(57)【要約】【課題】加工ノズルを損傷させることなく簡易な構成で正確な加工ノズルの検査を容易に行なうことができるノズル検査装置を得ること。【解決手段】加工処理の種類に応じた加工ノズルで被加工物のレーザ加工を行なうレーザ加工機の加工ノズルを検査するノズル検査装置において、上端部が下端部よりも細いテーパー状のゲージ３２と加工ノズルとの間の静電容量を測定する静電容量測定部１４と、ゲージ３２がレーザ出射口に挿入されるよう加工ノズルのゲージ３２に対する高さを制御する加工ヘッド制御部１２と、静電容量が予め設定した所定値を示す際の加工ノズルの高さを検出するＺ座標検出部１３と、検出した加工ノズルの高さに基づいて、加工ノズルが装着対象の加工ノズルに対応するノズル内径を有しているか否かを判定するノズル判定部１６と、ノズル判定部１６の判定結果を出力する判定結果出力部１８と、を備える。【選択図】        図２
2008309590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工処理の種類に応じた加工ノズルからレーザ光を照射して被加工物のレーザ加工を行なうレーザ加工機の前記加工ノズルを検査するノズル検査装置において、
上端部が下端部よりも細いテーパー状の測定子を有するとともに、前記加工ノズルと前記測定子との間の静電容量を測定する静電容量測定部と、
前記測定子が上端部側から前記加工ノズルのレーザ出射口に挿入されるよう、前記被加工物の主面に垂直な方向で前記加工ノズルの前記測定子に対する高さを制御する位置制御部と、
前記測定子が前記レーザ出射口に挿入されて前記静電容量が予め設定した所定値を示す際の前記加工ノズルの高さ方向の位置を位置情報として検出する位置検出部と、
前記位置検出部が検出する位置情報に基づいて、前記加工ノズルが装着対象の加工ノズルに対応するノズル内径を有しているか否かを判定するノズル判定部と、
前記ノズル判定部の判定結果を出力する判定結果出力部と、
を備えることを特徴とするノズル検査装置。
【請求項２】
前記加工ノズル毎の位置情報を予め記憶しておく位置情報記憶部をさらに備え、
前記ノズル判定部は、前記位置情報記憶部が記憶している位置情報と、前記位置検出部が検出する位置情報とを比較することによって、前記加工ノズルが装着対象の加工ノズルに対応するノズル内径を有しているか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載のノズル検査装置。
【請求項３】
前記位置情報に対応するノズル内径に関するノズル内径情報を記憶するとともに、このノズル内径情報を用いて前記位置情報に対応するノズル内径を算出するノズル径算出部をさらに備え、かつ前記位置情報記憶部が記憶する位置情報は前記加工ノズル毎のノズル内径に関する情報を含み、
前記ノズル判定部は、前記位置情報記憶部が記憶する位置情報のノズル内径と、前記ノズル径算出部が算出するノズル内径とを比較することによって、前記加工ノズルが装着対象の加工ノズルに対応するノズル内径を有しているか否かを判定することを特徴とする請求項１または２に記載のノズル検査装置。
【請求項４】
前記判定結果出力部は、前記ノズル径算出部が算出したノズル内径に関する情報を出力することを特徴とする請求項３に記載のノズル検査装置。
【請求項５】
前記ノズル判定部は、前記加工ヘッドへ取り付ける加工ノズルを交換した際に、前記加工ノズルが装着対象の加工ノズルに対応するノズル内径を有しているか否かを判定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のノズル検査装置。
【請求項６】
前記ノズル判定部は、前記加工ノズルを洗浄した後に、前記加工ノズルが装着対象の加工ノズルに対応するノズル内径を有しているか否かを判定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のノズル検査装置。
【請求項７】
加工処理の種類に応じた加工ノズルからレーザ光を照射して被加工物のレーザ加工を行なうレーザ加工機の前記加工ノズルを検査するノズル検査方法において、
上端部が下端部よりも細いテーパー状の測定子が上端部側から前記加工ノズルのレーザ出射口に挿入されるよう、前記被加工物の主面に垂直な方向で前記加工ノズルの前記測定子に対する高さを制御する位置制御ステップと、
前記加工ノズルと前記測定子との間の静電容量を測定する静電容量測定ステップと、
前記測定子が前記レーザ出射口に挿入されて前記静電容量が予め設定した所定値を示す際の前記加工ノズルの高さ方向の位置を位置情報として検出する位置検出ステップと、
検出した位置情報に基づいて、前記加工ノズルが装着対象の加工ノズルに対応するノズル内径を有しているか否かを判定するノズル判定ステップと、
前記加工ノズルが装着対象の加工ノズルに対応するノズル内径を有しているか否かの判定結果を出力する判定結果出力ステップと、
を含むことを特徴とするノズル検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工装置の加工ノズルを検査するノズル検査装置およびノズル検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザ加工装置では、加工処理に応じた加工ノズルを加工ヘッドに装着するとともに、装着した加工ノズルを介して被加工物にレーザ光を照射することによって被加工物のレーザ加工を行っている。このようなレーザ加工装置では、各レーザ加工処理を開始する際に、加工ヘッドに取り付ける加工ノズルの交換を行なっている。
