(57)【要約】【課題】ノズルまたはセンサコーンに付着した冷却水の水滴を自動的に除去することができるレーザ加工機を提供する。【解決手段】キャリブレーションユニット６０は、倣いセンサの倣いキャリブレーションを実行するためのキャリブレーションプレート６１と、キャリブレーションプレート６１上に設けられた壁部６２とを有する。ノズル５０からキャリブレーションプレート６１の方向へとアシストガスＡＧを噴出すると、壁部６２は、アシストガスＡＧが進行する方向をノズル５０及びセンサコーン４１へと向かわせる。これによって、ノズル５０及びセンサコーン４１に付着した冷却水ＣＷの水滴が吹き飛ばされて除去される。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を射出するレーザ発振器と、
被加工物を載せる加工テーブルと、
センサコーンとノズルとを有し、前記センサコーン及び前記ノズルは、前記被加工物のレーザ加工時に前記ノズルと前記被加工物との距離を設定値に調整するための倣いセンサのセンサ部を構成し、前記レーザ発振器から射出されたレーザ光を前記ノズルより前記被加工物に照射して前記被加工物を加工する加工ヘッドと、
前記ノズルより噴出させるアシストガスを前記加工ヘッドに供給するアシストガス供給部と、
前記被加工物のレーザ加工時に前記ノズルより前記被加工物に噴霧するための冷却水を前記加工ヘッドに供給する冷却水供給部と、
前記倣いセンサ用のキャリブレーションユニットと、
を備え、
前記キャリブレーションユニットは、前記倣いセンサの倣いキャリブレーションを実行するためのキャリブレーションプレートと、前記キャリブレーションプレート上に設けられており、前記ノズルまたは前記センサコーンに付着した前記冷却水の水滴を前記ノズルから噴出されたアシストガスによって吹き飛ばすよう、前記ノズルから前記キャリブレーションプレートの方向へと噴出されたアシストガスが進行する方向を前記ノズル及び前記センサコーンへと向かわせる壁部とを有する
ことを特徴とするレーザ加工機。
【請求項２】
前記壁部は、前記キャリブレーションプレートにおける前記倣いキャリブレーションを実行するための領域を円形に取り囲んでいることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工機。
【請求項３】
前記キャリブレーションプレートは、前記壁部の内側に開口部を有することを特徴とする請求項２に記載のレーザ加工機。
【請求項４】
倣いセンサのセンサ部を構成するセンサコーン及びノズルを有する加工ヘッドの前記ノズルを、前記倣いセンサの倣いキャリブレーションを実行するためのキャリブレーションプレートと、前記キャリブレーションプレート上に設けられた壁部とを有するキャリブレーションユニットにおける前記キャリブレーションプレートに接近させ、
前記ノズルよりレーザ光を射出して被加工物を加工するときに用いられるアシストガスを、前記ノズルから前記キャリブレーションプレートの方向に向けて噴出させ、
前記キャリブレーションプレートの方向へと噴出されたアシストガスが進行する方向を前記壁部によって前記ノズル及び前記センサコーンへと向かわせて、前記ノズルまたは前記センサコーンに付着している水滴を吹き飛ばして除去する
ことを特徴とする水滴除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物にレーザ光を照射して、切断、穴あけ、溶接等の加工を施すレーザ加工機、及び、レーザ加工機のノズルやセンサコーンに付着した水滴を除去するための水滴除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ加工機は、ノズルの先端部からレーザ光を射出して、被加工物に切断、穴あけ、溶接等の加工を施す。また、ノズルの先端部から酸素を含むアシストガスを被加工物に噴出させながらレーザ加工を施すことにより、被加工物の溶融を促進させ、溶融した金属やスラグを効率的に除去することができる。
【０００３】
