CN113714635A - 激光加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种激光加工装置。激光加工装置一边扫描被聚光的激光一边向被加工物(W)进行照射，在被加工物(W)的表面上形成熔融区域(M)，具备：第1光传感器(10)，具有检测在激光的照射中从熔融区域(M)产生的光的功能，在被加工物(W)的表面将第1测定区域(Q1)作为检测对象；和第2光传感器(20)，具有检测在激光的照射中从熔融区域(M)产生的光的功能，在被加工物(W)的表面将比第1测定区域(Q1)窄的第2测定区域(Q2)作为检测对象。

Description

激光加工装置

技术领域

本公开涉及能够监视激光加工状态的激光加工装置。

背景技术

激光焊接技术是向被加工物照射从激光振荡器射出的激光，用激光的热量使被加工物熔融，并焊接于其他的被加工物，从而将这些被加工物机械连接以及/或者电连接的技术。激光焊接技术一般在家电设备、精密设备、汽车部件等广泛的领域中普及。

在这样的激光焊接技术中，一般根据各个激光振荡器、被加工物的形状、大小而通过试错来调整各种调整项目，但在无法获得给定质量的加工品的情况下，有时用这样的基于试错的调整是无法应对的。

在专利文献1中公开了如下内容，即，通过加工装置的内部信息的测定值与对临时判定部设定的阈值的比较来进行良否的判定，反馈实际的加工品的质量来更新临时判定部的阈值。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-164801号公报

发明内容

本公开涉及的激光加工装置一边扫描被聚光的激光一边向被加工物进行照射，在该被加工物的表面上形成熔融区域，具备：第1光检测部，具有检测在激光的照射中从所述熔融区域产生的光的功能，在被加工物的表面将第1测定区域作为检测对象；和第2光检测部，具有检测在激光的照射中从所述熔融区域产生的光的功能，在被加工物的表面将比所述第1测定区域窄的第2测定区域作为检测对象。

附图说明

图1是示出本公开的实施方式涉及的激光加工装置的结构的框图。

图2A是示出熔融区域M和测定区域Q1、Q2的关系的说明图。

图2B是图2A的放大图。

图3是示出热辐射光量和焊接质量的相关关系的一例的说明图。图3的(A)是示出热辐射光量的时间变化的曲线图。图3的(B)是示出激光输出的时间变化的曲线图。

符号说明

1：激光振荡器；

2：光纤；

3：准直透镜；

4、8：部分反射镜；

5：激光输出传感器；

6、11、23：聚光透镜；

9：镜筒；

10：第1光传感器；

20：第2光传感器；

21：X工作台；

22：Y工作台；

30：加工工作台；

LB：光束；

M：熔融区域；

PC：运算单元；

W：被加工物。

具体实施方式

在基于专利文献1的加工结果的评价方法中，在加工后对加工结果进行评价，直至获得加工结果为止需要时间。进而，在基于专利文献1的加工结果的评价方法中，在加工后获取加工结果，纵使探测到加工结果为异常，也无法确定其原因，因此对异常的应对花费工夫。

本公开鉴于上述以往的问题点，其目的在于，提供一种能够迅速且高精度地监视激光加工状态的激光加工装置。

本公开涉及的激光加工装置一边扫描被聚光的激光一边向被加工物进行照射，在该被加工物的表面上形成熔融区域，具备：第1光检测部，具有检测在激光的照射中从所述熔融区域产生的光的功能，在被加工物的表面将第1测定区域作为检测对象；和第2光检测部，具有检测在激光的照射中从所述熔融区域产生的光的功能，在被加工物的表面将比所述第1测定区域窄的第2测定区域作为检测对象。

根据本公开涉及的激光加工装置，能够迅速且高精度地监视激光加工状态。

(1.装置结构)

一边参照附图一边对本公开的实施方式进行说明。图1是示出本公开的实施方式涉及的激光加工装置的结构的框图。所谓激光加工，是利用激光进行焊接、切断、穿孔、标记号、表面处理、蚀刻、沉积等的方法。在此，例示激光焊接，但本公开并不限定于此。