【０００３】
従来、加工ヘッドに取り付けた加工ノズルの種類は、レーザ加工装置の使用者（作業者）が目視などによって確認していた。このため、加工ヘッドに誤った加工ノズルを取り付けた場合であっても、その誤りに気付かない場合があった。
【０００４】
加工ノズルは、加工ノズルの種類毎にレーザ出射口のノズル径（内径）が異なっている。したがって、加工ノズルのノズル内径を測定すれば、加工ヘッドに取り付けられた加工ノズルの種類を判別することができる。
【０００５】
また、レーザ加工中に、加工ノズルが被加工物と接触したり、加工ノズルに被加工物からのスパッタが付着したりすると加工ノズルのレーザ出射口が汚損する。このとき、汚損した加工ノズルのノズル内径を測定すると、汚損物の影響でノズル内径の測定値が小さくなる。したがって、加工ノズルのノズル内径を測定すれば、加工ノズルが汚損しているか否かを判別することができる。
【０００６】
特許文献１に記載のディスク内径検査方法では、ディスクの穴にテーパーを有した所定寸法の限界ゲージを挿入している。そして、限界ゲージがディスクの穴を通過することができずディスクが変位した場合に、このディスクの変位を検出することによって、ディスクの内径を検査している。
【０００７】
【特許文献１】特開平２−２１３７０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の技術では、ゲージをディスク（測定対象物）の穴に押し当てて測定対象物の内径を測定しているのでゲージや測定対象物を損傷させてしまう場合があるといった問題があった。
【０００９】
また、測定対象物の内径が基準範囲よりも大きすぎる場合、測定対象物の内径を検査することができないといった問題があった。また、種々の内径を有した測定対象物を測定する際には、測定対象物毎に所定の外径を有したゲージを準備する必要があり、測定対象物の内径を測定する装置が複雑化するとともに、測定処理に手間がかかるといった問題があった。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、加工ノズルを損傷させることなく簡易な構成で正確な加工ノズルの検査を容易に行なうことができるノズル検査装置およびノズル検査方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、加工処理の種類に応じた加工ノズルからレーザ光を照射して被加工物のレーザ加工を行なうレーザ加工機の前記加工ノズルを検査するノズル検査装置において、上端部が下端部よりも細いテーパー状の測定子を有するとともに、前記加工ノズルと前記測定子との間の静電容量を測定する静電容量測定部と、前記測定子が上端部側から前記加工ノズルのレーザ出射口に挿入されるよう、前記被加工物の主面に垂直な方向で前記加工ノズルの前記測定子に対する高さを制御する位置制御部と、前記測定子が前記レーザ出射口に挿入されて前記静電容量が予め設定した所定値を示す際の前記加工ノズルの高さ方向の位置を位置情報として検出する位置検出部と、前記位置検出部が検出する位置情報に基づいて、前記加工ノズルが装着対象の加工ノズルに対応するノズル内径を有しているか否かを判定するノズル判定部と、前記ノズル判定部の判定結果を出力する判定結果出力部と、を備える。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、テーパー状の測定子と加工ノズルとの間の静電容量が予め設定した所定値を示す際の加工ノズルの高さ方向の位置に基づいて、加工ノズルが装着対象の加工ノズルに対応するノズル内径を有しているか否かを判定するので、加工ノズルを損傷させることなく簡易な構成で正確な加工ノズルの検査を容易に行なうことが可能になるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明に係るノズル検査装置およびノズル検査方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。以下では、説明の便宜上、被加工物の主面と平行な方向をＸＹ方向とし、被加工物の主面に垂直な方向をＺ軸方向として説明する。
【００１４】
実施の形態
図１は、本発明の実施の形態に係るノズル検査装置を有したレーザ加工装置の概略構成を示す斜視図である。なお、レーザ加工装置１００の構成部材としては集塵部など種々の部材を有するが、本発明と直接関係しない部材においては記載を省略する。
【００１５】
本実施の形態にかかるレーザ加工装置１００は、被加工物（ワーク）２５のレーザ加工を行なう加工機構２と、加工ノズル３１の検査を行なうノズル検査装置１と、加工ヘッド２０へ取り付ける加工ノズル３１の交換を行う複数のノズルチェンジャ（ノズル交換装置）５０と、を備えている。ノズル検査装置１とノズルチェンジャ５０は、例えば加工機構２の外部領域に設けられている。
【００１６】
ノズル検査装置１は、加工ヘッド２０と加工ノズル３１との間の静電容量の変化を測定する静電容量測定ユニット３０、静電容量測定ユニット３０を制御して加工ノズル３１の内径算出などを行なうノズル検査機構４０を有している。静電容量測定ユニット３０は、ノズル検査機構４０に接続されている。
