(57)【要約】【課題】ファイバレーザ発振器の損傷を的確に判定し、的確な交換を行う。【解決手段】ワークにファイバレーザ発振器よりのレーザ光をレーザ加工ヘッドを介して照射して加工を行う加工機において、ファイバレーザレーザ発振器側のフィーディングファイバとレーザ加工ヘッド側のプロセスファイバとを分離するビームカプラ内の空間に、レーザ加工ヘッド側へ送られる有効レーザ光の外側に存在する外側レーザ光を検出するための外側レーザ光検出部を設け、その外側レーザ光検出部によりファイバレーザレーザ発振器におけるダメージを検出する。【選択図】 図２
2018022786.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークにファイバレーザ発振器よりのレーザ光をレーザ加工ヘッドを介して照射して加工を行う加工機において、前記ファイバレーザレーザ発振器におけるダメージを検出するダメージ検出装置であって、
前記ファイバレーザ発振器側のフィーディングファイバと前記レーザ加工ヘッド側のプロセスファイバとを分離するビームカプラを有し、
前記ビームカプラ内の空間に、前記レーザ加工ヘッド側へ送られる有効レーザ光の外側に存在する外側レーザ光を検出するための外側レーザ光検出部を設けたことを特徴とするダメージ検出装置。
【請求項２】
前記外側レーザ光検出部が、前記有効レーザ光の外側に存在する外側レーザ光を前記有効レーザ光の光軸に対して角度をずらした複数の位置で検出するように配置された複数のフォトダイオードからなることを特徴とする請求項１に記載のダメージ検出装置。
【請求項３】
前記外側レーザ光検出部が、前記有効レーザ光の光軸に対して角度をずらして３個並んで扇形に配列されたフォトダイオードからなることを特徴とする請求項２に記載のダメージ検出装置。
【請求項４】
前記ビームカプラが、前記フィーディングファイバより入射されたレーザ光を平行化するコリメーションレンズと、前記コリメーションレンズで平行化された有効レーザ光を入射して反射するベンドミラーと、前記ベンドミラーで反射された入射光を前記プロセスファイバに入力する集光レンズとを有し、前記フォトダイオードが、前記コリメーションレンズの外側近傍に設けられることを特徴とする請求項２、３のいずれかに記載のダメージ検出装置。
【請求項５】
前記ビームカプラが、前記フィーディングファイバより入射されたレーザ光を平行化するコリメーションレンズと、前記コリメーションレンズで平行化された有効レーザ光を入射して反射するベンドミラーと、前記ベンドミラーで反射された入射光を前記プロセスファイバに入力する集光レンズとを有し、前記フォトダイオードが、前記コリメーションレンズを透過した前記外側レーザ光を検出することを特徴とする請求項２、３のいずれかに記載のダメージ検出装置。
【請求項６】
前記フォトダイオードが、前記ビームカプラ７内の空間における前記コリメーションレンズと前記ベンドミラーとの間に設けられることを特徴とする請求項５に記載のダメージ検出装置。
【請求項７】
前記ビームカプラが、前記フィーディングファイバより入射されたレーザ光を平行化するコリメーションレンズと、前記コリメーションレンズで平行化された有効レーザ光を入射して反射するベンドミラーと、前記ベンドミラーで反射された入射光を前記プロセスファイバに入力する集光レンズとを有し、前記フォトダイオードが、前記コリメーションレンズを反射した前記外側レーザ光を検出することを特徴とする請求項２、３のいずれかに記載のダメージ検出装置。
【請求項８】
ワークにファイバレーザ発振器よりのレーザ光をレーザ加工ヘッドを介して照射して加工を行う加工機において、前記ファイバレーザレーザ発振器におけるダメージを検出するダメージ検出方法であって、
前記ファイバレーザ発振器側のフィーディングファイバと前記レーザ加工ヘッド側のプロセスファイバとを分離するビームカプラ内の空間において、前記レーザ加工ヘッド側へ送られる有効レーザ光の外側に存在する外側レーザ光を検出することを特徴とするダメージ検出方法。
