JP2864355B2 - ファイバ損傷モニタを備えたレーザ加工装置 - Google Patents
ファイバ損傷モニタを備えたレーザ加工装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光源からのレー
ザ光を光ファイバを通して出射光学系に導き、この出射
光学系から被加工部（ワーク）にレーザ照射して加工を
行うレーザ加工装置に関し、特に被加工部で反射された
レーザ光が出射光学系内に戻って光ファイバの出射端面
を損傷するのを防止するためのファイバ損傷モニタを備
えたレーザ加工装置に関する。
ザ光を光ファイバを通して出射光学系に導き、この出射
光学系から被加工部（ワーク）にレーザ照射して加工を
行うレーザ加工装置に関し、特に被加工部で反射された
レーザ光が出射光学系内に戻って光ファイバの出射端面
を損傷するのを防止するためのファイバ損傷モニタを備
えたレーザ加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図６を参照して、レーザ加工装置の一例
を概略的に説明する。図６において、第１のボールネジ
機構６１によりワーク載置台６５を一方向（ここではｘ
軸方向と呼ぶ）に走行可能な門型の可動フレーム６０
に、第２のボールネジ機構６２、第３のボールネジ機構
６３によりｙ軸方向、ｚ軸方向に移動可能な可動フレー
ム６４を取り付けている。可動フレーム６４の下部に
は、レーザ光照射用の出射光学系とこれをｘ，ｙ，ｚの
３軸方向に駆動する駆動機構とから成るレーザ照射部１
００が取り付けられている。レーザ発振源等を内蔵した
駆動ユニット６６からケーブル状に被覆された光ファイ
バ６７が導出され、この光ファイバ６７は可動フレーム
６４、レーザ照射部１００の動きに連動して変形可能な
状態でレーザ照射部１００に接続されている。６８は装
置の起動、停止を行うためのスイッチやリモコン操作用
のボタン等を実装した操作ボックスであり、可動フレー
ム６０に取り付けられている。６９はワークを数値制御
等によりレーザ加工するための設定値等を入力したり、
各種データを表示するための操作パネルである。レーザ
発振源としては、例えばＹＡＧレーザ装置が用いられ
る。
を概略的に説明する。図６において、第１のボールネジ
機構６１によりワーク載置台６５を一方向（ここではｘ
軸方向と呼ぶ）に走行可能な門型の可動フレーム６０
に、第２のボールネジ機構６２、第３のボールネジ機構
６３によりｙ軸方向、ｚ軸方向に移動可能な可動フレー
ム６４を取り付けている。可動フレーム６４の下部に
は、レーザ光照射用の出射光学系とこれをｘ，ｙ，ｚの
３軸方向に駆動する駆動機構とから成るレーザ照射部１
００が取り付けられている。レーザ発振源等を内蔵した
駆動ユニット６６からケーブル状に被覆された光ファイ
バ６７が導出され、この光ファイバ６７は可動フレーム
６４、レーザ照射部１００の動きに連動して変形可能な
状態でレーザ照射部１００に接続されている。６８は装
置の起動、停止を行うためのスイッチやリモコン操作用
のボタン等を実装した操作ボックスであり、可動フレー
ム６０に取り付けられている。６９はワークを数値制御
等によりレーザ加工するための設定値等を入力したり、
各種データを表示するための操作パネルである。レーザ
発振源としては、例えばＹＡＧレーザ装置が用いられ
る。
【０００３】出射光学系は、光ファイバの出射端から出
たレーザ光を、リコリメートレンズや加工レンズ等を通
して被加工部の加工点に集光させ、切断、溶接等の加工
を行う。
たレーザ光を、リコリメートレンズや加工レンズ等を通
して被加工部の加工点に集光させ、切断、溶接等の加工
を行う。
【０００４】ところで、レーザ光に対する反射率の高い
被加工部を加工する際、レーザ条件によっては加工点に
集光されたレーザ光の大半が反射されることがある。そ
して、この反射レーザ光が出射光学系内を逆向きに進ん
で光ファイバの出射端面近傍に戻り、光ファイバを損傷
することがある。
被加工部を加工する際、レーザ条件によっては加工点に
集光されたレーザ光の大半が反射されることがある。そ
して、この反射レーザ光が出射光学系内を逆向きに進ん
で光ファイバの出射端面近傍に戻り、光ファイバを損傷
することがある。
【０００５】このような反射レーザ光による光ファイバ
の損傷を防止するためにいくつかの方法が提案されてお
り、以下にこのことを説明する。第１の方法では、図７
に示すように、出射光学系７０における光ファイバ６７
の出射端面近傍にリフラクタ７１を設置する。このリフ
ラクタ７１は、破線で示すビーム状の反射レーザ光７２
が光ファイバ６７の出射端面近傍に戻ってくるとこれを
拡散させる。なお、光ファイバ６７から出射されるビー
