JP2014237150A - Method for detecting stain on cover glass, and laser processing head - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for detecting stain on a cover glass which can more surely detect stain on a cover glass provided in a laser processing head, and to provide a laser processing head.SOLUTION: In a method for detecting stain on a cover glass 23 provided in a laser processing head, detection light is made to enter into the cover glass 23 from an outer peripheral surface of the cover glass 23, and the amount of the detection light reflected by a periphery of the cover glass 23 and leaked out from the outer peripheral surface thereof is detected by light detection means 49 provided on the periphery of the cover glass 23 to detect stain on the cover glass 23. The detection light is made to enter the cover glass 23 at an angle of 45° or less formed between the orientation direction of the light detection means 49 and the incident direction of the detection light.

Description

本発明は、レーザ加工ヘッドに備えられた保護ガラスの汚れを検出する方法およびレーザ加工ヘッドに関する。さらに詳細には、保護ガラスの外周面から検出光を照射し、周面で反射して外周面から漏出した検出光の光量を検出することによって保護ガラスの汚れを検出する方法及びレーザ加工ヘッドに関する。   The present invention relates to a method for detecting dirt on a protective glass provided in a laser processing head and a laser processing head. More specifically, the present invention relates to a method for detecting dirt on a protective glass by irradiating detection light from the outer peripheral surface of the protective glass, detecting the amount of detection light reflected from the outer peripheral surface and leaked from the outer peripheral surface, and a laser processing head. .

レーザ加工機におけるレーザ加工ヘッドには、レーザ発振器から発振されたレーザ光を集光してワークへ照射する集光レンズが備えられている。レーザ光をワークへ照射してワークのレーザ加工を行うと、レーザ加工時に発生したスパッタやヒュームが周囲に飛散し、前記集光レンズを汚染することがある。集光レンズにスパッタ等が付着して汚染されると、集光レンズの劣化が激しいものである。したがって、スパッタやヒュームなどの汚染物質から集光レンズを保護するために、レーザ加工ヘッド内に保護ガラスを備えている。   A laser processing head in a laser processing machine is provided with a condensing lens that condenses laser light emitted from a laser oscillator and irradiates the workpiece. When laser processing is performed on a workpiece by irradiating the workpiece with laser light, spatter and fumes generated during the laser processing may scatter around and contaminate the condenser lens. When spatter or the like adheres to the condensing lens and is contaminated, the condensing lens is severely deteriorated. Therefore, a protective glass is provided in the laser processing head in order to protect the condenser lens from contaminants such as spatter and fumes.

上述のように、保護ガラスを備えた構成においては、スパッタ等から集光レンズを保護することができるものの、前記保護ガラスが汚染されることになる。したがって、レーザ加工時に生じたスパッタやヒュームなどの汚染物質から保護ガラスを保護する手段が講じられると共に、保護ガラスの汚れを検出する手段が講じられている（例えば特許文献１参照）。   As described above, in the configuration including the protective glass, the condensing lens can be protected from sputtering or the like, but the protective glass is contaminated. Therefore, means for protecting the protective glass from contaminants such as spatter and fumes generated during laser processing are taken, and means for detecting contamination of the protective glass are taken (see, for example, Patent Document 1).

特開２０１３−５２４４０号公報JP 2013-52440 A

前記特許文献１に記載のレーザ加工ヘッドの構成は、図４に示すごとき構成である。すなわち、従来のレーザ加工ヘッド１は、例えばロボットアーム等のごとくＸ，Ｙ，Ｚ軸方向へ移動自在なヘッド支持部材３に、取付アタッチメント５を介して適宜に装着してある。すなわち、レーザ加工ヘッド１は、加工ヘッド本体７を備えており、この加工ヘッド本体７に備えた支持ブラケット９が前記取付アタッチメント５に連結してある。   The configuration of the laser processing head described in Patent Document 1 is as shown in FIG. In other words, the conventional laser processing head 1 is appropriately attached to the head support member 3 that can move in the X, Y, and Z axis directions, such as a robot arm, through the attachment attachment 5. That is, the laser processing head 1 includes a processing head main body 7, and a support bracket 9 provided in the processing head main body 7 is connected to the attachment attachment 5.

前記加工ヘッド本体７の上端側には光ファイバーレシーバ１１が備えられており、この光ファイバーレシーバ１１には、レーザ発振器（図示省略）に一端側を接続した光ファイバＦの他端部が接続してある。そして、前記光ファイバＦの他端部と対向する位置には、光ファイバＦから出射されたレーザ光ＬＢを平行光線化するためのコリメートレンズ１３が内装してある。   An optical fiber receiver 11 is provided on the upper end side of the processing head body 7, and the other end portion of the optical fiber F having one end connected to a laser oscillator (not shown) is connected to the optical fiber receiver 11. . A collimating lens 13 for collimating the laser beam LB emitted from the optical fiber F is provided at a position facing the other end of the optical fiber F.

