WO2015118829A1 - レーザ加工装置 - Google Patents

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WO2015118829A1
WO2015118829A1 PCT/JP2015/000311 JP2015000311W WO2015118829A1 WO 2015118829 A1 WO2015118829 A1 WO 2015118829A1 JP 2015000311 W JP2015000311 W JP 2015000311W WO 2015118829 A1 WO2015118829 A1 WO 2015118829A1
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WO
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laser
control unit
abnormality
output beam
energy
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PCT/JP2015/000311
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匡寛 平本
章雅 内方
学 西原
利一 村越
義典 佐々木
皓平 舩井
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082—Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/13—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
    • H01S3/1305—Feedback control systems

Definitions

  • the present disclosure relates to a laser processing technique using an acoustooptic device.
  • FIG. 25 is a conceptual diagram showing a conventional hole-opening device 101 using a laser beam.
  • the conventional aperture device 101 includes a laser oscillator 102, a power source 103, an acoustooptic module 104, an optical system 105, an optical damper 106, an intensity detector 107, and an output control unit 108. And have.
  • the optical system 105 includes reflection mirrors 105a, 105b, and 105c, beam splitters 105d and 105e, and condenser lenses 105f and 105g.
  • the output control unit 108 feedback-controls the drive voltage of the acousto-optic module 104 in accordance with the intensity of the laser light detected by the intensity detector 107. Thereby, the output efficiency of the laser beam deflected and output by the acousto-optic module 104 is changed, and the intensity of the laser beam is made constant (see, for example, Patent Document 1).
  • the laser beam oscillated by the laser oscillator 102 is already in a pulse form, and it is difficult to further feedback control the rise and fall of the pulse with the acoustooptic module 104. Further, since the output is zero in the valley of the pulse of the laser beam, it cannot be controlled by the acoustooptic module 104. In view of this, a laser processing apparatus corresponding to the pulse shape (rise, fall, pulse trough) of laser light has been proposed.
  • FIG. 26 is a conceptual diagram showing another conventional laser processing apparatus 201.
  • a conventional laser processing apparatus 201 includes a laser oscillator 202, an optical path deflecting unit 203, a detector 204, a damper 205, a processing unit 206, a determination device 207, and a control device 208.
  • the detector 204 includes a splitter 209 and a sensor 210.
  • the detector 204 detects the energy of the laser beam, and the determination device 207 determines whether the energy of the laser beam is within a predetermined range.
  • the optical path deflecting unit 203 When the energy of the laser beam is within a predetermined range, the optical path deflecting unit 203 operates and the processing unit 206 is irradiated with the laser beam. When the energy of the laser beam is not within a predetermined range, the optical path deflecting unit 203 does not operate, and the damper 205 is irradiated with the laser beam (see, for example, Patent Document 2).
  • the shape (rise, fall, pulse valley) of the pulse of the laser beam is detected, and the processing unit 206 can be selectively irradiated with the laser beam.
  • the conventional laser processing apparatus 201 detects the energy of the laser beam reflected by the splitter 209, it is affected by the accuracy error of the splitter 209 and cannot accurately detect the energy of the laser beam.
  • the laser processing device includes a laser oscillation device, an acoustooptic device, a first measuring device, a processing unit, and a control unit.
  • the laser oscillation device outputs an output beam.
  • the acoustooptic device receives the output beam and selectively emits the output beam to either the first optical path or the second optical path.
  • the first measuring device is provided in the first optical path and measures the energy of the processing beam.
  • the processing unit is provided in the second optical path.
  • the control unit controls the laser oscillation device and the acoustooptic device, and receives the first measurement value measured by the first measuring device.
  • the output beam emitted to the first optical path is directly incident on the first measuring device from the acoustooptic device.
  • the control unit detects an abnormality of the machining beam based on the first measurement value.
  • the laser processing apparatus performs processing using laser light whose energy is accurately detected, higher processing quality is realized.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing a laser processing apparatus 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 shows an output command signal (A), output beam energy (B), state command signal (C), machining beam energy (D), and measurement beam in the control of the laser processing apparatus 1 according to the first embodiment. It is a time chart which shows energy (E) of this.
  • FIG. 3 shows an output command signal (A), output beam energy (B), state command signal (C), and machining beam energy (D) when an abnormality occurs in the laser processing apparatus 1 according to the first embodiment. It is a time chart which shows energy (E) of a measurement beam.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram showing a laser processing apparatus 11 according to a first modification of the first embodiment.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram showing a laser processing apparatus 11 according to a first modification of the first embodiment.
  • FIG. 5 shows an output command signal (A), output beam energy (B), state command signal (C), and machining beam energy in the control of the laser machining apparatus 11 according to the first modification of the first embodiment. It is a time chart which shows (D) and energy (E) of a measurement beam.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram showing a laser processing apparatus 21 according to the second embodiment.
  • FIG. 7 shows an output command signal (A), output beam energy (B), state command signal (C), machining beam energy (D), and measurement beam in the control of the laser processing apparatus 21 according to the second embodiment. It is a time chart which shows energy (E) of this.
  • FIG. 8 shows an output command signal (A), output beam energy (B), state command signal (C), and machining beam energy (D) when an abnormality occurs in the laser processing apparatus 21 according to the second embodiment. It is a time chart which shows energy (E) of a measurement beam.
  • FIG. 9 shows an output command signal (A), output beam energy (B), state command signal (C), and machining beam energy (D) when an abnormality occurs in the laser processing apparatus 21 according to the second embodiment. It is a time chart which shows energy (E) of a measurement beam. 10 shows an output command signal (A), output beam energy (B), state command signal (C), and machining beam energy (D) when an abnormality occurs in the laser processing apparatus 21 according to the second embodiment.
  • FIG. 11 shows an output command signal (A), output beam energy (B), state command signal (C), machining beam energy (D), and measurement beam in the control of the laser processing apparatus 21 according to the second embodiment. It is a time chart which shows energy (E) of this.
  • FIG. 12 is a conceptual diagram showing a laser processing apparatus 31 according to a second modification of the second embodiment.
  • FIG. 13 shows an output command signal (A), an output beam energy (B), a status command signal (C), and a machining beam energy (in the control of the laser machining apparatus 31 according to the second modification of the second embodiment). It is a time chart which shows the energy (E) of D) and a measurement beam.
  • FIG. 11 shows an output command signal (A), output beam energy (B), state command signal (C), machining beam energy (D), and measurement beam in the control of the laser processing apparatus 21 according to the second embodiment.
  • FIG. 12 is a conceptual diagram showing a laser processing apparatus 31 according to a second modification of the second embodiment.
  • FIG. 13 shows an
  • FIG. 14 is a conceptual diagram showing a laser processing apparatus 51 according to the third embodiment.
  • FIG. 15 shows an output command signal (A), output beam energy (B), state command signal (C), machining beam energy (D), and measurement beam in the control of the laser processing apparatus 51 according to the third embodiment. It is a time chart which shows energy (E) of this.
  • FIG. 16 shows the output beam energy (A), the output beam energy (B) detected by the power monitor, the measurement beam energy (C), and the power monitor in the control of the laser processing apparatus 51 according to the third embodiment. It is a time chart which shows the energy (D) of the measurement beam to detect.
  • FIG. 15 shows an output command signal (A), output beam energy (B), state command signal (C), machining beam energy (D), and measurement beam in the control of the laser processing apparatus 51 according to the third embodiment. It is a time chart which shows energy (E) of this.
  • FIG. 16 shows the output beam energy (A), the output beam energy (B) detected by the power monitor, the measurement beam energy (
  • FIG. 17 is a time chart showing the energy (A) of the output beam detected by the power monitor and the energy (B) of the measurement beam detected by the power monitor in the control of the laser processing apparatus 51 according to the third embodiment.
  • FIG. 18 is a time chart showing the energy (A) of the output beam detected by the power monitor and the energy (B) of the measurement beam detected by the power monitor when an abnormality occurs in the laser processing apparatus 51 according to the third embodiment. is there.
  • FIG. 19 is a time chart showing the energy (A) of the output beam detected by the power monitor and the energy (B) of the measurement beam detected by the power monitor when an abnormality occurs in the laser processing apparatus 51 according to the third embodiment. is there.
  • FIG. 18 is a time chart showing the energy (A) of the output beam detected by the power monitor and the energy (B) of the measurement beam detected by the power monitor when an abnormality occurs in the laser processing apparatus 51 according to the third embodiment. is there.
  • FIG. 19 is a time chart showing the energy (A) of the output beam detected
  • FIG. 20 is a time chart showing the energy (A) of the output beam detected by the power monitor and the energy (B) of the measurement beam detected by the power monitor when an abnormality occurs in the laser processing apparatus 51 according to the third embodiment. is there.
  • FIG. 21 is a time chart showing the energy (A) of the output beam detected by the power monitor and the energy (B) of the measurement beam detected by the power monitor in the control of the laser processing apparatus 51 according to the third embodiment.
  • FIG. 22 is a conceptual diagram showing a laser processing apparatus 61 according to a second modification of the third embodiment.
  • FIG. 23 shows an output command signal (A), an output beam energy (B), a status command signal (C), and a machining beam energy in the control of the laser machining apparatus 61 according to the second modification of the third embodiment.
  • FIG. 24 shows the energy (A) of the output beam detected by the power monitor and the energy (B) of the measurement beam detected by the power monitor in the control of the laser processing apparatus 61 according to the second modification of the third embodiment. It is a time chart which shows.
  • FIG. 25 is a conceptual diagram showing a conventional opening device 101.
  • FIG. 26 is a conceptual diagram showing a conventional laser processing apparatus 201.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing a laser processing apparatus 1 according to the present embodiment.
  • a laser processing apparatus 1 includes a laser oscillation device 2, an acoustooptic device 3, a processing head 4, a processing table 5 (processing unit) on which a processing target T is placed, and a first light detection. And a controller 7 (first measuring instrument).
  • the laser oscillation device 2 has a power supply 8, and the power supply 8 excites the laser medium by supplying power to the laser oscillation device 2. Thereby, the laser oscillation device 2 outputs laser light as an output beam.
  • various laser media that enable oscillation such as a CO 2 laser and a YAG laser can be used.
  • the laser beam output from the laser oscillation device 2 is incident on the acoustooptic device 3 as an output beam B0.
  • the acousto-optic device 3 is turned on to diffract the incident laser beam (output beam B0) and allows the incident laser beam (output beam B0) to pass through without being diffracted based on a command from the control unit 7. It is selectively set to the off state.
  • the acoustooptic element 3 is set to the ON state, the output beam B0 is diffracted by the acoustooptic element 3, and the diffracted light Ld (measurement beam B1) is obtained.
  • the laser processing apparatus 1 includes an optical path R1 (first optical path) that travels after the output beam B0 is diffracted by the acoustooptic element 3, and the acoustooptic element 3 without the output beam B0 being diffracted by the acoustooptic element 3.
  • optical path R2 second optical path
  • the non-diffracted light Ln traveling along the optical path R2 is used for laser processing as the processing beam B2.
  • a part of the output beam B0 is extracted as non-diffracted light Ln (processed beam B2) by switching the state of the acoustooptic device 3 based on a command from the control unit 7.
  • the non-diffracted light Ln (processing beam B2) is guided to the irradiation position Pw of the processing target T via the processing head 4 and used for laser processing.
  • the acoustooptic device 3 has an insertion loss, and the insertion loss is usually about 7%.
  • the energy of the non-diffracted light Ln (processing beam B2) is about 93% of the energy of the laser light (output beam B0) incident on the acoustooptic device 3. Therefore, in the present embodiment, a laser beam having a large energy is used for laser processing. If the insertion loss of the acoustooptic device 3 is reduced, the energy of the non-diffracted light Ln (processing beam B2) is increased accordingly.
  • a part of the output beam B0 is extracted as diffracted light Ld (measurement beam B1) by switching the state of the acoustooptic device 3 based on a command from the control unit 7.
  • the diffracted light Ld (measurement beam B1) travels along the optical path R1 and is guided to a first photodetector 6 described later.
  • the diffraction efficiency of the acoustooptic device 3 is usually about 80%. Therefore, when the insertion loss (about 7%) of the acoustooptic device 3 is taken into account, the energy of the diffracted light Ld (measurement beam B1) is 70 to 70 of the energy of the laser beam (output beam B0) incident on the acoustooptic device 3. It becomes about 75%.
  • This diffracted light Ld (measurement beam B1) is detected by the first photodetector 6, and is used for abnormality detection of the laser light (output beam B0).
  • the machining head 4 sets an optical path R for guiding the machining beam B2 to the irradiation position Pw of the machining target T based on a command from the control unit 7.
  • the processing head 4 includes a first galvanometer mirror 41, a second galvanometer mirror 42, and a scan lens 43.
  • the first galvanometer mirror 41 moves the irradiation position Pw in the X-axis direction by changing the angle of the reflection surface.
  • the second galvanometer mirror 42 moves the irradiation position Pw in the Y-axis direction by changing the angle of the reflection surface.
  • the processing beam B2 guided from the acoustooptic device 3 to the processing head 4 is sequentially reflected by the first galvanometer mirror 41 and the second galvanometer mirror 42 to be guided to the scan lens 43.
  • the scan lens 43 focuses the incident processing beam B2 on the irradiation position Pw.
  • the first photodetector 6 is installed in the optical path R1 so that the diffracted light Ld emitted from the acoustooptic device 3 is directly incident. Accordingly, the first photodetector 6 detects the diffracted light Ld (measurement beam B1) guided to the first photodetector 6 out of the output beam B0 incident on the acoustooptic device 3.
  • the first photodetector 6 and the like are not installed in the optical path R2 along which the non-diffracted light Ln (processing beam B2) exiting the acoustooptic device 3 travels. Therefore, the non-diffracted light Ln (processing beam B2) hardly causes a decrease in energy in the process of being guided to the irradiation position Pw.
  • the control unit 7 controls the laser oscillation device 2, the acoustooptic device 3, and the processing head 4. In the control of the laser oscillation device 2, the control unit 7 controls the power supply 8. Specifically, the control unit 7 transmits an output command signal S ⁇ b> 1 to the power supply 8. The power supply 8 starts supplying power to the laser oscillation device 2 when the output command signal S1 rises, and stops supplying power to the laser oscillation device 2 when the output command signal S1 falls. In this way, the control unit 7 commands the laser oscillation device 2 to start and stop the output of the laser beam (output beam B0) through the control of the power supply 8.
  • the time when the output command signal S1 rises is the time when the laser oscillation device 2 is instructed to start the output of laser light, and the time when the output command signal S1 falls is the command when the laser oscillation device 2 stops the output of laser light. It will be time to be.
  • the control unit 7 transmits a state command signal S2 to the acoustooptic element 3, and sets the acoustooptic element 3 to an on state or an off state.
  • the acoustooptic device 3 is switched from the off state to the on state when the state command signal S2 rises, and is switched from the on state to the off state when the state command signal S2 falls.
  • the output command signal S1 for controlling the laser oscillation device 2 and the state command signal S2 for controlling the acoustooptic device 3 are between the output start and stop commands of the output beam B0 and the switching of the state of the acoustooptic device 3. Are related to each other so that a desired timing occurs. Specifically, the control unit 7 switches the state of the acoustooptic element 3 while outputting the laser beam (output beam B0) to the laser oscillation device 2 to thereby output the laser beam (output) that is incident on the acoustooptic element 3. A part of the beam B0) is extracted as non-diffracted light Ln (measurement beam B1).
  • the control unit 7 causes the machining head 4 to set an optical path R for guiding the machining beam B2 to the machining target T. Specifically, the control unit 7 changes the angle of the reflection surface of the first galvanometer mirror 41 by controlling the drive system of the first galvanometer mirror 41. Further, the control unit 7 changes the angle of the reflection surface of the second galvanometer mirror 42 by controlling the drive system of the second galvanometer mirror 42. In this way, the control unit 7 moves the irradiation position Pw within the XY plane. Note that the control unit 7 may further control the processing table 5.
  • control unit 7 controls a drive system (not shown) of the machining table 5 to move the machining table 5 in a space defined by the X axis, the Y axis, and the Z axis, and to process the machining table.
  • the position 5 may be adjusted.
  • the control unit 7 detects an abnormality of the laser beam (output beam B0) in addition to the control described above. Specifically, the control unit 7 detects an abnormality of the output beam B0 based on the measurement value of the first photodetector 6.
  • FIG. 2A is a time chart showing an output command signal S1 transmitted from the control unit 7 to the power source 8.
  • FIG. 2B is a time chart showing the energy E0 of the laser light (output beam B0) output from the laser oscillation device 2 based on the output command signal S1.
  • FIG. 2C is a time chart showing the state command signal S ⁇ b> 2 transmitted from the control unit 7 to the acoustooptic device 3.
  • FIG. 2D is a time chart showing the energy Ew1 of the non-diffracted light Ln.
  • FIG. 2E is a time chart showing the energy Ew2 of the diffracted light Ld guided to the first photodetector 6. Note that (B), (D), and (E) in FIG. 2 respectively show changes in energy with time when the output beam B0 is normal.
