JP5277548B2 - Transparent protective plate contamination determination apparatus and method for laser processing apparatus, and laser processing method - Google Patents

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Description

本発明は、レーザ加工装置用の透明保護板汚れ判定装置およびその方法、ならびにレーザ加工方法に関する。   The present invention relates to a transparent protective plate contamination determination apparatus and method for a laser processing apparatus, and a laser processing method.

レーザ溶接は、強力なレーザ光を用いた溶接である。近年、レーザ溶接装置として、レーザ光を反射鏡を利用して、その照射方向を転換させて射出させて、レーザ溶接装置自体は移動せずに、さまざま方向にある溶接点への溶接を行う技術がある(たとえば特許文献1参照)。このような技術を、離れたところから溶接を行うことからここではリモート溶接と称する。   Laser welding is welding using powerful laser light. 2. Description of the Related Art In recent years, as a laser welding apparatus, a laser beam is emitted using a reflecting mirror to change the irradiation direction and perform welding to welding points in various directions without moving the laser welding apparatus itself. (See, for example, Patent Document 1). Such a technique is called remote welding because welding is performed from a distance.

一方、このようなレーザ照射装置は、ケース内部に反射鏡やレンズなどの光学系が納められていて、レーザ光の射出口は保護ガラスで覆われている。この保護ガラスはレーザ溶接の際に発生するスパッタなどがレーザ照射装置内部の光学系を傷つけてしまわないように設けられているものである。したがって、この保護ガラスは溶接の際にスパッタが当たるため、次第に汚れてくる。保護ガラスが汚れると、そこを透過するレーザ光を減衰させてしまうことになる。   On the other hand, in such a laser irradiation apparatus, an optical system such as a reflecting mirror and a lens is housed in a case, and the laser light exit is covered with a protective glass. This protective glass is provided so that spatter generated during laser welding does not damage the optical system inside the laser irradiation apparatus. Therefore, since this protective glass is spattered during welding, it gradually becomes dirty. If the protective glass becomes dirty, the laser light transmitted therethrough will be attenuated.

従来、このような保護ガラスの汚れによるレーザ光の減衰を防ぐために、保護ガラス表面の汚れを検出して、あらかじめ決められた一定以上の汚れを検出した場合には、溶接作業を停止させ、その後保護ガラスを交換することが行われている(たとえば特許文献2参照)。
特開平10−180471号公報 特開2005−224836号公報
Conventionally, in order to prevent the laser beam from being attenuated by such dirt on the protective glass, if the dirt on the surface of the protective glass is detected, and if a certain level of dirt is detected, the welding operation is stopped, Replacing the protective glass is performed (for example, see Patent Document 2).
JP-A-10-180471 JP 2005-224836 A

しかしながら、リモート溶接において、前記特許文献2のような保護ガラスの汚れ検出技術を用いた場合、保護ガラス表面のどこかにレーザ光が減衰するような汚れがあった場合、他の領域はほとんど汚れていない場合でも溶接を中断して、保護ガラスの交換や洗浄を行うことになる。特に、リモート溶接においては、保護ガラスを通してさまざまな方向へレーザ光を転換させるため、保護ガラスの面積が広く、保護ガラスの交換コストが高くなり、また、洗浄などのために装置の停止時間が長くなるなどして、工程コストが上がる原因となる。   However, in remote welding, when the dirt detection technique of the protective glass as in Patent Document 2 is used, if there is dirt that attenuates the laser beam somewhere on the surface of the protective glass, the other areas are almost dirty. Even if not, the welding will be interrupted and the protective glass will be replaced or cleaned. In particular, in remote welding, the laser light is converted in various directions through the protective glass, so the area of the protective glass is large, the replacement cost of the protective glass is high, and the downtime of the device is long due to cleaning etc. As a result, the process cost increases.

そこで本発明の目的は、レーザ加工装置用透明保護板(たとえば保護ガラス)面の汚れ度合いをその位置と共に判定して、より効率よくレーザ溶接装置を稼動させることのできる透明保護板汚れ判定装置およびその方法、ならびにこの透明保護板汚れ判定装置を利用したレーザ加工方法を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to determine the degree of contamination on the surface of a transparent protective plate (for example, protective glass) for a laser processing apparatus together with the position thereof, and a transparent protective plate contamination determination device capable of operating a laser welding apparatus more efficiently. It is to provide a laser processing method using the method and the transparent protective plate contamination determination device.

上記課題を解決するための本発明は、内部にレーザ光の照射方向を変更する反射鏡を備え、前記レーザ光が射出される射出口を覆う透明保護板が設けられているレーザ加工装置の当該透明保護板の汚れ度合いを判定する透明保護板汚れ判定装置であって、前記透明保護板の前記レーザ光が透過する面を複数の領域に分割し、当該複数の領域のうち任意の領域を透過した光の量を測定する測定手段と、前記測定手段が測定した前記光の量から、前記任意の領域ごとの前記透明保護板の汚れ度合いを判定する判定手段と、前記レーザ加工装置を移動させる移動手段と、前記移動手段と前記反射鏡を移動させることで、前記反射鏡によって反射された光が、位置が固定された前記測定手段に対して常に照射され、かつ、前記任意の領域を順次前記光が透過するように、前記移動手段および前記反射鏡を制御する制御手段と、を有し、前記移動手段および前記反射鏡を制御することによって、前記光の照射方向を一定方向に保ったまま、前記透明保護板を透過する光に対して前記透明保護板の位置を相対的に移動させることで前記任意の領域を透過した前記光の量を測定することを特徴とする透明保護板汚れ判定装置である。 The present invention for solving the above-described problems is a laser processing apparatus provided with a reflecting mirror that changes an irradiation direction of laser light therein and provided with a transparent protective plate that covers an exit port from which the laser light is emitted. A transparent protective plate contamination determination device for determining a degree of contamination of a transparent protective plate, wherein a surface of the transparent protective plate through which the laser beam is transmitted is divided into a plurality of regions, and an arbitrary region is transmitted among the plurality of regions. A measuring means for measuring the amount of the measured light, a judging means for judging the degree of contamination of the transparent protective plate for each arbitrary region from the amount of the light measured by the measuring means, and moving the laser processing apparatus By moving the moving means and the moving means and the reflecting mirror, the light reflected by the reflecting mirror is always irradiated to the measuring means whose position is fixed, and the arbitrary region is sequentially The light To transmit remains, and a control means for controlling said moving means and said reflecting mirror, by controlling the moving means and the reflector, keeping the irradiation direction of the light in a predetermined direction, wherein A transparent protective plate contamination determining apparatus, wherein the amount of the light transmitted through the arbitrary region is measured by relatively moving a position of the transparent protective plate with respect to light transmitted through the transparent protective plate. is there.

また、上記課題を解決するための本発明は、内部にレーザ光の照射方向を変更する反射鏡を備え、前記レーザ光が射出される射出口を覆う透明保護板が設けられているレーザ加工装置の当該透明保護板の汚れ度合いを判定する透明保護板汚れ判定方法であって、
前記透明保護板の前記レーザ光が透過する面を複数の領域に分割し、前記レーザ加工装置を移動させる移動手段と前記反射鏡を制御することで前記光の照射方向を一定方向に保ったまま、前記透明保護板を透過する光に対して前記透明保護板の位置を相対的に移動させることで当該複数の領域のうち任意の領域を透過した前記光の量を測定して、当該光の量から前記任意の領域ごとの前記透明保護板の汚れ度合いを判定すること特徴とする透明保護板汚れ判定方法である。
Further, the present invention for solving the above-mentioned problems is a laser processing apparatus provided with a reflecting mirror for changing the irradiation direction of the laser beam inside, and provided with a transparent protective plate that covers the exit from which the laser beam is emitted. A transparent protective plate contamination determination method for determining the degree of contamination of the transparent protective plate,
The surface of the transparent protective plate through which the laser light is transmitted is divided into a plurality of regions, and the moving direction of the laser processing apparatus and the reflecting mirror are controlled to keep the light irradiation direction constant. Measuring the amount of the light transmitted through an arbitrary region of the plurality of regions by moving the position of the transparent protective plate relative to the light transmitted through the transparent protective plate; It is a transparent protective plate stain | pollution | contamination determination method characterized by determining the stain | pollution | contamination degree of the said transparent protective plate for every said arbitrary area | regions from quantity.

