JPH042352B2 - - Google Patents

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JPH042352B2
JPH042352B2 JP60195954A JP19595485A JPH042352B2 JP H042352 B2 JPH042352 B2 JP H042352B2 JP 60195954 A JP60195954 A JP 60195954A JP 19595485 A JP19595485 A JP 19595485A JP H042352 B2 JPH042352 B2 JP H042352B2
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laser
mode
laser beam
workpiece
wire
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、レーザ発振器より出射されたレー
ザ光を集束してワークへ照射し、溶接、切断等を
行うレーザ加工機に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a laser processing machine that performs welding, cutting, etc. by focusing laser light emitted from a laser oscillator and irradiating it onto a workpiece.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

一般に、レーザ加工機においてワークに照射す
るレーザ光による加工能力を左右する事象の一要
因として、第2図に例示するような横モードと云
われるレーザ光断面におけるレーザエネルギの分
布がある。すなわちレーザ発振器の出射口より反
射鏡を経て集光レンズに至る迄のレーザ光路にお
けるガス成分あるいは浮遊しているダスト等の影
響、また反射鏡の劣化等により、レーザビームの
エネルギ分布が変化し、同一横モードであつても
集光レンズによつて集束されるレーザのエネルギ
分布が変化して、加工能力を著しく低下させるこ
とが知られている。また、上述した要因により、
時として横モードそのものが変化してしまうこと
があることも知られている。
In general, one of the factors that affects the machining ability of a laser beam irradiated onto a workpiece in a laser processing machine is the distribution of laser energy in a laser beam cross section called a transverse mode, as illustrated in FIG. In other words, the energy distribution of the laser beam changes due to the influence of gas components or floating dust in the laser optical path from the emission port of the laser oscillator to the condensing lens via the reflector, as well as due to deterioration of the reflector. It is known that even if the laser beam is in the same transverse mode, the energy distribution of the laser beam focused by the condenser lens changes, significantly reducing the processing ability. In addition, due to the factors mentioned above,
It is also known that the transverse mode itself sometimes changes.

ところで、第2図におけるaの単モードはレー
ザ光伝播路断面のビームエネルギの強度分布、す
なわち相対強度とビーム直径との関係はガウス分
布特性を示し、ビームの中心の強度が最大であ
り、波面全体が同位相で振動する最も低次のモー
ドで、等位相モードあるいは基本モードとも云わ
れる。他のb,c,d,e,fの多重モードは複
数のビーム強度パターンの組合せであり、単モー
ドと比較すると断面内でエネルギが分散されてい
るので、集光レンズによつて集束されるレーザエ
ネルギの集中度が劣ることになる。
By the way, in the single mode a in Fig. 2, the intensity distribution of the beam energy in the cross section of the laser beam propagation path, that is, the relationship between the relative intensity and the beam diameter, shows a Gaussian distribution characteristic, with the intensity at the center of the beam being the maximum, and the wavefront This is the lowest mode in which the whole body vibrates in the same phase, and is also called the equiphase mode or fundamental mode. The other b, c, d, e, and f multimodes are a combination of multiple beam intensity patterns, and compared to single modes, the energy is dispersed within the cross section, so they are focused by the condenser lens. This results in poor concentration of laser energy.

以上のように、レーザ光の断面におけるエネル
ギ分布のモードによつて、ワークに照射するレー
ザエネルギの集中度が異なるので、適切なレーザ
光のスポツトを得るためには、定期的にレーザ発
振器およびレーザ光路におけるレーザモードの態
様の変動要因を点検している。
As mentioned above, the degree of concentration of the laser energy irradiated to the workpiece differs depending on the mode of energy distribution in the cross section of the laser beam, so in order to obtain an appropriate spot of laser beam, it is necessary to periodically We are examining the factors that cause variations in the state of the laser mode in the optical path.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上記のような従来のレーザ加工機では、初期に
設定したレーザ光の横モードが変動して、このた
めに生じたワークに対する加工能力が変化したま
ま操業すると、加工能率が低下したり、不良品が
発生する等の問題があつた。
In conventional laser processing machines such as those mentioned above, if the initially set transverse mode of the laser beam fluctuates, and if the processing capacity for the workpiece is changed due to this, the processing efficiency may decrease or defective products may be produced. There were problems such as the occurrence of

