JPH10202386A - レーザー加工用ノズル - Google Patents
レーザー加工用ノズルInfo
- Publication number
- JPH10202386A JPH10202386A JP9009653A JP965397A JPH10202386A JP H10202386 A JPH10202386 A JP H10202386A JP 9009653 A JP9009653 A JP 9009653A JP 965397 A JP965397 A JP 965397A JP H10202386 A JPH10202386 A JP H10202386A
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- JP
- Japan
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- nozzle
- laser processing
- workpiece
- laser beam
- shield electrode
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 開口部の大きさに対して底の深い箱状の３次
元的形状を有するの被加工材の底部をも加工可能であ
り、かつノズルの側面に位置する被加工材の影響を受け
ずに被加工材とノズルの先端との間の距離が正確に測定
可能な静電容量センサーを備えたレーザー加工用ノズル
の提供。 【解決手段】 レーザー光ＬＢとアシストガスとが通過
可能なノズル孔２１を形成したレーザー加工用ノズル３
において、該ノズルの先端と被加工材Ｗとの間の静電容
量を検出する静電容量センサーの電極を兼ねたノズルを
設け、該ノズルの外周に絶縁体を介して電気的に絶縁し
た静電シールド電極を設け、該静電シールド電極の外周
の一部分に前記ノズル内部の漏斗の傾斜に平行に、かつ
相互に対向する平面部１３Ａ、１３Ｂからなる間隔の狭
い狭域部を設けたことを特徴とするレーザー加工用ノズ
ル。
元的形状を有するの被加工材の底部をも加工可能であ
り、かつノズルの側面に位置する被加工材の影響を受け
ずに被加工材とノズルの先端との間の距離が正確に測定
可能な静電容量センサーを備えたレーザー加工用ノズル
の提供。 【解決手段】 レーザー光ＬＢとアシストガスとが通過
可能なノズル孔２１を形成したレーザー加工用ノズル３
において、該ノズルの先端と被加工材Ｗとの間の静電容
量を検出する静電容量センサーの電極を兼ねたノズルを
設け、該ノズルの外周に絶縁体を介して電気的に絶縁し
た静電シールド電極を設け、該静電シールド電極の外周
の一部分に前記ノズル内部の漏斗の傾斜に平行に、かつ
相互に対向する平面部１３Ａ、１３Ｂからなる間隔の狭
い狭域部を設けたことを特徴とするレーザー加工用ノズ
ル。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はレーザー加工用ノズ
ルに関する。さらに詳細にはノズルの先端部と被加工材
との間の距離を非接触で測定するための静電容量センサ
ーを備えたレーザー加工用のノズルに関する。
ルに関する。さらに詳細にはノズルの先端部と被加工材
との間の距離を非接触で測定するための静電容量センサ
ーを備えたレーザー加工用のノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザー加工用ノズルは、酸素または窒
素などのアシストガスを被加工材の表面に噴射すると共
に、このノズルのノズル孔を通して集光レンズで集光さ
れたレーザービームを被加工材の表面に照射するための
ものであり、かなり直径の大きいレーザー加工ヘッドの
下端部に装着されているのが普通である。
素などのアシストガスを被加工材の表面に噴射すると共
に、このノズルのノズル孔を通して集光レンズで集光さ
れたレーザービームを被加工材の表面に照射するための
ものであり、かなり直径の大きいレーザー加工ヘッドの
下端部に装着されているのが普通である。
【０００３】また、前記レーザー加工用ノズルの形状は
アシストガスを高速度で被加工材の表面に噴射するため
