(57)【要約】レーザ加工ヘッドは、ボディケース（６）の上方から下方に向けて出射される第１の光軸を有するレーザ光の光軸を第２の光軸にシフトさせる平行板（１７）と、第２の光軸のレーザ光の光軸を第３の光軸にシフトさせる平行板（１９）と、平行板（１７，１９）を各々保持するホルダ（７，１８）を収納するボディケース（６）と、を有している。さらに、ホルダ（７，１８）を第１の回転軸の周りに回転させる回転機構を有している。第２の平行板（１９）の入射面で反射されたレーザ光を通過させる開口部（７ａ）がホルダ（７）に設けられ、開口部（７ａ）を通過したレーザ光を受光する受光部（６ａ）がボディケース（６）に設けられている。
2018139019.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光軸を有するレーザ光の光軸を第２の光軸にシフトする第１の平行板と、
前記第１の平行板を保持する第１のホルダと、
前記第１のホルダを第１の回転軸を中心に回転させる第１の回転機構と、
前記第１の平行板で第２の光軸にシフトされた前記レーザ光の光軸を第３の光軸にシフトする第２の平行板と、
前記第２の平行板を保持する第２のホルダと、
前記第２のホルダを第２の回転軸を中心に回転させる第２の回転機構と、
前記第１の平行板と前記第１のホルダと前記第２の平行板と前記第２のホルダとを収納する第１のケースと、を備え、
前記第１の回転軸と前記第２の回転軸と前記第１の光軸とは互いに一致しており、
前記レーザ光は、前記第１のケース内を上方から下方に向けて通過し、
前記第１の平行板でシフトされかつ前記第２の平行板の入射面で反射された前記レーザ光を通過させる第１の光透過部が前記第２のホルダに設けられ、
前記第１の光透過部を通過した前記レーザ光を受光する第１の受光部が前記第１のケースに設けられている、レーザ加工ヘッド。
【請求項２】
前記第１のケースは、前記第２の平行板における前記レーザ光の入射面と前記第１の回転軸との交点Ｐを通り、かつ前記第１の回転軸と直交する方向に延びる平面ｘ１が前記第１のケースの側面と交差する交差部Ｐ２を有し、前記第１のケースにおける前記交差部Ｐ２から上方または下方に、前記第１の平行板の回転に伴う前記第１の光軸と前記第２の光軸とのシフト量Ａずれた位置に前記第１の受光部が設けられている、請求項１に記載のレーザ加工ヘッド。
【請求項３】
前記交差部Ｐ２から上方または下方に、前記シフト量Ａずれた位置に、前記第１の受光部の中心が配置されている、請求項２に記載のレーザ加工ヘッド。
【請求項４】
前記第１のケースのレーザ光出射側端部に設けられた第２のケースと、
前記第２のケースに着脱可能に設けられた第３のホルダと、
前記第３のホルダに保持され、前記第３の光軸にシフトされた前記レーザ光を透過可能な第１の保護部材と、をさらに備え、
前記第３のホルダには、前記第１の保護部材の側面と対向する所定の位置に第２の光透過部が設けられ、
前記第２のケースには、前記第２の光透過部と対向する位置に、前記第１の保護部材内を伝播したレーザ光を受光する第２の受光部が設けられている、請求項１から３のいずれか１項に記載のレーザ加工ヘッド。
【請求項５】
前記第１の光透過部及び前記第２の光透過部のいずれか一方または両方は、前記レーザ光を透過する光透過部材で封止されている、請求項４に記載のレーザ加工ヘッド。
【請求項６】
前記第１の受光部及び前記第２の受光部は、前記第１及び第２のケースにおいて、前記第１及び第２の回転機構が配置された側に設けられている、請求項４または５に記載のレーザ加工ヘッド。
【請求項７】
前記第１の光軸を有するレーザ光を出射するレーザ発振器と、
前記レーザ光をワークに向けて出射する請求項１から６のいずれか１項に記載のレーザ加工ヘッドと、
前記レーザ発振器のレーザ発振及び前記レーザ加工ヘッドの動作を制御する制御装置と、を備えるレーザ加工装置。
【請求項８】
前記制御装置は、
前記レーザ発振器に出力指令信号を送り、前記レーザ発振器をレーザ発振させる制御部と、
前記出力指令信号と前記第１の受光部から出力された受光信号とを記憶する記憶部と、
前記出力指令信号及び前記受光信号に基づいて、前記レーザ光の光出力が正常であるかどうかを判定する判定部と、
前記判定部で判定された結果を表示する表示部と、を少なくとも有する、請求項７に記載のレーザ加工装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記第１または第２の回転機構に回転指令信号を送って前記第１または第２のホルダを所定の回転速度で回転させるように構成され、
前記記憶部は、前記回転指令信号を記憶するように構成され、
前記判定部は、前記回転指令信号に含まれる回転周期及び前記第１の受光部から出力された受光信号の変動周期に基づいて、前記第１または第２の回転機構が正常であるかどうかを判定するように構成されている、請求項８に記載のレーザ加工装置。
【請求項１０】
前記レーザ加工ヘッドは、請求項４から６のいずれか１項に記載のレーザ加工ヘッドであり、
前記判定部は、前記第２の受光部から出力された受光信号に基づいて、前記第１の保護部材の交換時期を判定するように構成されている、請求項８または９に記載のレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、レーザ加工ヘッド及びそれを用いたレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、焦点距離が長いレーザ光を用いて、加工点から離れた位置からレーザ光を加工点に照射してレーザ溶接を行うリモートレーザ加工と呼ばれる加工法が注目されている。【０００３】
特に、小型かつ軽量であるレーザ加工ヘッドへの関心が高まっており、例えば、特許文献１には、簡便な構成でレーザ光をシフトさせて、ワークに対するレーザ光の照射位置を制御し、スポット溶接やシーム溶接等のレーザ加工を行うことができるレーザ加工ヘッドが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１５／１２９２４９号
【発明の概要】
【０００５】
特許文献１に開示されたレーザ加工ヘッドは、ガルバノミラーを用いてレーザ光の位置制御を行う従来の構造に比べ、小型かつ軽量のヘッドを実現している。
【０００６】
一方、このレーザ加工ヘッドは、ヘッド内部に設けられ、かつ平行に配置された２つの平行板を各々、独立した回転機構で回転させ、平行板を通過するレーザ光の光軸をシフトさせることにより、レーザ光の位置制御を行っている。
【０００７】
よって、ヘッド内部に配置された光学部品や回転機構の状態が、その性能を大きく左右し、これらの状態を診断できる技術が求められていた。
【０００８】
本開示は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的は、ヘッドの構成部品の状態等を簡便な構成で診断できるレーザ加工ヘッドを提供することにある。
【０００９】
上記の目的を達成するため、この開示の一態様では、２つの平行板のうち、下方に配置された平行板の上面で反射するレーザ光を受光する受光部をヘッド内部に設け、受光部の位置をレーザ光の光軸のシフト量に合わせて調整するようにした。さらに、この受光部で出力される信号に基づき、ヘッドの構成部品の状態診断を行うようにした。
