JP5074412B2 - レーザー加工装置のためのセンサー装置用の絶縁体 - Google Patents

Description

本発明は、レーザー加工装置のための、請求項１の上位概念に記載の形式のセンサー装置、並びに請求項７の上位概念に記載の形式の絶縁体に関する。

レーザー加工装置のためのセンサー装置は、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９０６４４２号明細書により公知である。絶縁体は、センサー装置の構成要素若しくは構成部分であり、市販のレーザー加工装置に用いられるようになっている。

公知の絶縁体はセラミック、例えばAl₂O₃ から成っており、このようなセラミックは熱及び衝撃に対して高い耐性を有しているものの、硬さのために、加工が困難である。該絶縁体において、容量性リアクタンスは直流電流に対する絶縁性よりも重要である。したがってAl₂O₃ から成る絶縁体においては絶縁距離を大きく選ぶようになっている。

レーザー切断に際して、拡散反射するビームは絶縁体にぶつかっている。したがって絶縁体は、反射ビーム若しくは反射光によって破損若しくは破壊されない材料から成形されねばならない。このような目的にとって、Al₂O₃ は最適な特性を有し、つまり高い耐熱性及び耐衝撃性を有しているものの、欠点として、製造には手間並びに費用を必要としている。

本発明の課題は、簡単かつ安価に製造可能なセンサー装置、並びに該センサー装置に用いられる絶縁体を提供することである。

前記課題を解決するために本発明に基づく構成では、２つの構成部分によって形成された絶縁体は内側の遮蔽部分を有しており、該遮蔽部分は外側の絶縁部分の内側に配置されている。外側の絶縁部分は、プラスチックから成っていて、電気絶縁のために用いられている。内側の遮蔽部分は耐熱性及び非導電性の材料、例えば石英ガラスから成っていて、前述の反射ビームの遮蔽若しくは遮断のために設けられている。遮蔽部分は、石英ガラス管若しくはセラミックスリーブとして成形されていて、外側の絶縁部分内に接着され、若しくは圧入されていてよい。

絶縁部分はプラスチックから安価に形成されていて簡単に製造されるものである。遮蔽部分はレーザービームの遮蔽のために用いられている。遮蔽部分は、該遮蔽部分が溶融されることなしに、若しくは損傷されることなしに高いレーザー出力を維持するために適している。遮蔽部分の正確な嵌合は、セラミックの時間のかかる研削加工の代わりに、プラスチック部分の旋削加工によって行われる。セラミックの加工工程は節減される。

遮蔽部分は有利には石英ガラス管から成っている。石英ガラスは極めて高い耐熱衝撃性を有していて、安価に製造されるものである。別の実施態様として、遮蔽部分はセラミック、例えばAl₂O₃ から成っていてよい。

次に本発明を図示の実施例に基づき詳細に説明する。図面において、
図１は、レーザー加工装置のためのセンサー装置の分解斜視図であり、
図２は、センサー装置の縦断面図であり、
図３は、センサー装置を用いた距離調節のための回路図である。

図１及び図２にはレーザー加工装置のセンサー装置１の構成を示してあり、レーザー加工装置はワークをレーザービームにより熱切断するために用いられるものである。センサー装置１はレーザー加工ノズル２、接続ディスク（接続用円板）３、ノズル受容部５、二部構造の絶縁体（電気的な絶縁のための絶縁部分４ａ並びにレーザービーム及び／又は熱の遮断のための遮蔽部分４ｂ）、及び接続ピン６を含んでいる。レーザービーム及び／又は熱の記載は、レーザービーム及び／又は熱の少なくともいずれか一方を意味している。ノズル受容部５は、レーザー加工ノズル２を絶縁部分４ａに取り付けるために用いられている。

本発明に基づき、センサー装置１内に装着される二部構造の絶縁体は次のように形成され、つまり内側の遮蔽部分４ｂは外側の絶縁部分４ａの内側に配置されている。電気的な絶縁に用いられる外側の部分４ａは、容量性リアクタンスεr が小さくかつ軟化温度が高い適切なプラスチックから成っている。部分４ａの内周面に対する散乱ビーム防止手段は、部分４ａ内に圧入され（若しくは接着され）た石英ガラス管４ｂによって形成されている。部分４ａの内側には、放射シールドとしての遮蔽体を必要としており、該遮蔽体は部分４ａを、反射されたレーザー光線に対して、若しくは部分４ａの破壊につながるような強い熱放射に対して保護するようになっている。

