JPH0761555B2

JPH0761555B2 - レ−ザ加工装置

Info

Publication number: JPH0761555B2
Application number: JP61192256A
Authority: JP
Inventors: 学船山; 善信沢田
Original assignee: 株式会社日平トヤマ
Priority date: 1986-08-18
Filing date: 1986-08-18
Publication date: 1995-07-05
Anticipated expiration: 2010-07-05
Also published as: JPS6349389A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は、立体形状、特に曲面形状のワークをレーザに
より加工する装置において、レーザ照射用のノズルの先
端とワークとの間の距離をギャップセンサによって検出
し、その距離を一定に保つようにノズル高さを調整でき
るレーザ加工装置に関する。

〔従来の技術〕

この種のレーザ加工装置においては、ワークに対するノ
ズルの姿勢を常に適正に制御するとともに、さらにワー
クに対するレーザビームの焦点位置を一定に保つことが
必要である。このため、従来からノズル先端あるいはそ
の付近に取り付けたセンサによってノズル先端とワーク
との間の距離（ギャップ量）を検出し、この距離が一定
となるようにノズルに移動させ、ワーク面とのギャップ
量をコントロールし、ワーク面にレーザビームの焦点位
置を合わせる方法がとられてきた。

このギャップコントロールは、平板を加工する平面加工
専用のレーザ加工装置であれば、通常、ノズルをワーク
面に対し上下方向のみを動かすことで足りるから、非常
に容易である。

ところが、三次元レーザ加工装置においては、ノズルを
移動するために少なくとも５軸の回転によりノズルの位
置と姿勢を制御するために、ノズルのギャップコントロ
ールは、Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ａ、Ｂ軸方向に５軸フィードバッ
クにより、５軸とも動かすことになる。したがって、リ
アルタイムにギャップ量をコントロールし、しかも高速
でギャップ量の変化に追従することは、制御系の複雑化
をまねき、またサーボの安定性が問題となり、高速性と
信頼性を低下させる原因にもなる。

このような理由から、ノズル先端部のみを小さい駆動系
により動かすことは、ギャップコントロールの手段とし
て合理的な考えである。しかし、この種の方法をとろう
とすると、ノズル先端を動かす機構が問題となる。すな
わち、ノズル先端部に可動機構を設け、しかも駆動系を
持たせることは、先端部の体積および重量が増え、ワー
クとノズルとの間で干渉が生じるなどの不具合を有す
る。さらに、ギャップ量を検知する距離センサをノズル
の近くに設ける必要があり、このセンサとワークとの干
渉が生ずる。

〔発明の目的〕

ここに、本発明の目的は、曲面形状のワークの加工面に
対しノズルの姿勢を任意に制御するとともに、ノズルと
ワークとの距離を一定に保って安定したレーザ加工が行
えるレーザ加工装置を提供することにある。

さらに、本発明の他の目的は、ノズル先端部にノズルの
距離移動用の駆動系を設ける必要がないため、先端部に
重量がかからず、かつ形状も尖鋭化でき、しかも複雑な
制御系を用いることなく、簡単な構造でノズル高さを適
正に制御できるようにしたレーザ加工装置を提供するこ
とにある。

〔発明の概要〕

そこで、本発明は、加工対象のワークとレーザビーム照
射用の加工ヘッドとを三次元方向に数値制御可能な状態
で支持するとともに、上記加工ヘッドを三次元方向の軸
のほか、他の２つの回転軸を中心として回転可能な状態
で支持している。すなわち、上記レーザ加工ヘッドは、
２つの回転ブラケットから構成されており、そのうち第
１回転ブラケットは、三次元方向の軸例えばＺ軸を中心
として回転自在に支持されており、また第２回転ブラケ
ットは、上記回転第１軸に対し所定の交角で交差する回
転第２軸を中心として回転自在で、しかも上記第１回転
ブラケットに対し回転自在に支持されている。そして、
これらの第１回転ブラケットおよび第２回転ブラケット
は、中空体であり、内部にレーザビームを導き、屈曲さ
せながら、上記の回転第１軸と回転第２軸との交点すな
わち加工点に照射する。この結果、第１回転ブラケット
および第２回転ブラケットがいかなる方向に回転したと
しても、レーザビームは、常に回転第１軸と回転第２軸
との交点、つまり加工点に向けて照射される。

