(57)【要約】【課題】迷光対策が必要なく簡易な構成で、レーザ加工中リアルタイムに保護ガラスの汚染及び破損といった劣化を検知するために使用できるレーザ加工ヘッドを提供する。【解決手段】本発明に係るレーザ加工ヘッド１は、レーザ光を集光する集光レンズ３と、集光レンズ３を保護するように設けられる保護ガラス５と、保護ガラス５の外周面の位置に設けられ、保護ガラス５から発生するＡＥ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）波を検出し、ＡＥ信号として出力するＡＥセンサ７とを備えたことを特徴とする。【選択図】      図２
2020121325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を集光する集光レンズと、
前記集光レンズを保護するように設けられる保護ガラスと、
前記保護ガラスの外周面の位置に設けられ、前記保護ガラスから発生するＡＥ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）波を検出し、ＡＥ信号として出力する検出部と、
を備えたことを特徴とするレーザ加工ヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ加工ヘッドが有する前記検出部から出力された前記ＡＥ信号に基づいて求められるＡＥ波検出値と前記保護ガラスの破損を判断する基準である第１基準値とを比較する第１比較部と、
前記第１比較部の比較結果に基づいて前記保護ガラスの交換の要否を判定する第１判定部と、
前記第１判定部の判定結果が要の場合に前記保護ガラスの交換を報知する結果報知部と、
を備えたことを特徴とする劣化検知装置。
【請求項３】
請求項１に記載のレーザ加工ヘッドが有する前記検出部から出力された前記ＡＥ信号を包絡線検波する検波部と、
前記検波部による検波結果がパルス閾値以上であればパルスを出力するパルス出力部と、
前記パルス出力部により出力されたパルスの数をカウントし、ＡＥ計数値として出力する計数部と、
前記計数部から出力された前記ＡＥ計数値と前記保護ガラスの汚染を判断する基準である第２基準値とを比較する第２比較部と、
前記第２比較部の比較結果に基づいて前記保護ガラスの交換の要否を判定する第２判定部と、
前記第２判定部の判定結果が要の場合に前記保護ガラスの交換を報知する結果報知部と、
を備えたことを特徴とする劣化検知装置。
【請求項４】
請求項１に記載のレーザ加工ヘッドが有する前記検出部から出力された前記ＡＥ信号に基づいて求められるＡＥ波検出値と前記保護ガラスの破損を判断する基準である第１基準値とを比較する第１比較部と、
前記ＡＥ信号を包絡線検波する検波部と、
前記検波部による検波結果がパルス閾値以上であればパルスを出力するパルス出力部と、
前記パルス出力部により出力されたパルスの数をカウントし、ＡＥ計数値として出力する計数部と、
前記計数部から出力された前記ＡＥ計数値と前記保護ガラスの汚染を判断する基準である第２基準値とを比較する第２比較部と、
前記第１比較部の比較結果に基づいて破損による前記保護ガラスの交換の要否を判定し、前記破損による前記保護ガラスの交換は必要ないと判定した場合に前記第２比較部の結果に基づいて汚染による前記保護ガラスの交換の要否を判定する第３判定部と、
前記第３判定部の判定結果が要の場合に前記保護ガラスの交換を報知する結果報知部と、
を備えたことを特徴とする劣化検知装置。
【請求項５】
前記結果報知部は、
表示画面に前記保護ガラスを交換する旨の警告を表示すること、
警告音を発すること、
又は通信を用いて他の設備に通知すること、
の少なくともいずれかを行って報知することを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の劣化検知装置。
【請求項６】
請求項１に記載のレーザ加工ヘッドと、
請求項２から５のいずれか１項に記載の劣化検知装置と、
