JP2010207901A - Laser beam machining device - Google Patents

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Kenichiro Hagiwara
健一郎 萩原
Ichiro Iwamoto
一郎 岩本
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Omron Corp
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Omron Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser beam machining device provided with a laser beam monitoring means for machining, which can guarantee reliability even for use over a long period of time, further, can effectively discriminate not only the disconnection of an optical fiber propagating a laser beam for machining but also wear or the like of an optical element incorporated into a laser beam generating source. <P>SOLUTION: The laser beam monitoring means for machining comprises: an optical fiber for beam return for returning a part of a laser beam for machining propagated to the head part for machining to the device body part; and a return beam sensor which is located at the device body part, photoelectrically converts a return beam emitted from the optical fiber for beam return, and detects the same. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、レーザ溶接、レーザ切断、レーザ孔明け等々と言ったレーザ加工に好適なレーザ加工装置に係り、特に、装置本体部とレーザ加工用ヘッド部とを分離しそれらの間を光ファイバを含むケーブルで結ぶようにしたレーザ加工装置に関する。   The present invention relates to a laser processing apparatus suitable for laser processing such as laser welding, laser cutting, laser drilling, and the like. In particular, the apparatus main body and a laser processing head are separated, and an optical fiber is interposed between them. The present invention relates to a laser processing apparatus which is connected by a cable including the above.

レーザ溶接、レーザ切断、レーザ孔明け等々と言ったレーザ加工に好適なレーザ加工装置は、従来より知られている。   Laser processing apparatuses suitable for laser processing such as laser welding, laser cutting, laser drilling, and the like have been conventionally known.

この種の装置は、装置本体部と、レーザ加工用ヘッド部と、装置本体部とレーザ加工用ヘッド部とを繋ぐケーブルとを有する。   This type of apparatus has an apparatus main body, a laser processing head, and a cable connecting the apparatus main body and the laser processing head.

装置本体部には、加工用のレーザ光を生成するレーザ光源と、レーザ光源から出射される加工用のレーザ光をオンオフ可能なシャッタとが少なくとも含まれている。ケーブルには、装置本体部のシャッタを介してオンオフされる加工用のレーザ光をレーザ加工用ヘッド部へと伝播させるための光ファイバが含まれている。レーザ加工用ヘッド部には、ケーブル内の前記光ファイバを介して導入された加工用のレーザ光を加工対象物に集光して照射するための光学系が含まれている。   The apparatus main body includes at least a laser light source that generates a processing laser beam and a shutter that can turn on and off the processing laser beam emitted from the laser light source. The cable includes an optical fiber for propagating the processing laser light that is turned on and off via the shutter of the apparatus main body to the laser processing head. The laser processing head portion includes an optical system for condensing and irradiating a processing laser beam introduced through the optical fiber in the cable onto the processing object.

さらに、この装置には、ケーブル内の光ファイバを介してレーザ加工用ヘッド部へと伝播された前記加工用のレーザ光の状態を前記装置本体部内のシャッタのオンオフ状態と連動して監視するための加工用レーザ光監視手段が設けられ、これにより、加工用レーザ光を伝播するための光ファイバの断線、装置本体内光学素子の損耗等の異常を判定して適切な処置を採り得るように構成されている。   Furthermore, this apparatus monitors the state of the laser beam for processing propagated to the laser processing head section via the optical fiber in the cable in conjunction with the on / off state of the shutter in the apparatus main body section. The processing laser light monitoring means is provided so that abnormalities such as disconnection of the optical fiber for propagating the processing laser light and wear of the optical elements in the apparatus main body can be determined and appropriate measures can be taken. It is configured.

従来、加工用レーザ光監視手段としては、レーザ加工用ヘッド部内にあって、加工用ヘッド部へと伝播された加工用のレーザ光の一部を光電変換して検出するセンサと、このセンサから得られる電気信号をレーザ加工用ヘッド部から装置本体部へと戻すための戻し用の電気信号線とを含み、この戻し用の電気信号線を介して戻された電気信号に基づいて、光ファイバの断線を判定するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, as a processing laser beam monitoring means, there is a sensor in the laser processing head section that photoelectrically converts and detects a part of the processing laser beam propagated to the processing head section. A return electric signal line for returning the obtained electric signal from the laser processing head part to the apparatus main body part, and an optical fiber based on the electric signal returned through the electric signal line for return A device for determining the disconnection is known (for example, see Patent Document 1).