さらに、本発明は、レーザビームの集光手段を保持した
保持筒を光軸方向にコントロール自在とし、この駆動手
段を上記第１回転ブラケットと第２回転ブラケットとの
間の空間内に収納配置される保持筒駆動手段と、前記第
２回転ブラケットの外側に配置されかつこの駆動手段と
前記保持筒との間を連結するリンク機構とから成る構成
とし、もって上述した目的を達成せんとするものであ
る。

特に、本発明は、ノズルを三層構造の静電容量式にギャ
ップセンサとして、ワークとノズルとの間のギャップ量
を静電容量によって正確に検出できるようにしている。

〔実施例〕

次に、第１図および第２図は、本発明のレーザ加工装置
Ｍの全体図を示している。

本発明のレーザ加工装置Ｍの加工ヘッド１は、支持枠６
により、Ｚ方向の移動可能な上下スライド部53に取り付
けられている。この上下スライド部53は、左右に直立し
たコラム63、63に水平保持されたクロムビーム59上を、
水平方向（Ｙ方向）に移動可能なサドル58にＺ方向に移
動可能な状態で支持され、サドル58に固定されたサーボ
モータ55および既に公知の図示しない送りねじユニット
などによってＺ方向（高さ方向）に位置決めされる。

そして、Ｙ方向に移動可能な前記サドル58は、クロムビ
ーム59に固定されたサーボモータ60、および図示しない
送りねじユニットによってＹ方向に駆動される。なお、
上記クロムビーム59は、Ｘ方向に延びたベッド64をまた
いだ状態で、機台62の上に直立した左右のコラム63、63
によって支持されている。

またテーブル61は、前記ベット64の上でＸ方向に移動可
能な状態で支持されており、ベッド64に固定されたサー
ボモータ65、および図示しない送りねじユニットによっ
てＸ方向に駆動される。そして、ワークＷは、このテー
ブル61の上で固定された状態で載せられている。なお、
これらのサーボモータ55、60、65は、制御装置66によっ
て駆動され、加工ヘッド１をＹ方向およびＺ方向に移動
させ、またワークＷをＸ方向に移動させる。

そして、レーザ発振器56からのレーザビームＬは、伸縮
自在な蛇腹状の案内管57の内部を通り、サドル58に固定
されたビームベンダ71を介して、下方に曲げられ、伸縮
自在な蛇腹状の案内管57を通って回転第１軸Ａ上に導か
れている。

次に第３図ないし第６図は、さらに前記加工ヘッド１の
詳細を示している。この加工ヘッド１は、全体として、
前記支持枠６、第１回転ブラケット２、および第２回転
ブラケット３によって構成されている。

前記第１回転ブラケット２は、第４図から明らかなよう
に、所定の形状で中空状に形成されており、その上端部
分で前記支持枠６に上下の玉軸受け５、５によって回転
自在に保持された第１中空軸４の下端部分に図示しない
ねじによって固定され、前記回転第１軸Ａを中心として
回転自在に支持されている。なおこの第１中空軸４は、
支持枠６の内部のウオーム７、およびウオームホイール
８を介し、支持枠６の外部に固定された第１サーボモー
タ９によって駆動されるようになっている。

また、前記第２回転ブラケット３は、その一端部で前記
第１回転ブラケット２に玉軸受け11、11によって、回転
第２軸Ｂを中心として回転自在に保持された第２中空軸
10の下端部分に図示しないねじによって取り付けられて
おり、ウオーム12、ウオームホイール13および第１回転
ブラケット２に固定された第２サーボモータ14によって
駆動されるようになっている。さらに、この第２回転ブ
ラケット３は、その他端部分で内部に集光レンズ19を有
する集光手段15とノズル18を保持している。

