JP3365813B2 - Laser processing equipment - Google Patents

Laser processing equipment

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JP3365813B2
JP3365813B2 JP09172093A JP9172093A JP3365813B2 JP 3365813 B2 JP3365813 B2 JP 3365813B2 JP 09172093 A JP09172093 A JP 09172093A JP 9172093 A JP9172093 A JP 9172093A JP 3365813 B2 JP3365813 B2 JP 3365813B2
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  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバを用いたレ
ーザ加工装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser processing apparatus using an optical fiber.

【0002】[0002]

【従来の技術】光ファイバを用いた従来のレーザ加工装
置について、図2を参照して説明する。 レーザ発振器
1からレーザ光2が出射される。出射されたレーザ光2
は、光抽出器3を透過し、その後、ファイバ入射レンズ
4から光ファイバ5に入射する。光ファイバ5に入射し
たレーザ光2は光ファイバ5内を伝送した後、光ファイ
バ5から出て光抽出器6方向に進む。そして、光抽出器
6を透過し、集光レンズ7で集光され被加工物8に照射
される。
2. Description of the Related Art A conventional laser processing apparatus using an optical fiber will be described with reference to FIG. A laser beam 2 is emitted from the laser oscillator 1. Laser light emitted 2
Passes through the light extractor 3 and then enters the optical fiber 5 from the fiber entrance lens 4. The laser light 2 incident on the optical fiber 5 is transmitted through the optical fiber 5, then exits from the optical fiber 5 and proceeds toward the light extractor 6. Then, the light passes through the light extractor 6, is condensed by the condenser lens 7, and is irradiated onto the workpiece 8.

【0003】なお、レーザ発振器1から出射されたレー
ザ光2は、光抽出器3を透過する際に一部が反射され検
出器9に加えられ、光強度が検出される。また、光ファ
イバ5の出力側に位置する光抽出器6でも、レーザ光2
の一部が反射され検出器10で光強度が検出される。
The laser light 2 emitted from the laser oscillator 1 is partially reflected when passing through the light extractor 3 and is added to the detector 9 to detect the light intensity. In addition, even in the light extractor 6 located on the output side of the optical fiber 5, the laser light 2
Is partially reflected and the light intensity is detected by the detector 10.

【0004】なお、2つの検出器9、10で検出された
光強度は、例えば演算制御部(図示せず)に送られ、両
検出器9、10の光強度の演算が行われ、両者の差や比
が求められる。そして、この演算結果で、レーザ光2が
正しく伝送しているか、また、被加工物8にレーザ光2
が正しく照射されているかなどが判断される。
The light intensities detected by the two detectors 9 and 10 are sent to, for example, an arithmetic control unit (not shown), the light intensities of both detectors 9 and 10 are calculated, and both are detected. Differences and ratios are required. Then, based on this calculation result, whether the laser light 2 is transmitted correctly or whether the laser light 2 is transmitted to the workpiece 8
It is determined whether or not is properly irradiated.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来のレーザ加工装置
の場合、レーザ光2が光ファイバ5内を正常に伝送して
いるかどうかを判断するために、光抽出器6や検出器1
0が、光ファイバ5出力側のレーザ出射部、例えば被加
工物8にレーザ光を照射する集光レンズ7の近くに設置
されている。したがって、光抽出器6や検出器10の存
在で、その分レーザ出射部が大きくなる。
In the case of the conventional laser processing apparatus, the light extractor 6 and the detector 1 are used to judge whether or not the laser light 2 is normally transmitted in the optical fiber 5.
0 is installed near the laser emitting portion on the output side of the optical fiber 5, for example, the condensing lens 7 that irradiates the workpiece 8 with laser light. Therefore, the presence of the light extractor 6 and the detector 10 makes the laser emitting portion larger by that amount.

【0006】ところで、光ファイバを用いたレーザ加工
装置は、被加工物を加工する空間が狭い場合に、特に特
徴を発揮する装置であり、レーザ出射部はできるだけ小
さいことが望まれる。
By the way, a laser processing apparatus using an optical fiber is an apparatus that exhibits its characteristics particularly when the space for processing a workpiece is small, and it is desired that the laser emitting portion be as small as possible.