例えば被加工物が１２ｍｍ以上の板厚を有する鉄の厚板である場合、加工時の過剰な酸化反応を抑制するため、ノズルの先端部の周囲から冷却水を噴霧させながらレーザ加工を施すことがある。特許文献１には、冷却水を噴霧させながらレーザ加工を施すレーザ加工機が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３５３２２２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
被加工物の形状によっては、レーザ加工時に発生する熱により、被加工物が反って端部が浮き上がる場合がある。端部が浮き上がると、噴霧された冷却水が浮き上がった端部で跳ね上がってノズルまたはセンサコーンに水滴として付着する場合がある。
【０００６】
センサコーン及びノズルは倣いセンサのセンサ部を構成している。そのため、ノズルまたはセンサコーンに冷却水の水滴が付着すると静電容量が変化し、ノズルと被加工物との距離（ノズルギャップ）が設定値からずれてしまうことがある。即ち、ノズルまたはセンサコーンへの水滴の付着は、加工不良を発生させる要因となる。
【０００７】
従来では、ノズルまたはセンサコーンに水滴が付着すると、その都度または定期的に作業者がエアーガンやウエスを用いて付着した水滴を除去する。そのため、ノズルまたはセンサコーンへの水滴の付着は、生産性を悪化させる要因となっている。
【０００８】
本発明は、ノズルまたはセンサコーンに付着した冷却水の水滴を自動的に除去することができるレーザ加工機及び水滴除去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】
【０００９】
本発明は、上述した従来の技術の課題を解決するため、レーザ光を射出するレーザ発振器と、被加工物を載せる加工テーブルと、センサコーンとノズルとを有し、前記センサコーン及び前記ノズルは、前記被加工物のレーザ加工時に前記ノズルと前記被加工物との距離を設定値に調整するための倣いセンサのセンサ部を構成し、前記レーザ発振器から射出されたレーザ光を前記ノズルより前記被加工物に照射して前記被加工物を加工する加工ヘッドと、前記ノズルより噴出させるアシストガスを前記加工ヘッドに供給するアシストガス供給部と、前記被加工物のレーザ加工時に前記ノズルより前記被加工物に噴霧するための冷却水を前記加工ヘッドに供給する冷却水供給部と、前記倣いセンサ用のキャリブレーションユニットとを備え、前記キャリブレーションユニットは、前記倣いセンサの倣いキャリブレーションを実行するためのキャリブレーションプレートと、前記キャリブレーションプレート上に設けられており、前記ノズルまたは前記センサコーンに付着した前記冷却水の水滴を前記ノズルから噴出されたアシストガスによって吹き飛ばすよう、前記ノズルから前記キャリブレーションプレートの方向へと噴出されたアシストガスが進行する方向を前記ノズル及び前記センサコーンへと向かわせる壁部とを有することを特徴とするレーザ加工機を提供する。
【００１０】
上記のレーザ加工機において、前記壁部は、前記キャリブレーションプレートにおける前記倣いキャリブレーションを実行するための領域を円形に取り囲んでいることが好ましい。
【００１１】
上記のレーザ加工機において、前記キャリブレーションプレートは、前記壁部の内側に開口部を有することが好ましい。
【００１２】
また、本発明は、上述した従来の技術の課題を解決するため、倣いセンサのセンサ部を構成するセンサコーン及びノズルを有する加工ヘッドの前記ノズルを、前記倣いセンサの倣いキャリブレーションを実行するためのキャリブレーションプレートと、前記キャリブレーションプレート上に設けられた壁部とを有するキャリブレーションユニットにおける前記キャリブレーションプレートに接近させ、前記ノズルよりレーザ光を射出して被加工物を加工するときに用いられるアシストガスを、前記ノズルから前記キャリブレーションプレートの方向に向けて噴出させ、前記キャリブレーションプレートの方向へと噴出されたアシストガスが進行する方向を前記壁部によって前記ノズル及び前記センサコーンへと向かわせて、前記ノズルまたは前記センサコーンに付着している水滴を吹き飛ばして除去することを特徴とする水滴除去方法を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のレーザ加工機及び水滴除去方法によれば、ノズルまたはセンサコーンに付着した冷却水の水滴を自動的に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態のレーザ加工機の全体的な構成例を示す図である。
