(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部にセンサノズル（５）を着脱自在かつ交換自在なレーザ加工ヘッドであって、前記センサノズル（５）の先端面（１３）に係合された絶縁体からなるガイド体（１５）に、当該ガイド体（１５）より小径でレーザビーム（ＬＢ）及びアシストガス（ＡＧ）が通過可能な小口径の噴射口（２９）を設けた接触ノズル（２１）を上下に進退自在に備えていることを特徴とするレーザ加工ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ加工装置におけるレーザ加工ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザ加工装置におけるワークならい装置１０１としては、図６に示されているように、一般的にはワークＷの表面に接触する接触部１０３に枝１０５のついたスプーン形状をなすワーク接触子１０７が設けられ、このワーク接触子１０７の接触部１０３がワークＷの表面に接触しながら移動するときに上下動する前記枝１０５の先端の高さを検出するセンサ１０９がレーザ加工ヘッド１１１に固定されている。
【０００３】
前記センサ１０９とワーク接触子１０７の枝１０５の先端との距離を一定にするようにレーザ加工ヘッド１１１を上下動することによってレーザ加工ヘッド１１１は間接的にワークＷにならって移動される。
【０００４】
上述したワークならい装置１０１は主として、通常の非接触式センサではワークならいが不可能な非導体（絶縁体）からなるワークＷのレーザ加工用に用いられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のレーザ加工装置におけるワークならい装置１０１においては、ワーク接触子１０７の接触部１０３の外縁がレーザ加工点とかなり離れているために、ワークＷの傾き状態が大きくなると図７に示されているようにワーク接触子１０７の接触部１０３の下面がワークＷの表面から大きく離れてしまうので、ノズル１１３の先端とワークＷとのギャップＧを一定にできなくなるという問題点があった。
【０００６】
また、切断後の製品が傾くときにワーク接触子１０７の接触部１０３と追突することを避けるためには製品間のサン幅Ａを小さくできないので、図８に示されているように前記サン幅Ａを十分にとる必要があるという問題点があった。
【０００７】
また、ワーク接触子１０７がワークＷに幅広く接触するために図９に示されているようにワークＷに傷が付きやすいという問題点があった。
【０００８】
本発明は叙上の課題を解決するためになされたもので、その目的は、ワーク接触子の接触部を最小化し、ワークの傾きによるノズルの先端とワークとのギャップ変化を少なくすると共に必要なサン幅を小さくすることを可能にすると共にワークに生じる傷を少なくし得るレーザ加工装置におけるレーザ加工ヘッドを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述のごとき従来の問題に鑑みてなされたもので、先端部にセンサノズルを着脱自在かつ交換自在なレーザ加工ヘッドであって、前記センサノズルの先端面に係合された絶縁体からなるガイド体に、当該ガイド体より小径でレーザビーム及びアシストガスが通過可能な小口径の噴射口を設けた接触ノズルを上下に進退自在に備えていることを特徴とするものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のレーザ加工装置におけるワークならい方法およびその装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２３】
図１を参照するに、漏斗形の空洞を有するレーザ加工ヘッド１の先端部に設けた雌ねじ部３には静電容量センサの電極を兼ねたセンサノズル５の雄ねじ部７が着脱可能の装着されている。このセンサノズル５は導電性の材質で製作されており、前記レーザ加工ヘッド１とは適宜な電気絶縁体（図示省略）により絶縁されている。前記センサノズル５は非接触式センサで、導体との距離を検出することが可能であり、センサノズル５で検出された検出信号は電気的に接続されている制御装置９に送られる。
【００２４】
また、前記センサノズル５の下部には外周に雄ねじ部１１が設けられており、中央にはレーザビームＬＢを通過せしめる漏斗形の空洞が設けられている。
【００２５】
前記センサノズル５の先端面１３（図１において下方の面）には、絶縁体からなるガイド体１５がその上部のフランジ部１７をリング状をなす固定部材１９により係合され、この固定部材１９が前記センサノズル５の下部の雄ねじ部１１に螺着され締め付けられて固定されている。前記ガイド体１５の水平面における中央部には、後述する接触ノズル２１のフランジ部２３を案内する上部案内孔２５と前記接触ノズル２１の胴部を案内する下部案内孔２７が同軸上に設けられている。
【００２６】
さらに、前記下部案内孔２７には導体からなる接触ノズル２１の胴部が摺動自在に嵌合されており、この接触ノズル２１のフランジ部２３は前記上部案内孔２５に摺動自在に嵌合されている。
【００２７】
なお、前記接触ノズル２１は前記センサノズル５の先端面１３に接近・離反可能であり、ガイド体１５の各案内孔を５ｍｍ程度のストロークで上下に進退自在である。また、接触ノズル２１はその自重によって下方へ付勢されるが、通常は接触ノズル２１の自重のみならずアシストガスＡＧの圧力も加えられて下方に押し下げられるよう付勢された状態にあり、接触ノズル２１の先端部はガイド体１５の先端より突出し、樹脂や木材等の絶縁体からなるワークＷに接触可能に設けられている。
