JP2002001555A - レーザ加工装置 - Google Patents
レーザ加工装置Info
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Abstract
するようにして被加工物の加工状態若しくは装置の状態
を監視するための機構をシンプルにすると共に、容易且
つ確実に被加工物の加工状態若しくは装置の状態を監視
し得るようにする。 【解決手段】 被加工物8から反射して戻って来た反射
光16の光強度を光検出器15により検出し、検出した
光強度の検出信号V2を監視制御装置14に与え、監視
制御装置14では検出信号V2と予め設定した光強度の
閾値とを比較し、その結果から被加工物8の加工状態若
しくは装置の作動状態を監視する。
Description
するものである。
ーザ光が使用されるようになっており、このため、従来
から種々のレーザ加工装置が提案されている。而して、
レーザ加工装置では、物品の加工が支障なく行われてい
るか否か、又、装置が正常に作動しているか否か監視す
る必要がある。
態を監視し得るようにした従来の加工装置の一例として
は、例えば、特開平10−202378号公報に示すよ
うな装置がある。而して、この装置では、被加工物から
の光を監視用光学系であるレンズに透過させ、透過した
光を監視用のレーザ光を伝送するために設けた光ファイ
バに伝送し、干渉フィルタ及びモニタ用光学系であるレ
ンズを透過させた後、フォトダイオードにより検出し、
その結果から被加工物の加工状態が正常か否か或は装置
が正常に作動しているか否か、監視している。
では、レーザ光を被加工物へ伝送するための入射光学系
や出射光学系のレンズ、入射光学系から伝送されて来た
レーザ光を出射光学系へ伝送するための光ファイバの他
に、加工状態を監視するために、監視光学系のレンズ、
監視用の光を伝送するための光ファイバ等が必要にな
る。従って、斯かる装置では構造が複雑となると共に、
レーザ光を出射光学系へ伝送するための光ファイバを透
過して来た光を間接的にモニタリングしているため、監
視の信頼性が低い、等の問題がある。
ら反射して来た反射光を直接検出するようにして、被加
工物の加工状態或は装置の状態を監視するための機構を
シンプルにすると共に、被加工物の加工状態或は装置の
状態を容易且つ確実に監視し得るようにしたレーザ加工
装置を提供することを目的としてなしたものである。
ザ加工装置は、レーザ発振器と、該レーザ発振器から発
振されたレーザ光を反射させる折返しミラーと、折返し
ミラーから入射集光レンズを経て伝送されたレーザ光を
伝送する光ファイバと、該光ファイバからのレーザ光を
集光レンズにより集光して被加工物に照射し被加工物を
加工する加工ヘッドとを備えたレーザ加工装置であっ
て、折返しミラーの背面に設置され且つ折返しミラーを
透過した反射光の光強度を検出するための光検出器と、
該光検出器で検出した光強度の検出信号と予め設定した
光強度の閾値とを比較して被加工物の加工状態若しくは
装置の作動状態が正常か否かを判別する手段と、を備え
たものである。
ーザ発振器と、該レーザ発振器から発振されたレーザ光
を反射させる第一の折返しミラーと、第一の折返しミラ
ーで反射されたレーザ光を反射させる第二の折返しミラ
ーと、第二の折返しミラーから入射集光レンズを経て伝
送されたレーザ光を伝送する光ファイバと、該光ファイ
バからのレーザ光を集光レンズにより集光して被加工物
に照射し被加工物を加工する加工ヘッドとを備えたレー
ザ加工装置であって、前記第一若しくは第二の折返しミ
ラーの背面に設置され且つ第一若しくは第二の折返しミ
ラーを透過した反射光の光強度を検出するための第一の
光検出器と、第二若しくは第一の折返しミラーの背面に
設置され且つレーザ発振器から発振されて第二若しくは
第一の折返しミラーを透過したレーザ光の光強度を検出
するための第二の光検出器と、第一、第二の光検出器で
検出した光強度の検出信号を比較すると共に比較して求
めた信号を予め設定した光強度の閾値とを比較して被加
工物の加工状態若しくは装置の作動状態が正常か否かを
判別する手段と、を備えたものである。
ーザ発振器と、該レーザ発振器から発振されたレーザ光
