JPH02142688A - レーザー装置の光学部品熱レンズ監視方法 - Google Patents
レーザー装置の光学部品熱レンズ監視方法Info
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- JPH02142688A JPH02142688A JP63294346A JP29434688A JPH02142688A JP H02142688 A JPH02142688 A JP H02142688A JP 63294346 A JP63294346 A JP 63294346A JP 29434688 A JP29434688 A JP 29434688A JP H02142688 A JPH02142688 A JP H02142688A
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Links
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- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 15
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Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
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。
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〕
本発明はレーザー装置の光学部品熱レンズ監視方法に関
する。
する。
従来、大出力の００２レーザー加工装置では、長時間加
工を行うと、発振器出力窓又はレーザー光路集光レンズ
等が熱を持ち、熱ひずみ又は温度上昇による屈折率分布
の変化が生じたり、また加熱が著しいときには、光学部
品の物性そのものが変化することにより、光学部品を透
過したあとのレーザービームのビームモード、ビーム径
が初期の正常な状態から変化することがある。
工を行うと、発振器出力窓又はレーザー光路集光レンズ
等が熱を持ち、熱ひずみ又は温度上昇による屈折率分布
の変化が生じたり、また加熱が著しいときには、光学部
品の物性そのものが変化することにより、光学部品を透
過したあとのレーザービームのビームモード、ビーム径
が初期の正常な状態から変化することがある。
そのため、集光レンズにおいては、焦点位置の変動、集
光スポット径の増大という形となって現われ、加工性能
に多大な悪影響を及ぼす。また出力窓においては、ビー
ム径が縮小したり拡がり角が見かけ上変動し、その結果
、そのビームを集光レンズで集光したとき、初期の正常
な状態に較べ焦点位置が変動したり、集光ビーム径が増
大して、やはり加工性能に多大な悪影響を及ぼす。
光スポット径の増大という形となって現われ、加工性能
に多大な悪影響を及ぼす。また出力窓においては、ビー
ム径が縮小したり拡がり角が見かけ上変動し、その結果
、そのビームを集光レンズで集光したとき、初期の正常
な状態に較べ焦点位置が変動したり、集光ビーム径が増
大して、やはり加工性能に多大な悪影響を及ぼす。
しかして、このような悪影響は急激に致命的な状態へと
進む一方、例えば溶接加工の場合、以上の現象が起こっ
ても、溶接ビードを表面上から見るだけでは容易に検知
できないため、不具合の発見が遅れ、致命的な加工不良
につながる可能性がある。
進む一方、例えば溶接加工の場合、以上の現象が起こっ
ても、溶接ビードを表面上から見るだけでは容易に検知
できないため、不具合の発見が遅れ、致命的な加工不良
につながる可能性がある。
本発明は、このような事情に鑑みて提案されたもので、
レーザー加工時のビームモードをオンラインモニタリン
グすることが可能となり、オンラインモニタリングして
いるビーム径が限界値以下のときアラームを発生し、加
工を中断させて加工作業への光学部品熱レンズの悪影響
を防止することができるレーザー装置の光学部品熱レン
ズ監視方法を提供することを目的とする。
レーザー加工時のビームモードをオンラインモニタリン
グすることが可能となり、オンラインモニタリングして
いるビーム径が限界値以下のときアラームを発生し、加
工を中断させて加工作業への光学部品熱レンズの悪影響
を防止することができるレーザー装置の光学部品熱レン
ズ監視方法を提供することを目的とする。
そのために本発明は、レーザー加工装置の熱レンズを起
こす可能性がある透明光学部品の後段にワイヤカット式
ビームモードアナライザーを配置し、上記透明光学部品
を透過してきたレーザービームを発振直後からオンライ
ンにモニタリングし、同透明光学部品の熱レンズ発生に
よりビーム径が縮小限界となったとき警報を発生して加
工作業を中断させることを特徴とする。
こす可能性がある透明光学部品の後段にワイヤカット式
ビームモードアナライザーを配置し、上記透明光学部品