【００１０】
具体的には、本開示の一態様に係る、レーザ加工ヘッドは、第１の光軸を有するレーザ光の光軸を第２の光軸にシフトする第１の平行板と、第１の平行板を保持する第１のホルダと、第１のホルダを第１の回転軸を中心に回転させる第１の回転機構と、第１の平行板で第２の光軸にシフトされたレーザ光の光軸を第３の光軸にシフトする第２の平行板と、第２の平行板を保持する第２のホルダと、第２のホルダを第２の回転軸を中心に回転させる第２の回転機構と、第１の平行板と第１のホルダと第２の平行板と第２のホルダとを収納する第１のケースと、を備え、第１の回転軸と第２の回転軸と第１の光軸とは互いに一致しており、レーザ光は第１のケース内を上方から下方に向けて通過し、第１の平行板でシフトされかつ第２の平行板の入射面で反射されたレーザ光を通過させる第１の光透過部が第２のホルダに設けられ、第１の光透過部を通過したレーザ光を受光する第１の受光部が第１のケースに設けられていることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、第２の平行板におけるレーザ光の入射面で反射されたレーザ光を第１の受光部で受光することができ、レーザ光の出力状態を把握できる。
【００１２】
第１のケースは、第２の平行板におけるレーザ光の入射面と第１の回転軸との交点Ｐを通り、かつ第１の回転軸と直交する方向に延びる平面ｘ１が第１のケースの側面と交差する交差部Ｐ２を有し、交差部Ｐ２から上方または下方に、第１の平行板の回転に伴う第１の光軸と第２の光軸とのシフト量Ａずれた位置に第１の受光部が設けられている、のが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、第２の平行板におけるレーザ光の入射面で反射されたレーザ光を第１の受光部で確実に受光することができる。
【００１４】
交差部Ｐ２から上方または下方に、シフト量Ａずれた位置に、第１の受光部の中心が配置されている、のが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、第１の受光部での受光量を最大とすることができ、レーザ光の出力状態を精度良く把握できる。
【００１６】
第１のケースのレーザ光出射側端部に設けられた第２のケースと、第２のケースに着脱可能に設けられた第３のホルダと、第３のホルダに保持され、第３の光軸にシフトされたレーザ光を透過可能な第１の保護部材と、をさらに備え、第３のホルダには、第１の保護部材の側面と対向する所定の位置に第２の光透過部が設けられ、第２のケースには、第２の光透過部と対向する位置に、第１の保護部材内を伝播したレーザ光を受光する第２の受光部が設けられている、のが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、第１の保護部材で反射され、ヘッド内に戻ってくるレーザ光の出力を第２の受光部で検出できるため、第１の保護部材の状態、特に表面汚れの度合いなどを把握できる。
【００１８】
第１の光透過部及び第２の光透過部のいずれか一方または両方は、レーザ光を透過する光透過部材で封止されている、のが好ましい。
【００１９】
この構成によれば、第１の光透過部及び第２の光透過部のいずれか一方または両方を通過するレーザ光を、第１の受光部及び第２の受光部のいずれか一方または両方に向かわせるとともに、ヘッド内部へほこりや粉じんが入り込むのを防止できる。
【００２０】
第１の受光部及び第２の受光部は、第１及び第２のケースにおいて、第１及び第２の回転機構が配置された側に設けられている、のが好ましい。
【００２１】
この構成によれば、第１の受光部及び第２の受光部に接続された配線を、第１及び第２の回転機構に接続された配線とまとめて配置できるため、配線の取り回しが簡素化され、小型のレーザ加工ヘッドを実現できる。
【００２２】
本開示の一態様に係るレーザ加工装置は、第１の光軸を有するレーザ光を出射するレーザ発振器と、レーザ光をワークに向けて出射するための上記のレーザ加工ヘッドと、レーザ発振器のレーザ発振及びレーザ加工ヘッドの動作を制御する制御装置と、を備えることを特徴とする。
【００２３】
この構成によれば、レーザ加工ヘッドから出射されるレーザ光の出力状態を把握でき、加工不良の発生等を防止できる。
【００２４】
制御装置は、レーザ発振器に出力指令信号を送り、このレーザ発振器をレーザ発振させる制御部と、出力指令信号と第１の受光部から出力された受光信号とを記憶する記憶部と、この出力指令信号及び受光信号に基づいて、レーザ光の光出力が正常であるかどうかを判定する判定部と、判定部で判定された結果を表示する表示部と、を少なくとも有する、のが好ましい。
【００２５】
この構成によれば、実際に出射されるレーザ光の光出力と設定値とに基づき、レーザ加工装置内の異常の有無を簡便に判定することができる。
【００２６】
制御部は、第１または第２の回転機構に回転指令信号を送って第１または第２のホルダを所定の回転速度で回転させるように構成され、記憶部は、回転指令信号を記憶するように構成され、判定部は、回転指令信号に含まれる回転周期及び第１の受光部から出力された受光信号の変動周期に基づいて、第１または第２の回転機構が正常であるかどうかを判定するように構成されている、のが好ましい。
【００２７】
この構成によれば、第１の受光部から出力された受光信号の変動周期と設定された回転周期とに基づき、レーザ加工ヘッドに設けられた第１または第２の回転機構の異常の有無を簡便に判定することができる。
【００２８】
判定部は、第２の受光部から出力された受光信号に基づいて、第１の保護部材の交換時期を判定するように構成されている、のが好ましい。
【００２９】
この構成によれば、第２の受光部から出力された受光信号に基づき、レーザ加工ヘッドに設けられた保護部材の交換時期を簡便に判定することができる。
【００３０】
本開示の一態様によれば、レーザ加工ヘッドの構成部品の状態を簡便に診断でき、加工不良等の発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本開示の実施形態１に係るレーザ加工装置の構成を示す図である。
【図２】レーザ加工ヘッドの構成を示す図である。
【図３】図２における領域ＩＩＩの断面模式図である。
【図４】シールドホルダをレーザ加工ヘッドから取り外した状態を示す図である。
【図５】図２における領域Ｖの断面模式図である。
【図６】保護ガラスが設けられたシールドホルダの分解斜視図である。
【図７】レーザ加工装置の機能ブロック構成を示す図である。
【図８Ａ】平行板の回転に伴うレーザ加工ヘッド内のレーザ光の光路変化を示す図であり、２つの平行板が互いに平行な場合を示している。
【図８Ｂ】平行板の回転に伴うレーザ加工ヘッド内のレーザ光の光路変化を示す図であり、２つの平行板がなす角度が９０°の場合を示している。
【図９】２つの平行板がなす角度が変化したときの反射光の軌跡を示す図である。
【図１０】本開示の実施形態２に係る、レーザ光出力状態の診断フローチャートである。