を反射させる折返しミラーと、折返しミラーから入射集
光レンズを経て伝送されたレーザ光を伝送する光ファイ
バと、該光ファイバからのレーザ光を集光レンズにより
集光して被加工物に照射し被加工物を加工する加工ヘッ
ドとを備えたレーザ加工装置であって、前記折返しミラ
ーの背面に設置され且つ折返しミラーを透過した反射光
の光強度を検出するための第一の光検出器及び折返しミ
ラーを透過したレーザ光の光強度を検出するための第二
の光検出器と、第一、第二の光検出器で検出した光強度
の検出信号を比較すると共に比較して求めた信号を予め
設定した光強度の閾値と比較して被加工物の加工状態若
しくは装置の作動状態が正常か否かを判別する手段と、
を備えたものである。
工ヘッドに備えられた集光レンズの焦点位置を検出する
ための焦点位置検出器と、該焦点位置検出器で反射した
反射光から被加工物の加工点に対する集光レンズの焦点
のずれを求め、加工ヘッドを被加工物に近接、離反する
よう移動させる手段に、前記焦点が被加工物の加工点に
合うよう加工ヘッドを移動させる指令を与える手段を備
えたものである。
返しミラーを透過した反射光を検出する光検出器を、検
出面が複数分割された光検出器とし、該光検出器で検出
した複数の検出信号から、集光レンズの焦点の被加工物
における加工点平面方向のずれを求め、該ずれをなくす
よう、被加工物を支持する手段を被加工物の平面方向へ
移動させる手段に指令を与える手段を備えたものであ
る。
ーザ発振器から発振されて折返しミラー側へ伝送される
レーザ光を遮断するシャッタと、該シャッタで遮断され
たレーザ光を吸収するビームダンパと、シャッタを駆動
するインタロック装置と、装置の作動状態か異常な場合
には、インタロック装置にシャッタを閉止させる指令を
与える手段を設けたものである。
くは装置の作動状態を監視するための機構がシンプルと
なって、設備費、運転維持費を抑えることが可能とな
り、又、被加工物から反射して来た反射光を直接検出す
るようにしているため、容易且つ確実に被加工物の加工
状態若しくは装置の状態を監視することができ、更に
は、装置の保護を確実に行うことができ、更に又、被加
工物の加工を最適な状態で行うことができる。
例と共に説明する。
実施する形態の一例である。図1中、1はレーザ発振
器、2はレーザ発振器1からの加工用のレーザ光3の伝
送方向を変えるための折返しミラー、4は折返しミラー
2で向きを変えて伝送されて来たレーザ光3の伝送方向
を変えるための折返しミラー、5は折返しミラー4で向
きを変えて伝送されて来たレーザ光3を集光するための
入射集光レンズである。
伝送するための光ファイバ、7は光ファイバ6から伝送
されたレーザ光3を被加工物8に照射する集光レンズ9
を備えた加工ヘッドである。而して、加工ヘッド7はサ
ーボモータ等の駆動装置10を駆動することにより、送
りネジ軸11及びナット12を介して昇降し得るように
なっており、昇降することにより、集光レンズ9の焦点
を被加工物8の加工点Pに合せ得るようになっている。
たレーザ光3の光強度を検出し、検出信号V1として監
視制御装置14へ送信するフォトセンサ等の光検出器、
15は被加工物8で反射して戻って来ると共に折返しミ
ラー4を透過した反射光16の光強度を検出し、検出信
号V2として監視制御装置14へ送信するフォトセンサ
等の光検出器である。
かの異常が発生した場合にインタロック装置18により
切替えられ、レーザ発振器1から発振されて折返しミラ
ー2へ伝送されるレーザ光3を遮断するためのシャッ
タ、19はシャッタ17からのレーザ光3を吸収するた
めのビームダンパであり、監視制御装置14からは、駆
動装置10及びインタロック装置18へ夫々指令信号V
3,V4を与え得るようになっている。
9の焦点があるか否かを検出するための焦点位置検出器
であり、焦点位置検出器20は駆動装置21により水平
方向へ回転し、集光レンズ9で集光されたレーザ光3を
反射させるための、高反射材料から成る板状の冶具22
を備えている。
閾値を越えたら、監視制御装置14からの指令により警
報を発する警報器である。
7は開いて図1の実線位置にあり、加工ヘッド7は集光
レンズ9の焦点が被加工物8の加工点Pに位置するよう