激光加工装置作为激光供给单元而具备激光振荡器1、激光传输用的光纤2、准直透镜3、部分反射镜4和聚光透镜6，进而，作为光检测单元而具备激光输出传感器5、部分反射镜8、聚光透镜11、第1光传感器10、聚光透镜23和第2光传感器20。这些组件大多数能够容纳在镜筒9的内部。

激光加工装置还具备支承被加工物W的加工工作台30和控制装置整体的运算单元PC。

激光振荡器1例如由碳酸气体激光器等气体激光器、YAG激光器、半导体激光器、纤维激光器等固体激光器构成，产生具有预先规定的波长以及预先规定的输出的激光。作为一例，激光是波长1070nm的连续波(CW)。能够根据被加工物W的光吸收特性来选择最佳的激光波长，例如，在被加工物W为铜Cu或者金Au的情况下，激光波长优选405～450nm等比较短的波长。此外，在被加工物W为铝的情况下，光吸收特性优异，能够进行良好的焊接，因此激光波长优选800nm程度的波长。

在此，作为激光而例示使用连续波的情况，但也可以使用脉冲波的激光。在使用了连续波的激光的情况下，能够增大向被加工物W的热输入量，因此生产率变高，在这一点上是优选的。此外，在使用了脉冲波的激光的情况下，与连续波相比能降低加工时的热影响，在这一点上是优选的。

激光振荡器1以能够通信的方式与运算单元PC连接，能够根据来自运算单元PC的指令来控制激光的输出，在脉冲波的情况下，还能够控制周期以及占空比。

激光传输用的光纤2具有将来自激光振荡器1的激光传输至镜筒9的内部的功能。另外，作为光纤2的代替，还能够利用镜等光学元件将从激光振荡器1射出的激光导光到镜筒9。

准直透镜3将从光纤2出射的激光变换为平行的光束。

部分反射镜4具有将来自光纤2的光束的大部分反射并使其一部分透射的功能。作为一例，部分反射镜4例如能够使用分色镜等将特定的波长范围的光反射并使不同的波长范围的光透射的镜。部分反射镜4能够根据反射波长或者透射波长来选择希望的光学特性，也可以根据需要而使透射光量和反射光量的比率变化。通过了部分反射镜4的光束被监视激光的输出的激光输出传感器5受光。激光输出传感器5包含光电二极管、A/D变换器等，以能够通信的方式与运算单元PC连接，其检测信号被输入至运算单元PC。

聚光透镜6对由部分反射镜4反射的激光进行聚光而形成光束LB，在被加工物W的表面形成预先规定的形状的光点。在光点的照射区域输入大量的热能，超过了熔点的部分成为熔融区域M，例如被进行被加工物W的焊接。

加工工作台30由XYZθ台等构成，以能够通信的方式与运算单元PC连接，能够根据来自运算单元PC的指令来控制被加工物W的三维位置以及光束LB的绕着光轴的角度。

在针对被加工物W扫描光束LB时，能够采用1)在将镜筒9以及光束LB固定了的状态下使加工工作台30在预先规定的方向以预先规定的速度移动的方法、2)在将镜筒9搭载于机械臂、线性工作台等扫描机构并将加工工作台30固定了的状态下使镜筒9在预先规定的方向以预先规定的速度移动的方法、3)在聚光透镜6与被加工物W之间设置例如检流镜等光学扫描仪的方法、4)上述1)～3)的方法的组合等。

运算单元PC由包含处理器、存储器、大容量存贮器等的计算机构成，按照预先设定的程序来执行各种动作。

在本实施方式中，为了检测在激光的照射中从熔融区域M产生的光，例如a)从熔融区域M辐射的热辐射光、b)从熔融区域M辐射的可见光、以及c)从被加工物W反射的反射光之中的至少一种，设置第1光传感器10以及第2光传感器20。

