JP6982450B2 - 保護ガラス汚れ検知システム及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ加工機によるレーザ加工において被加工物から飛んでくるスプラッシュ（スパッタ）や金属ヒューム等の汚れから集光レンズを保護するための保護ガラスの汚れを検知する保護ガラス汚れ検知システム及び方法に関するものである。

一般に、レーザ加工機におけるレーザ加工ヘッドのレーザ出射口には、レーザ加工において被加工物から飛んでくるスプラッシュ（スパッタ）や金属ヒューム等の汚れから集光レンズを保護するための保護ガラスが設けられている。

このレーザ加工ヘッドの保護ガラスは、被加工物から飛んでくるスプラッシュ（スパッタ）や金属ヒューム等により、汚れが付着することとなり、その汚れにより、レーザ光の照射量が低下し、加工品質に悪影響を及ぼすことがある。

そのため、その汚れた保護ガラスを清掃したり、交換したりする必要があった。

従来、その保護ガラスの汚れを検知するため、様々な保護ガラスの汚れ検知システムが提案されている。

特開２００２―３６１４５２号 特表２００２―５１５３４１号 特開２００５―７４８２号 特開２００６―５５８７９号

しかしながら、従来の汚れ検知システムは、基本的には汚れの量に応じて、散乱光の強度が高くなることを利用して、保護ガラスの汚れを検知するようにしていたため、何時、どのような種類の汚れが、どの程度付着したかを問題とはしていなかった。

そのため、清掃で済むのか、新品に交換する必要があるのか判断できず、保護ガラスの交換のタイミングも予期できないため、新しい保護ガラスを前もって準備できない可能性があった。

すなわち、従来の汚れ検知システムでは、何時、どのような種類の汚れが、どの程度付着したか判らず、そのため、清掃で済むのか、新品に交換する必要があるのか判断できない欠点があった。

本発明は、上記した事情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、保護ガラスに付着した汚れの種類等を明確に判定して、保護ガラスの交換や清掃や継続使用等の適切な対処を行うことができるようにする保護ガラス汚れ検知システム及び方法を提供することである。

本発明は上述の問題を解決するためのものであり、請求項１に係る発明は、レーザ加工機において、レーザ光を集光させて被加工物に照射するための集光レンズを、レーザ加工により前記被加工物から飛んでくる汚れから保護するための保護ガラスの汚れを検知する保護ガラス汚れ検知システムであって、前記保護ガラスに付着した汚れによって生じる散乱光を検出するための散乱光検出器と、前記散乱光検出器よりの検出値から前記保護ガラスの汚れの種類、時期、程度を検知して、前記保護ガラスの交換や清掃の必要を判定する汚れ検知回路と、を有することを特徴とする保護ガラス汚れ検知システムである。

請求項２に係る発明は、前記保護ガラス汚れ検知システムが、さらに、前記汚れ検知回路よりの判定結果に基づいて、前記保護ガラスの交換や清掃の必要を表示する表示手段を有することを特徴とする請求項１に記載の保護ガラス汚れ検知システムである。

請求項３に係る発明は、前記汚れ検知回路が、前記散乱光検出器よりの検出値を微分した変化量を求め、その変化量および前記検出値から前記保護ガラスの汚れの種類、時期、程度を検知することを特徴とする請求項１および２のいずれかに記載の保護ガラス汚れ検知システムである。

請求項４に係る発明は、前記汚れ検知回路が、前記散乱光検出器よりの検出値を時間データと共に保存するメモリと、前記メモリよりの検出値および時間データに基づいて、前記検出値の微分値からなる変化量を計算する演算部と、前記演算部よりの検出値変化量に基づいて、汚れ付着無しの正常状態かスパッタ付着状態か金属ヒューム付着状態かを判定する汚れ判定部と、前記汚れ判定部よりの判定結果および前記メモリよりの検出値に基づいて、前記保護ガラスの交換か前記保護ガラスの清掃か前記保護ガラスの継続使用かを判定する保護ガラスの交換判定部と、を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の保護ガラス汚れ検知システムである。

