JPH0985472A - レーザー出力検出方法及びその検出方法を使用したレーザー加工ヘッド - Google Patents

レーザー出力検出方法及びその検出方法を使用したレーザー加工ヘッド

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JPH0985472A
JPH0985472A JP7243338A JP24333895A JPH0985472A JP H0985472 A JPH0985472 A JP H0985472A JP 7243338 A JP7243338 A JP 7243338A JP 24333895 A JP24333895 A JP 24333895A JP H0985472 A JPH0985472 A JP H0985472A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザー加工位置または加工位置近傍でのレ
ーザー出力の正確な検出方法及びその検出方法を使用し
たレーザー加工ヘッドの提供。 【解決手段】 1.レーザー加工装置のレーザー加工ヘ
ッド50から被加工物Wに照射されるレーザー出力の検
出方法において、レーザー出力測定装置77を前記レー
ザー加工ヘッド内部に設け、レーザー加工ヘッドの集光
レンズ57に入射されるレーザー出力を検出することを
特徴とするレーザー出力検出方法。2.レーザー光源か
らのレーザー光を集光レンズに入射するための2枚の反
射鏡からなる光学系を備えたレーザー加工ヘッドにおい
て、前記集光レンズの光軸上の反射鏡をレーザー光の一
部を透過可能な半透鏡55で構成し、該半透鏡を透過し
た前記一部のレーザー光の出力を測定する出力測定装置
を前記レーザー加工ヘッド内部に設けたことを特徴とす
るレーザー加工ヘッド。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はレーザー出力検出方
法及びその検出方法を使用したレーザー加工ヘッドに関
する。
【0002】
【従来の技術】炭酸ガスレーザー加工装置またはYAG
レーザー加工装置などの出力の検出は、レーザー発振器
内において検出している。さらに詳細には、レーザー発
振器を構成するリアミラーから微小なレーザー光を取出
して、このレーザー光をカロリーメーターで受け、レー
ザー発振器の実際の出力に換算して求めている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来のレーザー
加工装置のレーザー出力の検出は、レーザー発振器の出
力を検出しているのであって、実際にレーザー加工がな
される位置でのレーザーの出力を検出しているものでは
ない。一般的なレーザー加工装置においては、レーザー
発振器からのレーザー光は数メートルの光路を経てレー
ザー加工装置の位置決め装置に設けたレーザー加工ヘッ
ドに導かれている。
【0004】上記数メートルの光路には、通常はコリメ
ーター及び複数のベンディングミラーなどの光学系が設
けてある。またYAGレーザーの場合には、光ファイバ
ー及び光ファイバーのレーザー光出射端部のコリメータ
ーなどの光学系が設けてある。そして、これらの光学系
を経たレーザー光が最終的にレーザー加工ヘッドの集光
レンズに入射され被加工材の表面に集光照射されるので
ある。
【0005】従って、検出されたレーザー発振器の出力
と被加工材の表面における出力とは相違している。すな
わち、レーザー発振器から被加工材の表面に至るまでの
間の光学系によるエネルギー損失のため、加工位置での
レーザー出力は発振器のレーザー出力に比較して減少す
る。そして、このエネルギーの損失は一定ではなくレー
ザー発振器及び光学系の劣化により時間的にも変化する
ものである。
【0006】レーザー加工での出力の変化は加工品質に
大きな影響を及ぼす要因であり、特に溶接加工の場合に
は、見掛け上は問題ないようでも溶け込みが不足した欠
陥溶接となることがある。従って、加工位置でのレーザ
ー出力を管理することが大切であるが、上述の光学系の
劣化による出力の変化は従来の出力の検出方法では検出
できないという問題がある。