从熔融区域M产生的光的一部分入射到聚光透镜6，通过部分反射镜4而入射到部分反射镜8。部分反射镜8具有将所入射的光以预先规定的比率反射和透射的功能。作为一例，部分反射镜8能够使用无波长依赖性的半反射镜。作为另一例，部分反射镜8能够使用具有波长依赖性的分色镜，可以根据需要具有波长依赖性，也可以使透射光量和反射光量的比率变化。

通过了部分反射镜8的光会通过聚光透镜11而被第1光传感器10受光。第1光传感器10具有检测在激光的照射中从熔融区域M产生的光的功能，在被加工物W的表面将第1测定区域作为检测对象。关于该第1测定区域将后述。第1光传感器10包含光电二极管、A/D变换器等，以能够通信的方式与运算单元PC连接，其检测信号被输入至运算单元PC。

在部分反射镜8进行了反射的光通过聚光透镜23而被第2光传感器20受光。第2光传感器20具有检测在激光的照射中从熔融区域M产生的光的功能，在被加工物W的表面将比第1测定区域窄的第2测定区域作为检测对象。关于该第2测定区域将后述。第2光传感器20包含光电二极管、A/D变换器等，以能够通信的方式与运算单元PC连接，其检测信号被输入至运算单元PC。

第2光传感器20搭载于能够在与入射光的光轴垂直的方向上定位的X工作台21以及Y工作台22。X工作台21以及Y工作台22以能够通信的方式与运算单元PC连接，能够根据来自运算单元PC的指令来控制第2光传感器20的位置，由此被加工物W的表面中的第2测定区域能够移动。换言之，X工作台21以及Y工作台22作为位置控制部起作用，该位置控制部控制第2光传感器20的位置，使得第2测定区域能够在被加工物W的表面上移动。如上述那样，光束LB有时会对被加工物W扫描。X工作台21以及Y工作台22也可以控制第2光传感器20的位置，使得第2测定区域能够追随光束LB的扫描而在被加工物W的表面上移动。由此，在光束LB的扫描中，可维持光束LB的照射位置与第2测定区域之间的位置关系。

作为测定对象的热辐射光，作为一例，能够使用1300nm的波长的光。在该情况下，若向被加工物W照射激光，则从熔融区域M辐射出热辐射光。这样的热辐射光经由聚光透镜6透射部分反射镜4，被部分反射镜8分割，入射至第1光传感器10以及第2光传感器20。因而，在部分反射镜4形成反射膜，该反射膜具有将激光反射并仅使热辐射光透射的波长选择性。

此外，在与热辐射光同时将可见光作为测定对象的情况下，例如，在部分反射镜4形成具有也透射可见光的波长选择性的反射膜，在测定热辐射光的光传感器的近前追加形成了具有仅反射可见光的波长选择性的反射膜的镜，通过设置可见光用的光传感器，从而能够与热辐射光同样地检测可见光。

此外，在与热辐射光同时将来自被加工物W的反射光作为测定对象的情况下，例如，通过在部分反射镜4与准直透镜3之间的光路外设置反射光用的光传感器，从而能够与热辐射光同样地检测可见光。

在对热辐射光、可见光、反射光进行测定的情况下，既可以同时测定这些，也可以测定多个波长。由此，能够根据在焊接时产生的各种各样的波长的光更详细地掌握信息。在该情况下，希望根据想要测定的波长来选择镜、透镜的波长区域。

关于作为光传感器使用的光电探测器，根据所测定的波段而希望使用灵敏度高的光电探测器。

在对热辐射光进行检测的情况下，也可以在直至入射到光传感器的光路上配置使波长1300nm的光选择性地透射的带通滤光器。由此，能够防止热辐射光以外的不必要的波长的光入射到光传感器，能够进行更高精度的热辐射光量的测定。

(2.多个测定区域)

