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JP2010188368A - Optical fiber transmission monitoring system, and laser beam machine - Google Patents

Optical fiber transmission monitoring system, and laser beam machine Download PDF

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JP2010188368A
JP2010188368A JP2009033811A JP2009033811A JP2010188368A JP 2010188368 A JP2010188368 A JP 2010188368A JP 2009033811 A JP2009033811 A JP 2009033811A JP 2009033811 A JP2009033811 A JP 2009033811A JP 2010188368 A JP2010188368 A JP 2010188368A
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JP
Japan
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light
laser
optical fiber
monitor
output
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Pending
Application number
JP2009033811A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuyuki Abe
康幸 阿部
Hironobu Tsurumi
浩延 鶴見
Kazuaki Mizoo
和明 溝尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Miyachi Technos Corp
Original Assignee
Miyachi Technos Corp
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Application filed by Miyachi Technos Corp filed Critical Miyachi Technos Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To instantaneously perform safety measures without any substantial time delay with a simple configuration and in high monitoring precision and reliability in the occurrence of abnormality of an optical fiber transmission system in a laser beam machine of an optical fiber transmission system. <P>SOLUTION: The laser beam machining apparatus comprises, in a simultaneous bisected optical fiber transmission system, a laser generator 12, a branching unit 14, an incident unit 16, optical fibers 18(1), 18(2), exit units 20(1), 20(2), and a controller 22, comprising in addition an optical fiber transmission monitoring section 24 that performs normal monitoring and abnormality detection of the optical fiber transmission system including the optical fibers 18(1), 18(2). The optical fiber transmission monitoring section 24 is composed of a monitoring light source 50, an optical superimposing unit 52, optical separating units 54(1), 54(2), optical detectors 56(1), 56(2), and an interlocking mechanism 58. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、被加工物にレーザ光を照射して所望のレーザ加工を施すレーザ加工装置に係り、特にレーザ発生部から出射ユニットまで光ファイバを介してレーザ光を伝送する光ファイバ伝送方式のレーザ加工装置に関する。   The present invention relates to a laser processing apparatus that performs desired laser processing by irradiating a workpiece with laser light, and in particular, an optical fiber transmission type laser that transmits laser light through an optical fiber from a laser generator to an emission unit. It relates to a processing apparatus.

レーザ加工装置は、基本構成として、加工用のレーザ光を発生するレーザ発生部と、加工用レーザ光を被加工物に向けて集光照射する出射ユニットと、レーザ発生部から出射ユニットまでレーザ光を伝送するためのレーザ伝送光学系とを有する。   As a basic configuration, a laser processing apparatus includes a laser generation unit that generates a processing laser beam, an emission unit that focuses and irradiates the processing laser beam toward a workpiece, and a laser beam from the laser generation unit to the emission unit. A laser transmission optical system.

レーザ伝送光学系に光ファイバを使用する光ファイバ伝送方式は、レーザ発振部と出射ユニットとをそれぞれ任意の場所に設置または配置できるので、レーザ加工の多種多様な生産ラインや用途にフレキシブルに適応できるという利点がある。   An optical fiber transmission system that uses an optical fiber in a laser transmission optical system can be installed or placed at any place in the laser oscillation section and the emission unit, so it can be flexibly adapted to various production lines and applications of laser processing. There is an advantage.

一般に、光ファイバ伝送方式のレーザ加工に用いられる伝送用の光ファイバは、たとえば金属製スパイラル管等といった可撓性保護管で覆われてはいるが、光ファイバが工場内または作業場等で任意に曲げられ、あるいは外力や衝撃を受けて、破断や破損を生ずることがある。光ファイバが破断または破損したならば、レーザ発生部より出力された加工用レーザ光が出射ユニットまで正常に伝送されず、所望のレーザ加工が行えなくなるのはもちろんである。しかし、それよりも格段に重要なことは、光ファイバの破断・破損箇所から加工用レーザ光が漏れて保護管を加熱し、最悪の場合は保護管の外へ漏れる危険性を十全に阻止することである。特に、最近のレーザ加工では、高出力の加工用レーザ光が多用されてきているので、レーザ伝送用の光ファイバの破断・破損に対する安全対策は最重要項目の一つになっている。   In general, an optical fiber for transmission used in laser processing of an optical fiber transmission system is covered with a flexible protective tube such as a metal spiral tube, but the optical fiber can be arbitrarily used in a factory or a work place. It may be bent or receive external force or impact to cause breakage or damage. Of course, if the optical fiber is broken or damaged, the laser beam for processing output from the laser generator is not normally transmitted to the emission unit, and the desired laser processing cannot be performed. However, what is more important than that is that the laser beam for processing leaks from the breakage or breakage of the optical fiber and heats the protective tube. In the worst case, the risk of leaking out of the protective tube is completely prevented. It is to be. Particularly in recent laser processing, since high-power processing laser light has been frequently used, safety measures against breakage and breakage of an optical fiber for laser transmission have become one of the most important items.

したがって、レーザ加工装置の稼動中にレーザ伝送用の光ファイバが破断または破損したときはレーザ発生部のレーザ出力動作を直ちに停止させ、レーザ加工装置が運転を休止している間に該光ファイバが破断または破損したときはレーザ発生部のレーザ出力動作を中止させる監視ないし安全装置が必要とされる。   Accordingly, when the optical fiber for laser transmission is broken or damaged during the operation of the laser processing apparatus, the laser output operation of the laser generator is immediately stopped, and the optical fiber is disconnected while the operation of the laser processing apparatus is suspended. A monitoring or safety device is required to stop the laser output operation of the laser generator when it breaks or breaks.

当初、この種の監視装置は、出射ユニット内に光学レンズ等から生じる加工用レーザ光の反射光または漏れ光を受光して光電変換する光検出器を備え、該光検出器の受光量が電気的基準レベル以上であれば光ファイバは破断していないと判定し、該光検出器の受光量が電気的基準レベル以下であれば光ファイバは破断していると判定する技術を用いていた。しかしながら、この方式は、加工用レーザ光の出力が相当低い場合に、光ファイバが実際には破断していなくても、光検出器の受光量が基準レベル以下であれば、光ファイバは破断しているとの誤った判断をするおそれがあり、モニタリングの精度ないし信頼性が低かった。   Initially, this type of monitoring apparatus includes a photodetector that photoelectrically converts reflected light or leakage light of a processing laser beam generated from an optical lens or the like in an emission unit, and the amount of light received by the photodetector is electrical. If the optical reference level is equal to or higher than the reference level, it is determined that the optical fiber is not broken. If the amount of light received by the photodetector is equal to or lower than the electric reference level, the optical fiber is determined to be broken. However, in this method, when the output of the processing laser beam is considerably low, the optical fiber breaks if the amount of light received by the photodetector is below the reference level even if the optical fiber is not actually broken. The monitoring accuracy and reliability were low.

今日では、加工用レーザ光とは別に破断検出専用のモニタ光を使用するのが通例になっている。モニタ光を用いる光ファイバ破断検査装置は、加工用レーザ光を伝送するための本来の光ファイバに添わせてモニタ専用の光ファイバを設ける第1の方式(たとえば特許文献1)か、あるいはモニタ光を加工用レーザ光と重畳してレーザ加工用の光ファイバ内を伝搬させる第2の方式(たとえば特許文献2)のどちらかに分類される。   Nowadays, it is a common practice to use monitor light dedicated to breakage detection separately from the processing laser light. The optical fiber breakage inspection apparatus using monitor light is a first method (for example, Patent Document 1) in which a dedicated optical fiber is provided along with the original optical fiber for transmitting the processing laser light, or monitor light. Is superposed on the laser beam for processing and propagated in the optical fiber for laser processing (for example, Patent Document 2).

上記第1の方式は、モニタ光用の光源と光検出器とを用いてモニタ光がモニタ専用の光ファイバ内を正常に伝搬するか否かを検査し、正常に伝搬しなければモニタ専用の光ファイバがレーザ加工用光ファイバと一緒に破断しているとみなすものである。   In the first method, a monitor light source and a photodetector are used to check whether the monitor light propagates normally in the optical fiber dedicated to the monitor. It is assumed that the optical fiber is broken together with the optical fiber for laser processing.

上記第2の方式を採用する従来の検査装置においては、モニタ光を加工用レーザ光と重畳して光ファイバ内を伝搬させ、光ファイバの一端面に入射する直前のモニタ光を第1の光検出器により光電変換するとともに、光ファイバの他端面から出た直後のモニタ光を第2の光検出器により光電変換する。そして、比較判定部が、第1および第2の光検出器からの双方の検出信号の比率を演算し、その演算結果を基準値と比較して、比較誤差が許容範囲内に収まっていれば光ファイバは破断していないと判定し、比較誤差が許容範囲外であれば光ファイバは破断していると判定する。そして、制御部が、比較判定部で得られる判定結果を基に、光ファイバが破断していないときは加工用レーザ発振部の電源を通常または予定通りに動作させ、光ファイバが破断しているときは該レーザ電源の動作を中止または停止させるようにしている。   In the conventional inspection apparatus that employs the second method, the monitor light is superimposed on the processing laser light to propagate through the optical fiber, and the monitor light immediately before entering the one end surface of the optical fiber is the first light. While the photoelectric conversion is performed by the detector, the monitor light immediately after coming out from the other end face of the optical fiber is photoelectrically converted by the second photodetector. Then, the comparison / determination unit calculates the ratio of both detection signals from the first and second photodetectors, compares the calculation result with a reference value, and the comparison error is within an allowable range. It is determined that the optical fiber is not broken, and if the comparison error is outside the allowable range, it is determined that the optical fiber is broken. Then, based on the determination result obtained by the comparison determination unit, when the optical fiber is not broken, the control unit operates the power source of the processing laser oscillation unit normally or as planned, and the optical fiber is broken. Sometimes, the operation of the laser power source is stopped or stopped.

特開2000−422771JP2000-422771 特開平2−258185JP-A-2-258185

従来の光ファイバ破断検査装置において、上記第1の方式は、モニタ専用光ファイバの付設が大掛かりで煩雑になることと、モニタ専用光ファイバとレーザ加工用光ファイバとが常に一緒に破断するとは限らず、モニタリングの信頼性が低いことが実用上の大きな不利点になっている。   In the conventional optical fiber breakage inspection apparatus, the first method has a large and complicated installation of the monitor-dedicated optical fiber, and the monitor-dedicated optical fiber and the laser processing optical fiber are not always broken together. In addition, low monitoring reliability is a major practical disadvantage.

一方、上記第2の方式を採用する従来装置は、モニタ専用光ファイバが不要であるがために構成が簡易であり、かつ加工用光ファイバの破断を直接検出するのでモニタリング精度は高い。しかしながら、光ファイバが破断した時に、第2の光検出器の出力信号が変化してからレーザ電源の動作を停止させるまでに、比較判定部の演算処理と制御部の命令処理とに相応の時間を要するために、一定(通常数μ秒以上)の時間遅れがあり、この時間遅れの間に光ファイバの破断箇所から加工用レーザ光が漏れるおそれがある。つまり、安全装置としての動作速度に課題がある。また、周囲または外部から受けるノイズ等の影響で比較判定部あるいは制御部が誤動作あるいは暴走をするリスクもあり、安全装置としての絶対的確実性および信頼性が低いという一面もある。   On the other hand, the conventional apparatus adopting the second method has a simple configuration because it does not require a monitor-dedicated optical fiber, and has high monitoring accuracy because it directly detects the breakage of the processing optical fiber. However, when the optical fiber breaks, a time corresponding to the arithmetic processing of the comparison determination unit and the command processing of the control unit from when the output signal of the second photodetector changes until the operation of the laser power supply is stopped. Therefore, there is a certain time delay (usually several μs or more), and the processing laser light may leak from the broken portion of the optical fiber during this time delay. That is, there is a problem in the operation speed as a safety device. In addition, there is a risk that the comparison / determination unit or the control unit may malfunction or run away due to the influence of noise or the like received from the outside or the outside, and there is also one aspect that absolute reliability and reliability as a safety device are low.

本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、光ファイバ伝送方式において、構成が簡易でモニタリング精度および信頼性が高く、光ファイバ伝送系の異常発生時に実質的な時間遅れを伴わずに安全措置の動作を瞬時に行える高い光ファイバ伝送系監視装置およびレーザ加工装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art. In an optical fiber transmission system, the configuration is simple, the monitoring accuracy and reliability are high, and the optical fiber transmission system is substantially effective when an abnormality occurs. An object of the present invention is to provide a high optical fiber transmission system monitoring apparatus and a laser processing apparatus capable of instantaneously performing a safety measure operation without a significant time delay.