さらに、上記課題を解決するための本発明は、上記の透明保護板汚れ判定装置を用いたレーザ加工方法であって、各領域を透過する前記レーザ光による被加工部材への入熱量を、前記判定手段によって判定された各領域の汚れ度合いに応じて制御すること特徴とするレーザ加工方法である。   Furthermore, the present invention for solving the above problem is a laser processing method using the above-described transparent protective plate contamination determination device, wherein the amount of heat input to the member to be processed by the laser beam that passes through each region is calculated as described above. The laser processing method is characterized in that control is performed according to the degree of contamination of each region determined by the determining means.

以上のように構成された本発明によれば、透明保護板の面内を複数の領域に分割して、領域ごとに汚れの度合いを判定することとしたので、透明保護板の一部が汚れているような場合には、そこをレーザ光が通過するかしないかによってそのまま透明保護板を使用したり、また、汚れ度合いに応じてレーザ光による入熱量を制御することが可能となる。したがって、透明保護板の洗浄や交換回数を減らすことができ、透明保護板の汚れによる工程停止時間を少なくすることができる。   According to the present invention configured as described above, the surface of the transparent protective plate is divided into a plurality of regions, and the degree of contamination is determined for each region. In such a case, the transparent protective plate can be used as it is depending on whether or not the laser beam passes therethrough, and the amount of heat input by the laser beam can be controlled according to the degree of contamination. Therefore, it is possible to reduce the number of times the transparent protective plate is washed or replaced, and to reduce the process stop time due to the contamination of the transparent protective plate.

以下、添付した図面を参照して本発明を適用した実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明を利用するレーザ溶接システムの構成を示す概略図であり、図2はこのレーザ溶接システム内のレーザ照射装置の内部構造図である。   FIG. 1 is a schematic view showing a configuration of a laser welding system using the present invention, and FIG. 2 is an internal structure diagram of a laser irradiation apparatus in the laser welding system.

まず、図1に示すレーザ溶接システムは、加工対象物としての被溶接部材であるワーク(不図示)に、ワーク上方に位置されるレーザ照射装置3からレーザ光100を照射することによって、直接ワークに触れることなくワークの溶接を行うものである。   First, the laser welding system shown in FIG. 1 directly irradiates a workpiece (not shown), which is a member to be welded as a workpiece, with a laser beam 100 from a laser irradiation device 3 positioned above the workpiece. The workpiece is welded without touching.

図示するレーザ溶接システム(以下、単にシステムと称する)は、ロボット1(移動手段)と、ロボット1のアーム2の先端に取り付けられ、レーザ光100を照射するレーザ照射装置3(レーザ照射手段)と、レーザ光を発生させるレーザ発振器5と、レーザ発振器5からレーザ照射装置3までレーザ光を導く光ファイバーケーブル6と、ロボット1およびレーザ照射装置3の動作を制御するロボット制御装置7と、ロボット制御装置7に各種の指示を送るティーチボックス8とから構成される。   The illustrated laser welding system (hereinafter simply referred to as a system) includes a robot 1 (moving means), a laser irradiation device 3 (laser irradiation means) that is attached to the tip of an arm 2 of the robot 1 and irradiates laser light 100. A laser oscillator 5 that generates laser light, an optical fiber cable 6 that guides laser light from the laser oscillator 5 to the laser irradiation device 3, a robot control device 7 that controls the operation of the robot 1 and the laser irradiation device 3, and a robot control device 7 is composed of a teach box 8 for sending various instructions.

レーザ照射装置3のレーザ光を射出する射出口19には、そこを覆う保護ガラス(透明保護板)18が設けられている。   A protective glass (transparent protective plate) 18 is provided at the exit 19 for emitting the laser light of the laser irradiation device 3.

そして、透明保護板汚れ判定装置(以下単に汚れ判定装置と称する)として、レーザ光100の熱量を測定する熱量測定器51(測定手段)と、熱量測定器51から得られた熱量値により保護ガラス18の汚れ度合いを判定するコンピュータ52が設けられている。   Then, as a transparent protective plate contamination determination device (hereinafter simply referred to as a contamination determination device), a calorimeter 51 (measuring means) that measures the amount of heat of the laser light 100 and a protective glass based on the calorific value obtained from the calorimeter 51 A computer 52 for determining the degree of 18 contamination is provided.

このシステムにおいては、ロボット1の動作を実行させるために、あらかじめ決められた教示データや溶接パターンのデータがCADシステム9から取得することができるようになっている。なお、CADシステム9は、常時接続されている必要はない。また、ティーチボックス8からの指令により、オペレータがロボットに対して、反射鏡11の向きとロボット姿勢を任意に制御することができるようになっている。また、それにより実行させた反射鏡11の向きとロボット姿勢は、教示データとして記憶させて再生することができる。   In this system, predetermined teaching data and welding pattern data can be acquired from the CAD system 9 in order to execute the operation of the robot 1. The CAD system 9 does not need to be always connected. In addition, the operator can arbitrarily control the direction of the reflecting mirror 11 and the posture of the robot with respect to the robot by a command from the teach box 8. Further, the direction of the reflecting mirror 11 and the robot posture executed thereby can be stored and reproduced as teaching data.

ロボット1は一般的な多軸ロボットであり、教示作業によって与えられた経路データに従ってアーム2が駆動され、レーザ照射装置3を3次元のさまざまな位置および方向に移動させることができる。レーザ発振器5にはYAGレーザが用いられ、レーザ発振器5で発生されたレーザ光は光ファイバーケーブル6によってレーザ照射装置3に導かれる。   The robot 1 is a general multi-axis robot, and the arm 2 is driven in accordance with route data given by the teaching work, and the laser irradiation device 3 can be moved to various three-dimensional positions and directions. A YAG laser is used as the laser oscillator 5, and the laser light generated by the laser oscillator 5 is guided to the laser irradiation device 3 by the optical fiber cable 6.

レーザ照射装置3は導かれたレーザ光を内蔵した反射鏡11で反射し、ワークの加工打点(以下、溶接点と称する)に対して強力なレーザ光100を走査する。走査されたレーザ光100は溶接点上に照射され、レーザ照射装置3が走査した形状に従って溶接点の溶接(溶接ビードの形成)が行われる。   The laser irradiation device 3 reflects the guided laser beam with a built-in reflecting mirror 11 and scans a powerful laser beam 100 with respect to a workpiece working point (hereinafter referred to as a welding point). The scanned laser beam 100 is irradiated onto the welding point, and welding of the welding point (formation of a weld bead) is performed according to the shape scanned by the laser irradiation device 3.

ロボット制御装置7はロボット1の姿勢を認識しながらロボット1の動作を制御するとともに、レーザ光の照射方向を変更し走査するためにレーザ照射装置3の制御(反射鏡11の制御)も行っている。この反射鏡11の制御は、あらかじめ決められた教示データ中に設定されている溶接パターンを描くように行われる。また、ロボット制御装置7はレーザ発振器5からのレーザ出力のON、OFFも制御している。   The robot control device 7 controls the operation of the robot 1 while recognizing the posture of the robot 1, and also controls the laser irradiation device 3 (control of the reflecting mirror 11) in order to scan by changing the irradiation direction of the laser beam. Yes. The control of the reflecting mirror 11 is performed so as to draw a welding pattern set in predetermined teaching data. The robot controller 7 also controls ON / OFF of the laser output from the laser oscillator 5.

レーザ照射装置3は、入力されたレーザ光および可視レーザ光(可視光)の照射方向を自在に変更できるように構成されている。すなわち、レーザ照射装置3は、図2に示すように、光ファイバーケーブル6によって導かれたレーザ光100を、溶接点に向けて照射するための反射鏡11(反射鏡)と、反射鏡11を回動させるモータ16および17およびレンズ群12とを有している。   The laser irradiation device 3 is configured to freely change the irradiation direction of the input laser light and visible laser light (visible light). That is, as shown in FIG. 2, the laser irradiation device 3 rotates the reflecting mirror 11 (reflecting mirror) for irradiating the laser beam 100 guided by the optical fiber cable 6 toward the welding point, and the reflecting mirror 11. Motors 16 and 17 to be moved and the lens group 12 are provided.

