[发明专利]激光振荡器内出射镜的老化状态测定方法以及激光加工装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种对激光振荡器内的部分反射镜的老化状态进行测定的测定方法以及激光加工装置。

背景技术

由激光振荡器起振的激光束，由于指向性·聚光性优越，所以容易利用透镜或反射镜聚光为微小的光点，可以得到高能量密度。因此，近年来，激光振荡器较多地用于切断·开孔·焊接·热处理等加工领域。

激光振荡器通常由1枚配置在激光束射出侧的部分反射镜(下面称为出射镜)、和除此之外的1枚或多枚全反射镜构成，采用使激光束在反射镜之间多重反射而进行放大振荡的原理。在长时间使用该激光振荡器的情况下，由于位于激光振荡器内的反射镜的涂层老化，或反射镜材料自身的老化，导致产生反射镜吸收激光束，在反射镜内部产生不均匀的温度分布。由于不均匀的温度分布产生不均匀的折射率分布，使激光束特性变化或产生激光束的波束功率降低，所以为了维持加工品质，需要对位于激光振荡器内的反射镜进行定期的清理·更换，即所谓维护。特别地，对于出射镜，与其以外的全反射镜相比，由于透过激光束，所以容易发生激光束的吸收，且难以从背面进行冷却，只能从侧面进行冷却，因此，容易在反射镜内部产生不均匀的温度分布。

因此，在现有技术中，为了维持加工品质，以根据经验得到的基准时间为参考值，实施位于激光振荡器内的出射镜的维护，而不对反射镜的老化状态进行测定。

发明内容

在上述维护的情况下，存在下述问题，即，没有考虑到根据激光束吸收率等光学部件的初始特性值的个体差异·使用环境·使用条件等而产生的反射镜老化状态的个体差异。在反射镜老化比作为维护的参考值的基准时间更早发生的情况下，由于在维护前发生加工品质降低，所以导致中止生产，实施紧急维护这一情况。维护需要时间，进而在进行更换部件或作业的维修人员的部署发生延误的情况下，生产中止的期间变长，对生产线造成较大的影响。在反射镜老化比作为维护的参考值的基准时间更晚发生的情况下，由于无论加工品质是否良好都实施维护，从而产生反射镜可使用时间的浪费，使维护费用增加。

另外，为了避免上述紧急维护或维护费用增加这样的问题点，当前存在使用下述激光装置的情况，该激光装置利用光束轮廓检测器对激光束直径进行检测，根据该直径相对于运行时间的变化量，定量地测定出射镜的老化状态(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开平7-245437号公报

但是，在上述现有的激光装置的情况下，为了检测激光束直径，需要所谓光束轮廓检测器这样的高价的测定器，系统成本增加。另外，由于通过与初始状态下的激光束直径进行比较，而测定出射镜的老化状态，所以在初始状态下出射镜存在老化等初始异常时，无法在该时刻发现异常。另外，在由于如位于激光振荡器内的激光气体等激光介质老化那样除了出射镜老化以外的原因，导致激光束直径变化的情况下，无法将出射镜与除此之外的原因进行区分。

本发明就是为了解决上述课题而提出的，其第1目的是得到一种激光加工装置，其可以通过廉价且简单的结构测定出射镜的老化状态。第2目的是得到一种激光加工装置，其不与初始状态下的激光束直径进行比较，可以定量地评价出射镜的老化状态的测定及初始状态下的出射镜的异常。

本发明所涉及的评价装置由下述部分构成：波束功率测定传感器，其测定从激光振荡器射出的激光束的波束功率；孔径部，其位于激光振荡器和波束功率测定传感器之间，用于仅使激光束的中心部分透过；以及控制装置，其通过在激光振荡器处于规定的热负荷状态下的波束功率测定传感器的测定值，将出射镜的老化状态数值化，该评价装置利用起振形成高波束功率的激光束而使出射镜处于高热负荷状态，通过测定从孔径部透过的激光束的波束功率，由此，进行出射镜的老化状态的评价。

发明的效果

本发明通过使激光振荡器的热负荷状态变化，并测定透过孔径部的激光束的波束功率，从而可以以廉价且简单的结构，定量地评价出射镜的老化状态。通过利用本发明中的测定方法定期地测定出射镜的老化状态，可以事前防止加工品质降低。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的激光加工装置的结构图。

图2是表示本发明的实施方式1的激光加工装置的其他的结构图。

图3是表示对于没有老化的出射镜，在使脉冲频率变化时的激光束的波束功率的测定结果的曲线图。

图4是表示对于运行时间为4000小时的出射镜，在使脉冲频率变化时的激光束的波束功率的测定结果的曲线图。

图5是表示出射镜老化状态较轻的情况和较重的情况下的各激光束的传送状态的示意图。