JPH04118193A - レーザ加工装置の保護ガラス監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はレーザ加工装置の保護ガラス監視装置に関し、
特にレーザ出射部に設けられた保護ガラスの汚れや破損
の状態を加工時に観察できるレーザ加工装置の保護ガラ
スの監視装置に関するものである。

〔従来の技術〕

レーザ加工装置のレーザ光出射部には、レンズを被加工
物からのスパッタ等から保護する目的て保護ガラスが配
設される。ところが保護ガラス自体に汚れや破損が生じ
ると、レーザ光の透過率が悪くなり、被加工物へのレー
ザ光の出力が低下して加工不良が起きるので、保護ガラ
スの状態を常に最適な状態に維持する必要がある。その
ためには保護ガラスの状態を定期的に検査する必要があ
る。

従来のレーザ加工装置の保護ガラスを検査する装置の一
例としては、特開昭６０−２７４８９号公報に開示され
る。この従来装置は、レーザ溶接装置のノズルの先端孔
に対向して配置され且つ投光を行い、その反射光を受光
する機能を備えた検出装置を設け、この検出装置によっ
て保護ガラス等に付着する汚物を検出し、当該検出信号
を判定回路で基準値と比較し保護ガラスの状態の良否を
判定して出力装置にその結果を出力するように構成され
る。この装置では、レーザ光が出射されるノズルの先端
孔を利用して保護ガラスに対し光を照射しその反射光を
取り入れて保護ガラスにおけるレーザ光透過を妨げる障
害物を検出するようにしている。従って、この保護ガラ
スの検査装置の構成では、レーザ加工が実施されない時
に定期的に行われる。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述した従来装置によれば、次のような第１〜第５の問
題が生じる。

第１に、ノズル先端の孔から保護ガラスを覗きこむとい
う検出装置の配置上の制約、及び汚れに関する情報の取
出し方の制約に起因してレーザ加工中に保護ガラスの汚
れを検出することができないという不具合がある。迅速
に且つ適切なタイミングで保護ガラスの汚れ状態を知る
必要かあるという観点から、レーザ加工中に保護ガラス
の汚れを検査できるということは非常に重要である。

第２に、検出装置で取出された汚れに関するレベル信号
を基準となる指定値と比較するだけであるので、保護ガ
ラスの汚れの内容を知ることができないという不具合が
ある。すなわち、大きなスパッタによる汚れか、又は粉
末状な汚れかを知ることができない。加工の種類又は被
加工物が異なる場合、あるいは微細な加工を行うという
場合、汚れの内容についての正確な情報を得ることが要
求される。

第３に、また保護ガラスにひび割れ等の破損が存在した
場合にもこれを検出することが困難である。

第４に、レーザ光を出射するピンホールの如きノズルの
先端孔を介して保護ガラスの汚れ情報を取出すように構
成しているので、検出装置で検出できる保護ガラス上の
範囲が制限を受け、保護ガラスにおける非常に狭い範囲
しか検出することができないという不具合がある。従来
装置によれば、実際上、保護ガラスの全面の汚れを見る
ことは不可能である。

第５に、保護ガラスの汚れを光の反射作用を利用して障
害物としてのみ検出し、判定回路で検出信号と指定値と
を比較して良否の判断を行うだけであるから、汚れの程
度を正確に知ることができないという不具合がある。

またレーザ加工装置では、保護ガラスの汚れ状態の観察
をレーザ加工中に行えるようにすると共に、被加工物の
レーザ光による加工状態も同時に観察できるようにする
ことが望ましい。

