JPH0751870A - レーザ加工装置 - Google Patents

レーザ加工装置

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JPH0751870A
JPH0751870A JP5203934A JP20393493A JPH0751870A JP H0751870 A JPH0751870 A JP H0751870A JP 5203934 A JP5203934 A JP 5203934A JP 20393493 A JP20393493 A JP 20393493A JP H0751870 A JPH0751870 A JP H0751870A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 レーザ加工装置において、加工ヘッドの集光
レンズやレーザ発振器の共振器ミラー等の光学部品の破
損時における確認・保全・表示・制御を確実にできる装
置を得ることを目的とする。 【構成】 絶縁ホルダ25に保持された集光レンズ4及
びレーザ発振器1の共振器13のPRミラー11・TR
ミラー12に付着させた導電性材料14から導電度検出
装置15を通し、常時導電度を検出しているため、集光
レンズ4が劣化し破損した場合、導電度が低下し、集光
レンズ4の異常を感知する。そして、導電度検出装置1
5と制御装置6を配線されているため、検出信号を制御
装置6で処理し、集光レンズ4より異常が感知された場
合、レンズ光2の照射を停止する。 【効果】 加工ヘッドの集光レンズやレーザ発振器の共
振器ミラー等の光学部品の破損に対し常時、監視するこ
とができ、安全に加工が行える効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、レーザ加工装置の加
工ヘッドの集光レンズやレーザ発振器の共振器ミラー等
の光学部品の破損時における対策に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図10は例えば特開昭60−66226
号公報に示された従来のレーザ加工装置の構成図であ
り、2はレーザ光、4は集光レンズ、20は汚れ検出用
レーザ光、21は汚れ検出用レーザ光20の発振器、2
2は集光レンズ4による汚れ検出用レーザ光20の反射
光を検出する光量検出装置、23は汚れ検出用レーザ光
20の電源、24は汚れ検出用レーザ光20の光量比較
回路を示す。
【0003】次に動作について説明する。汚れ検出用レ
ーザ光20を集光レンズ4に照射し、集光レンズ4の表
面に当たり反射する光を光検出器で検出する。検出され
た反射光の比較によりレンズ表面の汚れを検出する。こ
こでは検出用レーザ光20の反射成分を検出したが、加
工用レーザ光の反射成分を検出する方法も成立する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のレーザ加工装置
は以上のように構成されているので、検出手段が光であ
るが故に、検出空間(加工ヘッド)内の諸変化(雰囲気
温度あるいはアシストガスの圧力変化、乱流、渦などの
アシストガスの流れの変化)に対して光が屈折、発散す
るので反射光検出が正確に出来ない。また、加工ヘッド
内に検出装置(光源、受光素子)を配設するための余分
な空間が必要になり加工ヘッド自体が大きくなる。さら
に、検出値で演算し、制御装置へ指令するための演算回
路が必要であり、検出装置及び制御演算回路のコストが
高価となる。また、光源が切れてしまったり、光源にス
パッタ、塵埃等が付着し、光源としての機能が損なうな
どの問題点があった。
【0005】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、加工ヘッドの集光レンズやレー
ザ発振器の共振器ミラー等の光学部品の破損時における
確認、保全、制御等ができるレーザ加工装置を得ること
を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明に係るレーザ加
工装置は、レーザ発振器により出力されたレーザ光を集
光して被加工物に照射し、所望の加工を行うレーザ加工
装置であって、上記レーザ加工装置は、レーザ光を発振
させる光学部材として共振器ミラーを有するとともに、
レーザ光を高エネルギ密度に集光する光学部材として集
光レンズを有し、上記光学部材に、導電性材料を付与
し、上記導電性材料の導電度を検出する導電性材料を含