【００１７】
静電容量測定ユニット３０は、測定対象となる加工ノズル３１のレーザ出射口へ挿入するテーパー状のゲージ（測定子）３２を備えている。ゲージ３２は、先端部（上端部）がＺ軸方向（鉛直方向）のプラス側（上側）へ延びるよう静電容量測定ユニット３０内に配設されている。ゲージ３２は、上端部側が下端部側よりも細いテーパー形状を成している。また、加工ノズル３１は、レーザ出射口がＺ軸方向のマイナス側（下側）を向くよう加工ヘッド２０に取り付けられる。
【００１８】
ノズル検査装置１は、加工ヘッド２０に取り付けられた加工ノズル３１をゲージ３２側へ降下させながら、静電容量測定ユニット３０を用いて加工ノズル３１とゲージ３２との間の静電容量の変化を測定し、この測定値に基づいて加工ノズル３１（レーザ出射口の内径など）の検査を行なう。
【００１９】
本実施の形態のノズル検査装置１は、加工ヘッド２０に取り付ける加工ノズル３１を新たな加工ノズル３１に交換して新たなレーザ加工を開始する前などに、加工ノズル３１の検査を行なう。
【００２０】
ノズル検査機構４０は、静電容量測定ユニット３０と加工ヘッド２０に接続されており、静電容量測定ユニット３０の動作と加工ヘッド２０の動作を制御する。なお、ここでは加工機構２がレーザ加工を行う際の加工機構２を制御する装置の図示を省略している。また、ここでは加工テーブル２２上で加工ヘッド２０を移動させて被加工物２５のレーザ加工を行う場合のレーザ加工装置１００の構成について説明したが、レーザ加工装置１００は加工ヘッド２０の代わりに加工テーブル２２を移動させて被加工物２５のレーザ加工を行ってもよい。
【００２１】
各ノズルチェンジャ５０は、それぞれ加工ヘッド２０に着脱自在に取り付けられる加工ノズル３１を１つずつ格納するとともに、加工ヘッド２０へ取り付ける加工ノズル３１の交換を行なう。各ノズルチェンジャ５０が格納する各加工ノズル３１は、加工ノズル３１毎に種々のレーザ出射口（内径）を有している。
【００２２】
例えば、加工ヘッド２０に加工ノズル３１が取り付けられていない状態で、ノズルチェンジャ５０の上部に加工ヘッド２０が停止した場合、ノズルチェンジャ５０は、加工ヘッド２０に加工ノズル３１を取り付ける。また、ノズルチェンジャ５０が加工ノズル３１を格納していない状態で、ノズルチェンジャ５０の上部に加工ヘッド２０が停止した場合、ノズルチェンジャ５０は、加工ヘッド２０から加工ノズル３１を取り外して加工ノズル３１を自装置内に格納する。
【００２３】
加工機構２は、加工台２３、加工テーブル（ワークサポート）２２、加工ヘッド２０を有している。加工台２３は、加工機構２の基部であり、その上面には加工テーブル２２が配設される。加工テーブル２２は、例えば複数の凸部（支持点）で被加工物２５の裏面と当接して被加工物２５を載置する。
【００２４】
加工ヘッド２０は、被加工物２５との間で所定の高さ方向（Ｚ軸方向）に距離を確保しながら被加工物２５上（ＸＹ平面内）を移動するとともに、所定の加工位置で停止して被加工物２５のレーザ加工を行う。加工ヘッド２０は、加工ノズル３１の何れかを取り付けるとともに、取り付けた加工ノズル３１を介して被加工物２５にレーザ光やアシストガスを送出（照射）する。
【００２５】
つぎに、本発明の主たる特徴であるノズル検査装置１の構成および動作手順について説明する。図２は、ノズル検査装置の構成を示すブロック図である。ノズル検査装置１は、入力部１１、加工ヘッド制御部（位置制御部）１２、Ｚ座標検出部（位置検出部）１３、静電容量測定部１４、ノズル径算出部１５、ノズル判定部１６、ノズル情報記憶部１７、判定結果出力部１８、制御部１９を備えている。
【００２６】
入力部１１は、マウスやキーボードを備えて構成されており、加工ヘッド２０に取り付ける加工ノズル３１の種別を識別する情報（ノズル種別情報）などを入力する。入力部１１へのノズル種別情報の入力は、レーザ加工装置１００の使用者によって手入力で行ってもよいし、外部装置内に格納されているＮＣプログラムを読込んでノズル種別情報を抽出することによって行ってもよい。
【００２７】
加工ヘッド制御部１２は、加工ヘッド２０のＸＹ平面内の移動、加工ヘッド２０のＺ軸方向の移動を制御する。加工ヘッド制御部１２は、加工ヘッド２０に取り付けられた加工ノズル３１を検査する際に、加工ヘッド２０をゲージ３２上に移動させるとともに、ゲージ３２が加工ノズル３１のレーザ出射口に挿入されるよう、静電式倣いによって加工ノズル３１を降下させる。
【００２８】
Ｚ座標検出部１３は、加工ノズル３１をゲージ３２側へ降下させて加工ノズル３１の検査を行なう際に、加工ノズル３１の下降位置に応じた加工ノズル３１のＺ座標の絶対値（位置情報）を検出する。
【００２９】
静電容量測定部１４は、テーパー形状を有したゲージ３２を備えており、加工ノズル３１をゲージ３２側へ降下させていく際の、加工ノズル３１とゲージ３２との間の静電容量を測定する。
【００３０】
ノズル径算出部１５は、静電容量測定部１４が測定した静電容量（測定結果）が所定値（例えば０）を示した際にＺ座標検出部１３が検出したＺ座標に基づいて、加工ノズル３１のノズル内径を算出する。ノズル径算出部１５へは、予めゲージ３２の形状に関する情報として後述のノズル径情報１０１（Ｚ座標とノズル内径の対応関係）を格納しておく。ノズル径算出部１５は、ゲージ３２の形状に関する情報と、Ｚ座標検出部１３が検出したＺ座標（加工ノズル３１の高さ）と、に基づいて、加工ノズル３１のノズル内径を算出する。