請求項５に係る発明は、前記汚れ判定部は、前記演算部よりの検出値変化量を所定の判定閾値と比較し、前記検出値変化量が前記判定閾値より大きい場合、スパッタ付着状態と判定し、前記検出値変化量が前記判定閾値より小さい場合、金属ヒューム付着状態と判定することを特徴とする請求項４に記載の保護ガラス汚れ検知システムである。

請求項６に係る発明は、前記保護ガラスが、前記集光レンズと前記被加工物との間に設けられ、前記散乱光検出器が、前記保護ガラスの端面からの散乱光を受光することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の保護ガラス汚れ検知システムである。

請求項７に係る発明は、レーザ加工機において、レーザ光を集光させて被加工物に照射するための集光レンズを、レーザ加工により前記被加工物から飛んでくる汚れから保護するための保護ガラスの汚れを検知する保護ガラス汚れ検知方法であって、（ａ）散乱光検出器により、前記保護ガラスに付着した汚れによって生じる散乱光を検出する工程と、（ｂ）前記散乱光検出器よりの検出値から前記保護ガラスの汚れの種類、時期、程度を検知する工程と、（ｃ）前記保護ガラスの汚れの種類、時期、程度から前記保護ガラスの交換や清掃の必要を判定する工程と、を有することを特徴とする保護ガラス汚れ検知方法である。

請求項８に係る発明は、前記保護ガラス汚れ検知方法が、さらに、（ｄ）前記保護ガラスの交換や清掃の必要の判定結果に基づいて、前記保護ガラスの交換や清掃の必要を表示する工程を有することを特徴とする請求項７に記載の保護ガラス汚れ検知方法である。

請求項９に係る発明は、前記工程（ｂ）が、前記散乱光検出器よりの検出値を微分した変化量を求め、その変化量および前記検出値から前記保護ガラスの汚れの種類、時期、程度を検知することを特徴とする請求項７および８のいずれかに記載の保護ガラス汚れ検知方法である。

請求項１０に係る発明は、レーザ加工ヘッドに搭載される保護ガラスの汚れを検出する汚れ検出システムであって、前記保護ガラスに付着した汚れによって生じる散乱光を検出する散乱光検出器と、前記散乱光検出器の出力値に基づいて、前記保護ガラスの汚れの種類を検出する汚れ種類検出回路と、を有し、前記汚れ種類検出回路は、所定時間内における、前記散乱光検出器の出力値の変動量に基づいて汚れの原因がスパッタであるか金属ヒュームであるかを識別する汚れ検出システムである。

本発明によれば、保護ガラスに付着した汚れの種類、時期、程度を明確に判定して、保護ガラスの交換や清掃や継続使用等の適切な対処を表示することができる。

本発明を実施した汚れ検知システムを備えたレーザ加工機の概略構成図である。 図１に示した加工ヘッド２１に設けられた保護ガラス２５の概略構成図である。 本発明を実施した汚れ検知システムの汚れ検知部２９のブロック図である。 本発明を実施した汚れ検知システムの動作のフローチャートである。 レーザ光を照射している状態での、汚れ３５の付着した保護ガラス２５の端面からの散乱光を検出する様子を示した説明図である。 保護ガラス２５に付着した汚れによる散乱光量の検出値Ｘ（汚れ指標）の変化を示すグラフであり、（ａ）は、保護ガラス２５にスパッタが付着した場合であり、（ｂ）は、保護ガラス２５に金属ヒュームが付着した場合である。 図５のステップ１１１、１１３、１１５の処理の詳細なフローチャートである。 汚れ判定部３３ｃおよび保護ガラス交換判定部３３ｄおよびＮＣ装置２３のモニター２３ａによる汚れ検知処理の説明図である。

図１は、本発明を実施した汚れ検知システムを備えたレーザ加工機の概略構成図である。

図１に示すように、このレーザ加工機は、レーザ光ＬＢを生成するファイバーレーザ発振器１により生成されたレーザ光ＬＢが、プロセスファイバー３を介してレーザ加工ユニット５へ送られ、レーザ加工ユニット５が、レーザ光ＬＢを高エネルギー密度に集光させて、種々の材料からなる被加工材（ワーク）Ｗに照射して加工を行うようになっている。