上記コリメートレンズ１３によって平行光線化されたレーザ光ＬＢは、加工ヘッド本体７内に備えられた第１反射鏡１５によって内装した集光レンズ１７方向へ屈曲されている。そして、集光レンズ１７によって集光されたレーザ光ＬＢは、加工ヘッド本体７に備えた第２反射鏡１９によって、加工ヘッド本体７に備えたレーザノズル２１方向へ屈曲されてワーク（図示省略）へ照射され、ワークのレーザ加工が行われる。   The laser beam LB converted into parallel rays by the collimating lens 13 is bent in the direction of the condensing lens 17 provided by the first reflecting mirror 15 provided in the processing head body 7. Then, the laser beam LB condensed by the condenser lens 17 is bent toward the laser nozzle 21 provided in the processing head body 7 by the second reflecting mirror 19 provided in the processing head body 7 and is a workpiece (not shown). The workpiece is laser processed.

前記レーザノズル２１の上側であって、前記第２反射鏡１９の下側には、レーザ加工時に発生したスパッタ、ヒュームから前記第２反射鏡１９、集光レンズ１７を保護するための保護ガラス２３が備えられている。そして、前記保護ガラス２３の汚染を検出するために、前記第２反射鏡１９の上方には、当該第２反射鏡１９を透過して前記保護ガラス２３を上方から照射すると共に、前記保護ガラス２３を透過してレーザ加工位置を照射する照射手段２５が備えられている。さらに、レーザ加工位置を撮像する撮像手段２７が備えられている。   A protective glass 23 for protecting the second reflecting mirror 19 and the condenser lens 17 from spatter and fumes generated during laser processing is provided above the laser nozzle 21 and below the second reflecting mirror 19. Is provided. In order to detect contamination of the protective glass 23, the protective glass 23 is irradiated on the protective glass 23 from above through the second reflective mirror 19 above the second reflective mirror 19. Irradiation means 25 for irradiating the laser processing position through the laser beam is provided. Furthermore, an imaging means 27 for imaging the laser processing position is provided.

レーザ加工時に生じたスパッタやヒューム等の汚染物質から前記保護ガラス２３を保護するために、当該保護ガラス２３と前記レーザノズル２１との間には、前記汚染物質を外部へ吹き飛ばすためのエアーカーテン形成手段２９が備えられている。すなわち、前記保護ガラス２３とレーザノズル２１との間には、空洞の箱状のケーシング３１が備えられており、このケーシング３１には、エアー供給路３３を接続したエアー噴出手段３５が備えられている。   In order to protect the protective glass 23 from contaminants such as spatter and fumes generated during laser processing, an air curtain is formed between the protective glass 23 and the laser nozzle 21 to blow the contaminants to the outside. Means 29 are provided. That is, a hollow box-shaped casing 31 is provided between the protective glass 23 and the laser nozzle 21, and the casing 31 is provided with an air ejection means 35 connected with an air supply path 33. Yes.

前記エアー噴出手段３５は、レーザ光ＬＢに対して直交する方向にエアーカーテンを形成して、レーザ加工位置から保護ガラス２３の方向へ飛散するスパッタ、ヒュームをエアー排出口３７から外部へ吹き飛ばす作用をなすものである。そして、前記保護ガラス２３の外周面の一部には、スパッタやヒュームが付着したことを検出するために、前記スパッタ等から乱反射された反射光を検出するための光ファイバ３９の端部が適宜に接続してある。   The air jetting means 35 forms an air curtain in a direction orthogonal to the laser beam LB, and blows the spatter and fumes scattered from the laser processing position toward the protective glass 23 to the outside from the air discharge port 37. It is what you make. An end portion of the optical fiber 39 for detecting the reflected light irregularly reflected from the sputter or the like is appropriately disposed on a part of the outer peripheral surface of the protective glass 23 in order to detect that spatter or fume has adhered. Is connected to.

前記構成において、レーザ光ＬＢをワークへ照射してワークのレーザ加工を行うと、レーザ加工位置においてスパッタやヒュームの汚染物質が発生する。そして、レーザ加工位置から保護ガラス２３の方向へ飛散した汚染物質の大部分はエアーカーテン形成手段２９におけるエアー噴出手段２５から噴出されたエアーカーテンによってエアー排出口３７から外部へ排出される。しかし、汚染物質の一部は保護ガラス２３の下面に付着する。   In the above configuration, when the workpiece is subjected to laser processing by irradiating the workpiece with the laser beam LB, contaminants such as spatter and fume are generated at the laser processing position. Then, most of the contaminants scattered from the laser processing position toward the protective glass 23 are discharged from the air discharge port 37 to the outside by the air curtain ejected from the air ejection means 25 in the air curtain forming means 29. However, some of the contaminants adhere to the lower surface of the protective glass 23.

