JPH05177372A - Laser beam machine - Google Patents
Laser beam machineInfo
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- JPH05177372A JPH05177372A JP4001517A JP151792A JPH05177372A JP H05177372 A JPH05177372 A JP H05177372A JP 4001517 A JP4001517 A JP 4001517A JP 151792 A JP151792 A JP 151792A JP H05177372 A JPH05177372 A JP H05177372A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はレーザビームを集光して
被加工物に溶接加工を行うレーザ加工装置に関し、特に
溶接箇所で発生する光を検出してレーザ溶接を行うレー
ザ加工装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser processing apparatus for converging a laser beam to perform a welding process on a workpiece, and more particularly to a laser processing apparatus for detecting a light generated at a welding spot to perform laser welding.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、レーザ発振器の大出力化に伴い、
レーザ溶接、レーザ焼き入れといったレーザによる熱処
理への応用が進んできている。レーザ加工は、非常に狭
い範囲にレーザビームを集光照射して被加工物を急熱
し、加工するものである。このため、熱による影響が広
い範囲にわたって残る従来の熱加工に比べて、いわば器
用な熱加工を行うことができ、その熱処理への応用が検
討されている。このレーザによる熱処理への適用範囲を
さらに拡げるには、自動化への対応が容易であるという
特徴や、操作するオペレータにとらわれないで高品質の
加工ができるという特徴をますます強化する必要があ
る。2. Description of the Related Art In recent years, with the increase in output of laser oscillators,
Application to heat treatment by laser such as laser welding and laser hardening is progressing. In laser processing, a laser beam is focused and irradiated on a very narrow range to rapidly heat an object to be processed. Therefore, as compared with the conventional thermal processing in which the influence of heat remains over a wide range, so-called dexterous thermal processing can be performed, and its application to heat treatment is being studied. In order to further expand the range of application to this heat treatment by laser, it is necessary to further strengthen the features that it is easy to handle automation and that high-quality machining can be performed regardless of the operator who operates it.
【０００３】ところで、レーザによる熱処理への応用の
一つにレーザ溶接がある。このレーザ溶接では、加工条
件によって被加工物表面上にキーホールが現れる。この
キーホールが現れるとレーザビームは効率良く吸収さ
れ、良好なレーザ溶接が行われる。しかし、このキーホ
ールが急激に消滅したりすると、溶接性能が著しく低下
してしまう。また、シールドガスが電離してプラズマ雲
が発生すると、レーザビームはそのプラズマ雲に吸収さ
れるため、レーザ溶接を行うことができなくなる。この
ように、キーホールの消滅やプラズマ雲の発生に対して
適切に対応しなければ、良好なレーザ溶接を行うことが
できない。By the way, one of the applications to heat treatment by laser is laser welding. In this laser welding, a keyhole appears on the surface of the workpiece depending on the processing conditions. When this keyhole appears, the laser beam is efficiently absorbed and good laser welding is performed. However, if the keyhole disappears rapidly, the welding performance will be significantly reduced. Further, when the shield gas is ionized and a plasma cloud is generated, the laser beam is absorbed by the plasma cloud, and laser welding cannot be performed. As described above, good laser welding cannot be performed unless proper measures are taken against the disappearance of the keyhole and the generation of the plasma cloud.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの現象
は、レーザ溶接中に突発的に起こるので、オペレータは
常時側について監視しなければならない。したがって、
レーザ溶接の無人化、高品質化の妨げとなっていた。However, since these phenomena occur abruptly during laser welding, the operator must constantly monitor the side. Therefore,
It was an obstacle to unmanned laser welding and higher quality.
【０００５】なお、このときのオペレータの監視は、主
に溶接箇所の光量変化を見て行われる。それは、キーホ
ールの消滅やプラズマ雲の発生といった現象には、必ず
溶接箇所から発生する光量の変化が伴うからである。At this time, the operator is monitored mainly by observing the change in the amount of light at the welding location. This is because phenomena such as the disappearance of keyholes and the generation of plasma clouds are always accompanied by changes in the amount of light generated from the welded portion.
