JP2012076104A - レーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ光の出力を正確にモニタすることができるレーザ加工装置を提供すること。
【解決手段】レーザ光を出力するレーザ発振器と、レーザ光の一部を分岐して取り出すための分岐用ミラーと、分岐手段により取り出されたレーザ光を検出するフォトディテクタと、フォトディテクタによるレーザ光の出力に応じたレベルの電気信号を増幅して出力するオペアンプと、オペアンプの出力信号をＡ／Ｄ変換して出力するＡ／Ｄ変換器と、レーザ光が出力されていない状態におけるＡ／Ｄ変換器の出力値を初期値Ｗ１として記憶（ステップＳ２）し、その時々のＡ／Ｄ変換器の出力値Ｗ２と初期値Ｗ１の差分をモニタ値Ｗｍとして算出する（ステップＳ５）制御装置と、を備えた。
【選択図】図３

Description

本発明は、レーザ加工装置に関するものである。

従来から、例えば、レーザ媒質を励起させてレーザ光を出力（出射）するレーザ発振器を備えるとともに、レーザ発振器から出力されたレーザ光を加工対象物に照射することで、加工対象物に文字等をマーキングするレーザ加工装置がある。このようなレーザ加工装置の中には、レーザ発振器を制御する制御装置から与えられる情報を表示する表示器を備えたものが提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２０００−２２２５０号公報

ところで、レーザ加工装置に備えられた表示器では、例えば、レーザ発振器から出射されるレーザ光の出力のモニタ結果（測定結果）を表示することが行われている。レーザ光の出力をモニタする構成としては、レーザ発振器から出射されたレーザ光の一部を分岐させて取り出す分岐ミラー、分岐させたレーザ光を受光して電気信号を出力する光電変換器、光電変換器の電気信号を増幅するオペアンプ、及び増幅された電気信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器を備えたものが知られている。この場合、制御装置は、Ａ／Ｄ変換器の出力値をモニタ値（測定値）とし、そのモニタ値（レーザ光の出力）を表示器に表示させる。また、取得したモニタ値は、レーザ光の出力が決められた出力（設定出力）となるようにレーザ発振器をフィードバック制御するためにも用いられる。

しかしながら、例えば、光電変換器としてフォトダイオードなどを用いた場合には、レーザ光を受光していない場合であっても、暗電流が流れることが知られている。また、オペアンプには、オフセット電圧があることが知られている。すなわち、制御装置がＡ／Ｄ変換器から取得する出力値には、光電変換器でレーザ光を受光したことに基づき出力される出力値とは別の要因により発生する出力値が上乗せされる。このため、例えば、レーザ発振器から出射されるレーザ光のモニタ値が閾値未満となったか否かに基づきレーザ発振器の出力異常を検知する場合には、実際にはレーザ光の出力が低下しているにも係わらず出力異常を検知できず、エラー報知が遅れてしまう問題がある。

このため、一般には、分圧抵抗を設けるなどして、レーザ加工装置の製造時といった一定条件のもと、レーザ光を出射していない状態におけるオペアンプの出力電圧をゼロにすることが行われている。しかしながら、一定条件のもとでオペアンプの出力電圧をゼロにする構成では、フォトダイオードの暗電流やオペアンプのオフセット電圧が温度によって変動することに代表されるように、環境変化に起因する出力値の発生を回避できない。このため、従来のレーザ加工装置では、外的要因の影響を受けてレーザ光の出力のモニタが不正確になる虞があった。

本発明の目的は、レーザ光の出力を正確にモニタすることができるレーザ加工装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明では、加工対象物に照射するためのレーザ光を出力するレーザ発振器と、前記レーザ光の光路に設けられ、前記レーザ光の一部を分岐して取り出すための分岐手段と、前記分岐手段により取り出されたレーザ光を検出する光電変換手段と、前記光電変換手段によるレーザ光の出力に応じたレベルの電気信号を増幅して出力するオペアンプと、前記オペアンプの出力信号をＡ／Ｄ変換して出力するＡ／Ｄ変換手段と、前記レーザ光が出力されていない状態における前記Ａ／Ｄ変換手段の出力値を初期値として記憶し、その時々の前記Ａ／Ｄ変換手段の出力値と前記初期値の差分を前記レーザ光の出力のモニタ値として算出するモニタ値算出手段と、を備えたことを要旨とする。

これによれば、レーザ光が出力されていない状態におけるＡ／Ｄ変換手段の出力値を初期値として記憶するとともに、その時々のＡ／Ｄ変換手段の出力値と記憶している初期値との差分をレーザ光の出力のモニタ値とする。したがって、環境変化といった外的要因が発生した場合であっても、レーザ光が出力されていない状態における初期値をもとにモニタ値が算出されるため、レーザ光の出力を正確にモニタすることができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のレーザ加工装置において、ヘッド部に前記分岐手段、前記光電変換手段、前記オペアンプ、及び前記Ａ／Ｄ変換手段が配設されるとともに、本体部に前記レーザ発振器、及び前記ヘッド部に配設された制御対象機器を制御する機器制御手段が配設され、前記レーザ発振器から出力されたレーザ光は、前記ヘッド部と前記本体部とを接続する光ファイバにより前記ヘッド部に伝送されることを要旨とする。