【請求項９】
前記ビームカプラ内の空間において前記レーザ加工ヘッド側へ送られる有効レーザ光の外側に存在する外側レーザ光が、前記有効レーザ光の光軸に対して角度をずらした複数の位置で検出されることを特徴とする請求項８に記載のダメージ検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工機において、レーザ発振器のダメージを検出するためのダメージ検出装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザ加工機においては、平均パワー密度が高く、薄板高速加工に適しているため、レーザ発振器として、ファイバレーザ発振器が用いられるようになって来ている。
【０００３】
一般に、ファイバレーザ発振器のプロセスファイバよりレーザ光をワークに照射した時に、ワークよりのレーザ光の戻り光が発生し、その戻り光により、ファイバレーザ発振器などのコンポーネントに損傷が発生してしまっていた。
【０００４】
そして、ファイバレーザ発振器などのコンポーネントの損傷がひどくなると、レーザ光の照射に支障をきたすため、ファイバレーザ発振器を交換していた。
【０００５】
そこで、ワークからの反射光の影響や機械的ストレスを最も受けやすいプロセスファイバをファイバレーザ発振器側のフィーディングファイバと分離するビームカプラを設けた構成が提案されている。
【０００６】
これにより、プロセスファイバが損傷しても、そのプロセスファイバのみを交換すれば良いこととなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−１７９６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来では、ワークよりのレーザ光の戻り光を検出し、その戻り光が所定値以上の場合、レーザ発振器などのコンポーネントを交換したりしていた。
【０００９】
しかしながら、ファイバレーザ発振器のコンポーネントの損傷個所を的確に判定し、的確な交換ができなかった。
【００１０】
本発明は、上記した事情に着目してなされたものであり、その目的とするところは、ファイバレーザ発振器の損傷個所等を的確に判定し、的確な交換を行うことができるダメージ検出装置および方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上述の問題を解決するためのものであり、本発明の特徴は、ワークにファイバレーザ発振器よりのレーザ光をレーザ加工ヘッドを介して照射して加工を行う加工機において、前記ファイバレーザレーザ発振器におけるダメージを検出するダメージ検出装置であって、
前記ファイバレーザ発振器側のフィーディングファイバと前記レーザ加工ヘッド側のプロセスファイバとを分離するビームカプラを有し、
前記ビームカプラ内の空間に、前記レーザ加工ヘッド側へ送られる有効レーザ光の外側に存在する外側レーザ光を検出するための外側レーザ光検出部を設けたことである。
【００１２】
より好ましくは、前記外側レーザ光検出部が、前記有効レーザ光の外側に存在する外側レーザ光を前記有効レーザ光の光軸に対して角度をずらした複数の位置で検出するように配置された複数のフォトダイオードからなることである。
【００１３】
より好ましくは、前記外側レーザ光検出部が、前記有効レーザ光の光軸に対して角度をずらして３個並んで扇形に配列されたフォトダイオードからなることである。
【００１４】
より好ましくは、前記ビームカプラが、前記フィーディングファイバより入射されたレーザ光を平行化するコリメーションレンズと、前記コリメーションレンズで平行化された有効レーザ光を入射して反射するベンドミラーと、前記ベンドミラーで反射された入射光を前記プロセスファイバに入力する集光レンズとを有し、前記フォトダイオードが、前記コリメーションレンズの外側近傍に設けられることである。
