JPH08187583A

JPH08187583A - レーザ加工装置

Info

Publication number: JPH08187583A
Application number: JP6338732A
Authority: JP
Inventors: Koji Kawamura; 浩二川村
Original assignee: Miyachi Technos Corp
Current assignee: Miyachi Technos Corp
Priority date: 1994-12-28
Filing date: 1994-12-28
Publication date: 1996-07-23
Anticipated expiration: 2014-12-13
Also published as: JP2989112B2

Abstract

(57)【要約】［目的］レーザ加工の休止時間のバラツキを補償し、所
望の加工品質を得る。［構成］設定部６２は、休止時間基準値［ＴF ］、ラン
プ電力設定値等の各種設定値を所定のフォーマットでメ
モリ５４の所定の記憶領域に書き込む。休止時間測定部
６６は、タイミング制御部６４からのタイミング信号に
基づいてレーザ加工の休止時間を測定する。休止期間判
定部６８は、休止時間測定値［Ｔi ］と休止時間基準値
［ＴF ］との大小関係を判定する。設定値選択部７０
は、その判定結果にしたがって、各ショット（パルスレ
ーザ光ＬN ）毎に２つのランプ電力設定値［ＰAN］，
［ＰBN］のいずれか一方を選択的に読み出す。比較部７
４は、ランプ電力測定値［Ｐ］を選択されたランプ電力
設定値（［ＰAN］もしくは［ＰBN］）と比較して、両者
間の誤差ｅｒを求める。ランプ点灯制御部７６は、誤差
信号［ｅｒ］に基づいて、スイッチングトランジスタ３
４を精細にオン・オフ制御するためのスイッチング制御
信号ＳＷを生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パルスレーザ光を発生
してレーザ加工を行うレーザ加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】パルスレーザ光は、主に切断、穴開け、
シーム溶接、スポット溶接等の瞬間的に高いレーザ出力
を要する加工に用いられている。パルスレーザ光の発生
源としてよく使われるＹＡＧレーザやガラスレーザ等の
固体レーザは、クリプトンランプ等の励起ランプを点灯
させて、その光エネルギをレーザロッド（レーザ媒質）
に照射してレーザ発振を起こすようにしている。

【０００３】このようなランプ励起型の固体レーザで
は、励起ランプにおけるインピーダンス変動やレーザロ
ッドにおける熱レンズ効果等によって、時間の経過とと
もにレーザ出力が変化しやすい。

【０００４】このため、たとえば図６に示すようなスポ
ット溶接において、２枚の金属板１００，１０２の重ね
合わせ部分に一定間隔で数個の溶接ポイントＷ1,Ｗ2,Ｗ
3 を設定し、各溶接ポイントＷi にパルスレーザ光を照
射して両金属板１００，１０２を溶接接合しようとした
場合に、１発目、２発目、３発目とパルスレーザ光毎に
レーザ出力が変動して、溶接ポイントＷ1,Ｗ2,Ｗ3 の接
合強度にバラツキが生じることがある。

【０００５】また、たとえば図７に示すようなシーム溶
接において、金属ケース１０６の合わせ目１０８に沿っ
てレーザスポットＳＰを移動させながらたとえば１００
パルス／秒の繰り返し周波数を有する高速繰り返しパル
スレーザ光を照射して合わせ目１０８を溶接接合しよう
とした場合に、レーザスポットＳＰが一周する間にパル
スレーザ光のレーザ出力が変動して、溶接区間全体で一
様な溶接強度にならないことがある。

【０００６】上記のような問題に対しては、従来より、
レーザ出力を左右する条件、たとえば励起ランプにラン
プ電流を供給するコンデンサの充電電圧を各パルスレー
ザ光毎あるいは各区間毎に別々の値に設定することによ
って、上記のような変動分を補償するような制御が行わ
れている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図６および図７に示す
ような例を含めてパルスレーザ光を用いる一般のレーザ
加工では、１つのワークに対して一定の時間（加工時
間）内に一連のパルスレーザ光を照射して所定の加工結
果を得る工程を同一品の多数のワークに対して繰り返し
行うようにしている。

【０００８】従来のこの種レーザ加工装置では、そのよ
うな多数のワークに対する同一工程の繰り返しにおい
て、各パルスレーザ光毎あるいは各区間毎のレーザ出力
を左右する条件の設定値を一義的に、つまりいずれのワ
ークに対しても、あるいはいずれの加工時間においても
同じ値に、固定していた。

