JP5231753B2 - レーザ加工方法 - Google Patents
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Description
すなわち、図13に示すように、溶接対象となる一対のワーク50A、50Bの円弧部51A、51Bを対向させておき、レーザセンサでこの一対のワーク50A、50Bの表面を走査することにより、円弧部51A、51Bの形状を仮想平面上に表現する。そして、この円弧部51A、51Bの端縁に接線V、Wを引き、これら接線V、Wに平行にレーザ光を照射する。
この方法によれば、ワーク50A、50Bの円弧部51A、51Bの形状に応じて、レーザ光の照射方向を調整できる。
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係るレーザ加工方法が適用されたレーザ加工システム1の概略構成を示す図である。
ここで、一対のワーク50A、50Bは、それぞれ、断面円弧状の円弧部51A、51Bを含んでいる。円弧部51Aの曲率半径は、円弧部51Bの曲率半径と異なっている。これら一対のワーク50A、50Bは、円弧部51A、51Bの外周面側同士が対向するように配置されている。
レーザ加工システム1は、ワーク50A、50Bの対向した部分にレーザ光を照射して溶接する。
溶接光照射部21は、図示しないが、レーザ光を発振するレーザ発振器と、このレーザ発振器で発振されたレーザ光を集光して照射する集光部と、を備える。
すなわち、ワーク形状測定部31は、測定光照射部11および駆動部12を制御して、レーザ光でワーク50A、50Bの表面を走査するとともに、カメラ13により、走査線上の照射点の像を結像することで、カメラ13から照射点までの距離を検出する。そして、測定光照射部11のレーザ光の照射方向と、カメラ13から照射点までの距離と、に基づいて、照射点の3次元上の位置を求める。
ワーク溶接部34は、溶接光照射部21および駆動部22を制御して、溶接光照射方向算出部33で求めた照射方向でレーザ光を照射して、ワーク50A、50Bをレーザ溶接する。
ST1では、ワーク形状測定部31により、一対のワーク50A、50Bの形状を測定し、ワーク形状生成部32により、図3に示すように、これら一対のワーク50A、50Bの断面を仮想平面上に生成する。
ST2では、溶接光照射方向算出部により、図4に示すように、仮想平面上に所定半径d1の円Cを生成する。
ST4では、図6に示すように、円Cの中心Rと接点P、Qとが成す角度θを二等分する角度(図6中、直線Lで示す)を演算する。
ST5では、ワーク溶接部34により、この演算した角度、つまり、直線Lをレーザ光の照射方向として、レーザ光を照射する。
(1)ワーク50A、50Bの円弧部51A、51Bの端縁を検出できなくても、この円弧部51A、51B全体の形状に応じてレーザ光の照射方向を決定できるから、レーザ溶接を安定して行うことができる。
本実施形態では、溶接光照射方向算出部33の動作が、第1実施形態と異なる。
そこで、本実施形態におけるレーザ加工システム1の動作を、図7のフローチャートを参照しながら説明する。
ST1では、第1実施形態と同様に、図3に示すように、一対のワーク50A、50Bの断面を仮想平面上に生成する。
ST2では、仮想平面上で、一対のワーク50A、50Bのそれぞれから所定距離d2だけ離れた点を、第1点Sとして求める。具体的には、図8に示すように、ワーク50A、50Bから所定距離だけ離れた線M、Nを引き、これら線Mと線Nとの交点を第1点Sとする。
ST4では、図10に示すように、第1点Sと第2点T、Uとが成す角度θを二等分する角度(図6中、直線Lで示す)を演算する。
ST5では、ワーク溶接部34により、この演算した角度、つまり、直線Lをレーザ光の照射方向として、レーザ光を照射する。
例えば、上述の各実施形態において、角度θの大きさに応じて、レーザ光の入熱量およびろう材の供給量を調整してもよい。
具体的には、レーザ光の入熱量を調整する場合、制御部30により、レーザ溶接装置20の集光部を制御して、焦点Fの位置を調整し、これにより、レーザ光の集光径を変化させて、一対のワーク50A、50Bに対する入熱量を調整する。この場合、焦点Fの位置を、第1実施形態における円Cの中心Rの位置、あるいは、第2実施形態における第1点Sの位置に基づいて決定する。
また、円の中心Rの位置あるいは第1点Sの位置に基づいてレーザ光の焦点Fの位置を決定したので、レーザ光の入熱量およびろう材の供給量を適量に設定できる。