第1光传感器10在被加工物W的表面将第1测定区域作为检测对象。第2光传感器20在被加工物W的表面将比第1测定区域窄的第2测定区域作为检测对象。因而，第2光传感器20例如能够使用受光区比第1光传感器10小的检测元件，或者，设置具有比第1光传感器10小的开口的光圈，在物理上限制测定区的方法。作为这样的光圈，可以使用能够变更开口直径的光圈。

此外，作为变更测定区域的其他方法，也可以使用将聚光透镜11、23的焦距设定为不同的方法。例如，在第2光传感器20用的聚光透镜23的焦距为200mm的情况下，如果将第1光传感器10用的聚光透镜11的焦距设定为100mm，则即便是相同的尺寸的检测元件，也能够确保2倍的测定区域。这样，也可以根据希望的测定区域来调整聚光透镜11、23的焦距。

此外，关于第1光传感器10和第2光传感器20的位置关系，只要是能够分别检测在部分反射镜8进行了透射以及反射的光的位置即可。

第1光传感器10的第1测定区域和第2光传感器20的第2测定区域在熔融区域M中优选包含焊接宽度。因而，在被加工物W进行希望的焊接，利用显微镜等对加工时的焊接形状进行确认。关于测定分辨率，希望能够以所测定的形状的百分之一以下的精度进行测定。对其焊接形状进行测定，并确认了焊接宽度之后，根据该焊接宽度用光圈、聚光透镜等限制第2光传感器20的第2测定区域。

图2A是示出熔融区域M和测定区域Q1、Q2的关系的说明图，图2B是其放大图。光束LB相对于纸面而垂直地入射，相对于被加工物W而沿着激光扫描方向SL移动。

在此，以检测热辐射光的情况为例进行说明。一般地，热辐射光量与加工温度具有高的相关，因此热辐射光量的检测用于测定熔融区域M的温度。在焊接加工中，表面状态、表面的凹凸等的影响，进而在焊接时产生的溅射物等会影响到熔融区域M的信号强度。因而，希望在加工中实时地进行来自熔融区域M的热辐射光的测定。

热辐射光的检测在前述的激光焊接装置所执行的焊接加工中被进行。

如前所述，熔融区域M通过光束LB的照射而形成在被加工物W的表面上，包含熔融区域MA和熔融区域MB。

熔融区域MA是通过光束LB的聚光照射而被加工物W的一部分熔融的热输入区域。熔融区域MB是光束LB的照射结束而熔融状态持续的凝固前区域。例如，在金属熔融时，会产生与其温度的高低相应的黑体辐射所引起的热辐射光、以及金属元素的光激发和弛豫所引起的固有的发光例如可见光。

如图2A中单点划线所示，凝固区域MC是在激光照射后熔融区域MB随着时间经过被冷却而凝固的区域。该区域中，在熔融时产生的热辐射光、可见光等会衰减，难以或者不能进行光检测。

如图2B所示，焊接宽度DW与熔融区域M的焊接宽度对应，是在与激光扫描方向SL垂直的方向上产生的焊接尺寸。

返回到图2A，第1测定区域Q1是第1光传感器10的检测对象，设定为如充分地包含熔融区域MA的温度测定所需要的区域这样的范围。即，第1测定区域Q1设定为比熔融区域MA宽的区域。第1测定区域Q1一般设定为圆形状的区域，但也可以是椭圆形状、矩形状或者其他的任意形状。

在本实施方式中，第1测定区域Q1以激光照射区的中心位置为中心而设为

程度的圆形区域，但只要构成为包含能够检测热辐射光的区域即可，优选根据焊接形状而使测定区域变化。例如，在焊接形状大的情况、激光输出高的情况下，也能够实际进行加工并对加工部分进行观察，掌握熔融形状之后决定测定区域。在熔融区域MB的观察中，例如，利用高速摄像机等在凝固前对熔融的区域进行拍摄，从而能够更精度良好地检测熔融区域MB。此时，例如，也可以在第1光传感器10的近前例如设置光圈等，在物理上限制测定区域，从而设定测定区域。由此，能够进行在光束LB的照射结束后熔融状态持续的部分所产生的光的检测。

