JP2000271772A

JP2000271772A - レーザ加工方法及び装置

Info

Publication number: JP2000271772A
Application number: JP11077191A
Authority: JP
Inventors: Naoki Mitsuyanagi; 直毅三柳; Yoshiaki Shimomura; 義昭下村; Yasushi Minomoto; 泰美野本; Shigeyuki Sakurai; 茂行桜井
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1999-03-23
Filing date: 1999-03-23
Publication date: 2000-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】レーザ加工時の位置誤差に対し被加工物の加工
位置をレーザ照射位置に先行して検出し加工位置の状態
及び方向に関係なく加工位置を検出して位置補正を行い
レーザ加工が行えるレーザ加工装置を実現する。【解決手段】レーザダイオード７０からの検出用レーザ
光は偏光プリズム７２、結像レンズ７３、１／４波長板
７４、ウエッジ基板７５、平行平面基板７６、ダイクロ
イックミラー４０、集光レンズ４１を介して中心軸Ｏか
らある距離のワーク１上の位置に集光される。ワーク１
から反射した検出用レーザ光は入射時と同じ経路でフォ
トセンサ７１上に集光される。モータ７７で基板７５、
７６を回転し、ワーク１上の検出用レーザ光の照射位置
は中心軸Ｏを中心に距離Ｌ１離れた位置で公転する。こ
れにより、加工用レーザに先行して突き合わせ面を検出
し、位置補正を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ発振器から
出力されたレーザビームをＸＹテーブル或いはロボット
等の移動手段で位置決めしながら、レーザによる突き合
わせ溶接や切断を行うレーザ加工方法及び加工装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】レーザ光を利用した加工は、機械、電
子、半導体装置などの多方面の分野の製造過程で、切
断、溶接等の加工方法として利用されている。ここで、
例えば、レーザ溶接について述べる。

【０００３】従来のレーザ溶接装置の構成を、移動手段
としてＸＹテーブルと組み合わせた場合を例にとって図
８及び図９を参照しながら説明する。

【０００４】従来のレーザ溶接装置は、図８にその一例
を示すように、レーザヘッド３１及びレーザ電源３２か
ら構成されるレーザ発振器３と、このレーザ発振器３か
ら出力されたレーザビームを集光する加工ヘッド４と、
被加工物であるワーク１を搭載し、レーザビームに対し
相対移動させるＸＹテーブル５と、このＸＹテーブル５
の移動軌跡を制御すると共に、レーザ照射のタイミング
などを制御するメインコントローラ６とを備える。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のレ
ーザ溶接装置を用いて、例えば薄板の突き合わせ溶接を
行う場合を図８及び図９を参照して説明する。図９は曲
線の突き合わせ溶接を行う場合の例の説明図である。こ
の図９において、ワーク１に、加工始点Ａと、終点Ｄ
と、その間の任意の点Ｂ及び点Ｃとを設定し、それぞれ
の点の間を直線或いは円弧補間でレーザを移動させてレ
ーザ溶接が行われる。

【０００６】この場合、メインコントローラ６でＸＹテ
ーブル５を制御するとき、始点Ａ、終点Ｄ及び中間点
Ｂ、Ｃにおいてインポジションチェックを行うため、あ
る位置精度範囲内に入るが、その間の経路、特に、円弧
補間の点ＢＣ間ではサーボの遅れ等で図９中に点線で示
すように、上記Ａ〜Ｄの各点より大きな位置誤差が発生
する。

【０００７】また、ワーク１を治具に固定したときの位
置決め誤差と、ワーク１の曲線部の加工誤差とが加わ
り、突き合わせの溶接位置とレーザ照射の軌跡とにずれ
が発生する。

【０００８】一方、レーザ溶接はビード幅が狭く、深溶
け込みの溶接を特長としているため、例えば、突き合わ
せ溶接において突き合わせ面からレーザ照射位置がずれ
ると、十分な溶け込みが得られず、所定の強度が得られ
ないなどの問題が発生する。