【図１１】第１及び第２の平行板を所定の位置に調整した場合の、第１の受光部での出力信号から求めた光強度の時間変化を示す図である。
【図１２】レーザ加工ヘッドに設けられた保護ガラスの状態診断フローチャートである。
【図１３】第１及び第２の平行板を所定の位置に調整した場合の、第１及び第２の受光部での出力信号から求めた光強度の時間変化を示す図である。
【図１４】レーザ加工ヘッドに設けられた保護ガラスの別の状態診断フローチャートである。
【図１５】本開示の実施形態３に係る、回転機構の診断フローチャートである。
【図１６】第１の回転機構を回転させた場合の第１の受光部の出力信号から求めた光強度の時間変化を示す図である。
【図１７】第２の回転機構を回転させた場合の第１の受光部の出力信号から求めた光強度の時間変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本開示の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。
【００３３】
また、以降の説明において、「一致」するとは、厳密に一致するものの他、製造上の組立公差や加工公差を含んで一致するものも含まれる。また、「直交」するとは、厳密に直交するものの他、製造上の組立公差や加工公差を含んで直交するものも含まれる。
【００３４】
（実施形態１）
（レーザ加工装置及びレーザ加工ヘッドの構成）
図１は、本実施形態に係るレーザ加工装置１００の構成を示す。レーザ加工装置１００は、レーザ加工ヘッド５０と、マニピュレータ６０と、ロボット制御装置７０と、レーザ発振器８０と、光ファイバ９０とを備えている。
【００３５】
レーザ加工ヘッド５０は、光ファイバ９０からのレーザ光をワークＷに照射する。マニピュレータ６０は、マニピュレータ６０の先端に取り付けられたレーザ加工ヘッド５０を移動させる。ロボット制御装置７０は、レーザ加工ヘッド５０の動作とマニピュレータ６０の動作と、レーザ発振器８０のレーザ発振を制御する。レーザ発振器８０は、レーザ光を発振し、光ファイバ９０に出力する。光ファイバ９０は、レーザ発振器８０から出力されたレーザ光をレーザ加工ヘッド５０まで伝送する。このような構成により、レーザ加工装置１００は、レーザ発振器８０から出力されたレーザ光を、レーザ加工ヘッド５０から出力することができる。レーザ加工装置１００は、レーザ加工ヘッド５０およびマニピュレータ６０を動作させてワークＷに所望の軌跡でレーザ光を照射させる。
【００３６】
レーザ加工装置１００は、ワークＷの切断や溶接、穴あけ加工等を行うのに使用される。
【００３７】
図２は、本実施形態に係るレーザ加工ヘッド５０の構成を示す。レーザ加工ヘッド５０は、コネクタ１２と、レンズボディ１と、ボディケース６（第１のケース）と、シールドホルダ８と、ノズルユニット４３（第２のケース）と、サーボモータ１４，２１とを有する。なお、シールドホルダ８は、ノズルユニット４３に対して着脱可能であるが、その他の構成については、複数が一体化されていても構わない。
【００３８】
レーザ加工ヘッド５０は、コネクタ１２を有し、コネクタ１２を介して光ファイバ９０と接続されている。レーザ光ＬＢは、一定の角度で広がりながら、光ファイバ９０の出射端面からレーザ加工ヘッド５０内に出射される。
【００３９】
レンズボディ１は、コリメーションレンズ４と、フォーカスレンズ５とが固定されたレンズホルダ３を保持している。コリメーションレンズ４は、光ファイバ９０の出射端面から出射されたレーザ光ＬＢを平行化する。そして、コリメーションレンズ４によって平行化されたレーザ光は、フォーカスレンズ５によってワークＷにおける加工点で焦点を結ぶように集光される。
【００４０】
また、レンズボディ１やレンズホルダ３は、光ファイバ９０の出射端面とコリメーションレンズ４とフォーカスレンズ５との光学的な位置関係を決定している。
【００４１】
ボディケース６には、回転機構３１（第１の回転機構）と、平行板１７（第１の平行板）と、ホルダ１８（第１のホルダ）とが設けられている。回転機構３１、平行板１７およびホルダ１８により光学ユニット４１（第１の光学ユニット）が構成される。回転機構３１は、サーボモータ１４（第１の駆動部）と、タイミングベルト１５（第１の伝達部材）と、タイミングベルトプーリー１６（第１の回転部材）と、で構成される。平行板１７は、両端がベアリングで保持された円筒状のホルダ１８内に固定されている。ホルダ１８の外周面にはタイミングベルト１５が設けられ、ホルダ１８はタイミングベルト１５を介してサーボモータ１４によって回転される。具体的には、ホルダ１８は、第１の回転軸を中心に回転され、第１の回転軸の方向は、レーザ加工ヘッド５０から出力されるレーザ光の光軸の方向と同じである。
【００４２】
なお、図２では、第１の回転軸の方向をＺ軸方向とし、これと直交する方向をそれぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向としている。以降の説明においても同様の表現を用いることがある。また、Ｚ軸のプラス方向を「上方」、Ｚ軸のマイナス方向を「下方」と呼ぶことがある。
【００４３】
さらに、ボディケース６には、回転機構３２（第２の回転機構）と、平行板１９（第２の平行板）と、ホルダ７（第２のホルダ）とが設けられている。回転機構３２、平行板１９およびホルダ７により光学ユニット４２（第２の光学ユニット）が構成される。回転機構３２は、サーボモータ２１（第２の駆動部）と、タイミングベルト２２（第２の伝達部材）と、タイミングベルトプーリー２０（第２の回転部材）と、で構成される。平行板１９は、両端がベアリングで保持された円筒状のホルダ７内に固定されている。ホルダ７の外周面にはタイミングベルト２２が設けられ、ホルダ７はタイミングベルト２２を介してサーボモータ２１によって回転される。具体的には、ホルダ７は、第２の回転軸を中心に回転され、第２の回転軸の方向は、レーザ加工ヘッド５０から出力されるレーザ光の光軸の方向と同じであり、かつＺ軸方向と同じ方向である。
【００４４】
そして、光学ユニット４１と光学ユニット４２とは、第１の回転軸の方向と第２の回転軸の方向とが同じであり、かつ、ボディケース６内において、対称に配置されている。すなわち、第１の回転軸および第２の回転軸に鉛直な面に対して対称に配置されている。図２では、光学ユニット４１と光学ユニット４２とは、上下に対称に配置されている。このように配置すると、サーボモータ１４とサーボモータ２１とが同じ方向に回転した場合、平行板１７の回転方向と平行板１９の回転方向とは逆になる。また、平行板１７を駆動するサーボモータ１４の回転方向を逆転させることにより、平行板１７の回転方向と平行板１９の回転方向とを同じ方向に回転させることも可能である。
【００４５】
なお、レーザ加工ヘッド５０の小型化と、レーザ加工ヘッド５０のレーザ照射範囲を広くする点から、光学ユニット４１と光学ユニット４２とは、第１の回転軸と第２の回転軸とが一致するように配置することが望ましい。また、第１の回転軸および第２の回転軸の方向は、光ファイバ９０から入射された時のレーザ光ＬＢの光軸の方向と同じであることが好ましい。さらには、第１の回転軸および第２の回転軸は、光ファイバ９０から入射された時のレーザ光ＬＢの光軸と一致することがさらに好ましい。