めて構成される導電度検出手段を具備するものである。
【0007】また、レーザ発振器により出力されたレー
ザ光を集光して被加工物に照射し、所望の加工を行うレ
ーザ加工装置であって、上記レーザ加工装置を構成する
レーザ光を高エネルギ密度に集光する集光レンズと被加
工物との間に温度検出手段を設け、上記温度検出手段に
より検出された温度が所定の温度に達すると動作を停止
するものである。
【0008】また、上記集光レンズに異常がないとき
に、上記温度検出手段が検出する温度範囲を記憶してお
き、上記記憶された温度と検出された温度とを比較演算
することにより、レーザ発振器の出力を制御する制御手
段を備えたものである。
【0009】また、レーザ発振器により出力されたレー
ザ光を集光して被加工物に照射し、所望の加工を行うレ
ーザ加工装置であって、上記レーザ加工装置を構成する
レーザ光を高エネルギ密度に集光する集光レンズと被加
工物との間に複数の温度検出手段を上記集光レンズの周
辺に対称に配置し、集光レンズの熱分布状況を検出する
ものである。
【0010】
【作用】この発明におけるレーザ加工装置は、集光レン
ズの外周に導電性材料を付着させ、導電体の導電度を検
出できる加工ヘッドを備えたことにより集光レンズに劣
化、破損、亀裂が生じた場合、上記導電度の程度により
集光レンズの異常を感知することができる。また、同様
にレーザ発振器の共振器ミラーについて導電体を付着さ
せ、導電度検出装置により常時導電度を検出することに
より劣化・破損した場合、導電度が低下し、異常を感知
することができる。
【0011】また、レーザ光の集光レンズと被加工物の
間に温度センサを装備した加工ヘッドを備えたことによ
り集光レンズが支障を来たしその作用をせずレーザ光が
集光されない場合、温度センサがレーザ光を検出して正
常検出値に対して上昇し、所定の温度に達すると動作
し、集光レンズの異常を感知することができる。また、
レーザ光が加工ヘッドに正常に入射されず、加工ヘッド
の一部に当った場合、レーザ光により熱が伝導し温度が
上昇すると、センサが上記と同様に異常を感知すること
ができる。
【0012】また、レーザ加工装置において、たとえ集
光レンズが破損にまで到らない状態であっても加工ヘッ
ド内の環境の変化などにより集光レンズ自体の熱吸収率
が高くなり温度上昇が生じた場合でもあらかじめ正常に
加工可能な集光レンズでの温度領域を制御装置に記憶さ
せ、現検出温度との比較を行なう事により加工を継続し
たり、又上記温度領域からはずれた時にレーザ光を停止
したり、あるいはレーザ光の出力を制御する機能を備え
たことにより集光レンズの状態に応じた制御を可能とし
た。
【0013】また、集光レンズの周囲に複数の温度セン
サを対称に取付けたことで、各々の温度センサが各点で
の温度を検出し、その温度を比較、演算することで集光
レンズの温度分布を検出することができる。
【0014】
【実施例】
実施例1.以下、この発明の実施例1について説明す
る。図1はレーザ加工装置の構成図を示し1はレーザ発
振器、2はレーザ光、3は加工ヘッド、4は集光レン
ズ、5は加工テーブル、6は制御装置、7は反射鏡、8
は被加工物、9は加工ヘッド3の先端のノズル、10は
加工アシストガス、11はレーザ発振器1に装備され外
部と接しレーザ光2の取出部となるPRミラー、12は
PRミラー11の反射鏡7となるTRミラー、残りの符
号は後述の図で説明する。図2はレーザ発振器1内ミラ
ー構成図を示し、13はレーザ光2を発生するための発
振器1の共振器、14は集光レンズ4、PRミラー1
1、TRミラー12等の光学部材の外周に塗布された金
属粒子等の導電性塗布材あるいは外周にコーティングさ
れた導電性樹脂材等の導電性材料、15は導電度検出装
置。図3は集光レンズ4、PRミラー11、TRミラー
12等の光学部品16のレーザ光の光軸方向から見た図
である。図4は加工ヘッド3の断面図を示す。25は集
光レンズ4を保持し、金属製ボディである加工ヘッド3
から絶縁するための絶縁ホルダであり、図2においてP
Rミラー11、TRミラー12を保持しるものである。
図7はこの実施例の回路概略図であり、26は導電性材
料14の抵抗を測るための電流源となる出力ユニット、
27は導電性材料14負荷後の電流値を検出する電流検
出器、28が電源電流(設定電流)と導電性材料14負
荷後の電流値を比較する比較器、30は比較後異常があ
る場合レーザ加工装置を停止する遮断器である。
【0015】絶縁ホルダ25に保持された集光レンズ4
