CN113874152A - 激光加工头、激光加工装置以及激光加工控制方法 - Google Patents

Abstract

在激光加工头设置：第1反射镜以及第2反射镜，将从工件反射并由第1聚光透镜平行化的部分的反射光分割为返回光、第2反射镜透过光以及第2反射镜反射光；第1遮挡构件，形成有使第2反射镜透过光之中工件处的反射角处于第1范围内的光作为第1通过光而通过的第1开口部；第2遮挡构件，形成有使第2反射镜反射光之中工件处的反射角处于与第1范围不同的第2范围内的光作为第2通过光而通过的第2开口部；第1光传感器，对第1通过光的光量进行检测；和第2光传感器，对第2通过光的光量进行检测。

Description

激光加工头、激光加工装置以及激光加工控制方法

技术领域

本公开涉及将利用激光振荡器而出射并通过光纤的激光向工件出射的激光加工头、具备该激光加工头的激光加工装置、以及基于该激光加工装置的激光加工控制方法。

背景技术

专利文献1中公开了一种激光加工头，具备：准直透镜，使从光纤的出射端面出射的激光平行化；聚光透镜，将由所述准直透镜平行化的激光聚光并向所述工件出射；折向反射镜，使从所述工件反射并由所述聚光透镜平行化的反射光的一部分向所述准直透镜作为返回光而反射，并且使该反射光的剩余部分透过；和光传感器，对透过所述折向反射镜的反射光的光量进行检测。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-17962号公报

发明内容

-发明要解决的课题-

然而，在具备专利文献1那样的激光加工头的激光加工装置中，一般地，来自工件的反射光的至少一部分作为返回光而透过准直透镜，通过光纤的纤芯或者包层并相反入射到在振荡器的内部、光纤的连接部以及光纤的包层的外周配设的保护层等激光加工装置的多个位置。并且，在该返回光的入射光量超过规定的允许值的位置，产生损伤等的不良情况。另外，在通常的激光加工装置中，该返回光入射的多个位置处的入射光量的允许值不同的情况较多。因此，存在单独地获取激光加工装置的多个位置处的返回光的入射光量，与各个位置的允许值相比较来预知或者警告其危险度的迫切期望。但是，在上述专利文献1中，仅设置一个用于对来自工件的反射光的光量进行检测的光传感器，因此不能单独地获取激光加工装置的多个位置处的返回光的入射光量。

本公开鉴于这方面而作出，其目的在于，能够单独地获取激光加工装置的多个位置处的返回光的入射光量，根据各个位置处的入射光量的允许值来预知或者警告其危险度。

-解决课题的手段-

为了达成上述的目的，本公开是一种激光加工头，将由激光振荡器出射并通过光纤的激光向工件出射，所述激光加工头具备：准直透镜，使从所述光纤出射的所述激光平行化；聚光透镜，将由所述准直透镜平行化的所述激光聚光并向所述工件出射；光学系统，将从所述工件反射并由所述聚光透镜平行化的反射光分割为包含返回到所述准直透镜的返回光、第1分割光以及第2分割光的多个分割光；第1遮挡构件，形成有使所述第1分割光之中所述工件处的反射角处于第1范围内的光作为第1通过光而通过的第1窗部，遮挡所述第1分割光之中所述工件处的反射角处于第1范围外的光；第2遮挡构件，形成有使所述第2分割光之中所述工件处的反射角处于与所述第1范围不同的第2范围内的光作为第2通过光而通过的第2窗部，遮挡所述第2分割光之中所述工件处的反射角处于所述第2范围外的光；第1光传感器，对所述第1通过光的光量进行检测；和第2光传感器，对所述第2通过光的光量进行检测。

由此，由第1光传感器检测的光量为与工件处的反射角处于第1范围内的返回光的光量相应的值，由第2光传感器检测的光量为与工件处的反射角处于第2范围内的返回光的光量相应的值。并且，工件处的反射角处于第1范围内的返回光和工件处的反射角处于第2范围内的返回光在激光加工装置的不同位置相反地入射。由第1以及第2光传感器检测的光量为与激光加工装置的不同位置处的返回光的入射光量相应的值。因此，能够分别测定激光加工装置的多个位置处的返回光的入射光量，根据各个位置处的入射光量的允许值来预知或者警告其危险度。

