JPH03155B2 - - Google Patents

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JPH03155B2
JPH03155B2 JP61257933A JP25793386A JPH03155B2 JP H03155 B2 JPH03155 B2 JP H03155B2 JP 61257933 A JP61257933 A JP 61257933A JP 25793386 A JP25793386 A JP 25793386A JP H03155 B2 JPH03155 B2 JP H03155B2
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JP
Japan
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nozzle
electrode
workpiece
capacitance
metal
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JP61257933A
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Japanese (ja)
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JPS63108982A (en
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Yoshinobu Sawada
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Nippei Toyama Corp
Original Assignee
Nippei Toyama Corp
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Publication date
Application filed by Nippei Toyama Corp filed Critical Nippei Toyama Corp
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Publication of JPS63108982A publication Critical patent/JPS63108982A/en
Publication of JPH03155B2 publication Critical patent/JPH03155B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、レーザ発振器から放射されるレーザ
光を集光レンズで集光し、ノズル先端から照射し
てワークを加工するレーザ加工機において、ノズ
ル先端とワーク間の距離を電磁的容量例えば渦電
流、磁気、静電容量等によつて検出するための電
極を備えたノズルに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention is directed to a laser processing machine that processes a workpiece by condensing laser light emitted from a laser oscillator with a condensing lens and irradiating it from the nozzle tip. The present invention relates to a nozzle equipped with an electrode for detecting the distance between a workpiece and a workpiece using electromagnetic capacitance such as eddy current, magnetism, and capacitance.

従来の技術 一般に、この種レーザ加工機においては、加工
精度を維持するために、ワークとレーザ光の焦点
位置を一定に保つことが、必要とされている。
2. Description of the Related Art In general, in this type of laser processing machine, in order to maintain processing accuracy, it is necessary to keep the focus position of the workpiece and the laser beam constant.

このため、従来では、例えば特開昭57−44487
号公報のように、ノズル先端に取り付けたリング
状の電極による静電容量センサや、或いは特開昭
59−54487号公報のように、ノズル先端部に別体
の電極を埋込んだ静電容量センサにより、非接触
にワークW表面との間の静電容量を検出し、サー
ボ機構により、静電容量センサの出力が一定とな
るようノズル高さを制御することによりワークW
とノズル間の距離を一定に保つことが行われてき
た。そして、この方法によれば、ノズルとワーク
W間の距離を非接触で検出でき、平板状ワークの
加工には極めて有効な手段であつた。
For this reason, conventionally, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-44487
As in the publication, a capacitive sensor using a ring-shaped electrode attached to the tip of the nozzle, or
As in Publication No. 59-54487, a capacitance sensor with a separate electrode embedded in the tip of the nozzle detects the capacitance with the surface of the work W without contact, and a servo mechanism detects the capacitance. The workpiece W is controlled by controlling the nozzle height so that the output of the capacitance sensor is constant.
The distance between the nozzle and the nozzle has been kept constant. According to this method, the distance between the nozzle and the workpiece W can be detected in a non-contact manner, and is an extremely effective means for processing flat workpieces.

しかしながら、ワークW表面が凹凸の複雑な立
体形状をなす場合、上記リング状のセンサを備え
たノズルでは、ワークWの巾狭な谷間へ入ること
ができず、加工できない部分を生じるという欠点
があつた。
However, when the surface of the workpiece W has a complex three-dimensional shape with unevenness, the nozzle equipped with the ring-shaped sensor has the disadvantage that it cannot enter into the narrow valleys of the workpiece W, resulting in parts that cannot be machined. Ta.

一方、ノズル先端部に別体のセンサーを備えた
ノズルの場合、第8図で示すように形状的にはワ
ークWの谷間に入ることはできても、ノズルがワ
ークWの壁に近づくと、ノズル側面部すなわち電
極Aの側面とワークWとの間の静電容量CXおよ
び上記電極Aの導電線aとワークWとの間の静電
容量CYの静電容量変化量が、本来の電極A端面
とワークW間の静電容量CLに加えられてしまう。
このため、本来の静電容量CLより大きな静電容
量を検出してしまい、結果的にノズル高さを設定
高さより偏つた位置にコントロールしてしまいレ
ーザ加工が出来ないか、あるいは加工品質がばら
つくという不具合が生じていた。
On the other hand, in the case of a nozzle equipped with a separate sensor at the nozzle tip, although the nozzle may be able to enter the valley of the workpiece W in terms of shape as shown in FIG. 8, when the nozzle approaches the wall of the workpiece W, The amount of capacitance change in the capacitance C This is added to the capacitance C L between the end face of the electrode A and the workpiece W.
For this reason, a capacitance larger than the original capacitance C L is detected, and as a result, the nozzle height is controlled to a position that is deviated from the set height, making it impossible to perform laser processing or resulting in poor processing quality. There was a problem with variations.