  • the control unit 7 transmits to the power supply 8 a pulse signal that rises at time ts and falls at time te as an output command signal S1 for pulse oscillation.
  • the power supply 8 receives the output command signal S1
  • the power supply 8 starts to supply power to the laser oscillation device 2 at time ts. Thereby, excitation of the laser medium starts.
  • a predetermined period T1 is required after the excitation of the laser medium is started until the laser beam can be output. Then, at time t1 when a predetermined period T1 has elapsed from time ts, output of laser light (output beam B0) from the laser oscillation device 2 is started. That is, time t1 is the starting point of the laser light output period.
  • the laser beam energy E0 rises, and the laser beam energy E0 reaches a peak (normal peak value E0p) at time t2 when a predetermined period T2 has elapsed. .
  • the power supply 8 stops supplying power to the laser oscillation device 2 at time te. Thereby, the excitation of the laser medium is stopped.
  • the energy E0 of the laser light decreases and becomes zero at time t3 when a predetermined period T3 has elapsed. That is, the time t3 is the end point of the laser light output period.
  • the laser pulse is output from the laser oscillation device 2 as the output beam B0 by the control of the control unit 7 like this.
  • the control unit 7 receives, as the state command signal S2, a pulse signal that rises at time ta0 and falls at time ta1, and a pulse signal that rises at time ta2 and falls at time ta3.
  • the time ta0 is set to the time ts at which the supply of power to the laser oscillation device 2 is started (the time when the laser oscillation device 2 is instructed to start outputting laser light).
  • time ta0 may be set between the time ts and the time t1 (start point of the output period) when the output of the laser beam is started, or may be set before the time ts.
  • Time ta1 is the start time of laser processing, and is preferably set immediately after time t2 when the energy E0 of the laser beam reaches the peak value E0p.
  • Time ta1 may be set at time t2 or may be set immediately before time t2.
  • the time ta2 is the end point of the laser processing, and is set immediately before the time te at which the supply of power to the laser oscillation device 2 is stopped (the time when the laser oscillation device 2 is instructed to stop the output of laser light). It is preferable.
  • time ta2 may be set to the time te or may be set immediately after the time te.
  • the time ta3 is set immediately after the time t3 (end point of the output period) when the output of the laser light from the laser oscillation device 2 ends.
  • the time ta3 may be set to the time t3.
  • Acousto-optic element 3 is set to the off state until time ta0 based on state command signal S2, and is switched from the off state to the on state at time ta0. In other words, during the period up to the time ta0 when there is no laser light output, the acoustooptic device 3 is set to an off state that requires little power. After the state is switched at time ta0, the acoustooptic device 3 is set to the on state until time ta1.
  • the laser light (output beam B0) incident on the acoustooptic device 3 is diffracted by the acoustooptic device 3, and the obtained diffracted light Ld is obtained as the measurement beam B1 by the first photodetector 6. Detected.
  • the diffraction efficiency of the acoustooptic element 3 is usually about 80%. Accordingly, even when the acoustooptic device 3 is in the on state, the laser beam of about 20% of the energy of the output beam B0 (about 18% considering the insertion loss (about 7%) of the acoustooptic device 3) is diffracted. Instead, it passes through the acoustooptic device 3. Therefore, as shown in FIG. 2D, during the period from time t1 to time ta1, even if the acoustooptic device 3 is in the on state, a part of the output beam B0 is processed to the processing head 4 as the processing beam B2. Led.
  • the acoustooptic device 3 is switched from the on state to the off state.
  • the laser light (output beam B0) incident on the acoustooptic element 3 passes through the acoustooptic element 3 without being diffracted, and the non-diffracted light Ln (processing beam B2) is guided to the machining head 4.
  • the energy Ew1 of the non-diffracted light Ln is about 93% of the energy of the output beam B0.
  • the energy Ew1 of the non-diffracted light Ln is significantly larger than the energy Ew2 of the diffracted light Ld (about 70 to 75% of the energy of the measurement beam B1). Therefore, the non-diffracted light Ln is preferable as a laser beam (processing beam B2) used for laser processing.
  • the acoustooptic device 3 is switched from the off state to the on state.
  • the laser light (output beam B0) incident on the acoustooptic device 3 is diffracted by the acoustooptic device 3, and the obtained diffracted light Ld is detected by the first photodetector 6.
  • a part of the output beam B0 as the processing beam B2 is transmitted to the processing head 4 in the period from the time ta2 to the time t3 as in the period from the time t1 to the time ta1. Will be guided.
  • the acoustooptic device 3 is switched from the on state to the off state. That is, during the period from time ta3 when there is no laser light output, the acoustooptic device 3 is set to an off state that requires little power.
  • control unit 7 sets the acoustooptic element 3 to the off state during laser processing and outputs the acoustooptic element 3 at other times during the laser processing in the output period of the laser beam (output beam B0) by the laser oscillation device 2. Set to the on state.
  • the period from time ta1 to time ta2 when the acoustooptic device 3 is turned off is the period during which the energy E0 of the output beam B0 reaches the peak value E0p (from time t2 to time te). Period). Therefore, the machining beam B2 is a rectangular laser pulse (see FIG. 2D). Therefore, the energy loss that occurs in the laser light in the process from the laser oscillation device 2 to the irradiation position Pw is only the insertion loss (about 7%) of the acoustooptic device 3. Therefore, the energy loss is significantly reduced as compared with the case where the diffracted light Ld is used for laser processing. As a result, even when laser processing is performed on a processing object including a reinforcing agent such as a filler, high processing accuracy and processing quality can be obtained.
  • the acoustooptic device 3 is set to an off state that requires almost no electric power during a period until the time ta0 when there is no laser light output and a period after the time ta3. Therefore, according to the control of this embodiment, the power consumption of the acoustooptic device 3 is reduced.
  • the time ta0 is preferably set between the time ts and the time t1, and particularly preferably set at the time t1. Further, the time ta3 is preferably set to the time t3.
  • the period until time ts and the period from time t3 are set as a period during which the processing head 4 can set the optical path R (a period during which the processing head 4 can be adjusted). I can do it.
  • the angle of the reflection surface of the first galvanometer mirror 41 or the second galvanometer mirror 42 is changed. Specifically, the angles of the reflecting surfaces of the first galvanometer mirror 41 and the second galvanometer mirror 42 are adjusted so that the irradiation position Pw of the laser beam coincides with the processing position of the processing target T by time ts.
  • the machining table 5 may be moved and adjusted in position.
  • the period from time ts to time ta1 and the time from time ta2 can also be used as a period during which the machining head 4 can be adjusted.
  • Examples of such a processing object include those containing a reinforcing agent such as a filler. According to this control, a period other than the time of laser processing in the laser light output period is used as a period during which the processing head 4 can be adjusted. Therefore, the machining cycle can be shortened.
  • FIG. 3 shows a case where an energy abnormality has occurred in the output beam B0.
  • the determination time tc (see FIGS. 3B and 3E) is set in advance in the control unit 7 in order to detect an abnormality in the laser beam.
  • the determination time tc is within a period Tc1 (see FIG. 2) from the laser light output start time (time t1) to the laser processing start time (time ta1), or the laser processing end time (time ta2).
  • Tc1 see FIG. 2
  • Tc2 see FIG. 2
  • time t3 To a time point set within a period Tc2 (see FIG. 2) from the end of laser beam output (time t3). That is, the determination time point tc is set within a laser light output period and a period during which the acoustooptic device 3 is set to the on state.
  • the determination time point tc is set within a period from time t2 to time ta1. That is, as the determination time point tc, a time point at which the energy E0 matches the peak value E0p when the output beam B0 is normal is set.
  • the determination time point tc may be set within a period from time ta2 to time te when the energy E0 matches the peak value E0p. Further, the determination time point tc may be set at various time points that are not limited to the time point when the energy E0 matches the peak value E0p.
  • a plurality of determination time points tc may be set in the periods Tc1 and Tc2, and the abnormality detection described below may be performed at each determination time point tc.
  • the controller 7 determines the energy Ew2 (tc) of the laser beam (diffracted beam Ld in the present embodiment) detected by the first photodetector 6 at the determination time tc. Is greater than or equal to the first threshold Et1 (see (E) of FIG. 3).
  • the lower limit value of the energy range at the determination time point tc that can be allowed for the diffracted light Ld that is generated when the processing beam B2 is generated is the first value. 1 is set as a threshold value Et1.
  • the control unit 7 determines “No” (“No”) and determines that the machining beam B2 is abnormal. Detect.
  • the cause of the abnormality detected at this time is that the output energy of the laser beam is reduced, the beam axis deviation of the laser beam is occurring, the laser beam spot diameter is abnormal, It is a combination.
  • the description is made on the assumption that the output energy of the laser beam is abnormal.
  • any abnormality is suitable as the processing beam B2. Therefore, the laser oscillation device 2 and the acoustooptic device 3 are controlled so that the processing beam B2 does not process the processing target T.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram showing a laser processing apparatus 11 according to a first modification.
  • the diffracted light Ld traveling along the optical path R1 is used for laser processing as a processing beam B2.
  • a part of the measurement beam B1 is extracted as the diffracted light Ld by switching the state of the acoustooptic device 3 based on a command from the control unit 7 (FIGS. 5C and 5D). )reference).
  • the diffracted light Ld is guided to the irradiation position Pw to the processing target T through the processing head 4 and used for laser processing.
  • the non-diffracted light Ln generated along with the generation of the machining beam B2 travels along the optical path R2.
  • the first photodetector 6 is set in the optical path R2, and the non-diffracted light Ln is detected by the first photodetector 6, and the laser beam is detected abnormally. Used for.
  • the first photodetector 6 and the like are not installed. Therefore, the processing beam B2 hardly causes a decrease in energy in the process of being guided to the irradiation position Pw. Since the other configuration of the laser processing apparatus 11 of the first modification is the same as that of the first embodiment (see FIG. 1), the description thereof is omitted.
  • FIG. 5 is a time chart showing various command signals and various energies when the output beam is normal, as in FIG. Note that the control (see FIG. 5A) for the laser oscillation device 2 is the same as the control in the first embodiment (see FIG. 2A), and thus the description thereof is omitted.
  • control unit 7 transmits to the acoustooptic device 3 a pulse signal that rises at time ta1 and falls at time ta2 as the state command signal S2 (see FIG. 5C).
  • Acousto-optic element 3 is set to the off state until time ta1 based on state command signal S2, and is switched from the off state to the on state at time ta1. Therefore, until time ta1, the laser light (output beam B0) incident on the acoustooptic device 3 passes through the acoustooptic device 3 without being diffracted by the acoustooptic device 3, and as a result, the non-diffracted light Ln ( The measuring beam B1) is detected by the first photodetector 6. After the state is switched at time ta1, the acoustooptic device 3 is set to the on state until time ta2.
  • the laser light (output beam B0) incident on the acoustooptic device 3 is diffracted by the acoustooptic device 3, and the obtained diffracted light Ld (processing beam B2) is guided to the machining head 4. .
  • the acoustooptic device 3 is switched from the on state to the off state. Thereby, the laser light (output beam B0) incident on the acoustooptic device 3 passes through the acoustooptic device 3 without being diffracted by the acoustooptic device 3, and as a result, the non-diffracted light Ln (measurement beam B1). Is detected by the first photodetector 6.
  • control unit 7 sets the acoustooptic element 3 to the on state during laser processing and outputs the acoustooptic element 3 at other times during the laser processing in the output period of the laser beam (output beam B0) by the laser oscillation device 2. Set it to the off state. According to this control, the machining beam B2 (diffracted light Ld in the first modification) becomes a rectangular laser pulse (see FIG. 5D).
  • the control unit 7 determines the energy Ew2 ′ (the non-diffracted light Ln in the first modification) of the laser beam detected by the first photodetector 6 at the determination time point tc. It is determined whether or not tc) is equal to or greater than a first threshold Et1 ′ (see (E) in FIG. 5).
  • a first threshold Et1 ′ see (E) in FIG. 5.
  • the control part 7 will determine with "No" and will detect abnormality of the processing beam B2.
  • control unit 7 When detecting an abnormality in the output beam B0, the control unit 7 performs the same determination as in the above-described embodiment.
  • the laser processing apparatuses 1 and 11 of the present embodiment have a high monitoring ability with respect to laser light, and realize high processing quality by exhibiting the monitoring ability. Further, according to the laser processing apparatuses 1 and 11 of the present embodiment, the measurement beam B1 from the acousto-optic element 3 is directly measured, so that the configuration of the laser processing apparatus is simplified.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram showing the laser processing device 21 according to the present embodiment. Description of parts common to the laser processing apparatus 1 according to the first embodiment is omitted.
  • the laser processing apparatus 21 includes, in addition to the laser processing apparatus 1, an optical adjustment unit 22, a splitter 23 (optical apparatus), a second photodetector 24 (second measuring instrument), Have
  • the optical adjustment unit 22 includes a collimator lens 25 and a diaphragm mechanism 27 having an opening 26.
  • the splitter 23, the collimator lens 25, and the aperture mechanism 27 are provided between the laser oscillation device 2 and the acoustooptic device 3 in this order.
  • Part of the laser light (output beam B 0) output from the laser oscillation device 2 passes through the splitter 23 and enters the collimator lens 25.
  • Part of the laser light (output beam B0) output from the laser oscillation device 2 is reflected by the splitter 23 and is incident on the second photodetector 24 (second measuring device). That is, the splitter 23 separates the third optical path that transmits the laser light (output beam B0) from the laser oscillation device 2 and the fourth optical path that reflects it.
  • the collimator lens 25 collimates the incident laser beam (output beam B0).
  • the aperture mechanism 27 is a metal plate in which the opening 26 is formed, and is arranged so that the center of the opening 26 is positioned on the ideal beam axis of the laser beam (output beam B0).
  • the diameter (beam diameter) of the laser beam (output beam B0) is set in accordance with the size of the opening 26 (aperture amount). Adjusted.
  • the diaphragm mechanism 27 may be configured such that a plurality of masks having different diameters of the opening 26 can be switched by a rotation operation or a slide operation.
  • the laser beam (output beam B0) deviated from the opening 26 is blocked by the diaphragm mechanism 27.
  • the laser beam (output beam B0) is deviated from the center (ideal beam axis) of the opening 26, more laser light (output beam B0) than usual is blocked by the diaphragm mechanism 27.
  • the laser light (output beam B0) that has passed through the diaphragm mechanism 27 is incident on the acoustooptic device 3.
  • the subsequent steps are the same as those in the first embodiment.
  • the second photodetector 24 is arranged so that the laser beam (output beam B0) reflected by the splitter 23 is incident thereon.
  • the second photodetector is connected to the control unit 7, detects the incident laser beam, and is used to detect abnormality of the laser beam (output beam B0).
  • the controller 7 controls the laser oscillation device 2, the acoustooptic device 3, and the processing head 4 using the output command signal S1 and the state command signal S2, as in the first embodiment.
  • the present embodiment is different from the first embodiment in that in addition to the signal from the first photodetector 6, the signal from the second photodetector 24 is received, and the laser oscillation device 2 and the acoustooptic element 3 are received. And to be reflected in the control of the machining head 4.
  • control unit 7 detects an abnormality of the output beam B0 based on the measurement value of the first photodetector 6 and the measurement value of the second photodetector 24.
  • FIG. 7A is a time chart showing an output command signal S1 transmitted from the control unit 7 to the power supply 8.
  • FIG. 7B is a time chart showing the energy Er of the laser beam guided to the second photodetector 24.
  • FIG. 7C is a time chart showing the state command signal S ⁇ b> 2 transmitted from the control unit 7 to the acoustooptic device 3.
  • 7D is a time chart showing the energy Ew1 of the non-diffracted light Ln.
  • FIG. 7E is a time chart showing the energy Ew2 of the diffracted light Ld guided to the first photodetector 6.
  • 7B, 7D, and 7E show time charts of respective energies when the output beam B0 is normal.
  • the output command signal S1 for the laser oscillation device 2 and the state command signal S2 for the acoustooptic device 3 are the same as those in the first embodiment. Further, since the control of the laser oscillation device 2 and the acoustooptic device 3 is the same as in the first embodiment, as shown in FIGS. 7D and 7E, the non-diffracted light (processing beam B2) is controlled. The energy Ew1 and the energy Ew2 of the diffracted light Ld (measurement beam B1) are the same as those in the first embodiment.
  • the difference from the first embodiment is the energy E0 of the output beam B0 that is assumed to be normal in FIG. 2B. However, in FIG. This is the point where the energy Er is measured by the photodetector 24. Thereby, the abnormality detection of the laser beam (output beam B0) can be determined in more detail. Note that the energy E0 of the output beam B0 can be obtained by dividing the energy Er measured by the second photodetector 24 by the reflectance of the splitter 23.
  • FIG. 8 shows a case where an energy abnormality has occurred in the output beam B0.
  • the energy abnormality is an abnormality that occurs in the energy E0 of the output beam B0, and includes, for example, a missing laser pulse, a decrease in the peak of the energy E0, a delay in rising of the energy E0, and the like.