ム状のレーザ光は実線７３で示している。
の損傷を防止するためにいくつかの方法が提案されてお
り、以下にこのことを説明する。第１の方法では、図７
に示すように、出射光学系７０における光ファイバ６７
の出射端面近傍にリフラクタ７１を設置する。このリフ
ラクタ７１は、破線で示すビーム状の反射レーザ光７２
が光ファイバ６７の出射端面近傍に戻ってくるとこれを
拡散させる。なお、光ファイバ６７から出射されるビー
ム状のレーザ光は実線７３で示している。
【０００６】第２の方法では、図８に示すように、出射
光学系内のリコリメートレンズ７４、加工レンズ７５の
位置を調整してレーザ光７３の集光点を被加工部７６の
加工点からずらしている。このようにすると、反射レー
ザ光７２が光ファイバ６７の出射端面近傍に戻ってくる
時には拡散された状態になる。
光学系内のリコリメートレンズ７４、加工レンズ７５の
位置を調整してレーザ光７３の集光点を被加工部７６の
加工点からずらしている。このようにすると、反射レー
ザ光７２が光ファイバ６７の出射端面近傍に戻ってくる
時には拡散された状態になる。
【０００７】第３の方法では、図９に示すように、出射
光学系の姿勢を調整することにより、被加工部７６の加
工面に対しレーザ光７３の光軸を９０°から一定角度θ
だけ傾斜させる。このようにすると、加工点からの反射
レーザ光７２は出射光学系に入射しない。
光学系の姿勢を調整することにより、被加工部７６の加
工面に対しレーザ光７３の光軸を９０°から一定角度θ
だけ傾斜させる。このようにすると、加工点からの反射
レーザ光７２は出射光学系に入射しない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記第
１、第２の方法では、レーザ加工中に光ファイバ６７の
出射端面の損傷度合を知ることはできない。このため、
レーザ加工終了後に、出射光学系から出射されるレーザ
光のエネルギを測定するか、あるいは光ファイバ６７に
損傷が生じてから光ファイバ６７を交換するという対策
を講じるしかない。その上、反射量の多い不適当なレー
ザ条件を選択したり、反射率の高い被加工部の材料の扱
いを間違えたりした場合、光ファイバ６７の損傷を未然
に防ぐことは困難である。
１、第２の方法では、レーザ加工中に光ファイバ６７の
出射端面の損傷度合を知ることはできない。このため、
レーザ加工終了後に、出射光学系から出射されるレーザ
光のエネルギを測定するか、あるいは光ファイバ６７に
損傷が生じてから光ファイバ６７を交換するという対策
を講じるしかない。その上、反射量の多い不適当なレー
ザ条件を選択したり、反射率の高い被加工部の材料の扱
いを間違えたりした場合、光ファイバ６７の損傷を未然
に防ぐことは困難である。
【０００９】一方、第３の方法では、深い溶込みを得る
には、おのずと出射光学系の傾斜角度に限界があり、反
射レーザ光の戻りを完全に無くすことはできない。ま
た、切断加工では切断面にテーパがつかないように、出
射光学系の傾斜角度を進行方向に対して常に一定に維持
しなければならない。これを実現するには、制御システ
ムが複雑になり、被加工部７６の形状によっては傾斜角
度を維持できるとはかぎらない。
には、おのずと出射光学系の傾斜角度に限界があり、反
射レーザ光の戻りを完全に無くすことはできない。ま
た、切断加工では切断面にテーパがつかないように、出
射光学系の傾斜角度を進行方向に対して常に一定に維持
しなければならない。これを実現するには、制御システ
ムが複雑になり、被加工部７６の形状によっては傾斜角
度を維持できるとはかぎらない。
【００１０】以上のような問題点を鑑み、本発明の主た
る課題は、光ファイバから出射光学系内に導入されたレ
ーザ光あるいは被加工部から反射して出射光学系内に戻
ってきた反射レーザ光のエネルギをモニタできるように
して、反射レーザ光による光ファイバ出射端面の損傷を
防止することのできるファイバ損傷モニタを備えたレー
ザ加工装置を提供することにある。
る課題は、光ファイバから出射光学系内に導入されたレ
ーザ光あるいは被加工部から反射して出射光学系内に戻
ってきた反射レーザ光のエネルギをモニタできるように
して、反射レーザ光による光ファイバ出射端面の損傷を
防止することのできるファイバ損傷モニタを備えたレー
ザ加工装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、レーザ光源か
らのレーザ光を光ファイバを通して出射光学系に導き、
該出射光学系から被加工部にレーザ照射して加工を行う
レーザ加工装置に適用され、第１の発明では、前記被加
工部で反射されて前記出射光学系内に戻ってきたレーザ
光のエネルギを検出する第１のモニタと、該第１のモニ
