JPH08192283A - レーザ加工装置 - Google Patents

レーザ加工装置

Info

Publication number
JPH08192283A
JPH08192283A JP7004964A JP496495A JPH08192283A JP H08192283 A JPH08192283 A JP H08192283A JP 7004964 A JP7004964 A JP 7004964A JP 496495 A JP496495 A JP 496495A JP H08192283 A JPH08192283 A JP H08192283A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
light
processing
laser processing
workpiece
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP7004964A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3162254B2 (ja
Inventor
Mitsuki Kurosawa
満樹 黒澤
Yutaka Motoki
裕 本木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP00496495A priority Critical patent/JP3162254B2/ja
Priority to TW084101760A priority patent/TW262419B/zh
Priority to US08/587,507 priority patent/US5698120A/en
Priority to CN96101812A priority patent/CN1094408C/zh
Priority to KR1019960000872A priority patent/KR100197050B1/ko
Publication of JPH08192283A publication Critical patent/JPH08192283A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3162254B2 publication Critical patent/JP3162254B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B23K26/032—Observing, e.g. monitoring, the workpiece using optical means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/083—Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction
    • B23K26/0853—Devices involving movement of the workpiece in at least in two axial directions, e.g. in a plane
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting
    • B23K26/382—Removing material by boring or cutting by boring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/40—Removing material taking account of the properties of the material involved
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーザ光の品質を劣化させること無く、十分
な光量が得られるレーザ光及びレーザ照射点に生じる光
を透過あるいは反射させるミラーを持つレーザ加工装置
を提供する。 【構成】 光伝送路１０に設けられた光路ミラー６ａの
代わりに、レーザ光２ａ以外の波長の光は透過し、かつ
レーザ光２ａはほぼ１００％反射し、しかも前記反射さ
れたレーザ光２ａは反射される前のレーザ光のＰ偏光、
Ｓ偏光の両成分間の位相差をほぼ保持したまま反射でき
るように光学膜設計された誘電体多層膜を備えた位相差
制御ミラー１４を設けることにより、レーザ加工中に被
加工物Ｗのレーザ照射点に発生した光５の中からレーザ
光２ａ以外の波長の光を光伝送路１０の外に取り出し、
上記取り出された光を光センサ７で検出できるように構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、被加工物のレーザ加工
にともなう加工点に発生する光、または被加工物を照射
した際の反射光を光学的に検出する光検出手段を備え、
その検出結果によりレーザ加工の制御を行うレーザ加工
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、レーザ加工中の被加工物のレーザ
照射点に生じる溶融物が発するレーザ光以外の波長の光
を検出する光検出手段を備えることで、切断開始点で行
う穴開け加工（ピアス加工）の完了を認識したり、切断
中に生じるバーニングの発生を検知するなどの加工状態
の監視を行うレーザ加工装置が知られている。
【０００３】図２４は、例えば、特開平１−１７０５９
１号公報に示された従来の光検出手段をレーザ加工装置
に備えたレーザ加工装置の構成を示す構成図である。図
において、１はほぼ単一の波長を有するレーザ光２を出
力するレーザ発振器、３はレーザ光２を集光し、被加工
物Ｗの加工点（レーザ照射点）に照射させる加工レン
ズ、４はピアス加工において被加工物Ｗのレーザ照射点
に生じるレーザ光２以外の波長の光５（例えば、波長７
８０ｎｍ〜５μｍの赤外線）は透過させるが、レーザ光
２は被加工物Ｗ方向へ反射させる反射層４ａがコーティ
ングされているミラー、６はミラー４を透過した光５を
反射する反射ミラー、７は反射ミラー６により反射され
た光５の強さに比例する電気的な出力信号を出力する光
検出器、８は光検出器からの出力信号を増幅する増幅
器、９はレーザ発振器１の出力を制御する制御する制御
回路である。
【０００４】次に動作について説明する。レーザ発振器
１から水平にパルス発振されたレーザ光２は、ミラー４
の反射層４ａのレーザ光２を反射させる作用により垂直
に出力方向を変えられ、被加工物Ｗ方向に方向を変えら
れる。反射されたレーザ光２は、ミラー４と被加工物Ｗ
の間のレーザ光２の光路内に設けられた焦点調節機構で
ある加工レンズ３により被加工物Ｗの所望の箇所（レー
ザ照射点）に結像され、照射される。レーザ光２の照射
により、被加工物Ｗのレーザ照射点に生じる溶融物が発
するレーザ光２の波長とは明らかに異なる波長を有し、
ミラー４に反射されたレーザ光２に対して同軸ないし平
行に延びるレーザ光以外の光５が発生する。この光５は
ミラー４を透過して、反射ミラー６を介して光検出器７
へ反射される。
【０００５】ここで、ミラー４において、光５とレーザ
光２の波長は明確に異なっているので、ミラー４の反射
層４ａを形成する反射フィルタによって完全に分離する
ことができる。この反射フィルタは到着するレーザ光２
は被加工物Ｗの方向へ反射させるが、被加工物Ｗから放
射される光５はほぼ透過させる、例えば、ガラス板など
光５を透過する支持体上に蒸着層として塗布されてい
る。また、反射フィルタとして、レーザ光２を遮断する
遮断領域と光５を透過する透過領域とを有する多層干渉
フィルタにより構成することもできる。
【０００６】光検出器７からは光５の強さに比例する電
気的な出力信号が出力され、この出力信号は増幅器８で
増幅された後に実際値として制御回路９に印加され、こ
の制御回路９によりレーザ出力、すなわちレーザ光２の
エネルギーは予め制御回路に入力されている目標値とな
るように制御される。
【０００７】また、一般的に、レーザ発振器から出力さ
れるレーザ光は直線偏光成分が含まれており、このレー
ザ光の直線偏光成分により被加工物Ｗに対するレーザ光
の吸収率が加工方向によって異なり、加工品質に異方性
が生じてしまう。そこで、通常は加工品質に異方性が生
じないようにレーザ発振器から出力されたレーザ光を円
偏光にする必要がある。図２５は、例えばレーザ発振器
から出力された直線偏光のレーザ光を、円偏光に変換す
る方法を示した方法図である。入射角４５゜で使用する
ミラーの反射面に対し、直線偏光のレーザ光の偏光面が
Ｓ偏光軸（またはＰ偏光軸）と４５゜をなす入射配置
（方位角４５゜）にて、反射するレーザ光のＳ偏光とＰ
偏光の両成分間に９０゜（λ／４）の位相差が生じるよ
うに光学膜設計された誘電体多層膜を形成することによ
り直線偏光を円偏光に変換することができ、このような
ミラーを円偏光ミラーと呼ぶ。ここでＳ偏光とは入射面
に垂直な偏光面を持つ成分であり、Ｐ偏光とはそれに垂
直、即ち入射面に平行な偏光面を持つ成分である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のレ
ーザ加工中に被加工物Ｗのレーザ照射点に生じる溶融物
が発するレーザ光以外の波長の光を検出する従来の光検
出手段を備えたレーザ加工装置では、反射層を持つミラ
ーに対して、偏光に対する考慮がされておらず、円偏光
は多少位相差変化が生じ楕円偏光となってしまい、加工
点におけるレーザ光の直線偏光成分を抑えることができ
ず、加工品質の異方性を生じてしまうという問題点があ
った。すなわち、従来の反射層を持つミラーは、レーザ
加工にもちいるレーザ光に悪影響を及ぼすことなくレー
ザ照射点に生じる光を検出することは不可能であった。
【０００９】この本発明は、上述のような課題を解決す
るためになされたもので、第１の目的は、レーザ光及び
レーザ照射点に生じる光を透過あるいは反射させる反射
層を有したミラーを持つレーザ加工装置において、レー
ザ光の品質の劣化を招くことなくレーザ加工を行うこと
のできるレーザ加工装置を得るものである。また、第２
の目的は、上述した第１の目的に加え、常に最適な光検
出が行えるレーザ加工装置を得るものである。さらに、
第３の目的は、上述した第２の目的に加え、検出の際に
誤った検出を防止するレーザ加工装置を得るものであ
る。さらにまた、第４の目的は、上述した第３の目的に
加え、検出の結果を素早くレーザ発振にフィードバック
できるレーザ加工装置を得るものである。また、第５の
目的は、上述した第２の目的に加え、被加工物の位置を
確実に検出することができるレーザ加工装置を得るもの
である。さらに、第６の目的は、上述した第２の目的に
加え、加工経路が施されたレーザ加工においては、自動
的に加工経路を検出することで、高速なレーザ加工が可
能となるレーザ加工装置を得るものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明に係るレーザ加
工装置においては、被加工物を加工するためのレーザ光
を発振するレーザ発振手段と、このレーザ発振器から出
力されたレーザ光を円偏光レーザ光に変換する円偏光ミ
ラーと、この円偏光ミラーにより円偏光された円偏光レ
ーザ光を集光し、被加工物に対して照射する光学手段
と、この光学手段と上記円偏光ミラーとの間に位置し、
円偏光レーザ光を、Ｓ偏光成分及びＰ偏光成分の両成分
間の位相差を保持したまま光学手段へ反射すると共に、
円偏光レーザ光の被加工物への照射により被加工物の加
工点に発生する光を透過する位相差制御ミラーと、この
位相差制御ミラーにより透過された上記光を検出し、光
検出信号を発生する光検出手段と、この光検出手段から
の光検出信号に基づきレーザ加工状態を認識し、レーザ
加工状態認識信号を出力するレーザ加工認識手段と、こ
のレーザ加工認識手段により出力されたレーザ加工状態
認識信号に基づき上記被加工物に対する加工を制御する
制御手段と、を備えたものである。
【００１１】また、光検出手段により出力された光検出
信号の増幅率を被加工物と光検出手段との光路長に応じ
て変化させ、光検出信号の出力レベルをレーザ加工認識
手段に出力する際に一定とする増幅手段を設けたもので
ある。
【００１２】さらに、位相差制御ミラーは、光検出手段
と被加工物との光路長の距離を一定にすべく、加工点に
最も近い位置に設けたものである。
【００１３】また、他の発明に係るレーザ加工装置は、
被加工物を加工するためのレーザ光を発振するレーザ発
振手段と、このレーザ発振手段から発振されたレーザ光
を集光し、被加工物に照射する光学手段と、レーザ光の
