(57)【要約】【課題】簡単な構成で被加工物との位置関係を検知でき、安全性が高い手持ち型のレーザ加工装置及びこれを使用したレーザ加工方法を提供する。【解決手段】レーザ光を光伝送部によって出射光学部に伝送し、この出射光学部によって被加工物２０にレーザ光を照射してレーザ加工を行うレーザ加工装置において、出射光学部はトーチ本体１００と、トーチ本体の先端に設けられた被加工物検出プローブ４と、トーチ本体の先端から所定の距離の位置に焦点を合わせてレーザ光を出射する集光レンズ２と、プローブに電源を与えてプローブと被加工物との間の距離に基づいて変化する信号を入力することにより距離を求める第１回路と、プローブからの信号に基づいてプローブと被加工物との間の接触を検出する第２回路と、プローブの被加工物への接触及びプローブと被加工物との間の距離によりレーザ光の発振を制御する制御部８と、を有する。【選択図】図２
2008043989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を光伝送部によって出射光学部に伝送し、この出射光学部によって被加工物に前記レーザ光を照射してレーザ加工を行うレーザ加工装置において、前記出射光学部はトーチ本体と、このトーチ本体の先端に設けられた被加工物検出プローブと、前記トーチ本体の先端から所定の距離の位置に焦点を合わせてレーザ光を出射する集光レンズと、前記プローブに電源を与えて前記プローブと前記被加工物との間の距離に基づいて変化する信号を入力することにより前記距離を求める第１回路と、前記プローブからの信号に基づいて前記プローブと前記被加工物との間の接触を検出する第２回路と、前記プローブの前記被加工物への接触及び前記プローブと前記被加工物との間の距離により前記レーザ光の発振を制御する制御部と、を有することを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
前記制御部は前記プローブと前記被加工物とが接触したことを検出するまでは前記レーザ光の発振を行わないことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記プローブは静電容量型センサのプローブであり、前記プローブと前記被加工物との間の距離に基づいて変化する信号は、前記プローブと前記被加工物との間の静電容量の検出信号であることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記プローブは渦電流センサのプローブであり、このプローブはセンサコイルを有し、前記プローブと前記被加工物との間の距離に基づいて変化する信号は、前記センサコイルのインピーダンスの検出信号であることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
前記トーチ本体にレーザ照射を指示する手元スイッチが備えられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
前記トーチ本体と接近した位置にレーザ照射を指示するフットスイッチが備えられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
【請求項７】
前記トーチ本体か又はこれに接近した位置に装置全体のシャットダウンを行う安全スイッチが備えられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
【請求項８】
