(57)【要約】【課題】板金の加工工程において光学部品の状態を検出して、光学部品の劣化の有無または程度を検出することができるレーザ加工機を提供する。【解決手段】ビーム照射ユニット（コリメータユニット３０、加工ヘッド３５、及びノズル３６）は、発散光であるレーザビームをコリメート光に変換した後に集束させて板金Ｗに照射する複数の光学部品を有する。光検出素子（フォトダイオード４０４）は、複数の光学部品のうちのいずれかである検査対象の光学部品で反射した反射光の強度を検出する。制御装置（ＮＣ装置５０）は、板金Ｗを切断して製品を製作するためにピアスを開けるピアシング加工に続けて、ピアスに検査光としてのレーザビームを照射するように制御し、検査光を照射したときに光検出素子が検出した反射光の強度を閾値と比較することによって、検査対象の光学部品の劣化の有無または程度を検出する。【選択図】図２
2019195831.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発散光であるレーザビームをコリメート光に変換した後に集束させて板金に照射する複数の光学部品を有するビーム照射ユニットと、
前記複数の光学部品のうちのいずれかである検査対象の光学部品で反射した反射光の強度を検出する光検出素子と、
前記板金を切断して製品を製作するためにピアスを開けるピアシング加工に続けて、前記ピアスに検査光としてのレーザビームを照射するように制御し、前記検査光を照射したときに前記光検出素子が検出した反射光の強度を閾値と比較することによって、前記検査対象の光学部品の劣化の有無または程度を検出する制御装置と、
を備えるレーザ加工機。
【請求項２】
前記ビーム照射ユニットは、前記コリメート光のビーム径を変化させるズームレンズを有し、
前記検査対象の光学部品は前記ズームレンズである
請求項１に記載のレーザ加工機。
【請求項３】
前記制御装置は、前記ピアスに前記検査光を照射するときに、前記コリメート光のビーム径を最小とするよう前記ズームレンズを制御する請求項２に記載のレーザ加工機。
【請求項４】
板金を切断して製品を製作するためのピアスを前記板金に開け、
前記ピアスに検査光としてのレーザビームを照射し、
前記検査光を照射したときに検査対象の光学部品で反射した反射光の強度を検出し、
前記反射光の強度を閾値と比較することによって、前記検査対象の光学部品の劣化の有無または程度を検出する
光学部品の状態検出方法。
【請求項５】
前記検査対象の光学部品は、発散光であるレーザビームをコリメート光に変換し、前記コリメート光のビーム径を変化させるズームレンズであり、
前記ピアスに前記検査光を照射するときに、前記コリメート光のビーム径を最小とするよう前記ズームレンズを制御する
請求項４に記載の光学部品の状態検出方法。
【請求項６】
前記検査対象の光学部品の劣化があったとき、または劣化の程度に応じて、表示部に所定のメッセージを表示する請求項４または５に記載の光学部品の状態検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工機及び光学部品の状態検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ発振器より射出されたレーザビームによって板金を切断加工するレーザ加工機が普及している。レーザ加工機は、レーザビームを集束するレンズ、レーザビームを反射するミラー等の各種の光学部品を備える。例えば光学部品が汚れて光学部品が劣化すれば、レーザ加工機は板金を設定した好ましい条件で切断することができないことがある。
【０００３】
一例として、レンズが汚れたり消耗したりすると、レンズの表面に施されている反射防止コーティングが劣化することによって、レーザビームの透過率が低下し、反射率が上昇してレンズの温度が上昇する。すると、板金の表面近傍で集束させているレーザビームの焦点がずれてしまい、切断不良を発生させることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３３４９２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に、光学部品を収納するユニットは半封じ切り構造となっており、レーザ加工機のユーザがユニット内の光学部品を点検することはできない。そこで、光学部品の状態を検出して、光学部品が劣化していればユーザに通知することができる構成であることが望まれる。
