激光加工前对外部光学系统异常进行警报的激光加工装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及激光加工装置，尤其涉及在激光加工前对外部光学系统的异常进行警报的激光加工装置。激光加工装置具备：反射板，其相对于出射光的光轴被垂直配置且相对于出射光具有一定的反射率；返回光测定部，其经由分束器对由反射板反射并返回至外部光学系统的返回光的强度分布进行测定；存储部，其将正常时的返回光的强度分布作为基准数据进行存储；预处理部，其根据返回光的强度分布的测定数据与基准数据的比较，在激光加工前进行如下处理：对光轴偏移、光束直径异常、模式异常、重影、保护窗口的脏污、以及由热透镜效应引起的焦点偏移中的至少1种进行确定；以及警报部，其按照预处理部对外部光学系统的异常进行警报。

Laser Processing Device for Warning Abnormal External Optical System before Laser Processing

The invention relates to a laser processing device, in particular to a laser processing device that alarms the abnormality of an external optical system before laser processing. The laser processing device includes: a reflecting plate, which is vertically arranged relative to the optical axis of the emitted light and has a certain reflectivity relative to the emitted light; a return light measuring unit, which measures the intensity distribution of the return light reflected by the reflecting plate and returned to the external optical system through a beam splitter; and a storage unit, which stores the intensity distribution of the return light at normal time as a reference data. The pretreatment unit determines at least one of the optical axis offset, beam diameter anomaly, mode anomaly, duplication, dirt of protective window, and focus offset caused by thermal lens effect before laser processing, and the alarm unit determines the external optics according to the pretreatment unit, according to the comparison between the measured data of the intensity distribution of the returned light and the reference data. The system alarms for exceptions.