上述のように、保護ガラス２３に汚染物質が付着すると、前記照射手段２５によって上方向から照射された光の一部が汚染物質によって乱反射され、保護ガラス２３の外周面から外部へ出射される。この外部へ出射された反射光の一部が光ファイバ３９に入射され、この入射光の光量が予め設定した設定値より大きくなると、保護ガラス２３の交換が行われる。   As described above, when a contaminant adheres to the protective glass 23, a part of the light irradiated from above by the irradiation means 25 is irregularly reflected by the contaminant and is emitted from the outer peripheral surface of the protective glass 23 to the outside. When a part of the reflected light emitted to the outside enters the optical fiber 39 and the light quantity of the incident light becomes larger than a preset value, the protection glass 23 is replaced.

既に理解されるように、保護ガラス２３にスパッタ等が付着したことを検出するための光（検出光）は、保護ガラス２３の上方から照射されている。したがって、検出光の大部分は保護ガラス２３を透過する。そして、前記保護ガラス２３の下面において内部へ反射され、かつ汚染物質によって乱反射されて保護ガラス２３の外周面へ出射される光を検出しているものである。よって、僅かな光量を検出しているものであり、検出レベルが低いと共に、外部から入射される外乱の影響を受け易いものであり、さらなる改善が望まれていた。   As already understood, light (detection light) for detecting that spatter or the like has adhered to the protective glass 23 is irradiated from above the protective glass 23. Therefore, most of the detection light passes through the protective glass 23. And the light reflected in the lower surface of the said protective glass 23, and irregularly reflected by a contaminant and is radiate | emitted to the outer peripheral surface of the protective glass 23 is detected. Therefore, a slight amount of light is detected, the detection level is low, and it is easily affected by externally incident disturbance, and further improvement has been desired.

本発明は、前述のごとき問題に鑑みてなされたもので、レーザ加工ヘッドに備えた保護ガラスの汚れ検出方法であって、前記保護ガラスの外周面から当該保護ガラス内へ検出光を入射し、前記保護ガラスの周面によって反射されると共に前記保護ガラスに付着した汚染物質によって乱反射されて外周面から漏出した検出光の光量を、前記保護ガラスの周面に備えた光検出手段によって検出することによって保護ガラスの汚れを検出することを特徴とするものである。   The present invention has been made in view of the problems as described above, and is a method for detecting dirt on a protective glass provided in a laser processing head, and the detection light is incident on the protective glass from the outer peripheral surface of the protective glass, Detecting the amount of detection light reflected from the peripheral surface of the protective glass and diffused by a contaminant attached to the protective glass and leaking from the outer peripheral surface by a light detection means provided on the peripheral surface of the protective glass By this, the dirt on the protective glass is detected.

また、前記保護ガラスの汚れ検出方法において、前記光検出手段の検出指向方向と前記検出光の入射方向とのなす角度が４５°以下の範囲において前記保護ガラスに対する検出光の入射を行うことを特徴とするものである。   Further, in the method for detecting dirt on the protective glass, the detection light is incident on the protective glass within an angle of 45 ° or less between the detection directing direction of the light detection means and the incident direction of the detection light. It is what.

また、集光レンズと当該集光レンズを保護する保護ガラスを備えたレーザ加工ヘッドであって、前記保護ガラスの汚れを検出するための検出光を前記保護ガラスの外周面から保護ガラス内へ入射するための検出光入射手段と、前記保護ガラスの周面によって反射されると共に前記保護ガラスに付着した汚染物質によって乱反射されて外周面から漏出した検出光の光量を検出する光検出手段とを備えていることを特徴とするものである。   The laser processing head includes a condensing lens and a protective glass for protecting the condensing lens, and detection light for detecting dirt on the protective glass is incident on the protective glass from the outer peripheral surface of the protective glass. Detection light incident means, and light detection means for detecting the amount of detection light reflected from the peripheral surface of the protective glass and diffused by a contaminant attached to the protective glass and leaked from the outer peripheral surface. It is characterized by that.

また、前記レーザ加工ヘッドにおいて、前記検出光入射手段による入射方向と前記光検出手段の検出指向方向とのなす角度は４５°以下であることを特徴とするものである。   In the laser processing head, an angle formed by an incident direction of the detection light incident unit and a detection directing direction of the light detection unit is 45 ° or less.

また、前記レーザ加工ヘッドにおいて、レーザ加工時に発生したスパッタ、ヒュームを吹き飛ばすためのエアーカーテン形成手段を前記保護ガラスの下側に備え、前記エアーカーテン形成手段によるエアーの流れの下流側に対応した前記保護ガラスの下流端側を照射する上流側の位置に前記検出光入射手段が配置してあることを特徴とするものである。   In the laser processing head, air curtain forming means for blowing off spatter and fumes generated during laser processing is provided on the lower side of the protective glass, and corresponds to the downstream side of the air flow by the air curtain forming means. The detection light incident means is arranged at an upstream position where the downstream end side of the protective glass is irradiated.

また、前記レーザ加工ヘッドにおいて、前記保護ガラスは、レーザ加工位置を照射する照射手段の上側に備えられていることを特徴とするものである。   In the laser processing head, the protective glass is provided on the upper side of the irradiation means for irradiating the laser processing position.