【０００６】
特許文献１には、集束レンズで集束したレーザビームの出力値を出力検知装置によって直接検知することによって、光学部品の汚れを検出することが記載されている。特許文献１に記載のような構成は、板金の加工工程とは別の検出工程を設けなければならないため、好ましくない。
【０００７】
本発明は、板金の加工工程において光学部品の状態を検出して、光学部品の劣化の有無または程度を検出することができるレーザ加工機及び光学部品の状態検出方法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】
【０００８】
本発明は、発散光であるレーザビームをコリメート光に変換した後に集束させて板金に照射する複数の光学部品を有するビーム照射ユニットと、前記複数の光学部品のうちのいずれかである検査対象の光学部品で反射した反射光の強度を検出する光検出素子と、前記板金を切断して製品を製作するためにピアスを開けるピアシング加工に続けて、前記ピアスに検査光としてのレーザビームを照射するように制御し、前記検査光を照射したときに前記光検出素子が検出した反射光の強度を閾値と比較することによって、前記検査対象の光学部品の劣化の有無または程度を検出する制御装置とを備えるレーザ加工機を提供する。
【０００９】
本発明は、板金を切断して製品を製作するためのピアスを前記板金に開け、前記ピアスに検査光としてのレーザビームを照射し、前記検査光を照射したときに検査対象の光学部品で反射した反射光の強度を検出し、前記反射光の強度を閾値と比較することによって、前記検査対象の光学部品の劣化の有無または程度を検出する光学部品の状態検出方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のレーザ加工機及び光学部品の状態検出方法によれば、板金の加工工程において光学部品の状態を検出して、光学部品の劣化の有無または程度を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施形態のレーザ加工機の全体的な構成例を示す図である。
【図２】一実施形態のレーザ加工機の部分的な詳細構成例を示す図である。
【図３Ａ】図２に示すズームレンズの作用を説明し、コリメート光のビーム径を最大にした状態を示す概念図である。
【図３Ｂ】図２に示すズームレンズの作用を説明し、コリメート光のビーム径を最小にした状態を示す概念図である。
【図３Ｃ】コリメート光のビーム径を最小にし、集束レンズを移動させて焦点位置を変化させた状態を示す概念図である。
【図４】レーザビームの集光径及び発散角を説明するための図である。
【図５】新品レンズと汚損レンズとのレーザ出力と反射光検出電流値との関係を示す特性図である。
【図６】レーザ加工機が板金を切断して矩形状の製品を製作する場合の板金の加工の仕方を示す図である。
【図７】ピアシング加工時と状態検出時のノズルの位置及びビーム径を比較するための図である。
【図８】一実施形態のレーザ加工機の動作及び一実施形態の状態検出方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、一実施形態のレーザ加工機及び光学部品の状態検出方法について、添付図面を参照して説明する。図１において、レーザ加工機１００は、レーザビームを生成して射出するレーザ発振器１０と、レーザ加工ユニット２０と、レーザビームをレーザ加工ユニット２０へと伝送するプロセスファイバ１２とを備える。また、レーザ加工機１００は、反射光検出ユニット４０と、Ａ／Ｄ変換器４２と、レーザ加工機１００の全体を制御するＮＣ装置５０と、表示部６０とを備える。ＮＣ装置５０は制御装置の一例である。
【００１３】
レーザ加工機１００は、レーザ発振器１０より射出されたレーザビームによって、板金Ｗを切断加工する。後に詳述するように、レーザ加工機１００は、板金Ｗを切断加工する加工工程において、レーザ加工ユニット２０が備える光学部品の状態を検出して、光学部品の状態が劣化していればユーザに通知するように構成されている。