これによれば、レーザ発振器を本体部に配設するとともにレーザ光を光ファイバでヘッド部へ伝送するため、ヘッド部を小型化できる。そして、ヘッド部へ伝送されるレーザ光の出力が、光ファイバの設置状態（取り回し）の影響を受けて低下している場合であっても、レーザ光の出力を正確にモニタすることができる。

請求項３に記載の発明では、請求項２に記載のレーザ加工装置において、前記ヘッド部は、前記本体部に対して着脱可能に構成され、前記ヘッド部には、前記Ａ／Ｄ変換手段の出力値を記憶する記憶手段をさらに設けたことを要旨とする。

これによれば、ヘッド部においてＡ／Ｄ変換手段の出力値を記憶しておくことができる。このため、例えば、ヘッド部を異なる本体部に接続した場合であっても、ヘッド部の記憶手段から記憶内容を読み出すことで、過去のＡ／Ｄ変換手段の出力値を参照することができる。

請求項４に記載の発明では、請求項１〜請求項３のうち何れか一項に記載のレーザ加工装置において、前記モニタ値に基づいて前記レーザ光の出力を表示する表示手段をさらに備えたことを要旨とする。

これによれば、算出したモニタ値に基づいてレーザ光の出力が表示手段にて表示される。このため、環境変化といった外的要因が発生した場合であっても、正確なレーザ光の出力を表示手段に表示することができる。

請求項５に記載の発明では、請求項１〜請求項４のうち何れか一項に記載のレーザ加工装置において、前記モニタ値に基づいて、決められた前記レーザ光の出力となるように前記レーザ発振器を制御する発振制御手段をさらに備えたことを要旨とする。

これによれば、算出したモニタ値に基づいて、決められたレーザ光の出力となるようにレーザ発振器が制御される。このため、環境変化といった外的要因が発生した場合であっても、決められた出力のレーザ光をレーザ発振器から出力させることができる。

請求項６に記載の発明では、請求項１〜請求項５のうち何れか一項に記載のレーザ加工装置において、前記モニタ値に基づいて前記レーザ光の出力の低下を検知する検知手段と、前記検知手段が前記レーザ光の出力の低下を検知した場合にその旨を報知する報知手段と、をさらに備えたことを要旨とする。

これによれば、算出したモニタ値に基づいてレーザ光の出力の低下が検知されるとともに、その旨が報知される。このため、環境変化といった外的要因が発生した場合であっても、レーザ光の出力の低下を正確に検知するとともに報知することができる。

請求項７に記載の発明では、請求項１〜請求項６のうち何れか一項に記載のレーザ加工装置において、前記モニタ値に基づいて前記レーザ光の出力の低下を検知する検知手段が前記レーザ光の出力の低下を検知した場合に、前記レーザ発振器から前記レーザ光を出力することを規制する規制手段をさらに備えたことを要旨とする。

これによれば、算出したモニタ値に基づいてレーザ光の出力の低下が検知されるとともに、レーザ光の出力が規制される。このため、環境変化といった外的要因が発生した場合であっても、レーザ光の出力の低下を正確に検知してレーザ光の出力を規制することができる。

請求項８に記載の発明では、請求項６又は請求項７に記載のレーザ加工装置において、前記検知手段は、前記レーザ発振器からレーザ光の出力を開始した際の前記Ａ／Ｄ変換手段の出力値、及び前記モニタ値の何れか一方を基準値として記憶するとともに、前記基準値に対応するその時々の値と前記基準値との差分が予め定めた閾値に達した場合に前記レーザ光の出力が低下したと判定することを要旨とする。

これによれば、レーザ発振器からレーザ光の出力を開始した際のＡ／Ｄ変換手段の出力値、又はモニタ値を基準値として記憶するとともに、記憶した基準値に対応するその時々の値と基準値との差分が予め定めた閾値に達した場合にレーザ光の出力が低下したと判定する。このため、レーザ光の出力が環境変化といった外的要因とは別の原因で低下したことを正確に検出することができる。

請求項９に記載の発明では、請求項１〜請求項８のうち何れか一項に記載のレーザ加工装置において、前記レーザ光の出力のモニタを開始させるモニタ開始指令を出すモニタ開始指令手段をさらに備え、前記モニタ値算出手段は、前記モニタ開始指令に基づいて、前記レーザ光が出力されていない状態における前記Ａ／Ｄ変換手段の出力値を前記初期値として記憶することを要旨とする。