【０００９】上記のようなＸＹテーブル５の制御による
誤差と、ワーク１の位置決め誤差と、ワーク１の加工誤
差とが重畳すると、レーザ照射の位置ずれが発生し、十
分な溶接が行えず、強度不足といった問題を引き起こす
ことになる。

【００１０】このため、従来のレーザ加工装置において
は、照射位置の精度を上げるために下記に示す（１）〜
（３）のようないろいろな方法が採られている。

【００１１】（１）レーザ加工中の照射位置に相関して
発生する現象（例えばプラズマの発光）をモニタリング
し、この現象を基準に照射位置を制御する方法（例え
ば、特公昭５９−３３０７７号公報、特公昭５９−２１
８２９１号公報に記載された方法）。（２）レーザ加工位置に先行させて、ワークの突き合わ
せ面の間隙から裏面へと通過する光を利用して加工位置
の検出を行い、この検出値を基に加工位置の補正を行う
方法（例えば、特開昭６１−１５１２８７号公報、特公
平６−８８１５０号公報に記載された方法）。（３）光切断法により突き合わせ位置を検出して、この
検出値を基に加工位置の補正を行う方法（例えば、特開
平３−９８１０７９号公報、特開平３−２４３２９１号
公報に記載された方法）。

【００１２】しかし、これらの方法には以下のような
（１）〜（３）に示す問題点がある。（１）レーザ加工中の現象を利用する場合は、その現象
を検出してから位置補正を行うために遅れが発生する。
また、加工中に発生する現象がレーザの照射位置以外の
要因でも変動し、これを照射位置に相関して発生する現
象と区別して検出することが困難である。（２）ワークの裏面からの光を検出する方法では、突き
合わせ面が接触して間隙が生じていない場合には光の検
出ができない。（３）光切断法のような画像処理を伴う方法では検出位
置を算出するための演算処理時間が長い。また、図９に
示した例のように、９０度に屈曲した加工曲線では線状
の光の方向によっては突き合わせ面が検出できない。或
いは、光切断の方向を制御する必要があり、その上、補
正が簡便ではない。

【００１３】本発明の目的は、レーザ溶接又は加工時の
位置誤差に対し、被加工物の突き合わせ面等の加工位置
をレーザ照射位置に先行して検出し、突き合わせ面等の
加工位置の状態に関係なくこの突き合わせ面等の加工位
置を検出することができ、加工位置の方向に関係なく、
簡便な方法で位置補正を行いながらレーザ加工が行える
レーザ加工方法及びレーザ加工装置を実現することであ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は次のように構成される。（１）加工用レーザ光を発振し、上記加工用レーザ光を
被加工物に照射して上記被加工物を加工するレーザ加工
方法において、被加工物の表面の変化を検出するための
検出光を発生し、上記被加工物の表面上で上記検出光の
光軸を、上記加工用レーザ光の光軸を中心に所定の回転
半径で回転させ、上記検出光からの反射光を検出して、
反射光の回転角度と上記所定の回転半径とからなるベク
トルに応じて、上記被加工物の加工予定位置を検出し
て、検出した加工予定位置に基づいて加工用レーザの照
射位置を移動して、上記加工予定位置に上記加工用レー
ザを照射して、上記被加工物を加工する。

【００１５】（２）また、加工用レーザ光を発振するレ
ーザ発振器と、上記加工用レーザ光を被加工物の加工位
置まで誘導するための加工光学系と、上記加工用レーザ
光と被加工物を相対的に移動させる移動手段とを備える
レーザ加工装置において、被加工物の表面の変化を検出
するため、上記被加工物に照射される検出光を発生する
検出光源と、上記被加工物からの検出光の反射光を検出
し、検出した光に対応する検出信号を発生する検出手段
と、上記被加工物の表面上で上記検出光を上記加工用レ
ーザ光の光軸を中心に所定の回転半径で回転させる回転
光学手段と、上記検出光の回転角度を検出する回転角度
検出手段と、上記回転角度検出手段により検出された回
転角度と上記所定の回転半径とからなるベクトルに応じ
て、上記被加工物の所定の加工位置に加工用レーザ光が
照射されるよう上記移動手段を制御する制御手段とを備
える。