【技术实现步骤摘要】
激光加工前对外部光学系统异常进行警报的激光加工装置
本专利技术涉及激光加工装置，尤其涉及在激光加工前对外部光学系统的异常进行警报的激光加工装置。
技术介绍
根据进行激光切割的材料、厚度等预先设定焦点位置来进行激光加工。在出现了加工不良的情况下，对用于向工件射出来自激光振荡器的输出光的外部光学系统有没有被污染进行确认，或者通过在外部光学系统上安装温度传感器、散射光传感器从而检测出外部光学系统的污染。作为与本申请相关的技术，例如后述的文献是公知的。在日本特开2009-039779号公报中，公开了一种不受附着在保护玻璃上的异物影响而对焊接质量进行评价的激光加工装置。在这样的激光加工装置中，通过对使激光经由保护玻璃照射到照射板并反射而得到的功率监测时图像和在焊接时使激光经由保护玻璃照射到工件并反射而得到的焊接时图像进行差分，从而取得不包括附着在保护玻璃上的异物图像的差分处理反射光图像，并根据差分处理反射光图像对焊接质量进行评价。在日本特开2016-097412号公报中公开了一种当在保护玻璃上附着有溅射物时易于对焊接不良的产生进行抑制的激光焊接方法。在这样的激光焊接方法中，在进行激光焊接前，经由镜面接收对焊接部照射输出较小的检查用激光并使其返回而得到的返回光，将返回光的强度与基准强度进行比较，计算激光输出的降低量以及焦点偏移量，并且对激光振荡器的输出及焦点距离进行调整。在日本特开平01-218788号公报中公开了一种具有对激光的焦点位置与被加工物的加工位置的相对偏移进行修正的功能的激光加工机。在这样的激光加工机中，经由切换镜面并使用电视摄像机来拍摄加工位置的影像，检测出预先设定的焦点位置与加工位置的相对的位置偏移量，并使加工位置对准焦点位置。在日本特开2008-210977号公报中公开了一种具备CCD摄像机的光源装置，该CCD摄像机用于经由分束器来观察从激光源输出的激光的强度分布。在日本特开2006-247681号公报中公开了一种以在线的方式切实地监视光学部件的状态、加工点处的激光输出状态的激光加工用监视装置。这样的监视装置具备：激光检测器，其经由弯曲镜面对从光纤的终端面射出的激光的光强度进行检测；反射光检测器，其对从被加工物的加工点反射至激光照射单元的光的强度进行检测；以及第1判定部，其根据激光的强度和反射光的强度来判定光学部件的状态。在日本特开2012-179627号公报中公开了一种光纤激光加工机中的激光输出以及返回光检测方法。在这样的光纤激光加工机中，使从加工光纤射出的激光的弯曲镜面透过光和来自加工部的返回光的弯曲镜面透过光分别射入第1吸收体和第2吸收体，并分别通过第1光电转换元件以及第2光电转换元件检测来自第1吸收体以及第2吸收体的散射光。在日本特表2016-530611号公报中公开了一种用于评价加工状态的系统。在这样的系统中，使激光输出光经由半透明的单面可视镜照射到工件，由单面可视镜对反射光进行反射并由摄像机进行受光，对加工质量进行评价。
技术实现思路
外部光学系统随着时间而劣化。其结果是，会在聚光点发生激光功率的损失。即使是轻度的污染，也会发生光轴偏移、光束直径异常、模式异常(强度分布异常)、由热透镜效应引起的焦点偏移等，因此会导致激光加工质量的明显劣化。在该情况下，必须迅速更换光学部件或者进行清洗。然而，若在发生加工不良之后进行光学部件的维护，则存在自动运转时产生大量不良部件的问题。另外，通过外部光学系统的维护进行透镜、保护窗口等部件的更换，但是就对更换部件是否符合规格的确认而言是通过进行激光加工来进行确认的。然而，在透镜、保护窗口等防反射(AR)涂层存在缺陷的情况下，有时候在激光加工时会产生较大的反射光，从而损伤外部光学系统。因此，需要一种在激光加工前高精度地对起因于外部光学系统的各种异常进行警报的技术。本专利技术的一个方式提供一种激光加工装置，其在激光加工前对外部光学系统的异常进行警报，其中，上述激光加工装置具备：激光振荡器；外部光学系统，其用于经由分束器对来自激光振荡器的正向的输出光进行导光而照射在工件的表面；反射板，其相对于从外部光学系统射出的出射光的光轴垂直地配置且对出射光具有一定的反射率；返回光测定部，其经由分束器测定由反射板反射而返回至外部光学系统的返回光的强度分布；存储部，其将外部光学系统正常时的返回光的强度分布作为基准数据进行存储；预处理部，其根据返回光的强度分布的测定数据与基准数据的比较，在激光加工前确定起因于外部光学系统的光轴偏移、光束直径异常、模式异常、重影、保护窗口的脏污、以及由热透镜效应引起的焦点偏移中的至少1种的处理；以及警报部，其根据预处理部对外部光学系统的异常进行警报。附图说明图1是表示一个实施方式所涉及的激光加工装置的概略结构的概略图。图2是表示正常时以及异常时的返回光的强度分布的剖视图。图3是表示第1实施方式所涉及的数值控制装置的结构的框图。图4是表示第1实施方式所涉及的激光加工装置的动作的流程图。图5是表示第2实施方式所涉及的数值控制装置的结构的框图。图6是表示第2实施方式所涉及的激光加工装置的动作的流程图。图7是表示第3实施方式所涉及的数值控制装置的结构的框图。图8是表示第3实施方式所涉及的激光加工装置的动作的流程图。图9是表示第4实施方式所涉及的数值控制装置的结构的框图。图10是表示第4实施方式所涉及的激光加工装置的动作的流程图。具体实施方式以下，参照附图对本专利技术的实施方式详细地进行说明。在各图中，对相同或类似的结构要素标注相同或类似的附图标记。另外，以下记载的实施方式并不限定于对权利要求书中记载的专利技术的技术范围以及用语的意义进行限定。图1是表示本实施方式所涉及的激光加工装置的概略构成的概略图。激光加工装置10具备：激光振荡器11；外部光学系统12，其用于对来自激光振荡器11的正向的输出光进行导光而照射工件的表面；数值控制装置13，其对激光加工装置10的整体进行控制；以及驱动控制装置14，其对激光加工装置10的驱动进行控制。激光振荡器11例如是波长为1060～1080nm的光纤激光振荡器。外部光学系统12具备：光纤20；使来自光纤20的输出光成为平行光的准直透镜21；对输出光或返回光的一部分进行反射并使其一部分透过的分束器22；对输出光进行聚光的聚光透镜23；保护外部光学系统12的保护窗口24。驱动控制装置14具备：使加工台16转动的X轴、Y轴及Z轴；使聚光透镜23的位置沿着光轴方向移动的V轴；使保护窗口24沿着与光轴正交的方向移动的S轴及T轴；用于调整分束器22的角度的U轴及W轴；以及对该各轴进行驱动的伺服电动机及控制部等。激光加工装置10还具备：输出光测定部15，其经由分束器22对来自激光振荡器11的正向的输出光的强度分布进行测定；反射板17，其配置在加工台16的任意位置或者加工台16的外侧；以及返回光测定部18，其经由分束器22对由反射板17反射而返回至外部光学系统的返回光的强度分布进行测定。反射板17例如是平滑的镜面或者铜板，相对于从外部光学系统12射出的出射光的光轴垂直配置且相对于出射光具有一定的反射率(例如对于波长为1060～1080nm的激光具有约98％的反射率)。分束器22在L字型的加工头25内的弯曲部分中以在准直透镜21与聚光透镜23本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光加工装置，其在激光加工前对外部光学系统的异常进行警报，其特征在于，该激光加工装置具备：激光振荡器；外部光学系统，其用于经由分束器对来自上述激光振荡器的正向的输出光进行导光而照射在工件的表面；反射板，其相对于从上述外部光学系统射出的出射光的光轴垂直地配置且对上述出射光具有一定的反射率；返回光测定部，其经由上述分束器测定由上述反射板反射而返回至上述外部光学系统的返回光的强度分布；存储部，其将上述外部光学系统正常时的上述返回光的强度分布作为基准数据进行存储；预处理部，其根据上述返回光的强度分布的测定数据与上述基准数据的比较，在激光加工前进行确定起因于上述外部光学系统的光轴偏移、光束直径异常、模式异常、重影、保护窗口的脏污、以及由热透镜效应引起的焦点偏移中的至少1种的处理；以及警报部，其根据上述预处理部的处理对上述外部光学系统的异常进行警报。

