(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工材の表面に沿って移動しながら所定の加工を行う加工ヘッドと、この加工ヘッドと一体に移動しながら被加工材の表面との距離を測定するセンサー部と、このセンサー部に測定された距離に基づいて前記加工ヘッドの高さを制御する制御部とからなる加工装置において、
前記センサー部は、前記加工ヘッドに一体に設けられた固定部により加工ヘッドの側部に支持され、
内部に前記センサー部と前記制御部とを接続する感知電極線が配線されるとともに、前記感知電極線から絶縁された筒体と、
この筒体によって前記加工ヘッドの近傍に支持された感知板と、
前記筒体の途中に設けられて感知板を移動可能に支持する支持機構とから構成されたことを特徴とする加工装置の静電容量式倣いセンサー支持機構。
【請求項２】
前記支持機構は、前記筒体に球面を介して摺動自在に支持するスイベル継手と、このスイベル継手を上下方向に摺動自在に支持する上下動機構と、これらスイベル継手および上下動機構に弾性力を作用させて前記感知板を所定の角度に保つばね手段とからなることを特徴とする請求項１に記載の静電容量式倣いセンサー支持機構。
【請求項３】
前記感知板を支持する筒体をフレキシブル金属管により構成したことを特徴とする請求項１に記載の静電容量式倣いセンサー支持機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス切断、プラズマ切断、パウダーマーキング等によって鋼板を切断する切断加工器本体に、静電容量を測定して加工ヘッドと被加工材間の距離を一定に保つセンサー部を設けた静電容量式倣いセンサー支持機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、加工ヘッドと被加工材の加工面との距離を一定に保ちながら鋼板等の切断を行う切断加工機がある。この切断加工機では、加工ヘッド近傍を取り囲むようにしてセンサーリングと呼ばれる環状の電極を設け、この電極と被加工材との間の距離の変化をこれらの間の静電容量の変化として検知するようにしたセンサー部が設けられている。
また、前記センサーリングは、中心電極線および同軸ケーブルを介して制御部に接続されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような構成のセンサー部および中心電極線は、電気的および機械的な保護手段が全く構じられていないため、作業時に接近する人体やその他の導体、あるいは、切断加工時に発生する熱などの影響を受け、測定した静電容量の誤差の原因となる。このため、制御部が距離を誤って認識し、切断加工機の倣い動作が不安定なものになっていた。このことは、急激な高さ変化や障害物を有する被加工材の切断時に、加工ヘッドが加工面に追突し、この変化ともなってセンサー部を破損してしまうといった問題をも発生させていた。
また、加工ヘッドにあっては、被加工材の厚さや切断トーチ先端部の消耗等により切断トーチの交換作業を頻繁に行う必要があるため、加工ヘッド付近を取り囲む位置に設けられたセンサー部は、その交換作業の能率を妨げるものとなっていた。
【０００４】
本発明では、加工ヘッド近傍に設けられたセンサー部からの感知信号を制御部に伝達する中心電極線が、切断加工時に接近する被加工材以外の導体および加工時に発生する熱によって生じる静電容量の測定値の誤認を防ぐとともに、高さ倣い手段の不使用時には、センサー部を加工ヘッド近傍の静電容量検知位置から外れた待避位置に待避させて、切断トーチの交換作業能率を向上させることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、被加工材の表面に沿って移動しながら所定の加工を行う加工ヘッドと、この加工ヘッドと一体に移動しながら被加工材の表面との距離を測定するセンサー部と、このセンサー部に測定された距離に基づいて前記加工ヘッドの高さを制御する制御部とからなる加工装置において、前記センサー部は、前記加工ヘッドに一体に設けられた固定部により加工ヘッドの側部に支持され、内部に前記センサー部と前記制御部とを接続する感知電極線が配線されるとともに、前記感知電極線から絶縁された筒体と、この筒体によって前記加工ヘッドの近傍に支持された感知板と、前記筒体の途中に設けられて感知板を移動可能に支持する支持機構とから構成されたことを特徴とするものである。
請求項２の発明は、請求項１に記載の静電容量式倣いセンサー支持機構において、前記支持機構は、前記筒体に球面を介して摺動自在に支持するスイベル継手と、このスイベル継手を上下方向に摺動自在に支持する上下動機構と、これらスイベル継手および上下動機構に弾性力を作用させて前記感知板を所定の角度に保つばね手段とからなることを特徴とするものである。
【０００６】
