JPH06228Y2 - レーザ加工機の静電容量センサ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［考案の目的］ （産業上の利用分野） 本考案はレーザ加工機の静電容量センサに関する。

（従来の技術） 近年、レーザ加工機の加工ヘッドに距離センサを設け、
ワークとヘッドとの距離を一定（例えば１．５mm）に保
ちつつ高精度のレーザカットを保障することが行われる
ようになってきた。

ここに、距離センサとしては、光学式のもの、うず電流
式のもの、静電容量式のものの例があり、コスト及び精
度並びに利用の形態から適宜の方式のものが採択されて
いる。

（考案が解決しようとする課題） しかしながら、従来よりの静電容量式の距離センサ（以
下静電容量センサ）にあっては、コスト及び精度共に良
好であり、各種レーザ加工機に適用可能ではあるもの
の、レーザビームを出力するノズル先端部を導電材で形
成すると共に、この導電材部分を他から絶縁しなければ
ならないので、その設計が困難で、取付精度の不良によ
り検出精度が劣化したり、取扱いが不便となるなどの問
題点があった。

例えば、ノズル全体を導電材（例えば銅）で形成し、こ
のノズルを加工ヘッド本体側の絶縁ブロックに接着剤で
固定する場合、反射のレーザビームでノズルが加熱し、
接着剤が溶けて絶縁ブロックからノズルが外れることが
ある。又、この場合ノズルを絶縁ブロックに接着剤で固
定するので交換時の部品コストが割高となる。

又、例えば、導電材で形成されたノズルを加工ヘッド本
体側のセラミック製の絶縁ブロックに螺合して固定する
場合、セラミックの焼成前に形成したねじでは精度不足
となり、さりとて焼成後にねじを切るとダイヤモンド工
具が必要で相当高価なものとなる。

なお、レーザ加工機では、加工に際してノズル部分が高
温となり、かつスパッタを受けるなどの理由により損傷
が激しいので、ノズル部品を安価に形成し、これを交換
容易とすることが必要条件である。

そこで、本考案は、ノズルを導電材で形成し、前記ノズ
ルを静電容量センサの検知部としてノズル先端をワーク
に抗して定位置に制御するレーザ加工機の静電容量セン
サにおいて、ノズル部品を安価に製作でき、取付精度が
良好で交換容易とすることができるレーザ加工機の静電
容量センサを提供することを目的とする。

［考案の構成］ （課題を解決するための手段） 上記課題を解決する本考案のレーザ加工機の静電容量セ
ンサは、加工ヘッドに案内されたレーザビームをアシス
トガスと共にワークに対して出力するノズルを導電材で
形成し、前記ノズルを静電容量センサの検知部とし、ノ
ズル先端をワークに対して定位置に制御するレーザ加工
機の静電容量センサにおいて、前記ノズルの上端にフラ
ンジ部を形成し、前記フランジ部を下方側から持ち上げ
る絶縁ブロックを用い前記フランジ部を上方側から下方
側へ押し下げるストッパ役の絶縁リングを介して前記ノ
ズルを前記加工ヘッドのセンサボディに接続するように
したことを特徴とする。

（作用） 本考案のレーザ加工機の静電容量センサでは、導電材で
形成されるノズルの上端部にフランジ部を設け、このフ
ランジ部を、下方側から持ち上げる絶縁ブロックを用い
上方側より押し下げるストッパ役の絶縁リングを介して
加工ヘッドのセンタボディに取付ける。

したがって、ノズル部品は、単にフランジ部を設けただ
けのものでよく、安価、高精度に設計できる。又、取付
けはフランジ部を下方側へ押し下げるストッパ役の絶縁
リングを介してフランジ部を上方側へ押し上げる絶縁ブ
ロックにて行うので、絶縁ブロックのセンサボディへの
取付精度が悪くとも、ノズル部分の取付精度は保障され
る。又、例えば絶縁ブロックをセンサボディより外すこ
とでノズルを外すことができるので、ノズル部品の交換
は容易である。

（実施例） 第１図を参照するに、本例のレーザ加工機の加工ヘッド
１のノズル２は、銅製のノズル本体３の上端にフランジ
部を形成するための銅製のブッシュ４を螺合して成る。

前記ブッシュ４は、上端側にストッパ役の絶縁リング５
を介した状態で、下方側から絶縁ブロック６に抱え込ま
れる形でセンサボディ７に対して固定されるようになっ
ている。