上記の目的を達成するために、本発明の第1の観点における光ファイバ伝送系監視装置は、レーザ発生部より出力された加工用のレーザ光を光ファイバに通して出射ユニットまで伝送し、前記出射ユニットより前記レーザ光を被加工物に集光照射して所望のレーザ加工を行うレーザ加工装置において光ファイバ伝送系の正常監視および異常検出を行なう光ファイバ伝送系監視装置であって、前記加工用レーザ光と異なる波長のモニタ光を生成するモニタ光源と、前記モニタ光源からの前記モニタ光を前記加工用レーザ光に重畳させて前記光ファイバの入射端面に入射させる光重畳器と、前記光ファイバの出射端面より出た前記モニタ光の少なくとも一部を前記加工用レーザ光から分離する光分離器と、前記光分離器からの光を受光して光電変換により電気信号に変換し、受光量が所定の閾値よりも高いときは第1のモニタ信号を出力し、受光量が前記閾値よりも低いときは第2のモニタ信号を出力する光検出部と、前記光検出部の出力端子に電気的に直結され、前記モニタ光源が前記モニタ光を生成している期間中に、前記光検出部より前記第1のモニタ信号が出力されている時は前記レーザ発生部のレーザ出力動作を許可し、または継続させ、前記光検出部より前記第2のモニタ信号が出力されている時は前記レーザ発生部のレーザ出力動作を禁止し、または停止させるインターロック機構とを有する。   In order to achieve the above object, an optical fiber transmission system monitoring apparatus according to the first aspect of the present invention transmits a processing laser beam output from a laser generator to an emission unit through an optical fiber, An optical fiber transmission system monitoring apparatus that performs normal monitoring and abnormality detection of an optical fiber transmission system in a laser processing apparatus that performs desired laser processing by condensing and irradiating the workpiece with the laser beam from an emission unit, A monitor light source for generating monitor light having a wavelength different from that of the laser light for light, a light superimposing device for superimposing the monitor light from the monitor light source on the laser light for processing and making it incident on an incident end face of the optical fiber, and the light A light separator that separates at least a part of the monitor light emitted from the output end face of the fiber from the processing laser light; and a photoelectric converter that receives light from the light separator. A light detection unit that outputs an electrical signal, outputs a first monitor signal when the amount of received light is higher than a predetermined threshold, and outputs a second monitor signal when the amount of received light is lower than the threshold; The laser is electrically connected to the output terminal of the light detection unit, and the first monitor signal is output from the light detection unit while the monitor light source is generating the monitor light. An interlock mechanism for permitting or continuing the laser output operation of the generator, and prohibiting or stopping the laser output operation of the laser generator when the second monitor signal is output from the light detector And have.

本発明の第2の観点における光ファイバ伝送系監視装置は、制御部の制御の下で動作するレーザ発生部より出力された加工用のレーザ光を光ファイバに通して出射ユニットまで伝送し、前記出射ユニットより前記レーザ光を被加工物に集光照射して所望のレーザ加工を行うレーザ加工装置において光ファイバ伝送系の正常監視および異常検出を行なう光ファイバ伝送系監視装置であって、前記加工用レーザ光と異なる波長のモニタ光を生成するモニタ光源と、前記モニタ光源からの前記モニタ光を前記加工用レーザ光に重畳させて前記光ファイバの入射端面に入射させる光重畳器と、前記光ファイバの出射端面より出た前記モニタ光の少なくとも一部を前記加工用レーザ光から分離する光分離器と、前記光分離器からの光を受光して光電変換により電気信号に変換し、受光量が所定の閾値よりも高いときは第1のモニタ信号を出力し、受光量が前記閾値よりも低いときは第2のモニタ信号を出力する光検出部と、前記光検出部の出力端子に電気的に直結され、前記モニタ光源が前記モニタ光を生成している期間中に、前記光検出部より前記第1のモニタ信号が出力されている時は前記レーザ発生部の制御を前記制御部に任せ、前記光検出部より前記第2のモニタ信号が出力されている時は前記制御部に優先して強制的に前記レーザ発生部のレーザ出力動作を禁止し、または停止させるインターロック機構とを有する。   An optical fiber transmission system monitoring device according to a second aspect of the present invention transmits a processing laser beam output from a laser generator operating under the control of a controller through an optical fiber to an emission unit, An optical fiber transmission system monitoring apparatus that performs normal monitoring and abnormality detection of an optical fiber transmission system in a laser processing apparatus that performs desired laser processing by condensing and irradiating the workpiece with the laser beam from an emission unit, A monitor light source for generating monitor light having a wavelength different from that of the laser light for light, a light superimposing device for superimposing the monitor light from the monitor light source on the laser light for processing and making it incident on an incident end face of the optical fiber, and the light A light separator that separates at least a part of the monitor light emitted from the output end face of the fiber from the processing laser light; and photoelectric conversion by receiving light from the light separator A light detection unit that converts the signal into an electrical signal, outputs a first monitor signal when the amount of received light is higher than a predetermined threshold, and outputs a second monitor signal when the amount of received light is lower than the threshold; The laser is electrically connected to the output terminal of the light detection unit, and the first monitor signal is output from the light detection unit while the monitor light source is generating the monitor light. The control of the generation unit is left to the control unit, and when the second monitor signal is output from the light detection unit, the laser output operation of the laser generation unit is forcibly prohibited in preference to the control unit. Or an interlock mechanism for stopping.

本発明の第3の観点におけるレーザ加工装置は、加工用のレーザ光を発生するレーザ発生部と、前記レーザ発生部で生成された前記加工用レーザ光をレーザ加工場所まで伝送するための光ファイバと、前記レーザ加工場所に設置または配置され、前記光ファイバの出射端面より出た前記加工用レーザ光を被加工物に集光照射する出射ユニットと、前記加工用レーザ光と波長の異なるモニタ光を生成するモニタ光源と、前記モニタ光源からの前記モニタ光を前記加工用レーザ光に重畳させて前記光ファイバの入射端面に入射させる光重畳器と、前記光ファイバの出射端面より出た前記モニタ光の少なくとも一部を前記加工用レーザ光から分離する光分離器と、前記光分離器からの光を受光して光電変換により電気信号に変換し、受光量が所定の閾値よりも高いときは第1のモニタ信号を出力し、受光量が前記閾値よりも低いときは第2のモニタ信号を出力する光検出部と、前記光検出部の出力端子に電気的に直結され、前記モニタ光源が前記モニタ光を生成している期間中に、前記光検出部より前記第1のモニタ信号が出力されている時は前記レーザ発生部のレーザ出力動作を許可し、または継続させ、前記光検出部より前記第2のモニタ信号が出力されている時は前記レーザ発生部のレーザ出力動作を禁止し、または停止させるインターロック機構とを有する。   A laser processing apparatus according to a third aspect of the present invention includes a laser generating unit that generates a processing laser beam, and an optical fiber for transmitting the processing laser beam generated by the laser generating unit to a laser processing site. An emission unit that is installed or arranged at the laser processing location and that condenses and irradiates the workpiece with the processing laser light emitted from the output end face of the optical fiber, and monitor light having a wavelength different from that of the processing laser light. A monitor light source for generating light, an optical superimposer for superimposing the monitor light from the monitor light source on the laser beam for processing and entering the incident end face of the optical fiber, and the monitor exiting from the exit end face of the optical fiber A light separator that separates at least a part of the light from the processing laser light; and the light from the light separator is received and converted into an electrical signal by photoelectric conversion; A first monitor signal is output when the value is higher than the threshold value, and a second monitor signal is output when the amount of received light is lower than the threshold value. The light detection unit is electrically connected directly to the output terminal of the light detection unit. During the period when the monitor light source is generating the monitor light, the laser generation operation is permitted or continued when the first monitor signal is output from the light detection unit. And an interlock mechanism for prohibiting or stopping the laser output operation of the laser generator when the second monitor signal is output from the light detector.

また、本発明の第4の観点におけるレーザ加工装置は、加工用のレーザ光を発生するレーザ発生部と、前記レーザ発生部の動作を制御する制御部と、前記レーザ発生部で生成された前記加工用レーザ光をレーザ加工場所まで伝送するための光ファイバと、前記レーザ加工場所に設置または配置され、前記光ファイバの出射端面より出た前記加工用レーザ光を被加工物に集光照射する出射ユニットと、前記加工用レーザ光と波長の異なるモニタ光を生成するモニタ光源と、前記モニタ光源からの前記モニタ光を前記加工用レーザ光に重畳させて前記光ファイバの入射端面に入射させる光重畳器と、前記光ファイバの出射端面より出た前記モニタ光の少なくとも一部を前記加工用レーザ光から分離する光分離器と、前記光分離器からの光を受光して光電変換により電気信号に変換し、受光量が所定の閾値よりも高いときは第1のモニタ信号を出力し、受光量が前記閾値よりも低いときは第2のモニタ信号を出力する光検出部と、前記光検出部の出力端子に電気的に直結され、前記モニタ光源が前記モニタ光を生成している期間中に、前記光検出部より前記第1のモニタ信号が出力されている時は前記レーザ発生部の制御を前記制御部に任せ、前記光検出部より前記第2のモニタ信号が出力されている時は前記制御部に優先して強制的に前記レーザ発生部のレーザ出力動作を禁止し、または停止させるインターロック機構とを有する。   A laser processing apparatus according to a fourth aspect of the present invention includes a laser generator that generates a laser beam for processing, a control unit that controls the operation of the laser generator, and the laser generator generated by the laser generator. An optical fiber for transmitting the processing laser beam to the laser processing site, and the processing laser beam installed or arranged at the laser processing site and emitted from the emission end face of the optical fiber is focused and irradiated on the workpiece. An emission unit, a monitor light source that generates monitor light having a wavelength different from that of the processing laser light, and light that is incident on the incident end face of the optical fiber by superimposing the monitor light from the monitor light source on the processing laser light A superimposer, a light separator for separating at least a part of the monitor light emitted from the output end face of the optical fiber from the processing laser light, and receiving light from the light separator; Photodetector that converts an electrical signal by photoelectric conversion, outputs a first monitor signal when the amount of received light is higher than a predetermined threshold, and outputs a second monitor signal when the amount of received light is lower than the threshold And when the first monitor signal is output from the light detection unit while the monitor light source is generating the monitor light, and is electrically connected directly to the output terminal of the light detection unit. The control of the laser generation unit is left to the control unit, and when the second monitor signal is output from the light detection unit, the laser generation operation of the laser generation unit is forcibly given priority over the control unit. And an interlock mechanism for prohibiting or stopping.

本発明の光ファイバ破断検査装置またはレーザ加工装置においては、加工用レーザ光と異なる波長を有するモニタ光を加工用レーザ光に重畳させて光ファイバに通し、出射ユニット側で光分離器によりモニタ光を加工用レーザ光から分離する。光検出部は、光分離器により分離された光を受光して、受光量が所定の閾値よりも高いときは第1のモニタ信号を出力し、受光量が閾値よりも低いときは第2のモニタ信号を出力する。   In the optical fiber break inspection apparatus or laser processing apparatus of the present invention, monitor light having a wavelength different from that of the processing laser light is superimposed on the processing laser light and passed through the optical fiber, and is monitored by the optical separator on the output unit side. Is separated from the processing laser beam. The light detection unit receives the light separated by the light separator and outputs a first monitor signal when the amount of received light is higher than a predetermined threshold, and the second when the amount of received light is lower than the threshold. Output monitor signal.

インターロック機構は、モニタ光源がモニタ光を生成している期間中に動作可能状態となり、光検出部の出力信号に応動して、光検出部より第1のモニタ信号が出力されている時はレーザ発生部のレーザ出力動作を許可し、または継続させ(あるいはレーザ発生部の制御を制御部に任せ)、光検出部より第2のモニタ信号が出力されている時はレーザ発生部のレーザ出力動作を禁止し、または停止させる(あるいは制御部に優先して強制的にレーザ発生部のレーザ出力動作を禁止し、または停止させる)。   The interlock mechanism is in an operable state during a period in which the monitor light source is generating monitor light, and when the first monitor signal is output from the light detection unit in response to the output signal of the light detection unit. When the laser output operation of the laser generator is permitted or continued (or the control of the laser generator is left to the controller) and the second monitor signal is output from the light detector, the laser output of the laser generator The operation is prohibited or stopped (or the laser output operation of the laser generation unit is forcibly prohibited or stopped in preference to the control unit).

インターロック機構は、レーザ発生部のレーザ出力動作を強制的に禁止し、または停止させるために、レーザ発生部の電源(好ましくは一次電源)および/または光学シャッタの駆動部に接続される。   The interlock mechanism is connected to a power source (preferably a primary power source) of the laser generating unit and / or a driving unit of the optical shutter in order to forcibly prohibit or stop the laser output operation of the laser generating unit.

このように、光ファイバ伝送系に異常が発生した時、典型的には光ファイバが破断または破損した時は、光検出部の出力信号(第2のモニタ信号)に応動してインターロック機構がレーザ発生部のレーザ出力動作を停止させる。このインターロック動作に伴う時間遅れは実質的にインターロック機構ないしレーザ発生部内のスイッチング時間のみであり、制御部の処理(演算処理や命令処理等)を介在させない。したがって、異常発生時には実質的な時間遅れを伴わずに、安全措置の動作を瞬時に行うことが可能であり、光ファイバの破断箇所から加工用レーザ光が漏出する危険性を十全に阻止または回避することができる。   As described above, when an abnormality occurs in the optical fiber transmission system, typically, when the optical fiber is broken or broken, the interlock mechanism operates in response to the output signal (second monitor signal) of the light detection unit. The laser output operation of the laser generator is stopped. The time delay associated with the interlock operation is substantially only the interlock mechanism or the switching time in the laser generator, and does not involve the processing of the controller (arithmetic processing, command processing, etc.). Therefore, when an abnormality occurs, it is possible to perform the operation of the safety measure instantaneously without causing a substantial time delay, and the risk of processing laser light leaking from the broken part of the optical fiber is sufficiently prevented or It can be avoided.

また、本発明のインターロック機構は、比較演算処理や命令処理を行う電子回路あるいはソフトウェアを搭載しないので、ノイズ等の影響で誤動作や暴走を起こすおそれはなく、信頼性の高い安全装置を提供する。   Further, since the interlock mechanism of the present invention does not include an electronic circuit or software for performing comparison operation processing or instruction processing, there is no risk of malfunction or runaway due to noise or the like, and a highly reliable safety device is provided. .

