CN109664036A

CN109664036A - 激光加工装置

Info

Publication number: CN109664036A
Application number: CN201811182763.7A
Authority: CN
Inventors: 若林直树; 东条公资
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2017-10-16
Filing date: 2018-10-11
Publication date: 2019-04-23
Also published as: JP7039922B2; US20190111515A1; JP2019072739A; US11179800B2

Abstract

本发明提供一种能检测出经加工对象物反射的激光的返回光入射至激光光源的激光加工装置。本发明的激光加工装置包括：激光光源(10)，输出加工用激光(L1)；检查用光源(20)，输出波长与加工用激光(L1)不同的检查用激光(L2)；光波导(60)，供加工用激光(L1)及检查用激光(L2)从入射面(61)入射，且使加工用激光(L1)及检查用激光(L2从出射面(62)向加工对象物(2)出射；以及检测器(90)，检测检查用激光(L2)经加工对象物(2)反射并从光波导(60)的出射面(62)入射且从入射面(61)出射的返回光(Lr)。

Description

激光加工装置

技术领域

本发明涉及一种利用激光对金属材料进行加工的激光加工装置。

背景技术

在将不锈钢、铝、铜等金属材料作为加工对象物的激光加工中，激光在加工对象物的表面发生反射。对于光纤耦合型激光来说，有时经加工对象物反射的光在光纤的出射面再耦合，在光纤中传播而回到激光光源。已知若在光纤中传回的光(以下称为“返回光”)入射至输出激光的激光光源，则会导致激光光源的故障。

因此，期望检测出来自加工对象物的返回光是否入射至激光光源。例如专利文献1中，利用在接近加工对象物而配置的加工头上设置检测单元的方法，来检测加工对象物上的激光反射。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开2012-179627号公报

发明内容

[发明所要解决的问题]

但是，在靠近加工对象物的加工头上设置检测单元的方法无法准确地检测出返回光是否在光路中传播并入射至激光光源。本发明的目的在于提供一种能检测出经加工对象物反射的激光的返回光入射至激光光源的激光加工装置。

[解决问题的技术手段]

根据本发明的一实施方式，提供一种激光加工装置，此激光加工装置包括：激光光源，输出加工用激光；检查用光源，输出波长与加工用激光不同的检查用激光；光波导，供加工用激光及检查用激光从入射面入射，且使加工用激光及检查用激光从出射面向加工对象物出射；以及检测器，检测检查用激光经加工对象物反射并从光波导的出射面入射且从入射面出射的返回光。

[发明的效果]

根据本发明，能提供一种能检测出经加工对象物反射的激光的返回光入射至激光光源的激光加工装置。

附图说明

图1为表示本发明的实施形态的激光加工装置的构成的示意图。

图2为用于对本发明的实施形态的激光加工装置的光路变更单元的功能进行说明的示意图(其一)。

图3为用于对本发明的实施形态的激光加工装置的光路变更单元的功能进行说明的示意图(其二)。

图4为表示利用本发明的实施形态的激光加工装置的返回光的检测方法的另一例的示意图。

[符号的说明]

10：激光光源

20：检查用光源

30：输入侧准直透镜

40：光路变更单元

50：耦合透镜

60：光波导

61：入射面

62：出射面

70：输出侧准直透镜

80：聚光透镜

90：检测器

100：驱动装置

具体实施方式

参照图式对本发明的实施形态进行说明。以下的图式的记载中，对相同或类似的部分标注相同或类似的符号。但是，需注意图式为示意性。另外，以下所示的实施形态是对用于将本发明的技术思想具体化的装置或方法进行例示，且本发明的实施形态并未将构成零件的构造、配置等指定为下述内容。本发明的实施形态能在权利要求书的范围内加以各种变更。

如图1所示那样，本发明的实施形态的激光加工装置包括：多个激光光源10，输出加工用激光L1；检查用光源20，输出波长与加工用激光L1不同的检查用激光L2；光波导60，供加工用激光L1及检查用激光L2从入射面61入射，且使加工用激光L1及检查用激光L2从出射面62向加工对象物2出射；以及检测器90，检测检查用激光L2经加工对象物2反射并从光波导60的出射面62入射且从入射面61出射的返回光Lr。光波导60例如为光纤。