タの第１の検出値をあらかじめ定められた第１の上限値
と比較して前記第１の検出値が前記第１の上限値を越え
ると第１の異常検出信号を出力する第１の比較器とを含
むファイバ損傷モニタを備えている。
らのレーザ光を光ファイバを通して出射光学系に導き、
該出射光学系から被加工部にレーザ照射して加工を行う
レーザ加工装置に適用され、第１の発明では、前記被加
工部で反射されて前記出射光学系内に戻ってきたレーザ
光のエネルギを検出する第１のモニタと、該第１のモニ
タの第１の検出値をあらかじめ定められた第１の上限値
と比較して前記第１の検出値が前記第１の上限値を越え
ると第１の異常検出信号を出力する第１の比較器とを含
むファイバ損傷モニタを備えている。
【００１２】
【００１３】第２の発明では、前記被加工部で反射され
て前記出射光学系内に戻ってきたレーザ光のエネルギを
検出する第１のモニタと、前記出射光学系内に導入され
たレーザ光のエネルギを検出する第２のモニタと、前記
第１のモニタの第１の検出値をあらかじめ定められた第
１の上限値と比較して前記第１の検出値が前記第１の上
限値を越えると第１の異常検出信号を出力する第１の比
較器と、前記第２のモニタの第２の検出値に対する前記
第１の検出値の比を算出して前記比があらかじめ定めら
れた値を越えると第２の異常検出信号を出力する比率判
定部とを含むファイバ損傷モニタを備えている。
て前記出射光学系内に戻ってきたレーザ光のエネルギを
検出する第１のモニタと、前記出射光学系内に導入され
たレーザ光のエネルギを検出する第２のモニタと、前記
第１のモニタの第１の検出値をあらかじめ定められた第
１の上限値と比較して前記第１の検出値が前記第１の上
限値を越えると第１の異常検出信号を出力する第１の比
較器と、前記第２のモニタの第２の検出値に対する前記
第１の検出値の比を算出して前記比があらかじめ定めら
れた値を越えると第２の異常検出信号を出力する比率判
定部とを含むファイバ損傷モニタを備えている。
【００１４】第３の発明では、前記被加工部で反射され
て前記出射光学系内に戻ってきたレーザ光のエネルギを
検出する第１のモニタと、該第１のモニタの第１の検出
値をあらかじめ定められた第１の上限値と比較して前記
第１の検出値が前記第１の上限値を越えると第１の異常
検出信号を出力する第１の比較器と、前記出射光学系内
に導入されたレーザ光のエネルギを検出する第２のモニ
タと、該第２のモニタの第２の検出値があらかじめ定め
られた下限値とあらかじめ定められた上限値との範囲内
にあるかどうかを比較して前記第２の検出値が前記範囲
から外れると第３の異常検出信号を出力する第２の比較
器とを含むファイバ損傷モニタを備えている。
て前記出射光学系内に戻ってきたレーザ光のエネルギを
検出する第１のモニタと、該第１のモニタの第１の検出
値をあらかじめ定められた第１の上限値と比較して前記
第１の検出値が前記第１の上限値を越えると第１の異常
検出信号を出力する第１の比較器と、前記出射光学系内
に導入されたレーザ光のエネルギを検出する第２のモニ
タと、該第２のモニタの第２の検出値があらかじめ定め
られた下限値とあらかじめ定められた上限値との範囲内
にあるかどうかを比較して前記第２の検出値が前記範囲
から外れると第３の異常検出信号を出力する第２の比較
器とを含むファイバ損傷モニタを備えている。
【００１５】第３の発明の第１の変形例として、前記フ
ァイバ損傷モニタは更に、前記第２の検出値に対する前
記第１の検出値の比を算出して前記比があらかじめ定め
られた値を越えると第２の異常検出信号を出力する比率
判定部を含むようにしても良い。
ァイバ損傷モニタは更に、前記第２の検出値に対する前
記第１の検出値の比を算出して前記比があらかじめ定め
られた値を越えると第２の異常検出信号を出力する比率
判定部を含むようにしても良い。
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【作用】第１の発明によるファイバ損傷モニタは、出射
光学系内に戻ってくる反射レーザ光のエネルギがある値
を越えると、光ファイバの出射端面に損傷を及ぼすもの
と判定して第１の異常検出信号を出力し、この第１の異
常検出信号により警報表示を行ったり、あるいはレーザ
光源におけるレーザシャッタを閉とする。
光学系内に戻ってくる反射レーザ光のエネルギがある値
を越えると、光ファイバの出射端面に損傷を及ぼすもの
と判定して第１の異常検出信号を出力し、この第１の異
常検出信号により警報表示を行ったり、あるいはレーザ
光源におけるレーザシャッタを閉とする。
【００１９】他の発明によるファイバ損傷モニタは、反
射レーザ光によるファイバ出射端面の損傷防止のモニタ
を行うにあたり、光ファイバから出射されたレーザ光の