【００１５】
より好ましくは、前記ビームカプラが、前記フィーディングファイバより入射されたレーザ光を平行化するコリメーションレンズと、前記コリメーションレンズで平行化された有効レーザ光を入射して反射するベンドミラーと、前記ベンドミラーで反射された入射光を前記プロセスファイバに入力する集光レンズとを有し、前記フォトダイオードが、前記コリメーションレンズを透過した前記外側レーザ光を検出することである。
【００１６】
より好ましくは、前記フォトダイオードが、前記ビームカプラ７内の空間における前記コリメーションレンズと前記ベンドミラーとの間に設けられることである。
【００１７】
より好ましくは、前記ビームカプラが、前記フィーディングファイバより入射されたレーザ光を平行化するコリメーションレンズと、前記コリメーションレンズで平行化された有効レーザ光を入射して反射するベンドミラーと、前記ベンドミラーで反射された入射光を前記プロセスファイバに入力する集光レンズとを有し、前記フォトダイオードが、前記コリメーションレンズを反射した前記外側レーザ光を検出することである。
【００１８】
本発明の他の特徴は、ワークにファイバレーザ発振器よりのレーザ光をレーザ加工ヘッドを介して照射して加工を行う加工機において、前記ファイバレーザレーザ発振器におけるダメージを検出するダメージ検出方法であって、
前記ファイバレーザ発振器側のフィーディングファイバと前記レーザ加工ヘッド側のプロセスファイバとを分離するビームカプラ内の空間において、前記レーザ加工ヘッド側へ送られる有効レーザ光の外側に存在する外側レーザ光を検出することである。
【００１９】
より好ましくは、前記ビームカプラ内の空間において前記レーザ加工ヘッド側へ送られる有効レーザ光の外側に存在する外側レーザ光が、前記有効レーザ光の光軸に対して角度をずらした複数の位置で検出されることである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ファイバレーザ発振器の損傷を的確に判定し、的確な交換を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明を実施したレーザ加工装置の実施形態の概略構成図である。
【図２】図１に示したビームカプラ７の内部の概略構成図である。
【図３】フィーディングファイバ５よりのレーザ光ＬＢ１の強度分布を示すグラフ図である。
【図４】フィーディングファイバ５よりのレーザ光ＬＢ１の強度分布を示すグラフ図である。
【図５】フィーディングファイバ５よりの外側レーザ光ＬＢ１ｂの強度分布を示すグラフ図である。
【図６】図１に示したビームカプラ７の第２実施形態の内部概略構成図である。
【図７】図２に示した実施形態の変形例におけるビームカプラ７の内部の概略構成図である。
【図８】コリメーションレンズ７ａよりの外側レーザ光ＬＢ２ｂの強度分布を示すグラフ図である。
【図９】光ファイバのコアとクラッドの境界が破損等で形状変形した場合の光線の変化を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、本発明を実施したレーザ加工装置の実施形態の概略構成図である。
【００２３】
図１に示すように、レーザ加工装置１は、レーザ光を照射するファイバレーザ発振器３を有しており、ファイバレーザ発振器３から出力されたレーザ光は、フィーディングファイバ５を伝播し、ビームカプラ７に達する。
【００２４】
そのビームカプラ７を経たレーザ光は、プロセスファイバ９を伝播し、その出射端部より出射されたレーザ光は、レーザ加工ヘッド１１へ入射され、レーザ加工ヘッド１１からワークＷへ照射される。
【００２５】
このビームカプラ７により、フィーディングファイバ５とプロセスファイバ９とを分離している。すなわち、レーザ加工装置１は、ファイバレーザレーザ発振器３側のフィーディングファイバ５とレーザ加工ヘッド１１側のプロセスファイバ９とを分離するビームカプラ７を有している。