【００１４】
レーザ発振器１０としては、レーザダイオードより発せられる励起光を増幅して所定の波長のレーザビームを射出するレーザ発振器、またはレーザダイオードより発せられるレーザビームを直接利用するレーザ発振器が好適である。レーザ発振器１０は、例えば、固体レーザ発振器、ファイバレーザ発振器、ディスクレーザ発振器、ダイレクトダイオードレーザ発振器（ＤＤＬ発振器）である。
【００１５】
プロセスファイバ１２は、レーザ加工ユニット２０に配置されたＸ軸及びＹ軸のケーブルダクト（図示せず）に沿って装着されている。
【００１６】
レーザ加工ユニット２０は、板金Ｗを載せる加工テーブル２１と、加工テーブル２１上でＸ軸方向に移動自在である門型のＸ軸キャリッジ２２と、Ｘ軸キャリッジ２２上でＸ軸に垂直なＹ軸方向に移動自在であるＹ軸キャリッジ２３とを有する。また、レーザ加工ユニット２０は、Ｙ軸キャリッジ２３に固定されたコリメータユニット３０を有する。
【００１７】
コリメータユニット３０は、プロセスファイバ１２の射出端より射出したレーザビームが入射される凸レンズ３１と、凸レンズ３１より射出したレーザビームが入射される凹レンズ３２とを有する。また、コリメータユニット３０は、凹レンズ３２より射出したレーザビームをＸ軸及びＹ軸に垂直なＺ軸方向下方に向けて反射させるベンドミラー３３を有する。加工ヘッド３５はコリメータユニット３０と連結されており、加工ヘッド３５はベンドミラー３３で反射したレーザビームを集束させる集束レンズ３４を有する。加工ヘッド３５の先端には、着脱自在であって、レーザビームを射出するノズル３６が取り付けられている。
【００１８】
コリメータユニット３０、加工ヘッド３５、及びノズル３６は、発散光であるレーザビームをコリメート光に変換した後に集束させて板金Ｗに照射するビーム照射ユニットを構成している。ビーム照射ユニットは、複数の光学部品を有する。
【００１９】
後述するように、凸レンズ３１及び凹レンズ３２は、凹レンズ３２から射出するレーザビームのビーム径Ｄ（図２参照）を変化させるズームレンズとして機能する。凸レンズ３１及び凹レンズ３２は光学部品の一例である。本実施形態においては、凸レンズ３１を状態の劣化が検出される検査対象の光学部品としているが、検査対象の光学部品はズームレンズを構成する凸レンズに限定されない。
【００２０】
凸レンズ３１は正の焦点距離を有するレンズ、凹レンズ３２は負の焦点距離を有するレンズ、集束レンズ３４は正の焦点距離を有するレンズである。集束レンズ３４は凸レンズである。凸レンズ３１と凹レンズ３２とは、入射されたレーザビームの個々のビームを平行光化するコリメートレンズの機能を有する。後述するように、凸レンズ３１と凹レンズ３２と集束レンズ３４とは光軸方向に移動自在に構成されている。
【００２１】
凸レンズ３１及び凹レンズ３２、及びベンドミラー３３は、予め光軸が調整された状態でコリメータユニット３０内に配置され、集束レンズ３４は、予め光軸が調整された状態で加工ヘッド３５内に配置されている。
【００２２】
コリメータユニット３０は、Ｙ軸方向に移動自在のＹ軸キャリッジ２３に固定され、Ｙ軸キャリッジ２３は、Ｘ軸方向に移動自在のＸ軸キャリッジ２２に設けられている。よって、レーザ加工ユニット２０は、ノズル３６から射出されるレーザビームを板金Ｗに照射する位置を、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に移動させることができる。
【００２３】
以上の構成によって、レーザ加工機１００は、レーザ発振器１０より射出されたレーザビームをプロセスファイバ１２によってレーザ加工ユニット２０へと伝送させ、集束レンズ３４によって集束されたレーザビームを板金Ｗに照射して板金Ｗを切断加工することができる。
【００２４】
なお、板金Ｗを切断加工するとき、板金Ｗには溶融物を除去するためのアシストガスが噴射される。図１では、アシストガスを噴射する構成については図示を省略している。
【００２５】