その他、加工用レーザ光を伝播する光ファイバの断線検出を目的として、装置本体部とレーザ加工用ヘッド部とを往復一対の検出用光ファイバで結ぶと共に、この検出用光ファイバの強度を加工用レーザ光の光ファイバと同等に設定し、装置本体側から往路光ファイバに入射された検出専用光が、レーザ加工用ヘッド部内で反射されて復路光ファイバから出射されるか否かを判定するものも知られている(例えば、特許文献2参照)。   In addition, for the purpose of detecting disconnection of the optical fiber that propagates the processing laser beam, the apparatus main body and the laser processing head are connected by a reciprocating pair of detection optical fibers, and the strength of the detection optical fiber is processed. This is set to be equivalent to the optical fiber of the laser beam, and determines whether the detection-dedicated light incident on the forward optical fiber from the device body is reflected in the laser processing head and emitted from the backward optical fiber Is also known (see, for example, Patent Document 2).

特開平10−38751号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-38751 特開2000−42771号公報JP 2000-42771 A

しかしながら、上述の従来技術のうちの前者にあっては、センサにおける光電変換作用が正常である限り、加工用レーザ光のパルス列に対応したパルス列を有する電気信号が得られることから、得られた電気信号に基づいて、加工用レーザ光を伝播する光ファイバの断線のみならず、レーザ光発生源に組み込まれた光学素子の損耗等をも判定可能である反面、センサ自体の故障や劣化に対しては為す術がないため、長期間に亘る使用における信頼性は比較的に低いと言わざるを得ない。   However, in the former of the above-described conventional techniques, as long as the photoelectric conversion action in the sensor is normal, an electric signal having a pulse train corresponding to the pulse train of the processing laser beam can be obtained. Based on the signal, it is possible to determine not only the disconnection of the optical fiber that propagates the processing laser beam, but also the wear and tear of the optical element incorporated in the laser beam generation source. Since there is no way to do this, it must be said that the reliability in use over a long period of time is relatively low.

一方、上述の従来技術のうちの後者にあっては、往路光ファイバで送った検出専用光それ自体を復路光ファイバで戻すものであるから、途中に光電変換作用を伴うセンサが存在しないため、その分だけ長期の使用に亘る信頼性は高いが、その反面、レーザ加工用ヘッドに送り込まれる光は、加工用レーザ光とは別の検出専用光であるから、加工用レーザ光を伝播する光ファイバの断線判定には有効であるが、加工用レーザ光の光源に含まれる光学素子の損耗判定等には供し得ない。   On the other hand, in the latter of the above-described prior art, because the detection-dedicated light itself sent by the forward optical fiber is returned by the return optical fiber, there is no sensor with a photoelectric conversion action in the middle, Although the reliability over the long-term use is high by that amount, on the other hand, the light sent to the laser processing head is a detection-dedicated light different from the processing laser light, so the light propagating the processing laser light. Although it is effective for determining the disconnection of the fiber, it cannot be used for determining the wear of an optical element included in the light source of the processing laser beam.

本発明は、上述の問題点に着目してなされたものであり、その目的とするところは、長期間に亘る使用についても信頼性を保証することができ、しかも加工用レーザ光を伝播する光ファイバの断線のみならず、レーザ光発生源に組み込まれた光学素子の損耗等をも有効に判定することが可能な加工用レーザ光監視手段を備えたレーザ加工装置を提供することにある。   The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to guarantee the reliability even for long-term use and to transmit the laser beam for processing. An object of the present invention is to provide a laser processing apparatus provided with a processing laser light monitoring means capable of effectively determining not only the fiber breakage but also the wear and the like of an optical element incorporated in a laser light source.

本発明のさらに他の目的並びに作用効果については、明細書の以下の記述を参照することにより、当業者であれば容易に理解されるであろう。   Other objects and operational effects of the present invention will be easily understood by those skilled in the art by referring to the following description of the specification.

上述の技術的課題は、以下の構成を有するレーザ加工装置により有効に解決されると考えられる。   The above technical problem is considered to be effectively solved by a laser processing apparatus having the following configuration.

