JP2007038226A - Laser machining monitoring device - Google Patents

Laser machining monitoring device Download PDF

Info

Publication number
JP2007038226A
JP2007038226A JP2005221686A JP2005221686A JP2007038226A JP 2007038226 A JP2007038226 A JP 2007038226A JP 2005221686 A JP2005221686 A JP 2005221686A JP 2005221686 A JP2005221686 A JP 2005221686A JP 2007038226 A JP2007038226 A JP 2007038226A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
optical fiber
photoelectric conversion
monitoring
laser processing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2005221686A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5043316B2 (en
Inventor
Yasushi Matsuda
恭 松田
Junpei Kase
純平 加瀬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Miyachi Technos Corp
Original Assignee
Miyachi Technos Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Miyachi Technos Corp filed Critical Miyachi Technos Corp
Priority to JP2005221686A priority Critical patent/JP5043316B2/en
Publication of JP2007038226A publication Critical patent/JP2007038226A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5043316B2 publication Critical patent/JP5043316B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser machining monitoring device capable of monitoring the condition of an optical system and the actual laser output state by a highly reliable in-line system in a laser machining head and at a machining point where laser beams are received from optical fibers and a workpiece is irradiated with the laser beams. <P>SOLUTION: Laser beams LB generated or oscillation-output by a laser beam oscillator 10a in a laser machine body 10 are transmitted through optical fibers 14 for laser beam transmission to a remote laser machining head 12, and condensed toward a machining point WP of a workpiece W from the laser machining head 12 to allow the workpiece to be irradiated therewith. A monitor device body 16 is connected to the laser machining head 12 via two optical fibers 20, 22 for monitoring to display and output monitoring information on the laser output state of the laser beams LB immediately before irradiation from the laser machining head 12 toward the machining point of the workpiece W, a state of an optical component on a laser beam transmission path, and the machining quality at the machining point WP. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、光ファイバを用いるレーザ加工のモニタリング装置に関する。   The present invention relates to a laser processing monitoring apparatus using an optical fiber.

近年、高出力レーザは、溶接、切断あるいは表面処理等の加工業の分野で広く利用されている。特にレーザ溶接加工は、高精度および高速の加工を実現できること、被加工物(ワーク)に与える熱歪が小さいこと、高度の自動化が可能になることから、ますますその重要性を高めている。また、光ファイバを利用した遠隔でのレーザ溶接も可能であり、レーザ発振器からたとえば30m〜50mも離れた遠隔の場所で溶接加工が行われることもめずらしくない。一般のレーザ溶接機は、本体に内蔵のレーザ発振器より発振出力されたレーザ光のレーザ出力をモニタリングする機能が備わっており、レーザ発振器に異常があればレーザ出力のモニタリングを通じて即時にその事態を検知できるようになっている。   In recent years, high-power lasers have been widely used in the field of processing industries such as welding, cutting or surface treatment. In particular, laser welding is becoming more and more important because it enables high-precision and high-speed machining, low thermal strain on the workpiece, and high-level automation. Further, remote laser welding using an optical fiber is possible, and it is not uncommon for welding to be performed at a remote location, for example, 30 m to 50 m away from the laser oscillator. A general laser welding machine has a function to monitor the laser output of the laser light oscillated and output from the built-in laser oscillator. If there is an abnormality in the laser oscillator, the situation is detected immediately by monitoring the laser output. It can be done.

しかしながら、遠隔でのレーザ加工にあっては、レーザ発振器より発振出力されたレーザ光が入射ユニット、光ファイバおよびレーザ加工ヘッド等の光学系を経て遠隔の場所で被加工物へ照射されるため、レーザ光路上の何処かの光学部品に生じた汚れや損傷・劣化によって被加工物の加工点でのレーザ出力が異常に低下していても本体側はそれを把握できない。このため、加工後の検査(外観検査、破壊検査または非破壊検査等)に至ってはじめて不良を発見するはめになり、生産管理の面で(不良品の多発等の)問題がある。また、各部のメンテナンス(チェック、清掃、修理、部品交換等)を短いサイクルで定期的に行う対処法は、メンテナンス作業のために生産ラインを頻繁にストップしなければならず、生産効率の面で問題がある。また、従来より、レーザ加工ヘッドから出射されたレーザ光の出力状態をレーザパワーメータによる計測でモニタリングすることも行われている。しかし、この方法も、レーザ加工を止めて実施されるものであり、やはり生産性を下げるという不利点がある。   However, in remote laser processing, the laser beam oscillated and output from the laser oscillator is irradiated to the workpiece at a remote location via an optical system such as an incident unit, an optical fiber, and a laser processing head. Even if the laser output at the processing point of the workpiece is abnormally lowered due to dirt, damage, or deterioration of some optical parts on the laser beam path, the main body cannot grasp it. For this reason, it is necessary to discover defects only after the inspection after processing (appearance inspection, destructive inspection, nondestructive inspection, etc.), and there is a problem in production management (such as frequent occurrence of defective products). Moreover, the maintenance method (checking, cleaning, repair, parts replacement, etc.) of each part regularly in a short cycle has to stop the production line frequently for maintenance work, and in terms of production efficiency There's a problem. Conventionally, the output state of the laser light emitted from the laser processing head is also monitored by measurement with a laser power meter. However, this method is also performed with laser processing stopped, and there is a disadvantage that productivity is lowered.

本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、光ファイバ伝送方式においてレーザ加工ヘッド側の実際のレーザ出力状態や加工状態あるいは光学系の状態等を信頼性の高いインライン方式でモニタリングしてレーザ加工の生産管理、品質管理、生産効率を向上させるレーザ加工モニタリング装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and in an optical fiber transmission system, the actual laser output state on the laser processing head side, the processing state, the state of the optical system, etc. are highly reliable. It is an object of the present invention to provide a laser processing monitoring device that improves the production control, quality control, and production efficiency of laser processing by monitoring in-line.

上記の目的を達成するために、本発明の第1のレーザ加工モニタリング装置は、レーザ発振部より発振出力されたレーザ光をレーザ伝送用の光ファイバに通してレーザ加工ヘッドまで伝送し、前記レーザ加工ヘッドのレーザ出射口より前記レーザ光を被加工物の加工点に照射するレーザ加工のモニタリング装置であって、前記レーザ加工ヘッド内で前記レーザ伝送用光ファイバの終端面から出射された前記レーザ光の一部を一端面に受光して遠隔の第1の光電変換部まで伝送する第1のモニタリング用光ファイバと、前記第1の光電変換部内で前記第1のモニタリング用光ファイバの他端面より出射された光を受光して第1の電気信号に変換する第1の光電変換素子と、前記第1の光電変換素子より出力された前記第1の電気信号に基づいて、前記レーザ加工ヘッドより前記被加工物の加工点に照射される直前の前記レーザ光のレーザパワーに関するモニタリング情報を出力する信号処理部とを有する。   In order to achieve the above object, a first laser processing monitoring device of the present invention transmits laser light oscillated and output from a laser oscillation section to a laser processing head through an optical fiber for laser transmission, and A laser processing monitoring device for irradiating a processing point of a workpiece with a laser beam from a laser emission port of a processing head, wherein the laser beam is emitted from a terminal surface of the optical fiber for laser transmission in the laser processing head A first monitoring optical fiber that receives a part of light at one end surface and transmits the light to a remote first photoelectric conversion unit, and the other end surface of the first monitoring optical fiber in the first photoelectric conversion unit A first photoelectric conversion element that receives the light emitted from the first photoelectric conversion element and converts the light into a first electric signal; and the first electric signal output from the first photoelectric conversion element. And a signal processing unit for outputting the monitoring information on the laser power of the laser beam just before it is irradiated to the machining point of the workpiece from the laser processing head.

上記の構成においては、レーザ加工ヘッド内でレーザ光が出射される直前の光強度(レーザ出力)を第1のモニタリング用光ファイバおよび第1の光電変換素子により検出して第1の電気信号に変換し、この第1の電気信号を基に信号処理部がモニタリングの信号処理を行うため、レーザ伝送用光ファイバを含むレーザ光学系の状態をインラインで適確に計測ないし監視することができる。しかも、レーザ加工ヘッドには光センサとして温度特性(温度依存性)の非常に小さいモニタリング用の光ファイバを取り付け、温度特性の比較的大きい光電変換素子をレーザ加工ヘッドから遠く離れた光電変換部側に配置しているので、レーザ加工ヘッドの周囲の厳しい環境温度ないし温度変化の影響を受けずに、加工現場における照射直前のレーザ光のレーザパワー状態を適確にモニタリングすることができる。さらには、第1のモニタリング用光ファイバにおける光伝送は周囲の電磁波ノイズの影響を全く受けないため、信号処理部に特別のノイズ除去回路を備える必要はなく、簡易な構成で高精度のモニタリングを実現することができる。   In the above configuration, the light intensity (laser output) immediately before the laser beam is emitted in the laser processing head is detected by the first monitoring optical fiber and the first photoelectric conversion element, and converted into the first electric signal. Since the signal processing unit performs the monitoring signal processing based on the first electric signal after conversion, the state of the laser optical system including the optical fiber for laser transmission can be accurately measured or monitored in-line. In addition, a monitoring optical fiber with very low temperature characteristics (temperature dependence) is attached to the laser processing head as an optical sensor, and a photoelectric conversion element having a relatively large temperature characteristic is located far from the laser processing head. Therefore, it is possible to accurately monitor the laser power state of the laser beam immediately before irradiation at the processing site without being affected by severe environmental temperature or temperature change around the laser processing head. Furthermore, since the optical transmission in the first monitoring optical fiber is not affected by ambient electromagnetic noise at all, it is not necessary to provide a special noise removal circuit in the signal processing unit, and high-precision monitoring can be performed with a simple configuration. Can be realized.

本発明の第2のレーザ加工モニタリング装置は、レーザ発振部より発振出力されたレーザ光をレーザ伝送用の光ファイバに通してレーザ加工ヘッドまで伝送し、前記レーザ加工ヘッドより前記レーザ光を被加工物の加工点に照射するレーザ加工のモニタリング装置であって、前記被加工物の加工点から前記レーザ加工ヘッドの前記レーザ出射口の中に反射されてきた光の全部または一部を一端面に受光して遠隔の第2の光電変換部まで伝送する第2のモニタリング用光ファイバと、前記第2の光電変換部内で前記第2のモニタリング用光ファイバの他端面より出射された光を受光して電気信号に変換する第2の光電変換素子と、前記第2の光電変換素子より出力された前記第2の電気信号に基づいて、前記被加工物の加工点におけるレーザパワーの状態を判定して判定結果を出力する信号処理部とを有する。   The second laser processing monitoring device of the present invention transmits the laser beam oscillated and output from the laser oscillating unit to the laser processing head through the optical fiber for laser transmission, and the laser processing head processes the laser beam. A laser processing monitoring apparatus for irradiating a processing point of an object, wherein all or part of light reflected from the processing point of the workpiece into the laser emission port of the laser processing head is applied to one end surface. A second monitoring optical fiber that receives the light and transmits it to a remote second photoelectric conversion unit; and receives light emitted from the other end surface of the second monitoring optical fiber in the second photoelectric conversion unit. A second photoelectric conversion element for converting into an electric signal and a laser beam at a processing point of the workpiece based on the second electric signal output from the second photoelectric conversion element. And a signal processing unit for outputting a determination result by determining the state of over.

上記の構成においては、被加工物の加工点からレーザ加工ヘッド内に反射してきた光を第2のモニタリング用光ファイバおよび第2の光電変換素子により検出して第2の電気信号に変換し、この第2の電気信号を基に信号処理部がモニタリングの信号処理を行うため、加工点におけるレーザパワー状態や加工状態をインラインで適確に計測ないし監視することができる。しかも、レーザ加工ヘッドには光センサとして温度特性(温度依存性)の非常に小さい光ファイバを取り付け、温度特性の比較的大きい光電変換素子をレーザ加工ヘッドから遠く離れた光電変換部側に配置しているので、レーザ加工ヘッドの周囲の厳しい環境温度ないし温度変化の影響を受けずに、被加工物に照射されたレーザ光のレーザパワー状態や加工状態を適確にモニタリングすることができる。さらには、第2のモニタリング用光ファイバにおける光伝送は周囲の電磁波ノイズの影響を全く受けないため、信号処理部に特別のノイズ除去回路を備える必要はなく、簡易な構成で高精度のモニタリングを実現することができる。   In the above configuration, the light reflected from the processing point of the workpiece into the laser processing head is detected by the second monitoring optical fiber and the second photoelectric conversion element and converted into the second electrical signal, Since the signal processing unit performs monitoring signal processing based on the second electric signal, the laser power state and the processing state at the processing point can be accurately measured or monitored in-line. In addition, an optical fiber with a very small temperature characteristic (temperature dependence) is attached to the laser processing head as an optical sensor, and a photoelectric conversion element having a relatively large temperature characteristic is arranged on the side of the photoelectric conversion unit far from the laser processing head. Therefore, it is possible to accurately monitor the laser power state and the processing state of the laser light irradiated to the workpiece without being affected by the severe environmental temperature or temperature change around the laser processing head. Furthermore, since the optical transmission in the second monitoring optical fiber is not affected by ambient electromagnetic noise at all, it is not necessary to provide a special noise removal circuit in the signal processing unit, and highly accurate monitoring can be performed with a simple configuration. Can be realized.