前記第２回転ブラケット３の他端部分には、案内筒16が
取り付け固定されていると共に、この案内筒16内には、
保持筒17が光軸方向にのみ摺動自在に嵌装されている。
そして、この保持筒17に前記集光手段15およびノズル18
が一体に保持されている。

一方、第１回転ブラケット２には、第１中空軸４の下方
に位置する反射鏡47が固定されている。

この反射鏡47は、回転第１軸Ａに対し、例えば45゜の傾
斜角で取り付けられている。また、第１回転ブラケット
２の第２中空軸10のレーザビームＬの入射側に位置する
箇所には、反射鏡48が前記反射鏡47と対抗して固定され
ている。さらに、第２回転ブラケット３には第２中空軸
10のレーザビームＬの集光側に位置する箇所に反射鏡49
がレーザビームＬに対し45゜の傾斜角度で固定されてお
り、かつ保持筒17のレーザビームＬの入射側に位置する
箇所には、反射鏡50が前記反射鏡49と対向して固定され
ている。

今、第３図および第４図では第１回転ブラケット２と第
２回転ブラケット３が同一平面上にある場合を示してお
り、保持筒17およびノズル18の中心線Ｃは、回転第１軸
Ａと一致している。この場合、レーザビームＬは、第１
中空軸４の上方部分から、回転第１軸Ａを沿って入射
し、前記反射鏡47で反射され、第１回転ブラケット２の
反射鏡48側に進行し、この反射鏡48によって反射されて
回転第２軸Ｂに沿って進行する。そして、この回転第２
軸Ｂ上で、第２回転ブラケット３に取り付けられた反射
鏡49側に導かれ、この反射鏡49によって反射されて反射
鏡50側に進行し、さらにこの反射鏡50によって前記集光
手段15に導かれ、ノズル18の噴射孔27を通ってワークＷ
の加工点Ｆに向けて照射されるようになっている。これ
らの反射鏡47、48、49、50は、レーザビーム誘導手段を
構成している。

以上のように、加工ヘッド１を構成することにより、ワ
ークＷの小斜面の方向が変わっても第１回転ブラケット
２と第２回転ブラケット３をそれぞれ回転第１軸Ａと回
転第２軸Ｂの回りを回転させることにより対応でき、そ
のときでも、照射位置Ｆは移動しない。

さらに集光手段15は、第５図に詳細に示すように、内部
に集光レンズ19を保持しているレンズマウント20と、こ
のレンズマウント20の外周に配設され、レンズマウント
20を前記保持筒17に取り付けるための取付用ハウジング
21とから構成されている。この取付用ハウジング21に
は、レンズ等の冷却用の空気送入口21aとアシストガス
送入口21bが設けられている。アシストガス送入口21bか
ら送り込まれてきたアシストガスは、ノズル18の先端部
からレーザビームＬと同一方向に噴射するようになって
いる。また、冷却用空気は、レンズマウント20の周囲を
冷却して、出口ポート20aから大気に放出される。

なお、冷却用空気およびアシストガスは、支持枠６の２
つのポート6a、6bからそれぞれ入り、ロータリ継手67に
よって第１中空軸４のポート4a、4bに達し、さらにチュ
ーブ69などにより第１回転ブラケット２のポート2b、2
c、および第２中空軸10のポート10a、10bにロータリ継
手68を介して中継され、さらにチューブ70により空気送
入口21a、アシストガス送入口21bに送り込まれる。

一方、前記ノズル18は、ノズルホルダ22を介して取付用
ハウジング21に固着されている。すなわち、ノズルホル
ダ22は、絶縁材料により円筒状に形成されており、第５
図に示すように、その上端フランジ部22aとボルト71等
で締付け固着された取付けリング75により、そのねじ部
75aを介して前記取付用ハウジング21に螺着固定されて
いる。また、このノズルホルダ22の一側面にはコネクタ
取付孔22fが形成され、同軸ケーブル23用のコネクタ24
が取り付けられている。