すなわち、この装置は、装置本体部と、レーザ加工用ヘッド部と、前記装置本体部と前記レーザ加工用ヘッド部とを繋ぐケーブルとを有し、前記装置本体部には、加工用のレーザ光を生成するレーザ光源と、レーザ光源から出射される加工用のレーザ光をオンオフ可能なシャッタとが少なくとも含まれており、前記ケーブルには、前記装置本体部のシャッタを介してオンオフされる加工用のレーザ光を前記レーザ加工用ヘッド部へと伝播させるための光ファイバが含まれており、かつ前記レーザ加工用ヘッド部には、前記ケーブル内の前記光ファイバを介して導入された加工用のレーザ光を加工対象物に集光して照射するための光学系が含まれており、さらに前記ケーブル内の光ファイバを介してレーザ加工用ヘッド部へと伝播された前記加工用のレーザ光の状態を前記装置本体部内の前記シャッタのオンオフ状態と連動して監視するための加工用レーザ光監視手段を有するレーザ加工装置であって、前記加工用レーザ光監視手段が、前記加工用ヘッド部へと伝播された前記加工用のレーザ光の一部を前記装置本体部へと戻すための光戻し用の光ファイバと、前記装置本体部にあって、前記光戻し用の光ファイバから出射される戻り光を光電変換して検出する戻り光センサとを含む、ことを特徴とする。   That is, this apparatus has an apparatus main body, a laser processing head, and a cable connecting the apparatus main body and the laser processing head, and the apparatus main body includes a laser beam for processing. And at least a shutter capable of turning on and off a processing laser beam emitted from the laser light source, and the cable is for processing that is turned on and off via the shutter of the apparatus main body. An optical fiber for propagating the laser beam to the laser processing head portion is included, and the laser processing head portion is used for processing introduced through the optical fiber in the cable. An optical system for condensing and irradiating the laser beam onto the object to be processed is included, and further, the additional light propagated to the laser processing head through the optical fiber in the cable. A laser processing apparatus having a processing laser light monitoring means for monitoring the state of the laser light for use in conjunction with the on / off state of the shutter in the apparatus main body, wherein the processing laser light monitoring means A light return optical fiber for returning a part of the processing laser beam propagated to the processing head part to the apparatus main body part, and the light returning light in the apparatus main body part. And a return light sensor that detects the return light emitted from the fiber by photoelectric conversion.

このような構成によれば、前記光戻し用の光ファイバから出射される戻り光は、前記加工用ヘッド部へと伝播された加工用レーザ光の一部そのものであるから、この戻り光には、加工用レーザ光のパルス列に対応したパルス列が含まれている。そのため、この戻り光を光電変換する戻り光センサから得られる電気信号によれば、加工用レーザ光を伝播する光ファイバの断線のみならず、レーザ光発生源に組み込まれた光学素子の損耗等をも判定することができる。   According to such a configuration, the return light emitted from the optical fiber for returning light is a part of the processing laser light propagated to the processing head portion. A pulse train corresponding to the pulse train of the processing laser beam is included. Therefore, according to the electrical signal obtained from the return light sensor that photoelectrically converts the return light, not only the disconnection of the optical fiber that propagates the processing laser light but also the wear of the optical element incorporated in the laser light generation source, etc. Can also be determined.

しかも、加工用レーザ光の一部そのものが戻り光として戻されるのであるから、レーザ加工用ヘッド部の側には光電センサ等の経年劣化する部品は不要であるから、長期間に亘る使用についても、信頼性を保証することができるのである。   Moreover, since a part of the laser beam for processing itself is returned as return light, there is no need for an age-degraded component such as a photoelectric sensor on the side of the laser processing head, so that it can be used for a long time. Reliability can be guaranteed.

上述の装置の好ましい実施の形態としては、前記光戻し用の光ファイバが、前記ケーブル内に含まれていてもよい。   As a preferred embodiment of the above-described apparatus, the optical fiber for returning light may be included in the cable.

このような構成によれば、何らかの強大な負荷がケーブルに加わって、加工用レーザ光をレーザ加工用ヘッド部へと送り出すための光ファイバが断線するようなときには、これと一緒に光戻し用の光ファイバも断線するであろうから、そのような断線事故をより一層確実に判定することができる。   According to such a configuration, when some strong load is applied to the cable and the optical fiber for sending the processing laser light to the laser processing head section is broken, the optical return is accompanied with this. Since the optical fiber will also be disconnected, such a disconnection accident can be more reliably determined.

