(57)【要約】【課題】レーザ発振器モジュールからレーザ加工ヘッドに至る光ファイバーの断線を検出することのできるファイバーレーザ加工機及び断線検出方法を提供する。【解決手段】複数の励起用ＬＤ１５Ａ，１５Ｂ，…を備えた複数の励起用ＬＤ群１９と、上記複数の励起用ＬＤ群１９を接続したファイバーレーザ共振器２１とを備えた複数のレーザ発振器モジュール１３Ａ，１３Ｂ，…と、上記各レーザ発振器モジュール１３Ａ，１３Ｂ，…を接続したフィーディングファイバー７と、ファイバーカプラー１１を介して前記フィーディングファイバー７と接続したプロセスファイバー９と、前記プロセスファイバー９と光学的に接続したレーザ加工ヘッド５と、を備えたレーザ加工機であって、前記各励起用ＬＤ群１９に、断線検出用ＬＤ２７をそれぞれ備え、前記各断線検出用ＬＤ２７から発振された検出用レーザ光を検出するための断線検出用ＰＤ２９を前記レーザ加工ヘッド５に備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の励起用ＬＤを備えた複数の励起用ＬＤ群と、上記複数の励起用ＬＤ群を接続したファイバーレーザ共振器とを備えた複数のレーザ発振器モジュールと、
上記各レーザ発振器モジュールを接続したフィーディングファイバーと、
ファイバーカプラーを介して前記フィーディングファイバーと接続したプロセスファイバーと、
前記プロセスファイバーと光学的に接続したレーザ加工ヘッドと、を備えたレーザ加工機であって、
前記各励起用ＬＤ群に、断線検出用ＬＤをそれぞれ備え、前記各断線検出用ＬＤから発振された検出用レーザ光を検出するための断線検出用ＰＤを前記レーザ加工ヘッドに備えていることを特徴とするファイバーレーザ加工機。
【請求項２】
請求項１に記載のファイバーレーザ加工機において、前記各励起用ＬＤ群に備えた各断線検出用ＬＤから発振される各検出用レーザ光はそれぞれ波長が異なることを特徴とするファイバーレーザ加工機。
【請求項３】
請求項２に記載のファイバーレーザ加工機において、前記プロセスファイバーから入力されたレーザ光を、前記レーザ加工ヘッドに備えた加工ノズル方向へ屈曲するベンドミラーを備え、当該ベンドミラーを透過した各検出用レーザ光の一部を回折する回折手段を備え、前記回折手段によって回折された各波長を検出する複数の断線検出用ＰＤを備えていることを特徴とするファイバーレーザ加工機。
【請求項４】
請求項１に記載のファイバーレーザ加工機を用いての断線検出方法であって、前記各励起用ＬＤ群に備えた各断線検出用ＬＤを個別に励起して発振された検出用レーザ光を断線検出用ＰＤによって検出することにより、各励起用ＬＤ群からレーザ加工ヘッドに至る光ファイバーの断線の有無を検出することを特徴とする断線検出方法。
【請求項５】
複数の励起用ＬＤを備えた複数の励起用ＬＤ群と、上記複数の励起用ＬＤ群を接続したファイバーレーザ共振器とを備えた複数のレーザ発振器モジュールと、
上記各レーザ発振器モジュールを接続したフィーディングファイバーと、
ファイバーカプラーを介して前記フィーディングファイバーと接続したプロセスファイバーと、
前記プロセスファイバーと光学的に接続したレーザ加工ヘッドと、を備えたレーザ加工機であって、
前記各レーザ発振器モジュールから個別に発振されたレーザ光を検出するための断線検出用のパワーセンサを前記レーザ加工ヘッドに備えていることを特徴とするファイバーレーザ加工機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファイバーレーザ発振器を備えたファイバーレーザ加工機及び当該ファイバーレーザ加工機における光ファイバーの断線を検出する断線検出方法に係り、さらに詳細には、レーザ光の発振を行う複数のレーザ発振器モジュールに、それぞれ断線検出用ＬＤを備えると共に、上記断線検出用ＬＤから発振された検出用レーザ光を検出するための断線検出用ＰＤをレーザ加工ヘッドに備えたファイバーレーザ加工機及び前記断線検出用ＬＤ及び断線検出用ＰＤを用いて光ファイバーの断線を検出する断線検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
既知のように、ファイバーレーザ加工機は、ファイバーレーザ発振器とレーザ加工ヘッドとを備えた構成であり、前記ファイバーレーザ発振器にはフィーディングファイバーが接続してあり、前記レーザ加工ヘッドにはプロセスファイバーが接続してある。
【０００３】