-发明效果-

能够单独地获取激光加工装置的多个位置处的返回光的入射光量，根据各个位置处的入射光量的允许值来预知或者警告其危险度。

附图说明

图1是表示本公开的实施方式1所涉及的激光加工装置的结构的概略图。

图2是表示激光加工头的结构的概略图。

图3的(a)是第1遮挡构件的俯视图，(b)是图3的(a)的IIIb-IIIb线处的剖视图。

图4的(a)是第2遮挡构件的俯视图，(b)是图4(a)的IVb-IVb线处的剖视图。

图5A是对通过第1光传感器而检测的光量进行示例的图表。

图5B是对通过第2光传感器而检测的光量进行示例的图表。

图6是表示光纤90的出射端部的概略的剖视图。

图7是实施方式2的相当于图2的图。

图8的(a)是实施方式2的相当于图4的(a)的图，(b)是实施方式2的相当于图4的(b)的图。

图9的(a)是第3遮挡构件的俯视图，(b)是图9的(a)的IXb-IXb线处的剖视图。

图10的(a)是实施方式3的相当于图3的(a)的图，(b)是实施方式3的相当于图3的(b)的图。

图11的(a)是实施方式3的相当于图4的(a)的图，(b)是实施方式3的相当于图4的(b)的图。

具体实施方式

以下，基于附图来对本公开的实施方式进行说明。

(实施方式1)

以下，基于附图来对本公开的实施方式详细进行说明。以下的优选的实施方式的说明本质上仅仅为示例，并不意图限制本公开、其应用物或者其用途。

此外，在以下的说明中，所谓“一致”，除了严格一致以外，还包括包含制造上的组装公差、加工公差而一致的情况。另外，所谓“大致平行”，除了严格平行以外，还包括在某规定的误差的范围内几乎平行的情况。

(实施方式1)

图1表示实施方式1所涉及的激光加工装置100的结构，激光加工装置100具备：激光加工头30、机械手60、控制器70、激光振荡器80、光纤90。

激光加工头30将来自光纤90的激光LB向工件W照射。机械手60在前端安装激光加工头30，使激光加工头30移动。控制器70控制激光加工头30的动作和机械手60的动作、激光振荡器80的激光振荡。激光振荡器80通过振荡将激光LB向光纤90出射。光纤90将由激光振荡器80出射的激光LB导向激光加工头30。通过上述那样的结构，激光加工装置100使激光加工头30以及机械手60动作，来使从激光振荡器80出射的激光LB以期望的轨迹向工件W照射。

激光加工装置100被用于进行工件W的切断、焊接加工等。

如图2所示，激光加工头30具备：准直透镜31，使从光纤90的出射端面出射的出射光束OB(激光)平行化并作为准直光束CB而出射；第1聚光透镜32，将由准直透镜31出射的准直光束CB(激光)聚光以使得在工件W中的加工点形成焦点，并作为加工光束PB向工件W出射，并且使来自工件W的反射光平行化；和保护玻璃33，存在于第1聚光透镜32与工件W之间。图2中，00表示从光纤90实际出射的出射光束OB的出射角。

在准直透镜31与第1聚光透镜32之间，第1反射镜34以相对于准直透镜31以及第1聚光透镜32的光轴OA1以规定的倾斜角度倾斜的状态而被配设。该规定的倾斜角度能够任意设定，但优选设定为大致45度。第1反射镜34使由准直透镜31出射的准直光束CB的大部分向第1聚光透镜32透过。第1反射镜34优选构成为使准直光束CB的99.0％以上透过。此外，第1反射镜34使从工件W反射并通过第1聚光透镜32的反射光的一部分作为第1反射镜反射光RB1而反射，使该反射光的剩余通过并返回到准直透镜31，作为光FB而出射。作为第1反射镜34，能够使用在其两面同样实施了用于防止准直光束CB的反射的反射防止膜的涂敷的石英玻璃制的反射镜。优选该反射防止膜中的反射率尽量低地设定，具体地说，优选设定为1.0％以下。图1中，将工件W配置于第1聚光透镜32的焦点的附近，以使得入射至工件W的激光束的功率密度较高。因此，从工件W反射并通过第1聚光透镜32的返回光FB成为大致平行的光。但是，也可以将工件W配置于远离第1聚光透镜32的焦点的位置，仅从工件W反射并通过第1聚光透镜32的返回光FB的一部分成为大致平行的光。

