激光加工前进行光学系统的污染检测的激光加工装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种激光加工前进行光学系统的污染检测的激光加工装置，该激光加工装置具备在激光加工前判定外部光学系统的污染的污染判定部，污染判定部根据在外部光学系统没有被加热的状态下通过能量测定部测定到的第一测定值与在外部光学系统已被加热的状态下通过能量测定部测定到的第二测定值之间的比较来判定外部光学系统中的透镜的污染。

Laser Processing Device for Pollution Detection of Optical System before Laser Processing

The invention provides a laser processing device for detecting the contamination of an optical system before laser processing. The laser processing device has a contamination judging section for judging the contamination of an external optical system before laser processing. The contamination judging section determines the first measured value by the energy measuring section under the condition that the external optical system is not heated and the external optical system has been heated. The contamination of lenses in an external optical system is determined by comparing the second measured values measured by the energy measuring unit.

【技术实现步骤摘要】
激光加工前进行光学系统的污染检测的激光加工装置
本专利技术涉及一种激光加工装置，特别涉及一种激光加工前进行光学系统的污染检测的激光加工装置。
技术介绍
向被加工物照射激光来进行被加工物的激光加工的激光加工装置通过透镜将激光聚焦到预定的焦点位置，向被加工物照射聚焦后的激光。在上述的激光加工装置中，从激光振荡器导出激光并使激光在工件表面聚焦的外部光学系统当被污染而吸收激光时，由于所谓的热透镜效应而改变曲率使焦点位置移动。另外，根据污染的方式还使光学系统的透射率也发生变化。如果产生焦点位置的变化以及透射率的变化，则会产生加工不良，因此需要确认外部光学系统是否没有被污染。该情况会妨碍自动运转。为了解决上述课题，已知通过在外部光学系统中安装温度传感器和散射光传感器来检测外部光学系统的污染。在国际公开第2009/066370(A1)号小册子中公开一种激光加工装置，其虽然不是外部光学系统，但能够判定激光振荡器的出射镜的涂层的劣化等。出射镜由于劣化而吸收激光束，成为热负荷状态从而使曲率发生变化，由于所谓的热透镜效应成为使平行光聚焦的倾向。激光加工装置具备配置在出射镜后方的光圈以及配置在光圈后方的光束功率测定传感器，由此当光束功率比基准值大时判定为出射镜的劣化。在日本特开2016-2580号公报中公开了一种激光加工装置，其虽然不是在激光加工前，但能够在加工后检测外部光学系统的由于热透镜效应造成的焦点偏移。如果由于热透镜效应而产生焦点偏移，则激光照射直径变大，因此激光加工装置具备具有小开口的测定基准面，由此根据从小开口的周围进行辐射的辐射光的水平来检测焦点偏移。外部光学系统随时间进行劣化。作为其结果，在聚焦点产生激光功率的损失。即使是轻度的污染，焦点位置也会移动，因此会引起激光加工的品质发生显著的劣化。此时，需要迅速地更换或清洗光学部件。但是，在产生了加工不良后进行光学部件的维护时，存在在自动运转时产生大量的不良部件的问题。另一方面，在向外部光学系统安装温度传感器和散射光传感器的方式中，会有这些传感器无法后装的问题。并且，并非所有的外部光学系统可应对能够检测污染的传感器，因此缩小了用户选择的自由。
技术实现思路
因此，谋求一种通过对已有的激光加工装置可后装的结构，能够在激光加工前自动检测外部光学系统的污染的技术。本公开的一个方式提供了一种激光加工装置，其在检测出光学系统的污染后对工件进行激光加工，该激光加工装置具备：激光振荡器；外部光学系统，其用于从激光振荡器导出激光并使激光在工件的表面聚焦；驱动控制部，其用于使从外部光学系统出射的激光的焦点位置以及光轴进行移动；冷却控制部，其控制外部光学系统的冷却；板，其具有小径孔且能够吸收激光；能量测定部，其测定被板吸收的激光的能量；激光去除部，其能够去除经过了小径孔的激光；以及污染判定部，其在激光加工前判定外部光学系统的污染，污染判定部具备：冷却停止指令部，其对冷却控制部进行停止外部光学系统的冷却的指令；驱动指令部，其对驱动控制部进行使焦点位置与板的表面对齐的指令以及使激光的光轴与小径孔的中心对齐的指令；低输出指令部，其对激光振荡器进行以使板不融化或不变形的程度的低输出来出射激光的指令；以及透镜污染判定部，其根据第一测定值与第二测定值之间的比较来判定外部光学系统的透镜的污染，该第一测定值是在外部光学系统没有被加热的激光出射开始期间内由能量测定部测定到的测定值，该第二测定值是在外部光学系统已被加热的经过一定时间的期间内由能量测定部测定到的测定值。