【００２６】
フィーディングファイバ５とプロセスファイバ９とが分離されることにより、ワークＷからの反射光の影響や機械的ストレスを最も受けやすいプロセスファイバ９が損傷しても、そのプロセスファイバ９のみを交換すれば良いこととなり、ファイバレーザ発振器３の頻繁な交換が避けられる。
【００２７】
ここで、ファイバレーザ発振器３は、高密度ファイバ結合型ＬＤ光源として複数のレーザダイオード３ａと、複数のレーザダイオード３ａよりの種光を結合する励起コンバイナ３ｂと、励起コンバイナ３ｂよりの光をドープファイバ（励起ファイバ）３ｄへ導く第１のファイバブラッググレーティング３ｃと、第１のファイバブラッググレーティング３ｃよりの光で、加工に使用する波長のビーを励起するドープファイバ３ｄと、ドープファイバ３ｄよりの光を取り出す第２のファイバブラッググレーティング３ｅと、を有している。
【００２８】
なお、ファイバブラッググレーティング(Fiber Bragg Grating:FBG) は、光ファイバのコアに含まれる例えばGeイオンが紫外線照射によって屈折率変化を起こすことを利用して光ファイバ内に回折格子を書き込んだ素子であって、ファイバ内を伝搬する特定の波長の光を反射するので、ドープファイバ(励起ファイバ)3dには例えば、イッテリビウム（Yb）がドープされ、概略1060-1080nmの波長帯の励起光が生成される。
【００２９】
また、図１に示すように、レーザ加工装置１は、後述するビームカプラ７内に設けられたフォトダイオード１３ａ、１３ｂ、１３ｃ（図２）よりの検出信号を受信する制御部１５を有しており、検知信号を受信した制御部１５は、ファイバ光ビームの拡がり角が所定値を越えると、警告を発したり、レーザ光のワークへの照射を停止するようにファイバレーザ発振器３を制御したりする。
【００３０】
図２は、図１に示したビームカプラ７の第１実施形態の内部構成図である。このビームカプラ７は、その内部にレーザ光の拡がり角を監視する機能を有している。
【００３１】
図２に示すように、ビームカプラ７では、フィーディングファイバ５より射出されたレーザ光ＬＢ１は、コリメーションレンズ７ａで平行化されて有効レーザ光ＬＢ２となり、入射する有効レーザ光ＬＢ２に対して反射面を、ほぼ４５度傾斜させて設けられたベンドミラー７ｂで反射され、入射光ＬＢ３として集光レンズ７ｃに入射され、プロセスファイバ９に入力されるようになっている。
【００３２】
そして、ビームカプラ７は、フィーディングファイバ５より射出されたレーザ光ＬＢ１の内で、レーザ加工ヘッド１１側へ送られる有効レーザ光ＬＢ１ａの外側に存在する弱い光（外側レーザ光ＬＢ１ｂ）を検出するためのフォトダイオードからなる外側レーザ光検出部１３が設けられている。
【００３３】
この実施形態では、外側レーザ光検出部１３は、ビームカプラ７内の空間におけるコリメーションレンズ７ａの外側近傍に、有効レーザ光ＬＢ１ａの光軸Ｘに対して角度をずらして３個並んで扇形に配列された少なくても３個のフォトダイオード１３ａ、１３ｂ、１３ｃからなっている。
【００３４】
すなわち、図２に示すように、フォトダイオード１３ａが、コリメーションレンズ７ａの光軸Ｘに対して角度α１の位置に配置され、フォトダイオード１３ｂが、光軸Ｘに対して角度α２の位置に配置され、フォトダイオード１３ｃが、光軸Ｘに対して角度α３の位置に配置されており、α１＜α２＜α３となっている。フォトダイオード１３ａが配置される角度α１は、レーザ加工ヘッド１１側へ送られる有効レーザ光ＬＢ１ａの内で最も外側のレーザ光の光軸Ｘに対する角度より大きい。
【００３５】
なお、フィーディングファイバ５の端からフォトダイオード１３ａ、１３ｂ、１３ｃまでの距離は、それぞれ同じとなっている。
【００３６】