在与第1反射镜34在第1反射镜反射光RB1的出射方向分离的位置，第2反射镜35与第1反射镜34平行地配设。第2反射镜35使第1反射镜反射光RB1的一部分作为第2反射镜透过光TB2而透过，并且使该第1反射镜反射光RB1的剩余作为第2反射镜反射光RB2而反射。因此，由第1反射镜34和第2反射镜35构成将从工件W反射并被第1聚光透镜32平行化的反射光分割为上述返回光FB、作为第1分割光的第2反射镜透过光TB2、以及作为第2分割光的第2反射镜反射光RB2的光学系统。第2反射镜35中的第1反射镜反射光RB1的反射率并不被特别限定，但优选设定为50％以使得第2反射镜透过光TB2与第2反射镜反射光RB2几乎均等。

在从第2反射镜35向第2反射镜透过光TB2的出射方向远离的位置，图3所示的正方形板状的第1遮挡构件36以与第2反射镜透过光TB2的光轴垂直的状态而被配设。第1遮挡构件36包含铝合金、铜、铁、不锈钢等金属、或者不使第2反射镜透过光TB2透过的性质的树脂。在第1遮挡构件36的中央，贯通形成作为圆形的第1窗部的第1开口部36a。该第1开口部36a的中心与第2反射镜透过光TB2的光轴OA2一致。第1开口部36a的直径D1被设定为使得第2反射镜透过光TB2之中、工件W的反射角处于第1范围内的光作为第1通过光PB1而通过。此外，通过第1遮挡构件36中的第1开口部36a非形成区域，第2反射镜透过光TB2的剩余(即，第2反射镜透过光TB2之中、工件W处的反射角处于第1范围外的光)被遮挡。即，第1遮挡构件36在具有直径D1的圆形区域内具有第1窗部(第1开口部36a)，将入射到该圆形区域外的光遮挡。上述第1范围具体地说，被设为0度以上且规定的第1设定角度SA1以下所对应的范围。第1设定角度SA1被设定为使得返回光FB之中、工件W处的反射角为第1设定角度SA1的光返回到光纤90的出射端时、以与最大受光角θ1相等的入射角入射到光纤90。最大受光角θ1是能够在光纤90的纤芯91(参照图6)向相反方向(向激光振荡器80)能够传播的光的入射角的最大值。即，该θ1与光纤90的NA(Numerical Aperture，数值孔径)对应。因此，第1开口部36a的直径D1对应于其整体能够在光纤90的纤芯91(参照图6)向相反方向(激光振荡器80侧)传播的入射光束的最大的直径。此外，图3中，D0对应于返回光FB之中、以与从光纤90实际出射的出射光束OB相反的路径返回时的入射光束的直径。

在与第1遮挡构件36在第2反射镜透过光TB2的出射方向分离的位置，第2聚光透镜37与第1遮挡构件36平行地配设。第2聚光透镜37的光轴与第1开口部36a的中心(第2反射镜透过光TB2的光轴OA2)一致。

在与第2聚光透镜37在第2反射镜透过光TB2的出射方向分离的位置，第1光传感器38以使其受光面与第2聚光透镜37对置的状态而被配设。第1光传感器38的受光面优选位于第2聚光透镜37的焦点，但并不局限于此。由第1光传感器38检测的光量为第1通过光PB1的光量。

此外，在与第2反射镜35在第2反射镜反射光RB2的出射方向分离的位置，图4所示的正方形板状的第2遮挡构件39以与第2反射镜反射光RB2的光轴垂直的状态而被配设。第2遮挡构件39也包含铝合金、铜、铁、不锈钢等金属、或者不使第2反射镜反射光RB2透过的性质的树脂。在第2遮挡构件39，作为呈以共用的点为中心的半圆弧状延伸的长孔状的一对第2窗部的第2开口部39a以使其开放侧相互对置的状态隔开相互间隔地贯通形成。两个第2开口部39a的间隔DE1优选在能够确保用于支承被两个第2开口部39a包围的圆形的区域的机械强度的范围内较短地设定。两个第2开口部39a的内周缘的直径D1与第1遮挡构件36的第1开口部36a的直径D1相同。第2开口部39a的径向的位置以及宽度被设定为使第2反射镜反射光RB2之中、工件W处的反射角处于第2范围内的光作为第2通过光PB2而通过。具体来讲，第2范围被设为超过第1设定角度SA1并且为规定的第2设定角度SA2以下的范围。此外，通过第2遮挡构件39中的第2开口部39a非形成区域，第2反射镜反射光RB2的剩余(即，第2反射镜反射光RB2之中、工件W处的反射角处于第2范围外的光)被遮挡。即，第2遮挡构件39在由具有直径D1的内周缘以及具有比直径D1大的直径D2的外周缘形成的圆环区域内具有第2窗部(两个第2开口部39a)，将入射到该圆环区域外的光遮挡。第2设定角度SA2被设定为：返回光FB之中、工件W处的反射角为第2设定角度SA2的光返回到光纤90的出射端时，以超过最大受光角e1、也超过最大投射角θ3、且为最大入射角θ2以下的入射角入射到光纤90。最大投射角θ3是能够在光纤90的包层92内向相反方向传播的光的入射角的最大值。最大入射角θ2是能够入射到光纤90的保护层93的光的入射角的最大值。另外，最大入射角θ2可以设定为超过最大投射角θ3的规定的角度。因此，第2开口部39a的外周缘的直径D2超过能够在光纤90的包层92向相反方向传播的光的入射光束的直径。