本公开的另一方式提供了一种激光加工装置，其在检测出光学系统的污染后对工件进行激光加工，该激光加工装置具备：激光振荡器；外部光学系统，其用于从激光振荡器导出激光并使激光在工件的表面聚焦；驱动控制部，其用于使从外部光学系统出射的激光的焦点位置以及光轴进行移动；板，其具有小径孔；能量测定部，其测定经过了小径孔的激光的能量；激光去除部，其配置在与板不同的场所并能够去除激光；以及污染判定部，其在激光加工前判定外部光学系统的污染，污染判定部具备：第一驱动指令部，其在将外部光学系统加热之前，对驱动控制部进行使焦点位置与板的表面对齐的指令以及使激光的光轴与小径孔的中心对齐的指令；第一低输出指令部，其对激光振荡器进行以使板不融化或不变形的程度的低输出来出射激光的指令；高输出指令部，其为了将外部光学系统加热，对激光振荡器进行以用于激光加工的程度的高输出向激光去除部出射激光的指令；第二驱动指令部，其在将外部光学系统加热后，对驱动控制部进行使焦点位置与板的表面对齐的指令以及使激光的光轴与小径孔的中心对齐的指令；第二低输出指令部，其在外部光学系统已被加热的状态下，对激光振荡器进行以使板不融化或不变形的程度的低输出来出射激光的指令；以及透镜污染判定部，其根据第一测定值与第二测定值之间的比较来判定外部光学系统中的透镜的污染，该第一测定值是在外部光学系统没有被加热的状态下由能量测定部测定到的测定值，该第二测定值是在外部光学系统已被加热的状态下由能量测定部测定到的测定值。附图说明图1是用于说明外部光学系统的污染水平的示意图。图2是表示与污染水平对应的焦点移动量和经过了小径孔的激光的能量之间的关系的图表。图3是表示一个实施方式的激光加工装置的概要结构的概要图。图4是表示一个实施方式的激光加工装置的结构的框图。图5是表示一个实施方式的激光加工装置的动作的流程图。图6是表示另一实施方式的激光加工装置的概要结构的概要图。图7是表示另一实施方式的激光加工装置的结构的框图。图8是表示另一实施方式的激光加工装置的动作的流程图。图9是表示一个实施方式的小径孔的直径的板的立体图。图10是表示一个实施方式的板的厚度的板的立体图。图11是表示其他实施方式的锥形的小径孔的板的截面图。具体实施方式以下，参照附图详细说明本公开的实施方式。在各个附图中，对相同或类似的结构要素赋予相同或类似的标记。另外，以下记载的实施方式并非限定权力要求书中记载的专利技术的技术范围以及用词的意义。说明本说明书中的用词的定义。本说明书中的用词“透镜”是指具备了具有曲率的表面的光学部件。换言之，本说明书中使用的透镜是在由于污染而吸收了激光的情况下，由于所谓的热透镜效应造成的曲率变化大的光学部件。另外，本说明书中的用词“窗口”是指由大致的平面构成的光学部件。换言之，本说明书中使用的窗口是在由于污染而吸收了激光的情况下曲率变化小的光学部件。并且，本说明书中的用词“污染”不单是包括尘埃堆积的状态，也包括堆积的尘埃通过激光而烧灼为斑点的状态或设置在反射镜等上的薄膜脱落从而劣化的状态等。图1是用于说明外部光学系统的污染种类的示意图。外部光学系统虽然没有被限定，但是具备用于使激光在工件表面上聚焦的透镜1以及配置在外部光学系统的最外侧的窗口2。在使焦点位置与具有小径孔S的板15的表面对齐，并且使激光的光轴与小径孔S的中心对齐的状态下，从外部光学系统出射了激光的情况下，在透镜1和窗口2都没有被污染的正常时，激光没有被小径孔S的周围的板15遮住而经过小径孔。因此，通过配置在板15的下方的能量测定部16测定到的激光的能量为最大。与此相对，在只有透镜1被污染的透镜污染时，由于透镜1的热透镜效应使得焦点位置向上方(或下方)移动，从而激光被小径孔的周本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光加工装置，其在检测出光学系统的污染后对工件进行激光加工，其特征在于，上述激光加工装置具备：激光振荡器；外部光学系统，其用于从上述激光振荡器导出激光并使激光在工件的表面聚焦；驱动控制部，其用于使从上述外部光学系统出射的激光的焦点位置以及光轴进行移动；冷却控制部，其控制上述外部光学系统的冷却；板，其具有小径孔且能够吸收激光；能量测定部，其测定被上述板吸收的激光的能量；激光去除部，其能够去除经过了上述小径孔的激光；以及污染判定部，其在激光加工前判定上述外部光学系统的污染，上述污染判定部具备：冷却停止指令部，其对上述冷却控制部进行停止上述外部光学系统的冷却的指令；驱动指令部，其对上述驱动控制部进行使焦点位置与上述板的表面对齐的指令以及使激光的光轴与上述小径孔的中心对齐的指令；低输出指令部，其对上述激光振荡器进行以不会使上述板融化或变形的程度的低输出来出射激光的指令；以及透镜污染判定部，其根据第一测定值与第二测定值之间的比较来判定上述外部光学系统中的透镜的污染，上述第一测定值是在上述外部光学系统没有被加热的激光出射开始期间内由上述能量测定部测定到的测定值，上述第二测定值是在上述外部光学系统已被加热的经过一定时间的期间内由上述能量测定部测定到的测定值。...

