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JP4757557B2 - Laser processing head - Google Patents

Laser processing head Download PDF

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JP4757557B2
JP4757557B2 JP2005221014A JP2005221014A JP4757557B2 JP 4757557 B2 JP4757557 B2 JP 4757557B2 JP 2005221014 A JP2005221014 A JP 2005221014A JP 2005221014 A JP2005221014 A JP 2005221014A JP 4757557 B2 JP4757557 B2 JP 4757557B2
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laser
light
optical fiber
laser beam
unit
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恭 松田
純平 加瀬
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Amada Weld Tech Co Ltd
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Amada Miyachi Co Ltd
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Description

本発明は、光ファイバおよび光ファイバからレーザ光を受け取って被加工物に照射するレーザ加工ヘッドを用いるレーザ加工装置に関する。
The present invention relates to an optical fiber and a laser processing apparatus using a laser processing head that receives laser light from an optical fiber and irradiates a workpiece .

近年、高出力レーザは、溶接、切断あるいは表面処理等の加工業の分野で広く利用されている。特にレーザ溶接加工は、高精度および高速の加工を実現できること、被加工物(ワーク)に与える熱歪が小さいこと、高度の自動化が可能になることから、ますますその重要性を高めている。また、光ファイバを利用した遠隔でのレーザ溶接も可能であり、レーザ発振器からたとえば30m〜50mも離れた遠隔の場所で溶接加工が行われることもめずらしくない。一般のレーザ溶接機は、本体に内蔵のレーザ発振器より発振出力されたレーザ光のレーザ出力をモニタリングする機能が備わっており、レーザ発振器に異常があればレーザ出力のモニタリングを通じて即時にその事態を検知できるようになっている。   In recent years, high-power lasers have been widely used in the field of processing industries such as welding, cutting or surface treatment. In particular, laser welding is becoming more and more important because it enables high-precision and high-speed machining, low thermal strain on the workpiece, and high-level automation. Further, remote laser welding using an optical fiber is possible, and it is not uncommon for welding to be performed at a remote location, for example, 30 m to 50 m away from the laser oscillator. A general laser welding machine has a function to monitor the laser output of the laser light oscillated and output from the built-in laser oscillator. If there is an abnormality in the laser oscillator, the situation is detected immediately by monitoring the laser output. It can be done.

しかしながら、遠隔でのレーザ加工にあっては、レーザ発振器より発振出力されたレーザ光が入射ユニット、光ファイバおよびレーザ加工ヘッド等の光学系を経て遠隔の場所で被加工物へ照射されるため、レーザ光路上の何処かの光学部品に生じた汚れや損傷・劣化によって被加工物の加工点でのレーザ出力が異常に低下していても本体側はそれを把握できない。このため、加工後の検査(外観検査、破壊検査または非破壊検査等)に至ってはじめて不良を発見するはめになり、生産管理の面で(不良品の多発等の)問題がある。また、各部のメンテナンス(チェック、清掃、修理、部品交換等)を短いサイクルで定期的に行う対処法は、メンテナンス作業のために生産ラインを頻繁にストップしなければならず、生産効率の面で問題がある。また、従来より、レーザ加工ヘッドから出射されたレーザ光の出力状態をレーザパワーメータによる計測でモニタリングすることも行われている。しかし、この方法も、レーザ加工を止めて実施されるものであり、やはり生産性を下げるという不利点がある。   However, in remote laser processing, the laser beam oscillated and output from the laser oscillator is irradiated to the workpiece at a remote location via an optical system such as an incident unit, an optical fiber, and a laser processing head. Even if the laser output at the processing point of the workpiece is abnormally lowered due to dirt, damage, or deterioration of some optical parts on the laser beam path, the main body cannot grasp it. For this reason, it is necessary to discover defects only after the inspection after processing (appearance inspection, destructive inspection, nondestructive inspection, etc.), and there is a problem in production management (such as frequent occurrence of defective products). Moreover, the maintenance method (checking, cleaning, repair, parts replacement, etc.) of each part regularly in a short cycle has to stop the production line frequently for maintenance work, and in terms of production efficiency There's a problem. Conventionally, the output state of the laser light emitted from the laser processing head is also monitored by measurement with a laser power meter. However, this method is also performed with laser processing stopped, and there is a disadvantage that productivity is lowered.

本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、光ファイバ伝送方式においてレーザ光の出力状態、レーザ光を通す光学部品の状態および被加工物の状態をインラインで適確にモニタリングしてレーザ加工の生産管理、品質管理、生産効率を向上させるレーザ加工装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art. In an optical fiber transmission system, the output state of laser light, the state of optical components that allow laser light to pass through, and the state of the workpiece are in-line. It is an object to provide a laser processing apparatus that accurately monitors and improves the production control, quality control, and production efficiency of laser processing .

上記の目的を達成するために、本発明のレーザ加工装置は、レーザ発振部より発振出力されたレーザ光をレーザ伝送用の光ファイバを介してレーザ加工ヘッドへ伝送し、前記レーザ加工ヘッドより被加工物に向けて前記レーザ光を集光照射して所望のレーザ加工を行うレーザ加工装置であって、前記被加工物の加工点と向かい合う第1の面にレーザ出射口と、前記第1の面と反対側の第2の面に前記光ファイバの終端部を取り付けるための光ファイバ接続部とをそれぞれ設け、前記光ファイバの終端面から出た前記レーザ光を前記被加工物の加工点に集光させるための光学レンズを収容し、前記レーザ出射口に保護ガラスを取り付けるヘッド本体と、前記光ファイバに入射する前の前記レーザ光の出力を測定するためのレーザ出力測定部と、前記光ファイバの終端面から出た前記レーザ光の光強度を測定するために前記ヘッド本体に取り付けられるレーザ光測定部と、前記被加工物の加工点から前記レーザ出射口の中に反射されてきた光の光強度を測定するために前記ヘッド本体に取り付けられる反射光測定部と、前記レーザ出力部より得られる前記レーザ光の出力の測定値と前記レーザ光測定部より得られる前記レーザ光の光強度の測定値とに基づいて、前記光ファイバが正常であるか否かをモニタする第1のモニタ部と、前記レーザ光測定部より得られる前記レーザ光の光強度の測定値と前記反射光測定部より得られる前記反射光の光強度の測定値とに基づいて、前記被加工物の表面状態が正常であるか否か、または前記保護レンズが異常に汚れているか否かをモニタする第2のモニタ部とを有する。
In order to achieve the above object, the laser processing apparatus of the present invention transmits a laser beam oscillated and output from a laser oscillation unit to a laser processing head via an optical fiber for laser transmission, and receives the laser beam from the laser processing head. A laser processing apparatus for performing desired laser processing by condensing and irradiating the laser beam toward a workpiece, wherein a laser emission port is provided on a first surface facing a processing point of the workpiece, and the first An optical fiber connecting portion for attaching the end portion of the optical fiber to the second surface opposite to the surface, and the laser beam emitted from the end surface of the optical fiber is used as a processing point of the workpiece. A head main body that contains an optical lens for condensing and attaches a protective glass to the laser emission port, a laser output measurement unit for measuring the output of the laser light before entering the optical fiber, A laser beam measuring unit attached to the head body for measuring the light intensity of the laser beam emitted from the end face of the optical fiber, and reflected from the processing point of the workpiece into the laser emission port. A reflected light measuring unit attached to the head body for measuring the light intensity of the reflected light, a measured value of the laser light output obtained from the laser output unit, and the laser light obtained from the laser light measuring unit. A first monitor unit that monitors whether the optical fiber is normal based on a measured value of light intensity, a measured value of the laser light intensity obtained from the laser light measuring unit, and the reflection Based on the measured value of the light intensity of the reflected light obtained from the light measuring unit, it is monitored whether the surface state of the workpiece is normal or whether the protective lens is abnormally dirty. Second And a monitor unit.

上記の構成においては、レーザ発振器部側で光ファイバに入射する前のレーザ光の出力をレーザ出力測定部により測定し、レーザ加工ヘッド内でレーザ光が出射される直前の光強度(レーザ出力)をレーザ光測定部により測定し、かつ被加工物の加工点からの反射光の光強度を反射光測定部により測定し、第1および第2のモニタ部により各測定値を組み合わせて解析することで、光ファイバを含むレーザ光学系の状態や被加工物の加工点に照射される前後のレーザ出力状態あるいは被加工物の表面状態または保護レンズの汚れ状態をインラインで適確に監視することができる。すなわち、レーザ出力測定部の測定結果に異常がないのにレーザ光測定部の測定結果から異常が検出されたなら、その原因はレーザ照射ユニットの手前の光学系つまり光ファイバの損傷・劣化等にあるとのモニタリング情報を得ることができ、レーザ光測定部の測定からは異常が検出されず、反射光測定部の測定から異常が検出されたときは保護レンズが相当汚れているかあるいは被加工物に原因があるとのモニタリング情報を得ることができる。In the above-described configuration, the laser output before the laser beam is incident on the optical fiber is measured by the laser output measuring unit on the laser oscillator unit side, and the light intensity (laser output) immediately before the laser beam is emitted in the laser processing head Is measured by the laser light measurement unit, and the light intensity of the reflected light from the processing point of the workpiece is measured by the reflected light measurement unit, and each measurement value is combined and analyzed by the first and second monitor units. Therefore, it is possible to accurately monitor in-line the state of the laser optical system including the optical fiber, the laser output state before and after the processing point of the workpiece is irradiated, the surface state of the workpiece, or the contamination state of the protective lens. it can. That is, if an abnormality is detected from the measurement result of the laser beam measurement unit even though there is no abnormality in the measurement result of the laser output measurement unit, the cause is damage or deterioration of the optical system in front of the laser irradiation unit, that is, the optical fiber. Monitoring information can be obtained, and when no abnormality is detected from the measurement of the laser light measurement unit, and when an abnormality is detected from the measurement of the reflected light measurement unit, the protective lens is considerably dirty or the workpiece Monitoring information can be obtained.

本発明の好適な一態様によれば、レーザ発振部より発振出力されるレーザ光はパルスレーザ光であり、反射光測定部は、パルスレーザ光の立ち上がりエッジより所定時間後の第1の時点からパルスレーザ光の立ち下がりエッジより所定時間前の第2の時間までを演算区間とし、この演算区間内で求めた反射光の光強度の平均値、積分値、最大値またはピーク値を測定値とする。かかる構成によれば、反射光のパルス波形が相当崩れても、あるいはパルスレーザ光の立ち上がりにオーバーシュート波形が含まれても、適確なモニタリングを行うことができる。According to a preferred aspect of the present invention, the laser beam oscillated and output from the laser oscillation unit is a pulsed laser beam, and the reflected light measurement unit starts from a first time point a predetermined time after the rising edge of the pulsed laser beam. The period from the falling edge of the pulsed laser beam to the second time before the predetermined time is used as the calculation interval, and the average value, integral value, maximum value, or peak value of the reflected light intensity obtained in this calculation interval is used as the measurement value. To do. According to such a configuration, accurate monitoring can be performed even if the pulse waveform of the reflected light is considerably corrupted or the overshoot waveform is included in the rise of the pulse laser beam.
別の好適な一態様においては、第2のモニタ部が、レーザ光の光強度測定値に対する反射光の光強度測定値の比率を演算し、その比率が経時的に低下する様子をモニタする。これによって、適時に検査や点検を促す判定結果を表示出力することができる。In another preferable aspect, the second monitor unit calculates a ratio of the light intensity measurement value of the reflected light to the light intensity measurement value of the laser light, and monitors how the ratio decreases with time. This makes it possible to display and output a determination result that prompts inspection or inspection in a timely manner.

