光ファイバ伝送系監視装置及びレーザ加工装置
【課題】光ファイバ伝送方式のレーザ加工装置において、構成が簡易でモニタリング精度および信頼性が高く、光ファイバ伝送系の異常発生時に実質的な時間遅れを伴わずに安全措置の動作を瞬時に行えるようにする。
【解決手段】このレーザ加工装置は、同時２分岐の光ファイバ伝送方式において、レーザ発生部１２、分岐ユニット１４、入射ユニット１６、光ファイバ１８(1)，１８(1)、出射ユニット２０(1)，２０(2)および制御部２２に加えて、光ファイバ１８(1)，１８(1)を含む光ファイバ伝送系の正常監視および異常検出を行う光ファイバ伝送系監視部２４を備えている。この光ファイバ伝送系監視部２４は、モニタ光源５０、光重畳器５２、光分離器５４(1)，５４(2)、光検出器５６(1)，５６(2)およびインターロック機構５８によって構成されている。
【解決手段】このレーザ加工装置は、同時２分岐の光ファイバ伝送方式において、レーザ発生部１２、分岐ユニット１４、入射ユニット１６、光ファイバ１８(1)，１８(1)、出射ユニット２０(1)，２０(2)および制御部２２に加えて、光ファイバ１８(1)，１８(1)を含む光ファイバ伝送系の正常監視および異常検出を行う光ファイバ伝送系監視部２４を備えている。この光ファイバ伝送系監視部２４は、モニタ光源５０、光重畳器５２、光分離器５４(1)，５４(2)、光検出器５６(1)，５６(2)およびインターロック機構５８によって構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物にレーザ光を照射して所望のレーザ加工を施すレーザ加工装置に係り、特にレーザ発生部から出射ユニットまで光ファイバを介してレーザ光を伝送する光ファイバ伝送方式のレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ加工装置は、基本構成として、加工用のレーザ光を発生するレーザ発生部と、加工用レーザ光を被加工物に向けて集光照射する出射ユニットと、レーザ発生部から出射ユニットまでレーザ光を伝送するためのレーザ伝送光学系とを有する。
【０００３】
レーザ伝送光学系に光ファイバを使用する光ファイバ伝送方式は、レーザ発振部と出射ユニットとをそれぞれ任意の場所に設置または配置できるので、レーザ加工の多種多様な生産ラインや用途にフレキシブルに適応できるという利点がある。
【０００４】
一般に、光ファイバ伝送方式のレーザ加工に用いられる伝送用の光ファイバは、たとえば金属製スパイラル管等といった可撓性保護管で覆われてはいるが、光ファイバが工場内または作業場等で任意に曲げられ、あるいは外力や衝撃を受けて、破断や破損を生ずることがある。光ファイバが破断または破損したならば、レーザ発生部より出力された加工用レーザ光が出射ユニットまで正常に伝送されず、所望のレーザ加工が行えなくなるのはもちろんである。しかし、それよりも格段に重要なことは、光ファイバの破断・破損箇所から加工用レーザ光が漏れて保護管を加熱し、最悪の場合は保護管の外へ漏れる危険性を十全に阻止することである。特に、最近のレーザ加工では、高出力の加工用レーザ光が多用されてきているので、レーザ伝送用の光ファイバの破断・破損に対する安全対策は最重要項目の一つになっている。
【０００５】
したがって、レーザ加工装置の稼動中にレーザ伝送用の光ファイバが破断または破損したときはレーザ発生部のレーザ出力動作を直ちに停止させ、レーザ加工装置が運転を休止している間に該光ファイバが破断または破損したときはレーザ発生部のレーザ出力動作を中止させる監視ないし安全装置が必要とされる。
【０００６】
当初、この種の監視装置は、出射ユニット内に光学レンズ等から生じる加工用レーザ光の反射光または漏れ光を受光して光電変換する光検出器を備え、該光検出器の受光量が電気的基準レベル以上であれば光ファイバは破断していないと判定し、該光検出器の受光量が電気的基準レベル以下であれば光ファイバは破断していると判定する技術を用いていた。しかしながら、この方式は、加工用レーザ光の出力が相当低い場合に、光ファイバが実際には破断していなくても、光検出器の受光量が基準レベル以下であれば、光ファイバは破断しているとの誤った判断をするおそれがあり、モニタリングの精度ないし信頼性が低かった。
【０００７】
今日では、加工用レーザ光とは別に破断検出専用のモニタ光を使用するのが通例になっている。モニタ光を用いる光ファイバ破断検査装置は、加工用レーザ光を伝送するための本来の光ファイバに添わせてモニタ専用の光ファイバを設ける第１の方式（たとえば特許文献１）か、あるいはモニタ光を加工用レーザ光と重畳してレーザ加工用の光ファイバ内を伝搬させる第２の方式（たとえば特許文献２）のどちらかに分類される。
【０００８】
上記第１の方式は、モニタ光用の光源と光検出器とを用いてモニタ光がモニタ専用の光ファイバ内を正常に伝搬するか否かを検査し、正常に伝搬しなければモニタ専用の光ファイバがレーザ加工用光ファイバと一緒に破断しているとみなすものである。
【０００９】
上記第２の方式を採用する従来の検査装置においては、モニタ光を加工用レーザ光と重畳して光ファイバ内を伝搬させ、光ファイバの一端面に入射する直前のモニタ光を第１の光検出器により光電変換するとともに、光ファイバの他端面から出た直後のモニタ光を第２の光検出器により光電変換する。そして、比較判定部が、第１および第２の光検出器からの双方の検出信号の比率を演算し、その演算結果を基準値と比較して、比較誤差が許容範囲内に収まっていれば光ファイバは破断していないと判定し、比較誤差が許容範囲外であれば光ファイバは破断していると判定する。そして、制御部が、比較判定部で得られる判定結果を基に、光ファイバが破断していないときは加工用レーザ発振部の電源を通常または予定通りに動作させ、光ファイバが破断しているときは該レーザ電源の動作を中止または停止させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−４２２７７１
【特許文献２】特開平２−２５８１８５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来の光ファイバ破断検査装置において、上記第１の方式は、モニタ専用光ファイバの付設が大掛かりで煩雑になることと、モニタ専用光ファイバとレーザ加工用光ファイバとが常に一緒に破断するとは限らず、モニタリングの信頼性が低いことが実用上の大きな不利点になっている。
【００１２】
一方、上記第２の方式を採用する従来装置は、モニタ専用光ファイバが不要であるがために構成が簡易であり、かつ加工用光ファイバの破断を直接検出するのでモニタリング精度は高い。しかしながら、光ファイバが破断した時に、第２の光検出器の出力信号が変化してからレーザ電源の動作を停止させるまでに、比較判定部の演算処理と制御部の命令処理とに相応の時間を要するために、一定（通常数μ秒以上）の時間遅れがあり、この時間遅れの間に光ファイバの破断箇所から加工用レーザ光が漏れるおそれがある。つまり、安全装置としての動作速度に課題がある。また、周囲または外部から受けるノイズ等の影響で比較判定部あるいは制御部が誤動作あるいは暴走をするリスクもあり、安全装置としての絶対的確実性および信頼性が低いという一面もある。
【００１３】
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、光ファイバ伝送方式において、構成が簡易でモニタリング精度および信頼性が高く、光ファイバ伝送系の異常発生時に実質的な時間遅れを伴わずに安全措置の動作を瞬時に行える高い光ファイバ伝送系監視装置およびレーザ加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の観点における光ファイバ伝送系監視装置は、レーザ発生部より出力された加工用のレーザ光を光ファイバに通して出射ユニットまで伝送し、前記出射ユニットより前記レーザ光を被加工物に集光照射して所望のレーザ加工を行うレーザ加工装置において光ファイバ伝送系の正常監視および異常検出を行なう光ファイバ伝送系監視装置であって、前記加工用レーザ光と異なる波長のモニタ光を生成するモニタ光源と、前記モニタ光源からの前記モニタ光を前記加工用レーザ光に重畳させて前記光ファイバの入射端面に入射させる光重畳器と、前記光ファイバの出射端面より出た前記モニタ光の少なくとも一部を前記加工用レーザ光から分離する光分離器と、前記光分離器からの光を受光して光電変換により電気信号に変換し、受光量が所定の閾値よりも高いときは第１のモニタ信号を出力し、受光量が前記閾値よりも低いときは第２のモニタ信号を出力する光検出部と、前記光検出部の出力端子に電気的に直結され、前記モニタ光源が前記モニタ光を生成している期間中に、前記光検出部より前記第１のモニタ信号が出力されている時は前記レーザ発生部のレーザ出力動作を許可し、または継続させ、前記光検出部より前記第２のモニタ信号が出力されている時は前記レーザ発生部のレーザ出力動作を禁止し、または停止させるインターロック機構とを有する。
【００１５】
本発明の第２の観点における光ファイバ伝送系監視装置は、制御部の制御の下で動作するレーザ発生部より出力された加工用のレーザ光を光ファイバに通して出射ユニットまで伝送し、前記出射ユニットより前記レーザ光を被加工物に集光照射して所望のレーザ加工を行うレーザ加工装置において光ファイバ伝送系の正常監視および異常検出を行なう光ファイバ伝送系監視装置であって、前記加工用レーザ光と異なる波長のモニタ光を生成するモニタ光源と、前記モニタ光源からの前記モニタ光を前記加工用レーザ光に重畳させて前記光ファイバの入射端面に入射させる光重畳器と、前記光ファイバの出射端面より出た前記モニタ光の少なくとも一部を前記加工用レーザ光から分離する光分離器と、前記光分離器からの光を受光して光電変換により電気信号に変換し、受光量が所定の閾値よりも高いときは第１のモニタ信号を出力し、受光量が前記閾値よりも低いときは第２のモニタ信号を出力する光検出部と、前記光検出部の出力端子に電気的に直結され、前記モニタ光源が前記モニタ光を生成している期間中に、前記光検出部より前記第１のモニタ信号が出力されている時は前記レーザ発生部の制御を前記制御部に任せ、前記光検出部より前記第２のモニタ信号が出力されている時は前記制御部に優先して強制的に前記レーザ発生部のレーザ出力動作を禁止し、または停止させるインターロック機構とを有する。
【００１６】
本発明の第３の観点におけるレーザ加工装置は、加工用のレーザ光を発生するレーザ発生部と、前記レーザ発生部で生成された前記加工用レーザ光をレーザ加工場所まで伝送するための光ファイバと、前記レーザ加工場所に設置または配置され、前記光ファイバの出射端面より出た前記加工用レーザ光を被加工物に集光照射する出射ユニットと、前記加工用レーザ光と波長の異なるモニタ光を生成するモニタ光源と、前記モニタ光源からの前記モニタ光を前記加工用レーザ光に重畳させて前記光ファイバの入射端面に入射させる光重畳器と、前記光ファイバの出射端面より出た前記モニタ光の少なくとも一部を前記加工用レーザ光から分離する光分離器と、前記光分離器からの光を受光して光電変換により電気信号に変換し、受光量が所定の閾値よりも高いときは第１のモニタ信号を出力し、受光量が前記閾値よりも低いときは第２のモニタ信号を出力する光検出部と、前記光検出部の出力端子に電気的に直結され、前記モニタ光源が前記モニタ光を生成している期間中に、前記光検出部より前記第１のモニタ信号が出力されている時は前記レーザ発生部のレーザ出力動作を許可し、または継続させ、前記光検出部より前記第２のモニタ信号が出力されている時は前記レーザ発生部のレーザ出力動作を禁止し、または停止させるインターロック機構とを有する。
【００１７】
また、本発明の第４の観点におけるレーザ加工装置は、加工用のレーザ光を発生するレーザ発生部と、前記レーザ発生部の動作を制御する制御部と、前記レーザ発生部で生成された前記加工用レーザ光をレーザ加工場所まで伝送するための光ファイバと、前記レーザ加工場所に設置または配置され、前記光ファイバの出射端面より出た前記加工用レーザ光を被加工物に集光照射する出射ユニットと、前記加工用レーザ光と波長の異なるモニタ光を生成するモニタ光源と、前記モニタ光源からの前記モニタ光を前記加工用レーザ光に重畳させて前記光ファイバの入射端面に入射させる光重畳器と、前記光ファイバの出射端面より出た前記モニタ光の少なくとも一部を前記加工用レーザ光から分離する光分離器と、前記光分離器からの光を受光して光電変換により電気信号に変換し、受光量が所定の閾値よりも高いときは第１のモニタ信号を出力し、受光量が前記閾値よりも低いときは第２のモニタ信号を出力する光検出部と、前記光検出部の出力端子に電気的に直結され、前記モニタ光源が前記モニタ光を生成している期間中に、前記光検出部より前記第１のモニタ信号が出力されている時は前記レーザ発生部の制御を前記制御部に任せ、前記光検出部より前記第２のモニタ信号が出力されている時は前記制御部に優先して強制的に前記レーザ発生部のレーザ出力動作を禁止し、または停止させるインターロック機構とを有する。
【００１８】
本発明の光ファイバ破断検査装置またはレーザ加工装置においては、加工用レーザ光と異なる波長を有するモニタ光を加工用レーザ光に重畳させて光ファイバに通し、出射ユニット側で光分離器によりモニタ光を加工用レーザ光から分離する。光検出部は、光分離器により分離された光を受光して、受光量が所定の閾値よりも高いときは第１のモニタ信号を出力し、受光量が閾値よりも低いときは第２のモニタ信号を出力する。
【００１９】
インターロック機構は、モニタ光源がモニタ光を生成している期間中に動作可能状態となり、光検出部の出力信号に応動して、光検出部より第１のモニタ信号が出力されている時はレーザ発生部のレーザ出力動作を許可し、または継続させ（あるいはレーザ発生部の制御を制御部に任せ）、光検出部より第２のモニタ信号が出力されている時はレーザ発生部のレーザ出力動作を禁止し、または停止させる（あるいは制御部に優先して強制的にレーザ発生部のレーザ出力動作を禁止し、または停止させる）。
【００２０】
インターロック機構は、レーザ発生部のレーザ出力動作を強制的に禁止し、または停止させるために、レーザ発生部の電源（好ましくは一次電源）および／または光学シャッタの駆動部に接続される。
【００２１】
このように、光ファイバ伝送系に異常が発生した時、典型的には光ファイバが破断または破損した時は、光検出部の出力信号（第２のモニタ信号）に応動してインターロック機構がレーザ発生部のレーザ出力動作を停止させる。このインターロック動作に伴う時間遅れは実質的にインターロック機構ないしレーザ発生部内のスイッチング時間のみであり、制御部の処理（演算処理や命令処理等）を介在させない。したがって、異常発生時には実質的な時間遅れを伴わずに、安全措置の動作を瞬時に行うことが可能であり、光ファイバの破断箇所から加工用レーザ光が漏出する危険性を十全に阻止または回避することができる。