を備えたレーザ加工機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保護ガラスの劣化の検知に使用できるレーザ加工ヘッド、レーザ加工ヘッドが有する保護ガラスの劣化検知装置及びレーザ加工機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のレーザ加工機では、スパッタ及びヒューム等の汚染物質から高価な集光レンズを保護するために、レーザ加工ヘッド内に保護ガラスを備えている。しかるに、保護ガラスによって集光レンズを汚染物質から保護することができる一方、汚れが保護ガラスに付着することでレーザ光の吸収が高められ、保護ガラスの温度が上がることになる。その結果、保護ガラスに熱ひずみが生じ、レーザ加工不良を生じたり、保護ガラスが破損したりする場合がある。したがって、保護ガラスの汚染及び破損の状況に応じて保護ガラスを交換する必要がある。そのために、保護ガラスの汚染及び破損といった保護ガラスの劣化の検知機能が必要となる。
そこで、従来のレーザ加工機では、レーザ光の投光手段と受光センサを有する着脱可能なアタッチメントを備え、レーザ加工前に投光手段から保護ガラスに照射された測定光の反射光量を受光センサにより検出し、この検出値とあらかじめ設定された基準値とを比較して、保護ガラスからの散乱光の原因となる割れが生じているか否かを判断することで保護ガラスの劣化を検出していた（例えば、特許文献１参照）。また、保護ガラスの外周面に沿って複数の光検出センサを備え、レーザ加工中保護ガラスからの散乱光を常時監視し、光検出センサによる検出値が設定値以上の場合に保護ガラスの汚染として検出することで保護ガラスの交換の要否を判別するようにしていた（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１０４６４３号公報
【特許文献２】特開２０１８−７５６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような従来の方式では、散乱光を測定して保護ガラスの状況を判定していたが、こうした散乱光を測定する際には迷光の影響を受けてしまうため、迷光対策が必要であった。
【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、迷光対策が必要なく簡易な構成で、レーザ加工中リアルタイムに保護ガラスの汚染及び破損といった劣化を検知するために使用できるレーザ加工ヘッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るレーザ加工ヘッドは、レーザ光を集光する集光レンズと、集光レンズを保護するように設けられる保護ガラスと、保護ガラスの外周面の位置に設けられ、保護ガラスから発生するＡＥ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）波を検出し、ＡＥ信号として出力する検出部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係るレーザ加工ヘッドは、光ではなくＡＥ波を検出するＡＥセンサを用いるため、迷光対策が不要となり、簡易な構造となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１であるＡＥセンサを有するレーザ加工ヘッドと劣化検知装置とを備えたレーザ加工機の概略図である。
【図２】実施の形態１であるＡＥセンサを有するレーザ加工ヘッドの断面図である。
【図３】保護ガラスの破損時に検出されるＡＥ波の図の例である。
【図４】実施の形態１に係る劣化検知装置の構成を説明するための説明図である。
【図５】実施の形態１に係る劣化検知装置の機能を説明するための機能ブロック図である。
【図６】実施の形態１に係る劣化検知装置が保護ガラスの劣化を検知する流れを示したフローチャート図である。
【図７】図３で検出されたＡＥ波の周波数特性図である。
【図８】保護ガラスへのスパッタの付着時に検出されるＡＥ波の図の例である。
【図９】実施の形態２に係る劣化検知装置の機能を説明するための機能ブロック図である。
【図１０】実施の形態２に係る劣化検知装置が保護ガラスの劣化を検知する流れを示したフローチャート図である。
【図１１】図８のＡＥ波の包絡線検波後の図である。