如后所述，希望第1测定区域Q1用于掌握一次的焊接加工中的整体的行为。因而，第1测定区域Q1优选设定为包含连续性的焊接加工中的加工区域的全部。在该情况下，设定为包含如凝固区域MC那样已经凝固而有可能无法检测热辐射光的区域，因此认为被测定的热辐射光的信号波形的精度下降。因此，第1测定区域Q1更优选设定为至少包含如熔融区域MB那样在加工中发生熔融的区域的全部。

第2测定区域Q2是第2光传感器20的检测对象，设定为如包含光束LB的照射区以及焊接宽度DW那样的范围。即，第2测定区域Q2比第1测定区域Q1窄，是用于获取熔融区域M及其附近的温度信息的区域。第2测定区域Q2一般设定为圆形状的区域，但也可以是椭圆形状、矩形状或者其他的任意形状。

如图2B所示，第2测定区域Q2在与激光扫描方向SL垂直的方向具有测定宽度DM。

在通过激光扫描进行焊接的情况下，即使在光束LB的照射结束的熔融区域MB中，也会根据输入而发光。因而，仅在较窄的测定区域中，难以掌握照射区域外的熔融状态。因而，通过将比熔融区域M宽的区域设定为热辐射光的检测对象，从而例如能够检测溅射物的产生、直至激光照射后的凝固为止产生的熔融液所引起的影响等在熔融时产生的现象。第1测定区域Q1发挥该作用。

另一方面，为了更详细地获得焊接形状的详细信息等焊接时的加工状态，优选监视激光刚照射之后的来自熔融区域M的热辐射光的行为，希望通过增大测定区域内的熔融附近地方的比例从而进一步提高灵敏度来测定。因此，能够通过进一步减小测定区域，获取熔融区域M及其附近的温度信息，从而获得焊接加工状态的更详细的信息。第2测定区域Q2发挥该作用。

热辐射光的检测较大程度反映熔融区域M的状态。因而，例如，通过对某个特定的加工条件实时地进行热辐射光测定，从而能够获取与熔融区域M的形状相应的信号强度。在熔融区域M的形状，例如焊接宽度DW、焊接长度发生了变化的情况下，根据所变化的焊接宽度DW、焊接长度，检测信号的强度值会产生差异。也就是说，根据熔融区域M的面积的变化，从熔融区域M检测的信号强度也会变化。利用该现象，能够根据所测定的热辐射光量估计熔融区域M的形状，或者，掌握产生了与本来想要加工的形状的差异。例如，测定或者计算希望的熔融宽度DW下的焊接时的热辐射光并作为基准数据库来存储，接下来，与实际的焊接加工中的热辐射光的测定值进行比较，从而能够更精密地掌握焊接状况。这样，通过进一步减小测定区域，从而能够精度良好地测定特定的位置的温度信息。

此外，在焊接加工中，熔融区域M的附近的热辐射光最能反映加工状况，但例如也有可能产生朝向远离熔融区域M的方向而产生的溅射物等在熔融区域M的附近以外能够检测的焊接异常。这样的焊接异常会产生熔融区域M的焊接状态以外的主要原因所引起的对热辐射光的影响。利用该现象，通过热辐射光的检测能够掌握产生了焊接异常。例如，能够判断热辐射光的波形中有无峰值，判断有无产生焊接异常。这样，通过进一步增大测定区域，从而能够精度良好地测定焊接加工整体中的状况。

第2测定区域Q2希望在加工中始终获取熔融区域M及其附近的温度信息。因而，第2测定区域Q2优选利用如图1所示的X工作台21以及Y工作台22伴随着激光的移动而实时地移动。具体地，运算单元PC也可以一边获取加工工作台30以及/或者镜筒9的位移量，一边与其同步地驱动X工作台21以及/或者Y工作台22。