高さが調整してあり、焦点位置検出器20の冶具22は
駆動装置に21により水平方向へ回転している。
は、折返しミラー2,4で反射して伝送方向を変えら
れ、折返しミラー4から入射集光レンズ5へ導入された
うえ、集光されて光ファイバ6へ入射され、光ファイバ
6の先端から出射されて集光レンズ9により集光され、
被加工物8の加工点Pに照射されて被加工物8が加工さ
れる。加工としては、溶接や切断がある。
ーザ光3の一部は折返しミラー2を透過して光検出器1
3により検出され、検出信号V1として監視制御装置1
4へ与えられる。又、被加工物8の表面から反射した反
射光16は集光レンズ9及び光ファイバ6並びに入射集
光レンズ5を経て折返しミラー4ヘ達し、折返しミラー
2へ向けて反射するが、一部の反射光16は折返しミラ
ー4を透過して光検出器15により検出され、検出信号
V2として監視制御装置14ヘ与えられる。
の光強度の検出信号V2を基として加工状態或は装置の
状態が監視され、判別される。すなわち、例えば検出信
号V2が予め監視制御装置14に設定した光強度の閾値
よりも低い場合には、被加工物8の加工状態は正常であ
り、且つレーザ加工装置に異常は発生しておらず、この
ため、被加工物8の加工は継続される。この場合、光検
出器13からの検出信号V1と光検出器15からの検出
信号V2を比較して差を求め、その差から状態を判別す
ると、被加工物8の加工が正常に行なわれているか否
か、或は、レーザ加工装置に異常が生じているか否かを
より正確に監視することができ、レーザ光3がパルス光
の場合にも対応することができる。
2は高反射材料が用いられているため、冶具22が被加
工物8の上面でレーザ光3を横切った場合には、反射光
16の光強度は高くなる。このため、光検出器15から
の検出信号V2の値を基に、予め監視制御装置14で
は、集光レンズ9の焦点が被加工物8の加工点Pにある
かどうか、又どの程度ずれているかが判別される。
の加工点Pにない場合には、予め監視制御装置14から
駆動装置10に指令信号V3が与えられ、駆動装置10
が駆動される。このため、送りネジ軸11が回転して加
工ヘッド7延いては集光レンズ9が昇降して、その焦点
は被加工物8の加工点Pに一致し、自動焦点位置補正が
行なわれる。
検出器13からの検出信号V1と光検出器15からの検
出信号V2を比較したものが、閾値よりも高い場合に
は、予め監視制御装置14から警報器23へ指令が与え
られて警報器23が被加工物8の加工状態やレーザ加工
装置の異常を知らせると共に監視制御装置14からイン
タロック装置18へ指令信号V4が与えられてシャッタ
17が閉じるため、レーザ発振器1から発振されたレー
ザ光3はシャッタ17により遮断されてビームダンパ1
9に吸収される。従って、被加工物8の加工が中止され
ると共に、レーザ加工装置が熱により損傷することを防
止することができる。
若しくは装置の作動状態を監視するための機構がシンプ
ルであるため、設備費、運転維持費を抑えることが可能
となり、又、被加工物8から反射して来た反射光16を
直接検出するようにしているため、容易且つ確実に被加
工物8の加工状態若しくは装置の状態を監視することが
でき、更には、装置の保護を確実に行うことができ、更
に又、被加工物8の加工を最適な状態で行うことができ
る。
実施する形態の他の例であり、レーザ加工装置は基本的
には、図1、2に示すものと共通の構成物品を備えてい
る。図3中、15’は被加工物8で反射して戻って来て
折返しミラー4を透過した反射光の光強度を検出し得る
ようにした、フォトセンサ等の光検出器である。この光
検出器15’は図4に示すように検出面が4分割されて
おり、4個の検出信号V21,V22,V23,V24
を監視制御装置14へ与え得るようになっている。
ッド24は、サーボモータ等の駆動装置25により平面
的に見て紙面に対し平行なX方向へ移動し得るようにし
た上段ベッド26及びサーボモータ等の駆動装置27に
より平面的に見て紙面に対し直交するY方向へ移動し得
るようにした下段ベッド28を備えている。
らの検出信号V21,V22,V23,V24を基とし
て、平面的に見て被加工物8のどの位置の加工を行って