反射鏡11は、鏡面を通る垂直な軸線をZ軸とし、Z軸と直交するX軸およびY軸をそれぞれ中心として独立に回動自在に支持されている。モータ16およびモータ17は、それぞれのモータの回動位置の合成によって、反射鏡11の向きを3次元方向に変える。したがって、反射鏡11は、光ファイバーケーブル6から入射されるレーザ光を3次元方向に放射自在に取り付けられている。反射鏡11を3次元方向に回動させることによって、ワーク上に設定されている溶接点に所定の形状となる溶接パターンを描かせることができる。   The reflecting mirror 11 is supported so as to be independently rotatable about the X axis and the Y axis perpendicular to the Z axis, with the vertical axis passing through the mirror surface as the Z axis. The motor 16 and the motor 17 change the direction of the reflecting mirror 11 into a three-dimensional direction by combining the rotational positions of the respective motors. Therefore, the reflecting mirror 11 is attached so as to be able to emit laser light incident from the optical fiber cable 6 in a three-dimensional direction. By rotating the reflecting mirror 11 in a three-dimensional direction, a welding pattern having a predetermined shape can be drawn at a welding point set on the workpiece.

また、この反射鏡11の移動速度(回動速度)によって入熱量の調節も行うことができる。すなわち、反射鏡11の移動によって溶接パターンを描くレーザ光のワーク上での移動速度を遅くすれば、溶接点では単位時間当たりのレーザ光の入射量が多くなり、溶接点における入熱量が高くなる。一方、これを速くすれば、単位時間当たりのレーザ光の入射量が少なくなって、溶接点における入熱量は低くなる。   The amount of heat input can also be adjusted by the moving speed (rotation speed) of the reflecting mirror 11. That is, if the moving speed of the laser beam that draws the welding pattern on the workpiece by the movement of the reflecting mirror 11 is slowed, the amount of laser light incident per unit time at the welding point increases and the amount of heat input at the welding point increases. . On the other hand, if this is speeded up, the amount of laser light incident per unit time decreases, and the amount of heat input at the welding point decreases.

反射鏡11の移動速度の変更によるレーザ光強度の変更は、ロボット制御装置7からの指示によって行われる。このレーザ光強度の変更指示は、あらかじめ溶接パターンの位置に応じて行われる(詳細後述)。   The change of the laser light intensity by changing the moving speed of the reflecting mirror 11 is performed according to an instruction from the robot controller 7. This laser beam intensity change instruction is performed in advance according to the position of the welding pattern (details will be described later).

レンズ群12は、光ファイバーケーブル6の端部から放射されたレーザ光を平行光にするためのコリメートレンズ121と平行光となったレーザ光100をワーク上で集光させるための集光レンズ122から構成される。そして、集光レンズ122の位置を変えることでレーザ照射装置3は溶接点から反射鏡11までの距離に応じてレーザ光が商店を結ぶ位置を変更する。なお、このような焦点位置の変更(集光レンズ位置の変更動作)は、ロボットによる移動経路の教示と共にあらかじめ教示される。   The lens group 12 includes a collimating lens 121 for collimating laser light emitted from the end of the optical fiber cable 6 and a condensing lens 122 for condensing the laser light 100 that has become parallel light on the workpiece. Composed. Then, by changing the position of the condensing lens 122, the laser irradiation device 3 changes the position where the laser beam connects the store according to the distance from the welding point to the reflecting mirror 11. It should be noted that such a change of the focal position (condenser lens position changing operation) is taught in advance together with the teaching of the movement path by the robot.

レーザ発振器5内部は、図3に示すように、YAGレーザの発振源501の他に、半導体レーザなどによる可視レーザ光発振源502が備えられている。可視光を出すか溶接用のレーザ光を出すかは、レーザ発振器5内部の切り替えミラー503によって切り替えられている。すなわち、切り替えミラー503が実線の位置のときは、YAGレーザ光が光ファイバーケーブル6へ出力され、点線の位置のときには可視レーザ光が光ファイバーケーブル6へ出力される。可視レーザ光は目視によりレーザ光の経路を確認する際に用いられる。   As shown in FIG. 3, the laser oscillator 5 includes a visible laser beam oscillation source 502 such as a semiconductor laser in addition to a YAG laser oscillation source 501. Whether to emit visible light or laser light for welding is switched by a switching mirror 503 inside the laser oscillator 5. That is, when the switching mirror 503 is at the solid line position, YAG laser light is output to the optical fiber cable 6, and when it is at the dotted line position, visible laser light is output to the optical fiber cable 6. Visible laser light is used when visually confirming the path of the laser light.

この切り替えミラー503の切り替えはロボット制御装置7からの指示または手動によって行われる。   The switching mirror 503 is switched by an instruction from the robot controller 7 or manually.

汚れ度合い判定装置としてのコンピュータ52は、制御手段としての機能によりレーザ光が常に熱量測定器51へ照射され、かつ、複数の領域に分割された保護ガラスの面内を透過するようにロボットおよび反射鏡11の動きを制御する。   The computer 52 serving as a contamination degree determination device has a function as a control unit so that a laser beam is always applied to the calorimeter 51 and passes through the surface of the protective glass divided into a plurality of regions. The movement of the mirror 11 is controlled.

ここで、保護ガラス面内を複数の領域に分けることの作用について説明する。   Here, the effect | action of dividing the inside of a protective glass surface into a some area | region is demonstrated.

図4は、保護ガラス面を示す平面図である。   FIG. 4 is a plan view showing a protective glass surface.

本実施形態では、保護ガラス面の汚れ度合いを判定する際に、図4に示すようにレーザ光が透過する部分を複数の領域に分割している。図では16分割した場合を示している。そして、図示横方向にX1〜4、縦方向にY1〜4の座標番号をつけて、各領域を識別している(各領域を識別するための名称または座標となる)。したがって、たとえば、図示左下の領域は「X1,Y1」、右上の領域は「X4,Y4」、そのほか「Xn,Yn(ただしnは1〜4)」などとして特定することになる。   In this embodiment, when determining the degree of contamination of the protective glass surface, the portion through which the laser beam is transmitted is divided into a plurality of regions as shown in FIG. The figure shows a case of 16 divisions. Each region is identified by giving coordinate numbers X1 to 4 in the horizontal direction and Y1 to 4 in the vertical direction (the names or coordinates are used to identify each region). Therefore, for example, the lower left area in the figure is specified as “X1, Y1”, the upper right area as “X4, Y4”, and “Xn, Yn (where n is 1 to 4)”.

なお、このような分割数や座標位置のとり方などは、このような例に限定されるものではない。   Note that the number of divisions and how to obtain the coordinate position are not limited to such examples.

図4に示すように、スパッタによる保護ガラス18面の汚れ201〜204などは、さまざまな位置に、さまざまな汚れ方(図示する場合には汚れ201〜204の濃い部分がより汚れていることを示す)で発生する。そこで、本実施形態では、このようにさまざまな位置にさまざまな汚れ方で発生する汚れを領域ごとに検査して、領域ごとにその汚れ度合いを判定することにしたものである。   As shown in FIG. 4, dirt 201 to 204 on the surface of the protective glass 18 due to sputtering is present at various positions in various ways (in the illustrated case, the darker part of the dirt 201 to 204 is more dirty). Occurs). Therefore, in the present embodiment, the stains generated in various ways in this way at various positions are inspected for each region, and the degree of contamination is determined for each region.

領域ごとに汚れ度合いの判定は、保護ガラス18の各領域にレーザ光を透過させて、そのときのレーザ光の熱量を測定することにより行う。   The determination of the degree of contamination for each region is performed by transmitting the laser beam to each region of the protective glass 18 and measuring the amount of heat of the laser beam at that time.

熱量の測定は熱量測定器51によって行われる。熱量測定器51は、たとえば、感熱素子を利用することができる。熱量測定器51に照射するレーザ光は、必ずしもレーザ溶接装置3のレンズ系12の焦点位置に合焦させる必要はない。たとえば、図5に示すように、レーザ光の合焦位置Pに対して熱量測定器51の位置をずらして照射するようにしてもよい。これは、熱量の測定を行う際には、まず、汚れがない状態で基準となる熱量(基準熱量と称する)を測定し、それに対して、汚れ度合いが不明な領域を測定することで、相対的に汚れの有無とその度合いを見ればよいので、必ずしもレーザ光が最も集中する合焦位置で測定する必要がないためである。   The calorific value is measured by the calorimeter 51. For the calorimeter 51, for example, a thermal element can be used. The laser beam applied to the calorimeter 51 is not necessarily focused on the focal position of the lens system 12 of the laser welding apparatus 3. For example, as shown in FIG. 5, the position of the calorimeter 51 may be shifted with respect to the focus position P of the laser beam for irradiation. This is because when measuring the amount of heat, first measure the amount of heat (referred to as the reference amount of heat) as a reference in the absence of dirt, and measure the area where the degree of dirt is unknown. This is because it is not always necessary to measure at the in-focus position where the laser beam is most concentrated because it is only necessary to check the presence and degree of contamination.