出力と反射レーザ光の出力を検出することにより、ファ
イバ損傷による出力低下と反射ビームの異常増加を同時
モニタすることができ、それぞれの値がある一定値を越
えると、アラームを発生させるものである。
射レーザ光によるファイバ出射端面の損傷防止のモニタ
を行うにあたり、光ファイバから出射されたレーザ光の
出力と反射レーザ光の出力を検出することにより、ファ
イバ損傷による出力低下と反射ビームの異常増加を同時
モニタすることができ、それぞれの値がある一定値を越
えると、アラームを発生させるものである。
【００２０】
【実施例】図１に本発明を適用した出射光学系の構成図
を示す。図１のＡ部の拡大図である図２をも参照して、
光ファイバ１１を含むファイバコンジット１０は出射光
学系２０に接続され、レーザビームはこれに導入され
る。光ファイバ１１の出射端近傍にはリフラクタ１２が
取り付けられ、反射レーザ光の拡散に使用している。更
に、出射光学系２０内には、反射レーザ光による光ファ
イバ保護のため、アパチャを有する規制部材２１を設置
し、反射レーザ光の量を制限している。
を示す。図１のＡ部の拡大図である図２をも参照して、
光ファイバ１１を含むファイバコンジット１０は出射光
学系２０に接続され、レーザビームはこれに導入され
る。光ファイバ１１の出射端近傍にはリフラクタ１２が
取り付けられ、反射レーザ光の拡散に使用している。更
に、出射光学系２０内には、反射レーザ光による光ファ
イバ保護のため、アパチャを有する規制部材２１を設置
し、反射レーザ光の量を制限している。
【００２１】出射光学系２０にはリコリメートレンズ２
２とミラー２３及び２４、加工レンズ２５、スライドガ
ラス２６が設置されており、レーザビームを加工点Ｐに
集光させる。以上のような構成要素の他に、加工点Ｐの
領域を撮影してモニタしたり、焦点合わせ制御を行った
りするために、ハーフミラー２７、全反射ミラー２８を
含む観測光学系２９が備えられている。なお、レーザビ
ームが通過するレンズ、スライドガラスには反射防止コ
ーティングを施したものを用いることが望ましい。
２とミラー２３及び２４、加工レンズ２５、スライドガ
ラス２６が設置されており、レーザビームを加工点Ｐに
集光させる。以上のような構成要素の他に、加工点Ｐの
領域を撮影してモニタしたり、焦点合わせ制御を行った
りするために、ハーフミラー２７、全反射ミラー２８を
含む観測光学系２９が備えられている。なお、レーザビ
ームが通過するレンズ、スライドガラスには反射防止コ
ーティングを施したものを用いることが望ましい。
【００２２】出射光学系２０に導入されたレーザビーム
（出射ビーム）のエネルギと出射光学系２０に戻ってき
た反射レーザ光（反射ビーム）のエネルギを検出するた
めに、エネルギモニタ３１（第１のモニタ）及びエネル
ギモニタ３２（第２のモニタ）がそれぞれ、ミラー２３
に対して約４５度の位置にあるように設置されている。
エネルギモニタ３１、３２はそれぞれ、ミラー２３を透
過した出射ビーム、反射ビームのエネルギを検出する。
なお、各エネルギモニタは、受光部、フィルタ、及びデ
ィフューザなどの光学部品を含み、かつ、オフセット及
び感度補正機能を有する。
（出射ビーム）のエネルギと出射光学系２０に戻ってき
た反射レーザ光（反射ビーム）のエネルギを検出するた
めに、エネルギモニタ３１（第１のモニタ）及びエネル
ギモニタ３２（第２のモニタ）がそれぞれ、ミラー２３
に対して約４５度の位置にあるように設置されている。
エネルギモニタ３１、３２はそれぞれ、ミラー２３を透
過した出射ビーム、反射ビームのエネルギを検出する。
なお、各エネルギモニタは、受光部、フィルタ、及びデ
ィフューザなどの光学部品を含み、かつ、オフセット及
び感度補正機能を有する。
【００２３】次に、図３をも参照して、本発明によるフ
ァイバ損傷モニタについて説明する。このファイバ損傷
モニタは、エネルギモニタ３１、３２の検出値を用いて
後述する判定動作を行うことにより、アラーム表示やレ
ーザ光源のシャッタ閉を行う。このために、エネルギモ
ニタ３１には比較器３３（第１の比較器）を介してレー
ザ光源のシャッタ制御回路３４が接続されている。比較
器３３は、エネルギモニタ３１の検出値（以下、第１の
検出値と呼ぶ）をあらかじめ定められた第１の上限値
（ＥＭ１上限値）と比較し、検出値が第１の上限値を越
えていると異常検出信号（第１の異常検出信号）を出力
する。この第１の上限値は任意に設定できる。
ァイバ損傷モニタについて説明する。このファイバ損傷
モニタは、エネルギモニタ３１、３２の検出値を用いて
後述する判定動作を行うことにより、アラーム表示やレ
ーザ光源のシャッタ閉を行う。このために、エネルギモ
ニタ３１には比較器３３（第１の比較器）を介してレー
