JPH09108866A - Laser emission mechanism for processing having mechanism for discriminating processing defect - Google Patents

Laser emission mechanism for processing having mechanism for discriminating processing defect

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JPH09108866A
JPH09108866A JP7294718A JP29471895A JPH09108866A JP H09108866 A JPH09108866 A JP H09108866A JP 7294718 A JP7294718 A JP 7294718A JP 29471895 A JP29471895 A JP 29471895A JP H09108866 A JPH09108866 A JP H09108866A
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JP
Japan
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light
processing
laser
incident
brightness
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JP7294718A
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Japanese (ja)
Inventor
Shunichi Okada
駿一 岡田
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P S L KK
Original Assignee
P S L KK
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Publication date
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  • Laser Beam Processing (AREA)
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  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve processing efficiency by simultaneously deciding whether a processing condition is non-defective or defective by comparing the luminance detected by a luminance sensor with a criterion value. SOLUTION: The laser beam P sent from a laser beam machine body is made incident on a first condenser 9 and is condensed to the processing part A of a work W, by which the work is processed. At this time, a processing beam q is generated and is made into parallel beams by the condenser 9. These parallel beams are made incident on a second condenser 10. The component q1 progressing on a light axis line α is advanced in the as-it-is direction as q10 while being accompanied by some attenuation by a light diffuser 11 between the second condenser 10 and the first luminance sensor 12. The component is made incident only on the first luminance sensor 12. The component q2 except q1 is diffused by the light diffuser 11 and is made into a blurring beam q20 . The beam is made partly incident as the beam of the luminance equal to the first luminance 12 and on the second luminance sensor 13 as well. Decision is made by making comparison with the reference value by using the ratio of q10 and q20 , by which the exact decision is made.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、加工不良判別機構
を備えた加工用レーザー出射機構に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a processing laser emitting mechanism having a processing defect determination mechanism.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、レーザー加工機を用いた溶接、溶
断、穿孔等の加工において、加工不良を判別するための
手段としては、例えば顕微鏡で出来上がった加工部を観
察する方法や、加工中に発生する加工音を検知してモニ
ターする方法、或いは加工中の加工部の発光状態を検知
する方法等が提案されていたが、これらはいずれも生産
現場には適しておらず、実用化されていなかった。
2. Description of the Related Art Conventionally, in processing such as welding, fusing, and perforation using a laser processing machine, as a means for determining a processing defect, for example, a method of observing a processed portion with a microscope, There have been proposed methods for detecting and monitoring the processing noise that occurs, or for detecting the light emission state of the processing part during processing, but none of these are suitable for production sites and have been put to practical use. There wasn't.

【0003】例えば、顕微鏡による観察では、レーザー
加工後、加工状態を人が顕微鏡で見て不良を判別した
り、画像処理装置により不良を判別したりするが、時間
もコストもかかり、尚かつ加工と同時に判別することは
できなかった。
For example, in observation with a microscope, after laser processing, a person looks at the processing state with a microscope to determine a defect, or an image processing apparatus determines a defect, but it takes time and costs, and the processing is also performed. At the same time, it could not be determined.

【0004】また例えば、加工音を検知してモニタリン
グする方法では、加工時に窒素ガス等の吹き付けをする
場合も多くこの吹き付ける音や、装置そのものの発する
稼働音と上記加工音とが混合してしまい、それらの中か
ら加工音のみを取り出すことは困難であると共に、加工
条件によって判定基準が異なるため、汎用性に乏しいも
のであった。
Further, for example, in the method of detecting and monitoring the processing sound, nitrogen gas or the like is often sprayed during processing, and the spraying sound, the operation sound generated by the apparatus itself and the processing sound are mixed. However, it is difficult to extract only the processed sound from them, and the judgment criteria are different depending on the processing conditions, so the versatility is poor.

【0005】これに対して、フォトダイオード等のセン
サーを加工点近くに置き、加工時における加工部の発光
状態を見て加工状況を推測する方法が使用されている
が、レーザー出射されて加工されているか否か程度の判
別しかできず、のみならず、上記と同様、加工条件によ
って判定基準が異なるため、汎用性に乏しいものであっ
た。また加工時に発生するガスやミスト等の汚れがセン
サーに付着するため、判定の精度も悪くなる傾向にあっ
た。
On the other hand, a method of placing a sensor such as a photodiode near the processing point and estimating the processing state by observing the light emission state of the processing section during processing is used. However, since the judgment criteria differ depending on the processing conditions as in the above, the versatility is poor. Moreover, since dirt such as gas and mist generated during processing adheres to the sensor, the accuracy of determination tends to deteriorate.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明者等は、
レーザー加工の際の加工不良をリアルタイムで判別する
ことができ、しかもある一定の判定基準を設定するだけ
で如何なる加工条件を用いた場合でも正確に加工不良の
判別が行なえる加工不良判別機構を提供するため、まず
加工時における加工部の挙動を把握すべく実験、観察を
重ねた結果、意外にも、加工不良が発生する時には、加
工部から発生する火柱は周囲に広がった発光、所謂フュ
ームを伴った発光の形状を示し、それに対して加工状態
が良好な時にはフュームが殆どなく、縦に細長く立った
発光の形状を示す事実があることを発見した。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present inventors have
Providing a machining defect determination mechanism that can discriminate machining defects during laser machining in real time and that can accurately discriminate machining defects under any machining conditions simply by setting certain criteria. Therefore, as a result of repeated experiments and observations to understand the behavior of the machined part during machining, surprisingly, when a machining defect occurs, the fire pillar generated from the machined part emits light that spreads around, so-called fumes. It was found that there is a luminescence shape that accompanies it, and on the other hand, when the processing condition is good, there is almost no fumes, and there is a fact that the luminescence shape is elongated vertically.

【0007】しかし、加工部からの発光の形状を観察す
るにしても、従来の方法即ち加工点近くで観察するとか
或いは画像処理装置で形状認識するとかの方法を用いた
のでは何ら問題は解決されない。そこで本発明者等は、
従来の方法によらずに、上記形状の違う光を、互いに異
なるものとして識別できないか検討した結果、上記発光
の形状を、光の強さ即ち輝度の空間分布として捉え、こ
の輝度の分布状況を測定することによって発光の形状を
認識することができるという知見を得、この知見に基づ
き更に鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに至っ
た。
However, even if the shape of the light emitted from the processed portion is observed, any problem can be solved by using the conventional method, that is, observing near the processing point or recognizing the shape by the image processing apparatus. Not done. Therefore, the present inventors
As a result of examining whether it is possible to distinguish the light having the different shapes as different from each other without using the conventional method, the shape of the light emission is grasped as the spatial distribution of the light intensity, that is, the brightness distribution state. The present inventors have completed the present invention as a result of further knowledge based on this knowledge that the shape of light emission can be recognized by measurement.