【技术特征摘要】
2017.08.23 JP 2017-1604411.一种激光加工装置，其在检测出光学系统的污染后对工件进行激光加工，其特征在于，上述激光加工装置具备：激光振荡器；外部光学系统，其用于从上述激光振荡器导出激光并使激光在工件的表面聚焦；驱动控制部，其用于使从上述外部光学系统出射的激光的焦点位置以及光轴进行移动；冷却控制部，其控制上述外部光学系统的冷却；板，其具有小径孔且能够吸收激光；能量测定部，其测定被上述板吸收的激光的能量；激光去除部，其能够去除经过了上述小径孔的激光；以及污染判定部，其在激光加工前判定上述外部光学系统的污染，上述污染判定部具备：冷却停止指令部，其对上述冷却控制部进行停止上述外部光学系统的冷却的指令；驱动指令部，其对上述驱动控制部进行使焦点位置与上述板的表面对齐的指令以及使激光的光轴与上述小径孔的中心对齐的指令；低输出指令部，其对上述激光振荡器进行以不会使上述板融化或变形的程度的低输出来出射激光的指令；以及透镜污染判定部，其根据第一测定值与第二测定值之间的比较来判定上述外部光学系统中的透镜的污染，上述第一测定值是在上述外部光学系统没有被加热的激光出射开始期间内由上述能量测定部测定到的测定值，上述第二测定值是在上述外部光学系统已被加热的经过一定时间的期间内由上述能量测定部测定到的测定值。2.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，上述激光加工装置还具备遮蔽部，该遮蔽部配置在上述板与上述激光去除部之间，遮蔽来自上述激光去除部的反射光或辐射热。3.一种激光加工装置，其在检测出光学系统的污染后对工件进行激光加工，其特征在于，上述激光加工装置具备：激光振荡器；外部光学系统，其用于从上述激光振荡器导出激光并使激光在工件的表面聚焦；驱动控制部，其用于使从上述外部光学系统出射的激光的焦点位置以及光轴进行移动；板，其具有小径孔；能量测定部，其测定经过了上述小径孔的激光的能量；激光去除部，其配置在与上述板不同的场所并能够去除激光；以及污染判定部，其在激...

【专利技术属性】
技术研发人员：和泉贵士，
申请(专利权)人：发那科株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP