JP6432727B2 - レーザパワー遠隔測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザヘッドから照射されるレーザ光のレーザパワーを遠隔測定するのに用いられるレーザパワー遠隔測定装置に関するものである。

高い放射性雰囲気で切断作業に用いられるレーザヘッドは、使用を重ねるうちに放射線の影響を受けて劣化してしまい、レーザパワーが低下する。
このようにレーザパワーが低下したレーザヘッドは交換しなくてはならないが、その交換するタイミングを計るべく、レーザパワーを測定する必要がある。

レーザヘッドから照射されるレーザ光のレーザパワーの測定は、通常、主軸台にレーザヘッドを固定すると共に、主軸台の下方で水平面内の２軸方向に移動するテーブルに受光体を取り付け、テーブルとともに受光体を移動させて、レーザヘッドから照射されるレーザ光の照射位置を受光体側の最適受光点に合わせてから行われる（例えば、特許文献１参照。）。

特開2007-083285号

ところが、高い放射性雰囲気で用いられるレーザヘッドは、放射線量が高くなっているので、レーザヘッドを高い放射性雰囲気の外に出してレーザパワーの測定を行うのは好ましくなく、マニピュレータを用いた遠隔操作によって、高い放射性雰囲気にレーザヘッドを留めたままレーザパワーの測定を行う技術の構築が急務であり、これを解決することが従来の課題となっていた。

本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、マニピュレータを用いた遠隔操作によって、簡単且つ確実にレーザ光のレーザパワーを測定することが可能なレーザパワー遠隔測定装置を提供することを目的としている。

本発明の第１の態様は、レーザヘッドから照射されるレーザ光のレーザパワーを遠隔測定する装置であって、台座と、前記台座に設けられて前記レーザヘッドが設置されるヘッド設置部と、前記台座に設けられて前記レーザヘッドから照射されるレーザ光を受けてレーザパワーを測定する受光体を有するレーザ受光部を備え、前記ヘッド設置部には設置部側係止手段が設けられ、前記台座には台座側係止手段が設けられ、前記ヘッド設置部は前記台座に対して前記設置部側係止手段を前記台座側係止手段に係止することで水平方向に位置決めされた状態で固定されると共にマニピュレータにより上下方向に移動させることで遠隔着脱され、前記ヘッド設置部には、前記台座に対して水平方向に位置決めされた状態で固定された該ヘッド設置部に前記レーザヘッドが設置されているのを検出するヘッド検出手段が設けられ、前記レーザ受光部には、前記ヘッド設置部に設置された前記レーザヘッドから照射されるレーザ光に対する前記受光体に設定された最適受光点の位置合わせが行われるスライド機構が設けられ、前記レーザ受光部の前記受光体には受光体側係止手段が設けられ、前記スライド機構には機構側係止手段が設けられ、前記レーザ受光部の前記受光体は前記スライド機構に対して前記受光体側係止手段に前記機構側係止手段を係止することで水平方向に位置決めされた状態で固定されると共に前記マニピュレータにより上下方向に移動させることで遠隔着脱される構成としている。

本発明の第２の態様は、前記レーザヘッドに装着されるアタッチメントを備え、前記レーザヘッドは、前記アタッチメントを介して前記ヘッド設置部に設置される構成としている。

本発明の第３の態様は、前記ヘッド設置部の前記ヘッド検出手段に電源を供給するヘッド用レセプタクルと、前記レーザ受光部の前記受光体に電源を供給する受光体用レセプタクルを備え、前記ヘッド用レセプタクル及び前記受光体用レセプタクルにはレセプタクル側係止手段がそれぞれ設けられ、前記台座にはヘッド用レセプタクル係止手段及び受光体用レセプタクル係止手段が設けられ、前記ヘッド用レセプタクル及び前記受光体用レセプタクルは、前記台座に対して各々の前記レセプタクル側係止手段を前記ヘッド用レセプタクル係止手段及び前記受光体用レセプタクル係止手段にそれぞれ係止することで水平方向に位置決めされ、前記台座に対して水平方向に位置決めされた該ヘッド用レセプタクル及び前記受光体用レセプタクルに対してはプラグが前記マニピュレータによりそれぞれ遠隔着脱される構成としている。