本発明の第3のレーザ加工モニタリング装置は、レーザ発振部より発振出力されたレーザ光をレーザ伝送用の光ファイバに通してレーザ加工ヘッドまで伝送し、前記レーザ加工ヘッドより前記レーザ光を被加工物の加工点に照射するレーザ加工のモニタリング装置であって、前記レーザ加工ヘッド内で前記レーザ伝送用光ファイバの終端面から出射された前記レーザ光の一部を一端面に受光して遠隔の第1の光電変換部まで伝送する第1のモニタリング用光ファイバと、前記第1の光電変換部内で前記第1のモニタリング用光ファイバの他端面より出射された光を受光して第1の電気信号に変換する第1の光電変換素子と、前記被加工物の加工点から前記レーザ加工ヘッドの前記レーザ出射口の中に反射されてきた光の全部または一部を一端面に受光して遠隔の第2の光電変換部まで伝送する第2のモニタリング用光ファイバと、前記第2の光電変換部内で前記第2のモニタリング用光ファイバの他端面より出射された光を受光して第2の電気信号に変換する第2の光電変換素子と、前記第1および第2の光電変換素子よりそれぞれ出力された前記第1および第2の電気信号に基づいて前記レーザ光が通る光学部品の状態および/または前記レーザ光の加工点におけるレーザパワーの状態を判定して判定結果を出力する信号処理部とを有する。   The third laser processing monitoring device of the present invention transmits the laser beam oscillated and output from the laser oscillation unit to the laser processing head through the optical fiber for laser transmission, and the laser processing head processes the laser beam. A laser processing monitoring apparatus for irradiating a processing point of an object, wherein a part of the laser beam emitted from the end surface of the optical fiber for laser transmission in the laser processing head is received at one end surface to remotely A first monitoring optical fiber that transmits to the first photoelectric conversion unit; and light emitted from the other end surface of the first monitoring optical fiber in the first photoelectric conversion unit to receive a first electric A first photoelectric conversion element for converting into a signal, and all or part of the light reflected from the processing point of the workpiece into the laser emission port of the laser processing head. And receiving light emitted from the other end surface of the second monitoring optical fiber in the second photoelectric conversion unit. And the second photoelectric conversion element for converting into the second electric signal, and the laser light passes based on the first and second electric signals output from the first and second photoelectric conversion elements, respectively. A signal processing unit that determines the state of the optical component and / or the state of the laser power at the processing point of the laser beam and outputs a determination result.

上記の構成においては、上記第1および第2のレーザ加工モニタリング装置のそれぞれの構成を併有することにより、それぞれの作用効果を同時に奏することができる。   In the above configuration, by having both the configurations of the first and second laser processing monitoring devices, the respective operational effects can be achieved simultaneously.

本発明の好適な一態様によれば、第1の光電変換部内に、第1の光電変換素子の温度を設定温度に保つための第1の温度制御部を設けられ、第1のモニタリング用光ファイバの出射端面と第1の光電変換素子との間に第1の光学フィルタが設けられる。好ましくは、第1の光電変換部が、第1の光電変換素子の出力端子に第1の増幅器を介して電気的に接続される第1のコンタクトと、第1の増幅器の利得を調整するための第1のボリウムと、第1のコンタクト、第1の増幅器および第1のボリウムを保持し、かつ第1のモニタリング用光ファイバの終端部に一体に結合する絶縁性の第1のコネクタ本体とを有する。   According to a preferred aspect of the present invention, a first temperature control unit for maintaining the temperature of the first photoelectric conversion element at a set temperature is provided in the first photoelectric conversion unit, and the first monitoring light is provided. A first optical filter is provided between the emission end face of the fiber and the first photoelectric conversion element. Preferably, the first photoelectric conversion unit adjusts the gain of the first amplifier and the first contact electrically connected to the output terminal of the first photoelectric conversion element via the first amplifier. And an insulating first connector body that holds the first contact, the first amplifier, and the first volume, and that is integrally coupled to the end of the first monitoring optical fiber. Have

また、第2の光電変換部内に、第2の光電変換素子の温度を設定温度に保つための第2の温度制御部を設けられ、第2のモニタリング用光ファイバの出射端面と第2の光電変換素子との間に第2の光学フィルタが設けられる。また、好ましくは、第2の光電変換部が、第2の光電変換素子の出力端子に第2の増幅器を介して電気的に接続される第2のコンタクトと、第2の増幅器の利得を調整するための第2のボリウムと、第2のコンタクト、第2の増幅器および第2のボリウムを保持し、かつ第2のモニタリング用光ファイバの終端部に一体に結合する絶縁性の第2のコネクタ本体とを有する。   Further, a second temperature control unit for keeping the temperature of the second photoelectric conversion element at a set temperature is provided in the second photoelectric conversion unit, and the emission end face of the second monitoring optical fiber and the second photoelectric conversion unit are provided. A second optical filter is provided between the conversion element. Preferably, the second photoelectric conversion unit adjusts the gain of the second amplifier and the second contact electrically connected to the output terminal of the second photoelectric conversion element via the second amplifier. And a second contact for holding the second contact, the second amplifier, and the second volume, and integrally coupling to the terminal end of the second monitoring optical fiber. And a main body.

上記の構成においては、モニタリング用光ファイバの終端部に取り付けられる光電変換部内に光電変換機能および関連機能が全て収まるため、レーザ加工ヘッドが嵩張るのを回避し、効率的かつコンパクトな構成でもってモニタリング精度の信頼性を一層向上させることができる。   In the above configuration, the photoelectric conversion function and related functions are all contained in the photoelectric conversion unit attached to the end of the monitoring optical fiber, so that the laser processing head is prevented from becoming bulky, and monitoring is performed with an efficient and compact configuration. The reliability of accuracy can be further improved.

また、好適な一態様によれば、レーザ加工ヘッド内に、レーザ伝送用光ファイバの終端面から出射されたレーザ光の大部分を被加工物の加工点側へ反射し、一部を漏れ光として透過させるミラーが設けられる。あるいは、光ファイバの終端面から出射されたレーザ光の大部分を被加工物の加工点側へ通し、一部を所定方向へ反射させるミラーが設けられてもよい。通常、レーザ照射ユニットの出射口に保護ガラスが取り付けられ、レーザ照射ユニット内にレーザ伝送用光ファイバの終端面から出射されたレーザ光を被加工物の加工点に集束させる光学レンズも設けられる。   Further, according to a preferred aspect, in the laser processing head, most of the laser light emitted from the end face of the optical fiber for laser transmission is reflected to the processing point side of the workpiece, and part of the light leaks. Is provided as a transmission mirror. Alternatively, a mirror that passes most of the laser light emitted from the end face of the optical fiber to the processing point side of the workpiece and reflects a part thereof in a predetermined direction may be provided. Usually, a protective glass is attached to the exit of the laser irradiation unit, and an optical lens for focusing the laser light emitted from the end face of the optical fiber for laser transmission on the processing point of the workpiece is provided in the laser irradiation unit.

また、好適な一態様によれば、第1のモニタリング用光ファイバ、第2のモニタリング用光ファイバおよびレーザ伝送用光ファイバが、レーザ加工ヘッドのレーザ出射口と反対側の面に取り付けられる。かかる構成によれば、ケーブル類をヘッド上方に集約して架空配線ないし敷設することができるため、加工ヘッドの取付または搭載が簡単であり、加工場所付近のスペース効率や使い勝手が改善され、加工ヘッド自体のメンテナンス性やレーザ漏れ時の安全性も向上する。   According to a preferred aspect, the first monitoring optical fiber, the second monitoring optical fiber, and the laser transmission optical fiber are attached to the surface opposite to the laser emission port of the laser processing head. According to such a configuration, since the cables can be concentrated above the head and aerial wiring or laid, the mounting or mounting of the processing head is easy, the space efficiency near the processing location and the usability are improved, and the processing head The maintenance of itself and the safety at the time of laser leakage are also improved.

本発明のレーザ加工モニタリング装置によれば、上記のような構成および作用により、光ファイバ伝送方式においてレーザ加工ヘッド側の実際のレーザ出力状態や加工状態あるいは光学系の状態等を信頼性の高いインライン方式でモニタリングしてレーザ加工の生産管理、品質管理、生産効率を向上させることができる。   According to the laser processing monitoring apparatus of the present invention, with the configuration and operation as described above, the actual laser output state, processing state, optical system state, etc. on the laser processing head side in the optical fiber transmission system is highly reliable inline. Monitoring system can improve production control, quality control and production efficiency of laser processing.

以下、添付図を参照して本発明の好適な実施の形態を説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1に、本発明の一実施形態におけるレーザ加工モニタリング装置の適用可能なレーザ加工装置の全体構成を示す。このレーザ加工装置は、基本構成として、レーザ加工用のレーザ光(たとえばパルスレーザ光)LBを発振出力するレーザ発振器10aを内蔵するレーザ加工機本体10と、所望の加工場所に配置されるレーザ加工ヘッド12と、レーザ加工機本体10とレーザ加工ヘッド12とを光学的に結ぶ光ファイバ14と、モニタリング用の所要の信号処理や表示出力等を行うモニタ装置本体16と、システム全体のシーケンスを制御するコントローラ18とを有する。   FIG. 1 shows an overall configuration of a laser processing apparatus to which a laser processing monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention can be applied. This laser processing apparatus has, as a basic configuration, a laser processing machine main body 10 including a laser oscillator 10a that oscillates and outputs laser light for laser processing (for example, pulsed laser light) LB, and laser processing disposed at a desired processing location. Controls the head 12, the optical fiber 14 that optically connects the laser processing machine main body 10 and the laser processing head 12, the monitor main body 16 that performs necessary signal processing and display output for monitoring, and the entire system sequence. Controller 18.

このレーザ加工装置において、レーザ加工機本体10内のレーザ発振器10aで生成または発振出力されたレーザ光LBは、光ファイバ14を通って遠隔のレーザ加工ヘッド12まで伝送され、レーザ加工ヘッド12よりワーク(被加工物)Wの加工点WPに向けて集光照射される。たとえば溶接加工の場合、ワークWの加工点WPでは、互いに重ね合わされた(または突き合わされた)2つの部材がレーザ光LBのレーザエネルギーにより溶融接合する。モニタ装置本体16は、モニタリング用の2つの光ファイバ20,22を介してレーザ加工ヘッド12と結ばれており、レーザ加工ヘッド12よりワークWの加工点WPに向けて照射される直前のレーザ光LBのレーザ出力状態、レーザ伝送路上の光学部品の状態、加工点WPにおける加工品質等に関するモニタリング情報を表示出力するようになっている。   In this laser processing apparatus, the laser beam LB generated or oscillated and output by the laser oscillator 10a in the laser processing machine main body 10 is transmitted to the remote laser processing head 12 through the optical fiber 14 and is transmitted from the laser processing head 12 to the workpiece. (Workpiece) Condensed and irradiated toward the processing point WP of W. For example, in the case of welding, at the processing point WP of the workpiece W, two members that are overlapped (or abutted) with each other are melt-bonded by the laser energy of the laser beam LB. The monitoring device main body 16 is connected to the laser processing head 12 via two optical fibers 20 and 22 for monitoring, and the laser light immediately before being irradiated from the laser processing head 12 toward the processing point WP of the workpiece W. Monitoring information relating to the laser output state of the LB, the state of the optical components on the laser transmission path, the processing quality at the processing point WP, and the like is displayed and output.

レーザ発振器10aは、たとえばYAGレーザ、ファイバレーザ、ディスクレーザ等のような固体レーザのレーザ発振器あるいは炭酸ガスレーザ等のガスレーザのレーザ発振器を有している。レーザ加工機本体10には、レーザ発振器10aより出射されたレーザ光LBを光ファイバ14の一端面に集光入射させる入射ユニット(図示せず)や、光ファイバ14に入射する直前のレーザ光LBのレーザ出力を測定するレーザ出力測定部(図示せず)等も設けられている。光ファイバ14は、たとえば任意のマルチモード光ファイバでよい。   The laser oscillator 10a has, for example, a laser oscillator of a solid laser such as a YAG laser, a fiber laser, or a disk laser, or a laser oscillator of a gas laser such as a carbon dioxide gas laser. In the laser processing machine main body 10, an incident unit (not shown) for condensing and incident the laser beam LB emitted from the laser oscillator 10 a onto one end surface of the optical fiber 14, or the laser beam LB immediately before entering the optical fiber 14. A laser output measuring unit (not shown) for measuring the laser output is also provided. The optical fiber 14 may be an arbitrary multimode optical fiber, for example.

レーザ加工ヘッド12は、たとえばアルミニウムからなる中空のハウジングまたはヘッド本体24を有し、このヘッド本体24内の所定位置に後述する光学レンズやミラー等を配置している。このヘッド本体24において、ワークWの加工点WPと向き合う本体下面にはレーザ出射口26が設けられ、このレーザ出射口26とは反対側の本体上面にレーザ伝送用光ファイバ14およびモニタリング用光ファイバ20,22が取り付けられる。   The laser processing head 12 has a hollow housing or head main body 24 made of, for example, aluminum, and an optical lens, a mirror, etc., which will be described later, are arranged at a predetermined position in the head main body 24. In the head main body 24, a laser emission port 26 is provided on the lower surface of the main body facing the processing point WP of the workpiece W, and the laser transmission optical fiber 14 and the monitoring optical fiber are provided on the main body upper surface opposite to the laser emission port 26. 20 and 22 are attached.

図2に、この実施形態におけるレーザ加工ヘッド12の具体的な構成を示す。ヘッド本体24の下面中心部から下方に延びる筒部28が形成され、この筒部28の下端部に位置するレーザ出射口26に保護ガラス30が取り付けられ、この保護ガラス30の内奥近傍に集束レンズ32が配置されている。   FIG. 2 shows a specific configuration of the laser processing head 12 in this embodiment. A cylindrical portion 28 extending downward from the center of the lower surface of the head main body 24 is formed, and a protective glass 30 is attached to a laser emission port 26 located at the lower end of the cylindrical portion 28, and is focused near the inner depth of the protective glass 30. A lens 32 is arranged.

集束レンズ32の直上にはヘッド本体20内部のほぼ中心位置にてベントミラー34がその反射面34aをたとえば45°の角度で斜め下方に向けて配置され、さらにその直上で反射光検出用の光ファイバ22がその受光面22aを垂直下方に向けてコネクタまたはレセプタクル36に取り付けられている。ベントミラー34と光ファイバ22の受光面22aとの間には、たとえばセラミックからなる拡散板38が配置されている。   A vent mirror 34 is disposed immediately above the focusing lens 32 at a substantially central position inside the head main body 20 with its reflecting surface 34a inclined downward at an angle of, for example, 45 °, and further directly above the light for detecting reflected light. The fiber 22 is attached to a connector or receptacle 36 with its light receiving surface 22a facing vertically downward. Between the vent mirror 34 and the light receiving surface 22a of the optical fiber 22, for example, a diffusion plate 38 made of ceramic is disposed.