被加工物検出プローブに電源を与えて前記プローブと被加工物との間の接触を検出する工程と、前記接触を検出したときに制御部によって必要に応じてガスを前記被加工物に供給する工程と、前記制御部によってレーザ発振器の励起電流を必要な出力が得られるレベルまで上昇させる工程と、からなるレーザ加工準備段階と、前記被加工物検出プローブと前記被加工物とが所定の距離範囲内に位置していることを検出し、且つ、前記制御部からレーザ出射指令を受けたときにレーザを発振させてレーザ加工を開始し、前記被加工物検出プローブと前記被加工物との距離が前記所定の距離範囲内に位置している間は継続的に前記レーザ加工を行う工程と、からなるレーザ加工プロセスの２段階のステップからなることを特徴とするレーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工装置及びこれを使用したレーザ加工方法に関し、特に手持ち型出射光学部を備えたレーザ加工装置及びこれを使用したレーザ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動化設備によるレーザ溶接が必ずしも適さない仮止め溶接等で、手持ち型出射光学部を作業者が把持して溶接作業を行うことがある。この場合、出射される高いレーザエネルギーから作業者等を保護し、品質が安定したレーザ加工を行うために、出射光学部と被加工物との位置関係を検出し、この位置関係が所定の範囲内にある場合にのみレーザ照射可能とし、不必要な箇所にレーザ照射をしたり、作業者が不用意なレーザ被爆を受けたりしないように、レーザ加工装置には安全機能が一般的に装備される。
【０００３】
出射光学部と被加工物との位置関係を検出する方法として、例えば、特許文献１、特許文献２及び特許文献３に、接触型及び／又は非接触型のセンサを出射光学部（特許文献１乃至３においては「レーザトーチ」と表記されている。以下、トーチという。）に取り付けて、被加工物の検出を行う技術が開示されている。
【０００４】
特許文献１に開示されたトーチは、前端に先細ノズルが備えられた把持筒内に、レーザ発振器で発生したレーザ光を導くファイバの出射端を位置させ、この出射端の前方に、出射端より出射されるレーザ光がノズルの前端面付近で焦点を結ぶように集光レンズを設け、且つ、ノズルの前端が被加工物に接触したとき、レーザ発振器を発振させるように回路構成されている。これにより、被加工物に対してレーザ光の焦点が正しく結ばれるというものである。
【０００５】
また、特許文献２には、トーチ前端に備えられたノズルの耐久性を向上させることを目的とし、トーチ前端が被加工物に対して一定距離まで接近したことを検出する手段として、ノズルの前端よりも所要量前方に突出した接触型センサを設けたもの、ノズル内に圧縮気体を導入し、この圧縮気体をノズルの前端より噴出させ、ノズルの前端が被加工物に一定距離まで接近したときに圧縮気体の噴出圧力が予め設定した設定圧よりも大となることを検知して作動する圧力型センサを設けたもの、トーチにコイルを取り付け、このコイルのインダクタンスの変化を検知して作動する誘導型の近接センサ（誘導型センサ）を設けたもの、及び、ノズルの前端と被加工物との間の静電容量の変化を検知して作動する静電型の近接センサ（静電型センサ）を設けたものが開示されている。これらのトーチは、手元スイッチをオンにした状態で、トーチ前端が被加工物に対して一定距離まで接近したことを検出するとレーザ光が発生するというものである。
【０００６】
また、特許文献３に開示されたＹＡＧレーザトーチは、加工開始前における被加工物の有無を検出する非接触又は接触検出可能な第１検出手段と、加工中における被加工物の有無を検出する非接触検出可能な第２検出手段の２つの検出手段と、第１検出手段によって加工開始前に被加工物が有ることが検出されたときにのみ有効になりＹＡＧレーザ光の光路のシャッターの開閉を行うレーザ出射スイッチと、ＹＡＧレーザ発信器のオン／オフを行う確認スイッチとを備えている。これらのトーチは、第１の検出手段が被加工物の存在を検出したときにレーザ出射スイッチを押すことでレーザ光が発生するというものである。また、第２検出手段によって加工中に被加工物が無いと検出されたときには、ＹＡＧレーザ光の出射が遮断されるように設定されている。
【０００７】
特許文献３には、加工開始前に、確認スイッチをオンにしたときにＹＡＧレーザ発信器をオンにすると同時に被加工物に対して可視光を出射し、第１検出手段として可視光検出器を使用し、これにより加工開始前の被加工物の有無を可視光の反射光を検知することで検知し、また、第２検出手段としてＹＡＧレーザの反射光を検知する検出器又はレーザ加工時に被加工部に発生する可視光領域の光及び赤外線を検知する検出器を使用し、これによりレーザ加工中における被加工物の有無を検知するトーチが開示されている。
