(57)【要約】【課題】正確かつ簡便にワークと加工ヘッドとの間の距離を測定すると共に、加工時の品質をリアルタイムで確認することが可能なレーザ加工装置及びレーザ加工システムを提供する。【解決手段】光路分割手段によって分割された加工レーザ光の強度を検出し、前記強度に対応する信号強度を有する検出信号を前記強度の検出時間と共に発信する光検出器と、光検出器から受信する複数の前記検出信号の信号強度を比較する信号強度比較部と、複数の前記強度の検出時間を比較する検出時間比較部とを備え、信号強度比較部は、ワークへの入射光とワークからの反射光に対応し、光検出器から受信する各々の検出信号の信号強度を比較することにより、加工品質を測定し、検出時間比較部は、各強度の検出時間を比較することにより、レーザ加工装置とワークとの間の距離を測定する。【選択図】図１
2018008290.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工レーザ光を用いてワークを加工するためのレーザ加工装置であって、
前記加工レーザ光を分割する少なくとも１個以上の光路分割手段と、
前記光路分割手段によって分割された前記加工レーザ光の強度を検出し、前記強度に対応する信号強度を有する検出信号を前記強度の検出時間と共に発信する光検出器と、
前記光検出器から受信する複数の前記検出信号の信号強度を比較する信号強度比較部と、
前記光検出器から受信する複数の前記強度の検出時間を比較する検出時間比較部とを備え、
前記信号強度比較部は、前記光路分割手段により分割された前記ワークへの入射光と前記ワークからの反射光の各々に対応し、前記光検出器から受信する各検出信号の信号強度を比較することにより、加工品質を測定し、
前記検出時間比較部は、前記入射光と前記反射光の各々に対応し、前記光検出器から受信する各強度の検出時間を比較することにより、当該レーザ加工装置と前記ワークとの間の距離を測定するレーザ加工装置。
【請求項２】
前記光検出器を２台以上備え、
前記光検出器のうち少なくとも１台は前記入射光の強度を検出し、
前記光検出器のうち少なくとも１台は前記反射光の強度を検出する請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記信号強度比較部は、前記入射光に対応する検出信号の信号強度と前記反射光に対応する検出信号の信号強度との差分又は比を測定する請求項１又は２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
レーザ発振器と、前記レーザ発振器を制御する発振器制御装置と、前記レーザ発振器によって発振される加工レーザ光を用いてワークを加工するレーザ加工装置とを備えるレーザ加工システムであって、
前記レーザ加工装置は、
前記加工レーザ光を分割する少なくとも１個以上の光路分割手段と、
前記光路分割手段によって分割された前記加工レーザ光の強度を検出し、前記強度に対応した信号強度を有する検出信号を前記強度の検出時間と共に発信する光検出器とを備え、
当該レーザ加工システムは、更に、前記光検出器から受信する複数の前記検出信号の信号強度を比較する信号強度比較装置と、前記光検出器から受信する複数の前記強度の検出時間を比較する検出時間比較装置とを備え、
前記信号強度比較装置は、前記光路分割手段により分割された前記ワークへの入射光と前記ワークからの反射光の各々に対応し、前記光検出器から受信する各検出信号の信号強度を比較することにより、加工品質を測定し、
前記検出時間比較装置は、前記入射光と前記反射光の各々に対応し、前記光検出器から受信する各強度の検出時間を比較することにより、前記レーザ加工装置と前記ワークとの間の距離を測定するレーザ加工システム。
【請求項５】
前記レーザ加工装置は、前記光検出器を２台以上備え、
前記光検出器のうち少なくとも１台は前記入射光の強度を検出し、
前記光検出器のうち少なくとも１台は前記反射光の強度を検出する請求項４に記載のレーザ加工システム。
【請求項６】
レーザ発振器と、前記レーザ発振器を制御する発振器制御装置と、前記レーザ発振器によって発信される加工レーザ光を用いてワークを加工するレーザ加工装置とを備えるレーザ加工システムであって、
前記レーザ加工装置は、
前記加工レーザ光を分割する少なくとも１個以上の光路分割手段と、