このとき、前記ケーブルの終端と前記レーザ加工用ヘッド部とを結合するための終端結合部に、前記加工用の光ファイバの出射端と前記戻し用の光ファイバの入射端との間を光結合するための光学素子が含まれていれば、終端結合部にケーブルを挿入固定するだけで、加工用の光ファイバと光戻し用の光ファイバとを簡単に光結合させることができる。   At this time, an optical coupling is made between the exit end of the processing optical fiber and the entrance end of the return optical fiber to the end coupling portion for coupling the end of the cable and the head for laser processing. If the optical element for doing so is included, the optical fiber for processing and the optical fiber for returning light can be easily optically coupled simply by inserting and fixing the cable to the terminal coupling portion.

本発明によれば、前記光戻し用の光ファイバから出射される戻り光は、前記加工用ヘッド部へと伝播された加工用レーザ光の一部そのものであるから、この戻り光には、加工用レーザ光のパルス列に対応したパルス列が含まれている。そのため、この戻り光を光電変換する戻り光センサから得られる電気信号によれば、加工用レーザ光を伝播する光ファイバの断線のみならず、レーザ光発生源に組み込まれた光学素子の損耗等をも判定することができ、しかも、加工用レーザ光の一部そのものが戻り光として戻されるのであるから、レーザ加工用ヘッド部の側には光電センサ等の経年劣化する部品は不要であるから、長期間に亘る使用についても、信頼性を保証することができる。   According to the present invention, the return light emitted from the optical fiber for returning light is a part of the processing laser light propagated to the processing head portion. A pulse train corresponding to the pulse train of the laser beam for use is included. Therefore, according to the electrical signal obtained from the return light sensor that photoelectrically converts the return light, not only the disconnection of the optical fiber that propagates the processing laser light but also the wear of the optical element incorporated in the laser light generation source, etc. In addition, since a part of the processing laser light itself is returned as the return light, there is no need for an age-degraded part such as a photoelectric sensor on the side of the laser processing head part. Reliability can be assured even for long-term use.

本発明に係るレーザ加工装置の全体を示す構成図である。It is a block diagram which shows the whole laser processing apparatus concerning this invention. レーザ加工ヘッド部の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of a laser processing head part. 終端結合部の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of a termination joint part. 戻り光に基づく監視態様の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the monitoring aspect based on a return light.

以下に、本発明に係るレーザ加工装置の好適な実施の一形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, a preferred embodiment of a laser processing apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

本発明に係るレーザ加工装置の全体を示す構成図が図1に示されている。同図に示されるように、このレーザ加工装置は、装置本体部1と、レーザ加工用ヘッド部2と、装置本体部1とレーザ加工用ヘッド部2とを繋ぐケーブル3とを含んで構成される。ここで、ケーブル3の長さとしては、数m〜50m程度とすることができる。   FIG. 1 is a block diagram showing the entire laser processing apparatus according to the present invention. As shown in the figure, the laser processing apparatus includes an apparatus main body 1, a laser processing head 2, and a cable 3 that connects the apparatus main body 1 and the laser processing head 2. The Here, the length of the cable 3 can be about several m to 50 m.

装置本体部1には、加工用のレーザ光を生成するレーザ光源(詳細は後述する)と、レーザ光源から出射される加工用のレーザ光をオンオフ可能なシャッタ(図では、外部シャッタ113が相当)とが含まれている。   The apparatus main body 1 includes a laser light source (described later in detail) that generates a processing laser beam, and a shutter that can turn on and off the processing laser beam emitted from the laser light source (in the figure, an external shutter 113 corresponds). ) And are included.

レーザ光源について詳述すると、符号101で示されるものはガイド光発振器であって、ガイド光としてHeNeレーザを出射する。こうして出射されたレーザ光は、折り返しミラー102、103を経由して、加工用レーザ光であるYAGレーザ光の発振器へと導入される。すなわち、YAGレーザ発振器は、共振器(HR)104と共振器(OC)108との間に、第1共振器シャッタ105、第1集光器106、第2共振器シャッタ107を配置することで構成される。   The laser light source will be described in detail. Reference numeral 101 denotes a guide light oscillator, which emits a HeNe laser as guide light. The laser beam emitted in this way is introduced into the oscillator of the YAG laser beam, which is a processing laser beam, via the folding mirrors 102 and 103. That is, in the YAG laser oscillator, the first resonator shutter 105, the first condenser 106, and the second resonator shutter 107 are arranged between the resonator (HR) 104 and the resonator (OC) 108. Composed.