また、このノズルホルダ22の下部内周部には、その内径
を小さくした小径部22bが突設され、この小径部22bの下
方にノズル嵌合部22cが形成されている。このノズル嵌
合部22cには、例えば銅よりなる金属カラー25が接着等
により取り付けられている。そしてこの金属カラー25に
ノズル18の上端面を当接させ、さらに下方よりノズルナ
ット26の締め付けることにより、ノズル18を前記ノズル
ホルダ22に固定している。

このノズルナット26は、例えばアルミ等の導電性材料に
て形成され、前記ノズルホルダ22の下部外周に形成され
たねじ部22dに螺合している。また、このノズルナット2
6の底部のノズル挿通孔内部には、テーパ状の保持面26a
が形成され、この保持面26aとノズル18の上端部外周縁
に形成されたテーパフランジ部18aとのテーパ係合によ
りノズル18をノズルホルダ22に強固に締着固定してい
る。

前記ノズル18は、逆中空円錐状をなし、その先端すなわ
ち下端中央部には、レーザビームＬとアシストガス等が
通過する噴射孔27が形成されている。

このノズル18は、内側より、ノズル18の先端とワークＷ
との間のギャップ量を静電容量にて検出するために、セ
ンサ部としての第１電極28、絶縁部29、前記第１電極28
の側面部とワークＷとの間を電磁的に遮閉するための第
２電極30の順に三層一体に形成された構造となってい
る。

前記ノズル18は、例えばセラミックス製のノズル基体
に、例えば銅あるいはニッケル等の金属被膜をコーティ
ングすることにより形成されている。すなわち、前記ノ
ズル基体そのものが前記絶縁部29であり、その内周側面
（噴射孔27内周も含む）より先端面に連続して前記金属
被膜でなる前記第１電極28が設けられ、この第１電極28
とは絶縁されて前記ノズル基体の外周側面を覆うように
前記金属被膜でなる前記第２電極30が設けられている。

さらに、第５図に示すように、前記ノズルホルダ22の外
周面部にも、例えば銅あるいはニッケル等の金属被膜22
eがコーティングされており、コネクタ24に螺着された
金属ナット46と前記金属被膜22e部分を介して、コネク
タ24は、前記ノズル18の第２電極30と導通する前記ノズ
ルナット26に電気的に接続されている。そして、このコ
ネクタ24と導通した第２電線23bは、同軸ケーブル23に
沿って例えばレーザ加工機本体側のアース端子に接続さ
れ、第２電極30をワークＷと同電位にしている。

また、前記コネクタ24の中央には同軸ケーブル23の芯線
となる第１電線23aがビニール被覆した状態で挿通さ
れ、その外側の第２電線23bがコネクタ24にハンダ付け
にて接続されている。そして、前記第１電線23aはコネ
クタ24からノズルホルダ22内を通って前記ノズル18の第
１電極28と導通される前記金属カラー25にハンダ付け等
によって接続されている。

前記第１電線23aは、同軸ケーブル23に沿って、外部に
設けられた静電容量検出器31に導かれている。この静電
容量検出器31は、Ｃ（静電容量）/V（電圧）変換器やア
ンプ等からなるモータ駆動制御装置32に接続され、前記
第１電極28より検出された静電容量値に基づいて保持筒
駆動手段としてサーボモータ33を駆動制御し、ノズル18
を一体に保持した前記レンズマウント20および保持筒17
を案内筒16に対し光軸方向に移動調整できるようになっ
ている。