本発明に係るレーザパワー遠隔測定装置において、レーザ受光部の受光体には、レーザ光を受けて信号を出力するフォトダイオードセンサやサーマルセンサが用いられ、レーザ光の特性や用途に対応したものを採用することができる。
また、本発明に係るレーザパワー遠隔測定装置において、ヘッド検出手段には、リミットスイッチや赤外線センサ等のセンサを用いることができる。
さらに、本発明に係るレーザパワー遠隔測定装置において、スライド機構には、受光体をＸ方向及びＹ方向の２方向に移動させる機構や、受光体をＸＹ平面内で渦巻状に移動させる機構を採用することができる。

本発明に係るレーザパワー遠隔測定装置において、まず、マニピュレータによりレーザヘッドをヘッド設置部に対してセットする。

このとき、レーザヘッドがヘッド設置部にレーザパワーの測定に適した姿勢でセットされていると、この状態をヘッド検出手段が検出するので、レーザヘッドがヘッド設置部に正しくセットされていることを遠隔で確認し得ることとなる。

次いで、レーザヘッドを作動させて、レーザ受光部の受光体に対するレーザ光の照射を実行する。このレーザ光の照射中に、マニピュレータによりスライド機構を操作して、レーザ受光部の受光体からの出力信号が最も大きくなるポイントを見つけ出す。すなわち、レーザ光に対する受光体の最適受光点の位置合わせを行うと、レーザヘッドから照射されるレーザ光のレーザ受光部に対する正確な入光調整が成されることとなる。

そして、このレーザ光のレーザ受光部に対する正確な入光調整が成された状態でレーザパワーの測定を行うと、レーザパワーを簡単且つ確実に測定し得ることとなる。

また、本発明に係るレーザパワー遠隔測定装置において、レーザヘッドにアタッチメントを装着したうえで、このアタッチメントを介してレーザヘッドをヘッド設置部に設置するように成すと、汎用性の向上が図られることとなる。

さらに、本発明に係るレーザパワー遠隔測定装置において、ヘッド設置部が台座に対してヘッド用ピンにより位置決めされてマニピュレータにより遠隔着脱され、一方、レーザ受光部の受光体もスライド機構に対して受光体用ピンにより位置決めされてマニピュレータにより遠隔着脱されるようにすると、ヘッド設置部及び受光体の交換が遠隔操作により成されることとなる。

さらにまた、本発明に係るレーザパワー遠隔測定装置において、ヘッド設置部のヘッド検出手段及びレーザ受光部の受光体のそれぞれに電源を供給するレセプタクルを備え、このレセプタクルが台座に対してレセプタクル用ピンにより位置決めされるようにすると、このレセプタクルに対するプラグの着脱もマニピュレータを用いた遠隔操作により成されることとなる。

本発明によれば、マニピュレータを用いた遠隔操作によって、レーザヘッドから照射されるレーザ光のレーザパワーを簡単且つ確実に測定することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。

本発明の一実施例に係るレーザパワー遠隔測定装置の側面説明図である。 図１のレーザパワー遠隔測定装置の正面説明図である。 図１に示したレーザパワー遠隔測定装置のヘッド設置部の拡大斜視説明図である。 図１に示したレーザパワー遠隔測定装置のレーザ受光部の拡大斜視説明図である。

以下、本発明を図面に基づいて説明する。
図１〜図４は、本発明の一実施例に係るレーザパワー遠隔測定装置を示している。

図１及び図２に示すように、このレーザパワー遠隔測定装置１は、レーザヘッドＬＨから照射されるレーザ光Ｌのレーザパワーを遠隔測定する装置であって、基礎Ｅ上に設置される台座２と、この台座２の上部テーブル２１に設けられて図示しないマニピュレータによりレーザヘッドＬＨがレーザパワーの測定に適した姿勢で設置されるヘッド設置部３と、台座２の下部テーブル２２に設けられてレーザヘッドＬＨから照射されるレーザ光Ｌを受けてレーザパワーを測定するレーザ受光部４と、レーザヘッドＬＨ側に装着されるアタッチメント５を備えている。