これによれば、モニタ開始指令に基づいて、モニタ値を算出するための初期値が更新して記憶される。このため、モニタ開始指令がなされた時点における環境に応じた初期値によってモニタ値を算出することができる。

請求項１０に記載の発明では、請求項１〜請求項９のうち何れか一項に記載のレーザ加工装置において、前記レーザ光の照射による加工を開始させる加工開始指令を出す加工開始指令手段をさらに備え、前記モニタ値算出手段は、前記加工開始指令に基づいて、前記レーザ光が出力されていない状態における前記Ａ／Ｄ変換手段の出力値を前記初期値として記憶することを要旨とする。

これによれば、加工開始指令に基づいて、モニタ値を算出するための初期値が更新して記憶される。このため、加工開始指令がなされた時点における環境に応じた初期値によってモニタ値を算出することができる。

本発明によれば、レーザ光の出力を正確にモニタすることができる。

実施形態におけるレーザマーキング装置の概略構成を示す斜視図。 レーザマーキング装置の概略構成を示すブロック図。 レーザマーキング装置の制御内容を示すフローチャート。

以下、本発明をレーザマーキング装置に具体化した一実施形態を図面にしたがって説明する。
図１に示すように、レーザ加工装置としてのレーザマーキング装置１は、レーザ光Ｌを出射（出力）するための本体部としてのコントローラ２を備えている。コントローラ２には、光ファイバからなるファイバケーブル３を介してヘッド部としてのヘッド４が接続されている。また、コントローラ２には、電気ケーブル５を介してヘッド４が接続されているとともに、コントローラ２には、電気ケーブル６を介してコンソール７が接続されている。そして、レーザマーキング装置１は、載置台８に載置された加工対象物Ｗのマーキング面Ｗａ上に所望の文字、図形、記号（以下、文字等という）をマーキング（レーザ加工）するようになっている。

ヘッド４の下面には、レーザ光Ｌが出射される窓部９が形成されている。そして、ヘッド４は、窓部９が加工対象物Ｗのマーキング面Ｗａと対向するように配置される。
図２に示すように、コントローラ２は、レーザ発振器２０（例えば、ファイバレーザ発振器）を備え、レーザ発振器２０からレーザ光Ｌが出射される。レーザ発振器２０から出射されたレーザ光Ｌは、ファイバケーブル３に送られ、ファイバケーブル３を通してヘッド４に送られる（伝送される）。図１に示すように、ヘッド４においてファイバケーブル３の一端（ヘッド側端）は、ビームエキスパンダ収納部１０に接続されている。ヘッド４とコントローラ２とは、ファイバケーブル３、及び電気ケーブル５の一端（ヘッド側端）をヘッド４から取り外すことで接続状態を容易に解除できる。すなわち、ヘッド４は、コントローラ２に対して着脱可能に構成されている。ビームエキスパンダ収納部１０には、ビームエキスパンダ３０（図２参照）が収納されており、ファイバケーブル３からのレーザ光Ｌがビームエキスパンダ３０に送られる。

図２に示すように、ヘッド４において、レーザ光Ｌの光路途中には、レーザ発振器２０側から順に、第１ガルバノミラー４０Ｘ、第２ガルバノミラー４０Ｙ、及び集光レンズ５０が配設されている。そして、ビームエキスパンダ３０からのレーザ光Ｌは、第１及び第２ガルバノミラー４０Ｘ，４０Ｙに入射される。

第１及び第２ガルバノミラー４０Ｘ，４０Ｙは、それぞれ対応する第１及び第２ガルバノモータ４１Ｘ，４１Ｙに対し、第１及び第２ガルバノモータ４１Ｘ，４１Ｙの駆動により回動可能に連結されている。第１及び第２ガルバノモータ４１Ｘ，４１Ｙは、第１及び第２ガルバノミラー４０Ｘ，４０Ｙを互いに略直交する軸を中心としてそれぞれ回動させるようになっている。そして、第１及び第２ガルバノミラー４０Ｘ，４０Ｙは、ビームエキスパンダ３０からのレーザ光Ｌを反射し、その出射方向を変更させるようになっている。具体的には、第１ガルバノミラー４０Ｘは、回動して加工対象物Ｗに向けて照射するレーザ光Ｌを、そのマーキング面Ｗａの一方向（Ｘ方向、図１参照）に走査させるようになっている。また、第２ガルバノミラー４０Ｙは、回動して加工対象物Ｗに向けて照射するレーザ光Ｌを、そのマーキング面ＷａのＸ方向に対して直交する方向（Ｙ方向、図１参照）に走査させるようになっている。したがって、加工対象物Ｗに向けて照射するレーザ光Ｌは、第１及び第２ガルバノミラー４０Ｘ，４０Ｙにより、加工対象物Ｗのマーキング面Ｗａに対して、Ｘ方向及びＹ方向に走査されるようになっている。