ヘッド本体24の上面には、ヘッド中心軸線上の光ファイバ22より横にずれた位置、つまりベントミラー34、集束レンズ32を通る光軸から横(図2の右側)にオフセットした位置にて、筒状の光ファイバ出射部40が垂直上方に延びている。この光ファイバ出射(部40の上端には、光ファイバ14の終端部を着脱可能に受けるコネクタまたはレセプタクル42が設けられている。   On the upper surface of the head main body 24, a position shifted laterally from the optical fiber 22 on the head central axis line, that is, a position offset laterally (right side in FIG. 2) from the optical axis passing through the vent mirror 34 and the focusing lens 32, A cylindrical optical fiber emitting portion 40 extends vertically upward. A connector or a receptacle 42 is provided at the upper end of the optical fiber (the upper portion 40 is detachably receiving the end portion of the optical fiber 14).

光ファイバ出射部40の内部には、光ファイバ14の終端面14aから放射状に出たレーザ光LBを平行光にするためのコリメートレンズ44が配置されるとともに、このコリメートレンズ44の真下にベントミラー46がその反射面46aをたとえば45°の角度で斜め上方に向けて配置されている。ここで、ベントミラー46の反射面46aはベントミラー34の反射面34aと光学的に対向しており、光ファイバ14の終端面14aからのレーザ光LBはベントミラー46で光路を垂直方向から水平方向に直角に曲げてからベントミラー32に入射し、ベントミラー32で光路を水平方向から垂直下方に直角に曲げて集束レンズ32に入射するようになっている。集束レンズ32は、ワークWの加工点WPにレーザ光LBを集束させる。   A collimating lens 44 for making the laser beam LB emitted radially from the end surface 14 a of the optical fiber 14 into parallel light is disposed inside the optical fiber emitting unit 40, and a vent mirror is provided directly below the collimating lens 44. 46 is arranged with its reflecting surface 46a obliquely upward at an angle of 45 °, for example. Here, the reflecting surface 46 a of the vent mirror 46 is optically opposed to the reflecting surface 34 a of the vent mirror 34, and the laser light LB from the end surface 14 a of the optical fiber 14 moves horizontally from the vertical direction by the vent mirror 46. The light beam is incident on the bent mirror 32 after being bent at right angles to the direction, and is incident on the focusing lens 32 by bending the optical path perpendicularly downward from the horizontal direction. The focusing lens 32 focuses the laser beam LB on the processing point WP of the workpiece W.

ヘッド本体24の上面には、反射光検出用の光ファイバ22と並んで筒状の光ファイバ出射部40とは反対側(図2の左側)にオフセットした位置にレーザ光検出用の光ファイバ20がその受光面20aを垂直下方に向けてコネクタまたはレセプタクル48に取り付けられている。光ファイバ20の受光面20aの真下には、ベントミラー50がその反射面50aをたとえば45°の角度で斜め上方に向けて配置されている。ここで、ベントミラー50の反射面50aはベントミラー46の反射面46aとベントミラー34を介して光学的に対向しており、光ファイバ14の終端面14aからのレーザ光LBがベントミラー34で反射する際にベントミラー34の後方(左方)へ漏れた光MLBがベントミラー50に入射し、ベントミラー50で光路を水平方向から垂直上方に直角に曲げて光ファイバ20の受光面20aに入射するようになっている。ベントミラー34とベントミラー50との間には、たとえばセラミックからなる拡散板52が配置されている。 On the upper surface of the head main body 24, the optical fiber 20 for detecting laser light is offset to a position opposite to the cylindrical optical fiber emitting portion 40 (left side in FIG. 2) along with the optical fiber 22 for detecting reflected light. Is attached to the connector or receptacle 48 with its light receiving surface 20a facing vertically downward. A vent mirror 50 is disposed directly below the light receiving surface 20a of the optical fiber 20 with its reflecting surface 50a inclined obliquely upward at an angle of 45 °, for example. Here, the reflecting surface 50 a of the vent mirror 50 is optically opposed to the reflecting surface 46 a of the vent mirror 46 via the vent mirror 34, and the laser light LB from the end surface 14 a of the optical fiber 14 is transmitted from the vent mirror 34. The light MLB leaked to the rear (left side) of the vent mirror 34 upon reflection is incident on the vent mirror 50, and the vent mirror 50 bends the optical path perpendicularly upward from the horizontal direction to the light receiving surface 20a of the optical fiber 20. It is made to enter. A diffusing plate 52 made of, for example, ceramic is disposed between the vent mirror 34 and the vent mirror 50.

このレーザ加工ヘッド12においては、上記のように、レーザ加工機本体10側のレーザ発振器10aからのレーザ光LBが光ファイバ出射部40内で光ファイバ14の終端面14aから放射状に出射し、この放射状に出射したレーザ光LBはコリメートレンズ44を通って平行光となる。平行光となったレーザ光LBは、ベントミラー46で光路を垂直方向から水平方向に曲げ、次いでヘッド12内中心部のベントミラー34で光路を水平方向から垂直下方に曲げ、集束レンズ32および保護レンズ30を通ってレーザ出射口26よりワークWの加工点WPに向けて集光照射される。   In the laser processing head 12, as described above, the laser beam LB from the laser oscillator 10a on the laser processing machine main body 10 side is emitted radially from the end surface 14a of the optical fiber 14 within the optical fiber emitting section 40, The laser beam LB emitted radially passes through the collimator lens 44 and becomes parallel light. The laser beam LB that has become parallel light is bent from the vertical direction to the horizontal direction by the vent mirror 46, and then bent from the horizontal direction to the vertical downward direction by the vent mirror 34 in the center of the head 12. The light is focused and irradiated from the laser emission port 26 toward the processing point WP of the workpiece W through the lens 30.

ベントミラー34では、ベントミラー46側から入射したレーザ光LBの一部が背後へ水平方向に漏れる。この漏れ光MLBは、拡散板52を通ってベントミラー50に入射し、ベントミラー50で光路を垂直上方へ曲げて、直上に位置する光ファイバ20の受光面20aに入射する。光ファイバ20は、その受光面20aに入射した光MLBをモニタ本体16まで伝送する。 In the vent mirror 34, a part of the laser beam LB incident from the vent mirror 46 side leaks backward in the horizontal direction. The leaked light MLB enters the vent mirror 50 through the diffusion plate 52, bends the optical path vertically upward by the vent mirror 50, and enters the light receiving surface 20a of the optical fiber 20 positioned immediately above. Optical fiber 20 transmits the light M LB incident on the light receiving surface 20a to the monitor main body 16.

一方、ワークWの加工点WPからレーザ加工ヘッド12内に入ってくる反射光もあり、保護ガラス30、光学レンズ32、ベントミラー34、拡散板38を透過してきた反射光RLBは光ファイバ22の受光面22aに入射する。光ファイバ22も、その受光面22aに入射した光RLBをモニタ本体16まで伝送する。 On the other hand, there is also reflected light that enters the laser processing head 12 from the processing point WP of the workpiece W, and the reflected light R LB that has passed through the protective glass 30, the optical lens 32, the vent mirror 34, and the diffusion plate 38 is the optical fiber 22. Is incident on the light receiving surface 22a. The optical fiber 22 also transmits the light R LB incident on the light receiving surface 22 a to the monitor body 16.

光ファイバ20,22はたとえばマルチモード光ファイバからなり、それぞれの他方の端部(終端部)には光電変換部54,56がそれぞれ取り付けられており、これらの光電変換コネクタ54,56がモニタ装置本体16側の信号処理回路にたとえばコネクタ形式で電気的に接続される。図3に、光電変換コネクタ54,56の具体的構成例を示す。以下、片方の光電変換コネクタ54について説明するが、他方の光電変換コネクタ56も実質的に同じ構成・機能を有する。   The optical fibers 20 and 22 are made of, for example, a multimode optical fiber, and photoelectric conversion units 54 and 56 are respectively attached to the other end portions (termination portions). These photoelectric conversion connectors 54 and 56 are monitoring devices. It is electrically connected to the signal processing circuit on the main body 16 side, for example, in the form of a connector. FIG. 3 shows a specific configuration example of the photoelectric conversion connectors 54 and 56. Hereinafter, although one photoelectric conversion connector 54 will be described, the other photoelectric conversion connector 56 has substantially the same configuration and function.

図3において、光電変換コネクタ54は、絶縁体たとえば樹脂からなる筐体状のコネクタ本体58Aを有し、このコネクタ本体58Aの中に光電変換素子60A、光学フィルタ62A、温度制御部64A、回路基板66A、増幅器68A、ボリウム70A等を収容し保持している。光ファイバ20の終端部もコネクタ本体58A内に挿入されている。   In FIG. 3, a photoelectric conversion connector 54 has a housing-like connector main body 58A made of an insulator, for example, a resin, and in this connector main body 58A, a photoelectric conversion element 60A, an optical filter 62A, a temperature control unit 64A, a circuit board. 66A, amplifier 68A, volume 70A, etc. are accommodated and held. The terminal portion of the optical fiber 20 is also inserted into the connector main body 58A.

光電変換素子60Aは、たとえばフォトダイオードからなり、その受光面を光ファイバ20の終端面20bに向けて配置される。光ファイバ20の出射端面20bと光電変換素子60Aとの間に設けられる光学フィルタ62Aは、たとえば、レーザ光LBの波長を選択的に通す透過フィルタや減衰用のNDフィルタ等を含んでいる。温度制御部64Aは、光電変換素子60Aおよび光学フィルタ62Aを収容する筒状の熱伝導性ブロック63Aと、この熱伝導性ブロック65Aに取り付けられた発熱素子(たとえば抵抗発熱素子)65Aおよび温度センサ(たとえばサーミスタ)67Aとを有している。温度制御部64Aの温度制御回路(図示せず)は、光電変換素子60Aおよび光学フィルタ62Aの温度を設定温度に保つように、温度センサ67Aの出力信号(温度検出信号)をフィードバック信号として発熱素子65Aに対する供給電力を制御する。増幅器68Aは、光電変換素子60Aの出力信号を所望の利得で増幅する回路であり、ボリウム70Aは増幅器68Aの利得をマニュアルで調整するものである。これら増幅器68Aおよびボリウム70Aは、光ファイバ20の受光面20aから光電変換コネクタ54の出力端子までの光計測系の精度を較正するために備えられている。回路基板66Aは、光電変換素子60A、増幅器68A、ボリウム70A、上記温度制御回路およびその他の関連回路を搭載する。   The photoelectric conversion element 60 </ b> A is made of, for example, a photodiode, and is arranged with its light receiving surface facing the end surface 20 b of the optical fiber 20. The optical filter 62A provided between the emission end face 20b of the optical fiber 20 and the photoelectric conversion element 60A includes, for example, a transmission filter that selectively transmits the wavelength of the laser light LB, an ND filter for attenuation, and the like. The temperature control unit 64A includes a cylindrical heat conductive block 63A that houses the photoelectric conversion element 60A and the optical filter 62A, a heating element (for example, a resistance heating element) 65A attached to the heat conductive block 65A, and a temperature sensor ( For example, thermistor) 67A. A temperature control circuit (not shown) of the temperature control unit 64A uses the output signal (temperature detection signal) of the temperature sensor 67A as a feedback signal so as to keep the temperature of the photoelectric conversion element 60A and the optical filter 62A at a set temperature. Controls the power supplied to 65A. The amplifier 68A is a circuit that amplifies the output signal of the photoelectric conversion element 60A with a desired gain, and the volume 70A manually adjusts the gain of the amplifier 68A. The amplifier 68A and the volume 70A are provided for calibrating the accuracy of the optical measurement system from the light receiving surface 20a of the optical fiber 20 to the output terminal of the photoelectric conversion connector 54. The circuit board 66A is mounted with the photoelectric conversion element 60A, the amplifier 68A, the volume 70A, the temperature control circuit, and other related circuits.

光電変換コネクタ54は、光ファイバ20の終端面20b側から見てコネクタ本体58Aの背部に、モニタ装置本体16側のコネクタに差し込まれるプラグ部72Aを有しており、このプラグ部72A内に複数のコンタクトピン74Aを備えている。これらのコンタクトピン74Aの一部は増幅器68Aを介して光電変換素子60Aの出力端子に電気的に接続されており、他の一部は温度制御部64Aの温度制御回路等に電気的に接続されている。   The photoelectric conversion connector 54 has a plug portion 72A to be inserted into the connector on the monitor device main body 16 side on the back of the connector main body 58A when viewed from the end face 20b side of the optical fiber 20, and a plurality of plugs 72A are included in the plug portion 72A. Contact pin 74A. A part of these contact pins 74A is electrically connected to the output terminal of the photoelectric conversion element 60A via the amplifier 68A, and the other part is electrically connected to the temperature control circuit of the temperature control unit 64A. ing.

この光電変換コネクタ54において、光ファイバ20の終端面20bより出射された光(レーザ光LBに対応する漏れ光)MLBは、光学フィルタ62Aを通って光電変換素子60Aの受光面に入射する。光電変換素子60Aは、その受光面に入射した光MLBの光強度を表す電気信号(レーザ光強度検出信号)SLを出力する。この光電変換素子60Aからのレーザ光強度検出信号SLは、増幅器68Aで増幅ののちコンタクトピン74Aより後述するモニタ本体16内の信号処理回路へ送られる。 In the photoelectric conversion connector 54, light (leakage light corresponding to the laser light LB) M LB emitted from the end surface 20b of the optical fiber 20 enters the light receiving surface of the photoelectric conversion element 60A through the optical filter 62A. The photoelectric conversion element 60A outputs an electric signal (laser light intensity detection signal) S L indicating the light intensity of the light MLB incident on the light receiving surface. The laser light intensity detection signal S L from the photoelectric conversion element 60A is amplified by the amplifier 68A and then sent from the contact pin 74A to a signal processing circuit in the monitor body 16 described later.

他方の光電変換コネクタ56においては、光ファイバ22の終端面22bより出射された光(反射光)RLBは、光学フィルタ62Bを通って光電変換素子60Bの受光面に入射する。光電変換素子60Bは、その受光面に入射した光RLBの光強度を表す電気信号(反射光強度検出信号)SRを出力する。この光電変換素子60Bからの反射光強度検出信号SRは、増幅器68Bで増幅ののちコンタクトピン74Bより後述するモニタ本体16内の信号処理回路へ送られる。 In the other photoelectric conversion connector 56, the light (reflected light) R LB emitted from the end surface 22b of the optical fiber 22 enters the light receiving surface of the photoelectric conversion element 60B through the optical filter 62B. The photoelectric conversion element 60B outputs an electric signal (reflected light intensity detection signal) S R indicating the light intensity of the light R LB incident on the light receiving surface. The reflected light intensity detection signal S R from the photoelectric conversion element 60B is sent to the signal processing circuit in the monitor main body 16 to be described later from the contact pins 74B after amplification by the amplifier 68B.

