JPH11307841A - レーザ出力検出方法とその装置並びに該方法を利用したレーザ出力制御方法とその装置 - Google Patents
レーザ出力検出方法とその装置並びに該方法を利用したレーザ出力制御方法とその装置Info
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- JPH11307841A JPH11307841A JP10126813A JP12681398A JPH11307841A JP H11307841 A JPH11307841 A JP H11307841A JP 10126813 A JP10126813 A JP 10126813A JP 12681398 A JP12681398 A JP 12681398A JP H11307841 A JPH11307841 A JP H11307841A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明の解決課題は、レーザ射出装
置から直接出射したレーザを加工中でも連続的な加工が
可能になるようにすること、換言すれば、常時測定しつ
つ継続的書こうが出来るようにすること、装置構造を簡
便にして装置コストを引き下げ、レーザ加工装置の必需
品になるようにする事にある。 【構成】 レーザ出射装置(3)から出射された
レーザ光線(4)の一部を取り出し、電気信号に変換して
レーザ出射装置(3)から出射されたレーザ光線(4)の出射
エネルギを算出する事を特徴とする。
置から直接出射したレーザを加工中でも連続的な加工が
可能になるようにすること、換言すれば、常時測定しつ
つ継続的書こうが出来るようにすること、装置構造を簡
便にして装置コストを引き下げ、レーザ加工装置の必需
品になるようにする事にある。 【構成】 レーザ出射装置(3)から出射された
レーザ光線(4)の一部を取り出し、電気信号に変換して
レーザ出射装置(3)から出射されたレーザ光線(4)の出射
エネルギを算出する事を特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はドライ方式で且つレーザ
光線による加工中でもその出力を連続的に演算・算出す
る事ができるレーザ出力検出方法とその装置並びに該方
法を利用したレーザ出力制御方法とその装置に関する。
光線による加工中でもその出力を連続的に演算・算出す
る事ができるレーザ出力検出方法とその装置並びに該方
法を利用したレーザ出力制御方法とその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のレーザ出力測定装置には種々のも
のがあるが、その一例を示すと、入射レーザ光線をでき
るだけ吸収してそのエネルギ量を検出するセンサディス
クと、該センサディスクを中央に設置した水冷容器とで
構成された水冷式レーザ出力測定装置がある。このもの
は測定時にはレーザ出射装置の直下に配置され、レーザ
出射装置から射出されたレーザ光線を前記センサディス
クに照射してレーザ光線のできるだけ多くの量を吸収さ
せ、これを電気信号に変換してレーザ光線のエネルギ量
を計測していた。
のがあるが、その一例を示すと、入射レーザ光線をでき
るだけ吸収してそのエネルギ量を検出するセンサディス
クと、該センサディスクを中央に設置した水冷容器とで
構成された水冷式レーザ出力測定装置がある。このもの
は測定時にはレーザ出射装置の直下に配置され、レーザ
出射装置から射出されたレーザ光線を前記センサディス
クに照射してレーザ光線のできるだけ多くの量を吸収さ
せ、これを電気信号に変換してレーザ光線のエネルギ量
を計測していた。
【０００３】このタイプの測定装置の欠点は、射出さ
れたレーザ光線全体を吸収するため精度的には優れてい
るものの、加工位置に測定装置を設置しなければなら
ず、測定中は加工をストップしなければならないこと、
水冷方式であるから、水温を一定に保つためのクーラ
が必要であり、装置が大掛かりになると同時に費用も高
くなり、レーザ加工装置の台数に対して測定装置の台数
は必然的に絞られるという点にある。
れたレーザ光線全体を吸収するため精度的には優れてい
るものの、加工位置に測定装置を設置しなければなら
ず、測定中は加工をストップしなければならないこと、
水冷方式であるから、水温を一定に保つためのクーラ
が必要であり、装置が大掛かりになると同時に費用も高
くなり、レーザ加工装置の台数に対して測定装置の台数
は必然的に絞られるという点にある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明に係るレーザ出
力検出方法並びにその装置の解決課題の第１は、レーザ
射出装置から出射されたレーザから直接検出できるよう
にしてレーザ加工中でも連続的な測定が可能になるよう
にすること、換言すれば、常時測定しつつ継続的加工が
出来るようにすることであり、第２は装置構造を簡便に
して装置コストを引き下げ、レーザ加工装置の必需品に
なるようにする事にある。また、該レーザ出力検出装置
を使用した制御方法並びにその装置の解決課題の第１
は、該レーザ出力検出装置を使用して出力フィードバッ
ク制御を行うことであり、第２はパターン認識により健
全な加工を確認しつつ出力フィードバック制御を行う事
にある。
力検出方法並びにその装置の解決課題の第１は、レーザ
射出装置から出射されたレーザから直接検出できるよう
にしてレーザ加工中でも連続的な測定が可能になるよう
にすること、換言すれば、常時測定しつつ継続的加工が
出来るようにすることであり、第２は装置構造を簡便に
して装置コストを引き下げ、レーザ加工装置の必需品に
なるようにする事にある。また、該レーザ出力検出装置
を使用した制御方法並びにその装置の解決課題の第１
は、該レーザ出力検出装置を使用して出力フィードバッ
ク制御を行うことであり、第２はパターン認識により健
全な加工を確認しつつ出力フィードバック制御を行う事
にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
のレーザ出力検出方法は『レーザ出射装置(3)から出射
されたレーザ光線(4)の一部を取り出し、電気信号に変
換してレーザ出射装置(3)から出射されたレーザ光線(4)
の出射エネルギを算出する』事を特徴とする。
のレーザ出力検出方法は『レーザ出射装置(3)から出射
されたレーザ光線(4)の一部を取り出し、電気信号に変
換してレーザ出射装置(3)から出射されたレーザ光線(4)
の出射エネルギを算出する』事を特徴とする。
【０００６】レーザ光線(4)は、レーザ出射装置(3)の光
学系(24)にてワーク(2)の加工面に集光され、溶接や切
断或いは彫刻などが加工面に施される。今、加工に供さ
れるレーザ光線(4)内の収束部分(4a)の極く一部を取り
出したとしても全体のエネルギ量からすれば極く僅かな
ものであるから加工性能に大きく影響するような事はな
い。そしてその取り出されたエネルギは、出射されたレ
ーザ光線(4)のエネルギ（即ち、実際は電気信号に変え
られてその大きさが算出された演算値）の(１/ｎ)で比
例している。換言すれば、ｎ倍すれば出射されたレーザ
光線(4)のエネルギを推算出来ることになる。
学系(24)にてワーク(2)の加工面に集光され、溶接や切
断或いは彫刻などが加工面に施される。今、加工に供さ
れるレーザ光線(4)内の収束部分(4a)の極く一部を取り
出したとしても全体のエネルギ量からすれば極く僅かな
ものであるから加工性能に大きく影響するような事はな
い。そしてその取り出されたエネルギは、出射されたレ
ーザ光線(4)のエネルギ（即ち、実際は電気信号に変え
られてその大きさが算出された演算値）の(１/ｎ)で比
例している。換言すれば、ｎ倍すれば出射されたレーザ
光線(4)のエネルギを推算出来ることになる。
【０００７】この場合、図２に示すように、レーザ光線
(4)のエネルギは収束部分(4a)の光軸を含む中心部分か
ら周縁部に行くに連れて低下して行く。エネルギ検出用
のレーザ光線(4)の取り出し位置は、中心部から周縁部
にかけてのいずれの部分でもよいが、中心部分はエネル
ギ強度が大き過ぎ且つエネルギロスが大きくなるので、
中心部分からの取り出しは加工上では好ましくない。
(4)のエネルギは収束部分(4a)の光軸を含む中心部分か
ら周縁部に行くに連れて低下して行く。エネルギ検出用
のレーザ光線(4)の取り出し位置は、中心部から周縁部
にかけてのいずれの部分でもよいが、中心部分はエネル
ギ強度が大き過ぎ且つエネルギロスが大きくなるので、
中心部分からの取り出しは加工上では好ましくない。
【０００８】これに対して、加工に使用されるのは主と
してレーザ光線(4)の収束部分(4a)の中心部分で、周縁
部は加工にほとんど寄与しないからこの部分からレーザ
光線(4)を計測用に取り出したとしても加工には全く影
響を与えない。そして、取り出したレーザ光線(4)を電
気信号に変換し、予め分かっている倍率を掛ける事でレ
ーザ出射装置(3)から出射され、加工に使用される収束
部分(4a)の出射エネルギを出射の度にリアルタイムで算
出する事が出来る。検出エネルギの表示は表示装置(5a)
によって行われる。表示の詳細は後述する。
してレーザ光線(4)の収束部分(4a)の中心部分で、周縁
部は加工にほとんど寄与しないからこの部分からレーザ
光線(4)を計測用に取り出したとしても加工には全く影
響を与えない。そして、取り出したレーザ光線(4)を電
気信号に変換し、予め分かっている倍率を掛ける事でレ
ーザ出射装置(3)から出射され、加工に使用される収束
部分(4a)の出射エネルギを出射の度にリアルタイムで算
出する事が出来る。検出エネルギの表示は表示装置(5a)
によって行われる。表示の詳細は後述する。
【０００９】請求項２は、レーザ出力検出方法の他の方
法で、『レーザ出射装置(3)から出射されたレーザ光線
(4)の周縁部の外側で該レーザ光線(4)の非収束部分(4b)
の光の全部或いは一部を取り出し、電気信号に変換して
レーザ出射装置(3)から出射されたレーザ光線(4)の出射
エネルギを算出する』事を特徴とする。
法で、『レーザ出射装置(3)から出射されたレーザ光線
(4)の周縁部の外側で該レーザ光線(4)の非収束部分(4b)
の光の全部或いは一部を取り出し、電気信号に変換して
レーザ出射装置(3)から出射されたレーザ光線(4)の出射
エネルギを算出する』事を特徴とする。
【００１０】この場合は、加工に寄与するレーザ光線
(4)の収束部分(4a)の外側、即ち非収束部分(4b)《図
中、概念的に破線と点々でその領域を示す》で測定を行
うものである。即ち、レーザ加工装置(A)で発生したレ
ーザ光線(4)は、レーザ出射装置(3)の光学系(24)で一点
に集光され、切断、溶接或いは彫刻などの加工を施すよ
うになっているのであるが、レーザ出射装置(3)から出
射されたレーザ光線(4)の１００％が単一波長のビーム
となって一点に集光されるわけでなく、その極く一部は
非収束状態となって収束部分(4a)の周囲に存在する。こ
の部分を非収束部分(4b)とする。
(4)の収束部分(4a)の外側、即ち非収束部分(4b)《図
中、概念的に破線と点々でその領域を示す》で測定を行
うものである。即ち、レーザ加工装置(A)で発生したレ
ーザ光線(4)は、レーザ出射装置(3)の光学系(24)で一点
に集光され、切断、溶接或いは彫刻などの加工を施すよ
うになっているのであるが、レーザ出射装置(3)から出
射されたレーザ光線(4)の１００％が単一波長のビーム
となって一点に集光されるわけでなく、その極く一部は
非収束状態となって収束部分(4a)の周囲に存在する。こ
の部分を非収束部分(4b)とする。
【００１１】この非収束部分(4b)も図２に示すように、
或いは図１４の実測値で示すように、収束部分(4a)の外
縁部から離れるに従って次第にエネルギ強度が低下する
ものの、レーザ出射装置(3)から出射されたレーザ光線
(4)に対して或る関係を持つエネルギ帯として存在す
る。請求項２はこの加工に供されない非収束部分(4b)か
ら測定用の光を取り出すもの他は請求項１と同じであ
る。また、前述同様、検出エネルギの表示は表示装置(5
a)によって行われる。表示の詳細は後述する。
或いは図１４の実測値で示すように、収束部分(4a)の外
縁部から離れるに従って次第にエネルギ強度が低下する
ものの、レーザ出射装置(3)から出射されたレーザ光線
(4)に対して或る関係を持つエネルギ帯として存在す
る。請求項２はこの加工に供されない非収束部分(4b)か
ら測定用の光を取り出すもの他は請求項１と同じであ
る。また、前述同様、検出エネルギの表示は表示装置(5
a)によって行われる。表示の詳細は後述する。
【００１２】請求項３は、請求項１又は２に記載のレー
ザ出力検出方法におけるレーザ光線(4)の取り出し方の
第１例（図３参照）で『レーザ光線(4)の取出方法が、
レーザ出力検出装置(5)の光取入口(40)をレーザ光線(4)
内の収束部分(4a)、或いはレーザ光線(4)の周縁部の外
側で該レーザ光線の非収束部分(4b)内に直接位置させる
事によってレーザ光線(4)の一部、或いは非収束部分の
光をレーザ出力検出装置(5)に取り込む』事を特徴とす
る。
ザ出力検出方法におけるレーザ光線(4)の取り出し方の
第１例（図３参照）で『レーザ光線(4)の取出方法が、
レーザ出力検出装置(5)の光取入口(40)をレーザ光線(4)