  • FIG. 9 shows a case where an abnormality in which the beam diameter is larger than a predetermined diameter or an abnormality (deviation) in the beam axis occurs in the output beam B0.
  • FIG. 10 shows a case where an abnormality occurs in the output beam B0 in which the beam diameter is smaller than a predetermined diameter.
  • the determination time tc is set in advance in the control unit 7 in order to detect an abnormality in the laser beam. Since the times t1 to t3, the times ta0 to ta3, the times ts and te including the determination time tc are the same as those in the first embodiment and FIG.
  • the controller 7 determines that the energy Ew2 (tc) of the laser beam (diffracted beam Ld in the present embodiment) detected by the first photodetector 6 at the determination time tc is It is determined whether or not it is equal to or greater than a first threshold Et1 (see (E) of FIG. 8). When the energy Ew2 (tc) is smaller than the first threshold Et1 (see (E) in FIG. 8 and (E) in FIG. 9), the control unit 7 determines “No” and determines the machining beam B2 Detect abnormalities.
  • the control unit 7 determines whether the energy Er (tc) of the reflected light detected by the second photodetector 24 at the determination time tc is equal to or greater than the second threshold Et2. Determine whether or not.
  • a value is set as the second threshold Et2.
  • control unit 7 makes the following determination using the results of abnormality detection for the machining beam B2 and the output beam B0 (see Table 1). That is, when the control unit 7 detects the abnormality of the output beam B0 and also detects the abnormality of the machining beam B2 (see (B) and (E) of FIG. 8), an energy abnormality occurs in the output beam B0. Judge that Further, when the control unit 7 does not detect the abnormality of the output beam B0, but detects the abnormality of the machining beam B2 (see (B) and (E) of FIG. 9), the characteristic abnormality occurs in the output beam B0. Is determined to have occurred.
  • the characteristic abnormality detected by this determination is mainly an abnormality in which the beam diameter is larger than a predetermined diameter or an abnormality in the beam axis.
  • the abnormality of the beam axis includes an abnormality in which the position of the beam axis deviates from the center of the opening 26 and an abnormality in which the beam axis swings around the center of the opening 26. Further, when the control unit 7 detects the abnormality of the output beam B0 and does not detect the abnormality of the processing beam B2, the light detector (the first light detector 6 or the second light detector 24). It is determined that an abnormality has occurred.
  • control unit 7 determines whether an energy abnormality has occurred in the output beam B0.
  • control unit 7 obtains a determination result that the energy Er (tc) is equal to or greater than the second threshold Et2, while obtaining a determination result that the energy Ew2 (tc) is not equal to or greater than the first threshold Et1. In the case (see (B) and (E) of FIG. 9), it is determined that a characteristic abnormality has occurred in the output beam B0. Further, the control unit 7 obtains a determination result that the energy Er (tc) is not equal to or greater than the second threshold value Et2, while obtaining a determination result that the energy Ew2 (tc) is equal to or greater than the first threshold value Et1. In this case, it is determined that an abnormality has occurred in the photodetector. These determinations are made based on the read relationship and the determination result, for example, by storing the relationship shown in Table 2 in the storage unit and reading the relationship from the storage unit by the control unit 7. .
  • the type of abnormality occurring in the output beam B0 is determined. Therefore, the operator can perform appropriate correction and maintenance on the laser oscillation device 2 based on the determined abnormality type.
  • the control unit 7 detects an abnormality in which the beam diameter of the output beam B0 is smaller than a predetermined diameter (one of characteristic abnormalities; see FIGS. 10D and 10E). It cannot be detected. That is, this abnormality cannot be extracted from the above-described comparison between the energy and the threshold value. This is because when the beam diameter is smaller than the predetermined diameter, the amount of light blocked by the diaphragm mechanism 27 is reduced, so that the energy of the measurement beam B1 is larger than the energy of the measurement beam B1 obtained when the beam is normal. Because. For this reason, even when no abnormality is detected in either the output beam B0 or the processing beam B2, the control unit 7 cannot determine that the output beam B0 is normal.
  • a predetermined diameter one of characteristic abnormalities; see FIGS. 10D and 10E.
  • the control unit 7 does not detect the abnormality of the output beam B0 (determines that the energy Er (tc) is equal to or higher than the second threshold Et2), and does not detect the abnormality of the machining beam B2 (energy).
  • Ew2 (tc) is determined to be equal to or greater than the first threshold Et1), the determination result includes the case where the output beam B0 is normal (see FIG. 7) and the size of the beam diameter of the output beam B0. In which an anomaly that is smaller than a predetermined diameter has occurred (see FIG. 9).
  • the control unit 7 determines whether or not the obtained ratio rE is a value within a predetermined range (range from the lower limit value rE1 to the upper limit value rE2).
  • the predetermined range used for this determination is an allowable range for the ratio rE obtained from the normal output beam B0 and the processing beam B2 suitable for laser processing.
  • the lower limit value rE1 and the upper limit value rE2 of this range specific numerical values thereof differ depending on required processing contents. As an example, when drilling is performed, considering the material and thickness of the workpiece T, and the required upper hole diameter, lower hole diameter, hole quality, and allowable hole diameter variation, etc.
  • the type of abnormality occurring in the output beam B0 is determined in more detail. Therefore, the operator can perform more appropriate correction and maintenance on the laser oscillation device 2 based on the determined abnormality type.
  • the light (diffracted light Ld in the present embodiment) that has been conventionally absorbed by the beam damper or the like generated with the generation of the processing beam B2 is the first light.
  • the detector 6 By being detected by the detector 6, it is effectively used for detecting the abnormality of the machining beam B2.
  • an abnormality mainly characteristic abnormality
  • the laser processing apparatus of this embodiment has a high monitoring capability with respect to laser light, and realizes high processing quality by exhibiting the monitoring capability.
  • FIG. 11 is a time chart used for explaining the control of the laser processing apparatus 21 according to the first modification.
  • the waveforms shown in FIG. 11 are the same as those shown in FIG. That is, FIG. 11 shows a case where the output beam B0 is normal.
  • the configuration of the laser processing apparatus according to the first modification is the same as the configuration of the laser processing apparatus 21 described above (see FIG. 6), and thus the description thereof is omitted.
  • the control which the control part 7 of a laser processing apparatus performs, especially the abnormality detection of a laser beam is demonstrated using FIG.
  • the control unit 7 has the periods Tc1 and Tc2 (see FIG. 11B). Is set as the determination period Tc.
  • the period Tc1 is a period from the laser light output start time (time t1) to the laser processing start time (time ta1).
  • the period Tc2 is a period from the end of laser processing (time ta2) to the end of output of laser light (time t3).
  • These periods Tc1 and Tc2 are periods in which the acoustooptic device 3 is set to the on state.
  • the determination period Tc coincides with the period Tc1.
  • the determination period Tc may coincide with the period Tc2. Further, the determination period Tc may be various periods that are not limited to the period coincident with the period Tc1 or Tc2. Furthermore, a plurality of determination periods Tc may be set in the periods Tc1 and Tc2, and the abnormality detection described below may be performed in each determination period Tc.
  • the control unit 7 uses the integrated value Iw of the energy Ew2 of the laser beam (diffracted beam Ld in this modification) detected by the first photodetector 6 for the determination period Tc. Then, it is determined whether or not the integrated value Iw is equal to or greater than the third threshold value It1 (see (E) of FIG. 11).
  • the energy range at each time point within the determination period Tc that can be allowed for the diffracted light Ld generated with the generation of the processing beam B2 is set.
  • the integral value Iw calculated using the lower limit value of those energy ranges is set as the third threshold value It1.
  • the control unit 7 determines “No” and detects the abnormality of the machining beam B2.
  • the control unit 7 When detecting an abnormality in the output beam B0, the control unit 7 obtains an integrated value Ir of the energy Er of the reflected light (or transmitted light) detected by the second photodetector 24 for the determination period Tc, and integrates the integration. It is determined whether or not the value Ir is greater than or equal to the fourth threshold It2.
  • the reflected light (or transmitted light) obtained from the output beam B0 can be allowed within the determination period Tc.
  • the integral value Ir calculated using the lower limit value of those energy ranges is set as the fourth threshold value It2.
  • the control unit 7 determines “No” and detects an abnormality of the output beam B0.
  • control unit 7 performs the same determination as in the above-described embodiment using the results of abnormality detection for the processing beam B2 and the output beam B0 (see Table 1).
  • this determination is performed by determining the result obtained by comparing the above-described integral value Iw and the third threshold It1, and the result obtained by comparing the above-described integrated value Ir and the fourth threshold It2. Or may be performed directly (see Table 4).
  • the control unit 7 obtains a determination result that the integral value Ir is not equal to or greater than the fourth threshold value It2, and obtains a determination result that the integral value Iw is not equal to or greater than the third threshold value It1, the output beam B0 In FIG. 8, it is determined that an energy abnormality has occurred (see FIG.
  • the control unit 7 obtains a determination result that the integral value Ir is equal to or greater than the fourth threshold value It2, while obtaining a determination result that the integral value Iw is not equal to or greater than the third threshold value It1, the output beam It is determined that a characteristic abnormality has occurred at B0 (see FIG. 9). Further, when the control unit 7 obtains the determination result that the integral value Ir is not equal to or greater than the fourth threshold value It2, the light detection is performed when the determination result that the integral value Iw is equal to or greater than the third threshold value It1 is obtained. Judge that there is an abnormality in the vessel. These determinations are made based on the read relationship and the determination result, for example, by storing the relationship shown in Table 4 in the storage unit and reading the relationship from the storage unit by the control unit 7. .
  • the control unit 7 causes the abnormality in which the beam diameter of the output beam B0 is smaller than a predetermined diameter (one of characteristic anomalies. FIG. B) and (E)) cannot be detected.
  • the predetermined range used for this determination is an allowable range for the ratio rI obtained from the normal output beam B0 and the processing beam B2 suitable for laser processing.
  • the lower limit value rI1 and the upper limit value rI2 of this range specific numerical values thereof vary depending on required processing contents.
  • the lower limit value rI1 and the upper limit value rI2 are determined based on the results.
  • the predetermined range set in this way when the beam diameter of the output beam B0 is smaller than the predetermined diameter, the ratio rI becomes larger than the upper limit value rI2 of the predetermined range.
  • the control unit 7 determines “No”, thereby causing an abnormality in the output beam B0 in which the beam diameter is smaller than the predetermined diameter. Judge that it has occurred. On the other hand, when the ratio rI is a value within the predetermined range, the control unit 7 determines “Yes” and determines that the output beam B0 is normal. These determinations are made based on the read relationship and the determination result, for example, by storing the relationship shown in Table 5 in the storage unit and reading the relationship from the storage unit by the control unit 7. .
  • the type of abnormality occurring in the output beam B0 is determined in more detail. Therefore, the operator can perform more appropriate correction and maintenance on the laser oscillation device 2 based on the determined abnormality type. Therefore, the laser processing apparatus according to the first modified example has a high monitoring ability with respect to laser light, as in the above-described embodiment, and realizes high processing quality by exhibiting the monitoring ability.
  • the laser processing apparatus of the first modification since the abnormality of the laser beam is detected using the integrated values Iw and Ir, the energy Ew2 (tc) and Er (tc) obtained at the pinpoint is used. Compared with the case where the abnormality detection of the laser beam is performed (the embodiment described above), the noise contained in the energy Ew2 or Er is less likely to affect the determination result of the control unit 7. Therefore, high accuracy is realized for detecting an abnormality of the laser beam.
  • FIG. 12 is a conceptual diagram showing a laser processing device 31 according to a second modification.
  • the diffracted light Ld traveling on the optical path R1 is used for laser processing as the processing beam B2, and the non-diffracted light Ln traveling on the optical path R2 is extracted as the measurement beam B1.
  • the measurement beam B1 See (C) and (D) of FIG. 13). That is, the relationship is similar to that of the first modification of the first embodiment, and a duplicate description is omitted.
  • FIG. 13 are time charts showing various command signals and various energies when the output beam is normal, as in (A) to (E) of FIG. .
  • this modification example with respect to the second embodiment is similar to the first modification example with respect to the first embodiment, overlapping description is omitted. Further, the description similar to that of the second embodiment is also omitted.
  • a determination time point tc (see FIG. 13B) is set in advance in the control unit 7 in order to detect an abnormality in the laser beam.
  • the controller 7 determines the energy Ew2 ′ (the non-diffracted light Ln in the second modification) of the laser beam detected by the first photodetector 6 at the determination time point tc. It is determined whether or not tc) is greater than or equal to the first threshold Et1 ′ (see (E) of FIG. 13). When the energy Ew2 ′ (tc) is smaller than the first threshold Et1 ′, the control unit 7 determines “No” and detects the abnormality of the machining beam B2.
  • control unit 7 When detecting an abnormality in the output beam B0, the control unit 7 performs the same determination as in the second embodiment.
  • Embodiment 3 will be described with reference to FIGS. 14 to 24.
  • FIG. 14 Embodiment 3 will be described with reference to FIGS. 14 to 24.
  • FIG. 14 Embodiment 3 will be described with reference to FIGS. 14 to 24.
  • a laser processing device 51 according to the present embodiment includes a first photodetector 6 and a second detector in the laser processing device 21 according to the second embodiment, as shown in FIG.
  • the photodetector 24 is changed to a first power monitor 52 and a second power monitor 53. Since others are the same as those of the second embodiment, the description thereof is omitted.
  • the feature of this embodiment is that control is performed using a power monitor, not a photodetector.
  • the power monitor may output the temperature increased by the laser light, or may calculate the energy of the laser light from the temperature rise in consideration of the ambient temperature and output the energy of the laser light.
  • FIG. 15 is a diagram showing parameters (signal, energy) in which the number of pulses in FIG. 7 is three. Since each figure and each symbol is described in the second embodiment, it will be omitted.
  • 16 to 17 are diagrams for explaining the control of the laser processing apparatus using the power monitor of the present embodiment.
  • FIG. 16A is a time chart showing the energy of the laser beam (output beam B0) detected by the second power monitor 53.
  • FIGS. 16B and 17A are time charts showing the energy of the laser beam output from the second power monitor 53 to the control unit 7.
  • FIG. 16C is a time chart showing the energy of the laser beam (measurement beam B1) detected by the first power monitor 52.
  • FIG. 16D and FIG. 17B are time charts showing the energy of the laser light output from the first power monitor 52 to the control unit 7.
  • 16 and 17 laser pulse output starts at time tsp and ends at time tep.
  • the first power monitor 52 and the second power monitor 53 control the control unit at time tr when a period Tr has elapsed (received a plurality of pulses) from time tsp at which laser pulse output starts.
  • the output to 7 is stabilized.
  • the energy PEr of the laser beam (output beam B0) is stabilized at the peak value PErp, and as shown in FIG.
  • the energy PEw2 of B1) is stabilized at the peak value PEw2p.
  • the energy of the laser light (the output beam B0 and the measurement beam B1) is determined.
  • the output of the laser beam is stopped at time tep when a period Tp has elapsed from time tsp. Until the period Td elapses from time tep, the outputs of the first power monitor 52 and the second power monitor 53 are reduced to zero at time td.
  • FIG. 18 The same abnormality as that shown in FIG. 8 of the second embodiment is as shown in FIG. 18 in the present embodiment using the power monitor.
  • the same abnormality as that shown in FIG. 9 of the second embodiment is as shown in FIG. 19 in the present embodiment using the power monitor.
  • the same abnormality as that shown in FIG. 10 of the second embodiment is as shown in FIG. 20 in the present embodiment using the power monitor.
  • 18A, FIG. 19A, and FIG. 20A are diagrams illustrating the energy of the laser light output from the second power monitor 53 to the control unit 7.
  • FIG. 18B, FIG. 19B, and FIG. 20B are diagrams showing the energy of the laser light output from the first power monitor 52 to the control unit 7.
  • FIG. 20A are diagrams illustrating the energy of the laser light output from the first power monitor 52 to the control unit 7.
  • the Er in the second embodiment corresponds to the PEr in the present embodiment
  • the Ew2 in the second embodiment corresponds to the PEw2 in the present embodiment
  • the Erp in the second embodiment corresponds to the PErp in the present embodiment
  • Ew2p of the second embodiment corresponds to PEw2p of the present embodiment
  • Et1 of the second embodiment corresponds to PEt1 of the present embodiment.
  • the ratio rE of the present embodiment is PEw2 (tc) / PEr (tc), which can be used in the same manner as the rE of the second embodiment.
  • an abnormality can be detected as in the second embodiment.
  • FIG. 21 is a time chart used for explaining the control of the laser processing apparatus 51 according to the first modification.
  • the waveforms shown in FIGS. 21A and 21B are the same as those shown in FIGS. 17A and 17B, respectively. That is, FIG. 21 shows a case where the output beam B0 is normal.
  • the configuration of the laser processing apparatus according to the first modification is the same as the configuration of the laser processing apparatus 51 described above (see FIG. 14), and thus the description thereof is omitted.
  • the first modification of the present embodiment is to provide the determination period Tc and use the integrated values Ir and Iw.
  • FIG. 22 is a conceptual diagram showing a laser processing apparatus 61 according to a second modification.
