CN102639279A - 激光加工机以及蛇腹折叠装置 - Google Patents

Abstract

具有：加工工作台（6），其载置工件（W）；激光振荡器（2），其发出激光（L）；导光光学系统（3），其使由激光振荡器（2）发出的激光（L）偏转；可伸缩的筒状的蛇腹折叠部（41），其围绕利用导光光学系统（3）进行偏转后的激光（L）的光路；偏转镜（51），其在使蛇腹折叠部（41）伸缩的同时，沿蛇腹折叠部（41）的轴向移动，使通过蛇腹折叠部（41）的激光（L）向加工工作台（6）侧偏转；加工头（5），其将利用偏转镜（51）进行偏转后的激光向工件（W）照射；异常检测器，其具有光束传感器发光部（43a）和光束传感器受光部（43b），该光束传感器发光部（43a）发出与蛇腹折叠部（41）的轴平行地行进的光束（B），该光束传感器受光部（43b）测定光束（B）的受光量；以及控制装置（1），其在光束传感器受光部（43b）中的光束（B）的受光量低于第1阈值的情况下，使激光振荡器（2）停止。

Description

激光加工机以及蛇腹折叠装置

技术领域

本发明涉及一种激光加工机以及蛇腹折叠装置。

背景技术

在向被加工物照射激光而进行加工的激光加工机中，将从激光振荡器射出的激光沿规定的光路向被加工物上引导。在为了进行对焦等而需要使光路长度可变的情况下，在激光加工机中设置具有可伸缩的筒状的蛇腹折叠部的蛇腹折叠装置，并构成为由蛇腹折叠部围绕光路，在蛇腹折叠部内使激光行进。

如果由于某种原因使光路产生偏移，或蛇腹折叠部弯曲，从而使得激光在被加工物等上反射而向蛇腹折叠面照射，则可能使蛇腹折叠部碳化（烧焦）而损伤，并开孔。另外，在激光加工时产生的熔融物（飞溅物）飞溅并向蛇腹折叠部上附着的情况下，也可能使蛇腹折叠部碳化而损伤。

因此，如专利文献1所公开的那样，尝试在蛇腹折叠部内编入导线，基于该导通状态的变化对蛇腹折叠部出现损伤这一情况进行检测。

另外，在专利文献2所公开的将具有发光二极管及光传感器的烟检测单元设置于蛇腹折叠部内的情况下，由于可以检测出蛇腹折叠部碳化时产生的烟，因此，也可以检测出蛇腹折叠部已损伤这一情况。

专利文献1：日本特开平9－220691号公报

专利文献2：日本特开昭64－5690号公报

发明内容

但是，在上述专利文献1所公开的发明中，由于需要在蛇腹折叠部中编入导线，所以蛇腹折叠部的制造成本变高。另外，如果蛇腹折叠部的损伤没有达到导线断开的程度，则无法检测出激光已照射在蛇腹折叠部上这一情况。并且，在向没有设置导线的部分处照射激光的情况下，无法检测出蛇腹折叠部的损伤。

另外，在专利文献2所公开的发明的将烟检测单元设置于蛇腹折叠部内的情况下，如果在烟检测单元的附近不存在烟，则无法检测出蛇腹折叠部已损伤这一情况，因此，在远离烟检测单元的部位处蛇腹折叠部发生碳化的情况下，无法检测出蛇腹折叠部已损伤这一情况，或直至检测出这一情况为止耗费时间。

本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，得到一种激光加工机以及蛇腹折叠装置，其无论损伤的位置如何，均可以迅速地检测出蛇腹折叠部已损伤这一情况。