【０００６】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、レーザ溶接の無人化及び高品質化を図ること
ができるレーザ加工装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a laser processing apparatus capable of unmanning and improving the quality of laser welding.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、レーザビームを集光して被加工物に溶接
加工を行うレーザ加工装置において、溶接箇所で発生す
る光を検出する光センサと、前記光センサが検出した光
量に応じてレーザ出力を制御するレーザ出力制御手段
と、を有することを特徴とするレーザ加工装置が、提供
される。According to the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, in a laser processing apparatus for converging a laser beam to perform welding processing on a workpiece, a light for detecting light generated at a welding location. There is provided a laser processing apparatus comprising: a sensor; and a laser output control unit that controls a laser output according to the amount of light detected by the optical sensor.
【０００８】また、レーザビームを集光して被加工物に
溶接加工を行うレーザ加工装置において、溶接箇所で発
生する光を検出する光センサと、前記光センサが検出し
た光量が予め設定された許容範囲以外になったときレー
ザ加工が異常であると判別する異常判別手段と、前記レ
ーザ加工の異常が判別されたとき、異常信号を発生する
異常信号発生手段と、を有することを特徴とするレーザ
加工装置が、提供される。Further, in a laser processing apparatus for converging a laser beam to perform a welding process on an object to be processed, an optical sensor for detecting light generated at a welding location and an amount of light detected by the optical sensor are preset. It is characterized by having an abnormality determining means for determining that the laser processing is abnormal when it is out of the allowable range, and an abnormal signal generating means for generating an abnormal signal when the abnormality of the laser processing is determined. A laser processing device is provided.
【０００９】[0009]
【作用】光センサは、溶接箇所で発生する光を検出し、
その検出結果をレーザ出力制御手段に送る。レーザ出力
制御手段は、光センサが検出した光量に応じてレーザ出
力を制御する。このため、レーザ溶接中に、例えばキー
ホールの消滅やプラズマ雲の発生で光量が変化しても、
その変化に対応してレーザ出力が適切に制御される。[Function] The optical sensor detects the light generated at the welding point,
The detection result is sent to the laser output control means. The laser output control means controls the laser output according to the amount of light detected by the optical sensor. Therefore, during laser welding, even if the light quantity changes due to the disappearance of keyholes or the generation of plasma clouds,
The laser output is appropriately controlled according to the change.
【００１０】また、異常判別手段は、光センサが検出し
た光量が予め設定された許容範囲以外になったときレー
ザ加工が異常であると判別し、その判別結果に基づい
て、異常信号判別手段は異常信号を発生し、オペレータ
に通知したりレーザ出力を停止したりする。Further, the abnormality determining means determines that the laser processing is abnormal when the light amount detected by the optical sensor is outside the preset allowable range, and the abnormality signal determining means determines based on the determination result. An abnormal signal is generated to notify the operator or stop the laser output.
【００１１】したがって、レーザ加工装置の運転中にオ
ペレータが監視していなくても、良好なレーザ溶接を行
うことができる。その結果、レーザ溶接の無人化及び高
品質化が可能となる。Therefore, good laser welding can be performed without the operator's supervision during the operation of the laser processing apparatus. As a result, unmanned laser welding and higher quality can be achieved.
【００１２】[0012]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図２は本発明のレーザ加工装置の全体構成を示
す図である。図において、レーザ発振器１から出射され
たレーザビーム２は、導光路３内の平面鏡４で反射さ
れ、加工ヘッド５内に進む。そして、集光レンズ６で集
光され、焦点である被加工物７表面に照射される。一
方、ここでは図示されていないガスボンベからは、アシ
ストガスがガス配管９を通じてガス供給部１０へ導かれ
る。アシストガスは、ガス供給部１０から加工ヘッド５
内へ出射され、ノズル１１で絞られて被加工物７にレー
ザビーム２と共に供給される。これにより被加工物７表
面では、熱的、化学的反応が起こり被加工物７に対する
レーザ溶接が達成される。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 is a diagram showing the overall configuration of the laser processing apparatus of the present invention. In the figure, a laser beam 2 emitted from a laser oscillator 1 is reflected by a plane mirror 4 in a light guide 3 and advances into a processing head 5. Then, it is condensed by the condenser lens 6 and is irradiated onto the surface of the workpiece 7 that is the focal point. On the other hand, an assist gas is guided to the gas supply unit 10 through the gas pipe 9 from a gas cylinder not shown here. The assist gas is supplied from the gas supply unit 10 to the processing head 5
It is emitted into the inside, is narrowed down by the nozzle 11, and is supplied to the workpiece 7 together with the laser beam 2. As a result, thermal and chemical reactions occur on the surface of the workpiece 7 and laser welding to the workpiece 7 is achieved.