ヘッド設置部３は、台座２の上部テーブル２１上に配置されるスタンド３１と、このスタンド３１の立壁３１ａに固定されたヘッド受け本体３２と、ヘッド検出手段としてのリミットスイッチ３３を具備している。

ヘッド受け本体３２は、図３にも示すように、上方からアプローチするアタッチメント５の被検出部５ａを案内するガイド面３２ａと、アタッチメント５に設けた水平ピン５ｂ，５ｂを受けるアーム３２ｂ，３２ｂと、これらのアーム３２ｂ，３２ｂにアタッチメント５の水平ピン５ｂ，５ｂを支持させた状態で被検出部５ａが入り込む収容孔３２ｃを具備している。

リミットスイッチ３３は、ヘッド受け本体３２の収容孔３２ｃに入り込んだ状態のアタッチメント５における被検出部５ａの先端５ｃと対向するようにして、スタンド３１の立壁３１ａに取り付けられており、このリミットスイッチ３３がヘッド受け本体３２の収容孔３２ｃに入り込んだ被検出部５ａの先端５ｃを検出することで、ヘッド設置部３に対してレーザヘッドＬＨがレーザパワーの測定に適した姿勢で設置されていることを遠隔で認識できるようになっている。

一方、レーザ受光部４は、図４にも示すように、受光体４１と、この受光体４１を載せたスライド板４２を水平面内で移動させるスライド機構４３を具備している。このスライド機構４３は、詳細は省略するがボールねじを用いたものであり、Ｘ方向ハンドル４３ａ及びＹ方向ハンドル４３ｂを図示しないマニピュレータにより回転操作することで、スライド板４２とともに受光体４１をＸＹ平面内で移動させることができるようになっている。

つまり、ヘッド設置部３に設置されたレーザヘッドＬＨから照射されるレーザ光Ｌに対する受光体４１に設定された最適受光点Ｃの位置合わせをマニピュレータより行うことができるようになっている。

なお、レーザ受光部４には、レーザパワーの測定時を除いて受光体４１を覆う図示しない開閉式のカバーが備えられており、このカバーは、図示しないマニピュレータにより遠隔開閉可能となっている。

この場合、ヘッド設置部３は、スタンド３１のベースプレート３１ｂに設けたヘッド用ピン（設置部側係止手段）３１ｃを台座２の上部テーブル２１に設けた孔（台座側係止手段）２１ａに挿入することで、上部テーブル２１上において位置決めされた状態で水平方向に固定されるようになっている。
一方、レーザ受光部４の受光体４１も、スライド板４２に設けた受光体用ピン（機構側係止手段）４２ａを受光体４１に設けた孔（受光体側係止手段）４１ａに挿入することで、スライド板４２上において位置決めされた状態で水平方向に固定されるようになっている。

そして、ヘッド設置部３及びレーザ受光部４の受光体４１は、いずれもマニピュレータにより上下方向に移動させることで、上部テーブル２１及びスライド板４２のそれぞれに対して遠隔着脱されるようになっている。

また、このレーザパワー遠隔測定装置１は、プラグＰ１とともにコネクタを構成してリミットスイッチ３３に電源を供給するヘッド用レセプタクル６と、プラグＰ２とともにコネクタを構成して受光体４１に電源を供給する受光体用レセプタクル７を備えており、ヘッド用レセプタクル６及び受光体用レセプタクル７は、各々の下端に設けた各下向きピン（レセプタクル側係止手段）６ａ，７ａを台座２の上部テーブル２１に設けた孔（ヘッド用レセプタクル側係止手段）２１ｂ及び下部テーブル２２に設けた孔（受光体用レセプタクル係止手段）２２ｂにそれぞれ挿入することで、各テーブル２１，２２上において位置決めされた状態で水平方向に固定されるようになっている。