すなわち、ノズル側面部とワークW間の静電容
量CX,CYは、ワークWの立体形状により一定し
ないため、ノズルとワーク間の正しいギヤツプ量
が検出できず、したがつてワークWに対するノズ
ル高さを一定に保持することができず、最適な加
工条件を維持することが困難であつた。
In other words, the capacitances C The height could not be kept constant, making it difficult to maintain optimal processing conditions.

発明の目的およびその解決手段 ここに、本発明の目的はノズル側面部から検出
される電磁的容量を常に一定とし、表面が凹凸の
複雑な立体形状のワークを加工する場合にも、ノ
ズル先端面とワーク間の正確な電磁的容量変化が
検出でき、したがつてこの電磁的容量が常に一定
となるようにノズル高さを制御することにより、
レーザ光の焦点を常にワーク表面からの一定位置
に結ばせることができる点にある。
OBJECTS OF THE INVENTION AND SOLUTIONS THEREOF The object of the present invention is to always keep the electromagnetic capacitance detected from the side surface of the nozzle constant, so that even when machining a workpiece with a complex three-dimensional shape with an uneven surface, the electromagnetic capacitance detected from the nozzle tip surface By controlling the nozzle height so that the electromagnetic capacitance is always constant, it is possible to detect accurate changes in electromagnetic capacitance between the
The point is that the laser beam can always be focused at a fixed position from the workpiece surface.

そこで、本発明はノズルの先端自体を第1電極
とし、ノズル先端部を除いた側面部を絶縁部を介
して第2電極で覆い、第1電極の側面部とワーク
との間を電磁的に遮閉させたものである。
Therefore, the present invention uses the tip of the nozzle itself as the first electrode, covers the side surface of the nozzle except for the tip with a second electrode via an insulating section, and electromagnetically connects the side surface of the first electrode and the workpiece. It was blocked off.

発明の構成 以下、本発明の構成を第1図ないし第4図の具
体的実施例に基づいて説明する。
Configuration of the Invention Hereinafter, the configuration of the present invention will be explained based on specific embodiments shown in FIGS. 1 to 4.

1は、レーザ加工機の図示しないヘツド本体に
対し、光軸方向に移動調整自在に取付けられたレ
ンズホルダーで、内部に集光レンズ2を保持して
いる。
Reference numeral 1 denotes a lens holder which is attached to a head body (not shown) of a laser processing machine so as to be movable and adjustable in the optical axis direction, and holds a condenser lens 2 inside.

3は、絶縁材料からなる中空円筒状のノズルホ
ルダーで、その上端フランジ部3aでビス4によ
り上記レンズホルダー1に固着されている。ま
た、このノズルホルダー3の一側面にはコネクタ
取付孔5が形成され、後述する同軸ケーブル6用
のコネクタ7が取付けられている。
Reference numeral 3 denotes a hollow cylindrical nozzle holder made of an insulating material, and is fixed to the lens holder 1 with screws 4 at its upper end flange portion 3a. Further, a connector attachment hole 5 is formed in one side of the nozzle holder 3, and a connector 7 for a coaxial cable 6, which will be described later, is attached thereto.

また、このノズルホルダー3の下部内周部には
その内径を小さくした突出小径部3bが突設さ
れ、この小径部3bの下方にノズル嵌合部3cが
形成されている。このノズル嵌合部3cには例え
ば銅よりなる金属カラー8が接着等により取付け
られている。そして、この金属カラー8にノズル
9の上端面を当接させ、さらに下方よりノズルナ
ツト10を締付けることによりノズル9を上記ノ
ズルホルダー3に固定している。
Further, a protruding small-diameter portion 3b with a reduced inner diameter is provided on the lower inner peripheral portion of the nozzle holder 3, and a nozzle fitting portion 3c is formed below the small-diameter portion 3b. A metal collar 8 made of copper, for example, is attached to the nozzle fitting portion 3c by adhesive or the like. The nozzle 9 is fixed to the nozzle holder 3 by bringing the upper end surface of the nozzle 9 into contact with this metal collar 8 and further tightening the nozzle nut 10 from below.