そして、前記フィーディングファイバーとプロセスファイバーは、ファイバーカプラーを介して接続してある。前記ファイバーレーザ発振器は、複数のレーザ発振器モジュールを並列に接続して備えている。前記レーザ発振器モジュールは、複数の励起用ＬＤを備えると共にファイバーレーザ共振器とを備えた構成である。
【０００４】
そして、前記各励起用ＬＤからフィーディングファイバーに至る光学系はモノリシック（ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ）に接続されているので、当該光学系において、光ファイバーの断線を検出するための構成を備えることは困難である。なお、レーザ加工機において、光ファイバーを使用した構成においては、上記光ファイバーの断線を検出する手段が講じられている（例えば特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６１−２４９００２号公報
【特許文献２】特開２０１２−２４７７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記特許文献１，２に記載の構成は、レーザ発振器とレーザ加工ヘッドとの間に備えられた光ファイバーの断線を検出する構成であって、上記光ファイバーに断線検出用の別個の光ファイバー又は導線を備えた構成である。上記構成においては、レーザ発振器とレーザ加工ヘッドとの間に配置した光ファイバーの断線を検出することができる。しかし、ファイバーレーザ加工機においては、レーザ発振器に備えた複数の励起用ＬＤからフィーディングファイバーに至る構成はモノリシックに接続してあるので、前記特許文献１，２に記載のごとき構成を採用することは難しいものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前述のごとき問題に鑑みてなされたもので、複数の励起用ＬＤを備えた複数の励起用ＬＤ群と、上記複数の励起用ＬＤ群を接続したファイバーレーザ共振器とを備えた複数のレーザ発振器モジュールと、上記各レーザ発振器モジュールを接続したフィーディングファイバーと、ファイバーカプラーを介して前記フィーディングファイバーと接続したプロセスファイバーと、前記プロセスファイバーと光学的に接続したレーザ加工ヘッドと、を備えたレーザ加工機であって、前記各励起用ＬＤ群に、断線検出用ＬＤをそれぞれ備え、前記各断線検出用ＬＤから発振された検出用レーザ光を検出するための断線検出用ＰＤを前記レーザ加工ヘッドに備えていることを特徴とするものである。
【０００８】
また、前記ファイバーレーザ加工機において、前記各励起用ＬＤ群に備えた各断線検出用ＬＤから発振される各検出用レーザ光はそれぞれ波長が異なることを特徴とするものである。
【０００９】
また、前記ファイバーレーザ加工機において、前記プロセスファイバーから入力されたレーザ光を、前記レーザ加工ヘッドに備えた加工ノズル方向へ屈曲するベンドミラーを備え、当該ベンドミラーを透過した各検出用レーザ光の一部を回折する回折手段を備え、前記回折手段によって回折された各波長を検出する複数の断線検出用ＰＤを備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
また、前記ファイバーレーザ加工機を用いての断線検出方法であって、前記各励起用ＬＤ群に備えた各断線検出用ＬＤを個別に励起して発振された検出用レーザ光を断線検出用ＰＤによって検出することにより、各励起用ＬＤ群からレーザ加工ヘッドに至る光ファイバーの断線の有無を検出することを特徴とするものである。
【００１１】
また、複数の励起用ＬＤを備えた複数の励起用ＬＤ群と、上記複数の励起用ＬＤ群を接続したファイバーレーザ共振器とを備えた複数のレーザ発振器モジュールと、上記各レーザ発振器モジュールを接続したフィーディングファイバーと、ファイバーカプラーを介して前記フィーディングファイバーと接続したプロセスファイバーと、前記プロセスファイバーと光学的に接続したレーザ加工ヘッドと、を備えたレーザ加工機であって、前記各レーザ発振器モジュールから個別に発振されたレーザ光を検出するための断線検出用のパワーセンサを前記レーザ加工ヘッドに備えていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、複数の励起用ＬＤを備えた複数の励起用ＬＤ群にそれぞれ断線検出用ＬＤを備え、加工ヘッドに断線検出用ＰＤを備えた構成であるから、ファイバーレーザ加工機における励起用ＬＤ群からレーザ加工ヘッドに至る光学系において、光ファイバーに断線を生じると、その断線を容易に検出することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係るレーザ加工機の構成を概念的、概略的に示した説明図である。