【００２２】
また、本発明のインターロック機構は、比較演算処理や命令処理を行う電子回路あるいはソフトウェアを搭載しないので、ノイズ等の影響で誤動作や暴走を起こすおそれはなく、信頼性の高い安全装置を提供する。
【００２３】
本発明の好適な一態様によれば、モニタ光のビーム径を所望の口径に制限するためのアパーチャが光分離器と光検出部との間に配置される。このアパーチャは、光分離器により分離されたモニタ光の光線束のうち光ファイバのコアを伝播してきた光軸付近の部分、好ましくはパワー密度の集中する中心部分を抽出して光検出部に受光させる役目を担っている。アパーチャの口径は、光ファイバのコア径と略同一であるのが通常最も好ましく、それより小さな口径も好ましい。
【００２４】
このように光分離器と光検出部との間に上記のようなピンホールのアパーチャを設けることにより、光ファイバ伝送系が正常である時に、光分離器より取り出されたモニタ光の光線束のうちパワー密度の集中する中心部分のみを光検出部に受光させることができる。そして、そのときの光検出部の受光量が閾値つまり最小受光感度を僅かだけ超えるように調整する。この光量調整のために、光分離器により分離された光の光強度を減衰させる光減衰器を光分離器と光検出部との間に配置する構成も好ましい。
【００２５】
かかる構成によれば、たとえば光ファイバが破断した時は、瞬時かつ確実に光検出部の受光量が閾値を割ることとなり、それによって光検出部の出力信号が第１のモニタ信号から第２のモニタ信号に切り換わり、これに応動してインターロック機構がレーザ発生部にインターロックをかけてレーザ出力動作を強制的に禁止し、または強制的に停止させる。
【００２６】
また、別の好適な一態様においては、インターロック機構が、光検出器の出力端子に接続された入力回路と、レーザ発振部の電源に接続された出力回路とを有するリレーを含む。この場合、好ましくは、上記リレーが電磁リレーからなり、入力回路に電磁コイルを設け、出力回路に接点部を設ける。
【００２７】
また、別の好適な一態様においては、レーザ加工装置の主電源スイッチがオンになっている期間中に、所定の電源電圧がモニタ光源およびインターロック機構に同時に供給される。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の光ファイバ伝送系監視装置またはレーザ加工装置によれば、上記のような構成および作用により、光ファイバ伝送方式において、構成が簡易でモニタリングの精度および信頼性が高く、光ファイバ伝送系の異常発生時に実質的な時間遅れを伴わずに安全措置の動作を瞬時に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態における光ファイバ伝送系監視装置およびレーザ加工装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態の装置における光検出器周りの光学系の好適な実施例を示す側面図である。
【図３】実施形態の装置における光検出器およびインターロック機構の一実施例を示す回路図である。
【図４】実施形態の装置における光検出器およびインターロック機構の別の実施例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、添付図を参照して本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００３１】
図１に、本発明の一実施形態における光ファイバ伝送系監視装置を組み込んだレーザ加工装置の構成を示す。このレーザ加工装置は、同時多分岐たとえば同時２分岐の光ファイバ伝送方式を用いて、所望のレーザ加工場所に設置されている２台の加工ステージ１０(1)，１０(2)上で同時に２個の被加工物Ｗ(1)，Ｗ(2)に同一または同種のレーザ加工たとえばレーザ溶接を施す多点同時加工型のシステム形態を採っている。
【００３２】
このレーザ加工装置は、主たる構成として、レーザ発生部１２、分岐ユニット１４、入射ユニット１６、光ファイバ１８(1)，１８(２)、出射ユニット２０(1)，２０(2)および制御部２２に加えて、光ファイバ１８(1)，１８(２)を含む光ファイバ伝送系の正常監視および異常検出を行う光ファイバ伝送系監視部２４を備えている。
【００３３】
レーザ発生部１２は、電光変換により加工用の原レーザ光ＬＢを生成する電光変換部２６と、この電光変換部２６に駆動電流ＩLDを供給するレーザ電源２８とを有している。電光変換部２６は、たとえばファイバカップリングＬＤからなり、ＬＤユニット３０とレーザ光取り出し用の光ファイバ３２とを有している。ＬＤユニット３０は、１つまたは複数のＬＤアレイを有し、レーザ電源２８より所要のＬＤ駆動電流ＩLDを供給（注入）されて、たとえば波長９１５ｎｍの高出力ＬＤ光を加工用の原レーザ光ＬＢとして生成する。取り出し用光ファイバ３２は、たとえばステップインデックス（ＳＩ）型の光ファイバであり、その出射端面より原レーザ光ＬＢを出射する。取り出し用光ファイバ３２の出射端面より一定の広がり角で出射された原レーザ光ＬＢは、コリメートレンズ３４により平行光にコリメートされてから、分岐ユニット１４に入る。
【００３４】
図示の構成例では、レーザ発生部１２の取り出し用光ファイバ３２の途中に光学シャッタ３３を設けている。この光学シャッタ３３は、シャッタ駆動部３５によって開閉駆動される。
【００３５】
分岐ユニット１４は、約５０／５０の分岐比を有する初段の部分反射透過ミラーまたはビームスプリッタ３６と、次段の全反射ミラーまたは折り返しミラー３８とを有している。ビームスプリッタ３６は、原レーザ光ＬＢの波長に対して透過率が約５０％で反射率が約５０％のコーティング膜を有しており、取り出し用光ファイバ３２の光軸の延長上に４５度の傾きで配置されている。コリメートレンズ３４よりビームスプリッタ３６に入射した原レーザ光ＬＢのうち、約半分ＬＢ(1)はそこを透過してまっすぐ通過し、残りの約半分ＬＢ(2)はそこで反射して光路を直角に曲げる。
【００３６】
透過光つまり第１の分岐レーザ光ＬＢ(1)は、入射ユニット１６の第１の集光レンズ４０を通って第１の光ファイバ１８(1)の一端面（入射端面）に集光入射する。一方、反射光つまり第２の分岐レーザ光ＬＢ(2)は、折り返しミラー３８で全反射して光路を第１の分岐レーザ光ＬＢ(1)の光路と平行にしてから入射ユニット１６の第２の集光レンズ４２を通って第２の光ファイバ１８(2)の一端面（入射端面）に集光入射する。
【００３７】
第１および第２の光ファイバ１８(1)，１８(2)は、たとえばＳＩ型であり、任意の長さを有し、レーザ加工場所で第１および第２の加工ステージ１０(1)，１０(2)の上方にそれぞれ配置されている第１および第２の出射ユニット２０(1)，２０(2)内でそれぞれ終端している。
【００３８】
第１および第２の出射ユニット２０(1)，２０(2)は、筒状のケーシング内の所定位置にコリメートレンズ４４(1)，４４(2)および集光レンズ４６(1)，４６(2)をそれぞれ設けており、レーザ出射口を加工ステージ１０(1)，１０(2)に向けて配置されている。これらの出射ユニット２０(1)，２０(2)において、光ファイバ１８(1)，１８(2)の他端面（出射端面）より一定の拡がり角で出た加工用の分岐レーザ光ＬＢ(1)，ＬＢ(2)は、コリメートレンズ４４(1)，４４(2)によりそれぞれ平行光にコリメートされてから、集光レンズ４６(1)，４６(2)を通ってレーザ出射口より出射され、加工ステージ１０(1)，１０(2)上に載置されている被加工物Ｗ(1)，Ｗ(2)の加工点にそれぞれ集光入射する。
【００３９】
このレーザ加工装置において、たとえばレーザ溶接を行う場合は、レーザ発生部１２よりパルス波形の原レーザ光ＬＢが出力される。このパルス波形の原レーザ光ＬＢが分岐ユニット１４で２本の分岐レーザ光ＬＢ(1)，ＬＢ(2)に分割され、これらの分岐レーザ光ＬＢ(1)，ＬＢ(2)が光ファイバ１８(1)，１８(2)を介してレーザ加工場所の出射ユニット２０(1)，２０(2)へそれぞれ伝送され、出射ユニット２０(1)，２０(2)より加工ステージ１０(1)，１０(2)上の被加工物Ｗ(1)，Ｗ(2)にそれぞれ集光照射される。被加工物Ｗ(1)，Ｗ(2)の加工点（レーザ照射部分）においては、パルスレーザ光ＬＢ(1)，ＬＢ(2)のエネルギーにより被加工材が溶融し、パルス照射終了後に凝固してナゲットがそれぞれ形成される。
【００４０】
制御部２２は、たとえばマイクロコンピュータからなり、所望のレーザ加工を実行するために装置内の各部（レーザ電源部２８、シャッタ駆動部３５等）の制御を行うとともに、入力部（図示せず）および表示部４８を通じて加工条件の設定やモニタ表示等の入出力処理を行う。
【００４１】
このレーザ加工装置においては、光ファイバ１８(1)，１８(2)が届く範囲内で任意に選択された２箇所のレーザ加工場所で同時に２個の被加工物Ｗ(1)，Ｗ(2)に同一または同種のレーザ加工を施すことができる。しかしながら、光ファイバ伝送方式固有の問題として、光ファイバ１８(1)，１８(2)のいずれか一方または双方が工場内または作業場で任意に曲げられ、あるいは外力や衝撃を受けて、破断または破損することがあり得る。光ファイバ１８(1)，１８(2)が保護管の中に収容されていても、保護管が一緒に破断・破損すれば、光ファイバ１８(1)，１８(2)の破断・破損箇所から高出力の加工用レーザ光ＬＢ(1)，ＬＢ(2)が外へ漏れ出る危険性はあり得る。また、周囲の振動や雰囲気等によって、その他何らかの原因によって、光ファイバ伝送系の光軸アライメントに不具合が生じたり、光学レンズ（４０，４２，２０(1)，２０(2)）が破損あるいは汚れたりすることがある。
【００４２】
この実施形態では、本レーザ加工装置の稼動中に光ファイバ伝送系に上記のような異常が発生したときは制御部２２に優先してレーザ発生部１２のレーザ出力動作を強制的に（つまり制御部２２に優先して）直ちに停止させ、本レーザ加工装置が運転を休止している間に異常が発生したときは、レーザ発生部１２のレーザ出力動作を強制的に（制御部２２に優先して）中止させる光ファイバ伝送系監視部２４を備えている。
【００４３】
以下に、この実施形態における光ファイバ伝送系監視部２４の構成および作用を説明する。
【００４４】
この光ファイバ伝送系監視部２４は、図１において、モニタ光源５０、光重畳器５２、光分離器５４(1)，５４(2)、光検出器５６(1)，５６(2)およびインターロック機構５８によって構成されている。
【００４５】
モニタ光源５０は、たとえば高輝度ＬＥＤからなり、加工用レーザ光ＬＢとは波長の異なる光ファイバ伝送系監視用の原モニタ光（たとえば６５０ｎｍ）ＭＢを一定のパワーで出力する。この原モニタ光ＭＢは、分岐ユニット１４と入射ユニット１６との間に設けられた光重畳器５２に送られる。
【００４６】
光重畳器５２は、ビームスプリッタ６０および折り返しミラー６２を有している。ここで、ビームスプリッタ６０は、分岐ユニット１４のビームスプリッタ３６と入射ユニット１６の集光レンズ４０との間で第１の加工用分岐レーザ光ＬＢ(1)の光路上に４５度の傾きで配置されている。一方、折り返しミラー６２は、分岐ユニット１４の折り返しミラー３８と入射ユニット１６の集光レンズ４２との間で第２の加工用分岐レーザ光ＬＢ(2)の光路上に４５度の傾きで配置されている。
【００４７】
モニタ光源５０からの原モニタ光ＭＢは、分岐レーザ光ＬＢ(1)の光路と直交する方向から最初にビームスプリッタ６０に４５度の入射角で入射する。ビームスプリッタ６０は、モニタ光ＭＢの波長（６５０ｎｍ）に対しては反射率が約５０％、透過率が約５０％で、加工用レーザ光ＬＢの波長（９１５ｎｍ）に対しては反射率が約０％、透過率が約１００％のコーティング膜を有している。
【００４８】
したがって、ビームスプリッタ６０に入射した原モニタ光ＭＢのうち、約半分ＭＢ(1)がそこで反射して光路を直角に曲げて第１の分岐レーザ光ＬＢ(1)に重畳し、集光レンズ４０を通って第１の光ファイバ１８(1)の入射端面に入射する。残りの約半分ＭＢ(2)は、ビームスプリッタ６０をまっすぐ透過し、折り返しミラー６２で全反射して光路を直角に曲げて第２の分岐レーザ光ＬＢ(2)に重畳し、集光レンズ４２を通って第２の光ファイバ１８(2)の入射端面に入射する。なお、折り返しミラー６２には、モニタ光ＭＢの波長に対しては反射率が約１００％、透過率が約０％で、加工用レーザ光ＬＢの波長に対しては反射率が約０％、透過率が約１００％の膜がコーティングされている。
【００４９】
こうして、第１および第２の分岐モニタ光ＭＢ(1)，ＭＢ(2)は、第１および第２の加工用分岐レーザ光ＬＢ(1)，ＬＢ(2)と重畳して両光ファイバ１８(1) ，１８(2)内をそれぞれ伝搬し、出射ユニット２０(1)，２０(2)において両光ファイバ１８(1) ，１８(2)の出射端面より一定の拡がり角で出てからコリメートレンズ４４(1)，４４(2)を通って第１および第２の光分離器５４(1)，５４(2)にそれぞれ入射する。
【００５０】
光分離器５４(1)，５４(2)は、コリメートレンズ４４(1)，４４(2)と集光レンズ４６(1)，４６(2)との間でレーザ光／モニタ光の光路上に４５度の傾きでそれぞれ配置されたビームスプリッタとして構成されている。これらのビームスプリッタ５４(1)，５４(2)は、モニタ光ＭＢの波長に対しては反射率が約１００％、透過率が約０％で、加工用レーザ光ＬＢの波長に対しては反射率が約０％、透過率が約１００％のコーティング膜を有している。
【００５１】
したがって、第１の出射ユニット２０(1)内では、コリメートレンズ４４(1)を通って第１の光分離器５４(1)に入射した第１の加工用分岐レーザ光ＬＢ(1)および第１の分岐モニタ光ＭＢ(1)のうち、第１の加工用分岐レーザ光ＬＢ(1)は光路を変えずにまっすぐ透過し、第１の分岐モニタ光ＭＢ(1)は全反射して光路を横へ直角に曲げる。こうして第１の光分離器５４(1)により分離された第１の分岐モニタ光ＭＢ(1)は、この出射ユニット２０(1)の内壁に取り付けられている第１の光検出器５６(1)に入射する。
【００５２】
また、第２の出射ユニット２０(2)内では、コリメートレンズ４４(2)を通って第２の光分離器５４(2)に入射した第２の加工用分岐レーザ光ＬＢ(2)および第２の分岐モニタ光ＭＢ(2)のうち、第２の加工用分岐レーザ光ＬＢ(2)は光路を変えずにまっすぐ透過し、第２の分岐モニタ光ＭＢ(2)は全反射して光路を横へ直角に曲げる。こうして第２の光分離器５４(2)により分離された第２の分岐モニタ光ＭＢ(2)は、この出射ユニット２０(2)の内壁に取り付けられている第２の光検出器５６(2)に入射する。
