JPH05277775A

JPH05277775A - レーザ加工装置

Info

Publication number: JPH05277775A
Application number: JP4077890A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Yoshitani; 克美吉谷; Hiromi Nishimura; 広海西村; Hideki Fukusono; 秀樹福園
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1992-03-31
Filing date: 1992-03-31
Publication date: 1993-10-26

Abstract

(57)【要約】【目的】レーザ光の漏洩を簡単で確実に防止する。【構成】加工用レーザ光L₁を出力する加工用レーザ発
振器1 と、その加工用レーザ光L₁を入射側から出射側ま
で伝送する光ファイバー3 と、出射側にて加工用レーザ
光L₁を加工点9 に集光して熱加工を行う加工光学系6
と、を有し、加工用レーザ光L₁とは波長の異なる光ファ
イバー3 の入射側に導いて伝送する検知用レーザ光L₃を
出力する検知用レーザ発振器13と、この検知用レーザ光
L₃を再び入射側に戻り得るよう反射させる出射側の加工
光学系6 内に設けたミラー16と、入射側に戻って来た検
知用レーザ光L₃の強度又は有無を検知して加工用レーザ
発振器1 の出力を停止させるための信号を出す検知器17
と、を付加した構成になっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバーを用いて
溶接、切断、穴あけ等を行うレーザ加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のレーザ加工装置として、
図５に示すような構成のものが存在する。

【０００３】加工用レーザ発振器1 から出力された例え
ばＹＡＧレーザのような加工用レーザ光L₁は、ファイバ
ー入射レンズ2 により集光され、光ファイバー3 の入射
側の端部に接続された入射コネクタ4 から光ファイバー
3 に入射される。ここで、ファイバー入射レンズ2 は、
実際には加工用レーザ発振器1 内に収容されており、従
って入射コネクタ4 は加工用レーザ発振器1 に結合され
ている。そして、光ファイバー3 を通って伝送された加
工用レーザ光L₁は、光ファイバー3 の出射側の端部に接
続された出射コネクタ5 から出射される。出射コネクタ
5 には加工光学系6 が結合されており、加工用レーザ光
L₁は、この加工光学系6 内のコリメートレンズ7 により
一旦平行光にされた後、集光レンズ8 により加工点9 に
集光され、加工物10を熱加工するようになっている。

【０００４】また、他の従来例として、図６に示すよう
な構成のものも存在する。このものは、上記図５のレー
ザ加工装置において、加工物10のどの位置に加工用レー
ザ光L₁が集光されているか、つまり加工点9 の位置が確
認できる位置確認用レーザ光L₂を組み込んだものであ
る。

【０００５】加工用レーザ光L₁は、例えばＹＡＧレーザ
の場合は波長が1.06μm であって人間の目には見えない
光であるので、前記位置確認用レーザ光L₂には、通常赤
色をした可視のレーザ光、例えばＨｅ−Ｎｅレーザ（波
長632.8nm)や赤色半導体レーザＬＤ（波長670nm)等が使
用される。

【０００６】この位置確認用レーザ光L₂は、位置確認用
レーザ光発振器11から出力されて加工用レーザ光L₁の光
路上に置かれたミラー12により反射されるが、このミラ
ー12には位置確認用レーザ光L₂の波長は全反射し、加工
用レーザ光L₁の波長は透過するようなコーティングが施
されており、ミラー12を透過した加工用レーザ光L₁と共
に、上記図５の場合と同様にして、加工点9 に集光さ
れ、位置確認用レーザ光L₂が照射されている位置を確認
しながら、加工用レーザ光L₁により加工物10を熱加工で
きるようになっている。

【０００７】ところで、上記した加工用レーザ光L₁は、
例えばＹＡＧレーザといった大出力のものとなるため、
それを伝送する光ファイバー3 に損傷が発生した場合、
その部分から漏洩した加工用レーザ光L₁により周囲の機
器が焼損したり、火災になるといった安全上の問題があ
る。