为了解决上述课题，实现目的，本发明的特征在于，具有：加工工作台，其载置被加工物；激光振荡器，其发出激光；导光光学系统，其使从激光振荡器发出的激光偏转；可伸缩的筒状的蛇腹折叠部，其围绕利用导光光学系统进行偏转后的激光的光路；偏转镜，其可以在使所连结的蛇腹折叠部伸缩的同时，沿蛇腹折叠部的轴向移动，使通过蛇腹折叠部的激光向朝向加工工作台的方向偏转；加工头，其将利用偏转镜进行偏转后的激光向被加工物照射；异常检测器，其具有发光部和受光部，该发光部发出与蛇腹折叠部的轴平行地行进的光束，该受光部测定光束的受光量；以及控制单元，其在受光部中的光束的受光量低于第1阈值的情况下，使激光振荡器停止。

发明的效果

根据本发明，具有下述效果，即，无论蛇腹折叠部发生损伤的位置如何，均可以迅速地检测出蛇腹折叠部的损伤。

附图说明

图1是表示本发明所涉及的激光加工机的实施方式1的结构的图。

图2是表示支架的形状的图。

图3是表示蛇腹折叠部移动引导部的剖面形状的图。

图4是表示光束通过蛇腹折叠部移动引导部和蛇腹折叠部之间的空间的状态的图。

图5A是表示由于蛇腹折叠部的碳化而产生烟的情况下的受光量变化的图。

图5B是表示由激光加工中产生的粉尘的影响所引起的受光量变化的图。

图6是表示倾斜的支架将光束切断的状态的一个例子的图。

图7是表示本发明所涉及的激光加工机的实施方式2的结构的图。

图8是表示本发明所涉及的激光加工机的实施方式3的结构的图。

图9是表示本发明所涉及的激光加工机的实施方式4的结构的图。

符号的说明

1控制装置

2激光振荡器

3导光光学系统

4蛇腹折叠装置

5加工头

6加工工作台

7报告装置

41蛇腹折叠部

41a支架

42蛇腹折叠部移动引导部

43a光束传感器发光部

43b光束传感器受光部

51偏转镜

52加工透镜

具体实施方式

下面，基于附图，详细说明本发明所涉及的激光加工机以及蛇腹折叠装置的实施方式。此外，本发明并不受本实施方式限定。

实施方式1

图1是表示本发明所涉及的激光加工机的实施方式1的结构的图。激光加工机包含控制装置1、激光振荡器2、导光光学系统3、蛇腹折叠装置4、加工头5、加工工作台6以及报告装置7而构成。激光加工机使从激光振荡器2射出的激光L沿规定的光路传播，向加工工作台6上的工件W引导。

激光振荡器2是CO₂激光器等振荡形成激光L的装置，在激光加工时，在使激光功率进行各种变化的同时射出激光L。

导光光学系统3包含下述等未图示的光学部件：PR反射镜，其使由激光振荡器2射出的激光L部分反射；偏转镜，其改变从PR反射镜传送来的激光L的光束角度；光束最佳化单元，其对从偏转镜传送来的激光L的光束直径（直径）进行调整；以及偏转镜，其使从光束最佳化单元传送来的激光L的光束角度向水平方向偏转。

蛇腹折叠装置4具有：筒状的蛇腹折叠部41，其配置为，在导光光学系统3和加工头5之间的光路上沿激光L的光轴包围光路的周边；蛇腹折叠部移动引导部（蛇腹折叠部引导部）42，其对蛇腹折叠部41的移动进行引导；以及作为异常检测器的光束传感器（光束传感器发光部43a、光束传感器受光部43b）。

蛇腹折叠部41通过将光路环境与外部气体隔绝开，从而对光路进行保护，防止受到外部气体（加工屑等）的影响。蛇腹折叠部41构成为可以沿与激光L的光路（光轴）相同的方向伸缩。蛇腹折叠部41的导光光学系统3侧的端部固定在导光光学系统3中包含的偏转镜上，加工头5侧的端部通过追随加工头5而移动，从而使蛇腹折叠部41进行伸缩。在蛇腹折叠部41上，以规定的间隔安装有大致平板状的支架41a，经由支架41a悬挂在蛇腹折叠部移动引导部42上。