いるか判別し得るようになっていると共に、監視制御装
置14からは、ベッド24の駆動装置25,27に指令
信号V5,V6を与えて駆動装置25,27を駆動し、
上、下段ベッド26,28の加工面の平面的な位置を調
整し、被加工物8の加工位置を補正し得るようになって
いる。
は、基本的には、図1、2の図示例のものと略同じであ
るが、本図示例では、被加工物8の加工位置を補正する
点で前記図示例と相違する。すなわち、本図示例では、
被加工物8で反射して戻ってきた反射光16の一部は折
返しミラー4を透過して光検出器15’により検出さ
れ、光強度の検出信号V21,V22,V23,V24
として光検出器15’から監視制御装置14へ与えられ
る。
V22,V23,V24が加算されてトータルの検出信
号V1が求められ、予め設定してある光強度の閾値と比
較されるか或は、光検出器13からの光強度の検出信号
V1と比較されたうえ、被加工物の加工状態若しくは装
置の作動状態が判別され、監視される。
V24の電圧差により、集光レンズ9から被加工物8へ
照射されるレーザ光3が、被加工物8の平面方向におい
て、被加工物8の所定の加工点Pに照射されているか否
か判別されると共に、集光レンズ9の焦点が加工点Pに
対して被加工物8の平面方向にどの程度ずれているかが
求められ、その結果に対応して、監視制御装置14から
は指令信号V5,V6が駆動装置25,27に与えら
れ、駆動装置25,27が駆動される。
整され、下段ベッド28はY方向へ位置調整されるた
め、被加工物8は、平面方向において加工点Pが光レン
ズ9の焦点に合致するよう、X,Y両方向へ位置調整さ
れる。
と同様、被加工物8の加工状態若しくは装置の作動状態
を監視するための機構がシンプルとなって、設備費、運
転維持費を抑えることが可能となり、又、被加工物8か
ら反射して来た反射光16を直接検出するようにしてい
るため、容易且つ確実に被加工物8の加工状態若しくは
装置の状態を監視することができ、更には、装置の保護
を確実に行うことができ、更に又、被加工物8の加工を
最適な状態で行うことができる。
ミラーを設けて一方の折返しミラーの背面に設けた光検
出器により、当該折返しミラーを透過したレーザ光の光
強度を検出し、他方の折返しミラーの背面に設けた光検
出器により、被加工物で反射して戻って来た反射光の光
強度を検出する場合について説明したが、1個の折返し
ミラーの背面に90度角度をずらして2個の光検出器を
設け、一方の光検出器において、折返しミラーを透過し
て来たレーザ光の光強度を検出し、他方の光検出器にお
いて、被加工物で反射して戻って来て折返しミラーを透
過した反射光の光強度を検出するようにしても実施でき
ること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種
々変更を加え得ることは勿論である。
によれば、被加工物の加工状態若しくは装置の作動状態
を監視するための機構がシンプルとなって、設備費、運
転維持費を抑えることが可能となり、又、被加工物から
反射して来た反射光を直接検出するようにしているた
め、容易且つ確実に被加工物の加工状態若しくは装置の
状態を監視することができ、更には、装置の保護を確実
に行うことができ、更に又、被加工物の加工を最適な状
態で行うことができる、等種々の優れた効果を奏し得
る。
置の概要図である。
面図である。
装置の概要図である。
る。
手段) 15 光検出器 15’ 光検出器 16 反射光 17 シャッタ 18 インタロック装置 19 ビームダンパ 20 焦点位置検出器 21 駆動装置(移動させる手段) 25 駆動装置(移動させる手段) 26 上段ベッド(支持する手段) 27 駆動装置(移動させる手段) 28 下段ベッド(支持する手段) P 加工点 V1 検出信号 V2 検出信号 V21 検出信号 V22 検出信号 V23 検出信号 V24 検出信号 V3 指令信号(指令) V4 指令信号(指令) V5 指令信号(指令) V6 指令信号(指令)
Claims (6)
- 【請求項1】 レーザ発振器と、該レーザ発振器から発
振されたレーザ光を反射させる折返しミラーと、折返し
ミラーから入射集光レンズを経て伝送されたレーザ光を
