JPH10202378A - Laser beam welding method by optical fiber transmission and its welding equipment - Google Patents

Laser beam welding method by optical fiber transmission and its welding equipment

Info

Publication number
JPH10202378A
JPH10202378A JP9022101A JP2210197A JPH10202378A JP H10202378 A JPH10202378 A JP H10202378A JP 9022101 A JP9022101 A JP 9022101A JP 2210197 A JP2210197 A JP 2210197A JP H10202378 A JPH10202378 A JP H10202378A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical fiber
light
intensity
laser
welding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP9022101A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hozumi Goda
穂積 郷田
Kobo Inoue
弘法 井上
Takayuki Kono
隆之 河野
Yoshimi Kamito
好美 上戸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP9022101A priority Critical patent/JPH10202378A/en
Publication of JPH10202378A publication Critical patent/JPH10202378A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the generation of heat, the damage to optical parts, injuries to human bodies or the like by interrupting the emission of a laser beam with an interlocking means operated when the intensity of the light beam from a weld zone is monitored and the intensity exists outside the normal intensive range. SOLUTION: In a controller 19, the intensity of the light beam 12 from the weld zone is monitored, an interlocking signal 20, turning on when the value exists within the light emission intensity range in normal welding and turning off when the value outside this range is detected, is outputted to a shutter interlock 4. In the shutter interlock 4, the interlocking signal 20 and the output of a discontinuity detecting circuit 2 are electrically connected in series, a safety shutter 5 is operated to close when either one or both turn off. That is, the shutter 5 is closed with the shutter interlock 4 when either one or both of the off signal of the interlocking signal 20 when welding is not normally executed in the weld zone and the welding light beam 12 exists outside the normal range and the off signal when the breakage of the optical fiber 1, the discontinuity or the like are generated are inputted.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はレーザ光を光ファイ
バを通して被溶接物の表面に集光させて溶接を行なう光
ファイバ伝送によるレーザ溶接方法及びその装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser welding method and apparatus using optical fiber transmission in which laser light is condensed on the surface of a workpiece through an optical fiber to perform welding.

【0002】[0002]

【従来の技術】図5は、光ファイバ伝送によるレーザ溶
接装置の従来の1例を示す。図5において10は被溶接
物、3はレーザビーム6を発信するレーザ発振器、1は
光ファイバ、8は入射光学系、9は出射光学系、11は
溶融池である。かかる光ファイバ伝送によるレーザ溶接
の伝送光学系に適用されるインタロックシステムは、前
記光ファイバ1の周囲に光ファイバ1の断線を検出する
断線検出回路2を設けるとともに、前記レーザ発振器3
にシャッタインタロック4、安全シャッタ5、ビームダ
ンパ7等に付設して構成されている。
2. Description of the Related Art FIG. 5 shows an example of a conventional laser welding apparatus using optical fiber transmission. In FIG. 5, reference numeral 10 denotes a workpiece, 3 denotes a laser oscillator for transmitting a laser beam 6, 1 denotes an optical fiber, 8 denotes an incident optical system, 9 denotes an output optical system, and 11 denotes a molten pool. The interlock system applied to the transmission optical system of the laser welding by the optical fiber transmission includes a disconnection detecting circuit 2 for detecting the disconnection of the optical fiber 1 around the optical fiber 1 and the laser oscillator 3.
And a shutter interlock 4, a safety shutter 5, a beam damper 7, and the like.

【0003】かかる光ファイバによる伝送光学系におい
て、光ファイバ1が破損あるいは断線した時には、断線
検出回路2が溶断され、この溶断を検知してシャッタイ
ンタロック4が作動して安全シャッタ5を図5の破線の
ように閉じ、レーザビーム6をビームダンパ7に落すよ
うになっている。
In such an optical fiber transmission optical system, when the optical fiber 1 is damaged or disconnected, the disconnection detecting circuit 2 is blown, and when the blow is detected, the shutter interlock 4 is operated to move the safety shutter 5 to the position shown in FIG. , And the laser beam 6 is dropped on the beam damper 7.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】図5に示すような従来
技術に係る光ファイバによる伝送光学系のインタロック
システムにおいては、断線検出回路2が光ファイバ1の
周囲にのみ設けられているため、該光ファイバ1の出射
端に取り付ける出射光学系及び溶接状態の異常に関して
はインタロックは全く作動しない。このため、前記出射
光学系や溶接状態に異常が生じた時には、直ちに安全シ
ャッタ5を閉じることが出来ずレーザビームを出射し続
けるという問題点がある。また、溶接に用いられるハイ
パワーレーザの伝送光学系に異常が生じた場合は、その
異常箇所でレーザビーム6を吸収し瞬時に発熱して、火
災又はレーザ光による人体への障害を生起する危険があ
り、また、僅かな時間で光学部品の二次的損傷を引き起
こすという問題点も抱えている。
In an interlock system of a transmission optical system using an optical fiber according to the prior art as shown in FIG. 5, the disconnection detecting circuit 2 is provided only around the optical fiber 1. The interlock does not operate at all with respect to the abnormality of the emitting optical system attached to the emitting end of the optical fiber 1 and the welding state. For this reason, when an abnormality occurs in the emission optical system or the welding state, there is a problem that the safety shutter 5 cannot be closed immediately and the laser beam continues to be emitted. In addition, when an abnormality occurs in the transmission optical system of the high-power laser used for welding, the laser beam 6 is absorbed at the abnormal location and instantaneously generates heat, which may cause a fire or a laser beam to cause an obstacle to the human body. In addition, there is also a problem that a secondary damage of an optical component is caused in a short time.