【図１２】図１１をパルス出力した図である。
【図１３】実施の形態３に係る劣化検知装置の機能を説明するための機能ブロック図である。
【図１４】実施の形態３に係る劣化検知装置が保護ガラスの劣化を検知する流れを示したフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
本実施の形態であるレーザ加工ヘッドについて説明する。図１は、本実施の形態であるレーザ加工ヘッドとレーザ加工ヘッド内に設けられた保護ガラスの劣化を検知する劣化検知装置とを備えたレーザ加工機の概略図である。
【００１０】
図１で示されるように、レーザ加工機は、レーザ加工ヘッド１、Ｚ軸可動部１３、Ｙ軸可動部１４、劣化検知装置１５ａ、レーザ発振器（図示せず）、加工テーブル１６及び可動制御装置１７で構成され、レーザ加工ヘッド１は、ＡＥセンサ７を有している。
レーザ加工ヘッド１は、レーザ発振器から出射されたレーザ光ＬＢを加工テーブル１６上に載置された被加工物１２に向かって出射する。加工テーブル１６は、矢印X方向に動くことができる。また、レーザ加工ヘッド１は、一体で矢印Ｚ方向に移動できるようにＺ軸可動部１３に固定されている。
Ｙ軸可動部１４は、Ｚ軸可動部１３及びレーザ加工ヘッド１を矢印Ｙ方向に移動させることができる。
劣化検知装置１５ａは、レーザ加工ヘッド１が有する保護ガラスの劣化を検知することができる。
可動制御装置１７は、Ｚ軸可動部１３及びＹ軸可動部１４の動作を制御する。
本実施の形態であるレーザ加工ヘッド１を適用するレーザ加工機は、本実施の形態では１０６４ｎｍの波長のレーザ光を発振するファイバレーザを適用したものとして説明するが、赤外のレーザ光を発振するＣＯ２レーザでも適用可能である。
【００１１】
図２は、レーザ加工ヘッド１の断面図を表す。レーザ加工ヘッド１は、ハウジング２、集光レンズ３、スペーサ４、保護ガラス５、保持具６、ＡＥセンサ７及びノズル８で構成されている。
集光レンズ３は、ハウジング２内に備えられ、Ｋの矢印方向にレーザ光ＬＢの集光を行う。
保護ガラス５は、ハウジング２内に集光レンズ３とＫの矢印方向の同軸上にスペーサ４を介して配置されており、Ｌの矢印方向から保持具６によって取り付けられている。一般的に保護ガラス５の材料は、レーザ光ＬＢの波長が近赤外から可視の場合は、ＢＫ７もしくは合成石英といったガラス素材が使用される。
レーザ光ＬＢは、レーザ発振器によって出射された後、集光レンズ３で集光され、保護ガラス５を透過し、ノズル８から出射され被加工物１２に照射される。
レーザ加工ヘッド１の内部では、保護ガラス５からノズル８の間は空洞となっている。スパッタは、レーザ加工ヘッド１のノズル８の開口から出射されたレーザ光ＬＢが被加工物１２に照射される際に被加工物１２から生じる。生じたスパッタは、ノズル８の開口から飛び込んでレーザ加工ヘッド１内の空洞を通り保護ガラス５に付着する。また、気中の塵埃等も同様に、ノズル８の開口から飛び込んでレーザ加工ヘッド１内の空洞を通り保護ガラス５に付着する。
保護ガラス５は、レーザ加工時に生じるスパッタ及び気中の塵埃等が集光レンズ３に付着することを防止している。保護ガラス５は集光レンズ３への付着を防止する一方で、スパッタが付着する瞬間保護ガラス５には衝撃が生じ、保護ガラス５の劣化の原因となる。
【００１２】
ＡＥセンサ７は、保護ガラス５の外周面の位置にハウジング２上に設けられた篏合穴に挿入されている。
ＡＥセンサ７は、ＡＥ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）と呼ばれる現象の発生時に放出される弾性波を検出するものである。ＡＥとは、金属もしくはガラスといった固体の内部で微小な変形又は亀裂等の破壊、相変態又は結晶粒界の移動の際に開放されるエネルギーを弾性波として放出する現象のことであり、ＡＥ波とはこの弾性波のことである。ＡＥセンサ７は、保護ガラス５で発生し保護ガラス５から伝播してくるＡＥ波の振動強度を検出することが可能であり、例えば圧電素子で構成される。ＡＥセンサ７は、１ＭＨｚレベルの高速処理が可能であることが特徴である。