本発明の好適な一態様によれば、レーザ光測定部および/または反射光測定部もヘッド本体の第2の面に取り付けられる。このように、光ファイバ、レーザ光測定部および/または反射光測定部をレーザ加工ヘッドの上面に接続または取付する構成においては、光ファイバや信号線をヘッド上方に集約して架空配線ないし敷設することができるため、加工ヘッドの取付または搭載が簡単であり、加工場所付近のスペース効率や使い勝手が改善され、加工ヘッド自体のメンテナンス性やレーザ漏れ時の安全性も向上する。   According to a preferred aspect of the present invention, the laser light measurement unit and / or the reflected light measurement unit is also attached to the second surface of the head body. As described above, in the configuration in which the optical fiber, the laser light measurement unit, and / or the reflected light measurement unit are connected to or attached to the upper surface of the laser processing head, the optical fiber and the signal line are concentrated above the head and are laid over or laid. Therefore, the mounting or mounting of the machining head is easy, the space efficiency near the machining site and the usability are improved, and the maintenance performance of the machining head itself and the safety at the time of laser leakage are also improved.

本発明の好適な一態様によれば、光学レンズおよびレーザ出射口を通る光軸からオフセットした位置に光ファイバ接続部を設け、光ファイバの終端面から出たレーザ光を光学レンズに向けて反射するためにヘッド本体の中に設けられる1個または複数個の第1のミラーを有し、該第1のミラーの少なくとも1つをレーザ出射口側から見て光学レンズと同軸上に配置する。かかる構成においては、ヘッド上面に光ファイバ接続部とレーザ光測定部と反射光測定部とを効率的なレイアウトで並設することができる。好適には、反射光測定部が、レーザ出射口側から見て光学レンズと同軸上に配置されてよい。   According to a preferred aspect of the present invention, the optical fiber connection portion is provided at a position offset from the optical axis passing through the optical lens and the laser emission port, and the laser light emitted from the end surface of the optical fiber is reflected toward the optical lens. For this purpose, the head main body has one or a plurality of first mirrors, and at least one of the first mirrors is arranged coaxially with the optical lens when viewed from the laser emission port side. In such a configuration, the optical fiber connection portion, the laser light measurement portion, and the reflected light measurement portion can be arranged side by side in an efficient layout on the upper surface of the head. Preferably, the reflected light measurement unit may be arranged coaxially with the optical lens when viewed from the laser emission port side.

また、好適な一態様によれば、光ファイバの終端面と第1のミラーとの間に、光ファイバの終端面から出たレーザ光を平行光にするためのコリメートレンズが設けられる。また、レーザ光に対応する第1のミラーの裏側に漏れる光をレーザ光測定部に向けて反射するための第2のミラーがヘッド本体の中に設けられる。   According to a preferred aspect, a collimating lens is provided between the terminal surface of the optical fiber and the first mirror for converting the laser light emitted from the terminal surface of the optical fiber into parallel light. In addition, a second mirror for reflecting the light leaking to the back side of the first mirror corresponding to the laser beam toward the laser beam measurement unit is provided in the head body.

好適な一態様として、レーザ光測定部は、第1のミラーからの漏れ光を受光してその光強度を表す第1の電気信号を生成する第1の光電変換素子を有する。また、反射光測定部は、被加工物の加工点からの反射光を受光してその光強度を表す第2の電気信号を生成する第2の光電変換素子を有する。この場合、第1および/または第2の光電変換素子より出力される電気信号は信号線を介して遠隔のモニタ装置へ伝送されてよい。   As a preferred aspect, the laser beam measurement unit includes a first photoelectric conversion element that receives the leakage light from the first mirror and generates a first electric signal that represents the light intensity. The reflected light measurement unit includes a second photoelectric conversion element that receives reflected light from a processing point of the workpiece and generates a second electric signal representing the light intensity. In this case, the electrical signal output from the first and / or second photoelectric conversion element may be transmitted to a remote monitor device via the signal line.

別の好適な一態様として、レーザ光測定部は、第1のミラーからの漏れ光を一端面に受光して遠隔の第1の光電変換素子まで伝送する第1のモニタリング用光ファイバを有する。また、反射光測定部は、被加工物の加工点からの反射光を一端面に受光して遠隔の第2の光電変換素子まで伝送する第2のモニタリング用光ファイバを有する。この場合、レーザ加工ヘッドと遠隔のモニタ装置とは第1および/または第2のモニタリング用光ファイバで接続される。   As another preferable aspect, the laser light measurement unit includes a first monitoring optical fiber that receives leakage light from the first mirror on one end surface and transmits the leakage light to a remote first photoelectric conversion element. The reflected light measuring unit also includes a second monitoring optical fiber that receives reflected light from a processing point of the workpiece on one end surface and transmits the received light to a remote second photoelectric conversion element. In this case, the laser processing head and the remote monitoring device are connected by the first and / or second monitoring optical fibers.

本発明のレーザ加工装置によれば、上記のような構成および作用により、光ファイバ伝送方式においてレーザ光の出力状態、レーザ光を通す光学部品の状態および被加工物の状態をインラインで適確にモニタリングしてレーザ加工の生産管理、品質管理、生産効率を向上させることができる。 According to the laser processing apparatus of the present invention, with the configuration and operation as described above, in the optical fiber transmission system, the output state of the laser light, the state of the optical component that passes the laser light, and the state of the workpiece are accurately in-line. Monitoring can improve production control, quality control, and production efficiency of laser processing .

以下、添付図を参照して本発明の好適な実施の形態を説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1に本発明の一実施形態におけるレーザ加工装置の全体構成を示す。このレーザ加工装置は、基本構成として、レーザ加工用のレーザ光(たとえばパルスレーザ光)LBを発振出力するレーザ発振器10aを内蔵するレーザ加工機本体10と、所望の加工場所に配置されるレーザ加工ヘッド12と、レーザ加工機本体10とレーザ加工ヘッド12とを光学的に結ぶ光ファイバ14と、モニタリング用の所要の信号処理や表示出力等を行うモニタ装置本体16と、システム全体のシーケンスを制御するコントローラ18とを有する。   FIG. 1 shows the overall configuration of a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention. This laser processing apparatus has, as a basic configuration, a laser processing machine main body 10 including a laser oscillator 10a that oscillates and outputs laser light for laser processing (for example, pulsed laser light) LB, and laser processing disposed at a desired processing location. Controls the head 12, the optical fiber 14 that optically connects the laser processing machine main body 10 and the laser processing head 12, the monitor main body 16 that performs necessary signal processing and display output for monitoring, and the entire system sequence. Controller 18.

このレーザ加工装置において、レーザ加工機本体10内のレーザ発振器10aで生成または発振出力されたレーザ光LBは、光ファイバ14を通って遠隔のレーザ加工ヘッド12まで伝送され、レーザ加工ヘッド12よりワーク(被加工物)Wの加工点WPに向けて集光照射される。たとえば溶接加工の場合、ワークWの加工点WPでは、互いに重ね合わされた(または突き合わされた)2つの部材がレーザ光LBのレーザエネルギーにより溶融接合する。モニタ装置本体16は、後述するレーザ加工ヘッド12に備え付けのモニタリング用の2つの光検出器つまりレーザ光検出器26および反射光検出器28よりそれぞれ発生される電気信号(光強度検出信号)SL,SRに基づいてレーザ伝送路上の光学部品の状態、加工点WPにおけるレーザ光LBのレーザ出力状態、加工品質等に関する計測値や良否判定を表示出力するようになっている。 In this laser processing apparatus, the laser beam LB generated or oscillated and output by the laser oscillator 10 a in the laser processing machine main body 10 is transmitted to the remote laser processing head 12 through the optical fiber 14, and the workpiece from the laser processing head 12. (Workpiece) Condensed and irradiated toward the processing point WP of W. For example, in the case of welding, at the processing point WP of the workpiece W, two members that are overlapped (or abutted) with each other are melt-bonded by the laser energy of the laser beam LB. The monitor main body 16 is an electric signal (light intensity detection signal) S L generated from two monitoring photodetectors, that is, a laser photodetector 26 and a reflected photodetector 28, which are provided in the laser processing head 12 described later. , S R , the measured values and pass / fail judgments regarding the state of the optical components on the laser transmission path, the laser output state of the laser beam LB at the processing point WP, the processing quality, and the like are displayed and output.

レーザ発振器10aは、たとえばYAGレーザ、ファイバレーザ、ディスクレーザ等のような固体レーザのレーザ発振器あるいは炭酸ガスレーザ等のガスレーザのレーザ発振器を有している。レーザ加工機本体10には、レーザ発振器10aより出射されたレーザ光LBを光ファイバ14の一端面に集光入射させる入射ユニット(図示せず)や、光ファイバ14に入射する直前のレーザ光LBのレーザ出力を測定するレーザ出力測定部(図示せず)等も設けられている。光ファイバ14は、たとえば任意のマルチモード光ファイバでよい。   The laser oscillator 10a has, for example, a laser oscillator of a solid laser such as a YAG laser, a fiber laser, or a disk laser, or a laser oscillator of a gas laser such as a carbon dioxide gas laser. In the laser processing machine main body 10, an incident unit (not shown) for condensing and incident the laser beam LB emitted from the laser oscillator 10 a onto one end surface of the optical fiber 14, or the laser beam LB immediately before entering the optical fiber 14. A laser output measuring unit (not shown) for measuring the laser output is also provided. The optical fiber 14 may be an arbitrary multimode optical fiber, for example.

レーザ加工ヘッド12は、たとえばアルミニウムからなる中空のハウジングまたはヘッド本体20を有し、このヘッド本体20内の所定位置に後述する光学レンズやミラー等を配置している。このヘッド本体20において、ワークWの加工点WPと向き合う本体下面にはレーザ出射口22が設けられ、このレーザ出射口22とは反対側の本体上面には光ファイバ14の終端部を着脱可能に取り付けるための光ファイバ接続部24および上記モニタリング用のレーザ光検出器26および反射光検出器28が取り付けられている。   The laser processing head 12 has a hollow housing or head main body 20 made of, for example, aluminum, and an optical lens, a mirror, etc., which will be described later, are arranged at a predetermined position in the head main body 20. In the head main body 20, a laser emission port 22 is provided on the lower surface of the main body facing the processing point WP of the workpiece W, and a terminal portion of the optical fiber 14 can be attached to and detached from the upper surface of the main body opposite to the laser emission port 22. An optical fiber connecting portion 24 for attachment, the laser light detector 26 for monitoring and the reflected light detector 28 are attached.