【００１３】加工ヘッド５には光センサ２１が設けられ
る。この光センサ２１は、例えば集光レンズ６の上側に
設けられ、レーザ溶接時に溶接箇所８で発生する光１２
を検出する。光センサ２１が検出する光１２は、可視、
不可視を問わない。その検出信号は数値制御装置（ＣＮ
Ｃ）２０に送られ、数値制御装置２０ではその検出信号
に基づいて、レーザ発振器１に対するレーザ出力指令値
を制御する。また、その検出信号に基づいて、レーザ溶
接が正常に行われているか否かを判別する。The processing head 5 is provided with an optical sensor 21. The optical sensor 21 is provided, for example, on the upper side of the condenser lens 6 and emits light 12 generated at the welding spot 8 during laser welding.
To detect. The light 12 detected by the optical sensor 21 is visible,
It does not matter invisible. The detection signal is the numerical control device (CN
C) 20 and the numerical controller 20 controls the laser output command value for the laser oscillator 1 based on the detection signal. Further, it is determined whether or not laser welding is normally performed based on the detection signal.
【００１４】図１は数値制御装置での制御を示すブロッ
ク図である。光センサ（ＰＳ）１の検出信号はアンプ２
２で増幅された後、Ａ／Ｄ変換器２３を経由して数値制
御装置２０に送られる。数値制御装置２０では、その光
センサ２１からの検出信号Ｄと予め設定されている基準
レベルＤ0 との差分ΔＤを減算器２４において求める。
その差分ΔＤは乗算器２５でゲインＫが掛けられ、レー
ザ出力指令値Ｖ0 に対する増減値ＷD となる。加算器２
７は、設定されているレーザ出力指令値Ｗ0 とその増減
値ＷD とを加算して新たなレーザ出力指令値Ｗを求め、
レーザ発振器１に出力する。光センサ２１はそのときの
レーザ溶接による発生光１２を検出し、その検出信号を
数値制御装置２０にフィードバックする。FIG. 1 is a block diagram showing control by the numerical controller. The detection signal of the optical sensor (PS) 1 is the amplifier 2
After being amplified by 2, it is sent to the numerical controller 20 via the A / D converter 23. In the numerical controller 20, the subtracter 24 calculates the difference ΔD between the detection signal D from the optical sensor 21 and the preset reference level D 0 .
The difference ΔD is multiplied by the gain K in the multiplier 25 and becomes the increase / decrease value W D with respect to the laser output command value V 0 . Adder 2
7, a new laser output command value W is obtained by adding the set laser output command value W 0 and its increase / decrease value W D ,
Output to the laser oscillator 1. The optical sensor 21 detects the light 12 generated by laser welding at that time and feeds back the detection signal to the numerical controller 20.
【００１５】一方、比較部２６は、減算器２４で求めら
れた上記差分ΔＤが、予め設定された上限値と下限値と
の間の許容範囲にあるか否かを判別する。その差分が許
容範囲にない場合は、レーザ溶接が正常に行われていな
いと判別して信号をアラーム発生部２８に送る。アラー
ム発生部２８はアラームを出しオペレータに通知する。
差分ΔＤが許容範囲にない場合の例として、レーザ溶接
時に現れたキーホールが消滅して光量が激減する場合
や、プラズマ雲が発生して光量が激増する場合がある。On the other hand, the comparison unit 26 determines whether or not the difference ΔD obtained by the subtractor 24 is within an allowable range between a preset upper limit value and a preset lower limit value. If the difference is not within the allowable range, it is determined that laser welding is not normally performed, and a signal is sent to the alarm generation unit 28. The alarm generation unit 28 issues an alarm and notifies the operator.
As an example of the case where the difference ΔD is not within the allowable range, there is a case where the keyhole that appeared during laser welding disappears and the light amount sharply decreases, or a plasma cloud occurs and the light amount sharply increases.