このように、フォトダイオード１３ａ、１３ｂ、１３ｃのそれぞれが、コリメーションレンズ７ａの光軸Ｘに対して角度をずらした位置で、外側レーザ光ＬＢ１ｂを検出する。なお、この実施形態では、３個のフォトダイオード１３ａ、１３ｂ、１３ｃを配設したが、３個以上設けても良い。
【００３７】
このフォトダイオード１３ａ、１３ｂ、１３ｃにより、ビームカプラ７内の空間において外側レーザ光ＬＢ１ｂを検出することにより、フィーディングファイバ５より入射されたレーザ光ＬＢ１の拡がり角を検出し監視することができ、その検出した拡がり角により、ファイバレーザ発振器３側のファイバの損傷を判定することができる。
【００３８】
以下、外側レーザ光ＬＢ１ｂの検出によるファイバレーザ発振器３側のファイバの損傷判定について説明する。
【００３９】
ファイバレーザ発振器３の内部のファイバ（例えば、フィーディングファイバ５）に僅かにでもダメージ（クラックや曲げによる損傷）が生じると、ファイバの構造が変化し、それにより導波モードが増加するように変化し、その導波モードの増加により、ファイバ端から出射されるファイバ光ビームの拡がり角が大きくなる。ここで、光ファイバを光が全反射して伝わるとき、横方向に共振して反射角が制限されることでとびとびの角度となり、その光ファイバ内の光強度分布が特定の形となる。このような光強度分布を保ったまま伝わる光線の集まりを導波モードという。ファイバ内部が傷付くと、その光強度分布が変化してしまい、ファイバ光ビームの拡がり角が変化するから、拡がり角が大きくなったものを観測することができるものである。
【００４０】
例えば、図９に示すように、コア２１とクラッド２３の境界が破損等で形状変形した場合、θ1の広がり角の光線がθ3に変化する、無論θ2が逆方向に形状変形した場合θ3は別の角度になるが、コアとクラッドの境界がフラットな状態から乱れることになるから、下の図に示す方向２５へのθ2の形状変化を捉えることで、ファイバが破損していることを検出できるものである。
【００４１】
なお、図９においては、光ファイバに生じた応力によって、クラッド２３とコア２１の境界に形状が変化した場合を想定し、変化部に反射した光は、２×θ2だけ広がり角が大きくなる。そのため、強度分布が全体的に広がると考えられる。
【００４２】
なお、以下の説明では、ダメージを受けるファイバとしてフィーディングファイバ５を挙げて説明するが、ドープファイバ３ｄのようなファイバレーザ発振器３の内部の他のファイバがダメージを受ける場合もある。
【００４３】
このファイバ光ビームの拡がり角が大きくなった状態で放置すると、ファイバ光ビームの拡がり角が、さらに大きくなってゆき、ファイバレーザ発振器３の破損につながってしまう。
【００４４】
図３は、損傷の無いフィーディングファイバ５よりのレーザ光ＬＢ１の強度分布を示すグラフ図である。
【００４５】
図３に示すように、フィーディングファイバ５よりのレーザ光ＬＢ１の強度分布は、フィーディングファイバ５の中心位置で最も強いピークＰとなり、そのピークＰの両側に向かって強度は落ちて行く。
【００４６】
図３において、点線で示す範囲内は、コリメーションレンズ７ａで平行化される有効レーザ光ＬＢ１ａの強度を示し、点線で示す範囲外は、有効レーザ光ＬＢ１ａの外側に存在する外側レーザ光ＬＢ１ｂの強度を示す。レーザ光ＬＢ１の強度は、ピークＰの外側に向かって、徐々に強度が落ちて行き、点線で示す範囲の外側では、強度の低下（傾き）が緩やかになる。
【００４７】
なお、図３の横軸は角度位置を示す。前記点線の範囲は、例えば、7.5度〜8.5度が好ましく、7.5度〜9.5度が更に好ましく、7.5度〜10.5度が更に好ましい。このように点線範囲を選択するのは、微細な発散角の変化から明らかなファイバ破損による発散角の変化までを経年的または発散状態の変遷として捉えることができるとの理由からである。
【００４８】
その点線で示す範囲の外側における強度の低下（傾き）が緩やかになる部分を、フォトダイオード１３ａ、１３ｂ、１３ｃにより検出している。
【００４９】