に図3の様に付着させた導電性材料14から導電度検出
装置15を通し、常時導電度を検出しているため、集光
レンズ4が劣化し破損した場合、導電度が低下し、集光
レンズ4の異常を感知する。また、同様にレーザ発振器
1の共振器13についても図3の様に付着させた導電性
材料14から導電度検出装置15を通し図7の回路によ
り、常時導電度を検出しているため、PRミラー11・
TRミラー12が劣化破損した場合、導電度が低下し、
PRミラー11・TRミラー12の異常を感知する。
【0016】また、導電度検出装置15で検出された検
出信号を制御装置6に入力し、検出信号を制御装置6で
処理し、集光レンズ4より異常が感知された場合、レー
ザ光2の照射を停止する。
【0017】図1の内18は他の装置である。検出信号
を制御装置6を介して他の装置18例えばレーザ加工装
置の周辺機器(支援機器)であるワーク搬出・搬入装置
に送ることにより加工異常に対する安全対策を起動させ
ることができる。また、前記周辺機器だけではなくレー
ザ加工装置とシステム化された装置においては、システ
ム全体の停止ができる。
【0018】図1の内17は制御装置6のディスプレイ
画面である。導電度検出装置15と制御装置6が配線さ
れているため、検出信号を制御装置6で処理し、集光レ
ンズ4の異常を制御装置6のディスプレイ画面17に表
示することができる。
【0019】実施例2.この発明の実施例2について説
明する。図5は集光レンズ4の破損時の状態を示す。1
9は集光レンズ4とノズル9の間に設置された温度セン
サ。
【0020】レーザ加工で使用され、一定の加工時間が
経過すると集光レンズ4が劣化し破損した場合、レーザ
光2は集光されず、加工ヘッド3に入射したままの大き
さで加工ヘッド3の先端部のノズル9まで到達すること
になり、図5に示す様に集光レンズ4とノズル9の間に
設置された温度センサ19に熱が伝わり感知する。ま
た、レーザ光2が加工ヘッド3に正常に入射されず、加
工ヘッド3の一部に当った場合、レーザ光2の熱が伝導
し、温度が上昇し、温度センサ19が動作する。いずれ
にしても温度センサ19は設定温度に達すると動作し導
通がオフする。この信号により制御装置が異常を表示・
伝達する。
【0021】実施例3.この発明の実施例3について説
明する。図8は実施例3の回路概略図である。26は導
電性材料14の抵抗を測るための電流源となる出力ユニ
ット、27は導電性材料14負荷後の電流値を検出する
電流検出器、28が電源電流(設定電流)と導電性材料
14負荷後の電流値を比較する比較器、32は比較器か
らの数値により発振器の出力値を制御する発振器制御装
置である。
【0022】レーザ加工装置において集光レンズ4が破
損にまで到らない状態であっても加工ヘッド3内の環境
の変化などにより集光レンズ4自体の熱吸収率が高くな
り温度上昇が生じた場合でも、図8の回路によりあらか
じめ正常に加工可能な集光レンズ4での温度領域を制御
装置6に記憶させ、現検出温度との比較を行なう事によ
り加工を継続したり、又上記温度領域からはずれた時に
レーザ光2を停止したり、あるいはレーザ光2の出力を
制御する制御装置6により集光レンズ4の状態に応じた
より適切な制御をする。
【0023】実施例4.この発明の実施例4について説
明する。図6は実施例1におけるレーザ加工装置に温度
センサ19を兼ね備えた加工ヘッド3を示す。図9は、
実施例4の回路概略図である。26は導電性材料14の
抵抗を測るための電流源となる出力ユニット、27は導
電性材料14負荷後の電流値を検出する電流検出器、2
8が電源電流(設定電流)と導電性材料14負荷後の電
流値を比較する比較器、29は比較器からの数値を演算
し高温度点を算出する演算器、31は演算器からのデー
タを表示するための画面を制御する画面制御系である。
【0024】集光レンズ4の周囲に複数の温度センサ1
9を対称となる様に取付たことで各々の温度センサ19
が図9に示す様な回路により各点での温度を検出し、そ
の温度を比較・演算することで最も高温度とされる点を
算出することで集光レンズ4の温度状態及び熱分布状況
を観測する。又導電性材料14にも近接しているため温
度センサ19に異常温度(導電性材料の正常導通動作範
囲内)を設定し導電性材料14の危険温度に対する検出
も合わせて行なうことができる。
【0025】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、加工
ヘッドの集光レンズやレーザ発振器の共振器ミラー等の