このノズルナツト10は、例えばアルミ等の導
電性材料にて形成され、上記ノズルホルダー3の
下部外周に形成されたねじ部3dに螺合してい
る。また、このノズルナツト10の底部のノズル
挿通孔内周にはテーパ状のノズル保持面10aが
形成され、この保持面10aとノズル9の上端部
外周縁に形成されたテーパフランジ部9aとのテ
ーパ係合によりノズル9をノズルホルダー3に強
固に締着固定している。
This nozzle nut 10 is made of a conductive material such as aluminum, and is screwed into a threaded portion 3d formed on the outer periphery of the lower part of the nozzle holder 3. Further, a tapered nozzle holding surface 10a is formed on the inner periphery of the nozzle insertion hole at the bottom of the nozzle nut 10, and a tapered engagement between this holding surface 10a and a tapered flange portion 9a formed on the outer periphery of the upper end of the nozzle 9. The nozzle 9 is firmly fastened to the nozzle holder 3 by fitting.

上記ノズル9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光とアシストガス
等が通過する噴射孔9bが形成されている。
The nozzle 9 has an inverted hollow conical shape, and has an injection hole 9b formed at the center of its tip, that is, its lower end, through which the laser beam, assist gas, etc. pass.

このノズル9は内側より、ワークWとの間の電
磁的容量(ここでは静電容量)を検出するための
第1電極D、絶縁部E、上記第1電極Dの側面部
とワークW間を電磁的(ここでは静電的)に遮閉
するための第2電極Fの順に三層構造となつてい
る。
This nozzle 9 connects, from the inside, a first electrode D for detecting electromagnetic capacitance (in this case, capacitance) with the workpiece W, an insulating part E, and a space between the side surface of the first electrode D and the workpiece W. It has a three-layer structure in the order of the second electrode F for electromagnetically (here, electrostatically) shielding.

上記ノズル9は、例えばセラミツクにてなるノ
ズル基体11に例えば銅或はニツケル等の金属被
膜12,13をコーテイングすることにより形成
されている。すなわち、上記ノズル基体11その
ものが上記絶縁部Eであり、その内周側面(噴射
孔9b内周も含む)より先端面に連続して上記金
属被膜でなる上記第1電極Dが設けられ、この第
1電極Dとは切り離してこの第1電極Dの側面部
外側を覆うように上記ノズル基体11外周側面に
上記金属被膜13でなる上記第2電極Fが設けら
れている。
The nozzle 9 is formed by coating a nozzle base 11 made of, for example, ceramic with metal films 12, 13 of, for example, copper or nickel. That is, the nozzle base 11 itself is the insulating part E, and the first electrode D made of the metal coating is provided continuously from the inner circumferential side surface (including the inner circumference of the injection hole 9b) to the tip surface. The second electrode F made of the metal coating 13 is provided on the outer peripheral side surface of the nozzle base 11 so as to be separated from the first electrode D and cover the outside of the side surface of the first electrode D.

この場合、上記第1電極Dと第2電極Fとを同
一材質の金属被膜で形成することにより、ノズル
基体11にメツキ等によつて簡単に溶着させるこ
とができる。
In this case, by forming the first electrode D and the second electrode F with a metal coating made of the same material, they can be easily welded to the nozzle base 11 by plating or the like.

つまり、ノズル基体11の上端外周面部の一部
をマスキングして、ノズル基体11全部をメツキ
槽でどぶづけする。そのとき、第2図のようにノ
ズル9先端部はメツキが連続しているため、第2
図二点鎖線のように外周角隅部を面取り加工する
ことにより、第3図のように先端面と外周側面と
のメツキが完全に切り離される。したがつて、第
1電極Dと第2電極Fとが絶縁部Eとしてのノズ
ル基体11を介して電気的に絶縁される。
That is, a part of the upper outer peripheral surface of the nozzle base 11 is masked, and the entire nozzle base 11 is covered with a plating bath. At that time, as the tip of the nozzle 9 has continuous plating as shown in Fig. 2, the second
By chamfering the corners of the outer periphery as shown by the two-dot chain line in the figure, the plating between the tip end surface and the outer circumferential side surface is completely separated as shown in FIG. Therefore, the first electrode D and the second electrode F are electrically insulated via the nozzle base 11 serving as the insulating portion E.