図1において、モニタ装置本体16は、正面のパネルにキーまたはボタン類を含むパネル入力部16aや液晶画面等のパネル表示部16bを備えるとともに、本実施形態のモニタリングに必要な各種演算処理を行う電子回路を内蔵している。このモニタ装置本体16内の電子回路は、たとえばマイクロコンピュータを含み、機能的には図4に示すように制御部80、レーザ光計測演算部82、反射光計測演算部84、比較部86,88、モニタ区設定部90、演算区間設定部92等を有している。制御部80は、パネル入力部16aおよびパネル表示部16bを通じてユーザとマン・マシン・インタフェースを行うほか、レーザ溶接機本体10でレーザ光LBが発振出力される度に本体10より同期用のタイミング信号を受け取り、コントローラ18からはレーザ加工条件または条件番号を受け取って、ユニット内の各部に所要の制御信号またはデータを与える。   In FIG. 1, a monitor device body 16 includes a panel input unit 16a including keys or buttons on a front panel and a panel display unit 16b such as a liquid crystal screen, and performs various arithmetic processes necessary for monitoring according to the present embodiment. Built-in electronic circuit. The electronic circuit in the monitor device main body 16 includes, for example, a microcomputer and functionally includes a control unit 80, a laser light measurement calculation unit 82, a reflected light measurement calculation unit 84, and comparison units 86 and 88 as shown in FIG. , A monitor section setting section 90, a calculation section setting section 92, and the like. The control unit 80 performs a man-machine interface with the user through the panel input unit 16a and the panel display unit 16b. In addition, every time the laser beam LB is oscillated and output from the laser welding machine body 10, the control unit 80 synchronizes timing signals. The controller 18 receives a laser processing condition or condition number from the controller 18 and gives a necessary control signal or data to each part in the unit.

図3において、レーザ光計測演算部82は、光ファイバ20の終端部に結合された光電変換コネクタ54のコンタクトピン(出力端子)74Aより入力されるレーザ光強度検出信号SLを基に、レーザ加工ヘッド12内で光ファイバ14の終端面14aより出射された直後のレーザ光LBの光強度測定値PLを求める。一般に、レーザ溶接用のレーザ光LBは、図5の(a)に示すように略矩形のレーザ出力波形を有するパルスレーザ光として発振出力される。このようなパルスレーザ光LBを光ファイバ14に通すと、図5の(b)に示すように振幅または光強度(レーザ出力)がファイバ伝送中に減衰するものの、光ファイバ14から出た直後も略矩形のレーザ出力波形は大体維持されている。レーザ光計測演算部82は、入力した光強度検出信号SLのピーク値または平均値を求め、それに所定の係数を乗じてレーザ光LBのファイバ出射直後の光強度測定値PLを求める。レーザ光計測演算部82で得られたレーザ光強度測定値PLは、制御部80に与えられるとともに、両比較部86,88にも与えられる。制御部80は、レーザ光計測演算部82からのレーザ光強度測定値PLをそのままパネル表示部16bに表示出力してもよい。 3, the laser beam measurement computation unit 82, based on the laser beam intensity detection signal S L that is input from the contact pins (output terminals) 74A of the photoelectric conversion connector 54 coupled to the end portion of the optical fiber 20, laser A light intensity measurement value P L of the laser beam LB immediately after being emitted from the end face 14 a of the optical fiber 14 in the processing head 12 is obtained. In general, the laser beam LB for laser welding is oscillated and output as a pulsed laser beam having a substantially rectangular laser output waveform as shown in FIG. When such a pulse laser beam LB is passed through the optical fiber 14, the amplitude or light intensity (laser output) is attenuated during fiber transmission as shown in FIG. The substantially rectangular laser output waveform is generally maintained. The laser light measurement calculation unit 82 obtains a peak value or an average value of the input light intensity detection signal S L and multiplies it by a predetermined coefficient to obtain a light intensity measurement value P L immediately after the laser light LB is emitted from the fiber. The laser light intensity measurement value P L obtained by the laser light measurement calculation unit 82 is given to the control unit 80 and also to both comparison units 86 and 88. The control unit 80 may display and output the laser beam intensity measurement value P L from the laser beam measurement calculation unit 82 as it is on the panel display unit 16b.

比較部86には、制御部80より比較基準値APLと判定基準値Jとが与えられる。ここで、比較基準値APLは、コントローラ18より与えられるレーザ光LBのレーザ出力設定値、あるいは溶接機本体10のレーザ出力測定部より与えられるレーザ光LBのレーザ出力測定値に対応している。比較判定部86は、比較基準値APLに対するレーザ光強度測定値PLの割合または比率(PL/APL)を求め、その比率(PL/APL)と判定基準値Jとを比較する。制御部80は、比較部86からの比較結果を受け、比率(PL/APL)>Jのときはレーザ加工ヘッド12内で光ファイバ14の終端面より出射された直後のレーザ光LBのレーザ出力が基準値を超えている、つまり正常と判定し、比率(PL/APL)≦Jのときは該レーザ光LBのレーザ出力は基準値よりも低下している、つまり異常であると判定する。 The comparison unit 86 is given a comparison reference value AP L and a determination reference value J from the control unit 80. Here, the comparison reference value AP L corresponds to the laser output setting value of the laser beam LB given from the controller 18 or the laser output measurement value of the laser beam LB given from the laser output measuring unit of the welding machine body 10. . The comparison / determination unit 86 obtains the ratio or ratio (P L / AP L ) of the laser light intensity measurement value P L to the comparison reference value AP L and compares the ratio (P L / AP L ) with the determination reference value J. To do. The control unit 80 receives the comparison result from the comparison unit 86, and when the ratio (P L / AP L )> J, the laser beam LB immediately after being emitted from the end surface of the optical fiber 14 in the laser processing head 12. When the laser output exceeds the reference value, that is, it is determined to be normal, and the ratio (P L / AP L ) ≦ J, the laser output of the laser beam LB is lower than the reference value, that is, is abnormal. Is determined.

このように光ファイバ20を通じてレーザ出力の異常低下が検出されるときは、レーザ発振元のレーザ発振器10aからレーザ加工ヘッド12内のベントミラー34に至るレーザ伝送路上の光学部品の何れかに許容度を超える汚れ・損傷・劣化等がある場合である。レーザ発振器10a回りに異常があれば、レーザ加工機本体10内のレーザ出力測定部によるモニタリングで検出される。本体10側の異常でなければ、通常は、ベントミラー46,34に汚れ・損傷・劣化等は殆ど発生しないので、光ファイバ14の何処かに原因(主に損傷・劣化)があると断定ないし推定することができる。制御部80は、パネル表示部16aを通じて判定結果を表示出力し、異常の判定結果を出すときは適当な警報またはメッセージを発してもよい。さらにコントローラ18にも判定結果を送ることができる。   Thus, when an abnormal drop in the laser output is detected through the optical fiber 20, the tolerance of any of the optical components on the laser transmission path from the laser oscillator 10 a of the laser oscillation source to the vent mirror 34 in the laser processing head 12 is allowed. This is the case when there is more dirt, damage, deterioration, etc. If there is an abnormality around the laser oscillator 10a, it is detected by monitoring by a laser output measuring unit in the laser processing machine body 10. If there is no abnormality on the main body 10 side, the bent mirrors 46 and 34 are usually hardly contaminated / damaged / deteriorated, so it is determined that there is a cause (mainly damage / deterioration) of the optical fiber 14. Can be estimated. The control unit 80 may display and output the determination result through the panel display unit 16a, and may issue an appropriate alarm or message when the abnormality determination result is output. Furthermore, the determination result can also be sent to the controller 18.

反射光計測演算部84は、光ファイバ22の終端部に結合された光電変換コネクタ56のコンタクトピン(出力端子)74Bより送られてくる反射光強度検出信号SRを基に、レーザ溶接中にワークWの加工点WPから加工ヘッド12側へ放射された反射光RLBの光強度測定値PRを求める。一般に、この種の反射光RLBは、図5の(c)に示すように矩形から相当崩れたレーザ出力波形として検知される。この実施形態では、モニタ区間設定部86および演算区間設定部88が設けられており、ユーザがパネル入力部16aを通じて所望のモニタ区間TMよび演算区間TCを任意に設定入力できるようになっている。 The reflected light measurement calculation unit 84 performs the laser welding based on the reflected light intensity detection signal S R sent from the contact pin (output terminal) 74B of the photoelectric conversion connector 56 coupled to the terminal end of the optical fiber 22. obtaining a light intensity measurements P R of the reflected light R LB emitted from the processing point WP of the workpiece W to the processing head 12 side. In general, this type of reflected light R LB is detected as a laser output waveform considerably deformed from a rectangle as shown in FIG. In this embodiment, a monitor interval setting unit 86 and a calculation interval setting unit 88 are provided, and the user can arbitrarily set and input a desired monitor interval T M and calculation interval T C through the panel input unit 16a. Yes.

モニタ区間TMは、たとえば、図6および図7に示すように1個(単ショット)のパルスレーザ光のみを含む期間に設定することも可能であれば、図8および図9に示すように複数個(複数ショット)のパルスレーザ光を含む期間に設定することも可能である。後者(複数ショット)の場合は、パルス列全体(一括)で良否判定の評価を行うことも可能である。演算区間TCは、パルスレーザ光の立ち上がりエッジ(ta)より所望時間後の第1の時点(tb)から立ち下がりエッジ(td)よりも所望時間前の第2の時点(tc)までの区間(ta〜tb)として設定することができる。実際、ワークWからの反射光RLBは、パルスレーザ光の立ち上がり時にはワーク表面状態の影響を受けて不安定なオーバーシュート波形を示し、それが落ち着いた後に本来のレーザ出力に応じた反射光強度を示す。反射光計測演算部84は、制御部80(あるいはユーザ)からの指示にしたがい、反射光RLBの光強度測定値PRを求めるために、演算区間TCでたとえば積分値ERあるいは平均値PAVを演算する。積分値ERは、当該パルスレーザ光のレーザエネルギー(ジュール)に相当する。平均値PAVは、光強度検出信号SRを適当な周期でサンプリングして相加平均としてよい。図示省略するが、演算区間TC内の最大値またはピーク値をもって光強度測定値PRとすることもできる。1パルス毎のモニタリングと複数ショット分のモニタリングとは、基本的にはユーザの設定するモニタ区間TMの長さが違うだけであり、アルゴリズムやハードウェアまたはソフトウェアで特別な切り替えを要しない。 For example, as shown in FIGS. 8 and 9, if the monitor interval T M can be set to a period including only one (single shot) pulse laser beam as shown in FIGS. It is also possible to set a period including a plurality (multiple shots) of pulsed laser light. In the latter case (multiple shots), it is possible to evaluate pass / fail judgment for the entire pulse train (collective). The computation interval T C is a second time point (t c ) before the falling edge (t d ) from the first time point (t b ) after the desired time after the rising edge (t a ) of the pulse laser beam. ) Can be set as a section (t a to t b ). Actually, the reflected light R LB from the workpiece W shows an unstable overshoot waveform due to the influence of the workpiece surface state at the time of rising of the pulse laser beam, and after it settles, the reflected light intensity corresponding to the original laser output Indicates. It reflected light measuring unit 84 calculates, in accordance with an instruction from the control unit 80 (or the user), in order to obtain the light intensity measurements P R of the reflected light R LB, a calculation interval T C eg integral value E R or the average value PAV is calculated. The integral value E R corresponds to the laser energy (joule) of the pulse laser beam. The average value P AV may be an arithmetic average obtained by sampling the light intensity detection signal S R at an appropriate period. Although not illustrated, it may be a light intensity measurements P R with the maximum value or peak value in the calculation interval T C. The monitoring and multiple shots of monitoring each pulse is basically only the length of the monitoring interval T M to set the user is different, requires no special switching algorithm or hardware or software.

反射光計測演算部84で得られた反射光強度測定値PRは、制御部80に与えられるとともに比較部88にも与えられる。制御部80は、反射光計測演算部84からの光強度測定値PRをそのまま表示パネル16bに表示出力してもよい。比較部88には、上記のようにレーザ光計測演算部82から光強度測定値PLBを与えられ、制御部80からは加工部正常/異常判定用の判定基準値Dおよび溶接良否判定用の判定基準値Fや所要の係数Kを与えられる。ここで、係数Kは、レーザ加工条件(特にワークWの材質等)に応じて設定される。加工良否判定用の判定基準値Dは、コントローラ18より与えられるレーザ光LBのレーザ出力設定値、あるいはレーザ加工機本体10のレーザ出力測定部より与えられるレーザ光LBのレーザ出力測定値に対応したものでよく、上限値FHおよび下限値FLとして設定されてよい。 The reflected light intensity measurement value P R obtained by the reflected light measurement calculation unit 84 is given to the control unit 80 and also to the comparison unit 88. Control unit 80 may be directly displayed and output on the display panel 16b the light intensity measurements P R from the reflected light measurement computation unit 84. The comparison unit 88 is provided with the light intensity measurement value P LB from the laser beam measurement calculation unit 82 as described above, and the control unit 80 receives the determination reference value D for normality / abnormality of the processing portion and the welding quality determination. A judgment reference value F and a required coefficient K are given. Here, the coefficient K is set according to the laser processing conditions (particularly the material of the workpiece W, etc.). The determination reference value D for processing quality determination corresponds to the laser output setting value of the laser beam LB given from the controller 18 or the laser output measurement value of the laser beam LB given from the laser output measuring unit of the laser processing machine body 10. may be those, it may be set as the upper limit F H and the lower limit value F L.