  • the laser processing apparatus 61 according to the second modification of the present embodiment is the same as the first laser detector 6 and the second light detection in the laser processing apparatus 31 according to the second embodiment.
  • the device 24 is changed to a first power monitor 52 and a second power monitor 53.
  • the diffracted light Ld traveling on the optical path R1 is used for laser processing as the processing beam B2
  • the non-diffracted light Ln traveling on the optical path R2 is used as the measurement beam B1. It is extracted (see (C) and (D) of FIG. 23). That is, the relationship is similar to that of the second modification of the second embodiment, and a duplicate description is omitted.
  • (A) to (E) in FIG. 23 are time variations of various command signals and time variations of various energies when the output beam is normal, as in (A) to (E) of FIG. It is the time chart which showed. Since this modification example with respect to the third embodiment is similar to the second modification example with respect to the second embodiment, overlapping description is omitted. Further, the description similar to that in Embodiment 3 is also omitted.
  • a determination time tc (see FIG. 24B) is set in advance in the control unit 7 in order to detect an abnormality in the laser beam.
  • the controller 7 determines the energy PEw2 ′ (tc) of the laser beam (non-diffracted beam Ln in the second modification) detected by the first power monitor 52 at the determination time point tc. ) Is greater than or equal to the first threshold value PEt1 ′ (see FIG. 24B).
  • the control unit 7 determines "No" and detects the abnormality of the machining beam B2.
  • control unit 7 When detecting an abnormality in the output beam B0, the control unit 7 performs the same determination as in the third embodiment described above.
  • the third embodiment is obtained by replacing the photodetector in the second embodiment with a power monitor.
  • the energy Er or Ew2 detected by the photodetector is changed to PEr or PEw2 detected by the power monitor. It is a replacement. Therefore, the abnormality detection described in the second embodiment within a consistent range can be applied to the abnormality detection in the third embodiment.
  • the photodetector of the first embodiment can be replaced with a power monitor.
  • the second photodetector 24 and the second power monitor 53 measure the reflected light from the splitter 23.
  • the transmitted light from the splitter 23 may be measured.
  • the energy E0 of the output beam B0 can be obtained by dividing the energy Er and PEr measured by the second photodetector 24 and the second power monitor 53 by the transmittance of the splitter 23.
  • both the first photodetector 6 and the second photodetector 24 in the second embodiment are replaced with the first power monitor 52 and the second power monitor 53. Or just one of them.
  • the laser processing apparatus performs processing using the laser beam with energy accurately detected, it achieves higher processing quality and is industrially useful.

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Abstract

　レーザ加工装置は、レーザ発振装置（２）と、音響光学素子（３）と、第１の測定器（６）と、加工部（５）と、制御部（７）とを有する。レーザ発振装置（２）は、出力ビーム（Ｂ０）を出力する。音響光学素子（３）は、出力ビーム（Ｂ０）が入射され、出力ビーム（Ｂ０）を第１の光路（Ｒ１）および第２の光路（Ｒ２）のいずれかに選択的に出射する。第１の測定器（６）は、第１の光路（Ｒ１）に設けられ、加工ビーム（Ｂ２）のエネルギを測定する。加工部（５）は第２の光路（Ｒ２）に設けられている。制御部（７）は、レーザ発振装置（２）および音響光学素子（３）を制御し、第１の測定器（６）が測定した第１の測定値を受信する。第１の光路（Ｒ１）に出射された出力ビーム（Ｂ０）は、音響光学素子（３）から第１の測定器（６）に直接入射される。制御部（７）は、第１の測定値に基づいて加工ビーム（Ｂ２）の異常を検知する。

Description

レーザ加工装置
　本開示は、音響光学素子を用いたレーザ加工技術に関する。
　図２５は、従来のレーザ光を用いた開孔装置１０１を示した概念図である。図２５に示す様に、従来の開孔装置１０１は、レーザ発振器１０２と、電源１０３と、音響光学モジュール１０４と、光学系１０５と、光ダンパ１０６と、強度検出器１０７と、出力制御部１０８とを有する。さらに光学系１０５は、反射ミラー１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃと、ビームスプリッタ１０５ｄ、１０５ｅと、集光レンズ１０５ｆ、１０５ｇとを有する。従来の開孔装置１０１では、強度検出器１０７にて検出されたレーザ光の強度に応じて、出力制御部１０８が音響光学モジュール１０４の駆動電圧をフィードバック制御する。これにより、音響光学モジュール１０４が偏向出力するレーザ光の出力効率を変化し、レーザ光の強度を一定にするものである（例えば、特許文献１参照）。
　しかし、従来の開孔装置１０１は、レーザ発振器１０２が発振するレーザ光がすでにパルス状であり、パルスの立ち上がりや立ち下がりをさらに音響光学モジュール１０４でフィードバック制御することは困難である。また、レーザ光のパルスの谷においては、出力がゼロであるため、音響光学モジュール１０４で制御することはできない。そこで、さらに、レーザ光のパルス形状（立ち上がり、立ち下がり、パルスの谷）に対応したレーザ加工装置が提案されている。
　図２６は、従来の別のレーザ加工装置２０１を示した概念図である。図２６に示す様に、従来のレーザ加工装置２０１は、レーザ発振器２０２と、光路偏向手段２０３と、検知器２０４と、ダンパ２０５と、加工部２０６と、判定装置２０７と、制御装置２０８とを有する。さらに検知器２０４は、スプリッタ２０９とセンサ２１０とを有する。従来のレーザ加工装置２０１では、検知器２０４がレーザ光のエネルギを検知し、判定装置２０７が、レーザ光のエネルギが所定の範囲にあるかどうかを判定する。レーザ光のエネルギが所定の範囲内にある場合は、光路偏向手段２０３が作動し、レーザ光が加工部２０６に照射される。レーザ光のエネルギが所定の範囲内にない場合は、光路偏向手段２０３が作動せず、レーザ光がダンパ２０５に照射される（例えば、特許文献２参照）。
　これにより、レーザ光のパルスの形状（立ち上がり、立下り、パルスの谷）が検知され、選択的にレーザ光を加工部２０６に照射させることができる。
特開２０００－５８９０号公報 特開２００４－２５２９２号公報
　しかし、従来のレーザ加工装置２０１は、スプリッタ２０９によって反射されたレーザ光のエネルギを検出しているため、スプリッタ２０９の精度誤差の影響を受け、レーザ光のエネルギを正確に検知できない。
　本開示に係るレーザ加工装置は、レーザ発振装置と、音響光学素子と、第１の測定器と、加工部と、制御部とを有する。レーザ発振装置は、出力ビームを出力する。音響光学素子は、出力ビームが入射され、出力ビームを第１の光路および第２の光路のいずれかに選択的に出射する。第１の測定器は、第１の光路に設けられ、加工ビームのエネルギを測定する。加工部は第２の光路に設けられている。制御部は、レーザ発振装置および音響光学素子を制御し、第１の測定器が測定した第１の測定値を受信する。第１の光路に出射された出力ビームは、音響光学素子から第１の測定器に直接入射される。制御部は、第１の測定値に基づいて加工ビームの異常を検知する。
　本開示に係るレーザ加工装置は、エネルギを正確に検知したレーザ光を用いて加工を行うため、より高い加工品質を実現する。
図１は、実施の形態１に係るレーザ加工装置１を示した概念図である。 図２は、実施の形態１に係るレーザ加工装置１の制御における、出力指令信号（Ａ）、出力ビームのエネルギ（Ｂ）、状態指令信号（Ｃ）、加工ビームのエネルギ（Ｄ）および測定ビームのエネルギ（Ｅ）を示すタイムチャートである。 図３は、実施の形態１に係るレーザ加工装置１の、異常発生時の、出力指令信号（Ａ）、出力ビームのエネルギ（Ｂ）、状態指令信号（Ｃ）、加工ビームのエネルギ（Ｄ）および測定ビームのエネルギ（Ｅ）を示すタイムチャートである。 図４は、実施の形態１の第１の変形例に係るレーザ加工装置１１を示した概念図である。 図５は、実施の形態１の第１の変形例に係るレーザ加工装置１１の制御における、出力指令信号（Ａ）、出力ビームのエネルギ（Ｂ）、状態指令信号（Ｃ）、加工ビームのエネルギ（Ｄ）および測定ビームのエネルギ（Ｅ）を示すタイムチャートである。 図６は、実施の形態２に係るレーザ加工装置２１を示した概念図である。 図７は、実施の形態２に係るレーザ加工装置２１の制御における、出力指令信号（Ａ）、出力ビームのエネルギ（Ｂ）、状態指令信号（Ｃ）、加工ビームのエネルギ（Ｄ）および測定ビームのエネルギ（Ｅ）を示すタイムチャートである。 図８は、実施の形態２に係るレーザ加工装置２１の、異常発生時の、出力指令信号（Ａ）、出力ビームのエネルギ（Ｂ）、状態指令信号（Ｃ）、加工ビームのエネルギ（Ｄ）および測定ビームのエネルギ（Ｅ）を示すタイムチャートである。 図９は、実施の形態２に係るレーザ加工装置２１の、異常発生時の、出力指令信号（Ａ）、出力ビームのエネルギ（Ｂ）、状態指令信号（Ｃ）、加工ビームのエネルギ（Ｄ）および測定ビームのエネルギ（Ｅ）を示すタイムチャートである。 図１０は、実施の形態２に係るレーザ加工装置２１の、異常発生時の、出力指令信号（Ａ）、出力ビームのエネルギ（Ｂ）、状態指令信号（Ｃ）、加工ビームのエネルギ（Ｄ）および測定ビームのエネルギ（Ｅ）を示すタイムチャートである。 図１１は、実施の形態２に係るレーザ加工装置２１の制御における、出力指令信号（Ａ）、出力ビームのエネルギ（Ｂ）、状態指令信号（Ｃ）、加工ビームのエネルギ（Ｄ）および測定ビームのエネルギ（Ｅ）を示すタイムチャートである。 図１２は、実施の形態２の第２の変形例に係るレーザ加工装置３１を示した概念図である。 図１３は、実施の形態２の第２の変形例に係るレーザ加工装置３１制御における、出力指令信号（Ａ）、出力ビームのエネルギ（Ｂ）、状態指令信号（Ｃ）、加工ビームのエネルギ（Ｄ）および測定ビームのエネルギ（Ｅ）を示すタイムチャートである。 図１４は、実施の形態３に係るレーザ加工装置５１を示した概念図である。 図１５は、実施の形態３に係るレーザ加工装置５１の制御における、出力指令信号（Ａ）、出力ビームのエネルギ（Ｂ）、状態指令信号（Ｃ）、加工ビームのエネルギ（Ｄ）および測定ビームのエネルギ（Ｅ）を示すタイムチャートである。 図１６は、実施の形態３に係るレーザ加工装置５１の制御における、出力ビームのエネルギ（Ａ）、パワーモニタが検出する出力ビームのエネルギ（Ｂ）、測定ビームのエネルギ（Ｃ）およびパワーモニタが検出する測定ビームのエネルギ（Ｄ）を示すタイムチャートである。 図１７は、実施の形態３に係るレーザ加工装置５１の制御における、パワーモニタが検出する出力ビームのエネルギ（Ａ）およびパワーモニタが検出する測定ビームのエネルギ（Ｂ）を示すタイムチャートである。 図１８は、実施の形態３に係るレーザ加工装置５１の、異常発生時に、パワーモニタが検出する出力ビームのエネルギ（Ａ）およびパワーモニタが検出する測定ビームのエネルギ（Ｂ）を示すタイムチャートである。 図１９は、実施の形態３に係るレーザ加工装置５１の、異常発生時に、パワーモニタが検出する出力ビームのエネルギ（Ａ）およびパワーモニタが検出する測定ビームのエネルギ（Ｂ）を示すタイムチャートである。 図２０は、実施の形態３に係るレーザ加工装置５１の、異常発生時に、パワーモニタが検出する出力ビームのエネルギ（Ａ）およびパワーモニタが検出する測定ビームのエネルギ（Ｂ）を示すタイムチャートである。 図２１は、実施の形態３に係るレーザ加工装置５１の制御における、パワーモニタが検出する出力ビームのエネルギ（Ａ）およびパワーモニタが検出する測定ビームのエネルギ（Ｂ）を示すタイムチャートである。 図２２は、実施の形態３の第２の変形例に係るレーザ加工装置６１を示した概念図である。 図２３は、実施の形態３の第２の変形例に係るレーザ加工装置６１の制御における、出力指令信号（Ａ）、出力ビームのエネルギ（Ｂ）、状態指令信号（Ｃ）、加工ビームのエネルギ（Ｄ）および測定ビームのエネルギ（Ｅ）を示すタイムチャートである。 図２４は、実施の形態３の第２の変形例に係るレーザ加工装置６１の制御における、パワーモニタが検出する出力ビームのエネルギ（Ａ）およびパワーモニタが検出する測定ビームのエネルギ（Ｂ）を示すタイムチャートである。 図２５は、従来の開孔装置１０１を示した概念図である。 図２６は、従来のレーザ加工装置２０１を示した概念図である。