本発明の好適な一態様によれば、モニタ光のビーム径を所望の口径に制限するためのアパーチャが光分離器と光検出部との間に配置される。このアパーチャは、光分離器により分離されたモニタ光の光線束のうち光ファイバのコアを伝播してきた光軸付近の部分、好ましくはパワー密度の集中する中心部分を抽出して光検出部に受光させる役目を担っている。アパーチャの口径は、光ファイバのコア径と略同一であるのが通常最も好ましく、それより小さな口径も好ましい。   According to a preferred aspect of the present invention, an aperture for limiting the beam diameter of the monitor light to a desired aperture is disposed between the light separator and the light detection unit. This aperture extracts the portion near the optical axis that propagates through the core of the optical fiber, preferably the central portion where the power density is concentrated, out of the light bundle of the monitor light separated by the light separator, and receives the light at the light detecting portion. Have a role to let you. The aperture diameter is usually most preferably the same as the core diameter of the optical fiber, and smaller apertures are also preferred.

このように光分離器と光検出部との間に上記のようなピンホールのアパーチャを設けることにより、光ファイバ伝送系が正常である時に、光分離器より取り出されたモニタ光の光線束のうちパワー密度の集中する中心部分のみを光検出部に受光させることができる。そして、そのときの光検出部の受光量が閾値つまり最小受光感度を僅かだけ超えるように調整する。この光量調整のために、光分離器により分離された光の光強度を減衰させる光減衰器を光分離器と光検出部との間に配置する構成も好ましい。   Thus, by providing the above-described pinhole aperture between the light separator and the light detection unit, when the optical fiber transmission system is normal, the light flux of the monitor light extracted from the light separator is reduced. Of these, only the central portion where the power density is concentrated can be received by the light detection unit. Then, the amount of light received by the light detection unit at that time is adjusted so as to slightly exceed the threshold, that is, the minimum light receiving sensitivity. In order to adjust the light amount, a configuration in which an optical attenuator for attenuating the light intensity of the light separated by the optical separator is disposed between the optical separator and the light detection unit is also preferable.

かかる構成によれば、たとえば光ファイバが破断した時は、瞬時かつ確実に光検出部の受光量が閾値を割ることとなり、それによって光検出部の出力信号が第1のモニタ信号から第2のモニタ信号に切り換わり、これに応動してインターロック機構がレーザ発生部にインターロックをかけてレーザ出力動作を強制的に禁止し、または強制的に停止させる。   According to this configuration, for example, when the optical fiber is broken, the amount of light received by the light detection unit instantaneously and reliably divides the threshold value, so that the output signal of the light detection unit is changed from the first monitor signal to the second monitor signal. In response to this, the interlocking mechanism interlocks the laser generator to forcibly prohibit or stop the laser output operation.

また、別の好適な一態様においては、インターロック機構が、光検出器の出力端子に接続された入力回路と、レーザ発振部の電源に接続された出力回路とを有するリレーを含む。この場合、好ましくは、上記リレーが電磁リレーからなり、入力回路に電磁コイルを設け、出力回路に接点部を設ける。   In another preferred embodiment, the interlock mechanism includes a relay having an input circuit connected to the output terminal of the photodetector and an output circuit connected to the power supply of the laser oscillation unit. In this case, the relay is preferably an electromagnetic relay, an electromagnetic coil is provided in the input circuit, and a contact portion is provided in the output circuit.

また、別の好適な一態様においては、レーザ加工装置の主電源スイッチがオンになっている期間中に、所定の電源電圧がモニタ光源およびインターロック機構に同時に供給される。   In another preferred embodiment, a predetermined power supply voltage is simultaneously supplied to the monitor light source and the interlock mechanism while the main power switch of the laser processing apparatus is on.

本発明の光ファイバ伝送系監視装置またはレーザ加工装置によれば、上記のような構成および作用により、光ファイバ伝送方式において、構成が簡易でモニタリングの精度および信頼性が高く、光ファイバ伝送系の異常発生時に実質的な時間遅れを伴わずに安全措置の動作を瞬時に行うことができる。   According to the optical fiber transmission system monitoring apparatus or laser processing apparatus of the present invention, with the above-described configuration and operation, in the optical fiber transmission system, the configuration is simple and the monitoring accuracy and reliability are high. When an abnormality occurs, the operation of the safety measure can be instantaneously performed without a substantial time delay.

本発明の一実施形態における光ファイバ伝送系監視装置およびレーザ加工装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the optical fiber transmission system monitoring apparatus and laser processing apparatus in one Embodiment of this invention. 実施形態の装置における光検出器周りの光学系の好適な実施例を示す側面図である。It is a side view which shows the suitable Example of the optical system around the photodetector in the apparatus of embodiment. 実施形態の装置における光検出器およびインターロック機構の一実施例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows one Example of the photodetector and interlock mechanism in the apparatus of embodiment. 実施形態の装置における光検出器およびインターロック機構の別の実施例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows another Example of the photodetector and interlock mechanism in the apparatus of embodiment.

以下、添付図を参照して本発明の好適な実施の形態を説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1に、本発明の一実施形態における光ファイバ伝送系監視装置を組み込んだレーザ加工装置の構成を示す。このレーザ加工装置は、同時多分岐たとえば同時2分岐の光ファイバ伝送方式を用いて、所望のレーザ加工場所に設置されている2台の加工ステージ10(1),10(2)上で同時に2個の被加工物W(1),W(2)に同一または同種のレーザ加工たとえばレーザ溶接を施す多点同時加工型のシステム形態を採っている。   FIG. 1 shows the configuration of a laser processing apparatus incorporating an optical fiber transmission system monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention. This laser processing apparatus uses a simultaneous multi-branch, for example, a simultaneous two-branch optical fiber transmission system, to perform two simultaneous operations on two processing stages 10 (1) and 10 (2) installed at a desired laser processing location. A multi-point simultaneous machining type system configuration is employed in which the same or the same kind of laser processing, for example, laser welding, is performed on the workpieces W (1) and W (2).

このレーザ加工装置は、主たる構成として、レーザ発生部12、分岐ユニット14、入射ユニット16、光ファイバ18(1),18(2)、出射ユニット20(1),20(2)および制御部22に加えて、光ファイバ18(1),18(2)を含む光ファイバ伝送系の正常監視および異常検出を行う光ファイバ伝送系監視部24を備えている。   The laser processing apparatus mainly includes a laser generator 12, a branch unit 14, an incident unit 16, optical fibers 18 (1) and 18 (2), emission units 20 (1) and 20 (2), and a controller 22. In addition, an optical fiber transmission system monitoring unit 24 that performs normal monitoring and abnormality detection of the optical fiber transmission system including the optical fibers 18 (1) and 18 (2) is provided.

レーザ発生部12は、電光変換により加工用の原レーザ光LBを生成する電光変換部26と、この電光変換部26に駆動電流ILDを供給するレーザ電源28とを有している。電光変換部26は、たとえばファイバカップリングLDからなり、LDユニット30とレーザ光取り出し用の光ファイバ32とを有している。LDユニット30は、1つまたは複数のLDアレイを有し、レーザ電源28より所要のLD駆動電流ILDを供給(注入)されて、たとえば波長915nmの高出力LD光を加工用の原レーザ光LBとして生成する。取り出し用光ファイバ32は、たとえばステップインデックス(SI)型の光ファイバであり、その出射端面より原レーザ光LBを出射する。取り出し用光ファイバ32の出射端面より一定の広がり角で出射された原レーザ光LBは、コリメートレンズ34により平行光にコリメートされてから、分岐ユニット14に入る。 The laser generation unit 12 includes an electro-optic conversion unit 26 that generates an original laser beam LB for processing by electro-optic conversion, and a laser power source 28 that supplies a drive current I LD to the electro-optic conversion unit 26. The electro-optic conversion unit 26 is made of, for example, a fiber coupling LD, and includes an LD unit 30 and an optical fiber 32 for extracting laser light. The LD unit 30 has one or a plurality of LD arrays, and is supplied (injected) with a required LD drive current I LD from the laser power supply 28. For example, a high-power LD light having a wavelength of 915 nm is processed as an original laser light. Generate as LB. The extraction optical fiber 32 is, for example, a step index (SI) type optical fiber, and emits the original laser beam LB from its emission end face. The original laser beam LB emitted from the emission end face of the extraction optical fiber 32 with a constant spread angle is collimated into parallel light by the collimating lens 34 and then enters the branch unit 14.

図示の構成例では、レーザ発生部12の取り出し用光ファイバ32の途中に光学シャッタ33を設けている。この光学シャッタ33は、シャッタ駆動部35によって開閉駆動される。   In the illustrated configuration example, an optical shutter 33 is provided in the middle of the take-out optical fiber 32 of the laser generator 12. The optical shutter 33 is driven to open and close by a shutter drive unit 35.

分岐ユニット14は、約50/50の分岐比を有する初段の部分反射透過ミラーまたはビームスプリッタ36と、次段の全反射ミラーまたは折り返しミラー38とを有している。ビームスプリッタ36は、原レーザ光LBの波長に対して透過率が約50%で反射率が約50%のコーティング膜を有しており、取り出し用光ファイバ32の光軸の延長上に45度の傾きで配置されている。コリメートレンズ34よりビームスプリッタ36に入射した原レーザ光LBのうち、約半分LB(1)はそこを透過してまっすぐ通過し、残りの約半分LB(2)はそこで反射して光路を直角に曲げる。   The branching unit 14 includes a first-stage partially reflecting / transmitting mirror or beam splitter 36 having a branching ratio of about 50/50, and a next-stage total reflecting mirror or folding mirror 38. The beam splitter 36 has a coating film having a transmittance of about 50% and a reflectance of about 50% with respect to the wavelength of the original laser beam LB, and is 45 degrees on the extension of the optical axis of the optical fiber 32 for extraction. It is arranged with the inclination of. Of the original laser beam LB incident on the beam splitter 36 from the collimator lens 34, about half LB (1) passes through and passes straight through, and the remaining half LB (2) reflects there to reflect the optical path at a right angle. Bend.

透過光つまり第1の分岐レーザ光LB(1)は、入射ユニット16の第1の集光レンズ40を通って第1の光ファイバ18(1)の一端面(入射端面)に集光入射する。一方、反射光つまり第2の分岐レーザ光LB(2)は、折り返しミラー38で全反射して光路を第1の分岐レーザ光LB(1)の光路と平行にしてから入射ユニット16の第2の集光レンズ42を通って第2の光ファイバ18(2)の一端面(入射端面)に集光入射する。   The transmitted light, that is, the first branched laser beam LB (1) passes through the first condenser lens 40 of the incident unit 16 and is condensed and incident on one end face (incident end face) of the first optical fiber 18 (1). . On the other hand, the reflected light, that is, the second branched laser beam LB (2) is totally reflected by the folding mirror 38, and the optical path is made parallel to the optical path of the first branched laser beam LB (1). Through the condensing lens 42 and converges and enters one end face (incident end face) of the second optical fiber 18 (2).

第1および第2の光ファイバ18(1),18(2)は、たとえばSI型であり、任意の長さを有し、レーザ加工場所で第1および第2の加工ステージ10(1),10(2)の上方にそれぞれ配置されている第1および第2の出射ユニット20(1),20(2)内でそれぞれ終端している。   The first and second optical fibers 18 (1) and 18 (2) are, for example, of the SI type, have an arbitrary length, and the first and second processing stages 10 (1), 10 (1), The first and second emission units 20 (1) and 20 (2) respectively disposed above 10 (2) are terminated.

第1および第2の出射ユニット20(1),20(2)は、筒状のケーシング内の所定位置にコリメートレンズ44(1),44(2)および集光レンズ46(1),46(2)をそれぞれ設けており、レーザ出射口を加工ステージ10(1),10(2)に向けて配置されている。これらの出射ユニット20(1),20(2)において、光ファイバ18(1),18(2)の他端面(出射端面)より一定の拡がり角で出た加工用の分岐レーザ光LB(1),LB(2)は、コリメートレンズ44(1),44(2)によりそれぞれ平行光にコリメートされてから、集光レンズ46(1),46(2)を通ってレーザ出射口より出射され、加工ステージ10(1),10(2)上に載置されている被加工物W(1),W(2)の加工点にそれぞれ集光入射する。   The first and second emission units 20 (1), 20 (2) are arranged at predetermined positions in a cylindrical casing with collimating lenses 44 (1), 44 (2) and condenser lenses 46 (1), 46 ( 2) are provided, and the laser emission ports are arranged facing the processing stages 10 (1) and 10 (2). In these emission units 20 (1) and 20 (2), the branched laser beam LB (1) for processing emitted from the other end face (outgoing end face) of the optical fibers 18 (1) and 18 (2) at a constant divergence angle. ) And LB (2) are collimated into parallel light by collimating lenses 44 (1) and 44 (2), respectively, and then exit from the laser exit through condensing lenses 46 (1) and 46 (2). Then, the light is focused and incident on the processing points of the workpieces W (1) and W (2) placed on the processing stages 10 (1) and 10 (2), respectively.