【００３１】
ノズル情報記憶部１７は、加工ノズル３１に関する情報（後述の加工ノズル情報１０２）を記憶するメモリなどの記憶手段である。加工ノズル情報は、加工ノズル３１毎のノズル内径に関する情報である。
【００３２】
ノズル判定部１６は、ノズル径算出部１５が算出したノズル内径と、ノズル情報記憶部１７内の加工ノズル情報１０２（ノズル内径）に基づいて、ノズル内径の検査を行なった加工ノズル３１が、加工ヘッド２０に装着すべき正しい加工ノズル３１（加工処理に応じた加工ノズル３１）であるか否かを判定する。
【００３３】
判定結果出力部１８は、スピーカなどの音声の出力手段や液晶モニタなどの文字や画像の表示手段を備えて構成されている。判定結果出力部１８は、ノズル判定部１６の判定結果やノズル径算出部１５の算出結果（ノズル内径）などを出力する。判定結果出力部１８は、例えばノズル径算出部１５が算出した加工ノズル３１のノズル内径（算出値）を音声や文字によって出力する。また、判定結果出力部１８は、例えばノズル判定部１６が、加工ヘッド２０に誤った加工ノズル３１が装着されていると判断した場合にアラームを出力する。
【００３４】
制御部１９は、入力部１１、加工ヘッド制御部１２、Ｚ座標検出部１３、静電容量測定部１４、ノズル径算出部１５、ノズル判定部１６、ノズル情報記憶部１７、判定結果出力部１８を制御する。
【００３５】
入力部１１、加工ヘッド制御部１２、Ｚ座標検出部１３、静電容量測定部１４、ノズル径算出部１５、ノズル判定部１６、ノズル情報記憶部１７、判定結果出力部１８、制御部１９が図１のノズル検査機構４０に対応する。また、静電容量測定部１４が、図１の静電容量測定ユニット３０に対応する。
【００３６】
ここで、静電容量測定部１４のゲージ３２の形状と加工ノズル３１の形状について説明する。図３は、ゲージの構成と加工ノズルの構成を示す図である。図３では、ゲージ３２と加工ノズル３１の断面構成を示している。
【００３７】
ゲージ３２は、概略円錐状（概略円錐台状）をなしており、概略円錐状の底面側が台座３５と当接するとともに、概略円錐状の頂点が鉛直方向（Ｚ軸）の上側を向くよう静電容量測定ユニット３０内に配設されている。
【００３８】
加工ノズル３１には、レーザ光を出射するレーザ出射口が加工ノズル３１の中心軸方向に設けられている。加工ノズル３１の検査を行なう際には、ゲージ３２が加工ノズル３１のレーザ出射口に挿入される。加工ノズル３１、ゲージ３２、台座３５などは導電性を有しており、加工ノズル３１とゲージ３２との間に電圧を印加することによって、加工ノズル３１とゲージ３２との間の静電容量が測定される。加工ノズル３１のレーザ出射口（内壁面）にゲージ３２（外壁面）が接触すると、加工ノズル３１とゲージ３２との間の静電容量が０になる。本実施の形態では、加工ノズル３１とゲージ３２との間の静電容量が所定の閾値（０または０近傍の値）になった際の加工ノズル３１のＺ座標に基づいて、加工ノズル３１の内径を測定する。
【００３９】
つぎに、本発明の実施の形態に係るノズル検査装置を有したレーザ加工装置の処理手順について説明する。図４は、本発明の実施の形態に係るレーザ加工装置の処理手順を示すフローチャートである。
【００４０】
図４では、レーザ加工装置１００が、レーザ加工処理として加工処理Ａ１を行なった後、加工ヘッド２０に取り付ける加工ノズル３１を、加工処理Ａ１で用いた加工ノズル３１から加工処理Ａ２で用いる加工ノズル３１に交換し、その後加工処理Ａ２を行なう場合の処理手順について説明する。
【００４１】
レーザ加工装置１００は、加工処理Ａ１に応じた加工ノズル３１を加工ヘッド２０に装着して加工処理Ａ１を行なう（ステップＳ１１０）。加工処理Ａ１が終了すると、加工ヘッド２０は、加工処理Ａ１に用いた加工ノズル３１を格納するためのノズルチェンジャ５０上へ移動する。そして、加工処理Ａ１に用いた加工ノズル３１をノズルチェンジャ５０に格納し、次の加工処理Ａ２に用いる加工ノズル３１を格納しているノズルチェンジャ５０上へ移動する。そして、加工処理Ａ２に用いる加工ノズル３１を加工ヘッド２０に装着する。これにより、レーザ加工装置１００は、加工ヘッド２０に装着する加工ノズル３１の交換を行う（ステップＳ１２０）。
【００４２】
新たな加工ノズル３１を装着した加工ヘッド２０は、静電容量測定部１４（静電容量測定ユニット３０）のゲージ３２上に移動する。そして、加工ノズル３１をゲージ３２に近付けながら加工ノズル３１とゲージ３２との間の静電容量の変化を測定する。ノズル検査装置１は、この測定した静電容量に基づいて加工ノズル３１のレーザ出射口の内径を測定する。ノズル検査装置１は、測定したレーザ出射口の内径に基づいて、加工ヘッド２０に装着されている加工ノズル３１が正しい加工ノズル３１であるか否かを判断（確認）する（ステップＳ１３０）。このとき、判定結果出力部１８は、ノズル判定部１６の判定結果やノズル径算出部１５の算出結果（ノズル内径）などを出力する。
【００４３】