内の収束部分(4a)、或いはレーザ光線(4)の周縁部の外
側で該レーザ光線の非収束部分(4b)内に直接位置させる
事によってレーザ光線(4)の一部、或いは非収束部分の
光をレーザ出力検出装置(5)に取り込む』事を特徴とす
る。
【００１３】光取入口(40)から直接取り込まれたレーザ
光線(4)、或いは非収束部分(4b)の光はフィルタ(37)を
通過して変換素子(36a)に入り、ここで電気信号に変換
されて出力され、検出回路(33)で演算されてレーザ出射
装置(3)から出射されたレーザ光線(4)のエネルギが算出
され、表示装置(5a)にて表示される。この演算は出射毎
に行われ、或いは一定間隔で行われ、出射エネルギを監
視している。実測データに付いては図１０〜１３に示
す。
光線(4)、或いは非収束部分(4b)の光はフィルタ(37)を
通過して変換素子(36a)に入り、ここで電気信号に変換
されて出力され、検出回路(33)で演算されてレーザ出射
装置(3)から出射されたレーザ光線(4)のエネルギが算出
され、表示装置(5a)にて表示される。この演算は出射毎
に行われ、或いは一定間隔で行われ、出射エネルギを監
視している。実測データに付いては図１０〜１３に示
す。
【００１４】請求項４は、請求項１又は２に記載のレー
ザ出力検出方法におけるレーザ光線(4)の取り出し方の
第２例（図４〜８参照）で『レーザ光線(4)の取出方法
が、レーザ光線(4)内の収束部分(4a)、或いはレーザ光
線(4)の周縁部の外側で該レーザ光線(4)の非収束部分(4
b)内に反射部材(44)を差し入れて該光の一部を反射さ
せ、この反射光をレーザ出力検出装置(5)に取り込むよ
うにした』事を特徴とする。
ザ出力検出方法におけるレーザ光線(4)の取り出し方の
第２例（図４〜８参照）で『レーザ光線(4)の取出方法
が、レーザ光線(4)内の収束部分(4a)、或いはレーザ光
線(4)の周縁部の外側で該レーザ光線(4)の非収束部分(4
b)内に反射部材(44)を差し入れて該光の一部を反射さ
せ、この反射光をレーザ出力検出装置(5)に取り込むよ
うにした』事を特徴とする。
【００１５】このように反射部材(44)にてレーザ光線
(4)の一部、或いは非収束部分(4b)の光を取り出す事に
より、レーザ出力検出装置(5)の設置位置が反射光の届
く位置であれば、どこでもよく、設置位置の制限がな
い。また、反射部材(44)を移動させる事により、光の取
り出し量が自由になり、最適位置に反射部材(44)を設定
する事が出来るようになる。
(4)の一部、或いは非収束部分(4b)の光を取り出す事に
より、レーザ出力検出装置(5)の設置位置が反射光の届
く位置であれば、どこでもよく、設置位置の制限がな
い。また、反射部材(44)を移動させる事により、光の取
り出し量が自由になり、最適位置に反射部材(44)を設定
する事が出来るようになる。
【００１６】反射部材(44)は、図４(a)のように単な
る棒材の先端を斜めに切落し、その切落面を鏡面仕上げ
して反射面(35)としたものや、図４(b)のように切落
面にプリズム(44a)を張り付け、プリズム(44a)の斜面を
反射面(35)としたものや、図４(c)のように切落面に
ミラー(44b)を張り付け、ミラー(44b)の斜面を反射面(3
5)としたものなど各種の例が挙げられる。
る棒材の先端を斜めに切落し、その切落面を鏡面仕上げ
して反射面(35)としたものや、図４(b)のように切落
面にプリズム(44a)を張り付け、プリズム(44a)の斜面を
反射面(35)としたものや、図４(c)のように切落面に
ミラー(44b)を張り付け、ミラー(44b)の斜面を反射面(3
5)としたものなど各種の例が挙げられる。
【００１７】請求項５は、請求項１又は２に記載のレー
ザ出力検出方法におけるレーザ光線(4)の取り出しの第
３例（図９参照）で『レーザ光線(4)の取出方法が、レ
ーザ光線(4)内の収束部分(4a)、或いはレーザ光線(4)の
周縁部の外側で該レーザ光線(4)の非収束部分(4b)内に
光ファイバ(28)を差し入れて該光の一部を取り出し、こ
の取り出した光をレーザ出力検出装置(5)に取り込むよ
うにした』事を特徴とするもので、これによれば、自由
な光伝送経路を持つ光ファイバ(28)を使用する事で、レ
ーザ出力検出装置(5)の設置位置に付いて、より一層の
自由度を得ることが出来る。
ザ出力検出方法におけるレーザ光線(4)の取り出しの第
３例（図９参照）で『レーザ光線(4)の取出方法が、レ
ーザ光線(4)内の収束部分(4a)、或いはレーザ光線(4)の
周縁部の外側で該レーザ光線(4)の非収束部分(4b)内に
光ファイバ(28)を差し入れて該光の一部を取り出し、こ
の取り出した光をレーザ出力検出装置(5)に取り込むよ
うにした』事を特徴とするもので、これによれば、自由
な光伝送経路を持つ光ファイバ(28)を使用する事で、レ
ーザ出力検出装置(5)の設置位置に付いて、より一層の
自由度を得ることが出来る。
【００１８】請求項６は、請求項１〜５に記載のレーザ
出力検出方法において『レーザ光線(4)の取出位置を自
在に変更する事ができるようになっている』事を特徴と
するもので、このようにすることで最適取出位置を選定
する事が出来る。
出力検出方法において『レーザ光線(4)の取出位置を自
在に変更する事ができるようになっている』事を特徴と
するもので、このようにすることで最適取出位置を選定
する事が出来る。
【００１９】請求項７は、請求項１〜６のいずれかに記
載のレーザ出力制御方法において『レーザ出力検出装置
(5)にて算出したレーザ光線(4)の実測出射エネルギに関
する電気信号をＣＰＵ(27)にフィードバックして基準出
力値と比較して前記出力値が基準出力値に合致するよう
にレーザ発生装置(6)の出力制御を行う』事を特徴とす
る。このようにする事で表示装置(5a)による目視チェッ
クの他、自動的にフィードバック制御による出力制御が
なされるので、正確且つ安定なレーザ加工が確保され
る。
載のレーザ出力制御方法において『レーザ出力検出装置
(5)にて算出したレーザ光線(4)の実測出射エネルギに関
する電気信号をＣＰＵ(27)にフィードバックして基準出
力値と比較して前記出力値が基準出力値に合致するよう
にレーザ発生装置(6)の出力制御を行う』事を特徴とす
る。このようにする事で表示装置(5a)による目視チェッ
クの他、自動的にフィードバック制御による出力制御が
なされるので、正確且つ安定なレーザ加工が確保され
る。
【００２０】請求項８は、請求項１〜７のいずれかに記
載のレーザ出力制御方法において『レーザ出射後に、ワ
ーク(2)のレーザ加工跡(2a)をパターン認識して基準加
工跡と実測加工跡(2a)とを比較し、基準加工跡に実測加
工跡(2a)が一致するようにフィードバック制御を行う』
事を特徴とする。加工部位の状態によっては、同じレー
ザ出力でも加工がバラツク事がある。このような場合に
は、フィードバック出力制御に優先してレーザ加工跡(2
a)のパターンを確認し、これを基準にして出力制御する
ことで、より安定的な加工精度を確保する事ができる。
載のレーザ出力制御方法において『レーザ出射後に、ワ
ーク(2)のレーザ加工跡(2a)をパターン認識して基準加
工跡と実測加工跡(2a)とを比較し、基準加工跡に実測加
工跡(2a)が一致するようにフィードバック制御を行う』
事を特徴とする。加工部位の状態によっては、同じレー
ザ出力でも加工がバラツク事がある。このような場合に
は、フィードバック出力制御に優先してレーザ加工跡(2
a)のパターンを確認し、これを基準にして出力制御する
ことで、より安定的な加工精度を確保する事ができる。
【００２１】請求項９は、直接レーザエネルギを取り出
して測定する方法を実施するためのレーザ出力検出装置
(5)に関し『レーザ出射装置(3)の出射部分に設けられ、
出射されたレーザ光線(4)の一部、或いはレーザ光線(4)
の周縁部の外側で該レーザ光線の非収束部分(4b)の光を
取り込む光取入口(40)を有し、取り込んだ光を電気信号
に変換する変換装置(36)と、変換装置(36)の出力電気信
号を演算して出射されたレーザ光線(4)の出射エネルギ
を算出する検出回路(33)とで構成された』事を特徴とす
る。
して測定する方法を実施するためのレーザ出力検出装置
(5)に関し『レーザ出射装置(3)の出射部分に設けられ、
出射されたレーザ光線(4)の一部、或いはレーザ光線(4)
の周縁部の外側で該レーザ光線の非収束部分(4b)の光を
取り込む光取入口(40)を有し、取り込んだ光を電気信号
に変換する変換装置(36)と、変換装置(36)の出力電気信
号を演算して出射されたレーザ光線(4)の出射エネルギ
を算出する検出回路(33)とで構成された』事を特徴とす
る。
【００２２】請求項１０は、反射部材(44)を使用してレ
ーザエネルギの一部を取り出して測定する方法を実施す
るためのレーザ出力検出装置(5)に関し『レーザ出射装
置(3)の出射部分に設けられ、出射されたレーザ光線(4)
の一部、或いはレーザ光線(4)の周縁部の外側で該レー
ザ光線(4)の非収束部分(4b)の光を反射させる反射部材
(44)と、反射部材(44)の反射光を取り込んで電気信号に
変換する変換装置(36)と、変換装置(36)の出力電気信号
を演算して出射されたレーザ光線(4)の出射エネルギを
算出する検出回路(33)とで構成された』事を特徴とす
る。
ーザエネルギの一部を取り出して測定する方法を実施す
るためのレーザ出力検出装置(5)に関し『レーザ出射装
置(3)の出射部分に設けられ、出射されたレーザ光線(4)
の一部、或いはレーザ光線(4)の周縁部の外側で該レー
ザ光線(4)の非収束部分(4b)の光を反射させる反射部材
(44)と、反射部材(44)の反射光を取り込んで電気信号に
変換する変換装置(36)と、変換装置(36)の出力電気信号
を演算して出射されたレーザ光線(4)の出射エネルギを
算出する検出回路(33)とで構成された』事を特徴とす
る。
【００２３】請求項１１は、光ファイバ(28)を使用して
レーザエネルギの一部を取り出して測定する方法を実施
するためのレーザ出力検出装置(5)に関し『レーザ出射
装置(3)の出射部分に設けられ、出射されたレーザ光線
(4)の一部、或いはレーザ光線(4)の周縁部の外側で該レ
ーザ光線(4)の非収束部分(4b)の光を伝送する光ファイ
バ(28)と、光ファイバ(28)にて伝送された光を取り込ん
で電気信号に変換する変換装置(36)と、変換装置(36)の
出力電気信号を演算して出射されたレーザ光線(4)の出
射エネルギを算出する検出回路(33)とで構成された』事
を特徴とする。
レーザエネルギの一部を取り出して測定する方法を実施
するためのレーザ出力検出装置(5)に関し『レーザ出射
装置(3)の出射部分に設けられ、出射されたレーザ光線
(4)の一部、或いはレーザ光線(4)の周縁部の外側で該レ
ーザ光線(4)の非収束部分(4b)の光を伝送する光ファイ
バ(28)と、光ファイバ(28)にて伝送された光を取り込ん
で電気信号に変換する変換装置(36)と、変換装置(36)の
出力電気信号を演算して出射されたレーザ光線(4)の出
射エネルギを算出する検出回路(33)とで構成された』事
を特徴とする。
【００２４】請求項１２は、レーザ出力制御装置の出力
制御に関し『請求項９〜１１のいずれかに記載のレーザ
出力検出装置(5)と、前記レーザ出力検出装置(5)にて算
出したレーザ光線(4)の実測出射エネルギに関する電気
信号を取り込んで基準出力値と比較して前記出力値が基
準出力値に合致するように出力フィードバック制御を行
うＣＰＵ(27)とで構成されている』事を特徴とする。こ
れにより、表示装置(5a)による目視チェックだけでなく
フィードバック制御も可能となってレーザ加工の安定化
が図られる。
制御に関し『請求項９〜１１のいずれかに記載のレーザ
出力検出装置(5)と、前記レーザ出力検出装置(5)にて算
出したレーザ光線(4)の実測出射エネルギに関する電気
信号を取り込んで基準出力値と比較して前記出力値が基
準出力値に合致するように出力フィードバック制御を行
うＣＰＵ(27)とで構成されている』事を特徴とする。こ
れにより、表示装置(5a)による目視チェックだけでなく
フィードバック制御も可能となってレーザ加工の安定化
が図られる。
【００２５】請求項１３は、レーザ出力制御装置による
パターン認識技術を利用したレーザ制御で『請求項９〜
１１のいずれかに記載のレーザ出力検出装置(5)と、レ
ーザ出射後に、ワーク(2)のレーザ加工跡(2a)をパター
ン認識して基準加工跡と実測加工跡(2a)とを比較し、基
準加工跡に実測加工跡(2a)が一致するようにフィードバ
ック制御を行うパターン認識装置(1)とで構成されてい
る』事を特徴とする。これによれば、前述のように加工
部位の状態に拘わらず、フィードバック出力制御に優先
してレーザ加工跡(2a)のパターンを確認し、これを基準
にして出力制御することで、より安定的な加工精度を確
保する事ができる。
パターン認識技術を利用したレーザ制御で『請求項９〜
１１のいずれかに記載のレーザ出力検出装置(5)と、レ
ーザ出射後に、ワーク(2)のレーザ加工跡(2a)をパター
ン認識して基準加工跡と実測加工跡(2a)とを比較し、基
準加工跡に実測加工跡(2a)が一致するようにフィードバ
ック制御を行うパターン認識装置(1)とで構成されてい
