JPH01284491A - レーザ加工機における光学部品の異常検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 未発朋は、レーザ加工機におけるミラーやレンズなどの
光学部品の破損等の異常を検知する装置に関する。

（従来技術およびその問題点） 光学系を構成するミラーやレンズなどの光学部品は、特
に光路内のごみやレーザビームの過剰な熱或はスパッタ
の付着等による熱応力が影響して傷やクラック等破損が
生じ易く、これらは光の正常な誘導を妨げ加工不良の直
接的な原因となっていた。

しかし、従来のレーザ加工機には、これら各々の光学部
品に対し破損等の異常を検知するための装置は設けられ
ていなかった。

このため、レーザ加工中に加工不良が生じたときなど、
例えば光学部品にその原因があると推察された場合に、
果たしてどのミラー或はレンズに異常が発生したのかす
ぐに発見することができなかった。

また、最近では、光路中に数多くのミラーやレンズを用
いて、レーザ光を分岐させ、複数ヘッドによる複数同時
加工を行えるような複雑な光学系が採用されており、こ
のようなものにおいて、例えばどれかの光学部品に破損
等の異常が発生した場合、どのミラー或はレンズに異常
が発生しているのか一つ一つチエツクするだけでがなり
の時間を費やすことになり、それによりレーザ加工機の
稼働率を低下させるものであった。

そこで、本発明は、ミラーやレンズなどの光学部品それ
ぞれに対し異常検知手段を設けることにより、どの部品
に異常が生じたのが即座に検知でき、個々の部品の異常
チエツクのための時間を要せず、レーザ加工機の稼働率
を向上させることを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、それぞれの光学部品に対し発信側と受信側の
圧電素子をそれぞれ設け、発振される基準信号に対する
受信信号を例えば定期的または常時に確認することで、
波形異常等によって各部品の異常を即座に検知でき、加
工不良を未然に防止できるとともに稼ｍｙを向上させよ
うとするものである。

すなわち本発明は、光学系を構成するミラーやレンズな
どの各光学部品それぞれに対し、基準信号としての微振
動を発振する発信側圧電素子と上記基準信号に対し各光
学部品内部を通って伝送されてくる信号を受信する受信
側圧電素子とをそれぞれ設けるとともに、この受信側圧
電素子による受信信号と各光学部品が正常な時の受信信
号とを比較し異常があったときにその光学部品の異常を
検知する異常検知手段を設けたものである。

（実施例） 以下、本発明の具体的一実施例を、第１図ないし第３図
について説明する。

第１図は、レーザ発振器１から加工ヘッド２の先端へ向
かってレーザ光を導くための光学系を示す、この光学系
は複数個のミラー３．４．５および゛レンズ６などの光
学部品により構成されている。

第３図のように、これらの各光学部品の外周部或は裏側
外縁部に、基準信号Ａを発振する発信側圧電素子７とこ
れに対する受信側圧電素子８とをそれぞれ貼着などの方
法により取着し、第２図のように、これら各光学部品の
それぞれの受信端ア、イ、つ、工にそれぞれの受信信号
りを読み取る信号受信器９を設ける。

また、この各信号受信器９それぞれに対応して、各信号
受信器９からの受信信号りとそれぞれの正常時の比較信
号Ｈとを比較する比較器１ｏを設け、さらに、この各比
較器９それぞれ対応して、異常を知らせる警報ランプ１
１を設け、これらにより異常検知手段を構成する。

そして、レーザ加工時、光学部品としての各ミラー３．
４．５およびレンズ６に対する受信信号りが、上記比較
器１０で予め設定された比較信号Ｈと比較して異常があ
ったときに、その光学部品の異常を検知し、異常の生じ
た光学部品に対応する警報ランプ１１の点灯と同時にア
ラーム１２等によって、作業者に光学部品の異常を通報
するようになっている。

（実施例の作用） レーザ発振器１より発振されたレーザ光は、各ミラー８
．４．５に導かれ、加工ヘッド２内のレンズ６により集
光されてヘッド２先端がらワークＷ上に高密度パワーで
照射され、熱エネルギーによって切断または溶接等のレ
ーザ加工が行なわれる。

予め、各ミラー３．４．５およびレンズ６に異常の全く
ない状態の時に、各発信側圧電素子７より各ミラー３．
４．５およびレンズ６に対し基準信号Ａｔ−発振して微
振動を伝送し、そのときの各受信側圧電素子８が受信し
た受信信号りをそれぞれの信号受信器９より読み取り、
これらを比較信号Ｈとして比較器１０に設定しておく。