こうして得られた加工用レーザ光であるYAGレーザ光は、さらに、第2集光器109、折り返しミラー110、折り返しミラー111、エネルギモニタ112、外部シャッタ113、入射光学部114を経由した後、ケーブル3内へと導入される。   The YAG laser beam, which is the processing laser beam thus obtained, passes through the second condenser 109, the folding mirror 110, the folding mirror 111, the energy monitor 112, the external shutter 113, and the incident optical unit 114, and then the cable. 3 is introduced.

なお、この装置本体1は、4系統のレーザ加工用ヘッド部2に対応しており、図ではそれらのうちの1系統(A系)のみが示されている。図中破線に示されるように、その他B系,C系,D系に関しても、エネルギモニタ112、外部シャッタ113、入射光学部114が設けられている。   The apparatus main body 1 corresponds to the four laser processing head units 2, and only one of them (A system) is shown in the figure. As indicated by broken lines in the figure, an energy monitor 112, an external shutter 113, and an incident optical unit 114 are also provided for the other B system, C system, and D system.

それら各系(A系,B系,C系,D系)への切り替えは、折り返しミラー110から折り返しミラー113に至る光路に介在された3つの光路切替器116,117,118を選択的に作動することによって実施される。なお、119a,119b,119c,119dは、A系,B系,C系,D系のそれぞれにおける入射観察光学部である。   Switching to each of these systems (A system, B system, C system, D system) selectively operates the three optical path switches 116, 117, 118 interposed in the optical path from the folding mirror 110 to the folding mirror 113. To be implemented. Reference numerals 119a, 119b, 119c, and 119d denote incident observation optical units in the A system, the B system, the C system, and the D system, respectively.

装置本体部1内には、さらに本発明に関連して、新たに、戻り光センサユニット115が設けられている。この戻り光センサユニット115には、A系,B系,C系,D系のそれぞれに対応して、4個の入射ポート115a,115b,115c,115dが設けられている。これらの入射ポート115a〜115dには、ケーブル3から分岐された各系の戻り光用ファイバ32が接続可能とされている。   In the apparatus main body 1, a return light sensor unit 115 is newly provided in association with the present invention. The return light sensor unit 115 is provided with four incident ports 115a, 115b, 115c, and 115d corresponding to the A system, B system, C system, and D system, respectively. These incident ports 115a to 115d can be connected to return optical fibers 32 of each system branched from the cable 3.

戻り光センサユニット115内には、各入射ポート115a,115b,115c,115dのそれぞれに対応して、4個の光電センサ(図示せず)が内蔵されている。そしてこれらの光電センサのそれぞれによって、各入射ポート115a,115b,115c,115dから導入される戻り光は、対応する強度の電気信号に変換される。こうして変換により得られた電気信号が、後述する所定の監視動作に供されることとなる。   In the return light sensor unit 115, four photoelectric sensors (not shown) are built in corresponding to the respective incident ports 115a, 115b, 115c, and 115d. Each of these photoelectric sensors converts the return light introduced from each of the incident ports 115a, 115b, 115c, and 115d into an electric signal having a corresponding intensity. Thus, the electrical signal obtained by the conversion is subjected to a predetermined monitoring operation described later.

一方、図2に示されるように、ケーブル3内には、加工用レーザ光をレーザ加工用ヘッド部2へと伝播するための加工用ファイバ31と、加工用ヘッド部2へと伝播された加工用のレーザ光の一部を装置本体部1へと戻すための光戻し用の戻り光用ファイバ32とが収容されている。このようなケーブル3は、終端結合部21を介してレーザ加工用ヘッド部2へと結合される。   On the other hand, as shown in FIG. 2, in the cable 3, a processing fiber 31 for propagating the processing laser light to the laser processing head portion 2 and the processing propagated to the processing head portion 2. A return light fiber 32 for returning light for returning a part of the laser light for use to the apparatus main body 1 is accommodated. Such a cable 3 is coupled to the laser processing head unit 2 via the terminal coupling unit 21.

レーザ加工用ヘッド部2には、加工用ファイバ31の終端から出射された加工用レーザ光を平行光に変換するコリメータ機能を有する第1のレンズユニット22と、第1のレンズユニット22で平行光線化された加工用レーザ光を、集光して、図示しない加工対象物に照射するための第2のレンズユニット23とが内蔵されている。こうして、第2のレンズユニット23の作用によって、図示しない加工対象物に対してレーザ光Lが照射され、これによりレーザ溶接、レーザ切断、レーザ穴明けなどといったレーザ加工が適宜に実施されることとなる。   The laser processing head unit 2 includes a first lens unit 22 having a collimator function for converting processing laser light emitted from the end of the processing fiber 31 into parallel light, and parallel light beams generated by the first lens unit 22. A second lens unit 23 for condensing the irradiated laser beam for processing and irradiating it on a workpiece not shown is incorporated. In this way, the laser beam L is irradiated to a workpiece (not shown) by the action of the second lens unit 23, whereby laser processing such as laser welding, laser cutting, and laser drilling is appropriately performed. Become.