絶縁ブロック６のセンサボディ７への取付けは、センサ
ボディ７の外周面に螺合されるナット８により、絶縁ブ
ロック６のフランジ部を抱え込ませる形で行われる。

前記絶縁リング５及び絶縁ブロック６は、いずれもセラ
ミックス製であり、焼放交差内の精度で作成されたもの
である。

ノズル２のブッシュ４と静電容量センサの図示しない距
離検出回路とは、絶縁ブロック６の内周面に設けた図示
しないメタライズパターンによって接続されている。

以上の構成において、銅製のノズル２は、絶縁リング５
を介して絶縁ブロック６及びナット８によりセンサボデ
ィ７に取付けられ、縦方向の取付精度はセラミックス製
絶縁リング５の焼放交差で決定され、又横方向の取付精
度は絶縁ブロック６の焼放交差で決定される。

一般に、セラミックスは、原料の調合と粉砕工程、造粒
工程、合成工程、焼結工程、加工工程、検査工程を経て
作成され、加工工程でのダイヤモンド工具による研磨は
コストの都合で極力避けたいところである。

しかるに本例では、縦方向及び横方向の取付精度を絶縁
リング５の厚み精度及び絶縁ブロック６の仕上り精度で
設定することができるので、セラミックス材の焼結後の
研磨を省略した焼放交差でもって充分な取付精度が得ら
れるものである。もっとも、高さ方向の取付精度は充分
に取る必要があり、かつ絶縁リング５の研磨は比較的容
易であるので、要すれば絶縁リング５は焼結後に研磨し
ても良い。

よって、ノズル２の先端とワークＷまでの距離Ｌに応じ
て前記メタライズパターンを介して図示しない検出回路
に距離Ｌに応じた容量信号が出力され、距離Ｌが一定に
保たれ、レーザビームＬＢによりワークＷの切断が行わ
れる。このとき、センサボディ７に対してノズル２が高
精度に取付けられているので、検出距離Ｌに誤差がな
い。

又、レーザ加工時の反射熱及びスパッタによりノズル本
体３に損傷が生じた場合には、該ノズル本体３をブッシ
ュ４から外し、新しいノズル本体３をブッシュ４に螺合
させることにより、容易、安価、高精度で交換できる。

さらに、加工ヘッド１の内部には高圧のアシストガスが
導入され、この圧力がノズル２を下方へ押し下げるよう
に作用するが、ノズル２は絶縁ブロック６及びナット８
によりセンサボディ７に固定されているので、精度上こ
の圧力に影響されることはない。

上記例では、絶縁ブロック６をナット８でセンサボディ
７に固定したが、絶縁ブロック６のフランジ部に複数の
通孔を設け、センサボディの下端側に前記通孔に対応す
るタッピング孔を設け、前記通孔を介してボルトにより
固定するようにしてもよい。

本考案は、上記実施例に限定されるものではなく、適宜
の設計的変更を行うことにより、適宜の態様で実施し得
るものである。

［考案の効果］ 以上の通り、本考案は、実用新案登録請求の範囲に記載
の通りのレーザ加工機の静電容量センサであるので、導
電材で形成されたノズルを静電容量センサの検知部とし
ノズル先端をワークに対して定位置に制御するレーザ加
工機の静電容量センサにおいて、ノズル部品を安価に製
作でき、取付精度が良好で、交換容易とすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はレーザ加工ヘッドの断面説明図である。 １…加工ヘッド ２…ノズル ３…ノズル本体 ４…ブッシュ ５…絶縁リング ６…絶縁ブッシュ ７…センサボディ ８…ナット ＬＢ…レーザビーム

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】加工ヘッドに案内されたレーザビームをア
   シストガスと共にワークに対して出力するノズルを導電
   材で形成し、前記ノズルを静電容量センサの検知部と
   し、ノズル先端をワークに対して定位置に制御するレー
   ザ加工機の静電容量センサにおいて、前記ノズルの上端
   にフランジ部を形成し、前記フランジ部を下方側から持
   ち上げる絶縁ブロックを用い前記フランジ部を上方側か
   ら下方側へ押し下げるストッパ役の絶縁リングを介して
   前記ノズルを前記加工ヘッドのセンサボディに接続する
   ようにしたことを特徴とするレーザ加工機の静電容量セ
   ンサ。
2. 【請求項２】前記ノズルは、フランジ部とこれに螺合さ
   れるノズル本体部とで形成される請求項１に記載のレー
   ザ加工機の静電容量センサ。