【0008】即ち、本発明は、レーザー加工の際の加工
不良をリアルタイムで判別することができ、しかもある
一定の判定基準を設定するだけで如何なる加工条件を用
いた場合でも正確に加工不良の判別が行なえる、加工不
良判別機構を備えた加工用レーザー出射機構を提供する
ことを目的とする。
That is, according to the present invention, it is possible to discriminate a machining defect at the time of laser machining in real time, and moreover, it is possible to accurately discriminate a machining defect even if any machining condition is used only by setting a certain criterion. It is an object of the present invention to provide a processing laser emission mechanism including a processing defect determination mechanism that can perform

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、(1)レーザ
ー加工機において、発光部から発光されて進行するレー
ザーの光路上に、該レーザーを反射し且つ該レーザーに
よって被加工物が加工される際に加工部から発生する加
工光を透過することのできる誘電体反射膜が設けられて
なるベンダーミラーを配し、上記ベンダーミラーによっ
て反射されて進行するレーザーの光路上に第1の集光体
を配し、上記加工光が上記ベンダーミラーを透過した後
の光路上に、第2の集光体を配し、該第2の集光体の先
に、一特定角度の入射光のみを所定の一出射角度を有す
る出射光として透過させ、その他の入射光を内部で散乱
させて異なる出射角度を有する複数の出射光として透過
させる機能を有する光拡散体を配し、更に該光拡散体の
先であって上記加工部の中心点からの加工光のうち、前
記加工部へ入射するレーザーの方向とは正反対の方向に
向かう光の光軸上の位置に第1の輝度センサーを配し、
該第1の輝度センサーに対して、上記光軸とは垂直方向
の距離にして所定間隔を隔てて少なくとも1つの第2の
輝度センサーを配してなる構成を有することを特徴とす
る加工不良判別機構を備えた加工用レーザー出射機構を
要旨とする。
Means for Solving the Problems The present invention provides (1) a laser beam machine, which reflects a laser beam on an optical path of a laser beam emitted from a light emitting section and travels to process a workpiece. A bender mirror provided with a dielectric reflection film capable of transmitting the processing light generated from the processing portion when the laser beam is reflected is provided, and the first focus is provided on the optical path of the laser which is reflected by the bender mirror and advances. A body is arranged, a second light collector is arranged on the optical path after the processing light has passed through the bender mirror, and only the incident light of one specific angle is placed at the tip of the second light collector. A light diffuser having a function of transmitting as emitted light having a predetermined one emission angle and scattering other incident light inside to transmit as a plurality of emitted light having different emission angles is further arranged. Ahead of the above Of processing light from the center point of the section, arranged first luminance sensor position on the optical axis of the light toward the opposite direction to the direction of the laser incident to the processing unit,
Processing defect determination, characterized in that at least one second luminance sensor is arranged at a predetermined distance from the first luminance sensor in a direction perpendicular to the optical axis. The gist is a processing laser emitting mechanism provided with the mechanism.

【0010】本発明は、レーザー加工によって被加工物
の加工部から発生する火柱の発光を、その高さ方向鉛直
上方から観察した場合、ある基準値を境界値として火柱
の発光平面視形状、即ち平面視における輝度の空間分布
が、加工状態の良否を反映した値として2値化できると
いう、本発明者等によって得られた知見を利用して、火
柱の高さ方向鉛直上方で火柱の発光を検知して、その平
面視における輝度の空間分布を2値化することによっ
て、加工状態の良否を判別することができるように構成
したものである。
According to the present invention, when the light emission of the fire column generated from the processed portion of the workpiece by laser processing is observed from above in the vertical direction in the height direction, the emission column planar shape of the fire column with a certain reference value as the boundary value, that is, Utilizing the knowledge obtained by the present inventors that the spatial distribution of luminance in a plan view can be binarized as a value that reflects the quality of the processed state, the light emission of the fire pillar is vertically above the height direction of the fire pillar. By detecting and binarizing the spatial distribution of the brightness in the plan view, it is possible to determine the quality of the processed state.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面に
基づき詳細に説明する。図1は本発明の加工不良判別機
構を備えた加工用レーザー出射機構を出射ユニットに装
備したレーザー加工機を示す概念図である。また、図2
は図1におけるレーザー出射機構7の拡大縦断面略図で
あり、レーザー出射機構7の構成例を示すための図であ
る。尚、図2において切断部端面を示すハッチングは省
略した。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a conceptual diagram showing a laser processing machine in which an emitting unit is equipped with a processing laser emitting mechanism having a processing defect determination mechanism of the present invention. FIG.
FIG. 3 is an enlarged schematic vertical cross-sectional view of the laser emission mechanism 7 in FIG. 1, showing an example of the configuration of the laser emission mechanism 7. In FIG. 2, hatching showing the end face of the cut portion is omitted.

【0012】レーザー加工機1は、通常、加工機本体2
と、その内部に設けられたレーザー発振器3と、該レー
ザー発振器3から出力されたレーザーを加工機本体2か
ら外部に取り出し、レーザーを伝搬するために光学的に
接続された光ファイバー5に入射させるための入射ユニ
ット4と、上記光ファイバー5の先端に光学的に接続さ
れていて加工機1の外部にレーザーを出射させるための
出射ユニット6とから構成されている。そして、通常、
本発明の加工不良判別機構を備えた加工用レーザー出射
機構(以下、単にレーザー出射機構という)7は、上記
射出ユニット6の内部を構成するようにして用いられ
る。
The laser processing machine 1 is usually a processing machine body 2
In order to take out the laser oscillator 3 provided therein and the laser output from the laser oscillator 3 from the processing machine main body 2 to the outside, and to enter the optical fiber 5 optically connected to propagate the laser. And an emitting unit 6 for optically emitting a laser to the outside of the processing machine 1 which is optically connected to the tip of the optical fiber 5. And usually,
The processing laser emitting mechanism (hereinafter, simply referred to as a laser emitting mechanism) 7 including the processing defect determining mechanism of the present invention is used so as to configure the inside of the injection unit 6.

【0013】図1、図2中、8はベンダーミラー、9は
第1の集光体、10は第2の集光体、11は光拡散体、
12,13は各々第1の輝度センサー及び第2の輝度セ
ンサーを表す。尚、図2では、レーザー出射機構7を出
射ユニット6のケース体14内に収めた場合の例を示し
てある。ケース体14において14aはレーザー出射
口、15は加工時に加工部に供給されるN2 ガス等の供
給口である。
In FIGS. 1 and 2, 8 is a bender mirror, 9 is a first light collector, 10 is a second light collector, 11 is a light diffuser,
Reference numerals 12 and 13 represent a first brightness sensor and a second brightness sensor, respectively. Note that FIG. 2 shows an example in which the laser emitting mechanism 7 is housed in the case body 14 of the emitting unit 6. In the case body 14, 14a is a laser emission port, and 15 is a supply port for N 2 gas or the like to be supplied to the processing portion during processing.

【0014】上記レーザー加工機1を用いて加工される
被加工物としては、通常、ステンレス、鉄、鋼等の金属
であるが、それらに限られない。加工の種類は、溶接、
溶断、穿孔等であり、本発明はいずれの場合においても
適用可能である。
The object machined by using the laser beam machine 1 is usually metal such as stainless steel, iron or steel, but is not limited to them. The types of processing are welding,
The present invention is applicable to any case, such as fusing and perforation.

【0015】また、レーザーの種類としては、YAGレ
ーザー、CO2 レーザー、エキシマレーザー等の加工用
として一般的に用いられる全てのものが本発明に適用で
きる。
As the type of laser, all of those generally used for processing such as YAG laser, CO 2 laser and excimer laser can be applied to the present invention.

【0016】上記したレーザー加工機の構成例は一例で
あり、本発明はこれらに何ら限定されるものではない。
また、本発明においては、レーザー出射機構7は必ずし
も上記態様で用いられずともよく、例えば加工機本体2
の内部に装備されていてもよく、また図1において示す
レーザー出射部71と加工不良判別機構部72とを分離
し、上記両者を光ファイバー等で光学的に接続した構成
としてもよい。
The configuration examples of the laser processing machine described above are merely examples, and the present invention is not limited to these.
Further, in the present invention, the laser emitting mechanism 7 does not necessarily have to be used in the above-described mode, and for example, the processing machine body 2
1 may be installed inside, or the laser emitting section 71 and the processing defect determining mechanism section 72 shown in FIG. 1 may be separated and the two may be optically connected by an optical fiber or the like.

【0017】レーザー出射機構7においては、図示しな
い発光部、即ちレーザー発振器から発光されて進行する
レーザー(図中、実線矢印pで示す)の光路上に、ベン
ダーミラー8が配されている。
In the laser emitting mechanism 7, a bender mirror 8 is arranged on the optical path of a light emitting section (not shown), that is, a laser (indicated by a solid arrow p in the figure) emitted by a laser oscillator and traveling.