【０００８】
また、上述の第１検出手段として、可視光検出器の代わりにトーチの先端を被加工物に接触押圧することに作動するリミットスイッチを設けたトーチも開示されている。このトーチは、リミットスイッチと被加工物との接触がなくなっても、第２検出手段がレーザ加工時の被加工部の発光を検出している間はＹＡＧレーザの出射が連続して行われるようになっている。
【０００９】
また更に、第１検出手段として静電型センサを設けたトーチも開示されている。このトーチは、加工開始前の被加工物の有無の検知を被加工物が金属か非金属かによって行い、且つ、被加工物が静電型センサの検出範囲内に位置する場合にのみＹＡＧレーザ光を出射可能とするものである。
【００１０】
また、トーチにリミットスイッチ及び静電型センサ等の近接センサを設けたものも開示されている。このトーチは、加工開始前に近接センサによって被加工物の材質が金属か非金属かの判別を行い、次にＹＡＧレーザ光の出射の可否の判断をリミットスイッチの作動により行い、更に加工時は被加工物が近接センサの検出範囲内に位置する場合にのみＹＡＧレーザの出射が行われるというものである。
【００１１】
【特許文献１】特開平５−３１８１５８号公報
【特許文献２】特開平５−３１８１５９号公報
【特許文献３】特開２００２−２３９７７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上述の従来技術には以下に示すような問題点がある。特許文献１に開示されたトーチは、ノズルと被加工物との接触がなくなるとレーザ発振が停止するため、被加工物に曲面及び段差等がある場合に連続した加工ができないことがある。
【００１３】
また、特許文献２に開示された技術は、被加工物にトーチが接近したことを、接触型、圧力型、誘電型又は静電型等のセンサを使用して検出し、検出後、レーザ発振を許可するものであり、特許文献１に開示されたトーチとは異なって、トーチ先端が被加工物に接触しなければレーザ照射できないものではないため、被加工物の曲面及び段差等に対してレーザ加工を行うことができる可能性がある。しかしながら、特許文献２に開示された技術は、手元スイッチをオンにした状態において、何らかの形でセンサが感知可能な被加工物又はその他の物質等に接近し、センサが被加工物にトーチが接近したことを検知した場合、意図しないレーザ光を出射する虞があり、必ずしも安全が確保されるとはいえない。
【００１４】
また、特許文献３に開示されたトーチは、２種類の検出器を装備しているため、トーチが複雑な構造を有するものになり、２種類のセンサの調整及び保守が煩雑であるという問題点がある。
【００１５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、簡単な構成で被加工物との位置関係を検知でき、安全性が高い手持ち型のレーザ加工装置及びこれを使用したレーザ加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係るレーザ加工装置は、レーザ光を光伝送部によって出射光学部に伝送し、この出射光学部によって被加工物に前記レーザ光を照射してレーザ加工を行うレーザ加工装置において、前記出射光学部はトーチ本体と、このトーチ本体の先端に設けられた被加工物検出プローブと、前記トーチ本体の先端から所定の距離の位置に焦点を合わせてレーザ光を出射する集光レンズと、前記プローブに電源を与えて前記プローブと前記被加工物との間の距離に基づいて変化する信号を入力することにより前記距離を求める第１回路と、前記プローブからの信号に基づいて前記プローブと前記被加工物との間の接触を検出する第２回路と、前記プローブの前記被加工物への接触及び前記プローブと前記被加工物との間の距離により前記レーザ光の発振を制御する制御部と、を有することを特徴とする。
【００１７】