本実施の形態では、ＡＥセンサ７は、レーザ加工中の保護ガラス５の劣化のうち破損時に発生するＡＥ波を検出する。
【００１３】
図３は、本実施の形態でＡＥセンサ７が検出するＡＥ波を表した図の例である。横軸は時間、縦軸は電圧とする。保護ガラス５の破損時に発生するＡＥ波は、微視的に見ると保護ガラス５の原子レベルの格子配列がずれることが原因であり、一般的にＡＥ波の大きさが大きいほど破損が大きいことを示している。図３では、矢印Ａの範囲に見られる大きな値の際に保護ガラス５が破損したことを示す。
図４は、本実施の形態に係る劣化検知装置１５ａの構成を説明するための説明図である。ＡＥセンサ７はレーザ加工ヘッド１が有する。プリアンプ９１、フィルタ９２、メインアンプ９３、Ａ／Ｄ変換器９４、ＣＰU９５、メモリ９６及びディスプレイ９７は劣化検知装置１５ａが有する。実線がアナログ信号のやり取りを示し、破線がデジタル信号のやり取りを示す。
【００１４】
ＡＥセンサ７は、保護ガラス５から発生するＡＥ波を検出し電気信号に変換してＡＥ信号を出力する。
プリアンプ９１は、ＡＥセンサ７から出力された微弱なＡＥ信号を増幅する。
フィルタ９２は、例えばバンドパスフィルタを用いて、保護ガラス５の破損の検知時に設定した設定周波数帯域以外の範囲をノイズ成分として除去する。詳しくは後述する。
メインアンプ９３は、ノイズ除去後、ＡＥ信号を再度増幅する。
Ａ／Ｄ変換器９４は、アナログのＡＥ信号をデジタルのＡＥ信号に変換する。
ＣＰＵ９５は、メモリ９６が格納している保護ガラス５の劣化検知処理で用いるプログラムを実行する。プログラムが行う劣化検知処理の詳細は後述する。
ディスプレイ９７は、ＣＰＵ９５によって指示された内容を表示する。
【００１５】
図５は、本実施の形態に係る劣化検知装置１５ａの機能を説明するための機能ブロック図である。検出部７１、前置増幅部７２、ノイズ除去部７３、主増幅部７４、Ａ／Ｄ変換部７５、第１比較部７６ａ、第１判定部７７ａ、結果報知部７８で構成されている。図５に示された機能ブロックのうち検出部７１はレーザ加工ヘッド１が有し、検出部７１以外は劣化検知装置１５ａが有している。
【００１６】
検出部７１は、保護ガラス５で発生するＡＥ波を検出し、圧電素子により最大振幅及び持続時間を持つ電気信号であるＡＥ信号に変換する。検出部７１は、図４のＡＥセンサ７が相当する。
前置増幅部７２は、検出部７１から出力された電気信号を増幅する。前置増幅部７２は、図４のプリアンプ９１が相当する。
ノイズ除去部７３は、アナログフィルタを用いて、前置増幅部７２から出力された電気信号のノイズ成分を除去する。ノイズ除去部７３は、図４のフィルタ９２が相当する。ノイズ除去に関しては後で詳細に述べる。
主増幅部７４は、ノイズ除去部７３でノイズ除去されたＡＥ信号をさらに増幅する。主増幅部７４は、図４のメインアンプ９３が相当する。
【００１７】
Ａ／Ｄ変換部７５は、アナログであるＡＥ信号をデジタルのＡＥ信号に変換する。変換後のＡＥ信号の値を以下ではＡＥ波検出値と呼ぶものとする。Ａ／Ｄ変換部７５は、図４のＡ／Ｄ変換器９４が相当する。
第１比較部７６ａは、これ以上の値であれば保護ガラス５が破損している状態を表す値である第１基準値と、ＡＥ波検出値とを比較する。
第１判定部７７ａは、ＡＥ波検出値が第１基準値以上であれば、保護ガラス５が破損しており交換が必要であると判定する。第１基準値より小さければ、保護ガラス５は破損していないと判定する。
結果報知部７８は、第１判定部７７ａの判定結果を報知する。本実施の形態では、保護ガラス５を交換する場合にのみ保護ガラス５の交換を促す警告を報知するが、保護ガラス５の交換しない場合においても判定結果を報知してもよい。結果報知部７８は、表示画面に警告を表示してもよいし、警告音を発してもよい。また、結果報知部７８は、表示、警告音又はネット回線等の通信を用いた通知の少なくともいずれかを行って報知するように構成されていてもよい。本実施の形態では、結果報知部７８は警告する場合表示画面に警告を表示することとし、図４のディスプレイ９７が相当する。
【００１８】
図６は、本実施の形態に係る劣化検知装置１５ａが行う保護ガラス５の劣化検知処理の動作を表すフローチャートである。図５及び図６を用いて、劣化検知装置１５ａの動作について詳細に述べる。