加工部正常/異常判定のために、比較部88は、光ファイバ出射直後のレーザ光強度測定値PLBに対する反射光強度測定値PRの割合または比率(PR/PLB)を求め、その比率(PR/PLB)を判定基準値Dと比較する。制御部80は、比較部88からの比較結果を受け、比率(PR/PLB)>Dのときはレーザ光LBの加工点WPにおけるレーザ出力が基準値または閾値を超えている、つまり加工部は正常(異常なし)であると判定し、比率(PR/PLB)≦Dのときはレーザ光LBの加工点WPにおけるレーザ出力が基準値または閾値よりも低下している、つまり加工部に異常ありと判定する。 For processing unit normal / abnormal determination, comparison unit 88 obtains the ratio or proportion of the reflected light intensity measurement P R with respect to the laser beam intensity measurements P LB immediately after the optical fiber emission (P R / P LB), the The ratio (P R / P LB ) is compared with the criterion value D. The control unit 80 receives the comparison result from the comparison unit 88, and when the ratio (P R / P LB )> D, the laser output at the processing point WP of the laser beam LB exceeds the reference value or threshold value, that is, processing. Is determined to be normal (no abnormality), and when the ratio (P R / P LB ) ≦ D, the laser output of the laser beam LB at the processing point WP is lower than the reference value or threshold value, that is, processing It is determined that there is an abnormality in the part.

このように加工部に異常ありと判定されるときは、ワークWの状態(特に表面状態)に異常があるか、あるいはレーザ加工ヘッド12内の光路上の光学部品つまりベントミラー40,34、集束レンズ32および保護レンズ30のいずれかに許容度を超える汚れ・損傷・劣化等がある場合である。いずれにしても、レーザ加工をいったん停止して加工部の検査を行うべき場面である。   As described above, when it is determined that there is an abnormality in the processing part, there is an abnormality in the state of the workpiece W (particularly the surface state), or the optical parts on the optical path in the laser processing head 12, that is, the vent mirrors 40 and 34, the focusing This is a case where either the lens 32 or the protective lens 30 has dirt, damage, deterioration, etc. exceeding the tolerance. In any case, it is a scene where the laser processing should be stopped once and the processing portion should be inspected.

ワークW側の異常が想定できないときは、光学部品側に原因があると断定ないし推定できる。通常、ユニット12に内蔵されているベントミラー40,34や集束レンズ32に原因(汚れ・損傷・劣化等)があることはめったになく、ワークWと向き合う保護レンズ30が汚れているケースが原因の殆どである。一般に、保護レンズ30の汚れは経時的に増大する。したがって、比率(PR/PLB)が経時的に低下する様子をモニタリングすることも可能である。制御部80は、パネル表示部16aを通じて検査や点検を促す判定結果を表示出力し、異常の判定結果を出すときは適当な警報またはメッセージを発してもよい。さらに、コントローラ18に判定結果を送ってもよい。 When an abnormality on the workpiece W side cannot be assumed, it can be determined or estimated that there is a cause on the optical component side. Usually, the vent mirrors 40, 34 and the focusing lens 32 built in the unit 12 rarely have a cause (dirt, damage, deterioration, etc.), and the case where the protective lens 30 facing the workpiece W is dirty is the cause. It is almost. In general, the contamination of the protective lens 30 increases with time. Therefore, it is also possible to monitor how the ratio (P R / P LB ) decreases with time. The control unit 80 may display and output a determination result urging inspection or inspection through the panel display unit 16a, and may issue an appropriate alarm or message when outputting the determination result of abnormality. Further, the determination result may be sent to the controller 18.

溶接(加工)良否判定のために、比較部88は、反射光強度測定値PRを判定基準値F(上限値FHおよび下限値FL)と比較する。制御部80は、比較部88からの比較結果を受け、FL<PR<FHのときはレーザ光LBの加工点WPにおけるレーザ出力が正常範囲内にあり溶接良好と判定し、PR≦FLまたはPR≧FHときはレーザ光LBの加工点WPにおけるレーザ出力が正常範囲外にあり、溶接不良と判定する。制御部80は、加工良否についての判定結果をパネル表示部16aを通じて表示出力したり、コントローラ18に送る。さらに、レーザ出力フィードバック制御のために判定結果あるいは反射光強度測定値PRをレーザ加工機本体10に送ることもできる。 For welding (processing) quality judgment, the comparator 88 compares the reflected light intensity measurement P R and the determination reference value F (upper limit F H and the lower limit value F L). Control unit 80 receives the comparison result from the comparison unit 88 determines that F L <P R <laser output at the processing point WP of the laser beam LB when the F H is within the normal range welding good, P R When ≦ F L or P R ≧ F H, the laser output at the processing point WP of the laser beam LB is outside the normal range, and it is determined that the welding is defective. The control unit 80 outputs the determination result about the quality of processing through the panel display unit 16 a or sends it to the controller 18. Furthermore, it is also possible to send a determination result or reflected light intensity measurements P R for the laser output feedback control in the laser processing machine main body 10.

上記したモニタ装置本体16では、加工部正常/異常判定のために、比較部88において光ファイバ出射直後のレーザ光強度測定値PLBと反射光強度測定値PRとの比率(PR/PLB)を求めて判定基準値Dと比較した。しかし、別の手法として、レーザ光強度測定値PLBおよび反射光強度測定値PRのいずれもレーザ光LBの加工点WPにおけるレーザパワー状態と一定の関係にある点を利用して、レーザ光強度測定値PLBおよび反射光強度測定値PRの両面から加工点のレーザパワー状態を総合的または複合的に評価することも可能である。 In the monitor device main body 16 described above, the ratio (P R / P) between the laser light intensity measurement value P LB and the reflected light intensity measurement value P R immediately after emission of the optical fiber in the comparison unit 88 in order to determine whether the processing part is normal or abnormal. LB ) was obtained and compared with the criterion value D. However, as another approach, none of the laser light intensity measurements P LB and the reflected light intensity measurement P R by utilizing a certain point in a certain relationship between the laser power state at the processing point WP of the laser beam LB, the laser beam it is also possible from both sides of the intensity measurements P LB and the reflected light intensity measurement P R to evaluate the laser power condition of the work point comprehensively or complex.

上記のように、この実施形態のレーザ加工モニタリング装置は、レーザ加工ヘッド12に光センサとして光ファイバ20,22を取り付け、この加工ヘッド12内で光ファイバ14の終端面14aより出射された直後のレーザ光LBの光強度を光ファイバ20を介してモニタ本体16側で測定するとともに、ワークWの加工点WPからレーザ加工ヘッド12に反射されてきた光RLBの光強度を光ファイバ22を介してモニタ本体16側で測定し、レーザ光LBの光強度測定値PLBと反射光RLBの光強度測定値PRとに基づいてレーザ光LBの通る光学部品の状態、ワークWの状態、レーザ出力状態等について光学的計測や良否判定をインラインで行えるようにしており、生産管理または品質管理の面でユーザに信頼性の高い有益なモニタリング情報を提供することができる。また、異常・故障の発見・通報が適時に出されるため、保護ガラス交換等のメンテナンスのために生産ラインをストップさせる時間を必要最小限に食い止めることができる。 As described above, in the laser processing monitoring device of this embodiment, the optical fibers 20 and 22 are attached to the laser processing head 12 as optical sensors, and the laser processing head 12 immediately after being emitted from the end face 14a of the optical fiber 14 in the processing head 12 is used. The light intensity of the laser beam LB is measured on the monitor body 16 side through the optical fiber 20, and the light intensity of the light R LB reflected from the processing point WP of the workpiece W to the laser processing head 12 is transmitted through the optical fiber 22. Te measured by the monitor main body 16 side, of the optical components through which a laser beam LB on the basis of the laser beam LB light intensity measurements P LB and the light intensity measurement values P R of the reflected light R LB state, the workpiece W state, Optical measurement and pass / fail judgment can be made in-line for the laser output status, etc., and useful monitoring that is highly reliable for users in terms of production control or quality control. It is possible to provide the information. In addition, since abnormalities and failures are discovered and reported in a timely manner, it is possible to minimize the time required to stop the production line for maintenance such as replacement of protective glass.

とりわけ、このレーザ加工モニタリング装置は、各モニタリング用光ファイバ20,22の終端部に光電変換コネクタ54,56を取り付け、これらの光電変換コネクタ54,56内で光ファイバ20,22の出射端面20b,22bに光電変換素子60A,60Bを光学的に結合している。このように、レーザ加工ヘッド12には温度特性(温度依存性)の非常に小さい光ファイバ20,22を取り付け、温度特性の比較的大きい光電変換素子60A,60Bをレーザ加工ヘッド12から遠く離れたモニタ本体16側に配置しているので、レーザ加工ヘッド12の周囲の厳しい環境温度ないし温度変化の影響を受けずに、加工現場におけるレーザ光LBのレーザパワー状態や加工点WPの加工状態等を適確にモニタリングすることができる。   In particular, in this laser processing monitoring apparatus, photoelectric conversion connectors 54 and 56 are attached to the terminal portions of the monitoring optical fibers 20 and 22, and the emission end faces 20 b and 20 b of the optical fibers 20 and 22 are installed in the photoelectric conversion connectors 54 and 56. Photoelectric conversion elements 60A and 60B are optically coupled to 22b. Thus, the optical fibers 20 and 22 having very small temperature characteristics (temperature dependence) are attached to the laser processing head 12, and the photoelectric conversion elements 60 </ b> A and 60 </ b> B having relatively large temperature characteristics are separated from the laser processing head 12. Since it is arranged on the monitor main body 16 side, the laser power state of the laser beam LB at the processing site, the processing state of the processing point WP, etc. are not affected by severe environmental temperature or temperature change around the laser processing head 12. It can be monitored accurately.

また、一般にモニタ本体16はレーザ加工機本体10側に配置されるため、光ファイバ20,22の長さは10メートルないし数十メートルに及ぶこともめずらしくないが、光ファイバ20,22の光伝送は周囲の電磁波ノイズの影響を全く受けない。このことにより、モニタ本体16側の信号処理回路に特別のノイズ除去回路を備える必要はなく、簡易な構成で高精度のモニタリングを実現することができる。   In general, since the monitor main body 16 is disposed on the laser processing machine main body 10 side, the length of the optical fibers 20 and 22 is not limited to 10 meters to several tens of meters. Is not affected by ambient electromagnetic noise. As a result, it is not necessary to provide a special noise removal circuit in the signal processing circuit on the monitor body 16 side, and highly accurate monitoring can be realized with a simple configuration.

また、光電変換コネクタ54,56内に光電変換素子60A,60B及び光学フィルタ62A,62Bを温調する温度制御部64A,64Bや計測精度の較正を行うための増幅器68A,68B、ボリウム70A,70B等も装備しており、レーザ加工ヘッド12を嵩張らせることなく効率的にモニタリング精度の信頼性を一層向上させることができる。   Further, temperature control units 64A and 64B for controlling the temperature of the photoelectric conversion elements 60A and 60B and the optical filters 62A and 62B in the photoelectric conversion connectors 54 and 56, amplifiers 68A and 68B for calibration of measurement accuracy, and volumes 70A and 70B. Etc., and the reliability of the monitoring accuracy can be further improved efficiently without making the laser processing head 12 bulky.

さらに、この実施形態のレーザ加工ヘッド12においては、レーザ伝送用光ファイバ14、モニタリング用光ファイバ20,22をレーザ加工ヘッド12の上面に接続または取付しているので、ケーブル類の全部をヘッド上方に集約して架空配線ないし敷設することができる。このことにより、図示しないヘッド支持部またはロボットアーム等への加工ヘッド12の取付または搭載が簡単になり、加工場所付近のスペース効率や使い勝手が改善され、加工ヘッド12自体のメンテナンス性も改善される。また、何らかの原因で光ファイバ20,22の取付口が開いて加工ヘッド12の中から外部へレーザ光が出たとしても、加工ヘッド12の側方ではなく上方へ漏れるため、付近の作業者に照射するおそれはなく、安全面でも優れている。   Furthermore, in the laser processing head 12 of this embodiment, the laser transmission optical fiber 14 and the monitoring optical fibers 20 and 22 are connected to or attached to the upper surface of the laser processing head 12, so that all the cables are connected above the head. It can be aggregated into aerial wiring or laid. This simplifies the mounting or mounting of the machining head 12 on a head support unit or robot arm (not shown), improves the space efficiency near the machining location and ease of use, and improves the maintainability of the machining head 12 itself. . Further, even if the attachment ports of the optical fibers 20 and 22 are opened for some reason and the laser light is emitted from the processing head 12 to the outside, it leaks upward rather than to the side of the processing head 12. There is no risk of irradiation, and it is excellent in terms of safety.

次に、図10〜図13につき本発明の別の実施形態を説明する。   Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図10に、この第2の実施形態におけるレーザ加工装置の全体構成を示す。このレーザ加工装置は、主に銅や金の溶接に用いて好適なもので、基本波長(1064nm)のYAG基本波パルスレーザ光と高調波たとえば第2高調波(532nm)のYAG高調波パルスレーザ光とを重畳してワークWの加工点WPに照射する方式のレーザ加工装置である。上記した第1の実施形態と異なる主要な部分は、レーザ加工機本体94にYAG基本波レーザ光LAおよびYAG高調波レーザ光SHGをそれぞれ発振出力する2台のYAGパルスレーザ発振器96,98が設けられる点と、レーザ加工ヘッド100内にYAG基本波レーザ光LAとYAG高調波レーザ光SHGとを重畳させる光学系が内蔵されている点である。   FIG. 10 shows the overall configuration of the laser processing apparatus according to the second embodiment. This laser processing apparatus is mainly suitable for use in welding copper or gold, and a YAG fundamental pulse laser beam having a fundamental wavelength (1064 nm) and a harmonic, for example, a second harmonic (532 nm) YAG harmonic pulse laser. This is a laser processing apparatus that irradiates the processing point WP of the workpiece W with light superimposed thereon. The main part different from the first embodiment described above is provided with two YAG pulse laser oscillators 96 and 98 for oscillating and outputting the YAG fundamental laser beam LA and the YAG harmonic laser beam SHG, respectively, in the laser processing machine body 94. And an optical system that superimposes the YAG fundamental laser beam LA and the YAG harmonic laser beam SHG in the laser processing head 100 is incorporated.