このレーザ加工装置において、たとえばレーザ溶接を行う場合は、レーザ発生部12よりパルス波形の原レーザ光LBが出力される。このパルス波形の原レーザ光LBが分岐ユニット14で2本の分岐レーザ光LB(1),LB(2)に分割され、これらの分岐レーザ光LB(1),LB(2)が光ファイバ18(1),18(2)を介してレーザ加工場所の出射ユニット20(1),20(2)へそれぞれ伝送され、出射ユニット20(1),20(2)より加工ステージ10(1),10(2)上の被加工物W(1),W(2)にそれぞれ集光照射される。被加工物W(1),W(2)の加工点(レーザ照射部分)においては、パルスレーザ光LB(1),LB(2)のエネルギーにより被加工材が溶融し、パルス照射終了後に凝固してナゲットがそれぞれ形成される。   In this laser processing apparatus, for example, when laser welding is performed, the laser generator 12 outputs the original laser beam LB having a pulse waveform. The original laser beam LB having this pulse waveform is divided into two branch laser beams LB (1) and LB (2) by the branch unit 14, and these branch laser beams LB (1) and LB (2) are optical fibers 18. (1) and 18 (2) are respectively transmitted to the output units 20 (1) and 20 (2) at the laser processing site, and the processing units 10 (1) and 20 (2) are processed by the output units 20 (1) and 20 (2). The workpieces W (1) and W (2) on 10 (2) are respectively focused and irradiated. At the processing point (laser irradiation part) of the workpieces W (1) and W (2), the workpiece is melted by the energy of the pulse laser beams LB (1) and LB (2), and solidifies after the pulse irradiation ends. Each nugget is formed.

制御部22は、たとえばマイクロコンピュータからなり、所望のレーザ加工を実行するために装置内の各部(レーザ電源部28、シャッタ駆動部35等)の制御を行うとともに、入力部(図示せず)および表示部48を通じて加工条件の設定やモニタ表示等の入出力処理を行う。   The control unit 22 is composed of, for example, a microcomputer and controls each unit (laser power supply unit 28, shutter drive unit 35, etc.) in the apparatus in order to execute desired laser processing, as well as an input unit (not shown) and Input / output processing such as setting of machining conditions and monitor display is performed through the display unit 48.

このレーザ加工装置においては、光ファイバ18(1),18(2)が届く範囲内で任意に選択された2箇所のレーザ加工場所で同時に2個の被加工物W(1),W(2)に同一または同種のレーザ加工を施すことができる。しかしながら、光ファイバ伝送方式固有の問題として、光ファイバ18(1),18(2)のいずれか一方または双方が工場内または作業場で任意に曲げられ、あるいは外力や衝撃を受けて、破断または破損することがあり得る。光ファイバ18(1),18(2)が保護管の中に収容されていても、保護管が一緒に破断・破損すれば、光ファイバ18(1),18(2)の破断・破損箇所から高出力の加工用レーザ光LB(1),LB(2)が外へ漏れ出る危険性はあり得る。また、周囲の振動や雰囲気等によって、その他何らかの原因によって、光ファイバ伝送系の光軸アライメントに不具合が生じたり、光学レンズ(40,42,20(1),20(2))が破損あるいは汚れたりすることがある。   In this laser processing apparatus, two workpieces W (1), W (2) are simultaneously processed at two laser processing locations arbitrarily selected within the range where the optical fibers 18 (1), 18 (2) can reach. ) Can be subjected to the same or similar laser processing. However, as a problem inherent to the optical fiber transmission system, one or both of the optical fibers 18 (1) and 18 (2) are arbitrarily bent in the factory or at the work place, or are broken or damaged due to external force or impact. Can be. Even if the optical fibers 18 (1) and 18 (2) are accommodated in the protective tube, if the protective tube breaks or breaks together, the optical fiber 18 (1) and 18 (2) are broken or broken. There is a risk that the high-power processing laser beams LB (1) and LB (2) may leak out. Also, due to ambient vibration or atmosphere, the optical axis alignment of the optical fiber transmission system may be defective due to some other cause, or the optical lenses (40, 42, 20 (1), 20 (2)) may be damaged or dirty. Sometimes.

この実施形態では、本レーザ加工装置の稼動中に光ファイバ伝送系に上記のような異常が発生したときは制御部22に優先してレーザ発生部12のレーザ出力動作を強制的に(つまり制御部22に優先して)直ちに停止させ、本レーザ加工装置が運転を休止している間に異常が発生したときは、レーザ発生部12のレーザ出力動作を強制的に(制御部22に優先して)中止させる光ファイバ伝送系監視部24を備えている。   In this embodiment, when the above-described abnormality occurs in the optical fiber transmission system during operation of the laser processing apparatus, the laser output operation of the laser generator 12 is forcibly (ie, controlled) in preference to the controller 22. If an abnormality occurs while the laser processing apparatus is not in operation, the laser output operation of the laser generator 12 is forcibly (prioritized over the controller 22). And an optical fiber transmission system monitoring unit 24 to be stopped.

以下に、この実施形態における光ファイバ伝送系監視部24の構成および作用を説明する。   The configuration and operation of the optical fiber transmission system monitoring unit 24 in this embodiment will be described below.

この光ファイバ伝送系監視部24は、図1において、モニタ光源50、光重畳器52、光分離器54(1),54(2)、光検出器56(1),56(2)およびインターロック機構58によって構成されている。   In FIG. 1, the optical fiber transmission system monitoring unit 24 includes a monitor light source 50, an optical superimposing device 52, optical separators 54 (1) and 54 (2), optical detectors 56 (1) and 56 (2), and an interface. The lock mechanism 58 is used.

モニタ光源50は、たとえば高輝度LEDからなり、加工用レーザ光LBとは波長の異なる光ファイバ伝送系監視用の原モニタ光(たとえば650nm)MBを一定のパワーで出力する。この原モニタ光MBは、分岐ユニット14と入射ユニット16との間に設けられた光重畳器52に送られる。   The monitor light source 50 is composed of, for example, a high-intensity LED, and outputs an original monitor light (for example, 650 nm) MB for monitoring an optical fiber transmission system having a wavelength different from that of the processing laser light LB at a constant power. The original monitor light MB is sent to an optical superimposer 52 provided between the branch unit 14 and the incident unit 16.

光重畳器52は、ビームスプリッタ60および折り返しミラー62を有している。ここで、ビームスプリッタ60は、分岐ユニット14のビームスプリッタ36と入射ユニット16の集光レンズ40との間で第1の加工用分岐レーザ光LB(1)の光路上に45度の傾きで配置されている。一方、折り返しミラー62は、分岐ユニット14の折り返しミラー38と入射ユニット16の集光レンズ42との間で第2の加工用分岐レーザ光LB(2)の光路上に45度の傾きで配置されている。   The optical superimposer 52 has a beam splitter 60 and a folding mirror 62. Here, the beam splitter 60 is arranged at an inclination of 45 degrees on the optical path of the first processing branched laser beam LB (1) between the beam splitter 36 of the branch unit 14 and the condenser lens 40 of the incident unit 16. Has been. On the other hand, the folding mirror 62 is disposed at an inclination of 45 degrees on the optical path of the second processing branched laser beam LB (2) between the folding mirror 38 of the branch unit 14 and the condenser lens 42 of the incident unit 16. ing.

モニタ光源50からの原モニタ光MBは、分岐レーザ光LB(1)の光路と直交する方向から最初にビームスプリッタ60に45度の入射角で入射する。ビームスプリッタ60は、モニタ光MBの波長(650nm)に対しては反射率が約50%、透過率が約50%で、加工用レーザ光LBの波長(915nm)に対しては反射率が約0%、透過率が約100%のコーティング膜を有している。   The original monitor light MB from the monitor light source 50 first enters the beam splitter 60 at an incident angle of 45 degrees from the direction orthogonal to the optical path of the branched laser light LB (1). The beam splitter 60 has a reflectivity of about 50% and a transmittance of about 50% for the wavelength of the monitor light MB (650 nm), and a reflectivity of about a wavelength of the processing laser beam LB (915 nm). It has a coating film with 0% and transmittance of about 100%.

したがって、ビームスプリッタ60に入射した原モニタ光MBのうち、約半分MB(1)がそこで反射して光路を直角に曲げて第1の分岐レーザ光LB(1)に重畳し、集光レンズ40を通って第1の光ファイバ18(1)の入射端面に入射する。残りの約半分MB(2)は、ビームスプリッタ60をまっすぐ透過し、折り返しミラー62で全反射して光路を直角に曲げて第2の分岐レーザ光LB(2)に重畳し、集光レンズ42を通って第2の光ファイバ18(2)の入射端面に入射する。なお、折り返しミラー62には、モニタ光MBの波長に対しては反射率が約100%、透過率が約0%で、加工用レーザ光LBの波長に対しては反射率が約0%、透過率が約100%の膜がコーティングされている。   Accordingly, about half MB (1) of the original monitor light MB incident on the beam splitter 60 is reflected there, and the optical path is bent at a right angle to be superimposed on the first branched laser beam LB (1). And enters the incident end face of the first optical fiber 18 (1). The remaining half MB (2) passes straight through the beam splitter 60, is totally reflected by the folding mirror 62, bends the optical path at a right angle, and is superimposed on the second branched laser beam LB (2). Then, the light enters the incident end face of the second optical fiber 18 (2). The folding mirror 62 has a reflectance of about 100% and a transmittance of about 0% for the wavelength of the monitor light MB, and a reflectance of about 0% for the wavelength of the processing laser beam LB. A membrane with a transmittance of about 100% is coated.

こうして、第1および第2の分岐モニタ光MB(1),MB(2)は、第1および第2の加工用分岐レーザ光LB(1),LB(2)と重畳して両光ファイバ18(1) ,18(2)内をそれぞれ伝搬し、出射ユニット20(1),20(2)において両光ファイバ18(1) ,18(2)の出射端面より一定の拡がり角で出てからコリメートレンズ44(1),44(2)を通って第1および第2の光分離器54(1),54(2)にそれぞれ入射する。   Thus, the first and second branch monitor lights MB (1) and MB (2) are superimposed on the first and second processing branch laser lights LB (1) and LB (2), and both optical fibers 18 are overlapped. (1) and 18 (2), respectively, and after exiting at a certain divergence angle from the exit end faces of both optical fibers 18 (1) and 18 (2) in the exit units 20 (1) and 20 (2). The light enters the first and second light separators 54 (1) and 54 (2) through the collimating lenses 44 (1) and 44 (2), respectively.

光分離器54(1),54(2)は、コリメートレンズ44(1),44(2)と集光レンズ46(1),46(2)との間でレーザ光/モニタ光の光路上に45度の傾きでそれぞれ配置されたビームスプリッタとして構成されている。これらのビームスプリッタ54(1),54(2)は、モニタ光MBの波長に対しては反射率が約100%、透過率が約0%で、加工用レーザ光LBの波長に対しては反射率が約0%、透過率が約100%のコーティング膜を有している。   The light separators 54 (1) and 54 (2) are arranged on the optical path of the laser light / monitor light between the collimating lenses 44 (1) and 44 (2) and the condenser lenses 46 (1) and 46 (2). Are configured as beam splitters arranged at an inclination of 45 degrees. These beam splitters 54 (1) and 54 (2) have a reflectance of about 100% and a transmittance of about 0% with respect to the wavelength of the monitor light MB, and with respect to the wavelength of the processing laser light LB. The coating film has a reflectance of about 0% and a transmittance of about 100%.

したがって、第1の出射ユニット20(1)内では、コリメートレンズ44(1)を通って第1の光分離器54(1)に入射した第1の加工用分岐レーザ光LB(1)および第1の分岐モニタ光MB(1)のうち、第1の加工用分岐レーザ光LB(1)は光路を変えずにまっすぐ透過し、第1の分岐モニタ光MB(1)は全反射して光路を横へ直角に曲げる。こうして第1の光分離器54(1)により分離された第1の分岐モニタ光MB(1)は、この出射ユニット20(1)の内壁に取り付けられている第1の光検出器56(1)に入射する。   Accordingly, in the first emission unit 20 (1), the first processing branched laser beam LB (1) and the first laser beam LB (1) incident on the first light separator 54 (1) through the collimator lens 44 (1) and the first laser beam LB (1). Among the one branch monitor light MB (1), the first processing branch laser light LB (1) is transmitted straight without changing the optical path, and the first branch monitor light MB (1) is totally reflected to be the optical path. Bend sideways at a right angle. The first branch monitor light MB (1) separated by the first light separator 54 (1) in this way is the first photodetector 56 (1) attached to the inner wall of the emission unit 20 (1). ).

また、第2の出射ユニット20(2)内では、コリメートレンズ44(2)を通って第2の光分離器54(2)に入射した第2の加工用分岐レーザ光LB(2)および第2の分岐モニタ光MB(2)のうち、第2の加工用分岐レーザ光LB(2)は光路を変えずにまっすぐ透過し、第2の分岐モニタ光MB(2)は全反射して光路を横へ直角に曲げる。こうして第2の光分離器54(2)により分離された第2の分岐モニタ光MB(2)は、この出射ユニット20(2)の内壁に取り付けられている第2の光検出器56(2)に入射する。   Further, in the second emission unit 20 (2), the second branched laser beam LB (2) for processing and the second laser beam LB (2) incident on the second light separator 54 (2) through the collimator lens 44 (2) and the second laser beam LB (2). Of the two branch monitor lights MB (2), the second processing branch laser light LB (2) is transmitted straight without changing the optical path, and the second branch monitor light MB (2) is totally reflected to be the optical path. Bend sideways at a right angle. The second branch monitor light MB (2) separated by the second light separator 54 (2) in this way is the second photodetector 56 (2) attached to the inner wall of the emission unit 20 (2). ).

図2に、各光検出器56(i)(i=1,2)周りの光学系の好適な一実施例を示す。図示のように、光分離器54(i)と光検出器56(i)の受光面との間の光路上にアパーチャ64(i)および減衰器66(i)が配置されている。   FIG. 2 shows a preferred embodiment of the optical system around each photodetector 56 (i) (i = 1, 2). As shown in the figure, an aperture 64 (i) and an attenuator 66 (i) are disposed on the optical path between the light separator 54 (i) and the light receiving surface of the photodetector 56 (i).

