JPH0710862Y2 - レーザ加工装置用のノズル装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案はレーザ加工装置用のノズル装置の改良に関す
る。

（従来の技術） 従来、レーザ加工装置において、レーザビームの焦点位
置及びアシストガスの圧力を一定にするため、ノズル装
置におけるノズルの先端と被加工物との間の距離を一定
に保持する必要があり、その距離を測定するための静電
容量式センサが用いられている。

この静電容量式センサの構造は、絶縁材料で形成した円
錐形筒型の絶縁ブロックの先端に導電性のブッシュを設
け、そのブッシュの下端部に静電容量式センサの一方の
電極として機能するノズルを螺着して構成してある。こ
の静電容量式センサは、ノズルを一方の電極とし、被加
工物を他方の電極として、上記ノズルと被加工物との間
の静電容量の変化を電気信号に変換する一方法として発
振回路の発振周波数の変化から求める方法が用いられて
いる。

静電容量式センサを利用する従来のノズル装置において
は、発振回路より導かれたケーブルは、前記絶縁ブロッ
クに穿設した孔内を通して、そのケーブルの先端は前記
ブッシュの端面に半田付けで接続されていた。

（考案が解決しようとする課題） ところで、上述した従来の静電容量式センサを利用する
ノズル装置にあっては、発振回路より導かれたケーブル
は、ブッシュに半田付けで接続されているため、レーザ
加工中の幅射熱や、レーザ光の反射光により、ノズル及
びブッシュが加熱され、その熱で半田が溶けて接触不良
を起すという問題があった。なお、参考までに半田の溶
解は約210度である。

また、ケーブルをブッシュに半田付けする作業は、細か
い部分の接続であるため作業性が悪く熟練を要し、工数
が多くかかると共にコストアップとなっていた。

（課題を解決するための手段） 前述のごとき従来の問題に鑑みて、本考案は、レーザ加
工装置の加工ヘッドに装着される円錐状筒型の絶縁ブロ
ックの下端部に導電性のブッシュを設け、このブッシュ
の下端部に静電容量式センサの一方の電極として機能す
るノズルを設けてなるレーザ加工装置用のノズル装置に
して、前記ブッシュを発振回路に接続するための導電体
を前記絶縁ブロックにメタライズにより形成してなるも
のである。

（作用） 前記構成より明らかなように、本考案においては、ブッ
シュを発振回路に接続するための導電体を絶縁ブロック
にメタライズにより形成してある。したがって、従来の
ごとき半田付け作業を省き、工数とコストの削減が図れ
る。加えて、導電体がメタライズによって配線されてい
るので、従来のごとき熱による悪影響がないものであ
る。

（実施例） 以下、この考案の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

先ず、理解を容易にするために、本実施例に係るノズル
装置を装着したレーザ加工装置の全体的構成について概
略的に説明する。

さて、第５図を参照するに、レーザ加工装置１は、レー
ザ加工装置１の後部側（第５図において右側）に、例え
ば炭酸ガスレーザ発振器３が装着してあり、レーザビー
ムLBをレーザ加工装１へ向けて発振するように構成され
ている。

レーザ加工装置１は、ベース５と、ベース５に垂直に立
設したポスト７、及びポスト７を介してベース５と上方
に片持式状に水平に支持されたビーム部材９等から構成
されている。ベース５の上部には、被加工材料Ｗを載置
するワークテーブル11が設けてあり、被加工材料Ｗはク
ランプ13にて把持されて、クランプ13は、被加工材料Ｗ
に把持した状態でX,Y軸用サーポモータで平面X,Y軸方向
に自在に位置決めすることができる。

ビーム部材９の先端部には、加工ヘッド15が設けてあ
り、加工ヘッド15はレーザ発振器３からのレーザビーム
LBを、内蔵したミラー組立体17、焦点レンズ19、及びこ
の実施例に係るノズル装置21を介して被加工材料Ｗへ照
射するよう構成されている。

なお、上記構成のごときレーザ加工装置１は公知である
ので、レーザ加工装置１についてのより詳細な説明は省
略する。

前記ノズル装置21の詳細は、第１図に示してある。即
ち、ノズル装置21は、絶縁ブロック23とブッシュ25と、
ノズル27により構成されている。前記絶縁ブロック23
は、例えば、セラミックス等の絶縁材料で円錐状筒型に
形成され、先端（第１図において下側）に導電性のブッ
シュ25が装着されている。そのブッシュ25には、静電容
量式センサの一方の電極として機能するノズル27が螺着
固定され、前記絶縁ブロック23の外周29にメタライズに
より導電体31が固着されている。その導電体31の先端
（第１図において下側）は前記ブッシュ25に接触してい
る。