本発明の目的は、上記問題に鑑み、特にレーザ加工中で
あっても正確に且つ容易に保護ガラスの汚れ状態を観察
することができ、また保護ガラスの汚れ状態の内容及び
程度を正確に知ることができ、更に保護ガラスの全面の
汚れ状態を知ることのできるレーザ加工装置の保護ガラ
ス監視装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、保護ガラスの汚れ状態と被加工物
における加工部の加工状態とを同時に観察することので
きるレーザ加工装置の保護ガラス監視装置を提供するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る第１のレーザ加工装置の保護ガラス監視装
置は、レーザ発振器から出射されたレーザ光を集光レン
ズで集光して被加工物に照射し、レーザ加工を行うよう
に構成され、集光レンズと被加工物との間に集光レンズ
を保護するための保護ガラスを備えたレーザ加工装置に
おいて、保護ガラスの被加工物側の面が集光レンズの焦
点位置となる位置関係を形成する反射ミラーを配置し、
集光レンズを通して且つ反射ミラーを用いて保護ガラス
を見るための装置を設けるように構成される。

本発明に係る第２のレーザ加工装置の保護ガラス監視装
置は、前記第１の構成において、前記反射ミラーにおけ
るレーザ光が通過する箇所に孔が形成されることを特徴
とする。

本発明に係る第３のレーザ加工装置の保護ガラス監視装
置は、前記第２の構成において、保護ガラスを見るため
の前記装置により、保護ガラスを見ると共に、反射ミラ
ーの前記孔を通して被加工物の加工面を見るように構成
したことを特徴とする。

本発明に係る第４のレーザ加工装置の保護ガラス監視装
置は、前記第１〜第３のいずれか１つの構成において、
反射ミラーが凸面ミラーで形成されることを特徴とする
。

本発明に係る第５のレーザ加工装置の保護ガラス監視装
置は、前記第１〜第４のいずれか１つの構成において、
保護ガラスの監視がレーザ加工中に行われることを特徴
とする。

本発明に係る第６のレーザ加工装置の保護ガラス監視装
置は、前記第１〜第４のいずれか１つの構成において、
反射ミラーを出し入れ自在にする機構を有し、レーザ加
工時には反射ミラーを外に出し、非レーザ加工時には反
射ミラーを所定箇所に設置して監視を行うようにしたこ
とを特徴とする。

本発明に係る第７のレーザ加工装置の保護ガラス監視装
置は、前記第２又は第３の構成において、反射ミラーを
保護するミラー保護部材を設け、このミラー保護部材は
出し入れ自在に構成されることを特徴とする。

本発明に係る第８のレーザ加工装置の保護ガラス監視装
置は、前記第１〜第７のいずれか１つの構成において、
保護ガラスを見るための装置が、カメラとモニタ装置に
よって構成されることを特徴とする。

〔作用〕

本発明によるレーザ加工装置の保護ガラス監視装置では
、レーザ光を集光して被加工物に照射せしめる集光レン
ズを通して保護ガラスを観察するための光学系の構成を
採用し、保護ガラスを観察するための装置として好まし
くは撮像装置であるカメラとモニタ装置とを使用し、且
つ前記カメラで保護ガラスの下面の像を得ることができ
るように所定の配置関係で反射ミラーを配設するように
した。実際上、反射ミラーは保護ガラスと被加工物の間
のほぼ中間位置に設置される。

反射ミラーは通常のミラーでも良いが、レーザ光の通過
する箇所に孔をあけたリング形状に形成するのが好まし
い。かかる形状にすれば、レーザ光により加工を行う時
にも反射ミラーをその設置位置に配設したままに保持す
ることができる。そして、前記モニタ装置で保護ガラス
を監視する時には、反射ミラーによって決まる領域で保
護ガラスの汚れの内容と程度を観察することができ、且
つ前記の孔部分で決まる領域で被加工物の加工面を観察
することができる。特にかかる観察をレーザ加工中に行
うことができる。また非加工中に行うことができるのは
勿論である。

反射ミラー及び保護ガラスを見るための装置を用いて集
光レンズを通して保護ガラスを見る構成によれば、反射
ミラーで決まる視野により保護ガラスの下面の相当に広
い領域の汚れを明瞭に観察することが可能になった。特
に凸面ミラーで反射ミラーを形成すれば、保護ガラスの
下面全部を見ることも可能である。こうして保護ガラス
における汚れ及び破損等の情報を正確に得ることができ
る。

更に反射ミラー自体が汚れることを防止するために、出
し入れ自在の構成を採用するか又はシャッタ部材を設け
る。これによれば、常に明瞭な保護ガラス等の画像を得
ることができる。

