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JP3746554B2 - Laser processing apparatus and laser processing method using the same - Google Patents

Laser processing apparatus and laser processing method using the same Download PDF

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JP3746554B2
JP3746554B2 JP02026096A JP2026096A JP3746554B2 JP 3746554 B2 JP3746554 B2 JP 3746554B2 JP 02026096 A JP02026096 A JP 02026096A JP 2026096 A JP2026096 A JP 2026096A JP 3746554 B2 JP3746554 B2 JP 3746554B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
processing
laser
workpiece
optical fiber
light
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP02026096A
Other languages
Japanese (ja)
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JPH09216086A (en
Inventor
智晶 鳥谷
孝司 妻沼
潔 岡
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Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
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Publication date
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は光ファイバを用いたレーザ加工装置に係り、配管内など直接目視できない部位に対しても、加工状態を観察しながらレーザ加工を行なうことができるようにしたレーザ加工装置およびレーザ加工方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、レーザ光を非接触の工具として各種材料の加工に利用することが行なわれている。そして、レーザ光エネルギーを被加工物へ伝送する光学系として光ファイバを用いたレーザ加工装置が開発されたことにより、レーザ加工の適用可能な範囲が一段と広がり、比較的小径の配管内でのレーザ加工も可能となった。
例えば光ファイバを用いたレーザ加工装置により溶接や切断加工を行なう場合には、レーザから発振された加工用レーザ光を光ファイバで導光し、集光光学系を用いて被加工物上にレーザ光を集光することによって各種のレーザ加工を行なうことができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、加工位置の把握や加工後の加工状態の確認、検査等は、通常、目視により行なわれる。
しかしながら加工位置が配管内である場合等、加工位置を目視することが不可能な場合には、レーザ加工装置とは別にファイバスコープ等の加工位置を観察するための装置が必要であった。そしてレーザ加工装置とファイバスコープとを同時に配管内等に挿入することによって、加工位置、すなわちレーザ光を照射する位置を正確に把握したり、加工状態を観察しながら加工することができるが、配管等の内径が小さいと、レーザ加工装置とファイバスコープとを同時に挿入できないという不都合があった。
【0004】
配管内等にレーザ加工装置とファイバスコープとを同時に挿入できなければ、加工状態を観察しながら加工することは不可能であり、加工位置を正確に把握するのも困難であった。さらに加工後の検査においては、加工終了後にレーザ加工装置を一端配管内から取り出した後、これに代えてファイバスコープを挿入しなければならないので、加工位置を確認するのが困難であり、作業効率が非常に悪くなるという不都合があった。