図2に、この実施形態におけるレーザ加工ヘッド12の具体的な構成を示す。ヘッド本体20の下面中心部から下方に延びる筒部29が形成され、この筒部29の下端部に位置するレーザ出射口22に保護ガラス30が取り付けられ、この保護ガラス30の内奥近傍に集束レンズ32が配置されている。   FIG. 2 shows a specific configuration of the laser processing head 12 in this embodiment. A cylindrical portion 29 extending downward from the central portion of the lower surface of the head main body 20 is formed, and a protective glass 30 is attached to the laser emission port 22 located at the lower end portion of the cylindrical portion 29, and is focused near the inner depth of the protective glass 30. A lens 32 is arranged.

集束レンズ32の直上にはヘッド本体20内部のほぼ中心位置にてベントミラー34がその反射面34aをたとえば45°の角度で斜め下方に向けて配置され、さらにその直上には反射光検出器28がその受光面を垂直下方に向けて配置されている。ここで、反射光検出器28は、ヘッド本体20の上面に設けられたセンサ取付口に取り付けられている。ベントミラー34と反射光検出器28との間には光学フィルタ35が配置されている。この光学フィルタ35は、ワークWの加工点WPから保護ガラス30、集束レンズ32およびベントミラー34を透過してきた反射光RLBの中で特定波長(たとえばレーザ光LBと同じ波長)の光を選択的に通すフィルタを含んでいる。 A vent mirror 34 is disposed immediately above the focusing lens 32 at a substantially central position inside the head main body 20 with its reflecting surface 34a inclined downward at an angle of 45 °, for example, and further directly above it, the reflected light detector 28. Is arranged with its light receiving surface facing vertically downward. Here, the reflected light detector 28 is attached to a sensor attachment opening provided on the upper surface of the head main body 20. An optical filter 35 is disposed between the vent mirror 34 and the reflected light detector 28. The optical filter 35 selects light having a specific wavelength (for example, the same wavelength as the laser light LB) from the reflected light R LB transmitted from the processing point WP of the workpiece W through the protective glass 30, the focusing lens 32, and the vent mirror 34. Includes a filter that automatically passes.

ヘッド本体20の上面には、ヘッド中心軸線上の反射光検出器28より横にずれた位置、つまりベントミラー34、集束レンズ32を通る光軸から横(図2の右側)にオフセットした位置にて、筒状の光ファイバ取付部24が垂直上方に延びている。この光ファイバ取付部24の上端には、光ファイバ14の終端部を着脱可能に受けるコネクタまたはレセプタクル36が設けられている。   On the upper surface of the head body 20, a position shifted laterally from the reflected light detector 28 on the head center axis line, that is, a position offset laterally (right side in FIG. 2) from the optical axis passing through the vent mirror 34 and the focusing lens 32. Thus, the cylindrical optical fiber mounting portion 24 extends vertically upward. At the upper end of the optical fiber mounting portion 24, a connector or receptacle 36 for receiving the terminal portion of the optical fiber 14 in a detachable manner is provided.

光ファイバ取付部24の内部には、光ファイバ14の終端面14aから放射状に出たレーザ光LBを平行光にするためのコリメートレンズ38が配置されるとともに、このコリメートレンズ38の真下にベントミラー40がその反射面40aをたとえば45°の角度で斜め上方に向けて配置されている。ここで、ベントミラー40の反射面40aはベントミラー34の反射面34aと光学的に対向しており、光ファイバ14の終端面14aからのレーザ光LBはベントミラー40で光路を垂直方向から水平方向に直角に曲げてからベントミラー32に入射し、ベントミラー32で光路を水平方向から垂直下方に直角に曲げて集束レンズ32に入射するようになっている。集束レンズ32は、ワークWの加工点WPにレーザ光LBを集光させる。   A collimating lens 38 for making the laser beam LB emitted radially from the end surface 14 a of the optical fiber 14 into parallel light is disposed inside the optical fiber mounting portion 24, and a vent mirror is provided directly below the collimating lens 38. 40 is arranged with its reflecting surface 40a inclined obliquely upward at an angle of 45 °, for example. Here, the reflecting surface 40a of the vent mirror 40 is optically opposed to the reflecting surface 34a of the vent mirror 34, and the laser light LB from the end surface 14a of the optical fiber 14 is horizontally routed from the vertical direction by the vent mirror 40. The light beam is incident on the bent mirror 32 after being bent at right angles to the direction, and is incident on the focusing lens 32 by bending the optical path perpendicularly downward from the horizontal direction. The focusing lens 32 focuses the laser beam LB on the processing point WP of the workpiece W.

ヘッド本体20の上面には、反射光検出器28と並んで光ファイバ取付部24とは反対側にオフセットした位置にレーザ光検出器26がその受光面を垂直下方に向けて配置されている。ここで、レーザ光検出器26は、ヘッド本体20の上面に設けられたセンサ取付口に取り付けられている。このレーザ光検出器26の真下には、ベントミラー42がその反射面42aをたとえば45°の角度で斜め上方に向けて配置されている。ここで、ベントミラー42の反射面42aはベントミラー40の反射面40aとベントミラー34を介して光学的に対向しており、光ファイバ14の終端面14aからのレーザ光LBがベントミラー34で反射する際にベントミラー34の後方(左方)へ漏れた光MLBがベントミラー42に入射し、ベントミラー42で光路を水平方向から垂直上方に直角に曲げてレーザ光検出器26の受光面に入射するようになっている。ベントミラー34とベントミラー42との間には、レーザ光LBの波長を選択的に通すフィルタや減衰用のNDフィルタ等を含む光学フィルタ44が配置されている。 On the upper surface of the head main body 20, the laser light detector 26 is disposed with its light receiving surface facing vertically downward at a position offset to the opposite side of the optical fiber mounting portion 24 along with the reflected light detector 28. Here, the laser light detector 26 is attached to a sensor attachment opening provided on the upper surface of the head main body 20. A vent mirror 42 is disposed directly below the laser light detector 26 with its reflecting surface 42a facing obliquely upward at an angle of 45 °, for example. Here, the reflecting surface 42 a of the vent mirror 42 is optically opposed to the reflecting surface 40 a of the vent mirror 40 via the vent mirror 34, and the laser light LB from the end surface 14 a of the optical fiber 14 is transmitted from the vent mirror 34. The light MLB leaked to the rear (left side) of the vent mirror 34 upon reflection is incident on the vent mirror 42, and the vent mirror 42 bends the optical path from the horizontal direction to the vertical upper direction at a right angle to receive the laser light detector 26. It is incident on the surface. Between the vent mirror 34 and the vent mirror 42, an optical filter 44 including a filter that selectively passes the wavelength of the laser light LB, an ND filter for attenuation, and the like is disposed.

レーザ光検出器26は、光電変換素子たとえばフォトダイオードを有しており、ベントミラー34から水平方向の後方に漏れるレーザ光LBの漏れ光MLBを受光してその光強度を表す電気信号SLを発生する。ここで、漏れ光MLBの光強度は、光ファイバ14の終端面より出射された直後のレーザ光LBの光強度またはレーザ出力PLと一定の比例関係にある。レーザ光検出器26の出力信号(レーザ光強度検出信号)SLは信号線46を介してモニタ装置本体16へ送られる。 Laser beam detector 26 has a photoelectric conversion element, for example a photodiode, an electric signal representing the light intensity from the bent mirror 34 and receives leaked light M LB of the laser beam LB leaking horizontally backward S L Is generated. Here, the light intensity of the leakage light M LB is the light intensity or laser power P L of the laser beam LB immediately after being emitted from the end face of the optical fiber 14 in a fixed proportional relationship. The output signal (laser light intensity detection signal) S L of the laser light detector 26 is sent to the monitor device main body 16 via the signal line 46.

反射光検出器28は、光電変換素子たとえばフォトダイオードを有しており、光学レンズ32から垂直上方にベントミラー34を抜けてくる反射光RLBを受光してその光強度を表す電気信号SRを発生する。ここで、反射光光RLBの光強度は、ワークWの加工点WPにおける表面反射率、溶け込み具合等にも依存するが、少なくとも加工点WPにおけるレーザ出力とは一定の比例関係にある。反射光検出器28の出力信号(反射光強度検出信号)SRは信号線48を介してモニタ装置本体16へ送られる。 The reflected light detector 28 has a photoelectric conversion element, for example, a photodiode, and receives the reflected light R LB passing through the vent mirror 34 vertically upward from the optical lens 32 and represents an electric signal S R representing the light intensity. Is generated. Here, the light intensity of the reflected light beam R LB depends on the surface reflectance at the processing point WP of the workpiece W, the degree of penetration, etc., but at least has a certain proportional relationship with the laser output at the processing point WP. The output signal (reflected light intensity detection signal) S R of the reflected light detector 28 is sent to the monitor device main body 16 via the signal line 48.

図1において、モニタ装置本体16は、正面のパネルにキーまたはボタン類を含むパネル入力部16aや液晶画面等のパネル表示部16bを備えるとともに、本実施形態のモニタリングに必要な各種演算処理を行う電子回路を内蔵している。このモニタ装置本体16内蔵の電子回路は、たとえばマイクロコンピュータを含み、機能的には図3に示すように制御部50、レーザ光計測演算部52、反射光計測演算部54、比較部56,58、モニタ区設定部60、演算区間設定部62等を有している。制御部50は、パネル入力部16aおよびパネル表示部16bを通じてユーザとマン・マシン・インタフェースを行うほか、レーザ溶接機本体10でレーザ光LBが発振出力される度に本体10より同期用のタイミング信号を受け取り、コントローラ18からはレーザ加工条件または条件番号を受け取って、ユニット内の各部に所要の制御信号またはデータを与える。   In FIG. 1, a monitor device body 16 includes a panel input unit 16a including keys or buttons on a front panel and a panel display unit 16b such as a liquid crystal screen, and performs various arithmetic processes necessary for monitoring according to the present embodiment. Built-in electronic circuit. The electronic circuit built in the monitor device body 16 includes, for example, a microcomputer, and functionally includes a control unit 50, a laser light measurement calculation unit 52, a reflected light measurement calculation unit 54, and comparison units 56 and 58 as shown in FIG. The monitor section setting section 60, the calculation section setting section 62, and the like. The control unit 50 performs a man-machine interface with the user through the panel input unit 16a and the panel display unit 16b, and also synchronizes timing signals from the main unit 10 every time the laser beam LB is oscillated and output from the laser welding machine main unit 10. The controller 18 receives a laser processing condition or condition number from the controller 18 and gives a necessary control signal or data to each part in the unit.