【0007】また、光ファイバ5を用いてレーザ光2を
遠くまで伝送し、遠隔部分の加工を行う場合、2つの検
出器9、10が、光ファイバ5の入力側と出力側とに別
れて位置すると、例えば光ファイバ5の出力側にある一
方の検出器10の検出信号を、光ファイバ5の入力側に
ある演算制御部まで伝送しなければならず、光ファイバ
5とほぼ同じ長さの伝送ケーブルが必要になる。
When the laser light 2 is transmitted to a long distance by using the optical fiber 5 and the remote portion is processed, the two detectors 9 and 10 are separated into the input side and the output side of the optical fiber 5. When it is located, for example, the detection signal of the one detector 10 on the output side of the optical fiber 5 must be transmitted to the arithmetic control unit on the input side of the optical fiber 5, and the detection signal of almost the same length as the optical fiber 5 is transmitted. A transmission cable is needed.

【0008】この発明は、上記した欠点を解決し、レー
ザ出射部を小さくでき、また、長い伝送ケーブルを必要
としないレーザ加工装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned drawbacks, to provide a laser processing apparatus capable of reducing the size of a laser emitting portion and not requiring a long transmission cable.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明のレーザ加工装置
は、レーザ光を出射するレーザ発振器と、前記レーザ光
を被加工物の方向に伝送する光ファイバと、この光ファ
イバを伝送した前記レーザ光を被加工物に照射する集光
レンズと、前記レーザ発振器から前記光ファイバ方向に
進むレーザ光の強度を検出する第1の検出器と、前記レ
ーザ発振器と前記光ファイバ間の光路に沿って、前記光
ファイバ方向から反射して戻るレーザ光の強度を検出す
る第2の検出器と、前記第1および第2の検出器の検出
出力を演算する演算制御部とを具備している。
A laser processing apparatus of the present invention comprises a laser oscillator for emitting a laser beam, an optical fiber for transmitting the laser beam toward a workpiece, and the laser for transmitting the optical fiber. A condenser lens that irradiates the workpiece with light , a first detector that detects the intensity of laser light that travels in the optical fiber direction from the laser oscillator, and an optical path between the laser oscillator and the optical fiber. A second detector for detecting the intensity of the laser light reflected and returned from the optical fiber direction, and a calculation control unit for calculating the detection output of the first and second detectors.

【0010】また、本発明のレーザ加工装置は、レーザ
光を出射するレーザ発振器と、前記レーザ光を被加工物
の方向に伝送する光ファイバと、この光ファイバを伝送
した前記レーザ光を被加工物に照射する集光レンズと、
前記レーザ発振器と前記光ファイバ間の光路に沿って、
前記光ファイバ方向から反射して戻るレーザ光の強度
検出する第2の検出器とを具備している。
Further, the laser processing apparatus of the present invention includes a laser oscillator for emitting a laser beam, an optical fiber for transmitting the laser beam toward a workpiece, and the laser beam transmitted through the optical fiber for processing. A condenser lens that illuminates objects,
Along the optical path between the laser oscillator and the optical fiber,
A second detector for detecting the intensity of the laser light reflected and returned from the optical fiber direction.

【0011】また、前記第2の検出器は、複数の検出素
子で構成され、また、前記複数の検出素子が1つの面を
構成するように配列されている。
The second detector is composed of a plurality of detection elements, and the plurality of detection elements are arranged so as to form one surface.