また、レーザ光Ｌの光路上におけるビームエキスパンダ３０と第１及び第２ガルバノミラー４０Ｘ，４０Ｙとの間には、レーザ光Ｌの一部（例えば１〜２％）を分岐して取り出すための分岐用ミラー７０が設けられている。本実施形態では、分岐用ミラー７０が分岐手段となる。分岐用ミラー７０により取り出されたレーザ光Ｌｓは、光電変換手段（光電変換器）としてのフォトディテクタ７１に送られる。フォトディテクタ７１は、受光したレーザ光Ｌｓの出力（強度）のレベル（高さ）に応じた電気信号を出力し、光電変換を行う。

フォトディテクタ７１には、第１オペアンプ７２ａが接続されているとともに、第１オペアンプ７２ａには、第２オペアンプ７２ｂが接続されている。第１オペアンプ７２ａは、フォトディテクタ７１から入力した光電変換後の電気信号を増幅して出力する。第２オペアンプ７２ｂは、第１オペアンプ７２ａが出力した電気信号を増幅して出力する。

第２オペアンプ７２ｂには、Ａ／Ｄ変換手段としてのＡ／Ｄ変換器（信号変換器）７３が接続されている。Ａ／Ｄ変換器７３は、第２オペアンプ７２ｂが出力する増幅後の電気信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換する。以下の説明では、アナログ信号からデジタル信号への変換を単に「Ａ／Ｄ変換」とも示す。Ａ／Ｄ変換器７３は、電気ケーブル５を介してコントローラ２に接続されている。

コントローラ２には、前述のレーザ発振器２０に加えて、レーザマーキング装置１の動作を統括的に制御するための制御装置８０が設けられている。この制御装置８０は、Ａ／Ｄ変換器７３と電気ケーブル５を介して接続されており、Ａ／Ｄ変換器７３が出力するデジタル信号を入力する。したがって、制御装置８０は、分岐用ミラー７０により分岐して取り出されたレーザ光Ｌｓのレベル（強さ）に応じた出力値を取り込むことができる。

制御装置８０は、メモリ８０ａを備えているとともに、このメモリ８０ａには、印字される文字等のマーキング情報が記憶されている。マーキング情報は、文字等を構成する各線分の始点及び終点の座標値、及びレーザ光Ｌの照射により形成される線分の太さ等の情報を含む。また、制御装置８０は、レーザ発振器２０、第１及び第２ガルバノモータ４１Ｘ，４１Ｙにそれぞれ接続されている。制御装置８０は、レーザ発振器２０を制御してレーザ光Ｌを出射させるとともに、マーキング情報などに基づき第１及び第２ガルバノモータ４１Ｘ，４１Ｙを駆動制御することでレーザ光Ｌを２次元的に走査し、加工対象物Ｗのマーキング面Ｗａに文字等をマーキングする。本実施形態では、第１及び第２ガルバノモータ４１Ｘ，４１Ｙが制御対象機器となり、制御装置８０が機器制御手段として機能する。

また、制御装置８０は、電気ケーブル６を介してコンソール７に接続されている。コンソール７は、設定機能と表示機能を有している。コンソール７には、レーザ発振器２０から出射されているレーザ光Ｌの出力（ワット値）や、レーザマーキング装置１の設定情報を表示する表示手段としての表示部７ａが設けられている。

また、コンソール７には、オペレータがレーザマーキング装置１の各種設定を行うためのボタンを備えた操作部７ｂが設けられている。本実施形態のレーザマーキング装置１では、操作部７ｂを操作することにより、文字等のマーキング（レーザ加工）を行う際の設定情報（例えば、Ｘ軸及びＹ軸での原点位置や、マーキングする文字等の種類、及びレーザ加工に用いるレーザ光Ｌの出力（ワット値））を入力できる。また、操作部７ｂには、入力した設定情報（設定内容）でマーキング（レーザ加工）動作を開始させるための印字スタートボタンＳＢが設けられている。

コンソール７は、操作部７ｂの操作により入力された設定情報を示す設定信号を制御装置８０に出力するとともに、その設定情報を表示部７ａに表示させる。また、コンソール７は、印字スタートボタンＳＢの押下操作に基づき、加工開始指令としての加工トリガ信号を制御装置８０に出力する。なお、制御装置８０は、コンソール７から設定信号を入力すると、入力した設定信号に示される設定情報をメモリ８０ａに記憶させる。本実施形態では、印字スタートボタンＳＢを備えたコンソール７が加工開始指令手段として機能する。