【図２】第２の実施形態に係るレーザ加工機の構成を概念的、概略的に示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を用いて本発明の実施形態に係るレーザ加工機の構成について説明するに、ファイバーレーザ発振器を備えたファイバーレーザ加工機の全体的構成は既によく知られた構成であるから、全体的構成については概念的、概略的に説明する。
【００１５】
図１を参照するに、本発明の実施形態に係るファイバーレーザ加工機１は、ファイバーレーザ発振器３とレーザ加工ヘッド５とを備えている。そして、前記ファイバーレーザ発振器３と前記レーザ加工ヘッド５は、フィーディングファイバー７とプロセスファイバー９とを介して光学的に接続してある。前記フィーディングファイバー７とプロセスファイバー９は、コリメーターレンズと集光レンズとを内装したファイバーカプラー１１を介して光学的に接続してある。
【００１６】
前記ファイバーレーザ発振器３は、複数のレーザ発振器モジュール１３Ａ，１３Ｂ，…１３Ｎを備えている。上記各レーザ発振器モジュール１３Ａ，１３Ｂ，…は、複数の励起用ＬＤ１５Ａ，１５Ｂ，…を励起光コンバイナ１７において光学的に並列に接続した励起用ＬＤ群１９を備えている。そして、上記励起用ＬＤ群１９にはファイバーレーザ共振器２１が接続してある。すなわち、各レーザ発振器モジュール１３Ａ，１３Ｂ，…は、前記励起用ＬＤ群１９及びファイバーレーザ共振器２１を備えた構成である。そして、前記ファイバーレーザ発振器３は、ビームコンバイナ２３においてそれぞれ光学的に並列に接続した構成である。
【００１７】
前記フィーディングファイバー７の一端部は前記ビームコンバイナ２３に接続してあり、他端部は前記ファイバーカプラー１１に接続してある。前記プロセスファイバー９の一端部は前記ファイバーカプラー１１に接続してあり、他端部は前記レーザ加工ヘッド５に接続してある。上記レーザ加工ヘッド５は、前記プロセスファイバー９の出射端から出射されたレーザ光を平行光線化するコリメーターレンズＣＬを備えると共に、上記レーザ光を集光してワークＷへ照射する集光レンズＦＬを備えている。さらに、前記レーザ加工ヘッド５には、前記コリメーターレンズＣＬを透過したレーザ光を前記集光レンズＦＬ方向へ屈曲するベンドミラー２５を備えている。
【００１８】
前記構成において、ファイバーレーザ発振器３における各励起用ＬＤ群１９から前記レーザ加工ヘッド５に至る光学系における光ファイバーの断線（損傷を含む）を検出するために、前記各励起用ＬＤ群１９における励起用コンバイナ１７には、断線検出用ＬＤ２７が接続してある。この断線検出用ＬＤ２７から発振されるレーザ光の波長は、前記励起用ＬＤ１５Ａ，１５Ｂ，…から発振されるレーザ光の波長とは異なる波長である。そして、前記レーザ加工ヘッド５における前記ベンドミラー２５の背面側には、前記各断線検出用ＬＤ２７から発振された検出用レーザ光の一部の透過光を検出する受光素子としての断線検出用ＰＤ２９が備えられている。
【００１９】
前記構成により、各励起用ＬＤ群１９に接続して備えた各断線検出用ＬＤ２７を、個別に励起して発振された検出用レーザ光を断線検出用ＰＤによって検出することにより、ファイバーレーザ発振器３とレーザ加工ヘッド５との間における光ファイバーの断線の有無を検出することができるものである。ここで、例えばレーザ発振器モジュール１３Ａにおける断線検出用ＬＤ２７を励起して、当該断線検出用ＬＤの検出用レーザ光を断線検出用ＰＤ２９によって検出したときには、レーザ発振器モジュール１３Ａとレーザ加工ヘッド５の間における光ファイバーは正常であるものとして検出することができる。
【００２０】
同様に、各レーザ発振器モジュール１３Ｂ，１３Ｃ，…における断線検出用ＬＤ２７を順次励起して、断線検出用ＰＤ２９によって検出用レーザ光を検出することにより、各レーザ発振器モジュール１３Ｂ，１３Ｃ，…とレーザ加工ヘッド５との間における光ファイバーの断線の有無を検出することができるものである。
【００２１】