ザ光源のシャッタ制御回路３４が接続されている。比較
器３３は、エネルギモニタ３１の検出値（以下、第１の
検出値と呼ぶ）をあらかじめ定められた第１の上限値
（ＥＭ１上限値）と比較し、検出値が第１の上限値を越
えていると異常検出信号（第１の異常検出信号）を出力
する。この第１の上限値は任意に設定できる。
【００２４】エネルギモニタ３２には比較器３５（第２
の比較器）を介して表示器３６が接続されている。比較
器３５は、エネルギモニタ３２の検出値（以下、第２の
検出値と呼ぶ）があらかじめ定められた下限値（ＥＭ２
下限値）とあらかじめ定められた上限値（ＥＭ２上限
値）との範囲内にあるかどうかを比較して第２の検出値
が前記範囲から外れると異常検出信号（第３の異常検出
信号）をアラ−ム信号として出力する。勿論、上限値及
び下限値は任意に設定できる。
の比較器）を介して表示器３６が接続されている。比較
器３５は、エネルギモニタ３２の検出値（以下、第２の
検出値と呼ぶ）があらかじめ定められた下限値（ＥＭ２
下限値）とあらかじめ定められた上限値（ＥＭ２上限
値）との範囲内にあるかどうかを比較して第２の検出値
が前記範囲から外れると異常検出信号（第３の異常検出
信号）をアラ−ム信号として出力する。勿論、上限値及
び下限値は任意に設定できる。
【００２５】一方、エネルギモニタ３１、３２の両方に
は、演算回路３７と比較器３８とから成る比率判定部が
接続され、この比率判定部の出力はシャッタ制御回路３
４に接続されている。演算回路３７は、エネルギモニタ
３２の第２の検出値に対するエネルギモニタ３１の第１
の検出値の比（以下、ＥＭ比と呼ぶ）を算出する。比較
器３８は、ＥＭ比をあらかじめ定められた値と比較し
て、ＥＭ比があらかじめ定められた比率上限値を越えて
いると異常検出信号（第２の異常検出信号）を出力す
る。なお、比較器３８における比率上限値は任意に設定
できる。
は、演算回路３７と比較器３８とから成る比率判定部が
接続され、この比率判定部の出力はシャッタ制御回路３
４に接続されている。演算回路３７は、エネルギモニタ
３２の第２の検出値に対するエネルギモニタ３１の第１
の検出値の比（以下、ＥＭ比と呼ぶ）を算出する。比較
器３８は、ＥＭ比をあらかじめ定められた値と比較し
て、ＥＭ比があらかじめ定められた比率上限値を越えて
いると異常検出信号（第２の異常検出信号）を出力す
る。なお、比較器３８における比率上限値は任意に設定
できる。
【００２６】次に、動作について説明する。光ファイバ
１１から出射されたレーザビームは出射光学系２０に導
かれ、規制部材２１のアパチャを通り、リコリメートレ
ンズ２２にて平行光となり、ミラー２３，２４にて９０
度曲げられ、加工レンズ２５、スライドガラス２６を通
り、加工点Ｐに集光される。
１１から出射されたレーザビームは出射光学系２０に導
かれ、規制部材２１のアパチャを通り、リコリメートレ
ンズ２２にて平行光となり、ミラー２３，２４にて９０
度曲げられ、加工レンズ２５、スライドガラス２６を通
り、加工点Ｐに集光される。
【００２７】レーザ加工中、光ファイバ１１より出射さ
れているレーザビームはミラー２３を介して、一部がエ
ネルギモニタ３２に達する。その結果、エネルギモニタ
３２の第２の検出値を比較器３５で監視することによ
り、光ファイバ損傷による出力低下が生じていないかど
うかをモニタすることができる。比較器３５にて設定さ
れた上限値及び下限値を越えると、比較器３５はアラー
ム信号を発生し、それを表示器３６で表示する。例え
ば、入射したレーザビームの出力低下が生じ、図４に示
すように、あらかじめ定められた下限値（ＥＭ２下限
値）を越えた場合、アラーム信号がオンになり、異常が
表示される。
れているレーザビームはミラー２３を介して、一部がエ
ネルギモニタ３２に達する。その結果、エネルギモニタ
３２の第２の検出値を比較器３５で監視することによ
り、光ファイバ損傷による出力低下が生じていないかど
うかをモニタすることができる。比較器３５にて設定さ
れた上限値及び下限値を越えると、比較器３５はアラー
ム信号を発生し、それを表示器３６で表示する。例え
ば、入射したレーザビームの出力低下が生じ、図４に示
すように、あらかじめ定められた下限値（ＥＭ２下限
値）を越えた場合、アラーム信号がオンになり、異常が
表示される。
【００２８】また、加工点Ｐより反射した反射レーザ光
はミラー２４を介し、ミラー２３により、その一部がエ
ネルギモニタ３１に達する。この反射レーザ光のレベル
は以下の２つの方法でモニタされており、第１の上限値
（ＥＭ１上限値）を越えたり、ＥＭ比を越えるとレーザ
光源のシャッタ制御回路３４が動作して外部へのレーザ
照射を中止する。
はミラー２４を介し、ミラー２３により、その一部がエ