本発明によれば、保護ガラスの外周面から保護ガラス内へ検出光を入射するものであるから、入射された検出光は、保護ガラスの上下両内面及び内周面によって反射される。したがって、検出光の入射位置が１ヶ所であっても、保護ガラス内部の全体に亘って検出光が透過することになる。そして、スパッタ等が付着すると、スパッタ等によって検出光が乱反射され、保護ガラスの外周面から外部へ出射されると、光検出手段によって検出される。   According to the present invention, since the detection light enters the protective glass from the outer peripheral surface of the protective glass, the incident detection light is reflected by the upper and lower inner surfaces and the inner peripheral surface of the protective glass. Therefore, even if the incident position of the detection light is one, the detection light is transmitted over the entire inside of the protective glass. And when sputter | spatter etc. adhere, detection light will be irregularly reflected by spatter | spatter etc., and when it radiate | emits outside from the outer peripheral surface of a protective glass, it will be detected by a photon detection means.

したがって、光検出手段によって検出される光量は大きなものであり、スパッタ等の付着を確実に検出することができる。また、検出光の光量が大きいので、検出レベルを高くすることができると共に、外乱の影響を抑制することができるものである。   Therefore, the amount of light detected by the light detection means is large, and adhesion such as sputtering can be reliably detected. Further, since the amount of detection light is large, the detection level can be increased and the influence of disturbance can be suppressed.

本発明の実施形態に係るレーザ加工ヘッドの主要部分の構成を示す断面説明図である。It is a section explanatory view showing the composition of the principal part of the laser processing head concerning the embodiment of the present invention. 保護ガラスに対する検出光の入射を行う構成の説明図である。It is explanatory drawing of the structure which injects the detection light with respect to protective glass. 検出光入射手段と光検出手段との位置的関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the positional relationship of a detection light incident means and a light detection means. 従来のレーザ加工ヘッドの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the conventional laser processing head.

以下、図面を用いて本発明の実施形態に係るレーザ加工ヘッドの構成について説明するに、実施形態に係るレーザ加工ヘッドの大部分の構成は前述した従来のレーザ加工ヘッドと同様の構成である。したがって、レーザ加工ヘッドに備えた保護ガラスの汚れを検出する構成について説明する。なお、前述したレーザ加工ヘッドにおける構成要素と同一機能を奏する構成要素には同一符号を付することとして重複した説明は省略する。   Hereinafter, the configuration of the laser processing head according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Most of the configuration of the laser processing head according to the embodiment is the same as that of the conventional laser processing head described above. Therefore, the structure which detects the stain | pollution | contamination of the protective glass with which the laser processing head was equipped is demonstrated. Note that components having the same functions as those of the laser processing head described above are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図１を参照するに、本発明の実施形態に係るレーザ加工ヘッド１Ａは、前述した従来のレーザ加工ヘッドと同様に、集光レンズ（図示省略）を備えた加工ヘッド本体７を備えている。この加工ヘッド本体７の下側すなわちレーザノズル（図１には図示省略）側には、保護ガラス２３を着脱可能に備えたガラスホルダユニット４１が備えられている。このガラスホルダユニット４１の下側には、前述した照射手段２５に代わる照射手段４３が備えられている。そして、この照射手段４３の下側には、前述したケーシング３１と同一構成のケーシング３１Ａが備えられている。   Referring to FIG. 1, a laser processing head 1A according to an embodiment of the present invention includes a processing head main body 7 provided with a condenser lens (not shown), similar to the conventional laser processing head described above. A glass holder unit 41 detachably provided with a protective glass 23 is provided on the lower side of the processing head body 7, that is, on the laser nozzle (not shown in FIG. 1) side. On the lower side of the glass holder unit 41, an irradiation means 43 is provided in place of the irradiation means 25 described above. A casing 31 </ b> A having the same configuration as the casing 31 described above is provided below the irradiation unit 43.

前記ガラスホルダユニット４１は、前記加工ヘッド本体７の下側に取付けた環状のユニット本体４５を備えている。このユニット本体４５内には、円板状の前記保護ガラス２３を備えた円筒形状のガラスホルダ４６が備えられている。このガラスホルダ４６において、後述する検出光入射手段、光検出手段に対応した位置には、入射光及び反射光が透過自在な光透過孔が備えられている。   The glass holder unit 41 includes an annular unit main body 45 attached to the lower side of the processing head main body 7. In the unit main body 45, a cylindrical glass holder 46 provided with the disk-shaped protective glass 23 is provided. The glass holder 46 is provided with a light transmission hole through which incident light and reflected light can be transmitted at positions corresponding to detection light incident means and light detection means described later.

前記ユニット本体４５には、前記保護ガラス２３の外周面から当該保護ガラス２３内へ検出光を入射するための検出光入射手段の１例としてのＬＥＤ４７が備えられている。また、前記ユニット本体４５には、前記保護ガラス２３内において反射して、保護ガラス２３の外周面から出射（漏出）した検出光を検出するための光検出手段の１例としての光ファイバ４９が備えられている。   The unit main body 45 is provided with an LED 47 as an example of detection light incident means for allowing detection light to enter the protective glass 23 from the outer peripheral surface of the protective glass 23. Further, the unit main body 45 has an optical fiber 49 as an example of a light detection means for detecting detection light reflected in the protective glass 23 and emitted (leaked) from the outer peripheral surface of the protective glass 23. Is provided.

