JPH0520194B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はレーザ加工装置の焦点位置の加工状
態をモニターする装置に関するものである。

〔従来の技術〕 第４図は従来の炭酸ガスレーザ加工装置の一例
を示すものでレーザ発振器１はレーザ光２を出力
しベンドミラー３により加工ヘツド４に導く。加
工ヘツド４には加工レンズ５を備え、レーザ光２
を集光し、被加工物６を切断、溶接等のレーザ加
工を行う。

また、酸素、窒素、アルゴン等の加工ガス７を
加工ヘツド４に送入し、ノズル８からレーザ光２
と同軸状に吹き出すことによりレーザ加工を促進
する。ノズル８の穴径は１〜２mmが使用され、レ
ーザ光の焦点スポツト径は0.1〜0.2mmであるので
焦点スポツト径はノズル径に対して十分に小さ
い。また、加工レンズ５の材料はZnSe，KClな
どの可視光でも透明に近い物を使用する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の炭酸ガスレーザ加工装置は以上のように
構成されているので、被加工物６の可視光におけ
る反射光は加工レンズ５を通ると炭酸ガスレーザ
光２よりも加工レンズ５の屈折率が高い。そのた
めレーザ光２より近くに集光され焦点位置９に集
光する。しかしこの焦点位置９は加工レンズ５か
ら遠く離れてしまうため被加工物６の加工位置を
拡大して見ることは困難であり、また、加工レン
ズ５のつくる被加工物６の加工位置の像はレーザ
光２のビーム径に比べ!?かに小さく、レーザ光２
に影響を与えずにレーザ加工中の状態をモニター
することは従来装置では困難であつた。

〔発明の目的〕

この発明は上記のような問題点を解決するため
になされたものでレーザ光に影響を与えずに良好
な加工を行うことができるとともに、加工中であ
つても加工状態をモニターすることが出来るレー
ザ加工モニター装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係わるレーザ加工モニター装置は炭
酸ガスレーザ光の波長10.6ミクロンに対して可視
光線の波長は0.4〜0.76ミクロンであり、波長が
異なることを利用して、レンズの屈折率の違いに
より炭酸ガスレーザ光と可視光線を分離しレーザ
加工中でもレーザ加工をモニターすることができ
るようにしたものである。

〔作用〕

この発明におけるレーザ加工モニター装置は加
工レンズの屈折率が炭酸ガスレーザ光と可視光線
で異なることを利用して炭酸ガスレーザ光と可視
光線を焦点位置において分離する。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第１図または第２図において、レーザ発振器
１はレーザ光２を出力する。ベンドミラー３はレ
ーザ光２を加工ヘツド４に導き被加工物６を切
断、溶接などのレーザ加工をする。

加工レンズ５とベンドミラー３の光路の中に、
ベンドミラー３側に第一のレンズ１１し加工レン
ズ５側に第二のレンズ１０を備え、レーザ光２は
第一のレンズ１１により集光され、第１のレンズ
の焦点位置１２を過ぎると発散する。第二のレン
ズ１０の焦点位置は第１のレンズの焦点位置１２
と同じ位置に設定する。

発散するレーザ光２は第二のレンズ１０により
平行光にもどり加工レンズ５により再度集光され
被加工物６の位置を焦点位置とする。

可視光１３は図では点線であらわすと、被加工
物６の表面から照明器１４の反射光またはレーザ
加工による発光が加工レンズ５および第二のレン
ズ１０を通ると炭酸ガスレーザ光２より大きく屈
折する。例えば炭酸ガスレーザ光の波長10.6ミク
ロンではZnSeのレンズの屈折率は2.40であるの
に対し可視光線例えば赤い光として波長0.633ミ
クロンのヘリウムネオンレーザの光に対して屈折
率は2.59である。さらに可視光線の波長の短い
縁、青等の光に対しては屈折率は小さくなる。焦
点距離に換算すると波長10.6ミクロンに対して波
長0.633ミクロンにおけるZnSeのレンズの焦点距
離は0.882倍となる。可視光線１３は加工レンズ
５、第二のレンズ１０により焦点位置１５に集光
される。この焦点位置１５は炭酸ガスレーザ光の
焦点位置１２にくらべて加工レンズ５に近い位置
になる。可視光線１３は焦点位置１５を過ぎると
発散し炭酸ガスレーザ光の焦点位置１２ではかな
り拡がつている。