这些运算或者估计能够对第1测定区域Q1以及第2测定区域Q2各组实施。具体地，基于测定区域更宽且设定为包含焊接加工整体的第1测定区域Q1中的测定结果，能够判断焊接异常。而且，基于测定区域更窄且设定在熔融区域M的附近的第2测定区域Q2中的测定结果，能够精密地判断焊接状态。因而，通过分别测定来自熔融区域M及其附近的热辐射光、以及来自比其宽的区域的热辐射光，从而能够更精度良好地评价作为焊接加工整体的加工状态。

测定激光加工中的来自第1测定区域Q1以及第2测定区域Q2的信号强度，接下来在激光加工结束后进行焊接部分的焊接宽度DW的测定，通过将信号强度值和焊接宽度DW的测定值建立关联，从而能够检测基于熔融面积的测定结果。具体地，相对于从第1以及第2光传感器10、20获取到的信号强度的测定时间，用被加工物W的加工后的焊接长度除以加工速度来计算有助于加工的时间并建立关联即可。

作为焊接部分的焊接宽度DW、长度变化的条件，由于激光的输出的增减、激光的焦点位置的变动所引起的点径的变更、进而重叠焊接的情况下产生间隙时光在间隙部散射，熔融区域M的形状也变化，有时焊接宽度DW变窄。焊接宽度DW的变动作为面积反映到信号强度中。在此提及的焊接形状的变化能够通过检测来自熔融区域M的光而测定，但通过在更接近焊接宽度DW的尺寸的测定区域中检测，从而能够使针对焊接宽度DW的变动的检测精度提高。

作为此时的条件，优选的是，测定宽度DM的下限设为熔融宽度DW的1.25倍，测定宽度DM的上限设为以激光的照射位置为中心的凝固前的熔融区域MB的外接圆的半径RC。即，优选的是，第1测定区域Q1的半径R1满足下述的式子。

1.25×DW≤R1≤RC

由此，能够提高焊接状态的检测精度。

此外，激光的照射区收敛在第2测定区域Q2的范围内，从而能够反映照射时的实时变化的形状。由此，能够更精度良好地检测焊接宽度DW、焊接长度的信息。焊接宽度、焊接长度的变动一般较大程度影响接合强度，因此如果可精度良好地进行测定，那么能够降低焊接时的接合偏离这样的不良，还涉及到产品的质量稳定化。

第2光传感器20测定第2测定区域Q2而获得的信号强度较大程度反映熔融区域M的状态以及形状变化，形状变化时的信号强度变动较大程度表现为测定数据的比例。另一方面，第1测定区域Q1包含熔融区域MA以及熔融区域MB两者，因此测定了第1测定区域Q1的信号强度由熔融形状变化所引起的变动变小。因而，例如，通过考虑第1测定区域Q1的测定值以及第2测定区域Q2的测定值两者，从而能够提高熔融形状变化所引起的信号数值的检测精度。

例如，通过将第1测定区域Q1的测定值S1和第2测定区域Q2的测定值S2相加(S1+S2)，从而能够获取进一步增强了焊接异常所引起的热辐射光的变动部分的合成数据。此外，通过从第1测定区域Q1的测定值S1减去第2测定区域Q2的测定值S2(S1-S2)，从而能够获取进一步增强了形状变化所引起的热辐射光的变动部分的变换数据。

此外，进而在熔融区域M的后方产生了信号波形变化的现象的情况下，关于形状变化时的波形变动的行为，利用第2光传感器20能够高灵敏度地检测，因此能够区分原因地检测。例如，由于发生了溅射物的产生，因此能够检测到熔融金属从熔融区域M飞溅等，涉及到焊接部分的进一步的质量管理。作为其他事例，例如，还能够检测到在第2测定区域Q2的外侧产生的激光照射后的向熔融部的异物混入、突发性的熔融区域的形状变化这样的现象的产生。这些现象的产生主要在第1测定区域Q1中检测到，因此能够通过与从第2测定区域Q2检测的信号波形比较来进行估计。