第1図において前記コネクタ7は、導電性材料
で形成され、この中央には同軸ケーブル6の芯線
となる第1電線6aがビニール被覆した状態で挿
通され、その外面の第2電線6bがコネクタ7に
ハンダ付にて接続されている。上記第1電線6a
は、コネクタ7からノズルホルダー3内を通つ
て、上記ノズル9の第1電極Dと導通される上記
金属カラー8にハンダ付けにて接続されている。
そして、この電1電線6aは同軸ケーブル6に沿
つて、外部に設けられた電磁的容量検出器として
の例えば静電容量検出器14に導かれている。こ
の静電容量検出器14は、C/V変換器やアンプ等
からなるモータ駆動制御装置15に接続され、上
記第1電極Dより検出された静電容量値に基づい
てキヤツプコントロール用のサーボモータ16を
駆動制御し、ノズル9を一体に保持した上記レン
ズホルダー1をヘツド本体に対し光軸方向に移動
調整するようになつている。
In FIG. 1, the connector 7 is made of a conductive material, and a first electric wire 6a, which is the core wire of the coaxial cable 6, is inserted through the center thereof while being covered with vinyl, and a second electric wire 6b on the outer surface of the connector 7 is inserted into the center of the connector 7. It is connected to by soldering. The first electric wire 6a
is connected by soldering from the connector 7 through the inside of the nozzle holder 3 to the metal collar 8 which is electrically connected to the first electrode D of the nozzle 9.
The electric wire 6a is guided along the coaxial cable 6 to, for example, a capacitance detector 14 as an electromagnetic capacitance detector provided outside. This capacitance detector 14 is connected to a motor drive control device 15 consisting of a C/V converter, an amplifier, etc., and is connected to a servo motor for cap control based on the capacitance value detected from the first electrode D. 16, the lens holder 1, which integrally holds the nozzle 9, is moved and adjusted in the optical axis direction relative to the head body.

また、上記ノズルホルダー3の外周面部も、例
えば銅或はニツケル等の金属被膜18がコーテイ
ングされており、コネクタ7に螺着された金属ナ
ツト17と上記金属被膜18部分を介して、コネ
クタ7は、上記ノズル9の第2電極Fと導通する
上記ノズルナツト10に電気的に接続されてい
る。そして、このコネクタ7と導通した第2電線
6bは同軸ケーブル6に沿つて、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F
をワークWと同電位にしている。
The outer peripheral surface of the nozzle holder 3 is also coated with a metal coating 18 made of copper or nickel, for example, and the connector 7 is connected via the metal nut 17 screwed onto the connector 7 and the metal coating 18. , is electrically connected to the nozzle nut 10 which is electrically connected to the second electrode F of the nozzle 9. The second electric wire 6b electrically connected to the connector 7 is connected along the coaxial cable 6 to, for example, a ground terminal on the laser processing machine main body side, and the second electric wire 6b is connected to the second electrode F.
is set at the same potential as the workpiece W.

また、19はコネクタ7と同軸ケーブル6の結
合部分を保護する絶縁チユーブで、20はコネク
タ7の端面を被覆するとともにノズルホルダー3
へのコネクタ取付け用の弾性キヤツプである。
Further, 19 is an insulating tube that protects the joint between the connector 7 and the coaxial cable 6, and 20 is an insulating tube that covers the end surface of the connector 7 and also covers the nozzle holder 3.
This is an elastic cap for attaching a connector to.

発明の作用 まず、ノズルホルダー3へのノズル9の取付け
方法を説明すると、予めコネクタ7、金属ナツト
17および金属カラー8を装着したノズルホルダ
ー3に、ノズル9上端部をノズル嵌合部3Cに嵌
め込み、さらにこのノズル9に挿通したノズルナ
ツト10をノズルホルダー3のねじ部3dに螺着
させる。このままノズルナツト10を締付けるこ
とにより、そのテーパ状の保持面10aとノズル
9のテーパフランジ部9aとによるくさび作用の
もとに、ノズル9は芯出し補正されつつその上端
面が金属カラー8に圧接され、ノズルホルダー3
に締着固定される。
Effect of the Invention First, to explain how to attach the nozzle 9 to the nozzle holder 3, the upper end of the nozzle 9 is fitted into the nozzle fitting part 3C on the nozzle holder 3 to which the connector 7, metal nut 17 and metal collar 8 are attached in advance. Further, the nozzle nut 10 inserted into the nozzle 9 is screwed onto the threaded portion 3d of the nozzle holder 3. By tightening the nozzle nut 10 in this state, the centering of the nozzle 9 is corrected and its upper end surface is pressed against the metal collar 8 due to the wedge action between the tapered holding surface 10a and the tapered flange portion 9a of the nozzle 9. , nozzle holder 3
It is tightened and fixed.

次に、加工時においてワークWとノズル9先端
との距離を一定に保つ調整、いわゆるギヤツプコ
ントロールについて説明する。
Next, so-called gap control, which is an adjustment to keep the distance between the workpiece W and the tip of the nozzle 9 constant during processing, will be explained.