図3において、レーザ光計測演算部52は、レーザ照射ユニット12に搭載のレーザ光検出器26より送られてくる光強度検出信号SLを基に、レーザ加工ヘッド12内で光ファイバ14の終端面より出射された直後のレーザ光LBの光強度測定値PLを求める。一般に、レーザ溶接用のレーザ光LBは、図4の(a)に示すように略矩形のレーザ出力波形を有するパルスレーザ光として発振出力される。このようなパルスレーザ光LBを光ファイバ14に通すと、図4の(b)に示すように振幅または光強度(レーザ出力)がファイバ伝送中に減衰するものの、光ファイバ14から出た直後も略矩形のレーザ出力波形は大体維持されている。レーザ光計測演算部52は、レーザ光検出器26からの光強度検出信号SLのピーク値または平均値を求め、それに所定の係数を乗じてレーザ光LBのファイバ出射直後の光強度測定値PLを求める。レーザ光計測演算部50で得られたレーザ光強度測定値PLは、制御部50に与えられるとともに、両比較部56,58にも与えられる。制御部50は、レーザ光計測演算部50からのレーザ光強度測定値PLをそのままパネル表示部16bに表示出力してもよい。 In FIG. 3, a laser beam measurement calculation unit 52 terminates the optical fiber 14 in the laser processing head 12 based on the light intensity detection signal S L sent from the laser beam detector 26 mounted on the laser irradiation unit 12. A light intensity measurement value P L of the laser beam LB immediately after being emitted from the surface is obtained. In general, the laser beam LB for laser welding is oscillated and output as a pulsed laser beam having a substantially rectangular laser output waveform as shown in FIG. When such a pulse laser beam LB is passed through the optical fiber 14, the amplitude or light intensity (laser output) is attenuated during fiber transmission as shown in FIG. The substantially rectangular laser output waveform is generally maintained. The laser light measurement calculation unit 52 obtains a peak value or an average value of the light intensity detection signal S L from the laser light detector 26 and multiplies it by a predetermined coefficient to obtain a light intensity measurement value P immediately after the laser light LB is emitted from the fiber. Find L. The laser light intensity measurement value P L obtained by the laser light measurement calculation unit 50 is given to the control unit 50 and also to both the comparison units 56 and 58. The control unit 50 may display and output the laser beam intensity measurement value P L from the laser beam measurement calculation unit 50 as it is on the panel display unit 16b.

比較部56には、制御部50より比較基準値APLと判定基準値Jとが与えられる。ここで、比較基準値APLは、コントローラ18より与えられるレーザ光LBのレーザ出力設定値、あるいはレーザ加工本体10のレーザ出力測定部より与えられるレーザ光LBのレーザ出力測定値に対応している。比較判定部56は、比較基準値APLに対するレーザ光強度測定値PLの割合または比率(PL/APL)を求め、その比率(PL/APL)と判定基準値Jとを比較する。制御部50は、比較部56からの比較結果を受け、比率(PL/APL)>Jのときはレーザ加工ヘッド12内で光ファイバ14の終端面より出射された直後のレーザ光LBのレーザ出力が基準値を超えている、つまり正常と判定し、比率(PL/APL)≦Jのときは該レーザ光LBのレーザ出力は基準値よりも低下している、つまり異常であると判定する。 The comparison unit 56 is given a comparison reference value AP L and a determination reference value J from the control unit 50. Here, the comparison reference value AP L corresponds to the laser output setting value of the laser beam LB given from the controller 18 or the laser output measurement value of the laser beam LB given from the laser output measuring unit of the laser processing machine body 10. Yes. The comparison / determination unit 56 obtains a ratio or ratio (P L / AP L ) of the laser light intensity measurement value P L to the comparison reference value AP L and compares the ratio (P L / AP L ) with the determination reference value J. To do. The control unit 50 receives the comparison result from the comparison unit 56, and when the ratio (P L / AP L )> J, the laser beam LB immediately after being emitted from the end surface of the optical fiber 14 in the laser processing head 12 is obtained. When the laser output exceeds the reference value, that is, it is determined to be normal, and the ratio (P L / AP L ) ≦ J, the laser output of the laser beam LB is lower than the reference value, that is, is abnormal. Is determined.

このようにレーザ光検出器26にてレーザ出力の異常低下が検出されるときは、レーザ発振元のレーザ発振器10aからレーザ加工ヘッド12内のベントミラー32に至るレーザ伝送路上の光学部品の何れかに許容度を超える汚れ・損傷・劣化等がある場合である。レーザ発振器10a回りに異常があれば、レーザ加工機本体10内のレーザ出力測定部によるモニタリングで検出される。本体10側の異常でなければ、通常は、ベントミラー40,32に汚れ・損傷・劣化等は殆ど発生しないので、光ファイバ14の何処かに原因(主に損傷・劣化)があると断定ないし推定することができる。制御部50は、パネル表示部16aを通じて判定結果を表示出力し、異常の判定結果を出すときは適当な警報またはメッセージを発してもよい。さらにコントローラ18にも判定結果を送ることができる。   When the laser light detector 26 detects an abnormal drop in the laser output in this way, any optical component on the laser transmission path from the laser oscillator 10a as the laser oscillation source to the vent mirror 32 in the laser processing head 12 is selected. This is when there is dirt, damage, deterioration, etc. exceeding the tolerance. If there is an abnormality around the laser oscillator 10a, it is detected by monitoring by a laser output measuring unit in the laser processing machine body 10. Unless it is abnormal on the main body 10 side, the bent mirrors 40 and 32 are usually hardly contaminated / damaged / deteriorated, so it is determined that there is a cause (mainly damaged / deteriorated) of the optical fiber 14. Can be estimated. The control unit 50 may display and output the determination result through the panel display unit 16a, and may issue an appropriate alarm or message when the abnormality determination result is output. Furthermore, the determination result can also be sent to the controller 18.

反射光計測演算部54は、レーザ加工ヘッド12に搭載の反射光検出器42より送られてくる光強度検出信号SRを基に、レーザ溶接中にワークWの加工点WPから加工ヘッド12側へ放射された反射光RLBの光強度測定値PRを求める。一般に、この種の反射光RLBは、図4の(c)に示すように矩形から相当崩れたレーザ出力波形として検知される。この実施形態では、モニタ区間設定部56および演算区間設定部58が設けられており、ユーザがパネル入力部16aを通じて所望のモニタ区間TMよび演算区間TCを任意に設定入力できるようになっている。 Based on the light intensity detection signal S R sent from the reflected light detector 42 mounted on the laser processing head 12, the reflected light measurement calculation unit 54 performs processing from the processing point WP of the workpiece W to the processing head 12 side during laser welding. obtaining a light intensity measurements P R of the reflected light R LB emitted to. In general, this type of reflected light R LB is detected as a laser output waveform that is considerably deformed from a rectangle as shown in FIG. In this embodiment, a monitor interval setting unit 56 and a calculation interval setting unit 58 are provided, and the user can arbitrarily set and input a desired monitor interval T M and calculation interval T C through the panel input unit 16a. Yes.

モニタ区間TMは、たとえば、図5および図6に示すように1個(単ショット)のパルスレーザ光のみを含む期間に設定することも可能であれば、図7および図8に示すように複数個(複数ショット)のパルスレーザ光を含む期間に設定することも可能である。後者(複数ショット)の場合は、パルス列全体(一括)で良否判定の評価を行うことも可能である。演算区間TCは、パルスレーザ光の立ち上がりエッジ(ta)より所望時間後の第1の時点(tb)から立ち下がりエッジ(td)よりも所望時間前の第2の時点(tc)までの区間(ta〜tb)として設定することができる。実際、ワークWからの反射光RLBは、パルスレーザ光の立ち上がり時にはワーク表面状態の影響を受けて不安定なオーバーシュート波形を示し、それが落ち着いた後に本来のレーザ出力に応じた反射光強度を示す。反射光計測演算部54は、制御部50(あるいはユーザ)からの指示にしたがい、反射光RLBの光強度測定値PRを求めるために、演算区間TCでたとえば積分値ERあるいは平均値PAVを演算する。積分値ERは、当該パルスレーザ光のレーザエネルギー(ジュール)に相当する。平均値PAVは、光強度検出信号SRを適当な周期でサンプリングして相加平均としてよい。図示省略するが、演算区間TC内の最大値またはピーク値をもって光強度測定値PRとすることもできる。1パルス毎のモニタリングと複数ショット分のモニタリングとは、基本的にはユーザの設定するモニタ区間TMの長さが違うだけであり、アルゴリズムやハードウェアまたはソフトウェアで特別な切り替えを要しない。 Monitor interval T M is, for example, FIGS. 5 and one as shown in FIG. 6 to be set to a period including only the pulse laser light (single shot) also possible, as shown in FIGS. 7 and 8 It is also possible to set a period including a plurality (multiple shots) of pulsed laser light. In the latter case (multiple shots), it is possible to evaluate pass / fail judgment for the entire pulse train (collective). The computation interval T C is a second time point (t c ) before the falling edge (t d ) from the first time point (t b ) after the desired time after the rising edge (t a ) of the pulse laser beam. ) Can be set as a section (t a to t b ). Actually, the reflected light R LB from the workpiece W shows an unstable overshoot waveform due to the influence of the workpiece surface state at the time of rising of the pulse laser beam, and after it settles, the reflected light intensity corresponding to the original laser output Indicates. The reflected light measurement computation unit 54, in accordance with an instruction from the control unit 50 (or the user), in order to obtain the light intensity measurements P R of the reflected light R LB, a calculation interval T C eg integral value E R or the average value PAV is calculated. The integral value E R corresponds to the laser energy (joule) of the pulse laser beam. The average value P AV may be an arithmetic average obtained by sampling the light intensity detection signal S R at an appropriate period. Although not illustrated, it may be a light intensity measurements P R with the maximum value or peak value in the calculation interval T C. The monitoring and multiple shots of monitoring each pulse is basically only the length of the monitoring interval T M to set the user is different, requires no special switching algorithm or hardware or software.