図２を用いて、凸レンズ３１と凹レンズ３２と集束レンズ３４を移動自在する概略的な構成例を説明する。図２において、凸レンズ３１及び凹レンズ３２は、それぞれ、凸レンズ３１及び凹レンズ３２を光軸方向（図１のＸ軸方向）に移動自在とするための移動機構３１１及び３２１に取り付けられている。集束レンズ３４は、集束レンズ３４を光軸方向（図１のＺ軸方向）に移動自在とするための移動機構３４１に取り付けられている。
【００２６】
移動機構３１１、３２１及び３４１は、例えば、ギア、ベルト、ラック・ピニオン、ウォームギア、ボールねじ等のいずれか（またはこれらの任意の組み合わせ）を用いて、凸レンズ３１と凹レンズ３２と集束レンズ３４とのそれぞれを移動自在にする機構でればよい。
【００２７】
凸レンズ３１と凹レンズ３２と集束レンズ３４は、それぞれ、駆動部３１２、３２２及び３４２が移動機構３１１、３２１及び３４１を駆動することによって、矢印で示すように光軸方向に移動する。駆動部３１２、３２２及び３４２は、例えばモータである。ＮＣ装置５０は、駆動部３１２、３２２及び３４２を制御する。ＮＣ装置５０に接続された他の制御装置が駆動部３１２、３２２及び３４２を制御してもよい。
【００２８】
ＮＣ装置５０は、予め設定された板金Ｗの加工条件に応じて凸レンズ３１及び凹レンズ３２の位置を調整するよう、駆動部３１２及び３２２による移動機構３１１及び３２１の駆動を制御する。板金Ｗの加工条件とは、例えば、板金Ｗの材料の種別、板金Ｗの板厚、レーザビームの集光径である。板金Ｗの加工条件として、焦点位置が設定されている場合、ＮＣ装置５０は、設定された焦点位置に応じて集束レンズ３４の位置を調整するよう、駆動部３４２による移動機構３４１の駆動を制御する。
【００２９】
図２において、プロセスファイバ１２の射出端１２ｅから、一点鎖線で示すようにレーザビームが発散光として射出する。凸レンズ３１は、射出端１２ｅから凸レンズ３１までの距離が凸レンズ３１の焦点距離以上となるように配置されている。よって、凸レンズ３１は、レーザビームの発散光を収束光に変換する。ＮＣ装置５０は、凸レンズ３１を、射出端１２ｅから凸レンズ３１までの距離が凸レンズ３１の焦点距離以上となる条件で光軸方向に移動させることができる。
【００３０】
凹レンズ３２が後述する最適な位置に配置されていると、凹レンズ３２は収束光を平行光（コリメート光）に変換する。ここでの平行光とは、レーザビームの光束が平行光であるということである。凹レンズ３２から射出した平行光はベンドミラー３３で反射して光路が曲げられ、集束レンズ３４に入射する。集束レンズ３４は、焦点位置が板金Ｗの表面またはその近傍となるよう平行光を集束して、レーザビームを板金Ｗに照射させる。
【００３１】
図３Ａ〜図３Ｃは、図２におけるベンドミラー３３を省略して、光軸が一直線となるように凸レンズ３１と凹レンズ３２と集束レンズ３４とを配置した状態を概念的に示している。図３Ａ〜図３Ｃにおいて、仮に凹レンズ３２が存在せず、凸レンズ３１からの収束光が集束する位置を点Ｐｆ３１とする。凹レンズ３２を、点Ｐｆ３１より凸レンズ３１側に、凹レンズ３２の焦点距離と同じ距離Ｌだけずらした位置に配置すると、凹レンズ３２は収束光を平行光に変換する。
【００３２】
図３Ａ及び図３Ｂに示すように、凹レンズ３２から射出する平行光のビーム径Ｄは、凸レンズ３１から射出する収束光の収束角に応じて変化する。図３Ａはビーム径Ｄが最大の状態、図３Ｂはビーム径Ｄが最小の状態を示している。
【００３３】
図４は、板金Ｗの表面またはその近傍に集束するレーザビームのビームウエスト周辺を拡大して概念的に示している。図４の左側が板金Ｗの上方側、右側が板金Ｗの下方側である。図４に示す集光径ｄは式（１）で表される。レイリー長Ｚｒは式（２）で表される。式（１）及び（２）において、ＢＰＰは、ビームウエストの半径ｄ／２とビームの発散角の半値半幅θとの積で表されるビームパラメータ積（Beam Parameter Products）であり、ｆは集束レンズ３４の焦点距離である。
【００３４】
【数１】
2019195831.tif 000003
【００３５】
【数２】
2019195831.tif 000004
【００３６】
ＢＰＰは、凸レンズ３１及び凹レンズ３２、または、集束レンズ３４を移動させても変化しない。よって、式（１）及び（２）より、集光径ｄ及びレイリー長Ｚｒはビーム径Ｄに応じて決まり、ビーム径Ｄが変化すると集光径ｄ及びレイリー長Ｚｒは変化する。