請求項３の発明は、前記感知板を支持する筒体をフレキシブル金属管により構成したことを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１および２は倣いセンサー支持機構の一実施形態を示すものであって、符号１は加工ヘッドである。この加工ヘッド１は、被加工面２に沿って移動する移動部３と、この移動部３に支持された加工ヘッド本体４とから構成されている。なお前記加工ヘッド本体４には、具体的には、ガス切断トーチ、レーザー加工ヘッド、プラズマ加工装置が用いられていて、前記被加工面２に対して切断加工などを施すようになっている。
【０００８】
前記移動部３には、支持ブラケット５が設けられており、この支持ブラケット５には、上下動機構６を介して、支持管７が支持されている。また符号８はボルトであって、このボルト８を中心として、支持ブラケット５に対して、上下動機構６および支持管７が回動することができるようになっている。
【０００９】
前記支持管７の下端は、球形のスイベルニップル９と一体化されており、このスイベルニップル９は、これに対応する形状の球面状の凹部を有する分割構造のスイベル継手部材１０により囲まれていて、これらが互いに摺動することができるようになっている。前記スイベル継手部材１０の外周には雄ネジが設けられていて、この雄ネジにスイベルナット１１がねじ込まれている。このスイベルナット１１は、前記スイベル継手部材１０にねじ込むことにより、スイベル継手部材１０を一体化して前記スイベルニップル９を支持させるようになっている。そして、前記スイベルニップル９、スイベル継手部材１０、および、スイベルナット１１によってスイベル継手１２が構成されている。また、前記支持管７が前記上下動機構６に支持されることにより、前記スイベル継手１２の全体が軸線方向（図１の上下方向）に移動自在に支持されている。前記スイベルナット１０の下部には、上部にフランジを有する筒状をなすフランジニップル１３が摺動自在に挿入されており、このフランジニップル１３の上面と前記スイベルニップル１０との間には、一対の皿ばね１４が上下に重ねて設けられていて、スイベルニップル１０の回転、および、フランジニップル１３の上下動により弾性変形するようになっている。さらに、前記スイベル継手部材１０の上部には、フランジ１５を介して圧縮ばね１６が設けられていて、前記支持ブラケット５に対する支持管７の移動により弾性変形するようになっている。
【００１０】
前記フランジニップル１３には、上側感知板１７と下側感知板１８とから構成されている感知板Ｃを支持する感知板支持パイプ１９が取り付けられている。前記上側感知板１７は、ほぼ前記加工ヘッド４を中心とする環状をなし、その下部には、同一の平面形状を有する下側感知板１８が設けられている。これらの感知板のうち、下側感知板１８は被加工面２と向き合うことにより、被加工面２との間の静電容量が変化する電極として機能し、また、上側感知板１７は、前記下側感知板１８を保護する機能を果たしている。前記上下の検知板の１７、１８の間には、絶縁板２０、２０が介在していて、両者を電気的に絶縁し、これらは、ボルト２１によって一体に結合されている。また図２の左側の一方の絶縁板２０は、さらに下側感知板１８と感知板接続パイプ１９とを電気的に絶縁している。
前記下側感知板１８には、感知電極線２２が接続されている。この感知電極線２２は、絶縁管２３を介して絶縁されて前記感知板支持パイプ１９および支持管７内を配線され、図示しない制御部に接続されている。なお絶縁管２３は、例えばセラミックにより構成されており、製作の容易さ、あるいは取扱いの容易さを考慮して、長手方向に分割した構造とすることが望ましい。
【００１１】
次に、本実施形態の作用について説明する。
通常の制御においては、感知板Ｃと被加工材２の表面との間隔が表面との間の静電容量の変化として検出され、この検出された間隔によって加工ヘッド１を制御して上下動させることにより、図１中、実線で示した状態でこの表面との間の間隔を一定に保つ加工が行われる。
これに対し、被加工材２の表面形状の予期しない変化により、感知板Ｃが被加工材２の平面に接触した場合は、接触面による該感知板Ｃの下からの押圧に連動してフランジニップル１３が下から押圧される。
感知板Ｃを上下方向に移動することにより被加工材２との接触が回避可能な場合には該フランジニップル１３が自在継手９に設けられたスイベル継手部材１１を上方向に摺動させることによってフランジ１５を介して圧縮ばね１６が下から圧縮される。
【００１２】
また、感知板Ｃを傾斜させることにより、被加工材２との接触が回避可能な場合には、該感知板Ｃは被加工材２の傾斜角度に沿って傾いたまま、感知板支持パイプ１９を介してフランジニップル１３を下から押圧する。