激光光源10为半导体激光等。激光光源10是由驱动装置100驱动。例如，从驱动装置100将驱动半导体激光的驱动电流供给至激光光源10。

刚从激光光源10输出后的各加工用激光L1通过输入侧准直透镜30而准直。输入侧准直透镜30是对各加工用激光L1分别准备。

如图1所示那样，在激光光源10及检查用光源20与耦合透镜50之间配置有光路变更单元40。图1所示的光路变更单元40是由第一分色镜411及第二分色镜412所构成。以下，将第一分色镜411和第二分色镜412统称为“分色镜41”。分色镜41为如下光学元件：加工用激光L1的波长的光透过，另一方面，将检查用激光L2及其返回光Lr的波长的光的一部分反射，且使一部分透过。

加工用激光L1透过分色镜41，因此即便如图1所示那样在一部分加工用激光L1的光路中配置有分色镜41，加工用激光L1的光路也不受光路变更单元40的影响。

检查用激光L2在刚从检查用光源20输出后通过输入侧准直透镜30而准直之后，经光路变更单元40变更光路，入射至耦合透镜50。即，如图2所示那样，检查用激光L2的一部分经第一分色镜411反射，且检查用激光L2的一部分透过第一分色镜411。以L21来表示透过第一分色镜411的透过光。经第一分色镜411反射的检查用激光L2的一部分经第二分色镜412反射，入射至耦合透镜50。经第一分色镜411反射的其余的检查用激光L2透过第二分色镜41。以L22来表示透过第二分色镜412的透过光。

经准直的加工用激光L1、及经准直并由光路变更单元40变更了光路的检查用激光L2入射至耦合透镜50。然后，通过耦合透镜50，加工用激光L1及检查用激光L2与光波导60耦合。

从光波导60的入射面61入射的加工用激光L1及检查用激光L2从光波导60的出射面62出射，通过输出侧准直透镜70而准直。经准直的加工用激光L1透过聚光透镜80而照射至加工对象物2。由此，对加工对象物2进行激光加工。

另一方面，通过输出侧准直透镜70而准直的检查用激光L2透过聚光透镜80而照射至加工对象物2。此外，检查用激光L2为功率低至对加工对象物2的加工并无帮助的程度的激光。

经加工对象物2的表面反射的加工用激光L1在从加工对象物2到激光光源10的光路中并未衰减或散射的情况下，可能回到激光光源10。若此返回光入射至输出加工用激光L1的激光光源10，则会导致激光光源10的故障。

图1所示的激光加工装置中，通过利用检测器90检测出检查用激光L2在加工对象物2的表面反射的返回光Lr，而判定为加工用激光L1的返回光入射至激光光源10。即，在加工用激光L1的返回光入射至激光光源10的情况下，检查用激光L2的返回光Lr透过聚光透镜80、输出侧准直透镜70而入射至光波导60的出射面62。然后，从光波导60的入射面61出射的返回光Lr透过耦合透镜50，经光路变更单元40变更光路后，入射至检测器90。图1中，省略加工用激光L1的返回光的图示。

此时，如图3所示那样，检查用激光L2的返回光Lr在光路变更单元40的内部行进。即，返回光Lr的一部分经第二分色镜412反射，且返回光Lr的一部分透过第二分色镜412。以Lr2来表示透过第二分色镜412的透过光。经第二分色镜412反射的返回光Lr的一部分透过第一分色镜411，入射至检测器90。经第二分色镜412反射的其余返回光Lr经第一分色镜411反射。以Lr1来表示经第一分色镜411反射的反射光。

此外，图1所示的激光加工装置中，例示性地示出了光路变更单元40使用一对分色镜的情况，但也可将能变更返回光Lr的光路的其他光学元件用于光路变更单元40。例如，也可使用棱镜或分束器等来构成光路变更单元40。

检测器90具有用于检测所入射的返回光Lr的光接收元件。关于光接收元件，例如使用光电二极管等。

在检测出返回光Lr的情况下，检测器90使从激光光源10的加工用激光L1的输出停止。例如向驱动装置100发送控制信号S，停止激光光源10的驱动电流的供给。通过使加工用激光L1的输出停止，能抑制由返回光所致的激光光源10的故障。