【００３７】
ビーム径Ｄが大きくなると集光径ｄ及びレイリー長Ｚｒが小さくなり、パワー密度が高くなって薄板に適したビームプロファイルとなる。ビーム径Ｄが小さくなると集光径ｄ及びレイリー長Ｚｒが大きくなり、パワー密度が低くなって厚板に適したビームプロファイルとなる。
【００３８】
ＮＣ装置５０は、式（１）に基づいて、目標とする集光径ｄとなるビーム径Ｄを算出し、凸レンズ３１及び凹レンズ３２の位置が算出したビーム径Ｄを実現する位置となるよう、駆動部３１２及び３２２を制御して、凸レンズ３１及び凹レンズ３２を移動させる。
【００３９】
詳細には、ＮＣ装置５０は、凸レンズ３１から射出されるレーザビームの収束角が目標とするビーム径Ｄが得られる収束角となるように凸レンズ３１を移動させる。これに加えて、ＮＣ装置５０は、凸レンズ３１の光軸方向の位置に対応して、収束光を平行光に変換するよう、凹レンズ３２を点Ｐｆ３１より凸レンズ３１側に距離Ｌだけずらした位置に移動させる。
【００４０】
ＮＣ装置５０は、目標とするビーム径Ｄ及び集光径ｄとするための凸レンズ３１及び凹レンズ３２の位置を算出して、凸レンズ３１及び凹レンズ３２を移動させる。図３Ａ及び図３Ｂより分かるように、集束レンズ３４は平行光を集束するため、凹レンズ３２の位置が変化してもレーザビームの焦点位置は変化しない。
【００４１】
ＮＣ装置５０が集束レンズ３４を移動させると、図３Ｃに示すように、焦点位置を変化させることができる。板金Ｗの表面を焦点位置とするのではなく、板金Ｗの表面または裏面から所定の距離だけずらした位置を焦点位置とすることもできる。
【００４２】
図２に戻り、コリメータユニット３０の上面であって、凸レンズ３１よりも射出端１２ｅ側の位置には、反射光検出ユニット４０が取り付けられている。反射光検出ユニット４０は、凸レンズ３１のレーザビームの入射面から反射した反射光が入射可能な位置に配置されている。反射光検出ユニット４０の筐体には、開口４０ａが形成されている。コリメータユニット３０の筐体にも開口が形成されている。反射光検出ユニット４０は、開口４０ａがコリメータユニット３０の開口と対向するように配置されている。よって、凸レンズ３１からの反射光は、コリメータユニット３０の開口及び開口４０ａを通過して、反射光検出ユニット４０の内部へと入射する。
【００４３】
反射光検出ユニット４０の筐体内には、開口４０ａ側から順に、拡散板４０１、コールドフィルタ４０２、コールドミラー４０３、フォトダイオード４０４が配置されている。拡散板４０１は例えばオパルグラス拡散版であって、反射光の透過率は４０％程度である。コールドフィルタ４０２は反射光の透過率が２％程度であって、赤外光を減衰させる。コールドミラー４０３は反射光の透過率が９５％程度であって、可視光を減衰させる。フォトダイオード４０４は光検出素子の一例であり、光検出素子として撮像素子を用いてもよい。
【００４４】
図２に示す反射光検出ユニット４０は、反射光検出ユニット４０の好ましい構成例であるものの、光検出素子以外にどのような部材をどのように配置するか等の反射光検出ユニット４０の具体的な構成は図２に限定されるものではない。反射光検出ユニット４０は、光検出素子が凸レンズ３１からの反射光を検出して反射光の強度に応じた検出値を生成するように構成されていればよい。検出値は例えば電流値である。
【００４５】
フォトダイオード４０４は入射される反射光の強度に応じた電流値を生成して、Ａ／Ｄ変換器４２に供給する。フォトダイオード４０４が反射光を検出して生成する電流値を反射光検出電流値と称することとする。Ａ／Ｄ変換器４２は入力された反射光検出電流値をデジタル値に変換して、ＮＣ装置５０に供給する。
【００４６】
図５は、凸レンズ３１が、新品レンズである場合と、長時間の使用によって汚れて状態が劣化した汚損レンズである場合との、レーザ出力と反射光検出電流値との関係を示している。実線は前者、破線は後者のレーザ出力と反射光検出電流値との関係を示している。レーザ発振器１０が射出するレーザビームのレーザ出力が大きくなるほど、凸レンズ３１からの反射光の強度は強くなる。凸レンズ３１が汚損レンズであると、反射防止コーティングの劣化によって反射光の強度は強くなる。従って、凸レンズ３１が汚損レンズである場合の反射光検出電流値は、凸レンズ３１が新品レンズである場合のそれよりも増大する。