に、先端のノズル孔を小径にした円錐形状（漏斗状）に
なっているのが一般的である。さらに、前記ノズル部分
にノズルの先端と被加工材の間の距離を非接触で測定す
るためのセンサーを設けたものにあっては、特にセンサ
ーとして静電容量センサーを使用したものにあっては、
ノズル自体に静電容量センサーの電極を兼ねさせている
ものが多い。
アシストガスを高速度で被加工材の表面に噴射するため
に、先端のノズル孔を小径にした円錐形状（漏斗状）に
なっているのが一般的である。さらに、前記ノズル部分
にノズルの先端と被加工材の間の距離を非接触で測定す
るためのセンサーを設けたものにあっては、特にセンサ
ーとして静電容量センサーを使用したものにあっては、
ノズル自体に静電容量センサーの電極を兼ねさせている
ものが多い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述の如きレーザー加
工用ノズルを使用して、入口が小さく底の深い箱の如き
被加工材または開口部の大きさに対して底の深い３次元
的形状の容器などの底面を加工する場合、前記円錐形状
のノズルは円錐形の頂角が大きく、ノズルが被加工材の
側面部に干渉して容器の底面部までノズルを挿入するこ
とが困難であるため底面のレーザー加工ができないとい
う問題がある。
工用ノズルを使用して、入口が小さく底の深い箱の如き
被加工材または開口部の大きさに対して底の深い３次元
的形状の容器などの底面を加工する場合、前記円錐形状
のノズルは円錐形の頂角が大きく、ノズルが被加工材の
側面部に干渉して容器の底面部までノズルを挿入するこ
とが困難であるため底面のレーザー加工ができないとい
う問題がある。
【０００５】また、ノズル自体が静電容量センサーの電
極を兼ねているので、前述の如き底の深い箱の如き被加
工材または開口部に対して底の深い３次元的形状の容器
の底面を加工する場合、被加工材の側部をもセンサーが
測定してしまうのでノズルの先端と被加工材の間の正確
な距離が測定できなくなるという問題が生ずる。
極を兼ねているので、前述の如き底の深い箱の如き被加
工材または開口部に対して底の深い３次元的形状の容器
の底面を加工する場合、被加工材の側部をもセンサーが
測定してしまうのでノズルの先端と被加工材の間の正確
な距離が測定できなくなるという問題が生ずる。
【０００６】本発明は上述の如き問題に鑑みてなされた
ものであり、本発明の課題は、開口部の大きさに対して
底の深い３次元的形状を有するの被加工材の底部をも加
工可能なレーザー加工用ノズルを提供することであり、
また３次元的形状の被加工材の加工部とノズルの先端と
の間の距離を静電容量センサーで非接触で測定する場合
に、ノズルの側面に位置する被加工材の影響を受けずに
正確な距離が測定可能な静電容量センサーを備えたレー
ザー加工用ノズルを提供することである。
ものであり、本発明の課題は、開口部の大きさに対して
底の深い３次元的形状を有するの被加工材の底部をも加
工可能なレーザー加工用ノズルを提供することであり、
また３次元的形状の被加工材の加工部とノズルの先端と
の間の距離を静電容量センサーで非接触で測定する場合
に、ノズルの側面に位置する被加工材の影響を受けずに
正確な距離が測定可能な静電容量センサーを備えたレー
ザー加工用ノズルを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する手段
として、請求項１に記載のレーザー加工用ノズルは、レ
ーザー光とアシストガスとが通過可能なノズル孔を形成
したレーザー加工用ノズルにおいて、該ノズルの先端と
被加工材との間の静電容量を検出する静電容量センサー
の電極を兼ねたノズルを設け、該ノズルの外周に絶縁体
を介して電気的に絶縁した静電シールド電極を設け、該
静電シールド電極の外周の一部分に前記ノズル内部の漏
斗の傾斜に平行に、かつ相互に対向する平面部からなる
間隔の狭い狭域部を設けたことを要旨とするものであ
る。
として、請求項１に記載のレーザー加工用ノズルは、レ
ーザー光とアシストガスとが通過可能なノズル孔を形成
したレーザー加工用ノズルにおいて、該ノズルの先端と