熱量の測定は、上記の保護ガラス面内を領域ごとにレーザ光を透過させてその熱量を測定するのである。その際、レーザ溶接装置3を固定して(すなわち保護ガラス面を動かさずに)、反射鏡11を移動させることのみで、レーザ光を各領域が透過するようにレーザ光を保護ガラス面で走査してもよい。しかしながら、これではレーザ光の照射方向が変わってしまうために、それに合わせて熱量測定器51も移動させなくてはならない。   In the measurement of the amount of heat, the amount of heat is measured by transmitting a laser beam in each area of the protective glass surface. At this time, the laser welding apparatus 3 is fixed (that is, the protective glass surface is not moved), and the laser beam is scanned on the protective glass surface so that each region transmits the laser light only by moving the reflecting mirror 11. May be. However, in this case, since the irradiation direction of the laser light changes, the calorimeter 51 must be moved accordingly.

そこで、本実施形態では、レーザ光の照射方向自体は移動させずに、常にレーザ光が一点に照射されるようにして、レーザ溶接装置3(すなわち保護ガラス面)の方を動かすことにしている。これにより熱量測定器51を移動させずに定位置に置いたままでレーザ光に対して相対的に保護ガラス18を移動させ、各領域をレーザ光100が透過するようにしている。   Therefore, in the present embodiment, the laser welding apparatus 3 (that is, the protective glass surface) is moved so that the laser light irradiation direction itself is not moved and the laser light is always irradiated to one point. . Thus, the protective glass 18 is moved relative to the laser beam while the calorimeter 51 is not moved, and the laser beam 100 is transmitted through each region.

図6は、レーザ光に対して保護ガラス面を相対的に移動させるための方法を説明するための図面である。   FIG. 6 is a drawing for explaining a method for moving the protective glass surface relative to the laser light.

レーザ光に対して保護ガラス面を相対的に移動させるためには、図示するように、ロボット1の姿勢を変更してレーザ溶接装置3の向きを変更(制御)するとともに、反射鏡11の向きを変更(制御)することで、レーザ光100の照射方向は一定方向を保ったまま、保護ガラス18に設定した各領域をレーザ光によって走査することができる。   In order to move the protective glass surface relative to the laser light, as shown in the drawing, the orientation of the laser welding apparatus 3 is changed (controlled) by changing the orientation of the robot 1 and the orientation of the reflecting mirror 11 is changed. By changing (controlling), each region set on the protective glass 18 can be scanned with the laser light while the irradiation direction of the laser light 100 is kept constant.

ただし、レーザ溶接装置3の向きを変える際に、ロボット1の姿勢を変更するとレンズ12から熱量測定器51までのレーザ光の光路長が変化してしまうことがある。もし光路長が変化した場合、測定した熱量が変化してしまうことになる。そこで、このような光路長が変化しないようにするために、反射鏡11の中心が空間上で移動しないように、反射鏡11の中心を支点としてロボット1の姿勢を変更する。これは実質的に反射鏡11の向きを変更した場合でも反射鏡11からレンズ121までの距離は変化しないのに対し、ロボット1の姿勢を変えるときに反射鏡11の空間上での位置が変わってしまうと、反射鏡11から熱量測定器51間の距離が大きく変わってしまうので、それを防止するためである。なお、ロボットの姿勢制御については、既存のロボット制御技術を使用すればよいので説明は省略する。   However, when the orientation of the laser welding apparatus 3 is changed, if the posture of the robot 1 is changed, the optical path length of the laser light from the lens 12 to the calorimeter 51 may change. If the optical path length changes, the measured heat quantity will change. Therefore, in order to prevent such an optical path length from changing, the posture of the robot 1 is changed with the center of the reflecting mirror 11 as a fulcrum so that the center of the reflecting mirror 11 does not move in space. This is because the distance from the reflecting mirror 11 to the lens 121 does not change even when the orientation of the reflecting mirror 11 is substantially changed, whereas the position of the reflecting mirror 11 in the space changes when the posture of the robot 1 is changed. This is to prevent the distance between the reflecting mirror 11 and the calorimeter 51 from changing greatly. Note that the robot posture control is not described here because an existing robot control technique may be used.

次に、保護ガラス面の走査方法について説明する。図7は保護ガラス面におけるレーザ光を透過させる際の走査方法を説明する説明図である。   Next, a method for scanning the protective glass surface will be described. FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining a scanning method for transmitting laser light on the protective glass surface.

保護ガラス面の走査方法は、2つの方法がある。第1は図7(a)に示すように、複数の領域に分けた保護ガラス面の各領域すべてにレーザ光を透過させて、すべての領域で汚れ判定を行う方法である。第2は図7(b)に示すように、複数の領域のうち、溶接実行時にレーザ光が透過する予定の領域(パターン)だけを選択的に走査して、その部分の汚れ度合いのみ判定する方法である。   There are two methods for scanning the protective glass surface. First, as shown in FIG. 7A, a laser beam is transmitted through all the areas of the protective glass surface divided into a plurality of areas, and contamination determination is performed in all areas. Second, as shown in FIG. 7 (b), only a region (pattern) to which laser light is to be transmitted at the time of welding is selectively scanned among a plurality of regions, and only the degree of contamination of that portion is determined. Is the method.

以下図7(a)に示した方法と図7(b)に示した方法で、それぞれ汚れ度合いの判定方法と、その結果を利用した溶接時の制御について説明する。   Hereinafter, the method for determining the degree of contamination and the control at the time of welding using the result will be described using the method shown in FIG. 7A and the method shown in FIG. 7B, respectively.

まず、図7(a)に示した方法では、すべての領域をくまなくレーザ光を透過させて、領域ごとにレーザ光の熱量を測定する。このときレーザ光は、一つの領域内において数箇所透過させて、それぞれ熱量を測定し、そのうち熱量が最も小さい値をその領域の熱量の値として、これをコンピュータ52内の記憶装置(たとえばハードディスクなど)に、領域を識別する名称など(領域の座標や記号など)とともに記憶させる。ここで、最も小さい値をその領域の熱量値として記憶するのは、溶接時にレーザ光がその領域内を透過した際に、その領域内で最も汚れた部分を透過する可能性を考慮するためである。   First, in the method shown in FIG. 7A, the laser light is transmitted through all the regions, and the amount of heat of the laser light is measured for each region. At this time, the laser beam is transmitted through several places in one area, and the amount of heat is measured, and the value of the smallest amount of heat is set as the value of the amount of heat in the area. ) Is stored together with a name for identifying the region (coordinates and symbols of the region). Here, the smallest value is stored as the calorific value of the region in order to consider the possibility of transmitting the most dirty part in the region when the laser beam is transmitted through the region during welding. is there.

なお、一つの領域で複数箇所レーザ光を透過させるのは、一つの領域の大きさがレーザ光の光束径よりも大きくなる場合に、一つの領域内でどの程度汚れが発生しているかを知るために一つの領域内で数箇所の測定結果が必要となるためである。一つの領域内においてレーザ光を透過させる数は、一つの領域が小さければレーザ光を透過させる箇所も少なくてよい。一方、一つの領域が大きければ透過させる箇所は多くした方がよい。最も好ましいのは、一つの領域の大きさを、そこを透過するレーザ光の光束の直径と同じ程度にするのがよい。そうすることで、一領域一箇所の熱量測定とすることができる。   The reason why laser light is transmitted through a plurality of locations in one area is to know how much dirt is generated in one area when the size of one area is larger than the beam diameter of the laser light. This is because several measurement results are required in one region. The number of laser beams that can be transmitted in one region is small if one region is small and the number of portions that transmit the laser beam is small. On the other hand, if one area is large, it is better to increase the number of parts to be transmitted. Most preferably, the size of one region should be approximately the same as the diameter of the light beam of the laser beam passing therethrough. By doing so, it can be set as the calorie | heat amount measurement of one area | region.

実際の運用に当たっては、図7(a)に示したように、レーザ光の軌跡(走査パターンT1)のように、保護ガラス面を、各領域において複数回レーザ光が透過するように走査し、そのときの熱量を連続的に測定する。なお、熱量測定のための走査パターンT1は、図示したパターンに限定されるものではなく、そのほかの走査パターンでもよいし、各領域で度合いを判定することができれば、とびとびの箇所を測定するものであってもよい。   In actual operation, as shown in FIG. 7 (a), as in the locus of the laser beam (scanning pattern T1), the protective glass surface is scanned so that the laser beam is transmitted a plurality of times in each region. The amount of heat at that time is continuously measured. Note that the scanning pattern T1 for measuring the calorific value is not limited to the illustrated pattern, and may be another scanning pattern. If the degree can be determined in each region, the skipped portion is measured. There may be.