在与第2遮挡构件39在第2反射镜反射光RB2的出射方向分离的位置，第3聚光透镜40与第2遮挡构件39平行地配设。第3聚光透镜40的光轴OA3与两个第2开口部39a的中心(第2反射镜反射光RB2的光轴)一致。

在与第3聚光透镜40在第2反射镜反射光RB2的出射方向分离的位置，第2光传感器41以使其受光面与第3聚光透镜40对置的状态而被配设。第2光传感器41的受光面优选位于第3聚光透镜40的焦点，但并不局限于此。由第2光传感器41检测的光量为第2通过光PB2的光量。

机械手60按每个关节轴而具有伺服电机(未图示)以及编码器(未图示)。

控制器70具有控制部71和显示部72。

控制部71构成为根据被输入的控制程序，控制激光振荡器80的激光输出。

进一步地，控制部71根据控制程序以及来自设置于机械手60的编码器(未图示)的反馈信号，向设置于机械手60的伺服电机(未图示)发送位置指令，控制伺服电机(未图示)的旋转速度以及旋转量。

此外，如图5A所示，控制部71在由第1光传感器38检测的光量超过规定的第1警告阈值Vfa1时，使显示部72显示输出警告。此外，控制部71在由第1光传感器38检测的光量超过比第1警告阈值Vfa1大的规定的第1停止阈值Vfs1时，对激光振荡器80进行使激光振荡停止的控制。

此外，如图5B所示，控制部71在由第2光传感器41检测的光量超过规定的第2警告阈值Vfa2时，使显示部72显示输出警告。此外，控制部71在由第2光传感器41检测的光量超过比第2警告阈值Vfa2大的规定的第2停止阈值Vfs2时，对激光振荡器80进行使激光振荡停止的控制。