【００４７】
即ち、反射光検出電流値に基づいて、汚れまたは消耗による凸レンズ３１の劣化の有無または劣化の程度が検出できる。ＮＣ装置５０には、凸レンズ３１の劣化の有無または劣化の程度を検出するための閾値が設定されている。閾値を１つの値とすれば、ＮＣ装置５０は入力された反射光検出電流値を閾値と比較することによって凸レンズ３１の劣化の有無を検出することができる。閾値を２つ以上の値とすれば、ＮＣ装置５０は入力された反射光検出電流値を複数の閾値における各閾値と比較することによって凸レンズ３１の劣化の程度を検出することができる。
【００４８】
本実施形態においては、反射光検出ユニット４０が凸レンズ３１からの反射光を検出して、ＮＣ装置５０が反射光の強度に基づき凸レンズ３１の劣化の有無または劣化の程度を検出する構成である。従って、レーザ加工機１００が板金Ｗを切断する加工工程に影響を与えず、加工工程において凸レンズ３１の状態を検出することができる。
【００４９】
図６及び図７を用いて、レーザ加工機１００が板金Ｗの加工工程において凸レンズ３１の状態を検出する好適な具体例を説明する。
【００５０】
図６は、レーザ加工機１００が板金Ｗを切断して矩形状の製品２００を製作する場合の板金Ｗの切断方法を示している。レーザ加工機１００は、製品２００の外部であって製品２００の外周の近傍に、ピアシング加工を施してピアス２０１を開け、ピアス２０１から製品２００の外周の所定の位置までの直線状のアプローチ２０２を切断する。レーザ加工機１００は、アプローチ２０２の製品２００側の端部から製品２００の外周に沿って板金Ｗを切断する。ＮＣ装置５０は、予め作成された加工プログラムに基づいて板金Ｗを切断して製品２００を製作するよう、レーザ加工機１００を制御する。
【００５１】
図７に示すように、ＮＣ装置５０は、ピアシング加工時には、ノズル３６の先端と板金Ｗの上面との距離を板金Ｗの通常の切断時における距離よりも長くするように、加工ヘッド３５を上方に移動させる。このとき、ＮＣ装置５０は、例えば、焦点位置を板金Ｗの上面に位置させるジャストフォーカスの状態とするよう制御する。ピアシング加工が完了すると、ＮＣ装置５０は、加工ヘッド３５を板金Ｗに近付けて、ノズル３６の先端と板金Ｗの上面との距離を板金Ｗの通常の切断時における距離とする。板金Ｗの通常の切断とは、アプローチ２０２及び製品２００の外周の切断である。
【００５２】
図７に示すように、ＮＣ装置５０は、加工ヘッド３５の板金Ｗの面に沿った方向の位置をピアシング加工時の位置に維持したまま、加工ヘッド３５を通常の切断時の位置に下降させ、凸レンズ３１の状態を検出するための検査光としてのレーザビームを照射するようレーザ加工機１００を制御する。よって、検査光はピアス２０１内に照射される。このとき、ＮＣ装置５０は、ビーム径Ｄが最も小さくなるように、凸レンズ３１及び凹レンズ３２の位置を調整することが好ましい。
【００５３】
ＮＣ装置５０は、レーザ出力を例えば連続波で５００Ｗという低出力とし、０．１秒程度の短時間だけ検査光を照射するようレーザ加工機１００を制御すればよい。状態検出時には、ＮＣ装置５０は、例えば、焦点位置を板金Ｗの上面よりもわずかに下方の位置とするよう制御する。
【００５４】
仮に、検査光を板金Ｗの未加工の領域に照射すると、未加工の領域が加工されてしまうので好ましくない。レーザ出力を低出力としたとしても、板金Ｗの表面が変色するので好ましくない。検査光をピアス２０１内に照射すれば未加工の領域に影響を与えることがないので、検査光をピアス２０１内に照射することが好ましい。ビーム径Ｄを最小にした状態で検査光を照射すれば、検査光をピアス２０１の内部にほぼ確実に通過させることができる。また、検査光をピアス２０１内に照射することにより、加工ヘッド３５を製品２００の外部に移動させて検査光を照射した後に、加工ヘッド３５の位置を戻すという工程が不要となる。
【００５５】
ＮＣ装置５０は、検査光を照射したときの反射光検出電流値に基づいて凸レンズ３１の状態を検出する。反射光検出電流値が閾値より小さく凸レンズ３１の状態が良好であることが検出されれば、ＮＣ装置５０は、アプローチ２０２を切断し、製品２００の外周に沿って板金Ｗを切断するよう、レーザ加工機１００を制御する。