被加工材との間の静電容量を検出する静電容量センサー
の電極を兼ねたノズルを設け、該ノズルの外周に絶縁体
を介して電気的に絶縁した静電シールド電極を設け、該
静電シールド電極の外周の一部分に前記ノズル内部の漏
斗の傾斜に平行に、かつ相互に対向する平面部からなる
間隔の狭い狭域部を設けたことを要旨とするものであ
る。
【０００８】したがって、請求項１に記載のレーザー加
工用ノズルによれば、入口が小さく底の深い箱の如き被
加工材または開口部の大きさに対して底の深い３次元的
形状の容器などの底面を加工する場合、前記相互に対向
する平面部からなる間隔の狭い狭域部を利用して底面ま
でノズルを被加工材と干渉させることなく挿入してレー
ザー加工を行うことができる。
工用ノズルによれば、入口が小さく底の深い箱の如き被
加工材または開口部の大きさに対して底の深い３次元的
形状の容器などの底面を加工する場合、前記相互に対向
する平面部からなる間隔の狭い狭域部を利用して底面ま
でノズルを被加工材と干渉させることなく挿入してレー
ザー加工を行うことができる。
【０００９】また、静電容量センサーの電極を兼ねたノ
ズルの外周に静電シールド電極を設けたので、ノズルの
側部に近接した位置に被加工材が存在しても、この被加
工材と静電容量センサーの電極を兼ねたノズルとの静電
容量的結合がなくなるので、ノズルの先端と被加工材の
間の静電容量に対する影響がなくなり、ノズルの先端と
被加工材の間の正確な距離の測定をおこなうことができ
る。
ズルの外周に静電シールド電極を設けたので、ノズルの
側部に近接した位置に被加工材が存在しても、この被加
工材と静電容量センサーの電極を兼ねたノズルとの静電
容量的結合がなくなるので、ノズルの先端と被加工材の
間の静電容量に対する影響がなくなり、ノズルの先端と
被加工材の間の正確な距離の測定をおこなうことができ
る。
【００１０】また、静電シールド電極の外周の一部分に
前記狭域部を設けたのでノズル先端部の機械的強度の低
下が少ない。
前記狭域部を設けたのでノズル先端部の機械的強度の低
下が少ない。
【００１１】請求項２に記載のレーザー加工用ノズル
は、請求項１に記載のレーザー加工用ノズルにおいて、
前記電気絶縁体がポリイミド樹脂であることを要旨とす
るものである。したがって、レーザー加工時のノズルの
温度上昇において電気絶縁体が溶融することがない。
は、請求項１に記載のレーザー加工用ノズルにおいて、
前記電気絶縁体がポリイミド樹脂であることを要旨とす
るものである。したがって、レーザー加工時のノズルの
温度上昇において電気絶縁体が溶融することがない。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
によって説明する。図１には図示省略のレーザー加工装
置に装着されたレーザー加工ヘッド１の一部分を示して
ある。レーザー加工用ノズル３は、中空筒状のレーザー
加工ヘッド１の下端部（図１において下側）に設けたノ
ズル取付け穴５に、ノズル３のフランジ部分７をリング
部材９によって交換可能に装着してある。なお、このリ
ング部材９はボルト（図示省略）によって前記レーザー
加工ヘッド１に螺着してある。
によって説明する。図１には図示省略のレーザー加工装
置に装着されたレーザー加工ヘッド１の一部分を示して
ある。レーザー加工用ノズル３は、中空筒状のレーザー
加工ヘッド１の下端部（図１において下側）に設けたノ
ズル取付け穴５に、ノズル３のフランジ部分７をリング
部材９によって交換可能に装着してある。なお、このリ
ング部材９はボルト（図示省略）によって前記レーザー
加工ヘッド１に螺着してある。
【００１３】前記レーザー加工ヘッド１に取付けたノズ
ル３は、リング部材９をレーザー加工ヘッド１に固定し
ているボルト（図示省略）を若干緩めた状態にして、レ
ーザー加工ヘッド１のに取付けた側部に設けた複数の調
整ねじ１１によって適宜な位置に移動調節することがで
きる。
ル３は、リング部材９をレーザー加工ヘッド１に固定し
ているボルト（図示省略）を若干緩めた状態にして、レ
ーザー加工ヘッド１のに取付けた側部に設けた複数の調
整ねじ１１によって適宜な位置に移動調節することがで
