JP7122671B2 - Condensing optical unit, laser oscillator using the same, laser processing device, and abnormality diagnosis method for laser oscillator - Google Patents

Condensing optical unit, laser oscillator using the same, laser processing device, and abnormality diagnosis method for laser oscillator Download PDF

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Description

本発明は、集光光学ユニット及びそれを用いたレーザ発振器、レーザ加工装置、レーザ発振器の異常診断方法に関する。 The present invention relates to a condensing optical unit, a laser oscillator using the same, a laser processing apparatus, and an abnormality diagnosis method for the laser oscillator.

従来、伝送ファイバを用いて、離れた場所にあるワークをレーザ加工するレーザ加工装置が知られている。このようなレーザ加工装置では、レーザ発振器が内部に設けられており、レーザ発振器から出射されたレーザ光は、伝送ファイバのコア内を伝搬して伝送ファイバに接続されたレーザ光出射ヘッドからワークに向けて照射される。また、レーザ光が伝送ファイバに入射されるときに、レーザ発振器内に設けられた集光レンズで伝送ファイバのコアに収まるスポット径までレーザ光のビーム径が縮小される。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a laser processing apparatus that laser-processes a workpiece located at a remote location using a transmission fiber. In such a laser processing apparatus, a laser oscillator is provided inside, and the laser light emitted from the laser oscillator propagates through the core of the transmission fiber and reaches the workpiece from the laser light emission head connected to the transmission fiber. directed towards. Further, when the laser light is incident on the transmission fiber, the beam diameter of the laser light is reduced to a spot diameter that fits within the core of the transmission fiber by a condensing lens provided in the laser oscillator.

一方、伝送ファイバを用いたレーザ加工装置では、ワークの加工点で反射されて伝送ファイバ内に戻る戻り光の影響で励起光源であるレーザダイオードが損傷するおそれがあった。 On the other hand, in a laser processing apparatus using a transmission fiber, there is a possibility that the laser diode, which is the excitation light source, may be damaged by the influence of the return light that is reflected at the processing point of the workpiece and returned into the transmission fiber.

そこで、特許文献1には、レーザ光出射ヘッド内に設けられたベンドミラーにレーザ光の一部を透過させる光学特性を持たせ、ベンドミラーを透過した透過光を吸収体に入射させ、吸収体からの散乱光を光検出手段で検出してレーザ光出力とワークからの戻り光との検出を行う構成が開示されている。 Therefore, in Patent Document 1, a bend mirror provided in a laser light emitting head is provided with an optical characteristic to transmit a part of the laser light, and the transmitted light that has passed through the bend mirror is made incident on an absorber. A configuration is disclosed in which scattered light from a workpiece is detected by a photodetector to detect laser light output and return light from a workpiece.

特開2012-179627号公報JP 2012-179627 A

ところで、レーザ光を集光レンズで集光して伝送ファイバに入射させるレーザ発振器において、集光レンズの汚れや損傷、あるいは、レーザ光が入射する伝送ファイバの入射端での損傷があると、レーザ光出力が低下する場合がある。また、最終的な出力があまり低下しない場合でもレーザ光のビーム品質が低下して加工品質に影響を与えるおそれがあった。 By the way, in a laser oscillator that condenses a laser beam with a condenser lens and enters it into a transmission fiber, if the condenser lens is dirty or damaged, or if the incident end of the transmission fiber into which the laser beam is incident is damaged, the laser beam Light output may decrease. In addition, even if the final output does not decrease much, the beam quality of the laser light may decrease and affect the processing quality.

しかし、上記のレーザ発振器に特許文献1に開示された構成を適用した場合、光検出手段で検出された散乱光が集光レンズの異常によるものか、あるいは伝送ファイバの異常によるものかの判別が困難であった。このため、光検出手段での検出結果によって、レーザ発振器の内部で何らかの異常が発生していると判定されても、異常箇所の特定が困難であり、メンテナンス作業に時間を要して生産性を低下させるおそれがあった。 However, when the configuration disclosed in Patent Document 1 is applied to the above laser oscillator, it is impossible to determine whether the scattered light detected by the light detecting means is due to an abnormality in the condenser lens or due to an abnormality in the transmission fiber. It was difficult. For this reason, even if it is determined that some kind of abnormality has occurred inside the laser oscillator based on the detection result of the light detection means, it is difficult to identify the location of the abnormality, and maintenance work takes time and productivity. There was a risk of lowering it.

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、その目的は、簡便な構成で、内部の異常の有無及び異常箇所を特定可能な集光光学ユニット及びそれを用いたレーザ発振器、レーザ加工装置を提供することにある。また、内部の異常の有無及び異常箇所を特定可能なレーザ発振器の異常診断方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a condensing optical unit, a laser oscillator, and a laser processing apparatus using the same, which can specify the presence or absence of an internal abnormality and the location of the abnormality with a simple configuration. to provide. Another object of the present invention is to provide a method for diagnosing an abnormality of a laser oscillator that can identify the presence or absence of an internal abnormality and the location of the abnormality.

上記目的を達成するため、本発明に係る集光光学ユニットは、レーザ光源から出射されたレーザ光を集光する集光レンズを筐体内に有し、前記集光レンズで集光された前記レーザ光をレーザ光出射部を介して伝送ファイバに入射させる集光光学ユニットであって、前記筐体における前記集光レンズと前記レーザ光出射部との間に、前記伝送ファイバ及び/または前記レーザ光出射部からの反射光を受光する第1受光部と、前記集光レンズからの散乱光を受光する第2受光部とが所定の間隔をあけて配設されており、前記筐体内には、前記第1受光部への前記散乱光の入射を制限する第1光入射制限部と前記第2受光部への前記反射光の入射を制限する第2光入射制限部とが配設されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a condensing optical unit according to the present invention has a condensing lens in a housing for condensing laser light emitted from a laser light source, and the laser beam condensed by the condensing lens is provided. A condensing optical unit for causing light to enter a transmission fiber through a laser light emitting section, wherein the transmission fiber and/or the laser light are provided between the condensing lens and the laser light emitting section in the housing. A first light receiving section for receiving reflected light from the emitting section and a second light receiving section for receiving scattered light from the condensing lens are arranged with a predetermined gap therebetween, and in the housing, A first light-incidence limiting section for limiting incidence of the scattered light to the first light-receiving section and a second light-incidence limiting section for limiting incidence of the reflected light to the second light-receiving section are provided. It is characterized by

この構成によれば、簡便な構成で集光光学ユニットの異常の有無を判定できるとともに異常箇所を特定することができる。 According to this configuration, it is possible to determine whether or not there is an abnormality in the condensing optical unit and to specify the location of the abnormality with a simple configuration.

また、本発明に係るレーザ発振器は、レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光を集光して伝送ファイバに入射させる上記の集光光学ユニットと、を少なくとも備えたことを特徴とする。 A laser oscillator according to the present invention includes at least a laser light source that emits laser light, and the condensing optical unit that condenses the laser light and enters it into a transmission fiber.

この構成によれば、レーザ発振器の内部の異常箇所を簡便に特定して、対象箇所の修理交換等を行うことができる。このことにより、レーザ光のビーム品質を維持できるとともに、レーザ発振器のダウンタイムを低減できる。 According to this configuration, it is possible to easily identify an abnormal location inside the laser oscillator and repair or replace the target location. As a result, the beam quality of the laser light can be maintained, and the downtime of the laser oscillator can be reduced.

また、本発明に係るレーザ加工装置は、上記のレーザ発振器と、前記レーザ発振器に接続され、前記レーザ発振器から出射された前記レーザ光を導光する伝送ファイバと、前記伝送ファイバの出射端に取付けられたレーザ光出射ヘッドと、を少なくとも備えたことを特徴とする。 Further, a laser processing apparatus according to the present invention comprises the above laser oscillator, a transmission fiber connected to the laser oscillator and guiding the laser light emitted from the laser oscillator, and attached to the output end of the transmission fiber. and a laser light emitting head.

この構成によれば、レーザ発振器の内部の異常箇所を簡便に特定して、対象箇所の修理交換等を行うことができる。このことにより、レーザ加工装置のダウンタイムを低減できる。また、レーザ光のビーム品質を維持して、良好な加工品質を保つことができる。 According to this configuration, it is possible to easily identify an abnormal location inside the laser oscillator and repair or replace the target location. As a result, downtime of the laser processing apparatus can be reduced. Moreover, the beam quality of the laser light can be maintained, and good processing quality can be maintained.

本発明のレーザ発振器の異常診断方法は、レーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を集光する集光レンズを筐体内に有し、前記集光レンズで集光された前記レーザ光をレーザ光出射部を介して伝送ファイバに入射させる集光光学ユニットと、を備えたレーザ発振器の異常診断方法であって、前記集光光学ユニットは、前記筐体における前記集光レンズと前記レーザ光出射部との間に、前記伝送ファイバ及び/または前記レーザ光出射部からの反射光を受光する第1受光部と、前記集光レンズからの散乱光を受光する第2受光部と、が所定の間隔をあけて配設され、前記筐体内には、前記第1受光部への前記散乱光の入射を制限する第1光入射制限部と前記第2受光部への前記反射光の入射を制限する第2光入射制限部とが配設されているか、または、前記第1光案内路と第2光案内路とは、前記レーザ光の光軸から見て同じ側に配置されており、前記第1光案内路と前記第2光案内路との間に位置する筐体に一端が取り付けられ、前記伝送ファイバ及び/またはレーザ光出射部からの反射光が反射されて前記第1光案内路に入射させ、前記集光レンズからの散乱光が反射されて前記第2光案内路に入射させるようにして、前記第1受光部、前記第2受光部のそれぞれに対して不要光を遮蔽する第3光入射制限部が配設されており、前記レーザ光を出射させるレーザ光出射ステップと、前記第1受光部で前記反射光を受光して第1受光信号を得るとともに、前記第2受光部で前記散乱光を受光して第2受光信号を得る受光信号取得ステップと、前記第1受光信号と前記第2受光信号とに基づいて、前記レーザ発振器における異常の有無を判定する異常診断ステップとを備えたことを特徴とする。 A method for diagnosing an abnormality of a laser oscillator according to the present invention includes a laser light source and a condenser lens for condensing a laser beam emitted from the laser light source in a housing, and the laser beam condensed by the condenser lens. into a transmission fiber via a laser light emitting section, wherein the condenser optical unit includes the condenser lens in the housing and the laser A first light receiving section for receiving reflected light from the transmission fiber and/or the laser light emitting section and a second light receiving section for receiving scattered light from the condenser lens are provided between the light emitting section and the light emitting section . A first light-incidence restricting portion arranged at a predetermined interval and configured to restrict incident of the scattered light to the first light-receiving portion and an incident of the reflected light to the second light-receiving portion are provided in the housing. or the first optical guide path and the second optical guide path are arranged on the same side when viewed from the optical axis of the laser beam. , one end of which is attached to a housing located between the first optical guide path and the second optical guide path, and the reflected light from the transmission fiber and/or the laser light emitting portion is reflected to form the first light Unnecessary light is directed to each of the first light receiving section and the second light receiving section by causing the scattered light from the condenser lens to be reflected and incident on the second light guide path. A laser light emitting step of emitting the laser light, receiving the reflected light by the first light receiving section to obtain a first light receiving signal, and obtaining a first light receiving signal by receiving the reflected light with the first light receiving section 2 a received light signal acquiring step of receiving the scattered light by the light receiving unit and obtaining a second received light signal; and an abnormality determining whether or not there is an abnormality in the laser oscillator based on the first received light signal and the second received light signal. and a diagnostic step.