【0005】本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、溶
接部に異常が発生した際にも、これを検知してインタロ
ックを作動せしめ得るようにして、前記異常の発生時に
レーザ光の出射を遮断し、光ファイバ伝送系の発熱やこ
れによって引き起こされる二次的損傷の発生を防止する
ことを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, so that even when an abnormality occurs in a welded portion, it is possible to detect the abnormality and activate an interlock so that the laser beam is emitted when the abnormality occurs. An object of the present invention is to cut off and prevent heat generation of an optical fiber transmission system and occurrence of secondary damage caused thereby.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解
決するために、その第1発明としてレーザ発振器から出
射されたレーザ光を光ファイバを通して被溶接物の表面
に集光させて溶接を行うにあたり、溶接部からの光を検
出してその強度をモニタし、該強度が正常な強度範囲外
にある時インタロックを作動させて前記レーザ光を遮断
することを特徴とする光ファイバ伝送によるレーザ溶接
方法を提案する。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, a first aspect of the present invention is to perform welding by condensing a laser beam emitted from a laser oscillator on the surface of a workpiece through an optical fiber. In detecting the light from the welded portion, the intensity is monitored, and when the intensity is outside the normal intensity range, the interlock is activated to cut off the laser light, and the laser by optical fiber transmission is characterized in that We propose a welding method.

【0007】また本発明は、上記レーザ溶接方法を実施
する装置として、レーザ発振器から出射されたレーザ光
を光ファイバを通して被溶接物の表面に集光させて溶接
を行うレーザ溶接装置において、溶接部からの光を検出
する光検出手段と、該検出された光の強度を測定する測
定手段と、測定された光の強度をモニタし、該強度が正
常な光強度の範囲外にある時インタロック信号を発信す
る制御手段と、前記正常な光強度の範囲外にある時のイ
ンタロック信号が入力された時前記レーザ光の光ファイ
バへの伝送を遮断するインタロック手段とを備えたこと
を特徴とする光ファイバ伝送によるレーザ溶接装置を提
案する。
According to the present invention, there is provided a laser welding apparatus for performing welding by converging laser light emitted from a laser oscillator on the surface of a workpiece through an optical fiber as an apparatus for performing the laser welding method. Light detecting means for detecting light from the light source, measuring means for measuring the intensity of the detected light, and monitoring the intensity of the measured light, and interlocking when the intensity is out of the range of the normal light intensity. Control means for transmitting a signal, and interlock means for interrupting transmission of the laser light to the optical fiber when an interlock signal is input when the signal is outside the normal light intensity range. We propose a laser welding device using optical fiber transmission.

【0008】かかる第1発明によれば、光検出手段によ
って検出された溶接部からの光はフォトダイオード等の
光強度測定手段によってその強度を測定して制御部に入
力される。制御部においては、入力された強度をモニタ
して、これが正常な光強度の範囲内にあるか否かを判定
し、正常な強度範囲外にある時、即ち溶接部から検出さ
れた光の強度を、正常な溶接が行われている場合の光強
度と比較して、これが正常な溶接に対応する範囲から外
れた強度であった時は、伝送用光学系に異常があったと
判断し、インタロック信号をインタロック手段に出力す
る。インタロック手段においては前記インタロック信号
を受けてレーザ光を遮断する安全シャッタ等の遮断手段
を作動させて光ファイバ伝送系へのレーザ光の伝送を遮
断する。
According to the first aspect, the light from the weld detected by the light detecting means is measured by the light intensity measuring means such as a photodiode, and is input to the control section. In the control unit, the input intensity is monitored to determine whether or not the intensity is within a normal light intensity range. When the intensity is outside the normal intensity range, that is, the intensity of the light detected from the welded portion. Is compared with the light intensity when normal welding is performed, and when the intensity is out of the range corresponding to normal welding, it is determined that there is an abnormality in the transmission optical system, and the interface is determined. A lock signal is output to the interlock means. In the interlock means, the transmission of the laser light to the optical fiber transmission system is interrupted by operating a shutoff means such as a safety shutter for interrupting the laser light in response to the interlock signal.