50B ワーク
51A 円弧部
51B 円弧部
θ 角度
C 円
L 直線
P 接点
Q 接点
S 第1点
T 第2点
U 第2点
Claims (4)
- レーザ測定装置と、制御部と、レーザ溶接装置と、を備えるレーザ加工システムにより、断面円弧状の円弧部をそれぞれ含む一対のワークについて、当該円弧部の外周面側同士を対向させ、この対向した部分に、レーザ光を照射してろう接するレーザ加工方法であって、
前記レーザ測定装置は、前記一対のワークの形状を検出し、
前記制御部は、前記レーザ測定装置を制御して前記ワークの表面形状を測定するワーク形状測定部と、前記ワークの表面形状を仮想平面上に生成するワーク形状生成部と、前記ワーク形状生成部で生成した前記ワークの形状に基づいて、前記仮想平面上でレーザ光の照射方向を求める溶接光照射方向算出部と、前記レーザ溶接装置を制御するワーク溶接部と、を有し、
前記レーザ溶接装置は、前記一対のワークの間にろう材を供給しながらレーザ光を照射してろう接し、
前記レーザ加工方法は、
前記レーザ測定装置を制御して前記ワーク形状測定部によって前記ワークの表面形状を測定し、当該測定された前記一対のワークの断面を、前記ワーク形状生成部によって前記仮想平面上に生成するステップと、
前記溶接光照射方向算出部によって、前記仮想平面上に所定半径の円を生成するステップと、
前記溶接光照射方向算出部によって、前記仮想平面上で、当該生成した円を、前記ワーク同士の対向した部分に向かって移動して、前記一対のワークの両方に当接させ、当該円と前記一対のワークとの接点を求めるステップと、
前記溶接光照射方向算出部によって、前記仮想平面上の前記円の中心と前記接点とが成す角度を二等分する角度を演算するステップと、
前記レーザ溶接装置を制御して前記ワーク溶接部によって、当該演算した角度を照射方向としてレーザ光を照射するステップと、を有し、
前記仮想平面上での前記円の中心と前記接点とが成す角度の大きさに応じて、前記レーザ溶接装置が用いるレーザ光の入熱量およびろう材の供給量を調整することを特徴とするレーザ加工方法。 - 請求項1に記載のレーザ加工方法において、
前記仮想平面上での前記円の中心の位置に基づいて、前記レーザ溶接装置のレーザ光の焦点位置を決定することを特徴とするレーザ加工方法。 - レーザ測定装置と、制御部と、レーザ溶接装置と、を備えるレーザ加工システムにより、断面円弧状の円弧部をそれぞれ含む一対のワークについて、当該円弧部の外周面側同士を対向させ、この対向した部分に、レーザ光を照射してろう接するレーザ加工方法であって、
前記レーザ測定装置は、前記一対のワークの形状を検出し、
前記制御部は、前記レーザ測定装置を制御して前記ワークの表面形状を測定するワーク形状測定部と、前記ワークの表面形状を仮想平面上に生成するワーク形状生成部と、前記ワーク形状生成部で生成した前記ワークの形状に基づいて、前記仮想平面上でレーザ光の照射方向を求める溶接光照射方向算出部と、前記レーザ溶接装置を制御するワーク溶接部と、を有し、
前記レーザ溶接装置は、前記一対のワークの間にろう材を供給しながらレーザ光を照射してろう接し、
前記レーザ加工方法は、
前記レーザ測定装置を制御して前記ワーク形状測定部によって前記ワークの表面形状を測定し、当該測定された前記一対のワークの断面を、前記ワーク形状生成部によって前記仮想平面上に生成するステップと、
前記溶接光照射方向算出部によって、前記仮想平面上に前記一対のワークのそれぞれから所定距離だけ離れた点を、第1点として求めるステップと、
前記溶接光照射方向算出部によって、前記仮想平面上で、当該第1点から前記一対のワークのそれぞれに垂線を下ろし、当該垂線と前記一対のワークのそれぞれとの交点を第2点として求めるステップと、
前記溶接光照射方向算出部によって、前記仮想平面上の前記第1点と前記第2点とが成す角度を二等分する角度を演算するステップと、
前記レーザ溶接装置を制御して前記ワーク溶接部によって、当該演算した角度を照射方向としてレーザ光を照射するステップと、を有し、
前記仮想平面上での前記第1点と前記第2点とが成す角度の大きさに応じて、前記レーザ溶接装置が用いるレーザ光の入熱量およびろう材の供給量を調整することを特徴とするレーザ加工方法。 - 請求項3に記載のレーザ加工方法において、
前記仮想平面上での前記第1点の位置に基づいて、前記レーザ溶接装置のレーザ光の焦点位置を決定することを特徴とするレーザ加工方法。
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