be damaged by impact, it is necessary to increase the size of the insulating member to a certain extent to give it strength, but this would increase the size of the entire nozzle. In particular, in three-dimensional laser processing machines, the movement of the arm equipped with the nozzle becomes complicated.
Since there is a high probability that the nozzle will be damaged by colliding with a workpiece, it is desired to downsize the nozzle in order to reduce collisions with the workpiece and improve the durability of the nozzle.

(発明が解決しようとする課題) このように、従来のレーザ加工用ノズルは、ノズル本体
と、このノズル本体の先端部に取着されるセンサとを絶
縁するためにセラミックスを用いるようにしていたので
、衝撃が加わると損傷し品<、また衝撃に対する強度を
持たせるためにはノズルが大形化するということがあっ
た。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, conventional laser processing nozzles have used ceramics to insulate the nozzle body and the sensor attached to the tip of the nozzle body. Therefore, if an impact is applied, the product may be damaged, and in order to provide strength against impact, the nozzle must be made larger.

この発明は上記事情にもとずきなされたもので、その目
的とするところは、ノズル本体を大形化させることなく
、耐久性の向上を計ることができるようにしたレーザ加
工用ノズルを提供することにある。
This invention was made based on the above circumstances, and its purpose is to provide a nozzle for laser processing that can improve durability without increasing the size of the nozzle body. It's about doing.

[発明の構成] (課題を解決するための手段及び作用)上記課題を解決
するためにこの発明は、レーザ光が通過するノズル孔が
形成されたノズル本体の先端部に、上記レーザ光によっ
て加工されるワークとの距離を非接触で検出する静電容
量式のセンサが設けられたレーザ加工用ノズルにおいて
、上記ノズル本体は導電性部材からんあり、その先端部
には、上記センサと上記ノズル本体とを電気的に絶縁す
る絶縁層を設ける。
[Structure of the Invention] (Means and Effects for Solving the Problems) In order to solve the above problems, the present invention provides processing using the laser beam at the tip of the nozzle body in which the nozzle hole through which the laser beam passes is formed. In a laser processing nozzle that is equipped with a capacitive sensor that detects the distance to the workpiece without contact, the nozzle body is made of a conductive member, and the tip of the nozzle body includes the sensor and the nozzle. An insulating layer is provided to electrically insulate the device from the main body.

このよう−な構成によれば、膜状の絶縁層は、セラミッ
クスからなる絶縁部材に比べて衝撃によって損傷しずら
いばかりか、十分に薄くすることができるから、ノズル
本体を大形化させることもない。
According to such a configuration, the film-like insulating layer is not only less likely to be damaged by impact than an insulating member made of ceramics, but also can be made sufficiently thin, so that it is not necessary to increase the size of the nozzle body. Nor.

(実施例) 以下、この発明の一実施例を第1図乃至第3図を参照し
て説明する。第3図は3次元レーザ加工機1を示す。こ
のレーザ加工機1はホルダ2を有し、このホルダ2は駆
動部3によってxly。
(Embodiment) An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. 3 shows a three-dimensional laser processing machine 1. As shown in FIG. This laser processing machine 1 has a holder 2, and this holder 2 is moved xly by a drive unit 3.

Z方向(3次元方向)に駆動されるようになっている。It is designed to be driven in the Z direction (three-dimensional direction).

上記ホルダ2にはノズル4が保持されている。A nozzle 4 is held in the holder 2.

このノズル4は導電性部材である、たとえばステンレス
や銅などの金属で作られたノズル本体5からなる。この
ノズル本体5の内部には第1図に示すようにレーザ光り
を集束するレンズ6が保持され、周壁にはアシストガス
の供給バイブ7が接続されている。さらに、ノズル本体
5の先端には、上記レンズ6によって集束されたレーザ
光りが通過するとともに、上記供給バイブ7からのアシ
ストガスが流出するノズル孔8が形成されている。
This nozzle 4 consists of a nozzle body 5 made of a conductive member, for example a metal such as stainless steel or copper. As shown in FIG. 1, a lens 6 for focusing laser light is held inside the nozzle body 5, and an assist gas supply vibrator 7 is connected to the peripheral wall. Furthermore, a nozzle hole 8 is formed at the tip of the nozzle body 5, through which the laser beam focused by the lens 6 passes, and through which assist gas from the supply vibrator 7 flows out.