【００１６】（３）好ましくは、上記（２）において、
被加工物の表面に加工用レーザ光を照射するための集光
レンズを備え、この集光レンズは、検出光を被加工物の
表面に照射するための集光レンズとを兼用する。

【００１７】上記のように構成した本発明においては、
検出光源から加工位置における被加工物の突き合わせ面
を検出するための検出光を発生しておき、この検出光を
回転光学手段によってある距離だけ偏心させ加工用レー
ザ光の光軸を中心に公転させる。

【００１８】検出手段で被加工物からの光の変化を検出
し、被加工物の突き合わせ面に相当する検出信号を発生
する。制御手段では、上記検出手段での突き合わせ面の
位置を示す検出信号に基づいて、移動手段での移動軌跡
に補正を加える。

【００１９】これにより、位置決め軌跡が突き合わせ面
からずれたとしても、公転半径内に突き合わせ面があれ
ば、検出光及び検出手段によって突き合わせ面を検出で
き、この突き合わせ面に加工用レーザ光の光軸が合うよ
うに補正されて、確実に突き合わせ面にレーザを照射す
ることができる。また、突き合わせ面の状態に関係なく
検出することができ、突き合わせ面の方向に関係なく、
簡便な方法で位置補正を行いながらレーザ加工が行え
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるレーザ加工装
置及びレーザ加工方法の一実施形態について、図１〜図
７を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態で
あるレーザ加工装置の全体概略構成図である。図１にお
いて、本発明の一実施形態であるレーザ加工装置は、レ
ーザヘッド３１及びレーザ電源３２とを有するレーザ発
振器３と、加工ヘッド４と、ＸＹテーブル５と、メイン
コントローラ６と、加工ヘッド４に搭載された検出ユニ
ット７と、及び検出光に基づいてにＸＹテーブル５の移
動軌跡を制御する制御手段８とを備える。

【００２１】加工ヘッド４に搭載した検出ユニット７に
は後述する検出光源としてのレーザダイオード７０と、
検出手段としてのフォトセンサ７１と、エンコーダ７８
とが備えられ、フォトセンサ７１からの検出信号及びエ
ンコーダ７８からのエンコーダパルスは制御手段８に入
力される。制御手段８は、メインコントローラ６からの
加工開始／終了の指令により、メインコントローラ６で
制御されるＸＹテーブル５の移動量に相当する信号を出
力する。

【００２２】図２は、移動軌跡制御手段８の内部構成図
である。図２において、制御手段８は、オペアンプ等で
構成された比較手段としてのコンパレータ８１と、カウ
ンタ８２と、演算器８３と、パルス回路８４とを備え
る。そして、この制御手段８においては、後述するフォ
トセンサ７１からの検出信号がコンパレータ８１に供給
され、このコンパレータ８１で２値化されて矩形波信号
が生成される。コンパレータ８１で生成された矩形波信
号は演算器８３に入力される。

【００２３】また、検出手段７に設けられたエンコーダ
７８から出力されたエンコーダパルス信号がカウンタ８
２に入力され、このカウンタ８２によりカウントされた
カウント信号が演算器８３に入力される。この演算器８
３では、コンパレータ８１からの矩形波信号とカウンタ
８２からのカウント信号とに基づいて、ＸＹテーブル５
の移動量を演算し、パルス回路８４に出力する。パルス
回路８４は演算器８３により供給された、ＸＹテーブル
５の移動量に対応するパルス信号をメインコントローラ
６に出力する。

【００２４】図３は、加工ヘッド４及び検出ユニット７
の内部構成図である。図３において、検出ユニット７
は、検出光源としてのレーザダイオード７０（以下ＬＤ
と略す）と、反射光を検出するフォトダイオード７１
（以下ＰＤと略す）と、ＬＤ７０からのレーザ光を反射
しワーク１からの反射光を通過する偏光プリズム７２と
を備える。