　（実施の形態１）
　実施の形態１について、図１～図５を用いて、説明する。
　［１］レーザ加工装置１の構成
　図１は、本実施の形態に係るレーザ加工装置１を示した概念図である。図１に示す様に、レーザ加工装置１は、レーザ発振装置２と、音響光学素子３と、加工ヘッド４と、加工対象Ｔが載せられる加工テーブル５（加工部）と、第１の光検出器６（第１の測定器）と、制御部７とを有している。レーザ発振装置２は、電源８を有しており、電源８は、レーザ発振装置２に電力を供給することによりレーザ媒質を励起させる。それにより、レーザ発振装置２は、出力ビームとしてレーザ光を出力する。レーザ発振装置２には、ＣＯ２レーザやＹＡＧレーザ等の発振を可能にする種々のレーザ媒質を用いることが出来る。
　レーザ発振装置２から出力されたレーザ光は、出力ビームＢ０として、音響光学素子３に入射される。
　音響光学素子３は、制御部７からの指令に基づいて、入射されたレーザ光（出力ビームＢ０）を回折するオン状態と、入射されたレーザ光（出力ビームＢ０）を回折せずに通過させるオフ状態とに選択的に設定される。音響光学素子３がオン状態に設定されている場合、出力ビームＢ０は音響光学素子３によって回折され、回折光Ｌｄ（測定ビームＢ１）が得られる。一方、音響光学素子３がオフ状態に設定されている場合、出力ビームＢ０は、音響光学素子３によって回折されずに音響光学素子３を通過し、非回折光Ｌｎ（加工ビームＢ２）が得られる。レーザ加工装置１には、出力ビームＢ０が音響光学素子３にて回折された後に進む光路Ｒ１（第１の光路）と、出力ビームＢ０が音響光学素子３にて回折されずに音響光学素子３を通過した後に進む光路Ｒ２（第２の光路）とが存在している。
　本実施の形態においては、光路Ｒ２を進む非回折光Ｌｎが加工ビームＢ２としてレーザ加工に用いられる。具体的には、制御部７からの指令に基づいて音響光学素子３の状態が切り替えられることにより、出力ビームＢ０の一部が非回折光Ｌｎ（加工ビームＢ２）として抽出される。そして、非回折光Ｌｎ（加工ビームＢ２）が加工ヘッド４を介して加工対象Ｔの照射位置Ｐｗに導かれ、レーザ加工に用いられる。ここで、音響光学素子３には挿入損失が存在し、挿入損失は、通常、７％程度である。従って、非回折光Ｌｎ（加工ビームＢ２）のエネルギは、音響光学素子３に入射されるレーザ光（出力ビームＢ０）のエネルギの９３％程度である。よって、本実施の形態においては、エネルギの大きいレーザ光がレーザ加工に用いられる。また、音響光学素子３の挿入損失が小さくなれば、それに従って、非回折光Ｌｎ（加工ビームＢ２）のエネルギが大きくなる。
　一方、制御部７からの指令に基づいて音響光学素子３の状態が切り替えられることにより、出力ビームＢ０の一部が回折光Ｌｄ（測定ビームＢ１）として抽出される。回折光Ｌｄ（測定ビームＢ１）は、光路Ｒ１を進み、後述する第１の光検出器６へ導かれる。ここで、音響光学素子３の回折効率は、通常、８０％程度である。従って、音響光学素子３の挿入損失（７％程度）を考慮すると、回折光Ｌｄ（測定ビームＢ１）のエネルギは、音響光学素子３に入射されるレーザ光（出力ビームＢ０）のエネルギの７０～７５％程度となる。この回折光Ｌｄ（測定ビームＢ１）が、第１の光検出器６によって検出され、レーザ光（出力ビームＢ０）の異常検知に用いられる。
　加工ヘッド４は、加工対象Ｔの照射位置Ｐｗに加工ビームＢ２を導くための光路Ｒを、制御部７の指令に基づいて設定する。加工ヘッド４は、第１のガルバノミラー４１、第２のガルバノミラー４２、及びスキャンレンズ４３を有する。第１のガルバノミラー４１は、その反射面の角度を変化させることにより、照射位置ＰｗをＸ軸方向において移動させる。第２のガルバノミラー４２は、その反射面の角度を変化させることにより、照射位置ＰｗをＹ軸方向において移動させる。そして、音響光学素子３から加工ヘッド４へ導かれた加工ビームＢ２は、第１のガルバノミラー４１及び第２のガルバノミラー４２にて順に反射されることにより、スキャンレンズ４３へ導かれる。スキャンレンズ４３は、入射された加工ビームＢ２を照射位置Ｐｗに集光させる。
　第１の光検出器６は、音響光学素子３を出た回折光Ｌｄが直接入射されるように、光路Ｒ１に設置されている。従って、第１の光検出器６は、音響光学素子３に入射された出力ビームＢ０のうち、第１の光検出器６へ導かれる回折光Ｌｄ（測定ビームＢ１）を検出する。一方、音響光学素子３を出た非回折光Ｌｎ（加工ビームＢ２）が進む光路Ｒ２には、第１の光検出器６やそれに類するものは設置されていない。よって、非回折光Ｌｎ（加工ビームＢ２）は、照射位置Ｐｗへ導かれる過程においてエネルギの低下を殆ど生じない。
　制御部７は、レーザ発振装置２、音響光学素子３、及び加工ヘッド４を制御する。レーザ発振装置２に対する制御において、制御部７は、電源８を制御する。具体的には、制御部７は、電源８に対して出力指令信号Ｓ１を送信する。電源８は、出力指令信号Ｓ１の立ち上がり時にレーザ発振装置２への電力の供給を開始し、出力指令信号Ｓ１の立ち下がり時にレーザ発振装置２への電力の供給を停止する。この様にして、制御部７は、電源８に対する制御を通じて、レーザ発振装置２にレーザ光（出力ビームＢ０）の出力開始及び出力停止を指令する。そして、出力指令信号Ｓ１が立ち上がる時点が、レーザ発振装置２にレーザ光の出力開始が指令される時点となり、出力指令信号Ｓ１が立ち下がる時点が、レーザ発振装置２にレーザ光の出力停止が指令される時点となる。
　音響光学素子３に対する制御において、制御部７は、音響光学素子３に対して状態指令信号Ｓ２を送信し、音響光学素子３をオン状態又はオフ状態に設定する。音響光学素子３は、状態指令信号Ｓ２の立ち上がり時にオフ状態からオン状態に切り替えられ、状態指令信号Ｓ２の立ち下がり時にオン状態からオフ状態に切り替えられる。
　レーザ発振装置２を制御する出力指令信号Ｓ１と、音響光学素子３を制御する状態指令信号Ｓ２とは、出力ビームＢ０の出力開始及び出力停止の指令と音響光学素子３の状態の切替えとの間に所望のタイミングが生じる様に、互いに関連付けられている。具体的には、制御部７は、レーザ発振装置２にレーザ光（出力ビームＢ０）を出力させつつ、音響光学素子３の状態を切り替えることにより、音響光学素子３に入射されたレーザ光（出力ビームＢ０）の一部を非回折光Ｌｎ（測定ビームＢ１）として抽出する。
　加工ヘッド４に対する制御において、制御部７は、加工ビームＢ２を加工対象Ｔへ導くための光路Ｒを加工ヘッド４に設定させる。具体的には、制御部７は、第１のガルバノミラー４１の駆動系を制御することにより、第１のガルバノミラー４１の反射面の角度を変更する。また、制御部７は、第２のガルバノミラー４２の駆動系を制御することにより、第２のガルバノミラー４２の反射面の角度を変更する。この様にして、制御部７は、ＸＹ平面内で照射位置Ｐｗを移動させる。なお、制御部７は、さらに加工テーブル５を制御してもよい。具体的には、制御部７は、加工テーブル５の駆動系（図示せず）を制御し、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸によって規定される空間内で加工テーブル５を移動させると共に加工テーブル５の位置を調整するようにしてもよい。
　制御部７は、上述した制御に加えて、レーザ光（出力ビームＢ０）の異常を検知する。具体的には、制御部７は、出力ビームＢ０の異常を第１の光検出器６の測定値に基づいて検知する。
　［２］レーザ加工装置１の制御
　次に、制御部７が行うレーザ加工装置１の具体的な制御について、図２に示されるタイムチャートに沿って説明する。ここでは特に、レーザ発振装置２によってレーザ光がパルス発振される場合について説明する。図２の（Ａ）は、制御部７から電源８へ送信される出力指令信号Ｓ１を示すタイムチャートである。図２の（Ｂ）は、出力指令信号Ｓ１に基づいてレーザ発振装置２から出力されるレーザ光（出力ビームＢ０）のエネルギＥ０を示すタイムチャートである。図２の（Ｃ）は、制御部７から音響光学素子３へ送信される状態指令信号Ｓ２を示すタイムチャートである。図２の（Ｄ）は、非回折光ＬｎのエネルギＥｗ１を示すタイムチャートである。図２の（Ｅ）は、第１の光検出器６へ導かれる回折光ＬｄのエネルギＥｗ２を示すタイムチャートである。なお、図２の（Ｂ）、（Ｄ）、（Ｅ）は、出力ビームＢ０が正常なときのそれぞれのエネルギの時間変化をそれぞれ示している。
　＜レーザ発振装置２に対する制御＞
　図２の（Ａ）に示すように、制御部７は、パルス発振用の出力指令信号Ｓ１として、時刻ｔｓにて立ち上がると共に時刻ｔｅにて立ち下がるパルス信号を、電源８へ送信する。電源８は、出力指令信号Ｓ１を受信すると、時刻ｔｓにおいてレーザ発振装置２への電力の供給を開始する。これにより、レーザ媒質の励起が始まる。
　図２の（Ｂ）に示すように、レーザ光の出力が可能となる迄には、レーザ媒質の励起が始まってから所定の期間Ｔ１が必要である。そして、時刻ｔｓから所定の期間Ｔ１が経過した時刻ｔ１に、レーザ発振装置２からのレーザ光（出力ビームＢ０）の出力が開始される。即ち、時刻ｔ１が、レーザ光の出力期間の始点となる。時刻ｔ１にレーザ光の出力が開始されると、レーザ光のエネルギＥ０が上昇し、所定の期間Ｔ２が経過した時刻ｔ２に、レーザ光のエネルギＥ０はピーク（正常時のピーク値Ｅ０ｐ）に達する。
　その後、電源８は、時刻ｔｅにおいてレーザ発振装置２への電力の供給を停止する。これにより、レーザ媒質の励起が停止される。時刻ｔｅにレーザ発振装置２への電力の供給が停止されると、レーザ光のエネルギＥ０は減少し、所定の期間Ｔ３が経過した時刻ｔ３にゼロとなる。即ち、時刻ｔ３が、レーザ光の出力期間の終点となる。
　この様な制御部７の制御により、レーザ発振装置２からは、レーザパルスが出力ビームＢ０として出力される。
　＜音響光学素子３に対する制御＞
　図２の（Ｃ）に示すように、制御部７は、状態指令信号Ｓ２として、時刻ｔａ０で立ち上がると共に時刻ｔａ１で立ち下がるパルス信号と、時刻ｔａ２で立ち上がると共に時刻ｔａ３で立ち下がるパルス信号とを、音響光学素子３へ送信する。ここで、時刻ｔａ０は、レーザ発振装置２への電力の供給が開始される時刻ｔｓ（レーザ発振装置２にレーザ光の出力開始が指令される時刻）に設定されている。なお、時刻ｔａ０は、時刻ｔｓとレーザ光の出力が開始される時刻ｔ１（出力期間の始点）との間に設定されてもよいし、時刻ｔｓより前に設定されてもよい。時刻ｔａ１は、レーザ加工の開始時点であり、レーザ光のエネルギＥ０がピーク値Ｅ０ｐに達する時刻ｔ２の直後に設定されることが好ましい。なお、時刻ｔａ１は、時刻ｔ２に設定されてもよいし、時刻ｔ２の直前に設定されてもよい。時刻ｔａ２は、レーザ加工の終了時点であり、レーザ発振装置２への電力の供給が停止される時刻ｔｅ（レーザ発振装置２にレーザ光の出力停止が指令される時刻）の直前に設定されることが好ましい。なお、時刻ｔａ２は、時刻ｔｅに設定されてもよいし、時刻ｔｅの直後に設定されてもよい。時刻ｔａ３は、レーザ発振装置２からのレーザ光の出力が終わる時刻ｔ３（出力期間の終点）の直後に設定されている。尚、時刻ｔａ３は、時刻ｔ３に設定されてもよい。
　音響光学素子３は、状態指令信号Ｓ２に基づいて、時刻ｔａ０迄はオフ状態に設定され、時刻ｔａ０になるとオフ状態からオン状態へ切り替えられる。即ち、レーザ光の出力がない時刻ｔａ０迄の期間では、音響光学素子３は、電力を殆ど必要としないオフ状態に設定される。時刻ｔａ０にて状態が切り替えられた後、時刻ｔａ１迄、音響光学素子３はオン状態に設定される。従って、時刻ｔａ１迄は、音響光学素子３に入射されたレーザ光（出力ビームＢ０）は音響光学素子３により回折され、得られた回折光Ｌｄが測定ビームＢ１として第１の光検出器６により検出される。但し、音響光学素子３の回折効率は、通常、８０％程度である。従って、音響光学素子３がオン状態であっても、出力ビームＢ０が持つエネルギの２０％程度（音響光学素子３の挿入損失（７％程度）を考慮すると１８％程度）のレーザ光が、回折されずに音響光学素子３を通過する。よって、図２の（Ｄ）に示すように、時刻ｔ１から時刻ｔａ１迄の期間は、音響光学素子３がオン状態であっても、出力ビームＢ０の一部が加工ビームＢ２として加工ヘッド４へ導かれる。
　時刻ｔａ１になると、音響光学素子３は、オン状態からオフ状態へ切り替えられる。これにより、音響光学素子３に入射されたレーザ光（出力ビームＢ０）は、回折されずに音響光学素子３を通過し、非回折光Ｌｎ（加工ビームＢ２）が加工ヘッド４へ導かれる。上述した様に、音響光学素子３の挿入損失（７％程度）を考慮したとしても、非回折光ＬｎのエネルギＥｗ１は、出力ビームＢ０のエネルギの９３％程度になる。従って、非回折光ＬｎのエネルギＥｗ１は、回折光ＬｄのエネルギＥｗ２（測定ビームＢ１のエネルギの７０～７５％程度）に比べて著しく大きい。よって、非回折光Ｌｎは、レーザ加工に用いるレーザ光（加工ビームＢ２）として好ましい。
　その後、時刻ｔａ２になると、音響光学素子３は、オフ状態からオン状態へ切り替えられる。これにより、音響光学素子３に入射されたレーザ光（出力ビームＢ０）は音響光学素子３により回折され、得られた回折光Ｌｄが第１の光検出器６により検出される。但し、音響光学素子３の回折効率を考慮すると、時刻ｔ１から時刻ｔａ１迄の期間と同様、時刻ｔａ２から時刻ｔ３迄の期間においても、出力ビームＢ０の一部が加工ビームＢ２として加工ヘッド４へ導かれることになる。
　更にその後、時刻ｔａ３になると、音響光学素子３は、オン状態からオフ状態に切り替えられる。即ち、レーザ光の出力がない時刻ｔａ３からの期間では、音響光学素子３は、電力を殆ど必要としないオフ状態に設定される。
　この様にして、制御部７は、レーザ発振装置２によるレーザ光（出力ビームＢ０）の出力期間において、レーザ加工時には音響光学素子３をオフ状態に設定し、それ以外の時には音響光学素子３をオン状態に設定する。
　本実施形態の制御においては、音響光学素子３がオフ状態となる時刻ｔａ１から時刻ｔａ２迄の期間が、出力ビームＢ０のエネルギＥ０がピーク値Ｅ０ｐに達している期間（時刻ｔ２から時刻ｔｅ迄の期間）内に設定されている。従って、加工ビームＢ２は、矩形のレーザパルスとなる（図２の（Ｄ）参照）。よって、レーザ発振装置２から照射位置Ｐｗに至る過程でレーザ光に生じるエネルギ損失は、音響光学素子３の挿入損失（７％程度）で済む。従って、レーザ加工に回折光Ｌｄを用いる場合に比べて、エネルギ損失が著しく小さくなる。その結果、フィラー等の強化剤を含む加工対象にレーザ加工を施す場合でも、高い加工精度及び加工品質が得られる。
　更に、本実施の形態においては、レーザ光の出力がない時刻ｔａ０迄の期間及び時刻ｔａ３から後の期間において、音響光学素子３は、電力を殆ど必要としないオフ状態に設定される。従って、本実施形態の制御によれば、音響光学素子３の消費電力が低減される。音響光学素子３の消費電力をより低減させるためには、時刻ｔａ０は、時刻ｔｓと時刻ｔ１との間に設定されることが好ましく、時刻ｔ１に設定されることが特に好ましい。又、時刻ｔａ３は、時刻ｔ３に設定されることが好ましい。
　＜加工ヘッド４に対する制御＞
　本実施の形態においては、時刻ｔｓ迄の期間及び時刻ｔ３から後の期間では、レーザ発振装置２からのレーザ光の出力がない。従って、本実施の形態では、時刻ｔｓ迄の期間と時刻ｔ３からの期間とを、加工ヘッド４に光路Ｒを設定させることが可能な期間（加工ヘッド４の調整が可能な期間）として設定することが出来る。そして、この期間において、第１のガルバノミラー４１又は第２のガルバノミラー４２の反射面の角度が変更される。具体的には、時刻ｔｓ迄に、レーザ光の照射位置Ｐｗが加工対象Ｔの加工位置に一致する様に、第１のガルバノミラー４１及び第２のガルバノミラー４２の反射面の角度が調整される。