被加工物への照射により被加工物の加工点に発生する光
を検出し、光検出信号を出力する光検出手段と、この光
検出手段から出力される光検出信号中のサンプリング期
間内における振動振幅電圧を増幅する増幅部を備え、増
幅されたサンプリング期間内における振動振幅電圧を予
め定められた基準電圧と比較することにより、レーザ加
工状態を認識し、レーザ加工状態認識信号を出力するレ
ーザ加工認識手段と、このレーザ加工状態認識信号に基
づき被加工物に対するレーザ加工を制御する制御手段と
を備えたものである。
【００１４】また、他の発明に係るレーザ加工装置は、
被加工物を加工するためのレーザ光を発振するレーザ発
振手段と、このレーザ発振手段から発振されたレーザ光
を集光し、被加工物に照射する光学手段と、レーザ光の
被加工物への照射により被加工物の加工点に発生する光
を検出し、光検出信号を出力する光検出手段と、この光
検出手段から出力される光検出信号からレーザ加工状態
の認識に必要とする周波数成分のみを抽出するフィルタ
部を備え、フィルタ部により得られた上記周波数成分の
電圧と、予め定められた基準電圧とを比較することによ
り、レーザ加工状態を認識し、レーザ加工状態認識信号
を出力するレーザ加工認識手段と、このレーザ加工状態
認識信号に基づき被加工物に対するレーザ加工を制御す
る制御手段とを備えたものである。
【００１５】また、フィルタ部でレーザ加工状態の認識
に必要とする周波数成分のみを抽出するための、数十Ｈ
ｚから数百ヘルツの周波数成分をもつカットオフ周波数
をもちいて低周波数成分を抽出し、予め定められた基準
電圧とを比較することにより、ブローアップ現象を検知
するようにしたものである。
【００１６】さらに、フィルタ部でレーザ加工状態の認
識に必要とする周波数成分のみを抽出するための、数十
Ｈｚ以下の周波数成分をもつカットオフ周波数をもちい
て低周波数成分を抽出し、予め定められた基準電圧とを
比較することにより、バーニング現象を検知するように
したものである。
【００１７】また、比較にもちいる基準電圧を被加工物
の材質あるいはレーザ発振器の出力に応じて変化させる
ようにしたものである。
【００１８】また、他の発明に係るレーザ加工装置は、
被加工物を加工するためのレーザ光を発振するレーザ発
振手段と、このレーザ発振手段から発振されたレーザ光
を集光し、被加工物に照射する光学手段と、レーザ光の
被加工物への照射により被加工物の加工点に発生する光
の発光分布を検出し、光検出信号を出力する光検出手段
と、この光検出信号の被加工物の加工点に発生する光の
発光分布の形態に基づき、レーザ加工状態を認識し、レ
ーザ加工状態認識信号を出力するレーザ加工認識手段
と、このレーザ加工状態認識信号に基づき被加工物に対
するレーザ加工を制御する制御手段と、を備えたもので
ある。
【００１９】また、レーザ加工認識手段からのレーザ加
工状態認識信号に基づきレーザ発振手段出力のピーク
値、周波数、デューティ等のレーザ発振条件を制御する
レーザ発振指令手段を設け、上記制御をレーザ発振指令
手段のみによって行うようにしたものである。
【００２０】また、被加工物を加工するためのレーザ発
振手段とは別個に被加工物を照射する照射手段を備え、
照射手段の照射光を反射する光強度から、レーザ加工認
識手段が被加工物の端部位置検出を行うようにしたもの
である。
【００２１】さらに、レーザ加工認識手段は、反射光の
強度が変化する少なくとも３箇所の光をもとに、被加工
物の位置検出を行うようにしたものである。
【００２２】また、レーザ加工認識手段は、被加工物か
ら反射する光をもとに被加工物上に施された被加工物と
反射率が異なる加工経路線を検出し、制御手段が、その
レーザ加工認識手段からの加工経路情報に基づきレーザ
加工を行うようにしたものである。
【００２３】
【作用】上記のように構成されたレーザ加工装置におい
ては、円偏光レーザ光が位相差制御ミラーにより、Ｓ偏
光成分、Ｐ偏光成分の両成分間の位相差を保持した円偏
光レーザ光として反射されると共に、被加工物の加工点
に発生する光はそのまま透過して光検出手段により検出
される。
【００２４】また、光路長に応じて光検出信号の出力レ
ベルを一定とする増幅率を変化させる増幅手段を設けた
ので、光路長が変化することにより光検出信号の出力レ
ベルが変化しても、光路長に左右されない同一レベルの
光検出信号が出力される。
【００２５】さらに、位相差制御ミラーを加工点に最も
近い値に設け、光検出手段と被加工物の光路長の距離を
一定にしたので、光検出手段からは常に加工点の加工状
態にのみ左右される同一レベルの光検出信号が出力され
る。
【００２６】また、レーザ加工認識手段に増幅部を設
け、光検出信号中のサンプリング期間内における振動振
幅電圧を増幅し、基準電圧と比較する際に、振動振幅の
変化により明確な違いが出るようにする。
【００２７】また、光検出信号からレーザ加工状態の認
識に必要とする周波数成分のみを抽出するフィルタ部
が、基準電圧と誤認識することなく比較するのに必要な
周波数成分のみ抽出する。
【００２８】さらに、フィルタ部で数十Ｈｚから数百ヘ
ルツの周波数成分を持つカットオフ周波数をもちいて、
応答性が良い状態、すなわち所定の周波数成分の電圧の
立ち上がりを早く認識する状態でブローアップの検出を
行う。
【００２９】さらにまた、フィルタ部で数十Ｈｚ以下の
周波数成分を持つカットオフ周波数をもちいて、確実に
所定の周波数成分の電圧の立ち上がりを検出し、その検
出結果に基づきバーニングの検出を行う。
【００３０】また、比較にもちいる基準電圧を、被加工
物の材料あるいはレーザ発振器の出力に応じて変化さ
せ、基準電圧との比較により常にレーザ加工状態を検出
可能とする。
【００３１】また、光検出手段を被加工物の加工点に発
生する光の発光分布を検出し、検出された発光分布の形
態に基づいて、加工点におけるレーザ加工状態を検出す
る。
【００３２】さらに、レーザ発振指令手段が、レーザ加
工確認手段からのレーザ加工状態確認信号に基づき、制
御回路を介すことなくダイレクトにレーザ発振手段出力
のピーク値、周波数、デューティ等のレーザ発振条件を
制御する。
【００３３】また、被加工物を加工するためのレーザ加
工発振手段とは別個に被加工物を照射する照射手段を備
え、その照射手段により被加工物が発光する発光強度の
強弱により、加工テーブル上の被加工物の端部位置を検
出する。
【００３４】また、反射光の強度が変化する少なくとも
３箇所の位置検出し、この少なくとも３箇所の端部の位
置関係により被加工物の加工テーブル上の位置を検出す
る。
【００３５】さらに、被加工物表面及び被加工物表面上
に施された加工経路線の、反射または発光にともなう発
光強度の違いをもとに、被加工物の表面上に施された被
加工物と反射率が異なる加工経路線を検出し、その検出
結果に基づいてレーザ加工を行う。
【００３６】
【実施例】
実施例１.図１は、この発明の一実施例であるレーザ加
工装置の構成を示す構成図である。図において、１はほ
ぼ単一の波長を有する直線偏光のレーザ光を出力するレ
ーザ発振器、２ａは直線偏光のレーザ光を円偏光に変換
する円偏光ミラー１１により円偏光に変換された円偏光
レーザ光、３は円偏光レーザ光２ａを集光し、被加工物
Ｗの加工点（レーザ照射点）に照射させる光学手段とし
ての加工レンズ、５は被加工物Ｗの加工において被加工
物Ｗのレーザ照射点に生じる、例えば溶融金属が発する
円偏光レーザ光２ａ以外の波長の光、６ａは光伝送路１
０に一つないし複数個設けられた光路ミラーであり、円
偏光レーザ光２の反射による位相差変化が約１. １°と
小さい、例えば金蒸着膜を反射面に有している。
【００３７】７は光５の強さに比例する電気的な出力信
号（光検出信号）を出力する光検出手段である光セン
サ、１２は加工レンズ３及びノズル１３を含む加工ヘッ
ド、１４は被加工物Ｗの加工においてレーザ照射点に生
じる光５は透過させるが、円偏光レーザ光２はＳ偏光、
Ｐ偏光の両成分間の位相差をほぼ保持したまま反射でき
るように光学膜設計された誘電体多層膜を備えた位相差
制御ミラーであり、レーザ照射点に生じる光５を透過で
きるＺｎＳｅ基板上に屈折率の異なる２種類の誘電体、
例えばＴｈＦ4 膜とＺｎＳｅ膜を複数回交互にコーティ
ングした反射層１４ａを有している。１５はＸ軸駆動モ
ータ１６及びＹ軸駆動モータ１７を備えた加工テーブ
ル、１８は光センサ７からの出力信号（光センサ出力
Ｘ）をに基づきレーザ加工状態を認識し、レーザ加工状
態認識信号を出力するレーザ加工認識手段としての光セ
ンサ検出信号処理回路、１９はレーザ発振器１、Ｘ軸駆
動モータ１６及びＹ軸駆動モータ１７を制御するための
ＮＣ制御装置である。
【００３８】図２は、光センサ検出信号処理回路１８の
構成を示したブロック図であり、図において、２１は光
センサ７からの光センサ出力Ｘ（図３（ａ）参照）のサ
ンプル期間内における振動振幅を保持することにより振
動振幅電圧Ｘａ（図３（ｂ）参照）を抽出する振動振幅
電圧抽出回路、２２は振動振幅電圧Ｘａを二乗演算し、
二乗振動振幅電圧（Ｘａ）2 （図３（ｃ）参照）を求め
る二乗回路、２３は予め定められた基準電圧Ａ（図３
（ｄ）参照）を発生する基準電圧発生回路、２４は二乗
回路２２から出力される二乗振動振幅電圧（Ｘａ）2 と
基準電圧発生回路１３から発生される基準電圧Ａとを比
較する比較回路である。比較回路２４による比較結果
は、レーザ加工状態認識信号としての貫通検知信号Ｙと
してＮＣ制御装置１９に出力されている。
【００３９】次に本実施例の動作について、例えば、レ
ーザ加工におけるピアス加工において説明する。レーザ
発振器１から出力された直進偏光のレーザ光は、例えば
従来技術の説明の図２５で示した円偏光ミラー１１によ
り円偏光度がほぼ１００％の円偏光レーザ光２に変換さ
れる。円偏光ミラー１１から出力された円偏光レーザ光
２ａは光路ミラー６ａにより反射による位相差変化を約
１．１°以下とし、ほぼ１００％の円偏光レーザ光２ａ
を反射し、円偏光レーザ光２ａの伝搬方向を変化させ
る。そして、円偏光レーザ光２ａは位相差制御ミラー１
４によりＳ偏光、Ｐ偏光の両成分間の位相差をほぼ保持
したまま、円偏光を損なうことなく被加工物Ｗの方向へ
反射される。
【００４０】位相差制御ミラー１４で反射された円偏光
レーザ光２ａは、加工ヘッド１２内の加工レンズ３によ
り集光され、被加工物Ｗの所望の箇所（レーザ照射点）
に集光、照射される。円偏光レーザ光２ａの照射によ
り、被加工物Ｗのレーザ照射点に生じる溶融物からは円
偏光レーザ光２ａの波長とは明らかに異なる波長を有
し、位相差制御ミラー１４に反射された円偏光レーザ光
２ａに対して同軸ないし拡散しながら延びる光５が発生
する。この光５は位相差制御ミラー１４を透過して、光
センサ７に入力される。レーザ加工装置におけるピアス
加工において、ピアス穴が貫通する前はピアス穴から溶
融金属が激しく排出されるため、光センサ出力Ｘの波形
（図３（ａ））は大きく振動するが、ピアス穴が貫通す
ると、溶融金属の排出がなくなるため光センサ出力Ｘの
波形の振幅は減少する傾向がある。そこで、この傾向に
着目し、レーザ加工状態の検知であるピアス穴の貫通検
知を次のように行う。
【００４１】光センサ７から、溶融金属の排出に対応し
た光５の強さに比例する電気的な光センサ出力Ｘが出力
され、光センサ検出信号処理回路１８内部の振動振幅電
圧抽出回路２１に入力される。振動振幅電圧抽出回路２
１では、予め定められた一定のサンプル期間内における
光センサ出力Ｘの波形の振動振幅を保持することにより
振動振幅電圧Ｘａを抽出する。そして、この振動振幅電
圧Ｘａを二乗回路２２に入力し、二乗演算することによ
り、ピアス穴の貫通前後の電圧レベルの差が拡大された
二乗振動振幅電圧（Ｘａ）2 を得る。次に、二乗振動振
幅電圧（Ｘａ）2 を比較回路２４により、基準電圧発生
回路２３が発生する予め定められた基準電圧Ａと比較判
定することにより、ピアス穴の貫通か否かを検出する。
二乗振動振幅電圧（Ｘａ）2 が基準電圧Ａより大きい時
には、光センサ出力Ｘの振動振幅が大きいので、ピアス
加工は終了していないと判断し、二乗振動振幅電圧（Ｘ
ａ）2 が基準電圧Ａより小さくなって始めてピアス加工
は終了したと判断し、ピアス穴の貫通検知信号ＹをＮＣ
制御装置１９に出力する。ＮＣ制御装置１９では、ピア
ス穴の貫通検知信号Ｙに基づき、例えばレーザ出力を制
御（ピアス加工を行うためのレーザ発振器１からのレー
ザ発振を終了）する。
【００４２】また、上述した実施例１では、光センサ７
を光５の強さに比例して電気的な出力信号を出力する光
検出手段であると説明したが、溶融金属の熱輻射で生じ
る可視から近赤外の光に感度をもつ、例えばＳｉフォト
