JP2009065202A - レーザ加工装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】射出レーザ光出力を常時計測する計測器と、レーザ光射出中の規定監視時間内において計測されたレーザ光出力値の最大値を求める最大値判定手段と、予め定めた規定監視時間経過後に該最大値と監視レベルである規定レーザ出力値とを比較して該最大値が規定範囲内か否かを判定する異常判定手段と、この異常判定手段により最大値が規定範囲外であると判定された場合にアラーム内容を表示すると同時に少なくとも前記固体レーザユニットの運転を停止する異常処理手段とを具備したこととした。
【選択図】図1
Description
(1)パワーセンサーへの許容入力光レベルはmWレベルであるために、モニター用レーザ光は高精度のパワー分割手段と高減衰手段とを併用して、実際のNd:YAGレーザ光を約100,000分の一程度にまで減衰させなければいけない。しかし、前記手段として用いる光学部品のパワー分割率およびパワー減衰率は、湿度変化や光学部品への粉塵の付着等により容易にそれらの特性が変化してしまい、モニター用レーザ出力から高精度に実際のNd:YAGレーザ出力を予測することは困難である。
(2)パワーセンサーの検出感度の温度依存性が0.2〜1.0%/°Cと大きいために、周囲温度変化により容易に感度変化が生じ、周囲温度が一定でない環境下に置かれたレーザ装置本体においては、測定されたモニター出力から実際のNd:YAGレーザ光出力を安定に精度良く予測することは困難である。
ここでは、レーザ出力の校正実施サンプル点数を5点とし、またレーザ発振閾値を与えるLD電流Itは25Aとして実施した(図2参照)。
Pn=Pan/(τ・f)…式(1)
を使用して演算部21で求め、記憶部21に記憶する。
ここでτ=0.5msec、f=200Hz、I1=30Aの場合、Pa1=20WでP1=200Wであった。また、Pa1の測定はLD電流を通電指令してから3秒後の値を測定データとした。
ここで、I2=50A、I3=70A、I4=90A、I5=110Aの時、P2=530W、P3=1260W、P4=2050W、P5=3160Wであった。
また、各平均レーザー出力値Pan(n=2〜5)の測定はサンプルLD電流を通電指令してから全て一定で、3秒後の値を測定データとした。
Ic=((I2−I1)/(P2−P1))・Pp+(P2I1−P1I2)/(P2−P1)……式(2)‐1
P2<Pp≦P3の場合:
Ic=((I3−I2)/(P3−P2))・Pp+(P3I2−P2I3)/(P3−P2)……式(2)‐2
P3<Pp≦P4の場合:
Ic=((I4−I3)/(P4−P3))・Pp+(P4I3−P3I4)/(P4−P3)……式(2)‐3
P4<Pp≦P5の場合:
Ic=((I5−I4)/(P5−P4))・Pp+(P5I4−P4I5)/(P5−P4)……式(2)‐4
0<Pp≦P1 の場合は、
Ic=((I1−It)/P1)・Pp+It……式(3)
ここで、式(2)‐1〜式(2)‐4を一般関係式で表現すると、
Pn−1<Pp≦Pn、(n≧2)の場合は、
Ic=((In−In−1)/(Pn−Pn−1))・Pp+(PnIn−1−Pn−1In)/(Pn−Pn−1)……式(2)
となる。
109…ビームスプリッター
110…モニター光
111…計測器(モニター光出力測定器)
114…レーザ光伝送系(伝送用光ファイバ)
120…最大値判定手段
121…異常判定手段
122…異常処理手段
Claims (7)
- 固体レーザ活性媒体の主たるエネルギー吸収帯域において発光するレーザダイオードを励起源としたパルス発振型の固体レーザユニットを主体とするものであって、射出レーザ光出力を常時計測する計測器と、レーザ光射出中の規定監視時間内において計測されたレーザ光出力値の最大値を求める最大値判定手段と、予め定めた規定監視時間経過後に該最大値と監視レベルである規定レーザ出力値とを比較して該最大値が規定範囲内か否かを判定する異常判定手段と、この異常判定手段により最大値が規定範囲外であると判定された場合にアラーム内容を表示すると同時に少なくとも前記固体レーザユニットの運転を停止する異常処理手段とを具備したことを特徴としたレーザ加工装置。
- 固体レーザユニットのレーザ光射出部と当該レーザ光射出部から射出したレーザ光が導入されるレーザ光伝送系の入射導光部との間に、レーザ光の一部を分離するビームスプリッターを設け、該ビームスプリッターから反射する射出レーザ光出力を前記計測器におけるモニター光とし、当該計測器において直接光もしくは拡散反射板を介して高速光センサーに入射したモニター光のレーザ出力値を計測し、ビームスプリッターにおける射出レーザ光の反射率からレーザ光伝送系に導光されるレーザ出力値を推定計測する請求項1記載のレーザ加工装置。
- 射出レーザ光の伝播経路を変更する反射鏡からの透過レーザ光もしくはレーザ共振器を構成する全反射鏡からの透過レーザ光を前記計測器におけるモニター光とし、当該計測器において直接光もしくは拡散反射板を介して高速光センサーに入射したモニター光のレーザ出力値を計測し、透過レーザ光の射出レーザ光に対する比率からレーザ光伝送系に導光されるレーザ出力値を推定計測する請求項1記載のレーザ加工装置。
- 実際に監視を行う運転条件と同一のレーザ射出条件で、少なくとも一回以上運転し、その際に計測されたレーザ光出力の監視期間における最大値を前記最大値判定手段が自動的に取得し、その最大値が前記異常判定手段における実際の運転時の監視レベルとして設定されることを特徴とした請求項1〜3記載のレーザ加工装置。
- 異常判定手段におけるレーザ出力の監視期間は、レーザ光射出中の全区間でも、あるいはレーザ出力値の計測が可能な時間以上の任意の期間でも設定可能であることを特徴とした請求項1〜4記載のレーザ加工装置。
- レーザ光射出期間において、前記異常判定手段が複数個の監視期間を任意に設定可能であることを特徴とした請求項1〜5記載のレーザ加工装置。
- レーザ光出力の計測器として固体レーザユニットの発振波長域において十分な検出感度を有し且つ数nsec〜数十μsecの応答速度とを有した検出器を搭載したことを特徴とした請求項1〜6記載のレーザ加工装置。
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