前記光路分割手段によって分割された前記加工レーザ光の強度を検出し、前記強度に対応する信号強度を有する検出信号を前記強度の検出時間と共に発信する光検出器とを備え、
当該レーザ加工システムは、更に、前記光検出器から受信する前記検出信号の信号強度を前記発振器制御装置から前記レーザ発振器に送信される強度指令値と比較する信号強度比較装置と、前記光検出器から受信する前記強度の検出時間を前記発振器制御装置から前記レーザ発振器に送信される発振指令時刻と比較する検出時間比較装置とを備え、
前記信号強度比較装置は、前記光路分割手段により分割された前記ワークからの反射光に対応し、前記光検出器から受信する前記検出信号の信号強度を前記強度指令値と比較することにより、加工品質を測定し、
前記検出時間比較装置は、前記反射光に対応し、前記光検出器から受信する前記強度の検出時間を前記発振指令時刻と比較することにより、前記レーザ加工装置と前記ワークとの間の距離を測定するレーザ加工システム。
【請求項７】
前記信号強度比較装置は、前記入射光に対応する検出信号の信号強度又は前記強度指令値と、前記反射光に対応する検出信号の信号強度との差分又は比を測定する請求項４から６のいずれか１項に記載のレーザ加工システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工レーザ光を用いてワークを加工するためのレーザ加工装置及びレーザ加工システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ加工ヘッドを用いてレーザ加工を行う場合、光学系の焦点位置がワーク上にくるようにワークと加工ヘッドとの間の距離をあわせる必要がある。加工ヘッド、特にロボットにガルバノスキャナを把持させて行うリモートレーザ溶接等のアプリケーションでは、加工ヘッドとワークとの距離が一定ではないため、正確な加工を行うためには上記の距離を計測し、距離にあわせて焦点位置を制御する必要がある。
また加工時の品質をリアルタイムで確認できることがタクトタイム向上や品質管理の面で要求される。
【０００３】
上記の問題を解決する方法として、例えば、特許文献１は、ロボットに把持させたガルバノスキャナの位置をロボットの手先位置から測定する方法を開示している。また、特許文献２は、加工ヘッド内部に測量用のレーザを設置して、ワークと加工ヘッドとの間の距離を測定する方法を開示している。更に、他の方法として、加工ヘッド外部に測定器を設置して、ワークと加工ヘッド間の距離を測定する方法が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４７９２９０１号公報
【特許文献２】特開２０１６−４２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に係る方法では、ロボットの絶対位置精度や繰り返し精度について考慮した場合、ワークと加工ヘッドとの間の距離を正確に測定することは難しい。また、特許文献２に係る方法では、加工用の光源とは異なる、距離測定用の光源を加工ヘッド内に設置する必要があり、コストが高くなる問題や、加工ヘッド内のスペースに係る問題が発生する。更に、加工ヘッド外部に測定器を設置する方法では、別途測定器が必要となる以上、ワークと加工ヘッドとの間の距離を簡便に測定することが難しい。更に、これらの方法は、加工時の品質をリアルタイムで確認することを想定していない。
【０００６】
そこで本発明は、正確かつ簡便にワークと加工ヘッドとの間の距離を測定すると共に、加工時の品質をリアルタイムで確認することが可能なレーザ加工装置及びレーザ加工システム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】
【０００７】
本発明に係るレーザ加工装置は、加工レーザ光を用いてワークを加工するためのレーザ加工装置（例えば、後述のレーザ加工装置１００）であって、前記加工レーザ光を分割する少なくとも１個以上の光路分割手段（例えば、後述の光路分割手段１１０−１、１１０−２、１１０−３、１１０−４）と、前記光路分割手段によって分割された前記加工レーザ光の強度を検出し、前記強度に対応する信号強度を有する検出信号を前記強度の検出時間と共に発信する光検出器（例えば、後述の光検出器１３０）と、前記光検出器から受信する複数の前記検出信号の信号強度を比較する信号強度比較部（例えば、後述の信号強度比較部１４０）と、前記光検出器から受信する複数の前記強度の検出時間を比較する検出時間比較部（例えば、後述の検出時間比較部１５０）とを備え、前記信号強度比較部は、前記光路分割手段により分割された前記ワークへの入射光と前記ワークからの反射光の各々に対応し、前記光検出器から受信する各検出信号の信号強度を比較することにより、加工品質を測定し、前記検出時間比較部は、前記入射光と前記反射光の各々に対応し、前記光検出器から受信する各強度の検出時間を比較することにより、当該レーザ加工装置と前記ワークとの間の距離を測定する。