次に、制御装置８０がレーザ光Ｌの出力をモニタするための制御内容について説明する。
図３に示すように、制御装置８０は、コンソール７から加工トリガ信号としての印字スタートボタンＳＢの操作信号を入力したか否かを判定する（ステップＳ１）。コンソール７の印字スタートボタンＳＢが押下されると、制御装置８０は、ステップＳ２に移行して、その時点でヘッド４（Ａ／Ｄ変換器７３）から入力しているＡ／Ｄ変換器７３の出力値（Ａ／Ｄ変換値）を初期値Ｗ１とし、その初期値Ｗ１をメモリ８０ａに記憶させる。すなわち、制御装置８０は、加工トリガ信号に基づいて、レーザ光Ｌが出射されていない状態におけるＡ／Ｄ変換器７３の出力値を初期値Ｗ１として記憶させる。このように、制御装置８０は、加工トリガ信号を入力する毎に初期値Ｗ１を記憶させる。

次に、制御装置８０は、ステップＳ３でレーザ発振器２０を制御してレーザ光Ｌを出射させるとともに、メモリ８０ａに記憶した設定情報に基づき第１及び第２ガルバノモータ４１Ｘ，４１Ｙを駆動制御し、加工対象物Ｗのマーキング面Ｗａに文字等をマーキングする。

また、初期値Ｗ１を記憶させた制御装置８０は、レーザ光Ｌの出力のモニタ（監視）を開始する。具体的には、まず、制御装置８０は、ステップＳ４で、ヘッド４（Ａ／Ｄ変換器７３）から入力しているＡ／Ｄ変換器７３の出力値（Ａ／Ｄ変換値）を出力値Ｗ２として取得する。このとき、制御装置８０は、レーザ光Ｌの出射を開始させてから、フォトディテクタ７１がレーザ光Ｌｓを受光して出力する電気信号のレベルが安定する（略一定になる）のに要する時間の経過後におけるＡ／Ｄ変換器７３の出力値Ｗ２を取得する。次に、制御装置８０は、ステップＳ５で、取得した出力値Ｗ２からメモリ８０ａに記憶させた初期値Ｗ１を減算して差分を算出するとともに、その差分をモニタ値Ｗｍとする。したがって、本実施形態では、制御装置８０がモニタ値算出手段として機能する。

次に、制御装置８０は、ステップＳ６において、ステップＳ５の処理で算出したモニタ値Ｗｍに基づいてレーザ光Ｌの出力（ワット値）を取得するとともに、その取得した出力の表示を指示する信号をコンソール７に出力し、レーザ光Ｌの出力（ワット値）を表示部７ａに表示させる。なお、モニタ値Ｗｍに基づきレーザ光Ｌの出力（ワット値）を取得するには、例えば、モニタ値Ｗｍとレーザ光Ｌの出力（ワット値）を対応付けたマップデータにより取得したり、計算式により算出したりすればよい。

続けて、制御装置８０は、ステップＳ７で、レーザ加工（マーキング）が終了したか否かを判定し、レーザ加工の終了でないとステップＳ３に戻る。その一方で、制御装置８０は、ステップＳ７においてレーザ加工が終了であると、レーザ光Ｌの出力のモニタを終了する。したがって、制御装置８０は、加工トリガ信号を入力してからレーザ加工（マーキング）が終了する迄の間（以下、レーザ加工期間という）、ステップＳ３〜Ｓ７の処理を繰り返し実行する。したがって、レーザ加工期間は、制御装置８０がレーザ光Ｌの出力をモニタする出力モニタ期間ともいえる。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）制御装置８０は、レーザ光Ｌが出射（出力）されていない状態におけるＡ／Ｄ変換器７３の出力値を初期値Ｗ１として記憶するとともに、その時々のＡ／Ｄ変換器７３の出力値Ｗ２と記憶している初期値Ｗ１との差分をレーザ光Ｌの出力のモニタ値Ｗｍとする。したがって、環境変化（温度変化や、湿度変化など）といった外的要因が発生した場合であっても、レーザ光Ｌが出力されていない状態における初期値Ｗ１をもとにモニタ値Ｗｍが算出されるため、レーザ光Ｌの出力を正確にモニタすることができる。

（２）コンソール７の表示部７ａでは、算出したモニタ値Ｗｍをもとにレーザ光Ｌの出力（ワット値）が表示される。このため、環境変化といった外的要因が発生した場合であっても、正確なレーザ光Ｌの出力を表示部７ａに表示することができる。

（３）制御装置８０は、加工トリガ信号に基づいて、レーザ光Ｌが出射されていない状態におけるＡ／Ｄ変換器７３の出力値（Ａ／Ｄ変換値）を初期値Ｗ１として記憶させる。このため、印字スタートボタンＳＢの操作がなされた時点における環境に応じた初期値Ｗ１によってモニタ値Ｗｍを算出することができる。