【０００９】しかしながら、加工時間の合間（休止時
間）にバラツキがあると、励起ランプまたはレーザロッ
ドのそれぞれの復帰の度合いないし初期状態にもバラツ
キが生じてしまい、一定の条件設定値に基づいてレーザ
発振部が動作しても、結果的にはレーザ発振特性ないし
レーザ出力の変動分を正確に補償することができなくな
り、加工不良を来すことがあった。

【００１０】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
もので、パルスレーザ光を用いるレーザ加工の休止時間
のバラツキを補償して所望の加工品質を得るようにした
レーザ加工装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の第１のレーザ加工装置は、一定の時間内
に一連のパルスレーザ光を被加工物に照射する加工を任
意の休止時間を挟んで繰り返し行うレーザ加工装置にお
いて、前記一連のパルスレーザ光を発生するパルスレー
ザ光発生手段と、前記休止時間を測定する休止時間測定
手段と、前記休止時間測定手段より得られた休止時間測
定値にしたがって前記一連のパルスレーザ光の各々に対
する前記パルスレーザ光発生手段の動作を可変制御する
レーザ制御手段とを具備する構成とした。

【００１２】本発明の第２のレーザ加工装置は、一定の
時間内に一連のパルスレーザ光を被加工物に照射する加
工を任意の休止時間を挟んで繰り返し行うレーザ加工装
置において、前記一連のパルスレーザ光を発生するパル
スレーザ光発生手段と、予め前記一連のパルスレーザ光
の各々につきレーザ出力を左右する所定の条件を前記休
止時間の長さに応じて異なる値に設定する条件設定手段
と、前記休止時間を測定する休止時間測定手段と、前記
休止時間測定手段より得られた休止時間測定値にしたが
って前記各々のパルスレーザ光に対する前記条件の設定
値を選択し、選択した前記条件の設定値に基づいて前記
各々のパルスレーザ光毎に前記パルスレーザ光発生手段
の動作を制御するレーザ制御手段とを具備する構成とし
た。

【００１３】本発明の第３のレーザ加工装置は、一定の
時間内に一連のパルスレーザ光を被加工物に照射する加
工を任意の休止時間を挟んで繰り返し行うレーザ加工装
置において、前記一連のパルスレーザ光を発生するパル
スレーザ光発生手段と、前記休止時間を測定する休止時
間測定手段と、前記休止時間測定手段より得られた休止
時間測定値にしたがって前記一定時間内の各々の区間に
対する前記パルスレーザ光発生手段の動作を可変制御す
るレーザ制御手段とを具備する構成とした。

【００１４】本発明の第４のレーザ加工装置は、一定の
時間内に一連のパルスレーザ光を被加工物に照射する加
工を任意の休止時間を挟んで繰り返し行うレーザ加工装
置において、前記一連のパルスレーザ光を発生するパル
スレーザ光発生手段と、予め前記一定時間内の各々の区
間につきレーザ出力を左右する所定の条件を前記休止時
間の長さに応じて異なる値に設定する条件設定手段と、
前記休止時間を測定する休止時間測定手段と、前記休止
時間測定手段より得られた休止時間測定値にしたがって
前記各々の区間に対する前記条件の設定値を選択し、選
択した前記条件の設定値に基づいて前記各々の区間毎に
前記パルスレーザ光発生手段の動作を制御するレーザ制
御手段とを具備する構成とした。

【００１５】

【作用】本発明のレーザ加工装置では、レーザ加工にお
ける休止時間が測定され、直後のレーザ加工における動
作がその休止時間測定値に応じて可変制御され、または
直後のレーザ加工における所定の条件の設定値がその休
止時間測定値に対応した値に決定（選択）される。

【００１６】

【実施例】以下、図１〜図５を参照して本発明の実施例
を説明する。

【００１７】図１は、本発明の一実施例によるＹＡＧレ
ーザ溶接装置の構成を示す。このＹＡＧレーザ溶接装置
において、レーザ発振部の励起ランプ１０およびＹＡＧ
ロッド（レーザ媒質）１２は、たとえばアクリル樹脂か
らなるチャンバ１４内の反射鏡筒（図示せず）の中に配
置されている。図示しない水冷式のレーザ冷却部より冷
却水がチャンバ１４内の励起ランプ１０およびＹＡＧロ
ッド（レーザ媒質）１２に循環供給される。