【0009】これにより、溶接部における溶接状態の異
常があった際にも、これを検知してインタロック手段に
より安全シャッタ等の遮断装置を作動させレーザ光を遮
断するのでレーザ光の異常出射による発熱やこれによっ
て引き起される光学部品の損傷、人体への障害等の発生
を防止することができる。
In this way, even when there is an abnormality in the welding state at the welded portion, this is detected and the blocking device such as a safety shutter is operated by the interlock means to block the laser beam. It is possible to prevent generation of heat, damage to optical components caused by the heat, and damage to the human body.

【0010】また、本発明の第2発明として、レーザ発
振器から出射されたレーザ光を光ファイバを通して被溶
接物の表面に集光させて溶接を行うにあたり、溶接部か
ら反射される光を前記入射用の光ファイバを通して検出
してその強度をモニタし、該強度が正常な強度範囲外に
ある時インタロックを作動させて前記レーザ光を遮断す
ることを特徴とする光ファイバ伝送によるレーザ溶接方
法を提案する。
According to a second aspect of the present invention, when a laser beam emitted from a laser oscillator is condensed on the surface of a workpiece through an optical fiber and welding is performed, light reflected from a welded portion is reflected by the incident light. A laser welding method using optical fiber transmission, characterized in that the intensity is detected through an optical fiber for use to monitor the intensity, and when the intensity is out of a normal intensity range, an interlock is activated to cut off the laser light. suggest.

【0011】そしてかかる第2発明を実施する手段とし
て、前記光検出手段が、溶接部からの光を前記入射用の
光ファイバを通して検出するように構成する。
As means for carrying out the second invention, the light detecting means is configured to detect light from a welded portion through the incident optical fiber.

【0012】かかる第2発明によれば、溶接部からの光
を入射用(レーザ光伝送用)の光ファイバを通して検出
するため、溶接部からの光を検出するための検出用光学
系及び検出用光ファイバ等を溶接ヘッドの周辺に設ける
ことを要しないので、溶接ヘッドの小型化が実現できる
とともに、溶接装置の部品点数も低減される。
According to the second aspect of the invention, the light from the welded portion is detected through the optical fiber for incidence (laser light transmission), so that the detection optical system and the detection optical system for detecting the light from the welded portion are provided. Since it is not necessary to provide an optical fiber or the like around the welding head, the welding head can be downsized and the number of parts of the welding device can be reduced.

【0013】さらに、好ましくは前記第1発明の装置に
加えて、前記光ファイバの断線、破損等の故障を検出す
る故障検出手段を設け、前記インタロック手段が、前記
正常な光強度の範囲外にある時のインタロック信号、あ
るいは前記故障検出手段からの故障の検出信号の何れか
一方または双方を検知した時、前記レーザ光を遮断する
ように構成する。
Further, preferably, in addition to the apparatus of the first invention, failure detecting means for detecting a failure such as disconnection or breakage of the optical fiber is provided, and the interlock means is provided outside the normal light intensity range. When one or both of the interlock signal at the time of (1) or the failure detection signal from the failure detection means is detected, the laser beam is cut off.

【0014】かかる発明によれば前記のような溶接部の
異常と光ファイバの破損・断線等の異常の双方を併せ検
知して、インタロック手段を作動せしめるので、溶接装
置の異常の検知範囲が拡大される。
According to this invention, both the abnormality in the welded portion and the abnormality such as breakage or disconnection of the optical fiber are detected together to activate the interlock means. It is enlarged.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施例を例示的に詳しく説明する。但し、この実施
例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その
相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、この
発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明
例にすぎない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be illustratively described in detail below with reference to the drawings. However, unless otherwise specified, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention thereto, but are merely illustrative examples. It's just

【0016】図1は本発明の第1実施形態に係る光ファ
イバによる伝送光学系のインタロックシステムを示す構
成図(系統図)である。図1において、10は被溶接
物、3はレーザビーム6を発信するレーザ発振器、1は
光ファイバ、2は該光ファイバ1の周囲に設けられて該
光ファイバ1の破損あるいは断線を検出する断線検出回
路、4はシャッタインタロック、5は安全シャッタ、7
はビームダンパ、8は入射光学系である。
FIG. 1 is a configuration diagram (system diagram) showing an interlock system of a transmission optical system using an optical fiber according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 10 denotes an object to be welded, 3 denotes a laser oscillator for transmitting a laser beam 6, 1 denotes an optical fiber, and 2 denotes a disconnection which is provided around the optical fiber 1 and detects breakage or disconnection of the optical fiber 1. Detection circuit, 4 is shutter interlock, 5 is safety shutter, 7
Denotes a beam damper, and 8 denotes an incident optical system.

【0017】前記シャッタインタロック4が作動してい
る時(開いている時)には、安全シャッタ5が図1の破
線のように閉じており、レーザビーム6はビームダンパ
7に落されるようになっている。また、前記安全シャッ
タ5が開いている時(図1の実線位置)は、レーザビー
ム6は前記入射光学系8によって集光されて光ファイバ
1に入り、その出口1aから後述する出射光学系9に向
けて出射されるようになっている。
When the shutter interlock 4 is operated (opened), the safety shutter 5 is closed as shown by the broken line in FIG. 1, and the laser beam 6 is dropped by the beam damper 7. Has become. When the safety shutter 5 is open (the position indicated by the solid line in FIG. 1), the laser beam 6 is condensed by the incident optical system 8 and enters the optical fiber 1, and exits from an exit optical system 9 through an exit 1a. The light is emitted toward.