【００１６】なお、比較部２６において、レーザ溶接が
正常に行われていないと判別されたとき、レーザ発振器
１に対するレーザ出力指令値Ｗの出力を停止するように
構成してもよい。The comparison unit 26 may be configured to stop outputting the laser output command value W to the laser oscillator 1 when it is determined that the laser welding is not normally performed.
【００１７】図３はレーザ出力指令値Ｗ0 に対する増減
値ＷD の説明図である。この増減値ＷD は、上述したよ
うに乗算器２５において求められる。光センサ２１から
の検出信号Ｄは０〜１０Ｖの電圧レベルとなるように調
整されている。検出信号Ｄが基準レベルＤ0 と等しいと
きは、増減値ＷD は０であり、本来のレーザ出力指令値
Ｗ0 （例えば３０００Ｗ）が出力される。検出信号Ｄが
基準レベルＤ0 以下のときは、本来のレーザ出力指令値
Ｗ0 を０〜５００Ｗの範囲で増加させ、基準レベルＤ0
以上のときは、レーザ出力指令値Ｗ0 を０〜５００Ｗの
範囲で減少させる。その増減されたレーザ出力指令値Ｗ
がレーザ発振器１に出力される。FIG. 3 is an explanatory diagram of the increase / decrease value W D with respect to the laser output command value W 0 . This increase / decrease value W D is obtained by the multiplier 25 as described above. The detection signal D from the optical sensor 21 is adjusted to have a voltage level of 0 to 10V. When the detection signal D is equal to the reference level D 0 , the increase / decrease value W D is 0, and the original laser output command value W 0 (for example, 3000 W) is output. When the detection signal D is equal to or lower than the reference level D 0 , the original laser output command value W 0 is increased in the range of 0 to 500 W to obtain the reference level D 0.
In the above case, the laser output command value W 0 is reduced within the range of 0 to 500W. The increased or decreased laser output command value W
Is output to the laser oscillator 1.
【００１８】以上述べたように、本実施例では、光セン
サ２１の検出信号Ｄに応じてレーザ出力指令値Ｗを制御
するようにした。このため、レーザ溶接中に、例えばキ
ーホールの消滅やプラズマ雲の発生で光量が変化して
も、その変化に適切に対応してレーザ出力指令値Ｗを出
力することができる。したがって、レーザ溶接の不安定
性を緩和することができる。また、光センサ２１の検出
信号Ｄが予め設定された許容範囲以外になったとき、ア
ラームを発生したりレーザ出力指令値Ｗの出力を停止す
るようにした。このため、レーザ溶接時の異常に適切に
対応することができる。As described above, in this embodiment, the laser output command value W is controlled according to the detection signal D of the optical sensor 21. Therefore, during laser welding, even if the light amount changes due to disappearance of a keyhole or generation of a plasma cloud, for example, the laser output command value W can be output appropriately corresponding to the change. Therefore, the instability of laser welding can be mitigated. Further, when the detection signal D of the optical sensor 21 is outside the preset allowable range, an alarm is generated or the output of the laser output command value W is stopped. Therefore, it is possible to appropriately deal with an abnormality during laser welding.
【００１９】したがって、レーザ加工装置の運転中にオ
ペレータが監視していなくても、良好なレーザ溶接を行
うことができ、レーザ溶接の無人化及び高品質化が可能
となる。Therefore, good laser welding can be performed without operator's supervision during the operation of the laser processing apparatus, and unmanned and high quality laser welding can be performed.
【００２０】[0020]
【発明の効果】以上説明したように本発明では、光セン
サが検出した光量に応じてレーザ出力を制御するように
構成した。このため、レーザ溶接中に例えばキーホール
の消滅やプラズマ雲の発生で光量が変化しても、その変
化に対応してレーザ出力が適切に制御される。したがっ
て、レーザ溶接の不安定性を緩和することができる。As described above, according to the present invention, the laser output is controlled according to the amount of light detected by the optical sensor. Therefore, even if the light quantity changes due to the disappearance of a keyhole or the generation of a plasma cloud during laser welding, the laser output is appropriately controlled according to the change. Therefore, the instability of laser welding can be mitigated.