【００２８】
さらに、接触ノズル２１には集光レンズ（図示省略）により集光されたレーザビームＬＢとアシストガスＡＧとが通過可能な小口径の噴射口２９が設けられている。
【００２９】
制御装置９には予め設定した設定値Ｓが入力装置３１と表示装置３３により入力されメモリ３５に記憶されており、比較判断装置３７により設定値Ｓと測定値Ｍが比較判断され、設定値Ｓと前記測定値Ｍとの差をなくすために、レーザ加工ヘッド１を上下に移動せしめる昇降装置（図示省略）に指令が発生される。例えば、レーザ加工中は接触ノズル２１が前記ストロークのほぼ中間に位置するように制御される。
【００３０】
なお、非接触式センサを兼ねた前記センサノズル５がレーザ加工ヘッド１の先端に着脱自在に設けられているので、図５に示されているような通常の非接触式センサ３９を備えているレーザ加工ヘッド１に対しては、本願のセンサノズル５と交換することにより簡単に絶縁体からなるワークＷをレーザ加工するための接触式のならい装置に変更することができる。
【００３１】
上記構成において、前記レーザ加工ヘッド１のアシストガス供給口４１から大気圧より高圧のアシストガスＡＧが供給されると、前記接触ノズル２１は自重のみではなくアシストガスＡＧの圧力により常時下方に押し下げられるよう付勢される。
【００３２】
レーザ加工ヘッド１を上下動せしめて接触ノズル２１の先端が樹脂や木材等の絶縁体からなるワークＷの表面に当たると、接触ノズル２１が上下動してこの接触ノズル２１の後端面とセンサノズル５の先端面１３との距離が変化する。
【００３３】
センサノズル５により検出された接触ノズル２１とセンサノズル５との距離の測定値Ｍが制御装置９に送られると、この測定値Ｍは制御装置９の比較判断装置３７で予め設定された設定値Ｓと比較され、センサノズル５による測定値Ｍを前記設定値Ｓと同じにすべくレーザ加工ヘッド１を上下動せしめるよう指令が発生される。
【００３４】
したがって、接触ノズル２１の先端がレーザ加工点に位置決めされた後に、レーザ加工するためにワークＷ又はレーザ加工ヘッド１が水平方向に移動されると、ワークＷの表面の高さの変化に応じて接触ノズル２１が上下動する。このレーザ加工中にセンサノズル５により接触ノズル２１との距離Ｍが検出され、この検出された測定値Ｍに基づいて上述したように制御装置９により指令が発生され、前記測定値Ｍが設定値Ｓと同じになるようレーザ加工ヘッド１が上下動されるのである。
【００３５】
なお、接触ノズル２１の先端の直径は従来のワークＷ接触子の接触部の直径に比べてかなり小さいので、図２に示されているようにワークＷの表面が大きく傾いても接触ノズル２１の先端とワークＷとの隙間の変化量ｘが小さいものであり、そのためセンサノズル５とワークＷの表面とのギャップの変化量が小さくなるので安定したレーザ加工を行うことができる。
【００３６】
また、上述したように接触ノズル２１の先端の直径がかなり小さいので、図３に示されているようにサン幅ａを小さくできるため狭い幅でレーザ加工を行うことができる。
【００３７】
さらに、上述したように接触ノズル２１の先端の直径がかなり小さいので、図４に示されているようにワークＷと接触する面積が小さく、また接触ノズル２１がワークＷの表面の高さの変化に応じて自在に上下動するために、ワークＷの表面に生じる傷を図９に示されているような従来に比較して大幅に減少せしめることができる。
【００３８】
なお、この発明は前述した実施の形態の例に限定されることなく、適宜な変更を行うことによりその他の態様で実施し得るものである。
【００３９】
【発明の効果】
以上のごとき発明の実施の形態から理解されるように、本発明によれば、接触ノズルの先端の直径が小さい理由で、ワークの表面が大きく傾いても接触ノズルの先端とワークとの隙間の変化量が小さいので、安定したレーザ加工を行うことができる。また、サン幅を小さくできるため狭い幅でレーザ加工を行なえると共に、接触ノズルの先端がワークと接触する面積は小さく、また接触ノズルがワークの表面の高さの変化に応じて自在に上下動するので、ワークの表面に生じる傷を大幅に減少できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すもので、ワークならい装置の要部断面を示す正面図である。
【図２】本発明のワークならい装置を用いたときのワークの傾きによるギャップ変化を説明する説明概略図である。
【図３】本発明のワークならい装置を用いたときのサン幅を説明する説明概略図である。
【図４】本発明のワークならい装置を用いたときの傷の程度を説明する説明概略斜視図である。
【図５】一般的な非接触式センサノズルがレーザ加工ヘッドに装着された状態のワークならい装置の要部断面を示す正面図である。
【図６】従来のワークならい装置を示す斜視図である。
【図７】従来のワークならい装置を用いたときのワークの傾きによるギャップ変化を説明する説明概略図である。
【図８】従来のワークならい装置を用いたときのサン幅を説明する説明概略図である。
【図９】従来のワークならい装置を用いたときの傷の程度を説明する説明概略斜視図である。
【符号の説明】
１  レーザ加工ヘッド
５  センサノズル
９  制御装置
１３  先端面
１５  ガイド体
１９  固定部材
２１  接触ノズル
２５  上部案内孔
２７  下部案内孔
【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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