图2是表示支架41a的形状的图。图3是表示蛇腹折叠部移动引导部42的剖面形状的图。在支架41a上，设置与蛇腹折叠部移动引导部42的引导部42a对应的形状的滑动部41b，在蛇腹折叠部41伸缩时，通过使滑动部41b沿引导部42a滑动，从而使支架41a整体移动。蛇腹折叠部移动引导部42以跨越加工工作台6的方式设置，在一端设置有光束传感器发光部43a，在另一端设置有光束传感器受光部43b。因此，从光束传感器发光部43a发出的光束B在蛇腹折叠部移动引导部42和蛇腹折叠部41之间的空间中，与蛇腹折叠部41平行地行进，到达光束传感器受光部43b。图4是表示光束B通过蛇腹折叠部移动引导部42和蛇腹折叠部41之间的空间的状态的图。光束传感器受光部43b中的受光量向控制装置1输出。此外，在这里，将在蛇腹折叠部41的固定端（导光光学系统3侧的端部）侧配置光束传感器发光部43a的结构作为例子，但光束传感器发光部43a以及光束传感器受光部43b的设置位置可以交换。

加工头5与使通过蛇腹折叠装置4的激光L的光束角度向朝向加工工作台6的方向（例如垂直下方）偏转的偏转镜51连结，使由偏转镜51进行偏转后的激光L入射。加工头5具有加工透镜52，该加工透镜52使来自偏转镜51的激光L以较小的光斑直径聚光，并向工件W上照射。在加工头5的内部，放出有对所通过的激光L的吸收率不造成影响的清扫（purge）气体（例如N₂）。在加工头5内部放出的清扫气体向蛇腹折叠部41内部流入。蛇腹折叠部41内的清扫气体从蛇腹折叠部41的导光光学系统3侧排出。因此，在蛇腹折叠部41内形成从加工头5侧向导光光学系统3侧流动的气流。加工头5可以在使所连结的蛇腹折叠部41伸缩的同时，沿蛇腹折叠部41的轴向移动。

在加工工作台6上载置工件W，在加工工作台6上进行激光加工。

报告装置7是以听觉、视觉的方式向用户通知异常的发生的装置，可以使用警报、警告灯、显示器、扬声器等。

控制装置1对激光振荡器2的驱动·停止、加工头5的移动、加工工作台6的进给等进行控制。另外，还进行使用报告装置7实现的报告动作的控制。另外，基于光束传感器的检测结果（光束传感器受光部43b中的受光量），对蛇腹折叠部41有无损伤进行判断。

在激光L向蛇腹折叠面照射等而使蛇腹折叠部41损伤的情况下，由于蛇腹折叠部41碳化而产生含有微粒的烟。如果该烟向上方上升，到达光束传感器发光部43a和光束传感器受光部43b之间，则光束传感器受光部43b中的受光量与规定的第1阈值相比降低。控制装置1基于光束传感器受光部43b中的受光量低于第1阈值这一情况，检测出蛇腹折叠部41受到损伤这一情况。

图5是表示激光加工中的光束传感器受光部43b中的受光量变化的图。图5A表示由于蛇腹折叠部41的碳化而产生烟的情况下的受光量的变化。图5B表示由激光加工中产生的粉尘的影响所引起的受光量变化。由于在激光加工中产生粉尘，所以即使在不产生由蛇腹折叠部41的碳化引起的烟的情况下，光束传感器受光部43b中的受光量也在激光加工中逐渐地降低。但是，对于激光加工中产生的粉尘，由于微粒的密度不象蛇腹折叠部41碳化时产生的烟那么高，所以受光量减少的程度较小。因此，控制装置1也可以对每单位时间的受光量的减少量进行监视，在每单位时间的受光量的减少量小于第3阈值的情况下，即使光束传感器受光部43b中的受光量小于第1阈值，也不判断为蛇腹折叠部41受到损伤。

控制装置1在检测出蛇腹折叠部41受到了损伤这一状况的情况下，中止激光加工。即，使激光振荡器2停止。并且，也可以使加工头5的移动或加工工作台6的进给停止。然后，驱动报告装置7，将已经中止了激光加工这一情况向用户报告。例如，只要发出警报音、使灯点灯（或者闪烁）、显示错误信息、或发出声音信息即可。