【００２１】また、光センサが検出した光量が予め設定
された許容範囲以外になったとき、アラームを発生した
りレーザ出力を停止するようにした。このため、レーザ
溶接時の異常に適切に対応することができる。Further, when the amount of light detected by the optical sensor is outside the preset allowable range, an alarm is generated or the laser output is stopped. Therefore, it is possible to appropriately deal with an abnormality during laser welding.
【００２２】したがって、レーザ加工装置の運転中にオ
ペレータが監視していなくても、良好なレーザ溶接を行
うことができ、レーザ溶接の無人化及び高品質化が可能
となる。Therefore, good laser welding can be performed without operator's supervision during operation of the laser processing apparatus, and unmanned and high quality laser welding can be achieved.
【図１】数値制御装置での制御を示すブロック図であ
る。FIG. 1 is a block diagram showing control by a numerical controller.
【図２】本発明のレーザ加工装置の全体構成を示す図で
ある。FIG. 2 is a diagram showing an overall configuration of a laser processing apparatus of the present invention.
【図３】レーザ出力指令値Ｗ0 に対する増減値ＷD の説
明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of an increase / decrease value W D with respect to a laser output command value W 0 .
１ レーザ発振器 ２ レーザビーム ５ 加工ヘッド ６ 集光レンズ ８ 溶接箇所 １２ 発生光 ２０ 数値制御装置（ＣＮＣ） ２１ 光センサ ２４ 減算器 ２５ 乗算器 ２６ 比較部 ２７ 加算器 ２８ アラーム発生部 1 Laser Oscillator 2 Laser Beam 5 Processing Head 6 Condenser Lens 8 Welding Point 12 Generated Light 20 Numerical Control Unit (CNC) 21 Optical Sensor 24 Subtractor 25 Multiplier 26 Comparison Section 27 Adder 28 Alarm Generation Section
Claims (6)
加工を行うレーザ加工装置において、 溶接箇所で発生する光を検出する光センサと、 前記光センサが検出した光量に応じてレーザ出力を制御
するレーザ出力制御手段と、 を有することを特徴とするレーザ加工装置。1. A laser processing device for converging a laser beam to perform a welding process on a workpiece, an optical sensor for detecting light generated at a welding location, and a laser output according to the amount of light detected by the optical sensor. And a laser output control means for controlling the laser processing apparatus.
め設定された基準値との差分に基づいて行われることを
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 laser output is controlled based on a difference between the light amount and a preset reference value.
ことを特徴とする請求項１記載のレーザ加工装置。3. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the optical sensor is provided on a processing head.
加工を行うレーザ加工装置において、 溶接箇所で発生する光を検出する光センサと、 前記光センサが検出した光量が予め設定された許容範囲
以外になったとき、レーザ加工が異常であると判別する
異常判別手段と、 前記レーザ加工の異常が判別されたとき、異常信号を発
生する異常信号発生手段と、 を有することを特徴とするレーザ加工装置。4. A laser processing apparatus for converging a laser beam to perform welding on a workpiece, wherein an optical sensor for detecting light generated at a welding location and an amount of light detected by the optical sensor are preset. An abnormality determining unit that determines that the laser processing is abnormal when the value is out of the allowable range, and an abnormality signal generating unit that generates an abnormal signal when the abnormality of the laser processing is determined. Laser processing equipment.
定された基準値との差分に基づいて前記異常の判別を行
うことを特徴とする請求項４記載のレーザ加工装置。5. The laser processing apparatus according to claim 4, wherein the abnormality determining means determines the abnormality based on a difference between the light amount and a preset reference value.
の異常が判別されたとき、レーザ出力を停止させること
を特徴とする請求項４記載のレーザ加工装置。6. The laser processing apparatus according to claim 4, wherein the laser output is stopped when the abnormality determination means determines the abnormality in the laser processing.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4001517A JPH05177372A (en) | 1992-01-08 | 1992-01-08 | Laser beam machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4001517A JPH05177372A (en) | 1992-01-08 | 1992-01-08 | Laser beam machine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05177372A true JPH05177372A (en) | 1993-07-20 |
Family
ID=11503688
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4001517A Pending JPH05177372A (en) | 1992-01-08 | 1992-01-08 | Laser beam machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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