両YAGパルスレーザ発振器96,98とレーザ加工ヘッド100とはそれぞれレーザ伝送用の光ファイバ102,104によって光学的に結ばれている。レーザ加工ヘッド100は、たとえばアルミニウムからなる中空のハウジングまたはヘッド本体106を有し、このヘッド本体106内の所定位置に後述する光学レンズやミラー等を配置している。このヘッド本体106において、ワークWの加工点WPと向き合う本体下面にはレーザ出射口108が設けられ、このレーザ出射口108とは反対側の本体上面にはレーザ加工用の光ファイバ102,104およびモニタリング用の光ファイバ114,116,118が取り付けられている。   Both YAG pulse laser oscillators 96 and 98 and the laser processing head 100 are optically connected by optical fibers 102 and 104 for laser transmission, respectively. The laser processing head 100 has a hollow housing or head main body 106 made of, for example, aluminum, and an optical lens, a mirror, etc., which will be described later, are arranged at a predetermined position in the head main body 106. In the head main body 106, a laser emission port 108 is provided on the lower surface of the main body facing the processing point WP of the workpiece W. On the upper surface of the main body opposite to the laser emission port 108, laser processing optical fibers 102 and 104 and Optical fibers 114, 116, and 118 for monitoring are attached.

図11〜図13に、レーザ加工ヘッド100の具体的な構成を示す。図11は上面図、図12は図11のX−X線についての縦断面図、図13は図11のY−Y線についての縦断面図である。   11 to 13 show a specific configuration of the laser processing head 100. FIG. 11 is a top view, FIG. 12 is a longitudinal sectional view taken along line XX of FIG. 11, and FIG. 13 is a longitudinal sectional view taken along line YY of FIG.

図12および図13に示すように、ヘッド本体106の下面中心部から下方に延びる筒部120が形成され、この筒部120の下端部つまりレーザ出射口108に保護ガラス122が取り付けられ、この保護ガラス122の内奥近傍に集束レンズ124が配置されている。   As shown in FIGS. 12 and 13, a cylindrical portion 120 extending downward from the central portion of the lower surface of the head main body 106 is formed, and a protective glass 122 is attached to the lower end portion of the cylindrical portion 120, that is, the laser emission port 108. A converging lens 124 is disposed in the vicinity of the inner side of the glass 122.

集束レンズ124の直上にはヘッド本体106内部のほぼ中心位置にて、YAG基本波系のベントミラー126がその反射面126aをたとえば45°の角度でX方向斜め下方に向けて配置され(図12)、その直上にYAG高調波系のベントミラー128がその反射面128aをたとえば45°の角度でY方向斜め下方に向けて配置され(図13)、さらにその直上には反射光検出用の光ファイバ118がその受光面118aを垂直下方に向けてコネクタまたはレセプタクル130に取り付けられている(図12、図13)。ベントミラー128と光ファイバ118の受光面118aとの間には拡散板132が配置されている。
図12に示すように、ヘッド本体106の上面には、ヘッド中心軸線上の光ファイバ118よりX方向にオフセットした位置にて、筒状の光ファイバ出射部134が垂直上方に延びている。この光ファイバ出射部134の上端には、光ファイバ102の終端部を着脱可能に受けるコネクタまたはレセプタクル136が設けられている。
A YAG fundamental wave system bent mirror 126 is disposed directly above the focusing lens 124 at a substantially central position inside the head body 106 with its reflecting surface 126a inclined downward in the X direction at an angle of 45 °, for example (FIG. 12). The YAG harmonic system bent mirror 128 is disposed immediately above the reflecting surface 128a at an angle of 45 °, for example, obliquely downward in the Y direction (FIG. 13). A fiber 118 is attached to the connector or receptacle 130 with its light receiving surface 118a facing vertically downward (FIGS. 12 and 13). A diffusion plate 132 is disposed between the vent mirror 128 and the light receiving surface 118 a of the optical fiber 118.
As shown in FIG. 12, on the upper surface of the head main body 106, a cylindrical optical fiber emitting portion 134 extends vertically upward at a position offset in the X direction from the optical fiber 118 on the head central axis. A connector or receptacle 136 that detachably receives the terminal end of the optical fiber 102 is provided at the upper end of the optical fiber emitting portion 134.

光ファイバ出射部134の内部には、光ファイバ102の終端面102aから放射状に出たYAG基本波レーザ光LAを平行光にするためのコリメートレンズ138が配置されるとともに、このコリメートレンズ138の真下にベントミラー140がその反射面140aをたとえば−X方向45°の角度で斜め上方に向けて配置されている。ここで、ベントミラー140の反射面140aはベントミラー126の反射面126aと光学的に対向しており、光ファイバ102の終端面102aからのYAG基本波パルスレーザ光LAがベントミラー140で光路を垂直方向から水平方向(−X方向)に直角に曲げてからベントミラー126に入射し、ベントミラー126で光路を水平方向(−X方向)から垂直下方に直角に曲げて集束レンズ124に入射するようになっている。集束レンズ124は、ワークWの加工点WPにYAG基本波パルスレーザ光LAを集光させる。   A collimating lens 138 for making the YAG fundamental wave laser beam LA emitted radially from the end surface 102 a of the optical fiber 102 into parallel light is disposed inside the optical fiber emitting section 134, and directly below the collimating lens 138. Further, the bent mirror 140 is disposed with its reflecting surface 140a obliquely upward at an angle of 45 ° in the −X direction, for example. Here, the reflecting surface 140a of the bent mirror 140 is optically opposed to the reflecting surface 126a of the bent mirror 126, and the YAG fundamental pulse laser beam LA from the end surface 102a of the optical fiber 102 passes through the optical path by the bent mirror 140. The light beam is bent at a right angle from the vertical direction to the horizontal direction (−X direction) and then incident on the vent mirror 126. It is like that. The focusing lens 124 focuses the YAG fundamental wave pulse laser beam LA on the processing point WP of the workpiece W.

ヘッド本体106の上面には、反射光検出用の光ファイバ118からYAG基本波系の光ファイバ取付部134とは反対側(−X方向)にオフセットした位置にYAG基本波レーザ光検出用の光ファイバ114がその受光面114aを垂直下方に向けてレセプタクル145に取り付けられている。この光ファイバ114の受光面114aの真下には、ベントミラー142がその反射面142aをたとえばX方向45°の角度で斜め上方に向けて配置されている。ここで、ベントミラー142の反射面142aはベントミラー140の反射面140aとベントミラー126を介して光学的に対向しており、レーザ伝送用光ファイバ102の終端面102aからのYAG基本波レーザ光LAがベントミラー140で垂直下方(集束レンズ124側)へ反射する際にベントミラー126の後方(−X方向)へ漏れた光MLAがベントミラー142に入射し、ベントミラー142で光路を水平方向から垂直上方へ直角に曲げてモニタリング用光ファイバ114の受光面114aに入射するようになっている。ベントミラー126とベントミラー142との間には拡散板144が配置されている。 On the upper surface of the head main body 106, the light for detecting the YAG fundamental wave laser light is offset from the optical fiber 118 for detecting reflected light to the position opposite to the YAG fundamental wave system optical fiber attachment portion 134 (-X direction). A fiber 114 is attached to the receptacle 145 with its light receiving surface 114a facing vertically downward. A vent mirror 142 is disposed directly below the light receiving surface 114a of the optical fiber 114 with the reflecting surface 142a inclined obliquely upward at an angle of 45 ° in the X direction, for example. Here, the reflecting surface 142a of the vent mirror 142 is optically opposed to the reflecting surface 140a of the vent mirror 140 via the vent mirror 126, and the YAG fundamental wave laser beam from the end surface 102a of the laser transmission optical fiber 102 is used. When LA is reflected vertically downward (on the focusing lens 124 side) by the bent mirror 140, the light MLA leaked to the rear (−X direction) of the bent mirror 126 is incident on the bent mirror 142, and the optical path is horizontal by the bent mirror 142. The light is bent perpendicularly upward from the direction and enters the light receiving surface 114 a of the monitoring optical fiber 114. A diffusion plate 144 is disposed between the vent mirror 126 and the vent mirror 142.

さらに、図13に示すように、ヘッド本体106の上面には、ヘッド中心軸線上のモニタリング用光ファイバ118よりY方向にオフセットした位置にて、筒状の光ファイバ出射部146が垂直上方に延びている。この光ファイバ出射部146の上端には、レーザ伝送用光ファイバ104の終端部を着脱可能に受けるコネクタまたはレセプタクル148が設けられている。   Further, as shown in FIG. 13, a cylindrical optical fiber emitting portion 146 extends vertically upward on the upper surface of the head main body 106 at a position offset in the Y direction from the monitoring optical fiber 118 on the head central axis. ing. At the upper end of the optical fiber emitting portion 146, a connector or receptacle 148 that detachably receives the terminal end of the laser transmission optical fiber 104 is provided.

光ファイバ出射部146の内部には、光ファイバ104の終端面104aから放射状に出たYAG高調波パルスレーザ光SHGを平行光にするためのコリメートレンズ150が配置されるとともに、このコリメートレンズ150の真下にベントミラー152がその反射面152aをたとえばY方向45°の角度で斜め上方に向けて配置されている。ここで、ベントミラー152の反射面152aはベントミラー128の反射面128aと光学的に対向しており、光ファイバ104の終端面104aからのYAG高調波パルスレーザ光SHGがベントミラー152で光路を垂直方向から水平方向(−Y方向)に直角に曲げてからベントミラー128に入射し、ベントミラー128で光路を水平方向(−Y方向)から垂直下方に直角に曲げ、ベントミラー126を通り抜けて集束レンズ124に入射するようになっている。集束レンズ124は、ワークWの加工点WPにYAG高調波パルスレーザ光SHGを集光させる。   A collimating lens 150 for making the YAG harmonic pulse laser beam SHG emitted radially from the end face 104 a of the optical fiber 104 into parallel light is disposed inside the optical fiber emitting portion 146. Bent mirror 152 is arranged directly below the reflecting surface 152a obliquely upward at an angle of 45 ° in the Y direction, for example. Here, the reflecting surface 152 a of the bent mirror 152 is optically opposed to the reflecting surface 128 a of the bent mirror 128, and the YAG harmonic pulse laser beam SHG from the terminal surface 104 a of the optical fiber 104 passes through the optical path by the vent mirror 152. The light beam is bent at a right angle from the vertical direction to the horizontal direction (−Y direction) and then incident on the vent mirror 128, and the light path is bent at a right angle from the horizontal direction (−Y direction) to the vertical direction by the vent mirror 128 and passes through the vent mirror 126. The light enters the focusing lens 124. The focusing lens 124 focuses the YAG harmonic pulse laser beam SHG on the processing point WP of the workpiece W.

図13において、ヘッド本体76の上面には、反射光検出用の光ファイバプローブ118からYAG高調波系の光ファイバ取付部146とは反対側(−Y方向)にオフセットした位置にYAG高調波レーザ光検出用の光ファイバ116がその受光面116aを垂直下方に向けてレセプタクル155に取り付けられている。この光ファイバ116の受光面116aの真下には、ベントミラー154がその反射面154aをたとえばY方向45°の角度で斜め上方に向けて配置されている。ここで、ベントミラー154の反射面154aはベントミラー152の反射面152aとベントミラー128を介して光学的に対向しており、レーザ伝送用光ファイバ104の終端面104aからのYAG高調波レーザ光SHGがベントミラー128で垂直下方(集束レンズ124側)へ反射する際にベントミラー128の後方(−Y方向)へ漏れた光MSHGがベントミラー154に入射し、ベントミラー154で光路を水平方向(−Y方向)から垂直上方へ直角に曲げてモニタリング用光ファイバ116の受光面116aに入射するようになっている。ベントミラー128とベントミラー154との間には拡散板156が配置されている。 In FIG. 13, on the upper surface of the head main body 76, the YAG harmonic laser is offset from the optical fiber probe 118 for detecting reflected light to the position opposite to the YAG harmonic optical fiber mounting portion 146 (−Y direction). An optical fiber 116 for light detection is attached to the receptacle 155 with its light receiving surface 116a facing vertically downward. A vent mirror 154 is disposed directly below the light receiving surface 116a of the optical fiber 116 with the reflecting surface 154a facing obliquely upward at an angle of 45 ° in the Y direction, for example. Here, the reflecting surface 154a of the vent mirror 154 is optically opposed to the reflecting surface 152a of the vent mirror 152 via the vent mirror 128, and the YAG harmonic laser beam from the end surface 104a of the optical fiber 104 for laser transmission. When SHG is reflected vertically downward (on the converging lens 124 side) by the vent mirror 128, the light M SHG leaked to the rear (−Y direction) of the vent mirror 128 is incident on the vent mirror 154, and the optical path is horizontal by the vent mirror 154. The light is incident on the light receiving surface 116a of the monitoring optical fiber 116 by bending it vertically upward from the direction (−Y direction). A diffusion plate 156 is disposed between the vent mirror 128 and the vent mirror 154.

図10において、モニタリング用光ファイバ114,116,118はたとえばマルチモード光ファイバからなり、それらの他方の端部(終端部)には光電変換コネクタタ158,160,162がそれぞれ取り付けられており、これらの光電変換コネクタ158,160,162がモニタ装置本体16側のコネクタ(図示せず)に電気的に接続される。各光電変換コネクタ158,160,162は、上記第1の実施形態における光電変換コネクタ54,56(図3)と実質的に同一の構成および機能を有し、レーザ加工ヘッド100から光ファイバ114,116,118により伝送されてくる光MLA、MSHG、RLAの光強度を表す電気信号つまりYAG基本波レーザ光強度検出信号SLA、YAG高調波レーザ光強度検出信号SSHG、反射光強度検出信号SR'をそれぞれ出力する。 In FIG. 10, monitoring optical fibers 114, 116, and 118 are made of, for example, multimode optical fibers, and photoelectric conversion connector units 158, 160, and 162 are attached to the other end portions (termination portions) thereof. The photoelectric conversion connectors 158, 160, 162 are electrically connected to a connector (not shown) on the monitor device body 16 side. Each photoelectric conversion connector 158, 160, 162 has substantially the same configuration and function as the photoelectric conversion connectors 54, 56 (FIG. 3) in the first embodiment, and the optical fiber 114, from the laser processing head 100, 116, 118, an electrical signal representing the light intensity of the light M LA , M SHG , R LA transmitted, that is, the YAG fundamental laser light intensity detection signal S LA , the YAG harmonic laser light intensity detection signal S SHG , and the reflected light intensity. Each detection signal S R ′ is output.