【００１９】
図６において、ステップＳ１では、検出部７１が保護ガラス５から発生するＡＥ波を検出し、最大振幅及び持続時間を持つ電気信号であるＡＥ信号に変換する。
ステップＳ２では、前置増幅部７２が、検出部７１が出力した微弱なＡＥ信号を増幅する。
ステップＳ３では、前置増幅部７２が出力したＡＥ信号に対してノイズ除去部７３がバンドパスフィルタを用いてノイズを除去する。図７は、図３で示したＡＥ信号の周波数特性図である。縦軸が電圧、横軸が周波数である。保護ガラス５の破損時ＡＥ波として特徴が表れる範囲である周波数範囲を設定周波数帯域Ｂとして、ノイズ除去部７３は、設定周波数帯域Ｂ以外の周波数範囲はノイズとしてバンドパスフィルタを用いて除去する。
ステップＳ４では、主増幅部７４が、ノイズ除去部７３でノイズ除去されたＡＥ信号をさらに増幅する。
ステップＳ５では、Ａ／Ｄ変換部７５が、主増幅部７４で増幅されたＡＥ信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。
ステップＳ６では、第１比較部７６ａが、ＡＥ波検出値と、あらかじめ設定した保護ガラス５が破損している状態を示す第１基準値との比較を行う。第１基準値は、図７では第１基準値Ｃとして示す。
【００２０】
ステップＳ７では、ＡＥ波検出値が第１基準値Ｃ以上である場合は、保護ガラス５が破損していると第１判定部７７ａが判定しステップＳ８へ進む。
第１基準値Ｃよりも小さければ、保護ガラス５は破損しておらず使用可能であると判定し再度ステップＳ１に戻る。
【００２１】
ステップＳ８では、第１判定部７７ａによって保護ガラス５が破損していることでＹＥＳと判定された場合は、結果報知部７８が保護ガラス５の交換をするべき旨の警告を報知する。ディスプレイ９７には、保護ガラス５の交換を促す警告が表示される。
ステップＳ１からステップＳ７までの動作は、保護ガラス５の破損が検知されるまで、あらかじめ定められた一定間隔で繰り返し行われる。
【００２２】
このように、レーザ加工中リアルタイムに、ＡＥ波検出値と第１基準値Ｃとを比較することで、保護ガラス５が破損しているか否かを高速かつ高精度で判定し、破損している場合は警告し交換を促すことができる。したがって、保護ガラス５が破損したままレーザ加工を続けて高価な集光レンズ３の汚染及び破損することを防ぐことができる。
【００２３】
本実施の形態により、保護ガラス５の破損をレーザ加工中に検知できるため、生産性が向上する。
また、ＡＥセンサ７を複数配置すること又はＡＥ波検出値を詳細に分析することといったことにより、保護ガラス５の破損具合、発生位置及び破損の進展方向の評価も可能となる。
【００２４】
実施の形態２．
実施の形態２に係る劣化検知装置と実施の形態１に係る劣化検知装置との相違は、実施の形態１ではＡＥセンサにより保護ガラスの破損を検知できるのに対し、本実施の形態ではＡＥセンサにより保護ガラスに付着したスパッタによる汚染状態を検知することができる点である。なお、以下では、実施の形態１との相違点のみ説明し、同一又は対応する部分についての説明は省略する。符号についても、実施の形態１と同一又は相当部分は同一符号とし、説明を省略する。
【００２５】
スパッタの粒径の大きさは、一般的に１００μｍ程度である。また、レーザ加工機のレーザ光ＬＢは、一般的に２００Ｈｚ程度のパルス発振である。スパッタは、パルス波の周波数に同期して発生し飛散する。飛散したスパッタは、レーザ加工ヘッド１内の空洞を通って保護ガラス５に付着する。
図８は、本実施の形態でＡＥセンサ７が検出するＡＥ波の例を表した図である。横軸は時間、縦軸は電圧である。保護ガラス５にスパッタが付着する際に発生するＡＥ波は、保護ガラス５の表面とスパッタとの衝突の摩擦及び分子レベルでの結合が原因である。
【００２６】
図９は、本実施の形態に係る劣化検知装置１５ｂの機能を説明するための機能ブロック図である。検出部７１が検出したＡＥ信号に対する前置増幅部７２、ノイズ除去部７３及び主増幅部７４の動作は、実施の形態１に係る劣化検知装置１５ａと同様である。