（４）制御装置８０は、加工トリガ信号を入力する毎に初期値Ｗ１を記憶させる。すなわち、マーキング（レーザ加工）を開始する毎にモニタ値Ｗｍを算出するための初期値Ｗ１を更新して記憶させ、レーザ光Ｌの出力をより正確にモニタできる。

なお、上記実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
・上記実施形態において、ヘッド４にＡ／Ｄ変換器７３の出力値（ログ）を記憶する記憶手段としての記憶装置（メモリ）を設けてもよい。この場合、Ａ／Ｄ変換器７３は、制御装置８０、及びヘッド４の記憶装置にデジタル信号を出力してもよく、ヘッド４の記憶装置を介して制御装置８０にデジタル信号を出力してもよい。このように構成すれば、ヘッド４において、Ａ／Ｄ変換器７３の出力値を記憶しておくことができる。このため、例えば、ヘッド４を異なるコントローラ２に接続した場合であっても、ヘッド４の記憶装置から記憶内容（ログ）を読み出すことで、過去のＡ／Ｄ変換器７３の出力値を参照できる。

・上記実施形態において、制御装置８０は、レーザ加工期間において、ステップＳ５で算出したモニタ値Ｗｍから取得されるレーザ光Ｌの出力（ワット値）が、コンソール７から入力した設定信号（設定情報）に示されるレーザ光Ｌの出力（ワット値）と一致するようにレーザ発振器２０を制御するフィードバック制御を行ってもよい。このように構成すれば、環境変化といった外的要因が発生した場合であっても、決められた出力のレーザ光Ｌをレーザ発振器２０から出力させることができる。この場合、制御装置８０が発振制御手段として機能する。

・上記実施形態において、制御装置８０は、レーザ加工期間において、ステップＳ５で算出したモニタ値Ｗｍから取得されるレーザ光Ｌの出力が、予め定めた閾値Ｌ１に達しているか否かのエラー判定を行ってもよい。このエラー判定の判定結果が否定の場合、制御装置８０は、レーザ発振器２０の劣化に伴うレーザ光の出力の低下を検知し、レーザ発振器２０のエラー表示を指示する信号をコンソール７に出力する。この場合、コンソール７の表示部７ａでは、レーザ発振器２０のエラー報知がなされる（以下、別例（ａ）と示す）。このように構成すれば、環境変化といった外的要因が発生した場合であっても、レーザ光Ｌの出力の低下を正確に検知して報知することができる。本別例では、制御装置８０が検知手段として機能するとともに、表示部７ａが報知手段として機能する。なお、レーザ発振器２０のエラー報知は、スピーカによる音声出力などにより行ってもよい。

・上記実施形態、又は別例（ａ）において、制御装置８０は、前記エラー判定の判定結果が否定の場合、レーザ発振器２０を制御してレーザ光Ｌの出力を停止させてもよい（以下、別例（ｂ）と示す）。また、この場合には、エラー報知をするためのエラー判定に用いる閾値Ｌ１とは別に、レーザ光Ｌの出力を規制するためのエラー判定に用いる閾値Ｌ２を設定するとともに、閾値Ｌ２として閾値Ｌ１より低い閾値を設定してもよい。このように構成すれば、レーザ光Ｌの出力の低下が軽度である場合にエラー報知を行う一方で、レーザ光Ｌの出力の低下がより大きい場合にレーザ光Ｌの出力を規制できる。本別例では、制御装置８０がレーザ発振器２０からレーザ光Ｌを出力することを規制する規制手段として機能する。

・上記別例（ａ）又は（ｂ）において、制御装置８０は、レーザ発振器２０からレーザ光Ｌの出射（出力）を開始した際の出力値Ｗ２、又はモニタ値Ｗｍを基準値Ｗｓとして記憶するとともに、基準値Ｗｓに対応するその時々の値と基準値Ｗｓとの差分が予め定めた閾値に達した場合にレーザ光Ｌの出力が低下したと判定するようにしてもよい（以下、別例（ｃ）と示す）。この場合、制御装置８０は、加工トリガ信号を入力してから１回目（初回）のステップＳ４の処理（図３に示す）において、Ａ／Ｄ変換器７３の出力値Ｗ２を基準値Ｗｓとして記憶するか、又は１回目のステップＳ５の処理において、算出したモニタ値Ｗｍを基準値Ｗｓとして記憶すればよい。そして、出力値Ｗ２を基準値Ｗｓとして記憶した場合には、その時々の出力値Ｗ２と基準値Ｗｓとの差分に基づきエラー判定を行う一方で、モニタ値Ｗｍを基準値Ｗｓとして記憶した場合には、その時々のモニタ値Ｗｍと基準値Ｗｓとの差分に基づきエラー判定を行う。この場合にも、エラー報知をするためのエラー判定に用いる閾値Ｌ１とは別に、レーザ光Ｌの出力を規制するためのエラー判定に用いる閾値Ｌ２を設定してもよく、また閾値Ｌ２として閾値Ｌ１より高い閾値を設定してもよい。なお、本別例における閾値Ｌ１，Ｌ２は、基準値Ｗｓを基準とした場合の変化量（減少量）を示す。したがって、本別例では、基準値Ｗｓから閾値Ｌ１，Ｌ２に定めた変化量だけ対応する値が低下した場合に、レーザ光Ｌの出力が低下したと判定される。このように構成すれば、レーザ光Ｌの出力が環境変化といった外的要因とは別の原因で低下したことを正確に検出することができる。