　この様な加工ヘッド４の制御によれば、エネルギの大きいレーザ光が照射位置Ｐｗに達する期間（時刻ｔａ１から時刻ｔａ２迄の期間）は勿論のこと、エネルギの小さいレーザ光が照射位置Ｐｗに達する期間（時刻ｔ１から時刻ｔａ１迄の期間、及び時刻ｔａ２から時刻ｔ３迄の期間）においても、レーザ光の照射位置Ｐｗと加工位置とが一致することになる。よって、加工位置とは異なる位置がレーザ光によって傷付けられることが防止される。なお、加工ヘッド４の調整が可能な期間において、加工テーブル５の移動及び位置調整が行われてもよい。
　加工対象Ｔが、エネルギの小さいレーザ光では殆ど傷付くことがないものである場合、時刻ｔｓ迄の期間及び時刻ｔ３からの期間に加えて、時刻ｔｓから時刻ｔａ１迄の期間及び時刻ｔａ２から時刻ｔ３迄の期間についても、加工ヘッド４の調整が可能な期間として用いることが出来る。その様な加工対象として、例えば、フィラー等の強化剤を含むものが挙げられる。この制御によれば、レーザ光の出力期間のうちレーザ加工時以外の期間が、加工ヘッド４の調整が可能な期間として用いられることになる。よって、加工サイクルの短縮化が可能となる。
　＜レーザ光の異常検知＞
　次に、レーザ光（出力ビームＢ０）の異常検知について、図３を用いて説明する。図３は、出力ビームＢ０にエネルギ異常が発生している場合を示している。
　レーザ光の異常検知のために、制御部７には、判定時点ｔｃ（図３の（Ｂ）、（Ｅ）参照）が予め設定されている。ここで、判定時点ｔｃは、レーザ光の出力の開始時点（時刻ｔ１）からレーザ加工の開始時点（時刻ｔａ１）迄の期間Ｔｃ１内（図２参照）、又はレーザ加工の終了時点（時刻ｔａ２）からレーザ光の出力の終了時点（時刻ｔ３）迄の期間Ｔｃ２内（図２参照）に設定された時点である。即ち、判定時点ｔｃは、レーザ光の出力期間であって、かつ、音響光学素子３がオン状態に設定される期間内に設定されている。本実施の形態においては、判定時点ｔｃは、時刻ｔ２から時刻ｔａ１迄の期間内に設定されている。即ち、判定時点ｔｃとして、出力ビームＢ０が正常なときにエネルギＥ０がピーク値Ｅ０ｐに一致する時点が設定されている。なお、判定時点ｔｃは、エネルギＥ０がピーク値Ｅ０ｐに一致する、時刻ｔａ２から時刻ｔｅ迄の期間内に設定されてもよい。また、判定時点ｔｃは、エネルギＥ０がピーク値Ｅ０ｐに一致する時点に限定されない、様々な時点に設定されてもよい。更に、判定時点ｔｃは、期間Ｔｃ１及びＴｃ２内に複数設定され、各判定時点ｔｃにおいて以下に説明する異常検知が行われてもよい。
　加工ビームＢ２のエネルギ異常を検知する場合、制御部７は、判定時点ｔｃにおいて第１の光検出器６にて検出されたレーザ光（本実施の形態において回折光Ｌｄ）のエネルギＥｗ２（ｔｃ）が、第１の閾値Ｅｔ１以上であるか否かを判定する（図３の（Ｅ）参照）。ここで、レーザ加工の使用に適した加工ビームＢ２を対象として、その加工ビームＢ２の生成に伴って生じる回折光Ｌｄに許容することが出来る、判定時点ｔｃでのエネルギ範囲の下限値が、第１の閾値Ｅｔ１として設定される。そして、エネルギＥｗ２（ｔｃ）が第１の閾値Ｅｔ１より小さかった場合（図３の（Ｅ）参照）、制御部７は、「ノー」（「Ｎｏ」）と判定して加工ビームＢ２の異常を検知する。このとき検知される異常の原因としては、レーザ光の出力エネルギが低下しているか、レーザ光のビーム軸のズレが発生しているか、レーザ光のスポット径の異常が発生しているか、それらの組み合わせである。本実施の形態では、図３の（Ｂ）に示すように、レーザ光の出力エネルギが異常であると仮定して説明しているが、いずれの異常であっても、加工ビームＢ２としては適していないため、加工ビームＢ２が加工対象Ｔを加工しないようにレーザ発振装置２や音響光学素子３を制御する。
　（実施の形態１の第１の変形例）
　次に、本実施の形態の第１の変形例について、図４～図５を用いて説明する。
　［１］レーザ加工装置１１の構成
　図４は、第１の変形例に係るレーザ加工装置１１を示した概念図である。図４に示す様に、第１の変形例においては、光路Ｒ１を進む回折光Ｌｄが、加工ビームＢ２としてレーザ加工に用いられる。具体的には、制御部７からの指令に基づいて音響光学素子３の状態が切り替えられることにより、測定ビームＢ１の一部が回折光Ｌｄとして抽出される（図５の（Ｃ）及び（Ｄ）参照）。そして、その回折光Ｌｄが、加工ヘッド４を介して加工対象Ｔへの照射位置Ｐｗに導かれることにより、レーザ加工に用いられる。
　一方、加工ビームＢ２の生成に伴って生じる非回折光Ｌｎは、光路Ｒ２を進む。そして、第１の変形例においては、光路Ｒ２に第１の光検出器６が設定されており、非回折光Ｌｎが、第１の光検出器６によって検出されると共に、レーザ光の異常検知に用いられる。音響光学素子３を出た回折光Ｌｄが進む光路Ｒ１には、第１の光検出器６やそれに類するものは設置されていない。よって、加工ビームＢ２は、照射位置Ｐｗへ導かれる過程においてエネルギの低下を殆ど生じない。尚、第１の変形例のレーザ加工装置１１について、その他の構成は実施の形態１の構成（図１参照）と同じであるので、説明を省略する。
　［２］レーザ加工装置１１の制御
　次に、第１の変形例において、レーザ加工装置１１の制御部７が行う具体的な制御について、図５を用いて説明する。ここで、図５はそれぞれ、図２と同様、各種指令信号、及び、出力ビームが正常であるときの各種エネルギを示すタイムチャートである。尚、レーザ発振装置２に対する制御（図５の（Ａ）参照）については、実施の形態１の制御（図２の（Ａ）参照）と同じであるので、説明を省略する。
　＜音響光学素子に対する制御＞
　音響光学素子３に対する制御において、制御部７は、状態指令信号Ｓ２として、時刻ｔａ１で立ち上がると共に時刻ｔａ２で立ち下がるパルス信号を、音響光学素子３へ送信する（図５の（Ｃ）参照）。
　音響光学素子３は、状態指令信号Ｓ２に基づいて、時刻ｔａ１迄はオフ状態に設定され、時刻ｔａ１になるとオフ状態からオン状態へ切り替えられる。従って、時刻ｔａ１迄は、音響光学素子３に入射されたレーザ光（出力ビームＢ０）は、音響光学素子３によって回折されずに音響光学素子３を通過し、その結果として、非回折光Ｌｎ（測定ビームＢ１）が第１の光検出器６により検出される。時刻ｔａ１にて状態が切り替えられた後、時刻ｔａ２迄、音響光学素子３はオン状態に設定される。従って、時刻ｔａ２迄は、音響光学素子３に入射されたレーザ光（出力ビームＢ０）は音響光学素子３により回折され、得られた回折光Ｌｄ（加工ビームＢ２）が、加工ヘッド４へ導かれる。
　時刻ｔａ２になると、音響光学素子３は、オン状態からオフ状態へ切り替えられる。これにより、音響光学素子３に入射されたレーザ光（出力ビームＢ０）は、音響光学素子３によって回折されずに音響光学素子３を通過し、その結果として、非回折光Ｌｎ（測定ビームＢ１）が第１の光検出器６により検出される。
　この様にして、制御部７は、レーザ発振装置２によるレーザ光（出力ビームＢ０）の出力期間において、レーザ加工時には音響光学素子３をオン状態に設定し、それ以外の時には音響光学素子３をオフ状態に設定する。この制御によれば、加工ビームＢ２（第１の変形例において回折光Ｌｄ）は、矩形のレーザパルスとなる（図５の（Ｄ）参照）。
　＜レーザ光の異常検知＞
　加工ビームＢ２の異常を検知する場合、制御部７は、判定時点ｔｃにおいて第１の光検出器６にて検出されたレーザ光（第１の変形例において非回折光Ｌｎ）のエネルギＥｗ２’（ｔｃ）が、第１の閾値Ｅｔ１’以上であるか否かを判定する（図５の（Ｅ）参照）。ここで、レーザ加工への使用に適した加工ビームＢ２を対象として、その加工ビームＢ２の生成に伴って生じる非回折光Ｌｎに許容することが出来る、判定時点ｔｃでのエネルギ範囲の下限値が、第１の閾値Ｅｔ１’として設定される。そして、エネルギＥｗ２’（ｔｃ）が第１閾値Ｅｔ１’より小さかった場合、制御部７は、「Ｎｏ」と判定して加工ビームＢ２の異常を検知することになる。
　出力ビームＢ０の異常を検知する場合、制御部７は、上述した実施形態と同様の判定を行う。
　以上により、本実施の形態のレーザ加工装置１、１１は、レーザ光に対する高い監視能力を持ち、その監視能力を発揮することにより高い加工品質を実現する。また、本実施の形態のレーザ加工装置１、１１によれば、音響光学素子３からの測定ビームＢ１を直接測定しているため、レーザ加工装置の構成が簡略化される。
　（実施の形態２）
　実施の形態２について、図６～図１３を用いて、説明する。
　［１］レーザ加工装置２１の構成
　図６は、本実施の形態に係るレーザ加工装置２１を示した概念図である。実施の形態１にかかるレーザ加工装置１と共通する部分については説明を省略する。図６に示す様に、レーザ加工装置２１は、レーザ加工装置１に、さらに、光学調整部２２と、スプリッタ２３（光学装置）と、第２の光検出器２４（第２の測定器）とを有する。光学調整部２２は、コリメータレンズ２５と、開口部２６を有する絞り機構２７とを有する。スプリッタ２３とコリメータレンズ２５と絞り機構２７とは、この順に、レーザ発振装置２と音響光学素子３との間に設けられている。レーザ発振装置２から出力されるレーザ光（出力ビームＢ０）の一部は、スプリッタ２３を透過してコリメータレンズ２５に入射する。レーザ発振装置２から出力されるレーザ光（出力ビームＢ０）の一部は、スプリッタ２３によって反射され、第２の光検出器２４（第２の測定器）に入射される。すなわち、スプリッタ２３は、レーザ発振装置２からのレーザ光（出力ビームＢ０）を透過させる第３の光路と、反射させる第４の光路とに分離する。
　コリメータレンズ２５は、入射されたレーザ光（出力ビームＢ０）を平行化する。絞り機構２７は、開口部２６が形成された金属板であり、レーザ光（出力ビームＢ０）の理想的なビーム軸に、開口部２６の中心が位置するように配置されている。そして、レーザ光（出力ビームＢ０）のビーム軸がずれていない場合は、レーザ光（出力ビームＢ０）の径（ビーム径）が、開口部２６の大きさ（絞り量）に応じた大きさに調整される。なお、絞り機構２７は、開口部２６の直径が異なる複数のマスクが、回転動作やスライド動作によって切り替え可能に配置されたものでもよい。開口部２６から外れたレーザ光（出力ビームＢ０）は、絞り機構２７によって遮られる。特に、レーザ光（出力ビームＢ０）が、開口部２６の中心（理想的なビーム軸）からずれている場合は、通常より多くのレーザ光（出力ビームＢ０）が絞り機構２７に遮られることになる。絞り機構２７を通過したレーザ光（出力ビームＢ０）は、音響光学素子３に入射される。そのあとは、実施の形態１と同じである。
　第２の光検出器２４は、スプリッタ２３によって反射されたレーザ光（出力ビームＢ０）が入射されるように配置されている。第２の光検出器は、制御部７と接続され、入射されたレーザ光を検出し、レーザ光（出力ビームＢ０）の異常検知に用いられる。
　制御部７は、実施の形態１と同様に、出力指令信号Ｓ１や状態指令信号Ｓ２を用いて、レーザ発振装置２、音響光学素子３、及び加工ヘッド４を制御する。本実施の形態が実施の形態１と異なる点は、第１の光検出器６からの信号に加え、第２の光検出器２４からの信号を受信し、レーザ発振装置２、音響光学素子３、及び加工ヘッド４の制御に反映することである。
　すなわち、制御部７は、出力ビームＢ０の異常を第１の光検出器６の測定値および第２の光検出器２４の測定値に基づいて検知する。
　［２］レーザ加工装置２１の制御
　次に、制御部７が行うレーザ加工装置２１の具体的な制御について、図７に示されるタイムチャートに沿って説明する。ここでは特に、レーザ発振装置２によってレーザ光がパルス発振される場合について説明する。また、実施の形態１と同様の構成については、説明を省略する。図７の（Ａ）は、制御部７から電源８へ送信される出力指令信号Ｓ１を示すタイムチャートである。図７の（Ｂ）は、第２の光検出器２４へ導かれるレーザ光のエネルギＥｒを示すタイムチャートである。図７の（Ｃ）は、制御部７から音響光学素子３へ送信される状態指令信号Ｓ２を示すタイムチャートである。図７の（Ｄ）は、非回折光ＬｎのエネルギＥｗ１を示すタイムチャートである。図７の（Ｅ）は、第１の光検出器６へ導かれる回折光ＬｄのエネルギＥｗ２を示すタイムチャートである。なお、図７の（Ｂ）、（Ｄ）、（Ｅ）は、出力ビームＢ０が正常なときの各エネルギのタイムチャートをそれぞれ示している。
　＜レーザ発振装置２、音響光学素子３、加工ヘッド４に対する制御＞
　図７の（Ａ）、（Ｃ）に示すように、レーザ発振装置２に対する出力指令信号Ｓ１や音響光学素子３に対する状態指令信号Ｓ２については、実施の形態１と同様である。また、レーザ発振装置２、音響光学素子３の制御が、実施の形態１と同様であることから、図７の（Ｄ）および（Ｅ）に示すように、非回折光（加工ビームＢ２）のエネルギＥｗ１や回折光Ｌｄ（測定ビームＢ１）のエネルギＥｗ２も、実施の形態１と同様である。特に実施の形態１と異なる点は、図２の（Ｂ）では正常であることを仮定した出力ビームＢ０のエネルギＥ０であるが、本実施の形態の図７の（Ｂ）では、第２の光検出器２４にて測定したエネルギＥｒである点である。これにより、レーザ光（出力ビームＢ０）の異常検知を、より詳細に判定できるものである。なお、第２の光検出器２４で測定されたエネルギＥｒをスプリッタ２３の反射率で除すると、出力ビームＢ０のエネルギＥ０を求めることができる。
　＜レーザ光の異常検知＞
　次に、レーザ光の異常検知について、図８、図９、図１０を用いて説明する。図８は、出力ビームＢ０においてエネルギ異常が発生している場合を示している。ここで、エネルギ異常は、出力ビームＢ０のエネルギＥ０に生じる異常であり、例えば、レーザパルスの欠落や、エネルギＥ０のピークの低下、エネルギＥ０の立ち上がりの遅延等を含んでいる。図９は、出力ビームＢ０において、ビーム径の大きさが所定の径より大きくなる異常や、ビーム軸の異常（ズレ）が発生している場合を示している。図１０は、出力ビームＢ０において、ビーム径の大きさが所定の径より小さくなる異常が発生している場合を示している。
　レーザ光の異常検知のために、制御部７には、判定時点ｔｃが予め設定されている。判定時点ｔｃを含め、時刻ｔ１～ｔ３、時刻ｔａ０～ｔａ３、時刻ｔｓおよびｔｅについては、実施の形態１や図７と同じであるため説明を省略する。
　加工ビームＢ２の異常を検知する場合、制御部７は、判定時点ｔｃにおいて第１の光検出器６にて検出されたレーザ光（本実施形態において回折光Ｌｄ）のエネルギＥｗ２（ｔｃ）が、第１の閾値Ｅｔ１以上であるか否かを判定する（図８の（Ｅ）参照）。そして、エネルギＥｗ２（ｔｃ）が第１の閾値Ｅｔ１より小さかった場合（図８の（Ｅ）及び図９の（Ｅ）参照）、制御部７は、「Ｎｏ」と判定して加工ビームＢ２の異常を検知する。
　出力ビームＢ０の異常を検知する場合、制御部７は、判定時点ｔｃにおいて第２の光検出器２４にて検出された反射光のエネルギＥｒ（ｔｃ）が、第２の閾値Ｅｔ２以上であるか否かを判定する。ここで、レーザ加工に適した加工ビームＢ２を生成することが可能な出力ビームＢ０を対象として、その出力ビームＢ０から得られる反射光に許容することが出来る、判定時点ｔｃでのエネルギ範囲の下限値が、第２の閾値Ｅｔ２として設定される。そして、判定時点ｔｃでの反射光のエネルギＥｒ（ｔｃ）が第２の閾値Ｅｔ２より小さかった場合（図８の（Ｂ）参照）、制御部７は、「Ｎｏ」と判定して出力ビームＢ０の異常を検知する。