る』事を特徴とする。これによれば、前述のように加工
部位の状態に拘わらず、フィードバック出力制御に優先
してレーザ加工跡(2a)のパターンを確認し、これを基準
にして出力制御することで、より安定的な加工精度を確
保する事ができる。
【００２６】請求項１４は、請求項９又は１３のレーザ
出力検出装置(5)において『反射部材(44)又は光ファイ
バ(28)が加熱されている』事を特徴とするもので、これ
により例えば窒素ガスやアルゴンガスなど不活性ガスを
吹きかけてレーザ加工領域を不活性雰囲気に保っ時に、
周囲環境の湿気が反射部材(44)の反射面(35)や光ファイ
バ(28)の入射面(29)に接触しても結露を生じて反射率や
入射率を低下させると言うようなことがなく、安定した
光検出が可能となる。
出力検出装置(5)において『反射部材(44)又は光ファイ
バ(28)が加熱されている』事を特徴とするもので、これ
により例えば窒素ガスやアルゴンガスなど不活性ガスを
吹きかけてレーザ加工領域を不活性雰囲気に保っ時に、
周囲環境の湿気が反射部材(44)の反射面(35)や光ファイ
バ(28)の入射面(29)に接触しても結露を生じて反射率や
入射率を低下させると言うようなことがなく、安定した
光検出が可能となる。
【００２７】請求項１５は、請求項９〜１４に記載のレ
ーザ出力検出装置(5)に関し『光の取出位置が可変とな
っている』事を特徴とするもので、これにより最適取出
位置を任意に選定する事が出来る。
ーザ出力検出装置(5)に関し『光の取出位置が可変とな
っている』事を特徴とするもので、これにより最適取出
位置を任意に選定する事が出来る。
【００２８】請求項１６は、請求項９〜１５に記載のレ
ーザ出力検出装置(5)に関し『光の取出位置がノズル(4
1)で被覆されており、ノズル(41)内がパージガスでパー
ジされている』事を特徴とする。
ーザ出力検出装置(5)に関し『光の取出位置がノズル(4
1)で被覆されており、ノズル(41)内がパージガスでパー
ジされている』事を特徴とする。
【００２９】このようにすることで、レーザ光線(4)が
加工面に集光した時に、集光位置で発生し立ちのぼる金
属ヒュームがノズル(41)内に入り込む事を防止してい
る。即ち、金属ヒュームがノズル(41)内に入り込むと、
レーザ出力検出装置(5)に入ろうとする光を散乱させ
たり、反射部材(44)の反射面(35)や光ファイバ(28)の
入射面(29)に金属ヒュームが付着して曇らせる。従っ
て、パージによってこのようなことがないようにして、
光の入射率の低下を防止し安定な検出を阻害するような
事がないようにする事が出来る。
加工面に集光した時に、集光位置で発生し立ちのぼる金
属ヒュームがノズル(41)内に入り込む事を防止してい
る。即ち、金属ヒュームがノズル(41)内に入り込むと、
レーザ出力検出装置(5)に入ろうとする光を散乱させ
たり、反射部材(44)の反射面(35)や光ファイバ(28)の
入射面(29)に金属ヒュームが付着して曇らせる。従っ
て、パージによってこのようなことがないようにして、
光の入射率の低下を防止し安定な検出を阻害するような
事がないようにする事が出来る。
【００３０】請求項１７は、請求項１１に記載の光ファ
イバ(28)利用のレーザ出力検出装置(5)に関し『光の取
出位置が保護筒(30)で被覆されており、保護筒(30)の光
取入口(40)がレーザ出射装置(3)の対物面(24a)に接触或
いは近接している』事を特徴とする。
イバ(28)利用のレーザ出力検出装置(5)に関し『光の取
出位置が保護筒(30)で被覆されており、保護筒(30)の光
取入口(40)がレーザ出射装置(3)の対物面(24a)に接触或
いは近接している』事を特徴とする。
【００３１】これにより、対物面(24a)と光取入口(40)
との間に異物が入り込みにくくなり、たとえ周囲に金属
ヒュームが入り込んで来ても光を取り入れる光ファイバ
(28)の入射面(29)が汚れるというようなことがなく、安
定なレーザ出力検出が保証される事になる。
との間に異物が入り込みにくくなり、たとえ周囲に金属
ヒュームが入り込んで来ても光を取り入れる光ファイバ
(28)の入射面(29)が汚れるというようなことがなく、安
定なレーザ出力検出が保証される事になる。
【００３２】
【発明の実施の態様】以下、本発明を図示実施例に従っ
て説明する。図１は本発明に係るレーザ加工装置(A)の
ブロック回路図で、レーザ発生装置(6)はヤグロッド
（ＹＡＧロッド）(11)に光を投入する励起ランプ(14)
と、励起ランプ(14)を印加する電源(7)と、励起ランプ
(14)とヤグロッド(11)とを収納するハウジング(15)と、
ハウジング(15)の収納物を冷却するクーラ(16)と、光軸
合わせ用のＨｅ−Ｎｅレーザ(17)と、Ｈｅ−Ｎｅレーザ
(17)から照射された光の進行方向を変える反射用ミラー
部材(18)と、反射用ミラー部材(18)と図中左側のシャッ
タ(12)との間に設置された全反射ミラー部材(19)と、シ
ャッタ(13)の前方に配置された出力ミラー部材(20)とで
構成されている。
て説明する。図１は本発明に係るレーザ加工装置(A)の
ブロック回路図で、レーザ発生装置(6)はヤグロッド
（ＹＡＧロッド）(11)に光を投入する励起ランプ(14)
と、励起ランプ(14)を印加する電源(7)と、励起ランプ
(14)とヤグロッド(11)とを収納するハウジング(15)と、
ハウジング(15)の収納物を冷却するクーラ(16)と、光軸
合わせ用のＨｅ−Ｎｅレーザ(17)と、Ｈｅ−Ｎｅレーザ
(17)から照射された光の進行方向を変える反射用ミラー
部材(18)と、反射用ミラー部材(18)と図中左側のシャッ
タ(12)との間に設置された全反射ミラー部材(19)と、シ
ャッタ(13)の前方に配置された出力ミラー部材(20)とで
構成されている。
【００３３】レーザ光線(4)は、例えば連続発振、パル
ス発振、Ｑスイッチパルス発振、シングルモードなどの
手法により出力されており、出力ミラー部材(20)の部分
から漏れた光をモニタ(M)で検出し、ＣＰＵ(27)に電気
信号として入力し、出力ミラー部材(20)の部分における
出射エネルギを算出している。
ス発振、Ｑスイッチパルス発振、シングルモードなどの
手法により出力されており、出力ミラー部材(20)の部分
から漏れた光をモニタ(M)で検出し、ＣＰＵ(27)に電気
信号として入力し、出力ミラー部材(20)の部分における
出射エネルギを算出している。
【００３４】レーザ出射装置(3)には、シングルレン
ズ、ダブルレットレンズ、トリプルレットレンズ、平凸
レンズ、シリンドリカルレンズなど適宜なものが組み合
わされて最適の光学系(24)が内蔵されている。このレー
ザ出射装置(3)とレーザ発生装置(6)とは、カプラ(25)を
介してレーザトランスファ部材(8)《例えば光ファイバ
のような部材で構成されている。》で接続され、レーザ
光線(4)がレーザ出射装置(3)に入力されるようになって
いる。
ズ、ダブルレットレンズ、トリプルレットレンズ、平凸
レンズ、シリンドリカルレンズなど適宜なものが組み合
わされて最適の光学系(24)が内蔵されている。このレー
ザ出射装置(3)とレーザ発生装置(6)とは、カプラ(25)を
介してレーザトランスファ部材(8)《例えば光ファイバ
のような部材で構成されている。》で接続され、レーザ
光線(4)がレーザ出射装置(3)に入力されるようになって
いる。
【００３５】レーザ出射装置(3)の対物側には、図２に
示すようにアパーチャ(34)が取り付けられており、保護
ガラス(54)が交換可能に嵌め込まれており、光学系(24)
の対物レンズを保護している。本実施例におけるレーザ
出射装置(3)としては、対物面(24a)は保護ガラス(34)の
下面である。勿論、これに限られず、保護ガラス(34)を
使用しない場合は対物レンズの下面が対物面という事に
なる。
示すようにアパーチャ(34)が取り付けられており、保護
ガラス(54)が交換可能に嵌め込まれており、光学系(24)
の対物レンズを保護している。本実施例におけるレーザ
出射装置(3)としては、対物面(24a)は保護ガラス(34)の
下面である。勿論、これに限られず、保護ガラス(34)を
使用しない場合は対物レンズの下面が対物面という事に
なる。
【００３６】なお、アパーチャ(34)は絞りのようなもの
で、レーザ光線(4)の通過光量を調節する。アパーチャ
(34)の材質の一例を示せば、ガラス基材に半透光性フィ
ルムを貼着し、アパーチャ(34)を通過するレーザ光線
(4)の通過量を一定の割合に規制している。
で、レーザ光線(4)の通過光量を調節する。アパーチャ
(34)の材質の一例を示せば、ガラス基材に半透光性フィ
ルムを貼着し、アパーチャ(34)を通過するレーザ光線
(4)の通過量を一定の割合に規制している。
【００３７】パターン認識装置(1)は、例えばＣＣＤカ
メラのようにワーク(2)の表面の画像を解析してデジタ
ル電気信号に変えて出力するもので、主制御装置(B)内
のＣＰＵ(27)に接続されており、パターン認識装置(1)
で取り込んだワーク(2)のパターンをデジタル電気信号
に変えてＣＰＵ(27)に送り込むようになっている。
メラのようにワーク(2)の表面の画像を解析してデジタ
ル電気信号に変えて出力するもので、主制御装置(B)内
のＣＰＵ(27)に接続されており、パターン認識装置(1)
で取り込んだワーク(2)のパターンをデジタル電気信号
に変えてＣＰＵ(27)に送り込むようになっている。
【００３８】又、(21)はワーク照明用の光源で、光ファ
イバケーブル(22)を介してカプラ(25)に隣接して配設さ
れている入光端子(23)にてレーザ出射装置(3)に入光す
るようになっている。この入光した光は、透過型全反射
反射部材(26)を介してレーザ出射装置(3)の光学系(24)
を通過しワーク(2)上を照明するようになっている。
イバケーブル(22)を介してカプラ(25)に隣接して配設さ
れている入光端子(23)にてレーザ出射装置(3)に入光す
るようになっている。この入光した光は、透過型全反射
反射部材(26)を介してレーザ出射装置(3)の光学系(24)
を通過しワーク(2)上を照明するようになっている。
【００３９】また、カプラ(25)からレーザ出射装置(3)
内に入力したレーザ光線(4)及び照明用光、光軸合わせ
用のレーザ光線は透過型全反射ミラー部材(26)にて全反
射するようになっており、更にこれらの光は透過型全反
射ミラー部材(26)を透過したパターン認識装置(1)へ入
力する光の光軸とが一致している。従って、レーザ出射
装置(3)のレーザ光線(4)の集光位置をパターン認識装置
(1)で正確に捕らえる事ができ、ＣＲＴ(31)に加工状態
を写し出せる事ができる。
内に入力したレーザ光線(4)及び照明用光、光軸合わせ
用のレーザ光線は透過型全反射ミラー部材(26)にて全反
射するようになっており、更にこれらの光は透過型全反
射ミラー部材(26)を透過したパターン認識装置(1)へ入
力する光の光軸とが一致している。従って、レーザ出射
装置(3)のレーザ光線(4)の集光位置をパターン認識装置
(1)で正確に捕らえる事ができ、ＣＲＴ(31)に加工状態
を写し出せる事ができる。
【００４０】レーザ光線(4)は、レーザ出射装置(3)の光
学系(24)にて加工面に集光され、溶接や切断或いは彫刻
などが加工面に施されるが、その際、レーザ光線(4)の
エネルギ状態は図２に示すように収束部分(4a)の光軸を
含む中心部分から周縁部に向かって次第にある割合で低
下して行く。
学系(24)にて加工面に集光され、溶接や切断或いは彫刻
などが加工面に施されるが、その際、レーザ光線(4)の
エネルギ状態は図２に示すように収束部分(4a)の光軸を
含む中心部分から周縁部に向かって次第にある割合で低
下して行く。
【００４１】更に、この場合、レーザ出射装置(3)から
出射されたレーザ光線(4)の１００％が単一波長のビー
ムとなって一点に集光されるわけでなく、その極く一部
は非収束状態となって収束部分(4a)の周囲に存在する。
この部分を非収束部分(4b)とする。この非収束部分(4b)
も図２に示すように収束部分(4a)の外縁部から離れるに
従って次第にエネルギ強度が低下するものの、レーザ出
射装置(3)から出射されたレーザ光線(4)に対して或る関
係を持つエネルギ帯として存在する。
出射されたレーザ光線(4)の１００％が単一波長のビー
ムとなって一点に集光されるわけでなく、その極く一部
は非収束状態となって収束部分(4a)の周囲に存在する。
この部分を非収束部分(4b)とする。この非収束部分(4b)
も図２に示すように収束部分(4a)の外縁部から離れるに
従って次第にエネルギ強度が低下するものの、レーザ出
射装置(3)から出射されたレーザ光線(4)に対して或る関
係を持つエネルギ帯として存在する。
【００４２】図１４は非収束部分(4b)実測値で、縦軸は
検出値、横軸はレーザ出射装置(3)の光軸からの距離(m
m)である。折れ線グラフの実線は検出電圧(Vp)の変化、
破線は検出熱量＝検出パワー(ジュール)の変化、一点鎖
線は検出パワーのピーク値(Wp)の変化を示す。いずれも
光軸から離れるに従って検出値は低下している。本実測
値は光軸から１４.５〜１５.５ｍｍの間を測定しただけ
であるが、光軸に近づくにつれて検出値は次第に大きく
なっていくと推定される。
検出値、横軸はレーザ出射装置(3)の光軸からの距離(m