【0012】[0012]

【作用】上記した本発明によれば、レーザ発振器から光
ファイバ方向に進むレーザ光を検出する第1の検出器
と、光ファイバ方向から反射して戻るレーザ光を検出す
る第2の検出器とが、レーザ発振器と光ファイバ間に互
いに接近して配置される。このように2つの検出器が、
いずれも光ファイバの入力側に接近して配置されるの
で、例えば両検出器の検出信号を演算制御部に送る場合
でも、これまでのように光ファイバの出力側から、光フ
ァイバの入力側の演算制御部まで検出信号を伝送する必
要がなくなる。また、光ファイバの出力側に検出器を配
置しなくてすむので、被加工物の加工を行うレーザ出射
部を小さくできる。
According to the present invention described above, a first detector for detecting laser light traveling from the laser oscillator in the optical fiber direction and a second detector for detecting laser light reflected back from the optical fiber direction. Are placed close to each other between the laser oscillator and the optical fiber. Thus two detectors
Since both are arranged close to the input side of the optical fiber, even when sending the detection signals of both detectors to the arithmetic control unit, for example, from the output side of the optical fiber to the input side of the optical fiber as before. It is not necessary to transmit the detection signal to the arithmetic control unit. Further, since it is not necessary to dispose a detector on the output side of the optical fiber, the laser emitting section for processing the workpiece can be made small.

【0013】また、前記第2の検出器を、複数の検出素
子で構成し、また、前記複数の検出素子が1つの面を形
成するように配列した場合には、光ファイバ方向から反
射して戻るレーザ光の2次元の分布が検出でき、各光学
素子の動作状況をより正しく把握できる。
Further, when the second detector is composed of a plurality of detecting elements, and the plurality of detecting elements are arranged so as to form one surface, they are reflected from the optical fiber direction. The two-dimensional distribution of the returning laser light can be detected, and the operating condition of each optical element can be grasped more accurately.

【0014】[0014]

【実施例】この発明の一実施例について、図1を参照し
て説明する。なお、図1では図2と同一箇所には同一符
号を付してある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1, the same parts as those in FIG. 2 are designated by the same reference numerals.

【0015】1はレーザ発振器であり、レーザ発振器1
から出射されたレーザ光2は誘電体蒸着ミラー11に加
えられる。なお、誘電体蒸着ミラー11は誘電体膜を多
層に重ねて構成されており、レーザ光2は誘電体蒸着ミ
ラー11でほぼ全反射される。誘電体蒸着ミラー11で
反射されたレーザ光2は、もう1つの誘電体蒸着ミラー
12で同様にほぼ全反射され、ファイバ入射レンズ4に
加えられる。その後、ファイバ入射レンズ4によって、
光ファイバ5に入り光ファイバ5内を伝送する。そし
て、光ファイバ5から出たレーザ光2は、集光レンズ7
で集光され、被加工物に照射される。
Reference numeral 1 denotes a laser oscillator, and the laser oscillator 1
The laser light 2 emitted from is applied to the dielectric vapor deposition mirror 11. The dielectric vapor deposition mirror 11 is formed by stacking dielectric films in multiple layers, and the laser light 2 is almost totally reflected by the dielectric vapor deposition mirror 11. The laser beam 2 reflected by the dielectric vapor deposition mirror 11 is almost totally reflected by the other dielectric vapor deposition mirror 12, and is added to the fiber entrance lens 4. After that, by the fiber incidence lens 4,
It enters the optical fiber 5 and transmits in the optical fiber 5. The laser light 2 emitted from the optical fiber 5 is collected by the condenser lens 7
It is focused by and is irradiated to the work piece.

【0016】なお、レーザ発振器1から出射されたレー
ザ光2は、誘電体蒸着ミラー11で反射される際に、そ
の僅かな量が誘電体蒸着ミラー11を透過し、点線で示
したように検出器13に加えられる。そして、検出器1
3では、誘電体蒸着ミラー11を透過した微弱なレーザ
光2が検出される。検出器13で検出される光の強度
は、レーザ発振器1から出射されるレーザ光2の強度に
比例しており、レーザ発振器1のレーザ出力の管理など
に利用される。
When the laser beam 2 emitted from the laser oscillator 1 is reflected by the dielectric vapor deposition mirror 11, a slight amount thereof passes through the dielectric vapor deposition mirror 11 and is detected as shown by the dotted line. Is added to the vessel 13. And the detector 1
At 3, the weak laser beam 2 transmitted through the dielectric vapor deposition mirror 11 is detected. The intensity of the light detected by the detector 13 is proportional to the intensity of the laser beam 2 emitted from the laser oscillator 1, and is used for managing the laser output of the laser oscillator 1 and the like.