　更に、制御部７は、加工ビームＢ２及び出力ビームＢ０に対する異常検知の結果を用いて、次の様な判断を行う（表１参照）。即ち、制御部７は、出力ビームＢ０の異常を検知すると共に、加工ビームＢ２の異常を検知した場合（図８の（Ｂ）及び（Ｅ）参照）、出力ビームＢ０においてエネルギ異常が発生していると判断する。又、制御部７は、出力ビームＢ０の異常を検知せず、その一方で、加工ビームＢ２の異常を検知した場合（図９の（Ｂ）及び（Ｅ）参照）、出力ビームＢ０において特性異常が発生していると判断する。この判断により検知される特性異常とは、主に、ビーム径の大きさが所定の径より大きくなる異常や、ビーム軸の異常である。ビーム軸の異常には、ビーム軸の位置が開口部２６の中心からずれる異常や、開口部２６の中心周りにビーム軸が振れる異常が含まれる。更に、制御部７は、出力ビームＢ０の異常を検知する一方で、加工ビームＢ２の異常を検知しなかった場合、光検出器（第１の光検出器６又は第２の光検出器２４）に異常が発生していると判断する。これらの判断は、例えば、表１に示される関係を記憶部に記憶させておき、その関係を制御部７が記憶部から読み出すことにより、読み出された関係と異常検知の結果とに基づいて行われる。尚、表１では、異常が検知された場合を「＋」で表し、異常が検知されなかった場合を「－」で表している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　制御部７が行うこれらの判断は、上述したエネルギＥｗ２（ｔｃ）と第１の閾値Ｅｔ１との比較により得られる判定結果と、上述したエネルギＥｒ（ｔｃ）と第２の閾値Ｅｔ２との比較により得られる判定結果とから、直接的に行われてもよい（表２参照）。この場合、制御部７は、エネルギＥｒ（ｔｃ）が第２の閾値Ｅｔ２以上でないとの判定結果を得ると共に、エネルギＥｗ２（ｔｃ）が第１の閾値Ｅｔ１以上でないとの判定結果を得た場合（図８の（Ｂ）及び（Ｅ）参照）、出力ビームＢ０においてエネルギ異常が発生していると判断する。又、制御部７は、エネルギＥｒ（ｔｃ）が第２の閾値Ｅｔ２以上であるとの判定結果を得る一方で、エネルギＥｗ２（ｔｃ）が第１の閾値Ｅｔ１以上でないとの判定結果を得た場合（図９の（Ｂ）及び（Ｅ）参照）、出力ビームＢ０において特性異常が発生していると判断する。更に、制御部７は、エネルギＥｒ（ｔｃ）が第２の閾値Ｅｔ２以上でないとの判定結果を得る一方で、エネルギＥｗ２（ｔｃ）が第１の閾値Ｅｔ１以上であるとの判定結果を得た場合、光検出器に異常が発生していると判断する。これらの判断は、例えば、表２に示される関係を記憶部に記憶させておき、その関係を制御部７が記憶部から読み出すことにより、読み出された関係と判定結果とに基づいて行われる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　制御部７が行う上記判断によれば、出力ビームＢ０に生じている異常の種類が判別される。従って、オペレータは、判別された異常の種類に基づいて、レーザ発振装置２に対して適切な補正やメンテナンスを行うことが可能となる。
　一方、上述した判断手法では、制御部７は、出力ビームＢ０のビーム径の大きさが所定の径より小さくなる異常（特性異常の１つ。図１０の（Ｄ）及び（Ｅ）参照）を検知することが出来ない。即ち、この異常は、上述したエネルギと閾値との比較からでは抽出することが出来ない。なぜなら、ビーム径の大きさが所定の径より小さい場合、絞り機構２７で遮られる光の量が減るため、測定ビームＢ１のエネルギが、正常である場合に得られる測定ビームＢ１のエネルギより大きくなるからである。このため、出力ビームＢ０及び加工ビームＢ２の何れにも異常が検知されなかった場合でも、出力ビームＢ０が正常であると制御部７に判断させることは出来ない。即ち、制御部７において、出力ビームＢ０の異常が検知されず（エネルギＥｒ（ｔｃ）が第２の閾値Ｅｔ２以上であると判定され）、且つ、加工ビームＢ２の異常も検知されなかった（エネルギＥｗ２（ｔｃ）が第１の閾値Ｅｔ１以上であると判定された）場合、その判定結果には、出力ビームＢ０が正常である場合（図７参照）と、出力ビームＢ０のビーム径の大きさが所定の径より小さくなる異常が生じている場合（図９参照）とが含まれている。
　そこで、制御部７は、エネルギＥｒ（ｔｃ）が第２の閾値Ｅｔ２以上であり、且つ、エネルギＥｗ２（ｔｃ）が第１の閾値Ｅｔ１以上であるとの判定結果を得た場合、更に次の様な判定を行うことが好ましい（表３参照）。先ず、制御部７は、判定時点ｔｃにおいて第１の光検出器６及び第２の光検出器２４にてそれぞれ検出された２つのエネルギＥｗ２（ｔｃ）及びＥｒ（ｔｃ）について、それらの比率ｒＥ（＝Ｅｗ２（ｔｃ）／Ｅｒ（ｔｃ））を求める。そして、制御部７は、求めた比率ｒＥが所定の範囲（下限値ｒＥ１から上限値ｒＥ２迄の範囲）内の値であるか否かを判定する。ここで、この判定に用いられる所定の範囲は、正常な出力ビームＢ０とレーザ加工に適した加工ビームＢ２とから得られる比率ｒＥについて許容される範囲である。この範囲の下限値ｒＥ１及び上限値ｒＥ２について、それらの具体的な数値は、要求される加工内容により異なる。一例として、穴あけ加工を行う場合、加工対象Ｔの材質や厚さ、更には要求される上穴径、下穴径、穴の品質、及び許容される穴径のばらつき等を考慮して、様々な条件で加工実験や試し加工を予め行い、その結果に基づいて下限値ｒＥ１及び上限値ｒＥ２が決められる。この様に設定された所定の範囲によれば、出力ビームＢ０のビーム径の大きさが所定の径より小さかった場合、比率ｒＥは、上記所定の範囲の上限値ｒＥ２より大きくなる。よって、比率ｒＥが所定の範囲を外れて大きくなった場合、制御部７は、「Ｎｏ」と判定することにより、出力ビームＢ０において、ビーム径の大きさが所定の径よりも小さくなる異常が発生していると判断する。一方、比率ｒＥが所定の範囲内の値であった場合、制御部７は、「イエス」（「Ｙｅｓ」）と判定して、出力ビームＢ０は正常であると判断する。これらの判断は、例えば、表３に示される関係を記憶部に記憶させておき、その関係を制御部７が記憶部から読み出すことにより、読み出された関係と判定結果とに基づいて行われる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　制御部７が行う上記判断によれば、出力ビームＢ０に生じている異常の種類が、より詳細に判別される。従って、オペレータは、判別された異常の種類に基づいて、レーザ発振装置２に対して、より適切な補正やメンテナンスを行うことが可能となる。
　又、本実施形態のレーザ加工装置においては、加工ビームＢ２の生成に伴って生じた、従来であればビームダンパ等で吸収されていた光（本実施形態において回折光Ｌｄ）が、第１の光検出器６によって検出されることにより、加工ビームＢ２の異常検知に有効に利用される。そして、加工ビームＢ２の異常を検知することにより、従来の監視技術では検知することが困難であった異常（主に特性異常）が検知されることになる。よって、本実施形態のレーザ加工装置は、レーザ光に対する高い監視能力を持ち、その監視能力を発揮することにより高い加工品質を実現する。
　（実施の形態２の第１の変形例）
　次に、上述したレーザ加工装置２１の第１の変形例について説明する。
　図１１は、第１の変形例に係るレーザ加工装置２１の制御の説明に用いられるタイムチャートである。ここで、図１１に示された波形はそれぞれ、図７に示されたものと同じである。即ち、図１１は、出力ビームＢ０が正常である場合を示している。尚、第１の変形例に係るレーザ加工装置の構成は、上述したレーザ加工装置２１の構成（図６参照）と同じであるので、説明を省略する。以下では、レーザ加工装置の制御部７が行う制御、特にレーザ光の異常検知について、図１１を用いて説明する。
　レーザ光の異常検知のために、第１の変形例では、制御部７に判定時点ｔｃを予め設定することに代えて、制御部７に、期間Ｔｃ１及びＴｃ２（図１１の（Ｂ）参照）に含まれた少なくとも一部の期間を、判定期間Ｔｃとして設定する。ここで、期間Ｔｃ１は、レーザ光の出力の開始時点（時刻ｔ１）からレーザ加工の開始時点（時刻ｔａ１）迄の期間である。又、期間Ｔｃ２は、レーザ加工の終了時点（時刻ｔａ２）からレーザ光の出力の終了時点（時刻ｔ３）迄の期間である。これらの期間Ｔｃ１及びＴｃ２は、音響光学素子３がオン状態に設定される期間である。第１変形例において、判定期間Ｔｃは、期間Ｔｃ１に一致している。尚、判定期間Ｔｃは、期間Ｔｃ２に一致していてもよい。又、判定期間Ｔｃは、期間Ｔｃ１又はＴｃ２に一致した期間に限定されない様々な期間であってもよい。更に、判定期間Ｔｃは、期間Ｔｃ１及びＴｃ２内に複数設定され、各判定期間Ｔｃにおいて以下に説明する異常検知が行われてもよい。
　加工ビームＢ２の異常を検知する場合、制御部７は、第１の光検出器６にて検出されたレーザ光（本変形例において回折光Ｌｄ）のエネルギＥｗ２の積分値Ｉｗを判定期間Ｔｃについて求め、その積分値Ｉｗが第３の閾値Ｉｔ１以上であるか否かを判定する（図１１の（Ｅ）参照）。ここで、レーザ加工への使用に適した加工ビームＢ２を対象として、その加工ビームＢ２の生成に伴って生じる回折光Ｌｄに許容することが出来る、判定期間Ｔｃ内の各時点でのエネルギ範囲を考えた場合、例えば、それらのエネルギ範囲の下限値を用いて算出される積分値Ｉｗが、第３の閾値Ｉｔ１として設定される。そして、積分値Ｉｗが第３の閾値Ｉｔ１より小さかった場合、制御部７は、「Ｎｏ」と判定して加工ビームＢ２の異常を検知する。
　出力ビームＢ０の異常を検知する場合、制御部７は、第２の光検出器２４にて検出された反射光（又は透過光）のエネルギＥｒの積分値Ｉｒを判定期間Ｔｃについて求め、その積分値Ｉｒが第４の閾値Ｉｔ２以上であるか否かを判定する。ここで、レーザ加工に適した加工ビームＢ２を生成することが可能な出力ビームＢ０を対象として、その出力ビームＢ０から得られる反射光（又は透過光）に許容することが出来る、判定期間Ｔｃ内の各時点でのエネルギ範囲を考えた場合、例えば、それらのエネルギ範囲の下限値を用いて算出される積分値Ｉｒが、第４の閾値Ｉｔ２として設定される。そして、積分値Ｉｒが第４の閾値Ｉｔ２より小さかった場合、制御部７は、「Ｎｏ」と判定して出力ビームＢ０の異常を検知する。
　更に、制御部７は、加工ビームＢ２及び出力ビームＢ０に対する異常検知の結果を用いて、上述した実施形態と同様の判断を行う（表１参照）。本変形例において、この判断は、上述した積分値Ｉｗと第３の閾値Ｉｔ１との比較により得られる判定結果と、上述した積分値Ｉｒと第４の閾値Ｉｔ２との比較により得られる判定結果とから、直接的に行われてもよい（表４参照）。この場合、制御部７は、積分値Ｉｒが第４の閾値Ｉｔ２以上でないとの判定結果を得ると共に、積分値Ｉｗが第３の閾値Ｉｔ１以上でないとの判定結果を得た場合、出力ビームＢ０においてエネルギ異常が発生していると判断する（説明のための例として図８参照）。又、制御部７は、積分値Ｉｒが第４の閾値Ｉｔ２以上であるとの判定結果を得る一方で、積分値Ｉｗが第３の閾値Ｉｔ１以上でないとの判定結果を得た場合、出力ビームＢ０において特性異常が発生していると判断する（図９参照）。更に、制御部７は、積分値Ｉｒが第４の閾値Ｉｔ２以上でないとの判定結果を得る一方で、積分値Ｉｗが第３の閾値Ｉｔ１以上であるとの判定結果を得た場合、光検出器に異常が発生していると判断する。これらの判断は、例えば、表４に示される関係を記憶部に記憶させておき、その関係を制御部７が記憶部から読み出すことにより、読み出された関係と判定結果とに基づいて行われる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　一方、上記実施形態にて説明した通り、上述した判断手法では、制御部７は、出力ビームＢ０のビーム径の大きさが所定の径より小さくなる異常（特性異常の１つ。図１０の（Ｂ）及び（Ｅ）参照）を検知することが出来ない。
　そこで、制御部７は、積分値Ｉｒが第４の閾値Ｉｔ２以上であり、且つ、積分値Ｉｗが第３の閾値Ｉｔ１以上であるとの判定結果を得た場合、更に次の様な判定を行うことが好ましい（表５参照）。先ず、制御部７は、求めた２つの積分値Ｉｗ及びＩｒについて、それらの比率ｒＩ（＝Ｉｗ／Ｉｒ）を求める。そして、制御部７は、求めた比率ｒＩが所定の範囲（下限値ｒＩ１から上限値ｒＩ２迄の範囲）内の値であるか否かを判定する。ここで、この判定に用いられる所定の範囲は、正常な出力ビームＢ０とレーザ加工に適した加工ビームＢ２とから得られる比率ｒＩについて許容される範囲である。この範囲の下限値ｒＩ１及び上限値ｒＩ２について、それらの具体的な数値は、要求される加工内容により異なる。一例として、穴あけ加工を行う場合、加工対象Ｔの材質や厚さ、更には要求される上穴径、下穴径、穴の品質、及び許容される穴径のばらつき等を考慮して、様々な条件で加工実験や試し加工を予め行い、その結果に基づいて下限値ｒＩ１及び上限値ｒＩ２が決められる。この様に設定された所定の範囲によれば、出力ビームＢ０のビーム径の大きさが所定の径より小さかった場合、比率ｒＩは、上記所定の範囲の上限値ｒＩ２より大きくなる。よって、比率ｒＩが所定の範囲を外れて大きくなった場合、制御部７は、「Ｎｏ」と判定することにより、出力ビームＢ０において、ビーム径の大きさが所定の径よりも小さくなる異常が発生していると判断する。一方、比率ｒＩが所定の範囲内の値であった場合、制御部７は、「Ｙｅｓ」と判定して、出力ビームＢ０は正常であると判断する。これらの判断は、例えば、表５に示される関係を記憶部に記憶させておき、その関係を制御部７が記憶部から読み出すことにより、読み出された関係と判定結果とに基づいて行われる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　制御部７が行う上記判断によれば、出力ビームＢ０に生じている異常の種類が、より詳細に判別される。従って、オペレータは、判別された異常の種類に基づいて、レーザ発振装置２に対して、より適切な補正やメンテナンスを行うことが可能となる。よって、第１変形例のレーザ加工装置は、上述した実施形態と同様、レーザ光に対する高い監視能力を持ち、その監視能力を発揮することにより高い加工品質を実現する。
　又、第１変形例のレーザ加工装置によれば、積分値Ｉｗ及びＩｒを用いてレーザ光の異常検知が行われるため、ピンポイントで得られるエネルギＥｗ２（ｔｃ）及びＥｒ（ｔｃ）を用いてレーザ光の異常検知を行う場合（上述した実施形態）に比べて、エネルギＥｗ２やＥｒに含まれたノイズが制御部７の判定結果に影響し難くなる。よって、レーザ光の異常検知について高い精度が実現される。
　（実施の形態２の第２の変形例）
　次に、本実施の形態の第２の変形例について、図１２～図１３を用いて説明する。
　［１］レーザ加工装置３１の構成
　図１２は、第２の変形例に係るレーザ加工装置３１を示した概念図である。図１２に示す様に、第２の変形例においては、光路Ｒ１を進む回折光Ｌｄが、加工ビームＢ２としてレーザ加工に用いられ、光路Ｒ２を進む非回折光Ｌｎが測定ビームＢ１として抽出される（図１３の（Ｃ）及び（Ｄ）参照）。すなわち、実施の形態１の第１の変形例と類似した関係であり、重複する説明は省略する。
　［２］レーザ加工装置３１の制御
　次に、第２の変形例において、レーザ加工装置３１の制御部７が行う具体的な制御について、図１３を用いて説明する。ここで、図１３の（Ａ）～（Ｅ）はそれぞれ、図７の（Ａ）～（Ｅ）と同様、各種指令信号、及び出力ビームが正常であるときの各種エネルギを示すタイムチャートである。実施の形態２に対する本変形例は、実施の形態１に対する第１の変形例と類似しているため、重複する説明は省略する。さらに、実施の形態２と同様の説明についても省略する。
　＜レーザ光の異常検知＞
　レーザ光の異常検知のために、制御部７には、判定時点ｔｃ（図１３の（Ｂ）参照）が予め設定されている。
　加工ビームＢ２の異常を検知する場合、制御部７は、判定時点ｔｃにおいて第１の光検出器６にて検出されたレーザ光（第２の変形例において非回折光Ｌｎ）のエネルギＥｗ２’（ｔｃ）が、第１の閾値Ｅｔ１’以上であるか否かを判定する（図１３の（Ｅ）参照）。そして、エネルギＥｗ２’（ｔｃ）が第１閾値Ｅｔ１’より小さかった場合、制御部７は、「Ｎｏ」と判定して加工ビームＢ２の異常を検知することになる。
　出力ビームＢ０の異常を検知する場合、制御部７は、上述した実施の形態２と同様の判定を行う。
　第２の変形例においても、上述した実施の形態２と同様、制御部７は、加工ビームＢ２及び出力ビームＢ０に対する異常検知の結果、更には２つのエネルギＥｗ２’（ｔｃ）及びＥｒ（ｔｃ）の比率ｒＥ’（＝Ｅｗ２’（ｔｃ）／Ｅｒ（ｔｃ））に対する判定結果を用いて、出力ビームＢ０に生じている異常の種類を詳細に判別することが出来る。又、第２の変形例において、第１の変形例と同様、エネルギＥｗ２’の積分値Ｉｗ’を判定期間Ｔｃについて求めると共に、エネルギＥｒの積分値Ｉｒを判定期間Ｔｃについて求め、これら２つの積分値Ｉｗ’及びＩｒを用いてレーザ光の異常検知を行ってもよい。
　（実施の形態３）
　実施の形態３について、図１４～図２４を用いて説明する。
　［１］レーザ加工装置５１の構成
　本実施の形態に係るレーザ加工装置５１は、図１４に示すように、実施の形態２にかかるレーザ加工装置２１において、第１の光検出器６および第２の光検出器２４を第１のパワーモニタ５２および第２のパワーモニタ５３に変更したものである。その他については、実施の形態２と同様であるため、説明を省略する。本実施の形態の特徴は、光検出器ではなく、パワーモニタを用いた制御を行うことである。パワーモニタは、レーザ光によって上昇した温度を出力しても構わないし、周辺温度を考慮して温度上昇からレーザ光のエネルギーを算出し、レーザ光のエネルギを出力しても構わない。