測定された熱量値はいったんコンピュータ52内に記憶されたのち、あらかじめ決められている基準値と比較することで、汚れ度合いを判定する。ここで基準値は、汚れのない状態の保護ガラスをレーザ光が透過したときの熱量を用いることができる。   The measured calorific value is once stored in the computer 52 and then compared with a predetermined reference value to determine the degree of contamination. Here, as the reference value, the amount of heat when the laser light passes through the protective glass without contamination can be used.

ただし、この基準値は汚れ判定として測定された熱量に対する基準となるものであるから、これ以外の値であっても良い。たとえば、あらかじめ基準値として透過率90%程度の値を競ってしておいて、それに対し汚れ判定の耐えに測定された熱量がこの基準値を下回った場合にのみ汚れがあると判定するようにしてもよい。   However, since this reference value serves as a reference for the amount of heat measured as the dirt determination, a value other than this may be used. For example, a value of about 90% transmittance is competed as a reference value in advance, and it is determined that there is dirt only when the amount of heat measured to withstand dirt judgment falls below this reference value. May be.

そして判定された各領域の汚れ度合いは、コンピュータ52内に記憶される。記憶された汚れ度合いは、その後、溶接実行の際にレーザ光の制御に用いられる。   The determined degree of contamination of each area is stored in the computer 52. The stored degree of dirt is then used to control the laser light when performing welding.

汚れ判定結果を利用する方法は、レーザ溶接の方法に応じて適宜な方法をとれば良いが、ここでは、2つの方法について説明する。   The method using the dirt determination result may be an appropriate method depending on the laser welding method, but here, two methods will be described.

レーザ溶接(特にリモート溶接)では、大別して2つの溶接方法がある。第1はレーザ光の移動を止めて行う方法である。第2は所定の溶接パターンを連続的に描きながら溶接する方法である。   In laser welding (particularly remote welding), there are roughly two welding methods. The first method is to stop the movement of the laser beam. The second is a method of welding while drawing a predetermined welding pattern continuously.

まず、第1の溶接方法に対しては、汚れ度合いの判別データの利用方法が2通りある。   First, for the first welding method, there are two methods of using the determination data for the degree of contamination.

第1の利用方法は、汚れの度合いの高い領域をレーザ光が透過しないように、汚れ度合いの高い領域を避けてレーザ光を透過させる方法である。具体的には、汚れ度合い判定前にレーザ光を透過させていた領域が、汚れ度合いの検査によって、汚れがある領域があらかじめ定めた熱量が得られないとなった場合、ロボット1の姿勢を変えることで汚れ度合いのない(または少ない)と判定された領域でレーザ光を透過させるようにする。   The first method of use is a method of transmitting laser light while avoiding areas with a high degree of contamination so that the laser light does not pass through areas with a high degree of contamination. Specifically, if the region where the laser beam has been transmitted before the contamination degree determination does not obtain a predetermined amount of heat in the contamination region after the contamination degree inspection, the posture of the robot 1 is changed. Thus, the laser beam is transmitted through an area determined to have no (or little) contamination.

ここであらかじめ定めた熱量とは、その領域を用いるか否かを判断するしきい値となるもので、たとえば、汚れのない保護ガラスを透過させたときの熱量の値(熱量測定器51で測定された一定時間あたりのレーザ光の熱量、以下同様)を100%としたとき、汚れ判定時の熱量が80%未満となった領域は使用しないようにするなどである。なお、このようなしきい値の値は、汚れがない状態でのレーザ光の熱量や被溶接部材の材質などによって変わるものである。たとえば最初から溶接可能なぎりぎりの熱量を設定している場合には、しきい値を元の90%などと大きくし、汚れがない状態での熱量を溶接可能な熱量よりも余裕を持って大きく設定してある場合いは、70%程度などにするなど適宜設定することになる。   Here, the predetermined amount of heat is a threshold value for determining whether or not to use the region. For example, the amount of heat when passing through a protective glass without dirt (measured by the calorimeter 51). The region where the amount of heat at the time of contamination determination is less than 80% when the amount of heat of the laser beam per unit time (hereinafter the same) is 100% is not used. Note that such a threshold value varies depending on the amount of heat of laser light and the material of the member to be welded in a state where there is no contamination. For example, when the heat amount that can be welded from the beginning is set, the threshold value is increased to 90% of the original, and the heat amount in a clean state is increased with a margin more than the heat amount that can be welded. If it has been set, it may be set as appropriate, such as about 70%.

なお、ロボットの姿勢を変えるためには、汚れ度合いが高いとされた領域をレーザ光が透過するかどうか教示データを参照して判断し、もし、汚れ度合いが高い領域をレーザ光が透過するようであれば、汚れのない領域または汚れ度合いの低い領域をレーザ光が透過するように、教示データの中のロボット姿勢のデータを書き換えて、以後、書き換えたデータに従って、汚れのない(または少ない)領域から溶接が行われるようにする。このような教示データの書き換えは、たとえば、可視レーザ光を照射して目視により、どの領域をレーザ光が透過するか確認しながらティーチングボックス8からロボット姿勢を変更して、教示データを書き換えればよい。   In order to change the posture of the robot, it is determined by referring to the teaching data whether or not the laser beam is transmitted through an area where the contamination level is high, and if the laser beam is transmitted through an area where the contamination level is high. If so, the robot posture data in the teaching data is rewritten so that the laser beam is transmitted through a non-dirty area or an area with a low degree of dirt, and thereafter there is no (or little) dirt according to the rewritten data. Make sure that welding is done from the area. For such rewriting of teaching data, for example, the teaching data may be rewritten by changing the robot posture from the teaching box 8 while visually observing which region the laser light is transmitted through irradiation with visible laser light. .

次にレーザ光の移動を止めて溶接する場合の第2の利用方法は、汚れの度合いが高い領域をそのまま使用するが、レーザの照射時間を長くして、被溶接部材への入熱量を汚れがない状態を同程度にする方法である。   Next, the second method of use in welding with stopping the movement of the laser beam is to use the region where the degree of contamination is high as it is, but lengthen the laser irradiation time to contaminate the heat input to the welded member. It is a method of making the state without the same level.

この方法は、基本的に、汚れのある領域では、その領域の汚れ度合いに応じてレーザ光による被溶接部材への入熱量上げるために、その領域でのレーザの照射時間を長くするのである。具体的には、たとえば、汚れ度合いが汚れていない場合の熱量を100%として、10%低下した領域があれば、そこをレーザ光が透過する際には10%レーザ光の照射時間を上げるのである。また、あらかじめ汚れ度合いを段階的に分けるための範囲基準を決めておいて、範囲ごとにレーザの照射時間を長くするようにしてもよい。   In this method, basically, in a contaminated area, the laser irradiation time in that area is lengthened in order to increase the amount of heat input to the member to be welded by the laser light in accordance with the degree of dirt in that area. Specifically, for example, if the amount of heat when the degree of contamination is not dirty is 100%, and there is a region where the amount of heat has decreased by 10%, the irradiation time of the laser beam is increased when the laser beam passes therethrough. is there. Further, a range reference for dividing the degree of contamination in stages may be determined in advance, and the laser irradiation time may be increased for each range.

次に、第2の溶接方法における汚れ判定結果の利用方法について説明する。   Next, a method for using the dirt determination result in the second welding method will be described.

第2の溶接方法においても、上記第1の利用方法のように汚れ度合いの高い領域を使用しないようにすることも可能である。しかし、第2の溶接方法は所定の溶接パターンを連続的に描きながら溶接するため、連続的な溶接パターンのうち、汚れの多い領域に差し掛かったときにのみロボット1の姿勢を変えることは難しいため、溶接パターンの全体にわたり汚れ度合いの高い領域を回避するような教示データを作成し直さねばならなくなる。   Also in the second welding method, it is possible not to use a region with a high degree of contamination as in the first usage method. However, since the second welding method performs welding while drawing a predetermined welding pattern continuously, it is difficult to change the posture of the robot 1 only when it reaches a dirty area in the continuous welding pattern. Therefore, it is necessary to recreate teaching data that avoids a region with a high degree of contamination throughout the entire welding pattern.