反射光計測演算部54で得られた光強度測定値PRは、制御部50に与えられるとともに比較部58にも与えられる。制御部50は、反射光計測演算部54からの光強度測定値PRをそのまま表示パネル16bに表示出力してもよい。比較部58には、上記のようにレーザ光計測演算部52から光強度測定値PLBを与えられ、制御部50からは加工部正常/異常判定用の判定基準値Dおよび溶接良否判定用の判定基準値Fや所要の係数Kを与えられる。ここで、係数Kは、レーザ加工条件(特にワークWの材質等)に応じて設定される。溶接良否判定用の判定基準値Dは、コントローラ18より与えられるレーザ光LBのレーザ出力設定値、あるいは溶接機本体10のレーザ出力測定部より与えられるレーザ光LBのレーザ出力測定値に対応したものでよく、上限値FHおよび下限値FLとして設定されてよい。 The light intensity measurement value P R obtained by the reflected light measurement calculation unit 54 is given to the control unit 50 and also to the comparison unit 58. Control unit 50 may display output as it is a display panel 16b of the light intensity measurements P R from the reflected light measurement computation unit 54. The comparison unit 58 is provided with the light intensity measurement value P LB from the laser beam measurement calculation unit 52 as described above, and the control unit 50 determines the determination reference value D for normality / abnormality of the processing portion and the welding quality determination. A judgment reference value F and a required coefficient K are given. Here, the coefficient K is set according to the laser processing conditions (particularly the material of the workpiece W, etc.). The determination reference value D for determining the quality of welding corresponds to the laser output setting value of the laser beam LB given from the controller 18 or the laser output measurement value of the laser beam LB given from the laser output measuring unit of the welding machine body 10. in well, it may be set as the upper limit F H and the lower limit value F L.

加工部正常/異常判定のために、比較部58は、光ファイバ出射直後のレーザ光強度測定値PLBに対する反射光強度測定値PRの割合または比率(PR/PLB)を求め、その比率(PR/PLB)を判定基準値Dと比較する。制御部50は、比較部58からの比較結果を受け、比率(PR/PLB)>Dのときはレーザ光LBの加工点WPにおけるレーザ出力が基準値または閾値を超えている、つまり加工部は正常(異常なし)であると判定し、比率(PR/PLB)≦Dのときはレーザ光LBの加工点WPにおけるレーザ出力が基準値または閾値よりも低下している、つまり加工部に異常ありと判定する。 For processing unit normal / abnormal determination, comparison unit 58 obtains the ratio or proportion of the reflected light intensity measurement P R with respect to the laser beam intensity measurements P LB immediately after the optical fiber emission (P R / P LB), the The ratio (P R / P LB ) is compared with the criterion value D. The control unit 50 receives the comparison result from the comparison unit 58, and when the ratio (P R / P LB )> D, the laser output at the processing point WP of the laser beam LB exceeds the reference value or threshold, that is, processing. Is determined to be normal (no abnormality), and when the ratio (P R / P LB ) ≦ D, the laser output of the laser beam LB at the processing point WP is lower than the reference value or threshold value, that is, processing It is determined that there is an abnormality in the part.

このように加工部に異常ありと判定されるときは、ワークWの状態(特に表面状態)に異常があるか、あるいはレーザ加工ヘッド12内の光路上の光学部品つまりベントミラー40,34、集束レンズ32および保護レンズ30のいずれかに許容度を超える汚れ・損傷・劣化等がある場合である。いずれにしても、レーザ加工をいったん停止して加工部の検査を行うべき場面である。   As described above, when it is determined that there is an abnormality in the processing portion, there is an abnormality in the state of the workpiece W (particularly the surface state), or the optical components on the optical path in the laser processing head 12, that is, the vent mirrors 40 and 34, the focusing. This is a case where either the lens 32 or the protective lens 30 has dirt, damage, deterioration, etc. exceeding the tolerance. In any case, it is a scene where the laser processing should be stopped once and the processing portion should be inspected.

ワークW側の異常が想定できないときは、光学部品側に原因があると断定ないし推定できる。通常、加工ヘッド12に内蔵されているベントミラー40,34や集束レンズ32に原因(汚れ・損傷・劣化等)があることはめったになく、ワークWと向き合う保護レンズ30が汚れているケースが原因の殆どである。一般に、保護レンズ30の汚れは経時的に増大する。したがって、比率(PR/PLB)が経時的に低下する様子をモニタリングすることも可能である。制御部50は、パネル表示部16aを通じて検査や点検を促す判定結果を表示出力し、異常の判定結果を出すときは適当な警報またはメッセージを発してもよい。さらに、コントローラ18に判定結果を送ってもよい。 When an abnormality on the workpiece W side cannot be assumed, it can be determined or estimated that there is a cause on the optical component side. Usually, the vent mirrors 40 and 34 incorporated in the processing head 12 and the focusing lens 32 rarely have a cause (dirt, damage, deterioration, etc.), and the protective lens 30 facing the workpiece W is dirty. Most of them. In general, the contamination of the protective lens 30 increases with time. Therefore, it is also possible to monitor how the ratio (P R / P LB ) decreases with time. The control unit 50 may display and output a determination result urging inspection or inspection through the panel display unit 16a, and may issue an appropriate alarm or message when outputting the determination result of abnormality. Further, the determination result may be sent to the controller 18.

溶接良否判定のために、比較部58は、反射光強度測定値PRを判定基準値F(上限値FHおよび下限値FL)と比較する。制御部50は、比較部58からの比較結果を受け、FL<PR<FHのときはレーザ光LBの加工点WPにおけるレーザ出力が正常範囲内にあり溶接良好と判定し、PR≦FLまたはPR≧FHときはレーザ光LBの加工点WPにおけるレーザ出力が正常範囲外にあり、溶接不良と判定する。制御部50は、溶接良否についての判定結果をパネル表示部16aを通じて表示出力したり、コントローラ18に送る。さらに、レーザ出力フィードバック制御のために判定結果あるいは反射光強度測定値PRをレーザ溶接機本体10に送ることもできる。 For welding quality determination, comparing unit 58 compares the reflected light intensity measurement P R and the determination reference value F (upper limit F H and the lower limit value F L). Control unit 50 receives the comparison result from the comparison unit 58 determines that F L <P R <laser output at the processing point WP of the laser beam LB when the F H is within the normal range welding good, P R When ≦ F L or P R ≧ F H, the laser output at the processing point WP of the laser beam LB is outside the normal range, and it is determined that the welding is defective. The control unit 50 displays and outputs the determination result about the quality of welding through the panel display unit 16 a or sends it to the controller 18. Furthermore, it is also possible to send the determination result or the reflected light intensity measurement values P R for the laser output feedback control in the laser welding machine body 10.

上記したモニタ装置本体16では、加工部正常/異常判定のために、比較部58において光ファイバ出射直後のレーザ光強度測定値PLBと反射光強度測定値PRとの比率(PR/PLB)を求めて判定基準値Dと比較した。しかし、別の手法として、レーザ光強度測定値PLBおよび反射光強度測定値PRのいずれもレーザ光LBの加工点WPにおけるレーザパワー状態と一定の関係にある点を利用して、レーザ光強度測定値PLBおよび反射光強度測定値PRの両面から加工点のレーザパワー状態を総合的または複合的に評価することも可能である。 In the monitor device body 16 described above, for processing unit normal / abnormal determination, the ratio between the laser light intensity measurements P LB immediately after the optical fiber emission and the reflected light intensity measurement P R in the comparison unit 58 (P R / P LB ) was obtained and compared with the criterion value D. However, as another approach, none of the laser light intensity measurements P LB and the reflected light intensity measurement P R by utilizing a certain point in a certain relationship between the laser power state at the processing point WP of the laser beam LB, the laser beam it is also possible from both sides of the intensity measurements P LB and the reflected light intensity measurement P R to evaluate the laser power condition of the work point comprehensively or complex.

上記のように、この実施形態のレーザ加工装置においては、レーザ加工ヘッド12に2つの光検出器26,28を取り付け、この加工ヘッド12内で光ファイバ14の終端面14aより出射された直後のレーザ光LBの光強度をレーザ光測定部の光検出器26を用いて測定するとともに、ワークWからレーザ加工ヘッド12に反射されてきた光RLBの光強度を反射光測定部の光検出器28を用いて測定し、レーザ光LBの光強度測定値PLBと反射光RLBの光強度測定値PRとに基づいてレーザ光LBの通る光学部品の状態、ワークWの状態、レーザ出力状態等について光学的計測や良否判定をインラインで行えるようにしており、生産管理または品質管理の面でユーザに信頼性の高い有益なモニタリング情報を提供することができる。また、異常・故障の発見・通報が適時に出されるため、保護ガラス交換等のメンテナンスのために生産ラインをストップさせる時間を必要最小限に食い止めることができる。 As described above, in the laser processing apparatus of this embodiment, the two photodetectors 26 and 28 are attached to the laser processing head 12, and the laser processing apparatus 12 immediately after the light is emitted from the end face 14a of the optical fiber 14 in the processing head 12. The light intensity of the laser light LB is measured using the light detector 26 of the laser light measuring unit, and the light intensity of the light R LB reflected from the workpiece W to the laser processing head 12 is measured by the light detector of the reflected light measuring unit. 28 was measured using a optical components through which a laser beam LB on the basis of the laser beam LB light intensity measurements P LB and the light intensity measurement values P R of the reflected light R LB state, the workpiece W state, the laser output Optical measurement and pass / fail judgment can be made in-line regarding the status and the like, and useful monitoring information with high reliability can be provided to the user in terms of production management or quality control. In addition, since abnormalities and failures are discovered and reported in a timely manner, it is possible to minimize the time required to stop the production line for maintenance such as replacement of protective glass.

さらに、この実施形態のレーザ加工ヘッド12においては、光ファイバ14、レーザ光検出器26および反射光検出器28の全部をレーザ加工ヘッド12の上面に接続または取付しているので、光ファイバ14および信号線46,48の全部をヘッド上方に集約して架空配線ないし敷設することができる。このことにより、図示しないヘッド支持部またはロボットアーム等への加工ヘッド12の取付または搭載が簡単になり、加工場所付近のスペース効率や使い勝手が改善され、加工ヘッド12自体のメンテナンス性も改善される。また、何らかの原因でレーザ光検出器26または反射光検出器28の取付口が開いて加工ヘッド12の中から外部へレーザ光が出たとしても、加工ヘッド12の側方ではなく上方へ漏れるため、付近の作業者に照射するおそれはなく、安全面でも優れている。   Further, in the laser processing head 12 of this embodiment, the optical fiber 14, the laser light detector 26, and the reflected light detector 28 are all connected to or attached to the upper surface of the laser processing head 12, so that the optical fiber 14 and All of the signal lines 46 and 48 can be aggregated above the head and laid over or laid. This simplifies the mounting or mounting of the machining head 12 on a head support unit or robot arm (not shown), improves the space efficiency near the machining location and ease of use, and improves the maintainability of the machining head 12 itself. . Even if the laser light detector 26 or the reflected light detector 28 is opened for some reason and laser light is emitted from the processing head 12 to the outside, it leaks upward rather than to the side of the processing head 12. There is no fear of irradiating nearby workers, and it is excellent in terms of safety.