【図２】図１中の加工ヘッド４０の概略的な構成例を示す図である。
【図３】図２中のノズル５０の断面図である。
【図４】図２中のノズル５０を被加工物Ｗ側から見た平面図である。
【図５】噴霧された冷却水ＣＷが跳ね上がってノズル５０及びセンサコーン４１に水滴として付着している状態を示す側面図である。
【図６】第１実施形態のレーザ加工機で用いられるキャリブレーションユニット６０の構成例を示す斜視図である。
【図７】図６に示すキャリブレーションユニット６０を用いて、ノズル５０またはセンサコーン４１に付着した水滴を除去する水滴除去方法を説明するための図である。
【図８】第２実施形態のレーザ加工機で用いられるキャリブレーションユニット１６０、及び、キャリブレーションユニット１６０を用いる水滴除去方法を説明するための図である。
【図９】図８に示すキャリブレーションユニット１６０を用いた倣いキャリブレーションを説明するための図である。
【図１０】第３実施形態のレーザ加工機で用いられるキャリブレーションユニット２６０、及び、キャリブレーションユニット２６０を用いる水滴除去方法を説明するための図である。
【図１１】図１０に示すキャリブレーションユニット２６０を用いた倣いキャリブレーションを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［第１実施形態］
図１に示すように、第１実施形態のレーザ加工機１は、レーザ光１０ａを被加工物Ｗに照射することにより、被加工物Ｗにレーザ加工を施す。被加工物Ｗは金属の板材である。レーザ加工機１は、レーザ発振器１０と、レーザ加工ユニット２０と、プロセスファイバ２と、制御装置１００と、アシストガス供給部１１０と、冷却水供給部１２０とを備える。
【００１６】
レーザ発振器１０は、レーザ光１０ａを生成して射出する。レーザ発振器１０として、ＣＯ２レーザ発振器、ファイバレーザ発振器、またはダイレクトダイオードレーザ発振器（ＤＤＬ発振器）を用いてもよい。
【００１７】
プロセスファイバ２は、入力端側がレーザ発振器１０に接続され、出力端側がレーザ加工ユニット２０に接続されている。プロセスファイバ２は、レーザ加工ユニット２０に配置されたＸ軸及びＹ軸のケーブルダクト（図示せず）に沿って装着されている。プロセスファイバ２は、レーザ発振器１０から射出されたレーザ光１０ａをレーザ加工ユニット２０へ伝送する。
【００１８】
レーザ加工ユニット２０は、被加工物Ｗを載せる加工テーブル２１と、加工テーブル２１上でＸ軸方向（図１では左右方向）に移動自在である門型のＸ軸キャリッジ２２と、Ｘ軸キャリッジ２２上でＸ軸に垂直なＹ軸方向（図１では手前奥方向）に移動自在であるＹ軸キャリッジ２３とを有する。また、レーザ加工ユニット２０は、Ｙ軸キャリッジ２３に固定されたコリメータユニット３０を有する。
【００１９】
コリメータユニット３０は、プロセスファイバ２の出力端から伝送されたレーザ光１０ａを平行光化して略平行光束とするコリメートレンズ３１と、略平行光束に変換されたレーザ光１０ａをＸ軸及びＹ軸に垂直なＺ軸方向（図１では上下方向）の下方に向けて反射させるベンドミラー３２とを有する。また、コリメータユニット３０は、ベンドミラー３２で反射したレーザ光１０ａを高エネルギ密度に集光させる集光レンズ３３と、加工ヘッド４０とを有する。
【００２０】
コリメートレンズ３１、ベンドミラー３２、集光レンズ３３、及び、加工ヘッド４０は、予め光軸が調整された状態でコリメータユニット３０内に固定されている。
【００２１】
コリメータユニット３０は、Ｙ軸方向に移動自在のＹ軸キャリッジ２３に固定され、Ｙ軸キャリッジ２３は、Ｘ軸方向に移動自在のＸ軸キャリッジ２２に設けられている。よって、レーザ加工ユニット２０は、加工ヘッド４０から射出されるレーザ光１０ａが被加工物Ｗに照射される位置を、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に移動させることができる。加工ヘッド４０は、コリメータユニット３０に対してＺ軸方向に移動自在に設けてある。
【００２２】
制御装置１００は、レーザ発振器１０と、レーザ加工ユニット２０と、アシストガス供給部１１０と、冷却水供給部１２０とを制御する。制御装置１００はＮＣ装置で構成することができる。
【００２３】
図２に示すように、加工ヘッド４０は、センサコーン４１とノズル５０とを有する。図２，図５，図７〜図１１では、加工ヘッド４０の先端部に設けられているセンサコーン４１及びノズル５０のみを示している。センサコーン４１とノズル５０は、ノズル５０と被加工物Ｗとのノズルギャップｇを設定値に調整するための倣いセンサのセンサ部を構成している。
【００２４】
図３は図２中のノズル５０の断面を示している。図４は図２中のノズル５０を被加工物Ｗ（加工テーブル２１）側から見た状態を示している。集光レンズ３３により集光されたレーザ光１０ａは、ノズル５０の内部空間Ｇａを通ってノズル５０の先端部５１の中心穴５２ａから被加工物Ｗに照射される。
【００２５】
図２に示すように、ノズル５０には、アシストガス供給部１１０より酸素を含むアシストガスＡＧが供給され、冷却水供給部１２０より冷却水ＣＷが供給される。アシストガスＡＧ及び冷却水ＣＷは、加工ヘッド４０またはノズル５０の側面の適宜位置に設けた供給口からノズル５０の下方へ供給される。
【００２６】
図３及び図４に示すように、アシストガスＡＧは、ノズル５０の内部空間Ｇｂを通ってノズル５０の先端部５１の中心穴５２ｂから被加工物Ｗに噴出される。ノズル５０の内部空間Ｇａと内部空間Ｇｂとは仕切り５３により分離されている。
【００２７】
ノズル５０の先端部５１の周囲には、冷却水ＣＷを噴霧するための噴出穴５４が形成されている。冷却水ＣＷは、ノズル５０の周方向に螺旋状に形成された導入路５５を通って噴出穴５４から被加工物Ｗに噴霧される。導入路５５と内部空間Ｇｂとは仕切り５６により分離されている。
【００２８】
アシストガスＡＧを被加工物Ｗに噴出させながら、レーザ光１０ａを被加工物Ｗに照射することにより、レーザ加工（具体的には被加工物Ｗの溶融）を促進させることができる。これにより、溶融した金属やスラグを効率的に除去したり、被加工物Ｗの加工速度や加工面の面粗度を向上させたりすることができる。
【００２９】
例えば被加工物Ｗが１２ｍｍ以上の板厚を有する鉄の厚板である場合、レーザ加工時の過剰な酸化反応を抑制するため、ノズル５０の噴出穴５４から冷却水ＣＷを噴霧させながらレーザ加工を施す。
【００３０】
図５に示すように、レーザ加工を施すことによって発生する熱により、被加工物Ｗの既に切断されている部分Ｗａ，Ｗｂが浮き上がる場合がある。噴霧された冷却水ＣＷが浮き上がった部分Ｗａ，Ｗｂで跳ね上がってノズル５０またはセンサコーン４１に水滴として付着する場合がある。
【００３１】
センサコーン４１及びノズル５０は倣いセンサのセンサ部を構成している。そのため、ノズル５０またはセンサコーン４１に冷却水ＣＷが付着すると、静電容量が変化するためノズルギャップｇが増大し、加工不良を発生させる要因となる。
【００３２】
図１に示すように、レーザ加工機１は、加工ヘッド４０（ノズル５０及びセンサコーン４１）に付着した冷却水ＣＷの水滴を除去し、かつ、倣いキャリブレーションを実行するためのキャリブレーションユニット６０を備える。倣いキャリブレーションとは、ノズル５０と被加工物Ｗとのノズルギャップｇが正しく設定値に調整されるよう、ノズルギャップｇを較正することである。キャリブレーションユニット６０は、加工テーブル２１上の加工ヘッド４０の移動範囲内に配置されている。
【００３３】
図６に示すように、キャリブレーションユニット６０は、キャリブレーションプレート６１と円筒状の壁部６２とを有する。壁部６２は、キャリブレーションプレート６１における倣いキャリブレーションを実行するための領域を円形に取り囲んでいる。キャリブレーションプレート６１及び壁部６２の材料としては、鉄またはステンレス鋼を使用するのがよい。第１実施形態では、壁部６２の高さを４．５ｍｍ〜６ｍｍ程度とし、壁部６２の内径をセンサコーン４１の外径とほぼ同じにしている。
【００３４】
キャリブレーションプレート６１における壁部６２の内側に、開口部６３が形成されている。第１実施形態において、キャリブレーションプレート６１には、内周面６２ａの近傍に４つのアークスロット状の開口部６３が形成されている。後述するように、開口部６３よりノズル５０またはセンサコーン４１より除去された水滴が排出される。なお、キャリブレーションプレート６１及び壁部６２の材質、壁部６２の高さ及び内径、並びに、開口部６３の形状及び数は以上の例に限定されるものではない。