・上記実施形態、又は上記別例（ａ）〜（ｃ）において、制御装置８０は、加工トリガ信号の入力に代えて、又は加えて異なる制御信号の入力に基づきレーザ光Ｌの出力のモニタ（監視）を開始してもよい。具体的に言えば、制御装置８０は、コンソール７に設けられたモニタ開始ボタンの操作信号（モニタ開始信号）を入力した場合、図２において二点鎖線で示すシャッタＳＴを遮蔽状態（位置）へ動作させ、レーザ光Ｌが加工対象物Ｗに向けて照射されないように遮断（遮蔽）する。次に、制御装置８０は、モニタ開始信号に基づいて、レーザ光Ｌが出射されていない状態におけるＡ／Ｄ変換器７３の出力値を初期値Ｗ１として記憶させる。次に、制御装置８０は、レーザ発振器２０を制御してレーザ光Ｌを出射させるとともに、ヘッド４（Ａ／Ｄ変換器７３）から入力しているＡ／Ｄ変換器７３の出力値（Ａ／Ｄ変換値）を出力値Ｗ２として取得する。次に、制御装置８０は、取得した出力値Ｗ２からメモリ８０ａに記憶させた初期値Ｗ１を減算して差分を算出するとともに、その差分をモニタ値Ｗｍとする。また、制御装置８０は、モニタ値Ｗｍに基づきコンソール７の表示部７ａにレーザ光Ｌの出力を表示させる。そして、制御装置８０は、モニタ開始ボタンの操作信号、又は加工トリガ信号を入力する迄の間、出力値Ｗ２の取得、モニタ値Ｗｍの算出、及びレーザ光Ｌの出力の表示を繰り返し行う。また、制御装置８０は、モニタ開始ボタンの操作信号を入力した場合、レーザ発振器２０を制御してレーザ光Ｌの出力を停止させる。また、制御装置８０は、加工トリガ信号を入力した場合、シャッタＳＴを非遮蔽状態（位置）へ動作させてレーザ光Ｌを加工対象物Ｗに照射させる。なお、この場合、レーザ加工期間中にレーザ光Ｌの出力のモニタを行わない構成としてもよい。本別例では、モニタ開始信号がモニタ開始指令となり、コンソール７がモニタ開始指令手段となる（以下、別例（ｄ）と示す）。

・上記別例（ａ）〜（ｄ）において、レーザ光Ｌの出力の表示を行わなくてもよい。ただし、レーザ光Ｌの出力をオペレータに把握させる観点から、上記別例（ａ）〜（ｄ）のように構成することが好ましい。

・上記実施形態において、加工開始毎に初期値Ｗ１を記憶させたが、そのタイミングを変更してもよい。例えば、制御装置８０は、初期値Ｗ１を記憶してから一定期間（例えば５分間）が経過する迄の間、加工トリガ信号を入力しても初期値Ｗ１の書き換えを行わないようにしてもよい。この場合、制御装置８０は、前記一定期間の経過後、最初に入力した加工トリガ信号に基づいて初期値Ｗ１を記憶する。また、例えば、もっと長い周期となるレーザマーキング装置１の電源投入時毎に初期値Ｗ１を記憶させてもよい。他にも、コンソール７に初期設定ボタンを設け、その初期設定ボタンが操作されたことを契機に初期値Ｗ１を記憶させてもよい。さらに、制御装置８０は、レーザ加工期間において、レーザ発振器２０からレーザ光Ｌを出力していない期間におけるヘッド４（Ａ／Ｄ変換器７３）の出力値を初期値Ｗ１として記憶してもよい。

・上記実施形態において、フォトディテクタ７１に代えて、光電変換手段としてフォトダイオードを設けてもよい。
・上記実施形態において、表示部７ａは、レーザ光Ｌの出力を数値で表示するもの以外にも、例えば、色などで表現してもよい。

・上記実施形態において、コントローラ２、ヘッド４、及びコンソール７のうち少なくとも２つを一体に形成したレーザ加工装置としてもよい。例えば、コントローラ２とヘッド４を一体に形成してもよく、全てを一体に形成してもよい。

