(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を射出しアシストガスを噴射するトーチの一部を構成し、トーチと被加工物との距離を検出するためにトーチ本体と電気的に絶縁されてトーチの先端に備えられているレーザ加工機の静電容量式ハイトセンサにおいて、
トーチ本体に近接している部分の静電容量式ハイトセンサの外径が、静電容量式ハイトセンサに近接している部分のトーチ本体の外径より大きいことを特徴とするレーザ加工機の静電容量式ハイトセンサ。
【請求項２】
静電容量式ハイトセンサに近接している部分のトーチ本体の外径より大きい外径を有する静電容量式ハイトセンサの部分が、フランジ状であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工機の静電容量式ハイトセンサ。
【請求項３】
静電容量式ハイトセンサのフランジ状部が分離可能であることを特徴とする請求項２に記載のレーザ加工機の静電容量式ハイトセンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、トーチと被加工物との距離を検出する静電容量式ハイトセンサを備え、その信号によってトーチと被加工物との距離を制御するレーザ加工機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４はレーザ加工機の構成を示す概念図である。
光ファイバ２から導入されたレーザ光はトーチ１内の集光レンズによって収束されて、トーチ１の先端の小孔から被加工物７に照射される。同時に、アシストガス導入口３からトーチ１内に導入されたアシストガスもその小孔から噴射される。被加工物７に所望の加工を施すためには、被加工物の表面がレーザ光の収束位置にあり、アシストガス濃度が高くかつアシストガス圧が一定であることが必要である。そのため、トーチ１と被加工物７の距離ｄを一定に保持することが必要であり、距離ｄを検出するために静電容量式ハイトセンサ（以下では単にセンサと略称する）12が備えられている。このセンサ12は被加工物７を対向電極とするコンデンサであり、距離ｄの変化によって静電容量値が変わることにより距離ｄを検出するものである。センサ12の出力信号は演算・制御器６に入力され、演算・制御器６がヒードバック制御方式で駆動電源５を駆動しアクチュエータ４を作動させ、距離ｄが一定になるように制御している。
【０００３】
図５は従来技術によるセンサの一例の構造を示すトーチ先端部の部分断面図である。トーチ１の先端部の近傍を拡大して示している。
センサ12はトーチ１の構成部品を兼ねており、前記の小孔もセンサ12に形成されている。ステンレス製のトーチ本体11の先端部には銅製のセンサ12を電気的に絶縁するための絶縁体層111 が形成されており、先端部の外側にはセンサ12を保持するためのアルミ製のシールドリング13をねじ込むためのねじが形成されている。シールドリング13の内面でセンサ12に接触する部分にもセンサ12を電気的に絶縁するための絶縁体層131 が形成されている。センサ12は、トーチ本体11の先端中央に挿入され、シールドリング13がトーチ本体11のねじにねじ込まれることによって、トーチ本体11に電気的に絶縁された状態で保持される。
【０００４】
このセンサ12は、トーチ１の先端近傍の被加工物７に対向する部分に、センサ12とシールドリング13とを電気的に絶縁するための絶縁体層131 が露出する構造となっている。そのため、被加工物７がレーザ加工される時に発生する被加工物７の溶融粒状物（以下ではスパッタと言う）や蒸気やその蒸気の凝集物などが絶縁体層131 上に付着することにより、センサ12とシールドリング13との間の絶縁不良が発生する可能性が高く、付着物の除去あるいはシールドリング13の交換を頻繁に実施することが必要であるという問題点を有している。
【０００５】
図６はこの欠点を改良した従来技術によるセンサの構造を示すトーチ先端部の部分断面図である。
この場合は、トーチ本体11a の先端に形成したねじにセンサ12a を直接ねじ込んで取り付ける構造となっている。トーチ本体11a の先端のねじ部などのセンサ12a が接触する部分には電気的に絶縁するための絶縁体層111aが形成されている。この絶縁体層111aでセンサ12a とトーチ本体11a とは電気的に絶縁され、絶縁体層111aが表面に露出する位置はセンサ12a の上面となるので、被加工物７のスパッタ71が付着したり蒸気が凝集したりする可能性は少なくなる。しかし、スパッタ71や蒸気はアシストガス31の噴出によってトーチ１の側面に沿って上方に吹き上げられてくるので、図６に付着粒子72として示したように付着することを完全に避けることはできず、長時間の使用によって絶縁不良を発生することがあると言う問題点を有している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の課題は、上記のような従来技術の問題点を解決して、センサとトーチ本体との間の絶縁不良が発生する可能性を小さくし、保守のための工数及び部品コストを低減することができるセンサを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明においては、レーザ光を射出しアシストガスを噴射するトーチの一部を構成し、トーチと被加工物との距離を検出するためにトーチ本体と電気的に絶縁されてトーチの先端に備えられているセンサにおいて、トーチ本体に近接している部分のセンサの外径を、センサに近接している部分のトーチ本体の外径より大きくする。
【０００８】
センサの外径を大きくすることによって、センサに沿って上昇してくるスパッタや蒸気がトーチ本体下部に形成された絶縁体層の表面に到達することが大幅に削減される。