【００１８】ＹＡＧロッド１２の光軸上には、ロッド１
２を挟むようにして一対の光共振器ミラー２０，２２が
平行に対向配置されている。後述するレーザ電源部から
のランプ電流Ｉによって励起ランプ１０がパルス点灯す
ると、その光エネルギによってＹＡＧロッド１２が励起
されてレーザ発振し、ＹＡＧロッド１２の両端面より出
射した光が光共振器ミラー２０，２２の間で反射を繰り
返して増幅されたのちパルスレーザ光Ｌとして出力ミラ
ー２０を通過する。出力ミラー２０を通過したパルスレ
ーザ光Ｌは、入射ユニット（図示せず）で光ファイバ
（図示せず）に入れられ、光ファイバの中を通って出射
ユニット（図示せず）へ送られ、出射ユニットからワー
ク（被溶接物）の溶接ポイントに向けて照射される。

【００１９】ＹＡＧロッド１２と光共振器ミラー２０，
２２との間のレーザ光路上にはレーザシャッタ装置２
４，２６が配置されている。これらのシャッタ装置２
４，２６は、シャッタ駆動回路２８の励磁で動作するロ
ータリソレノイド等の駆動手段によってシャッタ部材を
レーザ光路上の遮断位置とレーザ光路から外れた退避位
置との間で移動させるように構成されている。このよう
なシャッタ装置２４，２６のシャッタ機能により、不所
望な時にレーザ光ＬＢが誤って出力されることはなく、
レーザの安全予防対策がはかられている。

【００２０】レーザ電源部において、三相入力端子
（Ｒ，Ｓ，Ｔ）より商用の三相交流電圧が電源回路３０
に入力される。電源回路３０は、入力した三相交流電圧
を三相整流回路（図示せず）によって直流に変換し、変
換した直流を充電制御用のスイッチングトランジスタ
（図示せず）を介して出力する。該充電制御用スイッチ
ングトランジスタは、ドライブ回路（図示せず）を介し
てＣＰＵ４０によりオン・オフ制御される。

【００２１】電源回路３０の出力端子にはコンデンサ３
２が並列に接続されている。コンデンサ３２の一方の端
子は放電制御用のスイッチングトランジスタ３４および
電流平滑用のコイル３６を介して励起ランプ１０の一方
の端子に接続され、励起ランプ１０の他方の端子はコン
デンサ３２の他方の端子に接続されている。これによ
り、コンデンサ３２にいったん蓄積（充電）された電力
（電気エネルギ）は、スイッチングトランジスタ３４が
オンになると、このトランジスタ３４およびコイル３６
を介して励起ランプ１０に供給されるようになってい
る。

【００２２】上記したレーザ発振部およびレーザ電源部
によってパルスレーザ光発生手段が構成されている。

【００２３】放電制御用のスイッチングトランジスタ３
４は、ドライブ回路３８を介してＣＰＵ４０によりオン
・オフ制御される。コンデンサ３２の両端子はコンデン
サ電圧検出回路４２に接続されており、ＣＰＵ４０はコ
ンデンサ電圧検出回路４２を通してコンデンサ３２の電
圧を監視できるようになっている。

【００２４】コンデンサ３２と励起ランプ１０とを結ぶ
電気配線には、たとえばＣＴコイルからなる電流検出器
４４が取り付けられている。この電流検出器４４の出力
端子はランプ電流検出回路４６に接続され、ランプ電流
検出回路４６より得られるランプ電流測定値［Ｉ］はＣ
ＰＵ４０に与えられる。励起ランプ１０の両端子はラン
プ電圧検出回路４８に接続され、ランプ電圧検出回路４
８より得られるランプ電圧測定値［Ｅ］もＣＰＵ４０に
与えられる。

【００２５】ＣＰＵ４０は、本ＹＡＧレーザ溶接装置の
各部および全体の動作を制御する制御部であり、上記レ
ーザ電源部の各部に接続される外、シャッタ駆動回路２
８、入力部５０、表示部５２、メモリ５４および入出力
インタフェース回路（Ｉ／Ｏ）５６等に接続されてい
る。入力部５０は、たとえばキーボードからなり、各種
設定値を入力するために用いられる。表示部５２は、入
力部５０より入力されたデータ、本レーザ装置内で求め
られた各種測定値、ＣＰＵ４０からの警報、メッセージ
等を表示する。メモリ５４には、ＣＰＵ４０の動作を規
定する各種プログラム、各種入力設定値、演算データ等
が格納される。

【００２６】図２は、本実施例におけるＣＰＵ４０の主
な機能を示すブロック図である。図示のように、ＣＰＵ
４０は、機能的には、設定部６２、タイミング制御部６
４、休止時間測定部６６、休止時間判定部６８、設定値
選択部７０、ランプ電力演算部７２、比較部７４、ラン
プ点灯制御部７６およびシャッタ制御部７８を有してい
る。