m)である。折れ線グラフの実線は検出電圧(Vp)の変化、
破線は検出熱量＝検出パワー(ジュール)の変化、一点鎖
線は検出パワーのピーク値(Wp)の変化を示す。いずれも
光軸から離れるに従って検出値は低下している。本実測
値は光軸から１４.５〜１５.５ｍｍの間を測定しただけ
であるが、光軸に近づくにつれて検出値は次第に大きく
なっていくと推定される。
【００４３】次に、本発明のレーザ出力検出方法に付い
て説明する。第１法は、図３に示すように、レーザ出射
装置(3)から出射されたレーザ光線(4)の収束部分(4a)の
極く一部を取り出す場合である。取出位置は中心部から
周縁部迄のいずれの部分でもよいが、中心部分はエネル
ギ強度が大き過ぎ且つエネルギロスが大きくなるので、
加工面では好ましくない。
て説明する。第１法は、図３に示すように、レーザ出射
装置(3)から出射されたレーザ光線(4)の収束部分(4a)の
極く一部を取り出す場合である。取出位置は中心部から
周縁部迄のいずれの部分でもよいが、中心部分はエネル
ギ強度が大き過ぎ且つエネルギロスが大きくなるので、
加工面では好ましくない。
【００４４】これに対して、加工に使用されるのは主と
してレーザ光線(4)の収束部分(4a)の中心部分で、周縁
部は加工にほとんど寄与しないからこの部分からレーザ
光線(4)を計測用に取り出したとしても加工には全く影
響を与えない。そして、取り出したレーザ光線(4)を電
気信号に変換し、予め分かっている倍率を掛ける事でレ
ーザ出射装置(3)から出射され、加工に使用される収束
部分(4a)の出射エネルギを出射の度にリアルタイムで算
出する事が出来る。
してレーザ光線(4)の収束部分(4a)の中心部分で、周縁
部は加工にほとんど寄与しないからこの部分からレーザ
光線(4)を計測用に取り出したとしても加工には全く影
響を与えない。そして、取り出したレーザ光線(4)を電
気信号に変換し、予め分かっている倍率を掛ける事でレ
ーザ出射装置(3)から出射され、加工に使用される収束
部分(4a)の出射エネルギを出射の度にリアルタイムで算
出する事が出来る。
【００４５】第２法は、レーザ出射装置(3)から出射さ
れたレーザ光線(4)の周縁部の外側（破線と点々でその
範囲を示しその領域を概念的に示す）で該レーザ光線
(4)の非収束部分(4b)の光の全部（図示せず）或いは一
部を取り出す場合である。本実施例ではその一部の取り
出しが行われている。即ち、レーザ光線(4)の極く一部
は非収束状態となって収束部分(4a)の周囲にあるエネル
ギ帯をもって存在する。この非収束部分(4b)も収束部分
(4a)の外縁部から離れるに従って次第にエネルギ強度が
低下するものの、レーザ出射装置(3)から出射されたレ
ーザ光線(4)に対して或る関係を持つエネルギ帯として
存在する。従って、この加工に供されない非収束部分(4
b)から測定用の光を取り出す事で出射されたレーザ光線
(4)のエネルギ強度を算出出来る。
れたレーザ光線(4)の周縁部の外側（破線と点々でその
範囲を示しその領域を概念的に示す）で該レーザ光線
(4)の非収束部分(4b)の光の全部（図示せず）或いは一
部を取り出す場合である。本実施例ではその一部の取り
出しが行われている。即ち、レーザ光線(4)の極く一部
は非収束状態となって収束部分(4a)の周囲にあるエネル
ギ帯をもって存在する。この非収束部分(4b)も収束部分
(4a)の外縁部から離れるに従って次第にエネルギ強度が
低下するものの、レーザ出射装置(3)から出射されたレ
ーザ光線(4)に対して或る関係を持つエネルギ帯として
存在する。従って、この加工に供されない非収束部分(4
b)から測定用の光を取り出す事で出射されたレーザ光線
(4)のエネルギ強度を算出出来る。
【００４６】次に、前記第１、２法を実施するレーザ出
力検出装置(5)の構造について説明する。基本的には本
装置(5)はレーザ出射装置(3)の出射部分(3a)に設けら
れ、出射されたレーザ光線(4)の収束部分(4a)の極く一
部、或いは非収束部分(4b)から光を取り出して計測する
ものであり、取り出し方としては前述のように、直接
取出方式、反射部材(44)による取出方式、光ファイ
バ(28)による取出方式などがあり、第１実施例は、直
接取出方式である。そして、レーザ出力検出装置(5)は
〜とも全て同じ構造のものを使用しているので、ま
ずレーザ出力検出装置(5)を説明し、続いてレーザ光線
(4)の取出方法に付いて述べる。
力検出装置(5)の構造について説明する。基本的には本
装置(5)はレーザ出射装置(3)の出射部分(3a)に設けら
れ、出射されたレーザ光線(4)の収束部分(4a)の極く一
部、或いは非収束部分(4b)から光を取り出して計測する
ものであり、取り出し方としては前述のように、直接
取出方式、反射部材(44)による取出方式、光ファイ
バ(28)による取出方式などがあり、第１実施例は、直
接取出方式である。そして、レーザ出力検出装置(5)は
〜とも全て同じ構造のものを使用しているので、ま
ずレーザ出力検出装置(5)を説明し、続いてレーザ光線
(4)の取出方法に付いて述べる。
【００４７】レーザ出力検出装置(5)は、光取入口(40)
が穿設されているカバー(38)と、光取入口(40)の入り口
部分に設けられているレーザ用フィルタ(37)《この場合
はヤグレーザ用であるが勿論、これに限定されない》
と、その背後に設けられているレーザ用の例えばピンフ
ォトダイオードのような光を電気信号に変換する変換素
子(36a)と、カバー(38)に続くハウジング(38a)と、ハウ
ジング(38a)内に収納され、変換素子(36a)の出力電気信
号を演算して出射されたレーザ光線(4)の出射エネルギ
を演算する検出回路(33)とで構成され、更にこれに表示
装置(5a)が接続されている。
が穿設されているカバー(38)と、光取入口(40)の入り口
部分に設けられているレーザ用フィルタ(37)《この場合
はヤグレーザ用であるが勿論、これに限定されない》
と、その背後に設けられているレーザ用の例えばピンフ
ォトダイオードのような光を電気信号に変換する変換素
子(36a)と、カバー(38)に続くハウジング(38a)と、ハウ
ジング(38a)内に収納され、変換素子(36a)の出力電気信
号を演算して出射されたレーザ光線(4)の出射エネルギ
を演算する検出回路(33)とで構成され、更にこれに表示
装置(5a)が接続されている。
【００４８】加えて、前記検出回路(33)には前記モニタ
(M)からの電気信号も入力されており、モニタ(M)からの
電気信号と変換素子(36a)の出力電気信号とを比較して
表示する事も出来る。この実測値が図１５である。以
下、同様である。そして前記カバー(38)と、必要に応じ
て設けられて且つ交換により選択自由であるレーザ用フ
ィルタ(37)と、変換素子(36a)とで変換装置(36)が形成
される。
(M)からの電気信号も入力されており、モニタ(M)からの
電気信号と変換素子(36a)の出力電気信号とを比較して
表示する事も出来る。この実測値が図１５である。以
下、同様である。そして前記カバー(38)と、必要に応じ
て設けられて且つ交換により選択自由であるレーザ用フ
ィルタ(37)と、変換素子(36a)とで変換装置(36)が形成
される。
【００４９】次に、直接取出方式、反射部材(44)に
よる取出方式、光ファイバ(28)による取出方式につい
て説明する。図３はその第１実施例で、直接取出方式
である。レーザ出力検出装置(5)の光取入口(40)をレー
ザ出射装置(3)の対物面(24a)に向け、出射されたレーザ
光線(4)の一部、或いは非収束部分(4b)の光の一部を光
取入口(40)から内部に取り込む。取り込まれた光は変換
素子(36a)にて電気信号に変えて出力され、前述のよう
に検出回路(33)にて演算され、表示装置(5a)にて出射さ
れたレーザ光線(4)のエネルギ強さとして表示される。
表示の方法は数字が最も一般的であるが、棒グラフ、円
グラフその他適当な表示方法で表示される事になる。図
の場合は、非収束部分(4b)の光を取り出している。
よる取出方式、光ファイバ(28)による取出方式につい
て説明する。図３はその第１実施例で、直接取出方式
である。レーザ出力検出装置(5)の光取入口(40)をレー
ザ出射装置(3)の対物面(24a)に向け、出射されたレーザ
光線(4)の一部、或いは非収束部分(4b)の光の一部を光
取入口(40)から内部に取り込む。取り込まれた光は変換
素子(36a)にて電気信号に変えて出力され、前述のよう
に検出回路(33)にて演算され、表示装置(5a)にて出射さ
れたレーザ光線(4)のエネルギ強さとして表示される。
表示の方法は数字が最も一般的であるが、棒グラフ、円
グラフその他適当な表示方法で表示される事になる。図
の場合は、非収束部分(4b)の光を取り出している。
【００５０】次に、反射部材(44)を利用した場合の第
１例を、図４、５に従って説明する。この場合は、光軸
に直角にレーザ出力検出装置(5)がサポート(39)にてレ
ーザ出射装置(3)に固定されており、レーザ光線(4)を介
してその反対側に反射部材(44)が配設された例である。
反射部材(44)としては、その先端がレーザ光線(4)の
光軸に対して或る角度（一般的には４３°）に切落され
た鏡面の反射面(35)を有する棒状材、先端に或る角度
（一般的には４３°）にて光を反射するプリズム(44a)
が接着されている棒状材、先端に或る角度（一般的に
は４３°）にて接着されたミラー(44b)を有する棒状材
などがある。ここでは、の棒状材をその代表例とす
る。
１例を、図４、５に従って説明する。この場合は、光軸
に直角にレーザ出力検出装置(5)がサポート(39)にてレ
ーザ出射装置(3)に固定されており、レーザ光線(4)を介
してその反対側に反射部材(44)が配設された例である。
反射部材(44)としては、その先端がレーザ光線(4)の
光軸に対して或る角度（一般的には４３°）に切落され
た鏡面の反射面(35)を有する棒状材、先端に或る角度
（一般的には４３°）にて光を反射するプリズム(44a)
が接着されている棒状材、先端に或る角度（一般的に
は４３°）にて接着されたミラー(44b)を有する棒状材
などがある。ここでは、の棒状材をその代表例とす
る。
【００５１】反射部材(44)は、反射光軸と変換装置(35)
の受光面の光軸とが一致しておれば、固定的にレーザ出
射装置(3)、或いはカバー(38)又はサポート(39)に取り
付けておいてもよいが、ここでは移動可能となるように
スライド機構部(9)に取り付けられている。
の受光面の光軸とが一致しておれば、固定的にレーザ出
射装置(3)、或いはカバー(38)又はサポート(39)に取り
付けておいてもよいが、ここでは移動可能となるように
スライド機構部(9)に取り付けられている。
【００５２】スライド機構部(9)は、固定ギア部(48)
と、固定ギア部(48)をレーザ出射装置(3)に装着するた
めのホルダ(50)と、固定ギア部(48)に取り付けられてい
る板状ギア(48a)と、固定ギア部(48)に対して平行にス
ライドする深度調節部(46)と、深度調節部(46)に取り付
けられているミラーホルダ(45)と、板状ギア(48a)に噛
合し、回転させる事で深度調節部(46)を前進・後退させ
るハンドル(47)とで構成されている。ミラーホルダ(45)
には、必要に応じてヒータ(45a)が取り付けられてお
り、反射部材(44)を若干加熱して結露を防止するように
なっている。
と、固定ギア部(48)をレーザ出射装置(3)に装着するた
めのホルダ(50)と、固定ギア部(48)に取り付けられてい
る板状ギア(48a)と、固定ギア部(48)に対して平行にス
ライドする深度調節部(46)と、深度調節部(46)に取り付
けられているミラーホルダ(45)と、板状ギア(48a)に噛
合し、回転させる事で深度調節部(46)を前進・後退させ
るハンドル(47)とで構成されている。ミラーホルダ(45)
には、必要に応じてヒータ(45a)が取り付けられてお
り、反射部材(44)を若干加熱して結露を防止するように
なっている。
【００５３】更に、レーザ出射装置(3)の対物側にはコ
ーン状《勿論、筒状のものでもよいが本実施例ではコー
ン状となっている。》のノズル(41)が取り付けられてお
り、レーザ光線(4)が外部に露光するのを防止してい
る。このノズル(41)には反射部材(44)の挿脱用の小孔(4
3a)と、これに対応して穿設され、反射光が通過する反
射光通過孔(43b)、並びに必要に応じてパージがス供給
孔(42)が穿設されている。
ーン状《勿論、筒状のものでもよいが本実施例ではコー
ン状となっている。》のノズル(41)が取り付けられてお
り、レーザ光線(4)が外部に露光するのを防止してい
る。このノズル(41)には反射部材(44)の挿脱用の小孔(4
3a)と、これに対応して穿設され、反射光が通過する反
射光通過孔(43b)、並びに必要に応じてパージがス供給
孔(42)が穿設されている。
【００５４】しかして、ハンドル(47)を操作して反射部
材(44)を小孔(43a)からノズル(41)内に挿入して行き、
適当な深さの所で停止させる。続いて必要に応じてパー
ジガスを流し、ノズル(41)内を不活性雰囲気とし、ノズ
ル(41)の下面開口部からゆっくりとパージガスを流出さ
せ、ワーク(2)の加工部分を覆う。
材(44)を小孔(43a)からノズル(41)内に挿入して行き、
適当な深さの所で停止させる。続いて必要に応じてパー
ジガスを流し、ノズル(41)内を不活性雰囲気とし、ノズ
ル(41)の下面開口部からゆっくりとパージガスを流出さ
せ、ワーク(2)の加工部分を覆う。
【００５５】この状態でレーザ光線(4)を出射するとレ
ーザ光線(4)の極く一部、或いは非収束部分(4b)の光の
一部が反射部材(44)の反射面(35)に当たって光取入口(4
0)の方向に反射され内部に取り込まれる。取り込まれた
光は前述同様変換素子(36a)にて電気信号に変えて出力
され、前述のように検出回路(33)にて演算され、表示装
置(5a)にて出射されたレーザ光線(4)のエネルギ強さと
して表示される。表示の方法は数字が最も一般的である
が、棒グラフ、円グラフその他適当な表示方法で表示さ
れる事になる。図の場合は、非収束部分(4b)の光を取り
出している。
ーザ光線(4)の極く一部、或いは非収束部分(4b)の光の
一部が反射部材(44)の反射面(35)に当たって光取入口(4
0)の方向に反射され内部に取り込まれる。取り込まれた
光は前述同様変換素子(36a)にて電気信号に変えて出力
され、前述のように検出回路(33)にて演算され、表示装
置(5a)にて出射されたレーザ光線(4)のエネルギ強さと
して表示される。表示の方法は数字が最も一般的である
が、棒グラフ、円グラフその他適当な表示方法で表示さ
れる事になる。図の場合は、非収束部分(4b)の光を取り
出している。
【００５６】また、このような状況においてハンドル(4
7)を回すことで反射部材(44)のレーザ光線(4)への差し
込み深さを変える事ができ、レーザエネルギ検出の最適
条件を探る事ができる。
7)を回すことで反射部材(44)のレーザ光線(4)への差し
込み深さを変える事ができ、レーザエネルギ検出の最適
条件を探る事ができる。
【００５７】図６、７は反射部材(44)の第２例の場合
で、レーザ出射装置(4)に取着されたホルダ(50)に回転
軸(51)が螺着されており、この回転軸(51)に軸受(52)を
介してミラーホルダ(45)が回転自在取り付けられてお
り、そのレーザ光線(4)側の面に光取入口(40)の光軸に
一致するように反射部材(44)が装着されている。そし
て、ホルダ(52)に穿設された位置決め孔(53a)とミラー
ホルダ(45)に穿設されている通孔(53b)とを合致させて
位置決めピン(53)を差し込むことで、光取入口(40)の光
軸と反射部材(44)の反射光とが一致して固定されるよう
になっている。
で、レーザ出射装置(4)に取着されたホルダ(50)に回転
軸(51)が螺着されており、この回転軸(51)に軸受(52)を
介してミラーホルダ(45)が回転自在取り付けられてお
り、そのレーザ光線(4)側の面に光取入口(40)の光軸に
一致するように反射部材(44)が装着されている。そし
て、ホルダ(52)に穿設された位置決め孔(53a)とミラー
ホルダ(45)に穿設されている通孔(53b)とを合致させて
位置決めピン(53)を差し込むことで、光取入口(40)の光
軸と反射部材(44)の反射光とが一致して固定されるよう
になっている。
【００５８】位置決めピン(53)を抜くと回転軸(51)を中
心にしてミラーホルダ(45)を回転させて反射部材(44)を
レーザ光線(4)から離脱させる事ができる。また、反射
部材(44)のレーザ光線(4)への深度調節はミラーホルダ
(45)に穿設されたホルダ孔(44a)への挿入深さを変える
事によって調整する事ができる。固定は止めネジで行
う。
心にしてミラーホルダ(45)を回転させて反射部材(44)を
レーザ光線(4)から離脱させる事ができる。また、反射
部材(44)のレーザ光線(4)への深度調節はミラーホルダ
(45)に穿設されたホルダ孔(44a)への挿入深さを変える
事によって調整する事ができる。固定は止めネジで行
う。
【００５９】しかして、適当な位置に反射部材(44)を調
整して固定し、この状態でレーザ光線(4)を出射すると
前述同様レーザ光線(4)の極く一部、或いは非収束部分
(4b)の光の一部が反射部材(44)の反射面(35)に当たって
光取入口(40)の方向に反射され内部に取り込まれ、変換
素子(36a)にて電気信号に変えて出力され、前述のよう
に検出回路(33)にて演算され、表示装置(5a)にて出射さ
れたレーザ光線(4)のエネルギ強さとして表示される。
表示の方法は数字が最も一般的であるが、棒グラフ、円
グラフその他適当な表示方法で表示される事になる。図
の場合は、非収束部分(4b)の光を取り出している。
整して固定し、この状態でレーザ光線(4)を出射すると
前述同様レーザ光線(4)の極く一部、或いは非収束部分
(4b)の光の一部が反射部材(44)の反射面(35)に当たって
光取入口(40)の方向に反射され内部に取り込まれ、変換
素子(36a)にて電気信号に変えて出力され、前述のよう
に検出回路(33)にて演算され、表示装置(5a)にて出射さ
れたレーザ光線(4)のエネルギ強さとして表示される。
表示の方法は数字が最も一般的であるが、棒グラフ、円
グラフその他適当な表示方法で表示される事になる。図
の場合は、非収束部分(4b)の光を取り出している。
【００６０】なお、この場合はノズル(41)を設けていな
い場合を図示したが、勿論ノズル(41)を設ける事も可能
である。また、必要に応じてパージガスを流す事も可能
であり、その場合はゆっくりとパージガスを流出させ、
ワーク(2)の加工部分を覆う事になる。
い場合を図示したが、勿論ノズル(41)を設ける事も可能
である。また、必要に応じてパージガスを流す事も可能
であり、その場合はゆっくりとパージガスを流出させ、
ワーク(2)の加工部分を覆う事になる。
【００６１】図８は反射部材(44)の第３例の場合で、ホ
ルダ(39)に取り付けられたレーザ出力検出装置(5)の光
取入口(40)の光軸に一致するように、反射部材(44)が一
体或いは別体で反射部材(44)が装着されている例であ
る。この場合の深度調整は、ホルダ(39)とレーザ出射装
置(3)との間に取り付けられているスペーサ(39a)の厚さ
を変える事で行われる。勿論、第１実施例のようにハン
ドル(47)でホルダ(39)を移動可能にしてもよい。
ルダ(39)に取り付けられたレーザ出力検出装置(5)の光
取入口(40)の光軸に一致するように、反射部材(44)が一
体或いは別体で反射部材(44)が装着されている例であ
る。この場合の深度調整は、ホルダ(39)とレーザ出射装
置(3)との間に取り付けられているスペーサ(39a)の厚さ
を変える事で行われる。勿論、第１実施例のようにハン
ドル(47)でホルダ(39)を移動可能にしてもよい。
【００６２】この場合はノズル(41)を設けた例を示して
いる。勿論、ノズル(41)を外す事も可能である。また、
必要に応じてパージガスを流す事も同様に可能であり、
その場合はゆっくりとパージガスを流出させワーク(2)
の加工部分を覆う事になる。
いる。勿論、ノズル(41)を外す事も可能である。また、
必要に応じてパージガスを流す事も同様に可能であり、
その場合はゆっくりとパージガスを流出させワーク(2)
の加工部分を覆う事になる。
【００６３】しかして、適当な位置に反射部材(44)を調
整して固定し、この状態でレーザ光線(4)を出射すると
前述同様レーザ光線(4)の極く一部、或いは非収束部分
(4b)の光の一部が反射部材(44)の反射面(35)に当たって
光取入口(40)の方向に反射され内部に取り込まれ、変換
素子(36a)にて電気信号に変えて出力され、前述のよう
に検出回路(33)にて演算され、表示装置(5a)にて出射さ
れたレーザ光線(4)のエネルギ強さとして表示される。
表示の方法は数字が最も一般的であるが、棒グラフ、円
グラフその他適当な表示方法で表示される事になる。図
の場合は、非収束部分(4b)の光を取り出している。
整して固定し、この状態でレーザ光線(4)を出射すると
前述同様レーザ光線(4)の極く一部、或いは非収束部分
(4b)の光の一部が反射部材(44)の反射面(35)に当たって
光取入口(40)の方向に反射され内部に取り込まれ、変換
素子(36a)にて電気信号に変えて出力され、前述のよう
に検出回路(33)にて演算され、表示装置(5a)にて出射さ
れたレーザ光線(4)のエネルギ強さとして表示される。
表示の方法は数字が最も一般的であるが、棒グラフ、円
グラフその他適当な表示方法で表示される事になる。図
の場合は、非収束部分(4b)の光を取り出している。
【００６４】図９は光ファイバ(28)を使用した例で、カ
バー(38)及びノズル(41)に挿通された保護筒(30)に光フ
ァイバ(28)が挿通され、その入射面(29)がレーザ出射装
置(3)の対物側に向いており、前述同様レーザ光線(4)の
極く一部、或いは非収束部分(4b)の光の一部が光ファイ
バ(28)を通って変換素子(36a)に伝送されるようになっ
ている。伝送された光は変換素子(36a)にて電気信号に
変えて出力され、前述のように検出回路(33)にて演算さ
れ、表示装置(5a)にて出射されたレーザ光線(4)のエネ
ルギ強さとして表示される。
バー(38)及びノズル(41)に挿通された保護筒(30)に光フ
ァイバ(28)が挿通され、その入射面(29)がレーザ出射装
置(3)の対物側に向いており、前述同様レーザ光線(4)の
極く一部、或いは非収束部分(4b)の光の一部が光ファイ
バ(28)を通って変換素子(36a)に伝送されるようになっ
ている。伝送された光は変換素子(36a)にて電気信号に
変えて出力され、前述のように検出回路(33)にて演算さ
れ、表示装置(5a)にて出射されたレーザ光線(4)のエネ
ルギ強さとして表示される。
【００６５】表示の方法は数字が最も一般的であるが、
棒グラフ、円グラフその他適当な表示方法で表示される
事になる。図の場合は、非収束部分(4b)の光を取り出し
ている。なお、採光位置はノズル(41)への差し込み深さ
を変えるだけで調節可能となる。
棒グラフ、円グラフその他適当な表示方法で表示される
事になる。図の場合は、非収束部分(4b)の光を取り出し
ている。なお、採光位置はノズル(41)への差し込み深さ
を変えるだけで調節可能となる。
【００６６】入射面(29)は、レーザ出射装置(3)の対物
面(24a)《ここでは保護ガラス(54)の下面》に接触或い
は近接するように配設されている。このようにすること
でレーザ光線(4)がワーク(2)の加工面を照射し、金属ヒ
ュームが立ちのぼった時に、入射面(29)に金属ヒューム
が付着することがない。また、この場合も必要に応じて
ノズル(41)が設けられるようになっており、その場合は
内部にパージガスが供給されるようになっている。
面(24a)《ここでは保護ガラス(54)の下面》に接触或い
は近接するように配設されている。このようにすること
でレーザ光線(4)がワーク(2)の加工面を照射し、金属ヒ
ュームが立ちのぼった時に、入射面(29)に金属ヒューム
が付着することがない。また、この場合も必要に応じて
ノズル(41)が設けられるようになっており、その場合は
内部にパージガスが供給されるようになっている。
【００６７】図１０〜１５は表示装置(5a)による表示画
面の例である。図１０はランプ電圧５００Ｖでレーザ光
線(4)を出射した場合に、出射毎に本装置(5)で計測し、
表示装置(5a)にグラフ表示させたものである。縦軸に電
圧、横軸に時間を取り、約５×１０-2秒毎に出射され、
最大値は３.４２ボルトであった。ピーク値を比較して
みるとほぼ全てのショットのピーク値はほぼ同じ高さに
あってほぼ一定しており、再現性良く検出されている事
が分かる。
面の例である。図１０はランプ電圧５００Ｖでレーザ光
線(4)を出射した場合に、出射毎に本装置(5)で計測し、
表示装置(5a)にグラフ表示させたものである。縦軸に電
圧、横軸に時間を取り、約５×１０-2秒毎に出射され、
最大値は３.４２ボルトであった。ピーク値を比較して
みるとほぼ全てのショットのピーク値はほぼ同じ高さに
あってほぼ一定しており、再現性良く検出されている事
が分かる。
【００６８】図１１は図１０の１つの波形を拡大したも
ので、その面積を計算することで１ショットのレーザ光
線(4)のエネルギが計算出来る。計算はどのショットで
も選択すれば可能である。この場合、平均熱量(Pj)（単
位＝ジュール）は、０.４８ジュール、ピークパワー(W
p)は１.３９ｋＷであった。
ので、その面積を計算することで１ショットのレーザ光
線(4)のエネルギが計算出来る。計算はどのショットで
も選択すれば可能である。この場合、平均熱量(Pj)（単
位＝ジュール）は、０.４８ジュール、ピークパワー(W
p)は１.３９ｋＷであった。
【００６９】図１２はランプ電圧７００Ｖでレーザ光線
(4)を出射毎に本装置(5)で計測し、表示装置(5a)にグラ
フ表示させたもので、最大値５.８０ボルトあった。こ
の場合は図１０の場合より、より再現性良く検出されて
いる。
(4)を出射毎に本装置(5)で計測し、表示装置(5a)にグラ
フ表示させたもので、最大値５.８０ボルトあった。こ
の場合は図１０の場合より、より再現性良く検出されて
いる。
【００７０】図１３は図１２の１つの波形を拡大したも
ので、この場合平均熱量（単位＝ジュール）は、１７.
７９ジュール、ピークパワーは５.１４ｋＷであった。
ので、この場合平均熱量（単位＝ジュール）は、１７.
７９ジュール、ピークパワーは５.１４ｋＷであった。
【００７１】図１５は、本レーザー加工装置(A)のモニ
タ(M)と、本発明にかかるレーザ出力検出装置(5)との検
出結果の比較グラフで、２０ショットを比較したもので
ある。両者ほとんど同じ傾向を示しており、誤差は２％
程度で本発明にかかるレーザ出力検出装置(5)は十分使
用に耐える事が分かる。
タ(M)と、本発明にかかるレーザ出力検出装置(5)との検
出結果の比較グラフで、２０ショットを比較したもので
ある。両者ほとんど同じ傾向を示しており、誤差は２％
程度で本発明にかかるレーザ出力検出装置(5)は十分使
用に耐える事が分かる。
【００７２】次に、本発明によるフィードバック制御の
場合を簡単に説明する。これは本装置(5)とは別にオプ
ションとして付加する事のできるものである。図１によ
れば、本レーザー加工装置(A)のモニタ(M)でレーザ発生
装置(6)の出力をシャッタ(13)の直後で検出している。
この検出値と本発明にかかるレーザ出力検出装置(5)の
検出結果とを比較して出力し、その偏差をＣＰＵ(27)に
入力し、レーザ出力検出装置(5)の検出結果にモニタ(M)
の検出値が合致するようにフィードバック制御してやれ
ばよい。これにより、安定的な出力の確保が容易にな
る。
場合を簡単に説明する。これは本装置(5)とは別にオプ
ションとして付加する事のできるものである。図１によ
れば、本レーザー加工装置(A)のモニタ(M)でレーザ発生
装置(6)の出力をシャッタ(13)の直後で検出している。
この検出値と本発明にかかるレーザ出力検出装置(5)の
検出結果とを比較して出力し、その偏差をＣＰＵ(27)に
入力し、レーザ出力検出装置(5)の検出結果にモニタ(M)
の検出値が合致するようにフィードバック制御してやれ
ばよい。これにより、安定的な出力の確保が容易にな
る。
【００７３】また、パターン認識装置(1)を利用して出
力制御する事も可能であり、前記同様オプションとして
装備する事ができる。これによれば、ワーク(2)をセッ
トし、パターン認識装置(1)を作動させてワーク(2)の表
面パターンを認識させ、その画像をデジタル信号化して
制御装置(cont)に取り込む。制御装置(cont)では、基準
位置(O)に対する加工位置(P)をＸ−Ｙ座標（勿論、極座
標でも可能）で決定し、何らかの移動手段(10)を作動さ
せてワーク(2)又はレーザ照射装置(3)を移動させ、レー
ザ照射位置(R)と加工位置(P)とを一致させる。
力制御する事も可能であり、前記同様オプションとして
装備する事ができる。これによれば、ワーク(2)をセッ
トし、パターン認識装置(1)を作動させてワーク(2)の表
面パターンを認識させ、その画像をデジタル信号化して
制御装置(cont)に取り込む。制御装置(cont)では、基準
位置(O)に対する加工位置(P)をＸ−Ｙ座標（勿論、極座
標でも可能）で決定し、何らかの移動手段(10)を作動さ
せてワーク(2)又はレーザ照射装置(3)を移動させ、レー
ザ照射位置(R)と加工位置(P)とを一致させる。
【００７４】レーザ照射位置(R)が加工位置(P)に一致し
た所で、レーザ発生装置(6)を作動させレーザ光線(4)を
照射して正確に加工位置(P)を加熱して溶接、穿孔乃至
刻印など所定の加工を行う。レーザ光線(4)による加工
が完了すると、再度パターン認識装置(1)を作動させ、
ワーク(2)の加工位置(P)の画像(2a)と既に制御装置(con
t)に入力されている基準レーザ加工パターンと比較し、
認識されたレーザ加工パターン(2a)が前記基準レーザ加
工パターンに対してほぼ許容範囲内で一致するかどうか
を判定する。許容範囲内であれば、加工完了となり、次
の加工位置に移動手段(10)を作動させて移動し、逆に許
容範囲外であれば、再度レーザ発生装置(6)を作動させ
てレーザ再加工行う。これにより、再加工が完全に基準
内になるまでレーザ加工を繰り返す事になり、加工不良
の発生が未然に防がれ、高い歩留まり率を得る事が出来
るようになる。
た所で、レーザ発生装置(6)を作動させレーザ光線(4)を
照射して正確に加工位置(P)を加熱して溶接、穿孔乃至
刻印など所定の加工を行う。レーザ光線(4)による加工
が完了すると、再度パターン認識装置(1)を作動させ、
ワーク(2)の加工位置(P)の画像(2a)と既に制御装置(con
t)に入力されている基準レーザ加工パターンと比較し、
認識されたレーザ加工パターン(2a)が前記基準レーザ加
工パターンに対してほぼ許容範囲内で一致するかどうか
を判定する。許容範囲内であれば、加工完了となり、次
の加工位置に移動手段(10)を作動させて移動し、逆に許
容範囲外であれば、再度レーザ発生装置(6)を作動させ
てレーザ再加工行う。これにより、再加工が完全に基準
内になるまでレーザ加工を繰り返す事になり、加工不良
の発生が未然に防がれ、高い歩留まり率を得る事が出来
るようになる。
【００７５】
【発明の効果】本発明方法は、レーザ出射装置から出射
されたレーザ光線の一部、或いはレーザ光線の周縁部の
外側で該レーザ光線の非収束部分の光の全部或いは一部
を取り出し、電気信号に変換してレーザ出射装置から出
射されたレーザ光線の出射エネルギを算出するので、出
射されたレーザ光線のエネルギを出射毎にリアルタイム
で実測する事が出来る。検出エネルギの表示は表示装置
によって行われ、目視により確認する事が出来、作業者
にとって非常に簡便に出射エネルギ管理が出来る事にな
る。また、周縁部或いは非収束部分からの取り出しを行
うようにすれば、エネルギロスを防止する事が出来る。
また、光の取り出しのための反射部材を移動させる事が
出来るようにしておけば、光の取り出し量が自由にな
り、最適位置に反射部材を設定する事が出来るようにな
る。光の取り出し方法を、光ファイバ方式にすれば、レ
ーザ出力検出装置の設置位置に付いてより一層の自由度
を得ることが出来る。
されたレーザ光線の一部、或いはレーザ光線の周縁部の
外側で該レーザ光線の非収束部分の光の全部或いは一部
を取り出し、電気信号に変換してレーザ出射装置から出
射されたレーザ光線の出射エネルギを算出するので、出
射されたレーザ光線のエネルギを出射毎にリアルタイム
で実測する事が出来る。検出エネルギの表示は表示装置
によって行われ、目視により確認する事が出来、作業者
にとって非常に簡便に出射エネルギ管理が出来る事にな
る。また、周縁部或いは非収束部分からの取り出しを行
うようにすれば、エネルギロスを防止する事が出来る。
また、光の取り出しのための反射部材を移動させる事が
出来るようにしておけば、光の取り出し量が自由にな
り、最適位置に反射部材を設定する事が出来るようにな
る。光の取り出し方法を、光ファイバ方式にすれば、レ
ーザ出力検出装置の設置位置に付いてより一層の自由度
を得ることが出来る。
【図１】本発明装置全体のブロック回路構成図
【図２】本発明にかかるレーザ出射装置周辺の拡大正面
図
図
【図３】本発明にかかるレーザ出射装置の第１実施例の
一部切欠側面図
一部切欠側面図
【図４】本発明にかかるレーザ出射装置の第２実施例の
一部切欠側面図
一部切欠側面図
【図５】図４の底面図
【図６】本発明にかかるレーザ出射装置の第２実施例の
他の例の一部切欠側面図
他の例の一部切欠側面図
【図７】図６の底面図
【図８】本発明にかかるレーザ出射装置の第２実施例の
更に他の例の一部切欠側面図
更に他の例の一部切欠側面図
【図９】本発明にかかるレーザ出射装置の第３実施例の
一部切欠側面図
一部切欠側面図
【図１０】本発明におけるレーザの連続ショットの表示
画面図
画面図
【図１１】図１０における１ショットの拡大表示画面図
【図１２】本発明におけるレーザの他の連続ショットの
表示画面図
表示画面図
【図１３】図１２における１ショットの拡大表示画面図
【図１４】本発明におけるレーザ光線の光軸からの距離
と検出値との相関関係を示す表示画面図
と検出値との相関関係を示す表示画面図
【図１５】本発明装置によるレーザ光線の検出値とモニ
タの検出値との比較関係を示す表示画面図
タの検出値との比較関係を示す表示画面図
【図１６】本発明において、パターン認識により原点か
らの加工位置迄のＸ−Ｙ座標距離を演算する場合の表示
画面図
らの加工位置迄のＸ−Ｙ座標距離を演算する場合の表示
画面図
【図１７】本発明におけるレーザ光線の１ショットによ
る加工跡のパターン認識表示画面図
る加工跡のパターン認識表示画面図
【図１８】本発明におけるレーザ光線の連続ショットに
よるビーム溶接加工跡のパターン認識表示画面図
よるビーム溶接加工跡のパターン認識表示画面図
(A)…レーザ加工装置 (1)…パターン認識装置 (2)…ワーク (3)…レーザ出射装置 (4)…レーザ光線 (4a)…レーザ光線の収束部分 (4b)…レーザ光線の非収束部分 (5)…レーザ出力検出装置 (6)…レーザ発生装置 (24)…光学系 (28)…光ファイバ (29)…入射面 (33)…検出回路 (36)…変換装置 (37)…フィルタ (35)…反射面 (40)…光取入口 (41)…ノズル (44)…反射部材 (44a)…プリズム (44b)…ミラー
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年６月１８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
のレーザ出力検出方法は『レーザ出射装置(3)から出射
されたレーザ光線(4)の収束部分(4a)或いは該収束部分
(4a)の周縁部の外側の非収束部分(4b)に、反射部材(44)
を可動的に差し入れて該光線(4)の一部を反射させて取
り出し、取り出された光信号を電気信号に変換してレー
ザ出射装置(3)から出射されたレーザ光線(4)の出射エネ
ルギを算出する』事を特徴とする。
のレーザ出力検出方法は『レーザ出射装置(3)から出射
されたレーザ光線(4)の収束部分(4a)或いは該収束部分
(4a)の周縁部の外側の非収束部分(4b)に、反射部材(44)
を可動的に差し入れて該光線(4)の一部を反射させて取
り出し、取り出された光信号を電気信号に変換してレー
ザ出射装置(3)から出射されたレーザ光線(4)の出射エネ
ルギを算出する』事を特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１０】また、加工に寄与するレーザ光線(4)の収
束部分(4a)の外側、即ち非収束部分(4b)《図２中、概念
的に破線と点々でその領域を示す》で測定を行うことも
できる。即ち、レーザ加工装置(A)で発生したレーザ光
線(4)は、レーザ出射装置(3)の光学系(24)で一点に集光
され、切断、溶接或いは彫刻などの加工を施すようにな
っているのであるが、レーザ出射装置(3)から出射され
たレーザ光線(4)の１００％が単一波長のビームとなっ
て一点に集中されるわけでなく、その極く一部は非収束
状態となって収束部分(4a)の周囲に存在する。この部分
を非収束部分(4b)とする。
束部分(4a)の外側、即ち非収束部分(4b)《図２中、概念
的に破線と点々でその領域を示す》で測定を行うことも
できる。即ち、レーザ加工装置(A)で発生したレーザ光
線(4)は、レーザ出射装置(3)の光学系(24)で一点に集光
され、切断、溶接或いは彫刻などの加工を施すようにな
っているのであるが、レーザ出射装置(3)から出射され
たレーザ光線(4)の１００％が単一波長のビームとなっ
て一点に集中されるわけでなく、その極く一部は非収束
状態となって収束部分(4a)の周囲に存在する。この部分
を非収束部分(4b)とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１１】この非収束部分(4b)も図２に示すように、
或いは図１３の実測値で示すように、収束部分(4a)の外
縁部から離れるに従って次第にエネルギ強度が低下する
ものの、レーザ出射装置(3)から出射されたレーザ光線
(4)に対して或る関係を持つエネルギ帯として存在す
る。従って、この非収束部分(4b)もレーザ出力検出用に
測定対象となりうる。
或いは図１３の実測値で示すように、収束部分(4a)の外
縁部から離れるに従って次第にエネルギ強度が低下する
ものの、レーザ出射装置(3)から出射されたレーザ光線
(4)に対して或る関係を持つエネルギ帯として存在す
る。従って、この非収束部分(4b)もレーザ出力検出用に
測定対象となりうる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１６】反射部材(44)は、図３(a)のように単な
る棒材の先端を斜めに切落し、その切落面を鏡面仕上げ
して反射面(35)としたものや、図３(b)のように切落
面にプリズム(44a)を張り付け、プリズム(44a)の斜面を
反射面(35)としたものや、図３(c)のように切落面に
ミラー(44b)を張り付け、ミラー(44b)の斜面を反射面(3
5)としたものなど各種の例が挙げられる。
る棒材の先端を斜めに切落し、その切落面を鏡面仕上げ
して反射面(35)としたものや、図３(b)のように切落
面にプリズム(44a)を張り付け、プリズム(44a)の斜面を
反射面(35)としたものや、図３(c)のように切落面に
ミラー(44b)を張り付け、ミラー(44b)の斜面を反射面(3
5)としたものなど各種の例が挙げられる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１７】 また、請求項２に記載のレーザ出力検出
方法は、『レーザ出射装置(3)から出射されたレーザ光
線(4)の収束部分(4a)或いは該収束部分(4a)の周縁部の
外側の非収束部分(4b)に、光ファイバ(28)を可動的に差
し入れて該光線(4)の一部を取り出し、取り出された光
信号を電気信号に変換してレーザ出射装置から出射され
たレーザ光線の出射エネルギを算出する』事を特徴とす
るもので、これによれば、自由な光伝送経路を持つ光フ
ァイバ(28)を使用する事で、レーザ出力検出装置(5)の
設定位置に付いて、より一層の自由度を得ることが出来
る。
方法は、『レーザ出射装置(3)から出射されたレーザ光
線(4)の収束部分(4a)或いは該収束部分(4a)の周縁部の
外側の非収束部分(4b)に、光ファイバ(28)を可動的に差
し入れて該光線(4)の一部を取り出し、取り出された光
信号を電気信号に変換してレーザ出射装置から出射され
たレーザ光線の出射エネルギを算出する』事を特徴とす
るもので、これによれば、自由な光伝送経路を持つ光フ
ァイバ(28)を使用する事で、レーザ出力検出装置(5)の
設定位置に付いて、より一層の自由度を得ることが出来
る。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１８】請求項１及び請求項２に記載のレーザ出力
検出方法は、いずれもレーザ光線の取出位置が可動的で
あるので、最適取出位置を選定する事が出来る。
検出方法は、いずれもレーザ光線の取出位置が可動的で
あるので、最適取出位置を選定する事が出来る。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１９】請求項３は、『請求項１又は２のレーザ出
力検出方法において算出されたレーザ光線(4)の出射エ
ネルギを実測出力値としてＣＰＵ(27)にフィードバック
し、これを基準出力値と比較して前記実測出力値が基準
出力値に合致するようにレーザ発生装置(6)の出力フィ
ードバック制御を行う』事を特徴とする。このようにす
る事で表示装置(5a)による目視チェックの他、自動的に
フィードバック制御による出力制御がなされるので、正
確且つ安定なレーザ加工が確保される。
力検出方法において算出されたレーザ光線(4)の出射エ
ネルギを実測出力値としてＣＰＵ(27)にフィードバック
し、これを基準出力値と比較して前記実測出力値が基準
出力値に合致するようにレーザ発生装置(6)の出力フィ
ードバック制御を行う』事を特徴とする。このようにす
る事で表示装置(5a)による目視チェックの他、自動的に
フィードバック制御による出力制御がなされるので、正
確且つ安定なレーザ加工が確保される。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２０】請求項４は、請求項３に記載のレーザ出力
制御方法において、『レーザ出射後に、ワーク(2)のレ
ーザ加工跡(2a)をパターン認識して基準加工跡と実測加
工跡(2a)とを比較し、基準加工跡に実測加工跡(2a)が一
致するように出力制御を行う加工フィードバック制御を
出力フィードバック制御に優先して行う』事を特徴とす
る。これにより、より安定な加工精度を確保することが
できる。
制御方法において、『レーザ出射後に、ワーク(2)のレ
ーザ加工跡(2a)をパターン認識して基準加工跡と実測加
工跡(2a)とを比較し、基準加工跡に実測加工跡(2a)が一
致するように出力制御を行う加工フィードバック制御を
出力フィードバック制御に優先して行う』事を特徴とす
る。これにより、より安定な加工精度を確保することが
できる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】削除
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２２】請求項５は、反射部材(44)を使用してレー
ザエネルギの一部を取り出して測定する方法を実施する
ためのレーザ出力検出装置(5)に関し『レーザ出射装置
(3)の出射部分に設けられ、出射されたレーザ光線(4)の
収束部分(4a)或いは該収束部分(4a)の周縁部の外側の非
収束部分(4b)に可動的に差し入れられかつ反射させて該
光線の一部を取り出す反射部材(44)と、上記反射部材(4
4)の反射光を取り込んで電気信号に変換する変換装置(3
6)と、変換装置(36)の出力電気信号を演算して出射され
たレーザ光線(4)の出射エネルギを算出する検出回路(3
3)とで構成された』事を特徴とする。
ザエネルギの一部を取り出して測定する方法を実施する
ためのレーザ出力検出装置(5)に関し『レーザ出射装置
(3)の出射部分に設けられ、出射されたレーザ光線(4)の
収束部分(4a)或いは該収束部分(4a)の周縁部の外側の非
収束部分(4b)に可動的に差し入れられかつ反射させて該
光線の一部を取り出す反射部材(44)と、上記反射部材(4
4)の反射光を取り込んで電気信号に変換する変換装置(3
6)と、変換装置(36)の出力電気信号を演算して出射され
たレーザ光線(4)の出射エネルギを算出する検出回路(3
3)とで構成された』事を特徴とする。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２３】請求項６は、光ファイバ(28)を使用してレ
ーザエネルギの一部を取り出して測定する方法を実施す
るためのレーザ出力検出装置(5)に関し『レーザ出射装
置(3)の出射部分に設けられ、出射されたレーザ光線(4)
の収束部分(4a)或いは該収束部分(4a)の周縁部の外側の
非収束部分(4b)に可動的に差し入れられかつ光の一部を
取り出して伝送する光ファイバ(28)と、上記光ファイバ
(28)にて伝送された光を取り込んで電気信号に変換する
変換装置(36)と、変換装置(36)の出力電気信号を演算し
て出射されたレーザ光線(4)の出射エネルギを算出する
検出回路(33)とで構成された』事を特徴とする。
ーザエネルギの一部を取り出して測定する方法を実施す
るためのレーザ出力検出装置(5)に関し『レーザ出射装
置(3)の出射部分に設けられ、出射されたレーザ光線(4)
の収束部分(4a)或いは該収束部分(4a)の周縁部の外側の
非収束部分(4b)に可動的に差し入れられかつ光の一部を
取り出して伝送する光ファイバ(28)と、上記光ファイバ
(28)にて伝送された光を取り込んで電気信号に変換する
変換装置(36)と、変換装置(36)の出力電気信号を演算し
て出射されたレーザ光線(4)の出射エネルギを算出する
検出回路(33)とで構成された』事を特徴とする。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２４】請求項７又は請求項８は、請求項５又は６
記載のレーザ出力検出装置(5)において『反射部材(44)
又は光ファイバ(28)が加熱されている』事を特徴とする
もので、これにより例えば窒素ガスやアルゴンガスなど
不活性ガスを吹きかけてレーザ加工領域を不活性雰囲気
に保った時に、周囲環境の湿気が反射部材(44)の反射面
(35)や光ファイバ(28)の入射面(29)に接触しても結露を
生じて反射率や入射率を低下させると言うようなことが
なく、安定した光検出が可能となる。
記載のレーザ出力検出装置(5)において『反射部材(44)
又は光ファイバ(28)が加熱されている』事を特徴とする
もので、これにより例えば窒素ガスやアルゴンガスなど
不活性ガスを吹きかけてレーザ加工領域を不活性雰囲気
に保った時に、周囲環境の湿気が反射部材(44)の反射面
(35)や光ファイバ(28)の入射面(29)に接触しても結露を
生じて反射率や入射率を低下させると言うようなことが
なく、安定した光検出が可能となる。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２５】請求項９は、請求項６又は８に記載のレー
ザ出力検出装置(5)に関し、『光ファイバ(28)による光
の取出位置が保護筒(30)で被覆されており、保護筒(30)
の光取入口(40)がレーザ出射装置(3)の対物面(24a)に接
触或いは近接している』事を特徴とする。
ザ出力検出装置(5)に関し、『光ファイバ(28)による光
の取出位置が保護筒(30)で被覆されており、保護筒(30)
の光取入口(40)がレーザ出射装置(3)の対物面(24a)に接
触或いは近接している』事を特徴とする。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２６】これにより、対物面(24a)と光取入口(40)
との間に異物が入り込みにくくなり、たとえ周囲に金属
ヒュームが入り込んで来ても光を取り入れる光ファイバ
(28)の入射面(29)が汚れるというようなことがなく、安
定なレーザ出力検出が保証される事になる。
との間に異物が入り込みにくくなり、たとえ周囲に金属
ヒュームが入り込んで来ても光を取り入れる光ファイバ
(28)の入射面(29)が汚れるというようなことがなく、安
定なレーザ出力検出が保証される事になる。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２７】請求項１０は、請求項５〜９に記載のレー
ザ出力検出装置(5)に関し『光の取出位置がノズル(41)
で被覆されており、ノズル(41)内がパージガスでパージ
されている』事を特徴とする。
ザ出力検出装置(5)に関し『光の取出位置がノズル(41)
で被覆されており、ノズル(41)内がパージガスでパージ
されている』事を特徴とする。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２８】このようにすることで、レーザ光線(4)が
加工面に集光した時に、集光位置で発生し立ちのぼる金
属ヒュームがノズル(41)内に入り込む事を防止してい
る。即ち、金属ヒュームがノズル(41)内に入り込むと、
レーザ出力検出装置(5)に入ろうとする光を散乱させ
たり、反射部材(44)の反射面(35)や光ファイバ(28)の
入射面(29)に金属ヒュームが付着して曇らせる。従っ
て、パージによってこのような事がないようにして、光
の入射率の低下を防止し安定な検出を阻害するような事
がないようにする事が出来る。
加工面に集光した時に、集光位置で発生し立ちのぼる金
属ヒュームがノズル(41)内に入り込む事を防止してい
る。即ち、金属ヒュームがノズル(41)内に入り込むと、
レーザ出力検出装置(5)に入ろうとする光を散乱させ
たり、反射部材(44)の反射面(35)や光ファイバ(28)の
入射面(29)に金属ヒュームが付着して曇らせる。従っ
て、パージによってこのような事がないようにして、光
の入射率の低下を防止し安定な検出を阻害するような事
がないようにする事が出来る。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２９】請求項１１は、レーザ出力制御装置の出力
制御に関し、『請求項５〜１０のいずれかに記載のレー
ザ出力検出装置(5)と、前記レーザ出力検出装置(5)にて
算出されたレーザ光線(4)の出射エネルギに関する電気
信号を取り込んで実測出力値とし、これを基準出力値と
比較して前記実測出力値が基準出力値に合致するように
出力フィードバック制御を行うＣＰＵ(27)とで構成され
ている』事を特徴とする。これにより、出力制御が、表
示装置(5a)による目視チェックだけでなくフィードバッ
ク制御も可能となってレーザ加工の安定化が図られる。
制御に関し、『請求項５〜１０のいずれかに記載のレー
ザ出力検出装置(5)と、前記レーザ出力検出装置(5)にて
算出されたレーザ光線(4)の出射エネルギに関する電気
信号を取り込んで実測出力値とし、これを基準出力値と
比較して前記実測出力値が基準出力値に合致するように
出力フィードバック制御を行うＣＰＵ(27)とで構成され
ている』事を特徴とする。これにより、出力制御が、表
示装置(5a)による目視チェックだけでなくフィードバッ
ク制御も可能となってレーザ加工の安定化が図られる。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３０】請求項１２は、レーザ出力制御装置による
パターン認識技術を利用したレーザ制御で『レーザ出射
後に、ワークのレーザ加工跡をパターン認識して基準加
工跡と実測加工跡とを比較し、基準加工跡に実測加工跡
が一致するように加工フィードバック制御を行うパター
ン認識装置を備え、加工フィードバック制御が出力フィ
ードバック制御に優先して行われるように構成されてい
る』事を特徴とする。
パターン認識技術を利用したレーザ制御で『レーザ出射
後に、ワークのレーザ加工跡をパターン認識して基準加
工跡と実測加工跡とを比較し、基準加工跡に実測加工跡
が一致するように加工フィードバック制御を行うパター
ン認識装置を備え、加工フィードバック制御が出力フィ
ードバック制御に優先して行われるように構成されてい
る』事を特徴とする。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３１】これによれば、前述のように加工部位の状
態に拘わらず、出力フィードバック制御に優先してレー
ザ加工跡(2a)のパターンを認識し、これを基準にして出
力制御することで、より安定な加工精度を確保する事が
できる。
態に拘わらず、出力フィードバック制御に優先してレー
ザ加工跡(2a)のパターンを認識し、これを基準にして出
力制御することで、より安定な加工精度を確保する事が
できる。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４２】図１３は非収束部分(4b)実測値で、縦軸は
検出値、横軸はレーザ出射装置(3)の光軸からの距離(m
m)である。折れ線グラフの実線は検出電圧(Vp)の変化、
破線は検出熱量＝検出パワー（ジュール）の変化、一点
鎖線は検出パワーのピーク値(Wp)の変化を示す。いずれ
も光軸から離れるに従って検出値は低下している。本実
測値は光軸から１４.５〜１５.５ｍｍの間を測定しただ
けであるが、光軸に近づくにつれて検出値は次第に大き
くなっていくと推定される。
検出値、横軸はレーザ出射装置(3)の光軸からの距離(m
m)である。折れ線グラフの実線は検出電圧(Vp)の変化、
破線は検出熱量＝検出パワー（ジュール）の変化、一点
鎖線は検出パワーのピーク値(Wp)の変化を示す。いずれ
も光軸から離れるに従って検出値は低下している。本実
測値は光軸から１４.５〜１５.５ｍｍの間を測定しただ
けであるが、光軸に近づくにつれて検出値は次第に大き
くなっていくと推定される。
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４３】次に、本発明のレーザ出力検出方法に付い
て説明する。本法は、図３に示すように、レーザ出力装
置(3)から出射されたレーザ光線(4)の周縁部の外側（破
線と点々でその範囲を示しその領域を概念的に示す）で
該レーザ光線(4)の非収束部分(4b)の光の一部を取り出
す構成である。即ち、レーザ光線(4)の極く一部は非収
束状態となって収束部分(4a)の周囲にあるエネルギ帯を
もって存在する。この非収束部分(4b)も収束部分(4a)の
外縁部から離れるに従って次第にエネルギ強度が低下す
るものの、レーザ出射装置(3)から出射されたレーザ光
線(4)に対して或る関係を持つエネルギ帯として存在す
る。
て説明する。本法は、図３に示すように、レーザ出力装
置(3)から出射されたレーザ光線(4)の周縁部の外側（破
線と点々でその範囲を示しその領域を概念的に示す）で
該レーザ光線(4)の非収束部分(4b)の光の一部を取り出
す構成である。即ち、レーザ光線(4)の極く一部は非収
束状態となって収束部分(4a)の周囲にあるエネルギ帯を
もって存在する。この非収束部分(4b)も収束部分(4a)の
外縁部から離れるに従って次第にエネルギ強度が低下す
るものの、レーザ出射装置(3)から出射されたレーザ光
線(4)に対して或る関係を持つエネルギ帯として存在す
る。
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４４】 従って、この加工に供されない非収束部
分(4b)から光を取り出し、そして、取り出したレーザ光
線(4)を電気信号に変換し、予め分かっている倍率を掛
ける事でレーザ出射装置(3)から出射され、加工に使用
される収束部分(4a)の出射エネルギを出射の度にリアル
タイムで算出する事が出来る。
分(4b)から光を取り出し、そして、取り出したレーザ光
線(4)を電気信号に変換し、予め分かっている倍率を掛
ける事でレーザ出射装置(3)から出射され、加工に使用
される収束部分(4a)の出射エネルギを出射の度にリアル
タイムで算出する事が出来る。
【手続補正２８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】削除
【手続補正２９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４６】次に、前記方法を実施するレーザ出力検出
装置(5)の構造について説明する。基本的には本装置(5)
はレーザ出射装置(3)の出射部分(3a)に設けられ、出射
されたレーザ光線(4)の収束部分(4a)の極く一部、或い
は非収束部分(4b)の一部から光を取り出して計測するも
のであり、取り出し方としては前述のように、反射部
材(44)による取出方式、光ファイバ(28)による取出方
式などがあり、第１実施例は、反射部材(44)による取
出方式である。そして、レーザ出力検出装置(5)は及
びとも全て同じ構造のものを使用しているので、まず
レーザ出力検出装置(5)を説明し、続いてレーザ光線(4)
の取出方法に付いて述べる。
装置(5)の構造について説明する。基本的には本装置(5)
はレーザ出射装置(3)の出射部分(3a)に設けられ、出射
されたレーザ光線(4)の収束部分(4a)の極く一部、或い
は非収束部分(4b)の一部から光を取り出して計測するも
のであり、取り出し方としては前述のように、反射部
材(44)による取出方式、光ファイバ(28)による取出方
式などがあり、第１実施例は、反射部材(44)による取
出方式である。そして、レーザ出力検出装置(5)は及
びとも全て同じ構造のものを使用しているので、まず
レーザ出力検出装置(5)を説明し、続いてレーザ光線(4)
の取出方法に付いて述べる。
【手続補正３０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】削除
【手続補正３１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５０】次に、 反射部材(44)を利用した場合の第
１例を、図３、４に従って説明する。この場合は、光軸
に直角にレーザ出力検出装置(5)がサポート(39)にてレ
ーザ出射装置(3)に固定されており、レーザ光線(4)を介
してその反対側に反射部材(44)が配設された例である。
反射部材(44)としては、その先端がレーザ光線(1)の
光軸に対して或る角度（一般的には４３゜）に切落され
た鏡面の反射面(35)を有する棒状材、先端に或る角度
（一般的には４３゜）にて光を反射するプリズム(44a)
が接着されている棒状材、先端に或る角度（一般的に
は４３゜）にて接着されたミラー(44b)を有する棒状材
などがある。ここでは、の棒状材をその代表例とす
る。
１例を、図３、４に従って説明する。この場合は、光軸
に直角にレーザ出力検出装置(5)がサポート(39)にてレ
ーザ出射装置(3)に固定されており、レーザ光線(4)を介
してその反対側に反射部材(44)が配設された例である。
反射部材(44)としては、その先端がレーザ光線(1)の
光軸に対して或る角度（一般的には４３゜）に切落され
た鏡面の反射面(35)を有する棒状材、先端に或る角度
（一般的には４３゜）にて光を反射するプリズム(44a)
が接着されている棒状材、先端に或る角度（一般的に
は４３゜）にて接着されたミラー(44b)を有する棒状材
などがある。ここでは、の棒状材をその代表例とす
る。
【手続補正３２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５１】反射部材(44)は、反射光軸と変換装置(35)
の受光面の光軸とが一致するようにして、移動可能とな
るようにスライド機構部(9)に取り付けられている。
の受光面の光軸とが一致するようにして、移動可能とな
るようにスライド機構部(9)に取り付けられている。