【0005】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、加工位置が配管内など目視できない部位にあっても、レーザ加工と同時に加工位置を観察できるようにしたレーザ加工装置およびレーザ加工方法の提供を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために本発明の請求項1記載のレーザ加工装置は、加工用レーザ光伝送用の大口径ファイバの周囲に多数の画像伝送用ファイバが集束されて一体化されている複合型光ファイバと、加工用レーザ光を前記複合型光ファイバに入射する入射部と、複合型光ファイバにより伝送された加工用レーザ光を被加工物に向けて出射する出射部と、被加工物から発光する可視光を前記入射部で分岐し、この可視光を観察する観察部を備えてなり、前記画像伝送用ファイバは、多数の島状のコアと、これらの周囲に連続して形成された海状のクラッドからなる海島構造をなしていることを特徴とするものである。
好ましくは、前記大口径ファイバおよび画像伝送用ファイバのコアが純粋シリカで形成される。
【0007】
また本発明のレーザ加工方法は、請求項1記載の複合型光ファイバで可視ガイド光を伝送してこれを被加工物に照射し、被加工物からの反射光を観察しつつ前記出射部と被加工物との距離を微調整して合焦操作を行なった後、前記複合型光ファイバで加工用レーザ光を伝送してこれを被加工物に照射し、被加工物を加工することを特徴とするものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。図1は本発明のレーザ加工装置の一実施例を示した概略構成図である。図中符号1は被加工物である。
本実施例のレーザ加工装置は、複合型光ファイバ10、図示しないレーザ光発振装置と入射レンズ部3を備えた入射部、出射レンズ部(出射部)5、および観察部20とから概略構成されている。
本実施例においてレーザ光発振装置は、被加工物1に対して切断や溶接等の加工を行なうことができる高エネルギーのレーザ光(加工用レーザ光)を出力するもので、YAGレーザが好適に用いられる。
【0009】
図2は複合型光ファイバ10の一例を示す断面図である。図中符号13は大口径ファイバである。
本発明における大口径ファイバとは、クラッドの影響をほとんど受けることなく光パワーを伝送できるコア径を有する光ファイバをいう。
本実施例の大口径ファイバ13は、純粋シリカからなるコア11と、フッ素および/またはボロンを添加したシリカからなるクラッド12とからなっている。コア11の径は600〜800μm、クラッド12の径は800〜1000μm程度で、開口数(NA)は0.2程度に好ましく形成される。
【0010】
大口径ファイバ13の周囲には、多数の画像伝送用ファイバ14が集束されている。また、これら多数の画像伝送用ファイバ14は一体化されており、多数の島状のコア15と、これらの周囲に連続して形成された海状のクラッドからなる海島構造をなしている。コア15は純粋シリカからなり、クラッドはフッ素および/またはボロンを添加したシリカからなり、コア15の径(画素径)は9〜10μm程度に好ましく形成される。また集束される画像伝送用ファイバ14の数(画素数)は少ないと解像度が悪く、多いと複合型光ファイバ10が太径になってしまうので、3000〜10000本程度とするのが好ましい。
【0011】
本実施例における複合型光ファイバ10は、石英ジャケット管16の中心に大口径ファイバ13のロッドを配し、その周囲に画像伝送用ファイバ14となる光ファイバをつめてプリフォームを形成し、このプリフォームを紡糸することによって製造されたものである。
石英ジャケット管16は純粋シリカからなり、その大きさは画素数に応じて適宜設定される。
また石英ジャケット管16の周上には、樹脂被覆層17が形成されている。樹脂被覆層17はUV樹脂を好適に用いて形成され、厚さは100〜200μm程度に好ましく形成される。樹脂被覆層17は上記プリフォームの紡糸に引続いて好ましく形成することができる。
このような構成の複合型光ファイバ10の太さや長さは用途等に応じて適宜設定することができるが、例えば外径が1.6〜1.8mm、長さが6〜20m程度に好ましく形成することができる。
【0012】
入射レンズ部3は、YAGレーザ光発振装置(図示せず)から発振される加工用レーザ光(赤外線)を、複合型光ファイバ10の一端側10aの端面に集光して入射させるように構成されている。
また出射レンズ部5は、複合型光ファイバ10の他端側10bの端面から出射された加工用レーザ光を、被加工物1上に集光して照射するように構成されている。
【0013】
観察部20は、波長フィルタ21、赤外線カットフィルタ22、撮像レンズ23、撮像装置24、およびテレビモニタ25から概略構成されている。
波長フィルタ21は赤外線を透過し、かつ可視光を一部透過し一部反射するように構成されたものである。波長フィルタ21は、レーザ光発振装置と入射レンズ部3との間に配され、加工用レーザ光および後述の可視ガイド光を透過させるとともに、加工用レーザ光と同一光軸上を加工用レーザ光と逆向きに伝送されてきた可視光を、入射レンズ部3透過後に反射して、加工用レーザ光の光路とは別の光路に分岐するようになっている。この波長フィルタ21は、例えば誘電体多層膜フィルタを好適に用いて構成することができる。