そして、上記サーボモータ33と保持筒17とが後述するリ
ンク機構を介し連結されている。

今、この保持筒17の調整構造について、さらに詳述す
る。前記第２回転ブラケット３の外側には、第３図およ
び第６図に示すように、支点ピン34が立設されていると
共に、この支点ピン34には、レバー35のほぼ中央部が回
転自在に支持されている。また、このレバー35の一方の
端部には、ピン36が固定されており、このピン36の先端
部は、第４図および第６図に示すように、第２回転ブラ
ケット３に設けた長孔3aおよび案内筒16に設けた孔16a
を通って保持筒17に設けた長方形状の嵌合溝17a内に嵌
入している。なお、長孔3aは光軸方向に長く、孔16a
は、保持筒17の嵌合溝17aより若干大きめに形成されて
いる。そして、このような構成により、前記レバー35が
支点ピン34を中心として回動したとき、保持筒17は、ピ
ン36を介して光軸方向に移動させられることになる。

また、第３図および第６図に示すように、前記レバー35
の中央上端部に形成された突片35aには、ピン37を介し
て長さ調整可能な連結ロッド38の一端部が回動自在に連
結されている。この連結ロッド38と前記レバー35とによ
りリンク機構を構成している。さらに、連結ロッド38の
他端部は、ピン39を介して第４図に示すように、ウオー
ムホイール40の外周端部近傍つまり偏心位置に連結され
ている。

このウオームホイール40は、ほぼ半円形状に形成されて
おり、前記サーボモータ33の出力軸をなすウオーム41と
常時噛合関係にある。したがって、サボーモータ33の駆
動力は、このウオーム41とウオームホイール40との噛合
関係により、前記連結ロッド38およびレバー35にかなり
減速した状態で伝達されることになる。

上記ウオームホイール40と同軸上にはウオームホイール
40の回転角度すなわち上記保持筒17の移動量を検知する
ためのセンサ45が取り付けられている。なお、第６図に
おいて、符号42は、保持筒17の案内筒16内における回転
を阻止するための回転止めピンである。

前記サーボモータ33は取付用ブラケット43を介して第２
回転ブラケット３の上面側に取り付けられており、かつ
第３図および第４図に示すように、第１回転ブラケット
２と第２回転ブラケット３の中間空間部44に配置されて
いる。したがって、前記サーボモータ33のためのスペー
スを余分に必要としない分だけ、装置自体をコンパクト
にできる。また、サーボモータ33は、前記ノズル18の保
持筒17の側部位置に設けることなく、ノズル18とは離
れ、しかもワークＷと対向しない反対側に取り付けられ
ているので、ノズル18がワークＷに対し、いかなる方向
に向けられても、サーボモータ33とワークＷとの干渉は
防止できる。

制御装置66は、ワークＷのテイーチング等によりＸ、
Ｙ、Ｚ、Ａ、Ｂの各５軸の位置データがあらかじめ入力
された制御プログラムに基づいて、加工ヘッド１の運動
を制御する。これにより、加工ヘッド１は、Ｘ、Ｙ、Ｚ
の所定の加工軌跡に沿って、かつ回転第１軸Ａ、回転第
２軸Ｂの制御によりノズル18の方向を変化させながらワ
ークＷの加工点Ｆを移動する。

このような移動中に、レーザ発振器56から出たレーザビ
ームＬは、ビームベンダ71により下方に曲げられ第４図
に示すように、加工ヘッド１の第１中空軸４の上方部分
から回転第１軸Ａに沿って入射し、第１回転ブラケット
２に取り付けた反射鏡47によって反射された後、その横
方向にある反射鏡48によって回転第２軸Ｂ側に反射され
る。そして、さらにレーザビームＬは、この回転第２軸
Ｂに沿って進行した後、回転第２軸Ｂ上で第２回転ブラ
ケット３に取り付けられた反射鏡49によって反射され、
さらに反射鏡50によって反射された集光手段15、ノズル
18側に導かれる。このようにしてレーザビームＬは、ワ
ークＷの加工点Ｆに向けて照射される。