ノズル検査装置１のノズル判定部１６が、加工ヘッド２０に正しい加工ノズル３１が装着されていると判断すると（ステップＳ１４０、Ｙｅｓ）、レーザ加工装置１００は、加工ヘッド２０に装着された加工ノズル３１のＺ軸方向の倣い校正を行なう（ステップＳ１５０）。この倣い校正は、加工ノズル３１を所定の高さまで移動させた際の、加工ノズル３１毎の誤差を補正するための校正である。例えば、加工ヘッド２０を倣い校正用のプレート（校正用プレート）まで移動させ、加工ノズル３１を校正用プレートに接触させる。この加工ノズル３１が校正用プレートに接触する位置を基準位置として、加工ノズル３１を上昇させていく。そして、加工ノズル３１と校正用プレートとの距離（加工ノズル３１の高さ）と、加工ノズル３１と校正用プレートとの間の静電容量の関係を複数位置で取得する。レーザ加工装置１００は、取得した加工ノズル３１の高さのデータと静電容量の関係に基づいて、レーザ加工時の加工ノズル３１のＺ軸方向の制御（静電式倣い）を行なう。
【００４４】
一方、ノズル検査装置１のノズル判定部１６が、加工ヘッド２０に誤った加工ノズル３１が装着されていると判断すると（ステップＳ１４０、Ｎｏ）、レーザ加工装置１００の判定結果出力部１８はアラームなどを出力する（ステップＳ１６０）。
【００４５】
そして、レーザ加工装置１００は、ノズル判定部１６が、加工ヘッド２０に正しい加工ノズル３１が装着されていると判断するまで、ステップＳ１２０〜Ｓ１４０，Ｓ１６０の処理を繰り返す。加工ヘッド２０に誤った加工ノズル３１が装着されている場合、レーザ加工装置１００の使用者は、加工ヘッド２０に取り付ける加工ノズル３１の交換指示（正しい加工ノズル３１を指定する指示）をレーザ加工装置１００に入力する。そして、レーザ加工装置１００は、加工ヘッド２０に装着する加工ノズル３１を誤った加工ノズル３１から正しい加工ノズル３１に交換する（ステップＳ１２０）。その後、ノズル検査装置１は、ゲージ３２を用いて加工ノズル３１のノズル内径を確認し、加工ヘッド２０に装着されている加工ノズル３１が正しい加工ノズル３１であるか否かを判断する（ステップＳ１３０，Ｓ１４０）。
【００４６】
加工ヘッド２０に正しい加工ノズル３１が装着されていると判断され、レーザ加工装置１００が、加工ノズル３１のＺ軸方向の倣い校正を行なうと、レーザ加工装置１００は、次の加工処理Ａ２を行う（ステップＳ１７０）。
【００４７】
つぎに、ノズル検査装置１による加工ノズル３１の検査処理手順を詳細に説明する。図５は、加工ノズルの検査処理の処理手順を示すフローチャートである。図５では、加工ヘッド２０に装着されている加工ノズル３１が正しい加工ノズル３１であるか否かの判断処理（ステップＳ１３０の処理）を示している。
【００４８】
レーザ加工装置１００の加工ヘッド制御部１２は、加工ノズル３１を装着した加工ヘッド２０をＸＹ平面内で移動させ、加工ノズル３１を静電容量測定部１４のゲージ３２上まで移動させる（ステップＳ２１０）。
【００４９】
さらに、加工ヘッド制御部１２は、加工ノズル３１を装着したまま加工ヘッド２０をゲージ３２側へ降下させて、加工ノズル３１のレーザ照射口をゲージ３２に近付ける（ステップＳ２２０）。そして、加工ヘッド制御部１２は、加工ノズル３１のレーザ照射口にゲージ３２を挿入する。加工ノズル３１がゲージ３２側へ下降している間、Ｚ座標検出部１３は、加工ノズル３１のＺ座標を検出し、静電容量測定部１４は、加工ノズル３１とゲージ３２との間の静電容量を測定する。
【００５０】
ノズル径算出部１５は、加工ノズル３１とゲージ３２との間の静電容量が予め設定しておいた所定の閾値ｔ１以下となったか否かを監視する（ステップＳ２３０）。加工ノズル３１とゲージ３２との間の静電容量が閾値ｔ１以下になっていなければ（ステップＳ２３０、Ｎｏ）、ノズル径算出部１５は、ステップＳ２２０，Ｓ２３０の処理を繰り返す。
【００５１】
加工ノズル３１とゲージ３２との間の静電容量が閾値ｔ１以下になると（ステップＳ２３０、Ｙｅｓ）、ノズル径算出部１５は、このときの加工ノズル３１のＺ座標（絶対値）をＺ座標検出部１３から取得する（ステップＳ２４０）。
【００５２】
ここで、加工ノズル３１とゲージ３２との間の静電容量と加工ノズル３１のＺ座標との関係について説明する。図６は、静電容量と加工ノズルのＺ座標の関係を示す図である。図６では、縦軸に加工ノズル３１とゲージ３２との間の静電容量の値を示し、横軸に加工ノズル３１のＺ座標の値（絶対値）を示している。
【００５３】
加工ノズル３１とゲージ３２との間の静電容量は、加工ノズル３１のＺ座標（絶対値）が大きくなるに従って（加工ノズル３１がゲージ３２に近づくに従って）小さくなる。そして、加工ノズル３１のＺ座標が所定の値ｚ１になると、静電容量の値は、予め設定しておいた所定の閾値ｔ１よりも小さくなる。
【００５４】
ノズル径算出部１５は、加工ノズル３１とゲージ３２との間の静電容量が閾値ｔ１以下になった時の加工ノズル３１のＺ座標に基づいて、加工ノズル３１のノズル内径を算出する。ノズル径算出部１５は、Ｚ座標とノズル内径の関係を示す情報として、ノズル径情報（ノズル内径情報）１０１を記憶している。
【００５５】