レーザ加工ユニット５は、被加工材Ｗが載せられる加工テーブル７と、加工テーブル７上においてＸ軸方向に移動する門型のＸ軸キャリッジ９と、Ｘ軸キャリッジ９の上においてＸ軸に垂直なＹ軸方向に移動するＹ軸キャリッジ１１とを備え、Ｙ軸キャリッジ１１には、コリメータユニット１３が固定され、コリメータユニット１３は、Ｙ軸キャリッジ１１と共にＹ軸方向に移動する。

コリメータユニット１３には、プロセスファイバー３から射出されたレーザ光ＬＢを略平行光束に変換するコリメータレンズ１５、略平行光束に変換されたレーザ光ＬＢをＸ軸及びＹ軸に垂直なＺ軸方向下方に向けて反射するベンドミラー１７、ベンドミラー１７により反射されたレーザ光ＬＢを集光する集光レンズ１９、及び加工ヘッド２１が含まれる。

なお、レーザ加工機は、ＮＣ装置２３により、駆動制御される。

ＮＣ装置２３は、種々の情報を表示すると共にオペレータによる入力機能を有するモニター２３ａを有しており、レーザ加工機の駆動制御と共に、後述するように、そのモニター２３ａを介して、保護ガラスの汚れ検知に関する情報等を表示したり、判定のための値を設定したりするようになっている。

図２は、図１に示した加工ヘッド２１に設けられた保護ガラス２５の概略構成図である。

図１および図２に示すように、加工ヘッド２１は、アシストガスを加工点へ導くように逆三角形状となっており、その加工ヘッド２１における集光レンズ１９と被加工物との間に、レーザ加工において被加工物から飛んでくるスプラッシュ（スパッタ）や金属ヒューム等の汚れから集光レンズ１９を保護するための保護ガラス２５が設けられている。

図３に示すように、この保護ガラス２５は、保護ガラス２５を収納する保護ガラスフォルダ２５ａ内に収納された状態で、加工ヘッド２１へ着脱自在に取り付けられる構成となっており、保護ガラスフォルダ２５ａを加工ヘッド２１から取り出すことにより、簡単に保護ガラス２５を交換できるようになっている。

そして、この保護ガラス２５の端部には、加工ヘッド２１に取り付けられた状態の保護ガラス２５の端面からの散乱光を受光する散乱光検出器２７が設けられ、散乱光検出器２７よりの検知信号は、汚れ検知部２９へ送られる。

図３は、本発明を実施した汚れ検知システムの汚れ検知部２９のブロック図である。

図３に示すように、汚れ検知部２９は、散乱光検出器２７よりの検出信号を増幅して高周波成分（ノイズ）をカットするアナログＩ/Ｆ回路３０と、アナログＩ/Ｆ回路３０よりのアナログ信号をデジタル信号へ変換し、検出値Ｘとして出力するＡＤコンバータ３１と、検出値Ｘから保護ガラス２５の汚れを検知する汚れ検知回路３３とを有している。

汚れ検知回路３３は、ＡＤコンバータ３１よりの検出値Ｘと時間データとを保存するメモリ３３ａと、メモリ３３ａよりの検出値Ｘおよび時間データに基づいて、検出値Ｘの変化量ΔＸ（微分値）を計算する演算部３３ｂとを有している。

汚れ検知回路３３は、さらに、演算部３３ｂよりの検出値変化量ΔＸに基づいて、正常（汚れ付着無し）かスパッタ付着か金属ヒューム付着かを判定する汚れ判定部３３ｃと、汚れ判定部３３ｃよりの判定結果およびメモリ３３ａよりの検出値Ｘに基づいて、保護ガラス２５の交換か保護ガラス２５の清掃か保護ガラス２５の継続使用かを判定する保護ガラスの交換判定部３３ｄとを有している。

メモリ３３ａよりの検出値Ｘおよび時間データ、汚れ判定部３３ｃよりの判定結果、保護ガラス交換判定部３３ｄよりの判定結果は、ＮＣ装置２３に送られ、所定の表示処理がなされる。

すなわち、ＮＣ装置２３では、メモリ３３ａよりの検出値Ｘおよび時間データに基づいて、後述するように、図６に示すようなグラフ等のロギングデータ表示や、汚れ判定部３３ｃよりの判定結果に基づいて、汚れ状態結果の表示や、保護ガラス交換判定部３３ｄよりの判定結果に基づいて、交換判定結果の表示を行うようになっている。