显示部72构成为通过基于控制部71的控制，显示激光振荡器80的输出状态、机械手60的动作状态以及警告等。

并且，在上述那样构成的激光加工装置100中，激光振荡器80出射激光LB。被出射的激光LB通过光纤90而被导向激光加工头30。然后，激光LB从光纤90的出射端作为出射光束OB而出射，被准直透镜31平行化，作为准直光束CB而入射到第1反射镜34。透过第1反射镜34的准直光束CB被第1聚光透镜32聚光，作为加工光束PB而出射。从第1聚光透镜32出射的加工光束PB通过保护玻璃33并向工件W照射，其一部分从工件W反射。从工件W反射的反射光通过第1聚光透镜32而向第1反射镜34入射。然后，到达第1反射镜34的反射光的一部分作为返回光FB而透过第1反射镜34，通过准直透镜31而向光纤90的出射端入射。该光在光纤90内传播，入射到激光振荡器80的内部、光纤90的连接部以及图6所示的包层92的外周所配设的保护层93等激光加工装置100的多个位置。图6表示返回光FB1、FB2以及FB3。返回光FB1是工件W处的反射角为第1设定角度SA1以下的光。返回光FB1以光纤90的最大受光角θ1以下的入射角向光纤90入射，在纤芯91内传播并向激光振荡器80的内部入射。此外，返回光FB2是工件W处的反射角为第3设定角度SA3以下并且超过第1设定角度SA1的光。返回光FB2以超过最大受光角θ1并且为最大投射角03以下的入射角向光纤90入射，在包层92内传播并向激光振荡器80的内部入射。返回光F3是工件W处的反射角超过第3设定角度SA3并且为第2设定角度SA2以下的光。返回光FB3以超过最大投射角θ3的入射角向光纤90入射，通过包层92内后向保护层93入射。该范围的返回光FB3通过光纤90的保护层93，被保护层93吸收，变成热。虽然图6中未示出，但通常，光纤90的出射端具备吸收能够穿透包层92而入射至保护层93的返回光FB3的光吸收构造体。光吸收构造体将该返回光FB3转换为热。进一步地，通过利用冷却水将该光吸收构造体冷却，避免风险以使得该返回光FB3不会对光纤90造成损害。另一方面，到达第1反射镜34的反射光的一部分在第1反射镜34反射并作为第1反射镜反射光RB1而入射至第2反射镜35。入射至第2反射镜35的第1反射镜反射光RB1的一部分作为第2反射镜透过光TB2，透过第2反射镜35，入射至第1遮挡构件36。并且，入射至第1遮挡构件36的第2反射镜透过光TB2之中、工件W处的反射角为第1设定角度SA1以下的光作为第1通过光PB1而通过第1开口部36a，被第2聚光透镜37聚光以使得在第1光传感器38的受光面形成焦点。另一方面，入射至第2反射镜35的第1反射镜反射光RB1的一部分作为第2反射镜反射光RB2而在第2反射镜35反射，入射至第2遮挡构件39。并且，入射至第2遮挡构件39的第2反射镜反射光RB2之中、工件W处的反射角超过第1设定角度SA1并且为第2设定角度SA2以下的光作为第2通过光PB2而通过第2开口部39a，被第3聚光透镜40聚光以使得在第2光传感器41的受光面形成焦点。由此，由第1光传感器38检测的光量为与工件W处的反射角为第1设定角度SA1以下的返回光FB1的光量、即能够在纤芯91传播的光的光量相应的值。由第2光传感器41检测的光量为与工件W处的反射角超过第1设定角度SA1并且为第2设定角度SA2以下的返回光FB2、FB3的光量、即能够在包层92和保护层93内传播的光的光量相应的值。因此，能够单独测定能够在纤芯91中传播并到达激光振荡器80的内部的返回光FB1的入射光量、能够在包层92内或者保护层93中传播并到达光纤90的端面或者激光振荡器80的内部的返回光FB2、FB3的入射光量。如前所述，能够入射至保护层93的返回光FB3被设置于光纤90的出射端的光吸收构造体吸收。但是，若该返回光FB3过度增加，则无法由光吸收构造体完全吸收。

并且，在被第1光传感器38检测的光量超过第1警告阈值Vfal时，显示部72通过控制部71的控制而使警告显示输出。此外，在由第2光传感器41检测的光量超过第2警告阈值Vfa2时，显示部72也通过控制部71的控制而使警告显示输出。进一步地，在由第1光传感器38检测的光量超过第1停止阈值Vfs1时，激光振荡器80通过控制部71的控制而停止激光振荡。此外，在由第2光传感器检测的光量超过第2停止阈值Vfs2时，激光振荡器80也通过控制部71的控制而停止激光振荡。例如，第1警告阈值Vfa1以及第1停止阈值Vfs1也可以单独设定为与返回光FB1通过纤芯91而向相反方向入射的位置、即激光振荡器80的内部构造相应的值。由此，能够可靠抑制激光振荡器80的损伤，并且能够防止在激光振荡器80能够允许更多的入射光的状态下无用地进行警告的输出、激光振荡的停止。此外，第2警告阈值Vfa2以及第2停止阈值Vfs2也可以单独设定为与返回光FB2、FB3通过包层92而向相反方向入射的位置的内部构造、保护层93以及光吸收构造体的特性相应的值。由此，能够可靠地抑制光纤90或者激光振荡器80的损伤，并且能够防止在光纤90或者激光振荡器80能够允许更多的入射光的状态下无用地进行警告的输出、激光振荡的停止。

(实施方式2)