これにより、単一の被加工物検出センサによってレーザ加工前の被加工物の有無及びレーザ加工中の被加工物検出プローブと被加工物との間の距離の検出を行うことができるため、レーザ加工装置のメンテナンス性が向上する。
【００１８】
前記制御部は前記プローブと前記被加工物とが接触したことを検出するまでは前記レーザ光の発振を行わないことが好ましい。
【００１９】
これにより、意図しないレーザ光が出射される可能性が低くなり、安全性の高いレーザ加工装置を得ることができる。
【００２０】
なお、前記プローブは静電容量型センサのプローブであり、前記プローブと前記被加工物との間の距離に基づいて変化する信号は、前記プローブと前記被加工物との間の静電容量の検出信号であっても良い。
【００２１】
また、前記プローブは渦電流センサのプローブであり、このプローブはセンサコイルを有し、前記プローブと前記被加工物との間の距離に基づいて変化する信号は、前記センサコイルのインピーダンスの検出信号であっても良い。
【００２２】
前記トーチ本体にレーザ照射を指示する手元スイッチが備えられていることが好ましい。
【００２３】
また、前記トーチ本体と接近した位置にレーザ照射を指示するフットスイッチが備えられていても良い。
【００２４】
更に、前記トーチ本体か又はこれに接近した位置に装置全体のシャットダウンを行う安全スイッチが備えられていても良い。
【００２５】
本発明に係るレーザ加工方法は、被加工物検出プローブに電源を与えて前記プローブと被加工物との間の接触を検出する工程と、前記接触を検出したときに制御部によって必要に応じてガスを前記被加工物に供給する工程と、前記制御部によってレーザ発振器の励起電流を必要な出力が得られるレベルまで上昇させる工程と、からなるレーザ加工準備段階と、前記被加工物検出プローブと前記被加工物とが所定の距離範囲内に位置していることを検出し、且つ、前記制御部からレーザ出射指令を受けたときにレーザを発振させてレーザ加工を開始し、前記被加工物検出プローブと前記被加工物との距離が前記所定の距離範囲内に位置している間は継続的に前記レーザ加工を行う工程と、からなるレーザ加工プロセスの２段階のステップからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、単一の被加工物検出センサによって、レーザ加工開始前の被加工物検出プローブと被加工物との接触検出及びレーザ加工中の被加工物検出プローブと被加工物との距離検知を行うことで出射光学部の構成が簡単になり、出射光学部の価格低減及び保守性の向上が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。先ず、本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係るレーザ加工装置の構成を示す説明図、図２は、トーチ本体１００の構成を示す説明図、図３は、静電容量検出回路７のＣ／Ｖ電圧出力例を示すグラフ、図４は本実施形態に係るレーザ加工装置のレーザ加工の準備段階の制御シーケンス例、図５（ａ）は本実施形態に係るレーザ加工装置のレーザ加工プロセスの制御シーケンス例、図５（ｂ）はＣ／Ｖ電圧出力の検出信号レベル範囲の設定例を示すグラフである。
【００２８】
本実施形態に係るレーザ加工装置は、図１に示すように、レーザ発振器１１から出力されたレーザ光が光ファイバ等の光伝送部１５によって伝送され、トーチ本体１００の先端よりレーザ光６が出射される。図２に示すように、トーチ本体１００は、把持筒１の先端に先細の筒形状の把持筒絶縁部３が取り付けられ、この把持筒絶縁部３の先端部に導体で形成された被加工物検出プローブとして静電容量型センサのセンサプローブ４が設けられている。このセンサプローブ４はトーチを兼ねるものである。また、把持筒１内部には、把持筒１の中心軸及びレーザ光の光軸と同軸状になるように集光レンズ２が配置され、この集光レンズ２によって、レーザ発振器１１から出力され光伝送部１５によって伝送されたレーザ光６がトーチ本体１００の先端から所定の距離の位置に焦点を合わせて出射される。この焦点の位置（集光位置）に、接地された金属製の被加工物２０が配置されることにより、被加工物２０に対し、レーザ加工が行われる。