図３では、フォトダイオード１３ａ、１３ｂ、１３ｃにより検出した外側レーザ光ＬＢ１ｂの強度を白丸で示している。
【００５０】
図４は、損傷を有するフィーディングファイバ５よりのレーザ光ＬＢ１の強度分布１０３を示すグラフ図である。図４では、実線で示すように、強度分布および拡がり角が損傷の無いファイバからのレーザ光に比べて大きくなっている。
【００５１】
図５は、損傷を有するフィーディングファイバ５よりの外側レーザ光ＬＢ１ｂの強度分布１０３を示すグラフ図である。図５に示すように、損傷を有するファイバからの外側レーザ光の強度１０３は、損傷のないファイバからの外側レーザ光の強度１０１に比較して強度は大きく、傾斜は小さい。
【００５２】
従って、フォトダイオード１３ａ、１３ｂ、１３ｃにより検出した外側レーザ光ＬＢ１ｂの強度を検出すれば、図５の白丸に示すように、ファイバに損傷の無い状態におけるフォトダイオード１３ａ、１３ｂ、１３ｃにより検出した外側レーザ光ＬＢ１ｂの強度分布（一点鎖線）に比べ、拡がり角が大きくなった状態におけるフォトダイオード１３ａ、１３ｂ、１３ｃにより検出した外側レーザ光ＬＢ１ｂの強度分布（実線）は、強度が増加すると共に、傾きが減少するようになる。
【００５３】
フォトダイオード１３ａ、１３ｂ、１３ｃにより検出された検出信号は、制御部１５に送られる。
【００５４】
従って、まず、制御部１５が、ファイバに損傷の無い状態の場合におけるフォトダイオード１３ａ、１３ｂ、１３ｃにより検出した外側レーザ光ＬＢ１ｂの強度分布１０１を検出して記憶しておき、その強度分布１０１と新たに検出した強度分布１０３を比較し、強度分布１０３が、強度分布１０１と比べて強度が増加すると共に、傾きが減少するようなら、ファイバ光ビームの拡がり角が大きくなったと判定する。
【００５５】
強度分布１０３の傾きが強度分布１０１の傾きより所定以上減少が発生するとファイバレーザ発振器３側のファイバが損傷したと判定する。
【００５６】
そして、制御部１５は、ファイバレーザ発振器３側のファイバが損傷したと判定すると、表示部等に警告を発したり、レーザ光のワークへの照射を停止したりするようにファイバレーザ発振器３を制御する。
【００５７】
本実施形態の場合、強度分布の傾きが、例えば１０％変化したらファイバが損傷したと判定する。
【００５８】
従って、この第１実施形態によれば、ファイバレーザ発振器３側のファイバが損傷したことを確実に判定できる。
【００５９】
そして、ファイバレーザ発振器３側のファイバが損傷したと判定されて動作が停止された後、ファイバレーザ発振器３の交換等をおこなう。
【００６０】
次に、本願発明の第２実施形態について説明する。
【００６１】
図６は、図１に示したビームカプラ７の第２実施形態の内部概略構成図である。
【００６２】
図６に示すように、この第２実施形態では、ビームカプラ７内で、フィーディングファイバ５より入射されたレーザ光ＬＢ１において、コリメーションレンズ７ａを透過した有効レーザ光ＬＢ２ａの外側に存在する弱い光（外側レーザ光ＬＢ２ｂ）を検出するためのフォトダイオードからなる外側レーザ光検出部１７が設けられている。
【００６３】
ビームカプラ７内の他の構成は第１実施形態と同様である。すなわち、フィーディングファイバ５より入射されたレーザ光ＬＢ１は、コリメーションレンズ７ａで平行化されて有効レーザ光ＬＢ２となり、入射する有効レーザ光ＬＢ２に対して反射面を、ほぼ４５度傾斜させて設けられたベンドミラー７ｂで反射され、入射光ＬＢ３として集光レンズ７ｃに入射され、プロセスファイバ９に入力されるようになっている。
【００６４】
この実施形態では、外側レーザ光検出部１７は、ビームカプラ７内の空間におけるコリメーションレンズ７ａとベンドミラー７ｂとの間に、有効レーザ光ＬＢ２の光軸Ｘに対して角度をずらして３個並んで扇形に配列されたフォトダイオード１７ａ、１７ｂ、１７ｃからなっている。
【００６５】