在实施方式2中，如图7所示，在第1反射镜34与第2反射镜35之间，第3反射镜42与第1反射镜34以及第2反射镜35平行地配设。第3反射镜42使第1反射镜反射光RB1的一部分作为第3反射镜透过光TB3而透过，并且使该第1反射镜反射光RB1的剩余作为第3反射镜反射光RB3而反射。并且，第3反射镜透过光TB3的一部分作为第2反射镜透过光TB2而透过第2反射镜35，并且第3反射镜透过光TB3的剩余作为第2反射镜反射光RB2而在第2反射镜35反射。因此，由第1反射镜34、第2反射镜35和第3反射镜42构成将从工件W反射并通过第1聚光透镜32的反射光分割为上述返回光FB、作为第1分割光的第2反射镜透过光TB2、作为第2分割光的第2反射镜反射光RB2、以及作为第3分割光的第3反射镜反射光RB3的光学系统。第3反射镜42中的第1反射镜反射光RB1的反射率并不被特别限定，但优选设定为50％以使得第3反射镜透过光TB3与第3反射镜反射光RB3几乎均等。此外，如图8所示，第2遮挡构件39的第2开口部39a的宽度比实施方式1窄。具体地说，第2开口部39a的径向的位置以及宽度被设定为使第2反射镜反射光RB2之中、工件W处的反射角超过第1设定角度SA1并且为第3设定角度SA3以下的光作为第2通过光PB2而通过。因此，在本实施方式2中，第2范围为超过第1设定角度SA1并且为第3设定角度SA3以下的范围。第2范围对应于能够在光纤90的包层92向相反方向传播的返回光FB2的范围。因此，第2开口部39a的外周缘的直径D3对应于其整体能够在光纤90的包层92中传播的入射光束的最大直径。当然，第2开口部39a的内周缘的直径D1对应于能够在光纤90的纤芯91中传播的入射光束的最大直径，与图3的直径D1相等。

此外，在与第3反射镜42在第3反射镜反射光RB3的出射方向分离的位置，图9所示的正方形板状的第3遮挡构件43以与第3反射镜反射光RB3的光轴垂直的状态而被配设。第3遮挡构件43也包含铝合金、铜、铁、不锈钢等金属、或者不使第3反射镜反射光RB3透过的性质的树脂。在第3遮挡构件43，作为呈以共用的点为中心的半圆弧状延伸的长孔状的一对第3窗部的第3开口部43a以使其开放侧相互对置的状态相互隔开间隔地贯通形成。两个第3开口部43a的间隔DE1优选在能够确保用于支承由两个第3开口部43a包围的圆形的区域的机械强度的范围内较短地设定。两个第3开口部43a的内周缘的直径D3与第2遮挡构件39的第2开口部39a的外周缘的直径D3相等。第3开口部43a的径向的位置以及宽度被设定为使第3反射镜反射光RB3之中、工件W处的反射角处于第3范围内的光作为第3通过光PB3而通过。此外，通过第3遮挡构件43中的第3开口部43a非形成区域，第3反射镜反射光RB3的剩余(即，工件W处的反射角处于第3范围外的光)被遮挡。具体来讲，上述第3范围被设为超过第3设定角度SA3并且为第2设定角度SA2以下的范围。两个第3开口部43a的外周缘的直径D2与第2开口部39a的外周缘的直径D2相等。

在与第3遮挡构件43在第3反射镜反射光RB3的出射方向分离的位置，第4聚光透镜44与第3遮挡构件43平行地配设。第4聚光透镜44的光轴OA4与两个第3开口部43a的中心(第3反射镜反射光RB3的光轴)一致。

在与第4聚光透镜44在第3反射镜反射光RB3的出射方向分离的位置，第3光传感器45以使其受光面与第4聚光透镜44对置的状态而被配设。优选第3光传感器45的受光面位于第4聚光透镜44的焦点，但并不局限于此。因此，由第3光传感器45检测的光量为第3通过光PB3的光量、即能够通过光纤90的保护层93的返回光FB3的光量。

此外，控制器70的控制部71在由第3光传感器45检测的光量超过规定的第3警告阈值时，也使显示部72显示输出警告。此外，由第3光传感器45检测的光量超过比第3警告阈值大的规定的第3停止阈值时，也对激光振荡器80进行使激光振荡停止的控制。

