JPH069755Y2 - Nozzle attitude angle detector for laser processing machine - Google Patents
Nozzle attitude angle detector for laser processing machineInfo
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- JPH069755Y2 JPH069755Y2 JP1987019672U JP1967287U JPH069755Y2 JP H069755 Y2 JPH069755 Y2 JP H069755Y2 JP 1987019672 U JP1987019672 U JP 1987019672U JP 1967287 U JP1967287 U JP 1967287U JP H069755 Y2 JPH069755 Y2 JP H069755Y2
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- Japan
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- nozzle
- attitude angle
- pressure
- workpiece
- processing machine
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Description
【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、レーザ加工機に適用されるノズル姿勢角検出
装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention relates to a nozzle attitude angle detection device applied to a laser processing machine.
特開昭60−72692に示すレーザ加工機において
は、被加工物表面の手前で交差するように複数の光ビー
ムをノズルより照射し、これらの光ビームの上記被加工
物表面における照射スポットを撮像装置で撮像し、これ
によって得られる上記スポットの画像を処理することに
よってノズル姿勢角を検出している。In the laser processing machine disclosed in JP-A-60-72692, a plurality of light beams are emitted from a nozzle so as to intersect in front of the surface of the workpiece, and an irradiation spot of these light beams on the surface of the workpiece is imaged. The nozzle attitude angle is detected by imaging with the device and processing the image of the spot obtained thereby.
上記した従来の技術では、以下のような問題点があっ
た。The conventional technique described above has the following problems.
)撮像手段等の光学系と、画像処理手段とを必要とす
るため、加工機自体が大型化し、かつコスト高になる。) Since the optical system such as the image pickup means and the image processing means are required, the processing machine itself becomes large and the cost becomes high.
ii)光学系の光路調整等、複雑な調整が必要となる。ii) Complex adjustments such as optical path adjustment of the optical system are required.
iii)画像処理を行なうので検出結果を得るまでに時間
を要し、このため、検出結果に基づいてノズルの姿勢角
を補正制御する場合に、制御に遅れを生じる。iii) Since image processing is performed, it takes time to obtain a detection result. Therefore, when correcting the attitude angle of the nozzle based on the detection result, control is delayed.
iv)光学系がノズル先端近傍に配置されるので、この光
学系が邪魔になってノズルを被加工物の狭所にもってい
くことができない。iv) Since the optical system is arranged in the vicinity of the tip of the nozzle, the optical system is an obstacle and it is not possible to bring the nozzle to a narrow space of the workpiece.
本考案は、上記従来の問題点を解決するためになされる
もので、アシストガスを放出するノズルの中心軸線に対
して対称状に設けられ、各々上記ノズル先端から放出さ
れるアシストガスの圧力を検出する一対の圧力検出手段
と、上記圧力検出手段の出力に基づいて、上記被加工物
の上面に対する上記ノズルの姿勢角を検出するノズル姿
勢角検出手段とを備えている。The present invention is made in order to solve the above-mentioned conventional problems, and is provided symmetrically with respect to the central axis of the nozzle that discharges the assist gas, and controls the pressure of the assist gas discharged from each of the nozzle tips. A pair of pressure detecting means for detecting and a nozzle attitude angle detecting means for detecting an attitude angle of the nozzle with respect to the upper surface of the workpiece based on the output of the pressure detecting means.
以下、図面を参照して本考案の実施例について説明す
る。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第2図は、本考案が適用されるレーザ加工機の加工ヘッ
ドの断面図を示している。FIG. 2 shows a sectional view of a processing head of a laser processing machine to which the present invention is applied.
同図において加工ヘッド1は、θ1,θ2およびθ3方
向についての回動軸2,3および4を有している。そし
てその内部には、図示されていないレーザ発振器から放
出されたレーザ光Lをノズル5に導くための反射鏡6お
よび7が各々45度の角度で配設されている。In the figure, the processing head 1 has rotating shafts 2, 3 and 4 in the θ 1 , θ 2 and θ 3 directions. Then, inside thereof, reflecting mirrors 6 and 7 for guiding the laser light L emitted from a laser oscillator (not shown) to the nozzle 5 are arranged at an angle of 45 degrees.