ダイオードのような単一受光素子のもの、あるいは受光
素子をアレイ状に集積したＣＣＤのような撮像素子とし
て、レーザ照射点に発生する光５を検出し、電気的な出
力信号を出力する検出手段としても良い。ここで、検出
手段として、Ｓｉフォトダイオードのような単一受光素
子の場合は加工点の光の強度変化を、受光素子をアレイ
状に集積したＣＣＤのような撮像素子の場合は加工点の
実体像を検出することができる。
【００４３】上述したように構成したので、位相差制御
ミラー１４を光路ミラー６ａの代わりに光伝送路中に配
置することにより、円偏光ミラー１１で円偏光度ほぼ１
００％に変換されたレーザ加工に用いる円偏光レーザ光
２ａを、熱誘起光学的歪によるレーザ光のモード、位相
分布などのビーム品質の劣化や位相差変化による円偏光
率の低下を起こすことなく被加工物Ｗに照射することが
でき、被加工物Ｗの加工精度を維持することができる。
また、ピアス穴の貫通検知信号ＹをＮＣ制御装置１９に
出力することにより、従来、確実にピアス穴を貫通させ
るために予め余分に設定する必要があったピアス加工時
間を設定する必要がなくなり、ピアス穴貫通検知後直ち
に被加工物Ｗの切断加工に移行することも可能となるの
で、加工時間を短縮することができる。さらに、検出手
段として、受光素子をアレイ状に集積したＣＣＤのよう
な撮像素子を用いれば、レーザ照射点の実体像を光学的
に検出することができ、画像情報からレーザ加工状態を
直接詳細に観察、確認しながらレーザ加工を行うことも
可能である。さらにまた、光センサ７は被加工物Ｗの近
傍に置く必要がないため、レーザ加工時に発生するヒュ
ームやスパッタにより汚れたり、被加工物Ｗから反射す
るレーザ光により焼損するなどの問題はなく長期間安定
した光検出が可能となる。
【００４４】実施例２．なお、上述した実施例１では、
位相差制御ミラー１４により透過されたレーザ照射点に
生じる円偏光レーザ光２ａ以外の光５を透過させ、直接
光センサ７に出力する構成としたが、本実施例２では、
図４に示すようにレーザ照射点に生じる光５を光センサ
７の受光面に集めるためのレンズ３１を設けたものであ
る。このレンズ３１の焦点距離は、加工レンズ３のレン
ズ作用と組み合わせることで光センサ７の受光面上に結
像できるように設計されている。このように構成するこ
とにより、レーザ照射点に発生し、光伝送路１０内に戻
ってきた光５の大半を受光することができるので、検出
感度の改善が図ることができる。また、光センサ７を撮
像素子とした場合には、レーザ照射点の実体像を撮像素
子の受光面に結像することが可能となるので、画像によ
り被加工物Ｗの加工状態（例えば、ピアス加工の進行状
態等）を検出することができる。なお、このレンズ３１
は、焦点距離の調整ができる複数枚からなる組み合わせ
レンズでも良く、そのようなレンズを使用しることによ
り加工に応じて加工レンズ３の焦点距離を変更しても、
光センサ７の受光面上に結像することができ、ボケのな
い画像を得ることが可能となる。
【００４５】実施例３.また、本実施例３では、図５に
示す構成のように、レンズ３１と位相差制御ミラー１４
との間に特定波長域の光を透過あるいは減衰できるよう
な、例えば色付きガラスなどからなる光学フィルタ３２
を設けたものである。このような光学フィルタ３２を光
センサ７の前に置くことにより、円偏光レーザ光２ａ成
分を完全に遮断し、かつ、光センサ７の受光量が調節可
能となり、飽和することなく光検出が可能となる。その
ため、レーザ照射部の実体像を画像情報から検出するこ
とによる詳細な加工状態の監視が可能になる。
【００４６】実施例４.図６はこの発明の他の実施例で
あるレーザ加工装置の構成を示す構成図であり、図７は
光センサから加工点（レーザ照射点）までの光路長セン
サの受光量の状態を示した図である。図において、８
ａ、１６ａ以外は上述した実施例と同様であるので説明
は省略する。８ａは加工ヘッド１２の移動量に応じＮＣ
制御装置１９から伝送される指令により、光センサ７の
受光量の変化を相殺（光センサからの光検出信号の出力
レベルを常に一定とする）するように、増幅率が変化す
る機能を備えた増幅回路、１６ａは加工ヘッド１２をＸ
軸方向に移動させるＸ軸駆動モータである。
【００４７】図６に示されるように、例えば、Ｘ軸駆動
モータ１６ａにより駆動される加工ヘッド１２を移動さ
せレーザ加工を行う場合、位相差制御ミラー１４と光セ
ンサ７のほかレンズ３１や光学フィルタ３２からなる光
検出手段はレーザ照射点までの光路長が変化する位置に
配置されている。この場合、光センサ１の受光量は、図
７のように変化し、光センサ７からの出力も同様に変化
する。本実施例におけるＮＣ制御装置１９は、ＮＣ制御
装置１９からのＸ軸駆動モータ１６ａへの制御と同期し
て、Ｘ軸駆動モータ１６ａによる加工ヘッド１２の移動
量に応じた、光センサ７の受光量を示す出力信号（光セ
ンサ出力Ｘ）の変化を相殺するように増幅回路８ａに対
して出力信号の増幅率を変化させる。
【００４８】このように増幅回路８ａを設け、ＮＣ制御
装置１９からの加工ヘッド１２の移動変化にともなう光
センサ７からの出力信号に対する増幅率を変化させるの
で、光センサ７から光センサ検出信号処理回路１８への
出力を常に一定にすることができ、実施例１と同様に、
より高い精度の光検出が可能となる。
【００４９】実施例５.また、図８に示す本実施例のよ
うに、位相差制御ミラー１４をレーザ照射点に最も近い
位置に設けることで、光センサ７のほかレンズ３１や光
学フィルタ３２からなる光検出手段を、例えば、加工レ
ンズ５の真上のようなＸ軸駆動モータ１６ａによる加工
ヘッド１２の移動に左右されることがなく、被加工物Ｗ
までの光路長の距離が常に一定で、かつ、被加工物Ｗの
レーザ照射点に最も近接した位置に配置することができ
る。このように構成することにより、実施例１と同様の
効果を得ることができ、さらに、光センサ７から観察さ
れるレーザ照射点までの距離（光路長）が一定となるの
で、加工位置による光センサ７の受光量がレーザ加工装
置の動作に依存せず常に一定（受光量の変化が無い）
で、さらにレーザ照射点に近いため高い像分解能を得る
ことができる。
【００５０】実施例６.図９は、この発明の他の実施例
であるレーザ加工装置の構成を示す構成図であり、図に
おいて、１３ａ、１８ａ、３３、３４、３５以外は上述
した実施例と同一であるので説明は省略する。１３ａは
被加工物Ｗとノズルとの間の距離及びノズル形状を変え
ることができる駆動式ノズル、１８ａは基準電圧発生回
路２３、比較回路２４及びフィルタ回路２５のほか画像
処理回路などを含み、光センサ７の出力信号を入力とし
て各種処理を行い、ＮＣ制御装置１９やレーザ発振指令
回路３５へ情報を送るための光センサ検出信号処理回
路、３３は例えば加工レンズ３のような集光光学系を上
下方向に動かすための位置エンコーダを内蔵した集光系
駆動装置、３４は加工ガスの圧力、流量、種類などの加
工ガスの状態を調整する加工ガス調整装置、３５はレー
ザ発振器１の出力、周波数、デューティなど発振条件を
レーザ発振器１に指令するためのレーザ発振指令回路で
ある。ここで、ＮＣ制御装置１９は加工テーブル１５の
ほか、集光系駆動装置３３、駆動式ノズル１３ａ、加工
ガス調整装置３４を制御するとともにレーザ発振指令回
路３５への発振条件データを送る。
【００５１】実施例１においては、レーザ加工装置によ
るピアス加工において、レーザ加工状態の検出であるピ
アス加工完了の動作を説明したので、本実施例では、切
断開始点で行うピアス加工中に生じるレーザ加工状態の
加工不良現象であるブローアップの検知及び切断加工時
に生じる加工不良現象であるバーニングの検知を行うた
め、実験的に得られた第１または第２のカットオフ周波
数により低周波成分を得た後の信号処理を例にとり説明
する。図１０は光センサ検出信号処理回路１８ａの構成
を示したブロック図であり、図において、２５は光セン
サ７からの光センサ出力Ｘ（図１１（ａ）または図１２
（ａ）で示される波形）を周波数の高いピーク成分を第
１のカットオフ周波数によりカットして低周波成分であ
るフィルタ処理波形ＸH （図１１（ｂ）で示される波
形）及び第２のカットオフ周波数によりカットして低周
波成分であるフィルタ処理波形ＸL （図１２（ｂ）で示
される波形）を生成する、レーザ加工状態の認識に必要
とする周波数成分のみを抽出するフィルタ部であるフィ
ルタ回路、２６はフィルタ処理波形ＸH 、ＸL と比較回
路２７により比較する基準電圧Ｂ、Ｃを発生する基準電
圧発生回路である。
【００５２】次に動作について説明する。レーザ発振器
１及び位相差制御ミラー１４等の作用動作は上述した実
施例と同様であるので説明は省略し、ピアス加工中に生
じるブローアップの検知及び切断加工時に生じるバーニ
ングの検知を行う動作を説明する。まず、ピアス加工中
にブローアップが発生する時は、レーザ照射点周辺の温
度が上昇するため熱輻射による発光部が拡大し、光セン
サ７で検出されるレーザ照射点から発生する光５の強度
は増加し、光センサ出力Ｘは図１１（ａ）の模式図に示
すように増加するので、この光センサ出力Ｘの増大を基
準電圧Ｂとの比較により認識することによりブローアッ
プの検知が可能となる。ブローアップは、ピアス加工等
のようにレーザ照射点が移動しない状態で発生するの
で、素早く検出しなければ被加工物Ｗの加工精度が大き
く落ち込んでしまう。そのため、ブローアップ検出の応
答性を考慮しなければならない。具体的には、図１０に
示すフィルタ回路２５で基準電圧との比較処理で誤認識
につながる可能性がある光センサ７に検出された周波数
成分を、周波数の比較的高い第１のカットオフ周波数
（例えば、第１のカットオフ周波数の範囲として数十Ｈ
ｚ〜数百Ｈｚの周波数）によりピーク成分をカットする
ことにより、ブローアップ発生への光センサ出力Ｘの立
ち上がり勾配を保持したまま、誤認識につながる可能性
のある一時的に高い部分の出力をカットし、図１１
（ｂ）の波形ＸH を得て、比較回路３４で前記フィルタ
波形ＸH と基準電圧発生回路２６が発生する基準電圧Ｂ
とを比較することで加工不良検知信号であるブローアッ
プの発生検知信号Ｚ1 を得ることができる。さらに、ブ
ローアップ発生に至る以前の光センサ出力Ｘの上昇を基
準電圧Ｂよりもわずかに小さい基準電圧Ｂ1 で比較する
ことにより、ブローアップの前兆が検知でき、加工不良
検知信号であるブローアップの前兆検知信号Ｚ2 を得る
ことができる。
【００５３】なお、本願発明者らの実験によると、ピア
ス加工中の光センサ出力Ｘは図１３（ａ）に示すように
軟鋼材を加工するときとステンレス材を加工するときで
は、光センサ７で検出される光センサ出力Ｘのレベルが
異なることが見いだされた。そこで、基準電圧発生回路
２６で発生する基準電圧Ｂを被加工物の材質に応じて可
変とし、比較回路２７で前記波形ＸH と比較すること
に、より感度の高いブローアップ検出が可能となる。
【００５４】一方、切断加工中にバーニングが発生する
時は、過剰燃焼により切断溝幅が広がり発光部が拡大す
るため、光センサ出力Ｘは図１２（ａ）の波形図に示す
ように変化する。そこで、この変化を基準電圧Ｃとの比
較することによりバーニングの検知が可能となる。ブロ
ーアップに対してバーニングは、レーザ照射点が被加工
物Ｗ上を移動中に発生するので、部分的に見れば、ブロ
ーアップが起こりながらレーザ加工を行っているといえ
るので、素早く検出するよりも確実にバーニングを検出
することが望まれる。具体的には、角部切断時や切断終
点部で生じるピーク成分をカットするため図１０に示す
フィルタ回路２５で光センサ出力Ｘをフィルタ処理する
が、上記ピーク成分をカットするための第２のカットオ
フ周波数（例えば、第２のカットオフ周波数の範囲とし
て数十Ｈｚ以下の周波数）を、先のブローアップ検知の
場合の第１のカットオフ周波数よりも低くする必要があ
る。そのため、フィルタ回路３６の高低２種のカットオ
フ周波数のうち低い方の第２のカットオフ周波数で得ら
れた低周波成分をバーニングの検知に使用する。例え
ば、数Ｈｚの第２のカットオフ周波数によりピーク成分
をカットすることにより、バーニング発生への光センサ
出力Ｘの誤認識につながる可能性のある一時的に高い部
分の出力をカットし、図１２（ｂ）で示される光センサ
出力Ｘの低周波成分である波形ＸL が得られる。そし
て、前記波形ＸL と比較回路２７で基準電圧発生回路２
６が発生する基準電圧Ｃと比較することで加工不良検知
信号であるバーンングの発生検知信号Ｚ3 を得ることが
できる。
【００５５】なお、本願発明者らの実験によると切断中
の光センサ出力Ｘはレーザ出力に応じて図１３（ｂ）の
ように光センサ７で検出される光センサ出力Ｘのレベル