ここで、ＮＣ装置２３におけるロギングデータ表示および汚れ状態結果の表示および交換判定結果の表示は、同時に表示するようにしても良いし、ＮＣ装置２３に設けた切替えスイッチによって切替えて表示するようにしても良い。

なお、この実施形態では、散乱光検出器２７、汚れ検知部２９、ＮＣ装置２３により、汚れ検知システムが構成される。

なお、この実施形態では、汚れ検知回路３３は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＰＵ等からなるマイクロコンピュータからなり、ＣＰＵが、ＲＯＭに記憶されたプログラムに従って、後述する汚れ検知動作を行うようになっているが、専用回路により構成するようにしても良い。

次に、図４を参照して、本発明を実施した汚れ検知システムの動作について説明する。

図４は、本発明を実施した汚れ検知システムの動作のフローチャートである。

図４のステップ１０１において、レーザ光を照射している状態での、加工ヘッド２１に取り付けられた保護ガラス２５の端面からの散乱光を散乱光検出器２７により検出する。

図５は、レーザ光を照射している状態での、保護ガラス２５の端面からの散乱光を検出する様子を示した説明図である。

図５に示すように、レーザ光を照射してレーザ加工を行っている時に、保護ガラス２５の下面２５ｂに汚れ３５が付着すると、集光レンズ１９からのレーザ光が汚れ３５に当たって散乱光３７が発生する。

この散乱光３７が、保護ガラス２５の端面から出射したものを、散乱光検出器２７により検出する。すなわち、保護ガラス２５の端面から出射した散乱光量が検出される。

なお、散乱光検出器２７による散乱光量の検出は、レーザ加工において継続して行われる。

次に、ステップ１０３において、散乱光検出器２７によりの散乱光量の検出信号は、アナログＩ/Ｆ回路２９により増幅され、高周波成分（ノイズ）がカットされ、ステップ１０５において、ＡＤコンバータ３１により、アナログ信号からデジタル信号へ変換され、検出値Ｘとして汚れ検知回路３３へ出力される。

汚れ検知回路３３へ入力された検出値Ｘは、ステップ１０７において、後述する微分値を生成するため、メモリ３３ａにより、タイマ３３ｅよりの時間データと一緒に保存される。

そして、ステップ１０９において、演算部３３ｂにより、メモリ３３ａよりの検出値Ｘおよび時間データに基づいて、検出値Ｘの変化量ΔＸ（微分値）が計算される。

すなわち、所定期間（例えば、１００ｍｓｅｃ〜２００ｍｓｅｃ）における検出値Ｘ（散乱光量）の変化量ΔＸ（微分値）が計算される。

これは、検出値Ｘ（散乱光量）の変化量ΔＸにより、保護ガラス２５に付着した汚れの種類や程度等が判断できるためである。

すなわち、図６（ａ）に示すように、保護ガラス２５にスパッタが付着した場合は、検出値Ｘは急激に高くなり、一方、図６（ｂ）に示すように、保護ガラス２５に金属ヒュームが付着した場合は、検出値Ｘが緩やかに高くなる。よって、検出値Ｘの変化量ΔＸである微分波形を求めることにより、保護ガラス２５に付着した汚れが何かを判断することができる。

図６は、保護ガラス２５に付着した汚れによる散乱光量の検出値Ｘの変化を示すグラフであり、（ａ）は、保護ガラス２５にスパッタが付着した場合であり、（ｂ）は、保護ガラス２５に金属ヒュームが付着した場合である。

図６において、変化量ΔＸは、散乱光検出器２７への入力光パワーをその散乱光検出器２７の出力電流値と、その散乱光検出器２７の仕様の受光感度Ａ／Ｗとによって換算ワットＷが得られるので、その時間的経緯でもって前記換算ワットＷの差分が得られるものである。