を透過してきたレーザービームを発振直後からオンライ
ンにモニタリングし、同透明光学部品の熱レンズ発生に
よりビーム径が縮小限界となったとき警報を発生して加
工作業を中断させることを特徴とする。
〔作用〕
上述の構成により、レーザー加工時のビームモードをオ
ンラインモニタリングすることが可能となり、オンライ
ンモニタリングしているビーム径が限界値以下のときア
ラームを発生し、加工を中断させて加工作業への光学部
品熱レンズの悪影響を防止することができるレーザー装
置の光学部品熱レンズ監視方法を得ることができる。
ンラインモニタリングすることが可能となり、オンライ
ンモニタリングしているビーム径が限界値以下のときア
ラームを発生し、加工を中断させて加工作業への光学部
品熱レンズの悪影響を防止することができるレーザー装
置の光学部品熱レンズ監視方法を得ることができる。
本発明レーザー装置の光学部品熱レンズ監視方法の一実
施例を図面について説明すると、第１図は本発明方法の
実施態様を示し、同図（Ａ）、 （Ｂ）はそれぞれ異
なる態様の模式図、第２図はビーム径縮小率Ｓの説明図
、第３図は出力窓に熱レンズがない場合のビーム径変化
を示す線図、第４図は出力窓に熱レンズが顕著な場合の
ビーム径変化を示す線図、第５図は６鰭厚５ＵＳ３０４
材貫通溶接時のビーム状態と裏ビード幅の比較を示す線
図である。
施例を図面について説明すると、第１図は本発明方法の
実施態様を示し、同図（Ａ）、 （Ｂ）はそれぞれ異
なる態様の模式図、第２図はビーム径縮小率Ｓの説明図
、第３図は出力窓に熱レンズがない場合のビーム径変化
を示す線図、第４図は出力窓に熱レンズが顕著な場合の
ビーム径変化を示す線図、第５図は６鰭厚５ＵＳ３０４
材貫通溶接時のビーム状態と裏ビード幅の比較を示す線
図である。
まず第１図において、本発明方法の実施装置を説明する
と、レーザー加工装置におけるレーザー光路１に、加工
中にもオンラインでビームモードをモニタリングできる
ように、小型軽量なワイヤカット式ビーム強度分布検出
装置３を配置する。この検出装置３はワイヤが一定速度
で回転し、ワイヤからの反射光をディテクターでうける
ことによりビームの強度分布を検出する装置であり、小
型化するためワイヤ回転系とセンサ一部のみからなり、
他の部分を遠方のコントロールボックス４内に集約した
装置とする。
と、レーザー加工装置におけるレーザー光路１に、加工
中にもオンラインでビームモードをモニタリングできる
ように、小型軽量なワイヤカット式ビーム強度分布検出
装置３を配置する。この検出装置３はワイヤが一定速度
で回転し、ワイヤからの反射光をディテクターでうける
ことによりビームの強度分布を検出する装置であり、小
型化するためワイヤ回転系とセンサ一部のみからなり、
他の部分を遠方のコントロールボックス４内に集約した
装置とする。
しかしてこのワイヤカット式ビーム強度分布検出装Ｗ３
の配置位置は、第１図（Ａ）においては集光レンズ２の
上流とし、同図（Ｂ）においては集光レンズ２の下流と
しており、前者の場合は発振器出力窓の熱レンズ現象の
モニタリングに通し、後者の場合は集光レンズ２の熱レ
ンズ現象も併せモニタリングするのに通している。なお
前者の場合は、異なる位置に２つ以上の装置を配置して
ビームモードと拡がり角の両方をモニタリングする手法
もある。
の配置位置は、第１図（Ａ）においては集光レンズ２の
上流とし、同図（Ｂ）においては集光レンズ２の下流と
しており、前者の場合は発振器出力窓の熱レンズ現象の
モニタリングに通し、後者の場合は集光レンズ２の熱レ
ンズ現象も併せモニタリングするのに通している。なお
前者の場合は、異なる位置に２つ以上の装置を配置して
ビームモードと拡がり角の両方をモニタリングする手法
もある。
このような装置を用いて得られるビーム強度分布の波形
において、第２図に示すように、発振直後の状態でのビ
ーム強度分布（ａ）の１／ｅ径と、長時間発振時のビー
ム強度分布（ｂ）の１／ｅ径の比を求め、その熱レンズ
による縮小の度合すなわちビーム径縮小率Ｓ＝”Ｘ１０
０％を求め、要求されている加工ゐ 性能を満たすためのＳの値の限界値Ｓｃｒを求めておく
。そして加工時のオンラインモニタリング時において、
Ｓの値がこのＳｃｒを下回ったとき、アラームを発生し
加工を中断させる。するとビームモードのモニタリング
により熱レンズの発生が検知され、加工への悪影響がで
る前に加工が中断することになる。
において、第２図に示すように、発振直後の状態でのビ
ーム強度分布（ａ）の１／ｅ径と、長時間発振時のビー
ム強度分布（ｂ）の１／ｅ径の比を求め、その熱レンズ
による縮小の度合すなわちビーム径縮小率Ｓ＝”Ｘ１０
０％を求め、要求されている加工ゐ 性能を満たすためのＳの値の限界値Ｓｃｒを求めておく
。そして加工時のオンラインモニタリング時において、
Ｓの値がこのＳｃｒを下回ったとき、アラームを発生し
加工を中断させる。するとビームモードのモニタリング
により熱レンズの発生が検知され、加工への悪影響がで
る前に加工が中断することになる。
次にこのような熱レンズ現象のモニタリング方法を、第