上記ノズル本体5の先端部は、先端にゆくにしたがって
小径となるテーパ部5aに形成され、その先端部内面と
先端面とには絶縁層9が膜状にコーティングされている
。この絶縁層9はたとえば耐熱性に優れた電気絶縁材料
であるポリイミド樹脂からなり、上記ノズル本体5の先
端部にデイツプ処理などによって付着させたのち、12
0℃前後で1時間程度加熱処理して設けられる。
The tip of the nozzle body 5 is formed into a tapered portion 5a whose diameter becomes smaller toward the tip, and an insulating layer 9 is coated in the form of a film on the inner surface and surface of the tip. This insulating layer 9 is made of, for example, polyimide resin, which is an electrically insulating material with excellent heat resistance, and is applied to the tip of the nozzle body 5 by dip treatment or the like.
It is prepared by heat treatment at around 0°C for about 1 hour.

上記ノズル本体5の先端部には静電容量式のセンサ11
が設けられている。このセンサ11は、上記ノズル本体
5のテーバ部5a内周面に対応する形状の漏斗部12と
、この漏斗部12の先端に形成された筒状部12aに嵌
着されるリング部13とからなる。そして、センサ11
は、上記漏斗部12をノズル本体5のテーパ部りa内に
挿着し、その先端に形成された筒状部12aをノズル孔
8から突出させる。筒状部12aの上記ノズル孔8から
突出した部分には、テフロンなどの材料からなる耐熱性
と弾性とを備えた緩衝部材14を介して上記リング部1
3を嵌合させ、このリング部13と上記筒状部12aと
をレーザ溶接することでこれらが一体化されてノズル本
体5に取着される。それによって、センサ11とノズル
本体5との間には絶縁層9が介在した状態にあるがら、
センサ11はノズル本体5に対して電気的に絶縁されて
いる。
A capacitive sensor 11 is provided at the tip of the nozzle body 5.
is provided. This sensor 11 includes a funnel part 12 having a shape corresponding to the inner peripheral surface of the tapered part 5a of the nozzle body 5, and a ring part 13 fitted into a cylindrical part 12a formed at the tip of the funnel part 12. Become. And sensor 11
In this case, the funnel portion 12 is inserted into the tapered portion a of the nozzle body 5, and the cylindrical portion 12a formed at the tip thereof is made to protrude from the nozzle hole 8. The ring portion 1 is connected to the portion of the cylindrical portion 12a that protrudes from the nozzle hole 8 through a buffer member 14 made of a material such as Teflon and having heat resistance and elasticity.
3 are fitted together, and the ring portion 13 and the cylindrical portion 12a are laser welded to be integrated and attached to the nozzle body 5. As a result, although the insulating layer 9 is interposed between the sensor 11 and the nozzle body 5,
The sensor 11 is electrically insulated from the nozzle body 5.

上記センサ11には第1のリード線15によってセンサ
アンプ16が接続されている。このセンサアンプ16に
は上記センサ11が検出するワク17との間隔gに応じ
た測定信号が入力される。
A sensor amplifier 16 is connected to the sensor 11 through a first lead wire 15 . A measurement signal corresponding to the distance g from the workpiece 17 detected by the sensor 11 is input to the sensor amplifier 16.

このセンサアンプ16には第2のリード線18によって
制御部19が接続されている。この制御部19は上記セ
ンサ11からの測定信号に応じて上記駆動部3を上下方
向に駆動制御するようになっている。
A control section 19 is connected to this sensor amplifier 16 via a second lead wire 18 . This control section 19 is configured to drive and control the drive section 3 in the vertical direction according to the measurement signal from the sensor 11.

このように、ノズル4のノズル本体5と、このノズル本
体5の先端に取着されるセンサ11とを電気的に絶縁す
るのに膜状の絶縁層9を用いた。
In this way, the film-like insulating layer 9 is used to electrically insulate the nozzle body 5 of the nozzle 4 from the sensor 11 attached to the tip of the nozzle body 5.

この絶縁層9は非常に薄くすることができるから、それ
によってセラミックスを用いてノズル本体5とセンサ1
1とを絶縁する場合に比ベノズル本体5を小形化するこ
とができる。ノズル本体5が小形化されれば、3次元的
な動きを要求されるような場合に、ワーク17と衝突す
る確率を低下させることができるから、それによってノ
ズル本体50体の耐久性の向上を計ることができるばか
りか、その取扱いも容品となる。
This insulating layer 9 can be made very thin, so that ceramics can be used to connect the nozzle body 5 and the sensor 1.
1, the nozzle body 5 can be made smaller in size. If the nozzle body 5 is made smaller, the probability of collision with the workpiece 17 can be reduced when three-dimensional movement is required, thereby improving the durability of the nozzle body 50. Not only can it be measured, but it can also be handled as a product.