【００２５】また、検出ユニット７は、ＬＤ７０からの
レーザ光をコリメートすると共にワーク１からの反射光
をＰＤ７１上に結像する結像レンズ７３と、通過するレ
ーザ光の偏光方向を変える１／４波長板７４と、ＬＤ７
０からのレーザ光の照射位置を偏心させるためのウエッ
ジ基板７５とを備える。

【００２６】さらに、検出ユニット７は、入射光及び反
射光の経路を平行移動させる平行平面基板７６と、ウエ
ッジ基板７５及び平行平面基板７６を回転させるモータ
７７と、このモータ７７の回転量を検出するエンコーダ
７８とを備える。

【００２７】加工ヘッド４は、検出用ＬＤ７０の光は透
過し、レーザヘッド３１からの加工用レーザ光に対して
は反射特性を持つダイクロイックミラー４０と、ＬＤ７
０からのレーザ光及び加工用レーザ光をそれぞれ、ワー
ク１に集光する集光レンズ４１とを備える。

【００２８】次に、加工ヘッド４及び検出手段７の機能
を以下に説明する。まず、レーザヘッド３１から出力さ
れた加工用レーザ光のビームはダイクロイックミラー４
０で方向が変えられ、集光レンズ４１に入射されワーク
１に集光される。

【００２９】一方、ＬＤ７０から出力した検出用レーザ
光は偏光プリズム７２で反射し、レンズ７３でコリメー
トされ、１／４波長板７４を通り、ここで４５゜偏光面
が回転する。そして、１／４波長板７４を通過したレー
ザビームはウェッジ基板７５で方向が傾けられ、平行平
面基板７６で同じく集光レンズ４１のフロントフォーカ
スＦを通るように平行移動される。平行平面基板７６を
通過した検出用レーザ光は、ダイクロイックミラー４０
を介して、傾いて集光レンズ４１に入射され、中心軸Ｏ
からある距離離れた、ワーク１上の位置に集光される。
そして、ワーク１に集光された検出用レーザ光は、ワー
ク１の上面に対して垂直な方向からこのワーク１に入射
されている。

【００３０】次に、ワーク１の表面から反射した検出用
レーザ光は、入射時と同じ経路で、平行平面基板７６、
ウエッジ基板７５を通過し、１／４波長板７４で再度、
偏光面が４５゜回転し、ＬＤ７０から出たときに比べ偏
光面が９０゜回転した光となって、レンズ７３を経て偏
光プリズム７２に入射する。偏光プリズム７２はある偏
光面で入射光を反射し、この偏光面から９０゜回転して
入射する光は通過する特性を持つので、偏光プリズム７
２に入射した反射光は偏光プリズム７２を通過して、Ｐ
Ｄ７１上に集光される。

【００３１】また、モータ７７によってウエッジ基板７
５及び平行平面基板７６を回転させると、ワーク１上に
集光される検出用レーザ光の照射位置は、中心軸Ｏを中
心に距離Ｌ１だけ離れた位置で公転する。

【００３２】以上のように、検出ユニット７から出力さ
れた検出用レーザ光はワーク１上で中心軸Ｏを中心にあ
る距離Ｌ１だけ離れた位置で公転する。中心軸Ｏからの
偏心距離Ｌ１は、ウエッジ基板７５の傾斜角度で決定さ
れ、次式（１）のような関係がある。Ｌ１＝（ｎ−１）ｆ（ｔａｎα） −−−（１）ただし、上記式（１）において、Ｌ１は偏心距離、ｎは
ウエッジ基板７５の屈折率、ｆは集光レンズ４１の焦点
距離、αはウエッジ基板７５の光傾斜角度である。

【００３３】次に、上述した構成を有するレーザ加工装
置の動作を説明する。まず、ワーク１をＸＹテーブル５
に固定した後、加工用レーザ光の光軸の位置に加工始点
Ａを合わせる。ここで、自動運転をスタートさせると、
メインコントローラ６から検出ユニット７内部のモータ
７７を回転させる命令を出し、検出用レーザ光のワーク
１上における照射位置を公転運動させる。