〔実施例〕

以下に、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する
。

第１図は本発明に係るレーザ加工装置の保護ガラス監視
装置の第１実施例を示す。本図において、１はレーザ加
工装置の一部を示し、レーザ光が出射されるノズルであ
る。ノズル１内にはレーザ光を被加工物の所定表面に集
束させる集光レンズ２が配置され、図中その下側に位置
に保護ガラス３が配設されている。ノズル１の先部には
孔１ａが形成され、この孔１ａからレーザ光が外部に放
射される。ノズル１の先部の孔１ａに対向させて被加工
物４が配置される。保護ガラス３は、ノズル１において
スリットと取付は溝を利用して装着され、出し入れ自在
であり、この構成を利用して汚れの程度がひどくなった
保護ガラス３を交換することができる。

５はレーザ発振器であり、レーザ発振器５からはレーザ
光６が出力される。レーザ発振器５から出力されたレー
ザ光６は、レーザ光のみを反射する反射ミラー７によっ
て集光レンズ２の方向に反射される。集光レンズ２に向
かうレーザ光は集光レンズ２で集束され、保護ガラス３
を透過し、孔１ａを通過し、被加工物４の所定の箇所に
照射される。レーザ光６は集光レンズ２の集光作用で被
加工物４の配置箇所で焦点を結ぶように設定されている
。

ノズル１の先端部の孔１ａの周辺部の壁部１ｂの内面に
は、平板状の反射ミラー８が配設される。

反射ミラー８は正面形状がリング状の形状を有しており
、中央部の孔は孔１ａと一致しており、その直径はａで
ある。また反射ミラー８の配置位置は、保護ガラス３の
下面と反射ミラー８の反射面との距離すが、反射ミラー
８の反射面と被加工物４の表面との距離にほぼ等しくな
るように設定される。すなわち、反射ミラー８は保護ガ
ラス３と被加工物４との間においてそのほぼ中間位置に
配設されている。この配置関係により、保護ガラス３と
集光レンズ２に関して、保護ガラス３の下面が集光レン
ズ２の焦点位置になるという関係が生じる。

かかる反射ミラー８に対して、反射ミラー７のレンズ２
側とは反対側の位置に光学カメラ９を配置し、カメラ９
で反射ミラー８に映る像を撮像するようにする。反射ミ
ラー７では、前述の通りレーザ光２を反射するが、撮像
のための光を透過する。従って、反射ミラー８に映る像
及び孔１ａを通して見ることのできる被加工面に関する
像をカメラ９で撮像することができる。カメラ９で撮像
された反射ミラー８の映像情報等はモニタ装置１０に与
えられ、このモニタ装置１０の画面１０ａに表示される
。

第２図はモニタ装置１０の画面１０ａに映し出された画
像を示す。第２図において１１は反射ミラー８の孔及び
ノズル１の先端部の孔１ａを通して見ることのできる被
加工物４の加工面を示す像である。１２は反射ミラー８
に映し出される像で、保護ガラス３の下面の状態を示す
像である。こうして、モニタ装置１０では、領域１１で
被加工物４の加工面の加工状態を観察することができ、
領域１２で保護ガラス３の下面の汚れの内容及び程度、
更に破損等を観察することができる。以上の構成によれ
ば、カメラ９によって集光レンズ２の図中上側より監視
すべき像を取り入れるように構成しているため、レーザ
加工の最中においてモニタ装置１０で、加工状態と保護
ガラス２の汚れ状態に関して観察することが可能となる
。また第１図に示される構成では、反射ミラー８に関し
平面状の反射面を有し且つ中央孔を有したミラーを使用
するようにしたため、保護ガラス３の中央部を見ること
ができないが、保護ガラス３の周辺部については相当広
い領域を見ることができる。なお、上記構成では、特に
保護ガラス３の下面が焦点位置になるように設定された
反射ミラー８を設けたため、保護ガラス３の下面の像を
鮮明に見ることができた。反射ミラー８が設けられない
場合には、集光レンズ２のレンズ作用で保護ガラス３の
下面の状況を鮮明に見ることはできない。

