JPH10263859A - レーザモニタ装置及びレーザ装置 - Google Patents

レーザモニタ装置及びレーザ装置

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JPH10263859A
JPH10263859A JP9085930A JP8593097A JPH10263859A JP H10263859 A JPH10263859 A JP H10263859A JP 9085930 A JP9085930 A JP 9085930A JP 8593097 A JP8593097 A JP 8593097A JP H10263859 A JPH10263859 A JP H10263859A
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monitoring
monitor
waveform
reference waveform
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JP9085930A
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Koji Kawamura
浩二 川村
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Miyachi Technos Corp
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Miyachi Technos Corp
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    • H01S3/1305—Feedback control systems

Abstract

(57)【要約】 【課題】 波形制御方式において任意の波形に適応し、
品質管理に有用なモニタ情報を与える。 【解決手段】 このパルスレーザ加工装置において、レ
ーザモニタ部１８は、光センサ３４、レーザ出力測定回
路３６、Ａ−Ｄ変換器３８、モニタ制御部４０、比較判
定部４２、表示制御部４４、表示部４６、アラーム発生
回路４８およびブザー５０から構成されている。光セン
サ３４およびレーザ出力測定回路３６により、レーザ光
ＬＢのレーザ出力の瞬時値を表すレーザ出力測定値信号
（アナログ電圧信号）ＳB が得られ、Ａ−Ｄ変換器３８
によりディジタルのレーザ出力測定値信号ＤB が比較判
定部４２およびモニタ制御部４０に供給される。モニタ
制御部４０は、モニタ用の基準波形を設定し、比較判定
部４２を制御する。比較判定部４２より得られたモニタ
判定結果は、表示制御部４４を介して表示部４６の表示
画面または表示ランプに表示される。

Description

【発明の詳細な説明】
【００１０】
【発明の属する技術分野】本発明は、波形制御方式のレ
ーザ装置及びレーザモニタ装置に関する。
【００２０】
【従来の技術】従来より、パルスレーザ加工装置では、
多種多用な加工要求に対応できるように、パルスレーザ
光のレーザ出力波形を可変制御する技術が用いられてい
る。かかる波形制御方式によれば、レーザ出力に対する
所望の基準波形が予めレーザ加工装置に設定入力され
る。レーザ加工装置では、レーザ電源部からの電力の供
給を受けてレーザ発振部がレーザ光を発振出力し、レー
ザ発振部より発振出力されるレーザ光のレーザ出力が該
基準波形に倣うようにレーザ制御部がオープンルーブ制
御方式または閉ループ（フィードバック）制御方式でレ
ーザ電源部を制御するようになっている。
【００３０】ところで、レーザ加工現場では、品質管理
のために、レーザパワーを監視するレーザモニタ装置が
レーザ加工装置に組み込まれた形で、あるいは独立した
ユニットとして用いられている。
【００４０】従来のレーザモニタ装置は、レーザ光の一
部をフォトダイオード等の光検出器に入射させて、レー
ザ光のレーザ出力または光強度に対応した電気信号（光
検出信号）を生成し、その光検出信号を積分して、単位
時間当たりまたはパルス１個当たりのレーザエネルギー
（ジュール）を測定し、このレーザエネルギー測定値が
基準値からどれだけずれているか、あるいは監視値の範
囲内にあるか否かによってレーザ光の正常／異常あるい
は加工品質の良／否についてのモニタ判定結果を出力す
るようになっている。
【００５０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来のレーザモニタ装置は、波形制御方式のレー
ザ装置において有効に機能するものではなかった。つま
り、波形制御方式では、実際のレーザ出力波形が基準波
形にどれだけ接近して倣っているかどうかが重要であ
る。しかるに、従来のレーザモニタ装置は、単位時間ま
たはパルス１個当たりのレーザエネルギー測定値（平均
値）に基づいて判定を行っていた。このためたとえば実
際のレーザ出力波形が加工性に影響を与えるほど途中で
基準波形から大きくずれた場合でも、結果的にパルス全
体または平均値のレーザエネルギーが許容範囲内にあれ
ば、“正常”と判定してしまい、“異常”の判定（通
報）を出すことができなかった。
【００６０】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
もので、波形制御方式において任意の波形に適応し、品
質管理に有用なモニタ情報を与えるレーザモニタ装置お
よびレーザ装置を提供することを目的とする。
【００７０】
【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、本発明のうち請求項１に記載のレーザモニタ装置
は、レーザ装置における波形制御用の基準波形に対応し
たモニタ用の基準波形を設定するモニタ用基準波形設定
手段と、前記モニタ用基準波形に対して任意の期間また
は時点で１つまたは複数の監視区間または監視点を設定
し、かつ各々の前記監視区間または監視点において前記
モニタ用基準波形から所望の許容値だけオフセットした
上限および／または下限の監視波形または監視値を設定
する監視条件設定手段と、前記レーザ光のレーザ出力ま
たは前記所定の電気的パラメータを測定する測定手段
と、前記監視区間または監視点において前記測定手段よ
り得られる測定値を前記監視値と比較する比較手段と、
前記比較手段の比較結果に基づいてモニタ判定結果を出
力する判定手段とを具備することを特徴とする。
【００８０】また、請求項２に記載のレーザモニタ装置
は、請求項１に記載のレーザモニタ装置の構成におい
て、前記所定の電気的パラメータが前記レーザ電源手段
より前記レーザ発振手段に供給される電力、電流または
電圧のうちの少なくとも１つであることを特徴とする。
【００９０】また、請求項３に記載のレーザモニタ装置
は、請求項１または２記載のレーザモニタ装置の構成に
おいて、前記モニタ用基準波形設定手段が前記測定手段
より得られる測定値に基づいて前記モニタ用基準波形を
設定することを特徴とする。
【０１００】また、請求項４に記載のレーザモニタ装置
は、請求項１ないし３のいずれかに記載のレーザモニタ
装置の構成において、前記監視条件設定手段が各々の前
記監視区間または監視点について前記許容値を個別に設
定することを特徴とする。
【０１１０】また、請求項５に記載のレーザモニタ装置
は、請求項１ないし４のいずれかに記載のレーザモニタ
装置の構成において、前記レーザ光が所定のレーザ加工
に用いられ、前記判定手段が前記レーザ加工の良否につ
いてモニタ判定結果を出力することを特徴とする。
【０１２０】また、請求項６に記載のレーザ装置は、電
力の供給を受けてレーザ光を発振出力するレーザ発振手
段と、前記レーザ発振手段にレーザ発振用の電力を供給
するレーザ電源手段と、前記レーザ光のレーザ出力また
はそれに対応する所定の電気的パラメータについて所望
の波形制御用の基準波形を設定する波形制御用基準波形
設定手段と、前記レーザ光のレーザ出力または前記所定
の電気的パラメータが前記波形制御用基準波形に倣うよ
うに前記レーザ電源手段を制御するレーザ制御手段と、
前記波形制御用基準波形に応じたモニタ用の基準波形を
設定するモニタ用基準波形設定手段と、前記モニタ用基
準波形に対して任意の期間または時点で１つまたは複数
の監視区間または監視点を設定し、かつ各々の前記監視
区間または監視点において前記モニタ用基準波形から所
望の許容値だけオフセットした上限および／または下限
の監視波形または監視値を設定する監視条件設定手段
と、前記レーザ光のレーザ出力または前記所定の電気的
パラメータを測定する測定手段と、前記監視区間または
監視点において前記測定手段より得られる測定値を前記
監視値と比較する比較手段と、前記比較手段の比較結果
に基づいてモニタ判定結果を出力する判定手段とを具備
することを特徴とする。
【０１３０】
【発明の実施の形態】以下、添付図を参照して本発明の
実施例を説明する。
【０１４０】図１に、本発明の一実施例によるパルスレ
ーザ加工装置の要部の構成を示す。このパルスレーザ加
工装置は、レーザ発振部１０、レーザ電源部１２、レー
ザ制御部１４、レーザ出射部１６およびレーザモニタ部
１８等を備えている。
【０１５０】レーザ発振部１０は、たとえばＹＡＧから
なる固体レーザ媒体２０と、この固体レーザ媒体２０に
励起光ＥＢを照射（供給）するレーザ励起光源２２と、
固体レーザ媒体２０より発生されるレーザ光を共振増幅
してパルスレーザ光ＬＢを取り出す一対の光共振器ミラ
ー２４，２６とから構成されている。
【０１６０】レーザ発振部１０より発振出力されたパル
スレーザ光ＬＢは、ミラー２８を介してレーザ出射部１
６へ送られ、レーザ出射部１６より被加工物たとえば被
溶接物（Ｗ1 ，Ｗ2 ）に集光照射されるようになってい
る。
【０１７０】レーザ電源部１２は、レーザ発振部１０の
レーザ励起光源２２にレーザ発振用の電力を供給するも
のであり、レーザ制御部１４の制御の下に商用交流電源
３０からの商用交流電力をレーザ励起光源２２に適応し
た形式の電力（電流、電圧）に変換してレーザ励起光源
２２を点灯駆動する。
【０１８０】レーザ制御部１４は、レーザ発振部１０よ
り所望のレーザ光ＬＢが発振出力されるように、レーザ
電源部１２を制御する。特に、本実施例では、波形制御
機能において、レーザ光ＬＢのレーザ出力またはこれに
対応する所定の電気的パラメータがレーザ制御用の基準
波形に倣うように、オープンループ制御方式または閉ル
ープ（フィードバック）制御方式でレーザ電源部１２を
制御する。
【０１９０】レーザ光ＬＢのレーザ出力に対応する電気
的パラメータには、たとえばレーザ電源部１２よりレー
ザ励起光源２２に与えられる駆動電流、駆動電圧または
駆動電力が選ばれてよい。レーザ制御部１４は、マイク
ロコンピュータで構成されてよい。レーザ制御用の基準
波形は、たとえばキーボードやマウス等からなる入力部
３２よりレーザ制御部１４に設定入力される。
【０２００】レーザモニタ部１８は、光センサ３４、レ
ーザ出力測定回路３６、Ａ−Ｄ変換器３８、モニタ制御
部４０、比較判定部４２、表示制御部４４、表示部４
６、アラーム発生回路４８およびブザー５０から構成さ
れている。
【０２１０】光センサ３４は、たとえばフォトダイオー
ドからなり、ミラー２８を透過した一部（たとえば０．
１％）のレーザ光ＬＢ’を受光して、パルスレーザ光Ｌ
Ｂのレーザ出力つまり光強度に対応した電流（光電流）
ＩB を出力する。レーザ出力測定回路３６は、電流−電
圧変換回路を有し、光センサ３４からの光電流を電圧に
変換して、レーザ光ＬＢのレーザ出力の瞬時値を表すレ
ーザ出力測定値信号（アナログ電圧信号）ＳB を生成す
る。レーザ出力測定回路３６からのレーザ出力測定値信
号ＳB はＡ−Ｄ変換器３８により所定のサンプリング周
波数でディジタル信号に変換され、このディジタルのレ
ーザ出力測定値信号ＤB が比較判定部４２およびモニタ
制御部４０に供給される。
【０２２０】なお、パルスレーザ光ＬＢのレーザ出力を
フィードバックさせて波形制御を行う場合、Ａ−Ｄ変換
器３８より得られるレーザ出力測定値信号ＤB をレーザ
制御部１４にも供給してもよい。
【０２３０】モニタ制御部４０および比較判定部４２は
マイクロコンピュータで構成されてよい。図２に、モニ
タ制御部４０および比較判定部４２の機能的な構成例を
ブロック図で示す。
【０２４０】図２において、モニタ制御部４０は、記憶
部５２、演算部５４、タイミング生成部５６および制御
部５８を含む。記憶部５２には、入力部３２より入力さ
れたモニタ条件等の各種設定値たとえば監視区間、監視
点、モニタ用基準波形、許容値、監視値等のデータが格
納される。また、本実施例ではレーザ発振部１０より実
際に発振出力されたレーザ光ＬＢが正常または良好であ
ったときのレーザ出力波形に対応したモニタ用基準波形
も利用可能であり、そのような実際の正常なレーザ出力
波形に対応したモニタ用基準波形のデータも記憶部５２
に格納される。
【０２５０】演算部５４は、モニタ制御に必要な演算を
行う。たとえば、上記のような実際の正常なレーザ出力
波形に対応したモニタ用基準波形を設定するための所要
の演算や後述する監視波形または監視値の設定のための
所要の演算に演算部５４が用いられる。タイミング生成
部５６は、レーザ制御部１４の制御によるレーザ発振動
作に同期してモニタ動作を行うためのタイミング信号ま
たはクロック信号を各部たとえばモニタ制御部４０内の
制御部５８や比較判定部４２内の判定部６４に供給す
る。
【０２６０】制御部５８は、モニタ条件の設定およびモ
ニタ制御全般を管理・実行する。モニタ条件の設定に際
しては、上記のように入力部３２より入力されるモニタ
条件の各種設定値を取り込むとともに、実際の正常なレ
ーザ出力波形に対応したモニタ用基準波形を設定するた
めにＡ−Ｄ変換器３８からのディジタルのレーザ出力測
定値信号ＤB を取り込む。モニタ制御に際しては、パル
スレーザ光ＬＢの発振出力中にタイミング生成部５６か
らのクロック信号に応動して上限監視値ＬＭHおよび下
限監視値ＬＭL を比較判定部４２内の上限比較部６０お
よび下限比較部６２にそれぞれ与えるとともに、監視区
間または監視点のタイミングを示す監視時間信号ＫＴを
比較判定部４２内の判定部６４に与える。
【０２７０】比較判定部４２は、上限比較部６０、下限
比較部６２および判定部６４を有している。レーザ発振
部１０よりパルスレーザ光ＬＢが発振出力されている
時、Ａ−Ｄ変換器３８からのディジタルのレーザ出力測
定値信号ＤB が上限比較部６０および下限比較部６２に
入力される。
【０２８０】上限比較部６０は、入力したレーザ出力測
定値信号ＤL をモニタ制御部４０内の制御部５８からの
上限監視波形または監視値ＬＭH と比較し、両者の大小
関係を表す比較結果信号ＣＰH を出力する。下限比較部
６２は、入力したレーザ出力測定値信号ＤB を制御部５
８からの下限監視波形または監視値ＬＭL と比較し、両
者の大小関係を表す比較結果信号ＣＰL を出力する。
【０２９０】判定部６４は、制御部５８からの監視時間
信号ＫＴに基づいて監視区間または監視点の期間または
時点にて上限比較部６０および下限比較部６２からの比
較結果信号ＣＰH ，ＣＰL を取り込んで、所要のモニタ
判定を行い、判定結果を出力する。判定部６４で得られ
るモニタ判定結果は、レーザ制御部１４、表示制御部４
４およびアラーム発生回路４８に与えられる。
【０３００】再び図１において、表示制御部４４は、比
較判定部４２からのモニタ判定結果を表示部４６の表示
画面または表示ランプにて表示する。表示部４６は、た
とえば液晶ディスプレイ、ＣＲＴディスプレイ、発光ダ
イオード等で構成される。アラーム発生回路４８は、モ
ニタ判定結果を警報する必要がある時、通常は判定部６
４で“異常”または“不良”の判定結果が出た時に作動
し、ブザー５０を駆動して所定の警報音を発生させる。
なお、表示制御部４４は、モニタ制御部４０およびレー
ザ制御部１４にも接続されており、モニタ条件やレーザ
制御の各種設定値等も表示部４６で表示されるようにな
っている。
【０３１０】次に、図３〜図１０につき、本実施例のレ
ーザモニタ加工装置におけるレーザ制御用基準波形、モ
ニタ用基準波形、監視波形または監視値のそれぞれの設
定について説明する。
【０３２０】図３に、レーザ制御用基準波形の一例を示
す。この基準波形ＰＷは、レーザ発振部１０より発振出
力されるパルスレーザ光ＬＢのレーザ出力に対するもの
であり、１個のパルスレーザ光ＬＢの持続時間（パルス
幅）を３つの期間に分割し、パルスレーザ光ＬＢのレー
ザ出力を、第１の期間［ｔ0 〜ｔ1 ］では０からピーク
値ＰS まで直線的に立ち上げ、第２の期間［ｔ1 〜ｔ2
］ではピーク値ＰS を維持し、第３の期間［ｔ2 〜ｔ3
］ではピーク値ＰS から０まで直線的に立ち下げるよ
うにしており、全体的には台形波として設定されてい
る。このレーザ制御用基準波形ＰＷは、入力部３２より
レーザ制御部１４に入力され、波形データ（ディジタル
値）の形態で制御部１４内のメモリに記憶される。
【０３３０】図４〜図９に、図３のレーザ制御用基準波
形ＰＷに対応して設定されるモニタ用基準波形および監
視波形の幾つかの例を示す。
【０３４０】図４の例は、レーザ制御用基準波形ＰＷに
相当するモニタ用基準波形ＭＷに対し、パルス時間の全
期間を監視区間とし、この監視区間内で基準波形ＭＷの
各部から上下方向に一定の許容値ＫC だけそれぞれオフ
セットした上限および下限監視波形ＬＭH ，ＬＭL を設
定したものである。レーザ出力について負の値を想定す
る必要がないので、開始時点ｔc および終了時点ｔ3 付
近では下限監視波形ＬＭH の負の部分をカットしてい
る。この場合、モニタ用基準波形ＭＷおよび許容値ＫC
が入力部３２からモニタ制御部４０に入力され、モニタ
制御部４０においてＭK ，ＫC から上限および下限監視
波形ＬＭH ，ＬＭL の波形データを生成する。なお、許
容値ＫC は、レーザ出力値（Ｗ）あるいは±％値として
入力されてよい。
【０３５０】この設定方法は、モニタ制御部４０におい
て上限および下限監視波形ＬＭH ，ＬＭL の波形データ
を生成するための演算が簡単であるという利点がある。
しかし、波形の勾配が大きくなるほど、時間軸方向のマ
ージンが狭くなる。たとえば図４の例では、立ち下がり
期間［ｔ2 〜ｔ3 ］で、勾配が大きいため、時間軸方向
のマージンが狭い。時間軸方向のマージンが小さすぎる
と、実際のレーザ出力（測定値）が時間軸方向でわずか
にずれても、許容範囲から外れやすくなり、“異常”の
感度が必要以上に大きくなるおそれがある。
【０３６０】図５の例は、レーザ制御用基準波形ＰＷに
相当するモニタ用基準波形ＭＷに対し、パルス時間の全
期間を監視区間とし、基準波形ＭＷの各部から法線方向
に一定の許容値ＫC だけそれぞれオフセットした上限お
よび下限監視波形ＬＭH ，ＬＭL を設定したものであ
る。この場合も、モニタ用基準波形ＭＷおよび許容値Ｋ
C が入力部３２からモニタ制御部４０に入力されれば、
モニタ制御部４０において所要の演算によりＭK ，ＫC
から上限および下限監視波形ＬＭH ，ＬＭL の波形デー
タを生成することができる。
【０３７０】この図５の設定方法によれば、波形の任意
の勾配に応じて時間軸方向のマージンを適当な大きさに
維持することができる。ただし、波形の勾配に応じて上
下方向の許容範囲が変化する。すなわち、勾配が小さい
ところほど上下方向の許容範囲は小さくなり、勾配が大
きいところほど上下方向の許容範囲が大きくなる。
【０３８０】図６は、図５の設定方法の一変形例を示す
もので、基準波形ＭＷの各部から法線方向にオフセット
させる許容値（ＫCH，ＫCL）を上限監視波形ＬＭH 側と
下限監視波形ＬＭL とで異なる値とした例である。な
お、必要に応じて、上限監視波形ＬＭH もしくは下限監
視波形ＬＭL のいずれか一方だけを設定してもよい。
【０３９０】図７の例は、モニタ用基準波形ＭＷにおい
て、立ち上げ期間およびピーク値保持期間に監視区間
［ｔa 〜ｔb ］，［ｔc 〜ｔd ］をそれぞれ設定し、か
つ各監視区間において基準波形ＭＷの上下方向に一定の
許容値ＫC だけオフセットした上限および下限監視波形
（ＬＭH1，ＬＭL1），（ＬＭH2，ＬＭL2）を設定したも
のである。
【０４００】このようにモニタ用基準波形に対して全期
間ではなく一部の期間に監視区間または監視点を設定す
る方法は、モニタ用基準波形ＭＷの一部（通常は重要な
部分）を選択的または重点的にモニタし、他の部分（重
要でない部分）を敢えてモニタ対象から除外（無視）す
るものであり、レーザ電源部１２やレーザ発振部１０の
特性による波形のひずみでモニタ判定機能が攪乱される
のを防ぎ、複雑なモニタ用基準波形にも効果的に対応す
ることができる。
【０４１０】図１０に、この設定方法をより複雑なモニ
タ用基準波形ＭＵに適用した例を示す。この基準波形Ｍ
Ｕでは、波形の前半部で比較的低い所定のレーザ出力値
ＰAを維持すること、波形の中心部で非常に高い所定の
レーザ出力値ＰB に達すること、波形の後半部で比較的
低い所定のレーザ出力値ＰC を維持することが重要であ
り、これら３つの所定レベル期間の前後の遷移期間（立
ち上がりまたは立ち下がり期間）における波形はさほど
重要ではない。そこで、比較的長い前半部および後半部
の所定レベル期間に監視区間［ｔa 〜ｔb ］，［ｔd 〜
ｔe ］をそれぞれ設定するとともに、短い中間部の所定
レベル期間に監視点［ｔc ］を設定している。そして、
これらの監視区間［ｔa 〜ｔb ］，［ｔd 〜ｔe ］およ
び監視点［ｔc ］に別個の許容範囲で上限および下限監
視波形または監視点（ＬＭH1，ＬＭL1），（ＬＭH2，Ｌ
ＭL2），（ＬＭH2，ＬＭL2）を設定している。
【０４２０】レーザ制御用基準波形ＰＷに対してレーザ
制御部１４、レーザ電源部１２およびレーザ発振部１０
が正常に動作し、被溶接物（Ｗ1 ，Ｗ2 ）において良好
な溶接品質が得られた場合に、レーザ出力測定部（３
４，３６，３８）より得られたレーザ出力測定値（ＳB
，ＤB ）がレーザ制御用基準波形ＰＷに近似している
とは必ずしも限らない。むしろ、レーザ電源部１２ない
しレーザ発振部１０の特性がレーザ出力波形に影響し
て、レーザ制御用基準波形ＰＷとレーザ出力測定値（Ｓ
B ，ＤB ）との間に種々のパターンおよび程度の誤差が
出るのが普通である。上記のようにモニタ用基準波形に
対して一部の期間に監視区間または監視点を設定する方
法は、この種の誤差を補償する方法の１つである。
【０４３０】別の効果的な補償方法は、レーザ制御用基
準波形に対応するモニタ用基準波形を測定値（経験値）
データに基づいて設定する方法である。この方法では、
モニタ制御部４０が、被溶接物（Ｗ1 ，Ｗ2 ）において
良好な溶接品質が得られたときの実際のレーザ出力波形
をレーザ出力測定値（ＤB ）から求め、これをモニタ用
基準波形として記憶部５２に設定登録する。また、複数
回の良好なレーザ出力波形（測定値）の平均値を求める
方法とすると、モニタ用基準波形の信頼性が高くなり、
さらに良好な結果が得られる。
【０４４０】図８に、図３のレーザ制御用基準波形ＰＷ
に対して測定値（経験値）データに基づいて設定された
モニタ用基準波形ＭＷ’の一例を示す。
【０４５０】図９に、図８のモニタ用基準波形ＭＷ’に
対して図５と同様の方法で設定された上限および下限監
視波形ＬＭH'，ＬＭL'を示す。もちろん、他の方法たと
えば図４の方法または図７の方法によって監視波形また
は監視値を設定することも可能である。いずれの方法で
監視波形または監視値を設定するにしても、モニタ用基
準波形ＭＷ’が実際のレーザ出力波形（測定値）を基に
しており、精度が高いため、許容範囲を小さな（厳し
い）値に選んで、モニタ判定の精度を高め、品質管理の
レベルを高めることができる。
【０４６０】次に、本実施例のパルスレーザ加工装置に
おける動作、特にレーザモニタ部１８の作用を説明す
る。
【０４７０】レーザ制御部１４は、パルスレーザ光ＬＢ
の発振出力を開始させる時、モニタ制御部４０にスター
ト信号ＳＴで開始のタイミングを知らせたうえで、レー
ザ電源部１２を作動させる。レーザ電源部１２は、レー
ザ制御用基準波形ＰＷに対応した駆動電力（駆動電流・
駆動電圧）をレーザ発振部１０のレーザ励起光源１２に
供給し、レーザ励起光源１２より発せられる励起光ＥＢ
によって固体レーザ媒体２０が励起され、出力ミラー２
６よりパルスレーザ光ＬＢが出力される。出力ミラー２
６より出力されたパルスレーザ光ＬＢは、ミラー２８を
介してレーザ出射部１６へ送られ、レーザ出射部１６よ
り被溶接物（Ｗ1 ，Ｗ2 ）に集光照射される。レーザ制
御部１４は、波形制御機能により、パルスレーザ光ＬＢ
のレーザ出力がレーザ制御用基準波形ＰＷに倣うよう
に、オープンループ方式またはフィードバック方式でレ
ーザ電源部１２を制御する。
【０４８０】一方、レーザ発振部１０のパルスレーザ光
ＬＢが発振出力されると、レーザモニタ部１８では、ミ
ラー２８を透過した一部（たとえば０．１％）のレーザ
光ＬＢ’が光センサ３４に受光（検出）され、レーザ出
力測定回路３６よりパルスレーザ光ＬＢのレーザ出力の
瞬時値を表すレーザ出力測定値信号ＳB が得られ、この
アナログ電圧信号ＳB に対応するディジタルのレーザ出
力測定値信号ＤB がＡ−Ｄ変換器３８より比較判定部４
２に供給される。
【０４９０】比較判定部４２では、上限比較部６０およ
び下限比較部６２が、Ａ−Ｄ変換器３８より入力したレ
ーザ出力測定値信号ＤB を、これに同期して（同じデー
タ・レートで）与えられるモニタ制御部４０からの上限
監視波形または監視値ＬＭHおよび下限監視波形または
監視値ＬＭL のデータ（ディジタル値）と比較し、その
大小関係を表す比較結果信号ＣＰH ，ＣＰL を出力す
る。そして、判定部６４が、比較結果信号ＣＰH ，ＣＰ
L を取り込んで解析・統合し、パルスレーザ光ＬＢのパ
ルス時間の終了後にモニタ判定結果を出力する。
【０５００】比較判定部４２より出力されるモニタ判定
結果には種々のモードがある。基本的には、実際のパル
スレーザ光ＬＢのレーザ出力波形が監視波形または監視
値で規定される許容範囲から逸脱したかどうかであり、
逸脱した場合はその逸脱箇所を割り出すのも有益であ
る。
【０５１０】たとえば、図４に示すようなモニタ用基準
波形ＭＷならびに上限および下限監視波形ＬＭH ，ＬＭ
L が設定された場合で、図１１に示すようなパルスレー
ザ光ＬＢのレーザ出力波形が得られたときは、全監視区
間で許容範囲内に収まっているので、当該パルスレーザ
光ＬＢは“正常”であるとの判定結果が出される。しか
し、図１２に示す例では、実際に発振出力（測定）され
たパルスレーザ光ＬＢのレーザ出力波形が途中で許容範
囲から逸脱しているので、当該パルスレーザ光ＬＢは
“異常”であるとの判定結果が出され、必要に応じて逸
脱箇所［ｔA 〜ｔB ］，［ｔC 〜ｔD ］も表示出力され
てよい。さらに、アラーム発生回路４８を通じてブザー
５０より所定のアラームを発生させてよい。
【０５２０】また、本装置はパルスレーザ加工装置であ
るから、被溶接物（Ｗ1 ，Ｗ2 ）における溶接品質の良
否についてモニタ判定結果を出力することも有益であ
る。通常は、当該パルスレーザ光ＬＢの“正常”／“異
常”に溶接品質の“良”／“不良”を対応させてよい。
しかし、別個の判定基準を充ててもよい。たとえば、図
７や図１０に示すような複数個の監視区間または監視点
を設定した場合で、少なくとも１つの監視区間または監
視点でレーザ出力波形測定値が許容範囲から外れたとき
は上記のように当該パルスレーザ光ＬＢについては“異
常”の判定結果を出しつつも、逸脱箇所によっては溶接
性に特に影響しないところもあるので、溶接品質につい
ては“良”の判定結果を出すことも可能である。
【０５３０】上記した実施例では、パルスレーザ加工装
置にレーザモニタ部１８を組み込んでいたが、このレー
ザモニタ部１８を独立した装置ユニットとして構成し、
加工装置本体またはレーザ制御部に電気ケーブルで接続
するようにしてもよい。レーザモニタ装置がそのような
独立した装置ユニットとして提供される場合、入力部や
表示部等の周辺装置を本体またはレーザ制御部とは別個
に備えることになる。
【０５４０】上記した実施例では、パルスレーザ光ＬＢ
のレーザ出力に対してモニタ用の基準波形を設定した。
しかし、レーザ制御部１４におけるレーザ制御用の基準
波形と同様に、パルスレーザ光ＬＢのレーザ出力に対応
する電気的パラメータ、たとえばレーザ電源部１２より
レーザ励起光源２２に与えられる駆動電流、駆動電圧ま
たは駆動電力に対してモニタ用の基準波形を設定するこ
とも可能である。その場合、レーザモニタ装置における
測定手段は、当該電気的パラメータの瞬時値を測定する
ように構成されることになる。
【０５５０】上記した実施例はパルスレーザ加工装置に
係るものであったが、本発明は連続波のレーザ加工装置
にも適用可能であり、レーザ加工装置以外のレーザ装置
にも適用可能である。
【０５６０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のレーザモ
ニタ装置またはレーザ装置によれは、レーザ光のレーザ
出力波形を任意に可変制御する波形制御方式において、
所望の監視区間または監視点を設定し、該監視区間また
は監視点にて所望の許容範囲で上限および／または下限
監視波形または監視値を設定して、モニタ判定を行うよ
うにしたので、任意のレーザ出力波形に適応して品質管
理に有用なモニタ情報を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるパルスレーザ加工装置
の要部の構成を示すブロック図である。
【図２】実施例の装置におけるレーザモニタ部内のモニ
タ制御部および比較判定部の機能的な構成を示すブロッ
ク図である。
【図３】実施例の装置で設定されるレーザ制御用基準波
形の一例を示す図である。
【図４】実施例の装置で設定されるモニタ用基準波形お
よび監視波形の一例を示す図である。
【図５】実施例の装置で設定されるモニタ用基準波形お
よび監視波形の一例を示す図である。
【図６】実施例の装置で設定されるモニタ用基準波形お
よび監視波形の別の例を示す図である。
【図７】実施例の装置で設定されるモニタ用基準波形お
よび監視波形の別の例を示す図である。
【図８】実施例の装置で設定されるモニタ用基準波形の