【００２７】設定部６２は、入力部５０より入力された
各種設定値を所定のフォーマットでメモリ５４の所定の
記憶領域に書き込む。本実施例において、メモリ５４に
書き込まれる設定値には、１つのワークに対する加工時
間の長さ、加工時間内の一連のパルスレーザ光のパルス
幅および周期（周波数）、休止時間基準値［ＴF ］、各
順番（第Ｎ発目）のショット（パルスレーザ光ＬN ）毎
または各区間毎の２通りのランプ電力設定値［ＰAN］，
［ＰBN］等が含まれる。

【００２８】タイミング制御部６４は、Ｉ／Ｏ５６を介
して入力される外部コントローラ（図示せず）からのス
タート信号ＳＴに応動し、メモリ５４に格納されている
所要の設定値にしたがって今回の加工時間における一連
のパルスレーザ光のタイミングを規定するタイミング制
御信号を各部に与える。

【００２９】休止時間測定部６６は、タイミング制御部
６４より各加工時間（一連のパルスレーザ光を発生する
期間）の開始時点および終了時点を知らされ、前回の加
工時間の終了時点から今回の加工時間の開始時点までの
期間つまり休止時間を測定する。休止時間判定部６８
は、休止時間測定部６６からの休止時間測定値［Ｔi ］
をメモリ５４に保持されている休止時間基準値［ＴF ］
と比較し、両者間の大小関係を判定する。

【００３０】設定値選択部７０は、休止時間判定部６８
からの判定結果にしたがって、各ショット（パルスレー
ザ光ＬN ）毎にメモリ５４に保持されている２つのラン
プ電力設定値［ＰAN］，［ＰBN］のいずれか一方を選択
的に読み出し、その選択したランプ電力設定値［ＰAN］
もしくは［ＰBN］を比較部７４に与える。

【００３１】ランプ電力演算部７２は、ランプ電圧検出
回路４８からのランプ電圧測定値［Ｅ］とランプ電流検
出回路４６からのランプ電流測定値［Ｉ］とを入力し、
それらの測定値［Ｅ］，［Ｉ］から励起ランプ１０に供
給されている電力Ｐの値を求める。比較部７４は、ラン
プ電力演算部７２からのランプ電力測定値［Ｐ］を設定
値選択部７０からのランプ電力設定値（［ＰAN］もしく
は［ＰBN］）と比較して、両者間の誤差ｅｒを求める。
ランプ点灯制御部７６は、比較部７４からの誤差信号
［ｅｒ］に基づいて、パルス幅変調または周波数変調等
によってスイッチングトランジスタ３４を精細にオン・
オフ制御するためのスイッチング制御信号ＳＷを生成
し、この制御信号ＳＷをドライブ回路３８に与える。

【００３２】シャッタ制御部７８は、タイミング制御部
６４からのタイミング信号に基づいてシャッタ装置２
４，２６のオン（開）・オフ（閉）を制御するためのシ
ャッタ制御信号ＳＨを生成し、この制御信号ＳＨをシャ
ッタ駆動回路２８に与える。

【００３３】次に、本実施例のレーザ溶接装置における
設定モードについて説明する。たとえば、図６に示すよ
うなスポット溶接の場合、図３の（Ａ），（Ｂ）に示す
ような２通りのパルス・パターンを想定し、各々のパル
ス・パターンについて条件設定を行う。本実施例では、
設定の対象となる条件つまりレーザ出力を左右する条件
として、励起ランプ１０に供給される電力Ｐを選んでい
る。

【００３４】図３において、第１のパルス・パターン
（Ａ）と第２のパルス・パターン（Ｂ）とは、加工時間
Ｔc 、パルス幅ｔp 、パルス周期ｔo のいずれも等しい
値（たとえば、Ｔc は１．２秒、ｔp は０．２秒、ｔo
は０．５秒）に設定される。ただし、それぞれの直前の
休止時間ＴA ，ＴB が異なり、第１のパルス・パターン
（Ａ）では休止時間基準値［ＴF ］（たとえば５秒）よ
りも長い場合（ＴA ＞［ＴF ］）に設定され、第２のパ
ルス・パターン（Ｂ）では休止時間基準値［ＴF］より
も短い場合（ＴB ＜［ＴF ］）に設定されており、この
休止時間の違いに対応して各順番（第Ｎ発目）のパルス
の電力が第１のパルス・パターン（Ａ）と第２のパルス
・パターン（Ｂ）とで別々の値［ＰAN］，［ＰBN］に設
定される。