【0007】本発明は上述の問題に鑑みてなされたもの
であり、本発明の課題はレーザー加工位置または加工位
置近傍でのレーザー出力の正確な検出方法及びその検出
方法を使用したレーザー加工ヘッドを提供することであ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載のレーザ
ー出力検出方法は、レーザー加工装置のレーザー加工ヘ
ッドから被加工物に照射されるレーザー出力の検出方法
において、レーザー出力測定装置を前記レーザー加工装
置の加工テーブルの近傍の定位置に設け、一定時間経過
毎に前記レーザー加工ヘッドを前記レーザー出力測定装
置の設置位置に移動させてレーザー出力を検出すること
を特徴とするものである。
【0009】従って、レーザー発振器及び光学系の劣化
により時間的に変化する加工位置でのレーザー出力を一
定時間経過毎に検出することができる。
【0010】請求項2に記載のレーザー出力検出方法
は、レーザー加工装置のレーザー加工ヘッドから被加工
物に照射されるレーザー出力の検出方法において、レー
ザー出力測定装置を前記レーザー加工ヘッド内部に設
け、レーザー加工ヘッドの集光レンズに入射されるレー
ザー出力を検出することを特徴とするものである。
【0011】従って、レーザー発振器及び光学系の劣化
により時間的に変化する加工位置近傍でのレーザー出力
を一定時間経過毎に検出することができる。
【0012】請求項3に記載のレーザー加工ヘッドは、
レーザー光源からのレーザー光を集光レンズに入射する
ための2枚の反射鏡からなる光学系を設けてなるレーザ
ー加工ヘッドにおいて、前記集光レンズの光軸上の反射
鏡をレーザー光の一部を透過可能な半透鏡で構成し、該
半透鏡を透過した前記一部のレーザー光の出力を測定す
る出力測定装置を、前記レーザー加工ヘッド内部に設け
たことを特徴とするものである。
【0013】従って、レーザー発振器及び光学系の劣化
により時間的に変化する加工位置近傍でのレーザー出力
をレーザー加工ヘッド内部において検出することができ
る。そのため、レーザー加工ヘッドを測定装置のところ
まで移動させずにレーザー出力を検出できる利点があ
る。
【0014】
【発明の実施の形態】以下に本発明のレーザー出力検出
方法及びその検出方法を使用したレーザー加工装置の一
実施の形態について図面によって説明する。
【0015】図1を参照するに、図1は本発明のレーザ
ー出力検出方法を用いたレーザー加工装置の一例を示し
たものである。図1に示したレーザー加工装置1は、公
知のプレイバック式の多関節ロボット3を用いたレーザ
ー加工装置で、YAGレーザー発振器5のそばに前記多
関節ロボット3を設置し、この多関節ロボット3の手首
部分7に前記YAGレーザー発振器5と光ファイバー9
で連結したレーザー加工ヘッド11が固定してある。な
お、このレーザー加工ヘッド11には、被加工材の表面
を観察するための公知のCCDカメラ13が設けてあ
る。
【0016】前記多関節ロボット3の前方(図1におい
て右側)には、テーブル15が設けてあり、このテーブ
ル15上に被加工材Wを載置してレーザー加工を実施す
る。また、前記YAGレーザー発振器5には、多関節ロ
ボット3に設けたレーザー加工ヘッド11とは別個の手
持ちのレーザー加工ヘッド17が設けてあり、このレー
ザー加工ヘッド17とYAGレーザー発振器5との間も
光ファイバー9で連結してある。また、この手持ちのY
AGレーザー加工ヘッド17にも、被加工材の表面を観
察するためのCCDカメラ13が設けてある。
【0017】前記テーブル15の近傍の定位置に前記レ
ーザー加工ヘッド11からのレーザー光を受けてそのレ
ーザー出力を測定するための公知のカロリーメーター1
9が設置してある。
【0018】前記多関節ロボット3は、CNC装置(図
示省略)を内臓するロボットコントローラ21によって
コントロールされて被加工材Wの切断または溶接加工を
行うようになっている。このロボットコントローラ21
には多関節ロボット3の動作を教示するためのティーチ
ングボックス23とCCDカメラ13からの映像をモニ
ターするためのCRTモニター25Aが設けてある。