散乱光検出器２７は、応答速度の速いフォトダイオードを使い、特定の波長における入力光パワーＷｉで生成する光電流Ａｏを検出できるものである。要するに、散乱光検出器２７の仕様の受光感度Ａ／Ｗから、散乱光検出器２７の最大出力電流に対して測定電流の割合を検出すれば、対応する入力光パワーが分かるものである。然して、入力光パワーＷｉはフォトダイオードの出力電流値Ａｏによってその換算ワットＷが確認できるものである。

また、散乱光検出器２７への入力光パワーＷｉの検出は、この場合、保護ガラス２５およびその取り付け部材が熱で変形する兆候かを検出するものであり、保護ガラス２５の耐熱性（厚さ、大きさ、取り付け状態などの物性を含む）で危険と判断する閾値は任意に設定できる。

例えば、レーザ最大出力が９ｋＷの発振器で、０．１％分の入力パワーＷｉを危険と設定する場合は、９Ｗを検出すれば異常とみなし、レーザ最大出力が２ｋＷの発振器で、０．４％分の入力パワーＷｉを危険と設定する場合は、８Ｗを検出すれば異常とみなすように、閾値を任意設定できるものである。

本実施形態の場合、更に微細な入力パワーＷｉを危険と設定しており、０．２μＷを検出すれば異常な兆候があるとみなすこととした。

次に、ステップ１１１において、汚れ判定部３３ｃにより、演算部３３ｂよりの検出値Ｘ（散乱光量）の変化量ΔＸに基づいて、保護ガラス２５の状態が、正常（汚れ付着無し）かスパッタ付着か金属ヒューム付着かが判定される。

ステップ１１３において、保護ガラス交換判定部３３ｄにより、汚れ判定部３３ｃよりの判定結果に基づいて、保護ガラス２５の交換か保護ガラス２５の清掃か保護ガラス２５の継続使用かが判定される。

ステップ１１５において、ＮＣ装置２３により、メモリ３３ａよりの検出値Ｘおよび時間データおよび保護ガラス交換判定部３３ｄよりの判定結果に基づいて、交換判定結果表示として保護ガラス２５の交換、清掃、継続使用等が表示処理される。

次に、図７および図８を参照して、図４のステップ１１１、１１３、１１５の処理について詳しく説明する。

図７は、図５のステップ１１１、１１３、１１５の処理の詳細なフローチャートであり、図８は、汚れ判定部３３ｃおよび保護ガラス交換判定部３３ｄおよびＮＣ装置２３のモニター２３ａにおける汚れ検知処理の説明図である。

図７のステップ２０１において、汚れ判定部３３ｃでは、演算部３３ｂよりの検出値Ｘ（散乱光量）の変化量ΔＸが、判定閾値より大きいか否かが判定され、変化量ΔＸが判定閾値より大きい場合、ステップ２０３において、汚れ判定部３３ｃでは、スパッタ付着と判定し、スパッタ付着の判定信号を出力する。

ここで、判定閾値は、スパッタ付着と金属ヒューム付着とを切り分けるための閾値である。

例えば、スパッタ付着により、２００ｍｓｅｃの所定期間における散乱光量の検出値Ｘ（μＷ）の変化量ΔＸ（微分値）が、５００以上であり、金属ヒューム付着により、２００ｍｓｅｃの所定期間における散乱光量の検出値Ｘ（μＷ）の変化量ΔＸ（微分値）が、２０〜５０であった場合となる。

次に、上記ステップ２０３においてスパッタ付着信号が出力された場合、ステップ２０５において、交換判定部３３ｄでは、メモリ３３ａよりの検出値Ｘが、アラーム値より大きいか否かが判定され、検出値Ｘがアラーム値より大きい場合、ステップ２０７において、交換判定部３３ｄでは、保護ガラス２５の交換と判定し、保護ガラス交換の判定信号をＮＣ装置２３へ出力する。

ここで、アラーム値は、レーザ加工に支障が出てしまう保護ガラス２５が要交換とする判定値である。

交換判定部３３ｄからＮＣ装置２３へ保護ガラス交換の判定信号が送られると、ステップ２０９において、ＮＣ装置２３は、そのモニター２３ａ上に、交換判定結果表示として保護ガラス交換との表示を行う。

これにより、オペレータは、レーザ加工においてスパッタ付着により保護ガラス交換が必要になったことを瞬時に簡単に判断することができ、保護ガラス２５を交換することにより、加工品質の悪化を未然に防ぐことができる。