【００２９】
また、トーチ本体１００はプロセスガス供給部１２に繋がっており、レーザ加工時等に必要に応じてガス制御用電磁弁１３が開かれ、センサプローブ４（トーチ）の先端から被加工物２０の加工箇所にアシストガス等が供給される。また、トーチ本体１００及びレーザ発振器１１は、必要に応じて空冷チラー１４によって冷却される。また、トーチ本体１００には、作業者がレーザ照射を指示するための手元スイッチ５が備えられ、これにより、トーチ本体１００が構成されている。
【００３０】
手元スイッチ５は、制御部としての加工装置制御部８に接続されている。加工装置制御部８にはセンサプローブ４に接続された静電容量検出回路７から出力されるＣ／Ｖ電圧出力７５及び接触検出電圧出力７６が入力される。また、トーチ本体１００と近接した場所に、フットスイッチ１６が設けられ、このフットスイッチ１６は加工装置制御部８に接続されている。フットスイッチ１６は手元スイッチ５と同様の機能を有するものであり、作業者は手元スイッチ５を操作する代わりにフットスイッチ１６を操作することでレーザ照射の指示を行うこともできる。
【００３１】
静電容量検出回路７は、検出用発振器７１から静電容量Ｃｘの計測のための交流信号をセンサプローブ４と被加工物２０との間に印加し、センサプローブ４と被加工物２０との間の距離に基づいて変化する静電容量Ｃｘを検出し、静電容量Ｃｘからセンサプローブ４と被加工物２０との間の距離を求める第１回路と、センサプローブ４からの信号に基づいてセンサプローブ４と被加工物２０との間の接触を検出する第２回路とを備えている。検出用発振器７１からセンサプローブ４と被加工物２０との間に印加された交流信号によってセンサプローブ４と被加工物２０との間の静電容量Ｃｘに誘起される電圧がＣ／Ｖ用アンプ７２によって増幅され、Ｃ／Ｖ変換器７３によって直流電圧信号であるＣ／Ｖ電圧出力７５に変換されて加工装置制御部８に出力される。静電容量Ｃｘは、センサプローブ４と被加工物２０との間の距離に従って変化し、図３に示すように、センサプローブ４と被加工物２０との間の距離が小さくなるにつれ、Ｃ／Ｖ電圧出力７５は増大する。
【００３２】
一方、センサプローブ４と何らかの物質が接触したとき、この出力電圧は、接触検出アンプ７４によって増幅され、接触検出電圧出力７６として加工装置制御部８に出力される。このとき、センサプローブ４が接触した物質が被加工物２０である場合は、被加工物２０が金属であるため、非接触時に検出される通常の出力値とは異なる大きな出力電圧が得られる。
【００３３】
加工装置制御部８は、Ｃ／Ｖ電圧出力７５及び接触検出電圧出力７６の検出信号レベルを判断して、レーザ発振可否を判断する。Ｃ／Ｖ電圧出力７５の所定の検出信号レベル範囲及び接触検出電圧出力７６の所定の検出信号レベルは、被加工物２０の材質及び／又は形状に従って設定されるものであり、上述のように、センサプローブ４と被加工物２０とが接触したときの接触検出電圧出力７６の検出信号レベルを基準に接触検出電圧出力７６の所定の検出信号レベルを設定すれば、センサプローブ４が接触した物質が非金属の場合の接触検出電圧出力７６の検出信号レベルはこの所定の検出信号レベルを超えないため、センサプローブ４が非金属に接触しても、レーザ照射が行われないよう設定することができ、これにより、レーザ光が作業者に照射されることがなく安全性が向上する。また、被加工物２０がレーザ光６の集光位置に位置しているときのＣ／Ｖ電圧出力７５の検出信号レベルを基準にＣ／Ｖ電圧出力７５の所定の検出信号レベル範囲を設定すれば、レーザ加工中の合焦点位置の検出を行うことができる。
【００３４】
また、加工装置制御部８は、作業者の保護具着用を示す信号等の安全対策に係わる外部インターロック信号９を常時監視し、このインターロック信号９が有効になっているときは、レーザ照射指令信号１０がレーザ発振器１１に出力されない。このとき表示灯１８を点灯させることもできる。
【００３５】