【００３５】
図７を用いてレーザ加工機１による水滴除去方法を説明する。制御装置１００は、まず、ノズル５０をキャリブレーションユニット６０の上方まで移動させた後、例えばノズルギャップｇが５ｍｍ以下となるようにノズル５０をキャリブレーションプレート６１における円筒状の壁部６２の中心位置に接近させる。
【００３６】
制御装置１００は、アシストガス供給部１１０を制御して、ノズル５０からアシストガスＡＧをキャリブレーションプレート６１に向けて噴出させる。キャリブレーションプレート６１に噴出されたアシストガスＡＧは、壁部６２に当たってノズル５０及びセンサコーン４１に向かう。即ち、壁部６２は、キャリブレーションプレート６１の方向へと噴出されたアシストガスＡＧが進行する方向をノズル５０及びセンサコーン４１へと向かわせるよう作用する。
【００３７】
ノズル５０またはセンサコーン４１に付着している水滴は、アシストガスＡＧにより吹き飛ばされる。これにより、ノズル５０またはセンサコーン４１に付着している水滴を除去することができる。
【００３８】
例えば、アシストガスＡＧを１ＭＰａのアシストガス圧で２０秒程度噴出させることにより、ノズル５０及びセンサコーン４１に付着している水滴を除去することができる。即ち、アシストガスＡＧは、レーザ加工と水滴除去の２つの工程に用いられる。
【００３９】
なお、センサコーン４１、ノズル５０、及びキャリブレーションユニット６０の壁部６２の形状、並びに、水滴の付着度合に応じて、アシストガス圧や噴出時間を適宜最適な条件に設定することが望ましい。
【００４０】
アシストガスＡＧにより吹き飛ばされた水滴がキャリブレーションプレート６１上に付着する場合がある。キャリブレーションプレート６１上に付着した水滴はアシストガスＡＧにより再度吹き飛ばされるか、開口部６３へ移動する。そのため、キャリブレーションプレート６１上に水滴が付着した場合においても、アシストガスＡＧでキャリブレーションプレート６１上に付着した水滴を除去することができる。
【００４１】
加工テーブル２１に、キャリブレーションユニット６０の開口部６３に連接する開口部を設けてもよい。これにより、開口部６３に移動した水滴を加工テーブル２１側に逃がすことができる。また、キャリブレーションユニット６０と加工テーブル２１との間に水滴を溜める容器を配置してもよい。これにより、開口部６３に移動した水滴を容器に溜めることができる。
【００４２】
水滴の除去が完了したら、制御装置１００は、アシストガスＡＧの噴出を停止させる。
【００４３】
キャリブレーションユニット６０のＸＹ座標、キャリブレーションプレート６１とのノズルギャップｇ、水滴除去条件、及び、水滴除去頻度等の情報データを制御装置１００に予め設定しておくことにより、ノズル５０またはセンサコーン４１に付着した水滴を自動的に除去することができる。
【００４４】
レーザ加工機１は、水滴除去後に、倣いキャリブレーションを実行するようにしてもよい。第１実施形態のレーザ加工機１においては、ノズル５０をキャリブレーションプレート６１における円筒状の壁部６２の中心位置に位置させた状態でそのまま倣いキャリブレーションを実行することができる。
【００４５】
センサ部を構成するセンサコーン４１及びノズル５０に水滴が付着していない状態で、倣いキャリブレーションを実行することにより、倣いセンサが静電容量を精度よく検出することができる。これにより、レーザ加工時のノズルギャップを高い精度で調整することができる。
【００４６】
なお、冷却水ＣＷを使用しないでレーザ加工を行う場合においても、レーザ加工機１は、キャリブレーションユニット６０を用いて倣いキャリブレーションを実行することができる。
【００４７】
［第２実施形態］
第２実施形態のレーザ加工機は、第１実施形態のレーザ加工機１と比較して、キャリブレーションユニットの構成が相違し、他の構成部は同じである。そこで、図８及び図９を用いて、第２実施形態のレーザ加工機におけるキャリブレーションユニット１６０を説明する。なお、説明を分かりやすくするために、キャリブレーションユニット１６０を備える第２実施形態のレーザ加工機もレーザ加工機１と称することとし、図１に示すレーザ加工機１の符号を用いながら第２実施形態のレーザ加工機１を説明する。