もちろんこのような方法も可能ではある。しかし、これでは教示データの作り直しに多くの時間がかかるため、上記の第2の利用方法を若干修正して適用することが好ましい。すなわち、所定の溶接パターンを描く際に透過する領域のうち、汚れ度合いの高い領域を透過する際には、反射鏡11の移動速度を遅くして、その領域を透過したときの被溶接部材への入熱量を上げるのである。この方法により、溶接パターンを描くためのロボット姿勢変更などの教示データは修正を加えずに、教示データのうち、反射鏡11の速度を一部分変更するように指令すればよい。したがって、比較的簡単な修正で済む。   Of course, such a method is also possible. However, since it takes a lot of time to recreate the teaching data, it is preferable to apply the second usage method with a slight modification. That is, when transmitting a region having a high degree of contamination among regions that are transmitted when drawing a predetermined welding pattern, the moving speed of the reflecting mirror 11 is slowed down, and the member to be welded when the region is transmitted The amount of heat input is increased. By this method, it is only necessary to instruct to change a part of the speed of the reflecting mirror 11 in the teaching data without correcting the teaching data such as the robot posture change for drawing the welding pattern. Therefore, a relatively simple correction is sufficient.

ただし、汚れ度合いがあまりにも高い領域の場合(たとえば測定された熱量が50%未満となるような領域)または、汚れの領域が広範囲になっている場合(たとえば測定された熱量が75%未満となる領域が保護ガラス面の半分以上となるような場合)は、それらの領域をそのまま使用し続けると、溶接パターンを描くための速度を低下させなければならない領域が多くなりすぎて、溶接工程全体の作業時間を遅延させる原因となる。したがって、これらの場合には溶接パターン全体として汚れ度合いの低い領域を用いるように教示データ全部を変更するか、または保護ガラスそのものを洗浄したり交換したりするようにした方がよい。   However, in the case of a region where the degree of contamination is too high (for example, a region where the measured amount of heat is less than 50%) or the region of the contamination is wide (for example, the measured amount of heat is less than 75%) If the area becomes more than half of the protective glass surface), if you continue to use these areas as they are, there will be too many areas where the speed for drawing the welding pattern has to be reduced. Cause the work time to be delayed. Therefore, in these cases, it is better to change the entire teaching data so as to use a region with a low degree of contamination as the entire welding pattern, or to wash or replace the protective glass itself.

次に、図7(b)に示した方法は、複数の領域のうち、溶接実行時にレーザ光が透過する予定の領域(パターン)だけを選択的に走査して、その部分の汚れ度合いのみ判定する方法である。   Next, the method shown in FIG. 7B selectively scans only a region (pattern) that is planned to transmit laser light during a welding operation among a plurality of regions, and determines only the degree of contamination of that portion. It is a method to do.

この方法では、レーザ光を実際の溶接時における溶接パターンとなるように保護ガラス面を相対的に移動させて、レーザ光を熱量測定器51に照射して熱量を測定する。そして、各領域での熱量の値をコンピュータ52内の記憶装置(たとえばハードディスクなど)に、領域を識別する名称など(領域の座標や記号など)とともに記憶させる。その後測定された熱量と基準値を比較することで汚れ判定を行う。判定結果は各領域の名称や座標などと共にコンピュータ52内に記憶する。なお、基準値は上述したものと同様である。   In this method, the amount of heat is measured by irradiating the calorimeter 51 with the laser light by relatively moving the surface of the protective glass so that the laser beam becomes a welding pattern in actual welding. Then, the value of the heat quantity in each area is stored in a storage device (for example, a hard disk) in the computer 52 together with a name for identifying the area (area coordinates, symbols, etc.). Then, the contamination is determined by comparing the measured heat quantity with a reference value. The determination result is stored in the computer 52 together with the name and coordinates of each area. The reference value is the same as described above.

この方法で計測された汚れ判定結果の利用は、一つであり、汚れのある領域では、その領域の汚れ度合いに応じてレーザ光による被溶接部材への入熱量を上げる。すなわち、汚れ度合いに応じて各領域でのレーザの照射時間を長くするのである。具体的には、たとえば、汚れ度合いは汚れていない場合の熱量を100%として、汚れ判別の結果、10%低下した領域があれば、そこをレーザ光が透過する際には10%レーザ光の照射時間を上げるのである。また、あらかじめ汚れ度合いを段階的に分けるための範囲基準を決めておいて、範囲ごとにレーザの照射時間を長くするようにしてもよい。   There is only one use of the dirt determination result measured by this method. In a dirty area, the amount of heat input to the member to be welded by laser light is increased in accordance with the degree of dirt in the area. That is, the laser irradiation time in each region is lengthened according to the degree of contamination. More specifically, for example, if the degree of contamination is 100% and the amount of heat is 100%, and there is a region that has been reduced by 10% as a result of the contamination determination, Increase the irradiation time. Further, a range reference for dividing the degree of contamination in stages may be determined in advance, and the laser irradiation time may be increased for each range.

なお、この図7(b)に示した方法を用いた場合、溶接パターンとなる領域での汚れ度合いがあまりにも高い場合(たとえば測定された熱量が50%未満となるような領域がある場合)または、汚れの領域が広範囲になっている場合(たとえば測定された熱量が75%未満となる領域が溶接パターンの半分以上となるような場合)は、それらの領域をそのまま使用し続けると、溶接パターンを描くための速度を低下させなければならない領域が多くなりすぎて、溶接工程全体の作業時間を遅延させる原因となる。したがって、これらの場合には、前述した、保護ガラス全面を走査する図7(a)に示した方法に変えて、もう一度保護ガラス全面のレーザ光の熱量を測定して、汚れの低い領域があるようであれば、溶接パターン全体として汚れ度合いの低い領域を用いるように教示データ全部を変更するか、またはこのような全面走査は行わずに保護ガラスそのものを洗浄したり交換したりするようにした方がよい。   When the method shown in FIG. 7B is used, the degree of contamination in the region to be the welding pattern is too high (for example, there is a region in which the measured amount of heat is less than 50%). Or, if the area of dirt is wide (for example, the area where the measured heat quantity is less than 75% is more than half of the welding pattern), if these areas are used as they are, welding There are too many areas where the speed for drawing the pattern has to be reduced, which causes the work time of the entire welding process to be delayed. Therefore, in these cases, instead of the above-described method shown in FIG. 7A for scanning the entire surface of the protective glass, the amount of laser light on the entire surface of the protective glass is measured once again, and there is a region with low contamination. If this is the case, change the entire teaching data so that the entire weld pattern uses a low-stained area, or clean or replace the protective glass itself without performing such a full scan. Better.

図8は、溶接パターンの例を示す図面である。   FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a welding pattern.

溶接パターンは、被溶接部材Wの一つの溶接点Bにおいて、たとえば図8(a)に示すようにS字形状、図8(b)に示すようにC字形状、図8(c)に示すようにI字形状(棒形状)、などさまざまな形状のものが利用可能である。   The welding pattern is, for example, S-shaped as shown in FIG. 8 (a), C-shaped as shown in FIG. 8 (b), and shown in FIG. 8 (c) at one welding point B of the member W to be welded. Various shapes such as an I shape (bar shape) can be used.

なお、レーザ溶接装置3を停止させた状態で、反射鏡の向きを変えることで複数の溶接点へ向けてレーザ光を照射する場合には、それらに合わせて保護ガラス面での汚れ判定のための走査経路を設定するとよい。   In addition, in the state which stopped the laser welding apparatus 3, when irradiating a laser beam toward several welding points by changing the direction of a reflective mirror, in order to judge dirt on a protective glass surface according to them It is preferable to set the scanning path.

図9は、上述した汚れ度合い判定の動作手順を示すフローチャートである。   FIG. 9 is a flowchart showing an operation procedure for determining the degree of contamination described above.

汚れ度合い判定においては、ロボット1の姿勢制御として、レーザ光の照射点を熱量測定器51に向けて、保護ガラス18を相対的に移動させるための教示データを、事前に汚れ判定用の教示データとして用意しておく。   In the contamination degree determination, as posture control of the robot 1, teaching data for relatively moving the protective glass 18 with the laser light irradiation point directed toward the calorimeter 51 is used in advance. Prepare as.