本実施形態に係るレーザ加工装置は、インターロック信号９が有効になっていないとき、手元スイッチ５（又はフットスイッチ１６）がオン状態であり、加工装置制御部８によって接触検出電圧出力７６の検出信号レベルが所定値を超えたと判断され、次にＣ／Ｖ電圧出力７５の検出信号レベルが所定の範囲内であると判断されたときに、レーザ発振可であると判断され、レーザ照射指令信号１０がレーザ発振器１１に出力され、レーザ光６が被加工物２０に照射される。
【００３６】
また、加工装置制御部８は、レーザ加工準備の一環として、レーザ安全装置の一つである発振器外部シャッター（図示せず）を開き、必要に応じてガス制御用電磁弁１３を開き、アシストガス等をトーチ（センサプローブ４）から被加工物２０の加工箇所に供給したり、レーザ発振器１１の励起電流を必要な出力が得られるレベルまで上昇させたりする機能も有している。更に、加工装置制御部８には安全スイッチ１７が接続されており、緊急時等にこの安全スイッチ１７を押すことにより装置全体のシャットダウンを行うことができる。これにより、本実施形態に係るレーザ加工装置が構成されている。
【００３７】
次に、上述の如く構成された本実施形態に係るレーザ加工装置の動作について説明する。
【００３８】
作業者が保護具着用等の安全対策を行った状態で手元スイッチ５（又はフットスイッチ１６）をオンの状態にし、センサプローブ４を被加工物２０に接触させると、非接触時に検出される通常の出力値とは異なる大きな出力電圧が検出される。接触検出アンプ７４は、この出力電圧を増幅し、接触検出電圧出力７６として加工装置制御部８に出力することで、加工装置制御部８は、レーザ加工前に被加工物２０が存在していることを検知する。このとき、加工装置制御部８は、レーザ安全装置の一つである発振器外部シャッター（図示せず）を開き、必要に応じてアシストガス等をトーチ（センサプローブ４）から被加工物２０の加工箇所に供給したり、レーザ発振器１１の励起電流を必要な出力が得られるレベルまで上昇させたりする等、レーザ加工準備を行う。
【００３９】
次に、作業者が、センサプローブ４が被加工物２０に接触した状態からセンサプローブ４を離していくと、センサプローブ４と被加工物２０との間の距離に従って静電容量Ｃｘが変化し、この静電容量Ｃｘに誘起される電圧がＣ／Ｖ用アンプ７２によって増幅され、Ｃ／Ｖ変換器７３によって直流電圧信号であるＣ／Ｖ電圧出力７５に変換されて加工装置制御部８に出力される。加工装置制御部８がＣ／Ｖ電圧出力７５の検出信号レベルが所定の範囲内にあることを検知し、即ちレーザ発振可であると判断し、インターロック信号９が有効になっていないときに、レーザ照射指令信号１０がレーザ発振器１１に出力され、レーザ発振器１１から出力したレーザ光６は、光ファイバ等の光伝送部１５を経由して、トーチ本体１００に入射する。
【００４０】
トーチ本体１００に入射したレーザ光６は、集光レンズ２によってトーチ本体１００の先端から所定の距離の位置に焦点を合わせて出射される。この集光位置に被加工物２０があるときに、加工装置制御部８がＣ／Ｖ電圧出力７５の検出信号レベルが所定の範囲内になるように設定されている。これにより、レーザ光６を被加工物２０に照射し、レーザ加工を行う。レーザ加工中も加工装置制御部８は常にＣ／Ｖ電圧出力７５の検出信号レベルを監視している。
【００４１】
作業者が手元スイッチ５（又はフットスイッチ１６）をオフにするか、センサプローブ４と被加工物２０との距離が離れ、Ｃ／Ｖ電圧出力７５の検出信号レベルが所定範囲外になったとき、加工装置制御部８はレーザ発振不可であると判断し、レーザ発振器１１に対するレーザ照射指令信号１０の出力を停止する。これによりレーザ発振が停止され、レーザ加工が停止する。
【００４２】
次に、本実施形態に係るレーザ加工装置の制御シーケンス例について説明する。
【００４３】