次に、図9〜図12につき本発明の別の実施形態を説明する。   Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図9に、この第2の実施形態におけるレーザ加工装置の全体構成を示す。この装置は、主に銅や金の溶接に用いて好適なもので、基本波長(1064nm)のYAG基本波パルスレーザ光と高調波たとえば第2高調波(532nm)のYAG高調波パルスレーザ光とを重畳してワークWの加工点WPに照射する方式のレーザ加工装置である。上記した第1の実施形態と異なる主要な部分は、レーザ加工機本体64にYAG基本波レーザ光LAおよびYAG高調波レーザ光SHGをそれぞれ発振出力する2台のYAGパルスレーザ発振器66,68が設けられる点と、レーザ加工ヘッド70内にYAG基本波レーザ光LAとYAG高調波レーザ光SHGとを重畳させる光学系が内蔵されている点である。   FIG. 9 shows the overall configuration of the laser processing apparatus according to the second embodiment. This apparatus is mainly suitable for use in welding copper or gold, and includes a YAG fundamental pulse laser beam having a fundamental wavelength (1064 nm) and a harmonic such as a YAG harmonic pulse laser beam having a second harmonic (532 nm). Is a laser processing apparatus of a type that irradiates the processing point WP of the workpiece W by superimposing. The main part different from the first embodiment described above is provided with two YAG pulse laser oscillators 66 and 68 that oscillate and output the YAG fundamental laser beam LA and the YAG harmonic laser beam SHG, respectively, to the laser processing machine body 64. And an optical system for superimposing the YAG fundamental laser beam LA and the YAG harmonic laser beam SHG in the laser processing head 70 is incorporated.

両YAGパルスレーザ発振器66,68とレーザ加工ヘッド70とはそれぞれ光ファイバ72,74によって光学的に結ばれている。レーザ加工ヘッド70は、たとえばアルミニウムからなる中空のハウジングまたはヘッド本体76を有し、このヘッド本体76内の所定位置に後述する光学レンズやミラー等を配置している。このヘッド本体76において、ワークWの加工点WPと向き合う本体下面にはレーザ出射口78が設けられ、このレーザ出射口78とは反対側の本体上面には両光ファイバ72,74の終端部を着脱可能に取り付けるための光ファイバ接続部80,82およびモニタリング用のレーザ光検出器84,86,88が取り付けられている。   Both YAG pulse laser oscillators 66 and 68 and the laser processing head 70 are optically connected by optical fibers 72 and 74, respectively. The laser processing head 70 has a hollow housing or head main body 76 made of, for example, aluminum, and an optical lens, a mirror, etc., which will be described later, are arranged at a predetermined position in the head main body 76. In the head main body 76, a laser emission port 78 is provided on the lower surface of the main body facing the processing point WP of the workpiece W, and the end portions of both optical fibers 72 and 74 are provided on the upper surface of the main body opposite to the laser emission port 78. Optical fiber connection portions 80 and 82 for removably attaching and laser light detectors 84, 86 and 88 for monitoring are attached.

図10〜図12に、レーザ加工ヘッド70の具体的な構成を示す。図10は上面図、図11は図10のX−X線についての縦断面図、図12は図10のY−Y線についての縦断面図である。   10 to 12 show a specific configuration of the laser processing head 70. 10 is a top view, FIG. 11 is a longitudinal sectional view taken along line XX in FIG. 10, and FIG. 12 is a longitudinal sectional view taken along line YY in FIG.

図11および図12に示すように、ヘッド本体76の下面中心部から下方に延びる筒部90が形成され、この筒部90の下端部つまりレーザ出射口78に保護ガラス92が取り付けられ、この保護ガラス92の内奥手前に集束レンズ94が配置されている。   As shown in FIGS. 11 and 12, a cylindrical portion 90 extending downward from the center of the lower surface of the head main body 76 is formed, and a protective glass 92 is attached to the lower end portion of the cylindrical portion 90, that is, the laser emission port 78. A focusing lens 94 is disposed in front of the glass 92.

集束レンズ94の直上にはヘッド本体76内部のほぼ中心位置にて、YAG基本波系のベントミラー96がその反射面96aをたとえば45°の角度でX方向斜め下方に向けて配置され(図11)、その直上にYAG高調波系のベントミラー98がその反射面98aをたとえば45°の角度でY方向斜め下方に向けて配置され(図12)、さらにその直上には反射光検出器88がその受光面を垂直下方に向けて配置されている。ここで、反射光検出器88は、ヘッド本体76の上面に設けられたセンサ取付口に取り付けられている(図11、図12)。YAG高調波系のベントミラー98と反射光検出器88との間には、図2の光学フィルタ35と同様の光学フィルタ(図示せず)が配置されてよい。その場合、該光学フィルタは、主たるレーザ光であるYAG基本波の波長を選択的に通すフィルタを含んでよい。   A YAG fundamental wave system bent mirror 96 is disposed immediately above the focusing lens 94 at a substantially central position inside the head main body 76 with its reflecting surface 96a facing obliquely downward in the X direction at an angle of 45 °, for example (FIG. 11). ), A YAG harmonic system bent mirror 98 is disposed immediately above it with its reflecting surface 98a inclined downward in the Y direction at an angle of 45 °, for example (FIG. 12), and a reflected light detector 88 is disposed immediately above it. The light receiving surface is arranged vertically downward. Here, the reflected light detector 88 is attached to a sensor attachment opening provided on the upper surface of the head main body 76 (FIGS. 11 and 12). An optical filter (not shown) similar to the optical filter 35 in FIG. 2 may be disposed between the YAG harmonic system bent mirror 98 and the reflected light detector 88. In this case, the optical filter may include a filter that selectively transmits the wavelength of the YAG fundamental wave that is the main laser light.

ヘッド本体76の上面には、ヘッド中心軸線上の反射光検出器88よりX方向にオフセットした位置にて、筒状の光ファイバ取付部80が垂直上方に延びている。この光ファイバ取付部80の上端には、光ファイバ72の終端部を着脱可能に受けるコネクタまたはレセプタクル106が設けられている。   On the upper surface of the head main body 76, a cylindrical optical fiber mounting portion 80 extends vertically upward at a position offset in the X direction from the reflected light detector 88 on the head central axis. At the upper end of the optical fiber attachment portion 80, a connector or receptacle 106 for receiving the terminal portion of the optical fiber 72 in a detachable manner is provided.

図11に示すように、光ファイバ取付部80の内部には、光ファイバ72の終端面72aから放射状に出たレーザ光LBを平行光にするためのコリメートレンズ108が配置されるとともに、このコリメートレンズ108の真下にベントミラー110がその反射面110aをたとえば−X方向45°の角度で斜め上方に向けて配置されている。ここで、ベントミラー110の反射面110aはベントミラー96の反射面96aと光学的に対向しており、光ファイバ72の終端面72aからのYAG基本波パルスレーザ光LAはベントミラー110で光路を垂直方向から水平方向(−X方向)に直角に曲げてからベントミラー96に入射し、ベントミラー96で光路を水平方向(−X方向)から垂直下方に直角に曲げて集束レンズ94に入射するようになっている。集束レンズ94は、ワークWの加工点WPにYAG基本波パルスレーザ光LAを集光させる。   As shown in FIG. 11, a collimating lens 108 for making the laser light LB emitted radially from the end surface 72 a of the optical fiber 72 into parallel light is disposed inside the optical fiber mounting portion 80. A bent mirror 110 is arranged directly below the lens 108 with its reflecting surface 110a inclined upward at an angle of 45 ° in the −X direction, for example. Here, the reflecting surface 110 a of the bent mirror 110 is optically opposed to the reflecting surface 96 a of the bent mirror 96, and the YAG fundamental pulse laser light LA from the end surface 72 a of the optical fiber 72 passes through the optical path through the bent mirror 110. The light beam is bent at a right angle from the vertical direction to the horizontal direction (−X direction) and then incident on the vent mirror 96. It is like that. The converging lens 94 condenses the YAG fundamental wave pulse laser beam LA at the processing point WP of the workpiece W.

ヘッド本体76の上面には、反射光検出器88からYAG基本波系の光ファイバ取付部80とは反対側(−X方向)にオフセットした位置にYAG基本波系のレーザ光検出器84がその受光面を垂直下方に向けて配置されている。ここで、レーザ光検出器84は、ヘッド本体76の上面に設けられたセンサ取付口に取り付けられている。このレーザ光検出器84の真下には、ベントミラー112がその反射面112aをたとえばX方向45°の角度で斜め上方に向けて配置されている。ベントミラー112の反射面112aはベントミラー110の反射面110aとベントミラー96を介して光学的に対向しており、光ファイバ72の終端面72aからのYAG基本波レーザ光LAがベントミラー96で垂直下方(集束レンズ94側)へ反射する際にベントミラー96の後方(−X方向)へ漏れた光MLAがベントミラー112に入射し、ベントミラー112で光路を水平方向から垂直上方へ直角に曲げてYAG基本波レーザ光検出器84の受光面に入射するようになっている。ベントミラー96とベントミラー112との間には、図2の光学フィルタ44と同様の光学フィルタ(図示せず)が配置されてよい。 On the upper surface of the head main body 76, the YAG fundamental wave laser light detector 84 is offset from the reflected light detector 88 to the opposite side (-X direction) from the YAG fundamental wave fiber optic mounting portion 80. The light receiving surface is arranged vertically downward. Here, the laser light detector 84 is attached to a sensor attachment opening provided on the upper surface of the head main body 76. Bent mirror 112 is arranged directly below laser light detector 84 with its reflecting surface 112a facing obliquely upward at an angle of 45 ° in the X direction, for example. The reflecting surface 112 a of the bent mirror 112 is optically opposed to the reflecting surface 110 a of the bent mirror 110 via the vent mirror 96, and the YAG fundamental wave laser light LA from the end surface 72 a of the optical fiber 72 is the bent mirror 96. Light MLA leaked to the rear (−X direction) of the vent mirror 96 when reflected vertically downward (on the focusing lens 94 side) is incident on the vent mirror 112, and the optical path of the vent mirror 112 is perpendicular to the vertical direction from the horizontal direction. And is incident on the light-receiving surface of the YAG fundamental wave laser beam detector 84. An optical filter (not shown) similar to the optical filter 44 of FIG. 2 may be disposed between the vent mirror 96 and the vent mirror 112.

YAG基本波レーザ光検出器84は、光電変換素子たとえばフォトダイオードを有しており、X方向においてベントミラー96から漏れるYAG基本波の漏れ光MLAを受光してその光強度を表す電気信号SLAを発生する。ここで、漏れ光MLAの光強度は、光ファイバ72の終端面72aより出射された直後のYAG基本波レーザ光LAの光強度またはレーザ出力PLAと一定の比例関係にある。レーザ光検出器84の出力信号(YAG基本波レーザ光強度検出信号)SLAは信号線114を介してモニタ装置本体16へ送られる。 YAG fundamental wave laser beam detector 84 has a photoelectric conversion element, for example a photodiode, an electric signal representing the light intensity by receiving the leaked light M LA of the YAG fundamental leaking from the bent mirror 96 in the X direction S Generate LA . Here, the light intensity of the leaked light M LA has a certain proportional relationship with the light intensity of the YAG fundamental wave laser light LA immediately after being emitted from the end face 72 a of the optical fiber 72 or the laser output P LA . Output signal (YAG fundamental wave laser beam intensity detection signal) S LA of the laser beam detector 84 is sent to the monitor device body 16 via the signal line 114.