【０００８】
前記レーザ加工装置（例えば、後述のレーザ加工装置３００）は、前記光検出器（例えば、後述の光検出器３３０−１、３３０−２）を２台以上備え、前記光検出器のうち少なくとも１台は前記入射光の強度を検出し、前記光検出器のうち少なくとも１台は前記反射光の強度を検出してもよい。
【０００９】
前記信号強度比較部（例えば、後述の信号強度比較部１４０、３４０）は、前記入射光に対応する検出信号の信号強度と前記反射光に対応する検出信号の信号強度との差分又は比を測定してもよい。
【００１０】
本発明に係る第１のレーザ加工システム（例えば、後述のレーザ加工システム２００）は、レーザ発振器（例えば、後述のレーザ発振器２２０）と、前記レーザ発振器を制御する発振器制御装置（例えば、後述の発振器制御装置２１０）と、前記レーザ発振器によって発振される加工レーザ光を用いてワークを加工するレーザ加工装置（例えば、後述のレーザ加工装置２３０）とを備えるレーザ加工システムであって、前記レーザ加工装置は、前記加工レーザ光を分割する少なくとも１個以上の光路分割手段（例えば、後述の光路分割手段２４０−１、２４０−２、２４０−３、２４０−４）と、前記光路分割手段によって分割された前記加工レーザ光の強度を検出し、前記強度に対応した信号強度を有する検出信号を前記強度の検出時間と共に発信する光検出器（例えば、後述の光検出器２６０）とを備え、当該レーザ加工システムは、更に、前記光検出器から受信する複数の前記検出信号の信号強度を比較する信号強度比較装置（例えば、後述の信号強度比較装置２７０）と、前記光検出器から受信する複数の前記強度の検出時間を比較する検出時間比較装置（例えば、後述の検出時間比較装置２８０）とを備え、前記信号強度比較装置は、前記光路分割手段により分割された前記ワークへの入射光と前記ワークからの反射光の各々に対応し、前記光検出器から受信する各検出信号の信号強度を比較することにより、加工品質を測定し、前記検出時間比較装置は、前記入射光と前記反射光の各々に対応し、前記光検出器から受信する各強度の検出時間を比較することにより、前記レーザ加工装置と前記ワークとの間の距離を測定する。
【００１１】
前記レーザ加工装置は、前記光検出器を２台以上備え、前記光検出器のうち少なくとも１台は前記入射光の強度を検出し、前記光検出器のうち少なくとも１台は前記反射光の強度を検出してもよい。
【００１２】
本発明に係る第２のレーザ加工システム（例えば、後述のレーザ加工システム４００）は、レーザ発振器（例えば、後述のレーザ発振器４２０）と、前記レーザ発振器を制御する発振器制御装置（例えば、後述の発振器制御装置４１０）と、前記レーザ発振器によって発信される加工レーザ光を用いてワークを加工するレーザ加工装置（例えば、後述のレーザ加工装置４３０）とを備えるレーザ加工システムであって、前記レーザ加工装置は、前記加工レーザ光を分割する少なくとも１個以上の光路分割手段（例えば、後述の光路分割手段４４０）と、前記光路分割手段によって分割された前記加工レーザ光の強度を検出し、前記強度に対応する信号強度を有する検出信号を前記強度の検出時間と共に発信する光検出器（例えば、後述の光検出器４６０）とを備え、当該レーザ加工システムは、更に、前記光検出器から受信する前記検出信号の信号強度を前記発振器制御装置から前記レーザ発振器に送信される強度指令値と比較する信号強度比較装置（例えば、後述の信号強度比較装置４７０）と、前記光検出器から受信する前記強度の検出時間を前記発振器制御装置から前記レーザ発振器に送信される発振指令時刻と比較する検出時間比較装置（例えば、後述の検出時間比較装置４８０）とを備え、前記信号強度比較装置は、前記光路分割手段により分割された前記ワークからの反射光に対応し、前記光検出器から受信する前記検出信号の信号強度を前記強度指令値と比較することにより、加工品質を測定し、前記検出時間比較装置は、前記反射光に対応し、前記光検出器から受信する前記強度の検出時間を前記発振指令時刻と比較することにより、前記レーザ加工装置と前記ワークとの間の距離を測定する。