　［２］レーザ加工装置５１の制御
　次に、図１５～図１７を用いて、本実施の形態のレーザ加工装置５１の制御について説明する。
　図１５は、図７におけるパルスの回数を３回にした各パラメータ（信号、エネルギ）を示す図である。各図および各符号については、実施の形態２において説明しているため省略する。図１６～図１７は、本実施の形態のパワーモニタを用いたレーザ加工装置の制御を説明する図である。図１６の（Ａ）は、第２のパワーモニタ５３が検出するレーザ光（出力ビームＢ０）のエネルギを示すタイムチャートである。図１６の（Ｂ）および図１７の（Ａ）は、第２のパワーモニタ５３から制御部７に出力される、レーザ光のエネルギを示すタイムチャートである。図１６の（Ｃ）は、第１のパワーモニタ５２が検出するレーザ光（測定ビームＢ１）のエネルギを示すタイムチャートである。図１６の（Ｄ）および図１７の（Ｂ）は、第１のパワーモニタ５２から制御部７に出力される、レーザ光のエネルギを示すタイムチャートである。図１６、図１７において、レーザパルスの出力は、時刻ｔｓｐに開始され、時刻ｔｅｐに終了する。
　図１７に示すように、第１のパワーモニタ５２および第２のパワーモニタ５３は、レーザパルスの出力を開始する時刻ｔｓｐから期間Ｔｒ経過した（複数のパルスを受けた）、時刻ｔｒに制御部７への出力が安定する。正常な場合は、図１７の（Ａ）に示すように、レーザ光（出力ビームＢ０）のエネルギＰＥｒはピーク値ＰＥｒｐで安定し、図１７の（Ｂ）に示すように、レーザ光（測定ビームＢ１）のエネルギＰＥｗ２はピーク値ＰＥｗ２ｐで安定する。そして、時刻ｔｒ以降の判定時点ｔｃにおいて、レーザ光（出力ビームＢ０および測定ビームＢ１）のエネルギを判定する。そして、時刻ｔｓｐから期間Ｔｐだけ経過した時刻ｔｅｐにレーザ光の出力を停止する。時刻ｔｅｐから期間Ｔｄが経過するまで、第１のパワーモニタ５２および第２のパワーモニタ５３の出力が低下し、時刻ｔｄに０となる。
　＜レーザ光の異常検知＞
　次に、レーザ光の異常検出について説明する。
　実施の形態２の図８で示した異常と同じ異常は、パワーモニタを用いた本実施の形態では、図１８のようになる。実施の形態２の図９で示した異常と同じ異常は、パワーモニタを用いた本実施の形態では、図１９のようになる。実施の形態２の図１０で示した異常と同じ異常は、パワーモニタを用いた本実施の形態では、図２０のようになる。図１８の（Ａ）、図１９の（Ａ）、図２０の（Ａ）は、第２のパワーモニタ５３から制御部７に出力される、レーザ光のエネルギを示す図である。図１８の（Ｂ）、図１９の（Ｂ）、図２０の（Ｂ）は、第１のパワーモニタ５２から制御部７に出力される、レーザ光のエネルギを示す図である。
　すなわち、実施の形態２のＥｒが本実施の形態のＰＥｒに対応し、実施の形態２のＥｗ２が本実施の形態のＰＥｗ２に対応し、実施の形態２のＥｒｐが本実施の形態のＰＥｒｐに対応し、実施の形態２のＥｗ２ｐが本実施の形態のＰＥｗ２ｐに対応し、実施の形態２のＥｔ１が本実施の形態のＰＥｔ１に対応する。そして、ＰＥｒやＰＥｗ２を、第２の閾値Ｅｔ２や第１の閾値ＰＥｔ１と比較することで、第２の実施形態と同様に、異常が検出できる。さらに、本実施の形態の比率ｒＥはＰＥｗ２（ｔｃ）／ＰＥｒ（ｔｃ）であり、実施の形態２のｒＥと同様に用いることができる。そして、比率ｒＥを下限値ｒＥ１や上限値ｒＥ２と比較することで、第２の実施形態と同様に、異常が検出できる。
　（実施の形態３の第１の変形例）
　次に、上述したレーザ加工装置５１の第１の変形例について説明する。
　図２１は、第１の変形例に係るレーザ加工装置５１の制御の説明に用いられるタイムチャートである。ここで、図２１の（Ａ）および（Ｂ）に示された波形はそれぞれ、図１７の（Ａ）および（Ｂ）に示されたものと同じである。即ち、図２１は、出力ビームＢ０が正常である場合を示している。尚、第１の変形例に係るレーザ加工装置の構成は、上述したレーザ加工装置５１の構成（図１４参照）と同じであるので、説明を省略する。
　本実施の形態の第１の変形例は、実施の形態２の第１の変形例と同様に、判定期間Ｔｃを設け、積分値ＩｒおよびＩｗを用いることである。そして、積分値Ｉｒと第３の閾値Ｉｔ１とを比較すること、積分値Ｉｗと第４の閾値Ｉｔ２とを比較することは、実施の形態２の第１の変形例と同様であるので、説明を省略する。さらに、比率ｒＩ（＝Ｉｗ／Ｉｒ）について、下限値ｒＩ１や上限値ｒＩ２との比較についても、実施の形態２の第１の変形例と同様であるので説明を省略する。
　（実施の形態３の第２の変形例）
　次に、本実施の形態の第２の変形例について、図２２～図２４を用いて説明する。
　図２２は、第２の変形例に係るレーザ加工装置６１を示した概念図である。本実施の形態の第２の変形例に係るレーザ加工装置６１は、図２２に示すように、実施の形態２にかかるレーザ加工装置３１において、第１の光検出器６および第２の光検出器２４を第１のパワーモニタ５２および第２のパワーモニタ５３に変更したものである。これについても、実施の形態２における第２の変形例と同様に、光路Ｒ１を進む回折光Ｌｄが、加工ビームＢ２としてレーザ加工に用いられ、光路Ｒ２を進む非回折光Ｌｎが測定ビームＢ１として抽出される（図２３の（Ｃ）及び（Ｄ）参照）。すなわち、実施の形態２の第２の変形例と類似した関係であり、重複する説明は省略する。
　次に、第２の変形例において、レーザ加工装置６１の制御部７が行う具体的な制御について、図２３を用いて説明する。ここで、図２３の（Ａ）～（Ｅ）はそれぞれ、図１５の（Ａ）～（Ｅ）と同様、各種指令信号の時間変化、及び出力ビームが正常であるときの各種エネルギの時間変化を示したタイムチャートである。実施の形態３に対する本変形例は、実施の形態２に対する第２の変形例と類似しているため、重複する説明は省略する。さらに、実施の形態３と同様の説明についても省略する。
　＜レーザ光の異常検知＞
　レーザ光の異常検知のために、制御部７には、判定時点ｔｃ（図２４の（Ｂ）参照）が予め設定されている。
　加工ビームＢ２の異常を検知する場合、制御部７は、判定時点ｔｃにおいて第１のパワーモニタ５２にて検出されたレーザ光（第２の変形例において非回折光Ｌｎ）のエネルギＰＥｗ２’（ｔｃ）が、第１の閾値ＰＥｔ１’以上であるか否かを判定する（図２４の（Ｂ）参照）。そして、エネルギＰＥｗ２’（ｔｃ）が第１の閾値ＰＥｔ１’より小さかった場合、制御部７は、「Ｎｏ」と判定して加工ビームＢ２の異常を検知することになる。
　出力ビームＢ０の異常を検知する場合、制御部７は、上述した実施の形態３と同様の判定を行う。
　第２の変形例においても、上述した実施の形態３と同様、制御部７は、加工ビームＢ２及び出力ビームＢ０に対する異常検知の結果、更には２つのエネルギＰＥｗ２’（ｔｃ）及びＰＥｒ（ｔｃ）の比率ｒＥ’（＝ＰＥｗ２’（ｔｃ）／ＰＥｒ（ｔｃ））に対する判定結果を用いて、出力ビームＢ０に生じている異常の種類を詳細に判別することが出来る。又、第２の変形例において、第１の変形例と同様、エネルギＰＥｗ２’の積分値Ｉｗ’を判定期間Ｔｃについて求めると共に、エネルギＰＥｒの積分値Ｉｒを判定期間Ｔｃについて求め、これら２つの積分値Ｉｗ’及びＩｒを用いてレーザ光の異常検知を行ってもよい。
　以上のように、実施の形態３は実施の形態２における光検出器をパワーモニタに置き換えたものであり、光検出器によって検出されるエネルギＥｒやＥｗ２をパワーモニタによって検出されるＰＥｒやＰＥｗ２に置き換えたものである。そのため、矛盾のない範囲で実施の形態２に記載した異常検出は、実施の形態３の異常検出に適用できるものである。また、実施の形態１の光検出器をパワーモニタに置き換えることも、同様に可能である。
　また、実施の形態２および３において、第２の光検出器２４や第２のパワーモニタ５３は、スプリッタ２３による反射光を測定していたが、スプリッタ２３による透過光を測定しても構わない。その場合、第２の光検出器２４や第２のパワーモニタ５３で測定されたエネルギＥｒ、ＰＥｒをスプリッタ２３の透過率で除すると、出力ビームＢ０のエネルギＥ０を求めることができる。
　また、実施の形態３において、実施の形態２の第１の光検出器６と第２の光検出器２４との両方を、第１のパワーモニタ５２と第２のパワーモニタ５３に置き換えたが、どちらか一方だけであっても構わない。
　以上のように、本開示に係るレーザ加工装置は、エネルギを正確に検知したレーザ光を用いて加工を行うため、より高い加工品質を実現し、産業上有用である。
　　１，１１，２１，３１，５１，６１　レーザ加工装置
　　２　レーザ発振装置
　　３　音響光学素子
　　４　加工ヘッド
　　５　加工テーブル
　　６　光検出器
　　７　制御部
　　８　電源
　　２２　光学調整部
　　２３　スプリッタ
　　２４　光検出器
　　２５　コリメータレンズ
　　２６　開口部
　　２７　絞り機構
　　４１　第１のガルバノミラー
　　４２　第２のガルバノミラー
　　４３　スキャンレンズ
　　５２　第１のパワーモニタ
　　５３　第２のパワーモニタ
　　Ｂ０　出力ビーム
　　Ｂ１　測定ビーム
　　Ｂ２　加工ビーム
　　Ｅ０，Ｅｒ，Ｅｗ１，Ｅｗ２，ＰＥｒ，ＰＥｗ２，ＰＥｗ２’　エネルギ
　　Ｅ０ｐ，ＰＥｒｐ，ＰＥｗ２ｐ　ピーク値
　　Ｉｒ，Ｉｗ，Ｉｗ’　積分値
　　Ｌｄ　回折光
　　Ｌｎ　非回折光
　　Ｐｗ　照射位置
　　Ｒ，Ｒ１，Ｒ２　光路
　　Ｓ１　出力指令信号
　　Ｓ２　状態指令信号
　　Ｔ　加工対象
　　Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔｄ，Ｔｐ，Ｔｒ，Ｔｃ１，Ｔｃ２　期間
　　Ｔｃ　判定期間
　　ｒＥ，ｒＩ　比率
　　ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔｄ，ｔｅ，ｔｒ，ｔｓ，ｔａ０，ｔａ１，ｔａ２，ｔａ３，ｔｅｐ，ｔｓｐ　時刻
　　ｔｃ　判定時点
　　１０１　開孔装置
　　１０２　レーザ発振器
　　１０３　電源
　　１０４　音響光学モジュール
　　１０５　光学系
　　１０５ａ　反射ミラー
　　１０５ｄ　ビームスプリッタ
　　１０５ｆ　集光レンズ
　　１０６　光ダンパ
　　１０７　強度検出器
　　１０８　出力制御部
　　２０１　レーザ加工装置
　　２０２　レーザ発振器
　　２０３　光路偏向手段
　　２０４　検知器
　　２０５　ダンパ
　　２０６　加工部
　　２０７　判定装置
　　２０８　制御装置
　　２０９　スプリッタ
　　２１０　センサ
　　Ｅｔ１，ＰＥｔ１，ＰＥｔ１’　第１の閾値
　　Ｅｔ２　第２の閾値
　　Ｉｔ１　第３の閾値
　　Ｉｔ２　第４の閾値
　　ｒＥ１，ｒＩ１　下限値
　　ｒＥ２，ｒＩ２　上限値

Claims (15)

  1. 　出力ビームを出力するレーザ発振装置と、
    　前記出力ビームが入射され、前記出力ビームを加工ビームとして第１の光路または第２の光路に選択的に出射する音響光学素子と、
    　前記第１の光路に設けられ、前記加工ビームのエネルギを測定する第１の測定器と、
    　前記第２の光路に設けられた加工部と、
    　前記レーザ発振装置および前記音響光学素子を制御し、前記第１の測定器が測定した第１の測定値を受信する制御部と、
    　を備え、
    　前記第１の光路に出射された前記出力ビームは、前記音響光学素子から前記第１の測定器に直接入射され、
    　前記制御部は、前記第１の測定値に基づいて前記加工ビームの異常を検知する、レーザ加工装置。
  2. 　前記第１の光路は、前記音響光学素子によって回折された前記加工ビームの進行方向であり、
    　前記第２の光路は、前記音響光学素子を透過した前記加工ビームの進行方向である、請求項１に記載のレーザ加工装置。
  3. 　前記第２の光路は、前記音響光学素子によって回折された前記加工ビームの進行方向であり、
    　前記第１の光路は、前記音響光学素子を透過した前記加工ビームの進行方向である、請求項１に記載のレーザ加工装置。
  4. 　前記レーザ発振装置と前記音響光学素子との間に設けられ、前記出力ビームに対して光学調整を施す光学調整部と、
    　前記レーザ発振装置と前記光学調整部との間に設けられ、前記出力ビームを第３の光路および第４の光路の両方に分離する光学装置と、
    　前記第３の光路に設けられ、前記出力ビームのエネルギの一部を測定する第２の測定器と、を更に備え、
    　前記第４の光路には前記光学調整部が設けられ、
    　前記制御部は、前記第２の測定器が測定した第２の測定値を受信し、前記第２の測定値に基づいて前記出力ビームの異常を検知する、請求項１～３のいずれかに記載のレーザ加工装置。
  5. 　前記第２の測定値から前記出力ビームの異常を検知すると共に、前記第１の測定値から前記加工ビームの異常を検知した場合、前記制御部は、前記出力ビームが異常であると判断し、
    　前記第２の測定値からは前記出力ビームの異常を検知せず、前記第１の測定値から前記加工ビームの異常を検知した場合、前記制御部は、前記出力ビームのビーム径の大きさが異常である、または、前記出力ビームのビーム軸の位置が異常であると判断する、請求項４に記載のレーザ加工装置。
  6. 　前記第１の測定値が第１閾値よりも小さい場合、前記制御部は、前記加工ビームの異常を検知し、
    　前記第２の測定値が第２閾値より小さい場合、前記制御部は、前記出力ビームの異常を検知する、請求項４または５に記載のレーザ加工装置。
  7. 　前記制御部は、前記第２の測定値に対する前記第１の測定値の比率を算出し、
    　前記第２の測定値が前記第２閾値以上であり、かつ、前記第１の測定値が前記第１閾値以上であり、かつ、前記比率が所定の範囲の上限より大きい場合、前記制御部は、前記出力ビームのビーム径の大きさが所定の径よりも小さくなる異常が発生していると判断する、請求項６に記載のレーザ加工装置。
  8. 　前記制御部は、前記第２の測定値に対する前記第１の測定値の比率を算出し、
    　前記比率が所定の範囲の下限より小さい場合、前記制御部は、前記出力ビームのビーム径の大きさが所定の径よりも大きくなる異常が発生している、または、前記出力ビームのビーム軸の位置に異常が発生していると判断する、請求項６に記載のレーザ加工装置。
  9. 　前記制御部は、判定期間における前記第１の測定値を積分した第１の積分値が第３の閾値より小さい場合、前記加工ビームの異常を検知し、
    　前記制御部は、判定期間における前記第２の測定値を積分した第２の積分値が第４の閾値より小さい場合、前記出力ビームの異常を検知する、請求項４または５に記載のレーザ加工装置。
  10. 　前記制御部は、前記第２の積分値に対する前記第１の積分値の比率を算出し、
    　前記第２の積分値が前記第４の閾値以上であり、かつ、前記第１の積分値が前記第３の閾値以上であり、かつ、前記比率が所定の範囲の上限より大きい場合、前記制御部は、前記出力ビームのビーム径の大きさが所定の径よりも小さくなる異常が発生していると判断する、請求項９に記載のレーザ加工装置。
  11. 　前記制御部は、前記第２の積分値に対する前記第１の積分値の比率を算出し、
    　前記比率が所定の範囲の下限より小さい場合、前記制御部は、前記出力ビームのビーム径の大きさが所定の径よりも大きくなる異常が発生している、または、前記出力ビームのビーム軸の位置に異常が発生していると判断する、請求項９に記載のレーザ加工装置。
  12. 　前記第２の測定器は光検出器であり、前記第２の測定値は、前記加工ビームのエネルギである、請求項４～１１のいずれかに記載のレーザ加工装置。
  13. 　前記第１の測定器は光検出器であり、前記第１の測定値は、前記出力ビームのエネルギである、請求項１～１２のいずれかに記載のレーザ加工装置。
  14. 　前記第２の測定器はパワーモニタであり、前記第２の測定値は、前記第２の測定器の温度である、請求項４～１１のいずれかに記載のレーザ加工装置。
  15. 　前記第１の測定器はパワーモニタであり、前記第１の測定値は、前記第１の測定器の温度である、請求項１～１１および１４のいずれかに記載のレーザ加工装置。
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