【0014】
赤外線カットフィルタ22は、波長フィルタ21で分岐された可視光を透過させ、かつ赤外線をカットするように構成されており、誘電体多層膜フィルタを好適に用いて構成することができる。
撮像レンズ23は赤外線カットフィルタ22を透過した可視光を撮像装置24の受光面に集光し結像するように構成されている。
撮像装置24は、受光面に結像された光パターンの輝度分布を電気信号(画像信号)として出力するもので、例えばCCDカメラが好適に用いられる。このようにして撮像装置24によって撮像された画像情報はテレビモニタ25に送られて、画像として表示されるようになっている。
【0015】
このように構成されたレーザ加工装置にあっては、YAGレーザ光発振装置から発振された加工用レーザ光が波長フィルタ21を透過した後、入射レンズ部3によって、複合型光ファイバ10の一端側10aの端面に集光され、入射される。そして複合型光ファイバ10の大口径ファイバ13によって伝送され、複合型光ファイバ10の他端側10bから出射された後、出射レンズ部5によって被加工物1上に集光される。このようにして高エネルギーの加工用レーザ光が被加工物1に照射されると被加工物1は溶融したり蒸発したりするので、これにより被加工物1に所望の加工を施すことができ、それと同時に被加工物1が加熱されて可視光が発光する。
【0016】
この可視光は、出射レンズ部5によって複合型光ファイバ10の他端側10bの端面に集光され、複合型光ファイバ10の画像伝送用ファイバ14によって伝送された後、複合型光ファイバ10の一端側10aから出射される。そして、入射レンズ部3によって平行光とされた後、波長フィルタ21によって反射されてレーザ光の光路とは別の光路へ分岐される。分岐された可視光は赤外線カットフィルタ22を透過した後、撮像レンズ23によって撮像装置24の受光面に結像される。ここで結像される画像は、被加工物1の加工位置付近の画像であり、撮像装置によって撮像され、テレビモニタ25に表示される。
【0017】
次に、本実施例のレーザ加工装置を用いたレーザ加工方法の実施例について説明する。
まず、レーザ加工装置の出射レンズ部5を被加工物1の加工位置近傍に配し、加工用レーザ光が加工位置に向けて出射されるようにレーザ加工装置をセットする。
そして必要に応じて、レーザ加工に先立って、撮像装置24で撮像される加工位置付近の画像が鮮明なものとなるように、被加工物1と出射レンズ部5との距離を微調整して合焦操作を行なう。すなわち、適宜の光源から可視光の波長範囲であって被加工物1に照射しても被加工物1が加工されない程度に弱いレーザ光を発振させ、これを可視ガイド光として波長フィルタ21および入射レンズ部3を介して複合型光ファイバ10に入射させる。この可視ガイド光は複合型光ファイバ10の画像伝送用ファイバ14によって伝送され被加工物1に照射される。そして被加工物1からの反射光によって加工位置付近の画像が得られるので、これをテレビモニタ25で観察しながら、レーザ加工装置自身、少なくとも出射レンズ部5および複合型光ファイバ部10を手元から前進後退させるなどして、焦点が合った状態の画像が得られるように出射レンズ部5と被加工物1との距離を決める。
【0018】
このようにして焦点を合わせたら、加工位置を確認し、可視ガイド光の照射を止め、これに代って加工用レーザ光を発振させ、波長フィルタ21を介して複合型光ファイバ10に入射させる。
加工用レーザ光は、上述したように複合型光ファイバ10の大口径ファイバ13によって伝送され、出射レンズ部5から被加工物1に向けて出射されるので、これによって被加工物1に対して所望の加工を施すことができる。このとき上述したように、テレビモニタ25には被加工物1から発光する可視光によって得られる加工位置付近の画像が表示されるので、これを観察しながら加工を行なうことができる。
そして被加工物1の表面状態が所望の加工状態に達したらレーザ光の発振を止め、加工を終了する。
この後、さらに加工状態の確認が必要な場合には、上記の合焦操作と同様に可視ガイド光を複合型光ファイバ10に入射させて加工位置の画像を得、これを観察することにより、加工状態を確認することができる。
【0019】
このように本実施例のレーザ加工装置によれば、加工用レーザ光を伝送する大口径ファイバ13と、加工位置の画像情報を伝送する画像伝送用ファイバ14とが一体化された細径のファイバ状となっているので、加工位置が配管内など目視できない部位であっても、配管等の内径が、複合型光ファイバ10および出射レンズ部5が挿入可能な大きさであれば、加工用レーザ光照射と同時に加工位置の画像を得ることができる。したがって、この画像により加工状態を観察しながらレーザ加工を行なうことができる。