モニタ装置本体16は、光電変換コネクタ158,160,162より与えられるYAG基本波レーザ光強度検出信号SLA、YAG高調波レーザ光強度検出信号SSHG、反射光強度検出信号SR'に基づいてYAG基本波レーザ光LA,YAG高調波レーザ光SHGの通る光学部品の状態、ワークWの状態、レーザ出力状態等について光学的計測や良否判定をインラインで行う。 The monitor device main body 16 is based on the YAG fundamental wave laser beam intensity detection signal S LA , the YAG harmonic laser beam intensity detection signal S SHG , and the reflected beam intensity detection signal S R ′ given from the photoelectric conversion connectors 158, 160, 162. Optical measurement and pass / fail judgment are performed in-line with respect to the state of the optical component through which the YAG fundamental wave laser beam LA and the YAG harmonic laser beam SHG pass, the state of the workpiece W, the laser output state, and the like.

この実施形態においても、上記した第1の実施形態と同様の作用効果が得られる。特に、レーザ加工用の光ファイバ102,104およびモニタリング用の光ファイバ114,116,118の本数が多い分だけ、モニタリングの精度・信頼性・効率性、装置構成の簡便性、スペース効率・使い勝手・メンテナンス性および安全性の面で一層大なる利点を奏することができる。   Also in this embodiment, the same effect as the first embodiment described above can be obtained. In particular, as the number of optical fibers 102 and 104 for laser processing and optical fibers 114, 116, and 118 for monitoring is large, monitoring accuracy / reliability / efficiency, simplicity of apparatus configuration, space efficiency / useability / Greater advantages in terms of maintainability and safety can be achieved.

上記した実施形態ではレーザ伝送用光ファイバ14(102,104)およびモニタリング用光ファイバ20,22(114,116,118)の全部をレーザ加工ヘッド12(100)の上面に取り付けたが、一変形例としてその一部または全部をレーザ加工ヘッド12(100)の側面に取り付ける構成も可能である。また、図示省略するが、レーザ加工ヘッドにおいて光ファイバの終端面をレーザ出射口または保護レンズと対向する位置に取り付け、光ファイバの終端面より出たレーザ光をベントミラーを介さずにまっすぐ直進させて保護レンズの外に出射させることも可能である。その場合は、途中に反射率の非常に低いミラーを配置し、該ミラーで反射した光をモニタリング用光ファイバの受光面に導くようにすればよい。本発明は、上記実施形態におけるようなレーザ溶接に限定されるものではなく、光ファイバを利用する任意のレーザ加工に適用可能である。   In the above embodiment, the laser transmission optical fiber 14 (102, 104) and the monitoring optical fibers 20, 22 (114, 116, 118) are all attached to the upper surface of the laser processing head 12 (100). For example, a configuration in which part or all of the laser beam is attached to the side surface of the laser processing head 12 (100) is also possible. Although not shown, the end face of the optical fiber is attached to a position facing the laser emission port or the protective lens in the laser processing head, and the laser light emitted from the end face of the optical fiber is straightened straight without going through the vent mirror. It is also possible to emit the light out of the protective lens. In that case, a mirror having a very low reflectance may be disposed in the middle, and the light reflected by the mirror may be guided to the light receiving surface of the monitoring optical fiber. The present invention is not limited to laser welding as in the above embodiment, but can be applied to any laser processing using an optical fiber.

本発明の一実施形態におけるレーザ加工装置の全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the laser processing apparatus in one Embodiment of this invention. 実施形態におけるレーザ加工ヘッドの具体的な構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the specific structure of the laser processing head in embodiment. 実施形態における光電変換コネクタの具体的な構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the specific structure of the photoelectric conversion connector in embodiment. 実施形態におけるモニタ装置本体内の信号処理部の機能的な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the functional structure of the signal processing part in the monitor apparatus main body in embodiment. 実施形態のレーザ加工装置の各部における光の波形を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the waveform of the light in each part of the laser processing apparatus of embodiment. 実施形態において単一のパルスレーザ光に対するモニタ区間および演算区間および光強度測定演算の方法(一例)を示す図である。It is a figure which shows the monitoring area with respect to a single pulse laser beam, a calculation area, and the light intensity measurement calculation method (an example) in embodiment. 実施形態において単一のパルスレーザ光に対するモニタ区間および演算区間および光強度測定演算の方法(一例)を示す図である。It is a figure which shows the monitoring area with respect to a single pulse laser beam, a calculation area, and the light intensity measurement calculation method (an example) in embodiment. 実施形態において一連(複数ショット)のパルスレーザ光に対するモニタ区間および演算区間および光強度測定演算の方法(一例)を示す図である。It is a figure which shows the monitoring section with respect to a series (a plurality of shots) pulsed laser beam, a calculation section, and the light intensity measurement calculation method (an example) in the embodiment. 実施形態において一連(複数ショット)のパルスレーザ光に対するモニタ区間および演算区間および光強度測定演算の方法(一例)を示す図である。It is a figure which shows the monitoring section with respect to a series (a plurality of shots) pulsed laser beam, a calculation section, and the light intensity measurement calculation method (an example) in the embodiment. 別の実施形態におけるレーザ加工装置の全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the laser processing apparatus in another embodiment. 別の実施形態におけるレー加工ヘッドの構成を示す上面図である。It is a top view which shows the structure of the ray processing head in another embodiment. 図11のX−X線についての縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view about the XX line of FIG. 図10のY−Y線についての縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view about the YY line of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10 レーザ加工機本体
10a レーザ発振器
12 レーザ加工ヘッド
14 レーザ伝送用光ファイバ
16 モニタ装置本体
18 コントローラ
20,22 モニタリング用光ファイバ
30 保護ガラス
32 集光レンズ
34,46,50 ベントミラー
44 コリメータレンズ
54,56 光電変換コネクタ
58A,58B コネクタ本体
60A,60B 光電変換素子
62A,62B 光学フィルタ
64A,64B 温度制御部
68A,68B 増幅器
70A,70B ボリウム
74A,74B コンタクトピン
94 レーザ加工機本体
100 レーザ加工ヘッド
102,104 レーザ伝送用光ファイバ
114,116,118 モニタリング用光ファイバ
158,160,162 光電変換コネクタ

DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Laser processing machine main body 10a Laser oscillator 12 Laser processing head 14 Optical fiber for laser transmission 16 Monitor apparatus main body 18 Controller 20, 22 Monitoring optical fiber 30 Protective glass 32 Condensing lens 34, 46, 50 Vent mirror 44 Collimator lens 54, 56 Photoelectric conversion connector 58A, 58B Connector main body 60A, 60B Photoelectric conversion element 62A, 62B Optical filter 64A, 64B Temperature control unit 68A, 68B Amplifier 70A, 70B Volume 74A, 74B Contact pin 94 Laser processing machine main body 100 Laser processing head 102, 104 Optical fiber for laser transmission 114, 116, 118 Optical fiber for monitoring 158, 160, 162 Photoelectric connector

Claims (18)

レーザ発振部より発振出力されたレーザ光をレーザ伝送用の光ファイバに通してレーザ加工ヘッドまで伝送し、前記レーザ加工ヘッドのレーザ出射口より前記レーザ光を被加工物の加工点に照射するレーザ加工のモニタリング装置であって、
前記レーザ加工ヘッド内で前記レーザ伝送用光ファイバの終端面から出射された前記レーザ光の一部を一端面に受光して遠隔の第1の光電変換部まで伝送する第1のモニタリング用光ファイバと、
前記第1の光電変換部内で前記第1のモニタリング用光ファイバの他端面より出射された光を受光して第1の電気信号に変換する第1の光電変換素子と、
前記第1の光電変換素子より出力された前記第1の電気信号に基づいて、前記レーザ加工ヘッドより前記被加工物の加工点に照射される直前の前記レーザ光のレーザパワーに関するモニタリング情報を出力する信号処理部と
を有するレーザ加工モニタリング装置。
A laser beam that is oscillated and output from a laser oscillation unit is transmitted to a laser processing head through an optical fiber for laser transmission, and the laser beam is irradiated to a processing point of a workpiece from a laser emission port of the laser processing head A monitoring device for processing,
A first monitoring optical fiber that receives a part of the laser light emitted from the end face of the laser transmission optical fiber in the laser processing head at one end face and transmits it to a remote first photoelectric conversion unit. When,
A first photoelectric conversion element that receives light emitted from the other end face of the first monitoring optical fiber in the first photoelectric conversion unit and converts the light into a first electrical signal;
Based on the first electric signal output from the first photoelectric conversion element, monitoring information related to the laser power of the laser beam immediately before being applied to the processing point of the workpiece is output from the laser processing head. And a laser processing monitoring device.
レーザ発振部より発振出力されたレーザ光をレーザ伝送用の光ファイバに通してレーザ加工ヘッドまで伝送し、前記レーザ加工ヘッドより前記レーザ光を被加工物の加工点に照射するレーザ加工のモニタリング装置であって、
前記被加工物の加工点から前記レーザ加工ヘッドの前記レーザ出射口の中に反射されてきた光の全部または一部を一端面に受光して遠隔の第2の光電変換部まで伝送する第2のモニタリング用光ファイバと、
前記第2の光電変換部内で前記第2のモニタリング用光ファイバの他端面より出射された光を受光して電気信号に変換する第2の光電変換素子と、
前記第2の光電変換素子より出力された前記第2の電気信号に基づいて、前記被加工物の加工点におけるレーザパワーの状態を判定して判定結果を出力する信号処理部と
を有するレーザ加工モニタリング装置。
Laser processing monitoring device for transmitting laser light oscillated and output from a laser oscillating section to a laser processing head through an optical fiber for laser transmission, and irradiating a processing point of a workpiece with the laser light from the laser processing head Because
A second part that receives all or part of light reflected from the processing point of the workpiece into the laser emission port of the laser processing head at one end surface and transmits the received light to a remote second photoelectric conversion unit. Optical fiber for monitoring,
A second photoelectric conversion element that receives light emitted from the other end face of the second monitoring optical fiber in the second photoelectric conversion unit and converts it into an electrical signal;
A laser processing unit including: a signal processing unit that determines a laser power state at a processing point of the workpiece based on the second electric signal output from the second photoelectric conversion element and outputs a determination result; Monitoring device.
レーザ発振部より発振出力されたレーザ光をレーザ伝送用の光ファイバに通してレーザ加工ヘッドまで伝送し、前記レーザ加工ヘッドより前記レーザ光を被加工物の加工点に照射するレーザ加工のモニタリング装置であって、
前記レーザ加工ヘッド内で前記レーザ伝送用光ファイバの終端面から出射された前記レーザ光の一部を一端面に受光して遠隔の第1の光電変換部まで伝送する第1のモニタリング用光ファイバと、
前記第1の光電変換部内で前記第1のモニタリング用光ファイバの他端面より出射された光を受光して第1の電気信号に変換する第1の光電変換素子と、
前記被加工物の加工点から前記レーザ加工ヘッドの前記レーザ出射口の中に反射されてきた光の全部または一部を一端面に受光して遠隔の第2の光電変換部まで伝送する第2のモニタリング用光ファイバと、
前記第2の光電変換部内で前記第2のモニタリング用光ファイバの他端面より出射された光を受光して第2の電気信号に変換する第2の光電変換素子と、
前記第1および第2の光電変換素子よりそれぞれ出力された前記第1および第2の電気信号に基づいて、前記レーザ光が通る光学部品の状態および/または前記レーザ光の加工点におけるレーザパワーの状態を判定して判定結果を出力する信号処理部と
を有するレーザ加工モニタリング装置。
Laser processing monitoring device for transmitting laser light oscillated and output from a laser oscillating section to a laser processing head through an optical fiber for laser transmission, and irradiating a processing point of a workpiece with the laser light from the laser processing head Because
A first monitoring optical fiber that receives a part of the laser light emitted from the end face of the laser transmission optical fiber in the laser processing head at one end face and transmits it to a remote first photoelectric conversion unit. When,
A first photoelectric conversion element that receives light emitted from the other end face of the first monitoring optical fiber in the first photoelectric conversion unit and converts the light into a first electrical signal;
A second part that receives all or part of light reflected from the processing point of the workpiece into the laser emission port of the laser processing head at one end surface and transmits the received light to a remote second photoelectric conversion unit. Optical fiber for monitoring,
A second photoelectric conversion element that receives light emitted from the other end face of the second monitoring optical fiber in the second photoelectric conversion unit and converts the light into a second electric signal;
Based on the first and second electrical signals respectively output from the first and second photoelectric conversion elements, the state of the optical component through which the laser beam passes and / or the laser power at the processing point of the laser beam A laser processing monitoring device comprising: a signal processing unit that determines a state and outputs a determination result.
前記第1の光電変換部内に、前記第1の光電変換素子の温度を設定温度に保つための第1の温度制御部を設ける請求項1または請求項3に記載のレーザ加工モニタリング装置。   4. The laser processing monitoring apparatus according to claim 1, wherein a first temperature control unit is provided in the first photoelectric conversion unit to keep the temperature of the first photoelectric conversion element at a set temperature. 5. 前記第1のモニタリング用光ファイバの出射端面と前記第1の光電変換素子との間に第1の光学フィルタを設ける請求項1、3、4のいずれか一項に記載のレーザ加工モニタリング装置。   5. The laser processing monitoring apparatus according to claim 1, wherein a first optical filter is provided between an emission end face of the first monitoring optical fiber and the first photoelectric conversion element. 6. 前記第1の光電変換部が、
第1の光電変換素子の出力端子に第1の増幅器を介して電気的に接続される第1のコンタクトと、
前記第1の増幅器の利得を調整するための第1のボリウムと、
前記第1のコンタクト、前記第1の増幅器および前記第1のボリウムを保持し、かつ前記第1のモニタリング用光ファイバの終端部に一体に結合する絶縁性の第1のコネクタ本体と
を有する請求項1〜5のいずれか一項に記載のレーザ加工モニタリング装置。
The first photoelectric conversion unit is
A first contact electrically connected to an output terminal of the first photoelectric conversion element via a first amplifier;
A first volume for adjusting the gain of the first amplifier;
An insulating first connector body that holds the first contact, the first amplifier, and the first volume, and that is integrally coupled to a terminal portion of the first monitoring optical fiber. Item 6. The laser processing monitoring device according to any one of Items 1 to 5.
前記第2の光電変換部に、前記第2の光電変換素子の温度を設定温度に保つための第2の温度制御部を設ける請求項2〜6のいずれか一項記載のレーザ加工モニタリング装置。   The laser processing monitoring apparatus according to any one of claims 2 to 6, wherein a second temperature control unit is provided in the second photoelectric conversion unit to keep the temperature of the second photoelectric conversion element at a set temperature. 前記第2のモニタリング用光ファイバの出射端面と前記第2の光電変換素子との間に第2の光学フィルタを設ける請求項2〜7のいずれか一項に記載のレーザ加工モニタリング装置。   The laser processing monitoring apparatus according to any one of claims 2 to 7, wherein a second optical filter is provided between an emission end face of the second monitoring optical fiber and the second photoelectric conversion element. 前記第2の光電変換部が、
第2の光電変換素子の出力端子に第2の増幅器を介して電気的に接続される第2のコンタクトと、
前記第2の増幅器の利得を調整するための第2のボリウムと、
前記第2のコンタクト、前記第2の増幅器および前記第2のボリウムを保持し、かつ前記第2のモニタリング用光ファイバの終端部に一体に結合する絶縁性の第2のコネクタ本体と
を有する請求項2〜8のいずれか一項に記載のレーザ加工モニタリング装置。
The second photoelectric conversion unit is
A second contact electrically connected to the output terminal of the second photoelectric conversion element via a second amplifier;
A second volume for adjusting the gain of the second amplifier;
An insulating second connector main body that holds the second contact, the second amplifier, and the second volume, and that is integrally coupled to a terminal end of the second monitoring optical fiber. Item 9. The laser processing monitoring device according to any one of Items 2 to 8.
前記レーザ加工ヘッド内に、前記レーザ伝送用光ファイバの終端面から出射された前記レーザ光の大部分を前記被加工物の加工点側へ反射し、一部を漏れ光として透過させるミラーが設けられる請求項1〜9のいずれか一項に記載のレーザ加工モニタリング装置。   Provided in the laser processing head is a mirror that reflects most of the laser light emitted from the end face of the laser transmission optical fiber to the processing point side of the workpiece and transmits a part thereof as leakage light. The laser processing monitoring apparatus according to any one of claims 1 to 9. 前記レーザ加工ヘッド内に、前記レーザ伝送用光ファイバの終端面から出射された前記レーザ光の大部分を前記被加工物の加工点側へ通し、一部を所定方向へ反射させるミラーが設けられる請求項1〜9のいずれか一項に記載のレーザ加工モニタリング装置。   In the laser processing head, there is provided a mirror that passes most of the laser light emitted from the end surface of the laser transmission optical fiber to the processing point side of the workpiece and reflects a part thereof in a predetermined direction. The laser processing monitoring apparatus according to any one of claims 1 to 9. 前記第1のモニタリング用光ファイバの受光端面が、前記ミラーを介して前記光ファイバの終端面と光学的に対向して配置される請求項10または請求項11に記載のレーザ加工モニタリング装置。   The laser processing monitoring apparatus according to claim 10 or 11, wherein a light receiving end face of the first monitoring optical fiber is disposed optically opposite to a terminal face of the optical fiber via the mirror. 前記第1のモニタリング用光ファイバが、前記レーザ加工ヘッドの前記レーザ出射口と反対側の面に取り付けられる請求項1〜12のいずれか一項に記載のレーザ加工モニタリング装置。   The laser processing monitoring apparatus according to any one of claims 1 to 12, wherein the first monitoring optical fiber is attached to a surface of the laser processing head opposite to the laser emission port. 前記レーザ加工ヘッド内に、前記レーザ伝送用光ファイバの終端面から出射された前記レーザ光を前記被加工物の加工点に集束させる光学レンズが設けられる請求項1〜13のいずれか一項に記載のレーザ加工モニタリング装置。   14. The optical lens for focusing the laser beam emitted from the end face of the laser transmission optical fiber on a processing point of the workpiece is provided in the laser processing head. The laser processing monitoring device described. 前記第2のモニタリング用光ファイバが、前記被加工物の加工点から前記光学レンズを通ってきた光を一端面に受光する請求項14に記載のレーザ加工モニタリング装置。   The laser processing monitoring apparatus according to claim 14, wherein the second monitoring optical fiber receives light that has passed through the optical lens from a processing point of the workpiece on one end surface. 前記第2のモニタリング用光ファイバが、前記レーザ加工ヘッドの前記レーザ出射口と反対側の面に取り付けられる請求項1〜15のいずれか一項に記載のレーザ加工モニタリング装置。   The laser processing monitoring device according to any one of claims 1 to 15, wherein the second monitoring optical fiber is attached to a surface of the laser processing head opposite to the laser emission port. 前記レーザ伝送用光ファイバが、前記レーザ加工ヘッドの前記レーザ出射口と反対側の面に取り付けられる請求項1〜16のいずれか一項記載のレーザ加工モニタリング装置。   The laser processing monitoring device according to claim 1, wherein the laser transmission optical fiber is attached to a surface of the laser processing head opposite to the laser emission port. 前記レーザ加工ヘッドのレーザ出射口に保護ガラスが取り付けられる請求項1〜17のいずれか一項に記載のレーザ加工モニタリング装置。