上記構成により、レーザ光ＬＢをワーク（図示省略）へ照射してのレーザ加工時に生じたスパッタ、ヒューム等の汚染物が保護ガラス２３に付着すると、前記ＬＥＤ４７から入射された検出光が前記汚染物によって乱反射される。そして、この乱反射光が前記光ファイバ４９によって検出されるものである。なお、保護ガラス２３に対するスパッタ等の付着量が多くなると、前記光ファイバ４９に入射される光量が多くなる。   With the above configuration, when contaminants such as spatters and fumes generated during laser processing by irradiating a workpiece (not shown) with the laser beam LB adhere to the protective glass 23, the detection light incident from the LED 47 is converted into the contaminants. Is irregularly reflected. This irregularly reflected light is detected by the optical fiber 49. Note that as the amount of spatter or the like attached to the protective glass 23 increases, the amount of light incident on the optical fiber 49 increases.

したがって、光ファイバ４９に入射された検出光を受光素子（図示省略）によって電圧に変換する。そして、予め設定した基準電圧と上記変換電圧とを電圧比較手段（図示省略）によって比較することにより、前記保護ガラス２３に対するスパッタ等の付着量（汚染度合）を知ることができるものである。   Therefore, the detection light incident on the optical fiber 49 is converted into a voltage by a light receiving element (not shown). Then, by comparing the reference voltage set in advance with the converted voltage by means of voltage comparison means (not shown), it is possible to know the adhesion amount (contamination degree) such as sputtering on the protective glass 23.

前記照射手段４３は、前記ユニット本体４５の下面に取付けた筒状の照明ハウジング５１を備えている。この照明ハウジング５１内には、外周面にテーパ状の反射面５３Ｆを備えた筒状の反射部材５３が備えられている。そして、前記反射面５３Ｆの周囲には、レーザ加工位置を照射する照明用の光源としての複数のＬＥＤ５５が備えられている。   The irradiation means 43 includes a cylindrical illumination housing 51 attached to the lower surface of the unit main body 45. In the illumination housing 51, a cylindrical reflecting member 53 having a tapered reflecting surface 53F on the outer peripheral surface is provided. A plurality of LEDs 55 are provided around the reflecting surface 53F as illumination light sources for irradiating a laser processing position.

したがって、前記ＬＥＤ５５から照射される光は、テーパ状の反射面５３Ｆによって下方向へ反射されて、レーザ加工位置の照明を行うことになる。よって、撮像手段（図示省略）によってレーザ加工位置を容易に撮像することができるものである。既に理解されるように、前記照射手段４３は、保護ガラス２３を備えたガラスホルダユニット４１の下側に備えられており、かつテーパ状の反射面５３Ｆによって照明光を下方向へ反射する構成であるから、前記ＬＥＤ５５からの光が保護ガラス２３に照射されるようなことはないものである。   Therefore, the light emitted from the LED 55 is reflected downward by the tapered reflecting surface 53F to illuminate the laser processing position. Therefore, the laser processing position can be easily imaged by the imaging means (not shown). As already understood, the irradiation means 43 is provided on the lower side of the glass holder unit 41 provided with the protective glass 23, and reflects the illumination light downward by the tapered reflecting surface 53F. Therefore, the protective glass 23 is not irradiated with light from the LED 55.

前記照射手段４３の下側に備えた前記ケーシング３１Ａは、前述した従来のケーシング３１と同一構成であるから、レーザ加工位置から保護ガラス２３方向へ飛散するスパッタやヒュームの大部分を、ケーシング３１Ａに備えたエアー排出口（図１には図示省略）から外部へ吹き飛ばすことができるものである。   Since the casing 31A provided below the irradiation means 43 has the same configuration as the conventional casing 31 described above, most of the spatter and fumes scattered from the laser processing position toward the protective glass 23 are transferred to the casing 31A. The air discharge port (not shown in FIG. 1) provided can be blown off to the outside.

ところで、既に理解されるように、保護ガラス２３の汚れを検出するための検出光は、円板状の保護ガラスの外周面から保護ガラス２３内に入射するものであるから、図２に概念的に示すように、入射された検出光ＤＬは、保護ガラス２３における内側の上下両面によって反射されると共に内周面によって反射されることになる。したがって、ＬＥＤ４７から照射された多量の検出光ＤＬが保護ガラス２３の内部を走査することになる。よって、ＬＥＤ４７は１個で充分である。そして、保護ガラス２３の下面にスパッタ等が付着すると、多量の検出光ＤＬがスパッタ等の汚染物質によって乱反射されることとなり、スパッタ等の汚染物質の付着の検出を容易に行うことができるものである。なお、光量が大きいので、外乱に対して左右されることはないものである。   By the way, as already understood, the detection light for detecting the contamination of the protective glass 23 is incident on the protective glass 23 from the outer peripheral surface of the disk-shaped protective glass. As shown, the incident detection light DL is reflected by both the upper and lower inner surfaces of the protective glass 23 and also by the inner peripheral surface. Therefore, a large amount of detection light DL emitted from the LED 47 scans the inside of the protective glass 23. Therefore, one LED 47 is sufficient. When spatter or the like adheres to the lower surface of the protective glass 23, a large amount of the detection light DL is irregularly reflected by contaminants such as spatter, and the adhesion of contaminants such as spatter can be easily detected. is there. Since the amount of light is large, it is not affected by disturbance.