きる。
【００１４】図２は図１のノズル３の先端部を拡大して
示したものである。また図３は図１におけるＡ矢視図で
あり、ノズル３の側面の一部を示してある。
示したものである。また図３は図１におけるＡ矢視図で
あり、ノズル３の側面の一部を示してある。
【００１５】上記図２に示される様に、ノズル３は、ノ
ズル３の内側に設けた静電容量センサーの電極を兼ねた
ノズル１５と、このノズル１５の外周に熱硬化性樹脂で
あるポリイミド樹脂の如き耐熱性の高い（約450 度℃）
絶縁体１７を介して電気的に絶縁した静電シールド電極
１９とからなっている。
ズル３の内側に設けた静電容量センサーの電極を兼ねた
ノズル１５と、このノズル１５の外周に熱硬化性樹脂で
あるポリイミド樹脂の如き耐熱性の高い（約450 度℃）
絶縁体１７を介して電気的に絶縁した静電シールド電極
１９とからなっている。
【００１６】前記ノズル３の内側に設けた静電容量セン
サーの電極を兼ねたノズル１５は、図示省略の静電容量
センサー装置に信号導線（図示省略）で接続してあり、
また、ノズル１５の外周に設けた静電シールド電極１９
は、信号導線（図示省略）で接地（アース）してある。
なお、静電シールド電極１９は必ずしも接地（アース）
しなくてもよく、静電シールド電極１９と被加工材Ｗと
が同一電位に保たれていれば構わない。
サーの電極を兼ねたノズル１５は、図示省略の静電容量
センサー装置に信号導線（図示省略）で接続してあり、
また、ノズル１５の外周に設けた静電シールド電極１９
は、信号導線（図示省略）で接地（アース）してある。
なお、静電シールド電極１９は必ずしも接地（アース）
しなくてもよく、静電シールド電極１９と被加工材Ｗと
が同一電位に保たれていれば構わない。
【００１７】図１および図３に示される様に、前記ノズ
ル３の外側の静電シールド電極１９の外周の一部分に
は、前記ノズル３の内部のノズル１５の漏斗の傾斜（テ
ーパー部）に平行に、かつ相互に対向する平面部１３
Ａ、１３Ｂからなる間隔の狭い狭域部を設けてある。
ル３の外側の静電シールド電極１９の外周の一部分に
は、前記ノズル３の内部のノズル１５の漏斗の傾斜（テ
ーパー部）に平行に、かつ相互に対向する平面部１３
Ａ、１３Ｂからなる間隔の狭い狭域部を設けてある。
【００１８】上記構成のノズル３の内部のノズル１５の
下端のノズル孔２１からは、酸素または窒素などのアシ
ストガスが噴射される共に前記レーザー加工ヘッド１に
設けた集光レンズ２３で集光さたレーザービームＬＢが
被加工材Ｗに照射され、溶接または切断等のレーザー加
工が行われる。
下端のノズル孔２１からは、酸素または窒素などのアシ
ストガスが噴射される共に前記レーザー加工ヘッド１に
設けた集光レンズ２３で集光さたレーザービームＬＢが
被加工材Ｗに照射され、溶接または切断等のレーザー加
工が行われる。
【００１９】例えば、図１に示す如き入口が小さく底の
深い箱の如き複雑な被加工材Ｗのレーザー加工を行う場
合、ノズル３の側部の位置Ｐに近接した位置にある被加
工材Ｗに対しては、前記静電シールド電極１９が静電容
量センサーの電極を兼ねたノズル１５を静電的にシール
ドしているので、電極を兼ねたノズル１５と被加工材Ｗ
との間には静電結合がなくなり、ノズル１５の先端と被
加工材Ｗとの間隙Ｇの測定にノズル３の側部の位置Ｐに
近接した位置にある被加工材Ｗが静電的に影響を与える
ことがないので正確な間隙Ｇの測定を行うことができ
る。
深い箱の如き複雑な被加工材Ｗのレーザー加工を行う場
合、ノズル３の側部の位置Ｐに近接した位置にある被加
工材Ｗに対しては、前記静電シールド電極１９が静電容
量センサーの電極を兼ねたノズル１５を静電的にシール
ドしているので、電極を兼ねたノズル１５と被加工材Ｗ
との間には静電結合がなくなり、ノズル１５の先端と被
加工材Ｗとの間隙Ｇの測定にノズル３の側部の位置Ｐに
近接した位置にある被加工材Ｗが静電的に影響を与える
ことがないので正確な間隙Ｇの測定を行うことができ
る。
【００２０】また、前記ノズル３の外側の静電シールド
電極１９の一部に、内部ノズル１５の漏斗の傾斜（テー
パー部）に平行に、かつ相互に対向する平面部１３Ａ、