【0018】上記ベンダーミラー8は、基体81に、上
記レーザーpを反射し且つ該レーザーpによって被加工
物Wが加工される際に加工部Aから発生する加工光qを
透過することのできる、誘電体反射膜82が設けられて
なるものであり、通常、SiO2 、TiO2 等、或いは
これらの多層膜等の従来公知の誘電体を真空蒸着法やス
パッタリング法によって、BK7等からなるガラス平板
等の光透過性の基体81の表面に、レーザー反射膜とし
て誘電体反射膜82を薄膜形成してなるもの等が用いら
れる。
The bender mirror 8 is capable of reflecting the laser p on the substrate 81 and transmitting the processing light q generated from the processing portion A when the workpiece W is processed by the laser p. A dielectric reflection film 82 is provided, and a glass plate made of BK7 or the like is usually formed from a conventionally known dielectric such as SiO 2 , TiO 2 or a multilayer film of these by vacuum deposition or sputtering. A dielectric reflection film 82 is thinly formed as a laser reflection film on the surface of a light-transmissive substrate 81 such as the above.

【0019】ベンダーミラー8を構成する基体81とし
ては、上記した平板状の形態に限られるものではなく、
例えば、相配向する2表面が互いに平行でなく且つねじ
れの関係にはないような形態を有するものでもよく、具
体的には例えばプリズム状(三角柱状)の形態もの等が
挙げられる。また基体81の材質はレーザー光を透過で
きるものであればよいが、上記したBK7等、所謂光学
ガラスが好ましい。
The base 81 forming the bender mirror 8 is not limited to the flat plate shape described above.
For example, the two surfaces that are phase-oriented may not be parallel to each other and may not have a twist relationship, and specifically, for example, a prism-shaped (triangular prism) shape may be used. The base 81 may be made of any material as long as it can transmit a laser beam, but the so-called optical glass such as BK7 described above is preferable.

【0020】誘電体反射膜82を構成する誘電体の成分
及び膜厚等の条件を含む膜構成としては、使用するレー
ザーの種類に応じて適宜に選択されるものであり、レー
ザーとして例えばYAGレーザー(波長λ=1.06μ
m)を使用する場合は、上記波長の光を透過するよう
な、成分、膜厚等の膜構成とされる。勿論、CO2 レー
ザーやエキシマレーザー等の、他のレーザーが使用され
る場合にはそれらの各々に応じて、上記レーザーを反射
し、少なくとも該レーザーによって加工された被加工物
の加工部から発生する加工光は透過するような、成分、
膜厚等の膜構成とされる。
The film structure including the components of the dielectric material constituting the dielectric reflection film 82 and the conditions such as the film thickness is appropriately selected according to the type of laser used, and a laser such as a YAG laser is used. (Wavelength λ = 1.06μ
When m) is used, the composition of the component, the film thickness, etc. is such that the light of the above wavelength is transmitted. Of course, when another laser such as a CO 2 laser or an excimer laser is used, the laser is reflected in accordance with each of them, and the laser is generated at least from the processed portion of the workpiece processed by the laser. A component that allows processing light to pass through,
The film configuration such as the film thickness is used.

【0021】ベンダーミラー8は、通常、レーザーpの
反射効率を損なわないように、誘電体反射膜の形成され
ている側の面にレーザーpが照射される向きに配設され
る。しかし、これに限定されるものではない。また、ベ
ンダーミラー8が設けられる角度は、通常、図2に示す
ように、上記誘電体反射膜の形成されている側の面がレ
ーザーpの進行方向に対向して入射角、従ってまた反射
角が約45°となる角度である。しかし、本発明におい
てはこの角度に限定されない。
The bender mirror 8 is usually arranged in a direction in which the laser p is irradiated on the surface on the side where the dielectric reflection film is formed so as not to impair the reflection efficiency of the laser p. However, it is not limited to this. Further, as shown in FIG. 2, the bender mirror 8 is usually provided at an angle where the surface on the side where the dielectric reflection film is formed faces the direction of incidence of the laser p, and hence the reflection angle. Is about 45 °. However, the present invention is not limited to this angle.

【0022】上記ベンダーミラー8によって反射されて
進行するレーザーpの光路上、即ち、図2においてはベ
ンダーミラー8を通り、且つベンダーミラー8に入射す
る前のレーザーpの進行方向に直角な方向の所定の位置
に第1の集光体9が、上記ベンダーミラー8に入射する
前のレーザーpの進行方向に直角な方向に沿って可動に
配設されている。尚、図において、第1の集光体9を可
動にするための構成は省略したが、顕微鏡等の光学系に
おいて合焦させるのに用いられる従来公知の機構を用い
ることができる。
On the optical path of the laser p which is reflected and travels by the bender mirror 8, that is, in the direction perpendicular to the traveling direction of the laser p before passing through the bender mirror 8 and entering the bender mirror 8 in FIG. A first light collector 9 is movably arranged at a predetermined position along a direction perpendicular to the traveling direction of the laser p before entering the bender mirror 8. Although a structure for making the first light collector 9 movable is omitted in the drawing, a conventionally known mechanism used for focusing in an optical system such as a microscope can be used.

【0023】上記第1の集光体9は、レーザーpを、被
加工物Wの加工部Aに集光させるためのもので、通常は
単一のレンズ、又は組みレンズが用いられる。単一のレ
ンズの形態としては両面凸レンズ、片側凸で片側平面の
レンズ、片側凸で片側凹面のレンズ等、集光できるレン
ズであれば従来公知のいかなる形態でもよい。また組み
レンズとして用いられる場合は、上記の他に両面凹レン
ズ、片側凹で片側平面のレンズ、片側凹で片側凸のレン
ズ等が、組み合わせられて用いられる。
The first condensing body 9 is for condensing the laser p on the processed portion A of the workpiece W, and usually a single lens or a compound lens is used. The form of the single lens may be any conventionally known form as long as it can collect light, such as a double-sided convex lens, a one-sided convex and one-sided flat lens, and a one-sided convex and one-sided concave lens. When used as a combined lens, in addition to the above, a double-sided concave lens, a one-sided concave and one-sided flat lens, a one-sided concave and one-sided convex lens, and the like are used in combination.

【0024】上記第1の集光体9と被加工物Wの加工部
Aとの間の距離hは、通常、上記第1の集光体9の焦点
距離fに相当する距離とされる。従って、換言すれば、
第1の集光体9の中心から光軸線α(図中、一点鎖線で
示す)上をその焦点距離fに相当する距離だけ先の位置
が、加工の行なわれる場所となるが、被加工物の材質、
形状、厚さ等によっては必ずしも被加工物の加工部をケ
ース体14の先端のレーザー出射口14aから一定の距
離に位置できるとは限らないから、加工部Aと集光体9
との間の距離hを上記fと一致させられるように、集光
体9を可動に構成するのが好ましい。
The distance h between the first light collector 9 and the processed portion A of the workpiece W is usually a distance corresponding to the focal length f of the first light collector 9. Therefore, in other words,
The position on the optical axis α (indicated by an alternate long and short dash line in the drawing) from the center of the first light collecting body 9 by a distance corresponding to the focal length f is the place where the machining is performed, but the workpiece is processed. Material of
Depending on the shape, the thickness, etc., the processed portion of the workpiece may not always be located at a fixed distance from the laser emission port 14a at the tip of the case body 14, so the processed portion A and the light collector 9 may be located.
It is preferable that the light collecting body 9 is configured to be movable so that the distance h between and can be matched with the above-mentioned f.

【0025】また、第1の集光体9として上記fが小さ
い(焦点距離が短い)レンズを用いれば、レーザー加工
機1におけるレーザー出射ユニット6を小型のものとす
ることが可能であるので好ましい。
Further, it is preferable to use a lens having a small f (short focal length) as the first condensing body 9 because the laser emitting unit 6 in the laser processing machine 1 can be made small. .