この方法によれば、集光光学ユニットでの異常の有無を簡便に判定できる。 According to this method, it is possible to easily determine whether or not there is an abnormality in the condensing optical unit.

以上説明したように、本発明の集光光学ユニットによれば、簡便な構成で集光光学ユニットの異常の有無を判定できるとともに異常箇所を特定することができる。 As described above, according to the condensing optical unit of the present invention, it is possible to determine whether there is an abnormality in the condensing optical unit and to specify the location of the abnormality with a simple configuration.

本発明の実施形態1に係るレーザ加工装置の構成を示す模式図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic diagram which shows the structure of the laser processing apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 集光光学ユニットの内部構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the internal structure of a condensing optical unit. 本発明の実施形態1に係るレーザ発振器の異常診断手順を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing an abnormality diagnosis procedure for a laser oscillator according to Embodiment 1 of the present invention; 変形例1に係る集光光学ユニットの内部構成を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing the internal configuration of a condensing optical unit according to Modification 1; 変形例2に係る集光光学ユニットの内部構成を示す模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram showing the internal configuration of a condensing optical unit according to Modification 2; 変形例2に係る別の集光光学ユニットの内部構成を示す模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram showing the internal configuration of another condensing optical unit according to Modification 2; 変形例3に係る集光光学ユニットの内部構成を示す模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram showing an internal configuration of a condensing optical unit according to Modification 3; 本発明の実施形態2に係るレーザ発振器の異常診断手順を示すフローチャートである。9 is a flow chart showing an abnormality diagnosis procedure for a laser oscillator according to Embodiment 2 of the present invention;

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on the drawings. The following description of preferred embodiments is merely exemplary in nature and is in no way intended to limit the invention, its applicability or its uses.

(実施形態1)
[レーザ加工装置の構成]
図1は、本実施形態に係るレーザ加工装置の構成の模式図を示し、図2は、集光光学ユニットの内部構成の模式図を示す。なお、以降の説明において、レーザ光LBが集光光学ユニット140に向かう進行方向をX方向、複数のレーザモジュール120の配列方向をY方向、X方向及びY方向と直交する方向をZ方向とそれぞれ呼ぶことがある。
(Embodiment 1)
[Configuration of laser processing device]
FIG. 1 shows a schematic diagram of the configuration of a laser processing apparatus according to this embodiment, and FIG. 2 shows a schematic diagram of the internal configuration of a condensing optical unit. In the following description, the traveling direction of the laser beam LB toward the condensing optical unit 140 is the X direction, the arrangement direction of the plurality of laser modules 120 is the Y direction, and the direction orthogonal to the X and Y directions is the Z direction. I may call

レーザ加工装置1000は、レーザ発振器100と伝送ファイバ200とレーザ光出射ヘッド300と制御部400と電源500と表示部600とを備えている。レーザ発振器100と伝送ファイバ200のレーザ光が入射される端部(以下、単に入射端という。また、伝送ファイバ200のレーザ光が出射される端部を、以下、単に出射端という。)とは筐体110内に収容されている。 A laser processing apparatus 1000 includes a laser oscillator 100 , a transmission fiber 200 , a laser beam emitting head 300 , a control section 400 , a power supply 500 and a display section 600 . What is the end of the laser oscillator 100 and the transmission fiber 200 where the laser light is incident (hereinafter simply referred to as the input end, and the end of the transmission fiber 200 from which the laser light is emitted is simply referred to as the output end)? Housed in housing 110 .

レーザ発振器100は、複数のレーザモジュール120とビーム結合器130と集光光学ユニット140と、を有している。レーザモジュール120は、異なる波長のレーザビームを発する複数のレーザダイオードまたはレーザアレイからなり、レーザモジュール120内で波長合成されたレーザ光が各レーザモジュール120からそれぞれ出射される。 The laser oscillator 100 has a plurality of laser modules 120 , a beam combiner 130 and a condensing optical unit 140 . The laser module 120 is composed of a plurality of laser diodes or laser arrays that emit laser beams of different wavelengths.

ビーム結合器130は、複数のレーザモジュール120からそれぞれ出射されたレーザ光を一つのレーザ光(以下、レーザ光LBという)に結合して集光光学ユニット140に出射する。具体的には、各々のレーザ光の光軸を近接又は一致させるとともに、互いの光軸が平行になるように結合する。 The beam coupler 130 couples the laser beams emitted from the plurality of laser modules 120 into one laser beam (hereinafter referred to as laser beam LB) and emits it to the condensing optical unit 140 . Specifically, the optical axes of the respective laser beams are brought close to each other or coincident with each other, and are coupled so that their optical axes are parallel to each other.

図2に示すように、集光光学ユニット140は、筐体141と、その内部に配設された集光レンズ142とを有している。集光光学ユニット140の各部の構造及び機能については、後で詳述する。 As shown in FIG. 2, the condensing optical unit 140 has a housing 141 and a condensing lens 142 disposed therein. The structure and function of each part of the condensing optical unit 140 will be detailed later.

レーザ発振器100をこのような構成とすることで、レーザ光出力が数kWを超える高出力のレーザ加工装置1000を得ることができる。また、レーザ発振器100は、後述する電源500から電力が供給されてレーザ発振を行い、レーザ光LBが伝送ファイバ200の出射端から出射される。なお、本実施形態では、4つのレーザモジュール120がレーザ発振器100に搭載されているが、特にこれに限定されない。レーザモジュール120の搭載個数は、レーザ加工装置1000に要求される出力仕様や、個々のレーザモジュール120の出力仕様によって適宜変更されうる。 By configuring the laser oscillator 100 in this way, it is possible to obtain a high-power laser processing apparatus 1000 with a laser light output exceeding several kW. Also, the laser oscillator 100 is supplied with power from a power source 500 to be described later, performs laser oscillation, and emits a laser beam LB from the emission end of the transmission fiber 200 . Although four laser modules 120 are mounted on the laser oscillator 100 in this embodiment, the present invention is not particularly limited to this. The number of mounted laser modules 120 can be appropriately changed according to the output specifications required for the laser processing apparatus 1000 and the output specifications of individual laser modules 120 .

伝送ファイバ200は、集光光学ユニット140の集光レンズ142に光学的に結合され、集光レンズ142を介してレーザ発振器100から受け取ったレーザ光LBをレーザ光出射ヘッド300に導光する。また、図2に示すように、伝送ファイバ200は、軸心にレーザ光LBを導光するためのコア201と、コア201の外周側に、コア201と同軸に設けられたクラッド202及び外側クラッド203とを有している。なお、コア201、クラッド202及び外側クラッド203は、それぞれ石英からなるが、クラッド202及び外側クラッド203の屈折率はコア201の屈折率よりも低くなるように構成されており、クラッド202及び外側クラッド203はレーザ光LBをコア201内に閉じ込める機能を有している。また、外側クラッド203の外周面は、保護管204で覆われており、保護管204内には伝送ファイバ200を冷却するための冷却水が流れている。ただし、保護管204の代わりに、外光の遮蔽と伝送ファイバ200を機械的ダメージから保護するための皮膜が設けられていてもよい。 The transmission fiber 200 is optically coupled to the condenser lens 142 of the condenser optical unit 140 and guides the laser beam LB received from the laser oscillator 100 through the condenser lens 142 to the laser beam emitting head 300 . Further, as shown in FIG. 2, the transmission fiber 200 includes a core 201 for guiding the laser beam LB to the axial center, and a clad 202 and an outer clad provided coaxially with the core 201 on the outer peripheral side of the core 201. 203. The core 201, the clad 202, and the outer clad 203 are each made of quartz. 203 has the function of confining the laser beam LB within the core 201 . The outer cladding 203 has an outer peripheral surface covered with a protective tube 204 , and cooling water for cooling the transmission fiber 200 flows through the protective tube 204 . However, instead of the protective tube 204, a coating may be provided for shielding external light and protecting the transmission fiber 200 from mechanical damage.

レーザ光出射ヘッド300は、伝送ファイバ200で導光されたレーザ光LBを外部に向けて照射する。例えば、図1に示すレーザ加工装置1000では、所定の位置に配置された加工対象物であるワークWに向けてレーザ光LBを出射する。このようにすることで、ワークWがレーザ加工される。 The laser light emitting head 300 emits the laser light LB guided by the transmission fiber 200 toward the outside. For example, in the laser processing apparatus 1000 shown in FIG. 1, a laser beam LB is emitted toward a work W, which is an object to be processed arranged at a predetermined position. By doing so, the workpiece W is laser-processed.

制御部400は、レーザ発振器100のレーザ発振を制御する。具体的には、レーザ発振器100に接続された電源500に対して出力電圧やオン時間等の制御信号を供給することにより、各々のレーザモジュール120のレーザ発振制御を行う。各々のレーザモジュール120に対して個別にレーザ発振制御を行うことも可能である。例えば、レーザモジュール120毎にレーザ発振出力やオン時間等を異ならせるようにしてもよい。また、制御部400は、記憶部410を有しており、記憶部410には、レーザ加工条件や加工用の動作プログラム等が格納されている。また、後述するように、記憶部410には、レーザモジュール120や集光レンズ142や伝送ファイバ200の特性に関連付けられて、後述する第1及び第2しきい値Th1,Th2が配列された判定テーブルが格納されている。また、制御部400は、集光光学ユニット140に配設されたフォトダイオード147,148(図2参照)の受光信号を受け取って、この受光信号に基づいて、レーザ発振器100の異常の有無を判定し、異常箇所を特定する異常診断部としても機能する。また、制御部400は、レーザ光出射ヘッド300が取り付けられたマニピュレータ(図示せず)の動作を制御してもよい。なお、複数のレーザモジュール120とビーム結合器130と集光光学ユニット140と制御部400とでレーザ発振器100が構成されるようにしてもよい。 The control unit 400 controls laser oscillation of the laser oscillator 100 . Specifically, laser oscillation control of each laser module 120 is performed by supplying control signals such as output voltage and ON time to the power supply 500 connected to the laser oscillator 100 . It is also possible to individually control laser oscillation for each laser module 120 . For example, each laser module 120 may have a different laser oscillation output, ON time, or the like. The control unit 400 also has a storage unit 410, and the storage unit 410 stores laser processing conditions, operating programs for processing, and the like. Further, as will be described later, in the storage unit 410, first and second threshold values Th1 and Th2 described later are arranged in association with the characteristics of the laser module 120, the condenser lens 142, and the transmission fiber 200. table is stored. The control unit 400 also receives light reception signals from the photodiodes 147 and 148 (see FIG. 2) provided in the light condensing optical unit 140, and determines whether or not there is an abnormality in the laser oscillator 100 based on the light reception signals. It also functions as an abnormality diagnosis section that identifies the location of an abnormality. Also, the control unit 400 may control the operation of a manipulator (not shown) to which the laser light emitting head 300 is attached. Note that the laser oscillator 100 may be composed of a plurality of laser modules 120 , beam couplers 130 , condensing optical units 140 and controller 400 .

電源500は、上述したように、レーザ発振を行うための電力をレーザ発振器100、具体的には、複数のレーザモジュール120のそれぞれに対して供給する。制御部400からの指令により、各々のレーザモジュール120に供給される電力を異ならせるようにしてもよい。また、電源500は、レーザ加工装置1000の可動部、例えば、上記のマニピュレータに対して電力を供給するようにしてもよいし、レーザ加工装置1000の可動部向けには別の電源(図示せず)から電力を供給するようにしてもよい。 The power supply 500 supplies power for laser oscillation to the laser oscillator 100 , specifically, to each of the plurality of laser modules 120 , as described above. The power supplied to each laser module 120 may be varied according to a command from the control unit 400 . Further, the power supply 500 may supply power to the movable parts of the laser processing apparatus 1000, such as the manipulator, or another power supply (not shown) may be provided for the movable parts of the laser processing apparatus 1000. ) may be supplied with power.

表示部600は、制御部400で判定されたレーザ発振器100の異常箇所を表示するように構成されている。なお、表示部600には、上記以外のデータを表示させてもよい。例えば、レーザ光LBの出力を表示させるようにしてもよい。レーザ加工時の加工パラメータと実測値とを同時に表示させるようにしてもよい。表示部600は、通常、ブラウン管や液晶ディスプレイ等の表示デバイスを含んでいる。 The display unit 600 is configured to display the abnormal location of the laser oscillator 100 determined by the control unit 400 . Note that the display unit 600 may display data other than the above. For example, the output of laser light LB may be displayed. The processing parameters and measured values for laser processing may be displayed at the same time. The display unit 600 usually includes a display device such as a cathode ray tube or liquid crystal display.

[集光光学ユニットの内部構成]
集光光学ユニット140では、筐体141内に配設された集光レンズ142によって、筐体141内に入射されたレーザ光LBを集光し、集光されたレーザ光LBは、所定の倍率でビーム径が縮小される。また、集光されたレーザ光LBは、伝送ファイバ200の入射端が接続されたコネクタ143を介して伝送ファイバ200のコア201内に入射される。なお、コネクタ143は内部に石英ブロック(レーザ光出射部)144を有しており、石英ブロック144は、その端面が伝送ファイバ200の入射端に融着されている。このことにより、石英ブロック144は伝送ファイバ200に屈折率整合して結合されており、この融着部分でレーザ光LBの乱反射等が起こらないようにしている。なお、石英ブロック144と伝送ファイバ200の入射端とを両方の屈折率に整合した接着剤で接合するようにしてもよい。
[Internal configuration of condensing optical unit]
In the condensing optical unit 140, the laser beam LB incident on the casing 141 is condensed by the condensing lens 142 arranged in the casing 141, and the condensed laser beam LB is converted to a predetermined magnification. to reduce the beam diameter. Also, the condensed laser beam LB enters the core 201 of the transmission fiber 200 via the connector 143 to which the incident end of the transmission fiber 200 is connected. The connector 143 has a quartz block (laser light emitting portion) 144 inside, and the end face of the quartz block 144 is fused to the incident end of the transmission fiber 200 . As a result, the quartz block 144 is coupled to the transmission fiber 200 with a refractive index matching, and the laser beam LB is prevented from being irregularly reflected at this fused portion. Alternatively, the quartz block 144 and the incident end of the transmission fiber 200 may be bonded together with an adhesive that matches the refractive indices of both.

筐体141には、内部に連通する開口を一端に有する第1及び第2光案内路145,146が互いに所定の間隔をあけてそれぞれ形成されている。また、第1光案内路145の他端側にはフォトダイオード147(第1受光部)が、第2光案内路146の他端側にはフォトダイオード148(第2受光部)がそれぞれ設けられている。 First and second light guide paths 145 and 146 having openings communicating with the interior at one end thereof are formed in the housing 141 at predetermined intervals. A photodiode 147 (first light receiving portion) is provided on the other end side of the first light guide path 145, and a photodiode 148 (second light receiving portion) is provided on the other end side of the second light guide path 146. ing.

フォトダイオード147は、第1光案内路145を通って伝搬される光を受光して電気信号(第1受光信号Sg1)を出力する。フォトダイオード148は、第2光案内路146を通って伝搬される光を受光して電気信号(第2受光信号Sg2)を出力する。フォトダイオード147,148はそれぞれ、配線基板149,150に実装されて、筐体141に取付けられている。また、配線基板149,150は、それぞれ制御部400に接続されており、配線基板149,150を介して第1受光信号Sg1及び第2受光信号Sg2が制御部400に送られる。 The photodiode 147 receives the light propagated through the first optical guide path 145 and outputs an electric signal (first received light signal Sg1). The photodiode 148 receives the light propagated through the second optical guide path 146 and outputs an electrical signal (second received light signal Sg2). Photodiodes 147 and 148 are mounted on wiring boards 149 and 150 respectively and attached to housing 141 . Also, the wiring boards 149 and 150 are connected to the control unit 400 respectively, and the first light receiving signal Sg1 and the second light receiving signal Sg2 are sent to the control unit 400 via the wiring boards 149 and 150 .

また、集光光学ユニット140は、筐体141の内面にそれぞれ一端が取付けられた第1遮蔽板151と第2遮蔽板152とを有している。 The condensing optical unit 140 also has a first shielding plate 151 and a second shielding plate 152 each having one end attached to the inner surface of the housing 141 .

第1遮蔽板151は、レーザ光LBを透過しない材質、例えば、金属材料からなり、フォトダイオード147及び第1光案内路145と集光レンズ142との間に位置する筐体141の内面に一端が取付けられ、レーザ光LBの光軸と略垂直な方向に延びる第1立直部151aと、第1立直部151aの他端から石英ブロック144に向けて折り曲げられて延びる第1折り曲げ部151bとで構成されている。また、第1折り曲げ部151bは、第1光案内路145の開口の上部に延びて設けられている。なお、本実施形態では、第1立直部151aと第1折り曲げ部151bとの角度は90°になるように構成されているが、特にこれに限定されず、後述するように、集光レンズ142からの散乱光を遮蔽するように配置されていればよい。 The first shielding plate 151 is made of a material that does not transmit the laser beam LB, such as a metal material, and has one end on the inner surface of the housing 141 positioned between the photodiode 147 and the first light guide path 145 and the condenser lens 142 . is attached, and a first upright portion 151a extending in a direction substantially perpendicular to the optical axis of the laser beam LB and a first bent portion 151b extending from the other end of the first upright portion 151a toward the quartz block 144 are bent. It is configured. Also, the first bent portion 151 b is provided to extend above the opening of the first optical guide path 145 . In this embodiment, the angle between the first vertical portion 151a and the first bent portion 151b is 90°. It is sufficient if it is arranged so as to shield the scattered light from.

第2遮蔽板152は、レーザ光LBを透過しない材質、例えば、金属材料からなり、フォトダイオード148及び第2光案内路146と石英ブロック144との間に位置する筐体141の内面に一端が取付けられ、レーザ光LBの光軸と略垂直な方向に延びる第2立直部152aと、第2立直部152aの他端から集光レンズ142に向けて折り曲げられて延びる第2折り曲げ部152bとで構成されている。また、第2折り曲げ部152bは、第2光案内路146の開口の上部に延びて設けられている。なお、本実施形態では、第2立直部152aと第2折り曲げ部152bとの角度は90°になるように構成されているが、特にこれに限定されず、後述するように、伝送ファイバ200及び/または石英ブロック144からの反射光を遮蔽するように配置されていればよい。 The second shielding plate 152 is made of a material that does not transmit the laser beam LB, such as a metal material, and has one end on the inner surface of the housing 141 positioned between the photodiode 148 and the second light guide path 146 and the quartz block 144 . A second upright portion 152a that is attached and extends in a direction substantially perpendicular to the optical axis of the laser beam LB, and a second bent portion 152b that is bent and extends from the other end of the second upright portion 152a toward the condenser lens 142. It is configured. Also, the second bent portion 152b is provided to extend above the opening of the second optical guide path 146 . In this embodiment, the angle between the second straight portion 152a and the second bent portion 152b is 90°, but the angle is not limited to this. / Or it may be arranged so as to shield the reflected light from the quartz block 144 .

ここで、フォトダイオード147,148の機能について説明する。集光光学ユニット140に入射され、集光レンズ142で集光されたレーザ光LBは、その大部分が石英ブロック144を介して伝送ファイバ200のコア201内を伝搬し、伝送ファイバ200の出射端から出射される。しかし、図2に示すように、一部の光は、伝送ファイバ200の出射端から出射されずに、集光光学ユニット140の筐体141内に反射されて戻ってくる。例えば、石英ブロック144の入射端面での反射光(図2に示す経路I)やコア201の入射端面での反射光(図2に示す経路II)やクラッド202と外側クラッド203との境界での反射光(図2に示す経路I)等がある。また、伝送ファイバ200の出射端面で反射されてコア201内を戻ってくる光(図2に示す経路IV)も集光光学ユニット140の筐体141内に入射される。また、これらとは別に、集光レンズ142に汚れや損傷等があると、その部分に入射されたレーザ光LBは所定の焦点に集光されず、別の方向に散乱されて集光光学ユニット140の筐体141内に入射される(図2に示す経路V)。 Here, functions of the photodiodes 147 and 148 will be described. Most of the laser light LB that is incident on the condensing optical unit 140 and condensed by the condensing lens 142 propagates through the core 201 of the transmission fiber 200 via the quartz block 144, and reaches the output end of the transmission fiber 200. emitted from However, as shown in FIG. 2, part of the light is not emitted from the emission end of the transmission fiber 200, but is reflected back into the housing 141 of the condensing optical unit 140. FIG. For example, reflected light from the incident end surface of the quartz block 144 (path I shown in FIG. 2), reflected light from the incident end surface of the core 201 (path II shown in FIG. 2), and the boundary between the clad 202 and the outer clad 203 There are reflected light (path I shown in FIG. 2) and the like. Further, the light reflected by the output end face of the transmission fiber 200 and returning inside the core 201 (path IV shown in FIG. 2) also enters the housing 141 of the condensing optical unit 140 . Apart from these, if the condensing lens 142 is dirty or damaged, the laser beam LB incident on that portion will not be condensed at a predetermined focal point, and will be scattered in different directions, resulting in the condensing optical unit 140 (path V shown in FIG. 2).

フォトダイオード147,148は、正常な光路を通らずに筐体141内に入射されたこれらの光を受光するように構成されている。また、第1遮蔽板151は、前述した位置に設けられることで、経路Vに示す集光レンズ142からの散乱光が第1光案内路145,ひいてはフォトダイオード147に入射されるのを防止する。一方、第1遮蔽板151は、経路I~IVに示す伝送ファイバ200及び/または石英ブロック144からの反射光が第1光案内路145に入射されるのを妨げない。このため、フォトダイオード147は、第1光案内路145に入射された伝送ファイバ200及び/または石英ブロック144からの反射光を受光し、この反射光に基づいて第1受光信号Sg1を出力する。 Photodiodes 147 and 148 are configured to receive these lights that enter housing 141 without passing through normal optical paths. Also, the first shielding plate 151 is provided at the above-described position to prevent the scattered light from the condenser lens 142 shown in the path V from entering the first light guide path 145 and thus the photodiode 147. . On the other hand, the first shielding plate 151 does not prevent the reflected light from the transmission fiber 200 and/or the quartz block 144 indicated by paths I to IV from entering the first optical guide path 145 . Therefore, the photodiode 147 receives reflected light from the transmission fiber 200 and/or the quartz block 144 that has entered the first optical guide path 145, and outputs the first received light signal Sg1 based on this reflected light.