【００５６】
このように、本実施形態によれば、レーザ加工機１００が板金Ｗを切断して製品２００を製作するときの、ピアシング加工、アプローチ加工、及び製品２００の外周切断加工という一連の加工工程において凸レンズ３１の状態を検出することができる。しかも、板金Ｗの未加工の領域が加工されてしまうという副作用が発生することもない。
【００５７】
図８に示すフローチャートを用いて、レーザ加工機１００の動作及び状態検出方法を改めて説明する。ＮＣ装置５０に、第１の閾値と、第１の閾値よりも大きい値である第２の閾値との２つの閾値が設定されている場合を例とする。
【００５８】
図８において、製品２００のような所定の製品の製作を開始する指示がなされると、ＮＣ装置５０は、ステップＳ１にて、加工プログラムに基づいて板金Ｗにピアシング加工を施すようレーザ加工機１００を制御する。ＮＣ装置５０は、ステップＳ２にて、検査光を照射するようレーザ加工機１００を制御する。
【００５９】
ＮＣ装置５０は、ステップＳ３にて、反射光検出電流値が第１の閾値以上であるか否かを判定する。反射光検出電流値が第１の閾値以上でなければ（NO）、凸レンズ３１の状態が良好であるということであり、ＮＣ装置５０は、ステップＳ８にて、アプローチ加工を実行するようレーザ加工機１００を制御する。続けて、ＮＣ装置５０は、ステップＳ９にて、製品の外周を切断するようレーザ加工機１００を制御する。
【００６０】
ＮＣ装置５０は、ステップＳ１０にて、製品の外周の切断が完了したか否かを判定し、外周の切断が完了していなければ（NO）、処理をステップＳ９に戻す。外周の切断が完了していれば（YES）、ＮＣ装置５０は製品の製作の処理を終了させる。
【００６１】
一方、ステップＳ３にて反射光検出電流値が第１の閾値以上であれば、ＮＣ装置５０は、ステップＳ４にて、反射光検出電流値が第２の閾値以上であるか否かを判定する。反射光検出電流値が第２の閾値以上でなければ（NO）、凸レンズ３１の状態は製品の製作を中止するほどではないものの、凸レンズ３１が汚れているか消耗しているということである。そこで、ＮＣ装置５０は、ステップＳ５にて、表示部６０に注意メッセージを表示させて、処理をステップＳ８に移行させる。
【００６２】
注意メッセージは、一例として、「レンズが汚れていますのでメンテナンスを依頼してください。」のような、凸レンズ３１等の光学部品の清掃または交換の必要性があることをユーザに通知するメッセージである。注意メッセージは所定のメッセージであればよい。
【００６３】
反射光検出電流値が第１の閾値以上であっても第２の閾値以上でなければ、凸レンズ３１の状態が良好である場合と同様に、ステップＳ８〜Ｓ１０によって製品が製作される。
【００６４】
反射光検出電流値が第２の閾値以上であれば（YES）、凸レンズ３１の状態が非常に悪いということであり、ＮＣ装置５０は、ステップＳ６にて、製品の製作の処理を中止し、ステップＳ７にて、表示部６０に警告メッセージを表示させて、処理を終了させる。
【００６５】
警告メッセージは、一例として、「レンズが汚れていますので加工を中止しました。至急、メンテナンスを依頼してください。」のような、光学部品の即座の清掃または交換の必要性があることをユーザに通知するメッセージである。警告メッセージは所定のメッセージであればよい。
【００６６】
本発明は以上説明した本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。本実施形態においては凸レンズ３１を検査対象の光学部品としているが、凹レンズ３２を検査対象の光学部品としてもよい、また、検査対象の光学部品はレンズに限定されず、ベンドミラー等のミラーであってもよいし、ビーム照射ユニット内の任意の光学部品を検査対象の光学部品とすることが可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１０  レーザ発振器
３０  コリメータユニット
３１  凸レンズ
３２  凹レンズ
３３  ベンドミラー
３４  集束レンズ
３５  加工ヘッド
３６  ノズル
４０  反射光検出ユニット
４２  Ａ／Ｄ変換器
５０  ＮＣ装置