【００１３】
前記信号強度比較装置は、前記入射光に対応する検出信号の信号強度又は前記強度指令値と、前記反射光に対応する検出信号の信号強度との差分又は比を測定してもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、加工用光源を測量用光源としても用いることにより、ワークと加工ヘッドとの間の距離を測定することと同時に、加工品質を確認することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施形態に係るレーザ加工装置全体の構成を示す図である。
【図２】第２の実施形態に係るレーザ加工システム全体の構成を示す図である。
【図３】第３の実施形態に係るレーザ加工装置全体の構成を示す図である。
【図４】第４の実施形態に係るレーザ加工システム全体の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態について、図１を参照しながら詳述する。
【００１７】
レーザ加工装置を用いてレーザ加工を行う場合、良好な加工品質を得るためにはレーザ加工装置とワークとの位置関係を把握することが重要である。
本発明ではレーザ加工装置とワークとの距離を算出するために、加工光源を利用して、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ  ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ）法を用いる。具体的には、被写体への投光から反射光を受けるまでの加工光の飛行時間を測定し、当該飛行時間に加工光の飛行速度を乗算する方法を用いる。飛行時間の測定のためには、ビームスプリッタ等の光路分割手段を設置する。
第１の実施形態においては、光路分割手段によって分割された、ワークへの入射光とワークからの反射光を測定し、その検出時間差から距離を測定する。ワークへの入射光とワークからの反射光の測定のためには、光強度を測定可能な光検出器を用いる。光検出器に入射する入射光と反射光との時間差は、それぞれの光の検出時刻から求められる。また、合わせて、ワークへの入射光とワークからの反射光の検出強度を比較することで、入射光に対する反射光の強度変化を測定し、反射光の状態から加工品質を測定することが可能となる。
【００１８】
図１は、第１の実施形態に係るレーザ加工装置１００の構成例である。レーザ加工装置１００は、４つの光路分割手段１１０−１、１１０−２、１１０−３、１１０−４（これらを「光路分割手段１１０」と総称する）と、集光レンズ１２０と、光検出器１３０と、信号強度比較部１４０と、検出時間比較部１５０とを有する。
【００１９】
光路分割手段１１０は、一定の割合で光を透過及び反射する光学素子であり、光路分割手段１１０としては、上記のように、例えばビームスプリッタを用いてもよい。４つの光路分割手段１１０−１乃至１１０−４の各々の中心は長方形を形成するとともに、入射光又は反射光から見た各々の光路分割手段の表面及び裏面の法線は、上記の長方形の辺と４５度又は１３５度をなすように配置されている。更に、光路分割手段１１０−１の中心と光路分割手段１１０−２の中心とを通る直線上であって、光路分割手段１１０−２を挟んで、光路分割手段１１０−１とは反対側に光検出器１３０の図示しない光検出部が存在する。また、光路分割手段１１０−１の中心と、光路分割手段１１０−３の中心とを通る直線上であって、光路分割手段１１０−３を挟んで光路分割手段１１０−１とは反対側に、集光レンズ１２０の中心が存在する。
【００２０】
レーザ加工装置１００の外部には、図示しないレーザ発振器と当該レーザ発振器を制御する発振器制御装置とが存在する。このレーザ発振器からレーザ加工装置１００に入射するレーザ光は、最初に光路分割手段１１０−１に到達し、光路分割手段１１０−１において一部は透過し、他は反射する。光路分割手段１１０−１において反射した入射光は、光路分割手段１１０−２を透過し、光検出器１３０に入射する。光路分割手段１１０−１において透過した入射光は、光路分割手段１１０−３、及び集光レンズ１２０を経てワーク５００に衝突する。ワーク５００において反射された反射光は、集光レンズ１２０を経た後、光路分割手段１１０−３、光路分割手段１１０−４、光路分割手段１１０−２の各々で反射して、光検出器１３０に到達する。以上の経路で、ワーク５００への入射光とワーク５００からの反射光の双方が、光検出器１３０に入射する。