【００５３】
図２に、各光検出器５６(i)（ｉ＝１，２）周りの光学系の好適な一実施例を示す。図示のように、光分離器５４(i)と光検出器５６(i)の受光面との間の光路上にアパーチャ６４(i)および減衰器６６(i)が配置されている。
【００５４】
アパーチャ６４(i)は、光分離器５４(i)により分離されたモニタ光ＭＢ(i)のビーム径を所望の口径φbに制限するための開口絞りであり、アパーチャ口径φbのサイズを光ファイバ１８(i)のコア径φaに対して好ましくは０．５倍〜約１倍（通常の最も好ましい比は１倍）の大きさに選んでいる。このアパーチャ６４(i)は、光分離器５４(i)により分離されたモニタ光ＭＢ(i)の光線束のうちコア光軸付近の中軸部分、好ましくは光ファイバのコア中心部を通ってきた部分ＣＭＢ(i)を限定的に抽出して光検出器５６(i)に受光させる役目を担っている
【００５５】
すなわち、光ファイバ１８(i)の中を伝搬する加工用レーザ光ＬＢ(i)およびモニタ光ＭＢ(i)は、シングルモードまたはマルチモードのいずれであっても、図２に模式的に示すように、それぞれのパワー密度が光ファイバ１８(i)のコア中心部に集中しており、光ファイバ１８(i)の出射端面より出た後もこのプロファイルを保ち続ける。そして、光分離器５４(i) より取り出されたモニタ光ＭＢ(i)はアパーチャ６４(i)に入射し、モニタ光ＭＢ(i)うちパワー密度が集中する光軸付近の中心部ＣＭＢ(i)だけがアパーチャ６４(i)の開口を通り抜けて光検出器５６(i)の受光部に入射するようになっている。
【００５６】
減衰器６６(i)は、たとえばＮＤフィルタからなり、モニタ光ＭＢ(i)の光量（光強度）調整を最適化するために、つまり光ファイバ伝送系が正常な状態の下で光検出器５６(i)に入射するモニタ光ＣＭＢ(i)の光量（光強度）が光検出器５６(i)の閾値つまり最小受光感度を僅かに超えるレベルに合わせるために設けられる。アパーチャ６４(i)だけでそのような光量調整の最適化を達成できる場合は、減衰器６６(i)を省くこともできる。
【００５７】
なお、光分離器５４(i)により取り出されたモニタ光ＭＢ(i)の光線束の中には、光ファイバ１８(i)のコアを伝搬してくるものだけでなく、クラッドを伝搬してくるものもある。そのようなクラッド伝搬光は、パワー密度が低いだけでなく不定であり、しかもファイバ出射端面から出た後に拡がりやすい。また、コリメートレンズ４４(i)は加工用分岐レーザ光ＬＢ(i)の波長に合わせて設計されているので、クラッド伝搬光はコリメートレンズ４４(i)を通っても平行光にはならずに拡がり続ける。しかし、そのようなクラッド伝播光は、アパーチャ６４(i)で遮光され、光検出器５６(i)には受光されない。
【００５８】
加工用レーザ光ＬＢ(i)およびモニタ光ＭＢ(i)を伝送する光ファイバ伝送系に異常が発生すると、たとえば光ファイバ１８(i)が破断または破損すると、その故障箇所で光が拡散し、故障箇所よりも先（後段）の伝送路にレーザ光ＬＢ(i) およびモニタ光ＭＢ(i)が伝播し難くなる。その結果、出射ユニット２０(i)内において、光ファイバ１８(i)の出射端面より出た光のパワー密度分布は図２中の一点鎖線ＬＢ(i)’，ＭＢ(i) ‘で模式的に示すようにパワー集中部（中心ピーク部）の存在しない崩壊したプロファイルになる。これにより、光分離器５４(i) の受光量がステップ的に減少して瞬時かつ確実に閾値（最小受光感度）を下回り、受光センサが光量（パワー）を受光することでセンシング動作を行うことによって光分離器５４(i)の出力が２値的に変化するようになっている。
【００５９】
図３に、光検出器５６(1)，５６(2)およびインターロック機構５８の好適な一実施例を示す。
【００６０】
両光検出器５６(1)，５６(2)は同一の回路構成を有している。すなわち、各々の光検出器５６(i)は、光電変換素子７０(i)、増幅回路７２(i)および出力トランジスタ７４(i)を有している。光電変換素子７０(i)は、たとえばフォトダイオードからなり、増幅回路７２(i)より逆方向の電圧を印加され、受光量が閾値（最小受光感度）を下回るときは微小な暗電流を生成し、受光量が閾値（最小受光感度）を上回るときは一定値以上の電流または光電流を生成するようになっている。増幅回路７２(i)は、光電変換素子７０(i)で暗電流が流れているときは増幅作用を行わずに基準レベル以下（論理値Ｌ）の出力電圧ＡLを発生し、光電変換素子７０(i)で光電流が流れているときは電流−電圧変換および増幅作用を行って基準レベル以上（論理値Ｈ）の出力電圧ＡHを発生するようになっている。増幅回路７２(i)の出力端子は出力トランジスタ７４(i)のベース電極（またはゲート電極）に接続されている。
【００６１】
両光検出器５６(1)，５６(2)は、インターロック機構５８とそれぞれ対ケーブル６８(1)，６８(2)を介して電気的に接続されている。特に、第１の光検出器５６(1) の出力トランジスタ７４(1)は、コレクタ（またはドレイン）電極が第１の対ケーブル６８(1)の往路を介してインターロック機構５８内の電源電圧ＶDD端子に接続されており、エミッタ（またはソース）電極が第１の対ケーブル６８(1)の復路およびインターロック機構５８内の第１の駆動変換回路７５(1)および第１の初段リレー７６(1)の電磁コイルＬ(1)を介して接地電位ＶSS端子に接続されている。
【００６２】
一方、第２の光検出器５６(2) の出力トランジスタ７４(2)は、コレクタ（またはドレイン）電極が第２の対ケーブル６８(2)の往路を介してインターロック機構５８内の電源電圧ＶDD端子に接続されており、エミッタ（またはソース）電極が第１の対ケーブル６８(2)の復路およびインターロック機構５８内の第２の駆動変換回路７５(2)および第２の初段リレー７６(2)の電磁コイルＬ(2)を介して接地電位ＶSS端子に接続されている。
【００６３】
インターロック機構５８において、第１の初段リレー７６(1)の接点部Ｓ(1)、第２の初段リレー７６(2)の接点部Ｓ(2)および次段リレー７８の電磁コイルＬ(3)が、電源電圧ＶDD端子と接地電位ＶSS端子との間で直列に接続されている。
【００６４】
ここで、第１の初段リレー７６(1)においては、電磁コイルＬ(1)に電流が流れる時は接点部Ｓ(1)が閉じ（オンし）、電磁コイルＬ(1)に電流が流れない時は接点部Ｓ(1)が開く（オフする）ようになっている。また、第２の初段リレー７６(2)においては、電磁コイルＬ(2)に電流が流れる時は接点部Ｓ(2)が閉じ（オンし）、電磁コイルＬ(2)に電流が流れない時は接点部Ｓ(2)が開く（オフする）ようになっている。
【００６５】
次段リレー７８は、電磁コイルＬ(3)に２つの接点部Ｓ(3a)，Ｓ(3b)を連動（連結）させており、電磁コイルＬ(3)に電流が流れる時は両接点部Ｓ(3a)，Ｓ(3b)が閉じ（オンし）、電磁コイルＬ(3)に電流が流れない時は両接点部Ｓ(3a)，Ｓ(3b)が開く（オフする）ようになっている。
【００６６】
次段リレー７８の一方の接点部Ｓ(3a)は，強制オン／オフ・スイッチとしてレーザ電源２８に接続されている。レーザ電源２８は、たとえば、商用交流電源からなる一次電源８０と、この一次電源８０からの商用交流を直流に変換する整流回路（図示せず）と、この整流回路より得られる直流を所望レベルの直流電圧に変換または調整するスイッチング電源回路（図示せず）とを有しており、一次電源８０の遮断器として接点部Ｓ(3a)を組み込んでいる。
【００６７】
接点部Ｓ(3a)がオン状態になっているときは、レーザ電源２８は、制御部２２からの制御の下で通常通りに動作してＬＤユニット３０に駆動電流ＩLDを供給する。しかし、接点部Ｓ(3a)がオフ状態になると、一次電源８０が遮断されるため、レーザ電源２８は駆動電流ＩLDの出力を止め、または出力不能状態になるように構成されている。
【００６８】
次段リレー７８の他方の接点部Ｓ(3b)は，光ファイバ１８(i)，１８(2)周りの光伝送系の状態あるいは異常の有無について一種のステータス情報を与えるモニタスイッチとして制御部２２に接続されている。制御部２２は、接点部Ｓ(3a)がオン状態になっているときは光ファイバ１８(i)，１８(2)周りの光伝送系にファイバ破断等の異常は無いものと認識して通常通りに動作し、接点部Ｓ(3a)がオフ状態になっているときは光ファイバ１８(i)，１８(2) 周りの光伝送系のいずれかに異常が生じたものと認識して表示部４８を通じて所要のモニタ出力を行うようになっている。
【００６９】
このレーザ加工装置では、主電源スイッチがオンになっている間は、電源回路（図示せず）より所要の電源電圧が装置各部に供給され、両光検出器５６(1)，５６(2)にはインターロック機構５８および電気ケーブル６８(1)，６８(2)の往路を介して電源電圧ＶDDが給電され、それと同時にモニタ光源５０にも駆動用の電源電圧ＶDDまたは別の電源電圧が給電される。
【００７０】
これにより、レーザ発生部１２がレーザ出力動作を行っているか否かに関係なく、主電源スイッチがオンになっている期間中つまり装置稼働中は、モニタ光源５０より原モニタ光ＭＢが出力され、両光検出器５６(1)，５６(2)が作動する。したがって、両光ファイバ１８(1)，１８(2)周りの光伝送系のいずれも正常であれば原モニタ光ＭＢから光重畳器５２を介して派生する２つの分岐モニタ光ＭＢ(1)，ＭＢ(2)はいずれも光ファイバ１８(i)，１８(2) 周りの光伝送系をそれぞれ無事に通過して、出射ユニット２０(1)，２０(1)内で光検出器５６(1)，５６(2)にそれぞれ入射する。
【００７１】
この場合、第１の光検出器５６(1)では、フォトダイオード７０(1)が第１の分岐モニタ光ＭＢ(1)の中心抽出部ＣＭＢ(1)を閾値（最小受光感度）を僅かに超える受光量で受光し、増幅回路７２(1)の出力端子より論理値Ｈの出力電圧ＡHが出力され、出力トランジスタ７４(1)がオン状態を保つ。インターロック機構５８内の第１の駆動変換回路７５(1)は、第１の電気ケーブル６８(1)を介して出力トランジスタ７４(1)のオン状態に応動し、第１のリレー７６(1)の入力（一次）回路で電磁コイルＬ(1)に電流を流す。これによって、第１のリレー７６(1)の出力（二次）回路において接点部Ｓ(1)がオン状態になる。
【００７２】
また、第２の光検出器５６(2)でも、フォトダイオード７０(2)が第２のモニタ光ＭＢ(2)の中心抽出部ＣＭＢ(2)を閾値（最小受光感度）を僅かに超える受光量で受光し、増幅回路７２(2)の出力端子より論理値Ｈの出力電圧ＡHが出力され、出力トランジスタ７４(2)がオン状態を保つ。インターロック機構５８内の第２の駆動変換回路７５(2)は、第２の電気ケーブル６８(2)を介して出力トランジスタ７４(2)のオン状態に応動し、第２のリレー７６(2)の入力（一次）回路で電磁コイルＬ(2)に電流を流す。これによって、第２のリレー７６(2)の出力（二次）回路において接点部Ｓ(2)がオン状態になる。
【００７３】
このように第１および第２のリレー７６(1)，７６(2)の接点部Ｓ(1)，Ｓ(2)が共にオン状態になることにより、第３のリレー７８の電磁コイルＬ(3)に電流が流れ、第３のリレー７８の接点部Ｓ(3a)，Ｓ(3b)はオン状態を保つ。したがって、レーザ発生部１２は、インターロック機構５８からの干渉を受けることなく、通常通りに制御部２２の制御の下でレーザ出力動作を行う。
【００７４】
しかし、主電源スイッチがオンになっている期間中つまり装置稼働中に何らかの原因で光ファイバ１８(i)，１８(2)周りの光伝送系のいずれか一方で異常が発生し、たとえば第２の光ファイバ１８(2)が破断したとする。この場合、光ファイバ１８(2)が破断するのと同時に、第２の光検出器５６(2)においてフォトダイオード７０(2)の受光量が瞬時かつ確実に閾値（最小受光感度）を下回り、増幅回路７２(2)の出力端子より論理値Ｌの出力電圧ＡLが出力され、出力トランジスタ７４(2)がオフする。これにより、インターロック機構５８においては、第２のリレー７６(2)の電磁コイルＬ(2)に電流が流れなくなり、その接点部Ｓ(2)がそれまでのオン状態からオフ状態に切り換わる。そうすると、第３のリレー７８の電磁コイルＬ(3)に電流が流れなくなり、出力回路の接点部Ｓ(3a)，Ｓ(3b)がそれまでのオン状態からオフ状態に切り換わる。
【００７５】
インターロック機構５８内で接点部Ｓ(3a)がオン状態からオフ状態に切り換わると、レーザ電源２８の一次電源８０が遮断され、レーザ電源２８は即時にＬＤ駆動電流ＩLDの出力を停止し、または中止する。したがって、レーザ発生部１２が加工用のレーザ光ＬＢを出力している最中である場合は、レーザ持続時間（たとえばパルス時間）の途中であってもインターロックがかかった時点で直ちにレーザ光ＬＢの出力が止まる。また、レーザ光ＬＢの出力の合間にインターロックがかけられた時は、以後のレーザ出力動作は中止になる。
【００７６】
このように、第２の光ファイバ１８(2)が破断した時は、光検出器５６(2)の出力信号に応動してインターロック機構５８のリレー７６(2)，７８がレーザ発生部１２のレーザ出力動作を停止させる。このインターロック動作に伴う時間遅れは、実質的にリレー７６(2)，７８のスイッチング時間（通常は優に１μ秒以下）だけであり、光ファイバ１８(2)の破断箇所から加工用レーザ光ＬＢ(2)が漏出する危険性を十全に阻止または回避することができる。
【００７７】
主電源スイッチがオンの期間中つまり装置稼働中に何らかの原因で第１の光ファイバ１８(1)が破断した時も、上記と同様であり、第１の光検出器５６(1)の出力信号に応動してインターロック機構５８のリレー７６(1)，７８がレーザ発生部１２のレーザ出力動作を停止させる。この場合も、インターロック動作に伴う時間遅れは、実質的にリレー７６(1)，７８のスイッチング時間だけであり、光ファイバ１８(1)の破断箇所から加工用レーザ光ＬＢ(1)が漏出する危険性を確実に阻止または回避することができる。
【００７８】
また、主電源スイッチがオフになっている期間中つまり装置の非稼働中に、何らかの原因で光ファイバ１８(i)，１８(2)周りの光伝送系のいずれかで異常事態が発生することもあり得る。この場合は、主電源スイッチがオンに切り換えられて装置各部への電源電圧ＶDDの給電が開始された直後、制御部２２が初期化を行っている間に、光ファイバ伝送系監視部２４が上記と同様の動作によってレーザ発生部１２にインターロックをかける。これにより、レーザ発生部１２は、動作休止状態となり、リセットされるまではたとえ制御部２２からの命令を受けたとしてもレーザ出力動作を行うことは一切ない。