【0018】9は加工用の出射光学系であり、前記光フ
ァイバ1から出射されるレーザビーム6を前記被溶接物
10上に集光させるものである。これにより、被溶接物
10の表面に溶融池11が形成され、レーザ溶接が行わ
れ、プラズマ等の溶接部からの光12が発生する。13
は検出用光学系、14は検出用光ファイバ、15は干渉
フィルタ、16はモニタ用光学系、17はフォトダイオ
ード、18は増幅器、19は制御部である。
Reference numeral 9 denotes a processing emission optical system which focuses the laser beam 6 emitted from the optical fiber 1 on the workpiece 10. As a result, a molten pool 11 is formed on the surface of the workpiece 10, laser welding is performed, and light 12 such as plasma from a welded portion is generated. 13
Is a detection optical system, 14 is a detection optical fiber, 15 is an interference filter, 16 is a monitoring optical system, 17 is a photodiode, 18 is an amplifier, and 19 is a control unit.

【0019】かかる構成による光ファイバによる伝送光
学系において、レーザ発振器3から発信されたレーザビ
ーム6は、常時は開となっている安全シャッタ5を通
り、入射光学系8にて集光されて光ファイバ1を通った
後、出射光学系9にて集光され、被溶接物10上の溶接
部に照射される。これによりレーザ溶接がなされる。
In the transmission optical system using the optical fiber having the above-described configuration, the laser beam 6 emitted from the laser oscillator 3 passes through the safety shutter 5 which is normally open, and is condensed by the incident optical system 8 so that the light is condensed. After passing through the fiber 1, the light is condensed by the emission optical system 9 and is irradiated on the welded part on the workpiece 10. Thereby, laser welding is performed.

【0020】前記被溶接物10上のレーザビーム溶接部
からの反射光、プラズマ等の光12は前記検出用光学系
13にて集光され、前記検出用光ファイバ14に入る。
該検出用光ファイバ14の出口から出射された光12は
干渉フィルタ15を経てモニタ用光学系16にて集光さ
れ、フォトダイオード17でその強度が測定される。前
記フォトダイオード17の出力は増幅器18にて増幅さ
れて制御部19に入力される。
Light 12 such as reflected light and plasma from a laser beam welding portion on the workpiece 10 is condensed by the detection optical system 13 and enters the detection optical fiber 14.
The light 12 emitted from the exit of the detection optical fiber 14 is condensed by the monitor optical system 16 through the interference filter 15, and the intensity thereof is measured by the photodiode 17. The output of the photodiode 17 is amplified by an amplifier 18 and input to a control unit 19.

【0021】該制御部19においては、前記溶接部から
の光12の強度をモニタし、正常な溶接の発光強度範囲
の時にON、この範囲外の値が検出された時にOFFと
なるインタロック信号20を前記シャッタインタロック
4に出力する。該シャッタインタロック4においては、
前記インタロック信号20と前記断線検出回路2の出力
とを電気的に直列に接続し、何れか一方もしくは双方が
OFFとなった時に前記安全シャッタ5を閉じるように
操作する。
The control unit 19 monitors the intensity of the light 12 from the welding portion, and turns on when a light emission intensity range of normal welding is detected, and turns off when a value outside the range is detected. 20 is output to the shutter interlock 4. In the shutter interlock 4,
The interlock signal 20 and the output of the disconnection detection circuit 2 are electrically connected in series, and the operation is performed so as to close the safety shutter 5 when one or both of them are turned off.

【0022】即ち、前記シャッタインタロック4は、溶
接部における溶接が正常になされず、溶接光12が正常
範囲外となった時のインタロック信号20のOFF信
号、光ファイバ1の破損、断線等の発生があった時のO
FF信号の何れかあるいは双方が入力された時安全シャ
ッタ5を閉じてレーザビーム6をビームダンパ7へと落
す。
That is, the shutter interlock 4 is used to turn off the interlock signal 20 when the welding light 12 is out of the normal range and the welding light 12 is out of the normal range, damage to the optical fiber 1, breakage of the optical fiber 1, etc. O when the occurrence of
When one or both of the FF signals are input, the safety shutter 5 is closed and the laser beam 6 is dropped to the beam damper 7.

【0023】[0023]

【実施例】【Example】

[実施例1]図1に示す本発明の第1実施形態に係るイ
ンタロックシステムの実験例を以下に示す。(図3〜4
参照)。
[Example 1] An experimental example of the interlock system according to the first embodiment of the present invention shown in Fig. 1 will be described below. (FIGS. 3 and 4
reference).