【００４８】
加工ヘッド４０（ノズル５０またはセンサコーン４１）に付着した冷却水ＣＷの水滴を除去し、かつ、倣いキャリブレーションを実行するためのキャリブレーションユニット１６０は、加工テーブル２１上の加工ヘッド４０の移動範囲内に配置されている。
【００４９】
図８に示すように、キャリブレーションユニット１６０は、キャリブレーションプレート１６１と、凹部１６２を有する基台１６３とを備える。基台１６３はキャリブレーションプレート１６１上の一部の領域に固定されている。
【００５０】
第２実施形態のレーザ加工機１は、基台１６３を用いてノズル５０またはセンサコーン４１に付着した水滴を除去し、基台１６３が固定されていない領域のキャリブレーションプレート１６１上で、倣いキャリブレーションを実行する。
【００５１】
凹部１６２は、開口部が底面部よりも広い逆円錐台形状を有する。凹部１６２の内周面１６２ａは、ノズル５０及びセンサコーン４１に沿う形状であることが好ましい。基台１６３における凹部１６２の周囲の領域が第１実施形態の壁部６２に相当し、凹部１６２の内周面１６２ａが第１実施形態の壁部６２の内周面６２ａに相当する。
【００５２】
ノズル５０を凹部１６２の底面１６２ｂに接近させた場合に、センサコーン４１の少なくとも一部が凹部１６２内に位置するように凹部１６２の深さを設計することが好ましい。これにより、ノズル５０またはセンサコーン４１に付着した水滴をより効率的に除去することができる。
【００５３】
キャリブレーションユニット１６０を用いる水滴除去方法について説明する。制御装置１００は、まず、ノズル５０をキャリブレーションユニット１６０の基台１６３の上方まで移動させた後、例えばノズルギャップｇが５ｍｍ以下となるようにノズル５０を凹部１６２の底面１６２ｂに接近させる。
【００５４】
制御装置１００は、アシストガス供給部１１０を制御して、図８に示すように、ノズル５０からアシストガスＡＧを底面１６２ｂに向けて噴出させる。底面１６２ｂに噴出されたアシストガスＡＧは、凹部１６２の内周面１６２ａとノズル５０及びセンサコーン４１との間を、内周面１６２ａに沿って上方へと向かう。即ち、凹部１６２の内周面１６２ａ（壁部）は、キャリブレーションプレート１６１（底面１６２ｂ）の方向へと噴出されたアシストガスＡＧが進行する方向をノズル５０及びセンサコーン４１へと向かわせるよう作用する。
【００５５】
ノズル５０またはセンサコーン４１に付着している水滴は、アシストガスＡＧにより吹き飛ばされる。これにより、ノズル５０またはセンサコーン４１に付着している水滴を除去することができる。
【００５６】
例えば、アシストガスＡＧを１ＭＰａのアシストガス圧で２０秒程度噴出させることにより、ノズル５０またはセンサコーン４１に付着している水滴を除去することができる。即ち、アシストガスＡＧは、レーザ加工と水滴除去の２つの工程に用いられる。
【００５７】
なお、センサコーン４１、ノズル５０、及びキャリブレーションユニット１６０の基台１６３の凹部１６２の形状、並びに、水滴の付着度合に応じて、アシストガス圧及び噴出時間を適宜最適な条件に設定することが望ましい。
【００５８】
水滴の除去が完了したら、制御装置１００は、アシストガスＡＧの噴出を停止させる。
【００５９】
キャリブレーションユニット１６０（具体的には基台１６３の凹部１６２）のＸＹ座標、凹部１６２の底面１６２ｂとのノズルギャップ、水滴除去条件、及び、水滴除去頻度等の情報データを制御装置１００に事前に設定しておくことにより、ノズル５０またはセンサコーン４１に付着した水滴を自動的に除去することができる。
【００６０】
レーザ加工機１は、水滴除去後に、倣いキャリブレーションを実行するようにしてもよい。水滴除去後に倣いキャリブレーションを実行する場合、制御装置１００は、図９に示すように、ノズル５０を、基台１６３の上方に移動させた後、基台１６３が固定されていない領域のキャリブレーションプレート１６１上に移動させる。さらに、制御装置１００は、ノズル５０をキャリブレーションプレート１６１に接近させる。
【００６１】