【００２１】
光検出器１３０は、自身に入射してきたワーク５００への入射光と、ワーク５００からの反射光双方の強度を検出する。また、光検出器１３０は、ワーク５００への入射光の強度に対応した信号強度を有する検出信号を、当該強度の検出時間と共に発信する。更に、光検出器１３０は、ワーク５００からの反射光の強度に対応した信号強度を有する検出信号を、当該強度の検出時間と共に発信する。当該光検出器としては、例えばフォトダイオードを用いても良い。
【００２２】
信号強度比較部１４０は、光検出器１３０から受信した、ワーク５００への入射光に対応する検出信号の信号強度と、ワーク５００からの反射光に対応する検出信号の信号強度とを比較し、当該比較結果に基づき、レーザ加工の加工品質を測定する。具体的には、入射光に対応する検出信号の信号強度と、反射光に対応する検出信号の信号強度との差分又は比を算出することにより、比較する。
【００２３】
検出時間比較部１５０は、光検出器１３０から受信した、ワーク５００への入射光の強度の検出時間と、ワーク５００からの反射光の強度の検出時間とを比較し、当該比較結果に基づき、レーザ加工装置１００とワーク５００との間の距離を算出する。具体的には、ワーク５００への入射光の強度の検出時間と、ワーク５００からの反射光の強度の検出時間との間の時間差を求め、当該時間差に対する加工レーザ光の速度の乗算結果を用いることにより、上記の距離を算出することが可能である。
【００２４】
レーザ加工装置１００全体としては、以下のように動作する。すなわち、レーザ加工装置１００の外部に存在するレーザ発振器から、レーザ加工装置１００に加工レーザ光が入射すると、複数の光路分割手段１１０により、上記の加工レーザ光は、ワーク５００への入射光とワーク５００からの反射光に分割される。双方の加工レーザ光は、光検出器１３０に入射する。光検出器１３０に入射した、ワーク５００への入射光及びワーク５００からの反射光の各々に対応する検出信号の信号強度が、信号強度比較部１４０で比較され、当該比較結果に基づき、加工品質を確認することが可能となる。また、上記のワーク５００への入射光とワーク５００からの反射光の各々の強度の検出時間が、検出時間比較部１５０で比較され、当該比較結果に基づき、レーザ加工装置１００とワーク５００との間の距離を測定することが可能となる。
【００２５】
上記の第１の実施形態により、レーザ加工装置１００とワーク５００との間の距離を算出するための、加工用の光源とは異なる、距離測定用の光源や、レーザ加工装置とは別体となった距離測定用の装置が不必要になる。更に、距離測定と同時に加工品質も同時に評価することができる。
【００２６】
＜第２の実施形態＞
以下、本発明の第２の実施形態について、図２を参照しながら詳述する。
【００２７】
第１の実施形態においては、レーザ加工装置１００が信号強度比較部１４０と検出時間比較部１５０とを自身の構成要素として備えていた。一方、第２の実施形態においては、レーザ加工装置１００は、信号強度比較部及び検出時間比較部を備えず、その代わりに、レーザ加工装置１００とは別体となった、信号強度比較装置２７０と検出時間比較装置２８０とが存在する。
【００２８】
より具体的には、第２の実施形態に係るレーザ加工装置２３０を含むレーザ加工システム２００は、レーザ加工装置２３０の他に、レーザ発振器２２０と、レーザ発振器２２０を制御する発振器制御装置２１０と、信号強度比較装置２７０と、検出時間比較装置２８０とを備える。
【００２９】
上記のレーザ加工装置２３０は、第１の実施形態に係るレーザ加工装置１００と同様に、４つの光路分割手段２４０−１、２４０−２、２４０−３、２４０−４（これらを「光路分割手段２４０」と総称する）と、集光レンズ２５０と、光検出器２６０とを有する。またそれらの配置位置は、レーザ加工装置１００における配置位置と共通する。
【００３０】
加工レーザ光の進路、及び、光路分割手段２４０、集光レンズ２５０、光検出器２６０の機能及び動作は、第１の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。また、信号強度比較装置２７０と検出時間比較装置２８０の機能及び動作は、各々、第１の実施形態における信号強度比較部１４０及び検出時間比較部１５０の機能及び動作と同様であるため、その説明を省略する。