【0019】さらに、前記テーブル15に隣接して、被
加工材を前記手持ちのレーザー加工ヘッド17によって
仮溶接などを行うための作業台27と、この手持ちのレ
ーザー加工ヘッド17に設けたCCDカメラ13からの
映像をモニターするためのCRTモニター25Bが設け
てある。
【0020】前記手持ちのレーザー加工ヘッド17に
は、作業者を危険から保護するための安全機構として、
例えば、レーザー加工ヘッド17と被加工材Wとが接触
していることを検出する検出手段(図示省略)を設け、
この検出手段がレーザー加工ヘッド17と被加工材Wと
の接触を検出し、かつ作業者がフットスイッチ29を踏
んだ後にレーザー加工ヘッド17に設けたレーザー出射
スイッチ(図示省略)を押したとき以外にはレーザー光
が出ないような安全機構が設けてある。
【0021】上記構成において、多関節ロボット3によ
るレーザー加工が一定時間経過する毎に、多関節ロボッ
ト3のレーザー加工ヘッド11をカロリーメーター19
上に移動させ、レーザー加工ヘッド11からのレーザー
光をカロリーメーター19に照射して、レーザー加工ヘ
ッド11から照射されるレーザーの出力を測定する。な
お、このときカロリーメーター19の受光部に入射する
レーザー光は、カロリーメーター19の受光部を損傷さ
せないように、レーザー光の焦点を外した状態で入射す
る。
【0022】上述の如く一定時間経過毎に、レーザー加
工ヘッド11から照射されるレーザーの出力を測定する
ので、レーザー加工での加工品質に大きな影響を及ぼす
出力が許容範囲より低下したならば、レーザー発振器の
出力を調整するか、あるいは光学系の清掃または交換な
どの適宜な対策を直ちに実施することが可能である。従
って、例えば、溶接加工において見掛け上は問題がない
ような溶け込み不足による欠陥溶接を事前に防止するこ
とが可能となる。なお、本実施の形態のレーザー加工装
置1は、プレイバック式の多関節ロボットを示したが一
般的な直交座標形レーザー加工機においても同様に実施
することができるのは自明である。
【0023】さて、図2には前記レーザー加工装置1に
使用可能なレーザー出力検出方法及びその検出方法を使
用したレーザー加工ヘッドの別の実施の形態が示してあ
る。なお、図2において図1と同一の部品には同一の符
号を付してある。
【0024】以下に、この実施の形態を図面により説明
する。レーザ加工ヘッド50は、レーザ加工ヘッド本体
51を備えており、このレーザ加工ヘッド本体51内に
はレーザビームを反射させる反射鏡53と、可視光及び
レーザビームの1%を透過させる半透鏡55が装着して
ある。この半透鏡55の下方のレーザ加工ヘッド本体5
1内には集光レンズ57が装着してある。さらに集光レ
ンズ57の下方には透過光窓59を備えた引き出し装置
61が設けある。この引き出し装置61はプッシュボタ
ン63を操作することにより、レーザ加工ヘッド本体5
1から引き出されたり、レーザ加工ヘッド本体51にセ
ットされるようになっている。前記レーザ加工ヘッド本
体51の先端(下端)にはノズル65が着脱可能に設け
てある。
【0025】前記レーザ加工ヘッド本体51には(図1
において左側上)、円錐状の筒体67が設けてある。こ
の筒体67の下部にはコリメートレンズ69が装着して
あると共に筒体67の上部には光ファイバ用プラグ71
が設けてある。この光ファイバ用プラグ71の端部に前
記光ファイバー9のレーザー光出射端部を設けると共
に、光ファイバー9の他端は前記YAGレーザ発振器5
に接続してある。
【0026】前記レーザ加工ヘッド本体51には(図1
において右側上)中空円筒体73が設けてあり、この中
空円筒体73内に被加工材Wの表面を観察するための前
記CCDカメラ13と被加工材Wの表面を照明する光源
75とが設けてある。なお、このCCDカメラ13は前
記CRTモニター25Aに接続してある。
【0027】また、前記半透鏡55の裏側のレーザ加工
ヘッド本体51には、この半透鏡55を透過した1%の
レーザー光を受光して、そのレーザー出力を測定するパ
イロデテクターの如き出力測定器77が設けてある。
【0028】上記構成により、一定時間経過毎に出力測