【００４６】
以降の説明において、特に断らない限り、第１の回転軸と第２の回転軸と光ファイバ９０から入射された時のレーザ光ＬＢの光軸とは一致しており、レーザ光ＬＢの光軸は、平行板１７に入射するレーザ光の光軸（以下、第１の光軸という）と一致している。
【００４７】
また、第１、第２の回転軸は、レーザ加工ヘッド５０のＺ軸方向の中心軸でもある。
【００４８】
図３は、図２における領域ＩＩＩの断面模式図を示す。ホルダ７の側面には開口部７ａ（第１の光透過部）が設けられている。開口部７ａはレーザ光を透過する光透過部材７ｂで封止されている。ボディケース６の側面には受光部６ａが設けられている。
【００４９】
光透過部材７ｂは、周囲の環境からホルダ７の内部にほこりや粉じんが入り込むのを防止する役割も果たしている。受光部６ａはフォトダイオード等の光電変換デバイスである。
【００５０】
また、特に図示しないが、開口部７ａは１ｍｍ〜２０ｍｍの直径を有する円形窓である。
【００５１】
開口部７ａは、平行板１９の上面で反射されたレーザ光を通過させてホルダ７の外部に放射させるように、ホルダ７の側面に設けられている。また、受光部６ａは、開口部７ａを通過したレーザ光を受光するように、ボディケース６の側面に設けられている。
【００５２】
ここで、第１の回転軸が平行板１９の上面と交わる点ＰからＸ軸方向に延び、第１の回転軸と直交する仮想平面をｘ１とすると、ホルダ７の側面と仮想平面ｘ１とは交差部Ｐ１で交わり、ボティケース６の側面と仮想平面ｘ１とは交差部Ｐ２で交わる。
【００５３】
なお、図３において、交差部Ｐ１，Ｐ２を交点として示しているが、実際の交差部Ｐ１，Ｐ２は、仮想平面ｘ１とホルダ７，ボディケース６の内側面とがそれぞれ交わる円である。
【００５４】
図３に示すように、開口部７ａは、ホルダ７の側面において、交差部Ｐ１からＺ軸のマイナス方向に向かって距離Ａだけシフトした位置Ｐ３に配置されている。また、受光部６ａは、ボティケース６の側面において、交差部Ｐ２からＺ軸のマイナス方向に向かって距離Ａだけシフトした位置Ｐ４に配置されている。これらについては後で詳述する。
【００５５】
光透過部材７ｂとして、表面にＡＲ（Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）コートを施したカバーガラスを用いることができる。また、拡散板や集光レンズ等の、レーザ光を分散あるいは集光することで、透過するレーザ光を平均化する光透過部材を用いると、開口部７ａを通過するレーザ光の大部分が受光部６ａに向かうため、受光部６ａにおいて、確実にレーザ光を受光することができる。
【００５６】
次に、レーザ加工ヘッド５０の先端の構造について説明する。
【００５７】
図２に示すように、ボディケース６の先端付近にはノズルユニット４３が接続され、ノズルユニット４３の上部には保護ガラス２５（第２の保護部材）が固定されている。なお、ノズルユニット４３は、ノズル保持部１０に内側ノズル１１と外側ノズル２８とを設けたものである。ボディケース６の先端とは、レーザ光が出射される側の端部のことである。また、ノズルユニット４３における、保護ガラス２５よりも先端方向には、保護ガラス２６（第１の保護部材）が設けられたシールドホルダ８が収納できる構造になっている。シールドホルダ８はノズルユニット４３に対して着脱可能であり、保護ガラス２６がノズルユニット４３に対して着脱可能であることでもある。
【００５８】
保護ガラス２５は、図示しないネジリングによりレーザ加工ヘッド５０（具体的にはノズルユニット４３）に固定されている。
【００５９】
図４は、シールドホルダ８をレーザ加工ヘッド５０から取り外した状態を示す図である。保護ガラス２６は、メンテナンス性を考慮し、レーザ光の光軸方向に対して直交する方向（本実施形態の場合は、Ｘ軸方向）にスライドし、レーザ加工ヘッド５０に対して着脱可能なシールドホルダ８に設けられている。保護ガラス２６は、シールドホルダ８をレーザ加工ヘッド５０から取り外すことでレーザ加工ヘッド５０外へ取り出され、シールドホルダ８をレーザ加工ヘッド５０へ取り付けることでレーザ加工ヘッド５０内に配置される。
【００６０】
さらに、図５及び図６を用いて、シールドホルダ８及びその周辺部の構造を説明する。
【００６１】
図５は、図２における領域Ｖの断面模式図を示し、シールドホルダ８の側部には開口部８ａ（第２の光透過部）が設けられ、ノズルユニット４３における、開口部８ａと対向する位置に受光部４３ａ（第２の受光部）が設けられている。
【００６２】
受光部４３ａは、受光部６ａと同様に、フォトダイオード等の光電変換デバイスである。
【００６３】
また、開口部８ａは、図３に示す開口部７ａと同様に光透過部材８ｂで封止されている。開口部８ａからシールドホルダ８の外部に光を通過させるとともに、周囲の環境からほこりや粉じんが保護ガラス２６等に付着するのを防止できる。
【００６４】
また、特に図示しないが、開口部８ａは数ｍｍ〜１０ｍｍの長さのスリットである。
【００６５】
図６は、保護ガラス２６が設けられたシールドホルダ８の分解斜視図を示し、シールドホルダ８は、保護ガラス２６を挟み込むように２つに分割された第１の部材２３と第２の部材２４とで構成されている。第１の部材２３と第２の部材２４とは、固定用のレバー９の操作により、容易に結合や分離ができる。保護ガラス２６は、Ｏリング２７の弾性変形力によって円周方向がシールドホルダ８に保持され、第１の部材２３と第２の部材２４とで挟み込むことにより軸方向に保持されている。レバー９を操作することで第１の部材２３と第２の部材２４とを容易に分離することができ、保護ガラス２６の交換は、工具を使うことなく容易に行うことができる。
【００６６】
なお、保護ガラス２５を設けず、レーザ加工ヘッド５０に対して着脱可能な保護ガラス２６のみを設けても構わない。
【００６７】
（レーザ加工装置の機能ブロック構成）
図７は、本実施形態に係るレーザ加工装置１００の機能ブロック構成を示し、レーザ加工ヘッド５０は上述の通り、受光部６ａ，４３ａ及び回転機構３１，３２を有している。マニピュレータ６０は、関節軸毎にサーボモータ６１とエンコーダ６２とを有している。ロボット制御装置７０は、制御部７１と、記憶部７２と、判定部７３と、表示部７４と、入力部７５と、を有している。
【００６８】
制御部７１は、光出力制御部７１ａを有している。光出力制御部７１ａは、入力部７５から入力された制御プログラムに従って、電源部（図示せず）に出力指令を送り、レーザ発振器８０のレーザ光出力を制御するように構成されている。
【００６９】
また、制御部７１は、入力部７５から入力された制御プログラム及び回転機構３１，３２にそれぞれ設けられたエンコーダ（図示せず）からのフィードバック信号に従って回転指令を生成し、回転機構３１，３２にそれぞれ設けられたサーボモータ１４，２１（図２参照）に回転指令を送り、サーボモータ１４，２１の回転速度及び回転量を制御するように構成されている。
【００７０】
さらに、制御部７１は、入力部７５から入力された制御プログラム及びマニピュレータ６０に設けられたエンコーダ６２からのフィードバック信号に従って位置指令を生成し、マニピュレータ６０に設けられたサーボモータ６１に位置指令を送信し、サーボモータ６１の回転速度及び回転量を制御するように構成されている。