本実施例装置においては、２つのサーボモータ９、14の
回転により第１中空軸４と第２中空軸10との旋回角度の
組み合わせ、すなわち第１回転ブラケット２、第２回転
ブラケット３の旋回角の組み合わせによって空間の任意
の角度からレーザビームＬをワークＷに投射することが
できる。また、いかなる投射角度においても、レーザビ
ームＬが第１中空軸４の中心線（回転第１軸Ａ）上の予
め設定された一点の加工点Ｆに達して焦点を結び加工が
行われる。

このような加工ヘッド１の構造により、ワークＷの位置
データとは別にレーザビームＬを任意の方向から照射す
ることができる。すなわち、ワークＷの固有の加工軌跡
（Ｘ、Ｙ、Ｚ値）とは別に、任意の回転第１軸Ａおよび
回転第２軸Ｂを制御することができ、さらに回転第１軸
Ａおよび回転第２軸Ｂの変更によっても加工軌跡のデー
タは影響されない。

一方、ノズル18の第１電極28から検出される静電容量値
に基づいてノズル18の先端とワークＷの面との間のギャ
ップ量が常に検出され、この検出値に応じた電気信号が
サーボモータ33に伝えられる。これにより、サーボモー
タ33の出力軸をなすウオーム41、これと常時噛合するウ
オームホイール40、ピン39、連結ロッド38およびレバー
35を介して保持筒17が移動されられる。つまり、ワーク
Ｗに対するノズル18の高さが常に適正に移動調整され
る。

すなわち、ギャップ量が所定値より大きいとき、前記ウ
オームホイール40は、連結ロッド38を介してレバー35を
反時計方向へ回動し、このレバー35の他端により保持筒
17が下方向へ移動され、ギャップ量を小さくする方向に
駆動される。反対にギャップ量が所定値より小さいとき
は、サーボモータ33が逆回転してレバー35は、連結ロッ
ド38を介して時計方向へ回動させられ、保持筒17は、上
方向へ移動させられ、ギャップ量を大きくする方向に駆
動される。このようにしてギャップ量を常に一定値に保
持することができる。この動作は、同時にレーザビーム
Ｌの加工点Ｆに対する合焦調整でもある。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明のレーザ加工装置は、曲面形
状のワークの加工面に対し２つの回転軸を制御するのみ
で、レーザビームの焦点を中心にして、ノズルの姿勢を
任意に変更することができる。すなわち、ワークに固有
のＸ、Ｙ、Ｚの加工位置とは別に、ノズルの姿勢を任意
に変更することができるため、自由曲面のワーク加工面
に対し常に最適な方向よりレーザビームを照射できる。

しかも、加工ヘッドの先端部分に集光手段およびノズル
を保持した保持筒を光軸方向に揺動自在に設け、かつノ
ズル先端とワークとの間のギャップ量を静電容量にて検
出し、この検出値に基づいて保持筒をコントロールする
駆動手段を設けたことにより、レーザビームの焦点高さ
を迅速にコントロールでき、高精度なギャップコントロ
ールが行えるので、加工面が均一化し、しかもエネルギ
ー強度の最良の状態に調整できる。

さらに、本発明に係わるレーザ加工装置の加工ヘッドに
よれば、保持筒駆動手段を、第２回転ブラケット上に取
り付けると共に、第１回転ブラケットと第２回転ブラケ
ットとの間の空間内に収納配置されるよう構成したの
で、ノズル先端部に駆動系を設ける必要がなくなり、し
たがって先端部に重量がかかることがない。しかも、保
持筒駆動手段のためのスペースを余分にとる必要がない
ので、装置自体をコンパクトにまとめることができる。

また、この保持筒駆動手段は、ノズルの保持筒の側部位
置ではなくて、ノズルとは離れかつワークと対向しない
反対側に取り付けられているので、駆動手段（サーボモ
ータ）とワークとの干渉は確実に防止できる。

さらに、保持筒駆動手段と保持筒とは、リンク機構によ
り連結されているので、第２回転ブラケットの外側に配
設することにより、レーザビームの熱による変形を生じ
ることなく、動力伝達を確実に行うことができ、しかも
耐久性もよい。加えて、複雑な制御系を用いることなく
簡単な構造でノズル高さの微調整が行える。