別の例を示す図である。
【図９】実施例の装置で設定される監視波形の別の例を
示す図である。
【図１０】実施例の装置で設定されるモニタ用基準波形
ならびに監視波形および監視値の別の例を示す図であ
る。
【図１１】実施例の装置におけるレーザモニタ部の作用
を説明するための図である。
【図１２】実施例の装置におけるレーザモニタ部の作用
を説明するための図である。
【符号の説明】
１０ レーザ発振部 １２ レーザ電源部 １４ レーザ制御部 １８ レーザモニタ部 ３２ 入力部 ３４ 光センサ ３６ レーザ出力測定回路 ３８ Ａ−Ｄ変換器 ４０ モニタ制御部 ４２ 比較判定部 ４４ 表示制御部 ４６ 表示部 ４８ アラーム発生回路 ５０ ブザー

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 レーザ装置における波形制御用の基準波
    形に対応したモニタ用の基準波形を設定するモニタ用基
    準波形設定手段と、 前記モニタ用基準波形に対して任意の期間または時点で
    １つまたは複数の監視区間または監視点を設定し、かつ
    各々の前記監視区間または監視点において前記モニタ用
    基準波形から所望の許容値だけオフセットした上限およ
    び／または下限の監視波形または監視値を設定する監視
    条件設定手段と、 前記レーザ光のレーザ出力またはそれに対応する所定の
    電気的パラメータを測定する測定手段と、 前記監視区間または監視点において前記測定手段より得
    られる測定値を前記監視値と比較する比較手段と、 前記比較手段の比較結果に基づいてモニタ判定結果を出
    力する判定手段とを具備することを特徴とするレーザモ
    ニタ装置。
  2. 【請求項２】 前記所定の電気的パラメータが前記レー
    ザ電源手段より前記レーザ発振手段に供給される電力、
    電流または電圧のうちの少なくとも１つであることを特
    徴とする請求項１に記載のレーザモニタ装置。
  3. 【請求項３】 前記モニタ用基準波形設定手段が前記測
    定手段より得られる測定値に基づいて前記モニタ用基準
    波形を設定することを特徴とする請求項１または２に記
    載のレーザモニタ装置。
  4. 【請求項４】 前記監視条件設定手段が各々の前記監視
    区間または監視点について前記許容値を個別に設定する
    ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の
    レーザモニタ装置。
  5. 【請求項５】 前記レーザ光が所定のレーザ加工に用い
    られ、前記判定手段が前記レーザ加工の良否についてモ
    ニタ判定結果を出力することを特徴とする請求項１ない
    し４のいずれかに記載のレーザモニタ装置。
  6. 【請求項６】電力の供給を受けてレーザ光を発振出力す
    るレーザ発振手段と、 前記レーザ発振手段にレーザ発振用の電力を供給するレ
    ーザ電源手段と、 前記レーザ光のレーザ出力またはそれに対応する所定の
    電気的パラメータについて所望の波形制御用の基準波形
    を設定する波形制御用基準波形設定手段と、 前記レーザ光のレーザ出力または前記所定の電気的パラ
    メータが前記波形制御用基準波形に倣うように前記レー
    ザ電源手段を制御するレーザ制御手段と、 前記波形制御用基準波形に応じたモニタ用の基準波形を
    設定するモニタ用基準波形設定手段と、 前記モニタ用基準波形に対して任意の期間または時点で
    １つまたは複数の監視区間または監視点を設定し、かつ
    各々の前記監視区間または監視点において前記モニタ用
    基準波形から所望の許容値だけオフセットした上限およ
    び／または下限の監視波形または監視値を設定する監視
    条件設定手段と、 前記レーザ光のレーザ出力または前記所定の電気的パラ
    メータを測定する測定手段と、 前記監視区間または監視点において前記測定手段より得
    られる測定値を前記監視値と比較する比較手段と、 前記比較手段の比較結果に基づいてモニタ判定結果を出
    力する判定手段とを具備することを特徴とするレーザ装
    置。
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