光学部材に導電度を検出する素子が密着しているためガ
ス等の媒体による影響がなく光学部材のレーザ光の集光
性能を明確に監視することができ、また加工ヘッド自体
に過大な装置を付随しなくてもよい効果がある。
【0026】また、レーザ光の集光レンズと被加工物と
の間に温度センサを設けることにより、集光レンズに、
支障がある場合直ちに対応し温度センサが異常を検知
し、安全に加工できる効果がある。
【0027】また、加工条件と共に集光レンズの温度に
も対応して発振器の出力を制御し良好なレーザ加工が行
える効果がある。
【0028】また、集光レンズの周囲に複数の温度セン
サを対称となるように配置することにより、集光レンズ
の熱分布状況を検出する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例によるレーザ加工装置の構成
図である。
【図2】この発明の実施例1によるレーザ発振器のミラ
ー構成図である。
【図3】この発明の実施例1による光学部材詳細図であ
る。
【図4】この発明の実施例1によるレーザ加工装置の加
工ヘッドの断面図である。
【図5】この発明の実施例2による加工ヘッドの構成図
である。
【図6】この発明の実施例4による加工ヘッドの構成図
である。
【図7】この発明の実施例1による回路概略図である。
【図8】この発明の実施例3による回路概略図である。
【図9】この発明の実施例4による回路概略図である。
【図10】従来のレーザ加工装置の構成図である。
【符号の説明】
1 レーザ発振器 2 レーザ光 3 加工ヘッド 4 集光レンズ 5 加工テーブル 6 制御装置 7 反射鏡 8 被加工物 9 ノズル 10 加工アシストガス 11 PRミラー 12 TRミラー 13 共振器 14 導電性材料 15 導電度検出装置 16 光学部材 17 ディスプレイ画面 18 他の装置 19 温度センサ 20 汚れ検出用レーザ光 21 汚れ検出用レーザ光の発振器 22 光量検出装置 23 汚れ検出用レーザ光の電源 24 光量比較回路 25 絶縁ホルダ 26 出力ユニット 27 電流検出器 28 比較器 29 演算器 30 遮断器 31 画面制御系 32 発振器制御装置
───────────────────────────────────────────────────── 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 3/08

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ発振器により出力されたレーザ光
    を集光して被加工物に照射し、所望の加工を行うレーザ
    加工装置であって、上記レーザ加工装置は、レーザ光を
    発振させる光学部材として共振器ミラーを有するととも
    に、レーザ光を高エネルギ密度に集光する光学部材とし
    て集光レンズを有し、上記光学部材に、導電性材料を付
    与し、上記導電性材料の導電度を検出する導電性材料を
    含めて構成される導電度検出手段を具備することを特徴
    とするレーザ加工装置。
  2. 【請求項2】 レーザ発振器により出力されたレーザ光
    を集光して被加工物に照射し、所望の加工を行うレーザ
    加工装置であって、上記レーザ加工装置を構成するレー
    ザ光を高エネルギ密度に集光する集光レンズと被加工物
    との間に温度検出手段を設け、上記温度検出手段により
    検出された温度が所定の温度に達すると動作を停止する
    ことを特徴とするレーザ加工装置。
  3. 【請求項3】 上記集光レンズに異常がないときに、上
    記温度検出手段が検出する温度範囲を記憶しておき、上
    記記憶された温度と検出された温度とを比較演算するこ
    とにより、レーザ発振器の出力を制御する制御手段を備
    えたことを特徴とする特許請求の範囲第2項記載のレー
    ザ加工装置。
  4. 【請求項4】 レーザ発振器により出力されたレーザ光
    を集光して被加工物に照射し、所望の加工を行うレーザ
    加工装置であって、上記レーザ加工装置を構成するレー
    ザ光を高エネルギ密度に集光する集光レンズと被加工物
    との間に複数の温度検出手段を上記集光レンズの周辺に
    対称に配置し、集光レンズの熱分布状況を検出すること
    を特徴とするレーザ加工装置。
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