ネルギモニタ３１に達する。この反射レーザ光のレベル
は以下の２つの方法でモニタされており、第１の上限値
（ＥＭ１上限値）を越えたり、ＥＭ比を越えるとレーザ
光源のシャッタ制御回路３４が動作して外部へのレーザ
照射を中止する。
【００２９】すなわち、エネルギモニタ３１の第１の検
出値が比較器３３の第１の上限値（ＥＭ１上限値）を越
えると、第１の異常検出信号が出力されてシャッタ制御
回路３４が動作する。また、エネルギモニタ３１とエネ
ルギモニタ３２の検出値の比が上限値（ＥＭ比）を越え
ると、第３の異常検出信号が出力されてシャッタ制御回
路３４が動作する。
出値が比較器３３の第１の上限値（ＥＭ１上限値）を越
えると、第１の異常検出信号が出力されてシャッタ制御
回路３４が動作する。また、エネルギモニタ３１とエネ
ルギモニタ３２の検出値の比が上限値（ＥＭ比）を越え
ると、第３の異常検出信号が出力されてシャッタ制御回
路３４が動作する。
【００３０】図５に、反射レーザ光のレベルが高い場合
のシャッタ制御回路３４の動作例を示す。反射レーザ光
のパターンとして、徐々に増加する場合Ｃ１と急激に増
加する場合Ｃ２がある。どちらの場合でも、それぞれの
上限値（ＥＭ１上限値またはＥＭ比）を越えると、シャ
ッタ制御回路３４によりレーザ光源のシャッタを閉じ
る。
のシャッタ制御回路３４の動作例を示す。反射レーザ光
のパターンとして、徐々に増加する場合Ｃ１と急激に増
加する場合Ｃ２がある。どちらの場合でも、それぞれの
上限値（ＥＭ１上限値またはＥＭ比）を越えると、シャ
ッタ制御回路３４によりレーザ光源のシャッタを閉じ
る。
【００３１】以上のようなモニタ動作により光ファイバ
の損傷防止が図られる他、ミラー２３で反射された反射
レーザ光はリコリメートレンズ２２の方向へ散乱され、
一部はリコリメートレンズ２２にて光ファイバ１１の出
射端近傍へと導かれるが、規制部材２１、リフラクタ１
２により制限されるため、光ファイバ１１の損傷防止効
果は高い。
の損傷防止が図られる他、ミラー２３で反射された反射
レーザ光はリコリメートレンズ２２の方向へ散乱され、
一部はリコリメートレンズ２２にて光ファイバ１１の出
射端近傍へと導かれるが、規制部材２１、リフラクタ１
２により制限されるため、光ファイバ１１の損傷防止効
果は高い。
【００３２】加えて、エネルギモニタ３１、３２を、出
射光学系内２０に配置されたミラー２３に対して４５度
の角度を持たせて設置していることにより、ミラー２３
の温度変化等による変化はエネルギモニタ３１、３２の
出力比を計算することで、相殺することができる。
射光学系内２０に配置されたミラー２３に対して４５度
の角度を持たせて設置していることにより、ミラー２３
の温度変化等による変化はエネルギモニタ３１、３２の
出力比を計算することで、相殺することができる。
【００３３】なお、図３の構成は最も好ましい例であ
り、エネルギモニタはいずれか一方だけでも良い。この
場合に考えられる構成例は以下の通りである。
り、エネルギモニタはいずれか一方だけでも良い。この
場合に考えられる構成例は以下の通りである。
【００３４】エネルギモニタ３１と比較器３３及びシ
ャッタ制御回路３４との組み合わせ。
ャッタ制御回路３４との組み合わせ。
【００３５】エネルギモニタ３１、３２と演算回路３
７と比較器３８及びシャッタ制御回路３４との組み合わ
せ。
７と比較器３８及びシャッタ制御回路３４との組み合わ
せ。
【００３６】エネルギモニタ３１、３２と比較器３３
と演算回路３７と比較器３８及びシャッタ制御回路３４
との組み合わせ。
と演算回路３７と比較器３８及びシャッタ制御回路３４
との組み合わせ。
【００３７】エネルギモニタ３２と比較器３５及び表
示器３６との組み合わせ。
示器３６との組み合わせ。
【００３８】エネルギモニタ３１、３２と比較器３３
とシャッタ制御回路３４と比較器３５及び表示器３６と
の組み合わせ。
とシャッタ制御回路３４と比較器３５及び表示器３６と
の組み合わせ。
【００３９】エネルギモニタ３１、３２と比較器３５
及び表示器３６と演算回路３７と比較器３８及びシャッ
タ制御回路３４との組み合わせ。
及び表示器３６と演算回路３７と比較器３８及びシャッ
タ制御回路３４との組み合わせ。
【００４０】エネルギモニタ３１、３２と比較器３５
及び表示器３６と比較器３３と演算回路３７と比較器３
８及びシャッタ制御回路３４との組み合わせ。
及び表示器３６と比較器３３と演算回路３７と比較器３
８及びシャッタ制御回路３４との組み合わせ。
【００４１】
【発明の効果】本発明のようなファイバ損傷防止モニタ
を設置することにより、以下の効果が得られる。
を設置することにより、以下の効果が得られる。
【００４２】１）反射率の高い被加工材料において、レ