このとき、自在継手１２内では、まず、皿ばね１４が傾斜して弾性変形し、これに従ってスイベルニップル９がスイベル継手部材１０内を摺動する。該スイベルニップル９は、球面状をなす該スイベル継手部材１０の内面と摺動して、図１の鎖線で示すように自在継手１２を中心として回動することにより傾斜することができる。そして、さらに押し上げられると、この傾斜状態のまま、下からフランジニップル１５を押圧して圧縮ばね１６を弾性変形させながら、支持管７を支持ブラケット５に対してスライドさせて上方へ移動することができる。
なお、いずれの場合も、被加工材２との接触が回避され、下からの押圧が解除されると圧縮ばね１６の伸張によって感知板Ｃは本来の定位置に押し戻される（下方向移動）。
さらに、加工部の保守点検あるいは、厚板の切断などのように加工ヘッド１の高さ制御が不要の場合には、ボルト８を緩め、この軸を中心として、上下動機構６を支持管７およびこれより下側の部分とともに一体に回転させて（図１の紙面と直交する方向へ回動させて）上方へ待避させればよい。
【００１３】
次いで、図３は本発明の他の実施形態を示すものである。この実施形態にあっては、前記一実施形態の自在継手に代えて、フレキシブル金属管３０を使用した基本構成となっている。このフレキシブル金属管３０は、ステンレスなどの帯鋼をその一方の縁を一部ずつオーバラップさせながら螺旋状に成形ししたもので、前記オーバラップ部が互いに摺動することにより、必要な屈曲した形状を維持することができるようになっている。また、このフレキシブル金属管３０の内側には、長手方向に方向多数のセラミック製短管を並べてなる絶縁管２３が設けられ、絶縁管２３内に前記感知電極線２２が挿通されている。
【００１４】
また前記フレキシブル金属管３０の下端には、感知板Ｃに連結された雄ねじ部材３１にねじ込まれる雌ねじ部材３２が取り付けられていて、これら雄ネジ部材３１および雌ねじ部材３２から構成される連結部を介して前記感知板Ｃが着脱可能に支持されている。一方、前記フレキシブル金属管３０の上端は、前記コネクタ３３と同様に雄ねじ部材３１と雌ねじ部材３２とから構成された連結部を介して支持ブラケット５に着脱可能に連結されている。
【００１５】
この実施形態にあっては、感知板Ｃに何らかの外力が作用した場合にフレキシブル金属管３０が種々に屈曲して、その破損を防止することができる。また、フレキシブル金属管３０を必要に応じて屈曲させることにより、感知板Ｃを加工ヘッド本体４の周囲から待避させてメインテナンスなどを行うことができる。また、フレキシブル金属管３０の屈曲に伴い、その内部の絶縁管２３は、長手方向に方向に多数分割された構造となっているため、フレキシブル金属管の３０の屈曲状態に容易に追随することができる。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係わる静電容量式倣いセンサー支持機構によれば、被加工材の表面形状の予期しない変化により、感知板が被加工材と接触した場合は、接触面の押圧に従って該感知板を上下方向（加工ヘッドと平行な方向）へ移動させ、あるいは傾斜させて待避させることができ、感知板と被加工材との追突による衝撃を緩和し、被加工材の表面形状に沿った切断加工作業を続行させることが可能となった。
【００１７】
また、感知板に静電容量を感知する電極として機能する下側感知板上に同一平面形状をなす上側感知板を設け、感知信号を制御部に伝達する中心電極線をガード電極によって電気的に保護することによって、作業時に接近する人体やその他の導体あるいは切断加工時に発生する熱などの影響を受けることなく安定した倣い動作を行うことが可能となった。
【００１８】
また、厚板切断の場合のような感知板（センサー）を使用しない加工の場合、および加工ヘッドの保守点検作業に際しては、支持軸を中心として感知板およびこれを支持する支持管全体を上方へ回転させることにより、センサー部を静電容量検知位置から外れた退避位置に退避させることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態にかかる静電容量式倣いセンサー支持機構の側面図である。
【図２】  本発明の一実施形態かかる静電容量式倣いセンサー支持機構におけるセンサー部の側断面図である。
【図３】  本発明の他の実施形態にかかる静電容量式倣いセンサー支持機構におけるセンサー部の部分断面図である。
【符号の説明】
１  加工ヘッド  ２  被加工材  ３  移動部  ４  加工ヘッド本体、
７  支持管  ９  スイベルニップル  １０  スイベル継手部材  １１  スイベルナット  １３  フランジニップル  １４  皿ばね
１６  圧縮ばね
【図１】
0003746825.tif 000002
【図２】
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【図３】
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