【００３４】また、メインコントローラ６は、レーザ発
振器３に指令を出し、加工用レーザ光をレーザヘッド３
１から出力させる。以降、ワーク１の突き合わせ面を、
ワーク１から反射される検出用レーザをフォトセンサ７
１により検出することにより、自動的に検出し、それに
倣ってワーク１をＸＹテーブル５により移動させる。こ
のときの突き合わせ面の検出から移動、加工用レーザの
照射までの過程を図４及び図５を用いて説明する。

【００３５】図４はワーク１をレーザ入射側から見たレ
ーザ加工の説明図であり、図４の実線が突き合わせ面、
点線が加工用レーザ光の光軸を中心に検出用レーザ光が
公転する軌跡である。

【００３６】検出用レーザ光は連続でワーク１上に照射
されている。この検出用レーザの公転運動の反射光はＰ
Ｄ７１で検出されており、図５にＰＤ７１による検出波
形を示す。この図５の（Ａ）に示すように、ワーク１の
表面で検出用レーザ光は反射してＰＤ７１で検出される
ために、ＰＤ７１からの出力は大きく、突き合わせ面で
はわずかな隙間等が存在するために反射光量が減り出力
は小さくなる。

【００３７】ここで、図５の（Ａ）において、検出用レ
ーザ光が１回転する間に２回突き合わせ面を通過する
が、図４における下の方の突き合わせ面の通過点は、既
に加工用レーザが照射されて溶接されているため、反射
光の変化は小さくなっている。図５の（Ａ）に示すＰＤ
７１からの出力は、制御手段８のコンパレータ８１でス
レッシュホールドレベルＶｔｈを基準に２値化され、図
５の（Ｂ）に示すような矩形波信号となる。そして、コ
ンパレータ８１で２値化された矩形波信号は演算器８３
に入力される。

【００３８】一方、検出用レーザ光の公転運動はエンコ
ーダ７８で検出されており、カウンタ８２を介して演算
器８３に入力される（図５の（Ｃ）に示す信号）。演算
器８３では、図５の（Ｂ）に示す矩形波信号と、図５の
（Ｃ）に示すカウント信号とに基づいて、現在位置に対
する突き合わせ面の方向、図４中に示す角度θを演算す
る。図５ではエンコーダ７８からの入力信号を模式的に
表しており、高いパルスが原点を示す。

【００３９】上述した原点からカウントをはじめ、図５
の（Ｂ）に示した矩形波信号の低い範囲の中間点までを
カウントすると、このカウント数Ｎ１と１回転のカウン
ト数との比から容易に角度θが導き出せる。次に、検出
用レーザ光の公転半径Ｌ１は決まっているので、この半
径Ｌ１と角度θから、加工用レーザ光の現在照射位置、
つまり、公転の中心点から検出した突き合わせ面までの
ＸＹテーブル５上での距離△Ｘ、△Ｙを演算器８３が算
出する。なお、上記角度θと半径Ｌ１とからなるベクト
ルにより、公転の中心点から検出した突き合わせ面まで
の距離及び方向を表すことができる。

【００４０】演算器８３は、この演算結果をパルス回路
８４に出力し、パルス回路８４はＸＹテーブル５の移動
量に相当するパルス数に変換したパルス列をメインコン
トローラ６に出力する。

【００４１】図６は、メインコントローラ６によるＸＹ
テーブル５の制御動作ステップを示す機能ブロック図で
ある。図６において、まず、直線補間及び円弧補間を中
心とした移動命令を組み合わせて所定の移動軌跡となる
プログラム８５が組まれる。このプログラム８５が実行
されると、次に、例えば、円弧補間の場合、目標とする
位置までの軌跡を細かく分割し、分割された点のそれぞ
れの位置を演算する補間処理８６が行われる。