ーザ条件の選択が不適当（集光点と加工点でのずれも含
む）で、照射したレーザ光の大半が光ファイバの出射端
面に戻る場合でも、その反射レーザ光の出力をモニタ
し、出力がある値を越えると瞬時にアラームを発生した
り、あるいはレーザ光源のシャッタを閉とすることによ
り光ファイバの大きな損傷を未然に防ぐことができる。
ーザ条件の選択が不適当（集光点と加工点でのずれも含
む）で、照射したレーザ光の大半が光ファイバの出射端
面に戻る場合でも、その反射レーザ光の出力をモニタ
し、出力がある値を越えると瞬時にアラームを発生した
り、あるいはレーザ光源のシャッタを閉とすることによ
り光ファイバの大きな損傷を未然に防ぐことができる。
【００４３】２）光ファイバから出射光学系に導入され
たレーザ光の出力をモニタすることにより、光ファイバ
の経年劣化を生じた場合でも、それをモニタでき、加工
点での大幅な出力低下を未然に防ぐことができる。
たレーザ光の出力をモニタすることにより、光ファイバ
の経年劣化を生じた場合でも、それをモニタでき、加工
点での大幅な出力低下を未然に防ぐことができる。
【図１】本発明を適用したレーザ加工装置の出射光学系
の縦断面図である。
の縦断面図である。
【図２】図１のＡ部の拡大図である。
【図３】本発明によるファイバ損傷防止モニタの構成を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図４】図３の比較器３５の動作を説明するための信号
波形図である。
波形図である。
【図５】図３の比較器３３，３８の動作を説明するため
の信号波形図である。
の信号波形図である。
【図６】レーザ加工装置の概略構成を示す斜視図であ
る。
る。
【図７】従来の光ファイバ損傷防止の第１の方法を説明
するための図である。
するための図である。
【図８】従来の光ファイバ損傷防止の第２の方法を説明
するための図である。
するための図である。
【図９】従来の光ファイバ損傷防止の第３の方法を説明
するための図である。
するための図である。
１０ ファイバコンポジット １１，６７ 光ファイバ １２，７１ リフラクタ ２１ 規制部材 ２２，７４ リコリメートレンズ ２３，２４ ミラー ２５，７５ 加工レンズ ２６ スライドガラス ３１，３２ エネルギモニタ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−138083（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−207594（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−275592（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−151392（ＪＰ，Ｕ) 実願 昭63−161786号（実開 平２− 81779号）の願書に添付した明細書及び 図面の内容を撮影したマイクロフィルム (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B23K 26/00 - 26/18
Claims (4)
- 【請求項１】 レーザ光源からのレーザ光を光ファイバ
を通して出射光学系に導き、該出射光学系から被加工部
にレーザ照射して加工を行うレーザ加工装置において、
前記被加工部で反射されて前記出射光学系内に戻ってき
たレーザ光のエネルギを検出する第１のモニタと、該第
１のモニタの第１の検出値をあらかじめ定められた第１
の上限値と比較して前記第１の検出値が前記第１の上限
値を越えると第１の異常検出信号を出力する第１の比較
器とを含むファイバ損傷モニタを備えたレーザ加工装
置。 - 【請求項２】 レーザ光源からのレーザ光を光ファイバ
を通して出射光学系に導き、該出射光学系から被加工部
にレーザ照射して加工を行うレーザ加工装置において、
前記被加工部で反射されて前記出射光学系内に戻ってき
たレーザ光のエネルギを検出する第１のモニタと、前記
出射光学系内に導入されたレーザ光のエネルギを検出す
る第２のモニタと、前記第１のモニタの第１の検出値を
あらかじめ定められた第１の上限値と比較して前記第１
の検出値が前記第１の上限値を越えると第１の異常検出
信号を出力する第１の比較器と、前記第２のモニタの第
２の検出値に対する前記第１の検出値の比を算出して前
記比があらかじめ定められた値を越えると第２の異常検
出信号を出力する比率判定部とを含むファイバ損傷モニ
タを備えたレーザ加工装置。 - 【請求項３】 レーザ光源からのレーザ光を光ファイバ
を通して出射光学系に導き、該出射光学系から被加工部
にレーザ照射して加工を行うレーザ加工装置において、