先ず、レーザ加工準備段階について説明する。先ず、作業者は、保護具着用等の安全対策を行った状態で、図４に示すように、Ｃ／Ｖ電圧出力７５が所定の検出信号レベル未満であり、且つ、接触検出電圧出力７６が所定の検出信号レベル未満（センサプローブ４と被加工物２０とが非接触の状態）である状態において、トーチ本体１００のセンサプローブ４を被加工物２０に一旦接触させ、レーザ加工準備が完了したことを加工装置制御部８に検知させる（ステップ１）。加工装置制御部８は、トーチ本体１００のセンサプローブ４が被加工物２０に接触する迄はレーザ加工準備を行わない。これにより、センサプローブ４が何らかの形で被加工物２０又はその他の物質等に接近し、Ｃ／Ｖ電圧出力７５が所定の検出信号レベルの範囲内になったとしても、レーザ発振器１１に対するレーザ照射指令信号１０が出力されず、これにより意図しないレーザ光が出射される虞がない。
【００４４】
接触検出電圧出力７６が所定の検出信号レベル以上になったことにより、被加工物２０の存在を検知した加工装置制御部８は、レーザ安全装置の一つである発振器外部シャッター（図示せず）を開き、必要に応じてアシストガス等をトーチ（センサプローブ４）から被加工物２０の加工箇所に供給したり、レーザ発振器１１の励起電流を必要な出力が得られるレベルまで上昇させたりする等、レーザ加工準備を行う（ステップ２）。これによりレーザ加工準備段階が完了する。
【００４５】
次に、レーザ加工プロセスについて説明する。図５（ａ）に示すように、作業者は、保護具着用等の安全対策を行った状態（インターロック信号９がＯＮ状態ではなく（ステップ１）、且つ、ガス確認及び保護メガネ確認がＹｅｓである状態（ステップ２））で、手元スイッチ５（又はフットスイッチ１６）をオンの状態にすると共に、被加工物２０に接触しているトーチ本体１００のセンサプローブ４を被加工物２０から離していく。このとき、図５（ｂ）に示すように、加工装置制御部８は、Ｃ／Ｖ電圧出力７５の検出信号レベルにより、被加工物２０に近接した状態（レベル１）と、被加工物２０から５ｍｍ以上離れた状態（レベル２）とを判断し、Ｃ／Ｖ電圧出力７５の検出信号レベルがレベル１以下になったことを確認したとき（ステップ３）、レーザ照射指令信号１０をレーザ発振器１１に出力し（ステップ４）、レーザ光６が被加工物２０に照射される（ステップ５）。
【００４６】
全ての工程において、作業者の保護具着用を示す信号等の安全対策に係わる外部インターロック信号９は、加工装置制御部８によって常時監視され、外部インターロック信号９が有効になっている場合にはレーザ照射指令信号１０が出力されない。また、いかなるステップにおいても、安全スイッチ１７がＯＮ状態になった場合は、装置全体のシャットダウンが行われる。
【００４７】
手元スイッチ５（又はフットスイッチ１６）がオフの状態になったとき、センサプローブ４が被加工物２０から離れ、Ｃ／Ｖ電圧出力７５の検出信号レベルがレベル２未満になったとき、又はセンサプローブ４が被加工物２０に接近し、Ｃ／Ｖ電圧出力７５の検出信号レベルがレベル１を超えたとき（ステップ６）、レーザ発振は停止される（ステップ７）。そして、レーザ発振停止状態が所定時間以上持続すれば、アシストガスの供給は停止され、発振器外部シャッター（図示せず）も閉じられる（ステップ８）。その後、再びレーザ加工を開始するためには、改めて図４に示すレーザ加工準備段階から開始する。
【００４８】
本実施形態によれば、センサプローブ４によって、レーザ加工開始前のトーチ本体１００と被加工物２０との接触検出及びレーザ加工中のトーチ本体１００と被加工物との距離の検知を行うことができるため、トーチ本体１００の構成が簡単になり、トーチ本体１００の価格低減と保守性向上とが実現できる。
【００４９】
また、先ず、トーチ本体１００と被加工物２０の接触の確認を行い、次にレーザ加工中のトーチ本体１００と被加工物との距離が一定の範囲内にあるときにのみレーザ加工を行うため、誤作業が少なく、また、このとき、被加工物２０が金属であるかどうかを確認し、被加工物２０が非金属であればレーザが出射されないため、レーザ光が作業者に照射されることがなく、安全性が高いレーザ加工を実現することができる。
【００５０】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。上述の第１実施形態では、被加工物検出センサが静電容量型センサであったのに対し、本実施形態においては被加工物検出センサが渦電流センサである点が異なり、それ以外は第１実施形態と同様の構造を有している。