次に本発明の第２実施例を第３図に基づいて説明する。

第２図は前記ノズル１の部分を示す断面図であり、第１
図に示した要素と同一の部分には同一の符号を付してい
る。この実施例では、リング状の反射ミラー８の代わり
に、反射面が凸面状に形成された反射ミラー１８を配設
した。このように反射ミラー１８の反射面を凸面状に形
成すると、カメラ９で捕らえることのできる範囲、すな
わちモニタ装置１０の領域１２で見ることのできる保護
ガラス３の範囲が拡大される。適宜に凸状反射面を形成
すれば、保護ガラス３の下面のほぼ全面を見ることがで
きる。第３図中、１９は観察できる範囲を示している。

第４図は本発明の第３実施例を示す。前記の実施例では
、特にレーザ加工装置の加工中に保護ガラス３を観察で
きる構成を示していた。本実施例では、専らレーザ加工
以外の時に保護ガラス３を観察するための構成を示す。

カメラ９やモニター装置１０等の基本的な構成は前記の
実施例の場合と同じであるので、その図示を省略する。

この実施例では、反射ミラー８に相当する反射ミラー２
８を設けている。反射ミラー２８は大型で且つ平板状に
形成され、上面に反射面を有し、ノズル２１に形成され
たスリット及び取付は溝を利用して装着自在である。以
上の構成によれば、レーザ加工時には反射ミラー２８は
外部に取出されて当該レーザ加工を実施し、非レーザ加
工時に反射ミラー２８を差し入れて、保護ガラス３の下
面の汚れ等をモニタ装置１０で観察するようにする。こ
の場合には被加工物４の加工面を見ることができないが
、保護ガラス３の下面については全面を観察することが
できる。またレーザ加工時には観察用の反射ミラー２８
は取り除かれているので、加工中のスパッタ等で汚され
ることがない。なお２９は保護ガラスの観察範囲である
。

次に第５図及び第６図に基づいて本発明の第４実施例に
ついて説明する。この実施例では第１実施例の構成にお
いて反射ミラー８の反射面を保護するためのシャッタ又
は絞り等のミラー保護部材を設けた点に特徴がある。図
示されるミラー保護部材１３は、シャッタ形式の保護部
材である。ノズル１の先部で対向する位置に２つのスリ
ットを形成し、これらのスリットから、第６図に示す如
く２つに分割されたミラー保護部材半体１３Ａと１３Ｂ
を挿入するように構成される。実際はミラー保護部材１
３を開閉する開閉装置が必要であるが、この装置は任意
に設計できるので図示を省略する。ミラー保護部材半体
１３Ａ、１３Ｂが一体になると、第１実施例の場合のミ
ラーと部分的に同じ形状になる。すなわち中央部に所定
の孔を有したリング状の形状となり、反射ミラー８の反
射面を覆い、反射面が汚れるの防止することが可能とな
る。

なお本発明では、ＴＶシステムを利用したモニタ装置１
０で監視するように構成したが、ファインダを設けて目
視で観察できるように構成することもできる。また、モ
ニタ装置１０に単に映し出すだけではなく、画像処理装
置を付設することにより、カメラ９で得られた画像情報
を画像処理で解析し、保護ガラス３の汚れの状況を定量
的に又は数値的に判断するように構成することも可能で
ある。