が変化することが見いだされた。そこで、基準電圧発生
回路２６で発生する基準電圧Ｃをレーザ出力に応じて可
変し、比較回路２７で前記波形ＸL と比較することによ
り感度の高いバーニング検出が可能となる。
【００５６】上述のような光センサ出力Ｘの波形と基準
電圧Ｂ、Ｂ1 またはＣとの比較で得られた各種加工不良
検出信号Ｚ1 、Ｚ2 ならびにＺ3 をＮＣ制御装置１９に
送信し、ＮＣ制御装置１９が入力された各種加工不良検
出信号Ｚ1 、Ｚ2 ならびにＺ3 に基づいて、例えばレー
ザ加工装置を停止させることで加工不良の発生を最小限
にくい止めたり、集光系駆動装置３３に対して円偏光レ
ーザ光２ａの焦点位置を変更したり、加工ガス調節装置
３４に対して加工ガスの圧力変更の支持等をすることに
より、常に最適な加工を維持するような適応制御加工が
可能となる。また、本実施例では、各種加工不良検出信
号Ｚ1 、Ｚ2 ならびにＺ3 によりレーザ加工の停止、焦
点位置の変更、加工ガスの調節を行う事とするように説
明したが、本実施例はこれに限られるものではなく、例
えば、被加工物Ｗの送り速度の変更、レーザ発振指令回
路３５によるレーザ出力及びレーザ発振波形の制御等を
することにより、レーザ加工が最適に維持されるものな
らば良い。
【００５７】特に、図１４を用いて、例えば各種加工不
良検出信号Ｚ1 、Ｚ2 ならびにＺ３に基づきレーザ発振
指令回路３５がレーザの出力、周波数、デューティ等の
発振状態を制御する場合を詳細に説明する。光センサ検
出信号処理回路１８ａで処理された加工不良検知信号
Ｚ、すなわち各種不良検出信号Ｚ１ 、Ｚ2 ならびにＺ
3 は、レーザ発振指令回路３５にＮＣ制御装置１９を経
由することなく入力される。加工不良検知信号Ｚの入力
により、レーザ発振指令回路３５では、予めレーザ照射
前にＮＣ制御装置１９により設定されていたレーザの出
力、周波数、デューティ等からなる発振条件データを変
更させ、最適なレーザ加工を維持するように、レーザ出
力、周波数、デューティ等の変更を指令する発振条件変
更指令をレーザ発振器１に対して出力し、発振条件変更
指令に基づき、レーザ出力、周波数、デューティ等を変
更したレーザ光をレーザ発振器１により発振させる。Ｎ
Ｃ制御装置１９を経由することなくレーザ発振指令回路
３５に対して、加工不良検知信号Ｚを出力し、レーザ発
振器１の発振条件を変更することができるので、ＮＣ制
御装置１９の処理速度に依存することない加工現象を帰
還情報とした高速応答のフィードッバック制御系を実現
することができ、例えばピアス加工において、ブローア
ップに至らせることなく常に最大のレーザパワーを照射
できるとともに高速穴開け加工を行うことが可能とな
る。
【００５８】上述のように、本実施例では、レーザ照射
点に発生した光５を光センサ７で検出し、上記光センサ
出力Ｘを信号処理し、上記処理結果に応じてレーザ加工
装置を制御することにより、ピアス加工完了検出、ブロ
ーアップ検出および未然防止、切断加工不良検出及び切
断加工不良改善、レーザ焼入れ、レーザ肉盛りの施工管
理が可能となり、加工の自動化及び無人運転を行うこと
が可能となる。
【００５９】実施例７．本実施例では、図１５、図１６
及び図１７をもちいてレーザ照射点に発生する光５の発
光分布に基づきレーザ加工状態を認識する場合を説明す
る。図１５は、ガウス分布状のエネルギ分布を持つ円偏
光レーザ光２ａを、Ｘ方向に移動させる被加工物Ｗに照
射した際の被加工物Ｗのレーザ照射点から熱輻射の発光
強度（温度）分布を示した模式図であり、レーザ照射部
の温度変化を検出する赤外線に感度をもつ撮像素子とし
た光センサ７で被加工物Ｗ真上から検出し、光センサ検
出信号処理回路１８ａで画像処理することにより得られ
た発光強度分布を表す模式図をもちいて、レーザ照射点
に発生する光５の発光分布に基づきレーザ加工状態を認
識する場合を説明する。図１６は、レーザ照射点の発光
強度を表す図であり、通常、静止した被加工物Ｗにレー
ザ光を照射すると、レーザ照射部分の一点の温度はレー
ザ照射時間の増加にともない変態点、溶融点、沸点と上
昇し、それと同時に発光強度も増加するので、光センサ
７により検出される光センサ出力Ｘのレベルも増加す
る。図１７は、レーザ熱処理（レーザ焼入れ、レーザ肉
盛り）におけるレーザ加工装置の処理手順を示す図であ
る。
【００６０】光センサ検出信号処理回路１８ａでの被加
工物Ｗのレーザ照射点に発生する光５の発光分布に基づ
くレーザ加工状態の認識を以下に詳述する。本実施例で
は、予め求めされる、変態点、融点及び沸点における光
センサ出力Ｘの基準レベルＸｔ（変態点における基準レ
ベル（発光強度））、Ｘｍ（融点における基準レベル
（発光強度））及びＸｖ（沸点における基準レベル（発
光強度））を把握しておき、レーザ加工中に検出される
光センサの出力Ｘに基づく所望の領域Ｙの出力及び所望
の領域Ｙ内での最大値の出力Ｐが基準レベルＸｔ、Ｘｍ
及びＸｖの所望の範囲内に存在するように制御を行う。
【００６１】まず、図１７をもちいてレーザ焼入れの際
の制御を説明する。ステップＳＴ１で光センサ７により
検出されたレーザ照射点の光を、ステップＳＴ２では光
センサ出力Ｘに基づき光センサ検出信号処理回路１８ａ
が画像処理を行い、図１５で示される所望の領域の出力
Ｙ及び所望の領域の出力Ｙの最大値の出力Ｐを得る。そ
して、ステップＳＴ３では、光センサ検出信号処理回路
１８ａ内で所望の領域の出力Ｙと変態点における予め定
められた基準レベルＸｔとの比較を行い、所望の領域の
出力Ｙのレベルが低ければ、加工点では変態点に達して
いないといえるので、ステップＳＴ４に移行して、例え
ばレーザ出力を増大、被加工物Ｗの送り速度を低下等の
制御を行う。これに対し、所望の領域の出力Ｙのレベル
が変態点における基準レベルＸｔより高ければステップ
ＳＴ５に移行する。ステップＳＴ５では、所望の領域の
出力Ｙの最大値の出力Ｐと融点における予め定められた
基準レベルＸｍとの比較を行い、所望の領域の出力Ｙの
最大値の出力Ｐのレベルが高ければ、加工点の一部では
融点に達してしまっているので、ステップＳＴ６に移行
して、例えばレーザ出力を低下、被加工物Ｗの送り速度
を増大等の制御を行う。これに対し、光センサ出力Ｘの
レベルが変態点における基準レベルＸｔより小さけれ
ば、現在の加工点の状態は最適な状態（加工すべき範囲
が変態点異常であり、かつ加工すべき範囲の最大出力が
融点を越えていない）であると判断し、必要に応じてレ
ーザ加工処理を継続する。このように、レーザ加工中に
検出される所望の領域の出力Ｙが所望の領域で変態点に
おける基準レベルＸｔを越え、かつ、所望の領域の出力
Ｙの最大値の出力Ｐが所望の領域で変融点における基準
レベルＸｍを越えないようにレーザ出力あるいは送り速
度を調整すれば、溶融層を生じさせること無く所望の範
囲にレーザ焼入れを行うことが可能となる。
【００６２】次に、図１７をもちいてレーザ肉盛りの際
の制御を説明する。ステップＳＴ１及びステップＳＴ２
の処理は同一であるので説明は省略し、ステップＳＴ７
以降の処理について説明する。ステップＳＴ７では、光
センサ検出信号処理回路１８ａ内で所望の領域の出力Ｙ
と融点における予め定められた基準レベルＸｍとの比較
を行い、光センサ出力Ｘのレベルが低ければ、加工点は
融点に達しておらずレーザ肉盛りが行えないのでステッ
プＳＴ８に移行して、例えばレーザ出力を増大、被加工
物Ｗの送り速度を低下等の制御を行う。これに対し、所
望の領域の出力Ｙのレベルが融点における基準レベルＸ
ｍより高ければステップＳＴ９に移行する。ステップＳ
Ｔ９では、所望の領域の出力Ｙの最大値の出力Ｐと沸点
における予め定められたレベルＸｖとの比較を行い、所
望の領域の出力Ｙの最大値の出力Ｐのレベルが高けれ
ば、加工点の一部が沸点に達してしまっているので、ス
テップＳＴ１０に移行して、例えばレーザ出力を低下、
被加工物Ｗの送り速度を増大等の制御を行う。これに対
し、所望の領域の出力Ｙの最大値の出力Ｐのレベルが沸
点におけるレベルＸｖより小さければ必要に応じてレー
ザ加工処理を継続する。このように、レーザ加工中に検
出される所望の領域の出力Ｙが所望の領域で融点におけ
る基準レベルＸｍを越え、かつ、所望の領域の出力Ｙの
最大値の出力Ｐが沸点におけるレベルＸｖを越えないよ
うにレーザ出力あるいは送り速度を調整すれば、沸騰に
よる欠陥層を生じさせること無く所望の範囲にレーザ肉
盛りを行うことが可能となる。
【００６３】なお、レーザ溶接においてもプラズマの発
光を除去する光学フィルターを通してレーザ照射点（加
工点）を観察することにより同様の加工ができる。以上
のように、レーザ照射点に発生した光５を光センサ７で
検出し、上記光センサ出力Ｘを信号処理し、上記処理結
果に応じてレーザ加工装置を制御することにより、レー
ザ焼入れ、レーザ肉盛りの施工管理が可能となり、加工
の自動化及び無人運転を行うことが可能となる。
【００６４】実施例９.図１８は、この発明の他の実施
例であるレーザ加工装置の構成を示す構成図であり、図
において、３６、３７、３８、３９以外は上述した実施
例と同一であるので説明は省略する。３６は照明光３７
を発生する照明手段である照明装置、３８は照明装置３
６から発生した照明光３７を集光する照明レンズ、３９
は照明レンズ３８により平行光にされた照明光３７をレ
ーザ光と同軸の光伝送路に導入する例えば５０％の透過
率を有する部分反射鏡であるビームスプリッタである。
【００６５】次に本実施例の特徴的な動作である被加工
物Ｗの位置検出について説明する。照明装置３６から発
光した照明光３７は照明レンズ２８により平行光にさ
れ、ビームスプリッタ３９に照射される。ビームスプリ
ッタ３９は、例えば、５０％の透過率を持つ部分反射鏡
であるので、照明装置３６から発光された照明光３７の
５０％の照明光３７を透過すると共に、５０％の照明光
３７を光伝送路内に導入する。光伝送路内に導入された
照明光３７は加工レンズ３により集光され、レーザ光と
同軸に被加工物Ｗの加工面を照らす。
【００６６】被加工物Ｗの加工面を照らすことにより被
加工物Ｗの表面から反射される照明光３７は、位相差制
御ミラー１４はほぼ１００％の透過率で透過し、５０％
の透過率を持つビームスプリッタ３９により、５０％の
反射した照明光３７が光センサ７に検出される。光セン
サ７では、上述した実施例と同様に照明光３７の発光強
度をもとに、光センサ出力Ｘを光センサ検出信号処理回
路１８に送信する。光センサ検出信号処理回路１８で
は、例えば、反射した照明光３７が一定のレベルに達し
ない時には、レーザ照射点と同一の位置に被加工物Ｗが
存在しないと判断する。そして、光センサで照明光３７
を検出をしながら、被加工物Ｗあるいは加工ヘッド１２
を移動させることにより、被加工物Ｗより上述したよう
に外側が照射された場合は、反射した照明光３７の検出
レベルが一定のレベルに達しなくなることから被加工物
Ｗの端部を認識することができ、そのときのＮＣ制御装
置１９内の座標値から加工テーブル１４上の絶対位置を
検出することができる。
【００６７】そして、図１９に示すように、例えば、被
加工物Ｗが矩形の定尺材料の場合、少なくともＡ、Ｂ、
Ｃの３点の座標値を上記方法により検出すると加工テー
ブル１５上の被加工物Ｗの設置状態がわかり、ＮＣ制御
装置１９内でＮＣ加工プログラム中の座標値に対して設
置状態に応じた回転処理、オフセット処理を施すことに
より、被加工物Ｗが加工テーブル１５上に適当に置かれ
ていても加工を行うことができる。なお、端部の検出の
代わりに被加工物上に特に設けられた例えば丸穴などの
ような目印部により上記検出を行っても良く、さらに、
上記のような照明手段による反射光検出以外にも、実際
に被加工物Ｗにレーザ光を照射した際に検出される光に
よっても上記位置検出が可能であることは言うまでもな
い。
【００６８】実施例１０.図２０は、この発明の他の実
施例であるレーザ加工装置の構成を示す構成図であり、
図において、１８ｂ、３６ａ、４０以外は上述した実施
例と同一であるので説明は省略する。１８ｂは撮像素子
をもちいた光センサ７からの光センサ出力Ｘを画像処理
し、モニター画面４０に出力表示する光センサ検出信号
処理回路、３６ａは可視光である照明光３７を発光する
加工ヘッド１２近傍に設けられた照明装置である。図２
１は、モニター画面４０の画面表示を示す模式図であ
り、レーザ照射位置と一致する箇所に目印をもうけてい
る。
【００６９】可視光の照明光３７により照射された被加
工物Ｗが撮像素子である光センサ７により撮像され、光
センサ検出信号処理回路１８ｂで画像処理された後にモ
ニタ画面４０に表示される。作業者はモニター画面を参
照して、モニター画面４０の目印と被加工物Ｗのレーザ