１図（Ａ）の出力窓の熱レンズ検知に関し、更に第３図
、第４図について具体的に説明する。
１図（Ａ）の出力窓の熱レンズ検知に関し、更に第３図
、第４図について具体的に説明する。
第３図は、出力窓が熱レンズを起こさない良好な場合の
、ビーム強度分布検出装置３によるビーム径の時間変化
を示す例である。このように出力窓の状態の良好な場合
、ビーム径は発振後ある時間（通常２〜５ ｗｉｎ ）
経過すると、ビーム径が安定する領域がある。
、ビーム強度分布検出装置３によるビーム径の時間変化
を示す例である。このように出力窓の状態の良好な場合
、ビーム径は発振後ある時間（通常２〜５ ｗｉｎ ）
経過すると、ビーム径が安定する領域がある。
ところが出力窓が熱レンズを起こす場合には、第４図に
示すように、ビーム径は時間経過とともに縮小傾向を示
し、安定領域を持たなくなる。
示すように、ビーム径は時間経過とともに縮小傾向を示
し、安定領域を持たなくなる。
第５図は、以上のような状態のビームを用いて、５ＵＳ
３０４材５ ｉｎ厚のπ通溶接を行った場合の裏ビード
幅を比較したものであり、第３図の安定領域においては
、溶接能力は発振直後溶接した場合とほぼ同等であるが
、第４図の熱レンズ発生後の場合には、溶接能力が著し
く劣ることがわかる。この例の場合、裏ビード幅１１以
上が得られることを必要条件として、限界ビーム縮小率
５ｃｒ＝６５％と決め、それ以下のビーム縮小が起こっ
たとき、アラームを発生させ加工を中断することにより
、出力窓熱レンズによる加工への悪影響を防ぐことがで
きる。
３０４材５ ｉｎ厚のπ通溶接を行った場合の裏ビード
幅を比較したものであり、第３図の安定領域においては
、溶接能力は発振直後溶接した場合とほぼ同等であるが
、第４図の熱レンズ発生後の場合には、溶接能力が著し
く劣ることがわかる。この例の場合、裏ビード幅１１以
上が得られることを必要条件として、限界ビーム縮小率
５ｃｒ＝６５％と決め、それ以下のビーム縮小が起こっ
たとき、アラームを発生させ加工を中断することにより
、出力窓熱レンズによる加工への悪影響を防ぐことがで
きる。
要するに本発明によれば、レーザー加工装置の熱レンズ
を起こす可能性がある透明光学部品の後段にワイヤカッ
ト式ビームモードアナライザーを配置し、上記透明光学
部品を透過してきたレーザービームを発振直後からオン
ラインにモニタリングし、同透明光学部品の熱レンズ発
生によりビーム径が縮小限界となったとき警報を発生し
て加工作業を中断させることにより、レーザー加工時の
ビームモードをオンラインモニタリングすることが可能
となり、オンラインモニタリングしている４゜ ビーム径が限界値以下のと、きアラームを発生し、加工
を中断させて加工作業への光学部品熱レンズの悪影響を
防止することができるレーザー装置の光学部品熱レンズ
監視方法を得るから、本発明は産業上極めて有益なもの
である。
を起こす可能性がある透明光学部品の後段にワイヤカッ
ト式ビームモードアナライザーを配置し、上記透明光学
部品を透過してきたレーザービームを発振直後からオン
ラインにモニタリングし、同透明光学部品の熱レンズ発
生によりビーム径が縮小限界となったとき警報を発生し
て加工作業を中断させることにより、レーザー加工時の
ビームモードをオンラインモニタリングすることが可能
となり、オンラインモニタリングしている４゜ ビーム径が限界値以下のと、きアラームを発生し、加工
を中断させて加工作業への光学部品熱レンズの悪影響を
防止することができるレーザー装置の光学部品熱レンズ
監視方法を得るから、本発明は産業上極めて有益なもの
である。
第１図は本発明レーザー装置の光学部品熱レンズ監視方
法の一実施例を示し、同図（Ａ）（Ｂ）はそれぞれ異な
る実施態様の模式図、第２図はビーム径縮小率Ｓの説明
図、第３図は出力窓に熱レンズがない場合のビーム径変
化を示す線図、第４図は出力窓に熱レンズが顕著な場合
のビーム径変化を示す線図、第５図は６１厚５ＵＳ３０
４材貫通熔接時のビーム状態と裏ビード幅の比較を示す
線図である。 １・・・レーザー光路、２・・・集光レンズ、３・・・
ビーム強度分布検出装置、４・・・コントロールボック
ス。 代理人 弁理士 塚 本 正 文 ／ 第１図 （Ａ） 第 図 （ａ） （し） 第３ 図 亮験１１子間 雷るル 第４図 第 図 廖壽カ向ｗ！ｊｌｔｗＩＩＬＬ
法の一実施例を示し、同図（Ａ）（Ｂ）はそれぞれ異な
る実施態様の模式図、第２図はビーム径縮小率Ｓの説明
図、第３図は出力窓に熱レンズがない場合のビーム径変
化を示す線図、第４図は出力窓に熱レンズが顕著な場合
のビーム径変化を示す線図、第５図は６１厚５ＵＳ３０
４材貫通熔接時のビーム状態と裏ビード幅の比較を示す
線図である。 １・・・レーザー光路、２・・・集光レンズ、３・・・
ビーム強度分布検出装置、４・・・コントロールボック
ス。 代理人 弁理士 塚 本 正 文 ／ 第１図 （Ａ） 第 図 （ａ） （し） 第３ 図 亮験１１子間 雷るル 第４図 第 図 廖壽カ向ｗ！ｊｌｔｗＩＩＬＬ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 レーザー加工装置の熱レンズを起こす可能 性がある透明光学部品の後段にワイヤカット式ビームモ