上記ノズル5には、レーザ光Lを集光するレンズ8と、
アシストガス(たとえば酸素、空気、窒素等)の供給口
9が設けられている。The nozzle 5 includes a lens 8 that collects the laser light L,
A supply port 9 for assist gas (for example, oxygen, air, nitrogen, etc.) is provided.
上記レンズ8によって集光されたレーザ光Lは、被加工
物10の上面10aで集光され、また上記アシストガス
は加工点に吹きつけられる。これにより被加工物10に
対して切断等の加工が施こされる。このとき、加工精度
・効率を最適ならしめるためには、ノズル5の中心軸線
1と被加工物10の上面10aの法線2が一致する
ことが要求される。The laser beam L focused by the lens 8 is focused on the upper surface 10a of the workpiece 10 and the assist gas is blown to the processing point. As a result, processing such as cutting is performed on the workpiece 10. At this time, in order to optimize the processing accuracy and efficiency, the central axis of the nozzle 5
1 and the normal 2 of the upper surface 10a of the workpiece 10 are required to coincide with each other.
ここでノズル5の中心軸線1と被加工物10の加工面
10aの法線2とのなす角θを検出する原理について
説明する。Here, the principle of detecting the angle θ formed by the central axis 1 of the nozzle 5 and the normal 2 of the processed surface 10a of the workpiece 10 will be described.
第3図に示すように、一般に直管から曲がり管に入った
流体は、曲がり部分で遠心力を受けるので、上記流体の
圧力は曲がり部分の外側で高く(正圧に)、内側で低く
(負圧に)なり、その大きさは曲がりがきついほど増大
する。As shown in FIG. 3, in general, a fluid that has entered a curved pipe from a straight pipe is subjected to centrifugal force at the curved portion, so that the pressure of the fluid is high (to a positive pressure) outside the curved portion and low inside ( Negative pressure), and its size increases as the bend becomes tighter.
第4図(a)に示すノズル5の先端面上の位置A,Bは、
該ノズルの軸線1に関して対称となるように設定され
ている。いま、同図に示すように被加工物10の上面1
0aに対して、ノズル5が垂直に位置している場合(θ
=0)を考えると、ノズルから放出されたガスが矢印で
示すように上記管路と等価な流路に沿って流れ、したが
って位置A,Bに負圧が発生する。そして、同図の場
合、左右の流路が対称となるので、位置A,Bのガス圧
は等しくなる。The positions A and B on the tip surface of the nozzle 5 shown in FIG.
It is set to be symmetrical with respect to the axis 1 of the nozzle. Now, as shown in FIG.
0a when the nozzle 5 is positioned vertically (θ
= 0), the gas discharged from the nozzle flows along a flow path equivalent to the above-mentioned pipe as indicated by the arrow, and thus negative pressure is generated at the positions A and B. Further, in the case of the same figure, since the left and right flow paths are symmetrical, the gas pressures at the positions A and B become equal.
つぎに同図(b)に示すように被加工物10の上面10a
に対して上記ノズル5が姿勢角θをもっている場合に
は、この姿勢角θに比例して上記A点で負圧が増大し、
上記B点で負圧が減少する。このときA,B各点PA,
PBは下記(1),(2)式で表わされる。Next, as shown in FIG.
On the other hand, when the nozzle 5 has the posture angle θ, the negative pressure increases at the point A in proportion to the posture angle θ,
The negative pressure decreases at the point B. At this time, points A and B P A ,
P B is expressed by the following equations (1) and (2).