を照射したい位置が一致するように加工テーブル１５ま
たは加工ヘッド１２を移動させ、レーザ照射位置の位置
決めを行う。また、実施例８で説明した動作と同様に、
被加工物Ｗ表面上のレーザ照射点に設けられた印（図示
せず）の位置を自動的に光センサ検出信号処理回路１８
ｂが検出し、加工テーブル１５または加工ヘッド１２を
自動的に移動させ、レーザ照射点が被加工物Ｗ表面上の
印の位置に来るように位置決めを行う。
【００７０】本実施例では、上述のように構成すること
により、被加工物Ｗに対するレーザ照射位置を正確に定
めることができ、レーザスポット溶接を行う場合などに
有効となる。なお、このときの照明手段は実施例８と同
様に光伝送路内に設けても良いのは言うまでもない。
【００７１】実施例１１.図２２は、この発明の他の実
施例であるレーザ加工装置の構成を示す構成図であり、
図２３は、例えば光センサ７により検出される被加工物
Ｗの加工表面の状態を示した概念図である。本実施例で
は、実施例８または実施例９と同様に、照明装置３６の
照明光３７により照らされた被加工物Ｗの加工表面は、
撮像素子をもちいた光センサ７で検出され、その光セン
サ出力Ｘを光センサ検出信号処理回路１８で画像処理す
ることにより、被加工物Ｗの表面に予め記された加工経
路に相当する加工経路けがき線４１を検知することがで
きる。
【００７２】ＮＣ制御装置１９では、加工経路けがき線
４１上に加工ヘッド１２のノズル１３の中心が来るよう
に（図２２参照）加工テーブル１５に駆動指令を送信
し、加工経路けがき線４１に沿った倣い動作を自動的に
行わせる。そのため、ＮＣ制御装置１９に予め加工経路
が書き込まれた加工プログラムを入力するこなく、形状
加工を行うことが可能になる。なお、レーザ溶接の場合
は上記加工経路けがき線４１は溶接線に相当し、溶接線
倣いが可能となる。
【００７３】この被加工物Ｗの表面に記された加工経路
けがき線４１の検出及び倣い動作は、実際にレーザ光を
被加工物Ｗに照射（レーザ加工）しながら行ってもよ
く、また、先に倣い動作だけによる加工経路学習（ティ
ーチング）を行ない、その後、上記ティーチングデータ
に基づいてレーザ加工を行ってもよい。さらに、加工テ
ーブル１５を水平移動ほかに、加工ヘッド１２に回転軸
を設けた３次元加工テーブルとした場合は、３次元立体
物に予め記された加工経路けがき線４１の倣い動作が可
能となり、従来、手動により行っていたティーチング作
業が自動化され、大幅な作業時間の短縮が可能となる。
なお、このときの照明手段は実施例８と同様に光伝送路
内に設けても、また、実施例９と同様に加工ヘッド近傍
に設けても良い。
【００７４】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に記載されるような効果を奏する。
被加工物を加工するためのレーザ光を発振するレーザ発
振手段と、このレーザ発振手段から出力されたレーザ光
を円偏光レーザ光に変換する円偏光ミラーと、この円偏
光ミラーにより円偏光された円偏光レーザ光を集光し、
被加工物に対して照射する光学手段と、この光学手段と
円偏光ミラーとの間に位置し、円偏光レーザ光をＳ偏光
成分及びＰ偏光成分の両成分間の位相差を保持したまま
光学手段へ反射すると共に、円偏光レーザ光の被加工物
への照射により被加工物の加工点に発生する光を透過す
る位相差制御ミラーと、この位相差制御ミラーにより透
過された光を検出し、光検出信号を発生する光検出手段
と、この光検出手段からの光検出信号に基づきレーザ加
工状態を認識し、レーザ加工状態認識信号を出力するレ
ーザ加工認識手段と、このレーザ加工認識手段により出
力されたレーザ加工状態認識信号に基づき被加工物に対
するレーザ加工を制御する制御手段とを備えたので、円
偏光レーザ光はＳ偏光成分及びＰ偏光成分の両成分間の
位相差を保持したまま円偏光レーザ光を反射させ、レー
ザ光の品質、偏光状態を劣化させることなく、かつ円偏
光レーザ光の加工性を損なわないレーザ加工装置が得ら
れる。
【００７５】また、光検出手段により出力された光検出
信号の増幅率を、被加工物光検出手段との光路長に応じ
て変化させるので、常にレーザ加工認識手段に入力され
る光検出信号の出力レベルが一定となり、安定したレー
ザ加工状態の認識が行える。
【００７６】さらに、位相差制御ミラーは、光検出手段
と被加工物との光路長を一定にすべく加工点に最も近い
位置に設けたので、光検出手段に入力される被加工物か
らの光の受光量が常に一定となり、安定したレーザ加工
状態の認識が行える。
【００７７】また、被加工物を加工するためのレーザ光
を発振するレーザ発振手段と、このレーザ発振手段から
発振されたレーザ光を集光し、被加工物に照射する光学
手段と、レーザ光の被加工物への照射により被加工物の
加工点に発生する光を検出し、光検出信号を出力する光
検出手段と、この光検出手段から出力される光検出信号
中のサンプリング期間内における振動振幅電圧を増幅す
る増幅部を備え、増幅されたサンプリング期間内におけ
る振動振幅電圧を予め定められた基準電圧と比較するこ
とにより、レーザ加工状態を認識し、レーザ加工状態認
識信号を出力するレーザ加工認識手段と、このレーザ加
工状態認識信号に基づき被加工物に対するレーザ加工を
制御する制御手段とを備えたので、光検出手段からの光
検出信号中のサンプリング期間内における振動振幅電圧
の振動振幅が強調され、基準電圧との差異が明確にな
り、レーザ加工状態の検知が容易になるとともに、検出
精度が向上する。
【００７８】また、被加工物を加工するためのレーザ光
を発振するレーザ発振手段と、このレーザ発振手段から
発振されたレーザ光を集光し、被加工物に照射する光学
手段と、レーザ光の被加工物への照射により被加工物の
加工点に発生する光を検出し、光検出信号を出力する光
検出手段と、この光検出手段から出力される光検出信号
からレーザ加工状態の認識に必要とする周波数成分のみ
を抽出するフィルタ部を備え、フィルタ部により得られ
た上記周波数成分の電圧と、予め定められた基準電圧と
を比較することにより、レーザ加工状態を認識し、レー
ザ加工状態認識信号を出力するレーザ加工認識手段と、
このレーザ加工状態認識信号に基づき被加工物に対する
レーザ加工を制御する制御手段とを備えたので、フィル
タ部により光検出信号レーザ加工状態の認識に必要とす
る周波数成分のみ抽出することができため、誤認識ある
いは基準電圧との認識にもちいない成分を持つ周波数は
カットすることができ、レーザ加工状態の認識精度が向
上する。
【００７９】また、フィルタ部で所定の周波数成分のみ
を抽出するための数十Ｈｚ〜数百Ｈｚの周波数成分を持
つカットオフ周波数をもちいて低周波数成分を抽出し、
基準電圧と比較することによりブローアップ現象を検知
するので、誤認識なくブローアップ現象を素早く検出す
ることができる。
【００８０】さらに、フィルタ部で所定の周波数成分の
みを抽出するための数十Ｈｚ以下の周波数成分を持つカ
ットオフ周波数をもちいて低周波数成分を抽出し、基準
電圧と比較することによりバーニング現象を検知するの
で、誤認識なくバーニングを確実に検知することができ
る。
【００８１】また、比較にもちいる基準電圧を被加工物
の材質あるいはレーザ発振器の出力に応じて変化させる
ので、被加工物の材質あるいはレーザ発振手段の出力に
応じたレーザ加工状態の認識を確実に行うことができ
る。
【００８２】また、被加工物を加工するためのレーザ光
を発振するレーザ発振手段と、このレーザ発振手段から
発振されたレーザ光を集光し、被加工物に照射する光学
手段と、レーザ光の被加工物への照射により被加工物の
加工点に発生する光を検出し、光検出信号を出力する光
検出手段と、この光検出信号の被加工物の加工点に発生
する光の発光分布の形態に基づき、レーザ加工状態を認
識し、レーザ加工状態認識信号を出力するレーザ加工認
識手段と、このレーザ加工状態認識信号に基づき被加工
物に対するレーザ加工を制御する制御手段とを備えたの
で、被加工物上のレーザ光を照射する加工点の状態を発
光分布をもとに正確に認識することができ、きめ細かい
レーザ加工制御を行うことができる。
【００８３】また、レーザ加工認識手段からのレーザ加
工状態認識信号に基づきレーザ発振手段出力のピーク
値、周波数、デューティ等のレーザ発振条件を制御する
レーザ発振指令手段を設け、上記制御をレーザ発振指令
手段のみによって行うようにしたので、ダイレクトにレ
ーザ発振器がレーザ加工状態認識信号に基づき制御する
ことができる。そのため、検出されたレーザ加工状態の
結果を素早くレーザ発振器にフィードバックすることが
できる高速応答なレーザ加工装置の制御を行うことがで
きる。
【００８４】また、被加工物を加工するためのレーザ発
振手段とは別個に被加工物を照射する照射手段を備え、
照射手段の照射光を反射する光強度から被加工物の端部
位置検出を行うので、予め被加工物のレーザ加工に対す
る位置セッティングが不要となり、作業性が向上する。
【００８５】さらに、レーザ加工認識手段は、反射光の
強度が変化する少なくとも３箇所の位置をもとに、被加
工物の位置検出行うので、より確実に被加工物の位置検
出を行うことができる。
【００８６】また、レーザ加工認識手段は、被加工物か
ら反射する光をもとに、被加工物上に施された被加工物
と反射率が異なる加工経路線を検出し、制御手段が、そ
のレーザ加工認識手段からの加工経路情報に基づきレー
ザ加工を行うので、加工プログラムを予め入力してレー
ザ加工を行う必要がなく、検出した加工経路に沿った倣
い加工が自動的に行えるレーザ加工装置を得ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例であるレーザ加工装置の構
成を示す構成図である。
【図２】この発明の光センサ検出信号処理回路の構成を
示す構成図である。
【図３】この発明の光センサ検出信号処理回路の各部に
おける信号波形図である。
【図４】この発明の他の実施例を示すレーザ加工装置の
構成を示す構成図である。
【図５】この発明の実施例３を示すレーザ加工装置の構
成を示す構成図である。
【図６】この発明の実施例４を示すレーザ加工装置の構
成を示す構成図である。
【図７】実施例４における光センサの受光量の変化を示
した図である。
【図８】この発明の実施例５を示すレーザ加工装置の構
成を示す構成図である。
【図９】この発明の実施例６を示すレーザ加工装置の構
成を示す構成図である。
【図１０】実施例６における光センサ検出信号処理回路
の構成を示す構成図である。
【図１１】実施例６におけるブローアップ検知処理にお
ける光センサ検出信号処理回路図の各部の波形図であ
る。
【図１２】実施例６におけるバーニング検知処理におけ
る光センサ検出信号処理回路図各部の波形図である。
【図１３】実施例６における基準電圧の変化に関する説
明図である。
【図１４】光センサ出力によりレーザ発振器を制御する
際のブロック図である。
【図１５】この発明の実施例７におけるレーザ照射中の
被加工物の発光（温度）分布を表す模式図である。
【図１６】図１５におけるレーザ照射部の温度変化を表
す図である。
【図１７】レーザ熱処理におけるレーザ加工装置の処理
手順を示す図である。
【図１８】この発明の実施例８を示すレーザ加工装置の
構成を示す構成図である。
【図１９】実施例８における被加工物の位置検出方法を
示す説明図である。
【図２０】この発明の実施例９を示すレーザ加工装置の
構成を示す構成図である。
【図２１】実施例９におけるモニター画面を示す模式図
である。
【図２２】この発明の実施例１０を示すレーザ加工装置
の構成を示す構成図である。
【図２３】実施例１０における加工経路けがき線検出動
作時の加工面の検出状況を示す模式図である。
【図２４】従来のレーザ加工装置の構成を示す構成図で
ある。
【図２５】直線偏光を円偏光に変換する方法を表す方法
図である。
【符号の説明】
１ レーザ発振器 ２ａ 円偏光レ
ーザ光 ３ 加工レンズ ５ 光 ６ａ 光路ミラー ７ 光セン
サ ８ａ 増幅回路 １１ 円偏光
ミラー １２ 加工ヘッド １３ ノズル １４ 位相制御ミラー １４ａ 反射層 １５ 加工テーブル １６、１６ａ Ｘ軸駆
動モータ １７ Ｚ軸駆動モータ １８、１８ａ 光セン
サ出力信号処理回路 １９ ＮＣ制御装置 ２１ 振動振
幅電圧抽出回路 ２２ 二乗回路 ２３、２６ 基準電
圧発生回路 ２４、２７ 比較回路 ２５ フィル
タ回路 ３１ レンズ ３２ 光学フ
ィルタ ３３ 集光系駆動装置 ３４ 加工ガ
ス調節装置 ３５ レーザ発振指令回路 ３６、３６ａ 照明装
置 ３７、３７ａ 照明光 ３８ 照明レ
ンズ ３９ ビームスプリッタ ４０ モニタ ４１ 加工経路けがき線