【００７１】
記憶部７２は、受光部６ａ，４３ａから出力される受光信号を受け取り、その値を記憶するように構成されている。
【００７２】
判定部７３は、上記の受光信号に基づいて、レーザ発振器８０が正常にレーザ光を出力しているかどうか、あるいは、回転機構３１，３２が正常に動作しているかどうかを判定するように構成されている。また、判定部７３は、入力部７５から直接入力された情報、あるいは入力部７５等から入力されて記憶部７２に保存された情報を用いて、制御部７１での制御に必要な演算処理を行う演算部でもある。また、判定部７３は、各種情報を加工して適切な形式の図表等を、表示部７４に表示するように構成されている。
【００７３】
表示部７４は、判定部７３で判定された結果や、レーザ発振器８０の出力状態や、マニピュレータ６０の動作状態等を表示するように構成されている。
【００７４】
入力部７５は、レーザ発振器８０の出力やマニピュレータ６０の移動速度及び移動量を決定するための制御プログラムおよび数値を入力できるように構成されている。また、入力部７５は、サーボモータ１４，２１の回転速度及び回転時間を決定するための制御プログラムおよび数値を入力できるように構成されている。
【００７５】
なお、図７では、後述するレーザ加工ヘッド５０の各種診断を行うための主要な機能ブロックを示しており、その他の機能の説明は省略している。例えば、安全停止機能ブロック等は図示を省略している。
【００７６】
また、各装置内の構成や各装置間の接続関係、また、ロボット制御装置７０内の信号の流れについては、レーザ加工装置１００やロボット制御装置７０の仕様によって適宜決められるもので、本実施形態に限定されるものではない。
【００７７】
（第１の開口部と第１の受光部との配置について）
図８Ａ及び図８Ｂは、平行板１７，１９の回転に伴うレーザ加工ヘッド５０内のレーザ光の光路変化を示す。レーザ光は、平行板１７，１９によって光軸がシフトされつつ、ボディケース６を含むレーザ加工ヘッド５０内を上方から下方に向けて通過し、ワークＷに向けて出射される。
【００７８】
具体的には、フォーカスレンズ５を通過したレーザ光は、平行板１７を通過する際に２度（平行板１７への入射時と平行板１７からの出射時）屈折する。これにより、平行板１７の板厚と、第１の回転軸に対する平行板１７の取り付け角度である平行板１７の傾斜角度と、平行板１７の屈折率によって定まる量だけ、レーザ光は平行にシフトする。すなわち、平行板１７に入射するレーザ光の光軸（第１の光軸）と、平行板１７を出射したレーザ光の光軸（第２の光軸）とは、方向が同じであり、位置がずれている。これは、同様の構成である平行板１９においても同様である。すなわち、平行板１９に入射するレーザ光の光軸（第２の光軸）と、平行板１９を出射したレーザ光の光軸（第３の光軸）とは、方向が同じであり、位置がずれている。本実施形態の平行板１７と平行板１９は、合成石英製であって、板厚ｔ＝１３ｍｍ、第１の回転軸（第２の回転軸）に対する傾斜角４５°、屈折率は１．４４９６３である。この場合、平行板１７を通過したレーザ光の光軸（第２の光軸）は、Ａ（＝４．１ｍｍ）だけシフトする。その後、レーザ光が平行板１９を通過する際にも同様に、レーザ光の光軸（第３の光軸）はＡ（＝４．１ｍｍ）だけシフトする。従って、本実施形態におけるレーザ光の動作範囲は、半径が８．２ｍｍの円内である。
【００７９】
なお、平行板１７，１９の板厚及び屈折率は、レーザ発振器８０の発振波長や、必要とされる加工条件等によって適宜変更することができ、その場合は、レーザ光の動作範囲も変更されうる。
【００８０】
図８Ａに示すように、平行板１７と平行板１９とが平行な状態である場合、平行板１７を通過したレーザ光が平行板１９によって反射されると、平行板１９が第２の光軸に対して４５°傾斜しているため、反射光の光軸は、第２の光軸に直交する方向となる。この場合、上記の反射光はＸ軸のプラス方向に反射される。なお、平行板１９の上面でのレーザ光の反射率は０．１％以下になるように設定されている。
【００８１】
ここで、平行板１７を通過する前後で、レーザ光の光軸が第１の光軸から第２の光軸にシフトしている。そのため、平行板１９の上面に入射するレーザ光の光軸は、第１の光軸（第１の回転軸）と平行板１９の上面との交点Ｐに対して、Ｘ軸のマイナス方向に第１の光軸に対する第２の光軸のシフト量Ａ（＝４．１ｍｍ）だけシフトしている。
【００８２】
この影響によって、平行板１９の上面で実際に反射する反射光の光軸は、交点Ｐを通ってＸ軸のプラス方向に向かう仮想平面ｘ１よりもＺ軸のプラス方向に４．１ｍｍシフトした直線ｘ２となる。
【００８３】
図８Ｂに示すように、平行板１７と平行板１９とのなす角度が９０°である場合にも、平行板１７を通過したレーザ光が平行板１９によって反射されると、平行板１９が第２の光軸に対して４５°傾斜しているため、反射光の光軸は、第２の光軸に直交する方向となる。この場合、上記の反射光はＸ軸のプラス方向に反射される。
【００８４】
ここで、平行板１７を通過する前後で、レーザ光の光軸が第１の光軸から第２の光軸にシフトしている。そのため、平行板１９の上面に入射するレーザ光の光軸は、第１の光軸（第１の回転軸）と平行板１９の上面との交点Ｐに対してＸ軸のプラス方向に第１の光軸に対する第２の光軸のシフト量Ａ（＝４．１ｍｍ）シフトしている。
【００８５】
この影響によって、平行板１９の上面で実際に反射する反射光の光軸は、交点Ｐを通ってＸ軸のプラス方向に向かう仮想平面ｘ１よりもＺ軸のマイナス方向に上記のシフト量Ａ（＝４．１ｍｍ）シフトした直線ｘ３となる。
【００８６】
図９は、２つの平行板１７，１９がなす角度が変化したときの反射光の軌跡を示す。
【００８７】
破線で表わされる仮想円Ｒ１は、平行板１９で反射された反射光の光軸の軌跡を示す。仮想円Ｒ１の中心軸は図３に示す仮想平面ｘ１上の線ｘａである。仮想円Ｒ１の半径は上記のシフト量Ａである。レーザ光スポットの半径をｒとする。２つの平行板１７，１９がなす角度が変化したときの反射光の軌跡は、円Ｒ１の円周上を移動する中心を有する半径ｒの円が描く軌跡となる。
【００８８】
このことから明らかなように、ホルダ７の側面に設けられる開口部７ａ及びボディケース６の側面に設けられる受光部６ａを、それぞれ、円Ｒ１の中心軸からシフト量Ａとレーザ光スポットの半径ｒとの和（Ａ＋ｒ）だけ離れた位置よりも仮想線ｘａに近い位置に配置すると、開口部７ａを通過した反射光を受光部６ａで受光できる。
【００８９】
しかし、受光部６ａとしてフォトダイオード等を用いる場合、通常、そのサイズが数ｍｍ〜十数ｍｍ角程度であること、また、反射光のスポットサイズが通常１ｍｍ以下であること等から、受光部６ａの配置が反射光の光軸から数ｍｍずれると、受光部６ａでの受光量が大幅に低下するおそれがある。
【００９０】
従って、受光部６ａは、ボディケース６の側面において、実際の反射光の光軸が通過する位置、つまり、円Ｒ１の中心軸ｘａからシフト量Ａ離れた位置（図９における円Ｒ１の円周上）に配置するのが好ましい。
【００９１】