すなわち、リアルタイムで保護ガラス２５の汚れの種類、時期、程度を検知して、保護ガラス２５の交換の必要が判定されるので、速やかに保護ガラス２５を交換することにより、加工品質の悪化を未然に防ぐことができる。

次に、上記ステップ２０５においてメモリ３３ａよりの検出値Ｘがアラーム値より小さい場合、ステップ２１１において、交換判定部３３ｄでは、検出値Ｘが、交換ワーニング値より大きいか否かが判定され、検出値Ｘが、交換ワーニング値より大きい場合、ステップ２１３において、交換判定部３３ｄでは、注意を要する程度の汚れと判定し、オペレータに保護ガラス２５の交換判断を促すための交換ワーニング判定信号をＮＣ装置２３へ出力する。

ここで、交換ワーニング値は、レーザ加工に明らかな支障は起こらないが、加工の種類によっては、加工品質に影響が出てしまうような汚れの判定値である。

交換判定部３３ｄからＮＣ装置２３へ交換ワーニング判定信号が送られると、ステップ２１５において、ＮＣ装置２３は、そのモニター２３ａ上に、交換判定結果表示として、例えば、汚れ注意等の交換ワーニング表示を行う。

これにより、オペレータは、オペレータに保護ガラス２５の交換判断を促され、加工の種類に応じたオペレータの判断により保護ガラス２５を交換することにより、加工品質の悪化を未然に防ぐことができる。

なお、この交換ワーニング値は、ＮＣ装置２３の入力機能を有するモニター２３ａを介して、オペレータが加工品質保証条件等を勘案して設定するようにしても良い。

また、アラーム値等も、モニター２３ａを介して、オペレータが設定するようにしても良い。

次に、上記ステップ２１１において検出値Ｘが、交換ワーニング値より小さい場合、ステップ２１７において、交換判定部３３ｄでは、継続使用が可能と判定し、継続使用可の判定信号をＮＣ装置２３へ出力する。

交換判定部３３ｄからＮＣ装置２３へ継続使用可の判定信号が送られると、ステップ２１９において、ＮＣ装置２３は、そのモニター２３ａ上に、交換判定結果表示として、例えば、加工を続けて下さい等の継続使用可の表示を行う。

これにより、オペレータは、安心して加工処理を継続することができる。

次に、上記ステップ２０１において変化量ΔＸが判定閾値より小さい場合、ステップ２２１において、汚れ判定部３３ｃでは、変化量ΔＸが、判定下限値より大きいか否かが判定され、変化量ΔＸが判定下限値より大きい場合、ステップ２２３において、汚れ判定部３３ｃでは、金属ヒューム付着と判定し、金属ヒューム付着の判定信号を出力する。

ここで、判定下限値は、汚れ無しの状態を判断するための下限値である。

次に、上記ステップ２２３において金属ヒューム付着信号が出力された場合、ステップ２２５において、交換判定部３３ｄでは、メモリ３３ａよりの検出値Ｘが、アラーム値より大きいか否かが判定され、検出値Ｘがアラーム値より大きい場合、ステップ２２７において、交換判定部３３ｄでは、保護ガラス２５の清掃と判定し、保護ガラス清掃の判定信号を出力する。

ここで、アラーム値は、レーザ加工に支障が出てしまう保護ガラス２５を清掃要とする判定値である。

交換判定部３３ｄからＮＣ装置２３へ保護ガラス清掃の判定信号が送られると、ステップ２２９において、ＮＣ装置２３は、そのモニター２３ａ上に、交換判定結果表示として保護ガラス清掃との表示を行う。

これにより、オペレータは、金属ヒューム付着により保護ガラス清掃が必要になったことを瞬時に簡単に判断することができ、保護ガラス２５を清掃することにより、加工品質の悪化を未然に防ぐことができる。

すなわち、リアルタイムで保護ガラス２５の汚れの種類、時期、程度を検知して、保護ガラス２５の清掃の必要が判定されるので、速やかに保護ガラス２５を清掃することにより、加工品質の悪化を未然に防ぐことができる。

次に、上記ステップ２２５において検出値Ｘがアラーム値より小さい場合、交換判定部３３ｄでは、注意を要する程度の汚れと判定し、ステップ２３１において、交換判定部３３ｄでは、オペレータに保護ガラス２５の清掃判断を促すための清掃ワーニング判定信号をＮＣ装置２３へ出力する。

交換判定部３３ｄからＮＣ装置２３へ清掃ワーニング判定信号が送られると、ステップ２３３において、ＮＣ装置２３は、そのモニター２３ａ上に、交換判定結果表示として、例えば、金属ヒューム汚れ注意等の清掃ワーニング表示を行う。

これにより、オペレータは、保護ガラス２５の清掃判断を促され、オペレータの判断により保護ガラス２５を清掃することにより、加工品質の悪化を未然に防ぐことができる。

次に、上記ステップ２２１において変化量ΔＸが判定下限値より小さい場合、ステップ２３５において、交換判定部３３ｄは、汚れ無し（正常）と判定し、汚れ無し（正常）の判定信号をＮＣ装置２３へ出力する。

交換判定部３３ｄからＮＣ装置２３へ汚れ無し（正常）の判定信号が送られると、ステップ２３７において、ＮＣ装置２３は、そのモニター２３ａ上に、交換判定結果表示として、例えば、汚れ無しの表示か、あるいは加工を続けて下さい等の継続使用可の表示を行う。

これにより、オペレータは、安心して加工処理を継続することができる。

このように、この実施形態によれば、スパッタ付着か金属ヒューム付着かの汚れの種類や時期や程度が自動的に判定され、保護ガラス２５の交換か交換ワーニングか保護ガラス２５の清掃か清掃ワーニングか保護ガラス２５の継続使用かの交換判定結果表示がなされるので、オペレータは、簡単に適切な対処を行うことができる。

また、ＮＣ装置２３では、上述した交換判定結果表示と共に、メモリ３３ａよりの検出値Ｘおよび時間データに基づいて、図６に示すようなグラフ等のロギングデータ表示を行うようになっているので、オペレータは、スパッタ付着における検出値Ｘ（汚れ指数）の上昇度合いや、金属ヒューム付着における検出値Ｘ（汚れ指数）の上昇度合いを直接的に認識することができるので、簡単に適切な対処を行うことができる。

また、ＮＣ装置２３では、上述した交換判定結果表示と共に、汚れ判定部３３ｃよりの判定結果に基づいて、スパッタ付着か金属ヒューム付着かの汚れの種類および汚れの無い正常状態かを示す汚れ状態結果の表示を行うようになっているので、オペレータは、汚れの種類等を的確に認識することができるので、簡単に適切な対処を行うことができる。

この発明は前述の発明の実施の形態に限定されることなく、適宜な変更を行うことにより、その他の態様で実施し得るものである。

すなわち、上記実施形態では、ＮＣ装置２３は、そのモニター２３ａ上に、交換清掃判定結果表示として、継続使用可の表示や交換ワーニングの表示や保護ガラス交換の表示や清掃ワーニングの表示や保護ガラス清掃の表示や汚れ無しの表示を文字で行っていたが、予め決められた赤色や黄色や青色等の光で表示することも可能である。

また、上記実施形態では、ＮＣ装置２３のモニター２３ａ上に、交換清掃判定結果を表示するようにしていたが、専用の表示装置を設け、その表示装置によって、交換清掃判定結果を表示するようにしても良い。

１…ファイバーレーザ発振器
３…プロセスファイバー
５…レーザ加工ユニット
７…加工テーブル
Ｗ…被加工材（ワーク）
ＬＢ…レーザ光
１３…コリメータユニット
１９…集光レンズ
２１…加工ヘッド
２３…ＮＣ装置
２３ａ…モニター
２５…保護ガラス
２５ａ…保護ガラスフォルダ
２７…散乱光検出器
２９…汚れ検知部
３３…汚れ検知回路
３３ａ…メモリ
３３ｂ…演算部
３３ｃ…汚れ判定部
３３ｄ…交換判定部
３３ｅ…タイマ

Claims (10)

1. レーザ加工機において、レーザ光を集光させて被加工物に照射するための集光レンズを、レーザ加工により前記被加工物から飛んでくる汚れから保護するための保護ガラスの汚れを検知する保護ガラス汚れ検知システムであって、
   前記保護ガラスに付着した汚れによって生じる散乱光を検出するための散乱光検出器と、
   前記散乱光検出器よりの検出値から前記保護ガラスの汚れの種類、時期、程度を検知して、前記保護ガラスの交換や清掃の必要を判定する汚れ検知回路と、を有することを特徴とする保護ガラス汚れ検知システム。
2. 前記保護ガラス汚れ検知システムが、さらに、前記汚れ検知回路よりの判定結果に基づいて、前記保護ガラスの交換や清掃の必要を表示する表示手段を有することを特徴とする請求項１に記載の保護ガラス汚れ検知システム。
3. 前記汚れ検知回路が、前記散乱光検出器よりの検出値を微分した変化量を求め、その変化量および前記検出値から前記保護ガラスの汚れの種類、時期、程度を検知することを特徴とする請求項１および２のいずれかに記載の保護ガラス汚れ検知システム。
4. 前記汚れ検知回路が、前記散乱光検出器よりの検出値を時間データと共に保存するメモリと、前記メモリよりの検出値および時間データに基づいて、前記検出値の微分値からなる変化量を計算する演算部と、前記演算部よりの検出値変化量に基づいて、汚れ付着無しの正常状態かスパッタ付着状態か金属ヒューム付着状態かを判定する汚れ判定部と、前記汚れ判定部よりの判定結果および前記メモリよりの検出値に基づいて、前記保護ガラスの交換か前記保護ガラスの清掃か前記保護ガラスの継続使用かを判定する保護ガラスの交換判定部と、を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の保護ガラス汚れ検知システム。
5. 前記汚れ判定部は、前記演算部よりの検出値変化量を所定の判定閾値と比較し、前記検出値変化量が前記判定閾値より大きい場合、スパッタ付着状態と判定し、前記検出値変化量が前記判定閾値より小さい場合、金属ヒューム付着状態と判定することを特徴とする請求項４に記載の保護ガラス汚れ検知システム。
6. 前記保護ガラスが、前記集光レンズと前記被加工物との間に設けられ、前記散乱光検出器が、前記保護ガラスの端面からの散乱光を受光することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の保護ガラス汚れ検知システム。
7. レーザ加工機において、レーザ光を集光させて被加工物に照射するための集光レンズを、レーザ加工により前記被加工物から飛んでくる汚れから保護するための保護ガラスの汚れを検知する保護ガラス汚れ検知方法であって、
   （ａ）散乱光検出器により、前記保護ガラスに付着した汚れによって生じる散乱光を検出する工程と、
   （ｂ）前記散乱光検出器よりの検出値から前記保護ガラスの汚れの種類、時期、程度を検知する工程と、
   （ｃ）前記保護ガラスの汚れの種類、時期、程度から前記保護ガラスの交換や清掃の必要を判定する工程と、を有することを特徴とする保護ガラス汚れ検知方法。
8. 前記保護ガラス汚れ検知方法が、さらに、（ｄ）前記保護ガラスの交換や清掃の必要の判定結果に基づいて、前記保護ガラスの交換や清掃の必要を表示する工程を有することを特徴とする請求項７に記載の保護ガラス汚れ検知方法。
9. 前記工程（ｂ）が、前記散乱光検出器よりの検出値を微分した変化量を求め、その変化量および前記検出値から前記保護ガラスの汚れの種類、時期、程度を検知することを特徴とする請求項７および８のいずれかに記載の保護ガラス汚れ検知方法。
10. レーザ加工ヘッドに搭載される保護ガラスの汚れを検出する汚れ検出システムであって、
    前記保護ガラスに付着した汚れによって生じる散乱光を検出する散乱光検出器と、
    前記散乱光検出器の出力値に基づいて、前記保護ガラスの汚れの種類を検出する汚れ種類検出回路と、を有し、
    前記汚れ種類検出回路は、所定時間内における、前記散乱光検出器の出力値の変動量に基づいて汚れの原因がスパッタであるか金属ヒュームであるかを識別する汚れ検出システム。

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