前記被加工部で反射されて前記出射光学系内に戻ってき
たレーザ光のエネルギを検出する第１のモニタと、該第
１のモニタの第１の検出値をあらかじめ定められた第１
の上限値と比較して前記第１の検出値が前記第１の上限
値を越えると第１の異常検出信号を出力する第１の比較
器と、前記出射光学系内に導入されたレーザ光のエネル
ギを検出する第２のモニタと、該第２のモニタの第２の
検出値があらかじめ定められた下限値とあらかじめ定め
られた上限値との範囲内にあるかどうかを比較して前記
第２の検出値が前記範囲から外れると第３の異常検出信
号を出力する第２の比較器とを含むファイバ損傷モニタ
を備えたレーザ加工装置。 - 【請求項４】 請求項３記載のレーザ加工装置におい
て、更に、前記第２の検出値に対する前記第１の検出値
の比を算出して前記比があらかじめ定められた値を越え
ると第２の異常検出信号を出力する比率判定部を含むフ
ァイバ損傷モニタを備えたレーザ加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7073605A JP2864355B2 (ja) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | ファイバ損傷モニタを備えたレーザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7073605A JP2864355B2 (ja) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | ファイバ損傷モニタを備えたレーザ加工装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08267261A JPH08267261A (ja) | 1996-10-15 |
| JP2864355B2 true JP2864355B2 (ja) | 1999-03-03 |
Family
ID=13523139
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7073605A Expired - Fee Related JP2864355B2 (ja) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | ファイバ損傷モニタを備えたレーザ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2864355B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3070553B2 (ja) | 1997-11-26 | 2000-07-31 | 日本電気株式会社 | データライン駆動装置 |
| JP2006247681A (ja) * | 2005-03-09 | 2006-09-21 | Miyachi Technos Corp | レーザ加工用モニタリング装置 |
| JP5043316B2 (ja) * | 2005-07-29 | 2012-10-10 | ミヤチテクノス株式会社 | レーザ加工モニタリング装置 |
| JP2007044739A (ja) * | 2005-08-11 | 2007-02-22 | Miyachi Technos Corp | レーザ加工モニタリング装置 |
| JP2007054881A (ja) * | 2005-08-26 | 2007-03-08 | Miyachi Technos Corp | レーザ加工モニタリング装置 |
| JP6027814B2 (ja) * | 2012-08-07 | 2016-11-16 | 株式会社アマダホールディングス | レーザ加工装置 |
| JP2020521650A (ja) * | 2017-05-26 | 2020-07-27 | ブランソン・ウルトラソニックス・コーポレーション | Ｉｎ ｓｉｔｕ光学的フィードバック |
-
1995
- 1995-03-30 JP JP7073605A patent/JP2864355B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 実願 昭６３−１６１７８６号（実開 平２−８１７７９号）の願書に添付した明細書及び図面の内容を撮影したマイクロフィルム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08267261A (ja) | 1996-10-15 |
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