センサに近接している部分のトーチ本体の外径より大きい外径を有するセンサの部分をフランジ状とする。
【０００９】
フランジ状とすることによって、センサに沿って上昇してくるスパッタや蒸気が横方向に移動し、絶縁体層の表面には殆ど到達しない。
更に、センサのフランジ状部を分離可能とする。
分離可能とすることで、センサの加工が簡単となり、かつ付着物の最も多いフランジ状部を交換するだけでセンサ本体の交換頻度を大幅に少なくすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
この発明によるセンサの実施の形態は、トーチ本体に近接している部分のセンサの外径を、センサに近接している部分のトーチ本体の外径より大きくすることである。
以下に実施例について説明する。なお、従来技術によるレーザ加工機と同じ機能の部分については同じ符号を付した。
【００１１】
〔第１の実施例〕
図１は、この発明によるセンサの第１の実施例の構造を示すトーチ先端部の部分断面図である。
トーチ本体11a は従来技術の場合の図６と同じである。中央部にレーザ光21及びアシストガス31の通路となる貫通孔を有し先端を削除した円錐状のセンサ12b が、トーチ本体11a の先端に設けられた絶縁体層111aによって電気的に絶縁されてトーチ本体12a にねじ込まれて保持されている。円錐状のセンサ12b の上面の外径はトーチ本体11a の下端近傍の外径より大きく形成されている。
【００１２】
円錐状のセンサ12b の上面の外径の方がトーチ本体11a の下端近傍の外径より大きく形成されているので、スパッタ71などが図６のようにセンサの側面に沿って上昇してもセンサ12b 上面の外周部から斜め外側へ送らる。そのため、スパッタ71などが絶縁体層111aの表面に付着する可能性は大幅に低減する。
〔第２の実施例〕
図２は、この発明によるセンサの第２の実施例の構造を示すトーチ先端部の部分断面図である。
【００１３】
この実施例においてもトーチ本体11a は従来技術の場合の図６と同じである。中央部にレーザ光21及びアシストガス31の通路となる貫通孔を有し先端を削除した円錐体の上面にフランジ状部を有するセンサ12c が、トーチ本体11a の先端に設けられた絶縁体層111aによって電気的に絶縁されてトーチ本体11a にねじ込まれて保持されている。フランジ状部の外径はトーチ本体11a の下端近傍の外径より大きく形成されている。
【００１４】
フランジ状部によって、センサの側面に沿って上昇してきたスパッタ71などが横方向へ送られ、スパッタ71などが絶縁体層111aの表面に付着する可能性は更に低減する。
〔第３の実施例〕
図３は、この発明によるセンサの第３の実施例の構造を示すトーチ先端部の部分断面図である。
【００１５】
この実施例におけるセンサ12d は、第２の実施例におけるフランジ部を分離可能な構造にしたものである。
図２のようなフランジ状部を有するセンサでは、センサの側面に沿って上昇してくるスパッタ71などが最も多く付着するのはフランジ部である。スパッタ71などが付着してセンサの形状が変わってくると静電容量値に影響が出てくるので、形状の変化には限界があり、その限界を越えるとセンサを交換したり付着物を除去したりすることが必要である。したがって、フランジ121 を分離可能にすることによって、スパッタ71などが最も付着し易いフランジ121 のみを交換することができる。フランジ121 のみの交換はセンサ12c 全体の交換に比較して交換部品コストが大幅に低減する。
【００１６】
【発明の効果】
この発明によれば、レーザ光を射出しアシストガスを噴射するトーチの一部を構成し、トーチと被加工物との距離を検出するためにトーチ本体と電気的に絶縁されてトーチの先端に備えられているセンサにおいて、トーチ本体に近接している部分のセンサの外径を、センサに近接している部分のトーチ本体の外径より大きくし、その一実施形態としてセンサに近接している部分のトーチ本体の外径より大きい外径を有するセンサの部分をフランジ状とするので、センサに沿って上昇してくるスパッタや蒸気がトーチ本体下部に形成された絶縁体層の表面に到達することが大幅に削減される。
【００１７】
したがって、センサとトーチ本体との間の絶縁不良が発生する可能性が小さくなる。
更に、センサのフランジ状部を分離可能とするので、センサの加工が簡単となり、かつ付着物の最も多いフランジ状部を交換するだけでセンサ本体の交換頻度を大幅に少なくすることができる。
【００１８】
したがって、センサの保守のための工数及び部品コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるセンサの第１の実施例の構造を示すトーチの先端部の部分断面図
【図２】第２の実施例の構造を示すトーチ先端部の部分断面図
【図３】第３の実施例の構造を示すトーチ先端部の部分断面図
【図４】レーザ加工機の構成を示す概念図
【図５】従来技術によるセンサの一例の構造を示すトーチ先端部の部分断面図
【図６】従来技術によるセンサの他例の構造を示すトーチ先端部の部分断面図
【符号の説明】
１  トーチ
11, 11a トーチ本体      111, 111a 絶縁体層
12, 12a, 12b, 12c, 12d  センサ
121 フランジ
13  シールドリング      131 絶縁体層
２  光ファイバ            21  レーザ光
３  アシストガス導入口    31  アシストガス
４  アクチュエータ      ５  駆動電源
６  演算・制御器        ７  被加工物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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