其他的结构与实施方式1相同，因此对相同的结构位置赋予相同的符号并省略其详细的说明。

在本实施方式2中，例如，第2警告阈值Vfa2以及第2停止阈值Vfs2也可以被设定为与返回光FB2通过光纤90的包层92并向相反方向入射的位置的内部构造(激光振荡器80的内部构造)相应的值。由此，能够可靠地抑制激光振荡器80的损伤，并且能够防止在激光振荡器80能够允许更多的入射光的状态下无用地进行警告的输出、激光振荡的停止。此外，第3警告阈值以及第3停止阈值也可以被设定为与返回光FB3入射的位置、即保护层93以及光吸收构造体的特性相应的值。由此，能够可靠地抑制光纤90的损伤，能够防止在光纤90能够允许更多的入射光的状态下无用地进行警告的输出、激光振荡的停止。

(实施方式3)

在实施方式3中，如图10以及图11所示，第1遮挡构件36具有：由具有透光性的玻璃或者树脂构成的正方形的第1板状构件36b、在该第1板状构件36b的一个面中的除中央部以外的区域形成的不透光性的第1涂敷层36c。第1涂敷层36c包含具有不使第2反射镜透过光TB2透过的性质的金属或者树脂。并且，第1板状构件36b的第1涂敷层36c非形成区域构成具有透光性的第1窗部36d。第1窗部36d的区域相当于实施方式1的第1开口部36a形成区域。同样地，第2遮挡构件39也具有：由具有透光性的玻璃或者树脂构成的正方形的第2板状构件39b、在该第2板状构件39b的一个面中的除圆环状的区域以外的区域形成的不透光性的第2涂敷层39c。第2涂敷层39c包含具有不使第2反射镜反射光RB2透过的性质的金属或者树脂。并且，第2板状构件39b的第2涂敷层39c非形成区域构成具有透光性的第2窗部39d。第2窗部39d的区域相当于实施方式1的第2开口部39a的形成区域。

其他的结构与实施方式1相同，因此对相同的结构位置赋予相同的符号并省略其详细的说明。

另外，在上述实施方式2中，作为第1遮挡构件36、第2遮挡构件39以及第3遮挡构件43，也可以与实施方式3同样地，使用在透光性的板状构件形成不透光性的涂敷层的部件。

此外，在上述实施方式1、3中，将第1遮挡构件36以及第2遮挡构件39设为正方形板状，但也可以设为长方形板状、圆形板状等、其他形状。同样地，在实施方式2中，也可以将第3遮挡构件43设为正方形板状以外的形状。

在上述实施方式1中，激光加工头30从第2反射镜透过光TB2检测第1范围内的光的光量，从第2反射镜反射光RB2检测第2范围内的光的光量。并不局限于此，激光加工头30也可以从第2反射镜透过光TB2检测第2范围的光的光量，从第2反射镜反射光RB2检测第1范围的光的光量。在上述实施方式2中，激光加工头30从第2反射镜透过光TB2检测第1范围内的光的光量，从第2反射镜反射光RB2检测第2范围内的光量，从第3反射镜反射光RB3检测第3范围内的光量。并不局限于此，激光加工头30例如也可以从第2反射镜透过光TB2检测第3范围内的光的光量，从第2反射镜反射光RB2检测第1范围内的光量，从第3反射镜反射光RB3检测第2范围内的光量。

产业上的可利用性

如以上说明那样，由于本公开可得到如下实用性高的效果，即单独地获取激光加工装置的多个位置处的返回光的入射光量，能够根据各个位置处的入射光量的允许值来预知或者警告其危险度，因此非常有用，产业上的利用性高。

-符号说明-

30 激光加工头

31 准直透镜

32 第1聚光透镜

34 第1反射镜(光学系统)

35 第2反射镜(光学系统)

36 第1遮挡构件

36a 第1开口部(第1窗部)

36d 第1窗部

38 第1光传感器

39 第2遮挡构件

39a 第2开口部(第2窗部)

39d 第2窗部

41 第2光传感器

42 第3反射镜(光学系统)

43 第3遮挡构件

43a 第3开口部(第3窗部)

45 第3光传感器

70 控制器

80 激光振荡器

90 光纤

91 纤芯

93 保护层

100 激光加工装置

LB 激光

FB 返回光

TB2 第2反射镜透过光(第1分割光)

RB2 第2反射镜反射光(第2分割光)

RB3 第3反射镜反射光(第3分割光)

PB1 第1通过光

PB2 第2通过光

PB3 第3通过光

Vfa1 第1警告阈值

Vfs1 第1停止阈值

Vfa2 第2警告阈值

Vfs2 第2停止阈值

θ1 最大受光角

θ2 最大入射角

θ3 最大投射角

W 工件。

Claims (10)