アシストガスＡＧにより吹き飛ばされた水滴がキャリブレーションプレート１６１上に付着する場合がある。そこで、制御装置１００は、ノズル５０をキャリブレーションプレート１６１に接近させた状態で、ノズル５０からアシストガスＡＧを噴出させることにより、キャリブレーションプレート１６１上に付着している水滴を除去することができる。
【００６２】
センサ部を構成するセンサコーン４１及びノズル５０に水滴が付着していない状態で、倣いキャリブレーションを実行することにより、倣いセンサが静電容量を精度よく検出することができる。これにより、レーザ加工時のノズルギャップｇを高い精度で調整することができる。
【００６３】
なお、冷却水ＣＷを使用しないでレーザ加工を行う場合においても、レーザ加工機１は、キャリブレーションユニット１６０を用いて倣いキャリブレーションを実行することができる。
【００６４】
［第３実施形態］
第３実施形態のレーザ加工機は、第２実施形態のレーザ加工機１のキャリブレーションユニット１６０に水滴の排出経路を設けた点で相違し、他の構成部は同じである。そこで、図１０及び図１１を用いて、第３実施形態のレーザ加工機におけるキャリブレーションユニット２６０を説明する。なお、説明を分かりやすくするために、キャリブレーションユニット２６０を備える第３実施形態のレーザ加工機もレーザ加工機１と称することとし、図１に示すレーザ加工機１の符号を用いながら第３実施形態のレーザ加工機１を説明する。
【００６５】
加工ヘッド４０に付着した冷却水ＣＷの水滴を除去し、かつ、倣いキャリブレーションを実行するためのキャリブレーションユニット２６０は、加工テーブル２１上の加工ヘッド４０の移動範囲内に配置されている。
【００６６】
図１０に示すように、キャリブレーションユニット２６０は、キャリブレーションプレート２６１と、凹部２６２を有する基台２６３とを備える。基台２６３はキャリブレーションプレート２６１上の一部の領域に固定されている。
【００６７】
第３実施形態のレーザ加工機１は、基台２６３を用いてノズル５０またはセンサコーン４１に付着した水滴を除去し、基台２６３が固定されていない領域のキャリブレーションプレート２６１上で、倣いキャリブレーションを実行する。
【００６８】
凹部２６２は、開口部が底面部よりも広い逆円錐台形状を有する。凹部２６２の内周面２６２ａは、ノズル５０及びセンサコーン４１に沿う形状であることが好ましい。基台２６３における凹部２６２の周囲の領域が第１実施形態の壁部６２に相当し、凹部２６２の内周面２６２ａが第１実施形態の壁部６２の内周面６２ａに相当する。
【００６９】
ノズル５０を凹部２６２の底面２６２ｂに接近させた場合に、センサコーン４１の少なくとも一部が凹部２６２内に位置するように凹部２６２の深さを設計することが好ましい。凹部２６２の内周面２６２ａの形状や深さを上記の形状や深さにすることにより、ノズル５０またはセンサコーン４１に付着した水滴をより効率的に除去することができる。
【００７０】
基台２６３には、凹部２６２の上端部近傍に排出口２６４ａを有する排出経路２６４ｂが形成されている。外部から排出経路２６４ｂ内を吸引することができる。なお、基台２６３に吸引口２６４ｃを設けてもよいし、キャリブレーションプレート２６１に排出経路２６４ｂと連結する貫通孔２６４ｄを設けてもよい。
【００７１】
キャリブレーションユニット２６０を用いる水滴除去方法について説明する。制御装置１００は、まず、ノズル５０をキャリブレーションユニット２６０の基台２６３の上方まで移動させた後、例えばノズルギャップが５ｍｍ以下となるようにノズル５０を基台２６３の凹部２６２の底面２６２ｂに接近させる。
【００７２】
制御装置１００は、外部から吸引口２６４ｃまたは貫通孔２６４ｄを介して排出経路２６４ｂ内を吸引するよう、図示していない吸引装置を制御する。これにより、凹部２６２の開口部周辺の空気が排出口２６４ａから排出経路２６４ｂを通って外部へ排出される。
【００７３】
制御装置１００は、アシストガス供給部１１０を制御して、図１０に示すように、ノズル５０からアシストガスＡＧを凹部２６２の底面２６２ｂに向けて噴出させる。底面２６２ｂに噴出されたアシストガスＡＧは、凹部２６２の内周面２６２ａとノズル５０及びセンサコーン４１との間を、内周面２６２ａに沿って上方へと向かう。キャリブレーションユニット１６０と同様に、凹部２６２の内周面２６２ａ（壁部）は、キャリブレーションプレート２６１（底面２６２ｂ）の方向へと噴出されたアシストガスＡＧが進行する方向をノズル５０及びセンサコーン４１へと向かわせるよう作用する。