第1図のように、ノズル9の第2電極Fはテー
パフランジ部9aからノズルナツト10、ノズル
ホルダー3の金属被膜18、金属ナツト17、コ
ネクタ7、第2電線6bを介してアースされワー
クWと同電位となつている。一方、第1電線Dは
ノズル9上端面から金属カラー8、第1電線6a
を介して静電容量検出器14に接続されている。
As shown in FIG. 1, the second electrode F of the nozzle 9 is connected to the workpiece W by being grounded from the tapered flange 9a through the nozzle nut 10, the metal coating 18 of the nozzle holder 3, the metal nut 17, the connector 7, and the second electric wire 6b. They are at the same potential. On the other hand, the first electric wire D is connected from the upper end surface of the nozzle 9 to the metal collar 8 and the first electric wire 6a.
It is connected to the capacitance detector 14 via.

静電容量検出器14により、第1電極Dの先端
面および周側面部でワークWおよび第2電極Fと
の間の静電容量CL,CAが検出されると、それら
の和の静電容量CL+CAがノズル9の先端とワー
クWとの距離すなわちギヤツプ量に対応した信号
としてモータ駆動制御装置15に送られる。モー
タ駆動制御装置15はノズル9先端とワークWの
間のギヤツプ量を一定にするようにサーボモータ
16を駆動制御し、ノズル9を一体に保持したレ
ンズホルダー1をヘツド本体に対し光軸方向に移
動調整する。
When the capacitance detector 14 detects the capacitances C L and C A between the workpiece W and the second electrode F at the tip and circumferential surfaces of the first electrode D, the sum of these capacitances C L and C A is detected. The capacitance C L +C A is sent to the motor drive control device 15 as a signal corresponding to the distance between the tip of the nozzle 9 and the workpiece W, that is, the gap amount. The motor drive control device 15 drives and controls the servo motor 16 so as to keep the gap amount between the tip of the nozzle 9 and the workpiece W constant, and moves the lens holder 1, which holds the nozzle 9 integrally, in the optical axis direction with respect to the head body. Adjust movement.

第4図で示すように、ワークW表面が立体形状
となつている場合、その壁にノズル9が接近して
も、第2電極FはワークWと同電位となつて第1
電極Dの周側面部とワークWとの間を静電的に完
全に遮閉しているため、ノズルの側面がワークW
の壁に近接したにも拘らず、第1電極Dの周側面
部による静電容量CAは、ノズル9に対し固定さ
れた第2電極Fとの間で検出され、したがつて常
に一定な検出値が得られるため本来検出すべき静
電容量CLの変化に影響を与えることがなく、静
電容量検出器14はギヤツプ量に対応した正確な
検出値を得ることができる。
As shown in FIG. 4, when the surface of the workpiece W has a three-dimensional shape, even if the nozzle 9 approaches the wall, the second electrode F is at the same potential as the workpiece W and the first electrode F is at the same potential as the workpiece W.
Since the circumferential side of the electrode D and the work W are completely shielded electrostatically, the side of the nozzle is close to the work W.
Despite being close to the wall, the capacitance C A due to the peripheral side of the first electrode D is detected between it and the second electrode F, which is fixed to the nozzle 9, and is therefore always constant. Since a detected value is obtained, it does not affect the change in capacitance C L that should be detected, and the capacitance detector 14 can obtain an accurate detected value corresponding to the gap amount.

なお、第1電極Dは非常に薄膜状であるためノ
ズル9先端面での第1電極Dの厚み部分から側方
に対しては殆ど静電容量検出はなされず、ギヤツ
プ量には全く影響しない。
Note that since the first electrode D is a very thin film, almost no capacitance is detected from the thickness of the first electrode D on the tip surface of the nozzle 9 to the sides, and it does not affect the gap amount at all. .

変形例 次に、第5図および第6図に基づいて本考案の
変形例について説明する。
Modification Next, a modification of the present invention will be described based on FIGS. 5 and 6.

なお、第1図と同一構成部分は同一符号を付し
てその説明を省略する。
Components that are the same as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and their explanations will be omitted.

このノズル9′は、第5図および第6図で示す
ように、ノズル基体11′を例えば銅或はニツケ
ル等の導電材料にて上記第1電極Dとして形成
し、この第1電極Dの外周側面を例えばセラミツ
クを溶射してなる絶縁被膜21でコーテイングす
ることにより上記絶縁部Eを形成するとともに、
さらにその外側面を、例えば銅或はニツケル等を
溶射してなる金属被膜22でコーテイングするこ
とにより上記第2電極Fを形成したものである。
この場合、ノズル基体11′の上端部外周および
下端面へのコーテイングは行わず、第6図で示す
ように第1電極Dと第2電極Fはその中間部の絶
縁部Eにより確実に電気的に絶縁されている。
As shown in FIGS. 5 and 6, this nozzle 9' has a nozzle base 11' formed of a conductive material such as copper or nickel as the first electrode D, and the outer periphery of the first electrode D. The insulating portion E is formed by coating the side surface with an insulating coating 21 formed by thermally spraying ceramic, for example, and
Further, the second electrode F is formed by coating its outer surface with a metal coating 22 formed by thermal spraying, for example, copper or nickel.
In this case, coating is not applied to the outer periphery and lower end surface of the upper end of the nozzle base 11', and as shown in FIG. is insulated.