伝送する光ファイバと、該光ファイバからのレーザ光を
集光レンズにより集光して被加工物に照射し被加工物を
加工する加工ヘッドとを備えたレーザ加工装置であっ
て、 折返しミラーの背面に設置され且つ折返しミラーを透過
した反射光の光強度を検出するための光検出器と、 該光検出器で検出した光強度の検出信号と予め設定した
光強度の閾値とを比較して被加工物の加工状態若しくは
装置の作動状態が正常か否かを判別する手段と、を備え
たことを特徴とするレーザ加工装置。 - 【請求項2】 レーザ発振器と、該レーザ発振器から発
振されたレーザ光を反射させる第一の折返しミラーと、
第一の折返しミラーで反射されたレーザ光を反射させる
第二の折返しミラーと、第二の折返しミラーから入射集
光レンズを経て伝送されたレーザ光を伝送する光ファイ
バと、該光ファイバからのレーザ光を集光レンズにより
集光して被加工物に照射し被加工物を加工する加工ヘッ
ドとを備えたレーザ加工装置であって、 前記第一若しくは第二の折返しミラーの背面に設置され
且つ第一若しくは第二の折返しミラーを透過した反射光
の光強度を検出するための第一の光検出器と、 第二若しくは第一の折返しミラーの背面に設置され且つ
レーザ発振器から発振されて第二若しくは第一の折返し
ミラーを透過したレーザ光の光強度を検出するための第
二の光検出器と、 第一、第二の光検出器で検出した光強度の検出信号を比
較すると共に比較して求めた信号を予め設定した光強度
の閾値と比較して被加工物の加工状態若しくは装置の作
動状態が正常か否かを判別する手段と、 を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。 - 【請求項3】 レーザ発振器と、該レーザ発振器から発
振されたレーザ光を反射させる折返しミラーと、折返し
ミラーから入射集光レンズを経て伝送されたレーザ光を
伝送する光ファイバと、該光ファイバからのレーザ光を
集光レンズにより集光して被加工物に照射し被加工物を
加工する加工ヘッドとを備えたレーザ加工装置であっ
て、 前記折返しミラーの背面に設置され且つ折返しミラーを
透過した反射光の光強度を検出するための第一の光検出
器及び折返しミラーを透過したレーザ光の光強度を検出
するための第二の光検出器と、 第一、第二の光検出器で検出した光強度の検出信号を比
較すると共に比較して求めた信号を予め設定した光強度
の閾値と比較して被加工物の加工状態若しくは装置の作
動状態が正常か否かを判別する手段と、を備えたことを
特徴とするレーザ加工装置。 - 【請求項4】 加工ヘッドに備えられた集光レンズの焦
点位置を検出するための焦点位置検出器と、該焦点位置
検出器で反射した反射光から被加工物の加工点に対する
集光レンズの焦点のずれを求め、加工ヘッドを被加工物
に近接、離反するよう移動させる手段に、前記焦点が被
加工物の加工点に合うよう加工ヘッドを移動させる指令
を与える手段を備えた請求項1、2又は3に記載のレー
ザ加工装置。 - 【請求項5】 折返しミラーを透過した反射光を検出す
る光検出器を、検出面が複数分割された光検出器とし、
該光検出器で検出した複数の光強度の検出信号から、集
光レンズの焦点の被加工物における加工点平面方向のず
れを求め、該ずれをなくすよう、被加工物を支持する手
段を被加工物の平面方向へ移動させる手段に指令を与え
る手段を備えた請求項1、2、3又は4に記載のレーザ
加工装置。 - 【請求項6】 レーザ発振器から発振されて折返しミラ
ー側へ伝送されるレーザ光を遮断するシャッタと、該シ
ャッタで遮断されたレーザ光を吸収するビームダンパ
と、シャッタを駆動するインタロック装置と、装置の作
動状態が異常な場合には、インタロック装置にシャッタ
を閉止させる指令を与える手段を設けた請求項1、2、
3、4又は5に記載のレーザ加工装置。
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JP2000188041A JP4479065B2 (ja) | 2000-06-22 | 2000-06-22 | レーザ加工装置 |
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