【００３１】
レーザ加工システム２００全体としては、以下のように動作する。すなわち、レーザ加工装置２３０の外部に存在するレーザ発振器２２０から、レーザ加工装置２３０に加工レーザ光が入射すると、複数の光路分割手段２４０により、上記の加工レーザ光は、ワーク５００への入射光とワーク５００からの反射光に分割される。双方の加工レーザ光は、光検出器２６０に入射する。光検出器２６０に入射した、ワーク５００への入射光及びワーク５００からの反射光の各々に対応する検出信号の信号強度が、レーザ加工装置２３０の外部に存在する信号強度比較装置２７０で比較され、当該比較結果に基づき、加工品質を確認することが可能となる。また、上記のワーク５００への入射光とワーク５００からの反射光の各々の強度の検出時間が、レーザ加工装置２３０の外部に存在する検出時間比較装置２８０で比較され、当該比較結果に基づき、レーザ加工装置２３０とワーク５００との間の距離を測定することが可能となる。
【００３２】
第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、レーザ加工装置２３０とワーク５００との間の距離を算出するための、加工用の光源とは異なる、距離測定用の光源が不必要になる。更に、距離測定と同時に加工品質も同時に評価することができる。
【００３３】
＜第３の実施形態＞
以下、本発明の第３の実施形態について、図３を参照しながら詳述する。
【００３４】
第１及び第２の実施形態に係るレーザ加工装置には、複数の光路分割手段が存在したが、第３の実施形態に係るレーザ加工装置には、光路分割手段は一つのみ存在し、その一方で、光検出器は複数存在する。
【００３５】
図３は、第３の実施形態に係るレーザ加工装置３００の構成例である。レーザ加工装置３００は、光路分割手段３１０、集光レンズ３２０、光検出器３３０−１及び３３０−２、信号強度比較部３４０、検出時間比較部３５０を有する。
【００３６】
光路分割手段３１０は、レーザ加工装置３００内に一つのみ備わると共に、入射光又は反射光から見た表面と裏面の双方が反射面となっている。また、表面及び裏面の法線は、入射光又は反射光に対して４５度をなすように配置されている。更に、図３において、光路分割手段３１０から見て上方からレーザ加工光が入射するとした場合、左方に光検出器３３０−１が、右方に光検出器３３０−２が、下方に集光レンズ３２０が存在する。
【００３７】
レーザ加工装置３００の外部には、図示しないレーザ発振器と当該レーザ発振器を制御する発振器制御装置とが存在する。このレーザ発振器からレーザ加工装置３００に入射するレーザ光は、最初に光路分割手段３１０に到達し、光路分割手段３１０において一部は透過し、他は反射する。光路分割手段３１０において反射した入射光は、光検出器３３０−１に入射する。光路分割手段３１０において透過した入射光は、集光レンズ３２０を経てワーク５００に衝突する。ワーク５００において反射された反射光は、集光レンズ３２０を経た後、光路分割手段３１０において反射し、光検出器３３０−２に到達する。
【００３８】
光検出器３３０−１は、自身に入射してきたワーク５００への入射光の強度を検出する。また、光検出器３３０−１は、ワーク５００への入射光の強度に対応した信号強度を有する検出信号を、当該強度の検出時間と共に発信する。一方で、光検出器３３０−２は、自身に入射してきたワーク５００からの反射光の強度を検出する。また、光検出器３３０−２は、ワーク５００からの反射光の強度に対応した信号強度を有する検出信号を、当該強度の検出時間と共に発信する。
【００３９】
信号強度比較部３４０は、光検出器３３０−１から受信した、ワーク５００への入射光に対応する検出信号の信号強度と、光検出器３３０−２から受信した、ワーク５００からの反射光に対応する検出信号の信号強度とを比較し、当該比較結果に基づき、レーザ加工の加工品質を測定する。具体的には、入射光に対応する検出信号の信号強度と、反射光に対応する検出信号の信号強度との差分又は比を算出することにより、比較する。
【００４０】