アパーチャ64(i)は、光分離器54(i)により分離されたモニタ光MB(i)のビーム径を所望の口径φbに制限するための開口絞りであり、アパーチャ口径φbのサイズを光ファイバ18(i)のコア径φaに対して好ましくは0.5倍〜約1倍(通常の最も好ましい比は1倍)の大きさに選んでいる。このアパーチャ64(i)は、光分離器54(i)により分離されたモニタ光MB(i)の光線束のうちコア光軸付近の中軸部分、好ましくは光ファイバのコア中心部を通ってきた部分CMB(i)を限定的に抽出して光検出器56(i)に受光させる役目を担っている The aperture 64 (i) is an aperture stop for limiting the beam diameter of the monitor light MB (i) separated by the light separator 54 (i) to a desired diameter φ b , and the size of the aperture diameter φ b is set. preferably 0.5 times to about 1 times the core diameter phi a of the optical fiber 18 (i) (normal most preferred ratio is 1 fold) are choosing the size of the. This aperture 64 (i) has passed through the central axis part near the core optical axis, preferably the core center part of the optical fiber, among the light beams of the monitor light MB (i) separated by the optical separator 54 (i). It is responsible for extracting the partial CMB (i) in a limited manner and causing the photodetector 56 (i) to receive light.

すなわち、光ファイバ18(i)の中を伝搬する加工用レーザ光LB(i)およびモニタ光MB(i)は、シングルモードまたはマルチモードのいずれであっても、図2に模式的に示すように、それぞれのパワー密度が光ファイバ18(i)のコア中心部に集中しており、光ファイバ18(i)の出射端面より出た後もこのプロファイルを保ち続ける。そして、光分離器54(i) より取り出されたモニタ光MB(i)はアパーチャ64(i)に入射し、モニタ光MB(i)うちパワー密度が集中する光軸付近の中心部CMB(i)だけがアパーチャ64(i)の開口を通り抜けて光検出器56(i)の受光部に入射するようになっている。   That is, the processing laser light LB (i) and the monitor light MB (i) propagating in the optical fiber 18 (i) are schematically shown in FIG. 2 regardless of whether they are single mode or multimode. In addition, the respective power densities are concentrated in the core center portion of the optical fiber 18 (i), and this profile is maintained even after exiting from the exit end face of the optical fiber 18 (i). The monitor light MB (i) extracted from the optical separator 54 (i) enters the aperture 64 (i), and the central portion CMB (i) near the optical axis where the power density is concentrated in the monitor light MB (i). ) Passes through the opening of the aperture 64 (i) and enters the light receiving portion of the photodetector 56 (i).

減衰器66(i)は、たとえばNDフィルタからなり、モニタ光MB(i)の光量(光強度)調整を最適化するために、つまり光ファイバ伝送系が正常な状態の下で光検出器56(i)に入射するモニタ光CMB(i)の光量(光強度)が光検出器56(i)の閾値つまり最小受光感度を僅かに超えるレベルに合わせるために設けられる。アパーチャ64(i)だけでそのような光量調整の最適化を達成できる場合は、減衰器66(i)を省くこともできる。   The attenuator 66 (i) is composed of, for example, an ND filter, and is used for optimizing the adjustment of the amount of light (light intensity) of the monitor light MB (i), that is, under the normal condition of the optical fiber transmission system. It is provided to adjust the light amount (light intensity) of the monitor light CMB (i) incident on (i) to a level slightly exceeding the threshold value of the photodetector 56 (i), that is, the minimum light receiving sensitivity. If the optimization of such light amount adjustment can be achieved with only the aperture 64 (i), the attenuator 66 (i) can be omitted.

なお、光分離器54(i)により取り出されたモニタ光MB(i)の光線束の中には、光ファイバ18(i)のコアを伝搬してくるものだけでなく、クラッドを伝搬してくるものもある。そのようなクラッド伝搬光は、パワー密度が低いだけでなく不定であり、しかもファイバ出射端面から出た後に拡がりやすい。また、コリメートレンズ44(i)は加工用分岐レーザ光LB(i)の波長に合わせて設計されているので、クラッド伝搬光はコリメートレンズ44(i)を通っても平行光にはならずに拡がり続ける。しかし、そのようなクラッド伝播光は、アパーチャ64(i)で遮光され、光検出器56(i)には受光されない。   Note that, among the light beams of the monitor light MB (i) extracted by the optical separator 54 (i), not only the light beam that propagates through the core of the optical fiber 18 (i) but also the light beam that propagates through the cladding. There are some things. Such clad propagation light is not only low in power density but also indefinite, and easily spreads after exiting from the fiber exit end face. Further, since the collimating lens 44 (i) is designed according to the wavelength of the branching laser beam LB (i) for processing, the clad propagation light does not become parallel light even if it passes through the collimating lens 44 (i). Continue to expand. However, such clad propagation light is shielded by the aperture 64 (i) and is not received by the photodetector 56 (i).

加工用レーザ光LB(i)およびモニタ光MB(i)を伝送する光ファイバ伝送系に異常が発生すると、たとえば光ファイバ18(i)が破断または破損すると、その故障箇所で光が拡散し、故障箇所よりも先(後段)の伝送路にレーザ光LB(i) およびモニタ光MB(i)が伝播し難くなる。その結果、出射ユニット20(i)内において、光ファイバ18(i)の出射端面より出た光のパワー密度分布は図2中の一点鎖線LB(i)’,MB(i) ‘で模式的に示すようにパワー集中部(中心ピーク部)の存在しない崩壊したプロファイルになる。これにより、光分離器54(i) の受光量がステップ的に減少して瞬時かつ確実に閾値(最小受光感度)を下回り、受光センサが光量(パワー)を受光することでセンシング動作を行うことによって光分離器54(i)の出力が2値的に変化するようになっている。   When an abnormality occurs in the optical fiber transmission system that transmits the processing laser beam LB (i) and the monitor light MB (i), for example, when the optical fiber 18 (i) is broken or damaged, the light diffuses at the failure location, It becomes difficult for the laser beam LB (i) and the monitor beam MB (i) to propagate through the transmission path ahead (the latter stage) of the failure location. As a result, in the output unit 20 (i), the power density distribution of the light emitted from the output end face of the optical fiber 18 (i) is schematically shown by alternate long and short dash lines LB (i) ′, MB (i) ′ in FIG. As shown in FIG. 4, the profile is a collapsed profile in which there is no power concentrated portion (central peak portion). As a result, the amount of light received by the light separator 54 (i) decreases stepwise and falls below the threshold value (minimum light sensitivity) instantaneously and reliably, and the light receiving sensor receives the light amount (power) to perform the sensing operation. As a result, the output of the light separator 54 (i) changes in a binary manner.

図3に、光検出器56(1),56(2)およびインターロック機構58の好適な一実施例を示す。   FIG. 3 shows a preferred embodiment of the photodetectors 56 (1) and 56 (2) and the interlock mechanism 58.

両光検出器56(1),56(2)は同一の回路構成を有している。すなわち、各々の光検出器56(i)は、光電変換素子70(i)、増幅回路72(i)および出力トランジスタ74(i)を有している。光電変換素子70(i)は、たとえばフォトダイオードからなり、増幅回路72(i)より逆方向の電圧を印加され、受光量が閾値(最小受光感度)を下回るときは微小な暗電流を生成し、受光量が閾値(最小受光感度)を上回るときは一定値以上の電流または光電流を生成するようになっている。増幅回路72(i)は、光電変換素子70(i)で暗電流が流れているときは増幅作用を行わずに基準レベル以下(論理値L)の出力電圧ALを発生し、光電変換素子70(i)で光電流が流れているときは電流−電圧変換および増幅作用を行って基準レベル以上(論理値H)の出力電圧AHを発生するようになっている。増幅回路72(i)の出力端子は出力トランジスタ74(i)のベース電極(またはゲート電極)に接続されている。 Both photodetectors 56 (1) and 56 (2) have the same circuit configuration. That is, each photodetector 56 (i) has a photoelectric conversion element 70 (i), an amplifier circuit 72 (i), and an output transistor 74 (i). The photoelectric conversion element 70 (i) is made of a photodiode, for example, and is applied with a voltage in the reverse direction from the amplifier circuit 72 (i). When the amount of received light exceeds a threshold value (minimum light receiving sensitivity), a current or photocurrent greater than a certain value is generated. Amplifier circuit 72 (i), when the dark current in the photoelectric conversion elements 70 (i) flows generates an output voltage A L of the reference level or less without amplification effect (logical value L), the photoelectric conversion element 70 (i) when the photocurrent is flowing current - higher than a reference level by performing the voltage conversion and amplification action is adapted to generate an output voltage a H (logical value H). The output terminal of the amplifier circuit 72 (i) is connected to the base electrode (or gate electrode) of the output transistor 74 (i).

両光検出器56(1),56(2)は、インターロック機構58とそれぞれ対ケーブル68(1),68(2)を介して電気的に接続されている。特に、第1の光検出器56(1) の出力トランジスタ74(1)は、コレクタ(またはドレイン)電極が第1の対ケーブル68(1)の往路を介してインターロック機構58内の電源電圧VDD端子に接続されており、エミッタ(またはソース)電極が第1の対ケーブル68(1)の復路およびインターロック機構58内の第1の駆動変換回路75(1)および第1の初段リレー76(1)の電磁コイルL(1)を介して接地電位VSS端子に接続されている。 Both photodetectors 56 (1) and 56 (2) are electrically connected to the interlock mechanism 58 via paired cables 68 (1) and 68 (2), respectively. In particular, the output transistor 74 (1) of the first photodetector 56 (1) has a collector (or drain) electrode whose power supply voltage is within the interlock mechanism 58 via the forward path of the first pair cable 68 (1). The V DD terminal is connected, and the emitter (or source) electrode is connected to the return path of the first pair cable 68 (1) and the first drive conversion circuit 75 (1) in the interlock mechanism 58 and the first first stage relay. It is connected to the ground potential V SS terminal through a 76 (1) electromagnetic coil L (1).

一方、第2の光検出器56(2) の出力トランジスタ74(2)は、コレクタ(またはドレイン)電極が第2の対ケーブル68(2)の往路を介してインターロック機構58内の電源電圧VDD端子に接続されており、エミッタ(またはソース)電極が第1の対ケーブル68(2)の復路およびインターロック機構58内の第2の駆動変換回路75(2)および第2の初段リレー76(2)の電磁コイルL(2)を介して接地電位VSS端子に接続されている。 On the other hand, the output transistor 74 (2) of the second photodetector 56 (2) has a collector (or drain) electrode whose power supply voltage is within the interlock mechanism 58 via the forward path of the second pair cable 68 (2). The V DD terminal is connected, and the emitter (or source) electrode has the return path of the first pair cable 68 (2) and the second drive conversion circuit 75 (2) in the interlock mechanism 58 and the second first stage relay. It is connected to the ground potential V SS terminal via the 76 (2) electromagnetic coil L (2).

インターロック機構58において、第1の初段リレー76(1)の接点部S(1)、第2の初段リレー76(2)の接点部S(2)および次段リレー78の電磁コイルL(3)が、電源電圧VDD端子と接地電位VSS端子との間で直列に接続されている。 In the interlock mechanism 58, the contact portion S (1) of the first first-stage relay 76 (1), the contact portion S (2) of the second first-stage relay 76 (2), and the electromagnetic coil L (3 of the next-stage relay 78 ) Are connected in series between the power supply voltage V DD terminal and the ground potential V SS terminal.

ここで、第1の初段リレー76(1)においては、電磁コイルL(1)に電流が流れる時は接点部S(1)が閉じ(オンし)、電磁コイルL(1)に電流が流れない時は接点部S(1)が開く(オフする)ようになっている。また、第2の初段リレー76(2)においては、電磁コイルL(2)に電流が流れる時は接点部S(2)が閉じ(オンし)、電磁コイルL(2)に電流が流れない時は接点部S(2)が開く(オフする)ようになっている。   Here, in the first first-stage relay 76 (1), when the current flows through the electromagnetic coil L (1), the contact portion S (1) is closed (turned on), and the current flows through the electromagnetic coil L (1). When there is no contact, the contact portion S (1) is opened (turned off). Further, in the second first-stage relay 76 (2), when the current flows through the electromagnetic coil L (2), the contact portion S (2) is closed (turned on), and no current flows through the electromagnetic coil L (2). At times, the contact portion S (2) is opened (turned off).

次段リレー78は、電磁コイルL(3)に2つの接点部S(3a),S(3b)を連動(連結)させており、電磁コイルL(3)に電流が流れる時は両接点部S(3a),S(3b)が閉じ(オンし)、電磁コイルL(3)に電流が流れない時は両接点部S(3a),S(3b)が開く(オフする)ようになっている。   The next-stage relay 78 interlocks (connects) the two contact portions S (3a) and S (3b) to the electromagnetic coil L (3), and both current contact portions when the current flows through the electromagnetic coil L (3). When S (3a) and S (3b) are closed (turned on) and no current flows through the electromagnetic coil L (3), both contact portions S (3a) and S (3b) are opened (turned off). ing.

次段リレー78の一方の接点部S(3a)は,強制オン/オフ・スイッチとしてレーザ電源28に接続されている。レーザ電源28は、たとえば、商用交流電源からなる一次電源80と、この一次電源80からの商用交流を直流に変換する整流回路(図示せず)と、この整流回路より得られる直流を所望レベルの直流電圧に変換または調整するスイッチング電源回路(図示せず)とを有しており、一次電源80の遮断器として接点部S(3a)を組み込んでいる。   One contact portion S (3a) of the next-stage relay 78 is connected to the laser power source 28 as a forced on / off switch. The laser power source 28 includes, for example, a primary power source 80 composed of a commercial AC power source, a rectifier circuit (not shown) for converting commercial AC power from the primary power source 80 to DC, and direct current obtained from the rectifier circuit at a desired level. A switching power supply circuit (not shown) for converting or adjusting to a direct current voltage is included, and a contact portion S (3a) is incorporated as a breaker of the primary power supply 80.