【0017】また、レーザ光2は、ファイバ入射レンズ
4や光ファイバ5、集光レンズ7などを伝送する際に、
これら各光学素子の光学面で一部が正反射される。反射
されたレーザ光2は、レーザ光2の光路に沿って逆方向
に戻る。そして、戻ってきたレーザ光2は、誘電体蒸着
ミラー12を透過し、点線のように検出器14に加えら
れ検出される。検出器14で検出される光強度は、各光
学素子のそれぞれから反射される光の和に比例してお
り、その光強度を監視することにより、各光学素子の異
常、例えば損傷や破断などが検出できる。
When the laser light 2 is transmitted through the fiber entrance lens 4, the optical fiber 5, the condenser lens 7, etc.,
Part of the light is specularly reflected by the optical surface of each of these optical elements. The reflected laser light 2 returns in the opposite direction along the optical path of the laser light 2. Then, the returned laser beam 2 passes through the dielectric vapor deposition mirror 12 and is applied to the detector 14 as indicated by a dotted line to be detected. The light intensity detected by the detector 14 is proportional to the sum of the light reflected from each optical element. By monitoring the light intensity, abnormality of each optical element, such as damage or breakage, is detected. Can be detected.

【0018】また、2つの検出器13、14で検出され
た検出信号は、例えば演算制御部15に供給される。演
算制御部15は、レーザ発振器1と一体、またはその近
くに設けられ、両検出器13、14の検出信号同士を演
算し、両者の差や比などを計算する。この演算結果はレ
ーザ出力の制御などに利用される。
The detection signals detected by the two detectors 13 and 14 are supplied to, for example, the arithmetic control unit 15. The arithmetic control unit 15 is provided integrally with the laser oscillator 1 or in the vicinity thereof, and arithmetically operates the detection signals of both detectors 13 and 14 to calculate the difference and ratio between the two. The calculation result is used for controlling the laser output and the like.

【0019】また、検出器14として、小さな検出素子
を複数個用い、これらの検出素子が1つの面を形成する
ように2次元に配列した構成にすれば、検出器14に入
射される反射光の2次元の強度分布が検知できる。この
検知結果を用いれば、ファイバ入射レンズ4や光ファイ
バ5などに対し、レーザ光2が正しく垂直に入射されて
いるかが判定でき、ファイバ入射レンズ4や光ファイバ
5などの光軸の変化や軸ずれの度合いが分かる。
If a plurality of small detecting elements are used as the detector 14 and these detecting elements are arranged two-dimensionally so as to form one surface, the reflected light incident on the detector 14 will be described. The two-dimensional intensity distribution of can be detected. Using this detection result, it is possible to determine whether the laser light 2 is correctly incident perpendicularly to the fiber incident lens 4 or the optical fiber 5, and the change or the axis of the optical axis of the fiber incident lens 4 or the optical fiber 5 can be determined. You can see the degree of deviation.

【0020】また、2つの検出器13、14の検出信号
を演算制御部15で演算することにより、ファイバ入射
レンズ4や光ファイバ5、集光レンズ7などの各光学素
子の面状態や、あるいは光ファイバ5に入射するレーザ
光2の光軸の正しさなどを総合的に判断できる。これら
の判断をもとに、例えばレーザ発振器1を停止し、また
は、異常状態を目で見れるように表示したり、音声で知
らせたりすることができる。
Further, by calculating the detection signals of the two detectors 13 and 14 by the calculation control unit 15, the surface state of each optical element such as the fiber entrance lens 4, the optical fiber 5, the condenser lens 7 or the like, or The correctness of the optical axis of the laser light 2 incident on the optical fiber 5 can be comprehensively determined. Based on these judgments, for example, the laser oscillator 1 can be stopped, or an abnormal state can be visually displayed or can be notified by voice.