【0026】第1の集光体9によって加工部Aに集光さ
れたレーザーpによって被加工物Wの加工部Aが加工さ
れる際に発生する加工光q(図中、二点鎖線で示す)
が、第1の集光体9を透過して更に上記ベンダーミラー
8を透過した後の光路上、即ち図2においてはベンダー
ミラー8を挟んで第1の集光体9とは正反対の側には、
第2の集光体10が配設される。
The processing light q (indicated by a chain double-dashed line in the figure) generated when the processing portion A of the workpiece W is processed by the laser p focused on the processing portion A by the first light collector 9. )
On the optical path after passing through the first condensing body 9 and further through the bender mirror 8, that is, on the side opposite to the first condensing body 9 across the bender mirror 8 in FIG. Is
The second light collector 10 is provided.

【0027】この第2の集光体10は、加工光qのう
ち、前記加工部Aの中心部aから、加工部Aへ入射する
レーザーpの方向とは正反対の方向に向って発生する光
1 の光軸線α上の位置にその中心がくるように設けら
れる。尚、この光軸線αはベンダーミラー8を透過する
際にベンダーミラー8によって屈折させられて図2のよ
うに位置がズレることもある。この第2の集光体10
も、上記光軸αに沿って可動に設けられていても、或い
は固定的に設けられていてもよいが、可動に設けられて
いるのが好ましい。集光体10を可動に設ける場合、後
述する第1及び第2の輝度センサー12、13との距離
を維持しているのが好ましい。尚、後述する光拡散体1
1は、可動式としても固定式としてもよいが、第2の集
光体10を可動とする場合はその妨げにならないように
しておく。
The second condensing body 10 emits light of the processing light q, which is emitted from the central portion a of the processing portion A in the direction opposite to the direction of the laser p incident on the processing portion A. It is provided so that its center is located on the optical axis α of q 1 . The optical axis α may be refracted by the bender mirror 8 when passing through the bender mirror 8 and the position may shift as shown in FIG. This second light collector 10
Also, although it may be movably provided along the optical axis α or fixedly provided, it is preferably provided movably. When the light collector 10 is movably provided, it is preferable to maintain a distance from first and second brightness sensors 12 and 13 described later. The light diffuser 1 described later
1 may be a movable type or a fixed type, but when the second light condensing body 10 is movable, it should not interfere with the movement.

【0028】上記第2の集光体10の形態も、前記第1
の集光体9と同様、集光できるものであればいかなる形
態のものでもよい。
The form of the second light collector 10 is also the same as that of the first light collector.
Similar to the light condensing body 9 described above, any form may be used as long as it can condense light.

【0029】第2の集光体10も、第1の集光体9と同
様、その焦点距離Fの短いものであれば、レーザー出射
ユニット6を小型化できるので好ましい。
Similarly to the first light collector 9, the second light collector 10 preferably has a short focal length F because the laser emitting unit 6 can be downsized.

【0030】上記第2の集光体10の先であって、ベン
ダーミラー8とは正反対の側には、上記第2の集光体1
0を透過すると共に該集光体10によって集光させられ
つつ進行する加工光qのうち、一特定角度の入射光のみ
を所定の一出射角度を有する出射光q10として透過さ
せ、その他の入射光を内部で散乱させて異なる出射角度
を有する複数の出射光q20として透過させる機能を有す
る光拡散体11が配設される。
The second condensing body 1 is provided on the tip of the second condensing body 10 and on the side opposite to the bender mirror 8.
Of the processing light q that passes through 0 and travels while being collected by the light collector 10, only the incident light of one specific angle is transmitted as the emitted light q 10 having a predetermined one emission angle, and the other incident light is incident. A light diffuser 11 having a function of scattering light internally and transmitting it as a plurality of outgoing lights q 20 having different outgoing angles is provided.

【0031】上記、一特定角度の入射光のみを所定の一
出射角度を有する出射光q10として透過させ、その他の
入射光を内部で散乱させて異なる出射角度を有する複数
の出射光q20として透過させる機能を有する光拡散体1
1としては、例えばオパールガラス、結晶化ガラス等の
多結晶性ガラス、光ファイバーを光軸に沿って多数本束
ねてなるもの、ガラスに多層コーティングを行なって多
重反射をさせるように構成したもの等が挙げられる。こ
れら光拡散体11としては、外観上は乳白色であり、そ
の乳白色の度合いが強いのもほど光拡散性に優れてい
る。上記光拡散体11としては、厚みの厚い(概ね0.
5mm以上である)光拡散層を有するものが好ましい。
所謂曇りガラスも表面に光拡散層を有しており、本発明
の光拡散体11として適用可能であるが、光拡散層の厚
みが薄いため充分な効果が得られない場合もある。
Only the incident light of one specific angle is transmitted as the emitted light q 10 having a predetermined one emission angle, and the other incident light is internally scattered to form a plurality of emitted light q 20 having different emission angles. Light diffuser 1 having a function of transmitting light
Examples of 1 include polycrystalline glass such as opal glass and crystallized glass, a plurality of optical fibers bundled along the optical axis, and a structure in which glass is multilayer-coated for multiple reflection. Can be mentioned. The light diffuser 11 has a milky white appearance, and the lighter the degree of the milky white, the more excellent the light diffusing property. The light diffuser 11 has a large thickness (approximately 0.
Those having a light diffusion layer (having a thickness of 5 mm or more) are preferable.
So-called frosted glass also has a light diffusing layer on the surface and can be applied as the light diffusing body 11 of the present invention. However, the light diffusing layer is so thin that the sufficient effect may not be obtained in some cases.

【0032】図3は図2の光拡散体11周辺に相当する
拡大図である。光拡散体11において、上記、〔一特定
角度の入射光のみを所定の一出射角度を有する出射光q
10として透過させ、その他の入射光を内部で散乱させて
異なる出射角度を有する複数の出射光q20として透過さ
せる〕ことを、図2及び図3に基づいて説明すれば、具
体的には例えば、第2の集光体10を透過して進行する
加工光qのうち、光軸αに対して垂直に配設された平板
状の光拡散体11の下面11aに垂直下方から入射して
くる入射角θ11=90°の入射光のみを、出射角θ12
90°の出射角度の出射光q10として透過させ、その他
90°以外の入射角θ21で入射してくる入射光を光拡散
体11の内部で散乱させ(内部で乱反射させ)て、出射
角θ22=0〜360°の出射角度を有する不特定多数方
向への出射光q20として透過させるということ等をい
う。光拡散体11として平板状のオパールガラス上記光
軸αに対して垂直に配設して用いた場合には、上記具体
例に示す通りの作用を呈する。
FIG. 3 is an enlarged view corresponding to the periphery of the light diffuser 11 of FIG. In the light diffuser 11, as described above, [only the incident light of one specific angle is emitted light q having a predetermined one emission angle.
10 is transmitted, and other incident light is internally scattered to be transmitted as a plurality of emitted lights q 20 having different emission angles. Specifically, for example, , Of the processing light q traveling through the second light collector 10 and advancing from below vertically to the lower surface 11a of the flat light diffuser 11 arranged perpendicular to the optical axis α. Only the incident light with the incident angle θ 11 = 90 °, the output angle θ 12 =
The incident light that is transmitted as the outgoing light q 10 having an outgoing angle of 90 ° and is incident at other incident angles θ 21 other than 90 ° is scattered inside the light diffuser 11 (diffuse reflection inside), and the outgoing angle is It means transmitting as outgoing light q 20 in an unspecified number of directions having an outgoing angle of θ 22 = 0 to 360 °. When a flat opal glass is used as the light diffuser 11 so as to be disposed perpendicularly to the optical axis α, the same action as shown in the above specific example is exhibited.