レーザー加工ノズル２とワークとの間の距離調節のための測定原理は、それ自体公知であり、したがって図３に概略的に示してあり、レーザー加工ノズル２とワーク７との間のキャパシタンスの測定原理に基づいている。キャパシタンスは距離に依存していて、レーザー加工ノズル２とワーク７との間の距離の増大に伴って減少する。キャパシタンスの測定は測定装置１０を用いて、周波数がキャパシタンスに依存して規定される振動回路に基づき行われる。距離と周波数との関係は、規定された距離により求められた特性線を用いて示される。距離に依存する測定信号は、測定装置１０によって検出される。このような距離調節は例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９０６４４２号明細書により公知である。レーザー加工ヘッドの下方部分に組み込まれた高周波発信器は、その周波数を測定距離に依存して変化させるようになっている。高周波発信器からの周波数信号は、まず評価ユニット９に伝送され、デジタル式に評価される。この場合に、予め規定された前記特性線に基づき周波数から距離を算出するようになっている。これによって、レーザー加工ノズル２とワーク７との間の距離は、レーザー加工装置の制御装置８を用いて一定に保たれるようになっている。レーザー加工ノズル２はワーク表面に輪郭に沿って移動するようになっており、レーザー加工ヘッドとワーク７との衝突は避けられる。このような距離調節によって、ワーク７の位置を検出することができ、正確な位置決めのための後からの移動を省略できるようになっている。

レーザー加工装置のためのセンサー装置の分解斜視図 センサー装置の縦断面図 センサー装置を用いた距離調節のための回路図

符号の説明

１ センサー装置、 ２ レーザー加工ノズル、 ３ 接続ディスク、 ４ａ 絶縁部分、 ４ｂ 遮蔽部分、 ５ ノズル受容部、 ６ 接続ピン、 ７ ワーク、 ８ 制御装置、 ９ 評価ユニット、 １０ 測定装置

Claims (7)

1. レーザー加工装置のためのセンサー装置（１）であって、絶縁体を備えており、該絶縁体は、電気的な遮蔽のためのプラスチックから成る外側の絶縁部分（４ａ）及び、耐熱性及び非導電性の材料から成る内側の遮蔽部分（４ｂ）を有している形式のものにおいて、前記外側の絶縁部分（４ａ）を前記内側の遮蔽部分（４ｂ）によってレーザービーム及び／又は熱に対して遮蔽するために、前記内側の遮蔽部分（４ｂ）は前記外側の絶縁部分（４ａ）の内側に配置されていることを特徴とする、レーザー加工装置のためのセンサー装置。
2. 遮蔽部分（４ｂ）は石英ガラスから成っている請求項１に記載のセンサー装置。
3. 遮蔽部分（４ｂ）はセラミックから成っている請求項１に記載のセンサー装置。
4. 遮蔽部分（４ｂ）は管状に形成されている請求項１から３のいずれか１項に記載のセンサー装置。
5. 遮蔽部分（４ｂ）は絶縁部分内に接着されている請求項１から４のいずれか１項に記載のセンサー装置。
6. 遮蔽部分（４ｂ）は絶縁部分内に圧入されている請求項１から４のいずれか１項に記載のセンサー装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載のセンサー装置の絶縁体であって、電気的な遮蔽のためのプラスチックから成る外側の絶縁部分（４ａ）及び、耐熱性及び非導電性の材料から成る内側の遮蔽部分（４ｂ）を備えている形式のものにおいて、前記外側の絶縁部分（４ａ）を前記内側の遮蔽部分（４ｂ）によってレーザービーム及び／又は熱に対して遮蔽するために、前記内側の遮蔽部分（４ｂ）は前記外側の絶縁部分（４ａ）の内側に配置されていることを特徴とする、センサー装置の絶縁体。

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