【００４２】補間処理８６により分割された点までの距
離に相当するパルス列をパルスサーボ８７に出力し、こ
のパルスサーボ８７はそのパルス数に応じモータ７７を
回転させ、ＸＹテーブル５を移動させる。また、モータ
７７に設けられたエンコーダ７８によってモータ７７の
回転量が検出され、この回転量検出信号はパルスサーボ
８７に帰還される。パルスサーボ８７はエンコーダ７８
からの帰還信号によってモータ７７が所定の回転量まで
達したことを判断すると、補間処理８６で分割された次
の点までの移動動作を実行する。これを繰り返して、ひ
とつの補間動作を実行する。

【００４３】移動軌跡制御手段８からメインコントロー
ラ６に入力されたパルス信号は、通常、割り込み用に用
意されている補間処理８６とパルスサーボ８７との間に
入力される。これにより、移動軌跡制御手段８で演算さ
れた移動距離に相当するパルス列がパルスサーボ８７に
入力され、以下、上記で説明した動作と同様にモータ７
７が駆動される。

【００４４】以上の動作により、検出用レーザ光の反射
を利用して突き合わせ点を検出し、この検出された点を
目標値としてＸＹテーブル５が移動される。

【００４５】この場合、検出用レーザ光の公転半径を小
さく設定するほど、また、回転数を大きくするほど、本
来の突き合わせ面を細かく分割して検出することになる
ので、追従する軌跡の精度は向上するのは言うまでもな
い。

【００４６】以上のように、本発明の一実施形態によれ
ば、レーザ加工用のレーザの照射点を中心として、検出
用レーザ光を公転させ、この検出用レーザ光の被加工物
からの反射光を検出して、被加工物の突き合わせ面を、
加工用レーザに先行して検出し、加工用レーザ光による
加工軌跡を補正演算するように構成した。

【００４７】したがって、レーザ溶接時の位置誤差に対
し、被加工物の突き合わせ面をレーザ照射位置に先行し
て検出し、突き合わせ面の状態に関係なくこの突き合わ
せ面を検出することができ、突き合わせ面の方向に関係
なく、簡便な方法で位置補正を行いながらレーザ溶接が
行えるレーザ溶接方法及びレーザ溶接装置を実現するこ
とができる。

【００４８】なお、上述した例においては、検出手段７
の検出用レーザ光は加工ヘッド４内を通過し、加工用レ
ーザの集光レンズ４１を共用する構造にしたが、集光レ
ンズ４１を加工用レーザと検出用レーザ光とで共用しな
い構成としてもよい。

【００４９】つまり、例えば、図７に示すように、検出
用光源７０と受光部７１とを加工ヘッド４外部に、互い
に対向するように設置し、検出用光源７０からの検出用
レーザ光を、被加工物上の加工用レーザ光の照射点より
所定の距離だけ離れた位置に照射し、被加工物からの検
出用レーザ光の反射光が受光部７１に入射するように配
置する。そして、検出用光源７０及び受光部７１とを加
工用レーザ光を中心軸として、モータ７７により回転さ
せる。この図７に示すように構成しても、図３に示した
例と同様に、被加工物の突き合わせ面を検出でき、レー
ザ溶接時の位置誤差に対し、被加工物の突き合わせ面を
をレーザ照射位置に先行して検出し、突き合わせ面の状
態に関係なくこの突き合わせ面を検出することができ、
突き合わせ面の方向に関係なく、簡便な方法で位置補正
を行いながらレーザ溶接が行えるレーザ溶接方法及びレ
ーザ溶接装置を実現することができる。

【００５０】また、本発明は、連続的に加工用レーザ光
を被加工物に照射する形式のレーザ加工装置のみなら
ず、加工用レーザ光がパルスレーザである形式のレーザ
加工装置にも適用可能である。

【００５１】さらに、上述した例は、本発明を突き合わ
せ溶接に適用した場合の例であるが、突き合わせ溶接の
みならず、例えば、鋼板の切断加工にも適用可能であ
る。本発明を鋼板の切断に適用する場合には、鋼板に切
断するための倣い線（溶接の場合の突き合わせ面に相当
する）を書いておき、それをロボット等に設置したレー
ザ切断装置により切断する（溶接の場合の溶接線が切断
線に相当する）。これにより、複雑な形状の切断加工で
あっても、本発明によれば、精緻に加工することが可能
である。