【００５１】
本実施形態に係るレーザ加工装置は、手持ち型出射光学部の前方に被加工物検出センサとしての渦電流センサのセンサプローブが設けられている。このセンサプローブはセンサコイルを内蔵しており、このセンサコイルに高周波電流を流すことにより高周波磁界を発生させる。この磁界内に被加工物があると、電磁誘導作用によって、被加工物表面に磁束の通過が起こり、垂直方向の渦電流が流れ、センサコイルのインピーダンスが変化する。渦電流センサは、この現象による発振状態の変化により距離を測定するものであり、センサコイルと被加工物との距離が近くなるにつれ、発振の振幅は小さく、基準波形との位相ズレが大きくなる。この振幅及び位相の変化を検出するか又は発振の振幅を整流して直流電圧の変化として検出することによりセンサプローブと被加工物との間の距離を測定するものである。
【００５２】
本実施形態に係るレーザ加工装置において、被加工物検出センサを渦電流センサとした以外の構成、動作及び作用は上述の第１実施形態に係るレーザ加工装置と同様である。
【００５３】
本発明によれば、単一の被加工物検出センサによって、レーザ加工開始前の出射光学部と被加工物との接触検出及びレーザ加工中の被加工物との合焦点検出を行うことができるため、出射光学部の構成が簡単になり、出射光学部の価格低減と保守性向上とが実現できる。
【００５４】
また、作業者が被加工物に出射光学部を接触させるまでは加工装置制御部がレーザ照射指令信号を出力せず、先ず、出射光学部と被加工物の接触の確認を行い、次にレーザ加工中の合焦点位置を検出し、レーザ加工を行うという２つの段階を有する制御シーケンスを採用することによって、誤作業が少なく、また、このとき、被加工物が金属であるかどうかを確認し、被加工物が非金属であればレーザが出射されないため、レーザ光が作業者に照射されることがなく、安全性が高いレーザ加工を実現することができる。
【００５５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、実施形態に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲において、種々の変更が可能であり、そのような変更を伴うレーザ加工装置もまた本発明の技術的範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るレーザ加工装置の構成を示す説明図である。
【図２】トーチ本体１００の構成を示す説明図である。
【図３】静電容量検出回路７のＣ／Ｖ電圧出力例を示すグラフである。
【図４】本発明の第１実施形態に係るレーザ加工装置のレーザ加工の準備段階の制御シーケンス例である。
【図５】（ａ）は、本発明の第１実施形態に係るレーザ加工装置のレーザ加工プロセスの制御シーケンス例、（ｂ）はＣ／Ｖ電圧出力の検出信号レベル範囲の設定例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５７】
１  ；把持筒
２  ；集光レンズ
３  ；把持筒絶縁部
４  ；センサプローブ
５  ；手元スイッチ
６  ；レーザ光
７  ；静電容量検出回路部
７１；検出用発振器
７２；Ｃ／Ｖ用アンプ
７３；Ｃ／Ｖ変換器
７４；接触検出アンプ
７５；Ｃ／Ｖ電圧出力
７６；接触検出電圧出力
８  ；加工装置制御部
９  ；外部インターロック信号
１０  ；レーザ照射指令信号
１１  ；レーザ発振器
１２  ；プロセスガス供給部
１３  ；ガス制御用電磁弁
１４  ；空冷チラー
１５  ；光伝送部
１６  ；フットスイッチ
１７  ；安全スイッチ
１８  ；表示灯
２０  ；被加工物
１００  ；トーチ本体
Ｃｘ  ；センサプローブ４と被加工物２０との間の静電容量
【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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