【技术特征摘要】
2017.11.24 JP 2017-2262131.一种激光加工装置，其在激光加工前对外部光学系统的异常进行警报，其特征在于，该激光加工装置具备：激光振荡器；外部光学系统，其用于经由分束器对来自上述激光振荡器的正向的输出光进行导光而照射在工件的表面；反射板，其相对于从上述外部光学系统射出的出射光的光轴垂直地配置且对上述出射光具有一定的反射率；返回光测定部，其经由上述分束器测定由上述反射板反射而返回至上述外部光学系统的返回光的强度分布；存储部，其将上述外部光学系统正常时的上述返回光的强度分布作为基准数据进行存储；预处理部，其根据上述返回光的强度分布的测定数据与上述基准数据的比较，在激光加工前进行确定起因于上述外部光学系统的光轴偏移、光束直径异常、模式异常、重影、保护窗口的脏污、以及由热透镜效应引起的焦点偏移中的至少1种的处理；以及警报部，其根据上述预处理部的处理对上述外部光学系统的异常进行警报。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：角度调整机构，其手动调整上述分束器的角度，上述预处理部具有：第1光轴偏移量计算部，其根据上述比较来计算第1光轴偏移量；以及第1调整量计算部，其根据上述第1光轴偏移量来计算用于由上述角度调整机构进行的上述分束器的角度调整的第1调整量，上述警报部将上述光轴偏移与上述第1调整量一起进行警报。3.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：驱动控制装置，其控制上述分束器的角度，上述预处理部具有：第1光轴偏移量计算部，其根据上述比较来计算第1光轴偏移量；第1调整量计算部，其根据上述第1光轴偏移量来计算用于由上述驱动控制装置进行的上述分束器的角度调整的第1调整量；以及分束器角度调整指令部，其对上述驱动控制装置指令上述第1调整量。4.根据权利要求2或3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：输出光测定部，其经由上述分束器测定上述输出光的强度分布，上述预处理部还具有：第2光轴偏移量计算部，其根据上述输出光的强度分布的测定数据与上述基准数据的比较来计算第2光轴偏移量；以及第1异常区域确定部，其根据上述第1光轴偏移量和上述第2光轴偏移量来确定上述外部光学系统的异常区域，上述警报部对上述异常区域进行警报。5.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，上述外部光学系统具有用于对上述输出光进行聚光的聚光透镜，上述激光加工装置还具备：驱动控制装置，其控制上述聚光透镜的位置，上述预处理部具有：第1光束直径计算部，其根据上述比较来计算第1光束直径；第2调整量计算部，其根据上述第1光束直径来计算用于由上述驱动控制装置进行的上述聚光透镜的位置调整的第2调整量；以及聚光透...

【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