同様に、第2遮蔽板152は、前述した位置に設けられることで、伝送ファイバ200及び/または石英ブロック144からの反射光が第2光案内路146,ひいてはフォトダイオード148に入射されるのを防止する。一方、第2遮蔽板152は、集光レンズ142からの散乱光が第2光案内路146に入射されるのを妨げない。このため、フォトダイオード148は、第2光案内路146に入射された集光レンズ142からの散乱光を受光し、この散乱光に基づいて第2受光信号Sg2を出力する。 Similarly, the second shielding plate 152 is provided at the position described above to prevent the reflected light from the transmission fiber 200 and/or the quartz block 144 from entering the second light guide 146 and thus the photodiode 148. To prevent. On the other hand, the second shielding plate 152 does not prevent the scattered light from the condenser lens 142 from entering the second light guide path 146 . Therefore, the photodiode 148 receives the scattered light from the condenser lens 142 that has entered the second optical guide path 146, and outputs the second received light signal Sg2 based on this scattered light.

以上から明らかなように、第1受光信号Sg1及び第2受光信号Sg2がそれぞれ大きくなるほど、伝送ファイバ200及び/または石英ブロック144からの反射光や集光レンズ142からの散乱光の強度が増加していると言える。また、第1受光信号Sg1の大きさは、伝送ファイバ200及び/または石英ブロック144に生じた何らかの異常に対応しており、第2受光信号Sg2の大きさは、集光レンズ142に生じた何らかの異常に対応している。 As is clear from the above, the intensity of the reflected light from the transmission fiber 200 and/or the quartz block 144 and the scattered light from the condenser lens 142 increases as the first light receiving signal Sg1 and the second light receiving signal Sg2 increase. It can be said that The magnitude of the first received light signal Sg1 corresponds to some abnormality occurring in the transmission fiber 200 and/or the quartz block 144, and the magnitude of the second received light signal Sg2 corresponds to some abnormality occurring in the condenser lens 142. corresponds to the anomaly.

[レーザ発振器の異常診断手順]
図3は、本実施形態に係るレーザ発振器の異常診断手順を示す。
[Laser Oscillator Abnormal Diagnosis Procedure]
FIG. 3 shows an abnormality diagnosis procedure for a laser oscillator according to this embodiment.

まず、電源500から電力を投入して、レーザ発振器100をレーザ発振させ、レーザ光LBを出射させる(ステップS1)。このとき、集光光学ユニット140には伝送ファイバ200が接続されている。 First, power is supplied from the power supply 500 to cause the laser oscillator 100 to oscillate and emit a laser beam LB (step S1). At this time, the transmission fiber 200 is connected to the condensing optical unit 140 .

次に、フォトダイオード147,148にそれぞれ入射された光に基づいて、第1受光信号Sg1及び第2受光信号Sg2を取得する(ステップS2)。取得された第1及び第2受光信号Sg1,Sg2は制御部400に送られる。また、ステップS2の実行中または実行後に、レーザ光LBの発振は停止される。 Next, based on the light incident on the photodiodes 147 and 148, the first light receiving signal Sg1 and the second light receiving signal Sg2 are obtained (step S2). The acquired first and second received light signals Sg1 and Sg2 are sent to the control section 400 . Also, the oscillation of the laser beam LB is stopped during or after execution of step S2.

制御部400の記憶部410には、予め実験的に取得された第1しきい値Th1及び第2しきい値Th2が保存されている。制御部400は、第1受光信号Sg1が第1しきい値Th1よりも大きいか否かを判定する(ステップS3)。 The storage unit 410 of the control unit 400 stores the first threshold value Th1 and the second threshold value Th2 obtained experimentally in advance. The controller 400 determines whether or not the first received light signal Sg1 is greater than the first threshold Th1 (step S3).

第1しきい値Th1は、第1受光信号Sg1が許容範囲にあるか否かを判定するためのしきい値であり、第1受光信号Sg1が第1しきい値Th1よりも大きければ、伝送ファイバ200及び/または石英ブロック144からの反射光が許容範囲よりも大きく、伝送ファイバ200及び/または石英ブロック144に何らかの異常が起こっていると判定される。同様に、第2しきい値Th2は、第2受光信号Sg2が許容範囲にあるか否かを判定するためのしきい値であり、第2受光信号Sg2が第2しきい値Th2よりも大きければ、集光レンズ142からの散乱光が許容範囲よりも大きく、集光レンズ142に何らかの異常が起こっていると判定される。なお、第1及び第2しきい値Th1,Th2は、それぞれ集光光学ユニット140に異常がない場合の第1及び第2受光信号Sg1,Sg2に対して3倍程度の値であるが、特にこれに限定されない。伝送ファイバ200の仕様や、レーザ光LBの強度やビーム径、また、集光レンズ142のサイズやフォトダイオード147,148のサイズ、さらに第1及び第2遮蔽板151,152の配置や形状等に応じて、この倍率は適宜変更されうる。 The first threshold Th1 is a threshold for determining whether the first light receiving signal Sg1 is within the allowable range. If the first light receiving signal Sg1 is greater than the first threshold Th1, the transmission If the reflected light from fiber 200 and/or quartz block 144 is greater than the allowable range, it is determined that something is wrong with transmission fiber 200 and/or quartz block 144 . Similarly, the second threshold Th2 is a threshold for determining whether or not the second light reception signal Sg2 is within the allowable range. For example, the scattered light from the condenser lens 142 is larger than the allowable range, and it is determined that some abnormality has occurred in the condenser lens 142 . Note that the first and second threshold values Th1 and Th2 are approximately three times the values of the first and second received light signals Sg1 and Sg2 when the optical condensing unit 140 is normal. It is not limited to this. The specifications of the transmission fiber 200, the intensity and beam diameter of the laser beam LB, the size of the condenser lens 142, the size of the photodiodes 147 and 148, the arrangement and shape of the first and second shielding plates 151 and 152, etc. Accordingly, this magnification can be changed as appropriate.

ステップS3での判定結果が肯定的であればステップS4に進み、第2受光信号Sg2が第2しきい値Th2よりも大きいか否かを判定する。ステップS4での判定結果が肯定的であればステップS5に進んで、集光レンズ142,石英ブロック144及び伝送ファイバ200のすべてを点検し、異常箇所を特定するとともに、当該箇所の修理交換を行う。ステップS4での判定結果が否定的であればステップS6に進んで、石英ブロック144と伝送ファイバ200とを点検し、異常箇所を特定するとともに、当該箇所の修理交換を行う。 If the determination result in step S3 is affirmative, the process proceeds to step S4 to determine whether or not the second received light signal Sg2 is greater than the second threshold value Th2. If the determination result in step S4 is affirmative, the process advances to step S5 to inspect all of the condenser lens 142, the quartz block 144 and the transmission fiber 200, identify the location of the abnormality, and repair or replace the location. . If the determination result in step S4 is negative, the process proceeds to step S6, where the quartz block 144 and the transmission fiber 200 are inspected to identify the location of the abnormality, and the location is repaired or replaced.

一方、ステップS3での判定結果が否定的であればステップS7に進み、第2受光信号Sg2が第2しきい値Th2よりも大きいか否かを判定する。ステップS7での判定結果が肯定的であればステップS8に進んで、集光レンズ142を点検し、異常箇所を特定するとともに、当該箇所の修理交換を行う。ステップS7での判定結果が否定的であれば、集光レンズ142,石英ブロック144及び伝送ファイバ200のすべてに異常なしと判定されるため、異常診断作業を終了する。 On the other hand, if the determination result in step S3 is negative, the process proceeds to step S7 to determine whether or not the second received light signal Sg2 is greater than the second threshold value Th2. If the determination result in step S7 is affirmative, the process advances to step S8, where the condenser lens 142 is inspected to identify the location of the abnormality, and the location is repaired or replaced. If the determination result in step S7 is negative, it is determined that there is no abnormality in all of the condenser lens 142, quartz block 144, and transmission fiber 200, and the abnormality diagnosis operation is terminated.

なお、ステップS3,S4,S7での判定結果を表示部600に表示させるようにしてもよい。 Note that the determination results in steps S3, S4, and S7 may be displayed on the display unit 600. FIG.

[効果等]
本実施形態の集光光学ユニット140は、レーザ光源である複数のレーザモジュール120から出射されたレーザ光LBを集光する集光レンズ142を筐体141内に有し、集光レンズ142で集光されたレーザ光LBをレーザ光出射部である石英ブロック144を介して伝送ファイバ200に入射させる。
[Effects, etc.]
The condensing optical unit 140 of this embodiment has a condensing lens 142 in a housing 141 for condensing laser beams LB emitted from a plurality of laser modules 120 as laser light sources. The emitted laser beam LB is made incident on the transmission fiber 200 via the quartz block 144, which is the laser beam emitting portion.

集光光学ユニット140において、筐体141における集光レンズ142と石英ブロック144との間に、伝送ファイバ200及び/または石英ブロック144からの反射光を受光するフォトダイオード(第1受光部)147と、集光レンズ142からの散乱光を受光するフォトダイオード(第2受光部)148とが所定の間隔をあけて配設されている。 In the condensing optical unit 140, a photodiode (first light receiving section) 147 for receiving reflected light from the transmission fiber 200 and/or the quartz block 144 is provided between the condenser lens 142 and the quartz block 144 in the housing 141. , and a photodiode (second light receiving portion) 148 for receiving the scattered light from the condenser lens 142 are arranged at a predetermined interval.

集光光学ユニット140をこのように構成することで、簡便な構成で集光光学ユニット140での異常の有無を判定できるとともに異常箇所を特定することができる。また、異常箇所を簡便に特定できるため、必要に応じて、適切なタイミングで異常箇所の修理交換を行うことができる。特に、伝送ファイバ200や石英ブロック144の取り外し、交換は比較的容易であるが、集光レンズ142が損傷していると、交換後の位置調整に非常に工数を要する。 By configuring the condensing optical unit 140 in this way, it is possible to determine whether or not there is an abnormality in the condensing optical unit 140 and to specify the location of the abnormality with a simple configuration. In addition, since the location of the abnormality can be easily identified, the location of the abnormality can be repaired or replaced at an appropriate timing as necessary. In particular, it is relatively easy to remove and replace the transmission fiber 200 and the quartz block 144, but if the condenser lens 142 is damaged, it takes a lot of man-hours to adjust the position after replacement.

前述したように、特許文献1に開示された従来技術では、レーザ発振器100の内部で何らかの異常が発生していると判定できても、異常箇所の特定が困難であった。このため、一旦、異常が発生していると判定されれば、レーザ発振器100を分解して、想定される部品をすべて点検あるいは交換する必要があった。 As described above, in the conventional technique disclosed in Patent Document 1, even if it can be determined that some kind of abnormality has occurred inside the laser oscillator 100, it is difficult to identify the location of the abnormality. Therefore, once it is determined that an abnormality has occurred, it has been necessary to disassemble the laser oscillator 100 and inspect or replace all possible parts.

一方、本実施形態によれば、伝送ファイバ200または石英ブロック144と集光レンズ142のいずれに異常が発生しているかを簡便に特定できるため、例えば、集光レンズ142に異常が発生していないと判定されれば、点検及び修理交換作業が簡素化するとともに作業時間が大幅に短縮可能となる。 On the other hand, according to the present embodiment, it is possible to easily identify which of the transmission fiber 200 or the quartz block 144 and the condenser lens 142 has an abnormality. If it is determined as such, the inspection and repair/replacement work can be simplified, and the work time can be greatly shortened.