【0024】 ・レーザ:Nd3+YAG(波長1.06μm) ・レーザビーム出力:平均出力2kW、ピーク出力5k
W、矩形変調100Hz ・レーザビームスポット径:0.5mm ・溶接の供試材:炭素鋼板 ・シールドガス:N2 ・溶接速度:20〜40cm/min ・干渉フィルタ(15):中心値900nm、半値幅2
5nm、透過率80% ・フォトダイオード(17):Siフォトダイオード
Laser: Nd 3 + YAG (wavelength 1.06 μm) Laser beam output: average output 2 kW, peak output 5 k
W, rectangular modulation 100 Hz ・ Laser beam spot diameter: 0.5 mm ・ Material for welding: carbon steel sheet ・ Shielding gas: N 2・ Welding speed: 20-40 cm / min ・ Interference filter (15): center value 900 nm, half Price range 2
5 nm, transmittance 80% Photodiode (17): Si photodiode

【0025】図3にレーザ出力と溶接部からの光の相対
強度の一例を示す。本実施例では図中a,cのようにレ
ーザビーム6が出射されている時の光の強度をモニタ
し、伝送光学系が損傷した場合を想定して光の強度即ち
相対強度がしきい値dより下がった時に異常が発生した
と判断した。図4は、溶接中任意に溶接部からの光の強
度を低下させた時のシャッタインタロックの動作の一例
を示す。図3,4において、溶接開始後に光の強度をモ
ニタし、光の強度が下がるとシャッタインタロック4が
動作し安全シャッタ5が閉じられる。
FIG. 3 shows an example of the laser output and the relative intensity of light from the weld. In the present embodiment, the light intensity when the laser beam 6 is emitted as shown by a and c in the figure is monitored, and the light intensity, that is, the relative intensity is set to a threshold value on the assumption that the transmission optical system is damaged. It was determined that an abnormality had occurred when the value fell below d. FIG. 4 shows an example of the shutter interlock operation when the intensity of light from the weld is arbitrarily reduced during welding. 3 and 4, the light intensity is monitored after the start of welding, and when the light intensity decreases, the shutter interlock 4 operates and the safety shutter 5 is closed.

【0026】図2は、本発明の第2実施形態に係る光フ
ァイバによる伝送光学系のインタロックシステムを示
す。この実施形態においては、入射光学系8と光ファイ
バ1の入口との間の光伝送路に検出用ミラー21を設
け、光ファイバ1内を通ってくる溶接部からの光を該ミ
ラー21で反射させ、干渉フィルタ15に入力するよう
に構成されている。
FIG. 2 shows an interlock system of a transmission optical system using an optical fiber according to a second embodiment of the present invention. In this embodiment, a detection mirror 21 is provided in an optical transmission path between the incident optical system 8 and the entrance of the optical fiber 1, and light from a welding portion passing through the optical fiber 1 is reflected by the mirror 21. And input to the interference filter 15.

【0027】即ち、図2において21はレーザ発振器3
から発信されたレーザビーム6の通路の入射光学系8と
光ファイバ1の入口との間に設けられた検出用ミラーで
あり、前記レーザビーム6は、安全シャッタ6が開いて
いる時入射光学系8により集光され検出用ミラー21を
通過して伝送用の光ファイバ1に入る。そして該レーザ
ビーム6は出射光学系9で被溶接物10上に集光せしめ
られて溶融池11を形成し、レーザ溶接が行われる。こ
の時溶接部からはレーザビーム6による反射光、プラズ
マ等の光が発生する。これらの溶接部からの光12は出
射光学系9により集光され伝送用の光ファイバ1に入射
時と反対方向から入り、検出用ミラー21により反射さ
れ、干渉フィルタ15を介してモニタ用光学系16によ
って集光されフォトダイオード17に入り、該フォトダ
イオード17によりその強度をモニタされる。該フォト
ダイオード17の出力は増幅器18にて増幅され制御部
19に入力される。
That is, in FIG.
A detection mirror provided between the entrance optical system 8 in the path of the laser beam 6 transmitted from the optical fiber 1 and the entrance of the optical fiber 1. The laser beam 6 is incident when the safety shutter 6 is open. The light is condensed by 8 and passes through the detection mirror 21 to enter the optical fiber 1 for transmission. The laser beam 6 is focused on the workpiece 10 by the emission optical system 9 to form a molten pool 11, and laser welding is performed. At this time, light such as plasma reflected by the laser beam 6 and plasma is generated from the welded portion. Light 12 from these welds is condensed by the emission optical system 9 and enters the transmission optical fiber 1 from the opposite direction to the time when the light enters the transmission optical fiber 1. The light is condensed by 16 and enters a photodiode 17, where the intensity is monitored. The output of the photodiode 17 is amplified by the amplifier 18 and input to the control unit 19.