１３Ｂからなる間隔の狭い狭域部を設けたので、図１に
示す如き入口が小さく底の深い箱の如き被加工材の底面
部までノズル３を挿入してレーザー加工を行うことがで
きる。
電極１９の一部に、内部ノズル１５の漏斗の傾斜（テー
パー部）に平行に、かつ相互に対向する平面部１３Ａ、
１３Ｂからなる間隔の狭い狭域部を設けたので、図１に
示す如き入口が小さく底の深い箱の如き被加工材の底面
部までノズル３を挿入してレーザー加工を行うことがで
きる。
【００２１】なおまた、静電シールド電極１９の外周の
一部分に内部ノズル１５の漏斗の傾斜（テーパー部）に
平行に、かつ相互に対向する平面部１３Ａ、１３Ｂから
なる間隔の狭い前記狭域部を設けたので、ノズル３先端
部の機械的強度の低下が少ない。
一部分に内部ノズル１５の漏斗の傾斜（テーパー部）に
平行に、かつ相互に対向する平面部１３Ａ、１３Ｂから
なる間隔の狭い前記狭域部を設けたので、ノズル３先端
部の機械的強度の低下が少ない。
【００２２】
【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、入口が
小さく底の深い箱の如き被加工材または開口部の大きさ
に対して底の深い３次元的形状の容器などの底面を加工
することが可能となり加工可能な製品の範囲が拡大し
た。また、静電容量センサーの電極を兼ねたノズルの外
周に静電シールド電極を設けたので、ノズルの側部にあ
る被加工材の影響を受けずにノズルの先端と被加工材と
の間隙を正確に測定することが可能となった。なおま
た、ノズルの外側の一部に相互に対向する平面部からな
る間隔の狭い狭域部を設けたのでノズル先端部の機械的
強度の低下が少ない。請求項２に記載の発明によれば、
請求項１の効果に加えて、電気絶縁体として使用したポ
リイミド樹脂は、レーザー加工時のノズルの温度上昇程
度においては溶融しないので、静電シールド電極と静電
容量センサーの電極を兼ねたノズルとが短絡する様な故
障を防止することができる。また、ポリイミド樹脂は熱
硬化性樹脂であるのでノズルの製作が容易になるという
利点がある。
小さく底の深い箱の如き被加工材または開口部の大きさ
に対して底の深い３次元的形状の容器などの底面を加工
することが可能となり加工可能な製品の範囲が拡大し
た。また、静電容量センサーの電極を兼ねたノズルの外
周に静電シールド電極を設けたので、ノズルの側部にあ
る被加工材の影響を受けずにノズルの先端と被加工材と
の間隙を正確に測定することが可能となった。なおま
た、ノズルの外側の一部に相互に対向する平面部からな
る間隔の狭い狭域部を設けたのでノズル先端部の機械的
強度の低下が少ない。請求項２に記載の発明によれば、
請求項１の効果に加えて、電気絶縁体として使用したポ
リイミド樹脂は、レーザー加工時のノズルの温度上昇程
度においては溶融しないので、静電シールド電極と静電
容量センサーの電極を兼ねたノズルとが短絡する様な故
障を防止することができる。また、ポリイミド樹脂は熱
硬化性樹脂であるのでノズルの製作が容易になるという
利点がある。
【図１】本発明に係るレーザー加工用ノズルをレーザー
加工ヘッドに装着した図。
加工ヘッドに装着した図。
【図２】図１のノズルの先端部を拡大詳細図。
【図３】図１におけるＡ矢視図。
１ レーザー加工ヘッド ３ レーザー加工用ノズル ５ ノズル取付け穴 ７ フランジ部分 ９ リング部材 １１ 調整ねじ １３（Ａ、Ｂ） 平面部 １５ ノズル １７ 絶縁体 １９ 静電シールド電極 ２１ ノズル孔 ２３ 集光レンズ
Claims (2)
- 【請求項１】 レーザー光とアシストガスとが通過可能
なノズル孔を形成したレーザー加工用ノズルにおいて、
該ノズルの先端と被加工材との間の静電容量を検出する
静電容量センサーの電極を兼ねたノズルを設け、該ノズ
ルの外周に絶縁体を介して電気的に絶縁した静電シール
ド電極を設け、該静電シールド電極の外周の一部分に前
記ノズル内部の漏斗の傾斜に平行に、かつ相互に対向す
る平面部からなる間隔の狭い狭域部を設けたことを特徴
とするレーザー加工用ノズル。 - 【請求項２】 前記電気絶縁体がポリイミド樹脂である