また、本実施例のレーザ加工装置は複合型光ファイバ10を構成している大口径ファイバ13および画像伝送用ファイバ14のコアが、いずれも純粋シリカで形成されているので耐放射線性に優れており、放射線雰囲気下でのレーザ加工にも好適に使用することができる。
【0020】
本実施例のレーザ加工方法によれば、レーザ光による加工に先立って、複合型光ファイバ10に可視ガイド光を入射させることにより、被加工物からの反射光により加工位置の画像を得、これを観察しながら出射レンズ部5と被加工物1との距離を微調整して画像の焦点を合わせることができるので、簡便に、しかも確実に、焦点が合った状態の画像を得ることができる。また可視ガイド光の光源を用意するだけで、合焦操作のための部材をレーザ加工装置に新たに設けなくて済むので、装置の小型化、軽量化、部品点数の削減、コストダウン、組立工程の簡略化等の点で有利である。
【0021】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項1記載のレーザ加工装置は、加工用レーザ光伝送用の大口径ファイバの周囲に多数の画像伝送用ファイバが集束されて一体化されている複合型光ファイバと、加工用レーザ光を前記複合型光ファイバに入射する入射部と、複合型光ファイバにより伝送された加工用レーザ光を被加工物に向けて出射する出射部と、被加工物から発光する可視光を前記入射部で分岐し、この可視光を観察する観察部を備えてなることを特徴とするものである。
したがって、加工位置が配管内など目視できない部位であっても、配管等に複合型光ファイバおよび出射部を挿入して、レーザ照射と同時に加工位置の画像を得ることができるので、加工状態を観察しながらレーザ加工を行なうことができる。
また大口径ファイバおよび画像伝送用ファイバのコアが純粋シリカで形成されているレーザ加工装置は耐放射線性に優れるので、放射線雰囲気下でのレーザ加工にも好適に使用することができる。
【0022】
本発明のレーザ加工方法は、請求項1記載の複合型光ファイバで可視ガイド光を伝送してこれを被加工物に照射し、被加工物からの反射光を観察しつつ出射部と被加工物との距離を微調整して合焦操作を行なった後、前記複合型光ファイバで加工用レーザ光を伝送してこれを被加工物に照射し、被加工物を加工することを特徴とするものである。
したがって簡便に、しかも確実に焦点が合った状態の画像を得ることができる。また可視ガイド光の光源を用意するだけで、合焦操作のための部材をレーザ加工装置に新たに設けなくて済むので、装置の小型化、軽量化、部品点数の削減、コストダウン、組立工程の簡略化等の点で有利である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のレーザ加工装置の一実施例を示した概略構成図である。
【図2】 本発明のレーザ加工装置に好適に用いられる複合型光ファイバの例を示した断面図である。
【符号の説明】
1…被加工物、3…入射レンズ部、5…出射レンズ部(出射部)、
10…複合型光ファイバ、13…大口径ファイバ、
14…画像伝送用ファイバ、20…観察部。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a laser processing apparatus using an optical fiber, and more particularly to a laser processing apparatus and a laser processing method capable of performing laser processing while observing a processing state even on a part that cannot be directly visually observed, such as in a pipe. .
[0002]
[Prior art]
Conventionally, laser light has been used as a non-contact tool for processing various materials. As a result of the development of laser processing equipment using optical fibers as an optical system for transmitting laser light energy to the workpiece, the applicable range of laser processing has further expanded, and lasers in relatively small diameter pipes can be used. Processing is also possible.