そして、このノズル9′を前述と同様にノズル
ホルダー3に装着すると、第5図のように第1電
極Dはその上端面が金属カラー8に接し、第1電
線6aを介して静電容量検出器14に接続され、
第2電極Fはノズルナツト10からノズルホルダ
ー3の金属被膜18面、金属ナツト17、コネク
タ7および第2電線6bを介してアースされる。
When this nozzle 9' is attached to the nozzle holder 3 in the same manner as described above, the first electrode D has its upper end surface in contact with the metal collar 8 as shown in FIG. 5, and the capacitance is detected via the first electric wire 6a. connected to the device 14,
The second electrode F is grounded from the nozzle nut 10 through the metal coating 18 surface of the nozzle holder 3, the metal nut 17, the connector 7 and the second electric wire 6b.

よつて加工時には、第1電極Dと第2電極Fと
の間の静電容量は前期実施例と同様に常に一定で
あるため、下端面すなわちノズル9′先端からワ
ークW間の静電容量変化のみをギヤツプ量変化と
して検出する。よつて、立体形状のワークWに対
しても正確なギヤツプコントロールが行える。
Therefore, during machining, since the capacitance between the first electrode D and the second electrode F is always constant as in the previous embodiment, the capacitance changes between the lower end surface, that is, the tip of the nozzle 9', and the workpiece W. is detected as a change in gap amount. Therefore, accurate gap control can be performed even on a three-dimensional workpiece W.

なお、上記ノズル9′は、上述のように第2電
極Fを金属溶射による金属被膜22で形成したも
のに限らず、第7図のように、第2電極Fのみを
予め上記金属被膜22部分と同形状の金属キヤツ
プ23に形成しておき、上記第1電極Dとしての
ノズル基体11′に絶縁部Eとしての絶縁被膜2
1を溶射してなるものに、第2電極Fとしての上
記金属キヤツプ23を嵌め合わせることによつて
形成することもできる。
Note that the nozzle 9' is not limited to the one in which the second electrode F is formed of the metal coating 22 by metal spraying as described above, and as shown in FIG. A metal cap 23 having the same shape as the first electrode D is formed on the nozzle base 11', and an insulating coating 2 as an insulating part E is formed on the nozzle base 11' as the first electrode D.
It can also be formed by fitting the metal cap 23 as the second electrode F onto the electrode 1 by thermal spraying.

この場合、絶縁部Eと第2電極Fとの接合部に
滑りが可能であるので、絶縁部E材としての例え
ばセラミツクと第2電極F材としての例えば銅と
が異なる熱膨脹率で変形しても、両者間に干渉作
用がなく、セラミツクの剥離や亀裂発生等が防止
できる。さらに、金属溶射で第2電極を形成する
よりも絶縁抵抗値が一定となり、品質が安定され
る。また、ノズル9′の外面部に傷等が発生して
も金属キヤツプ23を取替えるだけでノズル9′
の補修が容易に行える。
In this case, since slippage is possible at the joint between the insulating part E and the second electrode F, the material of the insulating part E, such as ceramic, and the material of the second electrode F, such as copper, deform with different coefficients of thermal expansion. Also, there is no interference between the two, and peeling and cracking of the ceramic can be prevented. Furthermore, the insulation resistance value is more constant than when the second electrode is formed by metal spraying, and the quality is more stable. Furthermore, even if the outer surface of the nozzle 9' is damaged, the nozzle 9' can be removed by simply replacing the metal cap 23.
can be easily repaired.