検波部７９は、主増幅部７４から出力されたＡＥ信号を半波整流回路で包絡線検波する。
パルス出力部８０は、包絡線検波波形にパルス閾値を設定し、検波結果である包絡線検波波形がパルス閾値以上となった際に１つのパルスを出力する。
計数部８１は、新しい保護ガラス５が取り付けられた以降にパルス出力部８０が出力したパルスの数を累積でカウントする。カウントした値を以下ではＡＥ計数値と呼ぶものとする。なお、保護ガラス５が交換された時点でＡＥ計数値は０にリセットされる。
第２比較部７６ｂは、ＡＥ計数値と、これ以上の値であれば保護ガラス５を交換するべき汚染状態を表す値である第２基準値とを比較する。
第２判定部７７ｂは、ＡＥ計数値が第２基準値以上であれば、保護ガラス５は汚染状態であり交換が必要であると判定する。第２基準値より小さければ、保護ガラス５は交換するべき汚染状態ではないと判定する。
【００２７】
また、図１０は、本実施の形態に係る劣化検知装置１５ｂが行う保護ガラス５の劣化検知処理の動作を表すフローチャートの例である。図９及び図１０を用いて、劣化検知装置１５ｂの動作について詳細に述べる。
実施の形態１と同様に、ステップＳ１１〜ステップＳ１４において、検出部７１がＡＥ波を検出しアナログのＡＥ信号に変換する。そして、前置増幅部７２は、検出部７１が出力するＡＥ信号を増幅する。前置増幅部７２が出力するＡＥ信号に対してノイズ除去部７３がノイズ除去を行い、主増幅部７４がさらにノイズ除去されたＡＥ信号を増幅する。
【００２８】
ステップＳ１５では、検波部７９がＡＥ信号を半波整流回路で包絡線検波を行う。図１１は、図８のＡＥ波がステップＳ１１〜ステップＳ１４の処理を経た後にステップＳ１５で包絡線検波されたＡＥ波の図である。縦軸が電圧、横軸が時間である。
ステップＳ１６では、パルス出力部８０が、ＡＥ信号を図１１で示すパルス閾値Ｄに基づいてパルス閾値Ｄ以上となった際に１つのパルスとして出力する。図１２は、パルスとして出力された結果を表す図である。縦軸は電圧であり、横軸は時間である。
ステップＳ１７では、計数部８１が、ステップＳ１６で出力されたパルスの数をカウントし、ＡＥ計数値を求める。
【００２９】
ステップＳ１８では、第２比較部７６ｂが、ＡＥ計数値と、これ以上の値であれば保護ガラス５を交換するべき汚染状態を表す値である第２基準値とを比較する。
ステップＳ１９では、第２判定部７７ｂが、保護ガラス５を交換するか否かを判定する。ＡＥ計数値が第２基準値よりも小さかった場合、第２判定部７７ｂは保護ガラス５を交換しないという判定をする。そして、ステップＳ１１に戻り、ＡＥ波の検出を再度行う。
ＡＥ計数値が第２基準値以上であった場合、保護ガラス５の汚染による劣化が進んでいるため、第２判定部７７ｂは、保護ガラス５を交換するためＹＥＳという判定をする。そして、ステップＳ２０へ進む。
ステップＳ２０では、結果報知部７８が保護ガラス５の交換をするべき旨の警告を報知する。ディスプレイ９７には、保護ガラス５の交換を促す警告が表示される。
ステップＳ１１からステップＳ２０の動作は、保護ガラス５を交換するべきスパッタによる汚染状態が検出されるまで、あらかじめ定められた一定間隔で繰り返し行われる。
【００３０】
このように、レーザ加工中リアルタイムに、ＡＥセンサ７により検出されたＡＥ信号から検波部７９の包絡線検波、パルス出力部８０のパルス出力を経て、計数部８１により求められたＡＥ計数値と、これ以上であれば保護ガラス５を交換するべきスパッタの汚染状態を表す第２基準値とを比較することで、保護ガラス５を交換するべきか否かを高速かつ高精度で判定し、交換すべき場合は警告を促すことができる。したがって、スパッタの付着量の程度に応じてレーザ光ＬＢの照射の停止及び保護ガラス５の交換を行うことができるため、高価な集光レンズ３の汚染及び破損を防ぐことができる。
【００３１】
本実施の形態により、保護ガラス５の汚染状態をレーザ加工中に把握できるため、生産性が向上する。また、使用可能な保護ガラス５を無駄に交換することを防ぐことができる。
【００３２】
実施の形態３．