【０００８】そこで、光ファイバーの異常を検出するも
のとして、例えば実公昭６２−２４２４２号公報や実公
昭６３−４４７５４号公報に示されたものがある。この
ものは、光ファイバーの外周に導電材を熱収縮性樹脂で
被覆した検知線を設けたり、導体コイルを巻いたりした
ものであって、光ファイバーから漏洩した加工用レーザ
光により検知線や導体コイルを切断させ、それを検知し
て加工用レーザ光の発振を停止するようになっている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来のレーザ
加工装置において、光ファイバーの異常を検出するもの
として、実公昭６２−２４２４２号公報や実公昭６３−
４４７５４号公報に示されたものにあっては、光ファイ
バーに検知線や導体コイルを巻き付けるという特殊な加
工を施さなければならないために高価なものになるとと
もに、光ファイバーの損傷によりレーザ光が漏洩して検
知線や導体コイルが切断したときには、その光ファイバ
ー全体を取替えねばならなかった。また、光ファイバー
3 の入射コネクタ4 及び出射コネクタ5 が、加工用レー
ザ発振器1 及び加工光学系6 に不十分に結合されていて
レーザ光が漏洩していても検知することができなかっ
た。

【００１０】本発明は、上記事由に鑑みてなしたもの
で、その目的とするところは、レーザ光の漏洩を簡単で
確実に防止することができるレーザ加工装置を提供する
ことにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、請求項１記載のものは、加工用レーザ光を出力
する加工用レーザ発振器と、その加工用レーザ光を入射
側から出射側まで伝送する光ファイバーと、出射側にて
加工用レーザ光を加工点に集光して熱加工を行う加工光
学系と、を有するレーザ加工装置において、加工用レー
ザ光とは波長の異なる光ファイバーの入射側に導いて伝
送する検知用レーザ光を出力する検知用レーザ発振器
と、この検知用レーザ光を再び入射側に戻り得るよう反
射させる出射側の加工光学系内に設けたミラーと、入射
側に戻って来た検知用レーザ光の強度又は有無を検知し
て加工用レーザ発振器の出力を停止させるための信号を
出す検知器と、を付加した構成としている。

【００１２】また、請求項２記載のものは、請求項１記
載のものにおいて、前記検知用レーザ光を可視光にする
とともに、前記ミラーは、加工用レーザ光を透過し、検
知用レーザ光の一部を透過するよう形成されてなる構成
としている。

【００１３】また、請求項３記載のものは、請求項１記
載のものにおいて、光ファイバーの入射側に導いて伝送
する検知用レーザ光とは波長の異なる位置確認用レーザ
光を出力する位置確認用レーザ発振器を付加するととも
に、前記ミラーは、加工用レーザ光及び位置確認用レー
ザ光を透過するよう形成されてなる構成としている。

【００１４】また、請求項４記載のものは、請求項１乃
至３記載のものにおいて、前記光ファイバーは、複数の
加工光学系にレーザ光を切り換えるレーザ光切り換え装
置を介して分岐されてなる構成としている。

【００１５】

【作用】請求項１記載のものによれば、光ファイバー内
を伝送した検知用レーザ光を出射側のミラーにより反射
させて入射側の検知器により検知しているから、従来例
のように光ファイバーに特殊な加工を施すことなく、入
射及び出射コネクタの結合状態を含めて光ファイバーの
異常を簡単で確実に検知して、加工用レーザ発振器の出
力を停止できる。

【００１６】請求項２記載のものによれば、可視光とし
た検知用レーザ光の内のミラーにより透過された一部が
従来のものに見られた位置確認用レーザ光となり、反射
された残りのものが検知用レーザ光となって光ファイバ
ー内を戻ることになるので、特に位置確認用あるいは検
知用のレーザ発振器を新たに追加することなく、入射及
び出射コネクタの結合状態を含めて光ファイバーの異常
を簡単で確実に検知できる。

【００１７】請求項３記載のものによれば、請求項２記
載のものの場合には、位置確認用レーザ光としてミラー
により透過された一部の光量が少ないようなときに加工
点の位置確認がやり難いことがあり得るのに対して、そ
の出力が比較的小さくても、位置確認用レーザ光は全て
加工点に照射されるので加工点の位置確認が確実にでき
るとともに、検知用レーザ光はミラーにより全て反射さ
れるので入射及び出射コネクタの結合状態を含めて光フ
ァイバーの異常を簡単で確実に検知できる。

【００１８】請求項４記載のものによれば、レーザ光切
り換え装置が切り換え途中にあるときには、切り換え終
了したときよりも、光ファイバーの入射側に戻って来た
検知用レーザ光の強度が小さいので、それを検知器によ
り確実に検知して、加工用レーザ発振器の出力を停止す
れば、切り換え途中で加工用レーザ光を誤って照射する
ことがない。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例を、図１に基づ
いて説明する。なお、図５に示した従来例のものと、実
質的に同一の部材には同一の符号を付し、その相違する
ところを説明する。

