用于控制激光束加工机的方法及激光束加工机技术

本发明专利技术公开了能够监视照射要被加工的物体的激光束振荡器的有效能量和振荡状态而不影响激光束性能的激光束加工机和用于控制激光束加工机的方法。激光束加工机包括：激光束振荡器、激光束传输路径、准直透镜、机加工聚光透镜、沿激光束传输路径设置的至少一个光学检测传感器和算术控制部分，所述算术控制部分用于接收光学检测传感器的输出并进行预定处理以获得激光束的特性。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于控制激光束加工机的方法以及激光束加工机。
技术介绍
激光束机加工因为能够实现非接触、高速、高质量的机加工而被广泛用于各种材料的诸如钻、切、焊以及热处理之类的各种领域中。另一个优点在于，单个激光束振荡器仅通过改变激光束振荡条件就能够进行上述各种类型的机加工。但是，如此大的灵活性带来一种危险的可能性，即机加工质量可能受到由于某些原因对要被加工的物体的照射条件以及激光束振荡条件中的变化的影响。因此，保持机加工质量成为一个问题。有关激光束机加工的传统技术包括例如在日本未审查专利公开公报No.2002-336985中公开的技术，其在通过光纤将激光束导引至光投射头的激光束加工机中，允许光投射头移动，同时，在防止光纤干扰的工件、夹具等的同时导引光纤。日本未审查专利公开公报No.2002-307180公开了一项技术，该技术通过在光圈与fθ透镜之间布置由透镜和透镜移动装置构成的焦距变化装置，并利用从fθ透镜观察的光圈位置的变化，来根据机加工程序移动透镜。此外，日本未审查专利公开公报No.2002-254189公开了一项技术，该技术通过在单个激光束加工机上提供多个激光束振荡器来拓宽可机加工板材的厚度范围。为了防止出现由于机加工质量依赖于激光束振荡状态和照射能量状态而变化所导致的麻烦，有必要一直监视激光束振荡状态和机加工质量。特别是，在作为自动机器的结合了激光束振荡器的装配机和工作机中，基于来自例如个人电脑和定序器的控制设备的电信号，进行数字控制或对激光照射条件或者照射的打开/关闭的控制。因此，有必要自动监视激光束振荡器侧是否根据规定的条件而操作。在激光束加工机的情况中，来自激光束振荡器的激光束通过光纤被传输、被反射镜反射、被透镜放大或缩小等等，这样使用各种光学构件，直到激光束到达要被加工的物体。此外，为了确保人体和机械的安全使用了光闸机构。在这样的构造中，可能出现的问题是如果在操作期间某些光学构件被破坏或者特性降级，则物体不能被加工，这会相当大地影响机加工的质量。传统上，各种方法被用来检测激光束的特性。图1是示出了激光束检测的传统原理的示图。公知的一种方法是这样的，即在激光束振荡器内布置具有略微反射激光束1的特性的半反射镜2，并通过光学检测传感器3检测反射光束。图1所示的方法是这样一种方法，即通过接收来自光学检测传感器3的输出，监视激光束的输出能量与振荡脉冲的形状和时间。
技术实现思路
但是，在传统方法中，必须将光学元件插入在光路(光学传输路径)中，因此，导致了装置结构变复杂、每次激光束被光学元件反射或者激光束穿过光学元件时激光束特性都改变等等问题。因此，通常仅在最低限度地必须的位置处进行监视。一般，如上所述，在大多数情况下监视只在激光束振荡器内进行，并且在光学传输路径中某些光学元件被损坏的情况下，几乎不可能监视要被加工的物体是否被激光束照射，或者监视实际照射要被加工的物体的有效照射能量的变化。本专利技术是考虑了上述问题而开发的，本专利技术的一个目的是提供能够监视照射要被加工的物体的激光束振荡器的有效能量和振荡状态而不影响激光束性能的激光束加工机和用于控制激光束加工机的方法，此外，另一个目的是提供能够维持照射要被加工的物体的有效能量的条件并且能够自动检测和指示有必要进行维护的情形的激光束加工机和用于控制激光束加工机的方法。在根据本专利技术的用于控制激光束加工机的方法中，沿激光束传输路径布置至少一个光学检测传感器，通过光学检测传感器检测从激光束传输路径散射的散射光束，从而通过接收光学检测传感器的输出获得激光束的特性。