【0028】該制御部19においては、前記溶接部から
の光12の強度をモニタし、正常な溶接の発光強度範囲
の時にON、この範囲外の値が検出された時にOFFと
なるインタロック信号20を前記シャッタインタロック
4に出力する。該シャッタインタロック4においては、
前記インタロック信号20と前記断線検出回路2の出力
とを電気的に直列に接続し、何れか一方もしくは双方が
OFFとなった時に前記安全シャッタ5を閉じるように
操作する。
The control unit 19 monitors the intensity of the light 12 from the welded portion, and turns on when an emission intensity range of normal welding is detected, and turns off when a value outside this range is detected. 20 is output to the shutter interlock 4. In the shutter interlock 4,
The interlock signal 20 and the output of the disconnection detection circuit 2 are electrically connected in series, and the operation is performed so as to close the safety shutter 5 when one or both of them are turned off.

【0029】その他の構成、作用は図1に示す第1実施
形態と同一であり、これと同一の部材、要素は同一の符
号にて示す。
The other structure and operation are the same as those of the first embodiment shown in FIG. 1, and the same members and elements are denoted by the same reference numerals.

【0030】この実施形態においては、溶接部からの反
射される光12を入射用(レーザ光伝送用)の光ファイ
バ1を通して検出するので、前記第1実施形態のよう
な、溶接部からの光を検出するための光学系(検出用光
学系13、検出用光ファイバ14等)を溶接ヘッド周辺
に設けることを要しないので、溶接ヘッドの小型化が図
れるとともに、溶接装置の部品点数も低減される。
In this embodiment, the light 12 reflected from the welded portion is detected through the optical fiber 1 for incidence (laser light transmission), so that the light from the welded portion as in the first embodiment is detected. It is not necessary to provide an optical system (detection optical system 13, detection optical fiber 14, etc.) around the welding head for detecting, so that the welding head can be downsized and the number of parts of the welding device can be reduced. You.

【0031】[実施例2]図2に示す本発明の第2実施
形態に係るインタロックシステムの実験例を以下に示す
(図3〜4参照)。
Example 2 An experimental example of the interlock system according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. 2 is shown below (see FIGS. 3 and 4).

【0032】 ・レーザ:Nd3+YAG(波長1.06μm) ・レーザビーム出力:平均出力2kW、ピーク出力5k
W、矩形変調100Hz ・レーザビームスポット径:0.5mm ・溶接の供試材:炭素鋼板 ・シールドガス:N2 ・溶接速度:20〜40cm/min ・検出用ミラー(21):石英板 ・干渉フィルタ(15):中心値900nm、半値幅2
5nm、透過率80% ・フォトダイオード(17):Siフォトダイオード
Laser: Nd 3 + YAG (wavelength 1.06 μm) Laser beam output: average output 2 kW, peak output 5 k
W, rectangular modulation 100 Hz ・ Laser beam spot diameter: 0.5 mm ・ Welding specimen: carbon steel plate ・ Shielding gas: N 2・ Welding speed: 20-40 cm / min ・ Detector mirror (21): quartz plate ・ Interference Filter (15): center value 900 nm, half width 2
5 nm, transmittance 80% Photodiode (17): Si photodiode

【0033】図3にレーザ出力と溶接部からの光の相対
強度の一例を示す。本実施例では前記第1実施例と同様
に、図中a,cのようにレーザビーム6が出射されてい
る時の光の強度をモニタし、伝送光学系が損傷した場合
を想定して光の強度即ち相対強度がしきい値dより下が
った時に異常が発生したと判断した。図4は、溶接中任
意に溶接部からの光の強度を低下させた時のシャッタイ
ンタロックの動作の一例を示す。図3,4において、溶
接開始後に光の強度をモニタし、光の強度が下がるとシ
ャッタインタロック4が動作し安全シャッタ5が閉じら
れる。
FIG. 3 shows an example of the laser output and the relative intensity of light from the weld. In the present embodiment, as in the first embodiment, the intensity of light when the laser beam 6 is emitted as shown in FIGS. It was determined that an abnormality had occurred when the intensity, that is, the relative intensity, became lower than the threshold value d. FIG. 4 shows an example of the shutter interlock operation when the intensity of light from the weld is arbitrarily reduced during welding. 3 and 4, the light intensity is monitored after the start of welding, and when the light intensity decreases, the shutter interlock 4 operates and the safety shutter 5 is closed.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上記載のごとく、本発明によれば、溶
接部からの光の強度をモニタすることにより、溶接部の
異常を検知して、インタロック手段を作動させて、安全
シャッタ等の遮断手段によりレーザ光の出射を遮断する
ことができる。これにより、溶接部の異常発生時に、レ
ーザ光の出射による発熱やこれによって引き起される光
学部品の損傷、人体への障害等の発生を防止することが
できる。
As described above, according to the present invention, by monitoring the intensity of light from the welded portion, an abnormality in the welded portion is detected, the interlock means is operated, and the safety shutter or the like is operated. The emission of the laser beam can be blocked by the blocking unit. Thus, when an abnormality occurs in the welded portion, it is possible to prevent heat generated by the emission of the laser beam, damage to the optical components caused by the emission of the laser beam, and the occurrence of obstacles to the human body.