PA=−Kθ+P0 ……(1) PB= Kθ+P0 ……(2) ただし、K; 比例定数 P0;=0のときのPA,PBの圧力 したがって、ノズル姿勢角θは、上記(1),(2)式から下
記(3)式で表わされる。P A = −Kθ + P 0 (1) P B = Kθ + P 0 (2) where K; proportional constant P 0 ; pressure of P A and P B when = 0 Therefore, the nozzle attitude angle θ is From the above equations (1) and (2), it is represented by the following equation (3).
θ=PA−PB/−2K ……(3) 第1図は、上記した原理に基づいた本考案の実施例を示
す。 θ = P A -P B / -2K ...... (3) Figure 1 shows an embodiment of the present invention based on the principle described above.
同図において、ノズル5の先端部には、該ノズルの中心
軸線1に対して対称状にガス導入通路11,12が設
けられている。各通路11および12の先端はノズル5
の先端面の位置A′およびB′で開口し、またそれらの
通路11,12の基端はそれぞれチューブ13および1
4を介して圧力センサ15および16に接続されてい
る。In the figure, at the tip of the nozzle 5, gas introduction passages 11 and 12 are provided symmetrically with respect to the central axis 1 of the nozzle. The tip of each passage 11 and 12 is a nozzle 5
Open at positions A'and B'on the distal end surface of the tube and the proximal ends of their passages 11, 12 are tubes 13 and 1, respectively.
It is connected via 4 to pressure sensors 15 and 16.
また、上記ノズル5には、ガス導入通路17,18が上
記通路11,12と同様に対称状に設けられている。そ
して、これらの通路17および18の先端はそれぞれ上
記ノズル先端面の位置A″およびB″で開口し、それら
の基端はそれぞれチューブ19および20を介して圧力
センサ21および22に接続されている。Further, in the nozzle 5, gas introduction passages 17 and 18 are provided symmetrically like the passages 11 and 12. The tips of these passages 17 and 18 open at the positions A ″ and B ″ of the nozzle tip surface, respectively, and the base ends thereof are connected to the pressure sensors 21 and 22 via tubes 19 and 20, respectively. .
第5図は、ノズル5の底面図であり、第1図の上部およ
び下部に示したノズル断面は、それぞれ第5図のa−a
断面およびb−b断面である。そして第5図のa−a方
向は、第2図における左右方向を示し、またb−b方向
は同図における紙面に垂直な方向を示している。FIG. 5 is a bottom view of the nozzle 5, and the nozzle cross sections shown in the upper and lower parts of FIG. 1 are aa of FIG. 5, respectively.
It is a cross section and a bb cross section. The aa direction in FIG. 5 indicates the left-right direction in FIG. 2, and the bb direction indicates the direction perpendicular to the paper surface in the same figure.
前記位置A′およびB′におけるガス圧力PA′および
PB′を示すセンサ15および16の出力信号は、それ
ぞれ増幅器23および24を介して演算器25に加えら
れる。この演算器25では、前記(3)式の演算が実行さ
れ、これにより被加工物10の上面10aに対するノズ
ル5の姿勢角θ1が検出される。The output signals of the sensors 15 and 16 indicating the gas pressures P A ′ and P B ′ at the positions A ′ and B ′ are applied to the calculator 25 via amplifiers 23 and 24, respectively. The computing unit 25 executes the computation of the equation (3), and thereby the attitude angle θ 1 of the nozzle 5 with respect to the upper surface 10a of the workpiece 10 is detected.
また、前記位置A″およびB″におけるガス圧力PA″
およびPB″を示すセンサ21および22の出力信号
は、それぞれ増幅器26および27を介して演算器28
に加えられる。この演算器28では、前記(3)式の演算
が実行され、これにより被加工物10の上面10aに対
するノズル5の姿勢角θ2が検出される。そして上記演
算器25および28で演算された姿勢角θ1およびθ2
は、それぞれディスプレイ29に表される。Also, the gas pressure P A ″ at the positions A ″ and B ″
The output signals of the sensors 21 and 22 indicating P B ″ and P B ″ are supplied to an arithmetic unit 28 via amplifiers 26 and 27, respectively.