【0033】本発明においては、光拡散体11は、加工
部中心点から発生し、加工部Aへ入射するレーザーの方
向とは正反対に向かう光の光軸上を進んで光拡散体11
に入射する光のみを特定角度で出射し、それ以外の光を
散乱させて不特定多数の角度方向に出射させることがで
きるように構成され且つ配設されればよく、必ずしも上
記の如き平板状の形状である必要はなく、例えばプリズ
ム状等の形状であってもよく、また必ずしもq1 が90
°の入射角で入射されるものである必要はないと共に、
10も必ずしも90°の出射角で出射されるものである
必要はない。
In the present invention, the light diffuser 11 travels on the optical axis of the light which is generated from the center point of the processed portion and goes in the direction directly opposite to the direction of the laser incident on the processed portion A.
It is sufficient if the structure and arrangement are such that only the light incident on is emitted at a specific angle and the other light is scattered and emitted in an unspecified number of angular directions. The shape does not need to be, but may be, for example, a prism shape, and q 1 is not necessarily 90.
It does not have to be incident at an incident angle of ° and
Also q 10 does not necessarily have to be emitted at an emission angle of 90 °.

【0034】上記光拡散体11より先であって、該光拡
散体11を挟んで第2の集光体10とは正反対の側の、
上記加工部Aの中心点aからの加工光qのうち、前記加
工部Aへ入射するレーザーの方向とは正反対の方向に向
かう光の光軸α上の位置には、第1の輝度センサー12
が配設される。該第1の輝度センサー12が配設される
距離的位置は、上記第2の集光体10から、該集光体1
0の焦点距離Fに相当する距離を隔てた位置とするのが
好ましい。しかし本発明においては上記第1の輝度セン
サー12の第2の集光体10からの距離は上記に限られ
るものではない。勿論、上記第1の輝度センサー12
が、第2の集光体の焦点距離の位置に位置していれば、
加工部Aの像が鮮明に得られるので、輝度センサーによ
る加工光の輝度の検知もより正確に行なえるが、加工部
Aの像が必ずしも鮮明でなくとも、その明るさを輝度セ
ンサーによって検知するのには殆ど差支えない。
Before the light diffuser 11 and on the opposite side of the second light collector 10 with the light diffuser 11 in between,
Of the processing light q from the center point a of the processing portion A, the first brightness sensor 12 is located at the position on the optical axis α of the light that is directed in the direction opposite to the direction of the laser incident on the processing portion A.
Is arranged. The distance position where the first brightness sensor 12 is arranged is from the second light collector 10 to the first light sensor 1.
The positions are preferably separated by a distance corresponding to the focal length F of 0. However, in the present invention, the distance of the first brightness sensor 12 from the second light collector 10 is not limited to the above. Of course, the first brightness sensor 12
Is located at the focal length of the second light collector,
Since the image of the processed part A can be obtained clearly, the brightness of the processed light can be detected more accurately by the brightness sensor, but even if the image of the processed part A is not always clear, the brightness is detected by the brightness sensor. There is almost no difference in this.

【0035】上記第1の輝度センサー12としては、ゲ
ルマニウム(Ge)センサー、pin−photセンサ
ー等、従来公知の輝度の検知できるセンサーを用いるこ
とができるが、ゲルマニウム(Ge)センサーが好まし
い。ゲルマニウム(Ge)センサーは2〜3μmの範囲
の波長の光を検知する他、熱を検知することもできるの
で、加工部の温度変化をモニターすることも可能とな
り、加工部の発光状態だけで加工不良を判定する場合に
比べて判定ミスの起こる可能性を著しく低下せしめてよ
り正確な判定を可能にする。
As the first brightness sensor 12, a conventionally known sensor capable of detecting brightness such as a germanium (Ge) sensor or a pin-photo sensor can be used, but a germanium (Ge) sensor is preferable. The germanium (Ge) sensor not only detects light with a wavelength in the range of 2 to 3 μm, but can also detect heat, so it is possible to monitor the temperature change of the processed part and process only by the light emission state of the processed part. As compared with the case of judging a defect, the possibility of a judgment error is significantly reduced, and more accurate judgment is possible.

【0036】加工部の温度変化をモニターする場合は、
時間の経過に伴う温度変化を記録装置やオシロスコープ
等を用いてモニターする。これはリアルタイムでは行な
えないが、輝度によって判定した結果を確認するための
データとして有効に利用することができる。
When monitoring the temperature change of the processing part,
The temperature change over time is monitored using a recorder or oscilloscope. This cannot be done in real time, but it can be effectively used as data for confirming the result determined by the brightness.

【0037】また、上記第1の輝度センサーに対して、
上記加工光q1 の光軸αとは垂直方向の距離にして所定
間隔dを隔てて第2の輝度センサー13が配設される。
該第2の輝度センサー13も、第1の輝度センサー12
と同様のものを用いることができる。
With respect to the first brightness sensor,
The second luminance sensor 13 is arranged at a predetermined distance d from the optical axis α of the processing light q 1 in the direction perpendicular to the optical axis α.
The second brightness sensor 13 is also the first brightness sensor 12
The same as described above can be used.

【0038】第2の輝度センサー13は、1個だけでな
く2個以上設けられてもよい。その場合、第1の輝度セ
ンサー12からの距離dは全て同じである必要はなく、
全部異なる距離の位置に設けられていても、或いは一部
同じ距離の位置に設けられていてもよい。
The number of the second brightness sensor 13 is not limited to one, but two or more may be provided. In that case, the distances d from the first luminance sensor 12 do not all have to be the same,
They may all be provided at different distance positions, or some of them may be provided at the same distance position.

【0039】上記第1の輝度センサー12と第2の輝度
センサー13との間隔d(mm)は、〔加工状態が良好
である場合の加工部Aにおいて発生する加工光qの径r
(mm)〕×〔第2の集光体10の焦点距離F(m
m)〕/〔第1の集光体の焦点距離f(mm)〕と同じ
か又はそれより大きいことが必要である。ここで、上記
加工良好の場合の加工光qの径r(mm)は、加工条
件、被加工物によって多少変化するが、実際の加工条件
範囲内では最大でも1.5mm程度であるため、上記d
の最小値は上記Fとfとの関係のみに依存する。即ち例
えば、F/f=2ならば、d≧2mmであればよい。d
が上記最小値より小さいと加工不良を正確に判別するこ
とができない。
The distance d (mm) between the first luminance sensor 12 and the second luminance sensor 13 is [the diameter r of the processing light q generated in the processing portion A when the processing state is good.
(Mm)] × [focal length F (m of the second light collector 10
m)] / [focal length f (mm) of the first light collector] or larger. Here, the diameter r (mm) of the processing light q in the case where the above processing is good varies slightly depending on the processing conditions and the workpiece, but within the range of the actual processing conditions, it is about 1.5 mm at the maximum. d
The minimum value of depends only on the relationship between F and f. That is, for example, if F / f = 2, then d ≧ 2 mm. d
Is smaller than the above-mentioned minimum value, it is impossible to accurately discriminate the processing defect.

【0040】また上記dの最大値としては、特に制約は
ないが、あまり大きければ加工不良の正確な判別ができ
ない。しかし、第2の輝度センサー13が出射ユニット
6に設けられる場合は、dの最大値は出射ユニット6の
太さ(径)Dの1/2の範囲内であり、この範囲であれ
ば第2の輝度センサー13を設ける意味が損なわれな
い。
The maximum value of d is not particularly limited, but if it is too large, it is not possible to accurately discriminate the processing defect. However, when the second brightness sensor 13 is provided in the emitting unit 6, the maximum value of d is within a range of 1/2 of the thickness (diameter) D of the emitting unit 6, and within this range, the second value The meaning of providing the brightness sensor 13 is not lost.