上記構成において、まず、静電容量式のセンサにてギャ
ップを検出する原理を簡単に説明する。

第４図を参照するに、図中に示し記号Ｃは、ノズル装置
21におけるノズル27を一方の電極とし、被加工材料Ｗを
他方の電極としたときの静電容量であり、記号Ｌは、イ
ンダクタンスである。

ところで、周知のようい、静電容量の変化を電気信号に
変換するには、ブリッジ回路を用いる方法と発振回路の
発振周波数から求める方法があり、発振周波数（f_o）と
静電容量との関係は、次式で表わされる。

上記計算式（１），（２）より理解されるように、ノズ
ル27と被加工材料Ｗとの間のギャップｄが変化すると静
電容量Ｃが変化し、発振周波数f_oが変化する。よって発
振周波数f_oを検出することでギャップｄを検出すること
ができることとなる。

しかし、実際の静電容量式のセンサは、ノズル27と被加
工材料間の静電容量以外に、ノズル27と発振回路33を接
続するケーブルと被加工材料Ｗ間、さらに、ケーブルと
センサの金属部分にも成分容量が発生している。ケーブ
ルなどのように周囲温度によって変動しやすいものを使
用した従来方式では、ケーブルと被加工材料間、ケーブ
ルとセンサの金属部分間の静電容量も変化して、正確な
ギャップを検出できない。

しかし、本実施例のごとく、絶縁ブロック23に設ける導
電体31にメタライズのパターンを使用すると周囲温度に
対し変動が著しく小さくなり、特性が安定しギャップ検
出精度の向上を図ることができる。

また、導電体31をメタライズしてブッシュ25に接続して
あり、半田付けを行なっていないので、熱による溶解も
なく信頼性は向上し、耐久力を持ち長寿命を図ることが
できる。更に、導電体31をメタライズすることにより、
製作が簡単となり工数、コストの削減を図ることができ
る。

第２図および第３図には他の実施例を示し、第２図およ
び第３図とも第１実施例に対し導電体31の配線経路を異
にするものであり、第１実施例と同一部品には同一符号
を付して説明を省略する。

第２図に示したノズル装置21は、円錐状筒型をした絶縁
ブロック23の内面35に導電体31をメタライズして、導電
体31の先端をブッシュ25に接続した例である。

また、第３図に示すノズル装置21は、円錐状筒型をした
絶縁ブロック23の肉厚部37内に肉厚部37にそって孔39を
穿孔し、その孔39の内周41上に、例えば、基板のスルー
ホールと同じ方法で導電体31をメタライズする。そして
導電体31の先端をブッシュ25に接続した例であり、上述
した各実施例とも第１実施例と同様な効果を発揮するこ
とができる。

なお、この考案は前述した各実施例に限定されることな
く、適宜の変更を行なうとにより、その他の態様で実施
した得るものである。

（考案の効果） 以上のごとき実施例の説明より理解されるように、この
考案によれば、絶縁ブロックに設ける導電体をメタライ
ズしてノズルを取付けたブッシュに接続せしめた構成で
あるから、製作工数とコストの削減を図ることができ
る。また、導電体をメタライズしたことにより、導電体
とブッシュとの接触の信頼性及び耐熱性が向上し、長寿
命を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の実施例に係るノズル装置の主要部の
説明図、第２図および第３図はこの考案の他の実施例を
示す断面説明図、第４図は一般的な静電容量式センサの
原理を示す説明図、第５図は一般的なレーザ加工装置の
側面図である。 １…レーザ加工装置、15…加工ヘッド 21…ノズル装置、23…絶縁ブロック 25…ブッシュ、27…ノズル 31…導電体、33…発振回路

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザ加工装置の加工ヘッドに装着される
   円錐状筒型の絶縁ブロック（23）の下端部に導電性のブ
   ッシュ（25）を設け、このブッシュ（25）の下端部に静
   電容量式センサの一方の電極として機能するノズル（2
   7）を設けてなるレーザ加工装置用のノズル装置にし
   て、前記ブッシュ（25）を発振回路（33）に接続するた
   めの導電体（31）を前記絶縁ブロック（23）にメタライ
   ズにより形成してなることを特徴とするレーザ加工装置
   用のノズル装置。