此外，如果以下述方式配置光束传感器发光部43a和光束传感器受光部43b，即，在支架41a和蛇腹折叠部移动引导部42之间产生滑动不良的情况下，由倾斜或翘起的支架41a遮挡光束B，则在滑动不良发生时，光束传感器受光部43b中的受光量小于与第1阈值相比较小的第2阈值（在光束被完全遮挡的情况下受光量变为零）。图6是表示由倾斜的支架41a切断光束B后的状态的一个例子的图。在蛇腹折叠部41因碳化而损伤的情况下，光束传感器受光部43b中的受光量降低，但没有成为小于第2阈值，因此，如果以下述方式配置光束传感器发光部43a和光束传感器受光部43b，即，在滑动不良发生时由支架41a遮挡光束B，则控制装置1可以基于受光量是否小于第2阈值，而区别蛇腹折叠部41的损伤和支架41a的滑动不良。

在检测出支架41a的滑动不良的情况下，控制装置1在使蛇腹折叠部41的伸缩速度（即，加工头5的移动速度）变慢的基础上，继续进行激光加工。此外，在此情况下，也可以启动报告装置7，将发生了滑动不良这一情况向用户报告。另外，在检测出支架41a的滑动不良的情况下，也可以由控制装置1中止激光加工。

在本实施方式中，由于光束传感器可以在蛇腹折叠部移动引导部42的全长上对烟进行检测，所以无论蛇腹折叠部41的长度方向的哪个部分因碳化而损伤，均可以迅速地检测出。另外，对于蛇腹折叠部41的周向，也可以不限定于特定位置而检测出由碳化引起的损伤。而且，由于不需要在蛇腹折叠部41中编入导线等导体，所以蛇腹折叠部41的制造成本不会变高。

实施方式2

图7是表示本发明所涉及的激光加工机的实施方式2的结构的图。在本实施方式中，光束传感器没有设置在蛇腹折叠部移动引导部42上，而是设置在蛇腹折叠部41上，这一点与实施方式1不同。

在本实施方式中，光束传感器受光部43b的受光量与蛇腹折叠部41的伸缩、即加工头5的位置相对应而变化。因此，控制装置1与加工头5的位置相对应而对光束传感器受光部43b的受光量进行校正，在此基础上对有无由蛇腹折叠部41的碳化引起的损伤进行判断。

对于其他方面，由于与实施方式1相同，所以省略重复的说明。

在本实施方式中，由于可以在蛇腹折叠部41的全长上对烟进行检测，所以无论蛇腹折叠部41的长度方向的哪个部分因碳化而损伤，均可以迅速地检测出。另外，对于蛇腹折叠部41的周向，无论在哪个部分均可以不限定于特定位置而检测出由碳化引起的损伤。而且，由于不需要在蛇腹折叠部41中编入导线等导电体，所以蛇腹折叠部41的制造成本不会变高。

实施方式3

图8是表示本发明所涉及的激光加工机的实施方式3的结构的图。在本实施方式中，将光束传感器设置在蛇腹折叠部41的内侧这一点与实施方式2不同。即，在本实施方式中，从光束传感器发光部43a发出的光束B，通过蛇腹折叠部41内部的空间到达光束传感器受光部43b。

在工件W等处的反射光向加工头5入射并向蛇腹折叠部41的内表面照射的情况下，蛇腹折叠部41从内侧发生碳化，因此，在蛇腹折叠部41上开孔之前，烟不会向蛇腹折叠部41外泄漏。因此，在如上述实施方式1、2所示，在蛇腹折叠部41外设置光束传感器的情况下，即使在蛇腹折叠部41内部产生由碳化引起的损伤，也无法在蛇腹折叠部41上开孔之前检测出。与此相对，在本实施方式中，由于光束B通过蛇腹折叠部41的内部，所以可以迅速地检测出蛇腹折叠部41内部的由碳化引起的损伤的产生。