For example, when welding or cutting is performed by a laser processing apparatus using an optical fiber, the processing laser light oscillated from the laser is guided by the optical fiber, and the laser is applied to the workpiece using a condensing optical system. Various laser processing can be performed by condensing the light.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, grasping of a processing position, confirmation of a processing state after processing, inspection, and the like are usually performed visually.
However, when it is impossible to visually check the processing position, for example, when the processing position is in a pipe, a device for observing the processing position such as a fiber scope is required in addition to the laser processing device. And by inserting the laser processing device and the fiberscope into the pipe at the same time, it is possible to accurately grasp the processing position, that is, the position to irradiate the laser beam, or to process while observing the processing state. If the inner diameter is small, the laser processing apparatus and the fiberscope cannot be inserted at the same time.
[0004]
If the laser processing device and the fiberscope cannot be inserted into the pipe or the like at the same time, it is impossible to perform processing while observing the processing state, and it is difficult to accurately grasp the processing position. Furthermore, in the post-processing inspection, it is difficult to confirm the processing position because it is necessary to insert the fiberscope instead of the laser processing device after removing the laser processing device from the pipe after the processing is completed. There was an inconvenience that became very bad.
[0005]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a laser processing apparatus and a laser processing method capable of observing a processing position at the same time as laser processing even when the processing position is in an invisible part such as a pipe. And
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, a laser processing apparatus according to claim 1 of the present invention is a composite type in which a large number of image transmission fibers are converged and integrated around a large diameter fiber for processing laser light transmission. From an optical fiber, an incident part that makes processing laser light incident on the composite optical fiber, an output part that emits processing laser light transmitted by the composite optical fiber toward the work piece, and a work piece splits the light emitting visible light in the incident portion, Ri Na includes an observation unit for observing the visible light, wherein the image transmission fiber has a large number of island-shaped core, are formed continuously around them had no sea-island structure composed of sea-like cladding is characterized in Rukoto.
Preferably, the cores of the large diameter fiber and the image transmission fiber are made of pure silica.
[0007]
Further, the laser processing method of the present invention transmits visible guide light through the composite optical fiber according to claim 1 and irradiates the workpiece with the visible guide light, and observes the reflected light from the workpiece and After finely adjusting the distance to the workpiece and performing the focusing operation, the machining laser beam is transmitted through the composite optical fiber and irradiated on the workpiece to process the workpiece. It is a feature.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention will be described in detail below. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a laser processing apparatus of the present invention. Reference numeral 1 in the figure denotes a workpiece.
The laser processing apparatus of the present embodiment is roughly constituted by a composite optical fiber 10, an incident part provided with a laser light oscillation device (not shown) and an incident lens part 3, an exit lens part (exit part) 5, and an observation part 20. ing.
In this embodiment, the laser beam oscillator outputs a high-energy laser beam (processing laser beam) that can perform processing such as cutting and welding on the workpiece 1, and a YAG laser is preferable. Used.
[0009]
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the composite optical fiber 10. Reference numeral 13 in the figure denotes a large diameter fiber.
The large-diameter fiber in the present invention refers to an optical fiber having a core diameter that can transmit optical power with almost no influence of the cladding.
The large-diameter fiber 13 of this embodiment is composed of a core 11 made of pure silica and a clad 12 made of silica to which fluorine and / or boron is added. Preferably, the core 11 has a diameter of 600 to 800 μm, the cladding 12 has a diameter of about 800 to 1000 μm, and a numerical aperture (NA) of about 0.2.
[0010]
A large number of image transmission fibers 14 are focused around the large-diameter fiber 13. The multiple image transmission fibers 14 are integrated to form a sea-island structure including a large number of island-shaped cores 15 and a sea-shaped clad formed continuously around the cores 15. The core 15 is made of pure silica, the clad is made of silica to which fluorine and / or boron is added, and the diameter of the core 15 (pixel diameter) is preferably about 9 to 10 μm. Further, if the number of image transmission fibers 14 (number of pixels) to be focused is small, the resolution is poor, and if it is large, the composite optical fiber 10 has a large diameter. Therefore, the number is preferably about 3000 to 10,000.