【0035】また、請求項4,5の発明によれば、溶接
部からの光を入射用光ファイバを通して検出するので、
上記光を検出するための格別の装置を溶接ヘッドの周辺
に設けることを要さず、溶接ヘッドの小型化を実現する
ことができるとともに、溶接装置の部品点数が低減され
低コストとなる。
According to the fourth and fifth aspects of the present invention, light from the welded portion is detected through the incident optical fiber.
It is not necessary to provide a special device for detecting the light around the welding head, so that the size of the welding head can be reduced, and the number of parts of the welding device is reduced and the cost is reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施形態に係る光ファイバによる
伝送光学系のインタロックシステムを示す構成図であ
る。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an interlock system of a transmission optical system using an optical fiber according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2実施形態を示す図1に応当する図
である。
FIG. 2 is a view corresponding to FIG. 1 showing a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例における作用説明図(その1)
である。
FIG. 3 is an operation explanatory view (part 1) in the embodiment of the present invention.
It is.

【図4】本発明の実施例における作用説明図(その2)
である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of an operation in the embodiment of the present invention (part 2).
It is.

【図5】従来の光ファイバによる伝送光学系のインタロ
ックシステムを示す構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram showing a conventional interlock system of a transmission optical system using an optical fiber.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光ファイバ 2 断線検出回路 3 レーザ発振器 4 シャッタインタロック 5 安全シャッタ 7 ビームダンパ 8 入射光学系 9 出射光学系 10 被溶接物 13 検出用光学系 14 検出用光ファイバ 15 干渉フィルタ 16 モニタ用光学系 17 フォトダイオード 19 制御部 21 検出用ミラー DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical fiber 2 Disconnection detection circuit 3 Laser oscillator 4 Shutter interlock 5 Safety shutter 7 Beam damper 8 Incident optical system 9 Emission optical system 10 Workpiece 13 Detection optical system 14 Detection optical fiber 15 Interference filter 16 Monitoring optical system 17 Photodiode 19 Control unit 21 Detection mirror

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上戸 好美 長崎市深堀町五丁目717番1号 三菱重工 業株式会社長崎研究所内 ──────────────────────────────────────────────────の Continued from the front page (72) Yoshimi Ueto Inventor 5-717-1 Fukabori-cho, Nagasaki-shi Nagasaki Research Laboratory, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザ発振器から出射されたレーザ光を
光ファイバを通して被溶接物の表面に集光させて溶接を
行うにあたり、 溶接部からの光を検出してその強度をモニタし、該強度
が正常な強度範囲外にある時、インタロックを作動させ
て前記レーザ光を遮断することを特徴とする光ファイバ
伝送によるレーザ溶接方法。
1. When welding laser light emitted from a laser oscillator through an optical fiber onto a surface of a workpiece to be welded, light from a weld is detected and its intensity is monitored, and the intensity is monitored. A laser welding method using optical fiber transmission, wherein an interlock is activated to cut off the laser light when the intensity is outside a normal intensity range.
【請求項2】 レーザ発振器から出射されたレーザ光を
光ファイバを通して被溶接物の表面に集光させて溶接を
行うレーザ溶接装置において、 溶接部からの光を検出する光検出手段と、 該検出された光の強度を測定する測定手段と、 測定された光の強度をモニタし、該強度が正常な光強度
の範囲外にある時インタロック信号を発信する制御手段
と、 前記正常な光強度の範囲外にある時のインタロック信号
が入力された時、前記レーザ光の光ファイバへの伝送を
遮断するインタロック手段とを備えたことを特徴とする
光ファイバ伝送によるレーザ溶接装置。
2. A laser welding apparatus for performing welding by converging laser light emitted from a laser oscillator on the surface of a workpiece through an optical fiber, wherein light detecting means for detecting light from a welded portion; Measuring means for measuring the intensity of the measured light; control means for monitoring the intensity of the measured light and transmitting an interlock signal when the intensity is out of the range of the normal light intensity; and And an interlock means for interrupting the transmission of the laser light to the optical fiber when an interlock signal when the signal is out of the range is input.
【請求項3】 前記光ファイバの断線・破損等の故障を
検出する故障検出手段を備え、 前記インタロック手段が、前記正常な光強度の範囲外に
ある時のインタロック信号、あるいは前記故障検出手段
からの故障の検出信号の何れか一方または双方を検知し
た時、前記レーザ光を遮断するように構成されてなる請
求項2記載の光ファイバ伝送によるレーザ溶接装置。
3. A fault detecting means for detecting a fault such as disconnection or breakage of the optical fiber, wherein the interlock means detects an interlock signal when the optical fiber is out of the normal light intensity range, or detects the fault. 3. The laser welding apparatus using optical fiber transmission according to claim 2, wherein the laser beam is cut off when any one or both of the failure detection signals from the means are detected.
【請求項4】 レーザ発振器から出射されたレーザ光を
光ファイバを通して被溶接物の表面に集光させて溶接を
行うにあたり、 溶接部から反射される光を前記入射用の光ファイバを通
して検出してその強度をモニタし、該強度が正常な強度
範囲外にある時インタロックを作動させて前記レーザ光
を遮断することを特徴とする光ファイバ伝送によるレー
ザ溶接方法。
4. A laser beam emitted from a laser oscillator is condensed on the surface of a workpiece through an optical fiber to perform welding, and light reflected from a weld is detected through the incident optical fiber. A laser welding method using optical fiber transmission, characterized in that the intensity is monitored, and when the intensity is out of a normal intensity range, an interlock is activated to block the laser light.
【請求項5】 前記光検出手段が、溶接部からの光を前
記入射用の光ファイバを通して検出するように構成され
た請求項2あるいは3に記載の光ファイバ伝送によるレ
ーザ溶接装置。
5. The laser welding apparatus using optical fiber transmission according to claim 2, wherein said light detecting means is configured to detect light from a welding portion through said incident optical fiber.
JP9022101A 1997-01-21 1997-01-21 Laser beam welding method by optical fiber transmission and its welding equipment Withdrawn JPH10202378A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9022101A JPH10202378A (en) 1997-01-21 1997-01-21 Laser beam welding method by optical fiber transmission and its welding equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9022101A JPH10202378A (en) 1997-01-21 1997-01-21 Laser beam welding method by optical fiber transmission and its welding equipment