ここで、ノズル径算出部１５が記憶するノズル径情報１０１について説明する。図７は、ノズル径情報を示す図である。ノズル径情報１０１は、静電容量が閾値ｔ１となった時の加工ノズル３１のＺ座標と、加工ノズル３１のノズル内径との対応関係を示す情報である。本実施の形態では、加工ノズル３１とゲージ３２との間の静電容量が閾値ｔ１となる場合の加工ノズル３１のＺ座標がｚ１である。ノズル径算出部１５は、ノズル径情報１０１に基づいて、Ｚ座標（ｚ１）に対応するノズル内径ｒ１（加工ノズル３１のレーザ出射口の内径）を算出する（ステップＳ２５０）。
【００５６】
ノズル判定部１６は、ノズル径算出部１５が算出したノズル内径と、ノズル情報記憶部１７内の加工ノズル情報１０２とに基づいて、ノズル径算出部１５が算出したノズル内径が加工ヘッド２０に装着されるべき加工ノズル３１に対応するノズル内径であるか否かを判断する。これにより、ノズル判定部１６は、ノズル内径の検査を行なった加工ノズル３１が、加工ヘッド２０に装着すべき正しい加工ノズル３１（加工処理に応じた加工ノズル３１）であるか否かを判定する（ステップＳ２６０）。
【００５７】
ここで、ノズル情報記憶部（位置情報記憶部）１７が記憶する加工ノズル情報（位置情報）１０２について説明する。図８は、加工ノズル情報の構成の一例を示す図である。加工ノズル情報１０２は、加工ノズル３１の種別（ノズル種別）を識別する情報、加工ノズル３１のノズル内径、加工ノズル３１とゲージ３２との間の静電容量が閾値ｔ１となるときの加工ノズル３１のＺ座標などが、それぞれ加工ノズル３１毎に対応付けられた情報テーブルである。
【００５８】
例えば、ノズル種別が「Ｎ００１」の加工ノズル３１は、「ノズル径」が１．０５（ｍｍ）であり、加工ノズル３１とゲージ３２との間の静電容量が閾値ｔ１となるときの加工ノズル３１の「Ｚ座標」は、１１．０である。
【００５９】
ノズル径算出部１５が算出したノズル内径が、加工ヘッド２０に装着されるべき加工ノズル３１に応じたノズル内径である場合（ステップＳ２６０、Ｙｅｓ）、ノズル判定部１６は正しい加工ノズル３１が加工ヘッド２０に装着されていると判定する（ステップＳ２７０）。ノズル径算出部１５が算出したノズル内径が、ノズル径情報１０１内の「ノズル径」に対して所定の誤差範囲内である場合に、ノズル判定部１６は、正しい加工ノズル３１が加工ヘッド２０に装着されていると判定する。例えば、ノズル径情報１０１内の「ノズル径」が１．０５（ｍｍ）である場合、ノズル判定部１６は、ノズル径算出部１５の算出したノズル内径が１．０５（ｍｍ）±０．０５（ｍｍ）の場合に、正しい加工ノズル３１が加工ヘッド２０に装着されていると判定する。
【００６０】
一方、ノズル径算出部１５が算出したノズル内径が、加工ヘッド２０に装着されるべき加工ノズル３１に応じたノズル内径でない場合（ステップＳ２６０、Ｎｏ）、ノズル判定部１６は誤った加工ノズル３１が加工ヘッド２０に装着されていると判定する（ステップＳ２８０）。
【００６１】
ノズル径算出部１５が算出したノズル内径が、ノズル径情報１０１内の「ノズル径」に対して所定の誤差範囲内でない場合に、ノズル判定部１６は、誤った加工ノズル３１が加工ヘッド２０に装着されていると判定する。例えば、ノズル径情報１０１内の「ノズル径」が１．０５（ｍｍ）である場合、ノズル判定部１６は、ノズル径算出部１５の算出したノズル内径が１．０５（ｍｍ）±０．０５（ｍｍ）以外の場合に、誤った加工ノズル３１が加工ヘッド２０に装着されていると判定する。
【００６２】
なお、本実施の形態では、ノズル判定部１６が加工ノズル情報１０２内の「ノズル径」を用いて、加工ヘッド２０に正しい加工ノズル３１が装着されているか否かを判定したが、ノズル判定部１６が加工ノズル情報１０２内の「Ｚ座標」を用いて、加工ヘッド２０に正しい加工ノズル３１が装着されているか否かを判定してもよい。この場合、ノズル径算出部１５は、加工ノズル３１のＺ座標に応じた加工ノズル３１のノズル内径を算出する必要はない。ノズル判定部１６は、Ｚ座標検出部１３が検出した加工ノズル３１のＺ座標と、加工ノズル情報１０２内の「Ｚ座標」とに基づいて、ノズル内径の検査を行なった加工ノズル３１が加工ヘッド２０に装着すべき正しい加工ノズル３１であるか否かを判定する。
【００６３】
ノズル判定部１６が加工ノズル情報１０２内の「ノズル径」を用いて、加工ノズル３１の検査（正しい加工ノズル３１が装着されているか否かの検査）を行なう場合、加工ノズル情報１０２に「Ｚ座標」の情報は不要となる。また、ノズル判定部１６が加工ノズル情報１０２内の「Ｚ座標」を用いて、加工ノズル３１の検査を行なう場合、加工ノズル情報１０２に「ノズル径」の情報は不要となる。
【００６４】
ノズル検査装置１は、加工ヘッド２０に正しい加工ノズル３１が装着されているか否かの検査に限らず、加工ノズル３１にスパッタなどが付着しているか否かの検査（汚損検査）を行なってもよい。この場合も、ノズル検査装置１は、加工ノズル３１のノズル内径を算出するとともに、算出したノズル内径に基づいて加工ノズル３１の検査を行なう。
【００６５】
図９は、加工ノズルの汚損を検査する際のレーザ加工装置の処理手順を示すフローチャートである。図９では、レーザ加工装置１００が、レーザ加工処理として加工処理Ａ３を行なう途中で加工ノズル３１の汚損を検査する場合の処理手順を示している。
【００６６】
レーザ加工装置１００は、加工処理Ａ３に応じた加工ノズル３１を加工ヘッド２０に装着して加工処理Ａ３を開始する（ステップＳ３１０）。レーザ加工装置１００は、加工処理Ａ３を行なっている間、加工ノズル３１が被加工物２５に接触したか否かを監視している（ステップＳ３２０）。