また、筐体141内には、フォトダイオード147への集光レンズ142からの散乱光の入射を制限する第1遮蔽板(第1光入射制限部)151とフォトダイオード148への伝送ファイバ200及び/または石英ブロック144からの反射光の入射を制限する第2遮蔽板(第2光入射制限部)152とが配設されている。 Further, in the housing 141, a first shielding plate (first light incidence limiting portion) 151 for limiting incidence of scattered light from the condenser lens 142 to the photodiode 147, a transmission fiber 200 to the photodiode 148, and a A second shielding plate (second light incidence limiting portion) 152 for limiting incidence of reflected light from the quartz block 144 is provided.

さらに、筐体141には、筐体141内に連通する開口を一端に有する第1及び第2光案内路145,146がそれぞれ形成され、第1及び第2光案内路145,146の他端側にフォトダイオード147,148がそれぞれ配設されている。 Further, the housing 141 is formed with first and second light guide paths 145 and 146 each having an opening communicating with the inside of the housing 141 at one end, and the other ends of the first and second light guide paths 145 and 146 are formed. Photodiodes 147 and 148 are arranged on the two sides, respectively.

第1遮蔽板151は、筐体141における第1光案内路145と集光レンズ142との間に位置する部分に一端が取付けられた第1立直部151aと第1立直部151aの他端から石英ブロック144に向けて折り曲げられて延びる第1折り曲げ部151bとで構成されている。 The first shielding plate 151 has a first upright portion 151a, one end of which is attached to a portion of the housing 141 located between the first light guide path 145 and the condenser lens 142, and the other end of the first upright portion 151a. and a first bent portion 151 b that is bent and extends toward the quartz block 144 .

第2遮蔽板152は、筐体141における第2光案内路146と石英ブロック144との間に位置する部分に一端が取付けられた第2立直部152aと第2立直部152aの他端から集光レンズ142に向けて折り曲げられて延びる第2折り曲げ部152bとで構成されている。 The second shielding plate 152 has a second upright portion 152a, one end of which is attached to a portion of the housing 141 located between the second light guide path 146 and the quartz block 144, and the other end of the second upright portion 152a. and a second bent portion 152 b that is bent and extends toward the optical lens 142 .

本実施形態によれば、第1遮蔽板151を設けることで、集光レンズ142からの散乱光が第1光案内路145を通ってフォトダイオード147に入射されるのを防止でき、フォトダイオード147で受光される伝送ファイバ200及び/または石英ブロック144からの反射光のS/N比を高めることができる。なお、S/N比は信号(signal)と雑音(noise)の比であり、S/N比が高ければ伝送における雑音(noise)の影響が小さく、S/N比が小さければ雑音(noise)の影響が大きいことを示す。 According to this embodiment, by providing the first shielding plate 151 , scattered light from the condenser lens 142 can be prevented from entering the photodiode 147 through the first optical guide path 145 , and the photodiode 147 The signal-to-noise ratio of light reflected from the transmission fiber 200 and/or the quartz block 144 received at is increased. The S/N ratio is the ratio of signal and noise. This indicates that the influence of

このようなフォトダイオード147で受光される伝送ファイバ200及び/または石英ブロック144からの反射光による受光信号に基づいて、伝送ファイバ200及び/または石英ブロック144に何らかの異常が発生しているか否かを精度良く判定することができる。また、第1遮蔽板151が前述した第1立直部151a及び第1折り曲げ部151bで構成されることで、集光レンズ142からの散乱光がフォトダイオード147に入射されるのをより確実に防止できる。 Whether or not any abnormality has occurred in the transmission fiber 200 and/or the quartz block 144 is determined based on the received light signal of the reflected light from the transmission fiber 200 and/or the quartz block 144 received by the photodiode 147. Accurate determination is possible. In addition, since the first shielding plate 151 is composed of the above-described first upright portion 151a and first bent portion 151b, scattered light from the condenser lens 142 is more reliably prevented from entering the photodiode 147. can.

また、第2遮蔽板152を設けることで、伝送ファイバ200及び/または石英ブロック144からの反射光が第2光案内路146を通ってフォトダイオード148に入射されるのを防止でき、フォトダイオード148に入射された集光レンズ142からの散乱光のS/N比を高めることができる。このことにより、集光レンズ142に何らかの異常が発生しているか否かを精度良く判定することができる。また、第2遮蔽板152が前述した第2立直部152a及び第2折り曲げ部152bで構成されることで、伝送ファイバ200及び/または石英ブロック144からの反射光がフォトダイオード148に入射されるのをより確実に防止できる。 Further, by providing the second shielding plate 152, it is possible to prevent the reflected light from the transmission fiber 200 and/or the quartz block 144 from entering the photodiode 148 through the second optical guide path 146. It is possible to increase the S/N ratio of scattered light from the condenser lens 142 incident on the . As a result, it is possible to accurately determine whether or not the condenser lens 142 is abnormal. In addition, since the second shielding plate 152 is composed of the above-described second upright portion 152a and second bent portion 152b, reflected light from the transmission fiber 200 and/or the quartz block 144 is incident on the photodiode 148. can be prevented more reliably.

また、フォトダイオード147とフォトダイオード148とは、レーザ光LBの光軸を挟んで互いに反対側に配置されていてもよい。 Also, the photodiode 147 and the photodiode 148 may be arranged on opposite sides of each other with the optical axis of the laser beam LB interposed therebetween.

このような配置にすることで、筐体141内での第1及び第2光案内路145,146や第1及び第2遮蔽板151,152の配置の自由度を高められる。 With such an arrangement, the degree of freedom in arrangement of the first and second light guide paths 145 and 146 and the first and second shielding plates 151 and 152 within the housing 141 can be increased.

本実施形態のレーザ発振器100は、レーザ光LBを出射するレーザ光源である複数のレーザモジュール120と、レーザ光LBを集光して伝送ファイバ200に入射させる集光光学ユニット140と、を少なくとも備えている。 The laser oscillator 100 of this embodiment includes at least a plurality of laser modules 120 that are laser light sources that emit laser beams LB, and a condensing optical unit 140 that collects the laser beams LB and causes them to enter the transmission fiber 200. ing.

本実施形態によれば、簡便な構成でレーザ発振器100の内部の異常箇所を特定して、レーザ発振器100における対象パーツの修理交換を行うことができる。このことにより、レーザ光LBのビーム品質を維持できるとともに、レーザ発振器100のダウンタイムを低減できる。 According to the present embodiment, it is possible to identify an abnormal location inside the laser oscillator 100 with a simple configuration, and repair or replace the target part in the laser oscillator 100 . As a result, the beam quality of the laser beam LB can be maintained, and the downtime of the laser oscillator 100 can be reduced.

レーザ発振器100に、フォトダイオード147,148でそれぞれ受光された第1及び第2受光信号Sg1,Sg2に基づいて、レーザ発振器100の異常の有無を判定する異常診断部をさらに備えていてもよい。なお、本実施形態において、この異常診断部は、制御部400が奏する機能に相当する。 The laser oscillator 100 may further include an abnormality diagnosis section that determines whether there is an abnormality in the laser oscillator 100 based on the first and second light receiving signals Sg1 and Sg2 received by the photodiodes 147 and 148, respectively. It should be noted that, in the present embodiment, the abnormality diagnosis section corresponds to the function of the control section 400 .

このようにすることで、レーザ発振器100の異常の有無及び異常箇所を迅速に特定することができる。 By doing so, it is possible to quickly identify the presence or absence of an abnormality in the laser oscillator 100 and the location of the abnormality.

また、本実施形態のレーザ加工装置1000は、レーザ発振器100と、レーザ発振器100に接続され、レーザ発振器100から出射されたレーザ光LBを導光する伝送ファイバ200と、伝送ファイバ200の出射端に取付けられたレーザ光出射ヘッド300と、を少なくとも備えている。 Further, the laser processing apparatus 1000 of the present embodiment includes a laser oscillator 100, a transmission fiber 200 connected to the laser oscillator 100 and guiding the laser beam LB emitted from the laser oscillator 100, and an output end of the transmission fiber 200. and an attached laser light emitting head 300 .

本実施形態によれば、簡便な構成でレーザ発振器100の内部の異常箇所を特定して、レーザ発振器100における対象パーツの修理交換を行うことができる。このことにより、レーザ加工装置1000のダウンタイムを低減できる。また、レーザ光LBのビーム品質を維持して、良好な加工品質を保つことができる。 According to the present embodiment, it is possible to identify an abnormal location inside the laser oscillator 100 with a simple configuration, and repair or replace the target part in the laser oscillator 100 . As a result, downtime of the laser processing apparatus 1000 can be reduced. Moreover, the beam quality of the laser beam LB can be maintained, and good processing quality can be maintained.

また、本実施形態のレーザ発振器100の異常診断方法は、レーザ光LBを出射させるレーザ光出射ステップ(ステップS1)と、フォトダイオード147で伝送ファイバ200及び/または石英ブロック144からの反射光を受光して第1受光信号Sg1を得るとともに、フォトダイオード148で集光レンズ142からの散乱光を受光して第2受光信号Sg2を得る受光信号取得ステップ(ステップS2)と、第1受光信号Sg1と第2受光信号Sg2とに基づいて、レーザ発振器100における異常の有無を判定する異常診断ステップ(ステップS3,S4,S7)と、を備えている。 Further, the abnormality diagnosis method for the laser oscillator 100 of the present embodiment includes a laser light emitting step (step S1) of emitting the laser light LB, and a photodiode 147 receiving reflected light from the transmission fiber 200 and/or the quartz block 144. a light receiving signal obtaining step (step S2) of obtaining a first light receiving signal Sg1 by obtaining a first light receiving signal Sg1, and obtaining a second light receiving signal Sg2 by receiving the scattered light from the condenser lens 142 with the photodiode 148; and an abnormality diagnosis step (steps S3, S4, S7) for determining whether or not there is an abnormality in the laser oscillator 100 based on the second received light signal Sg2.

この方法によれば、集光光学ユニット140での異常の有無を簡便に判定できる。 According to this method, it is possible to easily determine whether or not there is an abnormality in the condensing optical unit 140 .

また、異常診断ステップでは、第1受光信号Sg1が第1しきい値Th1よりも大きい場合に、伝送ファイバ200及び/または石英ブロック144に異常があると判定し、第2受光信号Sg2が第2しきい値Th2よりも大きい場合に、集光レンズ142に異常があると判定する。 Further, in the abnormality diagnosis step, when the first light reception signal Sg1 is larger than the first threshold value Th1, it is determined that there is an abnormality in the transmission fiber 200 and/or the quartz block 144, and the second light reception signal Sg2 If it is larger than the threshold Th2, it is determined that the condenser lens 142 is abnormal.

この方法によれば、集光光学ユニット140での異常箇所を簡便に特定することができる。このことにより、適切なタイミングで異常箇所の修理交換を行うことができ、また、点検及び修理交換作業が簡素化するとともに大幅に短縮可能となる。 According to this method, it is possible to easily identify an abnormal location in the condensing optical unit 140 . As a result, it is possible to repair or replace an abnormal portion at an appropriate timing, and the inspection and repair/replacement work can be simplified and significantly shortened.