定器77に対してレーザー光を入射すれば受光したレー
ザー光の出力を測定することができる。なお、本実施形
態において測定されるレーザー光の出力は、集光レンズ
57に入射される直前のレーザー光の出力であるが、集
光レンズ57のみによるレーザー光の出力の低下は殆ど
無視できる程度のものであるので実用的には問題がな
い。また、このような構成とすることにより、レーザー
光の出力測定をレーザー加工ヘッド内で行うことができ
るので、前記多関節ロボット3あるいは直交座標形レー
ザー加工機に適用した場合、定位置に設置されたレーザ
ー出力測定器のところまで加工ヘッドを移動させる必要
がない。
【0029】
【発明の効果】請求項1に記載の発明によれば、レーザ
ー発振器及び光学系の劣化により時間的に変化する加工
位置でのレーザー出力を一定時間経過毎に検出すること
ができるので、レーザー加工において加工品質に大きな
影響を及ぼす要因のひとつである加工位置での出力管理
が可能となりレーザー加工の加工品質が安定する。その
結果、特に溶接加工の場合において見掛け上は問題ない
ような溶け込みが不足による欠陥溶接などを事前に防止
することができる。
【0030】請求項2に記載の発明によれば、レーザー
発振器及び光学系の劣化により時間的に変化する加工位
置近傍でのレーザー出力を一定時間経過毎に検出するこ
とができるのでレーザー加工の加工品質が安定する。特
に溶接加工の場合において見掛け上は問題ないような溶
け込みが不足による欠陥溶接を事前に防止することが可
能である。
【0031】請求項3に記載の発明によれば、レーザー
発振器及び光学系の劣化により時間的に変化する加工位
置近傍でのレーザー出力を一定時間経過毎に検出するこ
とができるのでレーザー加工の加工品質が安定する。ま
た、レーザー加工ヘッドを測定装置のところまで移動さ
せずにレーザー出力を検出できるので出力検出時間を短
縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のレーザー出力検出方法を用いたレーザ
ー加工装置の一実施形態。
【図2】本発明のレーザー出力検出方法及びその検出方
法を使用したレーザー加工ヘッドの別の実施の形態。
【符号の説明】
1 レーザー加工装置 3 多関節ロボット 5 YAGレーザー発振器 9 光ファイバー 11 レーザー加工ヘッド 13 CCDカメラ 15 テーブル 19 カロリーメーター 25(A,B) CRTモニター 50 レーザ加工ヘッド 51 レーザ加工ヘッド本体 53 反射鏡 55 半透鏡 57 集光レンズ 69 コリメートレンズ 77 出力測定器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザー加工装置のレーザー加工ヘッド
    から被加工物に照射されるレーザー出力の検出方法にお
    いて、レーザー出力測定装置を前記レーザー加工装置の
    加工テーブルの近傍の定位置に設け、一定時間経過毎に
    前記レーザー加工ヘッドを前記レーザー出力測定装置の
    設置位置に移動させてレーザー出力を検出することを特
    徴とするレーザー出力検出方法。
  2. 【請求項2】 レーザー加工装置のレーザー加工ヘッド
    から被加工物に照射されるレーザー出力の検出方法にお
    いて、レーザー出力測定装置を前記レーザー加工ヘッド
    内部に設け、レーザー加工ヘッドの集光レンズに入射さ
    れるレーザー出力を検出することを特徴とするレーザー
    出力検出方法。
  3. 【請求項3】 レーザー光源からのレーザー光を集光レ
    ンズに入射するための2枚の反射鏡からなる光学系を備
    えたレーザー加工ヘッドにおいて、前記集光レンズの光
    軸上の反射鏡をレーザー光の一部を透過可能な半透鏡で
    構成し、該半透鏡を透過した前記一部のレーザー光の出
    力を測定する出力測定装置を前記レーザー加工ヘッド内
    部に設けたことを特徴とするレーザー加工ヘッド。
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