１００  レーザ加工機
４０４  フォトダイオード
Ｗ  板金
【図１】
2019195831.tif 000005
【図２】
2019195831.tif 000006
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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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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【手続補正書】
【提出日】令和1年7月29日(2019.7.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発散光であるレーザビームをコリメート光に変換した後に集束させて板金に照射する複数の光学部品を有するビーム照射ユニットと、
前記複数の光学部品のうちのいずれかである検査対象の光学部品で反射した反射光の強度を検出する光検出素子と、
前記板金を切断して製品を製作するためにピアスを開けるピアシング加工に続けて、検査光としてのレーザビームを前記板金に形成されたピアスの内部を通過させて照射するよう制御し、前記検査光を照射したときに前記光検出素子が検出した反射光の強度を閾値と比較することによって、前記検査対象の光学部品の劣化の有無または程度を検出する制御装置と、
を備えるレーザ加工機。
【請求項２】
前記ビーム照射ユニットは、前記コリメート光のビーム径を変化させるズームレンズを有し、
前記検査対象の光学部品は前記ズームレンズである
請求項１に記載のレーザ加工機。
【請求項３】
前記制御装置は、前記検査光を前記ピアスの内部を通過させるよう照射するときに、前記コリメート光のビーム径を最小とするよう前記ズームレンズを制御する請求項２に記載のレーザ加工機。
【請求項４】
板金を切断して製品を製作するためのピアスを前記板金に開け、
検査光としてのレーザビームを前記板金に形成されたピアスの内部を通過させるよう照射し、
前記検査光を照射したときに検査対象の光学部品で反射した反射光の強度を検出し、
前記反射光の強度を閾値と比較することによって、前記検査対象の光学部品の劣化の有無または程度を検出する
光学部品の状態検出方法。
【請求項５】
前記検査対象の光学部品は、発散光であるレーザビームをコリメート光に変換し、前記コリメート光のビーム径を変化させるズームレンズであり、
前記検査光を前記ピアスの内部を通過させるよう照射するときに、前記コリメート光のビーム径を最小とするよう前記ズームレンズを制御する
請求項４に記載の光学部品の状態検出方法。
【請求項６】
前記検査対象の光学部品の劣化があったとき、または劣化の程度に応じて、表示部に所定のメッセージを表示する請求項４または５に記載の光学部品の状態検出方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明は、発散光であるレーザビームをコリメート光に変換した後に集束させて板金に照射する複数の光学部品を有するビーム照射ユニットと、前記複数の光学部品のうちのいずれかである検査対象の光学部品で反射した反射光の強度を検出する光検出素子と、前記板金を切断して製品を製作するためにピアスを開けるピアシング加工に続けて、検査光としてのレーザビームを前記板金に形成されたピアスの内部を通過させて照射するよう制御し、前記検査光を照射したときに前記光検出素子が検出した反射光の強度を閾値と比較することによって、前記検査対象の光学部品の劣化の有無または程度を検出する制御装置とを備えるレーザ加工機を提供する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明は、板金を切断して製品を製作するためのピアスを前記板金に開け、検査光としてのレーザビームを前記板金に形成されたピアスの内部を通過させるよう照射し、前記検査光を照射したときに検査対象の光学部品で反射した反射光の強度を検出し、前記反射光の強度を閾値と比較することによって、前記検査対象の光学部品の劣化の有無または程度を検出する光学部品の状態検出方法を提供する。