【００６７】
加工処理Ａ３の処理中に加工ノズル３１が被加工物２５に接触すると（ステップＳ３２０、Ｙｅｓ）、レーザ加工装置１００は、加工ノズル３１を装着した加工ヘッド２０を加工エリア外（加工テーブル２２の外側）であって、加工ノズル３１をクリーニングするための場所へ加工ヘッド２０を移動させる。そして、レーザ加工装置１００は、加工ノズル３１をクリーニングする（ステップＳ３３０）。
【００６８】
この後、クリーニングされた加工ノズル３１を装着した加工ヘッド２０は、静電容量測定部１４のゲージ３２上に移動する。そして、加工ノズル３１をゲージ３２に近付けながら加工ノズル３１とゲージ３２との間の静電容量の変化を測定する。ノズル検査装置１は、この測定した静電容量に基づいて加工ノズル３１のレーザ出射口の内径を測定する。ノズル検査装置１は、算出した加工ノズル３１のノズル内径に基づいて、加工ヘッド２０に装着されている加工ノズル３１が清浄であるかスパッタ付着物が残留しているかを判断（確認）する（ステップＳ３４０）。ノズル検査装置１による加工ノズル３１の検査処理は、図５に示した処理手順などによって行う。
【００６９】
ノズル判定部１６は、ノズル径算出部１５が算出したノズル内径が加工ヘッド２０に装着されている加工ノズル３１に応じたノズル内径でないと判断した場合（算出したノズル内径が加工ノズル情報１０２内の「ノズル径」よりも小さい場合）に、加工ノズル３１にスパッタが付着していると判断する。ノズル判定部１６が加工ノズル３１にスパッタが付着していると判断すると（ステップＳ３５０、Ｙｅｓ）、再び加工ノズル３１がクリーニングされる（ステップＳ３３０）。この後、レーザ加工装置１００はノズル判定部１６が加工ノズル３１は清浄であると判断するまでステップＳ３３０〜Ｓ３５０の処理を繰り返す。
【００７０】
ノズル判定部１６は、ノズル径算出部１５が算出したノズル内径が加工ヘッド２０に装着されている加工ノズル３１に応じたノズル内径であると判断した場合に、加工ノズル３１は清浄であると判断する。ノズル判定部１６が加工ノズル３１は清浄であると判断すると（ステップＳ３５０、Ｎｏ）、レーザ加工装置１００は加工処理Ａ３を再開する（ステップＳ３６０）。
【００７１】
以下、レーザ加工装置１００は、加工ノズル３１と被加工物２５が接触した場合には、ステップＳ３２０〜Ｓ３６０の処理を繰り返す。すなわち、加工ノズル３１と被加工物２５が接触すると、加工ノズル３１をクリーニングし、加工ノズル３１からスパッタ付着を除去できた場合に加工処理Ａ３を再開する。
【００７２】
加工処理Ａ３の処理中に加工ノズル３１が被加工物２５に接触していなければ（ステップＳ３２０、Ｎｏ）、レーザ加工装置１００は加工処理Ａ３が終了したか否かを監視する（ステップＳ３７０）。加工処理Ａ３を終了しない場合（ステップＳ３７０、Ｎｏ）、レーザ加工装置１００は、加工処理Ａ３を継続して実行し、加工ノズル３１が被加工物２５に接触したか否かを監視する（ステップＳ３２０）。加工処理Ａ３を終了する場合（ステップＳ３７０、Ｙｅｓ）、ノズル検査装置１による加工処理Ａ３中の加工ノズル３１の検査処理も終了する。
【００７３】
なお、本実施の形態では、レーザ加工装置１００が１つのゲージ３２を備える場合について説明したが、レーザ加工装置１００が複数のゲージ３２を備える構成としてもよい。この場合、加工ヘッド２０に装着する加工ノズル３１の種類に基づいて、加工ノズル３１を検査するゲージ３２の種類を選択する。例えば、ノズル内径の細い加工ノズル３１を測定するためのゲージ３２、ノズル内径の太い加工ノズル３１を測定するためのゲージ３２などをレーザ加工装置１００に配設しておく。また、レーザ加工装置１００が複数のゲージ３２を備える場合、ノズル径算出部１５はゲージ３２毎のノズル径情報１０１を記憶しておき、ノズル情報記憶部１７はゲージ３２毎に加工ノズル情報１０２の「Ｚ座標」を記憶しておく。
【００７４】
また、加工ノズル３１を装着したまま加工ヘッド２０をゲージ３２側へ降下させる際、静電容量が閾値ｔ１近傍となった時点で加工ヘッド２０の降下速度を遅くしてもよい。これにより、閾値ｔ１近傍での静電容量を正確に測定することが可能となる。
【００７５】
また、加工ノズル３１を装着したまま加工ヘッド２０をゲージ３２側へ降下させる際、ゲージ３２の形状（テーパー角度、サイズなど）に基づいて、加工ヘッド２０の降下速度を制御してもよい。例えば、ゲージ３２のテーパー形状（曲線）が、ゲージ３２の太さの上昇率がゲージ３２の下部ほど小さい形状である場合（ゲージ３２の母線が直線である場合よりもゲージ３２の母線が外側に隆起している場合）（ゲージ３２の側面が凸レンズの曲面を有している場合）、ゲージ３２の上部での加工ヘッド２０の降下速度よりも下部での加工ヘッド２０の降下速度を小さくする。
【００７６】
一方、ゲージ３２のテーパー形状が、ゲージ３２の太さの上昇率がゲージ３２の下部ほど大きい形状である場合（ゲージ３２の母線が直線である場合よりもゲージ３２の母線が内側に沈降している場合）（ゲージ３２の側面が凹レンズの曲面を有している場合）、ゲージ３２の下部での加工ヘッド２０の降下速度よりも上部での加工ヘッド２０の降下速度を小さくする。これにより、加工ノズル３１のレーザ照射口（内壁）とゲージ３２（外壁）の間が略一定の速度で小さくなりながら、加工ノズル３１がゲージ３２側に降下することとなる。したがって、ゲージ３２に対する加工ノズル３１の位置（高さ）が何れの位置であっても、加工ノズル３１とゲージ３２との間の静電容量を正確に測定することが可能となる。
