JPH03268887A - レーザ加工機の加工ヘッド - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は、レーザ加工機の加工ヘッドに係り、さらに
詳しくは、被加工物が非金属の場合にも倣い加工ができ
る静電容量式の加工ヘッドに関するものである。

［従来の技術］ 第２図は従来のレーザ加工用の静電容量式加工ヘッドの
構成を示す模式図である。図において、（１）は内部に
レンズ等の光学系を備えた加工ヘッド胴体、（１７）は
センサ部で、加工ヘッド胴体（１）に取り付けられたセ
ンサ本体（２）と取付はナツト（３）と取付はナツト（
３）の先端に設けた電極ノズル（４）とで構成されてい
る。（５）は加工ヘッド胴体（１）とセンサ部（１７）
とからなる加工ヘッドである。

（６）は加工ヘッド（５）が取り付けられたＺ軸ユニッ
トで、（７）はＺ軸ユニット（７）を上下させるための
ボールネジ機構、（８）はサーボモータ、（９）はサー
ボモータ（８）の回転速度及び回転角度の検出器である
。（１０）はＮＣ装置、（１１）は検出器（９）からの
信号をＮＣ装置（１０）に伝送する検出信号線、（１２
）はＮＣ装置（１０）からサーボモータ（８）へ駆動信
号を伝送する駆動信号線、（１３）はＡ／Ｄ変換器、（
１４）はセンサ本体（２）からの信号をＡ／Ｄ変換器（
１３）に伝送する信号線、（１５）はＡ／Ｄ変換器（１
３）からの信号をＮＣ装置ｆ　（１０）に伝送する信号
線、（ｌＢ）は被加工物である。

第３図は一部を断面で示した第２図におけるセンサ部（
エフ）の詳細を示す拡大図である。図において、（２）
　、　（３）　、　（４）は第２図においてそれぞれを
外観のみ示したセンサ本体、取付ナツト及びノズルであ
る。（１８）は電極ノズル（４）とセンサ本体（２）に
設けた端子（２ａ）とを接続する信号線、（１９）はセ
ンサ本体（２）と電極ノズル（４）との間を電気的に絶
縁し、信号線（１８）を挿通している絶縁体である。

上記のような構成の静電容量式加工ヘッドにおいて、信
号線（１８）を介して電極ノズル（４）に一定の周波数
の電圧を印加すると、電極ノズル（４）と被加工物（１
６）との間に静電容量が生じる。この静電容量は電極ノ
ズル（４）と被加工物（１６）間の距離によって変化す
るので、静電容量の変化に伴なう電極ノズル（４）に印
加される電圧の周波数の変化量を測定すると、電極ノズ
ル（４）と被加工物（１６）間の距離を間接的に測定で
きる。

すなわち、上記の周波数の変化は信号線（１８）を経て
端子（２ａ）に至り、ここより信号線（１４）を経てＡ
／Ｄ変換器（１３）へ入力し、さらに信号線（１５）を
経てＮＣ装置（１０）に入力する。ＮＣ装置（］０）で
は以上のようにして入力した電極ノズル（４）と被加工
物（１６）との距離と、あらかじめ設定された値（指令
値）とを比較し、その差が少なくなる方向へサーボモー
タ（８）を回転させ、電極ノズル（４）と被加工物（１
６）との距離を常に一定に保つように制御している。

また、特開昭６２−２８６６９６号公報に開示されたレ
ーザ加工機の「倣い装置」の加工ヘッドの構成は、第４
図に示すように加工ヘッド（５）の側部に近接センサ（
２ａ）を固定し、この近接センサ（２ａ）の照射及び反
射位置と加工ヘッド（５）よりのレーザビーム（２６）
の照射点とを結ぶスプーン（１８）を設け、このスプー
ン（２４ａ）の寸法によって一定の距離となる近接セン
サ（２ａ）とレーザビーム（２６）の照射位置に基づき
、近接センサ（２ａ）の測距動作によってレーザビーム
（２６）の照射点を制御するようにしたものである。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、第２図及び第３図に示したような従来の
加工ヘッドでは、被加工物（１６）がプラスチックや木
材のような非金属の場合は、ノズル（４）に電圧を印加
してもノズル（４）と被加工物（１６）間に静電容量が
生じないため、静電容量の変化に基づいて行うノズル（
４）と被加工物（１Ｂ）との距離の制御ができない。

また、第４図の特開昭６２−２Ｈ６９８号公報に開示さ
れたレーザ加工機の加工ヘッドでは、レーザビーム（２
６）の軸と離れた位置で照射する近接センサ（２ａ）の
照射、反射点を基準にして距離検出を行うので、Ｘ−Ｙ
平面において加工中の相対位置が変動する、被加工物（
１６）とノズルとの距離を正確に検出することができな
いなどの問題があった。