此外，将测定了第1测定区域Q1以及第2测定区域Q2的数据例如使用在阈值判定中，从而能够检测焊接异常的产生。

此外，通过机器学习使其学习由第1光传感器10以及第2光传感器20测定到的信号波形和焊接宽度DW的测定结果的相关关系，从而能够进行焊接形状的特定、判别等。在该情况下，在某个焊接加工中，例如，将熔融宽度DW、熔融长度、焊接不良的有无等焊接结果连同由第1光传感器10以及第2光传感器20测定到的信号波形一起设为示教数据集。然后，对信号波形和焊接结果的相关关系进行学习。这样的机器学习可以由运算单元PC执行，或者，也可以由通过网络连接的外部计算机执行。

此外，例如，通过将不良现象和测定数据建立关联并进行阈值判定，从而能够确定不良现象的原因。此外，通过利用机器学习将测定数据和焊接时产生的现象建立关联并进行学习，从而能够更精度良好地判定熔融区域M的状态，进而通过显示在显示器上从而能够涉及到设备、加工条件的改善活动。即，通过将焊接不良的具体的主要原因和以本公开的热辐射光的信号波形为一例的与焊接状态有关的物理量作为示教数据集利用机器学习使其学习，从而能够对信号波形和焊接不良的主要原因的相关关系进行学习。

关于测定方法，有加工部的温度、来自加工部的热辐射光量、加工部的可见光量、被加工物的振动量等，可以选择多个来测定。

关于测定取样数，需要在激光焊接评价中足以捕捉到工艺的特征，例如激光输出曲线的曲线的曲率等物理量的局部值的趋势这样的量的样本数，因此物理量的取样周期(测定周期)希望为进行激光照射的输出控制的取样周期的百分之一以下。

(3.测定结果)

图3是示出热辐射光量和焊接质量的相关关系的一例的说明图。图3的(A)是示出热辐射光量的时间变化的曲线图，图3的(B)是示出激光输出的时间变化的曲线图。

图3的(B)的曲线PL表示照射到被加工物W的激光的输出。在此，例示在时刻t1激光输出变为有效且直至时刻t6是恒定的情况，但也能够通过根据加工条件使曲线PL的形状随时间变化从而抑制溅射物。

图3的(A)的曲线P0(实线)表示进行了适当焊接时的热辐射光量。为了容易比较，在上侧曲线图中，与表示第2光传感器20检测到的热辐射光量的变化的曲线P2(虚线)重叠显示。在下侧曲线图中，与表示第1光传感器10检测到的热辐射光量的变化的曲线P1(虚线)重叠显不。

在时刻t1，激光输出变为有效，伴随着激光照射区域的温度上升而热辐射光量增加。然后，若激光照射区域的温度进一步上升，激光照射所引起的热输入量和被加工物W的热传导所引起的从激光照射区域向周边的热散逸的收支变得均等，则激光照射区域的温度稳定，热辐射光量也变为恒定。然后，若在时刻t6激光照射完成，则激光照射区域的温度下降，热辐射光量减少。通过检测这样的热辐射光量的行为，从而能够判断是否在激光焊接时产生了不良。此外，在曲线P0内检测到峰值的情况下，能够判断为产生了溅射物。通过确认这样的热辐射光量的行为，从而能够检测各种各样的异常的产生。

其次，曲线P2(虚线)与曲线P0比较，表示更大的信号，接下来，从时刻t2到时刻t3大幅减少，在时刻t4再次增加，在时刻t5变为恒定。第2光传感器20的第2测定区域Q2被设定为包含熔融区域MA但不包含熔融区域MB，因此激光加工时的检测灵敏度比较高。

其次，曲线P1(虚线)与曲线P2比较，表示变化小的信号。第1测定区域Q1比第2测定区域Q2宽，因此激光加工时的检测灵敏度减少。因而，由于对检测信号的干扰的影响，在加工区域附近的检测精度减少，另一方面，能够检测在熔融区域MB产生的溅射物、在熔融区域M的附近以外产生的焊接异常。