すなわち、図６に示すように、フォトダイオード１７ａが、有効レーザ光ＬＢ２の光軸Ｘに対して角度α６の位置に配置され、フォトダイオード１７ｂが、光軸Ｘに対して角度α５の位置に配置され、フォトダイオード１７ｃが、光軸Ｘに対して角度α４の位置に配置されており、α４＜α５＜α６となっている。なお、コリメーションレンズ７ａの端面からフォトダイオード１７ａ、１７ｂ、１７ｃまでの距離は、それぞれ同じとなっている。
【００６６】
このように、フォトダイオード１７ａ、１７ｂ、１７ｃのそれぞれが、有効レーザ光ＬＢ２の光軸Ｘに対して角度をずらした位置で、外側レーザ光ＬＢ２ｂを検出するようになっている。なお、この実施形態では、３個のフォトダイオード１７ａ、１７ｂ、１７ｃを配設したが、３個以上設けても良い。
【００６７】
このフォトダイオード１７ａ、１７ｂ、１７ｃにより、ビームカプラ７内の空間において外側レーザ光ＬＢ２ｂを検出することにより、フィーディングファイバ５より入射されたレーザ光ＬＢ１の拡がり角およびコリメーションレンズ７ａの破損を検出し監視することができる。
【００６８】
以下、外側レーザ光ＬＢ２ｂの検出によるファイバレーザ発振器３側のファイバの損傷判定およびコリメーションレンズ７ａの破損判定ついて説明する。
【００６９】
ファイバレーザ発振器３の内部のファイバに僅かにでもダメージ（クラックや曲げによる）が生じると、ファイバの構造が変化し、それにより導波モードが増加するように変化し、その導波モードの増加により、ファイバ端から出射されるファイバ光ビームの拡がり角が大きくなる。
【００７０】
このファイバ光ビームの拡がり角が大きくなった状態で放置すると、ファイバ光ビームの拡がり角が、さらに大きくなってゆき、ファイバレーザ発振器３の破損につながってしまう。
【００７１】
また、コリメーションレンズ７ａに損傷があると、その損傷によりファイバ光が拡散し、レーザ光の強度が上昇し、集光レンズの破損につながる。
【００７２】
図８は、コリメーションレンズ７ａよりの外側レーザ光ＬＢ２ｂの強度分布を示すグラフ図である。
【００７３】
図８に示すように、損傷を有するファイバからの外側レーザ光ＬＢ２ｂの強度分布２０３は、損傷のないファイバからの外側レーザ光の強度分布２０１に比較して強度は大きく、傾斜は小さくなる。一方、損傷したコリメーションレンズ７ａからの外側レーザ光ＬＢ２ｂの強度分布２０５は、損傷のないコリメーションレンズ７ａからの外側レーザ光の強度分布２０１に比較して傾斜は同じで、強度は大きくなる。
【００７４】
図８では、損傷のないファイバからの外側レーザ光の強度分布を一点鎖線で示し、損傷を有するファイバよりのレーザ光の強度分布を実線で示し、損傷を有するコリメーションレンズ７ａよりのレーザ光の強度分布を二点鎖線で示している。
【００７５】
従って、フォトダイオード１７ａ、１７ｂ、１７ｃにより検出した外側レーザ光ＬＢ２ｂの強度を検出すれば、図８に示すように、ファイバに損傷の無い状態におけるフォトダイオード１７ａ、１７ｂ、１７ｃにより検出した外側レーザ光ＬＢ２ｂの強度分布２０１に比べ、ファイバに損傷のある状態におけるフォトダイオード１７ａ、１７ｂ、１７ｃにより検出した外側レーザ光ＬＢ２ｂの強度分布２０３は、強度が増加すると共に、傾きが減少する。
【００７６】
また、図８に示すように、ファイバに損傷の無い状態におけるフォトダイオード１７ａ、１７ｂ、１７ｃにより検出した外側レーザ光ＬＢ２ｂの強度分布２０１に比べ、コリメーションレンズ７ａが損傷した状態におけるフォトダイオード１７ａ、１７ｂ、１７ｃにより検出した外側レーザ光ＬＢ２ｂの強度分布２０５は、傾きはそのままに強度が増加する。
【００７７】
フォトダイオード１７ａ、１７ｂ、１７ｃにより検出された検出信号は、制御部１５に送られる。
【００７８】