接点部S(3a)がオン状態になっているときは、レーザ電源28は、制御部22からの制御の下で通常通りに動作してLDユニット30に駆動電流ILDを供給する。しかし、接点部S(3a)がオフ状態になると、一次電源80が遮断されるため、レーザ電源28は駆動電流ILDの出力を止め、または出力不能状態になるように構成されている。 When the contact portion S (3a) is in the on state, the laser power source 28 operates as usual under the control of the control portion 22 and supplies the drive current I LD to the LD unit 30. However, since the primary power supply 80 is cut off when the contact portion S (3a) is turned off, the laser power supply 28 is configured to stop the output of the drive current ILD or to be in an output impossible state.

次段リレー78の他方の接点部S(3b)は,光ファイバ18(i),18(2)周りの光伝送系の状態あるいは異常の有無について一種のステータス情報を与えるモニタスイッチとして制御部22に接続されている。制御部22は、接点部S(3a)がオン状態になっているときは光ファイバ18(i),18(2)周りの光伝送系にファイバ破断等の異常は無いものと認識して通常通りに動作し、接点部S(3a)がオフ状態になっているときは光ファイバ18(i),18(2) 周りの光伝送系のいずれかに異常が生じたものと認識して表示部48を通じて所要のモニタ出力を行うようになっている。   The other contact portion S (3b) of the next-stage relay 78 is a control switch 22 serving as a monitor switch that gives a kind of status information about the state of the optical transmission system around the optical fibers 18 (i) and 18 (2) or whether there is an abnormality. It is connected to the. The control unit 22 recognizes that there is no abnormality such as fiber breakage in the optical transmission system around the optical fibers 18 (i) and 18 (2) when the contact portion S (3a) is in the on state. When the contact part S (3a) is in the OFF state, it is recognized that an abnormality has occurred in one of the optical transmission systems around the optical fibers 18 (i) and 18 (2). Necessary monitor output is performed through the unit 48.

このレーザ加工装置では、主電源スイッチがオンになっている間は、電源回路(図示せず)より所要の電源電圧が装置各部に供給され、両光検出器56(1),56(2)にはインターロック機構58および電気ケーブル68(1),68(2)の往路を介して電源電圧VDDが給電され、それと同時にモニタ光源50にも駆動用の電源電圧VDDまたは別の電源電圧が給電される。 In this laser processing apparatus, while the main power switch is on, a required power supply voltage is supplied to each part of the apparatus from a power supply circuit (not shown), and both photodetectors 56 (1) and 56 (2). Is supplied with the power supply voltage V DD via the interlock mechanism 58 and the forward path of the electric cables 68 (1) and 68 (2), and at the same time, the monitor light source 50 is supplied with the power supply voltage V DD for driving or another power supply voltage. Is fed.

これにより、レーザ発生部12がレーザ出力動作を行っているか否かに関係なく、主電源スイッチがオンになっている期間中つまり装置稼働中は、モニタ光源50より原モニタ光MBが出力され、両光検出器56(1),56(2)が作動する。したがって、両光ファイバ18(1),18(2)周りの光伝送系のいずれも正常であれば原モニタ光MBから光重畳器52を介して派生する2つの分岐モニタ光MB(1),MB(2)はいずれも光ファイバ18(i),18(2) 周りの光伝送系をそれぞれ無事に通過して、出射ユニット20(1),20(1)内で光検出器56(1),56(2)にそれぞれ入射する。   Thus, regardless of whether or not the laser generator 12 is performing a laser output operation, the original monitor light MB is output from the monitor light source 50 during the period when the main power switch is on, that is, during operation of the apparatus. Both photodetectors 56 (1) and 56 (2) are activated. Therefore, if both of the optical transmission systems around both optical fibers 18 (1) and 18 (2) are normal, the two branch monitor lights MB (1), derived from the original monitor light MB via the optical superimposer 52, MB (2) passes through the optical transmission systems around the optical fibers 18 (i) and 18 (2), respectively, and the light detector 56 (1) in the emission units 20 (1) and 20 (1). ) And 56 (2), respectively.

この場合、第1の光検出器56(1)では、フォトダイオード70(1)が第1の分岐モニタ光MB(1)の中心抽出部CMB(1)を閾値(最小受光感度)を僅かに超える受光量で受光し、増幅回路72(1)の出力端子より論理値Hの出力電圧AHが出力され、出力トランジスタ74(1)がオン状態を保つ。インターロック機構58内の第1の駆動変換回路75(1)は、第1の電気ケーブル68(1)を介して出力トランジスタ74(1)のオン状態に応動し、第1のリレー76(1)の入力(一次)回路で電磁コイルL(1)に電流を流す。これによって、第1のリレー76(1)の出力(二次)回路において接点部S(1)がオン状態になる。 In this case, in the first photodetector 56 (1), the photodiode 70 (1) sets the center extraction unit CMB (1) of the first branch monitor light MB (1) slightly with a threshold (minimum light receiving sensitivity). received by the light receiving quantity greater than the output voltage a H logic value H from the output terminal of the amplifier circuit 72 (1) is output, the output transistor 74 (1) is kept in the oN state. The first drive conversion circuit 75 (1) in the interlock mechanism 58 responds to the ON state of the output transistor 74 (1) via the first electric cable 68 (1), and the first relay 76 (1 ) To the electromagnetic coil L (1) with the input (primary) circuit. As a result, the contact portion S (1) is turned on in the output (secondary) circuit of the first relay 76 (1).

また、第2の光検出器56(2)でも、フォトダイオード70(2)が第2のモニタ光MB(2)の中心抽出部CMB(2)を閾値(最小受光感度)を僅かに超える受光量で受光し、増幅回路72(2)の出力端子より論理値Hの出力電圧AHが出力され、出力トランジスタ74(2)がオン状態を保つ。インターロック機構58内の第2の駆動変換回路75(2)は、第2の電気ケーブル68(2)を介して出力トランジスタ74(2)のオン状態に応動し、第2のリレー76(2)の入力(一次)回路で電磁コイルL(2)に電流を流す。これによって、第2のリレー76(2)の出力(二次)回路において接点部S(2)がオン状態になる。 In the second photodetector 56 (2), the photodiode 70 (2) receives light that slightly exceeds the threshold (minimum light receiving sensitivity) of the center extraction unit CMB (2) of the second monitor light MB (2). The output voltage AH having a logical value H is output from the output terminal of the amplifier circuit 72 (2), and the output transistor 74 (2) is kept on. The second drive conversion circuit 75 (2) in the interlock mechanism 58 responds to the ON state of the output transistor 74 (2) via the second electric cable 68 (2), and the second relay 76 (2 ) To the electromagnetic coil L (2) through the input (primary) circuit. As a result, the contact portion S (2) is turned on in the output (secondary) circuit of the second relay 76 (2).

このように第1および第2のリレー76(1),76(2)の接点部S(1),S(2)が共にオン状態になることにより、第3のリレー78の電磁コイルL(3)に電流が流れ、第3のリレー78の接点部S(3a),S(3b)はオン状態を保つ。したがって、レーザ発生部12は、インターロック機構58からの干渉を受けることなく、通常通りに制御部22の制御の下でレーザ出力動作を行う。   Thus, when the contact portions S (1) and S (2) of the first and second relays 76 (1) and 76 (2) are both turned on, the electromagnetic coil L ( A current flows through 3), and the contact portions S (3a) and S (3b) of the third relay 78 are kept on. Therefore, the laser generator 12 performs a laser output operation under the control of the controller 22 as usual without receiving interference from the interlock mechanism 58.

しかし、主電源スイッチがオンになっている期間中つまり装置稼働中に何らかの原因で光ファイバ18(i),18(2)周りの光伝送系のいずれか一方で異常が発生し、たとえば第2の光ファイバ18(2)が破断したとする。この場合、光ファイバ18(2)が破断するのと同時に、第2の光検出器56(2)においてフォトダイオード70(2)の受光量が瞬時かつ確実に閾値(最小受光感度)を下回り、増幅回路72(2)の出力端子より論理値Lの出力電圧ALが出力され、出力トランジスタ74(2)がオフする。これにより、インターロック機構58においては、第2のリレー76(2)の電磁コイルL(2)に電流が流れなくなり、その接点部S(2)がそれまでのオン状態からオフ状態に切り換わる。そうすると、第3のリレー78の電磁コイルL(3)に電流が流れなくなり、出力回路の接点部S(3a),S(3b)がそれまでのオン状態からオフ状態に切り換わる。 However, an abnormality occurs in one of the optical transmission systems around the optical fibers 18 (i) and 18 (2) for some reason during the period when the main power switch is on, that is, during operation of the apparatus. It is assumed that the optical fiber 18 (2) in FIG. In this case, at the same time when the optical fiber 18 (2) is broken, the amount of light received by the photodiode 70 (2) in the second photodetector 56 (2) instantaneously and reliably falls below the threshold (minimum light receiving sensitivity), An output voltage A L having a logical value L is output from the output terminal of the amplifier circuit 72 (2), and the output transistor 74 (2) is turned off. As a result, in the interlock mechanism 58, no current flows through the electromagnetic coil L (2) of the second relay 76 (2), and the contact portion S (2) is switched from the previous on state to the off state. . Then, no current flows through the electromagnetic coil L (3) of the third relay 78, and the contact portions S (3a) and S (3b) of the output circuit are switched from the previous on state to the off state.

インターロック機構58内で接点部S(3a)がオン状態からオフ状態に切り換わると、レーザ電源28の一次電源80が遮断され、レーザ電源28は即時にLD駆動電流ILDの出力を停止し、または中止する。したがって、レーザ発生部12が加工用のレーザ光LBを出力している最中である場合は、レーザ持続時間(たとえばパルス時間)の途中であってもインターロックがかかった時点で直ちにレーザ光LBの出力が止まる。また、レーザ光LBの出力の合間にインターロックがかけられた時は、以後のレーザ出力動作は中止になる。 When the contact portion S (3a) is switched from the on state to the off state in the interlock mechanism 58, the primary power source 80 of the laser power source 28 is cut off, and the laser power source 28 immediately stops the output of the LD drive current I LD. Or cancel. Accordingly, when the laser generator 12 is in the process of outputting the processing laser beam LB, the laser beam LB is immediately generated when the interlock is applied even during the laser duration (for example, pulse time). Output stops. Further, when the interlock is applied between the outputs of the laser beams LB, the subsequent laser output operation is stopped.

このように、第2の光ファイバ18(2)が破断した時は、光検出器56(2)の出力信号に応動してインターロック機構58のリレー76(2),78がレーザ発生部12のレーザ出力動作を停止させる。このインターロック動作に伴う時間遅れは、実質的にリレー76(2),78のスイッチング時間(通常は優に1μ秒以下)だけであり、光ファイバ18(2)の破断箇所から加工用レーザ光LB(2)が漏出する危険性を十全に阻止または回避することができる。   As described above, when the second optical fiber 18 (2) is broken, the relays 76 (2) and 78 of the interlock mechanism 58 are moved by the laser generator 12 in response to the output signal of the photodetector 56 (2). The laser output operation is stopped. The time delay associated with this interlock operation is substantially only the switching time of relays 76 (2) and 78 (usually well below 1 μsec), and the laser beam for processing starts from the broken portion of optical fiber 18 (2). The risk of leakage of LB (2) can be completely prevented or avoided.

主電源スイッチがオンの期間中つまり装置稼働中に何らかの原因で第1の光ファイバ18(1)が破断した時も、上記と同様であり、第1の光検出器56(1)の出力信号に応動してインターロック機構58のリレー76(1),78がレーザ発生部12のレーザ出力動作を停止させる。この場合も、インターロック動作に伴う時間遅れは、実質的にリレー76(1),78のスイッチング時間だけであり、光ファイバ18(1)の破断箇所から加工用レーザ光LB(1)が漏出する危険性を確実に阻止または回避することができる。   When the first optical fiber 18 (1) is broken for some reason while the main power switch is on, that is, during operation of the apparatus, the output signal of the first photodetector 56 (1) is the same as above. In response, the relays 76 (1) and 78 of the interlock mechanism 58 stop the laser output operation of the laser generator 12. Also in this case, the time delay associated with the interlock operation is substantially only the switching time of the relays 76 (1) and 78, and the processing laser beam LB (1) leaks from the broken portion of the optical fiber 18 (1). Can be reliably prevented or avoided.

また、主電源スイッチがオフになっている期間中つまり装置の非稼働中に、何らかの原因で光ファイバ18(i),18(2)周りの光伝送系のいずれかで異常事態が発生することもあり得る。この場合は、主電源スイッチがオンに切り換えられて装置各部への電源電圧VDDの給電が開始された直後、制御部22が初期化を行っている間に、光ファイバ伝送系監視部24が上記と同様の動作によってレーザ発生部12にインターロックをかける。これにより、レーザ発生部12は、動作休止状態となり、リセットされるまではたとえ制御部22からの命令を受けたとしてもレーザ出力動作を行うことは一切ない。 In addition, during the period when the main power switch is off, that is, when the apparatus is not operating, an abnormal situation occurs in one of the optical transmission systems around the optical fibers 18 (i) and 18 (2) for some reason. There is also a possibility. In this case, immediately after the main power switch is turned on and the supply of the power supply voltage V DD to each part of the apparatus is started, while the control unit 22 is performing initialization, the optical fiber transmission system monitoring unit 24 The laser generator 12 is interlocked by the same operation as described above. As a result, the laser generator 12 enters an operation halt state and does not perform any laser output operation until it is reset, even if it receives a command from the controller 22.