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10202378A true JPH10202378A (en) 1998-08-04

Family

ID=12073503

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9022101A Withdrawn JPH10202378A (en) 1997-01-21 1997-01-21 Laser beam welding method by optical fiber transmission and its welding equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH10202378A (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007108182A1 (en) * 2006-03-23 2007-09-27 Tokyu Car Corporation Method for forming laser welded part
JP2009160658A (en) * 2009-04-06 2009-07-23 Toshiba Corp Laser beam irradiation device
JP2010029917A (en) * 2008-07-30 2010-02-12 Pulstec Industrial Co Ltd Laser beam machining apparatus and laser beam machining method
JP2012024774A (en) * 2010-07-20 2012-02-09 Amada Co Ltd Laser processing head
JP2012024772A (en) * 2010-07-20 2012-02-09 Amada Co Ltd Laser processing head
JP2012024782A (en) * 2010-07-20 2012-02-09 Amada Co Ltd Solid-state laser machining device
JP2012148317A (en) * 2011-01-19 2012-08-09 Keyence Corp Laser beam machining apparatus

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007108182A1 (en) * 2006-03-23 2007-09-27 Tokyu Car Corporation Method for forming laser welded part
JP2007253197A (en) * 2006-03-23 2007-10-04 Tokyu Car Corp Laser welding method
JP2010029917A (en) * 2008-07-30 2010-02-12 Pulstec Industrial Co Ltd Laser beam machining apparatus and laser beam machining method
JP2009160658A (en) * 2009-04-06 2009-07-23 Toshiba Corp Laser beam irradiation device
JP2012024774A (en) * 2010-07-20 2012-02-09 Amada Co Ltd Laser processing head
JP2012024772A (en) * 2010-07-20 2012-02-09 Amada Co Ltd Laser processing head
JP2012024782A (en) * 2010-07-20 2012-02-09 Amada Co Ltd Solid-state laser machining device
JP2012148317A (en) * 2011-01-19 2012-08-09 Keyence Corp Laser beam machining apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4812641A (en) High power optical fiber failure detection system
US4543477A (en) Safety device for detecting trouble in optical transmission fibers
US7863544B2 (en) Arrangement and method for the on-line monitoring of the quality of a laser process exerted on a workpiece
EP0956498B1 (en) Method and apparatus for checking the condition of a protective glass in connection with laser machining
US5012087A (en) Fiber optic safety system
JP2000271768A (en) Monitoring method of quality for yag laser beam welded part
JPH10202378A (en) Laser beam welding method by optical fiber transmission and its welding equipment
US7344076B2 (en) Laser processing device
JP2000221108A (en) Soundness inspection instrument for optical fibers
JP2010188368A (en) Optical fiber transmission monitoring system, and laser beam machine
JP2000357835A (en) Laser oscillator
JPH11312831A (en) Laser beam leakage detecting system
JP2003205378A (en) Laser irradiation arc welding equipment
JPH0579934B2 (en)
US20220324181A1 (en) System for joining thermoplastic workpieces by laser transmission welding
JPH02258185A (en) Laser beam machine
WO2018220761A1 (en) Extreme uv light generation system
JP2006055879A (en) Method and device for detecting breakage of protective glass of laser beam emission aperture
JPH09141476A (en) Laser beam machine with high energy
JPH04105780A (en) Defect cutting and detecting device for laser beam processing
JP4574340B2 (en) Wavelength conversion laser device
JP2672324B2 (en) Laser device
JP2001071164A (en) Method for monitoring of part to be worked and device therefor
JPH03121401A (en) Safety device for detecting trouble of fiber for transmission
JP3214098B2 (en) Optical fiber output monitoring device

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20040406