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザー加工用ノズ
ル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9009653A JPH10202386A (ja) | 1997-01-22 | 1997-01-22 | レーザー加工用ノズル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9009653A JPH10202386A (ja) | 1997-01-22 | 1997-01-22 | レーザー加工用ノズル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10202386A true JPH10202386A (ja) | 1998-08-04 |
Family
ID=11726184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9009653A Pending JPH10202386A (ja) | 1997-01-22 | 1997-01-22 | レーザー加工用ノズル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10202386A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6680459B2 (en) | 2001-06-22 | 2004-01-20 | Nippei Toyama Corporation | Laser beam machining apparatus and laser beam machining method |
| JP2006110607A (ja) * | 2004-10-15 | 2006-04-27 | Dainippon Printing Co Ltd | レーザ加工装置 |
| CN105798426A (zh) * | 2016-04-07 | 2016-07-27 | 湘潭大学 | 一种电容式窄间隙焊缝跟踪传感器 |
| CN110662938A (zh) * | 2017-05-24 | 2020-01-07 | 松下知识产权经营株式会社 | 静电电容式高度传感器以及使用其的激光加工喷嘴、激光加工装置 |
-
1997
- 1997-01-22 JP JP9009653A patent/JPH10202386A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6680459B2 (en) | 2001-06-22 | 2004-01-20 | Nippei Toyama Corporation | Laser beam machining apparatus and laser beam machining method |
| JP2006110607A (ja) * | 2004-10-15 | 2006-04-27 | Dainippon Printing Co Ltd | レーザ加工装置 |
| CN105798426A (zh) * | 2016-04-07 | 2016-07-27 | 湘潭大学 | 一种电容式窄间隙焊缝跟踪传感器 |
| CN110662938A (zh) * | 2017-05-24 | 2020-01-07 | 松下知识产权经营株式会社 | 静电电容式高度传感器以及使用其的激光加工喷嘴、激光加工装置 |
| EP3633314A4 (en) * | 2017-05-24 | 2020-06-10 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | HEIGHT SENSOR OF ELECTROSTATIC CAPACITY TYPE, LASER PROCESSING NOZZLE THEREFOR, AND LASER PROCESSING DEVICE |
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