図4に、インターロック機構58の別の実施例を示す。この実施例は、次段リレー(78)を省き、代わりに第1のリレー76(1)の出力回路に2つの接点部S(1a),S(1b)を設け、第2のリレー76(2)の出力回路にも2つの接点部S(2a),S(2b)を設けている。   FIG. 4 shows another embodiment of the interlock mechanism 58. In this embodiment, the next-stage relay (78) is omitted, and instead, two contact portions S (1a) and S (1b) are provided in the output circuit of the first relay 76 (1), and the second relay 76 ( The output circuit 2) is also provided with two contact portions S (2a) and S (2b).

第1のリレー76(1)の一方の接点部S(1a)と第2のリレー76(2)の一方の接点部S(2a)とは、直列接続の強制オン/オフ・スイッチとしてレーザ電源28に接続されている。   One contact portion S (1a) of the first relay 76 (1) and one contact portion S (2a) of the second relay 76 (2) are connected to each other as a forcible on / off switch connected in series. 28.

第1のリレー76(1)の他方の接点部S(1b)と第2のリレー76(2)の他方の接点部S(2b)とは、各々独立したモニタスイッチとしてレーザ電源28に個別に接続されている。   The other contact portion S (1b) of the first relay 76 (1) and the other contact portion S (2b) of the second relay 76 (2) are individually connected to the laser power supply 28 as independent monitor switches. It is connected.

装置稼働中に光ファイバ18(1),18(2)周りの光伝送系のいずれも正常であるときは、第1および第2のリレー76(1),76(2)において入力回路の電磁コイルL(1),L(2)に電流が流れ、出力回路の接点部S(1a),S(1b),S(2a),S(2b)はすべてオン状態になる。したがって、レーザ発生部12は、インターロック機構58からの干渉を受けることなく、通常通りに制御部22の制御の下でレーザ出力動作を行う。制御部22も、両光ファイバ18(1),18(2)周りの光伝送系は正常であると認識してレーザ加工のシーケンスを予定通りに実行する。   When both the optical transmission systems around the optical fibers 18 (1) and 18 (2) are normal during operation of the apparatus, the first and second relays 76 (1) and 76 (2) Current flows through the coils L (1) and L (2), and the contact portions S (1a), S (1b), S (2a), and S (2b) of the output circuit are all turned on. Therefore, the laser generator 12 performs a laser output operation under the control of the controller 22 as usual without receiving interference from the interlock mechanism 58. The control unit 22 also recognizes that the optical transmission system around both the optical fibers 18 (1) and 18 (2) is normal, and executes the laser processing sequence as planned.

そして、装置稼働中にたとえば第2の光ファイバ18(2)が破断した時は、第2のリレー76(2)において入力回路の電磁コイルL(2)にそれまで流れていた電流が止まり、出力回路の接点部S(2a),S(2b)がそれまでのオン状態からオフ状態に切り換わる。   For example, when the second optical fiber 18 (2) is broken during the operation of the apparatus, the current that has been flowing to the electromagnetic coil L (2) of the input circuit in the second relay 76 (2) stops. The contact portions S (2a) and S (2b) of the output circuit are switched from the previous on state to the off state.

接点部S(2a)がオフすると、これに応動してレーザ発生部12は即座にレーザ出力動作を停止する。そして、リセットされるまでレーザ出力動作を休止する。また、接点部S(2b)がオフすることで、制御部22は第2の光ファイバ18(2)周りの光伝送系に異常が生じたものと認識し、表示部48を通じてモニタ出力する。   When the contact portion S (2a) is turned off, the laser generator 12 immediately stops the laser output operation in response to this. Then, the laser output operation is paused until reset. Further, when the contact portion S (2b) is turned off, the control unit 22 recognizes that an abnormality has occurred in the optical transmission system around the second optical fiber 18 (2), and outputs the monitor through the display unit 48.

装置稼働中に第1の光ファイバ18(1)が破断した時も、第1および第2のリレー76(1),76(2)の動作が入れ替わる点を除いて上記と同様の動作が行われ、レーザ発生部12は即座にレーザ出力動作を停止し、制御部22は第1の光ファイバ18(2)周りの光伝送系に異常が生じたことを認識して所要の処理を行う。   When the first optical fiber 18 (1) is broken during the operation of the apparatus, the same operation as described above is performed except that the operations of the first and second relays 76 (1) and 76 (2) are switched. The laser generator 12 immediately stops the laser output operation, and the controller 22 recognizes that an abnormality has occurred in the optical transmission system around the first optical fiber 18 (2) and performs a required process.

この実施形態の光ファイバ伝送系監視部24によって検出される光ファイバ伝送系の異常はその殆どが光ファイバの破断または破損であるが、光軸アライメントの不良や光学レンズの汚れ、劣化等も異常として検出可能である。   Most of the abnormalities in the optical fiber transmission system detected by the optical fiber transmission system monitoring unit 24 of this embodiment are the breakage or breakage of the optical fiber, but the optical axis alignment is defective, the optical lens is dirty or deteriorated, etc. Can be detected.

また、図3および図4では図示省略しているが、インターロック機構58内のリレーをシャッタ駆動部33にも接続してよく、光ファイバ18(1),18(2)周りの光伝送系のいずれかで異常を検出したときは、シャッタ駆動部33にインターロックをかけて光学シャッタ31を強制的に閉めることも可能である。   Although not shown in FIGS. 3 and 4, a relay in the interlock mechanism 58 may be connected to the shutter drive unit 33, and an optical transmission system around the optical fibers 18 (1) and 18 (2). When an abnormality is detected in any of the above, it is possible to forcibly close the optical shutter 31 by interlocking the shutter drive unit 33.

本発明においては、各々の光ファイバ18(i)に通されるモニタ光MB(i)を光電変換するのは出射ユニット20(i)内に設けられる光検出器56(1)だけであり、光ファイバ18(i)に入射する直前のモニタ光MB(i)を光電変換する光検出器は不要である。このことは、上記実施形態のように同時多分岐の光ファイバ伝送方式において特に有利であり、分岐数が多いほど大なる利点となる。   In the present invention, only the photodetector 56 (1) provided in the emission unit 20 (i) photoelectrically converts the monitor light MB (i) passed through each optical fiber 18 (i). A photodetector that photoelectrically converts the monitor light MB (i) immediately before entering the optical fiber 18 (i) is unnecessary. This is particularly advantageous in the simultaneous multi-branch optical fiber transmission system as in the above embodiment, and the greater the number of branches, the greater the advantage.

もっとも、本発明は、分岐無しの構成、すなわち、単一の光ファイバ伝送方式にも適用可能であることはもちろんである。   Of course, the present invention can also be applied to a configuration without branching, that is, a single optical fiber transmission system.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上述した実施形態は本発明を限定するものではない。当業者にあっては、具体的な実施態様において本発明の技術思想および技術範囲から逸脱せずに種々の変形・変更を加えることが可能である。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, embodiment mentioned above does not limit this invention. Those skilled in the art can make various modifications and changes in specific embodiments without departing from the technical idea and technical scope of the present invention.

たとえば、上記実施形態ではレーザ伝送用の光ファイバにSI型の光ファイバを用いたが、GI型等の他型式の光ファイバも使用可能である。レーザ発生部12の構成も種種の変形が可能であり、特に電光変換部26はファイバカップリングLDに限定されず、他の形態のLDも可能であり、あるいはファイバレーザ発振器、YAGレーザ発振器等であってもよい。光検出部の回路構成も種種の変形が可能であり、たとえば、増幅回路72(i)をより簡易なフォトダイオード出力回路とする構成や、出力トランジスタ74(i)をオープンコレクタ接続にしてコレクタの電位(トランジスタのオン・オフ状態)をクランプ回路を介して2値的に読み取る構成等も可能である。インターロック機構内の回路構成も任意に変形可能であり、たとえば電磁リレーに代えて半導体リレーやフォトカプラ等を用いてもよい。   For example, in the above embodiment, an SI type optical fiber is used as an optical fiber for laser transmission, but other types of optical fibers such as a GI type can also be used. The configuration of the laser generator 12 can be modified in various ways. In particular, the electro-optic converter 26 is not limited to the fiber coupling LD, and other forms of LD are possible, or a fiber laser oscillator, a YAG laser oscillator, etc. There may be. The circuit configuration of the photodetection unit can be modified in various ways. For example, the configuration in which the amplifier circuit 72 (i) is a simpler photodiode output circuit, the output transistor 74 (i) is connected in an open collector, and the collector A configuration in which the potential (on / off state of the transistor) is read in a binary manner via a clamp circuit is also possible. The circuit configuration in the interlock mechanism can be arbitrarily modified. For example, a semiconductor relay or a photocoupler may be used instead of the electromagnetic relay.

本発明のレーザ加工装置は、光ファイバ伝送方式を採用した装置であればレーザ溶接に限るものではなく、たとえば穴あけ、切断、マーキング等の他のレーザ加工にも適用可能である。   The laser processing apparatus of the present invention is not limited to laser welding as long as it employs an optical fiber transmission system, and can be applied to other laser processing such as drilling, cutting, and marking.

12 レーザ発生部
14 分岐ユニット
16 入射ユニット
18(1),18(2) 光ファイバ
20(1),20(2) 出射ユニット
22 制御部
24 光ファイバ伝送系監視部
26 電光変換部
28 レーザ電源
50 モニタ光源
52 光重畳器
54(1),54(2) 光分離器
56(1),56(2) 光検出器
58 インターロック機構
64(i) アパーチャ
66(i) 光減衰器
75(1),75(2) 駆動変換回路
80 一次電源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 Laser generator 14 Branch unit 16 Incident unit 18 (1), 18 (2) Optical fiber 20 (1), 20 (2) Output unit 22 Control part 24 Optical fiber transmission system monitoring part 26 Electro-optic conversion part 28 Laser power supply 50 Monitor light source 52 Optical superimposer 54 (1), 54 (2) Optical separator 56 (1), 56 (2) Photo detector 58 Interlock mechanism 64 (i) Aperture 66 (i) Optical attenuator 75 (1) 75 (2) Drive conversion circuit 80 Primary power supply

Claims (22)