<変形例1>
図4は、本変形例に係る集光光学ユニットの内部構成の模式図を示す。本変形例に示す集光光学ユニット140の構成は、第1及び第2光案内路145a,146aがレーザ光LBの光軸に対して所定の角度で傾いて設けられている点及び第1及び第2遮蔽板151,152が省略されている点で実施形態1に示す集光光学ユニット140の構成と異なる。なお、実施形態1と同様の部材等については、同じ符号を付して説明を省略する。また、図示しないが、配線基板149,150がそれぞれ制御部400に接続されている点は、実施形態1に示したのと同様である。
<Modification 1>
FIG. 4 shows a schematic diagram of the internal configuration of the condensing optical unit according to this modification. The configuration of the condensing optical unit 140 shown in this modified example is that the first and second optical guide paths 145a and 146a are inclined at a predetermined angle with respect to the optical axis of the laser beam LB, and the first and second light guide paths 145a and 146a The configuration differs from that of the condensing optical unit 140 shown in the first embodiment in that the second shielding plates 151 and 152 are omitted. Note that members and the like that are the same as those in the first embodiment are assigned the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted. Also, although not shown, wiring boards 149 and 150 are connected to the controller 400 in the same manner as in the first embodiment.

また、図4に示すように、筐体141内に連通する開口よりもフォトダイオード147が配設された他端が石英ブロック144から遠ざかるように第1光案内路145aが傾斜して形成されている。また、筐体141内に連通する開口よりもフォトダイオード148が配設された他端が集光レンズ142から遠ざかるように第2光案内路146aが傾斜して形成されている。 Further, as shown in FIG. 4, the first optical guide path 145a is inclined so that the other end where the photodiode 147 is disposed is further away from the quartz block 144 than the opening communicating with the housing 141. there is Further, the second optical guide path 146 a is formed to be inclined so that the other end where the photodiode 148 is arranged is further away from the condenser lens 142 than the opening communicating with the inside of the housing 141 .

言いかえると、第1光案内路145aは石英ブロック144から離れる方向に傾斜しており、第2光案内路146aは集光レンズ142から離れる方向に傾斜している。 In other words, the first light guide path 145 a is slanted away from the quartz block 144 and the second light guide path 146 a is slanted away from the condenser lens 142 .

第1及び第2光案内路145a,146aをそれぞれこのように形成することで、第1光案内路145aに集光レンズ142からの散乱光が入射されるのを防止できる。また、第2光案内路146aに伝送ファイバ200及び/または石英ブロック144からの反射光が入射されるのを防止できる。言いかえると、第1光案内路145aはそれ自体で第1光入射制限部として機能し、第2光案内路146aはそれ自体で第2光入射制限部として機能している。 By forming the first and second light guide paths 145a and 146a in this way, it is possible to prevent scattered light from the condenser lens 142 from entering the first light guide path 145a. Also, reflected light from the transmission fiber 200 and/or the quartz block 144 can be prevented from entering the second optical guide path 146a. In other words, the first light guide path 145a itself functions as a first light incidence limiting section, and the second light guide path 146a itself functions as a second light incidence limiting section.

本変形例によれば、実施形態1に示すのと同様の効果を奏することができる。また、第1及び第2遮蔽板151,152を省略できるため、集光光学ユニット140の部品点数が削減できるとともに、第1及び第2光案内路145a,146a、ひいては、フォトダイオード147,148の配置の自由度を高めることができる。なお、第1及び第2光案内路145a,146aの傾斜角度によっては、それぞれに入射される不要光、例えば、第1光案内路145aに対しては集光レンズ142からの散乱光の遮蔽性能が、実施形態1に示す構成に比べて低下することがあるので、実際にこの構成を製造する場合には、この点に留意する必要がある。 According to this modified example, the same effects as shown in the first embodiment can be obtained. In addition, since the first and second shielding plates 151 and 152 can be omitted, the number of parts of the condensing optical unit 140 can be reduced, and the first and second light guide paths 145a and 146a and the photodiodes 147 and 148 can be reduced. The degree of freedom of arrangement can be increased. Depending on the inclination angles of the first and second light guide paths 145a and 146a, the shielding performance of the unnecessary light incident thereon, for example, the scattered light from the condenser lens 142 for the first light guide path 145a However, it may be lower than the configuration shown in the first embodiment, so it is necessary to pay attention to this point when actually manufacturing this configuration.

<変形例2>
図5は、本変形例に係る集光光学ユニットの内部構成の模式図を、図6は、別の集光光学ユニットの内部構成の模式図をそれぞれ示す。なお、実施形態1と同様の部材等については、同じ符号を付して説明を省略する。また、図示しないが、配線基板149,150がそれぞれ制御部400に接続されている点は、実施形態1に示したのと同様である。
<Modification 2>
FIG. 5 shows a schematic diagram of the internal configuration of a condensing optical unit according to this modification, and FIG. 6 shows a schematic diagram of the internal configuration of another condensing optical unit. Note that members and the like that are the same as those in the first embodiment are assigned the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted. Also, although not shown, wiring boards 149 and 150 are connected to the controller 400 in the same manner as in the first embodiment.

本変形例に示す集光光学ユニット140の構成と実施形態1に示す集光光学ユニット140の構成とでは以下に説明する点で異なる。 The configuration of the condensing optical unit 140 shown in this modified example differs from the configuration of the condensing optical unit 140 shown in the first embodiment in the following points.

図5に示すように、フォトダイオード147aは、筐体141に一端が取付けられ、レーザ光LBの光軸に対して略垂直に延びる第1遮蔽板153の石英ブロック144に対向する面に配設されている。また、フォトダイオード148aは、筐体141に一端が取付けられ、レーザ光LBの光軸に対して略垂直に延びる第2遮蔽板154の集光レンズ142に対向する面に配設されている。また、フォトダイオード147a,148aともに複数個設けられているが、それぞれ1個ずつであってもよい。 As shown in FIG. 5, the photodiode 147a has one end attached to the housing 141 and is arranged on the surface of the first shielding plate 153 that extends substantially perpendicularly to the optical axis of the laser beam LB, facing the quartz block 144. It is One end of the photodiode 148a is attached to the housing 141, and the photodiode 148a is arranged on the surface facing the condenser lens 142 of the second shielding plate 154 extending substantially perpendicularly to the optical axis of the laser beam LB. Also, although a plurality of photodiodes 147a and 148a are provided, each may be provided with one.

本変形例によれば、フォトダイオード147aを第1遮蔽板153の石英ブロック144に対向する面に配設することで、フォトダイオード147aに入射される伝送ファイバ200及び/または石英ブロック144からの反射光の光量を大きくすることができる。また、第1遮蔽板153において、フォトダイオード147aの配設面の反対側の面で集光レンズ142からの散乱光を遮蔽するため、第1受光信号Sg1のS/N比を高く維持できる。同様に、フォトダイオード148aを第2遮蔽板154の集光レンズ142に対向する面に配設することで、フォトダイオード147aに入射される集光レンズ142からの散乱光の光量を大きくすることができる。また、第2遮蔽板154において、フォトダイオード148aの配設面の反対側の面で伝送ファイバ200及び/または石英ブロック144からの反射光を遮蔽するため、第2受光信号Sg2のS/N比を高く維持できる。 According to this modification, by arranging the photodiode 147a on the surface of the first shielding plate 153 facing the quartz block 144, the reflection from the transmission fiber 200 and/or the quartz block 144 incident on the photodiode 147a is The amount of light can be increased. In addition, since the surface of the first shielding plate 153 opposite to the surface on which the photodiode 147a is provided shields the scattered light from the condenser lens 142, the S/N ratio of the first received light signal Sg1 can be kept high. Similarly, by arranging the photodiode 148a on the surface of the second shielding plate 154 facing the condensing lens 142, it is possible to increase the amount of scattered light from the condensing lens 142 that enters the photodiode 147a. can. In addition, since the second shielding plate 154 shields the reflected light from the transmission fiber 200 and/or the quartz block 144 on the surface opposite to the surface on which the photodiode 148a is arranged, the S/N ratio of the second received light signal Sg2 is can be kept high.

なお、図6に示すように、第1遮蔽板153を石英ブロック144に近づくように傾斜させ、第2遮蔽板154を集光レンズ142に近づくように傾斜させてもよい。 As shown in FIG. 6, the first shielding plate 153 may be tilted to approach the quartz block 144 and the second shielding plate 154 may be tilted to approach the condenser lens 142 .

<変形例3>
図7は、本変形例に係る集光光学ユニットの内部構成の模式図を示す。なお、実施形態1と同様の部材等については、同じ符号を付して説明を省略する。また、図示しないが、配線基板149,150がそれぞれ制御部400に接続されている点は、実施形態1に示したのと同様である。
<Modification 3>
FIG. 7 shows a schematic diagram of the internal configuration of the condensing optical unit according to this modification. Note that members and the like that are the same as those in the first embodiment are assigned the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted. Also, although not shown, wiring boards 149 and 150 are connected to the controller 400 in the same manner as in the first embodiment.

本変形例に示す集光光学ユニット140の構成と実施形態1に示す集光光学ユニット140の構成とでは以下に説明する点で異なる。 The configuration of the condensing optical unit 140 shown in this modified example differs from the configuration of the condensing optical unit 140 shown in the first embodiment in the following points.

図7に示すように、第1光案内路145と第2光案内路146とは、レーザ光LBの光軸から見て同じ側に配置されている。また、筐体141における第1光案内路145と第2光案内路146との間に位置する部分に第3遮蔽板(第3光制限部)155の一端が取り付けられており、第3遮蔽板155は筐体142内に延びるように設けられている。また、第3遮蔽板155はレーザ光LBを反射する材質、例えば、金属材料からなる。 As shown in FIG. 7, the first optical guide path 145 and the second optical guide path 146 are arranged on the same side when viewed from the optical axis of the laser beam LB. In addition, one end of a third shielding plate (third light restricting portion) 155 is attached to a portion of the housing 141 located between the first light guide path 145 and the second light guide path 146. Plate 155 is provided to extend into housing 142 . Also, the third shielding plate 155 is made of a material that reflects the laser beam LB, such as a metal material.

本変形例によれば、所定の間隔をあけて隣り合って配置された第1光案内路145と第2光案内路146との間に第3遮蔽板155を配設することにより、伝送ファイバ200及び/または石英ブロック144からの反射光は、第3遮蔽板155で反射されて第1光案内路145に入射し、集光レンズ142からの散乱光は、第3遮蔽板155で反射されて第2光案内路146に入射する。このことにより、フォトダイオード147,148のそれぞれに対して不要光を遮蔽することができ、第1及び第2受光信号Sg1,Sg2のS/N比を高めることができる。また、実施形態1に示す構成に比べて、部品点数を減らすことができ、第1及び第2光案内路145,146、ひいては、フォトダイオード147,148の配置の自由度を高められる。 According to this modified example, by disposing the third shielding plate 155 between the first optical guide path 145 and the second optical guide path 146 which are arranged adjacent to each other with a predetermined interval, the transmission fiber Reflected light from 200 and/or the quartz block 144 is reflected by the third shielding plate 155 and enters the first light guide path 145 , and scattered light from the condenser lens 142 is reflected by the third shielding plate 155 . and enters the second optical guide path 146 . As a result, the photodiodes 147 and 148 can be shielded from unnecessary light, and the S/N ratios of the first and second received light signals Sg1 and Sg2 can be increased. Moreover, compared to the configuration shown in the first embodiment, the number of parts can be reduced, and the degree of freedom in arranging the first and second optical guide paths 145 and 146 as well as the photodiodes 147 and 148 can be increased.