この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので、被加工物が非金属の場合でも、ノズルと被加工
物間に静電容量が生じ、かつ常にレーザビーム軸上でノ
ズルと被加工物間の距離を検出することにより、高精度
の倣い加工が可能なレーザ加工機の加工ヘッドを得るこ
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加工ヘッドは、一端が直
接又はホルダ等を介して加工ヘッドに着脱自在に装着さ
れ、他端が電極ノズルの直下に位置してこの電極ノズル
から照射されるレーザビームか通過する孔を有する金属
板製の接触子を備えたものである。

［作用］ この発明においては、被加工物が非金属の場合は、接触
子を加工ヘッドに装着することにより、電極ノズルと接
触子との間に静電容量が生じ、この静電容量の検出値に
基づいて電極ノズルと被加工物の距離を、常にレーザビ
ーム軸上で高精度に検出し、一定値に制御する。

また、被加工物が金属の場合は、接触子を加工ヘッドか
ら外し、電極ノズルと被加工物との間に直接静電容量を
発生させ、電極ノズルと被加工物間の距離を制御し、一
定値に保持する。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例の構成を示す模式図である
。なお、（１）〜（１６）は従来例の構成を示した第２
図の部分と同−又は相当部分である。

（２０）は倣い接触ユニットであり、加工ヘッド（５）
に着脱自在なホルダ（２２）を固定する支持片（２１）
と、ホルダ（２２）に挿通して上下に移動可能なガイド
（２３）と、一端がこのガイド（２３）の下端部に固定
され、他端に電極ノズル（４）から照射されるビーム（
２Ｂ）が通過する孔（２５）が設けられた金属板製の接
触子（２４）とで構成される。

上記のような構成の静電容量式の加工ヘッドにおいて、
被加工物（］６）が金属であれば、接触ユニット（２０
）を加工ヘッド（５）から取外し、従来例と同様の動作
により電極ノズル（４）と被加工物（Ｉ６）間の距離を
静電容量の変化に基いて一定に保ちながら、倣い加工を
行なう。

被加工物（１６）が例えばプラスチックや木材等のよう
な非金属の場合は、接触ユニット（２０）を加工ヘッド
〈５）に装着する。加工開始とともに、接触ユニット（
２０）の接触子（２４）は電極ノズル（４）より噴出す
る加工ガスの圧力と自重によって、被加工物＜１６）の
面に押しつけられ、加工ヘッド（５）と被加工物（１６
）との相対的な変位に従って、接触子（２４）が被加工
物（１６）面を摺動する。

接触子（２４）は金属板製なので、電極ノズル（４）と
接触子（２４）との間に静電容量が発生し、従来例と同
様にこの静電容量と相関する印加電圧周波数をセンサ本
体（２）、Ａ／Ｄ変換器（１３）を経テＮｃ装置（１０
）に入力させ、このＮＣ装置（１ｏ）内での設定値と、
入力値との偏差が零になるようにサーボモータ（８）を
駆動して制御することにより、被加工物（１６）の面が
凹凸状であっても、電極ノズル（４）は被加工物（１８
）の面に倣って被加工物（１Ｂ）に対して相対移動を行
い、被加工物（１６）との距離を一定値に保持しながら
加工を行なうことができる。

上記の説明では接触ユニッ）　（２０）を加工ヘッド（
５）に着脱可能に装着する例を示したが、例えばホルダ
（２２）を支持片（２１）から取外し、あるいは接触子
（２４）のみを取外すなど、適宜変更することができる
。

［発明の効果コ 以上のように、この発明は、静電容量式の加工ヘッドに
おいて、一端が加工ヘッドに着脱自在に装着され、他端
が電極ノズルの直下に位置し、電極ノズルから照射する
レーザビームの通過孔を有する金属板製の接触子を備え
た倣い接触ユニットを設けたので、被加工物が金属、非
金属の何れの場合でも、レーザビーム軸上における電極
ノズルの先端部と被加工物との距離を一定に保持した制
御を行うことができ、高精度の倣い加工が可能なレーザ
加工機の加工ヘッドを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例にょるレーザ加工機用の静
電容量式加工ヘッドの構成を示す模式図、第２図は従来
のレーザ加工機用の静電容量式加工ヘッドの構成を示す
模式図、第３図は一部を断面で示した第２図におけるセ
ンサ部の詳細を示す拡大断面図、第４図は従来の他の静
電容量式加工ヘッドの模式図である。 図において、（４）は電極ノズル、（５）は加工ヘッド
、（１６）は被加工物、（２０）は倣い接触ユニット、
（２１）は支持片、（２２）はホルダ、（２４）は接触
子、（２５）は孔、（２６）はレーザビームである。 なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 レンズによって集光されたレーザビームを被加工物に照
   射する電極ノズルを絶縁し、この電極ノズルと被加工物
   との間に生じる静電容量の検出値に基づいて上記電極ノ
   ズルと被加工物間の距離を一定に制御するレーザ加工機
   において、 一端が直接又はホルダ等を介して加工ヘッドに着脱自在
   に装着され、他端が電極ノズルの直下に位置して該電極
   ノズルから照射されるレーザビームの通過孔を有する金
   属板製の接触子を備えたことを特徴とするレーザ加工機
   の加工ヘッド。