ところで、受光部６ａ表面での斜め反射による受光量の低下を考慮すると、受光部６ａの受光面は反射光の光軸と直交しているのが好ましい。例えば、受光部６ａは、図３に示す交差部Ｐ２に対して上方または下方（Ｚ軸方向のプラス方向またはマイナス方向）にシフト量Ａずれた位置に配置するのがより好ましく、例えば、図３に示す位置Ｐ４に受光部６ａを配置するのがより好ましい。このことは、開口部７ａについても同様であるが、開口部７ａのサイズは、受光部６ａよりも大きく設定できるため、その配置については受光部６ａよりも厳密でなくてよい。
【００９２】
また、図３に示す交差部Ｐ２に対して上方または下方にシフト量Ａずれた位置に、受光部６ａの中心を配置すると、受光部６ａでの受光量を最大とすることができる。
【００９３】
なお、本実施形態において、受光部６ａは、ボディケース６の側面における、回転機構３１，３２が配置された側に設けるのが好ましい。この領域には、サーボモータ１４，２１やそれらに設けられたエンコーダに接続される配線が配置されている。受光部６ａに接続される配線もこれらの配線とまとめて配置できるため、配線の取り回しが簡素化できる。例えば、図２を参照すると、ボディケース６は、左側の半部分（Ｘ方向マイナス）と右側の半部分（Ｘ方向プラス）から構成される。これらの半部分は、ボディケース６の中心軸を通過しＸ方向に直交する仮想平面により分けられる。回転機構３１，３２は、ボディケース６の右側の半部分に設けられている。受光部６ａも同様に、ボディケース６の右側の半部分に設けられている。
【００９４】
受光部４３ａについても同様であり、ボディケース６の側面における、回転機構３１，３２が配置された側に設けるのが好ましい。
【００９５】
また、本実施形態では、開口部７ａを円形窓、開口部８ａをスリットとしたが、特にこれに限定されず、その形状は受光部６ａ，４３ａのサイズや、ホルダ７やシールドホルダ８のサイズ、あるいはレーザ光スポットの半径等に応じて適宜、その形状を変更しうる。
【００９６】
また、本実施形態では、平行板１７，１９が第１の回転軸（第２の回転軸）に対して、４５°傾斜している例を示したが、この傾斜角度は、厳密に４５°である場合の他、製造上の組立公差や加工公差を含んでいる場合も含まれる。
【００９７】
（実施形態２）
実施形態１に示したレーザ加工装置１００では、レーザ加工ヘッド５０に設けた受光部６ａ，４３ａでの受光信号に基づいて、レーザ光の出力状態や回転機構３１，３２の状態等を診断することができる。
【００９８】
（レーザ光出力状態診断）
図１０は、本実施形態に係る、レーザ光出力状態の診断フローチャートを示す。
【００９９】
まず、ワークＷを加工するのに必要な条件、例えば、レーザ発振器８０のレーザ光出力値等を設定する（ステップＳ１）。この光出力値は、図７に示す入力部７５からレーザ発振器８０の出力を決定するための制御プログラムおよび数値を入力して設定される。また、この光出力設定値は、図７に示す記憶部７２に記憶される。
【０１００】
次に、回転機構３１，３２を動作させ、平行板１７，１９が所定の位置が来るように調整する（ステップＳ２）。この配置は、受光部６ａでの受光信号が最大となるように調整されるもので、本実施形態では、Ｙ軸方向から見て平行板１７，１９が互いに平行となるように調整するが、特にこれに限定されない。
【０１０１】
なお、ステップＳ２において、図７に示す制御部７１からの回転指令信号によって回転機構３１を回転させることで、ホルダ１８を回転させている。平行板１７は、ホルダ１８内に固定されているため、ホルダ１８の回転に合わせて平行板１７も第１の回転軸を中心として回転する。サーボモータ１４の回転量を調整して、平行板１７の位置を調整する。回転機構３２を回転させることで、平行板１９の位置調整も同様に行う。
【０１０２】
レーザ発振器８０を動作してレーザ発振させ（ステップＳ３）、レーザ加工ヘッド５０内にレーザ光を導入する。平行板１７を通過し、平行板１９の上面で反射されたレーザ光を受光部６ａで受光する（ステップＳ４）。
【０１０３】
なお、ステップＳ３において、図７に示す光出力制御部７１ａからの出力指令信号によってレーザ発振を行い、この出力指令信号は記憶部７２にも送られ、記憶される。
【０１０４】
受光部６ａから出力された受光信号をロボット制御装置７０に送り、この受光信号より求めた光出力の最大値ＰＵｍａｘと設定値との差が所定値以下かどうかを判定する。本実施形態では、この差が２％以下かどうかを判定する（ステップＳ５）。
【０１０５】
上記の差が２％以下であれば、レーザ発振器８０のレーザ光出力が正常であるとして、診断を終了する。
【０１０６】
なお、ステップＳ５において、受光部６ａから出力される受光信号を記憶部７２に記憶し、記憶部７２に記憶された出力指令信号に含まれる光出力設定値とともに、図７に示す判定部７３に読み出して判定を行う。
【０１０７】
上記の差が２％を超えていれば、レーザ発振器８０を点検して正常かどうかを判断し（ステップＳ６）、次に、レーザ加工ヘッド５０を点検して正常かどうかを判断する（ステップＳ７）。
【０１０８】
レーザ発振器８０、レーザ加工ヘッド５０ともに正常であれば、レーザ光の光出力設定を補正して（ステップＳ８）、ステップＳ１に戻り、再度、レーザ光出力の診断を行う。
【０１０９】
なお、ステップＳ８において、レーザ発振器８０や、レーザ加工ヘッド５０において、多少の性能低下や内部の汚れ等が見られたとしても、別途定められる各装置のメンテナンス開始条件を満たしていれば、正常であると判断する。
【０１１０】
ステップＳ８では、加工時の光出力値に対して補正をかけることで、レーザ発振器８０やレーザ加工ヘッド５０を交換することなく、所望のレーザ出力を得るようにしている。補正に必要なデータは予め取得しておき、例えば、記憶部７２に保存して、補正時に記憶部７２から読み出して、レーザ加工用の制御プログラムのパラメータを変更することで光出力補正を行うことができる。
【０１１１】
レーザ発振器８０に異常が見つかれば、レーザ発振を停止し、レーザ加工装置１００を停止する。レーザ発振器８０の修理または交換を行って（ステップＳ９）、再度、レーザ光出力の診断を行う。
【０１１２】
レーザ発振器８０が正常でレーザ加工ヘッド５０に異常が見つかれば、レーザ発振を停止し、レーザ加工装置１００を停止する。レーザ加工ヘッド５０の修理または交換を行って（ステップＳ１０）、再度、レーザ光出力の診断を行う。
【０１１３】
いずれの場合も、最終的に、測定された光出力と設定値との差が２％以下であれば、レーザ光出力が正常であるとして、診断を終了する。
【０１１４】
なお、ステップＳ６とステップＳ７との順番、あるいはステップＳ９とステップＳ１０との順番は、それぞれ入れ替わっていてもよい。
【０１１５】
図１１は、平行板１７，１９を所定の位置に調整した場合の、第１の受光部６ａでの出力信号から求めた光出力の時間変化を示す。
【０１１６】
図１１のグラフで実線にて示すように、レーザ加工装置１００を長期間使用していると、ある時点から光出力が低下する傾向がある。これは、レーザ発振器８０やレーザ加工ヘッド５０の経年劣化によって生じる。また、レーザ発振器８０内の光学系が破損すると、レーザ発振が起こらなくなるため、図１１のグラフで破線にて示すように、突然、光出力が検出限界以下となる。