【0041】上記、第2の輝度センサー13を設けるの
は、後述するように、この第2の輝度センサー13で検
知した光の輝度と、第1の輝度センサー12で検知した
光の輝度とを対比して、その結果に基づき被加工物の加
工部の加工の良否を判別することを行なうために必要と
されることである。ところで、dが上記最小値より小さ
い範囲内では、実際には加工光q10、q20の両方がある
にも関わらず、加工光q10しか得られず、加工光q20
得られない場合がある。従って、第2の輝度センサー1
3を、上記dの最小値より小さい位置に設けると、第1
の輝度センサー12で検知する光も、第2の輝度センサ
ー13で検知する光も共に加工光q10のものであって両
者の光の輝度に相違がないため、実際には加工不良があ
ってもそれを判別できないということが起こり得るので
あって、これでは本発明の目的を達成できない。
The second brightness sensor 13 is provided so that the brightness of the light detected by the second brightness sensor 13 and the brightness of the light detected by the first brightness sensor 12 will be described later. In contrast, it is necessary to determine the quality of processing of the processed portion of the workpiece based on the result. By the way, in the range where d is smaller than the above minimum value, only the processing light q 10 can be obtained and the processing light q 20 cannot be obtained, although both the processing lights q 10 and q 20 are actually present. There is. Therefore, the second brightness sensor 1
If 3 is provided at a position smaller than the minimum value of d, the first
Both the light detected by the brightness sensor 12 and the light detected by the second brightness sensor 13 are the processing light q 10 , and there is no difference in the brightness of both lights, so there is actually a processing defect. It may happen that even this cannot be discriminated, and this cannot achieve the object of the present invention.

【0042】また、上記とは逆に、dがあまりに大きい
範囲においては加工光q20の減衰が著しく、更には殆ど
得られない場合もある。従って、第2の輝度センサー1
3を、上記dがあまりに大きい位置に設けると、第2の
輝度センサー13で検知される加工光q20が実際の輝度
よりも小さく検知され、その結果、実際には加工不良で
なくとも加工不良と判定してしまうことが起こり得るの
であって、これでは本発明の目的を達成できない。
Contrary to the above, in the range where d is too large, the processing light q 20 is significantly attenuated and, in some cases, it is hardly obtained. Therefore, the second brightness sensor 1
When 3 is provided at a position where d is too large, the processing light q 20 detected by the second brightness sensor 13 is detected to be smaller than the actual brightness, and as a result, the processing light is defective even if it is not actually defective. Therefore, the purpose of the present invention cannot be achieved.

【0043】本発明のレーザー出射機構によれば、第1
の輝度センサー12に到達する加工光は加工部Aの中心
点aから発生する加工光q10であり、第2の輝度センサ
ー13に到達する光は加工部Aの中心点a以外の部位か
ら発生して光拡散体11によって散乱された加工光q20
の一部であるから、加工光qが加工点aを中心とした狭
い範囲の光である場合、即ち加工時の発光の径が小さい
縦長のものである場合には、第1の輝度センサー12に
到達する光の強さに比べて第2の輝度センサー13に到
達する光の強さは弱いものとなる。逆に加工光qが加工
点aを中心として広い範囲に拡がった光である場合、即
ち加工時の発光の径が大きく高さの低い比較的偏平のも
のである場合には、第1の輝度センサー12に到達する
光の強さと第2の輝度センサー13に到達する光の強さ
とはあまり差のないものとなる。
According to the laser emitting mechanism of the present invention, the first
Processing light reaching the brightness sensor 12 of the processing part A is processing light q 10 generated from the center point a of the processing part A, and light reaching the second brightness sensor 13 is generated from a part other than the center point a of the processing part A. Processing light scattered by the light diffuser 11 and then q 20
Therefore, if the processing light q is a light in a narrow range centered on the processing point a, that is, if the processing light q is a vertically long one with a small emission diameter during processing, the first brightness sensor 12 The intensity of the light reaching the second luminance sensor 13 is weaker than the intensity of the light reaching the. On the contrary, when the processing light q is a light that spreads in a wide range around the processing point a, that is, when the processing light q is a relatively flat one with a large emission diameter and a low height, the first brightness There is not much difference between the intensity of light reaching the sensor 12 and the intensity of light reaching the second brightness sensor 13.

【0044】従って、本発明のレーザー出射機構を用い
れば、上記第1の輝度センサー12及び第2の輝度セン
サー13から得られた輝度に関する情報、即ち明るさの
程度が電気信号に変換されたものを、相互に対比してそ
の相違の程度によって加工不良を判別することができ
る。具体的には例えば、上記輝度において両者の比又は
差をとった場合、特に好ましくは両者の比をとった場
合、その値がある基準値以内であれば加工良と判定で
き、ある基準値を超えた場合には加工不良と判定できる
上記基準値が存在するから、上記輝度における両者の比
をもって加工不良を判別するのに利用することができ
る。
Therefore, when the laser emitting mechanism of the present invention is used, information on the brightness obtained from the first brightness sensor 12 and the second brightness sensor 13, that is, the degree of brightness is converted into an electric signal. Can be discriminated from each other and the processing defect can be determined by the degree of the difference. Specifically, for example, when the ratio or difference between the two is taken in the above-mentioned luminance, particularly preferably when the ratio between the two is taken, it can be determined that the processing is good if the value is within a certain reference value, and a certain reference value is set. If it exceeds, there is the above-mentioned reference value that can be determined as a processing defect, and therefore it can be used to determine a processing defect by the ratio of the two in the brightness.

【0045】更に具体的には、上記原理に基づいて、こ
の電気信号を装置内で、実験によって予め判っている基
準値と対比させて加工状態の良否を判別することのでき
る判定機能を有する、例えばコンピューター等の演算装
置を用意しておき、上記各輝度センサー12、13で明
るさの程度が検知されて変換された電気信号を、例えば
必要に応じてアンプ等の増幅器に通した後、上記演算装
置に入力し、この電気信号を演算装置内で、実験によっ
て予め判っている基準値と対比させて加工状態の良否を
判別するようにすることもできる。
More specifically, on the basis of the above-mentioned principle, the electric signal has a judgment function capable of judging whether the machining state is good or bad by comparing the electric signal with a reference value which is known in advance in an experiment. For example, a computing device such as a computer is prepared, and the electric signal converted by detecting the degree of brightness by each of the brightness sensors 12 and 13 is passed through an amplifier such as an amplifier, if necessary. It is also possible to input the electric signal to the arithmetic unit and compare this electric signal with a reference value which is known in advance in the arithmetic unit to judge the quality of the processing state.

【0046】上記基準値は、輝度の比として設定されて
もよいし、或いは輝度の差として設定されてもよい。ま
た、輝度を電気信号に変換した後の電気信号の比として
設定されてもよいし、或いは輝度を電気信号に変換した
後の電気信号の差として設定されてもよい。また輝度を
変換した後の電気信号の比や差として設定される場合
は、基準値としては上記輝度の比又は差の値に変換率を
乗じた値となる。
The reference value may be set as a brightness ratio or a brightness difference. Further, it may be set as the ratio of the electric signal after converting the luminance into the electric signal, or may be set as the difference between the electric signals after converting the luminance into the electric signal. When set as the ratio or difference of electric signals after conversion of luminance, the reference value is a value obtained by multiplying the value of the ratio or difference of luminance by the conversion rate.

【0047】上記基準値は、演算装置としてコンピュー
ターが用いられる場合には、該コンピューター内の記憶
装置に記憶されていてもよいし、或いはコンピューター
本体外であってコンピューター本体と電気磁気的に情報
交換可能な、例えばフロッピーディスク等の記録媒体が
用いられた外部記憶装置に記憶されていてもよい。
When a computer is used as the arithmetic unit, the above reference value may be stored in a storage device in the computer, or may be outside the computer body and exchange information electromagnetically with the computer body. For example, it may be stored in an external storage device using a recording medium such as a floppy disk.