終端結合部21の拡大断面図が図3に示されている。同図に示されるように、終端結合部21は、円筒状結合部ケース21a内に、ファイバ固定金具21bを介して、加工光用ファイバ31及び戻り光用ファイバ32を固定するように構成されている。そして、加工用ファイバ31の先端部(出射端部)と戻り光用ファイバ32の先端部(入射端部)との間には、所定の光伝達率をもって、それらの間を光結合するための終端光学素子21cが介在されている。これにより、ケーブル3を終端結合部21内に挿入固定するだけで、加工光用ファイバ31の出射端と、戻り光用ファイバ32の入射端との間を所定の光伝達率をもって簡単に光結合させることができるようになっている。   An enlarged cross-sectional view of the end coupling portion 21 is shown in FIG. As shown in the figure, the terminal coupling portion 21 is configured to fix the processing light fiber 31 and the return light fiber 32 in the cylindrical coupling portion case 21a via the fiber fixing bracket 21b. Yes. And between the front-end | tip part (output end part) of the fiber 31 for processing, and the front-end | tip part (incidence end part) of the return light fiber 32, they are for optical coupling between them with a predetermined | prescribed light transmissivity. A terminal optical element 21c is interposed. As a result, simply by inserting and fixing the cable 3 into the terminal coupling portion 21, the optical coupling between the exit end of the processing light fiber 31 and the incident end of the return light fiber 32 can be easily performed with a predetermined light transmissibility. It can be made to.

そのため、入射光学部114(図1参照)からケーブル3内の加工用ファイバ31へと導入された加工用レーザ光は、加工用ファイバ31内を伝播して、レーザ加工用ヘッド部2へと到達し、第1のレンズユニット22及び第2のレンズユニット23を介して、加工対象物へとレーザ光Lとなって照射される。   Therefore, the processing laser light introduced from the incident optical unit 114 (see FIG. 1) into the processing fiber 31 in the cable 3 propagates through the processing fiber 31 and reaches the laser processing head unit 2. Then, the processing object is irradiated with the laser light L through the first lens unit 22 and the second lens unit 23.

同時に、レーザ加工用ヘッド部2へと到達した加工用レーザ光の一部は、戻り光用ファイバ32の入射端へと導入され、戻り光用ファイバ32を伝播されて、装置本体部1へと戻され、その後ケーブル3から分岐されて、戻り光センサユニット115の4個の入射ポート115a〜115dの対応する1つへと結合されるのである。   At the same time, a part of the processing laser light reaching the laser processing head unit 2 is introduced into the incident end of the return light fiber 32 and propagates through the return light fiber 32 to the apparatus main body unit 1. Returned, then branched off from the cable 3 and coupled to a corresponding one of the four incident ports 115a-115d of the return light sensor unit 115.

次に、戻り光に基づく監視態様の一例を示す説明図が図4に示されている。いま仮に、加工用レーザ光に関して出射指令が内部生成されると(同図(a)参照)、検知期間を規定するオフディレータイマが内部起動され(同図(b)参照)、それよりも僅かに遅れて、加工用レーザ光パルスの出力が開始される(同図(c)参照)。   Next, an explanatory diagram showing an example of a monitoring mode based on return light is shown in FIG. If an emission command is internally generated with respect to the processing laser beam (see (a) in the figure), an off-delay timer that defines the detection period is activated internally (see (b) in the same figure), and slightly less than that. After that, the output of the processing laser light pulse is started (see (c) in the figure).

ケーブルの断線もなくかつ装置本体部内の光学要素のすべてが正常であれば、光路A選択状態にあっては(同図(d)参照)、オフディレータイマがオフする時刻t1より以前に、これに対応するパルス列をもって、センサA(入力)が現れる(同図(e)参照)。そのため、センサA検知用の内部リレーが作動して(同図(g)参照)、時刻t1において正常判定が行われる。   If there is no disconnection of the cable and all the optical elements in the apparatus main body are normal, in the optical path A selection state (see FIG. 4D), this is performed before the time t1 when the off-delay timer is turned off. Sensor A (input) appears with a pulse train corresponding to (see (e) in the figure). Therefore, the internal relay for detecting sensor A is actuated (see (g) in the figure), and normality determination is performed at time t1.