従って、まず、制御部１５が、ファイバに損傷の無い状態の場合におけるフォトダイオード１７ａ、１７ｂ、１７ｃにより検出した外側レーザ光ＬＢ２ｂの強度分布２０１を検出して記憶しておき、その強度分布２０１と新たに検出した強度分布２０３を比較し、強度分布２０３が、強度分布２０１と比べて強度が増加すると共に、傾きが減少するなら、ファイバ光ビームの拡がり角が所定値を越えてファイバレーザ発振器３側のファイバが損傷したと判定する。
【００７９】
また、制御部１５が、ファイバに損傷の無い状態の場合におけるフォトダイオード１７ａ、１７ｂ、１７ｃにより検出した外側レーザ光ＬＢ２ｂの強度分布２０１と新たに検出した強度分布２０５を比較し、強度分布２０５が、強度分布２０１と比べて傾きが変らずに、強度が増加するなら、コリメーションレンズ７ａが損傷したと判定する。
【００８０】
そして、制御部１５は、ファイバレーザ発振器３側のファイバあるいはコリメーションレンズ７ａが損傷したと判定すると、警告を発したり、レーザ光のワークへの照射を停止するようにファイバレーザ発振器３を制御したりする。
【００８１】
そして、ファイバレーザ発振器３側のファイバが損傷したと判定された場合は、ファイバレーザ発振器３の交換等をおこなう。
【００８２】
また、コリメーションレンズ７ａが損傷したと判定された場合は、ビームカプラ７の交換等をおこなう。
【００８３】
従って、この第２実施形態によれば、ファイバレーザ発振器３側のファイバが損傷したことを確実に判定できると共に、ビームカプラ７内のコリメーションレンズ７ａの損傷も判定できる。
【００８４】
次に、図２に示した第１実施形態の変形例について説明する。
【００８５】
図７は、図２に示した第１実施形態の変形例におけるビームカプラ７の内部の概略構成図である。
【００８６】
図２に示した第１実施形態では、コリメーションレンズ７ａで拾われる有効レーザ光ＬＢ１ａの外側に存在する外側レーザ光ＬＢ１ｂを直接検出するようにしていたが、この変形例では、コリメーションレンズ７ａで反射された外側レーザ光ＬＢ１ｂを、外側レーザ光検出部１９で検出するようにしている。
【００８７】
そのため、図７に示すように、外側レーザ光検出部１９のフォトダイオード１９ａ、１７ｂ、１７ｃを、コリメーションレンズ７ａによる外側レーザ光ＬＢ１ｂの反射方向に、有効レーザ光ＬＢ１ａの光軸Ｘに対して角度をずらして３個並んで扇形に配列されている。
【００８８】
このように、フォトダイオード１９ａ、１９ｂ、１９ｃのそれぞれが、有効レーザ光ＬＢ１ａの光軸Ｘに対して角度をずらした位置で、コリメーションレンズ７ａで反射された外側レーザ光ＬＢ１ｂを検出するようになっている。なお、この実施形態では、３個のフォトダイオード１９ａ、１９ｂ、１９ｃを配設したが、３個以上設けても良い。
【００８９】
このフォトダイオード１９ａ、１９ｂ、１９ｃにより、ビームカプラ７内の空間において外側レーザ光ＬＢ１ｂを検出することにより、フィーディングファイバ５より入射されたレーザ光ＬＢ１の拡がり角および強度を検出し監視することができ、その検出した拡がり角および強度により、ファイバレーザ発振器３側のファイバまたはレンズの損傷を判定することができる。
【００９０】
この発明は前述の発明の実施の形態に限定されることなく、適宜な変更を行うことにより、その他の態様で実施し得るものである。
【００９１】
例えば、ビームカプラ７内の空間において、第１実施形態のフォトダイオード１３ａ、１３ｂ、１３ｃと、第２実施形態のフォトダイオード１７ａ、１７ｂ、１７ｃとを一緒に配置するようにしても良い。
【符号の説明】
【００９２】
１ レーザ加工装置
３ ファイバレーザ発振器
５フィーディングファイバ
７ビームカプラ
７ａ コリメーションレンズ
９ プロセスファイバ
１１ レーザ加工ヘッド
１３、１７、１９ 外側レーザ光検出部
１５ 制御部
【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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