【0021】なお、上記した実施例では、一方の検出器
14で検出された光強度は、他方の検出器13で検出さ
れた光強度で規格化して処理される。したがって、演算
制御部15における演算は、レーザ発振器1から出るレ
ーザ光2の強度に影響されない。
In the above embodiment, the light intensity detected by the one detector 14 is standardized by the light intensity detected by the other detector 13 and processed. Therefore, the calculation in the calculation controller 15 is not affected by the intensity of the laser beam 2 emitted from the laser oscillator 1.

【0022】[0022]

【発明の効果】この発明によれば、光ファイバの入力側
に検出器を設け、光学素子からの反射光でレーザ光の伝
送状態を検出しているので、光ファイバの出力側の検出
器が不要となり、被加工物に近いレーザ出射部を小さく
できる。また、2つの検出器を近い位置に配置できるの
で、検出器の出力を伝送する長いケーブルも必要でなく
なる。
According to the present invention, since the detector is provided on the input side of the optical fiber and the transmission state of the laser light is detected by the reflected light from the optical element, the detector on the output side of the optical fiber is It becomes unnecessary and the laser emitting portion close to the workpiece can be made small. Also, since the two detectors can be placed close together, a long cable for transmitting the detector output is not required.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】従来装置を説明する構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram illustrating a conventional device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…レーザ発振器 2…レーザ光 4…ファイバ入射レンズ 5…光ファイバ 7…集光レンズ 8…被加工物 11、12…誘電体蒸着ミラー 13、14…検出器 15…演算制御部 1 ... Laser oscillator 2 ... laser light 4 ... Fiber incident lens 5 ... Optical fiber 7 ... Condensing lens 8 ... Workpiece 11, 12 ... Dielectric vapor deposition mirror 13, 14 ... Detector 15 ... Arithmetic control unit

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 レーザ光を出射するレーザ発振器と、前
記レーザ光を被加工物の方向に伝送する光ファイバと、
この光ファイバを伝送した前記レーザ光を被加工物に照
射する集光レンズと、前記レーザ発振器から前記光ファ
イバ方向に進むレーザ光の強度を検出する第1の検出器
と、前記レーザ発振器と前記光ファイバ間の光路に沿っ
て、前記光ファイバ方向から反射して戻るレーザ光の強
を検出する第2の検出器と、前記第1および第2の検
出器の検出出力を演算する演算制御部とを具備したレー
ザ加工装置。
1. A laser oscillator that emits laser light, and an optical fiber that transmits the laser light toward a workpiece.
A condenser lens for irradiating the workpiece with the laser light transmitted through the optical fiber, a first detector for detecting the intensity of the laser light traveling from the laser oscillator toward the optical fiber, the laser oscillator, and the Along the optical path between the optical fibers, the intensity of the laser light reflected back from the optical fiber direction.
A laser processing apparatus comprising: a second detector that detects a degree; and a calculation control unit that calculates detection outputs of the first and second detectors.
【請求項2】 レーザ光を出射するレーザ発振器と、前
記レーザ光を被加工物の方向に伝送する光ファイバと、
この光ファイバを伝送した前記レーザ光を被加工物に照
射する集光レンズと、前記レーザ発振器と前記光ファイ
バ間の光路に沿って、前記光ファイバ方向から反射して
戻るレーザ光の強度を検出する第2の検出器とを具備し
たレーザ加工装置。
2. A laser oscillator that emits laser light, and an optical fiber that transmits the laser light toward a workpiece.
A condenser lens that irradiates the workpiece with the laser light transmitted through the optical fiber, and detects the intensity of the laser light reflected back from the optical fiber direction along the optical path between the laser oscillator and the optical fiber. A laser processing apparatus including a second detector that
【請求項3】 前記第2の検出器が複数の検出素子で構
成され、かつ、前記複数の検出素子が面を構成するよう
に配列されていることを特徴とする請求項1または請求
項2記載のレーザ加工装置。
3. The first detector according to claim 1, wherein the second detector is composed of a plurality of detecting elements, and the plurality of detecting elements are arranged so as to form a surface. The laser processing device described.
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