検出時間比較部３５０は、光検出器３３０−１から受信した、ワーク５００への入射光の強度の検出時間と、光検出器３３０−２から受信した、ワーク５００からの反射光の強度の検出時間とを比較し、当該比較結果に基づき、レーザ加工装置３００とワーク５００との間の距離を算出する。具体的には、ワーク５００への入射光の強度の検出時間と、ワーク５００からの反射光の強度の検出時間との間の時間差を求め、当該時間差に対する加工レーザ光の速度の乗算結果を用いることにより、上記の距離を算出することが可能である。
【００４１】
レーザ加工システム３００全体としては、以下のように動作する。すなわち、レーザ加工装置３００の外部に存在するレーザ発振器から、レーザ加工装置３００に加工レーザ光が入射すると、単一の光路分割手段３１０により、上記の加工レーザ光は、ワーク５００への入射光とワーク５００からの反射光に分割される。ワーク５００への入射光は、光検出器３３０−１に入射する。ワーク５００からの反射光は、光検出器３３０−２に入射する。光検出器３３０−１に入射したワーク５００への入射光、及び光検出器３３０−２に入射したワーク５００からの反射光の各々に対応する検出信号の信号強度が、信号強度比較部３４０で比較され、当該比較結果に基づき、加工品質を確認することが可能となる。また、上記の光検出器３３０−１に入射したワーク５００への入射光と、光検出器３３０−２に入射したワーク５００からの反射光の各々の強度の検出時間が、検出時間比較部３５０で比較され、当該比較結果に基づき、レーザ加工装置３００とワーク５００との間の距離を測定することが可能となる。
【００４２】
上記の第３の実施形態においても、レーザ加工装置３００とワーク５００との間の距離を算出するために、加工用の光源とは異なる、距離測定用の光源や、レーザ加工装置とは別体となった距離測定用の装置が不必要になる。更に、距離測定と同時に加工品質も同時に評価することができる。更に、第１及び第２の実施形態とは異なり、一つの光路分割手段のみを用いることにより、入射光と反射光の強度と受光時刻を取得することが可能となる。
【００４３】
＜第４の実施形態＞
以下、本発明の第４の実施形態について、図４を参照しながら詳述する。
【００４４】
第１〜３の実施形態においては、ワーク５００への入射光及び反射光各々の強度を検知し、当該双方の光に係る検知結果に基づき、加工品質と、レーザ加工装置とワークとの間の距離とを測定していた。一方、第４の実施形態においては、入射光の強度の検知結果の代わりに、発振器制御装置からレーザ発振器に送信される発振指令情報に含まれる入射光の強度指令値及び発振指令時刻を獲得し、それらの各々を、反射光の強度の検知結果と比較することにより、加工品質、及び、レーザ加工装置とワークとの間の距離を測定する。
【００４５】
図４は、第４の実施形態に係るレーザ加工装置４３０を含むレーザ加工システム４００の構成例である。レーザ加工システム４００は、レーザ加工装置４３０の他に、レーザ発振器４２０と、レーザ発振器４２０を制御する発振器制御装置４１０と、信号強度比較装置４７０と検出時間比較装置４８０とを備える。
【００４６】
第４の実施形態に係るレーザ加工装置４３０は、第３の実施形態に係るレーザ加工装置３００と同様に、単一の光路分割手段４４０を備え、当該光路分割手段４４０の入射光又は反射光から見た表面及び裏面の法線は、入射光又は反射光に対して４５度をなすように配置されている。一方で、第４の実施形態に係るレーザ加工装置４３０においては、第３の実施形態に係るレーザ加工装置３００と異なり、ワーク５００への入射光を検出する光検出器は存在せず、ワーク５００からの反射光を検出する光検出器４６０のみが存在する。すなわち、図４において、光路分割手段４４０から見て上方からレーザ加工光が入射するとした場合、右方に光検出器４６０が存在し、下方に集光レンズ４５０が存在するのみである。光検出器４６０は、自身に入射してきたワーク５００からの反射光の強度を検出し、ワーク５００からの反射光の強度に対応する信号強度を有する検出信号を、当該強度の検出時間と共に発信する。
【００４７】
また、第４の実施形態に係るレーザ加工システム４００は、第２の実施形態に係るレーザ加工システム２００とは異なり、発振器制御装置４１０からレーザ発振器に対して送信する、入射光の強度指令値と発振指令時刻に係る情報を含む発振指令を、各々、信号強度比較装置４７０と検出時間比較装置４８０に対しても送信する。
【００４８】
信号強度比較装置４７０は、光検出器４６０から受信した、ワーク５００からの反射光に対応する検出信号の信号強度と、発振器制御装置４１０から受信した、ワーク５００への入射光の強度指令値とを比較し、当該比較結果に基づき、レーザ加工の加工品質を測定する。