[0011]
The composite optical fiber 10 in this embodiment has a large-diameter fiber 13 rod disposed at the center of a quartz jacket tube 16, and an optical fiber to be an image transmission fiber 14 is formed around the rod to form a preform. It is manufactured by spinning a preform.
The quartz jacket tube 16 is made of pure silica, and the size thereof is appropriately set according to the number of pixels.
A resin coating layer 17 is formed on the circumference of the quartz jacket tube 16. The resin coating layer 17 is preferably formed using a UV resin, and preferably has a thickness of about 100 to 200 μm. The resin coating layer 17 can be preferably formed following the spinning of the preform.
The thickness and length of the composite optical fiber 10 having such a configuration can be set as appropriate according to the application and the like. For example, the outer diameter is preferably 1.6 to 1.8 mm and the length is preferably about 6 to 20 m. Can be formed.
[0012]
The incident lens unit 3 is configured so that processing laser light (infrared rays) oscillated from a YAG laser light oscillation device (not shown) is condensed and incident on the end face of one end side 10 a of the composite optical fiber 10. Has been.
Further, the exit lens unit 5 is configured to collect and irradiate the processing laser light emitted from the end surface of the other end side 10 b of the composite optical fiber 10 on the workpiece 1.
[0013]
The observation unit 20 includes a wavelength filter 21, an infrared cut filter 22, an imaging lens 23, an imaging device 24, and a television monitor 25.
The wavelength filter 21 is configured to transmit infrared rays and partially transmit visible light and partially reflect. The wavelength filter 21 is disposed between the laser light oscillation device and the incident lens unit 3 and transmits the processing laser light and the visible guide light described later, and the processing laser light on the same optical axis as the processing laser light. The visible light transmitted in the opposite direction is reflected after passing through the incident lens unit 3 and branched to an optical path different from the optical path of the processing laser light. The wavelength filter 21 can be configured using, for example, a dielectric multilayer filter.
[0014]
The infrared cut filter 22 is configured to transmit visible light branched by the wavelength filter 21 and cut infrared light, and can be configured using a dielectric multilayer filter suitably.
The imaging lens 23 is configured to focus the visible light that has passed through the infrared cut filter 22 on the light receiving surface of the imaging device 24 to form an image.
The imaging device 24 outputs the luminance distribution of the light pattern imaged on the light receiving surface as an electrical signal (image signal), and for example, a CCD camera is preferably used. The image information captured by the imaging device 24 in this way is sent to the television monitor 25 and displayed as an image.
[0015]
In the laser processing apparatus configured as described above, after the processing laser light oscillated from the YAG laser light oscillation apparatus passes through the wavelength filter 21, one end side of the composite optical fiber 10 is formed by the incident lens unit 3. The light is condensed and incident on the end face of 10a. Then, the light is transmitted through the large-diameter fiber 13 of the composite optical fiber 10, emitted from the other end side 10 b of the composite optical fiber 10, and then condensed on the workpiece 1 by the exit lens unit 5. In this way, when the workpiece 1 is irradiated with the high-energy machining laser beam, the workpiece 1 melts or evaporates, so that the workpiece 1 can be processed as desired. At the same time, the workpiece 1 is heated to emit visible light.
[0016]
This visible light is condensed on the end face of the other end side 10 b of the composite optical fiber 10 by the exit lens unit 5, transmitted by the image transmission fiber 14 of the composite optical fiber 10, and then the composite optical fiber 10. The light is emitted from one end side 10a. Then, after being made parallel light by the incident lens unit 3, it is reflected by the wavelength filter 21 and branched to an optical path different from the optical path of the laser light. The branched visible light passes through the infrared cut filter 22 and is then imaged on the light receiving surface of the imaging device 24 by the imaging lens 23. The image formed here is an image in the vicinity of the processing position of the workpiece 1 and is captured by the imaging device and displayed on the television monitor 25.