【００７９】
図４に、インターロック機構５８の別の実施例を示す。この実施例は、次段リレー（７８）を省き、代わりに第１のリレー７６(1)の出力回路に２つの接点部Ｓ(1a)，Ｓ(1b)を設け、第２のリレー７６(2)の出力回路にも２つの接点部Ｓ(2a)，Ｓ(2b)を設けている。
【００８０】
第１のリレー７６(1)の一方の接点部Ｓ(1a)と第２のリレー７６(2)の一方の接点部Ｓ(2a)とは、直列接続の強制オン／オフ・スイッチとしてレーザ電源２８に接続されている。
【００８１】
第１のリレー７６(1)の他方の接点部Ｓ(1b)と第２のリレー７６(2)の他方の接点部Ｓ(2b)とは、各々独立したモニタスイッチとしてレーザ電源２８に個別に接続されている。
【００８２】
装置稼働中に光ファイバ１８(1)，１８(2)周りの光伝送系のいずれも正常であるときは、第１および第２のリレー７６(1)，７６(2)において入力回路の電磁コイルＬ(1)，Ｌ(2)に電流が流れ、出力回路の接点部Ｓ(1a)，Ｓ(1b)，Ｓ(2a)，Ｓ(2b)はすべてオン状態になる。したがって、レーザ発生部１２は、インターロック機構５８からの干渉を受けることなく、通常通りに制御部２２の制御の下でレーザ出力動作を行う。制御部２２も、両光ファイバ１８(1)，１８(2)周りの光伝送系は正常であると認識してレーザ加工のシーケンスを予定通りに実行する。
【００８３】
そして、装置稼働中にたとえば第２の光ファイバ１８(2)が破断した時は、第２のリレー７６(2)において入力回路の電磁コイルＬ(2)にそれまで流れていた電流が止まり、出力回路の接点部Ｓ(2a)，Ｓ(2b)がそれまでのオン状態からオフ状態に切り換わる。
【００８４】
接点部Ｓ(2a)がオフすると、これに応動してレーザ発生部１２は即座にレーザ出力動作を停止する。そして、リセットされるまでレーザ出力動作を休止する。また、接点部Ｓ(2b)がオフすることで、制御部２２は第２の光ファイバ１８(2)周りの光伝送系に異常が生じたものと認識し、表示部４８を通じてモニタ出力する。
【００８５】
装置稼働中に第１の光ファイバ１８(1)が破断した時も、第１および第２のリレー７６(1)，７６(2)の動作が入れ替わる点を除いて上記と同様の動作が行われ、レーザ発生部１２は即座にレーザ出力動作を停止し、制御部２２は第１の光ファイバ１８(2)周りの光伝送系に異常が生じたことを認識して所要の処理を行う。
【００８６】
この実施形態の光ファイバ伝送系監視部２４によって検出される光ファイバ伝送系の異常はその殆どが光ファイバの破断または破損であるが、光軸アライメントの不良や光学レンズの汚れ、劣化等も異常として検出可能である。
【００８７】
また、図３および図４では図示省略しているが、インターロック機構５８内のリレーをシャッタ駆動部３３にも接続してよく、光ファイバ１８(1)，１８(2)周りの光伝送系のいずれかで異常を検出したときは、シャッタ駆動部３３にインターロックをかけて光学シャッタ３１を強制的に閉めることも可能である。
【００８８】
本発明においては、各々の光ファイバ１８(i)に通されるモニタ光ＭＢ(i)を光電変換するのは出射ユニット２０(i)内に設けられる光検出器５６(1)だけであり、光ファイバ１８(i)に入射する直前のモニタ光ＭＢ(i)を光電変換する光検出器は不要である。このことは、上記実施形態のように同時多分岐の光ファイバ伝送方式において特に有利であり、分岐数が多いほど大なる利点となる。
【００８９】
もっとも、本発明は、分岐無しの構成、すなわち、単一の光ファイバ伝送方式にも適用可能であることはもちろんである。
【００９０】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上述した実施形態は本発明を限定するものではない。当業者にあっては、具体的な実施態様において本発明の技術思想および技術範囲から逸脱せずに種々の変形・変更を加えることが可能である。
【００９１】
たとえば、上記実施形態ではレーザ伝送用の光ファイバにＳＩ型の光ファイバを用いたが、ＧＩ型等の他型式の光ファイバも使用可能である。レーザ発生部１２の構成も種種の変形が可能であり、特に電光変換部２６はファイバカップリングＬＤに限定されず、他の形態のＬＤも可能であり、あるいはファイバレーザ発振器、ＹＡＧレーザ発振器等であってもよい。光検出部の回路構成も種種の変形が可能であり、たとえば、増幅回路７２(i)をより簡易なフォトダイオード出力回路とする構成や、出力トランジスタ７４(i)をオープンコレクタ接続にしてコレクタの電位（トランジスタのオン・オフ状態）をクランプ回路を介して２値的に読み取る構成等も可能である。インターロック機構内の回路構成も任意に変形可能であり、たとえば電磁リレーに代えて半導体リレーやフォトカプラ等を用いてもよい。
【００９２】
本発明のレーザ加工装置は、光ファイバ伝送方式を採用した装置であればレーザ溶接に限るものではなく、たとえば穴あけ、切断、マーキング等の他のレーザ加工にも適用可能である。
【符号の説明】
【００９３】
１２ レーザ発生部
１４ 分岐ユニット
１６ 入射ユニット
１８(1)，１８(2) 光ファイバ
２０(1)，２０(2) 出射ユニット
２２ 制御部
２４ 光ファイバ伝送系監視部
２６ 電光変換部
２８ レーザ電源
５０ モニタ光源
５２ 光重畳器
５４(1)，５４(2) 光分離器
５６(1)，５６(2) 光検出器
５８ インターロック機構
６４(i) アパーチャ
６６(i) 光減衰器
７５(1)，７５(2) 駆動変換回路
８０ 一次電源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物にレーザ光を照射して所望のレーザ加工を施すレーザ加工装置に係り、特にレーザ発生部から出射ユニットまで光ファイバを介してレーザ光を伝送する光ファイバ伝送方式のレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ加工装置は、基本構成として、加工用のレーザ光を発生するレーザ発生部と、加工用レーザ光を被加工物に向けて集光照射する出射ユニットと、レーザ発生部から出射ユニットまでレーザ光を伝送するためのレーザ伝送光学系とを有する。
【０００３】
レーザ伝送光学系に光ファイバを使用する光ファイバ伝送方式は、レーザ発振部と出射ユニットとをそれぞれ任意の場所に設置または配置できるので、レーザ加工の多種多様な生産ラインや用途にフレキシブルに適応できるという利点がある。
【０００４】
一般に、光ファイバ伝送方式のレーザ加工に用いられる伝送用の光ファイバは、たとえば金属製スパイラル管等といった可撓性保護管で覆われてはいるが、光ファイバが工場内または作業場等で任意に曲げられ、あるいは外力や衝撃を受けて、破断や破損を生ずることがある。光ファイバが破断または破損したならば、レーザ発生部より出力された加工用レーザ光が出射ユニットまで正常に伝送されず、所望のレーザ加工が行えなくなるのはもちろんである。しかし、それよりも格段に重要なことは、光ファイバの破断・破損箇所から加工用レーザ光が漏れて保護管を加熱し、最悪の場合は保護管の外へ漏れる危険性を十全に阻止することである。特に、最近のレーザ加工では、高出力の加工用レーザ光が多用されてきているので、レーザ伝送用の光ファイバの破断・破損に対する安全対策は最重要項目の一つになっている。
【０００５】
したがって、レーザ加工装置の稼動中にレーザ伝送用の光ファイバが破断または破損したときはレーザ発生部のレーザ出力動作を直ちに停止させ、レーザ加工装置が運転を休止している間に該光ファイバが破断または破損したときはレーザ発生部のレーザ出力動作を中止させる監視ないし安全装置が必要とされる。
【０００６】
当初、この種の監視装置は、出射ユニット内に光学レンズ等から生じる加工用レーザ光の反射光または漏れ光を受光して光電変換する光検出器を備え、該光検出器の受光量が電気的基準レベル以上であれば光ファイバは破断していないと判定し、該光検出器の受光量が電気的基準レベル以下であれば光ファイバは破断していると判定する技術を用いていた。しかしながら、この方式は、加工用レーザ光の出力が相当低い場合に、光ファイバが実際には破断していなくても、光検出器の受光量が基準レベル以下であれば、光ファイバは破断しているとの誤った判断をするおそれがあり、モニタリングの精度ないし信頼性が低かった。
【０００７】
今日では、加工用レーザ光とは別に破断検出専用のモニタ光を使用するのが通例になっている。モニタ光を用いる光ファイバ破断検査装置は、加工用レーザ光を伝送するための本来の光ファイバに添わせてモニタ専用の光ファイバを設ける第１の方式（たとえば特許文献１）か、あるいはモニタ光を加工用レーザ光と重畳してレーザ加工用の光ファイバ内を伝搬させる第２の方式（たとえば特許文献２）のどちらかに分類される。
【０００８】
上記第１の方式は、モニタ光用の光源と光検出器とを用いてモニタ光がモニタ専用の光ファイバ内を正常に伝搬するか否かを検査し、正常に伝搬しなければモニタ専用の光ファイバがレーザ加工用光ファイバと一緒に破断しているとみなすものである。
【０００９】
上記第２の方式を採用する従来の検査装置においては、モニタ光を加工用レーザ光と重畳して光ファイバ内を伝搬させ、光ファイバの一端面に入射する直前のモニタ光を第１の光検出器により光電変換するとともに、光ファイバの他端面から出た直後のモニタ光を第２の光検出器により光電変換する。そして、比較判定部が、第１および第２の光検出器からの双方の検出信号の比率を演算し、その演算結果を基準値と比較して、比較誤差が許容範囲内に収まっていれば光ファイバは破断していないと判定し、比較誤差が許容範囲外であれば光ファイバは破断していると判定する。そして、制御部が、比較判定部で得られる判定結果を基に、光ファイバが破断していないときは加工用レーザ発振部の電源を通常または予定通りに動作させ、光ファイバが破断しているときは該レーザ電源の動作を中止または停止させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−４２２７７１
【特許文献２】特開平２−２５８１８５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来の光ファイバ破断検査装置において、上記第１の方式は、モニタ専用光ファイバの付設が大掛かりで煩雑になることと、モニタ専用光ファイバとレーザ加工用光ファイバとが常に一緒に破断するとは限らず、モニタリングの信頼性が低いことが実用上の大きな不利点になっている。
【００１２】
一方、上記第２の方式を採用する従来装置は、モニタ専用光ファイバが不要であるがために構成が簡易であり、かつ加工用光ファイバの破断を直接検出するのでモニタリング精度は高い。しかしながら、光ファイバが破断した時に、第２の光検出器の出力信号が変化してからレーザ電源の動作を停止させるまでに、比較判定部の演算処理と制御部の命令処理とに相応の時間を要するために、一定（通常数μ秒以上）の時間遅れがあり、この時間遅れの間に光ファイバの破断箇所から加工用レーザ光が漏れるおそれがある。つまり、安全装置としての動作速度に課題がある。また、周囲または外部から受けるノイズ等の影響で比較判定部あるいは制御部が誤動作あるいは暴走をするリスクもあり、安全装置としての絶対的確実性および信頼性が低いという一面もある。
【００１３】
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、光ファイバ伝送方式において、構成が簡易でモニタリング精度および信頼性が高く、光ファイバ伝送系の異常発生時に実質的な時間遅れを伴わずに安全措置の動作を瞬時に行える高い光ファイバ伝送系監視装置およびレーザ加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の観点における光ファイバ伝送系監視装置は、レーザ発生部より出力された加工用のレーザ光を光ファイバに通して出射ユニットまで伝送し、前記出射ユニットより前記レーザ光を被加工物に集光照射して所望のレーザ加工を行うレーザ加工装置において光ファイバ伝送系の正常監視および異常検出を行なう光ファイバ伝送系監視装置であって、前記加工用レーザ光と異なる波長のモニタ光を生成するモニタ光源と、前記モニタ光源からの前記モニタ光を前記加工用レーザ光に重畳させて前記光ファイバの入射端面に入射させる光重畳器と、前記光ファイバの出射端面より出た前記モニタ光の少なくとも一部を前記加工用レーザ光から分離する光分離器と、前記光分離器からの光を受光して光電変換により電気信号に変換し、受光量が所定の閾値よりも高いときは第１のモニタ信号を出力し、受光量が前記閾値よりも低いときは第２のモニタ信号を出力する光検出部と、前記光検出部の出力端子に電気的に直結され、前記モニタ光源が前記モニタ光を生成している期間中に、前記光検出部より前記第１のモニタ信号が出力されている時は前記レーザ発生部のレーザ出力動作を許可し、または継続させ、前記光検出部より前記第２のモニタ信号が出力されている時は前記レーザ発生部のレーザ出力動作を禁止し、または停止させるインターロック機構とを有する。
【００１５】
本発明の第２の観点における光ファイバ伝送系監視装置は、制御部の制御の下で動作するレーザ発生部より出力された加工用のレーザ光を光ファイバに通して出射ユニットまで伝送し、前記出射ユニットより前記レーザ光を被加工物に集光照射して所望のレーザ加工を行うレーザ加工装置において光ファイバ伝送系の正常監視および異常検出を行なう光ファイバ伝送系監視装置であって、前記加工用レーザ光と異なる波長のモニタ光を生成するモニタ光源と、前記モニタ光源からの前記モニタ光を前記加工用レーザ光に重畳させて前記光ファイバの入射端面に入射させる光重畳器と、前記光ファイバの出射端面より出た前記モニタ光の少なくとも一部を前記加工用レーザ光から分離する光分離器と、前記光分離器からの光を受光して光電変換により電気信号に変換し、受光量が所定の閾値よりも高いときは第１のモニタ信号を出力し、受光量が前記閾値よりも低いときは第２のモニタ信号を出力する光検出部と、前記光検出部の出力端子に電気的に直結され、前記モニタ光源が前記モニタ光を生成している期間中に、前記光検出部より前記第１のモニタ信号が出力されている時は前記レーザ発生部の制御を前記制御部に任せ、前記光検出部より前記第２のモニタ信号が出力されている時は前記制御部に優先して強制的に前記レーザ発生部のレーザ出力動作を禁止し、または停止させるインターロック機構とを有する。
【００１６】