【００４９】
検出時間比較装置４８０は、光検出器４６０から受信した、ワーク５００からの反射光の強度の検出時間と、発振器制御装置４１０から受信した、ワーク５００への入射光の発振指令時刻とを比較し、当該比較結果に基づき、レーザ加工装置４３０とワーク５００との間の距離を算出する。具体的には、ワーク５００への入射光の発振指令時刻と、ワーク５００からの反射光の強度の検出時間との間の時間差を求め、当該時間差に対する加工レーザ光の速度の乗算結果を用いることにより、上記の距離を算出することが可能である。
【００５０】
レーザ加工システム４００全体としては、以下のように動作する。すなわち、レーザ加工装置４３０の外部に存在するレーザ発振器４２０から、レーザ加工装置４３０に加工レーザ光が入射すると、単一の光路分割手段４４０により、上記の加工レーザ光は、ワーク５００への入射光とワーク５００からの反射光に分割される。ワーク５００からの反射光は、光検出器４６０に入射する。光検出器４６０に入射したワーク５００からの反射光に対応する検出信号の信号強度と、発振器制御装置４１０から受信した、ワーク５００への入射光の強度指令値とが、信号強度比較装置４７０で比較され、当該比較結果に基づき、加工品質を確認することが可能となる。また、光検出器４６０に入射したワーク５００からの反射光の強度の検出時間と、発振器制御装置４１０から受信した、ワーク５００への入射光の発振指令時刻とが、検出時間比較装置４８０で比較され、当該比較結果に基づき、レーザ加工装置４３０とワーク５００との間の距離を測定することが可能となる。
【００５１】
上記の第４の実施形態においても、レーザ加工装置４３０とワーク５００との間の距離を算出するための、加工用の光源とは異なる、距離測定用の光源や、レーザ加工装置とは別体となった距離測定用の装置が不必要になる。更に、距離測定と同時に加工品質も同時に評価することができる。更に、第１及び第２の実施形態とは異なり、一つの光路分割手段のみを用いると共に、第３の実施形態とは異なり、一つの光検出器のみを用いることにより、入射光と反射光の強度と受光時刻を取得することが可能となる。
【００５２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限るものではない。また、本実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本実施形態に記載されたものに限定されるものではない。
【００５３】
レーザ加工装置１００、２３０、３００、４３０、及びレーザ加工システム２００、４００による加工方法は、ソフトウェアにより実現される。ソフトウェアによって実現される場合には、このソフトウェアを構成するプログラムが、コンピュータ（レーザ加工装置１００、２３０、３００、４３０）にインストールされる。また、これらのプログラムは、リムーバブルメディアに記録されてユーザに配布されてもよいし、ネットワークを介してユーザのコンピュータにダウンロードされることにより配布されてもよい。さらに、これらのプログラムは、ダウンロードされることなくネットワークを介したＷｅｂサービスとしてユーザのコンピュータ（レーザ加工装置１００、２３０、３００、４３０）に提供されてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１００  ２３０  ３００  ４３０  レーザ加工装置
１１０−１  １１０−２  １１０−３  １１０−４  ２４０−１  ２４０−２  ２４０−３  ２４０−４  ３１０  ４４０  光路分割手段
１２０  ２５０  ３２０  ４５０  集光レンズ
１３０  ２６０  ３３０−１  ３３０−２  ４６０  光検出器
１４０  ３４０  信号強度比較部
１５０  ３５０  検出時間比較部
２００  ４００  レーザ加工システム
２１０  ４１０  発振器制御装置
２２０  ４２０  レーザ発振器
２７０  ４７０  信号強度比較装置
２８０  ４８０  検出時間比較装置
５００  ワーク
【図１】
2018008290.tif 000003
【図２】
2018008290.tif 000004
【図３】
2018008290.tif 000005
【図４】
2018008290.tif 000006