そして、これらのヘッド用レセプタクル６及び受光体用レセプタクル７に対しては、プラグＰ１，Ｐ２がマニピュレータによりそれぞれ遠隔着脱されるようになっている。

この実施例に係るレーザパワー遠隔測定装置１では、まず、図示しないマニピュレータによってレーザヘッドＬＨをヘッド設置部３にセットする。

このヘッド設置部３に対するレーザヘッドＬＨの設置作業において、ヘッド設置部３のヘッド受け本体３２に上方からアプローチするレーザヘッドＬＨに装着されたアタッチメント５の水平ピン５ｂ，５ｂが、ヘッド受け本体３２のアーム３２ｂ，３２ｂに支持され、これと同時に、アタッチメント５の被検出部５ａが、ヘッド受け本体３２のガイド面３２ａに案内されて収容孔３２ｃに入り込む。

このとき、レーザヘッドＬＨがヘッド設置部３にレーザパワーの測定に適した姿勢でセットされていると、リミットスイッチ３３がヘッド受け本体３２の収容孔３２ｃに入り込んだアタッチメント５の被検出部５ａの先端５ｃを検出するので、レーザヘッドＬＨがヘッド設置部３に対して正しくセットされていることを遠隔で確認し得ることとなる。

次いで、レーザヘッドＬＨを作動させて、レーザ受光部４の受光体４１に対するレーザ光Ｌの照射を実行する。このレーザ光Ｌの照射中に、スライド機構４３のＸ方向ハンドル４３ａ及びＹ方向ハンドル４３ｂをマニピュレータにより回転操作して、スライド板４２とともに受光体４１をＸＹ平面内で移動させ、レーザ受光部４の受光体４１からの出力信号が最も大きくなるポイントを見つけ出す。

つまり、レーザ光Ｌに対する受光体４１の最適受光点Ｃの位置合わせを行うと、レーザヘッドＬＨから照射されるレーザ光Ｌのレーザ受光部４に対する正確な入光調整が成されることとなる。

そして、このレーザ光Ｌのレーザ受光部４に対する正確な入光調整が成された状態でレーザ光Ｌのレーザパワーの測定を行うと、レーザ光Ｌのレーザパワーを簡単且つ確実に測定し得ることとなる。

この実施例に係るレーザパワー遠隔測定装置１では、レーザヘッドＬＨにアタッチメント５を装着したうえで、このアタッチメント５を介してレーザヘッドＬＨをヘッド設置部３に設置するようにしているので、汎用性の向上が図られることとなる。

また、この実施例に係るレーザパワー遠隔測定装置１では、台座２の上部テーブル２１の孔２１ａにヘッド用ピン３１ｃを挿入することでヘッド設置部３自体が水平方向に位置決めされ、このヘッド設置部３をマニピュレータにより上下方向に移動させることで上部テーブル２１に対して遠隔着脱されるようにしているので、ヘッド設置部３の交換がマニピュレータを用いた遠隔操作により成されることとなる。

一方、レーザ受光部４の受光体４１もその孔４１ａにスライド機構４３のスライド板４２の受光体用ピン４２ａを挿入することで水平方向に位置決めされ、受光体４１をマニピュレータにより上下方向に移動させることでスライド板４２に対して遠隔着脱されるようにしているので、この受光体４１の交換もマニピュレータを用いた遠隔操作により成されることとなる。

さらにまた、この実施例に係るレーザパワー遠隔測定装置１では、ヘッド設置部３のリミットスイッチ３３に電源を供給するヘッド用レセプタクル６が、その下向きピン６ａを台座２の上部テーブル２１の孔２１ｂに挿入することで、上部テーブル２１上において水平方向に位置決めされ、このヘッド用レセプタクル６に対して、プラグＰ１がマニピュレータにより遠隔着脱されるようになっているので、このプラグＰ１の交換もマニピュレータを用いた遠隔操作により成されることとなる。

さらにまた、この実施例に係るレーザパワー遠隔測定装置１では、レーザ受光部４の受光体４１に電源を供給する受光体用レセプタクル７が、その下向きピン７ａを台座２の下部テーブル２２の孔２２ｂに挿入することで、下部テーブル２２上において水平方向に位置決めされ、この受光体用レセプタクル７に対して、プラグＰ２がマニピュレータにより遠隔着脱されるようになっているので、このプラグＰ２の交換もマニピュレータを用いた遠隔操作により成されることとなる。