【０１１７】
なお、本実施形態では、測定された光出力と設定値との差が２％以下かどうかで、レーザ光出力状態が正常かどうかを診断したが、この値はあくまで一例であり、受光部６ａにおける受光素子のサイズや感度及び、ボディケース６での受光部６ａの位置等により適宜変更されうる。
【０１１８】
（保護ガラスの状態診断）
図１２に、レーザ加工ヘッド５０に設けられた保護ガラス２６の状態診断フローチャートを示す。
【０１１９】
まず、ワークＷを加工するのに必要な条件、例えば、レーザ発振器８０のレーザ光出力値等を設定する（ステップＳ１）。この光出力値の設定及び記憶方法は、図１０に示すステップＳ１と同様である。
【０１２０】
次に、回転機構３１，３２を動作させ、平行板１７，１９が所定の位置に来るように調整する（ステップＳ２）。平行板１７，１９の位置の調整条件は、図１０に示すステップＳ２と同様である。
【０１２１】
レーザ発振器８０を動作してレーザ発振させ（ステップＳ３）、レーザ加工ヘッド５０内にレーザ光を導入する。平行板１７，１９及び保護ガラス２５を通過し、保護ガラス２６に入射したレーザ光のうち、保護ガラス２６の内部を伝搬し、開口部８ａを通過したレーザ光を受光部４３ａで受光する（ステップＳ４）。
【０１２２】
受光部４３ａで発生した受光信号をロボット制御装置７０に送り、この受光信号から求めた光出力が所定値以上であるかどうかを判定する（ステップＳ５）。本実施形態では、保護ガラス２６に異常が無い場合に、受光部４３ａで発生した受光信号から求めた光出力を図７に示す記憶部７２に記憶しておき、この値（以下、正常値という）と測定値との比を取って所定値を決めている。
【０１２３】
本実施形態では、正常値に対して測定値が３倍未満であれば、保護ガラス２６に異常が無いとして、診断を終了する。
【０１２４】
正常値に対して測定値が３倍以上であれば、レーザ発振を停止し、レーザ加工装置１００を停止する。レーザ加工ヘッド５０からシールドホルダ８を取り出して、保護ガラス２６を点検する。保護ガラス２６の表面をクリーニングするか、またはシールドホルダ８から保護ガラス２６を取り外し、交換して（ステップＳ６）、診断を終了する。このように、判定部７３は、保護ガラスの交換時期を判定することができる。
【０１２５】
なお、本実施形態では、正常値と測定値との比が３倍以上かどうかで、保護ガラス２６の異常の有無を判定しているが、この値はあくまで一例であり、ワークＷの材質や加工条件等によって適宜変更されうる。
【０１２６】
また、ステップＳ１〜Ｓ５の動作、判断は、レーザ光出力状態の診断と同様に、図７に示す各機能ブロックにより行われる。なお、ステップＳ２は省略してもよい。
【０１２７】
図１３は、平行板１７，１９を所定の位置に調整した場合の、受光部６ａ，４３ａでの出力信号から求めた光出力の時間変化を示す。
【０１２８】
図１３の下側のグラフに示すように、レーザ加工装置１００を長期間使用していると、受光部４３ａで検出される光出力が経時的に増加する傾向がある。これは、レーザ加工時にワークＷから飛来するヒュームやスパッタの影響により、ワークＷに対向する保護ガラス２６の表面が汚れてきて、この部分でレーザ加工ヘッド５０の内部に向けて反射される光が加工量に応じて増加するためである。実際の装置では、保護ガラス２６にヒューム等が付着しないよう、加工中にエアブローを行ったりするが、加工量等に応じて保護ガラス２６の表面が汚れてくるのは避けられないため、保護ガラス２６の状態診断が必要となる。
【０１２９】
なお、本実施形態に係る、保護ガラスの状態診断は比較的短い頻度で行うのが好ましい。保護ガラス２６の表面は、レーザ加工を行う毎に汚れてくるので、例えば、加工作業毎に状態診断を行ってもよい。また、この頻度は、レーザ加工時のワークＷに対するレーザ光出力時間やレーザ光出力値、ワークＷの材質等によって適宜決められる。
【０１３０】
なお、レーザ光出力状態と保護ガラスの状態とを同時に診断することもできるが、各々の状態診断の頻度が異なるため、同時診断は必須ではない。
【０１３１】
また、図１３に示す上側のグラフと下側のグラフとは、同じ時間軸にはなっていない。
【０１３２】
レーザ光出力条件にもよるが、レーザ光出力状態の診断を行う頻度は、レーザ発振器８０またはレーザ加工ヘッド５０の交換周期に応じて決められるもので、保護ガラス２６の状態診断頻度よりも相当低い。例えば、レーザ光出力状態の診断は、百回〜数百回の加工作業毎に行われる
なお、図１４に示すように、上記の所定値を２段階に設定してもよい。例えば、第１の所定値を正常値に対して３倍と設定し、第２の所定値を正常値に対して１０倍と設定する。
【０１３３】
この場合、ステップＳ５において、正常値に対して測定値が３倍以上、１０倍以下であれば、加工時の光出力値を補正（ステップＳ６）して終了する。
【０１３４】
上述したように、保護ガラス２６の表面状態は、加工時間や、その時のレーザ光出力に応じて変化する。よって、図１２に示す状態判断フローにおいて、保護ガラス２６の交換時期と判断されるまで対策を打たないでいると、レーザ発振器８０への出力指令に含まれる光出力設定値と、実際にワークＷに照射されるレーザ光出力との差が大きくなり、加工不良を起こす場合もある。
【０１３５】
そこで、このような場合には、加工時の光出力値に対して補正をかけることで、保護ガラス２６の交換周期を短くせずに、加工不良を防止できる。補正に必要なデータは予め取得しておき、例えば、記憶部７２に保存して、補正時に記憶部７２から読み出して、レーザ加工用の制御プログラムのパラメータを変更することで光出力補正を行うことができる。
【０１３６】
以上説明したように、本実施形態によれば、平行板１９での反射光をヘッド内部に設けた受光部６ａで受光することにより、レーザ光の出力状態を診断でき、診断結果に基づいてレーザ発振器８０やレーザ加工ヘッド５０の異常を確認し修理等の対応を行うことができる。このことにより、レーザ加工時の加工不良を未然に防止できる。
【０１３７】
また、レーザ加工ヘッド５０の先端に設けた保護ガラス２６内を伝搬するレーザ光をヘッド内部に設けた受光部８ａで受光することにより、保護ガラス２６の状態を診断でき、診断結果に基づいて、保護ガラス２６の異常を確認し交換等の対応を行うことができる。このことにより、レーザ加工時の加工不良を未然に防止できる。
【０１３８】
（実施形態３）
（回転機構診断）
図１５は、本実施形態に係る、回転機構の診断フローチャートを示す。
【０１３９】
回転機構３１，３２を動作させ、平行板１７，１９が所定の位置に来るように調整する（ステップＳ１）。平行板１７，１９の位置の調整条件は、図１０に示すステップＳ２と同様である。
【０１４０】
レーザ発振器８０を動作してレーザ発振させ（ステップＳ２）、レーザ加工ヘッド５０内にレーザ光を導入する。回転機構３２を固定した状態で回転機構３１を回転速度θ１で回転させ（ステップＳ３）、平行板１９の上面で反射したレーザ光を受光部６ａで受光する（ステップＳ４）。
【０１４１】