本発明の第３の観点におけるレーザ加工装置は、加工用のレーザ光を発生するレーザ発生部と、前記レーザ発生部で生成された前記加工用レーザ光をレーザ加工場所まで伝送するための光ファイバと、前記レーザ加工場所に設置または配置され、前記光ファイバの出射端面より出た前記加工用レーザ光を被加工物に集光照射する出射ユニットと、前記加工用レーザ光と波長の異なるモニタ光を生成するモニタ光源と、前記モニタ光源からの前記モニタ光を前記加工用レーザ光に重畳させて前記光ファイバの入射端面に入射させる光重畳器と、前記光ファイバの出射端面より出た前記モニタ光の少なくとも一部を前記加工用レーザ光から分離する光分離器と、前記光分離器からの光を受光して光電変換により電気信号に変換し、受光量が所定の閾値よりも高いときは第１のモニタ信号を出力し、受光量が前記閾値よりも低いときは第２のモニタ信号を出力する光検出部と、前記光検出部の出力端子に電気的に直結され、前記モニタ光源が前記モニタ光を生成している期間中に、前記光検出部より前記第１のモニタ信号が出力されている時は前記レーザ発生部のレーザ出力動作を許可し、または継続させ、前記光検出部より前記第２のモニタ信号が出力されている時は前記レーザ発生部のレーザ出力動作を禁止し、または停止させるインターロック機構とを有する。
【００１７】
また、本発明の第４の観点におけるレーザ加工装置は、加工用のレーザ光を発生するレーザ発生部と、前記レーザ発生部の動作を制御する制御部と、前記レーザ発生部で生成された前記加工用レーザ光をレーザ加工場所まで伝送するための光ファイバと、前記レーザ加工場所に設置または配置され、前記光ファイバの出射端面より出た前記加工用レーザ光を被加工物に集光照射する出射ユニットと、前記加工用レーザ光と波長の異なるモニタ光を生成するモニタ光源と、前記モニタ光源からの前記モニタ光を前記加工用レーザ光に重畳させて前記光ファイバの入射端面に入射させる光重畳器と、前記光ファイバの出射端面より出た前記モニタ光の少なくとも一部を前記加工用レーザ光から分離する光分離器と、前記光分離器からの光を受光して光電変換により電気信号に変換し、受光量が所定の閾値よりも高いときは第１のモニタ信号を出力し、受光量が前記閾値よりも低いときは第２のモニタ信号を出力する光検出部と、前記光検出部の出力端子に電気的に直結され、前記モニタ光源が前記モニタ光を生成している期間中に、前記光検出部より前記第１のモニタ信号が出力されている時は前記レーザ発生部の制御を前記制御部に任せ、前記光検出部より前記第２のモニタ信号が出力されている時は前記制御部に優先して強制的に前記レーザ発生部のレーザ出力動作を禁止し、または停止させるインターロック機構とを有する。
【００１８】
本発明の光ファイバ破断検査装置またはレーザ加工装置においては、加工用レーザ光と異なる波長を有するモニタ光を加工用レーザ光に重畳させて光ファイバに通し、出射ユニット側で光分離器によりモニタ光を加工用レーザ光から分離する。光検出部は、光分離器により分離された光を受光して、受光量が所定の閾値よりも高いときは第１のモニタ信号を出力し、受光量が閾値よりも低いときは第２のモニタ信号を出力する。
【００１９】
インターロック機構は、モニタ光源がモニタ光を生成している期間中に動作可能状態となり、光検出部の出力信号に応動して、光検出部より第１のモニタ信号が出力されている時はレーザ発生部のレーザ出力動作を許可し、または継続させ（あるいはレーザ発生部の制御を制御部に任せ）、光検出部より第２のモニタ信号が出力されている時はレーザ発生部のレーザ出力動作を禁止し、または停止させる（あるいは制御部に優先して強制的にレーザ発生部のレーザ出力動作を禁止し、または停止させる）。
【００２０】
インターロック機構は、レーザ発生部のレーザ出力動作を強制的に禁止し、または停止させるために、レーザ発生部の電源（好ましくは一次電源）および／または光学シャッタの駆動部に接続される。
【００２１】
このように、光ファイバ伝送系に異常が発生した時、典型的には光ファイバが破断または破損した時は、光検出部の出力信号（第２のモニタ信号）に応動してインターロック機構がレーザ発生部のレーザ出力動作を停止させる。このインターロック動作に伴う時間遅れは実質的にインターロック機構ないしレーザ発生部内のスイッチング時間のみであり、制御部の処理（演算処理や命令処理等）を介在させない。したがって、異常発生時には実質的な時間遅れを伴わずに、安全措置の動作を瞬時に行うことが可能であり、光ファイバの破断箇所から加工用レーザ光が漏出する危険性を十全に阻止または回避することができる。
【００２２】
また、本発明のインターロック機構は、比較演算処理や命令処理を行う電子回路あるいはソフトウェアを搭載しないので、ノイズ等の影響で誤動作や暴走を起こすおそれはなく、信頼性の高い安全装置を提供する。
【００２３】
本発明の好適な一態様によれば、モニタ光のビーム径を所望の口径に制限するためのアパーチャが光分離器と光検出部との間に配置される。このアパーチャは、光分離器により分離されたモニタ光の光線束のうち光ファイバのコアを伝播してきた光軸付近の部分、好ましくはパワー密度の集中する中心部分を抽出して光検出部に受光させる役目を担っている。アパーチャの口径は、光ファイバのコア径と略同一であるのが通常最も好ましく、それより小さな口径も好ましい。
【００２４】
このように光分離器と光検出部との間に上記のようなピンホールのアパーチャを設けることにより、光ファイバ伝送系が正常である時に、光分離器より取り出されたモニタ光の光線束のうちパワー密度の集中する中心部分のみを光検出部に受光させることができる。そして、そのときの光検出部の受光量が閾値つまり最小受光感度を僅かだけ超えるように調整する。この光量調整のために、光分離器により分離された光の光強度を減衰させる光減衰器を光分離器と光検出部との間に配置する構成も好ましい。
【００２５】
かかる構成によれば、たとえば光ファイバが破断した時は、瞬時かつ確実に光検出部の受光量が閾値を割ることとなり、それによって光検出部の出力信号が第１のモニタ信号から第２のモニタ信号に切り換わり、これに応動してインターロック機構がレーザ発生部にインターロックをかけてレーザ出力動作を強制的に禁止し、または強制的に停止させる。
【００２６】
また、別の好適な一態様においては、インターロック機構が、光検出器の出力端子に接続された入力回路と、レーザ発振部の電源に接続された出力回路とを有するリレーを含む。この場合、好ましくは、上記リレーが電磁リレーからなり、入力回路に電磁コイルを設け、出力回路に接点部を設ける。
【００２７】
また、別の好適な一態様においては、レーザ加工装置の主電源スイッチがオンになっている期間中に、所定の電源電圧がモニタ光源およびインターロック機構に同時に供給される。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の光ファイバ伝送系監視装置またはレーザ加工装置によれば、上記のような構成および作用により、光ファイバ伝送方式において、構成が簡易でモニタリングの精度および信頼性が高く、光ファイバ伝送系の異常発生時に実質的な時間遅れを伴わずに安全措置の動作を瞬時に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態における光ファイバ伝送系監視装置およびレーザ加工装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態の装置における光検出器周りの光学系の好適な実施例を示す側面図である。
【図３】実施形態の装置における光検出器およびインターロック機構の一実施例を示す回路図である。
【図４】実施形態の装置における光検出器およびインターロック機構の別の実施例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、添付図を参照して本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００３１】
図１に、本発明の一実施形態における光ファイバ伝送系監視装置を組み込んだレーザ加工装置の構成を示す。このレーザ加工装置は、同時多分岐たとえば同時２分岐の光ファイバ伝送方式を用いて、所望のレーザ加工場所に設置されている２台の加工ステージ１０(1)，１０(2)上で同時に２個の被加工物Ｗ(1)，Ｗ(2)に同一または同種のレーザ加工たとえばレーザ溶接を施す多点同時加工型のシステム形態を採っている。
【００３２】
このレーザ加工装置は、主たる構成として、レーザ発生部１２、分岐ユニット１４、入射ユニット１６、光ファイバ１８(1)，１８(２)、出射ユニット２０(1)，２０(2)および制御部２２に加えて、光ファイバ１８(1)，１８(２)を含む光ファイバ伝送系の正常監視および異常検出を行う光ファイバ伝送系監視部２４を備えている。
【００３３】
レーザ発生部１２は、電光変換により加工用の原レーザ光ＬＢを生成する電光変換部２６と、この電光変換部２６に駆動電流ＩLDを供給するレーザ電源２８とを有している。電光変換部２６は、たとえばファイバカップリングＬＤからなり、ＬＤユニット３０とレーザ光取り出し用の光ファイバ３２とを有している。ＬＤユニット３０は、１つまたは複数のＬＤアレイを有し、レーザ電源２８より所要のＬＤ駆動電流ＩLDを供給（注入）されて、たとえば波長９１５ｎｍの高出力ＬＤ光を加工用の原レーザ光ＬＢとして生成する。取り出し用光ファイバ３２は、たとえばステップインデックス（ＳＩ）型の光ファイバであり、その出射端面より原レーザ光ＬＢを出射する。取り出し用光ファイバ３２の出射端面より一定の広がり角で出射された原レーザ光ＬＢは、コリメートレンズ３４により平行光にコリメートされてから、分岐ユニット１４に入る。
【００３４】
図示の構成例では、レーザ発生部１２の取り出し用光ファイバ３２の途中に光学シャッタ３３を設けている。この光学シャッタ３３は、シャッタ駆動部３５によって開閉駆動される。
【００３５】
分岐ユニット１４は、約５０／５０の分岐比を有する初段の部分反射透過ミラーまたはビームスプリッタ３６と、次段の全反射ミラーまたは折り返しミラー３８とを有している。ビームスプリッタ３６は、原レーザ光ＬＢの波長に対して透過率が約５０％で反射率が約５０％のコーティング膜を有しており、取り出し用光ファイバ３２の光軸の延長上に４５度の傾きで配置されている。コリメートレンズ３４よりビームスプリッタ３６に入射した原レーザ光ＬＢのうち、約半分ＬＢ(1)はそこを透過してまっすぐ通過し、残りの約半分ＬＢ(2)はそこで反射して光路を直角に曲げる。
【００３６】
透過光つまり第１の分岐レーザ光ＬＢ(1)は、入射ユニット１６の第１の集光レンズ４０を通って第１の光ファイバ１８(1)の一端面（入射端面）に集光入射する。一方、反射光つまり第２の分岐レーザ光ＬＢ(2)は、折り返しミラー３８で全反射して光路を第１の分岐レーザ光ＬＢ(1)の光路と平行にしてから入射ユニット１６の第２の集光レンズ４２を通って第２の光ファイバ１８(2)の一端面（入射端面）に集光入射する。
【００３７】
第１および第２の光ファイバ１８(1)，１８(2)は、たとえばＳＩ型であり、任意の長さを有し、レーザ加工場所で第１および第２の加工ステージ１０(1)，１０(2)の上方にそれぞれ配置されている第１および第２の出射ユニット２０(1)，２０(2)内でそれぞれ終端している。
【００３８】
第１および第２の出射ユニット２０(1)，２０(2)は、筒状のケーシング内の所定位置にコリメートレンズ４４(1)，４４(2)および集光レンズ４６(1)，４６(2)をそれぞれ設けており、レーザ出射口を加工ステージ１０(1)，１０(2)に向けて配置されている。これらの出射ユニット２０(1)，２０(2)において、光ファイバ１８(1)，１８(2)の他端面（出射端面）より一定の拡がり角で出た加工用の分岐レーザ光ＬＢ(1)，ＬＢ(2)は、コリメートレンズ４４(1)，４４(2)によりそれぞれ平行光にコリメートされてから、集光レンズ４６(1)，４６(2)を通ってレーザ出射口より出射され、加工ステージ１０(1)，１０(2)上に載置されている被加工物Ｗ(1)，Ｗ(2)の加工点にそれぞれ集光入射する。
【００３９】
このレーザ加工装置において、たとえばレーザ溶接を行う場合は、レーザ発生部１２よりパルス波形の原レーザ光ＬＢが出力される。このパルス波形の原レーザ光ＬＢが分岐ユニット１４で２本の分岐レーザ光ＬＢ(1)，ＬＢ(2)に分割され、これらの分岐レーザ光ＬＢ(1)，ＬＢ(2)が光ファイバ１８(1)，１８(2)を介してレーザ加工場所の出射ユニット２０(1)，２０(2)へそれぞれ伝送され、出射ユニット２０(1)，２０(2)より加工ステージ１０(1)，１０(2)上の被加工物Ｗ(1)，Ｗ(2)にそれぞれ集光照射される。被加工物Ｗ(1)，Ｗ(2)の加工点（レーザ照射部分）においては、パルスレーザ光ＬＢ(1)，ＬＢ(2)のエネルギーにより被加工材が溶融し、パルス照射終了後に凝固してナゲットがそれぞれ形成される。
【００４０】
制御部２２は、たとえばマイクロコンピュータからなり、所望のレーザ加工を実行するために装置内の各部（レーザ電源部２８、シャッタ駆動部３５等）の制御を行うとともに、入力部（図示せず）および表示部４８を通じて加工条件の設定やモニタ表示等の入出力処理を行う。
【００４１】
このレーザ加工装置においては、光ファイバ１８(1)，１８(2)が届く範囲内で任意に選択された２箇所のレーザ加工場所で同時に２個の被加工物Ｗ(1)，Ｗ(2)に同一または同種のレーザ加工を施すことができる。しかしながら、光ファイバ伝送方式固有の問題として、光ファイバ１８(1)，１８(2)のいずれか一方または双方が工場内または作業場で任意に曲げられ、あるいは外力や衝撃を受けて、破断または破損することがあり得る。光ファイバ１８(1)，１８(2)が保護管の中に収容されていても、保護管が一緒に破断・破損すれば、光ファイバ１８(1)，１８(2)の破断・破損箇所から高出力の加工用レーザ光ＬＢ(1)，ＬＢ(2)が外へ漏れ出る危険性はあり得る。また、周囲の振動や雰囲気等によって、その他何らかの原因によって、光ファイバ伝送系の光軸アライメントに不具合が生じたり、光学レンズ（４０，４２，２０(1)，２０(2)）が破損あるいは汚れたりすることがある。
【００４２】
この実施形態では、本レーザ加工装置の稼動中に光ファイバ伝送系に上記のような異常が発生したときは制御部２２に優先してレーザ発生部１２のレーザ出力動作を強制的に（つまり制御部２２に優先して）直ちに停止させ、本レーザ加工装置が運転を休止している間に異常が発生したときは、レーザ発生部１２のレーザ出力動作を強制的に（制御部２２に優先して）中止させる光ファイバ伝送系監視部２４を備えている。
【００４３】
以下に、この実施形態における光ファイバ伝送系監視部２４の構成および作用を説明する。
【００４４】