レーザ発生部より出力された加工用のレーザ光を光ファイバに通して出射ユニットまで伝送し、前記出射ユニットより前記レーザ光を被加工物に集光照射して所望のレーザ加工を行うレーザ加工装置において光ファイバ伝送系の正常監視および異常検出を行なう光ファイバ伝送系監視装置であって、
前記加工用レーザ光と波長が異なるモニタ光を生成するモニタ光源と、
前記モニタ光源からの前記モニタ光を前記加工用レーザ光に重畳させて前記光ファイバの入射端面に入射させる光重畳器と、
前記光ファイバの出射端面より出た前記モニタ光の少なくとも一部を前記加工用レーザ光から分離する光分離器と、
前記光分離器からの光を受光して光電変換により電気信号に変換し、受光量が所定の閾値よりも高いときは第1のモニタ信号を出力し、受光量が前記閾値よりも低いときは第2のモニタ信号を出力する光検出部と、
前記光検出部の出力端子に電気的に直結され、前記モニタ光源が前記モニタ光を生成している期間中に、前記光検出部より前記第1のモニタ信号が出力されている時は前記レーザ発生部のレーザ出力動作を許可し、または継続させ、前記光検出部より前記第2のモニタ信号が出力されている時は前記レーザ発生部のレーザ出力動作を禁止し、または停止させるインターロック機構と
を有する光ファイバ伝送系監視装置。
A laser processing apparatus for transmitting a processing laser beam output from a laser generator through an optical fiber to an output unit, and condensing and irradiating the workpiece with the laser beam from the output unit to perform a desired laser processing An optical fiber transmission system monitoring device for performing normal monitoring and abnormality detection of an optical fiber transmission system in
A monitor light source that generates monitor light having a wavelength different from that of the processing laser light;
A light superimposing unit that superimposes the monitor light from the monitor light source on the laser beam for processing and makes it incident on an incident end face of the optical fiber;
An optical separator that separates at least a part of the monitor light emitted from the emission end face of the optical fiber from the processing laser light;
The light from the light separator is received and converted into an electrical signal by photoelectric conversion, and when the amount of received light is higher than a predetermined threshold, a first monitor signal is output, and when the amount of received light is lower than the threshold A light detection unit for outputting a second monitor signal;
The laser is electrically connected to the output terminal of the light detection unit, and the first monitor signal is output from the light detection unit while the monitor light source is generating the monitor light. An interlock mechanism for permitting or continuing the laser output operation of the generator, and prohibiting or stopping the laser output operation of the laser generator when the second monitor signal is output from the light detector And an optical fiber transmission system monitoring device.
制御部の制御の下で動作するレーザ発生部より出力された加工用のレーザ光を光ファイバに通して出射ユニットまで伝送し、前記出射ユニットより前記レーザ光を被加工物に集光照射して所望のレーザ加工を行うレーザ加工装置において光ファイバ伝送系の正常監視および異常検出を行なう光ファイバ伝送系監視装置であって、
前記加工用レーザ光と波長が異なるモニタ光を生成するモニタ光源と、
前記モニタ光源からの前記モニタ光を前記加工用レーザ光に重畳させて前記光ファイバの入射端面に入射させる光重畳器と、
前記光ファイバの出射端面より出た前記モニタ光の少なくとも一部を前記加工用レーザ光から分離する光分離器と、
前記光分離器からの光を受光して光電変換により電気信号に変換し、受光量が所定の閾値よりも高いときは第1のモニタ信号を出力し、受光量が前記閾値よりも低いときは第2のモニタ信号を出力する光検出部と、
前記光検出部の出力端子に電気的に直結され、前記モニタ光源が前記モニタ光を生成している期間中に、前記光検出部より前記第1のモニタ信号が出力されている時は前記レーザ発生部の制御を前記制御部に任せ、前記光検出部より前記第2のモニタ信号が出力されている時は前記制御部に優先して強制的に前記レーザ発生部のレーザ出力動作を禁止し、または停止させるインターロック機構と
を有する光ファイバ伝送系監視装置。
The laser beam for processing output from the laser generator operating under the control of the control unit is transmitted to the emission unit through the optical fiber, and the laser beam is focused and irradiated on the workpiece from the emission unit. An optical fiber transmission system monitoring apparatus that performs normal monitoring and abnormality detection of an optical fiber transmission system in a laser processing apparatus that performs desired laser processing,
A monitor light source that generates monitor light having a wavelength different from that of the processing laser light;
A light superimposing unit that superimposes the monitor light from the monitor light source on the laser beam for processing and makes it incident on an incident end face of the optical fiber;
An optical separator that separates at least a part of the monitor light emitted from the emission end face of the optical fiber from the processing laser light;
The light from the light separator is received and converted into an electrical signal by photoelectric conversion, and when the amount of received light is higher than a predetermined threshold, a first monitor signal is output, and when the amount of received light is lower than the threshold A light detection unit for outputting a second monitor signal;
The laser is electrically connected to the output terminal of the light detection unit, and the first monitor signal is output from the light detection unit while the monitor light source is generating the monitor light. The control of the generation unit is left to the control unit, and when the second monitor signal is output from the light detection unit, the laser output operation of the laser generation unit is forcibly prohibited in preference to the control unit. Or an optical fiber transmission system monitoring device having an interlock mechanism to be stopped.
前記モニタ光のビーム径を所望の口径に制限するために前記光分離器と前記光検出部との間に配置されるアパーチャを有する請求項1または請求項2に記載の光ファイバ伝送系監視装置。   3. The optical fiber transmission system monitoring apparatus according to claim 1, further comprising an aperture disposed between the optical separator and the light detection unit in order to limit a beam diameter of the monitor light to a desired aperture. . 前記アパーチャが、前記光ファイバのコア径と略同一の口径を有する、請求項3に記載の光ファイバ伝送系監視装置。   The optical fiber transmission system monitoring apparatus according to claim 3, wherein the aperture has a diameter that is substantially the same as a core diameter of the optical fiber. 前記アパーチャが、前記光ファイバのコア径よりも小さな口径を有する、請求項3に記載の光ファイバ伝送系監視装置。   The optical fiber transmission system monitoring apparatus according to claim 3, wherein the aperture has an aperture smaller than a core diameter of the optical fiber. 前記光分離器により分離された光の光強度を減衰させるために前記光分離器と前記光検出部との間に配置される光減衰器を有する請求項3〜5のいずれか一項に記載の光ファイバ伝送系監視装置。   The optical attenuator disposed between the light separator and the light detection unit in order to attenuate the light intensity of the light separated by the light separator. Optical fiber transmission system monitoring device. 前記光検出部は、光電変換によって前記第1のモニタ信号を出力できる受光量の下限付近に前記閾値を有する、請求項1〜6のいずれか一項記載の光ファイバ伝送系監視装置。   The optical fiber transmission system monitoring device according to any one of claims 1 to 6, wherein the light detection unit has the threshold value near a lower limit of a received light amount at which the first monitor signal can be output by photoelectric conversion. 前記インターロック機構が、前記光検出部の出力端子に接続された入力回路と、前記レーザ発生部の電源に接続された第1の出力回路とを有する第1のリレーを含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の光ファイバ伝送系監視装置。   The interlock mechanism includes a first relay having an input circuit connected to an output terminal of the light detection unit and a first output circuit connected to a power source of the laser generation unit. The optical fiber transmission system monitoring device according to any one of claims 7 to 9. 前記レーザ発生部のレーザ光路上に光学シャッタが設けられ、
前記インターロック機構が、前記光学シャッタの駆動部に接続された第2の出力回路を有する第2のリレーを含む、請求項8に記載の光ファイバ伝送系監視装置。
An optical shutter is provided on the laser beam path of the laser generator,
The optical fiber transmission system monitoring apparatus according to claim 8, wherein the interlock mechanism includes a second relay having a second output circuit connected to the driving unit of the optical shutter.
前記リレーが、前記入力回路に設けられた電磁コイルと、前記出力回路に設けられた接点部とを有する電磁リレーからなる、請求項8または請求項9に記載の光ファイバ伝送系監視装置。   The optical fiber transmission system monitoring device according to claim 8 or 9, wherein the relay is an electromagnetic relay having an electromagnetic coil provided in the input circuit and a contact portion provided in the output circuit. 前記レーザ加工装置の主電源スイッチがオンになっている期間中に、所定の電源電圧が前記モニタ光源および前記インターロック機構に同時に供給される、請求項1〜10のいずれか一項に記載の光ファイバ伝送系監視装置。   The predetermined power supply voltage is simultaneously supplied to the monitor light source and the interlock mechanism during a period in which the main power switch of the laser processing apparatus is turned on. Optical fiber transmission system monitoring device. 加工用のレーザ光を発生するレーザ発生部と、
前記レーザ発生部で生成された前記加工用レーザ光をレーザ加工場所まで伝送するための光ファイバと、
前記レーザ加工場所に設置または配置され、前記光ファイバの出射端面より出た前記加工用レーザ光を被加工物に集光照射する出射ユニットと、
前記加工用レーザ光と波長が異なるモニタ光を生成するモニタ光源と、
前記モニタ光源からの前記モニタ光を前記加工用レーザ光に重畳させて前記光ファイバの入射端面に入射させる光重畳器と、
前記光ファイバの出射端面より出た前記モニタ光の少なくとも一部を前記加工用レーザ光から分離する光分離器と、
前記光分離器からの光を受光して光電変換により電気信号に変換し、受光量が所定の閾値よりも高いときは第1のモニタ信号を出力し、受光量が前記閾値よりも低いときは第2のモニタ信号を出力する光検出部と、
前記光検出部の出力端子に電気的に直結され、前記モニタ光源が前記モニタ光を生成している期間中に、前記光検出部より前記第1のモニタ信号が出力されている時は前記レーザ発生部のレーザ出力動作を許可し、または継続させ、前記光検出部より前記第2のモニタ信号が出力されている時は前記レーザ発生部のレーザ出力動作を禁止し、または停止させるインターロック機構と
を有するレーザ加工装置。
A laser generator for generating laser light for processing;
An optical fiber for transmitting the laser beam for processing generated by the laser generator to a laser processing location;
An emission unit that is installed or arranged at the laser processing location and that condenses and irradiates the workpiece with the processing laser light emitted from the emission end face of the optical fiber;
A monitor light source that generates monitor light having a wavelength different from that of the processing laser light;
A light superimposing unit that superimposes the monitor light from the monitor light source on the laser beam for processing and makes it incident on an incident end face of the optical fiber;
An optical separator that separates at least a part of the monitor light emitted from the emission end face of the optical fiber from the processing laser light;
The light from the light separator is received and converted into an electrical signal by photoelectric conversion, and when the amount of received light is higher than a predetermined threshold, a first monitor signal is output, and when the amount of received light is lower than the threshold A light detection unit for outputting a second monitor signal;
The laser is electrically connected to the output terminal of the light detection unit, and the first monitor signal is output from the light detection unit while the monitor light source is generating the monitor light. An interlock mechanism for permitting or continuing the laser output operation of the generator, and prohibiting or stopping the laser output operation of the laser generator when the second monitor signal is output from the light detector And a laser processing apparatus.
加工用のレーザ光を発生するレーザ発生部と、
前記レーザ発生部の動作を制御する制御部と、
前記レーザ発生部で生成された前記加工用レーザ光をレーザ加工場所まで伝送するための光ファイバと、
前記レーザ加工場所に設置または配置され、前記光ファイバの出射端面より出た前記加工用レーザ光を被加工物に集光照射する出射ユニットと、
前記加工用レーザ光と波長が異なるモニタ光を生成するモニタ光源と、
前記モニタ光源からの前記モニタ光を前記加工用レーザ光に重畳させて前記光ファイバの入射端面に入射させる光重畳器と、
前記光ファイバの出射端面より出た前記モニタ光の少なくとも一部を前記加工用レーザ光から分離する光分離器と、
前記光分離器からの光を受光して光電変換により電気信号に変換し、受光量が所定の閾値よりも高いときは第1のモニタ信号を出力し、受光量が前記閾値よりも低いときは第2のモニタ信号を出力する光検出部と、
前記光検出部の出力端子に電気的に直結され、前記モニタ光源が前記モニタ光を生成している期間中に、前記光検出部より前記第1のモニタ信号が出力されている時は前記レーザ発生部の制御を前記制御部に任せ、前記光検出部より前記第2のモニタ信号が出力されている時は前記制御部に優先して強制的に前記レーザ発生部のレーザ出力動作を禁止し、または停止させるインターロック機構と
を有するレーザ加工装置。
A laser generator for generating laser light for processing;
A controller for controlling the operation of the laser generator;
An optical fiber for transmitting the laser beam for processing generated by the laser generator to a laser processing location;
An emission unit that is installed or arranged at the laser processing location and that condenses and irradiates the workpiece with the processing laser light emitted from the emission end face of the optical fiber;
A monitor light source that generates monitor light having a wavelength different from that of the processing laser light;
A light superimposing unit that superimposes the monitor light from the monitor light source on the laser beam for processing and makes it incident on an incident end face of the optical fiber;
An optical separator that separates at least a part of the monitor light emitted from the emission end face of the optical fiber from the processing laser light;
The light from the light separator is received and converted into an electrical signal by photoelectric conversion, and when the amount of received light is higher than a predetermined threshold, a first monitor signal is output, and when the amount of received light is lower than the threshold A light detection unit for outputting a second monitor signal;
The laser is electrically connected to the output terminal of the light detection unit, and the first monitor signal is output from the light detection unit while the monitor light source is generating the monitor light. The control of the generation unit is left to the control unit, and when the second monitor signal is output from the light detection unit, the laser output operation of the laser generation unit is forcibly prohibited in preference to the control unit. Or a laser processing device having an interlock mechanism for stopping.
前記モニタ光のビーム径を所望の口径に制限するために前記光分離器と前記光検出部との間に配置されるアパーチャを有する請求項12または請求項13に記載のレーザ加工装置。   14. The laser processing apparatus according to claim 12, further comprising an aperture disposed between the light separator and the light detection unit in order to limit a beam diameter of the monitor light to a desired aperture. 前記アパーチャが、前記光ファイバのコア径と略同一の口径を有する、請求項14に記載のレーザ加工装置。   The laser processing apparatus according to claim 14, wherein the aperture has a diameter substantially the same as a core diameter of the optical fiber. 前記アパーチャが、前記光ファイバのコア径よりも小さな口径を有する、請求項14に記載のレーザ加工装置。   The laser processing apparatus according to claim 14, wherein the aperture has a diameter smaller than a core diameter of the optical fiber. 前記光分離器により分離された光の光強度を減衰させるために前記光分離器と前記光検出部との間に配置される光減衰器を有する請求項14〜16のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。   The optical attenuator disposed between the optical separator and the light detection unit in order to attenuate the light intensity of the light separated by the optical separator. Laser processing equipment. 前記光検出部は、光電変換によって前記第1のモニタ信号を出力できる受光量の下限付近に前記閾値を有する、請求項12〜17のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。   The laser processing apparatus according to any one of claims 12 to 17, wherein the light detection unit has the threshold value in the vicinity of a lower limit of an amount of received light that can output the first monitor signal by photoelectric conversion. 前記インターロック機構が、前記光検出部の出力端子に接続された入力回路と、前記レーザ発生部の電源に接続された第1の出力回路とを有する第1のリレーを含む、請求項12〜18のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。   The interlock mechanism includes a first relay having an input circuit connected to an output terminal of the light detection unit and a first output circuit connected to a power source of the laser generation unit. The laser processing apparatus according to any one of 18. 前記レーザ発生部のレーザ光路上に光学シャッタが設けられ、
前記インターロック機構が、前記光学シャッタの駆動部に接続された第2の出力回路とを有する第2のリレーを含む、請求項19に記載のレーザ加工装置。
An optical shutter is provided on the laser beam path of the laser generator,
The laser processing apparatus according to claim 19, wherein the interlock mechanism includes a second relay having a second output circuit connected to a drive unit of the optical shutter.
前記リレーが、前記入力回路に設けられた電磁コイルと、前記出力回路に設けられた接点部とを有する電磁リレーからなる、請求項19または請求項20に記載のレーザ加工装置。   21. The laser processing apparatus according to claim 19, wherein the relay is an electromagnetic relay having an electromagnetic coil provided in the input circuit and a contact portion provided in the output circuit. 主電源スイッチがオンになっている期間中に、所定の電源電圧が前記モニタ光源および前記インターロック機構に同時に供給される、請求項12〜21のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。   The laser processing apparatus according to any one of claims 12 to 21, wherein a predetermined power supply voltage is simultaneously supplied to the monitor light source and the interlock mechanism during a period in which the main power switch is on.
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