【００５２】

【発明の効果】本発明によれば、レーザ加工時の位置誤
差に対し、被加工物の突き合わせ面等加工位置をレーザ
照射位置に先行して検出し、突き合わせ面等の加工位置
の状態に関係なく加工位置を検出することができ、加工
位置の方向に関係なく、簡便な方法で位置補正を行いな
がらレーザ加工が行えるレーザ加工方法及びレーザ加工
装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態であるレーザ加工装置の全
体概略構成図である。

【図２】図１の例における移動軌跡制御手段の内部構成
図である。

【図３】図１の例における加工ヘッド及び検出ユニット
の内部構成図である。

【図４】ワークをレーザ入射側から見たレーザ加工の説
明図である。

【図５】突き合わせ面の検出を説明するための信号波形
図である。

【図６】メインコントローラによるＸＹテーブルの制御
動作ステップを示す機能ブロック図である。

【図７】本発明における検出ユニットの他の例の概略構
成図である。

【図８】従来のレーザ溶接装置の概略構成図である。

【図９】従来におけるワークの突き合わせ面と加工用レ
ーザの移動軌跡を示す図である。

【符号の説明】

１ワーク３レーザ発振器４加工ヘッド５ＸＹテーブル６メインコントローラ７検出ユニット８移動軌跡制御手段３１レーザヘッド３２レーザ電源４０ダイクロイックミラー４１集光レンズ７０レーザダイオード７１フォトダイオード７２偏光プリズム７３レンズ７４１／４波長板７５ウェッジ基板７６平行平面基板７７モータ７８エンコーダ８１コンパレータ８２カウンタ８３演算器８４パルス回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者美野本泰茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内 (72)発明者桜井茂行茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内Ｆターム(参考） 2F065 AA03 AA15 CC15 EE00 FF44 FF66 GG06 GG12 HH04 HH13 JJ01 JJ09 JJ18 LL00 LL04 LL20 LL36 LL37 LL65 MM16 PP12 QQ00 QQ05 QQ25 TT08 4E068 BE02 CA10 CB05 CB09 CC06 CD08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加工用レーザ光を発振し、上記加工用レー
ザ光を被加工物に照射して上記被加工物を加工するレー
ザ加工方法において、被加工物の表面の変化を検出するための検出光を発生
し、上記被加工物の表面上で上記検出光の光軸を、上記
加工用レーザ光の光軸を中心に所定の回転半径で回転さ
せ、上記検出光からの反射光を検出して、反射光の回転
角度と上記所定の回転半径とからなるベクトルに応じ
て、上記被加工物の加工予定位置を検出して、検出した
加工予定位置に基づいて加工用レーザの照射位置を移動
して、上記加工予定位置に上記加工用レーザを照射し
て、上記被加工物を加工することを特徴とするレーザ加
工方法。
【請求項２】加工用レーザ光を発振するレーザ発振器
と、上記加工用レーザ光を被加工物の加工位置まで誘導
するための加工光学系と、上記加工用レーザ光と被加工
物を相対的に移動させる移動手段とを備えるレーザ加工
装置において、被加工物の表面の変化を検出するため、上記被加工物に
照射される検出光を発生する検出光源と、上記被加工物からの検出光の反射光を検出し、検出した
光に対応する検出信号を発生する検出手段と、上記被加工物の表面上で上記検出光を上記加工用レーザ
光の光軸を中心に所定の回転半径で回転させる回転光学
手段と、上記検出光の回転角度を検出する回転角度検出手段と、上記回転角度検出手段により検出された回転角度と上記
所定の回転半径とからなるベクトルに応じて、上記被加
工物の所定の加工位置に加工用レーザ光が照射されるよ
う上記移動手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項３】請求項２記載のレーザ加工装置において、
被加工物の表面に加工用レーザ光を照射するための集光
レンズを備え、この集光レンズは、検出光を被加工物の
表面に照射するための集光レンズとを兼用することを特
徴とするレーザ加工装置。