The laser processing monitoring apparatus according to any one of claims 1 to 17, wherein a protective glass is attached to a laser emission port of the laser processing head.



JP2005221686A 2005-07-29 2005-07-29 Laser processing monitoring device Active JP5043316B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005221686A JP5043316B2 (en) 2005-07-29 2005-07-29 Laser processing monitoring device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005221686A JP5043316B2 (en) 2005-07-29 2005-07-29 Laser processing monitoring device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007038226A true JP2007038226A (en) 2007-02-15
JP5043316B2 JP5043316B2 (en) 2012-10-10

Family

ID=37796690

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005221686A Active JP5043316B2 (en) 2005-07-29 2005-07-29 Laser processing monitoring device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5043316B2 (en)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011183455A (en) * 2010-02-08 2011-09-22 Prima Industrie Spa Method for monitoring quality of laser machining process and system corresponding to the same
JP5266068B2 (en) * 2007-02-15 2013-08-21 新日鐵住金株式会社 Steel plate laser welding method and laser welding apparatus
KR20150122734A (en) * 2013-03-06 2015-11-02 아이피지 포토닉스 코포레이션 Ultra high power single mode fiber laser system with non-uniformly configured fiber-to-fiber rod multimode amplifier
KR20160040448A (en) * 2013-03-06 2016-04-14 아이피지 포토닉스 코포레이션 Ultra high power single mode fiber laser system with non-uniformly configured fiber-to-fiber rod multimode amplifier
WO2016059993A1 (en) * 2014-10-14 2016-04-21 株式会社アマダホールディングス Direct diode laser oscillator, direct diode laser processing device, and reflected light detection method
JP2016087694A (en) * 2014-11-05 2016-05-23 エーエスエム・テクノロジー・シンガポール・ピーティーイー・リミテッド Laser fiber array for dicing semiconductor wafer
JP2018129389A (en) * 2017-02-08 2018-08-16 株式会社フジクラ Fiber laser
JP2021030286A (en) * 2019-08-28 2021-03-01 株式会社豊田中央研究所 Laser processing method and lase processing device
JP2021171807A (en) * 2020-04-29 2021-11-01 株式会社レーザックス Laser processing device, processing point output monitor, detection unit and program for laser processing device
CN114450120A (en) * 2019-09-25 2022-05-06 株式会社天田焊接技术 Laser processing monitoring method and laser processing monitoring device
US11433478B2 (en) 2019-06-07 2022-09-06 Fanuc Corporation Laser machining system

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1859757B1 (en) 2006-05-23 2013-10-09 Ivoclar Vivadent AG Composition and Method for manufacturing coloured blanks and dental moulded parts

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08267261A (en) * 1995-03-30 1996-10-15 Sumitomo Heavy Ind Ltd Laser beam machine provided with fiber damage monitor
JPH11241946A (en) * 1998-02-24 1999-09-07 Miyachi Technos Corp Laser output measuring device
JP2002307177A (en) * 2001-04-13 2002-10-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Laser beam machining head and laser beam machining device furnished with the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08267261A (en) * 1995-03-30 1996-10-15 Sumitomo Heavy Ind Ltd Laser beam machine provided with fiber damage monitor
JPH11241946A (en) * 1998-02-24 1999-09-07 Miyachi Technos Corp Laser output measuring device
JP2002307177A (en) * 2001-04-13 2002-10-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Laser beam machining head and laser beam machining device furnished with the same

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5266068B2 (en) * 2007-02-15 2013-08-21 新日鐵住金株式会社 Steel plate laser welding method and laser welding apparatus
JP2011183455A (en) * 2010-02-08 2011-09-22 Prima Industrie Spa Method for monitoring quality of laser machining process and system corresponding to the same
JP2016513874A (en) * 2013-03-06 2016-05-16 アイピージー フォトニクス コーポレーション Ultra-high power single mode fiber laser system with non-uniformly configured fiber-fiber rod multimode amplifier
KR20160040448A (en) * 2013-03-06 2016-04-14 아이피지 포토닉스 코포레이션 Ultra high power single mode fiber laser system with non-uniformly configured fiber-to-fiber rod multimode amplifier
JP2016513873A (en) * 2013-03-06 2016-05-16 アイピージー フォトニクス コーポレーション Ultra-high power single mode fiber laser system with non-uniformly configured fiber-fiber rod multimode amplifier
KR102302409B1 (en) * 2013-03-06 2021-09-15 아이피지 포토닉스 코포레이션 Ultra high power single mode fiber laser system with non-uniformly configured fiber-to-fiber rod multimode amplifier
KR102306771B1 (en) * 2013-03-06 2021-09-30 아이피지 포토닉스 코포레이션 Ultra high power single mode fiber laser system with non-uniformly configured fiber-to-fiber rod multimode amplifier
KR20150122734A (en) * 2013-03-06 2015-11-02 아이피지 포토닉스 코포레이션 Ultra high power single mode fiber laser system with non-uniformly configured fiber-to-fiber rod multimode amplifier
JP2019033262A (en) * 2013-03-06 2019-02-28 アイピージー フォトニクス コーポレーション Ultra-high power single mode fiber laser system including fiber fiber-rod multimode amplifier non-uniformly constituted
KR102130695B1 (en) * 2013-03-06 2020-07-06 아이피지 포토닉스 코포레이션 Ultra high power single mode fiber laser system with non-uniformly configured fiber-to-fiber rod multimode amplifier
KR20200101931A (en) * 2013-03-06 2020-08-28 아이피지 포토닉스 코포레이션 Ultra high power single mode fiber laser system with non-uniformly configured fiber-to-fiber rod multimode amplifier
WO2016059993A1 (en) * 2014-10-14 2016-04-21 株式会社アマダホールディングス Direct diode laser oscillator, direct diode laser processing device, and reflected light detection method
JP2016078052A (en) * 2014-10-14 2016-05-16 株式会社アマダホールディングス Direct diode laser oscillator, direct diode laser machining apparatus, and reflected light detection method
JP2016087694A (en) * 2014-11-05 2016-05-23 エーエスエム・テクノロジー・シンガポール・ピーティーイー・リミテッド Laser fiber array for dicing semiconductor wafer
US10307867B2 (en) 2014-11-05 2019-06-04 Asm Technology Singapore Pte Ltd Laser fiber array for singulating semiconductor wafers
KR20180092278A (en) 2017-02-08 2018-08-17 가부시키가이샤후지쿠라 Fiber laser
JP2018129389A (en) * 2017-02-08 2018-08-16 株式会社フジクラ Fiber laser
US11433478B2 (en) 2019-06-07 2022-09-06 Fanuc Corporation Laser machining system
JP2021030286A (en) * 2019-08-28 2021-03-01 株式会社豊田中央研究所 Laser processing method and lase processing device
CN114450120A (en) * 2019-09-25 2022-05-06 株式会社天田焊接技术 Laser processing monitoring method and laser processing monitoring device
JP2021171807A (en) * 2020-04-29 2021-11-01 株式会社レーザックス Laser processing device, processing point output monitor, detection unit and program for laser processing device

Also Published As

Publication number Publication date
JP5043316B2 (en) 2012-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5043316B2 (en) Laser processing monitoring device
JP2007044739A (en) Laser machining monitoring device
JP2006247681A (en) Monitoring device for laser beam machining
JP2007054881A (en) Laser machining monitoring device
US4556875A (en) Irradiated power monitoring system for optical fiber
JP4757557B2 (en) Laser processing head
EP2856092B1 (en) Laser power sensor
JP2005161361A (en) Laser beam machine control method and laser beam machine
JP2013239572A (en) Laser processing apparatus and laser output calibration method
JP2005007482A (en) Device for monitoring optical element of working head of workpiece thermal processing machine
WO2018185973A1 (en) Laser processing monitoring method and laser processing monitoring device
JP5209290B2 (en) Laser processing monitoring device and laser processing device
JP2006292424A (en) Optical fiber monitoring system and laser beam machining system
JP7270169B2 (en) LASER DEVICE AND LASER PROCESSING DEVICE USING THE SAME
CN112045301A (en) Laser processing system
JP7308355B2 (en) LASER PROCESSING MONITORING DEVICE, LASER PROCESSING MONITORING METHOD, AND LASER PROCESSING APPARATUS
EP4035818A1 (en) Laser processing monitoring method, and laser processing monitoring device
JP7122671B2 (en) Condensing optical unit, laser oscillator using the same, laser processing device, and abnormality diagnosis method for laser oscillator
JP2010110796A (en) Method for monitoring of laser machining and device
JP4204384B2 (en) Laser equipment
US20220331911A1 (en) Method for comparing laser processing systems and method for monitoring a laser processing process and associated laser processing system
CN219767134U (en) Laser processing head
JP2005223151A (en) Welded device terminal inspecting apparatus
CN117368219A (en) Semiconductor laser chip cavity defect detection system and detection method
CN116735611A (en) Laser welding monitoring device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080729

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20101111

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110222

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110420

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110913

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20111110

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120626

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120712

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5043316

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150720

Year of fee payment: 3

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250