【００７４】
ノズル５０またはセンサコーン４１に付着している水滴は、アシストガスＡＧにより吹き飛ばされる。これにより、ノズル５０及びセンサコーン４１に付着している水滴を除去することができる。
【００７５】
例えば、アシストガスＡＧを１ＭＰａのアシストガス圧で２０秒程度噴出させることにより、ノズル５０及びセンサコーン４１に付着している水滴を除去することができる。即ち、アシストガスＡＧは、レーザ加工と水滴除去の２つの工程に用いられる。
【００７６】
アシストガスＡＧにより吹き飛ばされた水滴は、排出経路２６４ｂ内が外部から吸引されているため、排出口２６４ａから排出経路２６４ｂを通って外部へ排出される。
【００７７】
なお、センサコーン４１、ノズル５０、及びキャリブレーションユニット２６０の基台２６３の凹部２６２の形状、並びに、水滴の付着度合に応じて、アシストガス圧、アシストガス噴出時間、及び吸引条件を適宜最適な条件に設定することが望ましい。
【００７８】
水滴の除去が完了したら、制御装置１００は、アシストガスＡＧの噴出、及び、外部からの吸引を停止させる。
【００７９】
キャリブレーションユニット２６０（具体的には基台２６３の凹部２６２）のＸＹ座標、凹部２６２の底面２６２ｂとのノズルギャップｇ、水滴除去条件、及び、水滴除去頻度等の情報データを制御装置１００に事前に設定しておくことにより、ノズル５０またはセンサコーン４１に付着した水滴を自動的に除去することができる。
【００８０】
レーザ加工機１は、水滴除去後に、倣いキャリブレーションを実行するようにしてもよい。水滴除去後に倣いキャリブレーションを実行する場合、制御装置１００は、図１１に示すように、ノズル５０を、基台２６３の上方に移動させた後、基台２６３が固定されていない領域のキャリブレーションプレート２６１上に移動させる。さらに、制御装置１００は、ノズル５０をキャリブレーションプレート２６１に接近させる。
【００８１】
第３実施形態では、第２実施形態と比較して、アシストガスＡＧにより吹き飛ばされた水滴を排出口２６４ａから排出経路２６４ｂを通って外部へ排出することができる。これにより、キャリブレーションプレート２６１上への水滴の付着を抑制することができる。そのため、ノズル５０からアシストガスＡＧをキャリブレーションプレート２６１上に噴出させる工程を省略することができる。なお、第２実施形態と同様に、ノズル５０からアシストガスＡＧをキャリブレーションプレート２６１上に噴出させてもよい。
【００８２】
センサ部を構成するセンサコーン４１及びノズル５０に水滴が付着していない状態で、倣いキャリブレーションを実行することにより、倣いセンサが静電容量を精度よく検出することができる。これにより、レーザ加工時のノズルギャップｇを高い精度で調整することができる。
【００８３】
なお、冷却水ＣＷを使用しないでレーザ加工を行う場合においても、レーザ加工機１は、キャリブレーションユニット２６０を用いて、倣いキャリブレーションを実行することができる。
【００８４】
本発明は以上説明した本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。
【符号の説明】
【００８５】
１  レーザ加工機
１０  レーザ発振器
１０ａ  レーザ光
２０  レーザ加工ユニット
２１  加工テーブル
４０  加工ヘッド
４１  センサコーン
５０  ノズル
６０，１６０，２６０  キャリブレーションユニット
６１，１６１,２６１  キャリブレーションプレート
６２  壁部
１００  制御装置
１１０  アシストガス供給部
１２０  冷却水供給部
１６２，２６２  凹部
１６２ａ，２６２ａ  内周面（壁部）
Ｗ  被加工物
ＡＧ  アシストガス
ＣＷ  冷却水
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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