この発明はかかる問題点を解消するためになさ
れたもので、発振器より出射されるレーザ光を集
光レンズに入射する直前において、その横モード
パターンを検出しこれを表示することにより、常
に所定の横モードパターンのレーザ光によつて加
工を行うことができるレーザ加工機を得ることを
目的とする。
This invention was made to solve this problem, and by detecting and displaying the transverse mode pattern of the laser beam emitted from the oscillator just before it enters the condensing lens, it is possible to always maintain a predetermined The object of the present invention is to obtain a laser processing machine that can perform processing using a laser beam having a transverse mode pattern.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明に係るレーザ加工機は、レーザ発振器
より出射されたレーザ光を反射鏡、集光レンズを
経て伝播させ、ワークに照射して加工を行うもの
において、上記集光レンズの直前の光路における
レーザ光を、その光軸に対し所定角度に設定され
たワイヤを高速で旋回させることにより反射させ
て抽出し、そのモードパターンを検出するローテ
イテイングワイヤ・ビームモード・アナライザ
と、このローテイテイングワイヤ・ビームモー
ド・アナライザが検出したレーザ光のモードパタ
ーンを表示する表示手段とを設けたものである。
The laser processing machine according to the present invention propagates a laser beam emitted from a laser oscillator through a reflecting mirror and a condensing lens, and processes the workpiece by irradiating the laser beam with the laser beam in the optical path immediately before the condensing lens. A rotating wire beam mode analyzer that reflects and extracts light by rotating a wire set at a predetermined angle with respect to the optical axis at high speed, and detects the mode pattern, and this rotating wire.・Display means for displaying the mode pattern of the laser light detected by the beam mode analyzer is provided.

〔作用〕[Effect]

この発明においては、ローテイテイングワイ
ヤ・ビームモード・アナライザの高速で旋回する
ワイヤが、集光レンズの直前の光路でレーザ光を
反射させて抽出してそのモードパターンを検出
し、検出したモードパターンを表示手段が表示す
るので、ワークに照射するレーザ光のモードパタ
ーンを加工中でもリアルタイムで把握することが
できる。
In this invention, a wire rotating at high speed in a rotating wire beam mode analyzer reflects and extracts laser light in an optical path just before a condensing lens, and detects the mode pattern. Since the display means displays the mode pattern of the laser light irradiated onto the workpiece, it is possible to grasp the mode pattern of the laser light irradiated onto the workpiece in real time even during processing.

〔実施例〕〔Example〕

第1図はこの発明の一実施例によるレーザ加工
機の構成を示す模式図である。1はレーザ発振
器、2はレーザ発振器1より出射するレーザ光、
3はレーザ光2を屈折させる反射鏡、4はレーザ
光2を集束してワーク5に照射する集光レンズで
ある。6はローテイテイングワイヤ・ビームモー
ド・アナライザで、6aは定速回転するモータ、
6bはこのモータ6aに直結したモータ軸、6c
はモータ軸6bを中心として旋回するモリブデン
(Mo)などの剛性体で形成されたワイヤ、2a
はレーザ光2がワイヤ6cに反射して抽出された
サンプリングレーザ光、7はサンプリングレーザ
光2aからビームモードを検出するセンサ、8は
センサ7の出力によつてビームモードのパターン
を表示するデイスプレイ装置である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a laser processing machine according to an embodiment of the present invention. 1 is a laser oscillator, 2 is a laser beam emitted from the laser oscillator 1,
3 is a reflecting mirror that refracts the laser beam 2, and 4 is a condenser lens that focuses the laser beam 2 and irradiates it onto the workpiece 5. 6 is a rotating wire beam mode analyzer, 6a is a motor that rotates at a constant speed,
6b is a motor shaft directly connected to this motor 6a, 6c
2a is a wire made of a rigid body such as molybdenum (Mo) that rotates around the motor shaft 6b;
7 is a sampling laser beam extracted by reflecting the laser beam 2 on a wire 6c, 7 is a sensor that detects the beam mode from the sampling laser beam 2a, and 8 is a display device that displays the pattern of the beam mode based on the output of the sensor 7. It is.

上記のように構成されたこの発明によるレーザ
加工機において、モータ6aは例えば1800rpm程
度の高速でワイヤ6cを旋回させながら、ワイヤ
6c面に反射するレーザ光2の一部(1〜2%)
を抽出したサンプリングレーザ光2aをセンサ7
に放射して、レーザ光2の断面におけるエネルギ
分布、すなわち横モードを検出し、デイスプレイ
装置8にそのパターンを表示させる。
In the laser processing machine according to the present invention configured as described above, the motor 6a rotates the wire 6c at a high speed of, for example, about 1800 rpm, while controlling a portion (1 to 2%) of the laser beam 2 reflected on the surface of the wire 6c.
The sampled laser beam 2a extracted from the sensor 7
The energy distribution in the cross section of the laser beam 2, that is, the transverse mode, is detected, and the pattern is displayed on the display device 8.