本発明に係るレーザパワー遠隔測定装置の構成は、上記した実施例の構成に限定されるものではなく、他の構成として、例えば、レーザヘッドＬＨに対する冷却水供給ホースやレーザ受光部４の受光体４１に対する電源供給ケーブルが互いに干渉し合うのを避けるためのサポート部を台座２に配置するようにしてもよい。

１ レーザパワー遠隔測定装置
２ 台座
３ ヘッド設置部
４ レーザ受光部
５ アタッチメント
６ ヘッド用レセプタクル
６ａ ヘッド用レセプタクルの下向きピン（レセプタクル側係止手段）
７ 受光体用レセプタクル
７ａ 受光体用レセプタクルの下向きピン（レセプタクル側係止手段）
２１ａ 孔（台座側係止手段）
２１ｂ 孔（ヘッド用レセプタクル側係止手段）
２２ｂ 孔（受光体用レセプタクル係止手段）
３１ｃ ヘッド用ピン（設置部側係止手段）
３３ リミットスイッチ（ヘッド検出手段）
４１ 受光体
４１ａ 孔（受光体側係止手段）
４２ａ 受光体用ピン（機構側係止手段）
４３ スライド機構
Ｃ 最適受光点
Ｌ レーザ光
ＬＨ レーザヘッド
Ｐ１，Ｐ２ プラグ

Claims (3)

1. レーザヘッドから照射されるレーザ光のレーザパワーを遠隔測定する装置であって、
   台座と、
   前記台座に設けられて前記レーザヘッドが設置されるヘッド設置部と、
   前記台座に設けられて前記レーザヘッドから照射されるレーザ光を受けてレーザパワーを測定する受光体を有するレーザ受光部を備え、
   前記ヘッド設置部には設置部側係止手段が設けられ、前記台座には台座側係止手段が設けられ、前記ヘッド設置部は前記台座に対して前記設置部側係止手段を前記台座側係止手段に係止することで水平方向に位置決めされた状態で固定されると共にマニピュレータにより上下方向に移動させることで遠隔着脱され、
   前記ヘッド設置部には、前記台座に対して水平方向に位置決めされた状態で固定された該ヘッド設置部に前記レーザヘッドが設置されているのを検出するヘッド検出手段が設けられ、
   前記レーザ受光部には、前記ヘッド設置部に設置された前記レーザヘッドから照射されるレーザ光に対する前記受光体に設定された最適受光点の位置合わせが行われるスライド機構が設けられ、
   前記レーザ受光部の前記受光体には受光体側係止手段が設けられ、前記スライド機構には機構側係止手段が設けられ、前記レーザ受光部の前記受光体は前記スライド機構に対して前記受光体側係止手段に前記機構側係止手段を係止することで水平方向に位置決めされた状態で固定されると共に前記マニピュレータにより上下方向に移動させることで遠隔着脱されるレーザパワー遠隔測定装置。
2. 前記レーザヘッドに装着されるアタッチメントを備え、前記レーザヘッドは、前記アタッチメントを介して前記ヘッド設置部に設置される請求項１に記載のレーザパワー遠隔測定装置。
3. 前記ヘッド設置部の前記ヘッド検出手段に電源を供給するヘッド用レセプタクルと、前記レーザ受光部の前記受光体に電源を供給する受光体用レセプタクルを備え、前記ヘッド用レセプタクル及び前記受光体用レセプタクルにはレセプタクル側係止手段がそれぞれ設けられ、前記台座にはヘッド用レセプタクル係止手段及び受光体用レセプタクル係止手段が設けられ、前記ヘッド用レセプタクル及び前記受光体用レセプタクルは、前記台座に対して各々の前記レセプタクル側係止手段を前記ヘッド用レセプタクル係止手段及び前記受光体用レセプタクル係止手段にそれぞれ係止することで水平方向に位置決めされ、前記台座に対して水平方向に位置決めされた該ヘッド用レセプタクル及び前記受光体用レセプタクルに対してはプラグが前記マニピュレータによりそれぞれ遠隔着脱される請求項１又は２に記載のレーザパワー遠隔測定装置。

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