【００３５】第１のパルス・パターン（Ａ）についての
条件設定は、次のようにして行われる。図４の上段の欄
に示すように、先ず全ショットＡ1,Ａ2,Ａ3 に対して条
件（ランプ電力）を適当な同一の値に選んで、設定通り
のタイミングで一連のパルスレーザ光ＬA1，ＬA2，ＬA3
を発生させ、各パルスレーザ光ＬAiをワーク１００，１
０２の各対応する溶接ポイントＷi に照射し、各溶接ポ
イントＷi の加工性つまり溶接結果を作業員が調べる。
そして、第１の溶接ポイントＷ1 に対する第１発目のシ
ョットＡ1 で良好な溶接結果が得られるときのランプ電
力設定値［Ｐ1A］を決定し、これを基準値とする。

【００３６】この例の場合、図４の上段の欄に示すよう
に、第２の溶接ポイントＷ2 では第２発目のショットＡ
2 のレーザエネルギが少し強すぎ、第３の溶接ポイント
Ｗ3では第３発目のショットＡ3 のレーザエネルギが強
すぎるとの溶接結果が得られている。そこで、これらの
ショットＡ2 ，Ａ3 に対するランプ電力設定値を基準値
［Ｐ1A］とは異なる値で調整し、それぞれのショットＡ
2 ，Ａ3 において良好な溶接結果が得られるときのラン
プ電力設定値［Ｐ2A］，［Ｐ3A］を決定する。この例で
は、［Ｐ2A］，［Ｐ2A］は基準値［Ｐ1A］よりもそれぞ
れ４％，６％だけ小さな値に決定されている。

【００３７】上記の設定法では最初に第１発目のシヨッ
トＡ1 におけるランプ電力設定値［Ｐ1A］を決めてか
ら、残りのシヨットＡ2,Ａ3 におけるランプ電力設定値
［Ｐ2A］，［Ｐ3A］を決めるようにしたが、初めから各
ショットＡ1,Ａ2,Ａ3 毎にランプ電力設定値を別々に選
んで同時的に調整し、それぞれの最適値を決定するよう
にしてもよい。

【００３８】第２のパルス・パターン（Ｂ）についての
条件設定は、次のようにして行われる。図４の上段の欄
に示すように、各ショットＢ1,Ｂ2,Ｂ3 に対する条件
（ランプ電力）を基準値［Ｐ1A］に等しい値とした場合
は、第１の溶接ポイントＷ1 ではレーザエネルギが少し
強すぎ、第２および第３の溶接ポイントＷ2 ，Ｗ3 では
レーザエネルギが強すぎるとの溶接結果が得られる。こ
の場合、休止時間ＴB が短いため、レーザ発振部（励起
ランプ１０、ＹＡＧロッド１２等）の状態は、第１のパ
ルス・パターン（Ａ）の最後（第３）のショットＡ3 の
時の状態と第１のパルス・パターン（Ａ）の第１のショ
ットＡ1 の時の状態との中間にあるため、「少し強い」
溶接結果が得られる。

【００３９】したがって、第２のパルス・パターン
（Ｂ）においても、各ショットＢ1,Ｂ2,Ｂ3 におけるラ
ンプ電力設定値を別個の値で調整し、それぞれ良好な溶
接結果が得られるときの設定値［Ｐ1B］，［Ｐ2B］，
［Ｐ3B］を決定する。この例では、［Ｐ1B］，［Ｐ2
B］，［Ｐ3B］は基準値［Ｐ1A］よりもそれぞれ４％，
６％，６％だけ小さな値に決定されている。

【００４０】本実施例のレーザ溶接装置による実際のレ
ーザ溶接動作は、次のようにして行われる。図６に示す
ようなワーク１００，１０２に対してスポット溶接を行
うために外部コントローラよりＩ／Ｏ５６を介してＣＰ
Ｕ４０にスタート信号ＳＴが入力されると、ＣＰＵ４０
内でタイミング制御部６４が作動し、休止時間測定部６
６で今回の休止時間（前回のスポット溶接の終了時刻か
らこのスタート信号が入力された時刻までの時間）が測
定される。そして、休止時間判定部６８で休止時間測定
値［Ｔi ］が休止時間基準値［ＴF ］と比較され、両者
間の大小関係が判定される。

【００４１】［Ｔi ］＞［ＴF ］との判定結果が出され
た場合、設定値選択部７０は第１のパルス・パターン
（Ａ）におけるランプ電圧設定値［ＰAN］を選択する。
したがって、設定値選択部７０は、第１発目、第２発
目、第３発目の各タイミング毎にランプ電力設定値［Ｐ
1A］，［Ｐ2A］，［Ｐ3A］を比較部７０に与える。これ
により、比較部７０、ランプ電力演算部７２およびラン
プ点灯制御部７６により、設定値［Ｐ1A］，［Ｐ2A］，
［Ｐ3A］に一致した電力が励起ランプ１０に供給される
ようにフィードバック制御が行われる。