受光部６ａで発生した受光信号をロボット制御装置７０に送り、この受光信号から求めた光出力の最大値の時間変化から回転機構３１の実際の回転周期ＴＵを求める。この回転周期ＴＵと予め設定された回転速度に基づく回転周期との差を見て、所定値以下かどうかを判定する。本実施形態では、この差が３％以下であるかどうかを判定する（ステップＳ５）。
【０１４２】
上記の差が３％以下であれば、回転機構３１に異常が無いとして、診断を終了する。
【０１４３】
上記の差が３％を超えていれば、レーザ発振を停止し、レーザ加工装置１００を停止する。回転機構３１を点検し、必要に応じて修理または交換を行って（ステップＳ６）、再度、光出力の測定を行って回転周期を求める。
【０１４４】
最終的に、測定された回転周期ＴＵと予め設定された回転周期との差が３％以下であれば、回転機構３１が正常であるとして、診断を終了する。
【０１４５】
なお、ステップＳ１〜Ｓ５の動作、判断は、レーザ光出力状態の診断と同様に、図７に示す各機能ブロックにより行われる。また、ステップＳ３において、制御部７１からの回転指令信号によって回転機構３１を回転させるが、この回転指令信号には、上記の回転速度θ１も含まれる。回転指令信号は、記憶部７２にも送られて記憶される。
【０１４６】
なお、本実施形態では、測定された回転周期ＴＵと予め設定された回転周期との差が３％以下かどうかで、回転機構３１の異常の有無を判定しているが、この値はあくまで一例であり、ホルダ７，１８のサイズや回転機構３１の回転速度等により適宜変更されうる。
【０１４７】
なお、ステップＳ３において、回転機構３１を固定した状態で、回転機構３２を回転速度θ２で回転させることで、回転機構３２の状態診断を行うことも可能である。
【０１４８】
また、回転機構３１の状態診断を行った後に、連続して回転機構３２の状態診断を行うことも可能である。
【０１４９】
ここで、回転機構３１，３２のうち、サーボモータ１４，２１については、各々に接続されたエンコーダ（図示せず）からのフィードバック信号によって、正常かどうか、この場合は、制御部７１からの指令通りにサーボモータ１４，２１が動作しているかを概ね知ることができる。
【０１５０】
このため、本実施形態の診断フローでは、主にタイミングベルト１５，２２の状態を診断しているといえる。回転機構３１，３２の動作時に、タイミングベルト１５，２２はそれぞれ、タイミングベルトプーリー１６，２０と接触し、摩擦を受けており、回転機構３１，３２を構成する部品の中でも、最も摩耗または破損しやすい。タイミングベルト１５，２２が切れたりすると、サーボモータ１４，２１の回転力がホルダ１８，７に伝わらず、レーザ光の位置制御を行うことができなくなる。例えば、所定の形状のトレパニング加工ができなくなる等する。このため、タイミングベルト１５，２２の状態監視及びこれらの交換周期の見極めは、レーザ加工を行う上で重要である。
【０１５１】
そこで、本実施形態に係る、回転機構の状態診断は比較的短い頻度で行うのが好ましい。例えば、数十回〜百回の加工作業毎に状態診断を行ってもよい。なお、この頻度は、１回のレーザ加工時の回転機構３１，３２の回転総量やタイミングベルト１５，２２の直径や材質、レーザ加工ヘッド５０の周囲温度環境等によって適宜変更しうる。
【０１５２】
本実施形態によれば、回転機構３１，３２の状態を簡便に診断でき、レーザ加工時の加工不良等を未然に防止できる。特に、タイミングベルト１５，２２の異常の有無を診断できるため、その交換周期を的確に見極めることができる。
【０１５３】
なお、本実施形態に係る、回転機構の状態診断は、実施形態２における他の状態診断と組み合わせて行うこともできる。
【０１５４】
図１６は、回転機構３１を回転させた場合の受光部６ａでの出力信号から求めた光出力の時間変化を示し、図１７は、回転機構３２を回転させた場合の受光部６ａでの出力信号から求めた光出力の時間変化を示す。
【０１５５】
図１５に示す状態診断フローにおいて、ステップＳ１において、受光部６ａでの受光量が最大となる位置に平行板１９を固定しているため、ステップＳ３において、平行板１７が第１の回転軸の周りを回転し、平行板１７と平行板１９とのなす角度が時間的に変化しても、受光部６ａで一定以上の受光量を確保でき、信号強度を高く取れる。また、図１６に示すように、光出力の半値幅が広いため、その最大値が求めやすく、例えば、実施形態２におけるレーザ光出力の状態診断と、本実施形態における回転機構３１の状態診断とを組み合わせて行うことができる。
【０１５６】
一方、回転機構３２を回転させると、それに伴い、ホルダ７も回転するため、開口部７ａの位置が変化する。本実施形態では、平行板１９の上面におけるレーザ光の入射点と、開口部７ａと、受光部６ａとが、Ｘ軸方向に、この順番でほぼ一直線上に位置した時点のみで、受光部６ａで受光信号が発生する。
【０１５７】
よって、図１７に示すように、光出力の半値幅は、図１６に示す場合に比べて大幅に狭くなる。このため、受光信号の時間変化から回転機構３２の回転周期ＴＬを求めることはできるが、光出力の正確な値は求めにくくなる。従って、図１６に示す回転機構３１の回転状態診断とレーザ光出力の状態診断と組み合わせて行うのがより好ましい。
【０１５８】
また、実施形態２における保護ガラスの状態診断と本実施形態における回転機構３１及び回転機構３２のいずれか一方または両方の状態診断とを組み合わせて行うこともできる。
【０１５９】
この場合、受光部４３ａで受光される受光量は、平行板１７，１９の回転にほとんど依存しない。よって、回転機構３１または回転機構３２の状態診断、あるいは回転機構３１，３２両方の状態診断を連続して行う場合にも、保護ガラス２６の状態診断を組み合わせて行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１６０】
本開示の一態様のレーザ加工ヘッドは、ヘッド内部に設けた受光部からの信号に基づき、ヘッドの構成部品の診断を行うことができ、レーザ加工装置に適用する上で有用である。
【符号の説明】
【０１６１】
４      コリメーションレンズ
５      フォーカスレンズ
６      ボディケース（第１のケース）
６ａ    受光部（第１の受光部）
７      ホルダ（第２のホルダ）
７ａ    開口部（第１の光透過部）
７ｂ    光透過部材
８      シールドホルダ（第３のホルダ）
８ａ    開口部（第２の光透過部）
８ｂ    光透過部材
１７    平行板（第１の平行板）
１８    ホルダ（第１のホルダ）
１９    平行板（第１の平行板）
２６    保護ガラス（第１の保護部材）
３１    回転機構（第１の回転機構）
３２    回転機構（第２の回転機構）
４３    ノズルユニット（第２のケース）
４３ａ  受光部（第２の受光部）
５０    レーザ加工ヘッド
６０    マニピュレータ
７０    ロボット制御装置
７１    制御部
７２    記憶部
７３    判定部（演算部）
７４    表示部
７５    入力部
８０    レーザ発振器
１００  レーザ加工装置
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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