なお、図２（Ｂ）に示すように、保護ガラス２３の上方から保護ガラス２３に対して検出光ＤＬを照射すると、検出光ＤＬの大部分は保護ガラス２３を透過する。そして、保護ガラス２３の内側下面において反射して保護ガラス２３内へ入射される検出光ＤＬの光量は極めて少ないものである。したがって、前記特許文献１に記載のように、保護ガラス２３を全面的に照射する必要があり、多くのＬＥＤを必要とするものである。   As shown in FIG. 2B, when the protective glass 23 is irradiated with the detection light DL from above the protective glass 23, most of the detection light DL passes through the protective glass 23. The amount of the detection light DL reflected from the inner lower surface of the protective glass 23 and entering the protective glass 23 is very small. Therefore, as described in Patent Document 1, it is necessary to irradiate the entire surface of the protective glass 23, which requires many LEDs.

ところで、保護ガラス２３の外周面から検出光ＤＬを入射する場合、ＬＥＤ４７は１個で充分であるか否か、及びＬＥＤ４７による検出光の入射方向と光ファイバ４９による検出指向方向との望ましい位置的関係を調べた。すなわち、光ファイバ４９に対向した位置ＡにＬＥＤ４７を配置して検出光の入射を行った場合の光量の検出レベル（受光レベル）を１０００とする。そして、２２．５°毎にＬＥＤ４７の位置を変更して検出光の入射を行った場合の検出レベルは、図３に示すとおりであった。   By the way, when the detection light DL is incident from the outer peripheral surface of the protective glass 23, whether or not one LED 47 is sufficient, and a desirable positional relationship between the incident direction of the detection light by the LED 47 and the detection directing direction by the optical fiber 49. I investigated the relationship. That is, the detection level (light reception level) of the light amount when the LED 47 is arranged at the position A facing the optical fiber 49 and the detection light is incident is set to 1000. The detection level when the position of the LED 47 is changed every 22.5 ° and the detection light is incident is as shown in FIG.

すなわち、対向した位置Ａを間にして両方向へ４５°の範囲（全体としては９０°の範囲Ｐ１）において検出光の入射を行った場合の検出レベルは１０００であった。したがって、前記光ファイバ４９に対向した位置Ａ付近にＬＥＤ４７を配置して検出光を保護ガラス２３に入射した場合には、検出光が光ファイバ４９に直接入射されるものである。したがって、検出光が光ファイバ４９へ直接入射される範囲Ｐ１にＬＥＤ４９を配置すると、検出レベルが高く、検出光がスパッタ等において乱反射された反射光を検出する構成においては、受光レベルの変化が小さく望ましいものではない。   That is, the detection level was 1000 when the detection light was incident in a range of 45 ° in both directions with the facing position A in between (a range P1 of 90 ° as a whole). Therefore, when the LED 47 is arranged near the position A facing the optical fiber 49 and the detection light is incident on the protective glass 23, the detection light is directly incident on the optical fiber 49. Therefore, when the LED 49 is arranged in the range P1 where the detection light is directly incident on the optical fiber 49, the detection level is high, and in the configuration in which the detection light detects the reflected light irregularly reflected by sputtering or the like, the change in the light reception level is small. It is not desirable.

検出レベル（受光レベル）が１０００の範囲を間にしての両側の９０°の範囲Ｐ２において検出光の入射を行った場合の検出レベルは、図３に示すように３００以下であって低い数値であった。すなわち、上記両側の９０°の範囲Ｐ２においては、ＬＥＤ４７から保護ガラス２３内に入射された検出光の弱い間接光、散乱光が光ファイバ４９に入射されるものである。そして、スパッタ等によって乱反射された反射光を検出する構成においては、検出レベルの変化が小さく、また、例えば外部照明等の外乱の影響を受け易いものである。したがって、光ファイバ４９の配置位置に対して前記範囲Ｐ２内にＬＥＤ４７を配置することは望ましいものではない。   The detection level when the detection light is incident in the 90 ° range P2 on both sides with the detection level (light reception level) in the range of 1000 is 300 or less and a low numerical value as shown in FIG. there were. That is, in the 90 ° range P2 on both sides, indirect light and scattered light, which are weak detection light incident from the LED 47 into the protective glass 23, are incident on the optical fiber 49. And in the structure which detects the reflected light irregularly reflected by the sputter | spatter etc., the change of a detection level is small and it is easy to receive to the influence of disturbances, such as external illumination, for example. Therefore, it is not desirable to arrange the LED 47 within the range P2 with respect to the arrangement position of the optical fiber 49.