さらに、図12に示すように、ヘッド本体76の上面には、ヘッド中心軸線上の反射光検出器88よりY方向にオフセットした位置にて、筒状の光ファイバ取付部82が垂直上方に延びている。この光ファイバ取付部82の上端には、光ファイバ74の終端部を着脱可能に受けるコネクタまたはレセプタクル118が設けられている。   Further, as shown in FIG. 12, a cylindrical optical fiber mounting portion 82 extends vertically upward on the upper surface of the head body 76 at a position offset in the Y direction from the reflected light detector 88 on the head central axis. ing. A connector or receptacle 118 that detachably receives the terminal end of the optical fiber 74 is provided at the upper end of the optical fiber attachment portion 82.

光ファイバ取付部82の内部には、光ファイバ74の終端面74aから放射状に出たYAG高調波パルスレーザ光SHGを平行光にするためのコリメートレンズ120が配置されるとともに、このコリメートレンズ120の真下にベントミラー122がその反射面122aをたとえばY方向45°の角度で斜め上方に向けて配置されている。ここで、ベントミラー122の反射面122aはベントミラー98の反射面98aと光学的に対向しており、光ファイバ74の終端面74aからのYAG高調波パルスレーザ光SHGはベントミラー122で光路を垂直方向から水平方向(−Y方向)に直角に曲げてからベントミラー98に入射し、ベントミラー98で光路を水平方向(−Y方向)から垂直下方に直角に曲げ、ベントミラー96を通り抜けて集束レンズ94に入射するようになっている。集束レンズ94はワークWの加工点WPにYAG高調波パルスレーザ光SHGを集光させる。   A collimating lens 120 for making the YAG harmonic pulse laser beam SHG emitted radially from the end surface 74 a of the optical fiber 74 into parallel light is disposed inside the optical fiber mounting portion 82. Bent mirror 122 is arranged directly below the reflecting surface 122a at an angle of, for example, 45 ° in the Y direction. Here, the reflecting surface 122 a of the vent mirror 122 is optically opposed to the reflecting surface 98 a of the vent mirror 98, and the YAG harmonic pulse laser light SHG from the end surface 74 a of the optical fiber 74 passes through the optical path by the vent mirror 122. The light beam is bent at a right angle from the vertical direction to the horizontal direction (−Y direction) and then incident on the vent mirror 98. The light enters the focusing lens 94. The converging lens 94 focuses the YAG harmonic pulse laser beam SHG on the processing point WP of the workpiece W.

図12において、ヘッド本体76の上面には、反射光検出器88からYAG高調波系の光ファイバ取付部82とは反対側(−Y方向)にオフセットした位置にYAG高調波系のレーザ光検出器86がその受光面を垂直下方に向けて配置されている。ここで、レーザ光検出器86は、ヘッド本体76の上面に設けられたセンサ取付口に取り付けられている。このレーザ光検出器86の真下には、ベントミラー124がその反射面124aをたとえばY方向45°の角度で斜め上方に向けて配置されている。ここで、ベントミラー124の反射面124aはベントミラー122の反射面122aとベントミラー98を介して光学的に対向しており、光ファイバ74の終端面74aからのYAG高調波レーザ光SHGがベントミラー98で垂直下方(集束レンズ94側)へ反射する際にベントミラー98の後方(−Y方向)へ漏れた光MSHGがベントミラー124に入射し、ベントミラー124で光路を水平方向(−Y方向)から垂直上方へ直角に曲げてYAG高調波レーザ光検出器86の受光面に入射するようになっている。ベントミラー98とベントミラー124との間には、図2の光学フィルタ44と同様の光学フィルタ(図示せず)が配置されてよい。 In FIG. 12, on the upper surface of the head main body 76, YAG harmonic laser light detection is performed at a position offset from the reflected light detector 88 on the opposite side (−Y direction) from the YAG harmonic optical fiber mounting portion 82. A device 86 is arranged with its light receiving surface facing vertically downward. Here, the laser light detector 86 is attached to a sensor attachment opening provided on the upper surface of the head main body 76. Bent mirror 124 is arranged directly below laser light detector 86 with its reflecting surface 124a facing obliquely upward at an angle of 45 ° in the Y direction, for example. Here, the reflecting surface 124a of the vent mirror 124 is optically opposed to the reflecting surface 122a of the vent mirror 122 via the vent mirror 98, and the YAG harmonic laser beam SHG from the end surface 74a of the optical fiber 74 is vented. The light M SHG leaked to the rear (−Y direction) of the vent mirror 98 when reflected by the mirror 98 vertically downward (on the focusing lens 94 side) is incident on the vent mirror 124, and the optical path is changed in the horizontal direction (− The YAG harmonic laser beam detector 86 is incident on the light receiving surface of the YAG harmonic laser beam detector 86 by bending it vertically upward from the Y direction. An optical filter (not shown) similar to the optical filter 44 of FIG. 2 may be disposed between the vent mirror 98 and the vent mirror 124.

YAG高調波レーザ光検出器86は、光電変換素子たとえばフォトダイオードを有しており、ベントミラー96から後方(−Y方向)に漏れるYAG高調波の漏れ光MSHGを受光してその光強度を表す電気信号SSHGを発生する。ここで、漏れ光MSHGの光強度は、光ファイバ74の終端面74aより出射された直後のYAG高調波レーザ光SHGの光強度またはレーザ出力PSHGと一定の比例関係にある。レーザ光検出器86の出力信号(YAG高調波レーザ光強度検出信号)SSHGは信号線126を介してモニタ装置本体16へ送られる。 The YAG harmonic laser light detector 86 has a photoelectric conversion element such as a photodiode, and receives YAG harmonic leaked light M SHG leaking rearward (−Y direction) from the vent mirror 96, and the light intensity thereof is measured. An electrical signal S SHG is generated. Here, the light intensity of the leaked light M SHG is in a certain proportional relationship with the light intensity of the YAG harmonic laser light SHG immediately after being emitted from the end face 74 a of the optical fiber 74 or the laser output P SHG . The output signal (YAG harmonic laser beam intensity detection signal) S SHG of the laser beam detector 86 is sent to the monitor device main body 16 via the signal line 126.

反射光検出器88は、光電変換素子たとえばフォトダイオードを有しており、光学レンズ94からベントミラー96,98を垂直上方に抜けてくる反射光RLAを受光してその光強度を表す電気信号SR'を発生する。ここで、反射光Rの光強度は、ワークWの加工点WPにおける表面反射率、溶け込み具合等にも依存するが、少なくとも加工点WPにおけるレーザ出力(特にYAG基本波)とは一定の比例関係にある。反射光検出器88の出力信号(反射光強度検出信号)SR'は信号線128を介してモニタ装置本体16へ送られる。 The reflected light detector 88 has a photoelectric conversion element, for example a photodiode, an electric signal representing the light intensity by receiving the reflected light R LA coming exit from the optical lens 94 a bent mirror 96, 98 vertically upwards S R ′ is generated. Here, the light intensity of the reflected light R depends on the surface reflectance at the machining point WP of the workpiece W, the degree of penetration, etc., but at least has a certain proportional relationship with the laser output (particularly the YAG fundamental wave) at the machining point WP. It is in. The output signal (reflected light intensity detection signal) S R ′ of the reflected light detector 88 is sent to the monitor device main body 16 via the signal line 128.

モニタ装置本体16は、レーザ加工ヘッド70に取り付けられた3つの光検出器84,86,88より信号線114,126,128を介して送られてくるYAG基本波レーザ光強度検出信号SLA、YAG高調波レーザ光強度検出信号SSHG、反射光強度検出信号SR'に基づいてYAG基本波レーザ光LA,YAG高調波レーザ光SHGの通る光学部品の状態、ワークWの状態、レーザ出力状態等について光学的計測や良否判定をインラインで行うことができる。 The monitor device main body 16 includes a YAG fundamental wave laser beam intensity detection signal S LA sent from the three photodetectors 84, 86, and 88 attached to the laser processing head 70 via signal lines 114, 126, and 128. Based on the YAG harmonic laser light intensity detection signal S SHG and the reflected light intensity detection signal S R ′ , the state of the optical components through which the YAG fundamental laser beam LA and the YAG harmonic laser beam SHG pass, the state of the workpiece W, and the laser output state Optical measurement and pass / fail judgment can be performed in-line.

この実施形態においても、上記した第1の実施形態と同様の作用効果が得られる。特にレーザ加工ヘッド70においては、光ファイバ72,74、YAG基本波レーザ光検出器84,YAG高調波レーザ光検出器86および反射光検出器88の全部をヘッド上面に接続または取付しているので、光ファイバ72,74および信号線114,126,128の全部をヘッド上方に集約して架空配線ないし敷設することが可能であり、スペース効率、使い勝手、メンテナンス性および安全性の面で一層大なる利点を奏することができる。   Also in this embodiment, the same effect as the first embodiment described above can be obtained. In particular, in the laser processing head 70, all of the optical fibers 72 and 74, the YAG fundamental wave laser light detector 84, the YAG harmonic laser light detector 86, and the reflected light detector 88 are connected to or attached to the upper surface of the head. The optical fibers 72 and 74 and the signal lines 114, 126, and 128 can be aggregated above the head and laid over or laid, so that the space efficiency, ease of use, maintenance, and safety are further increased. There are advantages.

上記した実施形態では、レーザ加工ヘッド12(70)のヘッド上面に取り付けるレーザ光測定部26(84,86)および反射光測定部28(88)を光電変換素子で構成し、それらの光電変換素子より出力される電気信号SL(SLA,SSHG),SR(SR')を信号線46(114,126),48(128)を介してモニタ装置本体16へ送るようにした。しかし、たとえば図13に示すように、レーザ加工ヘッド12において、レーザ光測定部26および/または反射光測定部28を光ファイバ130,132で構成することも可能である。 In the above-described embodiment, the laser beam measurement unit 26 (84, 86) and the reflected light measurement unit 28 (88) attached to the upper surface of the laser processing head 12 (70) are configured by photoelectric conversion elements, and these photoelectric conversion elements. The electric signals S L (S LA , S SHG ), SR (S R ′ ) output from the signal line 46 (114, 126), 48 (128) are sent to the monitor device main body 16 via the signal lines 46 (114, 126), 48 (128). However, for example, as shown in FIG. 13, in the laser processing head 12, the laser light measurement unit 26 and / or the reflected light measurement unit 28 can be configured by optical fibers 130 and 132.