【0048】加工状態の良否の判別結果は、通常、演算
装置に電気的に接続されたCRTディスプレイ等の表示
装置に、文字情報、或いはグラフ等の画像情報として表
示されるように構成され、人がこの情報を目視すること
によって加工状態の良否を認識できるようにしておく。
しかし、本発明においては、加工状態の良否判別結果の
出力態様としては上記に限定されず、上記の他にも、例
えば音響によって良否判別結果を知らせる等、任意の態
様を採用することができる。
The determination result of the quality of the processed state is normally displayed on a display device such as a CRT display electrically connected to the arithmetic unit as character information or image information such as a graph. The user can recognize the quality of the processed state by visually observing this information.
However, in the present invention, the output mode of the quality determination result of the processing state is not limited to the above, and in addition to the above, any mode such as notifying the quality determination result by sound can be adopted.

【0049】[0049]

【作用】次に、本発明のレーザー出射機構の作用を図2
に基づき説明する。レーザー加工機本体(図2には示さ
れていない)から送られてきたレーザーpは、ベンダー
ミラー8の誘電体反射膜面82で反射させられ、鉛直下
方に進み、第1の集光体9に入射する。レーザーpはこ
の第1の集光体9によってその焦点距離fの位置であっ
てレーザーpの光軸線α上に置かれた被加工物Wの加工
部Aに集光させられ、ここで加工が行なわれる。この
際、加工部Aからは火柱が立ち、加工光qが発生する。
この加工光qは第1の集光体9によって平行光とされ、
次いでベンダーミラー8を、その内部で場合によっては
幾分の屈折を伴って透過した後、第2の集光体10に入
射する。
Next, the operation of the laser emitting mechanism of the present invention will be described with reference to FIG.
It will be described based on. The laser p sent from the laser processing machine body (not shown in FIG. 2) is reflected by the dielectric reflecting film surface 82 of the bender mirror 8 and travels vertically downward to reach the first condensing body 9. Incident on. The laser p is focused by the first condensing body 9 on the processing portion A of the workpiece W placed on the optical axis α of the laser p at the position of the focal length f, where the machining is performed. Done. At this time, a pillar of fire rises from the processing portion A, and processing light q is generated.
This processing light q is made into parallel light by the first light collector 9,
It then passes through the bender mirror 8, possibly with some refraction therein, and then enters the second light collector 10.

【0050】加工光qは第2の集光体10によってその
焦点距離Fの位置であって加工光qのうち加工部Aの中
心点aから鉛直上方へ向かう光q1 の光軸線α上に置か
れた第1の輝度センサー12に集光させられようとする
が、上記第2の集光体10と第1の輝度センサー12と
の間にある光拡散体11によって、加工光qのうちその
中心から鉛直上方へ向かう光軸線α上を進む成分q1
上記光拡散体11を、幾分の減衰を伴いながらもq10
してそのままの方向を維持しながら進み、このq10は第
1の輝度センサー12にのみ入射する。
The processing light q is at the position of the focal length F thereof by the second light collector 10, and is on the optical axis α of the light q 1 of the processing light q which goes vertically upward from the center point a of the processing portion A. Although it is about to be condensed on the placed first luminance sensor 12, the light diffuser 11 between the second condenser 10 and the first luminance sensor 12 causes the processing light q The component q 1 traveling on the optical axis α extending vertically upward from the center travels through the light diffuser 11 while maintaining the same direction as q 10 with some attenuation, and this q 10 is the first It is incident only on the brightness sensor 12 of.

【0051】しかし加工光qのうち上記q1 以外の成分
であるq2 は、光拡散体11によって拡散され、光拡散
体11の全域に亘って等分の輝度を示すぼんやりした光
20となって、その一部が第1の輝度センサー12にも
第2の輝度センサー13にも等しい輝度の光として入射
する。
However, q 2 which is a component other than the above q 1 in the processing light q is diffused by the light diffuser 11 and becomes a dim light q 20 showing equal brightness over the entire area of the light diffuser 11. Then, a part thereof enters the first brightness sensor 12 and the second brightness sensor 13 as light having the same brightness.

【0052】従って、図4(a)に示すように、加工光
qがq1 の成分しか有しない、即ち加工部中心点aから
レーザー照射方向に沿う線を軸としてその回りへの広が
りの度合いが小さい光である場合は、図4(b)のよう
に、第1の輝度センサー12で検知するq10の輝度は、
第2の輝度センサー13で検知するq20の一部の輝度に
比べて極めて大きいものとなる。逆に、図5(a)に示
すように、加工光qがq1 の成分と共にq2 の成分も有
する、即ちレーザー照射方向を軸としてその回りへの広
がりの度合いが大きい光である場合は、図5(b)のよ
うに、第1の輝度センサー12で検知するq10の輝度
は、第2の輝度センサー13で検知するq20の一部の輝
度に比べてあまり大きくないものとなる。
Therefore, as shown in FIG. 4A, the processing light q has only a component of q 1 , that is, the degree of spread around the processing portion center point a with a line along the laser irradiation direction as an axis. Is small light, the brightness of q 10 detected by the first brightness sensor 12 is as shown in FIG.
This is extremely large compared to the brightness of a part of q 20 detected by the second brightness sensor 13. On the contrary, as shown in FIG. 5A, when the processing light q has a q 1 component as well as a q 2 component, that is, when the processing light q has a large degree of spread around the laser irradiation direction as an axis, As shown in FIG. 5B, the brightness of q 10 detected by the first brightness sensor 12 is not so large as the brightness of a part of q 20 detected by the second brightness sensor 13. .

【0053】そして上記q1 やq2 、従ってまたq10
20の絶体値は加工条件や被加工物の種類に依存し、例
えばレーザー出力が2倍になればq10もq20も2倍にな
るというように、加工条件等に応じて変化するが、q10
とq20との比は加工条件や被加工物の種類に依存せず常
に一定に近いため、q10とq20との比の値を用いてこの
値をある基準値と対比して判定すれば、たとえ加工条件
等が変わっても加工状態の良否を正確に判定することが
できるという、従来は不可能であったことが可能とな
る。本発明における加工不良判別機構は、上記のように
して加工不良を判別することを可能にしたものである。
The absolute values of q 1 and q 2 , and hence q 10 and q 20 depend on the processing conditions and the kind of the workpiece. For example, if the laser output is doubled, both q 10 and q 20 It depends on the processing conditions, such as doubling, but q 10
Because the ratio of the q 20 is close to the always constant without depending on the type of machining conditions and the workpiece, it is determined in comparison with a reference value in this value with the value of the ratio of the q 10 and q 20 For example, even if the processing conditions are changed, it is possible to accurately judge the quality of the processing state, which is possible in the past. The processing defect determination mechanism according to the present invention makes it possible to determine a processing defect as described above.