そして、例えばレーザ加工中に、レーザパワーの減少や
切れ味が悪かったりなど加工不良の現象が生じたときな
どに、各光学部品の異常検知を行う。

すなわち、各ミラー３．４．５およびレンズ６に対し、
上記基準信号Ａを発振し、そのときの受信信号りを読み
取り、比較器１０においてこれを比較信号Ｈと比較する
。

各ミラー３．４．５およびレンズ６にそれぞれ破損や異
物の付着がなければ、受信信号りは比較信号Ｈと比べそ
の波形等に変化がなく異常は検知されない。

しかし、いずれかの部品にクラック等の異常が生じた場
合、その部品の受信信号りは比較信号Ｈと比べ波形や振
幅に異常な変化が生じたり、或は受信されなかったりな
どの異常が現れる。これにより、光学部品の異常が検知
され、異常が検知されたミラー３．４．５或はレンズ６
に対応する警報ランプ１１が点灯″し、同時にアラーム
１２で作業者に通報される。

したがって、作業者は上記警報ランプ１１によってどの
ミラー３．４．５またはレンズ６に異常が生じたのかす
ぐに知ることができ、その部品を異常のない完全なもの
に取替えることですぐに加工の続行が可能となる。

なお、上述のような光学部品の異常検知を加工不良時に
際し行うだけでなく、定期的或は常時に行うことにより
、ミラーやレンズなど光学部品の異常に起因する加工不
良を未然に防止することができ、加工効率を大幅に向上
できるものである。

さらに、各光学部品それぞれに設ける発信側圧電素子７
および受信側圧電素子８はそれぞれ１個ずつでも複数個
ずつでもよいが、光学部品の外周部に等角度ごとに複数
個の圧電素子を配設すれば、どの方向のクラックに対し
てももれなく検出することが可能となる。

また、例えば第４図に示すように、複数個の発信側圧電
素子７より順次基準信号Ａをタイミングをずらして送り
、これらに対して複数個設けられた受信側圧電゛素子８
からそれらの受信信号ｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４を順次読
み取る。光学部品上の一部に破損が生じた場合は、それ
ぞれの受信信号ｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４の振幅やタイミ
ングに偏りが生じ、光学部品の異常をより高感度に検知
することが゛できる。

また、第５図に示すように、各光学部品について発信側
圧電素子７７１！：１個ずつ設け、この１個の基準信号
Ａに対し、複数個の受信側圧電素子８で受信し、各位置
における複数種の受信信号り７、ｈ２、ｈ３、ｈ４を読
み取り、これらの複数種の受信信号ｈｌ、ｈ２、ｈ３、
ｈ４から異常検知を行う方法でもよく、このようにする
ことで、より異常検出精度が高められる。

（発明の効果） 以上のように、本発明によれば、ミラーやレンズなどの
光学部品に対しそれぞれに基準信号を発信して微振動を
伝送し、そのときの光学部品を伝わる振動波形を受信信
号とし、正常時の比較信号と比較することにより波形異
常等からそれぞれの部品の異常が検知されるので、どの
部品に破損等の異常が発生しているか即座に知ることが
できる。

よって、いちいち光学部品を取り外して点検する必要も
なく、その点検にかかる時間も省け、破損検知された部
品を取替えるのみですぐに加工を続行できるため、加工
不良を未然に防止できるとともに、レーザ加工機の￥１
ｉ１１！ｌ率を向上させることができる。

特に、光路中に複数のハーフミラ−等を用いてレーザ光
を分岐させ、複数のヘッドヘレーザ光を導き複数同時加
工を行なわせるような複雑な光学系を用いたものでは、
多数の光学部品が設けられているため、これらの破損検
知に多いに効果を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかるレーザ加工機の光学系の一実施
例を示す図、第２図は同上信号受信端の回路図、第３図
はミラーまたはレンズへの圧電素子の一装着例を示す図
、第４図および第５図はそれぞれ同上他の装着例を示す
図である。 ３．４．５．６・・・光学部品としてのミラーおよびレ
ンズ、７・・・発信側圧電素子、８・・・受信側圧電素
子、１０・・・異常検知手段を構成する比較器、１１・
・・異常検知手段を構成する警報ランプ、Ａ・・・基準
信号、ｈ・・・受信信号、Ｈ・・・比較信号。 特許出願人　　株式会社　日平トヤマ 第３図 第５図　ｈａ　ｈ３

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）光学系を構成するミラーやレンズなどの各光学部
   品それぞれに対し、基準信号を発振する発信側圧電素子
   と上記基準信号に対し各光学部品内部を通つて伝送され
   てくる信号を受信する受信側圧電素子とをそれぞれ設け
   るとともに、この受信側圧電素子による受信信号と各光
   学部品が正常な時の受信信号とを比較し異常があったと
   きにその光学部品の異常を検知する異常検知手段を設け
   たことを特徴とするレーザ加工機における光学部品の異
   常検知装置。