ードアナライザーを配置し、上記透明光学部品を透過し
てきたレーザービームを発振直後からオンラインにモニ
タリングし、同透明光学部品の熱レンズ発生によりビー
ム径が縮小限界となったとき警報を発生して加工作業を
中断させることを特徴とするレーザー装置の光学部品熱
レンズ監視方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63294346A JPH02142688A (ja) | 1988-11-21 | 1988-11-21 | レーザー装置の光学部品熱レンズ監視方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63294346A JPH02142688A (ja) | 1988-11-21 | 1988-11-21 | レーザー装置の光学部品熱レンズ監視方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02142688A true JPH02142688A (ja) | 1990-05-31 |
Family
ID=17806520
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63294346A Pending JPH02142688A (ja) | 1988-11-21 | 1988-11-21 | レーザー装置の光学部品熱レンズ監視方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02142688A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1994014566A1 (en) * | 1992-12-28 | 1994-07-07 | Fanuc Ltd | Method of resuming laser beam machining |
| CN109834387A (zh) * | 2017-11-24 | 2019-06-04 | 发那科株式会社 | 激光加工前对外部光学系统异常进行警报的激光加工装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6256826A (ja) * | 1985-09-06 | 1987-03-12 | Mitsubishi Electric Corp | レ−ザ光のモ−ド測定装置 |
| JPS6316889A (ja) * | 1986-07-07 | 1988-01-23 | Mitsubishi Electric Corp | レ−ザ光異常監視装置 |
| JPS6393492A (ja) * | 1986-10-06 | 1988-04-23 | Mitsubishi Electric Corp | レ−ザ加工用集光レンズ制御装置 |
| JPS63269588A (ja) * | 1987-04-28 | 1988-11-07 | Toshiba Corp | レ−ザビ−ムのモニタリング装置 |
-
1988
- 1988-11-21 JP JP63294346A patent/JPH02142688A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO1994014566A1 (en) * | 1992-12-28 | 1994-07-07 | Fanuc Ltd | Method of resuming laser beam machining |
| US5852276A (en) * | 1992-12-28 | 1998-12-22 | Fanuc Ltd | Laser machining resuming method |
| CN109834387A (zh) * | 2017-11-24 | 2019-06-04 | 发那科株式会社 | 激光加工前对外部光学系统异常进行警报的激光加工装置 |
| JP2019093431A (ja) * | 2017-11-24 | 2019-06-20 | ファナック株式会社 | レーザ加工前に外部光学系の異常を警告するレーザ加工装置 |
| US11007608B2 (en) | 2017-11-24 | 2021-05-18 | Fanuc Corporation | Laser machining device warning of anomaly in external optical system before laser machining |
| CN109834387B (zh) * | 2017-11-24 | 2021-08-24 | 发那科株式会社 | 激光加工前对外部光学系统异常进行警报的激光加工装置 |
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