一方、炭酸ガスレーザ光の焦点位置１２におけ
るビーム径は0.1〜0.3mmであるので微小穴１６を
有する穴付きミラー１７を傾斜して設け、炭酸ガ
スレーザ光２を通過させることにより可視光線１
３のみを反射することができる。結像レンズ１８
は微小穴付きミラー１７により反射された可視光
線１３を集光しテレビカメラ１９または目による
結像位置に被加工物６の焦点位置２０の像を結像
する。結像レンズ１８は炭酸ガスレーザ光の全反
射コーテイング２１をすることによつて強力な炭
酸ガスレーザ光がテレビカメラ１９にはいりこれ
を焼損してしまうことを防ぐことができる。

テレビカメラ１９は被加工物６の焦点位置２０
の可視光線の像を撮り、制御装置２２によりテレ
ビ２３に映す。このテレビ２３はレーザ加工の操
作位置に備え付けることによつて遠隔で加工状態
を知ることができる。

第３図は第１のレンズ２４が焦点距離を短くし
て、入射するレーザ光２のビーム径が細いものを
第二のレンズ１０において太くするビームコリメ
ーシヨンをおこなうことができ、加工性能を向上
することができる。

また、加工レンズ５と第二のレンズ１０は同一
のレンズであつてもよく上記実施例と同様の効果
を奏する。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によればレーザ光を集
光する第一のレンズと第一のレンズにより発散さ
れるレーザ光を平行光に戻す第二のレンズ、第一
のレンズの焦点位置近傍に傾斜して設置される微
小穴付きミラー及び結像レンズを備えるように構
成したので、炭酸ガスレーザ光に影響を与えずに
被加工物の焦点位置のレーザ加工中の状態をモニ
ターすることができる。そのため加工の状態や、
異常加工を遠隔で容易に監視することが出来、加
工の失敗などを未然に防ぐことができる。

また、加工していないときでも被加工物につけ
た印に対して、焦点位置への高精度の位置合わせ
をすることができる。

さらに、微小穴付きミラーの微小穴は、レーザ
光の集光スポツト径に近くすることにより、レー
ザ光の不用成分を取り除くスペーシヤルフイルタ
の効果も持たせることができる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるレーザ加工
モニター装置の構成図、第２図は第１図に示す装
置の動作を説明するためのレーザ加工モニター装
置の拡大図、第３図はこの発明の他の実施例をし
めす構成図、第４図は従来のレーザ加工装置を示
す構成図である。 図において１はレーザ発振器、２はレーザ光、
３はベンドミラー、４は加工ヘツド、５は加工レ
ンズ、６は被加工物、７は加工ガス、８はノズ
ル、９，１２，１５，２０は焦点位置、１０は第
二のレンズ、１１，２４は第一のレンズ、１３は
可視光線、１４は照明器、１６は微小穴、１７は
微小穴付きミラー、１８は結像レンズ、１９はテ
レビカメラ、２１は全反射コーテイング、２２は
制御装置、２３はテレビである。なお、図中、同
一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 炭酸ガスレーザ発振器の出力するレーザ光
   を、ベンドミラーにより加工ヘツドに導き、加工
   ヘツド内に具備する加工レンズにより前記レーザ
   光を集光し、焦点位置において被加工物を加工す
   る炭酸ガスレーザ加工装置において、加工レンズ
   とベンドミラーの光路の途中に、前記ベンドミラ
   ー側に第一のレンズと、前記加工レンズ側に第二
   のレンズを備えると共に、前記第一のレンズの焦
   点位置に傾斜して取り付けた微小穴付きミラー
   と、前記ミラーに基づく像を結像する結像レンズ
   を備えたことを特徴とする炭酸ガスレーザ加工モ
   ニター装置。 ２ 結像レンズは炭酸ガスレーザ光の全反射コー
   テイングをしたことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の炭酸ガスレーザ加工モニター装置。 ３ 結像レンズの結像位置にテレビカメラを設
   け、加工の状態をテレビによりモニターすること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記
   載の炭酸ガスレーザ加工モニター装置。