【００２０】加工用レーザ光L₁により加工物10を熱加工
する構成は、図５のものと同じであり、これに加えて、
加工用レーザ光L₁とは波長の異なる検知用レーザ光L₃の
構成が、以下のようにして組み込まれている。

【００２１】13は検知用レーザ発振器で、光ファイバー
3 の入射側に導いて伝送する検知用レーザ光L₃を出力す
る。この検知用レーザ光L₃は、加工用レーザ光L₁とは波
長の異なるものであり、約半分の光を透過し残り半分を
反射させるミラー14により一度反射されて後、加工用レ
ーザ光L₁の光路上に置かれたミラー15により反射され
る。このミラー15は、検知用レーザ光L₃の波長は全反射
し、加工用レーザ光L₁の波長は透過するようなコーティ
ングが施されている。従って検知用レーザ光L₃は、ミラ
ー15を透過した加工用レーザ光L₁と共に、ファイバー入
射レンズ2 により集光されて光ファイバー3 の入射側に
接続された入射コネクタ4 から光ファイバー3 に入射さ
れ、さらに光ファイバー3 の中を伝送されて後、光ファ
イバー3 の出射側に接続された出射コネクタ5 から出射
されるのである。

【００２２】16はミラーで、前述した加工用レーザ光L₁
を再び入射側に戻り得るよう反射させるために、加工光
学系6 内に設けてある。すなわちミラー16は、加工用レ
ーザ光L₁は透過して、検知用レーザ光L₃は全反射するよ
うなコーティングが施されている。また、加工光学系6
には出射コネクタ5 が結合されている。従って両レーザ
光L₁,L₃は、出射コネクタ5 から加工光学系6 内に出射
されて後、コリメートレンズ7 により一旦平行光にさ
れ、加工用レーザ光L₁はミラー16をそのまま透過して集
光レンズ8 により加工点9 に集光されて加工物10を熱加
工し、検知用レーザ光L₃はミラー16により反射されて
後、再び上記と逆の経路、つまり出射コネクタ5 から入
射して光ファイバー3 を反対方向に伝送されて入射コネ
クタ4 から出射した後、ミラー15により反射してミラー
14に戻る。ここで、ミラー14は前述したように約半分の
光を透過し残り半分を反射させるから、検知用レーザ光
L₃は約半分がそのまま透過して後述する検知器17に到達
する。

【００２３】検知器17は、検知した検知用レーザ光L₃の
強度に応じた電気信号を出し、加工用レーザ発振器1 側
でその信号を監視している。そして、もし、光ファイバ
ー3に損傷等の異常が起こったり、光ファイバー3 の入
射コネクタ4 又は出射コネクタ5 の結合状態が不十分で
あるときは、検知器17に到達する検知用レーザ光L₃の強
度が小さくなり、それが所定値以下になると、加工用レ
ーザ発振器1 の出力を停止させるようになっている。ま
た、入射コネクタ4 又は出射コネクタ5 が外れていると
きは、検知器17に検知用レーザ光L₃が到達しないので、
その有無を検知して加工用レーザ発振器1 の出力を停止
させることもできる。

【００２４】かかるレーザ加工装置にあっては、上記し
たように、光ファイバー3 内を伝送した検知用レーザ光
L₃を出射側のミラー16により反射させて入射側の検知器
17により検知しているから、従来例のように光ファイバ
ーに特殊な加工を施すことなく、入射及び出射コネクタ
4,5 の結合状態を含めて光ファイバー3 の異常を確実に
検知して、加工用レーザ発振器1 の出力を停止できる。

【００２５】次に、第２の実施例を図２に基づいて説明
する。このものは、第１の実施例における検知用レーザ
光L₃を可視光にするとともに、ミラー19 (第１実施例の
符号16に対応する部材) は、加工用レーザ光L₁を透過
し、検知用可視光レーザ光L₄の一部を透過するよう形成
したものである。すなわち検知用レーザ光L₃は、従来例
で位置確認用レーザ光L₂として使用されている可視光、
例えばＨｅ−Ｎｅレーザや赤色半導体レーザＬＤ等をそ
のまま使用する。

【００２６】従って、検知用レーザ発振器18 (実質は位
置確認用レーザ発振器11と同じ) から出力された検知用
可視光レーザ光L₄ (実質は位置確認用レーザ光L₂と同
じ) は、第１の実施例と同様にして、出射コネクタ5 か
ら加工光学系6 内に出射され、その内のミラー19により
透過された一部が、位置確認用レーザ光L₂となって加工
用レーザ光L₁と共に加工点9 に集光され、その照射され
ている位置を確認しながら、加工用レーザ光L₁により加
工物10が熱加工され、一方、ミラー19により反射された
残りのものが本来の検知用レーザ光L₃となって光ファイ
バー3 内を戻り、第１の実施例と同様にして、ミラー14
を透過して検知器17に到達する。