発明の効果 以上説明したように、ノズルを内面より、電磁
的容量検出用の第1電極、絶縁部、第2電極の順
で三層にて形成し、上記第1電極に対し、ノズル
先端面部を除いた周側面を上記第2電極によりワ
ークに対し電磁的に遮閉したので、第1電極の側
面部で検出される電磁的容量が常に一定となるた
め、表面が複雑な立体形状のワークを加工する場
合にもノズル先端とワーク間の正確な電磁的容量
変化が検出でき、したがつてこの電磁的容量が常
に一定となるようにノズル高さを制御することに
より、レーザー光の焦点を常にワーク表面に結ば
せることができ、よつて常に最適な加工条件を維
持することができ、加工精度が向上される。
Effects of the Invention As explained above, the nozzle is formed in three layers in the order of the first electrode for electromagnetic capacitance detection, the insulating part, and the second electrode from the inside, and the tip surface of the nozzle is Since the circumferential side surface except for the workpiece is electromagnetically shielded from the workpiece by the second electrode, the electromagnetic capacitance detected at the side surface portion of the first electrode is always constant. It is possible to accurately detect changes in electromagnetic capacitance between the nozzle tip and the workpiece when processing a workpiece. Therefore, by controlling the nozzle height so that this electromagnetic capacitance is always constant, the focus of the laser beam can be adjusted. It can always be tied to the surface of the workpiece, so optimal machining conditions can be maintained at all times, improving machining accuracy.

また、例えばセラミツクで形成してノズル本体
を上記絶縁部とし、このノズル本体の内周側面お
よび先端面に金属被膜で上記第1電極を形成する
とともに、このノズル本体の外周側面に第2金属
被膜で上記第2電極を形成すれば、セラミツクの
性質上ノズルが非常に軽量化し、しかも上記各電
極をそれぞれ埋込まないでメツキ処理により簡単
にコーテイングでき、生産性が非常に向上され
る。
Further, the nozzle body is made of ceramic as the insulating part, the first electrode is formed with a metal coating on the inner circumferential side and the tip side of the nozzle body, and a second metal coating is formed on the outer circumferential side of the nozzle body. If the second electrode is formed, the nozzle will be extremely lightweight due to the nature of ceramic, and each electrode can be easily coated by plating without being embedded, thereby greatly improving productivity.

また、ノズル先端面の第1電極は非常に薄膜で
あるため厚み部分からの電磁的容量検出は殆どな
く、常にワークとの間のギヤツプ量を正確に検知
できる。また、ノズル内面を金属被膜で覆つてい
るので、光反射性や熱伝導性が非常によくレーザ
光からノズルを完全に保護することができる。
Furthermore, since the first electrode on the nozzle tip surface is a very thin film, there is almost no electromagnetic capacitance detected from the thick part, and the gap amount between the nozzle and the workpiece can always be accurately detected. Furthermore, since the inner surface of the nozzle is covered with a metal coating, it has very good light reflection and thermal conductivity, and can completely protect the nozzle from laser light.

また、ノズル本体を上記第1電極として形成
し、このノズル本体の外周側面に例えばセラミツ
クでなる絶縁被膜で上記絶縁部を形成するととも
に、さらにその外側面に金属被膜で上記第2電極
を形成すれば、ノズル内面が例えば銅材等の金属
性であるので光の反射率が高く、また熱伝導性が
良いので熱が1部分にこもりにくくレーザ光によ
るノズルの熱変形も少ない。さらに、例えばノズ
ル基体を銅材等にて製作し、それに上記絶縁被膜
および金属被膜を重ねて溶射するのみでノズル側
面での電磁的遮蔽壁が簡単に形成でき非常に生産
性の高いものとなる。
Further, the nozzle body is formed as the first electrode, the insulating part is formed with an insulating coating made of ceramic, for example, on the outer circumferential surface of the nozzle body, and the second electrode is further formed with a metal coating on the outer circumferential surface of the nozzle body. For example, since the inner surface of the nozzle is made of metal such as copper material, it has a high light reflectance, and has good thermal conductivity, so that heat is not easily trapped in one part and there is little thermal deformation of the nozzle due to laser light. Furthermore, by simply manufacturing the nozzle base from a copper material, for example, and overlaying the above-mentioned insulating coating and metal coating on it by thermal spraying, an electromagnetic shielding wall can be easily formed on the side of the nozzle, resulting in extremely high productivity. .

さらに、上記第2電極を金属キヤツプとし、上
記第1電極に絶縁被膜を溶射したものに上記金属
キヤツプを嵌め合わせて、上記三層構造のノズル
を形成することにより、例え絶縁被膜と金属キヤ
ツプとが異なる熱膨脹率で変形しても、両者間の
接合部に滑りが可能であるので、両者間に干渉作
用がなく、絶縁被膜の剥離や亀裂発生等が防止で
きる。また、金属溶射で第2電極を形成するより
も絶縁抵抗値が一定となり、品質が安定される。
さらに、ノズル外面部に傷等が発生しても金属キ
ヤツプを取替えるだけで、ノズルの補修が非常に
容易に行える。。
Furthermore, the second electrode is a metal cap, and the first electrode is thermally sprayed with an insulating coating, and the metal cap is fitted to the first electrode to form the three-layer structure nozzle. Even if the two are deformed with different coefficients of thermal expansion, it is possible to slide at the joint between the two, so there is no interference between the two, and it is possible to prevent the insulation coating from peeling off or cracking. Furthermore, the insulation resistance value is more constant than when the second electrode is formed by metal spraying, and the quality is more stable.
Furthermore, even if a scratch or the like occurs on the outer surface of the nozzle, the nozzle can be repaired very easily by simply replacing the metal cap. .