[0017]
Next, an embodiment of a laser processing method using the laser processing apparatus of this embodiment will be described.
First, the exit lens portion 5 of the laser processing apparatus is arranged in the vicinity of the processing position of the workpiece 1, and the laser processing apparatus is set so that the processing laser light is emitted toward the processing position.
If necessary, prior to laser processing, the distance between the workpiece 1 and the exit lens unit 5 is finely adjusted so that an image near the processing position picked up by the image pickup device 24 becomes clear. Perform focusing operation. That is, a laser beam that is weak enough to be processed in the wavelength range of visible light from an appropriate light source and is not processed even when the workpiece 1 is irradiated is oscillated, and this is used as the visible guide light to the wavelength filter 21 and the incident light. The light enters the composite optical fiber 10 through the lens unit 3. The visible guide light is transmitted through the image transmission fiber 14 of the composite optical fiber 10 and is irradiated onto the workpiece 1. Then, since an image near the processing position is obtained by the reflected light from the workpiece 1, the laser processing apparatus itself, at least the output lens unit 5 and the composite optical fiber unit 10 are hand-held while observing the image on the television monitor 25. The distance between the exit lens unit 5 and the workpiece 1 is determined so as to obtain an in-focus image by moving forward and backward.
[0018]
After focusing in this manner, the processing position is confirmed, the irradiation of the visible guide light is stopped, and instead, the processing laser light is oscillated and incident on the composite optical fiber 10 via the wavelength filter 21. .
As described above, the processing laser light is transmitted by the large-diameter fiber 13 of the composite optical fiber 10 and is emitted from the exit lens unit 5 toward the workpiece 1, so that the processing laser beam is directed toward the workpiece 1. Desired processing can be performed. At this time, as described above, an image in the vicinity of the processing position obtained by the visible light emitted from the workpiece 1 is displayed on the television monitor 25, so that the processing can be performed while observing the image.
When the surface state of the workpiece 1 reaches a desired processing state, the oscillation of the laser beam is stopped and the processing ends.
After this, if further confirmation of the processing state is required, the visible guide light is incident on the composite optical fiber 10 in the same manner as the above focusing operation to obtain an image of the processing position, and by observing this, The processing state can be confirmed.
[0019]
As described above, according to the laser processing apparatus of the present embodiment, a small-diameter fiber in which the large-diameter fiber 13 that transmits the processing laser light and the image transmission fiber 14 that transmits the image information of the processing position are integrated. Therefore, even if the processing position is not visible, such as in the pipe, the processing laser can be used as long as the inner diameter of the pipe or the like is large enough to insert the composite optical fiber 10 and the exit lens portion 5. An image of the processing position can be obtained simultaneously with the light irradiation. Therefore, laser processing can be performed while observing the processing state from this image.
Further, the laser processing apparatus of this embodiment has excellent radiation resistance because the cores of the large-diameter fiber 13 and the image transmission fiber 14 constituting the composite optical fiber 10 are both made of pure silica. And can be suitably used for laser processing in a radiation atmosphere.
[0020]
According to the laser processing method of this embodiment, prior to processing with laser light, the visible light is incident on the composite optical fiber 10 to obtain an image of the processing position by reflected light from the workpiece. Since the image can be focused by finely adjusting the distance between the exit lens unit 5 and the workpiece 1 while observing the image, an image in a focused state can be obtained easily and reliably. . In addition, only by preparing a light source for visible guide light, there is no need to provide a new focus processing member in the laser processing device, so the size and weight of the device, the number of parts, cost reduction, and assembly process can be reduced. This is advantageous in terms of simplification.