しかも、上記絶縁層9はセラミックスを用いた場合のよ
うにノズル本体5の耐久性を低下させるということもな
い。
Furthermore, the insulating layer 9 does not reduce the durability of the nozzle body 5 unlike when ceramics are used.

なお、この発明は上記一実施例に限定されず、その要旨
を逸脱しない範囲で変形可能である。たとえば、上記一
実施例では絶縁膜としてポリイミド膜を挙げたが、ノズ
ル本体をアルミニュウムで形成するとともに、少なくと
もその先端部のセンサが取り付けられる部分にアルマイ
ト処理によって絶縁膜である硬質陽極酸化被膜を設ける
ようにしてもよい。
Note that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and can be modified without departing from the spirit thereof. For example, in the above embodiment, a polyimide film was used as the insulating film, but the nozzle body is formed of aluminum, and at least the part at the tip where the sensor is attached is provided with a hard anodic oxide film, which is an insulating film, by alumite treatment. You can do it like this.

また、上記一実施例ではノズル本体の先端面とセンサと
の間に緩衝部材を介在させてセンサに加わる衝撃を吸収
できるようにしたが、この緩衝部材は用いなくとも良い
Further, in the above embodiment, a buffer member is interposed between the tip end surface of the nozzle body and the sensor to absorb the shock applied to the sensor, but this buffer member may not be used.

[発明の効果] 以上述べたようにこの発明は、導電性部材からなるノズ
ル本体の先端部に、センサとノズル本体とを電気的に絶
縁する絶縁層を設けるようにした。絶縁層は十分に薄く
することができるから、セラミックスを用いた従来に比
べてノズル本体を小形化することができるばかりか、耐
久性の向上を計ることができる。
[Effects of the Invention] As described above, in the present invention, an insulating layer for electrically insulating the sensor and the nozzle body is provided at the tip of the nozzle body made of a conductive member. Since the insulating layer can be made sufficiently thin, the nozzle body can not only be made smaller compared to the conventional nozzle body using ceramics, but also its durability can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明の一実施例を示すノズルの縦断面図、
第2図はセンサの分解断面図、第3図は3次元レーザ加
工機の概略的構成図、第4図は従来のノズルの先端部分
の断面図である。 5・・・ノズル本体、8・・・ノズル孔、9・・・絶縁
層、11・・・センサ、17・・・ワーク。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a nozzle showing an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is an exploded sectional view of the sensor, FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a three-dimensional laser processing machine, and FIG. 4 is a sectional view of the tip of a conventional nozzle. 5... Nozzle body, 8... Nozzle hole, 9... Insulating layer, 11... Sensor, 17... Work.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] レーザ光が通過するノズル孔が形成されたノズル本体の
先端部に、上記レーザ光によって加工されるワークとの
距離を非接触で検出する静電容量式のセンサが設けられ
たレーザ加工用ノズルにおいて、上記ノズル本体は導電
性部材からなり、その先端部には、上記センサと上記ノ
ズル本体とを電気的に絶縁する絶縁層が設けられている
ことを特徴とするレーザ加工用ノズル。
In a laser processing nozzle, a capacitive sensor is provided at the tip of a nozzle body in which a nozzle hole through which a laser beam passes is formed, and a capacitance sensor that non-contact detects the distance to a workpiece to be processed by the laser beam. . A nozzle for laser processing, characterized in that the nozzle body is made of a conductive member, and an insulating layer is provided at the tip of the nozzle body to electrically insulate the sensor and the nozzle body.
JP1336010A 1989-12-25 1989-12-25 Laser beam machining nozzle Pending JPH03198993A (en)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1336010A JPH03198993A (en) 1989-12-25 1989-12-25 Laser beam machining nozzle

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JP1336010A JPH03198993A (en) 1989-12-25 1989-12-25 Laser beam machining nozzle

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JP (1) JPH03198993A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06114638A (en) * 1990-11-07 1994-04-26 Weidmueller Interface Gmbh & Co Nozzle for material working tool
US6008465A (en) * 1997-04-21 1999-12-28 Trumpf Gmbh & Co. Laser cutting machine and method for laser cutting with measurement of resistance between cutting head and work piece
EP1500459A1 (en) * 2003-07-22 2005-01-26 Trumpf Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG Nozzle for laser cutting machine

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