より詳細には、レーザ光検出器26(図2)の取付位置に光ファイバ130の一端部を取り付け、ベントミラー42より垂直上方に反射したレーザ光LBの漏れ光MLBが光ファイバ130の一端面(受光面)130aに入射するようにする。また、反射光検出器28(図2)の取付位置に光ファイバ132の一端部を取り付け、ベントミラー34より垂直上方に透過した反射光の漏れ光RLBが光ファイバ132の一端面(受光面)132aに入射するようにする。両光ファイバ130,132の他端部(終端部)はモニタ装置本体(図示せず)に接続され、モニタ装置本体側で両光ファイバ130,132の他端面より出射されたレーザ漏れ光MLB,反射漏れ光RLBがそれぞれ光電変換素子(図示せず)によって電気信号SL,SRに変換されるようになっている。 More specifically, one end of the optical fiber 130 is attached to the attachment position of the laser light detector 26 (FIG. 2), and the leaked light M LB of the laser light LB reflected vertically upward from the vent mirror 42 is one of the optical fibers 130. The light is incident on the end surface (light receiving surface) 130a. One end of the optical fiber 132 is attached to the attachment position of the reflected light detector 28 (FIG. 2), and the leaked light R LB of the reflected light transmitted vertically upward from the vent mirror 34 is one end surface (light receiving surface) of the optical fiber 132. ) So that it is incident on 132a. The other end portions (terminal portions) of both optical fibers 130 and 132 are connected to a monitor device main body (not shown), and the laser leakage light M LB emitted from the other end surfaces of both optical fibers 130 and 132 on the monitor device main body side. The reflected leakage light R LB is converted into electrical signals S L and S R by photoelectric conversion elements (not shown), respectively.

この構成例においても、上記した第1の実施形態と同様の作用効果が得られる。特に、レーザ加工ヘッド12においては、光ファイバ14,130,132の全部をヘッド上方に集約して架空敷設できるため、スペース効率、使い勝手、メンテナンス性および安全性の面で一層大なる利点となる。   Also in this configuration example, the same effect as that of the first embodiment described above can be obtained. In particular, in the laser processing head 12, all of the optical fibers 14, 130, and 132 can be aggregated over the head and laid overhead, which is a further advantage in terms of space efficiency, ease of use, maintainability, and safety.

本発明の一実施形態におけるレーザ加工装置の全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the laser processing apparatus in one Embodiment of this invention. 実施形態におけるレーザ加工ヘッドの具体的な構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the specific structure of the laser processing head in embodiment. 実施形態のレーザ加工装置におけるモニタ装置本体内の信号処理部の機能的な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the functional structure of the signal processing part in the monitor apparatus main body in the laser processing apparatus of embodiment. 実施形態のレーザ加工用モニタリング装置の各部におけるパルスレーザ光の波形を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the waveform of the pulse laser beam in each part of the monitoring apparatus for laser processing of embodiment. 実施形態において単一のパルスレーザ光に対するモニタ区間および演算区間および光強度測定演算の方法(一例)を示す図である。It is a figure which shows the monitoring area with respect to a single pulse laser beam, a calculation area, and the light intensity measurement calculation method (an example) in embodiment. 実施形態において単一のパルスレーザ光に対するモニタ区間および演算区間および光強度測定演算の方法(一例)を示す図である。It is a figure which shows the monitoring area with respect to a single pulse laser beam, a calculation area, and the light intensity measurement calculation method (an example) in embodiment. 実施形態において一連(複数ショット)のパルスレーザ光に対するモニタ区間および演算区間および光強度測定演算の方法(一例)を示す図である。It is a figure which shows the monitoring section with respect to a series (a plurality of shots) pulsed laser beam, a calculation section, and the light intensity measurement calculation method (an example) in the embodiment. 実施形態において一連(複数ショット)のパルスレーザ光に対するモニタ区間および演算区間および光強度測定演算の方法(一例)を示す図である。It is a figure which shows the monitoring section with respect to a series (a plurality of shots) pulsed laser beam, a calculation section, and the light intensity measurement calculation method (an example) in the embodiment. 別の実施形態におけるレーザ加工装置の全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the laser processing apparatus in another embodiment. 別の実施形態におけるレー加工ヘッドの構成を示す上面図である。It is a top view which shows the structure of the ray processing head in another embodiment. 図10のX−X線についての縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view about the XX line of FIG. 図10のY−Y線についての縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view about the YY line of FIG. 別の実施形態におけるレーザ加工ヘッドの構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the structure of the laser processing head in another embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10 レーザ加工機本体
10a レーザ発振器
12 レーザ加工ヘッド
14 光ファイバ
16 モニタ装置本体
18 コントローラ
20 ヘッド本体
22 レーザ出射口
24 光ファイバ取付部
26 レーザ光検出器
28 反射光受光器
30 保護ガラス
32 集束レンズ
34,40,42 ベントミラー
38 コリメータレンズ
46,48 信号線
66 YAG基本波レーザ発振器
68 YAG高調波レーザ発振器
70 レーザ加工ヘッド
76 ヘッド本体
78 レーザ出射口
80,82 光ファイバ取付部
84 レーザ光検出器
86 反射光受光器
96,98,110,112 ベントミラー
104,116
108,120 コリメートレンズ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Laser processing machine main body 10a Laser oscillator 12 Laser processing head 14 Optical fiber 16 Monitor apparatus main body 18 Controller 20 Head main body 22 Laser emission port 24 Optical fiber attachment part 26 Laser light detector 28 Reflected light receiver 30 Protective glass 32 Focusing lens 34 , 40, 42 Vent mirror 38 Collimator lens 46, 48 Signal line 66 YAG fundamental laser oscillator 68 YAG harmonic laser oscillator 70 Laser processing head 76 Head body 78 Laser exit port 80, 82 Optical fiber mounting portion 84 Laser light detector 86 Reflected light receiver 96, 98, 110, 112 Vent mirror 104, 116
108,120 Collimating lens

Claims (6)

レーザ発振部より発振出力されたレーザ光をレーザ伝送用の光ファイバを介してレーザ加工ヘッドへ伝送し、前記レーザ加工ヘッドより被加工物に向けて前記レーザ光を集光照射して所望のレーザ加工を行うレーザ加工装置であって、The laser beam oscillated and output from the laser oscillation unit is transmitted to a laser processing head via an optical fiber for laser transmission, and the laser beam is focused and irradiated from the laser processing head toward the workpiece. A laser processing apparatus for processing,
前記被加工物の加工点と向かい合う第1の面にレーザ出射口と、前記第1の面と反対側の第2の面に前記光ファイバの終端部を取り付けるための光ファイバ接続部とをそれぞれ設け、前記光ファイバの終端面から出た前記レーザ光を前記被加工物の加工点に集光させるための光学レンズを収容し、前記レーザ出射口に保護ガラスを取り付けるヘッド本体と、A laser emission port on the first surface facing the processing point of the workpiece, and an optical fiber connection portion for attaching the end portion of the optical fiber to the second surface opposite to the first surface, respectively. A head main body for accommodating an optical lens for condensing the laser light emitted from the end face of the optical fiber at a processing point of the workpiece, and attaching a protective glass to the laser emission port;
前記光ファイバに入射する前の前記レーザ光の出力を測定するためのレーザ出力測定部と、A laser output measuring unit for measuring the output of the laser light before entering the optical fiber;
前記光ファイバの終端面から出た前記レーザ光の光強度を測定するために前記ヘッド本体に取り付けられるレーザ光測定部と、A laser beam measurement unit attached to the head body for measuring the light intensity of the laser beam emitted from the end face of the optical fiber;
前記被加工物の加工点から前記レーザ出射口の中に反射されてきた光の光強度を測定するために前記ヘッド本体に取り付けられる反射光測定部と、A reflected light measurement unit attached to the head body to measure the light intensity of light reflected from the processing point of the workpiece into the laser emission port;
前記レーザ出力部より得られる前記レーザ光の出力の測定値と前記レーザ光測定部より得られる前記レーザ光の光強度の測定値とに基づいて、前記光ファイバが正常であるか否かをモニタする第1のモニタ部と、Based on the measured value of the laser beam output obtained from the laser output unit and the measured value of the laser beam intensity obtained from the laser beam measuring unit, it is monitored whether or not the optical fiber is normal. A first monitor unit that
前記レーザ光測定部より得られる前記レーザ光の光強度の測定値と前記反射光測定部より得られる前記反射光の光強度の測定値とに基づいて、前記被加工物の表面状態が正常であるか否か、または前記保護レンズが異常に汚れているか否かをモニタする第2のモニタ部とBased on the measurement value of the light intensity of the laser light obtained from the laser light measurement unit and the measurement value of the light intensity of the reflected light obtained from the reflected light measurement unit, the surface state of the workpiece is normal. A second monitor unit for monitoring whether or not the protective lens is abnormally soiled;
を有するレーザ加工装置。A laser processing apparatus.
前記レーザ光はパルスレーザ光であり、The laser beam is a pulsed laser beam,
前記反射光測定部は、前記パルスレーザ光の立ち上がりエッジより所定時間後の第1の時点から前記パルスレーザ光の立ち下がりエッジより所定時間前の第2の時間までを演算区間とし、前記演算区間内で求めた前記反射光の光強度の平均値、積分値、最大値またはピーク値を測定値とする、The reflected light measurement unit sets a calculation interval from a first time after a predetermined time after the rising edge of the pulsed laser light to a second time before a falling time of the pulsed laser light as the calculation interval. The average value, integrated value, maximum value, or peak value of the light intensity of the reflected light determined in the measurement value,
請求項1に記載のレーザ加工装置。The laser processing apparatus according to claim 1.
前記第2のモニタ部は、前記レーザ光の光強度測定値に対する前記反射光の光強度測定値の比率を演算し、その比率が経時的に低下する様子をモニタする、請求項1または請求項2に記載のレーザ加工装置。The second monitor unit calculates a ratio of the light intensity measurement value of the reflected light to the light intensity measurement value of the laser light, and monitors how the ratio decreases with time. 2. The laser processing apparatus according to 2. 前記レーザ光測定部が、前記ヘッド本体の第2の面に取り付けられる、請求項1〜3のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。 The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the laser light measurement unit is attached to a second surface of the head main body . 前記レーザ光に対応する前記第1のミラーの裏側に漏れる光を前記レーザ光測定部に向けて反射するために前記ヘッド本体の中に設けられる第2のミラーを有する請求項4に記載のレーザ加工装置。 A second mirror provided in said head body light leaking to the back side of the first mirror corresponding to the laser beam to reflect toward the laser light measurement unit, according to claim 4 Laser processing equipment. 前記反射光測定部が、前記ヘッド本体の第2の面に取り付けられる、請求項1〜のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。 The reflected light measuring unit is attached to the second surface of the head body, the laser processing apparatus according to any one of claims 1-5.
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