Added to. The computing unit 28 executes the computation of the equation (3), and thereby the attitude angle θ 2 of the nozzle 5 with respect to the upper surface 10a of the workpiece 10 is detected. The posture angles θ 1 and θ 2 calculated by the calculators 25 and 28
Are respectively displayed on the display 29.
さらにまた、演算器30では、下記(4)式の演算が実行
され、前記位置A′,B′,A″およびB″における各
ガス圧力の平均圧力Pが求められる。Furthermore, the computing unit 30 executes the computation of the following equation (4) to obtain the average pressure P of the gas pressures at the positions A ′, B ′, A ″ and B ″.
P=PA′+PB′+PA″+PB″/4……(4) 比較器31では、上記演算器30によって得られた平均
圧力Pが、設定機32に予め設定された基準圧力Prと
比較される。この基準圧力Prは、ノズル5と被加工物
10が離れ過ぎているか否かまたはノズル5の先端部に
被加工物10が存在しているか否かを判断するためのし
きい値であり、上記比較器32はP≦Prである場合、
つまり被加工物が離れ過ぎているか、または被加工物が
存在していない場合に警報信号を発生する。なお、この
警報信号は、警報器33の駆動やレーザ光の緊急停止等
に適用される。P = P A ′ + P B ′ + P A ″ + P B ″ / 4 (4) In the comparator 31, the average pressure P obtained by the calculator 30 is the reference pressure P preset in the setting machine 32. is compared to r . The reference pressure P r is a threshold value for determining whether the nozzle 5 and the workpiece 10 are too far apart or whether the workpiece 10 is present at the tip of the nozzle 5, If the comparator 32 has P ≦ P r ,
That is, an alarm signal is generated when the workpiece is too far away or the workpiece is not present. This alarm signal is applied to drive the alarm device 33, emergency stop of laser light, and the like.
上記実施例におけるノズル姿勢角θ1およびθ2は、テ
ィーチング時の被加工物に対するノズル姿勢角の確認お
よび切断等の加工時におけるノズル姿勢角補正制御に役
立てることができる。The nozzle attitude angles θ 1 and θ 2 in the above-described embodiment can be used for checking the nozzle attitude angle with respect to the workpiece during teaching and for controlling the nozzle attitude angle correction during machining such as cutting.
なお上記実施例では、ガス圧を検出するためにノズル5
に通路10,11,16および17を形成したが、第6
図に示すように、上記ノズル側方部にチューブ34,3
5を設け、これらのチューブ34,35の先端をノズル
先端面に臨ませて圧力を検出するようにしてもよい。In the above embodiment, the nozzle 5 is used to detect the gas pressure.
The passages 10, 11, 16 and 17 were formed in the
As shown in the figure, the tubes 34, 3 are provided on the side of the nozzle.
5 may be provided, and the tips of these tubes 34, 35 may be made to face the nozzle tip surface to detect the pressure.
また、上記実施例では、A′,B′,A″およびB″と
4点の圧力から2方向についてのノズル姿勢角θ1,θ
2を検出するようにしているが、圧力の測定点を増やす
ことによって測定精度を上げることも可能である。Further, in the above-described embodiment, the nozzle attitude angles θ 1 and θ in two directions based on the pressures at four points A ′, B ′, A ″ and B ″.
Although 2 is detected, it is also possible to improve the measurement accuracy by increasing the number of pressure measurement points.
上記したように本考案によれば、アシストガスの圧力を
検出することによってノズルの姿勢角を検出することが
できる。したがって、撮像手段等を用いて姿勢角を検出
する従来装置の前記した問題点i)〜iv)のすべてを解
決することができる。As described above, according to the present invention, the attitude angle of the nozzle can be detected by detecting the pressure of the assist gas. Therefore, it is possible to solve all of the above-mentioned problems i) to iv) of the conventional device that detects the attitude angle using the image pickup means or the like.