【００４２】このように、休止時間Ｔi が休止時間基準
値［ＴF ］よりも長いときは、第１のパルス・パターン
（Ａ）によるランプ電力設定値［Ｐ1A］，［Ｐ2A］，
［Ｐ3A］にしたがって第１発目、第２発目、第３発目の
パルスレーザ光ＬA1，ＬA2，ＬA3が発生され、それらの
パルスレーザ光ＬA1，ＬA2，ＬA3がワーク１００，１０
２の溶接ポイントＷ1 ，Ｗ2 ，Ｗ3 にそれぞれ照射され
る。この結果、各溶接ポイントＷ1 ，Ｗ2 ，Ｗ3 で均一
かつ良好な溶接強度が得られる。

【００４３】休止時間判定部６８で休止時間Ｔi が休止
時間基準値［ＴF ］よりも短い（［Ｔi ］＜［ＴF ］）
との判定結果を出した場合は、設定値選択部７０は各タ
イミング毎に第２のパルス・パターン（Ｂ）におけるラ
ンプ電力設定値［Ｐ1B］，［Ｐ2B］，［Ｐ3B］を選択す
る。これにより、第２のパルス・パターン（Ｂ）による
ランプ電力設定値［Ｐ1B］，［Ｐ2B］，［Ｐ3B］にした
がって第１発目、第２発目、第３発目のパルスレーザ光
ＬB1，ＬB2，ＬB3が発生され、それらのパルスレーザ光
ＬB1，ＬB2，ＬB3がワーク１００，１０２の溶接ポイン
トＷ1 ，Ｗ2 ，Ｗ3 にそれぞれ照射され、各溶接ポイン
トＷ1 ，Ｗ2 ，Ｗ3 で均一かつ良好な溶接結果が得られ
る。

【００４４】このようにして、図６に示すようなスポッ
ト溶接のマシンタクトまたは休止時間にバラツキがあっ
ても、本レーザ溶接装置の制御部において休止時間の長
さに応じたランプ電力設定値が各ショット（パルスレー
ザ光）毎に選択され、各溶接ポイントＷ1 ，Ｗ2 ，Ｗ3
で均一かつ良好な溶接結果が得られる。

【００４５】本レーザ溶接装置は、図７に示すようなシ
ーム溶接にも適用可能である。シーム溶接のように、パ
ルスレーザ光の繰り返し周波数が高く、しかも加工時間
が比較的長い場合は、１ショット単位ではなく区間単位
で条件設定が行われる。図７の例では、図５の表（Ｃ）
の上段の欄に示すように、区間全体を通じてランプ電力
設定値を同一の値にすると、開始直後の区間［ａ］では
良好な溶接結果が得られても、中間の区間［ｂ］、
［ｃ］ではレーザエネルギが「少し弱い」、「弱い」溶
接結果となり、終端付近の区間では「終端の位置に丸い
跡が残る」溶接結果となる。このように中間の区間
［ｂ］、［ｃ］でレーザエネルギが弱めになるのは、主
として励起ランプ１０のインピーダンス変化に起因して
いる。また、終端の位置に丸い跡が残るのは、終端部分
が開始部分に重なって、その部分が過大なレーザエネル
ギを受けるためである。

【００４６】そこで、上記したスポット溶接の場合と同
様に、各区間毎に条件（ランプ電力）を別々に設定し、
最適な溶接結果が得られるときの条件設定値を決定す
る。この場合でも、直前の休止時間が休止時間基準値
［ＴF ］より長いか短いかで各区間の条件設定値を別々
に決定する。

【００４７】休止時間ＴA が休止時間基準値［ＴF ］よ
り長い場合は、図５の（Ａ）に示すようなパルス・パタ
ーンで４つの区間［ａ］，［ｂ］，［ｃ］，［ｄ］の各
々につきランプ電力設定値が図５の表（Ｃ）の下段の欄
に示すような値または特性に決定される。すなわち、開
始直後の時間Ｔa の区間［ａ］におけるランプ電力設定
値を基準値［Ｐa ］とすると、次の時間Ｔb の区間
［ｂ］におけるランプ電力設定値［Ｐb ］は基準値［Ｐ
a ］から＋α％（たとえば３％）のアップスロープで増
大し、次の時間Ｔc の区間［ｃ］におけるランプ電力設
定値［Ｐc ］は区間［ｂ］の終端における値（Ｐb ＋
ψ）で一定に維持され、最後の時間Ｔd の区間［ｄ］に
おけるランプ電力設定値［Ｐd ］は区間［ｄ］の終端に
おける値（Ｐb＋ψ）から−β％（たとえば−５０％）
のダウンスロープで零まで減少するというパターンに決
定される。