【００２７】かかるレーザ加工装置にあっては、上記し
たように、特に検知用レーザ光L₃を出力するための専用
の検知用レーザ発振器を必要とせず、従来から使用され
ている可視光の位置確認用レーザ光L₂を出力する位置確
認用レーザ発振器をそのまま使用し、入射及び出射コネ
クタ4,5 の結合状態を含めて光ファイバー3 の異常を確
実に検知できる。

【００２８】次に、第３の実施例を図３に基づいて説明
する。このものは、第１の実施例のものに、検知用レー
ザ光L₃とは波長の異なる位置確認用レーザ光L₂を出力す
る位置確認用レーザ発振器11を付加するとともに、ミラ
ー21 (第１実施例の符号16に対応する部材) は、加工用
レーザ光L₁及び位置確認用レーザ光L₂を透過するよう形
成したものである。つまり、波長の異なる位置確認用レ
ーザ光L₂及び検知用レーザ光L₃の両方が、それぞれ別々
に位置確認用レーザ発振器11及び検知用レーザ発振器13
から出力される構成になっているのである。これは、第
２の実施例において、加工光学系6 内のミラー19を透過
する位置確認用レーザ光L₂は、そこまで到達するのに複
数のミラーを透過あるいは反射して来たために、パワー
が発振器から出力されたものの数分の１に減少してお
り、加工点9 に集光された点が確認し難い場合が生じ
る。検知用としてのレーザパワーは数μＷあれば十分で
あるが、位置確認用としてのレーザパワーは数ｍＷレベ
ルが必要であり、それら両方を備えたのが、本実施例で
ある。

【００２９】位置確認用レーザ光L₂は、ミラー20で全反
射して折り曲げられた後、ミラー15で全反射して折り曲
げられて光ファイバー3 に入射され、加工光学系6 内の
ミラー21に到達する。一方、検知用レーザ光L₃は、ミラ
ー14で約半分が反射し、ミラー20を全透過した後、ミラ
ー15で全反射して折り曲げられて光ファイバー3 に入射
され、やはり加工光学系6 内のミラー21に到達する。こ
こで、ミラー21は、加工用レーザ光L₁及び位置確認用レ
ーザ光L₂を透過するよう形成されており、従って、位置
確認用レーザ光L₂は加工用レーザ光L₁と共に加工点9 に
集光されるが、検知用レーザ光L₃は、ミラー21で全反射
して光ファイバー3 に入射され反対方向に伝送されて入
射コネクタ4 から出射した後、ミラー15で全反射し、さ
らにミラー20を全透過してミラー14に戻る。ここで、ミ
ラー14は約半分の光を透過し残り半分を反射させるか
ら、検知用レーザ光L₃は約半分がそのまま透過して検知
器17に到達する。

【００３０】かかるレーザ加工装置にあっては、上記し
たように、第２の実施例と違って、位置確認用レーザ光
L₂は全て加工点9 に照射されるので加工点9 の位置確認
が確実にでき、しかも検知用レーザ光L₃はミラー21によ
り全て反射されるので入射及び出射コネクタ4,5 の結合
状態を含めて光ファイバー3 の異常を確実に検知でき
る。

【００３１】次に、第４の実施例を図４に基づいて以下
に説明する。このものは、図１に示す第１の実施例をレ
ーザ光切り換え装置22に適用したものである。

【００３２】レーザ光切り換え装置22は、詳しくはレー
ザ用光ファイバー駆動リレーで、入射コネクタ4 に接続
された入射側光ファイバー3cから出たレーザ光を、２個
の加工光学系6a,6b にそれぞれ出射コネクタ5a,5b で接
続された出射側光ファイバー3a,3b に切り換えるように
なっており、つまり図１に示す光ファイバー3 がレーザ
光切り換え装置22を介して分岐されていることになる。

【００３３】いま、図に示すように、入射側光ファイバ
ー3cが出射側光ファイバー3a側にあるとき、加工用レー
ザ光L₁及び検知用レーザ光L₃は、第１の実施例と同様に
して、入射コネクタ4 から入射側光ファイバー3cに入射
し、レーザ光切り換え装置22を経由して出射側光ファイ
バー3aの出射コネクタ5aから加工光学系6a内のコリメー
トレンズ7aに出射されてミラー16a に到達するが、加工
用レーザ光L₁はミラー16a をそのまま透過して集光レン
ズ8aにより加工点9aに集光されて加工物10を熱加工し、
一方の検知用レーザ光L₃はミラー16a により反射されて
後、再び上記と逆の経路を経てミラー14に戻り、さらに
検知器17に到達する。

