JP7511142B2 - レーザ加工装置 - Google Patents
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Description
レーザ光の照射中に前記溶融領域から発生する光を検出する機能を有し、被加工物の表面において第1測定領域を検出対象とする第1光検出部と、
レーザ光の照射中に前記溶融領域から発生する光を検出する機能を有し、被加工物の表面において、入熱領域を含み、かつ前記第1測定領域より狭い第2測定領域を検出対象とする第2光検出部と、
前記第1光検出部から出力される第1検出信号および前記第2光検出部から出力される第2検出信号に基づいて、前記溶融領域の溶融状態を推定する演算部と、を備え、
前記溶融領域から発生する光は、前記溶融領域から放射される熱放射光を含み、
前記演算部は、前記第1光検出部からの信号と前記第2光検出部からの信号を加算することにより、加工異常による熱放射光の変動部分を強めた合成データを取得し、および/または、前記第1光検出部からの信号から前記第2光検出部からの信号を引算することにより、形状変化による熱放射光の変動部分を強めた変換データを取得する。
図面を参照しながら、本開示の実施の形態について説明する。図1は、本開示の実施の形態に係るレーザ加工装置の構成を示すブロック図である。レーザ加工とは、レーザ光を用いて溶接、切断、穿孔、マーキング、表面処理、エッチング、堆積などを行う手法である。ここでは、レーザ溶接を例示するが、本開示はこれに限定されない。
第1光センサ10は、被加工物Wの表面において第1測定領域を検出対象とする。第2光センサ20は、被加工物Wの表面において第1測定領域より狭い第2測定領域を検出対象とする。そのため第2光センサ20は、例えば、第1光センサ10よりも受光エリアが小さい検出素子を使用したり、あるいは第1光センサ10よりも小さい開口を有するアパーチャを設けて、物理的に測定エリアを制限する方法が採用できる。こうしたアパーチャとして開口径が変更可能なアパーチャを使用してもよい。
1.25×DW≦R1≦RC
を満たすことが好ましい。これにより溶接状態の検出精度を高めることが可能である。
図3は、熱放射光量と溶接品質との相関関係の一例を示す説明図である。図3(A)は、熱放射光量の時間変化を示すグラフであり、図3(B)は、レーザ出力の時間変化を示すグラフである。
2: 光ファイバ
3: コリメートレンズ
4,8:部分反射ミラー
5: レーザ出力センサ
6,11,23:集光レンズ
9: 鏡筒
10:第1光センサ
20:第2光センサ
21:Xステージ
22:Yステージ
30:加工ステージ
LB:光ビーム
M: 溶融領域
PC:演算ユニット
W: 被加工物
Claims (5)
- 集光されたレーザ光を走査しながら被加工物に照射し、該被加工物の表面上に溶融領域を形成するレーザ加工装置であって、
レーザ光の照射中に前記溶融領域から発生する光を検出する機能を有し、被加工物の表面において第1測定領域を検出対象とする第1光検出部と、
レーザ光の照射中に前記溶融領域から発生する光を検出する機能を有し、被加工物の表面において、入熱領域を含み、かつ前記第1測定領域より狭い第2測定領域を検出対象とする第2光検出部と、
前記第1光検出部から出力される第1検出信号および前記第2光検出部から出力される第2検出信号に基づいて、前記溶融領域の溶融状態を推定する演算部と、を備え、
前記溶融領域から発生する光は、前記溶融領域から放射される熱放射光を含み、
前記演算部は、前記第1光検出部からの信号と前記第2光検出部からの信号を加算することにより、加工異常による熱放射光の変動部分を強めた合成データを取得し、および/または、前記第1光検出部からの信号から前記第2光検出部からの信号を引算することにより、形状変化による熱放射光の変動部分を強めた変換データを取得する、レーザ加工装置。 - 前記溶融領域から発生する光は、前記溶融領域から放射される熱放射光の他に、前記溶融領域から放射される可視光、および被加工物から反射する反射光のうちの少なくとも1つである、請求項1に記載のレーザ加工装置。
- レーザ光の照射位置に対して前記第2測定領域が移動可能なように前記第2光検出部の位置を制御する位置制御部をさらに備える、請求項1または2に記載のレーザ加工装置。
- 前記第1測定領域は、レーザ光が連続して照射されて形成された連続的な加工領域を含む、請求項1~3のいずれか1項に記載のレーザ加工装置。
- 前記溶融領域の走査方向に垂直な溶融幅DW、およびレーザ光の照射位置を中心とする、レーザ光の照射が終了して溶融状態が持続している凝固前領域の外接円の半径RCを用いて、前記第1測定領域の半径R1は、下記の式
1.25×DW≦R1≦RC
を満たす、請求項1~4のいずれか1項に記載のレーザ加工装置。
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