[0021]
【The invention's effect】
As described above, the laser processing apparatus according to claim 1 of the present invention is a composite optical fiber in which a large number of image transmission fibers are converged and integrated around a large-diameter fiber for processing laser light transmission. And an incident portion for entering the processing laser light into the composite optical fiber, an emitting portion for emitting the processing laser light transmitted by the composite optical fiber toward the workpiece, and emitting light from the workpiece. Visible light is branched at the incident part, and an observation part for observing the visible light is provided.
Therefore, even if the machining position is not visible, such as in the pipe, the composite optical fiber and the emission part can be inserted into the pipe, etc., and an image of the machining position can be obtained simultaneously with the laser irradiation. Laser processing can be performed.
A laser processing apparatus in which the core of the large-diameter fiber and the image transmission fiber is made of pure silica is excellent in radiation resistance, and can be suitably used for laser processing in a radiation atmosphere.
[0022]
The laser processing method of the present invention transmits the visible guide light by the composite optical fiber according to claim 1 and irradiates the workpiece with the visible guide light, and observes the reflected light from the workpiece and the emitting portion and the workpiece. After finely adjusting the distance to the object and performing a focusing operation, the laser beam for processing is transmitted through the composite optical fiber, and the object is irradiated with the laser beam, thereby processing the object To do.
Therefore, an image in a focused state can be obtained simply and reliably. In addition, only by preparing a light source for visible guide light, there is no need to provide a new focus processing member in the laser processing device, so the size and weight of the device, the number of parts, cost reduction, and assembly process can be reduced. This is advantageous in terms of simplification.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a laser processing apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a composite optical fiber that is preferably used in the laser processing apparatus of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Workpiece, 3 ... Incident lens part, 5 ... Outgoing lens part (outgoing part),
10 ... composite optical fiber, 13 ... large diameter fiber,
14 ... Fiber for image transmission, 20 ... Observation part.

Claims (3)

加工用レーザ光伝送用の大口径ファイバの周囲に多数の画像伝送用ファイバが集束され一体化されている複合型光ファイバと、
加工用レーザ光を前記複合型光ファイバに入射する入射部と、
複合型光ファイバにより伝送された加工用レーザ光を被加工物に向けて出射する出射部と、
被加工物から発光する可視光を前記入射部で分岐し、この可視光を観察する観察部を備えてなり、
前記画像伝送用ファイバは、多数の島状のコアと、これらの周囲に連続して形成された海状のクラッドからなる海島構造をなしていることを特徴とするレーザ加工装置。
A composite optical fiber in which a large number of image transmission fibers are focused and integrated around a large-diameter fiber for processing laser light transmission;
An incident portion for injecting a processing laser beam into the composite optical fiber;
An emission unit for emitting the processing laser beam transmitted by the composite optical fiber toward the workpiece;
The visible light emitting from the workpiece branched at the incident portion, Ri Na includes an observation unit for observing the visible light,
The image transmission fiber comprises a plurality of island-like core, these laser processing apparatus characterized that you have no sea-island structure composed of a continuous sea shape formed by cladding the periphery.
前記大口径ファイバおよび画像伝送用ファイバのコアが純粋シリカで形成されていることを特徴とする請求項1記載のレーザ加工装置。  2. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the core of the large-diameter fiber and the image transmission fiber is made of pure silica. 請求項1記載の複合型光ファイバで可視ガイド光を伝送してこれを被加工物に照射し、被加工物からの反射光を観察しつつ前記出射部と被加工物との距離を微調整して合焦操作を行った後、前記複合型光ファイバで加工用レーザ光を伝送してこれを被加工物に照射し、被加工物を加工することを特徴とする請求項1記載のレーザ加工装置を用いたレーザ加工方法。  The visible light is transmitted through the composite optical fiber according to claim 1 and irradiated onto the workpiece, and the distance between the emitting portion and the workpiece is finely adjusted while observing the reflected light from the workpiece. 2. The laser according to claim 1, wherein after the focusing operation is performed, a laser beam for processing is transmitted through the composite optical fiber, and the workpiece is irradiated with the laser beam for processing, thereby processing the workpiece. Laser processing method using a processing apparatus.
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