作为这样的焊接异常的原因，例如，可列举溅射物的产生、烟尘的产生、等离子体的产生、激光输出变动、点径变动、激光照射时间变动、以及被加工物W所引起的变动等已知的不良原因。

此外，作为焊接不良的一例，在产生了溅射物的情况下，从熔融区域M飞溅的溅射物成为与熔融区域M不同的热辐射光的产生源，由溅射物产生的热辐射光入射到聚光透镜6，被第1光传感器10检测。此时，与适当熔融时的热辐射曲线P0相比，可观测到热辐射光量的增加。此外，溅射物高速地分散，因此瞬间地飞溅到聚光透镜6的视野外，从而检测信号的增加表现为峰值形状。例如，在产生了溅射物的情况下，虽然也依赖于溅射物尺寸，但与适当熔融时的热辐射光强度相比，可观察到1.5～5倍程度的热辐射光强度的增加，可观测到源自于溅射物的峰值。

此外，在从将多个被加工物W重叠的方向照射光束LB来进行重叠焊接的情况下，最好使被加工物W彼此密接。其理由是因为，起因于激光焊接中的热变形、从加工前残留于被加工物W的形变等，若被加工物W之间有间隙，则会产生被加工物W彼此的未接合、接合部的强度不足等问题。在被加工物W彼此有了间隙的情况下，熔融区域M成为贯通一方的被加工物W而逃至上述间隙的状态。进而，若产生间隙，则激光在间隙散射，因此熔融区域M的形状也变化，焊接宽度变窄。因而，可观察到热辐射光、反射光强度的下降。

因而，在重叠焊接的情况下，能够根据热辐射光强度的下降而推测到被加工物W彼此产生了间隙。

如上所述，根据本公开，在被加工物的表面设定至少两个测定区域，对从熔融区域产生的光进行检测，从而能够精度良好地监视焊接状态。由此，能够精度良好地评价焊接质量，能够在不依赖于操作员的熟练度的情况下进行焊接的异常预知。由此，针对异常能够进行早期应对，可谋求不良数的减少、装置停机时间的降低、生产率的提高。

产业上的可利用性

本公开在能够迅速且高精度地监视激光加工状态这一点上，在产业上是极其有用的。

Claims (7)

1.一种激光加工装置，一边扫描被聚光的激光一边向被加工物进行照射，在该被加工物的表面上形成熔融区域，

所述激光加工装置具备：

第1光检测部，具有检测在激光的照射中从所述熔融区域产生的光的功能，在被加工物的表面将第1测定区域作为检测对象；和

第2光检测部，具有检测在激光的照射中从所述熔融区域产生的光的功能，在被加工物的表面将比所述第1测定区域窄的第2测定区域作为检测对象。

2.根据权利要求1所述的激光加工装置，其中，

所述第2测定区域包含被加工物的一部分由于激光的照射而熔融的热输入区域，

所述第1测定区域包含所述热输入区域、以及激光的照射结束而熔融状态持续的凝同前区域的至少一部分。

3.根据权利要求1或2所述的激光加工装置，其中，

从所述熔融区域产生的光是从所述熔融区域辐射的热辐射光、从所述熔融区域辐射的可见光、以及从被加工物反射的反射光之中的至少一种。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的激光加工装置，其中，

还具备：位置控制部，控制所述第2光检测部的位置，使得第2测定区域能够追随激光的扫描而在所述被加工物的表面上移动。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的激光加工装置，其中，

所述第1测定区域包含激光被连续照射而形成的连续性的加工区域。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的激光加工装置，其中，

还具备：运算部，基于从所述第1光检测部输出的第1检测信号以及从所述第2光检测部输出的第2检测信号来估计所述熔融区域的熔融状态。

7.根据权利要求2所述的激光加工装置，其中，

利用所述熔融区域的垂直于扫描方向的熔融宽度DW、以及以激光的照射位置为中心的所述凝固前区域的外接圆的半径RC，所述第1测定区域的半径R1满足下述的式子：

1.25×DW≤R1≤RC。

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