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明のノズルをノズルホルダーに
装着した状態を示す断面図、第2図は同上金属メ
ツキしたときのノズル先端部を示す拡大断面図、
第3図は第2図の状態から面取りした後のノズル
先端部を示す拡大断面図、第4図は同上加工時に
おけるワークとノズル間の静電容量を説明するた
めの図、第5図は、本発明のノズルの変形例を示
す断面図、第6図は同上ノズル先端部分の拡大断
面図、第7図は他の変形例を示すノズルの分解断
面図、第8図は従来のノズルを示す断面図。 9,9′…ノズル、12…金属被膜、13…金
属被膜、14…電磁的容量検出器としての静電容
量検出器、21…絶縁被膜、22…金属被膜、2
3…金属キヤツプ、D…第1電極、E…絶縁部、
F…第2電極、W…ワーク。
FIG. 1 is a sectional view showing the nozzle of the present invention attached to a nozzle holder, and FIG. 2 is an enlarged sectional view showing the tip of the nozzle when plated with metal.
Figure 3 is an enlarged sectional view showing the nozzle tip after chamfering from the state shown in Figure 2, Figure 4 is a diagram to explain the capacitance between the workpiece and the nozzle during the same processing, and Figure 5 is , FIG. 6 is an enlarged sectional view of the tip of the same nozzle, FIG. 7 is an exploded sectional view of the nozzle showing another modification, and FIG. 8 is a cross-sectional view of a conventional nozzle. A sectional view shown. 9, 9'... Nozzle, 12... Metal coating, 13... Metal coating, 14... Capacitance detector as electromagnetic capacitance detector, 21... Insulating coating, 22... Metal coating, 2
3...Metal cap, D...First electrode, E...Insulating part,
F...Second electrode, W...Work.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 ノズル先端とワークとの間の電磁的容量を検
出することによつて、両者間の距離を常に一定に
保つようにノズルを移動調整するようにしたレー
ザ加工機において、電磁的容量検出器に接続され
て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電磁的容量を検出するため
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間
を電磁的に遮閉するための第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、三層に形成され
ていることを特徴とするレーザ加工機のノズル。 2 上記第1電極および第2電極はそれぞれ金属
被膜でな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機のノズル。 3 上記絶縁部は絶縁被膜でなり、上記第2電極
は金属被膜でな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機のノズル。 4 上記絶縁部は絶縁被膜でなり、上記第2電極
は金属キヤツプでな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機のノズル。 5 上記絶縁部をセラミツクにて形成したことを
特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第4項記
載のレーザ加工機のノズル。
[Claims] 1. A laser processing machine that detects the electromagnetic capacitance between the nozzle tip and the workpiece to adjust the movement of the nozzle so that the distance between the two is always kept constant, A first electrode connected to the electromagnetic capacitance detector and provided continuously from the inner circumferential side of the nozzle to the nozzle tip face for detecting the electromagnetic capacitance between the workpiece and the outside of the side surface of the first electrode. a second electrode provided to cover the workpiece and electromagnetically shielding between the side surface of the first electrode and the workpiece;
A nozzle for a laser processing machine, characterized in that the nozzle is formed in three layers, including an insulating part interposed between an electrode and a second electrode for electromagnetically insulating the two electrodes. 2. Claim 1, wherein the first electrode and the second electrode are each made of a metal coating.
The nozzle of the laser processing machine described in section. 3. The nozzle for a laser processing machine according to claim 1, wherein the insulating part is made of an insulating film, and the second electrode is made of a metal film. 4. The nozzle for a laser processing machine according to claim 1, wherein the insulating part is made of an insulating film, and the second electrode is made of a metal cap. 5. A nozzle for a laser processing machine according to any one of claims 1 to 4, wherein the insulating portion is made of ceramic.
JP61257933A 1986-06-30 1986-10-28 Nozzle for laser beam machine Granted JPS63108982A (en)

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JP61-154472 1986-06-30
JP15447286 1986-06-30

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Publication Number Publication Date
JPS63108982A JPS63108982A (en) 1988-05-13
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