次に、光ファイバ４９を間にして両側へ４５°の範囲すなわち光ファイバ４９を中心にして９０°の範囲Ｐ３の範囲にＬＥＤ４７を配置した場合、光ファイバ４９に入射される検出光の受光レベルは図３に示すとおりであった。すなわち受光レベルは４００〜６００の範囲であった。この範囲Ｐ３にＬＥＤ４７を配置して保護ガラス２３内に入射すると、ＬＥＤ４７に対向した内周面からの一時反射光が光ファイバ４９に入射されるものである。そして、この範囲Ｐ３にＬＥＤ４７を配置した場合、保護ガラス２３に付着したスパッタ等によって検出光が乱反射されて光ファイバ４９に入射されるとき、入射光の変化が大きく望ましいものである。   Next, when the LED 47 is arranged in a range of 45 ° to the both sides with the optical fiber 49 in between, that is, in a range P3 of 90 ° centering on the optical fiber 49, the light receiving level of the detection light incident on the optical fiber 49 Was as shown in FIG. That is, the light reception level was in the range of 400 to 600. When the LED 47 is arranged in this range P3 and enters the protective glass 23, the temporarily reflected light from the inner peripheral surface facing the LED 47 enters the optical fiber 49. When the LED 47 is arranged in this range P3, when the detection light is irregularly reflected by the spatter or the like attached to the protective glass 23 and enters the optical fiber 49, the change in the incident light is large and desirable.

前記構成において、レーザ加工ヘッド１Ａに備えた集光レンズによってレーザ光ＬＢを集光してワークに照射することにより、ワークのレーザ加工が行われる。そして、レーザ加工位置から保護ガラス２３方向へ飛散するスパッタやヒュームの汚染物質の大部分は、ケーシング３１Ａに備えられているエアーカーテン形成手段において噴出されるエアーカーテンによって外部へ排出される。そして、前記汚染物質の一部は保護ガラス２３の下面に付着することがある。   In the above-described configuration, the workpiece is laser processed by condensing the laser beam LB with the condensing lens provided in the laser processing head 1A and irradiating the workpiece with the laser beam LB. And most of the sputter and fume contaminants scattered from the laser processing position toward the protective glass 23 are discharged to the outside by the air curtain ejected by the air curtain forming means provided in the casing 31A. A part of the contaminant may adhere to the lower surface of the protective glass 23.

この場合、前記エアーカーテンによって下流側へ流されつつ保護ガラス２３に付着することが多い。したがって、汚染物質は、前記エアーカーテンの流れ方向に見て、保護ガラス２３の下流端側に付着する傾向にある。よって、前記ＬＥＤ４７は、保護ガラス２３の前記下流端側を照射する上流側の位置に備えることが望ましいものである。   In this case, the air curtain often adheres to the protective glass 23 while flowing downstream. Therefore, the contaminants tend to adhere to the downstream end side of the protective glass 23 when viewed in the flow direction of the air curtain. Therefore, it is desirable that the LED 47 is provided at an upstream position where the downstream end side of the protective glass 23 is irradiated.

以上のごとき説明より理解されるように、保護ガラス２３に対して外周面からＬＥＤ４７によって検出光を入射する構成であるから、前記ＬＥＤ４７から出射される検出光の大部分を保護ガラス２３内に入射することができる。したがって、検出光用のＬＥＤ４７は１個でもよいこととなり、構成の簡素化を図ることができる。   As understood from the above description, since the detection light is incident on the protective glass 23 from the outer peripheral surface by the LED 47, most of the detection light emitted from the LED 47 is incident on the protective glass 23. can do. Therefore, only one LED 47 for detection light may be used, and the configuration can be simplified.

また、保護ガラス２３の外周面から検出光を入射することにより、入射された検出光は、保護ガラス２３における上下の内面及び内周面によって反射される。したがって、保護ガラス２３内に入射された検出光は反射によって保護ガラス２３の全体に亘って照射されることになる。換言すれば、保護ガラス２３の全体に亘って検出光の光量が大きく保持されるものである。そして、スパッタ等によって乱反射される検出光の光量を大きく保持することができ、検出レベルを高くすることができると共に、外乱の影響を抑制することができるものである。   Further, when the detection light is incident from the outer peripheral surface of the protective glass 23, the incident detection light is reflected by the upper and lower inner surfaces and the inner peripheral surface of the protective glass 23. Therefore, the detection light incident on the protective glass 23 is irradiated over the entire protective glass 23 by reflection. In other words, the amount of detection light is kept large over the entire protective glass 23. In addition, the amount of detection light irregularly reflected by sputtering or the like can be kept large, the detection level can be increased, and the influence of disturbance can be suppressed.