この光ファイバ伝送系監視部２４は、図１において、モニタ光源５０、光重畳器５２、光分離器５４(1)，５４(2)、光検出器５６(1)，５６(2)およびインターロック機構５８によって構成されている。
【００４５】
モニタ光源５０は、たとえば高輝度ＬＥＤからなり、加工用レーザ光ＬＢとは波長の異なる光ファイバ伝送系監視用の原モニタ光（たとえば６５０ｎｍ）ＭＢを一定のパワーで出力する。この原モニタ光ＭＢは、分岐ユニット１４と入射ユニット１６との間に設けられた光重畳器５２に送られる。
【００４６】
光重畳器５２は、ビームスプリッタ６０および折り返しミラー６２を有している。ここで、ビームスプリッタ６０は、分岐ユニット１４のビームスプリッタ３６と入射ユニット１６の集光レンズ４０との間で第１の加工用分岐レーザ光ＬＢ(1)の光路上に４５度の傾きで配置されている。一方、折り返しミラー６２は、分岐ユニット１４の折り返しミラー３８と入射ユニット１６の集光レンズ４２との間で第２の加工用分岐レーザ光ＬＢ(2)の光路上に４５度の傾きで配置されている。
【００４７】
モニタ光源５０からの原モニタ光ＭＢは、分岐レーザ光ＬＢ(1)の光路と直交する方向から最初にビームスプリッタ６０に４５度の入射角で入射する。ビームスプリッタ６０は、モニタ光ＭＢの波長（６５０ｎｍ）に対しては反射率が約５０％、透過率が約５０％で、加工用レーザ光ＬＢの波長（９１５ｎｍ）に対しては反射率が約０％、透過率が約１００％のコーティング膜を有している。
【００４８】
したがって、ビームスプリッタ６０に入射した原モニタ光ＭＢのうち、約半分ＭＢ(1)がそこで反射して光路を直角に曲げて第１の分岐レーザ光ＬＢ(1)に重畳し、集光レンズ４０を通って第１の光ファイバ１８(1)の入射端面に入射する。残りの約半分ＭＢ(2)は、ビームスプリッタ６０をまっすぐ透過し、折り返しミラー６２で全反射して光路を直角に曲げて第２の分岐レーザ光ＬＢ(2)に重畳し、集光レンズ４２を通って第２の光ファイバ１８(2)の入射端面に入射する。なお、折り返しミラー６２には、モニタ光ＭＢの波長に対しては反射率が約１００％、透過率が約０％で、加工用レーザ光ＬＢの波長に対しては反射率が約０％、透過率が約１００％の膜がコーティングされている。
【００４９】
こうして、第１および第２の分岐モニタ光ＭＢ(1)，ＭＢ(2)は、第１および第２の加工用分岐レーザ光ＬＢ(1)，ＬＢ(2)と重畳して両光ファイバ１８(1) ，１８(2)内をそれぞれ伝搬し、出射ユニット２０(1)，２０(2)において両光ファイバ１８(1) ，１８(2)の出射端面より一定の拡がり角で出てからコリメートレンズ４４(1)，４４(2)を通って第１および第２の光分離器５４(1)，５４(2)にそれぞれ入射する。
【００５０】
光分離器５４(1)，５４(2)は、コリメートレンズ４４(1)，４４(2)と集光レンズ４６(1)，４６(2)との間でレーザ光／モニタ光の光路上に４５度の傾きでそれぞれ配置されたビームスプリッタとして構成されている。これらのビームスプリッタ５４(1)，５４(2)は、モニタ光ＭＢの波長に対しては反射率が約１００％、透過率が約０％で、加工用レーザ光ＬＢの波長に対しては反射率が約０％、透過率が約１００％のコーティング膜を有している。
【００５１】
したがって、第１の出射ユニット２０(1)内では、コリメートレンズ４４(1)を通って第１の光分離器５４(1)に入射した第１の加工用分岐レーザ光ＬＢ(1)および第１の分岐モニタ光ＭＢ(1)のうち、第１の加工用分岐レーザ光ＬＢ(1)は光路を変えずにまっすぐ透過し、第１の分岐モニタ光ＭＢ(1)は全反射して光路を横へ直角に曲げる。こうして第１の光分離器５４(1)により分離された第１の分岐モニタ光ＭＢ(1)は、この出射ユニット２０(1)の内壁に取り付けられている第１の光検出器５６(1)に入射する。
【００５２】
また、第２の出射ユニット２０(2)内では、コリメートレンズ４４(2)を通って第２の光分離器５４(2)に入射した第２の加工用分岐レーザ光ＬＢ(2)および第２の分岐モニタ光ＭＢ(2)のうち、第２の加工用分岐レーザ光ＬＢ(2)は光路を変えずにまっすぐ透過し、第２の分岐モニタ光ＭＢ(2)は全反射して光路を横へ直角に曲げる。こうして第２の光分離器５４(2)により分離された第２の分岐モニタ光ＭＢ(2)は、この出射ユニット２０(2)の内壁に取り付けられている第２の光検出器５６(2)に入射する。
【００５３】
図２に、各光検出器５６(i)（ｉ＝１，２）周りの光学系の好適な一実施例を示す。図示のように、光分離器５４(i)と光検出器５６(i)の受光面との間の光路上にアパーチャ６４(i)および減衰器６６(i)が配置されている。
【００５４】
アパーチャ６４(i)は、光分離器５４(i)により分離されたモニタ光ＭＢ(i)のビーム径を所望の口径φbに制限するための開口絞りであり、アパーチャ口径φbのサイズを光ファイバ１８(i)のコア径φaに対して好ましくは０．５倍〜約１倍（通常の最も好ましい比は１倍）の大きさに選んでいる。このアパーチャ６４(i)は、光分離器５４(i)により分離されたモニタ光ＭＢ(i)の光線束のうちコア光軸付近の中軸部分、好ましくは光ファイバのコア中心部を通ってきた部分ＣＭＢ(i)を限定的に抽出して光検出器５６(i)に受光させる役目を担っている
【００５５】
すなわち、光ファイバ１８(i)の中を伝搬する加工用レーザ光ＬＢ(i)およびモニタ光ＭＢ(i)は、シングルモードまたはマルチモードのいずれであっても、図２に模式的に示すように、それぞれのパワー密度が光ファイバ１８(i)のコア中心部に集中しており、光ファイバ１８(i)の出射端面より出た後もこのプロファイルを保ち続ける。そして、光分離器５４(i) より取り出されたモニタ光ＭＢ(i)はアパーチャ６４(i)に入射し、モニタ光ＭＢ(i)うちパワー密度が集中する光軸付近の中心部ＣＭＢ(i)だけがアパーチャ６４(i)の開口を通り抜けて光検出器５６(i)の受光部に入射するようになっている。
【００５６】
減衰器６６(i)は、たとえばＮＤフィルタからなり、モニタ光ＭＢ(i)の光量（光強度）調整を最適化するために、つまり光ファイバ伝送系が正常な状態の下で光検出器５６(i)に入射するモニタ光ＣＭＢ(i)の光量（光強度）が光検出器５６(i)の閾値つまり最小受光感度を僅かに超えるレベルに合わせるために設けられる。アパーチャ６４(i)だけでそのような光量調整の最適化を達成できる場合は、減衰器６６(i)を省くこともできる。
【００５７】
なお、光分離器５４(i)により取り出されたモニタ光ＭＢ(i)の光線束の中には、光ファイバ１８(i)のコアを伝搬してくるものだけでなく、クラッドを伝搬してくるものもある。そのようなクラッド伝搬光は、パワー密度が低いだけでなく不定であり、しかもファイバ出射端面から出た後に拡がりやすい。また、コリメートレンズ４４(i)は加工用分岐レーザ光ＬＢ(i)の波長に合わせて設計されているので、クラッド伝搬光はコリメートレンズ４４(i)を通っても平行光にはならずに拡がり続ける。しかし、そのようなクラッド伝播光は、アパーチャ６４(i)で遮光され、光検出器５６(i)には受光されない。
【００５８】
加工用レーザ光ＬＢ(i)およびモニタ光ＭＢ(i)を伝送する光ファイバ伝送系に異常が発生すると、たとえば光ファイバ１８(i)が破断または破損すると、その故障箇所で光が拡散し、故障箇所よりも先（後段）の伝送路にレーザ光ＬＢ(i) およびモニタ光ＭＢ(i)が伝播し難くなる。その結果、出射ユニット２０(i)内において、光ファイバ１８(i)の出射端面より出た光のパワー密度分布は図２中の一点鎖線ＬＢ(i)’，ＭＢ(i) ‘で模式的に示すようにパワー集中部（中心ピーク部）の存在しない崩壊したプロファイルになる。これにより、光分離器５４(i) の受光量がステップ的に減少して瞬時かつ確実に閾値（最小受光感度）を下回り、受光センサが光量（パワー）を受光することでセンシング動作を行うことによって光分離器５４(i)の出力が２値的に変化するようになっている。
【００５９】
図３に、光検出器５６(1)，５６(2)およびインターロック機構５８の好適な一実施例を示す。
【００６０】
両光検出器５６(1)，５６(2)は同一の回路構成を有している。すなわち、各々の光検出器５６(i)は、光電変換素子７０(i)、増幅回路７２(i)および出力トランジスタ７４(i)を有している。光電変換素子７０(i)は、たとえばフォトダイオードからなり、増幅回路７２(i)より逆方向の電圧を印加され、受光量が閾値（最小受光感度）を下回るときは微小な暗電流を生成し、受光量が閾値（最小受光感度）を上回るときは一定値以上の電流または光電流を生成するようになっている。増幅回路７２(i)は、光電変換素子７０(i)で暗電流が流れているときは増幅作用を行わずに基準レベル以下（論理値Ｌ）の出力電圧ＡLを発生し、光電変換素子７０(i)で光電流が流れているときは電流−電圧変換および増幅作用を行って基準レベル以上（論理値Ｈ）の出力電圧ＡHを発生するようになっている。増幅回路７２(i)の出力端子は出力トランジスタ７４(i)のベース電極（またはゲート電極）に接続されている。
【００６１】
両光検出器５６(1)，５６(2)は、インターロック機構５８とそれぞれ対ケーブル６８(1)，６８(2)を介して電気的に接続されている。特に、第１の光検出器５６(1) の出力トランジスタ７４(1)は、コレクタ（またはドレイン）電極が第１の対ケーブル６８(1)の往路を介してインターロック機構５８内の電源電圧ＶDD端子に接続されており、エミッタ（またはソース）電極が第１の対ケーブル６８(1)の復路およびインターロック機構５８内の第１の駆動変換回路７５(1)および第１の初段リレー７６(1)の電磁コイルＬ(1)を介して接地電位ＶSS端子に接続されている。
【００６２】
一方、第２の光検出器５６(2) の出力トランジスタ７４(2)は、コレクタ（またはドレイン）電極が第２の対ケーブル６８(2)の往路を介してインターロック機構５８内の電源電圧ＶDD端子に接続されており、エミッタ（またはソース）電極が第１の対ケーブル６８(2)の復路およびインターロック機構５８内の第２の駆動変換回路７５(2)および第２の初段リレー７６(2)の電磁コイルＬ(2)を介して接地電位ＶSS端子に接続されている。
【００６３】
インターロック機構５８において、第１の初段リレー７６(1)の接点部Ｓ(1)、第２の初段リレー７６(2)の接点部Ｓ(2)および次段リレー７８の電磁コイルＬ(3)が、電源電圧ＶDD端子と接地電位ＶSS端子との間で直列に接続されている。
【００６４】
ここで、第１の初段リレー７６(1)においては、電磁コイルＬ(1)に電流が流れる時は接点部Ｓ(1)が閉じ（オンし）、電磁コイルＬ(1)に電流が流れない時は接点部Ｓ(1)が開く（オフする）ようになっている。また、第２の初段リレー７６(2)においては、電磁コイルＬ(2)に電流が流れる時は接点部Ｓ(2)が閉じ（オンし）、電磁コイルＬ(2)に電流が流れない時は接点部Ｓ(2)が開く（オフする）ようになっている。
【００６５】
次段リレー７８は、電磁コイルＬ(3)に２つの接点部Ｓ(3a)，Ｓ(3b)を連動（連結）させており、電磁コイルＬ(3)に電流が流れる時は両接点部Ｓ(3a)，Ｓ(3b)が閉じ（オンし）、電磁コイルＬ(3)に電流が流れない時は両接点部Ｓ(3a)，Ｓ(3b)が開く（オフする）ようになっている。
【００６６】
次段リレー７８の一方の接点部Ｓ(3a)は，強制オン／オフ・スイッチとしてレーザ電源２８に接続されている。レーザ電源２８は、たとえば、商用交流電源からなる一次電源８０と、この一次電源８０からの商用交流を直流に変換する整流回路（図示せず）と、この整流回路より得られる直流を所望レベルの直流電圧に変換または調整するスイッチング電源回路（図示せず）とを有しており、一次電源８０の遮断器として接点部Ｓ(3a)を組み込んでいる。
【００６７】
接点部Ｓ(3a)がオン状態になっているときは、レーザ電源２８は、制御部２２からの制御の下で通常通りに動作してＬＤユニット３０に駆動電流ＩLDを供給する。しかし、接点部Ｓ(3a)がオフ状態になると、一次電源８０が遮断されるため、レーザ電源２８は駆動電流ＩLDの出力を止め、または出力不能状態になるように構成されている。
【００６８】
次段リレー７８の他方の接点部Ｓ(3b)は，光ファイバ１８(i)，１８(2)周りの光伝送系の状態あるいは異常の有無について一種のステータス情報を与えるモニタスイッチとして制御部２２に接続されている。制御部２２は、接点部Ｓ(3a)がオン状態になっているときは光ファイバ１８(i)，１８(2)周りの光伝送系にファイバ破断等の異常は無いものと認識して通常通りに動作し、接点部Ｓ(3a)がオフ状態になっているときは光ファイバ１８(i)，１８(2) 周りの光伝送系のいずれかに異常が生じたものと認識して表示部４８を通じて所要のモニタ出力を行うようになっている。
【００６９】
このレーザ加工装置では、主電源スイッチがオンになっている間は、電源回路（図示せず）より所要の電源電圧が装置各部に供給され、両光検出器５６(1)，５６(2)にはインターロック機構５８および電気ケーブル６８(1)，６８(2)の往路を介して電源電圧ＶDDが給電され、それと同時にモニタ光源５０にも駆動用の電源電圧ＶDDまたは別の電源電圧が給電される。
【００７０】
これにより、レーザ発生部１２がレーザ出力動作を行っているか否かに関係なく、主電源スイッチがオンになっている期間中つまり装置稼働中は、モニタ光源５０より原モニタ光ＭＢが出力され、両光検出器５６(1)，５６(2)が作動する。したがって、両光ファイバ１８(1)，１８(2)周りの光伝送系のいずれも正常であれば原モニタ光ＭＢから光重畳器５２を介して派生する２つの分岐モニタ光ＭＢ(1)，ＭＢ(2)はいずれも光ファイバ１８(i)，１８(2) 周りの光伝送系をそれぞれ無事に通過して、出射ユニット２０(1)，２０(1)内で光検出器５６(1)，５６(2)にそれぞれ入射する。
【００７１】
この場合、第１の光検出器５６(1)では、フォトダイオード７０(1)が第１の分岐モニタ光ＭＢ(1)の中心抽出部ＣＭＢ(1)を閾値（最小受光感度）を僅かに超える受光量で受光し、増幅回路７２(1)の出力端子より論理値Ｈの出力電圧ＡHが出力され、出力トランジスタ７４(1)がオン状態を保つ。インターロック機構５８内の第１の駆動変換回路７５(1)は、第１の電気ケーブル６８(1)を介して出力トランジスタ７４(1)のオン状態に応動し、第１のリレー７６(1)の入力（一次）回路で電磁コイルＬ(1)に電流を流す。これによって、第１のリレー７６(1)の出力（二次）回路において接点部Ｓ(1)がオン状態になる。
【００７２】