(実施形態2)
図8は、本実施形態に係るレーザ発振器の異常診断手順を示す。なお、図8に示すステップS12,S13と図3に示すステップS1,S2とはそれぞれ同様であるので説明を省略する。また、図8に示すステップS15~S20と図3に示すステップS3~S8とはそれぞれ同様であるので説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 8 shows an abnormality diagnosis procedure for a laser oscillator according to this embodiment. Note that steps S12 and S13 shown in FIG. 8 and steps S1 and S2 shown in FIG. 3 are the same, respectively, so description thereof will be omitted. Further, since steps S15 to S20 shown in FIG. 8 and steps S3 to S8 shown in FIG. 3 are the same, the description thereof will be omitted.

本実施形態において、集光光学ユニット140等の構成は、実施形態1や変形例1~3に示す構成と同様である。一方、図8に示すフローチャートにおいて、判定テーブルを準備すること(ステップS11)と、判定テーブルから第1及び第2しきい値Th1,Th2をそれぞれ呼び出している(ステップS14)点で、図3に示すフローチャートと異なる。 In this embodiment, the configuration of the condensing optical unit 140 and the like is the same as the configuration shown in the first embodiment and modified examples 1-3. On the other hand, in the flow chart shown in FIG. 8, preparation of the determination table (step S11) and calling of the first and second threshold values Th1 and Th2 from the determination table (step S14) are similar to those shown in FIG. It is different from the flow chart shown.

前述したように、第1及び第2しきい値Th1,Th2は、種々の条件によって変更され、例えば、コア201の直径が異なる伝送ファイバ200を用いただけでも第1しきい値Th1は変更されうる。また、レーザ光LBの強度を変えただけでも、第1及び第2しきい値Th1,Th2は変更されうる。 As described above, the first and second thresholds Th1 and Th2 are changed according to various conditions. For example, the first threshold Th1 can be changed only by using a transmission fiber 200 having a core 201 with a different diameter. . Also, the first and second threshold values Th1 and Th2 can be changed only by changing the intensity of the laser beam LB.

一方、レーザ加工装置1000において、異なる光強度でレーザ加工をしたり、また、伝送ファイバ200を交換して、異なるビーム径でレーザ加工をしたりすることは良くあることであり、また、レーザ光源や集光レンズ142等を交換して、それ以外の部品はそのまま用いることもあり得る。 On the other hand, in the laser processing apparatus 1000, it is common to perform laser processing with different light intensities, or to perform laser processing with different beam diameters by exchanging the transmission fiber 200. , the condensing lens 142, etc., may be replaced, and other parts may be used as they are.

このような場合に、都度、第1及び第2しきい値Th1,Th2を求めるのは大変手間のかかる作業である。 In such a case, obtaining the first and second threshold values Th1 and Th2 each time is a very troublesome task.

そこで、本実施形態では、レーザ発振器100及びレーザ加工装置1000において使用されうる種々の条件、例えば、伝送ファイバ200やレーザ光LBを出射するレーザモジュール120及びビーム結合器130,また、集光レンズ142の種類あるいは特性等のバリエーションを抽出して、それらを変更した場合の組み合わせ毎に第1及び第2しきい値Th1,Th2を予め求めておく。そして、このしきい値Th1,Th2を、上記の条件に関連付けて配列し、判定テーブルを準備するとともに、当該判定テーブルを記憶部410に格納しておく。実際の異常診断においては、判定テーブルから実際の条件に合致する第1及び第2しきい値Th1,Th2を呼び出し、これらに基づいて集光光学ユニット140内の部品及び伝送ファイバ200の異常の有無を判定し、また、異常箇所を特定する。 Therefore, in this embodiment, various conditions that can be used in the laser oscillator 100 and the laser processing apparatus 1000, for example, the transmission fiber 200, the laser module 120 and the beam coupler 130 that emit the laser beam LB, and the condenser lens 142 are extracted, and the first and second thresholds Th1 and Th2 are obtained in advance for each combination when these are changed. Then, the thresholds Th1 and Th2 are arranged in association with the above conditions, a determination table is prepared, and the determination table is stored in the storage unit 410 . In the actual abnormality diagnosis, the first and second threshold values Th1 and Th2 that match the actual conditions are called from the judgment table, and based on these, the presence or absence of abnormality in the parts in the optical condensing unit 140 and the transmission fiber 200 is determined. is determined, and the location of the abnormality is specified.

このようにすることで、レーザ発振器100及びレーザ加工装置1000の仕様変更等に対応して、集光光学ユニット140内の部品及び伝送ファイバ200の異常の有無を精度良く判定し、また、異常箇所を特定することができる。 By doing so, it is possible to accurately determine whether or not there is an abnormality in the parts in the optical condensing unit 140 and the transmission fiber 200 in response to changes in the specifications of the laser oscillator 100 and the laser processing apparatus 1000, and to determine the location of the abnormality. can be specified.

(その他の実施形態)
なお、変形例1~3を含む上記実施形態1,2において、複数のレーザモジュール120からそれぞれ出射されるレーザ光をビーム結合器130で結合してレーザ光LBを出射させる構成としたが、特にこれに限定されず、例えば、一つのレーザ光源からレーザ光LBが出射されるようにしてもよい。
(Other embodiments)
In Embodiments 1 and 2, including Modifications 1 to 3, the laser beams emitted from the plurality of laser modules 120 are combined by the beam combiner 130 to emit the laser beam LB. The present invention is not limited to this, and for example, the laser light LB may be emitted from one laser light source.

また、図2,4,7において、第1及び第2光案内路145,146とフォトダイオード147,148とをそれぞれ一つずつ設ける構成を示したが、特にこれに限定されず、それぞれを複数設けるようにしてもよい。また、その場合は、個々のフォトダイオードから出力される受光信号に基づいて、異常箇所をさらに細かく特定することができる。例えば、第2光案内路146とフォトダイオード148とを複数組、レーザ光LBの光軸の周りに設けることで、集光レンズ142の汚染箇所または損傷箇所を細かく特定して、点検または修復作業を短縮することができる。 2, 4, and 7 show the configuration in which one each of the first and second optical guide paths 145, 146 and the photodiodes 147, 148 are provided, but the configuration is not particularly limited to this, and a plurality of each may be provided. You may make it provide. Also, in that case, it is possible to identify the abnormal location in more detail based on the received light signal output from each photodiode. For example, by providing a plurality of sets of the second light guide path 146 and the photodiode 148 around the optical axis of the laser beam LB, the contaminated or damaged portions of the condenser lens 142 can be specified in detail, and inspection or repair work can be performed. can be shortened.

本発明の集光光学ユニットは、内部の異常の有無の判定及び異常箇所の特定を簡便に行えるため、レーザ加工装置等に使用されるレーザ発振器に適用する上で有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The condensing optical unit of the present invention can easily determine the presence or absence of an internal abnormality and specify the location of the abnormality.

100 レーザ発振器
120 レーザモジュール
130 ビーム結合器
140 集光光学ユニット
141 筐体
142 集光レンズ
143 コネクタ
144 石英ブロック(レーザ光出射部)
145 第1光案内路
145a 第1光案内路(第1光入射制限部)
146 第2光案内路
146a 第2光案内路(第2光入射制限部)
147,147a フォトダイオード(第1受光部)
148,148a フォトダイオード(第2受光部)
151,153 第1遮蔽板(第1光入射制限部)
151a 第1立直部
151b 第1折り曲げ部
152,154 第2遮蔽板(第2光入射制限部)
152a 第2立直部
152b 第2折り曲げ部
155 第3遮蔽板(第3光入射制限部)
200 伝送ファイバ
300 レーザ光出射ヘッド
400 制御部
410 記憶部
500 電源
600 表示部
1000 レーザ加工装置
W ワーク
100 laser oscillator 120 laser module 130 beam combiner 140 condensing optical unit 141 housing 142 condensing lens 143 connector 144 quartz block (laser light emitting part)
145 First optical guide path 145a First optical guide path (first light incidence limiting portion)
146 Second light guide path 146a Second light guide path (second light incidence limiting portion)
147, 147a photodiode (first light receiving part)
148, 148a photodiode (second light receiving part)
151, 153 first shielding plate (first light incidence limiting part)
151a First upright portion 151b First bent portions 152, 154 Second shielding plate (second light incidence limiting portion)
152a Second upright portion 152b Second bent portion 155 Third shielding plate (third light incidence limiting portion)
200 Transmission fiber 300 Laser light emitting head 400 Control unit 410 Storage unit 500 Power supply 600 Display unit 1000 Laser processing device W Work

Claims (13)