すなわち、保護ガラス２３の外周面から検出光を入射し、スパッタ等によって乱反射された反射光が保護ガラス２３の外周面から出射されることを検出して、スパッタ等の付着を検出するものである。したがって、保護ガラス２３の上面側又は下面側から検出光を照射して、汚染物質によって乱反射された反射光を外周面から出射させて検出する場合に比較して、スパッタ等の検出をより確実に行うことができるものである。   That is, the detection light is incident from the outer peripheral surface of the protective glass 23, and it is detected that the reflected light irregularly reflected by sputtering or the like is emitted from the outer peripheral surface of the protective glass 23 to detect adhesion of the sputter or the like. . Therefore, the detection of spatter and the like is more reliably performed as compared with the case where the detection light is emitted from the upper surface side or the lower surface side of the protective glass 23 and the reflected light irregularly reflected by the contaminant is emitted from the outer peripheral surface. Is something that can be done.

１Ａ レーザ加工ヘッド
２３ 保護ガラス
４１ ガラスホルダユニット
４３ 照射手段
４５ ユニット本体
４７ ＬＥＤ（検出光入射手段）
４９ 光ファイバ（光検出手段）
５１ 照明ハウジング
５５ ＬＥＤ（光源） 1A Laser processing head 23 Protective glass 41 Glass holder unit 43 Irradiation means 45 Unit main body 47 LED (detection light incident means)
49 Optical fiber (light detection means)
51 Lighting housing 55 LED (light source)

Claims (6)

レーザ加工ヘッドに備えた保護ガラスの汚れ検出方法であって、前記保護ガラスの外周面から当該保護ガラス内へ検出光を入射し、前記保護ガラスの周面によって反射されると共に前記保護ガラスに付着した汚染物質によって乱反射されて外周面から漏出した検出光の光量を、前記保護ガラスの周面に備えた光検出手段によって検出することによって保護ガラスの汚れを検出することを特徴とする保護ガラスの汚れ検出方法。   A method for detecting dirt on a protective glass provided in a laser processing head, wherein detection light is incident on the protective glass from the outer peripheral surface of the protective glass, is reflected by the peripheral surface of the protective glass, and adheres to the protective glass The protective glass is characterized in that the contamination of the protective glass is detected by detecting the amount of detection light diffused by the contaminated material and leaking from the outer peripheral surface by a light detection means provided on the peripheral surface of the protective glass. Dirt detection method. 請求項１に記載の保護ガラスの汚れ検出方法において、前記光検出手段の検出指向方向と前記検出光の入射方向とのなす角度が４５°以下の範囲において前記保護ガラスに対する検出光の入射を行うことを特徴とする保護ガラスの汚れ検出方法。   2. The method for detecting dirt on a protective glass according to claim 1, wherein the detection light is incident on the protective glass within an angle of 45 ° or less between a detection directing direction of the light detection means and an incident direction of the detection light. A method for detecting dirt on a protective glass. 集光レンズと当該集光レンズを保護する保護ガラスを備えたレーザ加工ヘッドであって、前記保護ガラスの汚れを検出するための検出光を前記保護ガラスの外周面から保護ガラス内へ入射するための検出光入射手段と、前記保護ガラスの周面によって反射されると共に前記保護ガラスに付着した汚染物質によって乱反射されて外周面から漏出した検出光の光量を検出する光検出手段とを備えていることを特徴とするレーザ加工ヘッド。   A laser processing head provided with a condensing lens and a protective glass for protecting the condensing lens, for making detection light for detecting dirt on the protective glass incident on the protective glass from the outer peripheral surface of the protective glass Detection light incident means and light detection means for detecting the amount of detection light reflected from the peripheral surface of the protective glass and leaked from the outer peripheral surface after being irregularly reflected by contaminants attached to the protective glass. A laser processing head characterized by that. 請求項３に記載のレーザ加工ヘッドにおいて、前記検出光入射手段による入射方向と前記光検出手段の検出指向方向とのなす角度は４５°以下であることを特徴とするレーザ加工ヘッド。   4. The laser processing head according to claim 3, wherein an angle formed by an incident direction of the detection light incident means and a detection directing direction of the light detection means is 45 ° or less. 請求項３又は４に記載のレーザ加工ヘッドにおいて、レーザ加工時に発生したスパッタ、ヒュームを吹き飛ばすためのエアーカーテン形成手段を前記保護ガラスの下側に備え、前記エアーカーテン形成手段によるエアーの流れの下流側に対応した前記保護ガラスの下流端側を照射する上流側の位置に前記検出光入射手段が配置してあることを特徴とするレーザ加工ヘッド。   5. The laser processing head according to claim 3, further comprising an air curtain forming means for blowing spatter and fumes generated during laser processing below the protective glass, and downstream of the air flow by the air curtain forming means. A laser processing head, wherein the detection light incident means is arranged at a position on the upstream side where the downstream end side of the protective glass corresponding to the side is irradiated. 請求項３，４又は５に記載のレーザ加工ヘッドにおいて、前記保護ガラスは、レーザ加工位置を照射する照射手段の上側に備えられていることを特徴とするレーザ加工装置。   6. The laser processing apparatus according to claim 3, wherein the protective glass is provided above an irradiation means for irradiating a laser processing position.
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