第1図は本考案に係るレーザ加工機のノズル姿勢角検出
装置の一実施例を示したブロック図、第2図はレーザ加
工機の加工ヘッド部分の断面図、第3図は曲がり管にお
ける圧力分布を示した図、第4図(a),(b)はそれぞれア
シストガス放出の様子を示した図、第5図は実施例に係
るノズルの底面図、第6図は本考案の他の実施例を示し
た図である。 1…加工ヘッド、2,3,4…回動軸、6,7…反射
鏡、8…レンズ、9…供給口、10…被加工物、10a
…上面、11,12,17,18…通路、13,14,
19,20…チューブ、15,16,21,22…圧力
センサ、23,24,26,27…増幅器、25,28
…演算器FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a nozzle attitude angle detecting device of a laser processing machine according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view of a processing head portion of the laser processing machine, and FIG. 3 is pressure in a bent pipe. FIG. 4 is a view showing the distribution, FIGS. 4 (a) and 4 (b) are views showing the state of releasing assist gas, FIG. 5 is a bottom view of the nozzle according to the embodiment, and FIG. 6 is another view of the present invention. It is the figure which showed the Example. 1 ... Machining head, 2, 3, 4 ... Rotating shaft, 6, 7 ... Reflecting mirror, 8 ... Lens, 9 ... Supply port, 10 ... Workpiece, 10a
... top surface, 11, 12, 17, 18 ... passage, 13, 14,
19, 20 ... Tube, 15, 16, 21, 22 ... Pressure sensor, 23, 24, 26, 27 ... Amplifier, 25, 28
... Calculator
Claims (1)
スおよびレーザ光を放出するノズルを備えたレーザ加工
機において、 上記ノズルの中心軸線に対して対称状に設けられ、各々
上記ノズル先端から放出されるアシストガスの圧力を検
出する一対の圧力検出手段と、 上記一対の圧力検出手段でそれぞれ検出された圧力の差
に基づいて、上記被加工物の上面に対する上記ノズルの
姿勢角を検出するノズル姿勢角検出手段 とを備えることを特徴とするレーザ加工機におけるノズ
ル姿勢角検出装置。1. A laser processing machine comprising a nozzle for emitting an assist gas and laser light toward a workpiece from a tip opening, the laser processing machine being provided symmetrically with respect to the central axis of the nozzle, each from the tip of the nozzle. The attitude angle of the nozzle with respect to the upper surface of the workpiece is detected based on the difference between the pressure detected by the pair of pressure detection means for detecting the pressure of the assist gas released and the pressure detected by the pair of pressure detection means. A nozzle attitude angle detection device in a laser beam machine, comprising: a nozzle attitude angle detection means.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1987019672U JPH069755Y2 (en) | 1987-02-13 | 1987-02-13 | Nozzle attitude angle detector for laser processing machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1987019672U JPH069755Y2 (en) | 1987-02-13 | 1987-02-13 | Nozzle attitude angle detector for laser processing machine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63174987U JPS63174987U (en) | 1988-11-14 |
| JPH069755Y2 true JPH069755Y2 (en) | 1994-03-16 |
Family
ID=30814482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1987019672U Expired - Lifetime JPH069755Y2 (en) | 1987-02-13 | 1987-02-13 | Nozzle attitude angle detector for laser processing machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH069755Y2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014124648A (en) * | 2012-12-25 | 2014-07-07 | Disco Abrasive Syst Ltd | Laser machining device |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61242779A (en) * | 1985-04-18 | 1986-10-29 | アマダ エンジニアリング アンド サ−ビス カンパニ− インコ−ポレ−テツド | Method of detecting inclination and focus of laser beam in laser beam machining device |
| JPS61242778A (en) * | 1985-04-18 | 1986-10-29 | アマダ エンジニアリング アンド サ−ビス カンパニ− インコ−ポレ−テツド | Controller for position of machining head in laser beam machining device |
-
1987
- 1987-02-13 JP JP1987019672U patent/JPH069755Y2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63174987U (en) | 1988-11-14 |
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