上記説明より既に理解されるように、例えばレーザ発振器モジュール１３Ａ，１３Ｂとレーザ加工ヘッド５との間の光ファイバーに断線が生じていないことを検出したにも拘わらず、レーザ発振器モジュール１３Ｃとレーザ加工ヘッド５との間の光ファイバーに断線が生じているものとして検出した場合には、レーザ発振器モジュール１３Ｃに損傷を生じているものとして検出することができる。したがって、この場合には、レーザ発振器モジュール１３Ｃを、新しいレーザ発振器モジュールと着脱交換することにより、ファイバーレーザ発振器３の修理を行い得ることとなるものである。
【００２２】
全てのレーザ発振器モジュール１３Ａ，１３Ｂ，…における全ての断線検出用ＬＤ２７が同時に不良となる確率は極めて小さなものである。したがって、前記各レーザ発振器モジュール１３Ａ，１３Ｂ，…における各断線検出用ＬＤ２７を順次励起した場合であっても、断線用検出用ＰＤ２９によって検出用レーザ光の検出を行うことができない場合には、フィーディングファイバー７、ファイバーカプラー１１、プロセスファイバー９又はレーザ加工ヘッド５における一部又は全体の光学系に断線等の故障があるものとして検出することができるものである。
【００２３】
図２は、本発明の第２の実施形態を示すものである。この第２の実施形態においては、各レーザ発振器モジュール１３Ａ，１３Ｂ，…における各断線検出用ＬＤにおいて発振される検出用レーザ光の波長はそれぞれ異なる波長に設定してある。そして、前記レーザ加工ヘッド５におけるベンドミラー２５を透過した各検出用レーザ光の一部を回折する回折手段３１の１例としての回折格子又はプリズムが備えられている。さらに、前記回折手段３１によって回折された各波長の検出用レーザ光を検出するために、フォトダイオードアレイ３３が備えられている。
【００２４】
上記構成により、フォトダイオードアレイ３３において検出することのできない検出用レーザ光が存在する場合には、検出することのできない当該検出用レーザ光を発振する断線検出用ＬＤ２７を備えたレーザ発振器モジュールに故障を生じているものとして検出することができる。また、フォトダイオードアレ３３において検出用レーザ光を全く検出できない場合には、フィーディングファイバー７、ファイバーカプラー１１、プロセスファイバー９又はレーザ加工ヘッド５の一部又は複数箇所に断線を生じているものとして検出することができるものである。
【００２５】
ところで、本発明は、前記実施形態に限るものではなく、適宜の変更を行うことにより、その他の形態でもって実施可能なものである。例えば、前記断線検出用ＰＤ２９に代えて、パワーセンサを備えた構成とすることも可能である。この場合、例えば各レーザ発振器モジュール１３Ａ，１３Ｂ，…における励起用ＬＤ群１９における各励起用ＬＤ１５Ａ，１５Ｂ，…を励起してレーザ光の出力を検出することを、各レーザ発振器モジュール１３Ａ，１３Ｂ，…のレーザ発振毎に行うことにより、各レーザ発振器モジュール１３Ａ，１３Ｂ，…に故障を生じているか、又は例えばフィーディングファイバー７等に故障が生じているか否かを検出することができ、前記実施形態と同様の効果を奏し得るものである。
【００２６】
また、各レーザ発振器モジュール１３Ａ，１３Ｂ，…によって個別にレーザ発振を行う毎にレーザ光の出力を前記パワーセンサによって検出する。そして、このパワーセンサによる検出値と予め実験等によって求めて設定値メモリに格納された設定値とを比較手段によって比較する。上述のように、比較手段によって比較した結果、検出値≦設定値の場合には、例えば励起用ＬＤ１５Ａ，１５Ｂ，…が劣化したものとして検出することができる。したがって、この際には、該当するレーザ発振器モジュールを新しいレーザ発振器モジュールに交換することにより対応できることとなる。
【００２７】
また、各レーザ発振器モジュール１３Ａ，１３Ｂ，…における各励起用ＬＤ１５Ａ，１５Ｂ，…を個別に励起可能な構成とすることにより、各励起用ＬＤ１５Ａ，１５Ｂ，…を断線検出用ＬＤを兼用することも可能である。この場合、各励起用ＬＤ１５Ａ，１５Ｂ，…の故障をも検出可能になるものである。
【符号の説明】
【００２８】
１  ファイバーレーザ加工機
３  ファイバーレーザ発振器
５  レーザ加工ヘッド
７  フィーディングファイバー
９  プロセスファイバー
１１  ファイバーカプラー
１３Ａ，１３Ｂ，…  レーザ発振器モジュール
１５Ａ，１５Ｂ，…  励起用ＬＤ
１９  励起用ＬＤ群
２１  ファイバーレーザ共振器
２５  ベンドミラー
２７  断線検出用ＬＤ
２９  断線検出用ＰＤ
３１  回折手段
３３  フォトダイオードアレイ
【図１】
2014104479.tif 000003
【図２】
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