実施の形態３と実施の形態１及び２との相違は、実施の形態１ではＡＥセンサにより保護ガラスの破損の検知及び、実施の形態２では保護ガラスに付着したスパッタによる汚染状態の検知ができるのに対し、本実施の形態では、ＡＥセンサ７により保護ガラス５の破損及びスパッタの付着を検出することができる点である。
なお、以下では、実施の形態１及び２との相違点のみ説明し、同一又は対応する部分についての説明は省略する。符号についても、実施の形態１及び２と同一又は相当部分は同一符号とし、説明を省略する。
【００３３】
保護ガラス５の破損時及びスパッタの付着時におけるＡＥ波の発生要因の違いを述べる。
ＡＥ波は、保護ガラス５の破損時は、保護ガラス５の原子レベルの格子配列がずれることで発生する。一方、保護ガラス５へのスパッタの付着時は、保護ガラス５の表面とスパッタとの衝突時の摩擦及び分子レベルでの結合によって発生する。
したがって、本実施の形態では、各々の場合に応じてＡＥ波の周波数及び振幅は異なるため、両者を区別して検出することができる。
つまり、保護ガラス５へのスパッタの付着と保護ガラス５の破損とは、レーザ加工中に不可逆的に発生する現象であり、保護ガラス５の破損を検出するまで保護ガラス５へのスパッタの付着を検出することが可能である。
【００３４】
図１３は、本実施の形態に係る劣化検知装置１５ｃの機能を説明するための機能ブロック図である。
実施の形態１と同様に、第１比較部７６ａは、ＡＥ波検出値とこれ以上の値であれば保護ガラス５の破壊を表す第１基準値とを比較する。また、実施の形態２と同様に、第２比較部７６ｂは、ＡＥ計数値とこれ以上の値であれば保護ガラス５の交換が必要な汚染状態を表す第２基準値とを比較する。
【００３５】
図１４は、本実施の形態に係る劣化検知装置１５ｃが行う保護ガラス５の劣化検知処理の動作を表すフローチャートの例である。図１３及び図１４を用いて、劣化検知装置１５ｃの動作について詳細に述べる。
ステップＳ２１〜ステップＳ２４までは実施の形態１及び２と同様である。
本実施形態ではステップＳ２５からステップＳ２７では実施の形態１と同様に、第１比較部７６ａ及び第３判定部７７ｃによって、保護ガラス５が破壊されており交換が必要か否かを判定する。
第３判定部７７ｃが保護ガラス５は破壊されており交換が必要であると判定した場合、ステップＳ３３に進み、結果報知部７８が保護ガラス５の交換をするべき旨の警告を報知する。
第３判定部７７ｃが保護ガラス５は破壊されておらず破損による交換は必要ではないと判定した場合、ステップＳ２８に進む。
本実施形態ではステップＳ２８からステップＳ３２では実施の形態２と同様に、第２比較部７６ｂ及び第３判定部７７ｃで、保護ガラス５は交換が必要な汚染状態であるか否かを判定する。
保護ガラス５を交換するべきでないと判定した場合、ステップＳ２１に戻る。そして、ステップＳ２１からステップＳ３３までの動作は、保護ガラス５の破損もしくは保護ガラス５を交換するべきスパッタによる汚染状態が検出されるまで、あらかじめ定められた一定間隔で繰り返し行われる。
【００３６】
このように、本実施の形態では、レーザ加工中リアルタイムに、保護ガラス５の破損だけでなくスパッタの付着量も検出することができるため、いずれの状態になっても保護ガラス５を交換するべきか否かを判定することができる。検出結果に応じて、レーザ光ＬＢの照射の停止及び保護ガラス５の交換を行うことができるため、高価な集光レンズ３の汚染及び破損を防ぐことができる。
【符号の説明】
【００３７】
１  レーザ加工ヘッド
３  集光レンズ
５  保護ガラス
７  ＡＥセンサ
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ  劣化検知装置
７１  検出部
７２  前置増幅部
７３  ノイズ除去部
７４  主増幅部
７５  Ａ／Ｄ変換部
７６ａ  第１比較部
７６ｂ  第２比較部
７７ａ  第１判定部
７７ｂ  第２判定部
７７ｃ  第３判定部
７８  結果報知部
７９  検波部
８０  パルス出力部
８１  計数部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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