上記において種々の実施例について説明したが、各実施
例は任意に組み合わせて構成することができるのは、勿
論である。

〔発明の効果〕

以上の説明で明らかなように本発明によれば、保護ガラ
スの広い範囲にわたって明瞭な画像を得ることができ、
そのため保護ガラスの下面の汚れの内容及び程度を明瞭
に観察することができ、更に破損の情報を得ることがで
きる。反射ミラーに凸面を使用する場合には保護ガラス
の全面を観察することが可能となる。特に本発明によれ
ば、レーザ加工を行っていないときは勿論のこと、レー
ザ加工を行っている時にも保護ガラスの汚れの状態等を
観察することができ、レーザ加工装置の実施において迅
速に且つ適切な判断を得ることかできる。リング形状の
反射ミラーを用いるように構成したものでは、１台のモ
ニタ装置で保護ガラスの汚れ等と被加工物の加工面の状
態についての情報を得ることができ、極めて効率良く加
工作業の重要情報を得ることができる。また反射ミラー
を出し入れ自在としたもの、あるいはシャッタ部材を設
けたものでは、反射ミラー自体の汚れを防止することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るレーザ加工装置の保護ガラス監視
装置の第１実施例を示す図、第２図はモニタ装置の表示
画面の映像を示す図、第３図は保護ガラス監視装置の第
２実施例を示す要部断面図、第４図は保護ガラス監視装
置の第３実施例を示す要部断面図、第５図は保護ガラス
監視装置の第４実施例を示す要部断面図、第６図はミラ
ー保護部材の正面図である。 〔符号の説明〕 １．２１・ １ａ・・ｅ ２・・・拳 ３・−・・ ４・・・・ ５・・φ・ ６・・・・ ７・・１ ８．１８゜ ９・・・ ノズル ノズルの先端孔 集光レンズ 保護ガラス 被加工物 レーサ発振器 レーザ光 反射ミラー ・・・反射ミラー カメラ １０・・・・・モニタ装置 １１・・・・・加工面を示す領域 １２・・・・・保護ガラスを示す領域 １３・・・・・シャッタ部材

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザ発振器から出射されたレーザ光を集光レン
   ズで集光して被加工物に照射し、レーザ加工を行うよう
   に構成され、前記集光レンズと前記被加工物との間に集
   光レンズを保護するための保護ガラスを備えたレーザ加
   工装置において、前記保護ガラスの被加工物側の面が前
   記集光レンズの焦点位置となる位置関係を形成する反射
   ミラーを配置し、前記集光レンズを通して且つ前記反射
   ミラーを用いて前記保護ガラスを見るための装置を設け
   たことを特徴とするレーザ加工装置の保護ガラス監視装
   置。
2. （２）請求項１記載のレーザ加工装置の保護ガラス監視
   装置において、前記反射ミラーは、前記レーザ光が通過
   する箇所に孔が形成されることを特徴とするレーザ加工
   装置の保護ガラス監視装置。
3. （３）請求項２記載のレーザ加工装置の保護ガラス監視
   装置において、前記保護ガラスを見るための前記装置に
   より、前記保護ガラスを見ると共に、前記反射ミラーの
   前記孔を通して前記被加工物の加工面を見るように構成
   したことを特徴とするレーザ加工装置の保護ガラス監視
   装置。
4. （４）請求項１〜３のいずれか１項に記載のレーザ加工
   装置の保護ガラス監視装置において、前記反射ミラーは
   凸面ミラーであることを特徴とするレーザ加工装置の保
   護ガラス監視装置。
5. （５）請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーザ加工
   装置の保護ガラス監視装置において、保護ガラスの監視
   はレーザ加工中に行われることを特徴とするレーザ加工
   装置の保護ガラス監視装置。
6. （６）請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーザ加工
   装置の保護ガラス監視装置において、前記反射ミラーを
   出し入れ自在にする機構を有し、レーザ加工時には反射
   ミラーを外に出し、非レーザ加工時には反射ミラーを所
   定箇所に設置して監視を行うようにしたことを特徴とす
   るレーザ加工装置の保護ガラス監視装置。
7. （７）請求項２又は３記載のレーザ加工装置の保護ガラ
   ス監視装置において、前記反射ミラーを保護するミラー
   保護部材を設け、このミラー保護部材は出し入れ自在に
   構成されることを特徴とするレーザ加工装置の保護ガラ
   ス監視装置。
8. （８）請求項１〜７のいずれか１項に記載のレーザ加工
   装置の保護ガラス監視装置において、前記保護ガラスを
   見るための装置は、カメラとモニタ装置によって構成さ
   れることを特徴とするレーザ加工装置の保護ガラス監視
   装置。