【００４８】休止時間ＴA が休止時間基準値［ＴF ］よ
り短い場合は、図５の（Ｂ）に示すようなパルス・パタ
ーンで３つ区間［ｂ’］，［ｃ’］，［ｄ’］の各々に
つきランプ電力設定値が図５の表（Ｃ）の下段の欄に示
すような値または特性に決定される。すなわち、開始直
後の時間Ｔb'の区間［ｂ’］におけるランプ電力設定値
［Ｐb'］は、基準値［Ｐb'］から＋γ％（たとえば３
％）のアップスロープで増大し、次の時間Ｔc'の区間
［ｃ’］におけるランプ電力設定値［Ｐc'］は区間
［ｂ’］の終端における値（Ｐb ＋ω）で一定に維持さ
れ、最後の時間Ｔd'の区間［ｄ’］におけるランプ電力
設定値［Ｐd'］は区間［ｄ’］の終端における値（Ｐb
＋ω）から−β％（たとえば−５０％）のダウンスロー
プで零まで減少するというパターンに決定される。

【００４９】ここで、最初のアップスロープ区間
［ｂ’］の時間Ｔb'は第１のパルス・パターン（Ａ）に
おけるアップスロープ区間［ｂ］の時間Ｔb と同じ長さ
でよく、中間の平坦区間［ｂ］の時間Ｔc'は第１のパル
ス・パターン（Ａ）における中間の平坦区間［ｃ］の時
間Ｔc に加工時間開始直後の平坦区間［ａ］の時間Ｔa
を加えた長さにしてよい。つまり、休止時間ＴB が短い
場合は、加工時間の開始時点においてレーザ発振部（励
起ランプ１０，ＹＡＧロッド１２等）が少し温まった状
態にあり、これは第１のパルス・パターン（Ａ）におけ
る区間［ａ］の終端付近での状態に相当している。した
がって、区間［ａ］のウォームアップ期間を省いてアッ
プスロープ区間［ｂ’］から始め、平坦区間［ｃ’］を
［ｃ］よりも区間［ａ］の分だけ長くしている。

【００５０】実際のレーザ溶接では、上述したスポット
溶接と同様に、マシンタクトに合わせて休止時間が測定
され、その休止時間測定値［Ｔi ］が休止時間設定値
［ＴF］よりも長いか短いかによって、図５の第１のバ
ルス・パターン（Ａ）かもしくは第２のパルス・パター
ン（Ｂ）が選択され、選択された各バルス・パターンの
ランプ電力設定値が各区間毎に選択され、その選択され
たランプ電力設定値にしたがって一連の高速繰り返しパ
ルスレーザ光が発生される。そして、この一連の高速繰
り返しパルスレーザ光がワーク１０６の合わせ目１０８
に沿って照射されることで、合わせ目１０８の各点で均
一かつ良好な溶接結果が得られる。

【００５１】上記した実施例では、レーザ出力を左右す
る条件として、励起ランプ１０に供給される電力を設定
し、休止時間が基準値よりも長いか短いかに応じて２通
りのランプ電力設定値のいずれか一方を選択するように
した。しかし、ランプ電力以外の条件、たとえばコンデ
ンサ３２の充電電圧Ｖあるいはランプ電流Ｉを本発明に
おける条件設定・選択の対象とすることも可能である。
また、パルスレーザ光Ｌのレーザ出力でも可能である。

【００５２】図１に示すように、出力ミラー２０より外
側のレーザ光軸上にたとえば１％の反射率を有するガラ
ス板８０を配置し、このガラス板８０からの反射光Ｌ’
をたとえばフォトダイオードからなる光検出器８２に入
射させ、光検出器８２の出力信号をレーザ出力測定回路
８４に入力させる。レーザ出力測定回路８４で求められ
たレーザ出力測定値［ＰＬ］をＣＰＵ４０に供給するこ
とで、上記したランプ電力と同様のフィードバック制御
を行わせ、設定通りのレーザ出力を得ることでできる。
そこで、上記実施例と同様にして、休止時間の長さに応
じて各ショット（パルスレーザ光）または各区間毎に複
数のレーザ出力設定値のいずれか１つを選択するように
すればよい。