另外，在本实施方式中，由于光束B通过蛇腹折叠部41的内部，所以不会因粉尘的影响而使光束B散射。因此，在激光加工中，不会因粉尘的影响而使光束传感器受光部43b中的受光量降低。

但是，在本实施方式中，由于光束B在蛇腹折叠部41内通过，所以无法进行支架41a的滑动不良的检测。

如上述所示，根据本实施方式，可以在蛇腹折叠部41上开孔之前检测出观察不到的蛇腹折叠部41内部的损伤。

对于其他方面，由于与实施方式2相同，所以省略重复的说明。

在上述实施方式1～3中，将配置光束传感器发光部43a及光束传感器受光部43b，以使得光束B在蛇腹折叠部41的全长上与蛇腹折叠部41平行地行进这样的结构作为例子，但也可以配置光束传感器发光部43a以及光束传感器受光部43b，以使得光束B与蛇腹折叠部41的一部分平行地行进。例如，也可以使光束B仅与蛇腹折叠部41的加工头5侧的那一半（或者，导光光学系统3侧的那一半）平行地行进，也可以使光束B仅与蛇腹折叠部41的中间部分平行地行进。

实施方式4

图9是表示本发明所涉及的激光加工机的实施方式4的结构的图。在本实施方式中，在蛇腹折叠部41中，在清扫气体流动的下游侧即导光光学系统3侧的端部内部，设置有光束传感器发光部43a以及光束传感器受光部43b，这一点与实施方式3不同。从光束传感器发光部43a发出的光束B，在蛇腹折叠部41内沿与激光L成直角的方向横穿，到达光束传感器受光部43b。

如上述所示，在蛇腹折叠部41内，清扫气体从加工头5侧朝向导光光学系统3侧流动。因此，无论蛇腹折叠部41内产生的烟在长度方向的哪个部分处产生，均随着清扫气体的流动而移动，到达导光光学系统3侧的端部。另外，蛇腹折叠部41内部产生的烟由于在蛇腹折叠部41内上升，所以随着远离损伤部位，而在接近蛇腹折叠部41上部的部分通过。在本实施方式中，光束传感器发光部43a以及光束传感器受光部43b，以使光束B在蛇腹折叠部41内沿与激光L成直角的方向横穿的方式，在清扫气体流动的下游侧配置于端部附近。因此，无论蛇腹折叠部41的碳化发生的部位如何，均可以检测出蛇腹折叠部41的损伤。

在本实施方式中，将清扫气体从加工头5侧向导光光学系统3侧流动的结构作为例子而进行了说明，但也可以从蛇腹折叠部41的固定端侧（导光光学系统3侧）供给清扫气体，使清扫气体向移动端侧（加工头5侧）流动。当然，在此情况下，只要在成为清扫气体流动的下游侧的蛇腹折叠部41的加工头5侧，设置光束传感器发光部43a以及光束传感器受光部43b即可。

在本实施方式中，由于可以减小光束传感器发光部43a和光束传感器受光部43b之间的距离，所以传感器的位置匹配等组装作业容易。

对于其他方面，由于与实施方式3相同，所以省略重复的说明。

工业实用性

如上述所示，本发明所涉及的激光加工机以及蛇腹折叠装置，从无论位置如何均可以检测出蛇腹折叠部的损伤这一点上来说是有用的，特别地，适用于抑制装置制造成本的急剧上涨。

Claims (10)