1.一种激光加工头，将由激光振荡器出射并通过光纤的激光向工件出射，所述激光加工头具备：

准直透镜，使从所述光纤出射的所述激光平行化；

聚光透镜，将由所述准直透镜平行化的所述激光聚光并向所述工件出射；

光学系统，将从所述工件反射并由所述聚光透镜平行化的反射光分割为包含返回到所述准直透镜的返回光、第1分割光以及第2分割光的多个分割光；

第1遮挡构件，形成有使所述第1分割光之中所述工件处的反射角处于第1范围内的光作为第1通过光而通过的第1窗部，遮挡所述第1分割光之中所述工件处的反射角处于第1范围外的光；

第2遮挡构件，形成有使所述第2分割光之中所述工件处的反射角处于与所述第1范围不同的第2范围内的光作为第2通过光而通过的第2窗部，遮挡所述第2分割光之中所述工件处的反射角处于所述第2范围外的光；

第1光传感器，对所述第1通过光的光量进行检测；和

第2光传感器，对所述第2通过光的光量进行检测。

2.根据权利要求1所述的激光加工头，其中，

所述返回光之中所述工件处的反射角处于所述第1范围内的光以能够在所述光纤的纤芯中传播的光的最大受光角以下的入射角入射到所述光纤，并且所述返回光之中所述工件处的反射角处于所述第2范围内的光以超过所述最大受光角且能够向所述光纤的保护层入射的光的最大入射角以下的入射角入射到所述光纤。

3.根据权利要求2所述的激光加工头，其中，

所述多个分割光还包含第3分割光，

该激光加工头还具备：

第3遮挡构件，形成有使所述第3分割光之中所述工件处的反射角处于与所述第1范围以及所述第2范围不同的第3范围内的光作为第3通过光而通过的第3窗部，遮挡所述第3分割光的剩余部分；和

第3光传感器，对所述第3通过光的光量进行检测，

所述返回光之中所述工件处的反射角处于所述第2范围内的光以超过所述最大受光角且能够在光纤的包层中传播的光的最大投射角以下的入射角入射到所述光纤，并且所述返回光之中所述工件处的反射角处于所述第3范围内的光以超过所述最大投射角且所述最大入射角以下的入射角入射到所述光纤。

4.一种激光加工装置，具备：

权利要求1～3的任一项所述的激光加工头；

所述激光振荡器；

所述光纤；和

控制器，在由所述第1光传感器检测出的光量超过规定的第1阈值时、以及由所述第2光传感器检测出的光量超过规定的第2阈值时，进行规定的处理。

5.根据权利要求4所述的激光加工装置，其中，

所述规定的处理是警告的输出。

6.根据权利要求4所述的激光加工装置，其中，

所述规定的处理是使所述激光振荡器的激光振荡停止的控制。

7.一种激光加工控制方法，是基于具备权利要求1～3的任一项所述的激光加工头、所述激光振荡器和所述光纤的激光加工装置的激光加工控制方法，

在由所述第1光传感器检测出的光量超过规定的第1阈值时、以及由所述第2光传感器检测出的光量超过规定的第2阈值时，进行规定的处理。

8.根据权利要求1所述的激光加工头，其中，

所述光学系统具备：

第1反射镜，被配置于所述准直透镜与所述聚光透镜之间，接受所述反射光，将所述反射光的一部分作为所述返回光而透过，将所述反射光的剩余的一部分作为包含所述第1分割光以及所述第2分割光的第1反射镜反射光而反射；和

第2反射镜，接受所述第1反射镜反射光，使所述第1反射镜反射光内的所述第1分割光朝向所述第1遮挡构件，使所述第1反射镜反射光内的所述第2分割光朝向所述第2遮挡构件。

9.根据权利要求1所述的激光加工头，其中，

所述第1范围是所述工件处的反射角为0度以上且第1设定角度以下的范围，

所述第2范围是所述工件处的反射角超过第1设定角度且为比所述第1设定角度大的第2设定角度以下的范围。

10.根据权利要求1所述的激光加工头，其中，

所述第1遮挡构件在具有第1直径的圆形区域内具有所述第1窗部，遮挡入射至所述圆形区域外的光，

所述第2遮挡构件在通过具有所述第1直径的内周缘以及具有比所述第1直径大的第2直径的外周缘而形成的圆环区域内，具有所述第2窗部，遮挡入射至所述圆环区域外的光。

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