特に、ノズルは逆中空円錐状をなし、内側で、ノズル内
周側面よりノズル先端面に連続して設けられたセンサ部
としての金属の第１電極と、この第１電極の側面部外側
を覆うように設けられた金属の第２電極と、両電極間に
介在された絶縁部とで三層一体に形成され、ノズル自体
が静電容量式ギャップセンサを構成しているので、加工
時にノズルとワークとの干渉も少なく、しかもノズル側
面に金属の第２電極が形成され、第１電極の側面部とワ
ークとの間が電磁的に遮閉されるので、側壁や外部の電
界がギャップ検出に悪影響を与えないので、ノズル先端
とワーク間のギャップ量が正確に検出され、特に、複雑
な凹凸面を形成した自由曲面に対しても高精度なギャッ
プコントロールが行える。よって、３次元の加工精度を
飛躍的に向上させるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わるレーザ加工装置の一実施例を示
す正面図、第２図は第１図のＶ−Ｖ断面図、第３図およ
び第４図は本発明に係わる加工ヘッドの正面図と断面
図、第５図はノズル部分の拡大断面図、第６図は加工ヘ
ッドにおける保持筒、案内筒およびリンク機構の取付関
係を示す横断面図である。１……加工ヘッド、２……第１回転ブラケット、３……
第２回転ブラケット、４……第１中空軸、10……第２中
空軸、15……集光手段、17……保持筒、17a……嵌合
孔、18……ノズル、28……センサ部としての第１電極、
29……絶縁部、30……第２電極、31……静電容量検出
器、33……保持筒駆動手段としてのサーボモータ、35…
…レバー、36……ピン、37……ピン、38……連結ロッ
ド、Ａ……回転第１軸、Ｂ……回転第２軸、Ｗ……ワー
ク、Ｍ……レーザ加工装置、Ｌ……レーザビーム。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加工対象のワークに対し加工ヘッドを三次
元方向に相対的に移動可能な状態で支持してなるレーザ
加工装置において、上記加工ヘッドは、三次元方向の１つの軸を回転第１軸
として回転自在に支持された第１回転ブラケットと、上
記回転第１軸に対して所定の交角で交差する回転第２軸
上で上記第１回転ブラケットに回転自在に支持された第
２回転ブラケットと、上記の第１回転ブラケットおよび
第２回転ブラケット内に導かれたレーザビームを上記回
転第１軸と上記回転第２軸との交点に向けて照射するレ
ーザビームの集光手段と、上記第２回転ブラケットの照
射端に位置し、ノズル先端のワークとの間のギャップ量
を静電容量にて検出するセンサ部を備えたノズルと、上
記第２回転ブラケットに光軸方向に摺動自在に取り付け
られかつ上記集光手段およびノズルを保持した保持筒
と、上記センサ部にて検出された静電容量に基づいて上
記保持筒を光軸方向に駆動する保持筒駆動手段とからな
り、上記ノズルは、静電容量検出器に接続された逆中空円錐
状をなすノズル内周側面よりノズル先端面に連続して設
けられワークとの間の静電容量を検出するための金属か
らなるセンサ部としての第１電極と、この第１電極の側
面部外側を覆うように設けられこの第１電極の側面部と
ワークとの間を電磁的に遮閉するための金属からなる第
２電極と、上記第１電極と第２電極との間に介在され両
電極間を電磁的に絶縁するための絶縁部とで、三層一体
に形成されていることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】上記保持筒と保持筒駆動手段とがリンク機
構を介して連結されていることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載のレーザ加工装置。
【請求項３】上記保持筒駆動手段は、前記第２回転ブラ
ケット上に取り付けられると共に、前記回転第１軸と保
持筒およびノズルの中心線とが一致した状態においてこ
の第１回転ブラケットと第２回転ブラケットとの間の空
間内に収納配置されることを特徴とする特許請求の範囲
第２項記載のレーザ加工装置。