そして、まず、コンピュータ52は、汚れ度判定用の教示データを使用して、熱量測定器51へ向けたレーザ照射を実行するようにロボット制御装置7に対して指令する(S1)。このとき保護ガラス18面を走査する走査パターンは、あらかじめコンピュータ52に入力しておく。ロボット制御装置7ではこの指令を受けて、レーザ光によってあらかじめ決められた走査パターンとなるようにロボット姿勢及び反射鏡11の動きを制御するとともにレーザ光の照射を行う。   First, the computer 52 instructs the robot controller 7 to execute laser irradiation toward the calorimeter 51 using the teaching data for determining the degree of contamination (S1). At this time, a scanning pattern for scanning the surface of the protective glass 18 is input to the computer 52 in advance. In response to this command, the robot controller 7 controls the robot posture and the movement of the reflecting mirror 11 so as to obtain a predetermined scanning pattern by the laser beam, and irradiates the laser beam.

コンピュータ52は、レーザ照射開始と同時に熱量測定器51による熱量測定結果を取得する(S2)。取得した結果は取得時間と共に記憶される。   The computer 52 acquires the calorimetric measurement result by the calorimeter 51 simultaneously with the start of laser irradiation (S2). The acquired result is stored together with the acquisition time.

続いてコンピュータ52は、汚れ判定用の教示データによる動作が終了したことをロボット制御装置から受け取り(S3:Yes)、取得した時間ごとの熱量値と走査パターンに従って移動するレーザ光が各領域を透過する時間とを対比して、各領域における熱量を求める(S4)。このとき、一つの領域を複数箇所でレーザ光が透過するように走査パターンが設定されている場合には、一つの領域内における最も熱量の低い値をその領域の熱量として記録する。なお、汚れ度合い判定時に実行される教示データには、ロボット制御装置が、一回の走査パターン終了後により、そのことを示す信号を出力するようになっている。   Subsequently, the computer 52 receives from the robot control device that the operation based on the teaching data for dirt determination has been completed (S3: Yes), and the laser beam that moves according to the acquired heat value and scanning pattern for each time passes through each region. The amount of heat in each region is obtained by comparing with the time to perform (S4). At this time, when the scanning pattern is set so that the laser beam is transmitted through a plurality of locations in one region, the lowest heat value in one region is recorded as the heat amount of the region. Note that the robot control apparatus outputs a signal indicating that after the completion of one scanning pattern, as teaching data executed when the degree of contamination is determined.

続いて、コンピュータ52は、基準値と、記録された各領域の熱量の値を比較して、汚れ度合いを求める(S5)。そして処理は終了となる。   Subsequently, the computer 52 compares the reference value with the recorded value of the amount of heat in each area to determine the degree of contamination (S5). Then, the process ends.

求めた各領域の汚れ度合いは、コンピュータ52の記憶装置内に記憶させておいて、後から取り出せるようにしておくとよい。もちろんその場でコンピュータ52に接続されているディスプレイやプリンタに出力されるようにしてもよい。   The obtained degree of contamination of each area may be stored in the storage device of the computer 52 so that it can be retrieved later. Of course, the data may be output to a display or printer connected to the computer 52 on the spot.

その後、汚れ度合いの判定結果は、既に説明したように、実際の溶接時における入熱量の調整や教示データの変更、または保護ガラスの洗浄や交換のために利用されることになる。   Thereafter, as described above, the determination result of the degree of contamination is used for adjusting the heat input amount during actual welding, changing teaching data, or cleaning or replacing the protective glass.

以上本発明の実施形態を説明したが、本発明はこのような実施形態に限定されるものではない。   Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to such an embodiment.

たとえば、他の実施形態としては、レーザ照射装置3から可視光を照射することで、その可視光のロウを測定することにより汚れ度合いの判定を行うようにしても良い。これは、上述したようにレーザ発振器には、実際に溶接に使用するレーザ光の他に、レーザ光の軌跡を目しておうことができるように可視光(可視レーザ)を照射する機能がある。そこで、この可視レーザを、保護ガラスに設定した各領域を透過させて、Cdセルや、太陽電池、フォトダイオード、CCD型(またはMOS型)エリアセンサなどの光電変換器によってその光量を電気的に測定することでも、保護ガラスの各領域を透過する光の量から汚れ度合いを判定することが可能となる。この場合、特に、太陽電池やエリアセンサなどを用いた場合、測定エリアを広くすることができるため、照射する光を可視レーザに切り替えるだけで、ロボットの姿勢(すなわちレーザ照射装置3の動き)および反射鏡11の動きは溶接動作能登機と全く同じようにしても、照射された可視レーザが広い測定エリア外れることがない。したがって、汚れ判定のためにロボット姿勢やハンン写経の動きを別途教示する必要がない。   For example, as another embodiment, the degree of contamination may be determined by irradiating visible light from the laser irradiation device 3 and measuring the visible light wax. As described above, the laser oscillator has a function of irradiating visible light (visible laser) so that the locus of the laser light can be seen in addition to the laser light actually used for welding. . Therefore, this visible laser is transmitted through each area set in the protective glass, and the amount of light is electrically converted by a photoelectric converter such as a Cd cell, solar cell, photodiode, CCD type (or MOS type) area sensor. By measuring, the degree of contamination can be determined from the amount of light that passes through each region of the protective glass. In this case, in particular, when a solar cell, an area sensor, or the like is used, the measurement area can be widened. Therefore, only by switching the irradiation light to the visible laser, the robot posture (that is, the movement of the laser irradiation device 3) and Even if the movement of the reflecting mirror 11 is exactly the same as that of the welding operation capability machine, the irradiated visible laser does not deviate from a wide measurement area. Therefore, it is not necessary to separately teach the robot posture and the Hann's copying motion for the dirt determination.

なお、このように可視レーザを用いる場合も基本的な汚れ判定の方法、すなわち、保護ガラス面を複数の領域に分けて、各領域ごとに汚れ判定を行うことは、上述した実施形態と同じでよい。また、判定結果は可視レーザを用いた場合でも、汚れていない状態を100%の透過率としてこれより何%光透過率が落ちるかを示すものであるから、上述した実施形態同様に溶接の際のレーザ光による入熱量の制御に用いることができる。   Even in the case of using a visible laser in this way, the basic method for determining dirt, that is, dividing the protective glass surface into a plurality of areas and performing the dirt determination for each area is the same as in the above-described embodiment. Good. In addition, even when a visible laser is used, the determination result indicates how much light transmittance falls below 100% transmittance when the state is not soiled. It can be used to control the amount of heat input by the laser beam.

また、さらに他の実施形態として、保護ガラス面の領域分割を、均等な大きさで分割するのではなく、汚れの有無を細かく見たい部分は細かく小さな領域に分割し、汚れの影響が大きくない部分は荒く分割するようにしてもよい。具体的には、たとえば、図10に示すように、溶接時にレーザ光がよく透過する部分である保護ガラスの中央部301を細かく分割し、周辺部302を荒く分割する。このようにすることで、保護ガラスの分割数を少なくして、汚れ判定時の処理時間を速くすることができる。   Further, as another embodiment, the area of the protective glass surface is not divided into equal sizes, but the portion where the presence or absence of dirt is desired to be finely divided is divided into fine and small areas, and the influence of the dirt is not great. The portion may be roughly divided. Specifically, for example, as shown in FIG. 10, the central portion 301 of the protective glass, which is a portion through which laser light is often transmitted during welding, is finely divided, and the peripheral portion 302 is roughly divided. By doing in this way, the division | segmentation number of protection glass can be decreased and the processing time at the time of dirt determination can be made quick.

そのほか、本発明はさまざまな変形形態が可能なことはいうまでもない。   In addition, it goes without saying that the present invention can be variously modified.

本発明は、レーザ溶接、レーザ切断などのレーザを用いた溶接や加工などに好適である。   The present invention is suitable for welding and processing using a laser such as laser welding and laser cutting.

レーザ溶接システムの概略図である。1 is a schematic view of a laser welding system. レーザ照射装置の内部構造図である。It is an internal structure figure of a laser irradiation apparatus. レーザ発振器の内部構造図である。It is an internal structure figure of a laser oscillator. 保護ガラス面の領域分割の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the area | region division of a protective glass surface. 熱量測定器に対するレーザ光の照射状態の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the irradiation state of the laser beam with respect to a calorimeter. レーザ光に対して保護ガラス面を相対的に移動させるための方法を説明するための図面である。It is drawing for demonstrating the method for moving a protective glass surface relatively with respect to a laser beam. 保護ガラス面におけるレーザ光を透過させる際の走査方法を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the scanning method at the time of permeate | transmitting the laser beam in a protective glass surface. 溶接パターンの例を示す図面である。It is drawing which shows the example of a welding pattern. 汚れ度合い判定の動作手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement procedure of dirt degree determination. 保護ガラス面の領域分割の他の例を示す平面図である。It is a top view which shows the other example of the area | region division of a protective glass surface.