1.一种激光加工机，其特征在于，具有：

加工工作台，其载置被加工物；

激光振荡器，其发出激光；

导光光学系统，其使从所述激光振荡器发出的所述激光偏转；

可伸缩的筒状的蛇腹折叠部，其围绕利用所述导光光学系统进行偏转后的所述激光的光路；

偏转镜，其可以在使所连结的所述蛇腹折叠部伸缩的同时，沿该蛇腹折叠部的轴向移动，使通过该蛇腹折叠部的所述激光向朝向所述加工工作台的方向偏转；

加工头，其将利用所述偏转镜进行偏转后的所述激光向所述被加工物照射；

异常检测器，其具有发光部和受光部，该发光部发出与所述蛇腹折叠部的轴平行地行进的光束，该受光部测定所述光束的受光量；以及

控制单元，其在所述受光部中的所述光束的受光量低于第1阈值的情况下，使所述激光振荡器停止。

2.根据权利要求1所述的激光加工机，其特征在于，

以下述方式配置所述发光部以及所述受光部，即，使得所述光束在所述蛇腹折叠部的全长上与所述蛇腹折叠部的轴平行。

3.根据权利要求2所述的激光加工机，其特征在于，

还具有蛇腹折叠部引导部，其比所述蛇腹折叠部长，用于悬挂并引导该蛇腹折叠部，

所述发光部配置在所述蛇腹折叠部引导部的一端附近的下部，所述受光部配置在所述蛇腹折叠部引导部的另一端附近的下部。

4.根据权利要求2所述的激光加工机，其特征在于，

所述发光部配置在所述蛇腹折叠部的一端附近且位于筒外的上部，所述受光部配置在所述蛇腹折叠部的另一端附近且位于筒外的上部。

5.根据权利要求3或4所述的激光加工机，其特征在于，

所述控制单元在所述受光部中的所述光束的受光量小于与所述第1阈值相比较小的第2阈值的情况下，使所述加工头的移动速度降低。

6.根据权利要求3或4所述的激光加工机，其特征在于，

所述控制单元在所述受光部中的所述光束的受光量的每单位时间的减少量小于第3阈值的情况下，即使所述受光部中的所述光束的受光量低于所述第1阈值，也不使所述激光振荡器停止。

7.根据权利要求2所述的激光加工机，其特征在于，

所述发光部配置在所述蛇腹折叠部的一端附近且位于筒内的上部，所述受光部配置在所述蛇腹折叠部的另一端附近且位于筒内的上部。

8.一种激光加工机，其特征在于，具有：

加工工作台，其载置被加工物；

激光振荡器，其发出激光；

导光光学系统，其使从所述激光振荡器发出的所述激光偏转；

可伸缩的筒状的蛇腹折叠部，其围绕利用所述导光光学系统进行偏转后的所述激光的光路；

偏转镜，其可以在使所连结的所述蛇腹折叠部伸缩的同时，沿该蛇腹折叠部的轴向移动，使通过该蛇腹折叠部的所述激光向朝向所述加工工作台的方向偏转；

加工头，其将利用所述偏转镜进行偏转后的所述激光向所述被加工物照射；

向所述蛇腹折叠部内供给清扫气体，以形成将所述导光光学系统侧作为下游的气流的单元；

异常检测器，其具有发光部和受光部，该发光部在所述蛇腹折叠部的所述导光光学系统侧的端部附近，沿与所述激光成直角的方向发出光束，该受光部测定所述光束的受光量；以及

控制单元，其在所述受光部中的所述光束的受光量低于第1阈值的情况下，使所述激光振荡器停止。

9.一种蛇腹折叠装置，其具有可伸缩的筒状的蛇腹折叠部，

其特征在于，

具有发出与所述蛇腹折叠部的轴平行地行进的光束的发光部、以及测定所述光束的受光量的受光部，

所述蛇腹折叠装置可以基于所述受光部的输出，对所述蛇腹折叠部的异常进行检测。

10.一种蛇腹折叠装置，其具有可伸缩的筒状的蛇腹折叠部，该蛇腹折叠装置设置在激光加工机中，所述蛇腹折叠部围绕向所述激光加工机的加工头入射的激光的光路，并且清扫气体从所述蛇腹折叠部内通过，

该蛇腹折叠装置的特征在于，具有：

发光部，其在成为所述清扫气体流动的下游侧的端部附近，沿与所述激光成直角的方向发出光束；以及

受光部，其测定所述光束的受光量，

所述蛇腹折叠装置可以基于所述受光部的输出，对所述蛇腹折叠部的异常进行检测。

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