また、第２の光検出器５６(2)でも、フォトダイオード７０(2)が第２のモニタ光ＭＢ(2)の中心抽出部ＣＭＢ(2)を閾値（最小受光感度）を僅かに超える受光量で受光し、増幅回路７２(2)の出力端子より論理値Ｈの出力電圧ＡHが出力され、出力トランジスタ７４(2)がオン状態を保つ。インターロック機構５８内の第２の駆動変換回路７５(2)は、第２の電気ケーブル６８(2)を介して出力トランジスタ７４(2)のオン状態に応動し、第２のリレー７６(2)の入力（一次）回路で電磁コイルＬ(2)に電流を流す。これによって、第２のリレー７６(2)の出力（二次）回路において接点部Ｓ(2)がオン状態になる。
【００７３】
このように第１および第２のリレー７６(1)，７６(2)の接点部Ｓ(1)，Ｓ(2)が共にオン状態になることにより、第３のリレー７８の電磁コイルＬ(3)に電流が流れ、第３のリレー７８の接点部Ｓ(3a)，Ｓ(3b)はオン状態を保つ。したがって、レーザ発生部１２は、インターロック機構５８からの干渉を受けることなく、通常通りに制御部２２の制御の下でレーザ出力動作を行う。
【００７４】
しかし、主電源スイッチがオンになっている期間中つまり装置稼働中に何らかの原因で光ファイバ１８(i)，１８(2)周りの光伝送系のいずれか一方で異常が発生し、たとえば第２の光ファイバ１８(2)が破断したとする。この場合、光ファイバ１８(2)が破断するのと同時に、第２の光検出器５６(2)においてフォトダイオード７０(2)の受光量が瞬時かつ確実に閾値（最小受光感度）を下回り、増幅回路７２(2)の出力端子より論理値Ｌの出力電圧ＡLが出力され、出力トランジスタ７４(2)がオフする。これにより、インターロック機構５８においては、第２のリレー７６(2)の電磁コイルＬ(2)に電流が流れなくなり、その接点部Ｓ(2)がそれまでのオン状態からオフ状態に切り換わる。そうすると、第３のリレー７８の電磁コイルＬ(3)に電流が流れなくなり、出力回路の接点部Ｓ(3a)，Ｓ(3b)がそれまでのオン状態からオフ状態に切り換わる。
【００７５】
インターロック機構５８内で接点部Ｓ(3a)がオン状態からオフ状態に切り換わると、レーザ電源２８の一次電源８０が遮断され、レーザ電源２８は即時にＬＤ駆動電流ＩLDの出力を停止し、または中止する。したがって、レーザ発生部１２が加工用のレーザ光ＬＢを出力している最中である場合は、レーザ持続時間（たとえばパルス時間）の途中であってもインターロックがかかった時点で直ちにレーザ光ＬＢの出力が止まる。また、レーザ光ＬＢの出力の合間にインターロックがかけられた時は、以後のレーザ出力動作は中止になる。
【００７６】
このように、第２の光ファイバ１８(2)が破断した時は、光検出器５６(2)の出力信号に応動してインターロック機構５８のリレー７６(2)，７８がレーザ発生部１２のレーザ出力動作を停止させる。このインターロック動作に伴う時間遅れは、実質的にリレー７６(2)，７８のスイッチング時間（通常は優に１μ秒以下）だけであり、光ファイバ１８(2)の破断箇所から加工用レーザ光ＬＢ(2)が漏出する危険性を十全に阻止または回避することができる。
【００７７】
主電源スイッチがオンの期間中つまり装置稼働中に何らかの原因で第１の光ファイバ１８(1)が破断した時も、上記と同様であり、第１の光検出器５６(1)の出力信号に応動してインターロック機構５８のリレー７６(1)，７８がレーザ発生部１２のレーザ出力動作を停止させる。この場合も、インターロック動作に伴う時間遅れは、実質的にリレー７６(1)，７８のスイッチング時間だけであり、光ファイバ１８(1)の破断箇所から加工用レーザ光ＬＢ(1)が漏出する危険性を確実に阻止または回避することができる。
【００７８】
また、主電源スイッチがオフになっている期間中つまり装置の非稼働中に、何らかの原因で光ファイバ１８(i)，１８(2)周りの光伝送系のいずれかで異常事態が発生することもあり得る。この場合は、主電源スイッチがオンに切り換えられて装置各部への電源電圧ＶDDの給電が開始された直後、制御部２２が初期化を行っている間に、光ファイバ伝送系監視部２４が上記と同様の動作によってレーザ発生部１２にインターロックをかける。これにより、レーザ発生部１２は、動作休止状態となり、リセットされるまではたとえ制御部２２からの命令を受けたとしてもレーザ出力動作を行うことは一切ない。
【００７９】
図４に、インターロック機構５８の別の実施例を示す。この実施例は、次段リレー（７８）を省き、代わりに第１のリレー７６(1)の出力回路に２つの接点部Ｓ(1a)，Ｓ(1b)を設け、第２のリレー７６(2)の出力回路にも２つの接点部Ｓ(2a)，Ｓ(2b)を設けている。
【００８０】
第１のリレー７６(1)の一方の接点部Ｓ(1a)と第２のリレー７６(2)の一方の接点部Ｓ(2a)とは、直列接続の強制オン／オフ・スイッチとしてレーザ電源２８に接続されている。
【００８１】
第１のリレー７６(1)の他方の接点部Ｓ(1b)と第２のリレー７６(2)の他方の接点部Ｓ(2b)とは、各々独立したモニタスイッチとしてレーザ電源２８に個別に接続されている。
【００８２】
装置稼働中に光ファイバ１８(1)，１８(2)周りの光伝送系のいずれも正常であるときは、第１および第２のリレー７６(1)，７６(2)において入力回路の電磁コイルＬ(1)，Ｌ(2)に電流が流れ、出力回路の接点部Ｓ(1a)，Ｓ(1b)，Ｓ(2a)，Ｓ(2b)はすべてオン状態になる。したがって、レーザ発生部１２は、インターロック機構５８からの干渉を受けることなく、通常通りに制御部２２の制御の下でレーザ出力動作を行う。制御部２２も、両光ファイバ１８(1)，１８(2)周りの光伝送系は正常であると認識してレーザ加工のシーケンスを予定通りに実行する。
【００８３】
そして、装置稼働中にたとえば第２の光ファイバ１８(2)が破断した時は、第２のリレー７６(2)において入力回路の電磁コイルＬ(2)にそれまで流れていた電流が止まり、出力回路の接点部Ｓ(2a)，Ｓ(2b)がそれまでのオン状態からオフ状態に切り換わる。
【００８４】
接点部Ｓ(2a)がオフすると、これに応動してレーザ発生部１２は即座にレーザ出力動作を停止する。そして、リセットされるまでレーザ出力動作を休止する。また、接点部Ｓ(2b)がオフすることで、制御部２２は第２の光ファイバ１８(2)周りの光伝送系に異常が生じたものと認識し、表示部４８を通じてモニタ出力する。
【００８５】
装置稼働中に第１の光ファイバ１８(1)が破断した時も、第１および第２のリレー７６(1)，７６(2)の動作が入れ替わる点を除いて上記と同様の動作が行われ、レーザ発生部１２は即座にレーザ出力動作を停止し、制御部２２は第１の光ファイバ１８(2)周りの光伝送系に異常が生じたことを認識して所要の処理を行う。
【００８６】
この実施形態の光ファイバ伝送系監視部２４によって検出される光ファイバ伝送系の異常はその殆どが光ファイバの破断または破損であるが、光軸アライメントの不良や光学レンズの汚れ、劣化等も異常として検出可能である。
【００８７】
また、図３および図４では図示省略しているが、インターロック機構５８内のリレーをシャッタ駆動部３３にも接続してよく、光ファイバ１８(1)，１８(2)周りの光伝送系のいずれかで異常を検出したときは、シャッタ駆動部３３にインターロックをかけて光学シャッタ３１を強制的に閉めることも可能である。
【００８８】
本発明においては、各々の光ファイバ１８(i)に通されるモニタ光ＭＢ(i)を光電変換するのは出射ユニット２０(i)内に設けられる光検出器５６(1)だけであり、光ファイバ１８(i)に入射する直前のモニタ光ＭＢ(i)を光電変換する光検出器は不要である。このことは、上記実施形態のように同時多分岐の光ファイバ伝送方式において特に有利であり、分岐数が多いほど大なる利点となる。
【００８９】
もっとも、本発明は、分岐無しの構成、すなわち、単一の光ファイバ伝送方式にも適用可能であることはもちろんである。
【００９０】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上述した実施形態は本発明を限定するものではない。当業者にあっては、具体的な実施態様において本発明の技術思想および技術範囲から逸脱せずに種々の変形・変更を加えることが可能である。
【００９１】
たとえば、上記実施形態ではレーザ伝送用の光ファイバにＳＩ型の光ファイバを用いたが、ＧＩ型等の他型式の光ファイバも使用可能である。レーザ発生部１２の構成も種種の変形が可能であり、特に電光変換部２６はファイバカップリングＬＤに限定されず、他の形態のＬＤも可能であり、あるいはファイバレーザ発振器、ＹＡＧレーザ発振器等であってもよい。光検出部の回路構成も種種の変形が可能であり、たとえば、増幅回路７２(i)をより簡易なフォトダイオード出力回路とする構成や、出力トランジスタ７４(i)をオープンコレクタ接続にしてコレクタの電位（トランジスタのオン・オフ状態）をクランプ回路を介して２値的に読み取る構成等も可能である。インターロック機構内の回路構成も任意に変形可能であり、たとえば電磁リレーに代えて半導体リレーやフォトカプラ等を用いてもよい。
【００９２】
本発明のレーザ加工装置は、光ファイバ伝送方式を採用した装置であればレーザ溶接に限るものではなく、たとえば穴あけ、切断、マーキング等の他のレーザ加工にも適用可能である。
【符号の説明】
【００９３】
１２ レーザ発生部
１４ 分岐ユニット
１６ 入射ユニット
１８(1)，１８(2) 光ファイバ
２０(1)，２０(2) 出射ユニット
２２ 制御部
２４ 光ファイバ伝送系監視部
２６ 電光変換部
２８ レーザ電源
５０ モニタ光源
５２ 光重畳器
５４(1)，５４(2) 光分離器
５６(1)，５６(2) 光検出器
５８ インターロック機構
６４(i) アパーチャ
６６(i) 光減衰器
７５(1)，７５(2) 駆動変換回路
８０ 一次電源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ発生部より出力された加工用のレーザ光を光ファイバに通して出射ユニットまで伝送し、前記出射ユニットより前記レーザ光を被加工物に集光照射して所望のレーザ加工を行うレーザ加工装置において光ファイバ伝送系の正常監視および異常検出を行なう光ファイバ伝送系監視装置であって、
前記加工用レーザ光と波長が異なるモニタ光を生成するモニタ光源と、
前記モニタ光源からの前記モニタ光を前記加工用レーザ光に重畳させて前記光ファイバの入射端面に入射させる光重畳器と、
前記光ファイバの出射端面より出た前記モニタ光の少なくとも一部を前記加工用レーザ光から分離する光分離器と、
前記光分離器からの光を受光して光電変換により電気信号に変換し、受光量が所定の閾値よりも高いときは第１のモニタ信号を出力し、受光量が前記閾値よりも低いときは第２のモニタ信号を出力する光検出部と、
前記光検出部の出力端子に電気的に直結され、前記モニタ光源が前記モニタ光を生成している期間中に、前記光検出部より前記第１のモニタ信号が出力されている時は前記レーザ発生部のレーザ出力動作を許可し、または継続させ、前記光検出部より前記第２のモニタ信号が出力されている時は前記レーザ発生部のレーザ出力動作を禁止し、または停止させるインターロック機構と
を有する光ファイバ伝送系監視装置。
【請求項２】
制御部の制御の下で動作するレーザ発生部より出力された加工用のレーザ光を光ファイバに通して出射ユニットまで伝送し、前記出射ユニットより前記レーザ光を被加工物に集光照射して所望のレーザ加工を行うレーザ加工装置において光ファイバ伝送系の正常監視および異常検出を行なう光ファイバ伝送系監視装置であって、
前記加工用レーザ光と波長が異なるモニタ光を生成するモニタ光源と、
前記モニタ光源からの前記モニタ光を前記加工用レーザ光に重畳させて前記光ファイバの入射端面に入射させる光重畳器と、
前記光ファイバの出射端面より出た前記モニタ光の少なくとも一部を前記加工用レーザ光から分離する光分離器と、
前記光分離器からの光を受光して光電変換により電気信号に変換し、受光量が所定の閾値よりも高いときは第１のモニタ信号を出力し、受光量が前記閾値よりも低いときは第２のモニタ信号を出力する光検出部と、
前記光検出部の出力端子に電気的に直結され、前記モニタ光源が前記モニタ光を生成している期間中に、前記光検出部より前記第１のモニタ信号が出力されている時は前記レーザ発生部の制御を前記制御部に任せ、前記光検出部より前記第２のモニタ信号が出力されている時は前記制御部に優先して強制的に前記レーザ発生部のレーザ出力動作を禁止し、または停止させるインターロック機構と
を有する光ファイバ伝送系監視装置。
【請求項３】
前記モニタ光のビーム径を所望の口径に制限するために前記光分離器と前記光検出部との間に配置されるアパーチャを有する請求項１または請求項２に記載の光ファイバ伝送系監視装置。
【請求項４】
前記アパーチャが、前記光ファイバのコア径と略同一の口径を有する、請求項３に記載の光ファイバ伝送系監視装置。
【請求項５】
前記アパーチャが、前記光ファイバのコア径よりも小さな口径を有する、請求項３に記載の光ファイバ伝送系監視装置。
【請求項６】
前記光分離器により分離された光の光強度を減衰させるために前記光分離器と前記光検出部との間に配置される光減衰器を有する請求項３〜５のいずれか一項に記載の光ファイバ伝送系監視装置。
【請求項７】
前記光検出部は、光電変換によって前記第１のモニタ信号を出力できる受光量の下限付近に前記閾値を有する、請求項１〜６のいずれか一項記載の光ファイバ伝送系監視装置。
【請求項８】
前記インターロック機構が、前記光検出部の出力端子に接続された入力回路と、前記レーザ発生部の電源に接続された第１の出力回路とを有する第１のリレーを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の光ファイバ伝送系監視装置。
【請求項９】
前記レーザ発生部のレーザ光路上に光学シャッタが設けられ、
前記インターロック機構が、前記光学シャッタの駆動部に接続された第２の出力回路を有する第２のリレーを含む、請求項８に記載の光ファイバ伝送系監視装置。
【請求項１０】
前記リレーが、前記入力回路に設けられた電磁コイルと、前記出力回路に設けられた接点部とを有する電磁リレーからなる、請求項８または請求項９に記載の光ファイバ伝送系監視装置。
【請求項１１】
前記レーザ加工装置の主電源スイッチがオンになっている期間中に、所定の電源電圧が前記モニタ光源および前記インターロック機構に同時に供給される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の光ファイバ伝送系監視装置。
【請求項１２】
加工用のレーザ光を発生するレーザ発生部と、
前記レーザ発生部で生成された前記加工用レーザ光をレーザ加工場所まで伝送するための光ファイバと、