【００５３】上記した実施例では、各ショット（パルス
レーザ光）または各区間毎に２通りの条件設定値を用意
し、実際の溶接で測定した休止時間の長さを１つの基準
の［ＴF ］で２通りに判定し、その判定結果に基づいて
２通りの条件設定値の中から１つを選択するようにした
が、休止時間の長さをより細かく評価（判定）し、３通
り以上の条件設定値の中から１つを選ぶようにしてもよ
い。また、予め用意した複数の条件設定値の中から１つ
を選ぶのではなく、演算によって条件設定値を求め、そ
の求めた条件設定値によってパルスレーザ光発生手段の
動作を可変制御するようにしてもよい。

【００５４】図６および図７のレーザ溶接は一例であ
り、レーザ溶接の態様に応じて種々のパルス・パターン
が設定可能である。また、本発明は、上記実施例による
レーザ溶接装置以外の切断、穴あけ、半田付け、熱処理
などのレーザ加工装置にも適用可能である。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のレーザ加
工装置によれば、パルスレーザ光を用いるレーザ加工に
おいて休止時間を測定し、休止時間測定値に応じてレー
ザ加工における動作を可変制御し、あるいは所定の条件
の設定値を選択的に決定するようにしたので、休止時間
のバラツキを自動的に補償して所望の加工品質を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるレーザ溶接装置の主要
部の構成を示すブロック図である。

【図２】実施例におけるＣＰＵの主な機能構成を示すブ
ロック図である。

【図３】実施例におけるスポット溶接のパルス・パター
ンの一例を示す波形図である。

【図４】実施例におけるスポット溶接の各ショット毎の
条件設定値および加工性を示す表である。

【図５】実施例におけるシーム溶接のパルス・パターン
の一例を示す波形図および各区間毎の条件設定値および
加工性を示す表である。

【図６】スポット溶接の一例を示す斜視図である。

【図７】シーム溶接の一例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１０励起ランプ１２レーザロッド２２，２４光共振器ミラー３２コンデンサ３４スイッチングトランジスタ４０ＣＰＵ５０入力部５４メモリ６２設定部６４タイミング制御部６６休止時間測定部６８休止時間判定部７０設定値選択部７２ランプ電力演算部７４比較部７６ランプ点灯制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一定の時間内に一連のパルスレーザ光を
被加工物に照射する加工を任意の休止時間を挟んで繰り
返し行うレーザ加工装置において、前記一連のパルスレーザ光を発生するパルスレーザ光発
生手段と、前記休止時間を測定する休止時間測定手段と、前記休止時間測定手段より得られた休止時間測定値にし
たがって前記一連のパルスレーザ光の各々に対する前記
パルスレーザ光発生手段の動作を可変制御するレーザ制
御手段と、を具備することを特徴とするレーザ加工装
置。
【請求項２】一定の時間内に一連のパルスレーザ光を
被加工物に照射する加工を任意の休止時間を挟んで繰り
返し行うレーザ加工装置において、前記一連のパルスレーザ光を発生するパルスレーザ光発
生手段と、予め前記一連のパルスレーザ光の各々につきレーザ出力
を左右する所定の条件を前記休止時間の長さに応じて異
なる値に設定する条件設定手段と、前記休止時間を測定する休止時間測定手段と、前記休止時間測定手段より得られた休止時間測定値にし
たがって前記各々のパルスレーザ光に対する前記条件の
設定値を選択し、選択した前記条件の設定値に基づいて
前記各々のパルスレーザ光毎に前記パルスレーザ光発生
手段の動作を制御するレーザ制御手段と、を具備するこ
とを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項３】一定の時間内に一連のパルスレーザ光を
被加工物に照射する加工を任意の休止時間を挟んで繰り
返し行うレーザ加工装置において、前記一連のパルスレーザ光を発生するパルスレーザ光発
生手段と、前記休止時間を測定する休止時間測定手段と、前記休止時間測定手段より得られた休止時間測定値にし
たがって前記一定時間内の各々の区間に対する前記パル
スレーザ光発生手段の動作を可変制御するレーザ制御手
段と、を具備することを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項４】一定の時間内に一連のパルスレーザ光を
被加工物に照射する加工を任意の休止時間を挟んで繰り
返し行うレーザ加工装置において、前記一連のパルスレーザ光を発生するパルスレーザ光発
生手段と、予め前記一定時間内の各々の区間につきレーザ出力を左
右する所定の条件を前記休止時間の長さに応じて異なる
値に設定する条件設定手段と、前記休止時間を測定する休止時間測定手段と、前記休止時間測定手段より得られた休止時間測定値にし
たがって前記各々の区間に対する前記条件の設定値を選
択し、選択した前記条件の設定値に基づいて前記各々の
区間毎に前記パルスレーザ光発生手段の動作を制御する
レーザ制御手段と、を具備することを特徴とするレーザ
加工装置。