【0054】上記基準値を設定する目安としては、図4
(b)に示されるような、加工状態良好の時に得られる
10とq20の各輝度(δ1 )、(δ2 )の比の値(δ1
/δ2 )と、図5(b)に示されるような、加工状態不
良の時に得られるq10とq20の各輝度(δ1 )、
(δ2 )の比の値(δ1 /δ2 )の間であればよい。
尚、加工不良の際の発光が示す(δ1 /δ2 )には幾種
類かあるが、その中でも加工状態良好の際に示す(δ1
/δ2 )に最も近い値を示すものを予め実験等によって
知っておき、その値を上記加工状態不良の時に得られる
(δ1 /δ2 )として、基準値を設定するのが、正確な
判定を行なうために不可欠なことである。
As a guide for setting the above-mentioned reference value, see FIG.
As shown in (b), the value of the ratio of the brightnesses (δ 1 ) and (δ 2 ) of q 10 and q 201 ) obtained when the processing state is good (δ 1
/ Δ 2 ) and the respective brightnesses (δ 1 ) of q 10 and q 20 obtained when the processing state is poor, as shown in FIG.
It suffices if it is between the value (δ 1 / δ 2 ) of the ratio of (δ 2 ).
There are several types of light emission (δ 1 / δ 2 ) when processing is defective, and among them, when the processing state is good (δ 1
It is accurate to set the reference value by knowing the value that is closest to / δ 2 ) in advance through experiments, etc., and setting that value as (δ 1 / δ 2 ) obtained when the processing state is defective. It is essential for making a judgment.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の、加工不
良判別機構を備えた加工用レーザー出射機構は、レーザ
ーによって被加工物が加工される際に加工部から発生す
る加工光の光路上に、第1及び第2の集光レンズを配
し、該第2の集光レンズの先に、一特定角度の入射光の
みを所定の一出射角度を有する出射光として透過させ、
その他の入射光を内部で散乱させて異なる出射角度を有
する複数の出射光として透過させる機能を有する光拡散
体を配し、更に該光拡散体の先であって上記加工部の中
心点からの加工光のうち、前記加工部へ入射するレーザ
ーの方向とは正反対の方向に向かう光の光軸上の位置
と、それと所定間隔を隔てた位置とに、少なくとも2個
の輝度センサーを配してなる構成を有するので、上記2
つの輝度センサーで検知した輝度を、例えばそれらの比
又は差として、ある判定基準値と対比することによっ
て、加工条件等に影響されることなく、火柱の発光の形
状を、加工状態の良否を正確に反映した値に2値化する
ことができる。
As described above, according to the present invention, the processing laser emitting mechanism provided with the processing defect determining mechanism is on the optical path of the processing light generated from the processing part when the workpiece is processed by the laser. A first condenser lens and a second condenser lens, and transmits only an incident light of one specific angle as an emission light having a predetermined one emission angle at the tip of the second condenser lens,
A light diffuser having a function of scattering other incident light internally and transmitting it as a plurality of emitted lights having different emission angles is arranged, and further from the center point of the processed portion at the tip of the light diffuser. Of the processing light, at least two brightness sensors are arranged at a position on the optical axis of the light that is directed in the direction opposite to the direction of the laser that is incident on the processing section and at a position that is separated from it by a predetermined distance. Since it has the following configuration,
By comparing the brightness detected by two brightness sensors, for example, as a ratio or difference between them, with a certain judgment reference value, the shape of the light emission of the pillar of fire can be accurately determined without being affected by the processing conditions. Can be binarized to the value reflected in.

【0056】従って、本発明の機構を用いれば、如何な
る加工条件が用いられた場合でも、判定基準値を一定の
値に固定したままで加工状態の良否を判別することが可
能となる。
Therefore, by using the mechanism of the present invention, it is possible to determine whether the machining state is good or bad, even if any machining condition is used, with the determination reference value being fixed to a constant value.

【0057】また、加工時に発生する火柱の発光の輝度
を検知するものであるので、加工状態の良否の判別は加
工時に同時に行なうことができる。
Further, since the brightness of the light emission of the fire pillar generated during the processing is detected, the quality of the processed state can be determined at the same time during the processing.

【0058】而して、本発明の機構を採用すれば、レー
ザー加工状態の良否の判別を、迅速且つ正確に行なうこ
とができるので、加工効率を格段に向上することができ
るという効果を奏する。
If the mechanism of the present invention is adopted, the quality of the laser processing state can be determined quickly and accurately, so that the processing efficiency can be remarkably improved.

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

【図1】本発明の加工不良判別機構を備えた加工用レー
ザー出射機構が適用されるレーザー加工機の例を示す概
略図である。
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a laser processing machine to which a processing laser emitting mechanism having a processing defect determination mechanism of the present invention is applied.

【図2】本発明の加工不良判別機構を備えた加工用レー
ザー出射機構の概略縦断面図である。
FIG. 2 is a schematic vertical cross-sectional view of a processing laser emission mechanism including a processing defect determination mechanism of the present invention.

【図3】図2の光拡散体の周辺を示す拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view showing the periphery of the light diffuser of FIG.

【図4】火柱が縦に細長い発光の形状を示す場合の輝度
の空間分布の例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a spatial distribution of luminance in the case where a pillar of fire has a vertically elongated light emission shape.

【図5】火柱がフュームを伴って拡がった発光の形状を
示す場合の輝度の空間分布の例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a spatial distribution of brightness when a pillar of fire shows a shape of light emission expanded with fumes.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザー加工機 2 加工機本体 3 レーザー発振器 4 入射ユニット 5 光ファイバー 6 出射ユニット 7 加工不良判別機構を備えたレーザー出射機構 8 ベンダーミラー 81 基体 82 誘電体反射膜 9 第1の集光体 10 第2の集光体 11 光拡散体 12 第1の輝度センサー 13 第2の輝度センサー 14 ケース体 p レーザー光 q 加工光 q1 加工部中心からレーザー入射方向と正反対方向に
向かう加工光成分 q2 1 以外の加工光成分 q101 が光拡散体を透過後の光 q202 が光拡散体を透過後の光 W 被加工物 A 加工部 a 加工部の中心点 α q1 の光軸線
1 Laser Processing Machine 2 Processing Machine Main Body 3 Laser Oscillator 4 Incident Unit 5 Optical Fiber 6 Emission Unit 7 Laser Emission Mechanism Equipped with Machining Failure Detection Mechanism 8 Bender Mirror 81 Base Body 82 Dielectric Reflective Film 9 First Condenser 10 2nd Condenser 11 Light diffuser 12 First luminance sensor 13 Second luminance sensor 14 Case body p Laser light q Processing light q 1 Processing light component going from the center of the processing part to the direction opposite to the laser incident direction q 2 q 1 Processed light components other than q 10 q 1 is light after passing through the light diffuser q 20 q 2 is light after passing through the light diffuser W Workpiece A Processed portion a Optical axis of the processing point α q 1

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01S 3/101 9219−2H G02B 7/18 702 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location H01S 3/101 9219-2H G02B 7/18 702

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザー加工機において、発光部から発
光されて進行するレーザーの光路上に、該レーザーを反
射し且つ該レーザーによって被加工物が加工される際に
加工部から発生する加工光を透過することのできる誘電
体反射膜が設けられてなるベンダーミラーを配し、上記
ベンダーミラーによって反射されて進行するレーザーの
光路上に第1の集光体を配し、上記加工光が上記ベンダ
ーミラーを透過した後の光路上に、第2の集光体を配
し、該第2の集光体の先に、一特定角度の入射光のみを
所定の一出射角度を有する出射光として透過させ、その
他の入射光を内部で散乱させて異なる出射角度を有する
複数の出射光として透過させる機能を有する光拡散体を
配し、更に該光拡散体の先であって上記加工部の中心点
からの加工光のうち、前記加工部へ入射するレーザーの
方向とは正反対の方向に向かう光の光軸上の位置に第1
の輝度センサーを配し、該第1の輝度センサーに対し
て、上記光軸とは垂直方向の距離にして所定間隔を隔て
て少なくとも1つの第2の輝度センサーを配してなる構
成を有することを特徴とする加工不良判別機構を備えた
加工用レーザー出射機構。
1. In a laser processing machine, a processing light that reflects the laser and is emitted from the processing section when the workpiece is processed by the laser is provided on the optical path of the laser that is emitted from the light emitting section and travels. A bender mirror provided with a dielectric reflection film capable of transmitting light is arranged, and a first condensing body is arranged on an optical path of a laser which is reflected by the bender mirror and travels, and the processing light is the bender. A second condensing body is arranged on the optical path after passing through the mirror, and only the incident light of one specific angle is transmitted to the tip of the second condensing body as the outgoing light having a predetermined one outgoing angle. A light diffusing body having a function of scattering other incident light internally and transmitting as a plurality of outgoing light having different outgoing angles, and further, at the tip of the light diffusing body and at the center point of the processed portion. Out of the processing light from The first position is on the optical axis of the light that is directed in the direction opposite to the direction of the laser incident on the processing portion.
And a second brightness sensor at a predetermined distance from the optical axis with respect to the first brightness sensor. A laser emission mechanism for processing equipped with a processing defect determination mechanism characterized by.
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