前記レーザ加工場所に設置または配置され、前記光ファイバの出射端面より出た前記加工用レーザ光を被加工物に集光照射する出射ユニットと、
前記加工用レーザ光と波長が異なるモニタ光を生成するモニタ光源と、
前記モニタ光源からの前記モニタ光を前記加工用レーザ光に重畳させて前記光ファイバの入射端面に入射させる光重畳器と、
前記光ファイバの出射端面より出た前記モニタ光の少なくとも一部を前記加工用レーザ光から分離する光分離器と、
前記光分離器からの光を受光して光電変換により電気信号に変換し、受光量が所定の閾値よりも高いときは第１のモニタ信号を出力し、受光量が前記閾値よりも低いときは第２のモニタ信号を出力する光検出部と、
前記光検出部の出力端子に電気的に直結され、前記モニタ光源が前記モニタ光を生成している期間中に、前記光検出部より前記第１のモニタ信号が出力されている時は前記レーザ発生部のレーザ出力動作を許可し、または継続させ、前記光検出部より前記第２のモニタ信号が出力されている時は前記レーザ発生部のレーザ出力動作を禁止し、または停止させるインターロック機構と
を有するレーザ加工装置。
【請求項１３】
加工用のレーザ光を発生するレーザ発生部と、
前記レーザ発生部の動作を制御する制御部と、
前記レーザ発生部で生成された前記加工用レーザ光をレーザ加工場所まで伝送するための光ファイバと、
前記レーザ加工場所に設置または配置され、前記光ファイバの出射端面より出た前記加工用レーザ光を被加工物に集光照射する出射ユニットと、
前記加工用レーザ光と波長が異なるモニタ光を生成するモニタ光源と、
前記モニタ光源からの前記モニタ光を前記加工用レーザ光に重畳させて前記光ファイバの入射端面に入射させる光重畳器と、
前記光ファイバの出射端面より出た前記モニタ光の少なくとも一部を前記加工用レーザ光から分離する光分離器と、
前記光分離器からの光を受光して光電変換により電気信号に変換し、受光量が所定の閾値よりも高いときは第１のモニタ信号を出力し、受光量が前記閾値よりも低いときは第２のモニタ信号を出力する光検出部と、
前記光検出部の出力端子に電気的に直結され、前記モニタ光源が前記モニタ光を生成している期間中に、前記光検出部より前記第１のモニタ信号が出力されている時は前記レーザ発生部の制御を前記制御部に任せ、前記光検出部より前記第２のモニタ信号が出力されている時は前記制御部に優先して強制的に前記レーザ発生部のレーザ出力動作を禁止し、または停止させるインターロック機構と
を有するレーザ加工装置。
【請求項１４】
前記モニタ光のビーム径を所望の口径に制限するために前記光分離器と前記光検出部との間に配置されるアパーチャを有する請求項１２または請求項１３に記載のレーザ加工装置。
【請求項１５】
前記アパーチャが、前記光ファイバのコア径と略同一の口径を有する、請求項１４に記載のレーザ加工装置。
【請求項１６】
前記アパーチャが、前記光ファイバのコア径よりも小さな口径を有する、請求項１４に記載のレーザ加工装置。
【請求項１７】
前記光分離器により分離された光の光強度を減衰させるために前記光分離器と前記光検出部との間に配置される光減衰器を有する請求項１４〜１６のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項１８】
前記光検出部は、光電変換によって前記第１のモニタ信号を出力できる受光量の下限付近に前記閾値を有する、請求項１２〜１７のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項１９】
前記インターロック機構が、前記光検出部の出力端子に接続された入力回路と、前記レーザ発生部の電源に接続された第１の出力回路とを有する第１のリレーを含む、請求項１２〜１８のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項２０】
前記レーザ発生部のレーザ光路上に光学シャッタが設けられ、
前記インターロック機構が、前記光学シャッタの駆動部に接続された第２の出力回路とを有する第２のリレーを含む、請求項１９に記載のレーザ加工装置。
【請求項２１】
前記リレーが、前記入力回路に設けられた電磁コイルと、前記出力回路に設けられた接点部とを有する電磁リレーからなる、請求項１９または請求項２０に記載のレーザ加工装置。
【請求項２２】
主電源スイッチがオンになっている期間中に、所定の電源電圧が前記モニタ光源および前記インターロック機構に同時に供給される、請求項１２〜２１のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項１】
レーザ発生部より出力された加工用のレーザ光を光ファイバに通して出射ユニットまで伝送し、前記出射ユニットより前記レーザ光を被加工物に集光照射して所望のレーザ加工を行うレーザ加工装置において光ファイバ伝送系の正常監視および異常検出を行なう光ファイバ伝送系監視装置であって、
前記加工用レーザ光と波長が異なるモニタ光を生成するモニタ光源と、
前記モニタ光源からの前記モニタ光を前記加工用レーザ光に重畳させて前記光ファイバの入射端面に入射させる光重畳器と、
前記光ファイバの出射端面より出た前記モニタ光の少なくとも一部を前記加工用レーザ光から分離する光分離器と、
前記光分離器からの光を受光して光電変換により電気信号に変換し、受光量が所定の閾値よりも高いときは第１のモニタ信号を出力し、受光量が前記閾値よりも低いときは第２のモニタ信号を出力する光検出部と、
前記光検出部の出力端子に電気的に直結され、前記モニタ光源が前記モニタ光を生成している期間中に、前記光検出部より前記第１のモニタ信号が出力されている時は前記レーザ発生部のレーザ出力動作を許可し、または継続させ、前記光検出部より前記第２のモニタ信号が出力されている時は前記レーザ発生部のレーザ出力動作を禁止し、または停止させるインターロック機構と
を有する光ファイバ伝送系監視装置。
【請求項２】
制御部の制御の下で動作するレーザ発生部より出力された加工用のレーザ光を光ファイバに通して出射ユニットまで伝送し、前記出射ユニットより前記レーザ光を被加工物に集光照射して所望のレーザ加工を行うレーザ加工装置において光ファイバ伝送系の正常監視および異常検出を行なう光ファイバ伝送系監視装置であって、
前記加工用レーザ光と波長が異なるモニタ光を生成するモニタ光源と、
前記モニタ光源からの前記モニタ光を前記加工用レーザ光に重畳させて前記光ファイバの入射端面に入射させる光重畳器と、
前記光ファイバの出射端面より出た前記モニタ光の少なくとも一部を前記加工用レーザ光から分離する光分離器と、
前記光分離器からの光を受光して光電変換により電気信号に変換し、受光量が所定の閾値よりも高いときは第１のモニタ信号を出力し、受光量が前記閾値よりも低いときは第２のモニタ信号を出力する光検出部と、
前記光検出部の出力端子に電気的に直結され、前記モニタ光源が前記モニタ光を生成している期間中に、前記光検出部より前記第１のモニタ信号が出力されている時は前記レーザ発生部の制御を前記制御部に任せ、前記光検出部より前記第２のモニタ信号が出力されている時は前記制御部に優先して強制的に前記レーザ発生部のレーザ出力動作を禁止し、または停止させるインターロック機構と
を有する光ファイバ伝送系監視装置。
【請求項３】
前記モニタ光のビーム径を所望の口径に制限するために前記光分離器と前記光検出部との間に配置されるアパーチャを有する請求項１または請求項２に記載の光ファイバ伝送系監視装置。
【請求項４】
前記アパーチャが、前記光ファイバのコア径と略同一の口径を有する、請求項３に記載の光ファイバ伝送系監視装置。
【請求項５】
前記アパーチャが、前記光ファイバのコア径よりも小さな口径を有する、請求項３に記載の光ファイバ伝送系監視装置。
【請求項６】
前記光分離器により分離された光の光強度を減衰させるために前記光分離器と前記光検出部との間に配置される光減衰器を有する請求項３〜５のいずれか一項に記載の光ファイバ伝送系監視装置。
【請求項７】
前記光検出部は、光電変換によって前記第１のモニタ信号を出力できる受光量の下限付近に前記閾値を有する、請求項１〜６のいずれか一項記載の光ファイバ伝送系監視装置。
【請求項８】
前記インターロック機構が、前記光検出部の出力端子に接続された入力回路と、前記レーザ発生部の電源に接続された第１の出力回路とを有する第１のリレーを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の光ファイバ伝送系監視装置。
【請求項９】
前記レーザ発生部のレーザ光路上に光学シャッタが設けられ、
前記インターロック機構が、前記光学シャッタの駆動部に接続された第２の出力回路を有する第２のリレーを含む、請求項８に記載の光ファイバ伝送系監視装置。
【請求項１０】
前記リレーが、前記入力回路に設けられた電磁コイルと、前記出力回路に設けられた接点部とを有する電磁リレーからなる、請求項８または請求項９に記載の光ファイバ伝送系監視装置。
【請求項１１】
前記レーザ加工装置の主電源スイッチがオンになっている期間中に、所定の電源電圧が前記モニタ光源および前記インターロック機構に同時に供給される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の光ファイバ伝送系監視装置。
【請求項１２】
加工用のレーザ光を発生するレーザ発生部と、
前記レーザ発生部で生成された前記加工用レーザ光をレーザ加工場所まで伝送するための光ファイバと、
前記レーザ加工場所に設置または配置され、前記光ファイバの出射端面より出た前記加工用レーザ光を被加工物に集光照射する出射ユニットと、
前記加工用レーザ光と波長が異なるモニタ光を生成するモニタ光源と、
前記モニタ光源からの前記モニタ光を前記加工用レーザ光に重畳させて前記光ファイバの入射端面に入射させる光重畳器と、
前記光ファイバの出射端面より出た前記モニタ光の少なくとも一部を前記加工用レーザ光から分離する光分離器と、
前記光分離器からの光を受光して光電変換により電気信号に変換し、受光量が所定の閾値よりも高いときは第１のモニタ信号を出力し、受光量が前記閾値よりも低いときは第２のモニタ信号を出力する光検出部と、
前記光検出部の出力端子に電気的に直結され、前記モニタ光源が前記モニタ光を生成している期間中に、前記光検出部より前記第１のモニタ信号が出力されている時は前記レーザ発生部のレーザ出力動作を許可し、または継続させ、前記光検出部より前記第２のモニタ信号が出力されている時は前記レーザ発生部のレーザ出力動作を禁止し、または停止させるインターロック機構と
を有するレーザ加工装置。
【請求項１３】
加工用のレーザ光を発生するレーザ発生部と、
前記レーザ発生部の動作を制御する制御部と、
前記レーザ発生部で生成された前記加工用レーザ光をレーザ加工場所まで伝送するための光ファイバと、
前記レーザ加工場所に設置または配置され、前記光ファイバの出射端面より出た前記加工用レーザ光を被加工物に集光照射する出射ユニットと、
前記加工用レーザ光と波長が異なるモニタ光を生成するモニタ光源と、
前記モニタ光源からの前記モニタ光を前記加工用レーザ光に重畳させて前記光ファイバの入射端面に入射させる光重畳器と、
前記光ファイバの出射端面より出た前記モニタ光の少なくとも一部を前記加工用レーザ光から分離する光分離器と、
前記光分離器からの光を受光して光電変換により電気信号に変換し、受光量が所定の閾値よりも高いときは第１のモニタ信号を出力し、受光量が前記閾値よりも低いときは第２のモニタ信号を出力する光検出部と、
前記光検出部の出力端子に電気的に直結され、前記モニタ光源が前記モニタ光を生成している期間中に、前記光検出部より前記第１のモニタ信号が出力されている時は前記レーザ発生部の制御を前記制御部に任せ、前記光検出部より前記第２のモニタ信号が出力されている時は前記制御部に優先して強制的に前記レーザ発生部のレーザ出力動作を禁止し、または停止させるインターロック機構と
を有するレーザ加工装置。
【請求項１４】
前記モニタ光のビーム径を所望の口径に制限するために前記光分離器と前記光検出部との間に配置されるアパーチャを有する請求項１２または請求項１３に記載のレーザ加工装置。
【請求項１５】
前記アパーチャが、前記光ファイバのコア径と略同一の口径を有する、請求項１４に記載のレーザ加工装置。
【請求項１６】
前記アパーチャが、前記光ファイバのコア径よりも小さな口径を有する、請求項１４に記載のレーザ加工装置。
【請求項１７】
前記光分離器により分離された光の光強度を減衰させるために前記光分離器と前記光検出部との間に配置される光減衰器を有する請求項１４〜１６のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項１８】
前記光検出部は、光電変換によって前記第１のモニタ信号を出力できる受光量の下限付近に前記閾値を有する、請求項１２〜１７のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項１９】
前記インターロック機構が、前記光検出部の出力端子に接続された入力回路と、前記レーザ発生部の電源に接続された第１の出力回路とを有する第１のリレーを含む、請求項１２〜１８のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項２０】
前記レーザ発生部のレーザ光路上に光学シャッタが設けられ、
前記インターロック機構が、前記光学シャッタの駆動部に接続された第２の出力回路とを有する第２のリレーを含む、請求項１９に記載のレーザ加工装置。
【請求項２１】
前記リレーが、前記入力回路に設けられた電磁コイルと、前記出力回路に設けられた接点部とを有する電磁リレーからなる、請求項１９または請求項２０に記載のレーザ加工装置。
【請求項２２】
主電源スイッチがオンになっている期間中に、所定の電源電圧が前記モニタ光源および前記インターロック機構に同時に供給される、請求項１２〜２１のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１８８３６８（Ｐ２０１０−１８８３６８Ａ）
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−３３８１１（Ｐ２００９−３３８１１）
【出願日】平成２１年２月１７日（２００９．２．１７）
【出願人】（０００１６１３６７）ミヤチテクノス株式会社 (103)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月１７日（２００９．２．１７）
【出願人】（０００１６１３６７）ミヤチテクノス株式会社 (103)
【Ｆターム（参考）】
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