根据本专利技术的激光束加工机包括用于产生激光束的激光束振荡器；用于传输激光束振荡器产生的激光束的激光束传输路径；用于接收从激光束传输路径发出的激光束以获得平行激光束的准直透镜；用于接收准直透镜的输出以将激光束聚集到要被加工的物体上的机加工聚光透镜；沿激光束传输路径设置的至少一个光学检测传感器；和用于接收光学检测传感器的输出并进行预定处理以获得激光束特性的算术控制部分。根据本专利技术，该设计该构造，使得能够检测从所述激光束传输路径散射的散射光束，从而，可以利用光学检测传感器检测激光束的状态，而不影响激光束的性能。因此，根据本专利技术，可以监视照射要被加工的物体的发射自激光束振荡器的有效能量和振荡状态，而不影响激光束的性能。还可以维持照射要被加工的物体的有效能量的条件，并自动检测和通知有必要进行维护的情形。算术控制部分基于接收光学检测传感器的输出，对激光束的通过或者其大小进行实时监视。由于算术控制部分基于接收光学检测传感器的输出，进行预定的算术处理并将结果显示在显示部分上，所以可以对激光束的通过或者激光束输出的大小进行实时监视。算术控制部分基于接收光学检测传感器的输出，监视在激光束传输路径中是否有问题，或者监视照射要被加工的物体的有效能量。此外，当算术控制部分接收到光学检测传感器的输出时，还可以监视在激光束传输路径中是否有问题，以及监视照射要被加工的物体的有效能量。算术控制部分基于在光学检测传感器的输出与预先存储在存储装置中的光学检测传感器输出标准值之间的比较结果，调节激光束的强度。由于算术控制部分将光学检测传感器的输出与预先存储在存储装置中的光学检测传感器输出标准值进行比较，所以可以基于比较结果来调节激光束的强度。优选地，在要被加工的物体与机加工聚光透镜之间设置用于遮挡在要被加工的物体处产生的熔融溅射物的透镜保护玻璃。由于在要被加工的物体与机加工聚光透镜之间设置了透镜保护玻璃，所以可以防止熔融溅射物附着到机加工聚光透镜上。附图说明从以下结合附图做出的描述中可以更清楚地理解本专利技术的特征和优点，附图中图1是示出了通过激光束进行检测的传统原理的示图；图2是示出了本专利技术的原理的流程图；图3是示出了基于本专利技术原理的构造的示图；图4是示出了光学检测传感器如何检测散射激光束的示图；图5是示出了通过散射光束观察激光束振荡状态的示例的示图；图6是示出了对振荡脉冲波形的监视的示图；图7是示出了要被监视的内容和可以根据测量位置及位置之间的差来判断的内容的示图；以及图8是示出了根据本专利技术的系统的整体构造的示例的框图。具体实施例方式图2是一个流程图，示出了根据本专利技术的方法的原理。本专利技术特征在于沿着激光束传输路径布置了至少一个光学检测传感器(S1)，通过光学检测传感器检测从激光束传输路径被散射的散射光束(S2)，从而通过接收光学检测传感器的输出获得激光束的特性(S3)。图3是示出了基于本专利技术原理的构造的示图。在该图中，参考标号20表示产生激光束的激光束振荡器，1表示激光束振荡器20所产生的激光束，21表示用于将光束导引至光纤中的聚光透镜，其接收激光束1，并将该光束聚集并导引至光纤中，22表示作为激光束传输路径的光纤，其传输由激光束振荡器20所产生的激光束，23表示用于通过接收从光纤22发出的激光束来获得平行光束的准直透镜，以及24表示用于接收准直透镜23的输出并将激光束聚集到要被加工的物体上的机加工聚光透镜。激光束传输路径在广义上指的是从激光束振荡器20延伸到要被加工物体的光学传输路径。参考标号25表示用于遮挡在激光束照射期间在要被加工的物体处产生的熔融溅射物的透镜保护玻璃，26表示要被激光束加工的物体。参考标号11至16表示沿激光束传本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制激光束加工机的方法，包括：沿激光束传输路径布置至少一个光学检测传感器（步骤１）；通过所述光学检测传感器检测从所述激光束传输路径散射的散射光束（步骤２）；以及通过接收所述光学检测传感器的输出获得激光束的特性 （步骤３）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：松下直久，饭田进，
申请(专利权)人：富士通株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]