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被加工物を加工するためのレーザ光を発
    振するレーザ発振手段と、 このレーザ発振手段から出力されたレーザ光を円偏光レ
    ーザ光に変換する円偏光ミラーと、 この円偏光ミラーにより円偏光された円偏光レーザ光を
    集光し、被加工物に対して照射する光学手段と、 この光学手段と上記円偏光ミラーとの間に位置し、円偏
    光レーザ光を、Ｓ偏光成分及びＰ偏光成分の両成分間の
    位相差を保持したまま上記光学手段へ反射すると共に、
    上記円偏光レーザ光の上記被加工物への照射により上記
    被加工物の加工点に発生する光を透過する位相差制御ミ
    ラーと、 この位相差制御ミラーにより透過された上記光を検出
    し、光検出信号を発生する光検出手段と、 この光検出手段からの光検出信号に基づきレーザ加工状
    態を認識し、レーザ加工状態認識信号を出力するレーザ
    加工認識手段と、 このレーザ加工認識手段により出力されたレーザ加工状
    態認識信号に基づき上記被加工物に対するレーザ加工を
    制御する制御手段と、を備えたことを特徴とするレーザ
    加工装置。
  2. 【請求項２】 光検出手段により出力された光検出信号
    の増幅率を、被加工物と上記光検出手段との光路長に応
    じて変化させ、上記光検出信号の出力レベルをレーザ加
    工認識手段に出力する際に一定とする増幅手段を設けた
    ことを特徴とする請求項第１項記載のレーザ加工装置。
  3. 【請求項３】 位相差制御ミラーは、光検出手段と被加
    工物との光路長の距離を一定にすべく、加工点に最も近
    い位置に設けられていることを特徴とする請求項第１項
    記載のレーザ加工装置。
  4. 【請求項４】 被加工物を加工するためのレーザ光を発
    振するレーザ発振手段と、 このレーザ発振手段から発振されたレーザ光を集光し、
    上記被加工物に照射する光学手段と、 上記レーザ光の上記被加工物への照射により上記被加工
    物の加工点に発生する光を検出し、光検出信号を出力す
    る光検出手段と、 この光検出手段から出力される上記光検出信号中のサン
    プリング期間内における振動振幅電圧を増幅する増幅部
    を備え、増幅されたサンプリング期間内における振動振
    幅電圧を予め定められた基準電圧と比較することによ
    り、レーザ加工状態を認識し、レーザ加工状態認識信号
    を出力するレーザ加工認識手段と、 このレーザ加工状態認識信号に基づき上記被加工物に対
    するレーザ加工を制御する制御手段と、を備えたことを
    特徴とするレーザ加工装置。
  5. 【請求項５】 被加工物を加工するためのレーザ光を発
    振するレーザ発振手段と、 このレーザ発振手段から発振されたレーザ光を集光し、
    上記被加工物に照射する光学手段と、 上記レーザ光の上記被加工物への照射により上記被加工
    物の加工点に発生する光を検出し、光検出信号を出力す
    る光検出手段と、 この光検出手段から出力される光検出信号からレーザ加
    工状態の認識に必要とする周波数成分のみを抽出するフ
    ィルタ部を備え、フィルタ部により得られた上記周波数
    成分の電圧と、予め定められた基準電圧とを比較するこ
    とにより、レーザ加工状態を認識し、レーザ加工状態認
    識信号を出力するレーザ加工認識手段と、 このレーザ加工状態認識信号に基づき上記被加工物に対
    するレーザ加工を制御する制御手段と、を備えたことを
    特徴するレーザ加工装置。
  6. 【請求項６】 フィルタ部でレーザ加工状態の認識に必
    要とする周波数成分のみを抽出するための、数十Ｈｚか
    ら数百ヘルツの周波数成分をもつカットオフ周波数をも
    ちいて低周波数成分を抽出し、予め定められた基準電圧
    とを比較することにより、ブローアップ現象を検知する
    ことを特徴とする請求項第５項記載のレーザ加工装置。
  7. 【請求項７】 フィルタ部でレーザ加工状態の認識に必
    要とする周波数成分のみを抽出するための、数十Ｈｚ以
    下の周波数成分をもつカットオフ周波数をもちいて低周
    波数成分を抽出し、予め定められた基準電圧とを比較す
    ることにより、バーニング現象を検知することを特徴と
    する請求項第５項記載のレーザ加工装置。
  8. 【請求項８】 比較にもちいる基準電圧を被加工物の材
    質あるいはレーザ発振器の出力に応じて変化させること
    を特徴とする請求項第４項乃至第７項何れかに記載のレ
    ーザ加工装置。
  9. 【請求項９】 被加工物を加工するためのレーザ光を発
    振するレーザ発振手段と、 このレーザ発振手段から発振されたレーザ光を集光し、
    上記被加工物に照射する光学手段と、 上記レーザ光の上記被加工物への照射により上記被加工
    物の加工点に発生する光の発光分布を検出し、光検出信
    号を出力する光検出手段と、 この光検出信号の上記被加工物の加工点に発生する光の
    発光分布の形態に基づき、レーザ加工状態を認識し、レ
    ーザ加工状態認識信号を出力するレーザ加工認識手段
    と、 このレーザ加工状態認識信号に基づき上記被加工物に対
    するレーザ加工を制御する制御手段と、を備えたことを
    特徴するレーザ加工装置。
  10. 【請求項１０】 レーザ加工認識手段からのレーザ加工
    状態認識信号に基づきレーザ発振手段出力のピーク値、
    周波数、デューティ等のレーザ発振条件を制御するレー
    ザ発振指令手段を設け、上記制御を上記レーザ発振指令
    手段のみによって行うようにしたことを特徴とする請求
    項第１項乃至第９項何れかに記載のレーザ加工装置。
  11. 【請求項１１】 被加工物を加工するためのレーザ発振
    手段とは別個に上記被加工物を照射する照射手段を備
    え、上記照射手段の照射光を反射する光強度から、レー
    ザ加工認識手段が上記被加工物の端部位置検出を行うこ
    とを特徴とする請求項第１項乃至第３項何れかに記載の
    レーザ加工装置。
  12. 【請求項１２】 レーザ加工認識手段は、反射光の強度
    が変化する少なくとも３箇所の位置をもとに、上記被加
    工物の位置検出を行うことを特徴とする請求項第１項ま
    たは第１１項記載のレーザ加工装置。
  13. 【請求項１３】 レーザ加工認識手段は、被加工物から
    反射する光をもとに上記被加工物上に施された上記被加
    工物と反射率が異なる加工経路線を検出し、制御手段
    が、そのレーザ加工認識手段からの加工経路情報に基づ
    きレーザ加工を行うことを特徴とする請求項第１項また
    は第１１項記載のレーザ加工装置。
JP00496495A 1995-01-17 1995-01-17 レーザ加工装置 Expired - Lifetime JP3162254B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP00496495A JP3162254B2 (ja) 1995-01-17 1995-01-17 レーザ加工装置
TW084101760A TW262419B (en) 1995-01-17 1995-02-25 Laser processing machine
US08/587,507 US5698120A (en) 1995-01-17 1996-01-17 Laser machining system with control based on machining state recognition
CN96101812A CN1094408C (zh) 1995-01-17 1996-01-17 激光加工系统
KR1019960000872A KR100197050B1 (ko) 1995-01-17 1996-01-17 레이저가공장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP00496495A JP3162254B2 (ja) 1995-01-17 1995-01-17 レーザ加工装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH08192283A true JPH08192283A (ja) 1996-07-30
JP3162254B2 JP3162254B2 (ja) 2001-04-25

Family

ID=11598281

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP00496495A Expired - Lifetime JP3162254B2 (ja) 1995-01-17 1995-01-17 レーザ加工装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5698120A (ja)
JP (1) JP3162254B2 (ja)
KR (1) KR100197050B1 (ja)
CN (1) CN1094408C (ja)
TW (1) TW262419B (ja)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008085292A (ja) * 2006-08-29 2008-04-10 Komatsu Ltd 極端紫外光源装置用ドライバーレーザ
DE102006056406B4 (de) * 2006-06-07 2010-07-22 Mitsubishi Electric Corporation Laseroszillationsvorrichtung
JP2011028250A (ja) * 2009-07-02 2011-02-10 Mitsubishi Electric Corp レーザ加工機
WO2011096188A1 (ja) * 2010-02-05 2011-08-11 富士フイルム株式会社 電子デバイスの製造方法
JP2013154366A (ja) * 2012-01-27 2013-08-15 Disco Corp レーザー加工装置
JP2014191050A (ja) * 2013-03-26 2014-10-06 Nitto Denko Corp 偏光子のレーザー加工方法
JP2018039028A (ja) * 2016-09-07 2018-03-15 村田機械株式会社 レーザ加工機、及びレーザ加工方法
WO2021054203A1 (ja) * 2019-09-20 2021-03-25 株式会社アマダ レーザ加工機及び加工状態判定方法
WO2021182375A1 (ja) * 2020-03-11 2021-09-16 株式会社アマダ レーザ加工機及び加工方法

Families Citing this family (77)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3473268B2 (ja) * 1996-04-24 2003-12-02 三菱電機株式会社 レーザ加工装置
DE19630437C2 (de) * 1996-07-27 2003-04-03 Jurca Optoelektronik Gmbh Detektorvorrichtung
NL1007068C2 (nl) * 1997-09-18 1999-03-22 Nl Laser Res Laserbewerkingsapparaat.
EP0937532B1 (en) * 1998-02-19 2002-11-06 M J Technologies Limited Laser drilling with optical feedback
US6181728B1 (en) * 1998-07-02 2001-01-30 General Scanning, Inc. Controlling laser polarization
JP2002538971A (ja) * 1998-09-09 2002-11-19 ジーエスアイ ルモニクス ロボット的に動作するレーザ・ヘッド
US6822187B1 (en) 1998-09-09 2004-11-23 Gsi Lumonics Corporation Robotically operated laser head
US20030024913A1 (en) * 2002-04-15 2003-02-06 Downes Joseph P. Laser scanning method and system for marking articles such as printed circuit boards, integrated circuits and the like
DE10120251B4 (de) * 2001-04-25 2006-03-23 Precitec Kg Verfahren und Sensorvorrichtung zur Überwachung eines an einem Werkstück durchzuführenden Laserbearbeitungsvorgangs sowie Laserbearbeitungskopf mit einer derartigen Sensorvorrichtung
EP1308525A3 (en) * 2001-10-30 2004-01-28 Yamazaki Mazak Kabushiki Kaisha Method of controlling hardening with laser beam and laser beam hardening device
US7067763B2 (en) * 2002-05-17 2006-06-27 Gsi Group Corporation High speed, laser-based marking method and system for producing machine readable marks on workpieces and semiconductor devices with reduced subsurface damage produced thereby
EP1396556A1 (en) * 2002-09-06 2004-03-10 ALSTOM (Switzerland) Ltd Method for controlling the microstructure of a laser metal formed hard layer
US20040150688A1 (en) * 2003-01-30 2004-08-05 Kin-Ming Kwan Measuring laser light transmissivity in a to-be-welded region of a work piece
JP2004243408A (ja) * 2003-02-17 2004-09-02 Yamazaki Mazak Corp レーザ加工機
JP4231349B2 (ja) * 2003-07-02 2009-02-25 株式会社ディスコ レーザー加工方法およびレーザー加工装置
DE10351874A1 (de) * 2003-11-06 2005-06-09 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zur Prüfung einer Bohrung
JP4601965B2 (ja) * 2004-01-09 2010-12-22 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法及びレーザ加工装置
JP4509578B2 (ja) 2004-01-09 2010-07-21 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法及びレーザ加工装置
JP4598407B2 (ja) 2004-01-09 2010-12-15 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法及びレーザ加工装置
ITTO20040013A1 (it) * 2004-01-13 2004-04-13 Fiat Ricerche Procedimento per il controllo della qualita' di processi industriali in particolare processi di saldatura laser
DE102004041935B4 (de) * 2004-08-30 2012-04-05 Precitec Kg Vorrichtung zur Beobachtung eines Laserbearbeitungsprozesses, sowie Vorrichtung zur Regelung des Laserbearbeitungsprozesses
US7284396B2 (en) * 2005-03-01 2007-10-23 International Gemstone Registry Inc. Method and system for laser marking in the volume of gemstones such as diamonds
DE102005010381B4 (de) * 2005-03-07 2007-06-28 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Vermessung von Phasengrenzen eines Werkstoffes bei der Bearbeitung mit einem Bearbeitungsstrahl sowie zugehörige Vorrichtung
US7897891B2 (en) * 2005-04-21 2011-03-01 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Laser welding system
DE102005022095B4 (de) * 2005-05-12 2007-07-19 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung einer lateralen Relativbewegung zwischen einem Bearbeitungskopf und einem Werkstück
JP4536602B2 (ja) * 2005-06-09 2010-09-01 三菱電機株式会社 ギャップ検出装置
US7268315B2 (en) * 2005-07-13 2007-09-11 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Monitoring slot formation in substrates
KR100705080B1 (ko) 2005-09-22 2007-04-06 현대자동차주식회사 레이저 용접장치의 레이저 출력 컨트롤 장치
US7807938B2 (en) * 2006-06-22 2010-10-05 Sabic Innovative Plastics Ip B.V. Mastering tools and systems and methods for forming a plurality of cells on the mastering tools
JP5132911B2 (ja) * 2006-10-03 2013-01-30 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法
EP2084488B1 (en) * 2006-10-20 2017-03-22 Bioaxial Optical devices based on internal conical diffraction
US8244494B2 (en) * 2007-04-06 2012-08-14 Hypertherm, Inc. Plasma insensitive height sensing
US8373425B2 (en) * 2007-04-06 2013-02-12 Hypertherm, Inc. Plasma insensitive height sensing
KR100883967B1 (ko) * 2007-05-02 2009-02-17 (주)하드램 빌트인 카메라를 이용한 캘리브레이션 장치
CN101878087B (zh) * 2007-11-20 2015-05-13 三菱电机株式会社 激光振荡器内出射镜的老化状态测定方法以及激光加工装置
EP2082813B1 (de) * 2008-01-22 2016-06-08 Trumpf Sachsen GmbH Maschinelle Anordnung zur Wartung und/oder Reinigung von Auflageleisten einer Werkstückauflage
RU2371704C1 (ru) * 2008-07-25 2009-10-27 Государственное Научное Учреждение "Институт Физики Имени Б.И. Степанова Национальной Академии Наук Беларуси" Устройство для контроля лазерных технологических процессов
JP5587578B2 (ja) * 2008-09-26 2014-09-10 ギガフォトン株式会社 極端紫外光源装置およびパルスレーザ装置
DE102009016125A1 (de) * 2009-04-03 2010-10-14 Schott Ag Verfahren und Vorrichtung zur Bearbeitung, insbesondere zur Trennung, von Werkstücken
DE102009059245B4 (de) * 2009-12-21 2011-09-22 Lt Ultra-Precision-Technology Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung und Justierung des Fokus eines Laserstrahls bei der Laserbearbeitung von Werkstücken
JP5770436B2 (ja) * 2010-07-08 2015-08-26 株式会社ディスコ レーザー加工装置およびレーザー加工方法
EP2409808A1 (de) * 2010-07-22 2012-01-25 Bystronic Laser AG Laserbearbeitungsmaschine
CA2809887C (en) * 2010-09-30 2015-04-07 Wavelight Gmbh Device and method for processing material by means of focused electromagnetic radiation
US9289852B2 (en) 2011-01-27 2016-03-22 Bystronic Laser Ag Laser processing machine, laser cutting machine, and method for adjusting a focused laser beam
EP2667998B1 (de) 2011-01-27 2020-11-18 Bystronic Laser AG Laserbearbeitungsmaschine sowie verfahren zum zentrieren eines fokussierten laserstrahles
DE102011003717A1 (de) * 2011-02-07 2012-08-09 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Vorrichtung und Verfahren zur Überwachung und insbesondere zur Regelung eines Laserschneidprozesses
CN102101217A (zh) * 2011-02-28 2011-06-22 深圳市大族激光科技股份有限公司 一种激光切割装置
FR2973725A1 (fr) * 2011-04-06 2012-10-12 Air Liquide Welding France Procede de percage et coupage d'un materiau metallique par un faisceau laser
CN103134437B (zh) * 2011-11-29 2016-06-15 英业达股份有限公司 测试治具及测试方法
CN103212847A (zh) * 2012-01-19 2013-07-24 昆山思拓机器有限公司 Smt模板激光湿切割的加工设备
CN103212841B (zh) * 2012-01-19 2016-07-06 昆山思拓机器有限公司 Smt模板激光湿切割及检测的加工设备
CN103212819A (zh) * 2012-01-19 2013-07-24 昆山思拓机器有限公司 用于薄壁管材激光微加工的同轴水射流装置
CN103212831B (zh) * 2012-01-19 2016-04-27 昆山思拓机器有限公司 Smt模板激光湿切割及检测的设备
CN103212837B (zh) * 2012-01-19 2016-08-31 昆山思拓机器有限公司 Smt模板激光湿切割的加工设备
US9573215B2 (en) 2012-02-10 2017-02-21 Illinois Tool Works Inc. Sound-based weld travel speed sensing system and method
CN102689098B (zh) * 2012-06-27 2015-01-14 上海致凯捷激光科技有限公司 一体化激光切割头
US20150121921A1 (en) * 2013-06-03 2015-05-07 Kenneth Glaser "CPTS" constant product temperature scanner
US11090753B2 (en) 2013-06-21 2021-08-17 Illinois Tool Works Inc. System and method for determining weld travel speed
JP5642235B2 (ja) * 2013-07-22 2014-12-17 三菱電機株式会社 レーザ加工装置
KR101682269B1 (ko) * 2013-09-25 2016-12-05 주식회사 엘지화학 레이저 커팅 장치 및 그 커팅 방법
EP2862664A1 (de) * 2013-10-15 2015-04-22 Siemens Aktiengesellschaft Optische Überwachung eines Bohrprozesses und Vorrichtung
EP2883647B1 (de) 2013-12-12 2019-05-29 Bystronic Laser AG Verfahren zur Konfiguration einer Laserbearbeitungsvorrichtung
JP5967122B2 (ja) * 2014-03-20 2016-08-10 トヨタ自動車株式会社 レーザー溶接装置及びレーザー溶接方法
US10052719B2 (en) * 2014-03-27 2018-08-21 Primearth Ev Energy Co., Ltd. Laser welding device, laser welding method, and battery casing
JP6137130B2 (ja) * 2014-11-14 2017-05-31 トヨタ自動車株式会社 レーザ溶接装置、及びレーザ溶接方法
US11292081B2 (en) * 2015-01-08 2022-04-05 General Electric Company Method and system for confined laser drilling
DE102015217200A1 (de) 2015-09-09 2017-03-09 Sauer Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen einer Schwingungsamplitude eines Werkzeugs
CN105562925A (zh) * 2016-01-28 2016-05-11 广东正业科技股份有限公司 一种co2激光切割设备及其光路传输方法
CN105880844A (zh) * 2016-05-23 2016-08-24 深圳市大德激光技术有限公司 一种解决各向异性的激光切割方法
DE102016211935B4 (de) * 2016-06-30 2019-06-06 Sauer Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Prozessüberwachung bei einem Auftragschweiß-Verfahren
CN106271099A (zh) * 2016-08-29 2017-01-04 马鞍山市中亚机床制造有限公司 一种激光切割机
TWI615228B (zh) * 2016-11-29 2018-02-21 財團法人金屬工業研究發展中心 金屬帶材之製造方法
US10710200B2 (en) * 2017-05-23 2020-07-14 Sakai Display Products Corporation Method for producing device support base and laser cleaning apparatus
IT201800010009A1 (it) 2018-11-02 2020-05-02 Quanta System Spa Sistema di trasporto di un fascio laser
CN111185681A (zh) * 2020-03-05 2020-05-22 浙江嘉泰激光科技股份有限公司 一种工业激光智能切割优化系统及激光智能切割优化方法
CN114101927B (zh) * 2021-11-30 2024-06-14 郑路平 激光加工设备
CN115555742B (zh) * 2022-12-06 2023-05-09 苏州思萃声光微纳技术研究所有限公司 一种用于多层结构的激光穿孔实时检测方法及系统

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4769523A (en) * 1985-03-08 1988-09-06 Nippon Kogaku K.K. Laser processing apparatus
US4700045A (en) * 1985-04-30 1987-10-13 Chesapeake Laser Systems, Inc. Seam tracking system with acousto-optical scanner
US4746202A (en) * 1985-07-11 1988-05-24 Coherent, Inc. Polarization preserving reflector and method
US4825035A (en) * 1986-09-20 1989-04-25 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Control apparatus for energy beam hardening
JPS63144889A (ja) * 1986-12-05 1988-06-17 Nikon Corp レ−ザ加工装置
JPS63317270A (ja) * 1987-06-18 1988-12-26 Komatsu Ltd レ−ザ加工装置
DE3739862A1 (de) * 1987-11-25 1989-06-08 Bosch Gmbh Robert Werkstueckbearbeitungsvorrichtung
JPH01215486A (ja) * 1988-02-23 1989-08-29 Mitsubishi Electric Corp レーザ溶接装置
JPH0694080B2 (ja) * 1988-12-19 1994-11-24 三菱電機株式会社 レーザ加工装置
JPH02205286A (ja) * 1989-01-31 1990-08-15 Nippei Toyama Corp レーザ加工装置
US5155328A (en) * 1990-08-07 1992-10-13 Amada Company, Limited Device for detecting cutting states in laser beam machining
JP2736182B2 (ja) * 1991-02-28 1998-04-02 ファナック株式会社 レーザ装置及びレーザ溶接方法
JPH0618433A (ja) * 1992-06-30 1994-01-25 Mitsubishi Electric Corp ボンディング装置及び方法

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006056406B4 (de) * 2006-06-07 2010-07-22 Mitsubishi Electric Corporation Laseroszillationsvorrichtung
JP2008085292A (ja) * 2006-08-29 2008-04-10 Komatsu Ltd 極端紫外光源装置用ドライバーレーザ
JP2011028250A (ja) * 2009-07-02 2011-02-10 Mitsubishi Electric Corp レーザ加工機
WO2011096188A1 (ja) * 2010-02-05 2011-08-11 富士フイルム株式会社 電子デバイスの製造方法
JP2011165381A (ja) * 2010-02-05 2011-08-25 Fujifilm Corp 電子デバイスの製造方法
US10207369B2 (en) 2012-01-27 2019-02-19 Disco Corporation Method for forming a laser processed hole
JP2013154366A (ja) * 2012-01-27 2013-08-15 Disco Corp レーザー加工装置
JP2014191050A (ja) * 2013-03-26 2014-10-06 Nitto Denko Corp 偏光子のレーザー加工方法
JP2018039028A (ja) * 2016-09-07 2018-03-15 村田機械株式会社 レーザ加工機、及びレーザ加工方法
CN107803585A (zh) * 2016-09-07 2018-03-16 村田机械株式会社 激光加工机及激光加工方法
WO2021054203A1 (ja) * 2019-09-20 2021-03-25 株式会社アマダ レーザ加工機及び加工状態判定方法
JP2021045779A (ja) * 2019-09-20 2021-03-25 株式会社アマダ レーザ加工機及び加工状態判定方法
WO2021182375A1 (ja) * 2020-03-11 2021-09-16 株式会社アマダ レーザ加工機及び加工方法
JP2021142533A (ja) * 2020-03-11 2021-09-24 株式会社アマダ レーザ加工機及び加工方法

Also Published As

Publication number Publication date
TW262419B (en) 1995-11-11
KR960029018A (ko) 1996-08-17
CN1094408C (zh) 2002-11-20
CN1136487A (zh) 1996-11-27
JP3162254B2 (ja) 2001-04-25
US5698120A (en) 1997-12-16
KR100197050B1 (ko) 1999-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3162254B2 (ja) レーザ加工装置
JP2720744B2 (ja) レーザ加工機
US7863544B2 (en) Arrangement and method for the on-line monitoring of the quality of a laser process exerted on a workpiece
US9452544B2 (en) Method for monitoring cutting processing on a workpiece
US11491583B2 (en) Methods and apparatuses for controlling cutting processes
JP2694478B2 (ja) レーザービームによって工作物を加工する方法と装置
JP2013528495A (ja) レーザ切断ヘッドおよびレーザ切断ヘッドを用いて被加工物を切断する方法
KR101409214B1 (ko) 실시간 레이저 용접 모니터링 시스템 및 레이저 미세용접 가공장치
US8207471B2 (en) Method for measuring phase boundaries of a material during machining with a machining beam using additional illumination radiation and an automated image processing algorithm, and associated device
EP1371443B1 (en) A system and method for monitoring laser welds and giving an indication of the quality of welding
Wiesemann 2.8 Process monitoring and closed-loop control: 2 Production engineering
JP3368427B2 (ja) レーザ加工状態計測装置
JP3038196B1 (ja) レーザ光集光器
Beersiek New aspects of monitoring with a CMOS camera for laser materials processing
JP3512388B2 (ja) レーザ加工モニタリング装置
JP3169354B2 (ja) レーザ溶接加工モニタリング装置
JP2000334587A (ja) レーザ溶接の溶接状態検出装置
JP2830898B2 (ja) レーザ加工機
Duflou et al. Development of a real time monitoring and adaptive control system for laser flame cutting
US20180361515A1 (en) Method for detecting hole in laser-welded portion and laser welding device
JP2006150373A (ja) レーザ加工装置及びレーザ加工方法
JP2705485B2 (ja) レーザ加工機
Nilsen et al. A study on change point detection methods applied to beam offset detection in laser welding
JP2785637B2 (ja) レーザ加工装置
WO2023145183A1 (ja) 加工条件取得方法、及び、レーザ加工装置

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080223

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090223

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100223

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100223

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110223

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120223

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130223

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130223

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140223

Year of fee payment: 13

EXPY Cancellation because of completion of term