これに対して、ケーブル3の断線などを原因として、時刻t1以前に戻りレーザ光中に対応するパルス列が現れないと(同図(f)参照)、時刻t1が経過した時点で、異常判定が行われ(同図(h)参照)、非常停止出力が発せられて、装置本体部1からの加工用レーザ光の出射は禁止される。   On the other hand, if the corresponding pulse train does not appear in the laser beam returning before the time t1 due to the disconnection of the cable 3 or the like (see FIG. 5F), the abnormality determination is made when the time t1 has elapsed. Is performed (see (h) in the same figure), an emergency stop output is generated, and emission of the processing laser beam from the apparatus main body 1 is prohibited.

同様にして、非選択状態である光路B系において(同図(i)参照)、センサBの入力中にケーブルの断線もなくかつ装置本体部内の光学要素のすべてが正常であれば観察されるはずのないパルスが現れると(同図(j)参照)、時刻t2においてミラー破損との判定が行われ、その旨の出力が発せられることとなる(同図(k)参照)。   Similarly, in the optical path B system in the non-selected state (see (i) in the same figure), it is observed if the cable is not disconnected during the input of the sensor B and all the optical elements in the apparatus main body are normal. When an inevitable pulse appears (see (j) in the figure), it is determined that the mirror is broken at time t2, and an output to that effect is issued (see (k) in the figure).

このように、このような監視態様によれば、戻り光センサユニット115に内蔵される4個の光電センサ(A系,B系,C系,D系)から出力される電気パルスを、当初の出力パルス(光)(同図(c)参照)と照合することによって、ケーブル3の断線のみならず、装置本体部1に内蔵される各種の光学要素における故障や劣化を個別に判断することが可能となるのである。   Thus, according to such a monitoring mode, the electric pulses output from the four photoelectric sensors (A-system, B-system, C-system, and D-system) built in the return light sensor unit 115 are converted into the original pulses. By collating with the output pulse (light) (see (c) in the figure), it is possible to individually determine not only the disconnection of the cable 3 but also failure and deterioration of various optical elements built in the apparatus main body 1. It becomes possible.

しかも、この実施形態によれば、図2に示されるように、レーザ加工用ヘッド部2内には、光電変換に必要な電気光学素子等は一切不要であるから、それらの光学素子の故障や経年劣化を配慮する必要がなくなり、長期にわたり信頼性の高い断線監視、光学素子の損耗監視が可能となるのである。   In addition, according to this embodiment, as shown in FIG. 2, the laser processing head portion 2 does not require any electro-optical elements or the like necessary for photoelectric conversion, This eliminates the need for consideration of aging deterioration, and enables reliable disconnection monitoring and optical element wear monitoring over a long period of time.

なお、以上の実施形態においては、ケーブル3内に加工用ファイバ31と戻り光用ファイバ32との双方を内蔵するようにしたが、これらは別々の2本のケーブルとして、両者を束ねるようにしてもよいであろう。   In the above embodiment, both the processing fiber 31 and the return light fiber 32 are built in the cable 3, but these are bundled as two separate cables. Would be good.

また、以上の実施形態においては、A系統、B系統、C系統、D系統からなる4系統の加工用レーザ光を扱う装置として構成したが、もちろん単純な1系統のみの装置として構成してもよいことは勿論である。   Moreover, in the above embodiment, it was configured as an apparatus that handles four processing laser beams consisting of the A system, the B system, the C system, and the D system. Of course it is good.

本発明は、装置本体部とレーザ加工用ヘッド部とを分離しそれらの間を光ファイバを含むケーブルで結ぶようにしたレーザ加工装置において、ケーブルの断線やレーザ光源に含まれる光学素子の損耗検知のために利用することできる。   The present invention relates to a laser processing apparatus in which an apparatus main body part and a laser processing head part are separated and connected between them by a cable including an optical fiber, in which a cable breakage or wear of an optical element included in a laser light source is detected. Can be used for.