如上文所述那样，图1所示的激光加工装置中，利用检测器90来检测从光波导60的入射面61出射并透过耦合透镜50的返回光Lr。由此，能判定加工用激光L1的返回光是否入射至激光光源10。即，在利用检测器90检测出检查用激光L2的返回光Lr的情况下，判定为加工用激光L1的返回光入射至激光光源10。另一方面，在利用检测器90未检测出检查用激光L2的返回光Lr的情况下，判定为加工用激光L1的返回光并未入射至激光光源10。

图1所示的激光加工装置中，检测从光波导60的入射面61出射后的返回光Lr。即，在激光光源10的附近检测返回光Lr。因此，能以高精度来检测加工用激光L1的返回光是否入射至激光光源10。相对于此，在加工头上设置检测单元等而在加工对象物2的周边检测返回光的方法的情况下，难以准确地检测出返回光是否入射至激光光源10。

如以上所说明那样，根据本发明的实施形态的激光加工装置，能准确地判定来自加工对象物2的返回光是否入射至激光光源10。因此，能抑制在输出加工用激光L1时返回光入射所致的激光光源10的故障。此外，检查用激光L2的功率低，且返回光Lr的检测能在短时间内进行，因此能防止检查用光源20因返回光Lr而发生故障。

在判明了返回光入射至激光光源10的情况下，实施各种对策，并实施加工对象物2的激光加工。例如，实施将加工用激光L1的返回光遮蔽或使其衰减等对策、或变更返回光的光路等对策。

(其他实施形态)

如上文所述那样，本发明是通过实施形态而记载，但不应理解为构成所述公开的一部分内容的论述及图式限定本发明。本领域技术人员将根据所述公开的内容而明确各种代替实施形态、实施例及运用技术。

例如，上文中示出了在检测出检查用激光L2的返回光Lr的情况下实施使加工用激光L1的输出停止的对策的情况，但也可实施其他对策。例如，可遮蔽加工用激光L1，或变更光路。

另外，上文中对将加工用激光L1和检查用激光L2同时照射于加工对象物2并且检测检查用激光L2的返回光Lr的情况进行了说明。但是，也可如图4所示那样，在激光加工之前对加工对象物2仅照射检查用激光L2，检测返回光Lr。此情况下，能在从激光光源10输出加工用激光L1之前，检测出加工用激光L1的返回光入射至激光光源10，能预先实施对策。

此外，上文中示出了使用使加工用激光L1及检查用激光L2准直的输入侧准直透镜30的示例。但是，在从激光光源10或检查用光源20输出经准直的激光的情况等下，也可不配置输入侧准直透镜30。

如此这样，本发明当然包括此处并未记载的各种实施形态等。因此，本发明的技术范围是仅由根据所述说明而妥当的权利要求书的发明特定事项所规定。

Claims

1.一种激光加工装置，其特征在于包括：

激光光源，输出加工用激光；

检查用光源，输出波长与所述加工用激光不同的检查用激光；

光波导，供所述加工用激光及所述检查用激光从入射面入射，且使所述加工用激光及所述检查用激光从出射面向加工对象物出射；以及

检测器，检测所述检查用激光经所述加工对象物反射并从所述光波导的所述出射面入射且从所述入射面出射的返回光。

2.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于：还包括光路变更单元，所述光路变更单元是配置在所述检查用光源与所述光波导的所述入射面之间，变更所述返回光的光路，

从所述光波导的所述入射面出射的所述返回光通过所述光路变更单元变更光路而入射至所述检测器。

3.根据权利要求2所述的激光加工装置，其特征在于：所述光路变更单元是使用所述加工用激光的波长的光透过，且所述检查用激光及所述返回光的波长的光的一部分反射且一部分透过的光学元件来构成。

4.根据权利要求3所述的激光加工装置，其特征在于：所述光学元件为一对分色镜。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的激光加工装置，其特征在于：所述检测器在检测出所述返回光的情况下，使从所述激光光源的所述加工用激光的输出停止。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的激光加工装置，其特征在于：还包括耦合透镜，所述耦合透镜将所述加工用激光及所述检查用激光与所述光波导耦合，

检测透过所述耦合透镜后的所述返回光。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的激光加工装置，其特征在于：还包括多个输入侧准直透镜，所述输入侧准直透镜使刚从所述激光光源输出后的所述加工用激光及刚从所述检查用光源输出后的所述检查用激光分别准直。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的激光加工装置，其特征在于：还包括输出侧准直透镜，所述输出侧准直透镜使从所述光波导的所述出射面出射的所述加工用激光及所述检查用激光准直。