【００７７】
また、本実施の形態では、加工ヘッド２０へ取り付ける加工ノズル３１をノズルチェンジャ５０によって交換したが、加工ヘッド２０へ取り付ける加工ノズル３１を手作業で交換してもよい。
【００７８】
また、本実施の形態では、加工ノズル３１のクリーニングを行なった後に、加工ノズル３１の検査を行なう場合について説明したが、加工ノズル３１のクリーニング前に、加工ノズル３１の検査を行なってもよい。
【００７９】
また、本実施の形態では、ノズル径情報１０１がＺ座標とノズル内径の対応関係である場合について説明したが、ノズル径情報１０１は、ゲージ３２の形状（テーパー角度、サイズ、配設位置（高さ））に関する情報であってもよい。この場合、ノズル径算出部１５は、ゲージ３２の形状と座標検出部１３が検出したＺ座標に基づいて、加工ノズル３１のノズル内径を算出する。
【００８０】
また、本実施の形態では、ノズル検査装置１が加工ノズル３１のノズル内径を算出したが、ノズル検査装置１は、例えば軸受け、ディスクなどの加工ノズル３１以外の測定対象物の内径を算出してもよい。
【００８１】
このように実施の形態によれば、ゲージ３２がテーパー形状を有するとともに、加工ノズル３１とゲージ３２との間の静電容量が所定の閾値になった際に検出された加工ノズル３１のＺ座標に基づいて加工ノズル３１の内径を算出するので、加工ノズル３１を損傷させることなく簡易な構成で正確な加工ノズル３１の検査を容易に行なうことが可能となる。
【００８２】
また、加工ノズル３１とゲージ３２との間の静電容量が閾値となる場合の加工ノズル３１のＺ座標を予め記憶しておき、このＺ座標と検出された加工ノズル３１のＺ座標に基づいて加工ノズル３１の検査を行なうので、加工ノズル３１の検査を迅速かつ容易に行なうことが可能となる。
【００８３】
また、加工ノズル３１のＺ座標に対応するノズル内径を予め記憶しておき、このノズル内径に基づいて加工ノズル３１の内径を算出するので、加工ノズル３１の内径を迅速かつ容易に算出することが可能となる。
【００８４】
また、ノズル径算出部１５が算出したノズル内径に関する情報を判定結果出力部１８から出力するので、加工ノズル３１のノズル内径をノズル検査装置１の使用者に容易に通知することが可能となる。
【００８５】
また、加工ヘッド２０へ取り付ける加工ノズル３１を交換した際に加工ノズル３１の検査を行なうので、誤った加工ノズル３１を装着したまま被加工物２５を加工してしまうことを防止できる。また、加工ノズル３１を洗浄した後に加工ノズル３１の検査を行なうので、汚損した加工ノズル３１を迅速に見つけ出すことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
以上のように、本発明に係るノズル検査装置およびノズル検査方法は、レーザ加工装置の加工ノズルの検査に適している。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】実施の形態に係るノズル検査装置を有したレーザ加工装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】ノズル検査装置の構成を示すブロック図である。
【図３】ゲージの構成と加工ノズルの構成を示す図である。
【図４】実施の形態に係るレーザ加工装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】加工ノズルの検査処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】静電容量と加工ノズルのＺ座標の関係を示す図である。
【図７】ノズル径情報を示す図である。
【図８】加工ノズル情報の構成の一例を示す図である。
【図９】加工ノズルの汚損を検査する際のレーザ加工装置の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８８】
１  ノズル検査装置
２  加工機構
１１  入力部
１２  加工ヘッド制御部
１３  座標検出部
１４  静電容量測定部
１５  ノズル径算出部
１６  ノズル判定部
１７  ノズル情報記憶部
１８  判定結果出力部
１９  制御部
２０  加工ヘッド
２２  加工テーブル
２３  加工台
２５  被加工物
３０  静電容量測定ユニット
３１  加工ノズル
３２  ゲージ
３５  台座
４０  ノズル検査機構
５０  ノズルチェンジャ
１００  レーザ加工装置
１０１  ノズル径情報
１０２  加工ノズル情報
【図１】
2008309590.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2008309590.tif 000006
【図５】
2008309590.tif 000007
【図６】
2008309590.tif 000008
【図７】
2008309590.tif 000009
【図８】
2008309590.tif 000010
【図９】
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