・上記実施形態において、第１オペアンプ７２ａ、及び第２オペアンプ７２ｂの何れかを省略してもよい。
・上記実施形態において、異なるレーザ加工装置に具体化してもよい。例えば、レーザ溶接機、レーザ穴あけ機、及びレーザ切断機などに具体化してもよい。

１…レーザマーキング装置（レーザ加工装置）、７…コンソール（加工開始指令手段、モニタ開始指令手段）、７ａ…表示部（表示手段、報知手段）、２０…レーザ発振器、４１Ｘ…第１ガルバノモータ４１Ｘ（制御対象機器）、４１Ｙ…第２ガルバノモータ（制御対象機器）、７０…分岐用ミラー（分岐手段）、７１…フォトディテクタ（光電変換手段）、７２ａ…第１オペアンプ、７２ｂ…第２オペアンプ、７３…Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ変換手段）、８０…制御装置（モニタ値算出手段、機器制御手段、発振制御手段、検知手段、規制手段）、Ｌ１，Ｌ２…閾値、Ｌ，Ｌｓ…レーザ光、Ｗ…加工対象物、Ｗ１…初期値、Ｗ２…出力値、Ｗｍ…モニタ値、Ｗｓ…基準値。

Claims (10)

1. 加工対象物に照射するためのレーザ光を出力するレーザ発振器と、
   前記レーザ光の光路に設けられ、前記レーザ光の一部を分岐して取り出すための分岐手段と、
   前記分岐手段により取り出されたレーザ光を検出する光電変換手段と、
   前記光電変換手段によるレーザ光の出力に応じたレベルの電気信号を増幅して出力するオペアンプと、
   前記オペアンプの出力信号をＡ／Ｄ変換して出力するＡ／Ｄ変換手段と、
   前記レーザ光が出力されていない状態における前記Ａ／Ｄ変換手段の出力値を初期値として記憶し、その時々の前記Ａ／Ｄ変換手段の出力値と前記初期値の差分を前記レーザ光の出力のモニタ値として算出するモニタ値算出手段と、を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
2. ヘッド部に前記分岐手段、前記光電変換手段、前記オペアンプ、及び前記Ａ／Ｄ変換手段が配設されるとともに、
   本体部に前記レーザ発振器、及び前記ヘッド部に配設された制御対象機器を制御する機器制御手段が配設され、
   前記レーザ発振器から出力されたレーザ光は、前記ヘッド部と前記本体部とを接続する光ファイバにより前記ヘッド部に伝送されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
3. 前記ヘッド部は、前記本体部に対して着脱可能に構成され、
   前記ヘッド部には、前記Ａ／Ｄ変換手段の出力値を記憶する記憶手段をさらに設けたことを特徴とする請求項２に記載のレーザ加工装置。
4. 前記モニタ値に基づいて前記レーザ光の出力を表示する表示手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜請求項３のうち何れか一項に記載のレーザ加工装置。
5. 前記モニタ値に基づいて、決められた前記レーザ光の出力となるように前記レーザ発振器を制御する発振制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜請求項４のうち何れか一項に記載のレーザ加工装置。
6. 前記モニタ値に基づいて前記レーザ光の出力の低下を検知する検知手段と、前記検知手段が前記レーザ光の出力の低下を検知した場合にその旨を報知する報知手段と、をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜請求項５のうち何れか一項に記載のレーザ加工装置。
7. 前記モニタ値に基づいて前記レーザ光の出力の低下を検知する検知手段が前記レーザ光の出力の低下を検知した場合に、前記レーザ発振器から前記レーザ光を出力することを規制する規制手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜請求項６のうち何れか一項に記載のレーザ加工装置。
8. 前記検知手段は、前記レーザ発振器からレーザ光の出力を開始した際の前記Ａ／Ｄ変換手段の出力値、及び前記モニタ値の何れか一方を基準値として記憶するとともに、前記基準値に対応するその時々の値と前記基準値との差分が予め定めた閾値に達した場合に前記レーザ光の出力が低下したと判定することを特徴とする請求項６、又は請求項７に記載のレーザ加工装置。
9. 前記レーザ光の出力のモニタを開始させるモニタ開始指令を出すモニタ開始指令手段をさらに備え、
   前記モニタ値算出手段は、前記モニタ開始指令に基づいて、前記レーザ光が出力されていない状態における前記Ａ／Ｄ変換手段の出力値を前記初期値として記憶することを特徴とする請求項１〜請求項８のうち何れか一項に記載のレーザ加工装置。
10. 前記レーザ光の照射による加工を開始させる加工開始指令を出す加工開始指令手段をさらに備え、
    前記モニタ値算出手段は、前記加工開始指令に基づいて、前記レーザ光が出力されていない状態における前記Ａ／Ｄ変換手段の出力値を前記初期値として記憶することを特徴とする請求項１〜請求項９のうち何れか一項に記載のレーザ加工装置。

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