1 装置本体部
2 レーザ加工用ヘッド部
3 ケーブル
21 終端結合部
21a 結合部ケース
21b ファイバ固定金具
21c 終端光学素子
22 第1のレンズユニット
23 第2のレンズユニット
31 加工光用ファイバ
32 戻り光用ファイバ
101 ガイド光発振器
102 折り返しミラー
103 折り返しミラー
104 共振器(HR)
105 第1共振器シャッタ
106 第1集光器
107 第2共振器シャッタ
108 共振器(OC)
109 第2集光器
110 折り返しミラー
111 折り返しミラー
112 エネルギモニタ
113 外部シャッタ
114 入射光学部
115 戻り光センサユニット
115a〜115d A系〜D系の入射ポート
116〜118 光路切替器
119a〜119d 入射観察光学部
L レーザ光
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Apparatus main body part 2 Laser processing head part 3 Cable 21 Termination coupling part 21a Joint part case 21b Fiber fixing bracket 21c Termination optical element 22 1st lens unit 23 2nd lens unit 31 Processing light fiber 32 Return light fiber 101 Guide Light Oscillator 102 Folding Mirror 103 Folding Mirror 104 Resonator (HR)
105 First resonator shutter 106 First condenser 107 Second resonator shutter 108 Resonator (OC)
109 Second condenser 110 Folding mirror 111 Folding mirror 112 Energy monitor 113 External shutter 114 Incident optical unit 115 Return light sensor unit 115a to 115d A system to D system incident port 116 to 118 Optical path switch 119a to 119d Incident observation optical Part L Laser light

Claims (3)

装置本体部と、レーザ加工用ヘッド部と、前記装置本体部と前記レーザ加工用ヘッド部とを繋ぐケーブルとを有し、
前記装置本体部には、加工用のレーザ光を生成するレーザ光源と、レーザ光源から出射される加工用のレーザ光をオンオフ可能なシャッタとが少なくとも含まれており、
前記ケーブルには、前記装置本体部のシャッタを介してオンオフされる加工用のレーザ光を前記レーザ加工用ヘッド部へと伝播させるための光ファイバが含まれており、かつ
前記レーザ加工用ヘッド部には、前記ケーブル内の前記光ファイバを介して導入された加工用のレーザ光を加工対象物に集光して照射するための光学系が含まれており、さらに
前記ケーブル内の光ファイバを介してレーザ加工用ヘッド部へと伝播された前記加工用のレーザ光の状態を前記装置本体部内の前記シャッタのオンオフ状態と連動して監視するための加工用レーザ光監視手段を有するレーザ加工装置であって、
前記加工用レーザ光監視手段が、
前記加工用ヘッド部へと伝播された前記加工用のレーザ光の一部を前記装置本体部へと戻すための光戻し用の光ファイバと、
前記装置本体部にあって、前記光戻し用の光ファイバから出射される戻り光を光電変換して検出する戻り光センサとを含む、ことを特徴とするレーザ加工装置。
An apparatus main body, a laser processing head, and a cable connecting the apparatus main body and the laser processing head.
The apparatus main body includes at least a laser light source that generates laser light for processing, and a shutter that can turn on and off the processing laser light emitted from the laser light source,
The cable includes an optical fiber for propagating a laser beam for processing, which is turned on / off via a shutter of the apparatus main body, to the laser processing head unit, and the laser processing head unit Includes an optical system for condensing and irradiating a processing laser beam introduced through the optical fiber in the cable onto an object to be processed, and further including an optical fiber in the cable. A laser processing apparatus having processing laser light monitoring means for monitoring the state of the processing laser light propagated to the laser processing head section via the on / off state of the shutter in the apparatus main body section Because
The processing laser light monitoring means comprises:
An optical fiber for returning light for returning a part of the processing laser light propagated to the processing head part to the apparatus main body part;
A laser processing apparatus, comprising: a return light sensor that is in the apparatus main body and photoelectrically converts and detects return light emitted from the optical fiber for returning light.
前記光戻し用の光ファイバが、前記ケーブル内に含まれている、ことを特徴とする請求項1に記載のレーザ加工装置。 The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the optical fiber for returning light is included in the cable. 前記ケーブルの終端と前記レーザ加工用ヘッド部とを結合するための終端結合部には、前記加工用の光ファイバの出射端と前記戻し用の光ファイバの入射端との間を光結合するための光学素子が含まれている、ことを特徴とする請求項2に記載のレーザ加工装置。 An end coupling portion for coupling the end of the cable and the laser processing head is for optically coupling between the exit end of the processing optical fiber and the entrance end of the return optical fiber. The laser processing apparatus according to claim 2, wherein the optical element is included.
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