このデイスプレイ装置8に表示された横モード
パターンが所定の許容範囲を超えて変動した場
合、レーザ発振器1あるいはレーザ光2の抽出位
置までのレーザ光路におけるパターン変動原因を
追跡し、不良個所を最初の設定時の正常状態に修
復することによつて、常に所定通りのモードのレ
ーザ光2をワーク5に照射しながら適正な加工を
行う。
If the transverse mode pattern displayed on the display device 8 fluctuates beyond a predetermined tolerance, the cause of the pattern fluctuation in the laser optical path up to the laser oscillator 1 or the extraction position of the laser beam 2 is traced, and the defective part is located at the beginning. By restoring to the normal state at the time of setting, proper processing is performed while always irradiating the workpiece 5 with the laser beam 2 in a predetermined mode.

このように、この発明のレーザ加工機は、レー
ザ光のモードパターンを集光レンズの直前で検出
しているので、この発明を例えばレーザ溶接機に
適用した場合には、ワークである母材に照射する
レーザ光のモードパターンを溶接中でもリアルタ
イムで把握することができるとともに、溶接時の
スパツタによるモードパターン検出への影響を防
止することができる。
In this way, the laser processing machine of the present invention detects the mode pattern of the laser beam just before the condensing lens, so when the present invention is applied to a laser welding machine, for example, it is possible to detect the mode pattern of the laser beam just before the condenser lens. The mode pattern of the irradiated laser light can be grasped in real time even during welding, and it is possible to prevent spatter during welding from affecting mode pattern detection.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

この発明は以上説明したとおり、ローテイテイ
ングワイヤ・ビームモード・アナライザの高速で
旋回するワイヤにより、集光レンズの直前の光路
でレーザ光を反射させて抽出してそのモードパタ
ーンを検出し、検出したモードパターンを表示手
段により表示するようにしたので、ワークに照射
するレーザ光のモードパターンを加工中でもリア
ルタイムで把握することができ、常に適正なモー
ドのレーザ光をワークに照射することが可能とな
り、良好な加工品質が得られるという効果があ
る。
As explained above, this invention uses a wire that rotates at high speed in a rotating wire beam mode analyzer to reflect and extract laser light in the optical path just before the condensing lens, and detect the mode pattern. Since the mode pattern is displayed on the display means, the mode pattern of the laser light irradiating the workpiece can be grasped in real time even during processing, making it possible to always irradiate the workpiece with the appropriate mode of laser light. This has the effect of providing good processing quality.

また、この発明をレーザ溶接機に適用した場合
には、溶接時のスパツタによるモードパターン検
出への影響を防止することができるという効果が
ある。
Further, when the present invention is applied to a laser welding machine, it is possible to prevent spatter during welding from affecting mode pattern detection.

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

第1図はこの発明の一実施例によるレーザ加工
機の構成を示す模式図、第2図a〜fはレーザ光
のモードパターン例を示す図である。 図において、1はレーザ発振器、2はレーザ
光、3は反射鏡、4は集光レンズ、5はワーク、
6はローテイテイングワイヤ・ビームモード・ア
ナライザ、6cはワイヤ、7はセンサ、8はデイ
スプレイ装置。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a laser processing machine according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 a to 2 f are diagrams showing examples of mode patterns of laser light. In the figure, 1 is a laser oscillator, 2 is a laser beam, 3 is a reflecting mirror, 4 is a condensing lens, 5 is a workpiece,
6 is a rotating wire beam mode analyzer, 6c is a wire, 7 is a sensor, and 8 is a display device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 レーザ発振器より出射されたレーザ光を反射
鏡、集光レンズを経て伝播させ、ワークに照射し
て加工を行うレーザ加工機において、 上記集光レンズの直前の光路におけるレーザ光
を、その光軸に対し所定角度に設定されたワイヤ
を高速で旋回させることにより反射させて抽出
し、そのモードパターンを検出するローテイテイ
ングワイヤ・ビームモード・アナライザと、 このローテイテイングワイヤ・ビームモード・
アナライザが検出したレーザ光のモードパターン
を表示する表示手段とを設けたことを特徴とする
レーザ加工機。
[Claims] 1. In a laser processing machine that processes a workpiece by propagating a laser beam emitted from a laser oscillator through a reflecting mirror and a condensing lens, the laser beam in the optical path immediately before the condensing lens A rotating wire beam mode analyzer that reflects and extracts light by rotating a wire set at a predetermined angle with respect to the optical axis at high speed, and detects the mode pattern;・Beam mode・
1. A laser processing machine comprising display means for displaying a mode pattern of laser light detected by an analyzer.
JP60195954A 1985-09-06 1985-09-06 Laser beam machine Granted JPS6257791A (en)

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JP2525977Y2 (en) * 1990-06-15 1997-02-12 東邦金属株式会社 Lock bit
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