符号の説明Explanation of symbols

1…ロボット、
2…アーム、
3…レーザ照射装置、
5…レーザ発振器、
6…光ファイバーケーブル、
7…ロボット制御装置、
8…ティーチボックス、
9…CADシステム、
11…反射鏡、
12…レンズ群、
18…保護ガラス、
21…教示データ記憶部、
22…ロボット制御部、
23…エリア内溶接データ記憶部、
23…溶接パターン記憶部、
24…溶接パターン生成部、
25…レーザ光走査制御部、
26…指示部、
51…熱量測定器、
52…コンピュータ、
100…レーザ光、
121…コリメートレンズ、
122…集光レンズ。
1 ... Robot,
2 ... arm,
3 ... Laser irradiation device,
5 ... Laser oscillator,
6 ... Optical fiber cable,
7 ... Robot controller,
8 ... Teach box,
9 ... CAD system,
11 ... Reflector,
12 ... lens group,
18 ... protective glass,
21 ... Teaching data storage unit,
22 ... Robot controller,
23. In-area welding data storage unit,
23 ... Welding pattern storage unit,
24 ... Welding pattern generator,
25. Laser beam scanning control unit,
26 ... instruction part,
51 ... Calorimeter,
52 ... Computer,
100: Laser light,
121 ... collimating lens,
122 ... Condensing lens.

Claims (11)

内部にレーザ光の照射方向を変更する反射鏡を備え、前記レーザ光が射出される射出口を覆う透明保護板が設けられているレーザ加工装置の当該透明保護板の汚れ度合いを判定する透明保護板汚れ判定装置であって、
前記透明保護板の前記レーザ光が透過する面を複数の領域に分割し、当該複数の領域のうち任意の領域を透過した光の量を測定する測定手段と、
前記測定手段が測定した前記光の量から、前記任意の領域ごとの前記透明保護板の汚れ度合いを判定する判定手段と、
前記レーザ加工装置を移動させる移動手段と、
前記移動手段と前記反射鏡を移動させることで、前記反射鏡によって反射された光が、位置が固定された前記測定手段に対して常に照射され、かつ、前記任意の領域を順次前記光が透過するように、前記移動手段および前記反射鏡を制御する制御手段と、を有し、
前記移動手段および前記反射鏡を制御することによって、前記光の照射方向を一定方向に保ったまま、前記透明保護板を透過する光に対して前記透明保護板の位置を相対的に移動させることで前記任意の領域を透過した前記光の量を測定することを特徴とする透明保護板汚れ判定装置。
Transparent protection for determining the degree of contamination of the transparent protective plate of a laser processing apparatus provided with a reflecting mirror that changes the irradiation direction of the laser light and provided with a transparent protective plate that covers the exit from which the laser light is emitted A board dirt judging device,
A measuring unit that divides a surface of the transparent protective plate through which the laser beam is transmitted into a plurality of regions, and measures an amount of light transmitted through an arbitrary region of the plurality of regions;
From the amount of light measured by the measurement means, a determination means for determining the degree of contamination of the transparent protective plate for each arbitrary region;
Moving means for moving the laser processing apparatus;
By moving the moving means and the reflecting mirror, the light reflected by the reflecting mirror is always irradiated to the measuring means whose position is fixed, and the light is sequentially transmitted through the arbitrary region. Control means for controlling the moving means and the reflecting mirror , and
By controlling the moving means and the reflecting mirror, the position of the transparent protective plate is moved relative to the light transmitted through the transparent protective plate while keeping the light irradiation direction constant. And measuring the amount of the light transmitted through the arbitrary region.
前記任意の領域は、前記分割された複数の領域のすべての領域であることを特徴とする請求項1記載の透明保護板汚れ判定装置。 The transparent protective plate contamination determination apparatus according to claim 1, wherein the arbitrary region is all of the plurality of divided regions. 前記任意の領域は、溶接時に前記レーザ光を透過る予定の領域であることを特徴とする請求項1記載の透明保護板汚れ判定装置。 The arbitrary area is a transparent protective plate blot determination device according to claim 1, characterized in that the area of the plan to transmit the laser beam during welding. 前記測定手段は、前記レーザ光が照射された際の熱量を測定する熱量測定器であることを特徴とする請求項1〜のいずれか一つに記載の透明保護板汚れ判定装置。 It said measuring means includes a transparent protective plate blot determination apparatus according to any one of claims 1-3, characterized in that said laser beam is a calorimeter for measuring the heat quantity when illuminated. 前記測定手段は、前記反射鏡によって前記透明保護板を透過するように反射された可視光の光量を測定する光電変換器であることを特徴とする請求項1〜のいずれか一つに記載の透明保護板汚れ判定装置。 The said measuring means is a photoelectric converter which measures the light quantity of the visible light reflected so that it may permeate | transmit the said transparent protective plate with the said reflecting mirror, The any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. Transparent protective plate dirt judgment device. 内部にレーザ光の照射方向を変更する反射鏡を備え、前記レーザ光が射出される射出口を覆う透明保護板が設けられているレーザ加工装置の当該透明保護板の汚れ度合いを判定する透明保護板汚れ判定方法であって、
前記透明保護板の前記レーザ光が透過する面を複数の領域に分割し、前記レーザ加工装置を移動させる移動手段と前記反射鏡を制御することで前記光の照射方向を一定方向に保ったまま、前記透明保護板を透過する光に対して前記透明保護板の位置を相対的に移動させることで当該複数の領域のうち任意の領域を透過した前記光の量を測定して、当該光の量から前記任意の領域ごとの前記透明保護板の汚れ度合いを判定すること特徴とする透明保護板汚れ判定方法。
Transparent protection for determining the degree of contamination of the transparent protective plate of a laser processing apparatus provided with a reflecting mirror that changes the irradiation direction of the laser light and provided with a transparent protective plate that covers the exit from which the laser light is emitted A method for determining board contamination,
The surface of the transparent protective plate through which the laser light is transmitted is divided into a plurality of regions, and the moving direction of the laser processing apparatus and the reflecting mirror are controlled to keep the light irradiation direction constant. Measuring the amount of the light transmitted through an arbitrary region of the plurality of regions by moving the position of the transparent protective plate relative to the light transmitted through the transparent protective plate; A transparent protective plate contamination determination method, comprising: determining a degree of contamination of the transparent protective plate for each of the arbitrary regions from an amount.
前記任意の領域は、前記分割された複数の領域のすべての領域であることを特徴とする請求項記載の透明保護板汚れ判定方法。 The transparent protective plate contamination determination method according to claim 6 , wherein the arbitrary region is all of the plurality of divided regions. 前記任意の領域は、前記少なくとも前記レーザ光を透過る予定の領域であることを特徴とする請求項記載の透明保護板汚れ判定方法。 The arbitrary area is a transparent protective plate blot determination method according to claim 6, wherein the a region of the plan to transmit at least said laser beam. 前記透明保護板の前記任意の領域を透過させる前記光は、前記レーザ光または可視光であることを特徴とする請求項6〜8のいずれか一つに記載の透明保護板汚れ判定方法。 The transparent protective plate contamination determination method according to any one of claims 6 to 8 , wherein the light transmitted through the arbitrary region of the transparent protective plate is the laser light or visible light. 請求項1〜記載の透明保護板汚れ判定装置を用いたレーザ加工方法であって、
各領域を透過する前記レーザ光による被加工部材への入熱量を、前記判定手段によって判定された各領域の汚れ度合いに応じて制御すること特徴とするレーザ加工方法。
A laser processing method using the transparent protective plate blot determination device according to claim 1 to 5, wherein,
A laser processing method, wherein an amount of heat input to a member to be processed by the laser light transmitted through each region is controlled according to a degree of contamination of each region determined by the determination unit.
請求項1〜記載の透明保護板汚れ判定装置を用いたレーザ加工方法であって、
前記判定手段によって判定された領域のうち、前記レーザ光が減衰すると判定される汚れ度合いとなっている領域を避けて前記レーザ光を射出させること特徴とするレーザ加工方法。
A laser processing method using the transparent protective plate blot determination device according to claim 1 to 5, wherein,
A laser processing method in which the laser beam is emitted while avoiding a region having a degree of contamination determined that the laser beam is attenuated in the region determined by the determination unit.
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