【００３４】ここで、レーザ光切り換え装置22が動作し
て、入射側光ファイバー3cが出射側光ファイバー3b側に
切り換えられるとき、その切り換え途中にあっては、入
射側光ファイバー3cが出射側光ファイバー3a,3b のいず
れにも光軸が合っていない状態にあるから、検知用レー
ザ光L₃が検知器17に戻って来る強度が小さくなり、それ
が所定値以下になると加工用レーザ発振器1 の出力を停
止させるようになっている。そして、入射側光ファイバ
ー3cの出射側光ファイバー3b側への切り換えが終了する
と、上記した出射側光ファイバー3aの場合と同様にし
て、検知用レーザ光L₃は加工光学系6b内のミラー16b に
より反射されて検知器17に戻り、それが所定値以上にな
るから、再び加工用レーザ発振器1 から加工用レーザ光
L₁を出力し、それが加工光学系6b内の集光レンズ8bによ
り加工点9b集光され、加工物10を熱加工する。

【００３５】かかるレーザ加工装置にあっては、上記し
たように、レーザ光切り換え装置が切り換え途中にある
ときには、加工用レーザ光を誤って照射することがな
い。

【００３６】なお、この第４の実施例は、図１に示す第
１の実施例の検知用レーザ光L₃のみを用いてレーザ光切
り換え装置22に適用したが、位置確認用レーザ光L₂も付
加した第２または第３の実施例との組合せも可能であ
る。

【００３７】

【発明の効果】本発明のレーザ加工装置は、光ファイバ
ー内を伝送した検知用レーザ光を出射側のミラーにより
反射させて入射側の検知器により検知しているから、従
来例のように光ファイバーに特殊な加工を施すことな
く、入射及び出射コネクタの結合状態を含めて光ファイ
バーの異常を簡単で確実に検知して、加工用レーザ発振
器の出力を停止して加工用レーザ光の漏洩を防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す構成図である。

【図２】同上の第２の実施例を示す構成図である。

【図３】同上の第３の実施例を示す構成図である。

【図４】同上の第４の実施例を示す構成図である。

【図５】従来例を示す構成図である。

【図６】他の従来例を示す構成図である。

【符号の説明】

1 加工用レーザ発振器 3 光ファイバー 6 加工光学系 9 加工点 11 位置確認用レーザ発振器 13 検知用レーザ発振器 16 ミラー 17 検知器 19 ミラー 21 ミラー 22 レーザ光切り換え装置 L₁ 加工用レーザ光 L₂ 位置確認用レーザ光 L₃ 検知用レーザ光

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加工用レーザ光を出力する加工用レーザ
発振器と、その加工用レーザ光を入射側から出射側まで
伝送する光ファイバーと、出射側にて加工用レーザ光を
加工点に集光して熱加工を行う加工光学系と、を有する
レーザ加工装置において、加工用レーザ光とは波長の異なる光ファイバーの入射側
に導いて伝送する検知用レーザ光を出力する検知用レー
ザ発振器と、この検知用レーザ光を再び入射側に戻り得
るよう反射させる出射側の加工光学系内に設けたミラー
と、入射側に戻って来た検知用レーザ光の強度又は有無
を検知して加工用レーザ発振器の出力を停止させるため
の信号を出す検知器と、を付加したことを特徴とするレ
ーザ加工装置。
【請求項２】前記検知用レーザ光を可視光にするとと
もに、前記ミラーは、加工用レーザ光を透過し、検知用
レーザ光の一部を透過するよう形成されてなる請求項１
記載のレーザ加工装置。
【請求項３】光ファイバーの入射側に導いて伝送する
検知用レーザ光とは波長の異なる位置確認用レーザ光を
出力する位置確認用レーザ発振器を付加するとともに、
前記ミラーは、加工用レーザ光及び位置確認用レーザ光
を透過するよう形成されてなる請求項１記載のレーザ加
工装置。
【請求項４】前記光ファイバーは、複数の加工光学系
にレーザ光を切り換えるレーザ光切り換え装置を介して
分岐されてなることを特徴とする請求項１乃至３記載の
レーザ加工装置。