レーザ光源から出射されたレーザ光を集光する集光レンズを筐体内に有し、前記集光レンズで集光された前記レーザ光をレーザ光出射部を介して伝送ファイバに入射させる集光光学ユニットであって、
前記筐体における前記集光レンズと前記レーザ光出射部との間に、前記伝送ファイバ及び/または前記レーザ光出射部からの反射光を受光する第1受光部と、前記集光レンズからの散乱光を受光する第2受光部とが所定の間隔をあけて配設されており、
前記筐体内には、前記第1受光部への前記散乱光の入射を制限する第1光入射制限部と前記第2受光部への前記反射光の入射を制限する第2光入射制限部とが配設されていることを特徴とする集光光学ユニット。
Condensing optics having a condensing lens in a housing for condensing laser light emitted from a laser light source, and causing the laser light condensed by the condensing lens to enter a transmission fiber via a laser light emitting section being a unit
A first light receiving section for receiving reflected light from the transmission fiber and/or the laser light emitting section, and scattering from the collecting lens, between the condensing lens and the laser light emitting section in the housing. A second light receiving portion that receives light is arranged at a predetermined interval ,
In the housing, a first light incidence limiting section for limiting incidence of the scattered light to the first light receiving section and a second light incidence limiting section for limiting incidence of the reflected light to the second light receiving section are provided. A condensing optical unit, characterized in that is arranged .
請求項に記載の集光光学ユニットにおいて、
前記筐体には、前記筐体内に連通する開口を一端に有する第1及び第2光案内路がそれぞれ形成され、
前記第1及び第2光案内路の他端側に前記第1及び第2受光部がそれぞれ配設され、前記第1光入射制限部は、前記第1光案内路と前記集光レンズとの間に位置する筐体に一端が取付けられた第1立直部と前記第1立直部の他端から前記レーザ光出射部に向けて折り曲げられて延びる第1折り曲げ部とで構成され、
前記第2光入射制限部は、前記第2光案内路と前記レーザ光出射部との間に位置する筐体に一端が取付けられた第2立直部と前記第2立直部の他端から前記集光レンズに向けて折り曲げられて延びる第2折り曲げ部とで構成されていることを特徴とする集光光学ユニット。
The collection optical unit of claim 1 , wherein
The housing is formed with first and second light guide paths each having an opening at one end that communicates with the housing,
The first and second light receiving portions are arranged on the other end sides of the first and second optical guide paths, respectively, and the first light incidence limiting portion is provided between the first optical guide path and the condensing lens. composed of a first upright portion having one end attached to a housing located therebetween and a first bent portion extending from the other end of the first upright portion by bending toward the laser light emitting portion,
The second light-incidence restricting portion includes a second upright portion, one end of which is attached to a housing positioned between the second light guide path and the laser light emitting portion, and a second upright portion that extends from the other end of the second upright portion. and a second bent portion extending toward the condenser lens.
請求項に記載の集光光学ユニットにおいて、
前記筐体には、前記筐体内に連通する開口を一端に有する第1及び第2光案内路がそれぞれ形成され、
前記第1及び第2光案内路の他端側に前記第1及び第2受光部がそれぞれ配設され、前記開口よりも他端が前記レーザ光出射部から遠ざかるように前記第1光案内路が傾斜して形成されることで、前記第1光入射制限部が構成され、
前記開口よりも他端が前記集光レンズから遠ざかるように前記第2光案内路が傾斜して形成されることで、前記第2光入射制限部が構成されていることを特徴とする集光光学ユニット。
The collection optical unit of claim 1 , wherein
The housing is formed with first and second light guide paths each having an opening at one end that communicates with the housing,
The first and second light receiving portions are arranged on the other end side of the first and second optical guide paths, respectively, and the first optical guide path is arranged such that the other end is further away from the laser light emitting portion than the opening. is formed at an angle to configure the first light incidence limiting portion,
The light condensing, wherein the second light entrance limiting section is configured by forming the second light guide path so that the other end is further away from the condensing lens than the opening. optical unit.
請求項に記載の集光光学ユニットにおいて、
前記第1受光部は、前記筐体に一端が取付けられた前記第1光入射制限部の前記レーザ光出射部に対向する面に配設され、
前記第2受光部は、前記筐体に一端が取付けられた前記第2光入射制限部の前記集光レンズに対向する面に配設されていることを特徴とする集光光学ユニット。
The collection optical unit of claim 1 , wherein
the first light receiving unit is disposed on a surface facing the laser light emitting unit of the first light incidence limiting unit, one end of which is attached to the housing;
The light-condensing optical unit, wherein the second light-receiving section is arranged on a surface facing the condensing lens of the second light-incidence limiting section, one end of which is attached to the housing.
請求項に記載の集光光学ユニットにおいて、
前記第1光入射制限部は、前記レーザ光出射部に近づくように傾斜しており、
前記第2光入射制限部は、前記集光レンズに近づくように傾斜していることを特徴とする集光光学ユニット。
5. The condensing optical unit according to claim 4 ,
The first light incidence limiting section is inclined so as to approach the laser light emitting section,
The condensing optical unit, wherein the second light incidence limiter is inclined so as to approach the condensing lens.
請求項ないしのいずれか1項に記載の集光光学ユニットにおいて、
前記第1受光部と前記第2受光部とは、前記レーザ光の光軸を挟んで互いに反対側に配置されていることを特徴とする集光光学ユニット。
In the condensing optical unit according to any one of claims 1 to 5 ,
A condensing optical unit, wherein the first light receiving portion and the second light receiving portion are arranged on opposite sides of each other with the optical axis of the laser beam interposed therebetween.
レーザ光源から出射されたレーザ光を集光する集光レンズを筐体内に有し、前記集光レンズで集光された前記レーザ光を、レーザ光出射部を介して伝送ファイバに入射させる集光光学ユニットであって、
前記筐体における前記集光レンズと前記レーザ光出射部との間に、前記伝送ファイバ及び/または前記レーザ光出射部からの反射光を受光する第1受光部と、前記集光レンズからの散乱光を受光する第2受光部とが所定の間隔をあけて配設されており、
前記筐体には、前記筐体内に連通する開口を一端に有する第1及び第2光案内路がそれぞれ形成され、
前記第1及び第2光案内路の他端側に前記第1及び第2受光部がそれぞれ配設され、前記第1光案内路と第2光案内路とは、前記レーザ光の光軸から見て同じ側に配置されており、
前記第1光案内路と前記第2光案内路との間に位置する筐体に一端が取り付けられた第3光入射制限部を有し、前記伝送ファイバ及び/またはレーザ光出射部からの反射光は、前記第3光入射制限部で反射されて前記第1光案内路に入射し、前記集光レンズからの散乱光は、前記第3光入射制限部で反射されて前記第2光案内路に入射するようにして、前記第3光入射制限部により、前記第1受光部、前記第2受光部のそれぞれに対して不要光を遮蔽することを特徴とする集光光学ユニット。
A condensing lens for condensing laser light emitted from a laser light source is provided in a housing, and the laser light condensed by the condensing lens is incident on a transmission fiber via a laser light emitting section. an optical unit,
A first light receiving section for receiving reflected light from the transmission fiber and/or the laser light emitting section, and scattering from the collecting lens, between the condensing lens and the laser light emitting section in the housing. A second light receiving portion that receives light is arranged at a predetermined interval,
The housing is formed with first and second light guide paths each having an opening at one end that communicates with the housing,
The first and second light receiving portions are arranged on the other end sides of the first and second optical guide paths, respectively, and the first optical guide path and the second optical guide path are separated from the optical axis of the laser beam. are located on the same side as seen,
A third light incidence limiting part having one end attached to a housing located between the first light guide path and the second light guide path , wherein reflection from the transmission fiber and/or the laser light emitting part is provided. Light is reflected by the third light incidence limiting section and enters the first light guide path, and scattered light from the condenser lens is reflected by the third light incidence limiting section and is guided by the second light guide path. A condensing optical unit, wherein unnecessary light is shielded from each of the first light receiving section and the second light receiving section by the third light incidence limiting section so that the unnecessary light is incident on a path .
レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光を集光して伝送ファイバに入射させる請求項1または7のいずれか1項に記載の集光光学ユニットと、を少なくとも備えたことを特徴とするレーザ発振器。
a laser light source that emits laser light;
8. A laser oscillator, comprising at least a condensing optical unit according to claim 1 or 7 , for condensing the laser light and causing it to enter a transmission fiber.
請求項に記載のレーザ発振器において、
前記第1及び第2受光部でそれぞれ受光された受光信号に基づいて、前記レーザ発振器の異常の有無を判定する異常診断部をさらに備えたことを特徴とするレーザ発振器。
The laser oscillator according to claim 8 ,
The laser oscillator, further comprising an abnormality diagnostic section that determines whether or not there is an abnormality in the laser oscillator based on the received light signals respectively received by the first and second light receiving sections.
請求項に記載のレーザ発振器と、
前記レーザ発振器に接続され、前記レーザ発振器から出射された前記レーザ光を導光する伝送ファイバと、
前記伝送ファイバの出射端に取付けられたレーザ光出射ヘッドと、を少なくとも備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
a laser oscillator according to claim 8 ;
a transmission fiber connected to the laser oscillator and guiding the laser light emitted from the laser oscillator;
and a laser beam emitting head attached to the emitting end of the transmission fiber.
レーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を集光する集光レンズを筐体内に有し、前記集光レンズで集光された前記レーザ光をレーザ光出射部を介して伝送ファイバに入射させる集光光学ユニットと、を備えたレーザ発振器の異常診断方法であって、
前記集光光学ユニットは、前記筐体における前記集光レンズと前記レーザ光出射部との間に、前記伝送ファイバ及び/または前記レーザ光出射部からの反射光を受光する第1受光部と、前記集光レンズからの散乱光を受光する第2受光部と、が所定の間隔をあけて配設され、
前記筐体内には、前記第1受光部への前記散乱光の入射を制限する第1光入射制限部と前記第2受光部への前記反射光の入射を制限する第2光入射制限部とが配設されているか、または、
前記第1光案内路と第2光案内路とは、前記レーザ光の光軸から見て同じ側に配置されており、
前記第1光案内路と前記第2光案内路との間に位置する筐体に一端が取り付けられ、前記伝送ファイバ及び/またはレーザ光出射部からの反射光が反射されて前記第1光案内路に入射させ、前記集光レンズからの散乱光が反射されて前記第2光案内路に入射させるようにして、前記第1受光部、前記第2受光部のそれぞれに対して不要光を遮蔽する第3光入射制限部が配設されており、
前記レーザ光を出射させるレーザ光出射ステップと、
前記第1受光部で前記反射光を受光して第1受光信号を得るとともに、前記第2受光部で前記散乱光を受光して第2受光信号を得る受光信号取得ステップと、
前記第1受光信号と前記第2受光信号とに基づいて、前記レーザ発振器における異常の有無を判定する異常診断ステップとを備えたことを特徴とするレーザ発振器の異常診断方法。
A laser light source and a condensing lens for condensing the laser light emitted from the laser light source are provided in a housing, and the laser light condensed by the condensing lens is sent to a transmission fiber through a laser light emitting section. A method for diagnosing an abnormality of a laser oscillator, comprising:
the condensing optical unit includes a first light receiving section that receives reflected light from the transmission fiber and/or the laser light emitting section between the condensing lens and the laser light emitting section in the housing; and a second light receiving unit that receives the scattered light from the condenser lens is arranged at a predetermined interval,
In the housing, a first light incidence limiting section for limiting incidence of the scattered light to the first light receiving section and a second light incidence limiting section for limiting incidence of the reflected light to the second light receiving section are provided. is located, or
The first optical guide path and the second optical guide path are arranged on the same side as viewed from the optical axis of the laser beam,
One end is attached to a housing located between the first optical guide path and the second optical guide path, and the reflected light from the transmission fiber and/or the laser light emitting section is reflected to the first optical guide path. Unnecessary light is shielded from each of the first light receiving section and the second light receiving section by reflecting scattered light from the condensing lens and entering the second light guide path. A third light incidence limiting portion is provided to
a laser beam emitting step of emitting the laser beam;
a light receiving signal obtaining step of obtaining a first light receiving signal by receiving the reflected light with the first light receiving unit and obtaining a second light receiving signal by receiving the scattered light with the second light receiving unit;
An abnormality diagnosis method for a laser oscillator, comprising: an abnormality diagnosis step for determining whether or not there is an abnormality in the laser oscillator based on the first light reception signal and the second light reception signal.
請求項11に記載のレーザ発振器の異常診断方法において、
前記異常診断ステップでは、前記第1受光信号が第1しきい値よりも大きい場合に、前記伝送ファイバ及び/または前記レーザ光出射部に異常があると判定し、前記第2受光信号が第2しきい値よりも大きい場合に、前記集光レンズに異常があると判定することを特徴とするレーザ発振器の異常診断方法。
In the abnormality diagnosis method for a laser oscillator according to claim 11 ,
In the abnormality diagnosis step, if the first received light signal is larger than a first threshold value, it is determined that there is an abnormality in the transmission fiber and/or the laser light emitting section, and the second received light signal is the second received light signal. A method for diagnosing an abnormality of a laser oscillator, comprising determining that the condenser lens is abnormal when the value is greater than a threshold value.
請求項12に記載のレーザ発振器の異常診断方法において、
前記伝送ファイバ、前記レーザ光源及び前記集光レンズの少なくともいずれかの種類及び/または特性に関連付けられた前記第1及び第2しきい値が配列された判定テーブルを準備する判定テーブル準備ステップをさらに備え、
前記異常診断ステップでは、前記受光信号取得ステップで取得された前記第1及び第2受光信号と、前記判定テーブルの前記第1及び第2しきい値とをそれぞれ比較して、前記レーザ発振器における異常箇所を特定することを特徴とするレーザ発振器の異常診断方法。
In the abnormality diagnosis method for a laser oscillator according to claim 12 ,
further comprising a decision table preparation step of preparing a decision table in which the first and second threshold values associated with the types and/or characteristics of at least one of the transmission fiber, the laser light source, and the condenser lens are arranged; prepared,
In the abnormality diagnosis step, the first and second light reception signals obtained in the light reception signal obtaining step are compared with the first and second threshold values of the determination table, respectively, to determine whether there is an abnormality in the laser oscillator. A method for diagnosing an abnormality in a laser oscillator, comprising identifying a location.
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