【手続補正３３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５７】図５、６は反射部材(44)の第２例の場合
で、レーザ出射装置(4)に取着されたホルダ(50)に回転
軸(51)が螺着されており、この回転軸(51)に軸受(52)を
介してミラーホルダ(45)が回転自在に取り付けられてお
り、そのレーザ光線(4)側の面に光取入口(40)の光軸に
一致するように反射部材(44)が装着されている。そし
て、ホルダ(52)に穿設された位置決め孔(53a)とミラー
ホルダ(45)に穿設されている通孔(53b)とを合致させて
位置決めピン(53)を差し込むことで、光取入口(40)の光
軸と反射部材(44)の反射光とが一致して固定されるよう
になっている。
で、レーザ出射装置(4)に取着されたホルダ(50)に回転
軸(51)が螺着されており、この回転軸(51)に軸受(52)を
介してミラーホルダ(45)が回転自在に取り付けられてお
り、そのレーザ光線(4)側の面に光取入口(40)の光軸に
一致するように反射部材(44)が装着されている。そし
て、ホルダ(52)に穿設された位置決め孔(53a)とミラー
ホルダ(45)に穿設されている通孔(53b)とを合致させて
位置決めピン(53)を差し込むことで、光取入口(40)の光
軸と反射部材(44)の反射光とが一致して固定されるよう
になっている。
【手続補正３４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６１】図７は反射部材(44)の第３例の場合で、ホ
ルダ(39)に取り付けられたレーザ出力検出装置(5)の光
取入口(40)の光軸に一致するように、反射部材(44)が一
体或いは別体で反射部材(44)が装着されている例であ
る。この場合の深度調整は、ホルダ(39)とレーザ出射装
置(3)との間に取り付けられているスペーサ(39a)の厚さ
を変える事で行われる。勿論、第１実施例のようにハン
ドル(47)でホルダ(39)を移動可能にしてもよい。
ルダ(39)に取り付けられたレーザ出力検出装置(5)の光
取入口(40)の光軸に一致するように、反射部材(44)が一
体或いは別体で反射部材(44)が装着されている例であ
る。この場合の深度調整は、ホルダ(39)とレーザ出射装
置(3)との間に取り付けられているスペーサ(39a)の厚さ
を変える事で行われる。勿論、第１実施例のようにハン
ドル(47)でホルダ(39)を移動可能にしてもよい。
【手続補正３５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６４】図８は光ファイバ(28)を使用した例で、カ
バー(38)及びノズル(41)に挿通された保護筒(30)に光フ
ァイバ(28)が挿通され、その入射面(29)がレーザ出射装
置(3)の対物側に向いており、前述同様レーザ光線(4)の
極く一部、或いは非収束部分(4b)の光の一部が光ファイ
バ(28)を通って変換素子(36a)に伝送されるようになっ
ている。伝送された光は変換素子(36a)にて電気信号に
変えて出力され、前述のように検出回路(33)にて演算さ
れ、表示装置(5a)にて出射されたレーザ光線(4)のエネ
ルギ強さとして表示される。
バー(38)及びノズル(41)に挿通された保護筒(30)に光フ
ァイバ(28)が挿通され、その入射面(29)がレーザ出射装
置(3)の対物側に向いており、前述同様レーザ光線(4)の
極く一部、或いは非収束部分(4b)の光の一部が光ファイ
バ(28)を通って変換素子(36a)に伝送されるようになっ
ている。伝送された光は変換素子(36a)にて電気信号に
変えて出力され、前述のように検出回路(33)にて演算さ
れ、表示装置(5a)にて出射されたレーザ光線(4)のエネ
ルギ強さとして表示される。
【手続補正３６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６７】図９〜１４は表示装置(5a)による表示画面
の例である。図９はランプ電圧５００Ｖでレーザ光線
(4)を出射した場合に、出射毎に本装置(5)で計測し、表
示装置(5a)にグラフ表示させたものである。縦軸に電
圧、横軸に時間を取り、約５×１０-2秒毎に射出され、
最大値は３.４２ボルトであった。ピーク値を比較して
みるとほぼ全てのショットのピーク値はほぼ同じ高さに
あってほぼ一定しており、再現性良く検出されている事
が分かる。
の例である。図９はランプ電圧５００Ｖでレーザ光線
(4)を出射した場合に、出射毎に本装置(5)で計測し、表
示装置(5a)にグラフ表示させたものである。縦軸に電
圧、横軸に時間を取り、約５×１０-2秒毎に射出され、
最大値は３.４２ボルトであった。ピーク値を比較して
みるとほぼ全てのショットのピーク値はほぼ同じ高さに
あってほぼ一定しており、再現性良く検出されている事
が分かる。
【手続補正３７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６８】図１０は図９の１つの波形を拡大したもの
で、その面積を計算することで１ショットのレーザ光線
(4)のエネルギが計算出来る。計算はどのショットでも
選択すれば可能である。この場合、平均熱量(Pj)（単位
＝ジュール）は、０.４８ジュール、ピークパワー(Wp)
は１.３９kＷであった。
で、その面積を計算することで１ショットのレーザ光線
(4)のエネルギが計算出来る。計算はどのショットでも
選択すれば可能である。この場合、平均熱量(Pj)（単位
＝ジュール）は、０.４８ジュール、ピークパワー(Wp)
は１.３９kＷであった。
【手続補正３８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６９】図１１はランプ電圧７００Ｖでレーザ光線
(4)を出射毎に本装置(5)で計測し、表示装置(5a)にグラ
フ表示させたもので、最大値５.８０ボルトであった。
この場合は図９の場合より、より再現性良く検出されて
いる。
(4)を出射毎に本装置(5)で計測し、表示装置(5a)にグラ
フ表示させたもので、最大値５.８０ボルトであった。
この場合は図９の場合より、より再現性良く検出されて
いる。
【手続補正３９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００７０】図１２は図１１の１つの波形を拡大したも
ので、この場合平均熱量（単位＝ジュール）は、１７.
７９ジュール、ピークパワーは５.１４kＷであった。
ので、この場合平均熱量（単位＝ジュール）は、１７.
７９ジュール、ピークパワーは５.１４kＷであった。
【手続補正４０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００７１】図１４は、本レーザ加工装置(A)のモニタ
(M)と、本発明にかかるレーザ出力検出装置(5)との検出
結果の比較グラフで、２０ショットを比較したものであ
る。両者はほとんど同じ傾向を示しており、誤差は２％
程度で本発明にかかるレーザ出力検出装置(5)は十分使
用に耐える事が分かる。
(M)と、本発明にかかるレーザ出力検出装置(5)との検出
結果の比較グラフで、２０ショットを比較したものであ
る。両者はほとんど同じ傾向を示しており、誤差は２％
程度で本発明にかかるレーザ出力検出装置(5)は十分使
用に耐える事が分かる。
【手続補正４１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００７５】
【発明の効果】本発明方法は、レーザ出射装置から出射
されたレーザ光線の収束部分或いは該収束部分の周縁部
の外側の非収束部分に、反射部材を可動的に差し入れて
該光線の一部を反射させて取り出し、取り出された光信
号を電気信号に変換してレーザ出射装置から出射された
レーザ光線の出射エネルギを算出するので、出射された
レーザ光線のエネルギを出射毎にリアルタイムで実測す
る事が出来る。検出エネルギの表示は表示装置によって
行われ、目視により確認する事が出来、作業者にとって
非常に簡便に出射エネルギ管理が出来る事になる。ま
た、周縁部或いは非収束部分からの取り出しを行うよう
にすれば、エネルギロスを防止する事が出来る。また、
光の取り出しのための反射部材や光ファイバを移動させ
る事が出来るので、光の取り出しが自由であり、最適位
置に反射部材や光ファイバを設定する事が出来るように
なる。
されたレーザ光線の収束部分或いは該収束部分の周縁部
の外側の非収束部分に、反射部材を可動的に差し入れて
該光線の一部を反射させて取り出し、取り出された光信
号を電気信号に変換してレーザ出射装置から出射された
レーザ光線の出射エネルギを算出するので、出射された
レーザ光線のエネルギを出射毎にリアルタイムで実測す
る事が出来る。検出エネルギの表示は表示装置によって
行われ、目視により確認する事が出来、作業者にとって
非常に簡便に出射エネルギ管理が出来る事になる。ま
た、周縁部或いは非収束部分からの取り出しを行うよう
にすれば、エネルギロスを防止する事が出来る。また、
光の取り出しのための反射部材や光ファイバを移動させ
る事が出来るので、光の取り出しが自由であり、最適位
置に反射部材や光ファイバを設定する事が出来るように
なる。
【手続補正４２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置全体のブロック回路構成図
【図２】本発明にかかるレーザ出射装置周辺の拡大正面
図
図
【図３】本発明にかかるレーザ出射装置の第１実施例の
一部切欠側面図
一部切欠側面図
【図４】図３の底面図
【図５】本発明にかかるレーザ出射装置の第１実施例の
他の例の一部切欠側面図
他の例の一部切欠側面図
【図６】図５の底面図
【図７】本発明にかかるレーザ出射装置の第１実施例の
更に他の例の一部切欠側面図
更に他の例の一部切欠側面図
【図８】本発明にかかるレーザ出射装置の第２実施例の
一部切欠側面図
一部切欠側面図
【図９】本発明におけるレーザの連続ショットの表示画
面図
面図
【図１０】図９における１ショットの拡大表示画面図
【図１１】本発明におけるレーザの他の連続ショットの
表示画面図
表示画面図
【図１２】図１１における１ショットの拡大表示画面図
【図１３】本発明におけるレーザ光線の光軸からの距離
と検出値との相関関係を示す表示画面図
と検出値との相関関係を示す表示画面図
【図１４】本発明装置によるレーザ光線の検出値とモニ
タの検出値との比較関係を示す表示画面図
タの検出値との比較関係を示す表示画面図
【図１５】本発明において、パターン認識により原点か
らの加工位置迄のＸ−Ｙ座標距離を演算する場合の表示
画面図
らの加工位置迄のＸ−Ｙ座標距離を演算する場合の表示
画面図
【図１６】本発明におけるレーザ光線の１ショットによ
る加工跡のパターン認識表示画面図
る加工跡のパターン認識表示画面図
【図１７】本発明におけるレーザ光線の連続ショットに
よるビーム溶接加工跡のパターン認識表示画面図
よるビーム溶接加工跡のパターン認識表示画面図
【手続補正４３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】
【手続補正４４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４】
【手続補正４５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図５】
【手続補正４６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正内容】
【図６】
【手続補正４７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正内容】
【図７】
【手続補正４８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正内容】
【図８】
【手続補正４９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正内容】
【図９】
【手続補正５０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１０】
【手続補正５１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１１】
【手続補正５２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１２】
【手続補正５３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１３】
【手続補正５４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１４】
【手続補正５５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１５】
【手続補正５６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１６】
【手続補正５７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１７】
【手続補正５８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１８
【補正方法】削除
Claims (17)
- 【請求項１】 レーザ出射装置から出射されたレーザ光
線の一部を取り出し、電気信号に変換してレーザ出射装
置から出射されたレーザ光線の出射エネルギを算出する
事を特徴とするレーザ出力検出方法。 - 【請求項２】 レーザ出射装置から出射されたレーザ光
線の周縁部の外側で該レーザ光線の非収束部分の光の全
部或いは一部を取り出し、電気信号に変換してレーザ出
射装置から出射されたレーザ光線の出射エネルギを算出
する事を特徴とするレーザ出力検出方法。 - 【請求項３】 レーザ光線の取出方法が、レーザ出力検
出装置の光取入口をレーザ光線内の収束部分、或いはレ
ーザ光線の周縁部の外側で該レーザ光線の非収束部分内
に直接位置させる事によってレーザ光線の一部、或いは
非収束部分の光をレーザ出力検出装置に取り込む事を特
徴とする請求項１又は２に記載のレーザ出力検出方法。 - 【請求項４】 レーザ光線の取出方法が、レーザ光線内
の収束部分、或いはレーザ光線の周縁部の外側で該レー
ザ光線の非収束部分内に反射部材を差し入れて該光の一
部を反射させ、この反射光をレーザ出力検出装置に取り
込むようにした事を特徴とする請求項１又は２に記載の
レーザ出力検出方法。 - 【請求項５】 レーザ光線の取出方法が、レーザ光線内
の収束部分、或いはレーザ光線の周縁部の外側で該レー
ザ光線の非収束部分内に光ファイバを差し入れて該光の
一部を取り出し、この取り出した光をレーザ出力検出装
置に取り込むようにした事を特徴とする請求項１又は２
に記載のレーザ出力検出方法。 - 【請求項６】 レーザ光線の取出位置を自在に変更する
事が出来るようになっている事を特徴とする請求項１〜
５のいずれかに記載のレーザ出力検出方法。 - 【請求項７】 レーザ出力検出装置にて算出したレーザ
光線の実測出射エネルギに関する電気信号をＣＰＵにフ
ィードバックして基準出力値と比較して前記出力値が基
準出力値に合致するようにレーザ発生装置の出力制御を
行う事を特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のレ
ーザ出力制御方法。 - 【請求項８】 レーザ出射後に、ワークのレーザ加工跡
をパターン認識して基準加工跡と実測加工跡とを比較
し、基準加工跡に実測加工跡が一致するようにフィード
バック制御を行う事を特徴とする請求項１〜７のいずれ
かに記載のレーザ出力制御方法。 - 【請求項９】 レーザ出射装置の出射部分に設けられ、
出射されたレーザ光線の一部、或いはレーザ光線の周縁
部の外側で該レーザ光線の非収束部分の光を取り込む光
取入口を有し、取り込んだ光を電気信号に変換する変換
装置と、変換装置の出力電気信号を演算して出射された
レーザ光線の出射エネルギを算出する検出回路とで構成
された事を特徴とするレーザ出力検出装置。 - 【請求項１０】レーザ出射装置の出射部分に設けられ、
出射されたレーザ光線の一部、或いはレーザ光線の周縁
部の外側で該レーザ光線の非収束部分の光を反射させる
反射部材と、反射部材の反射光を取り込んで電気信号に
変換する変換装置と、変換装置の出力電気信号を演算し
て出射されたレーザ光線の出射エネルギを算出する検出
回路とで構成された事を特徴とするレーザ出力検出装
置。 - 【請求項１１】レーザ出射装置の出射部分に設けられ、
出射されたレーザ光線の一部、或いはレーザ光線の周縁
部の外側で該レーザ光線の非収束部分の光を伝送する光
ファイバと、光ファイバにて伝送された光を取り込んで
電気信号に変換する変換装置と、変換装置の出力電気信
号を演算して出射されたレーザ光線の出射エネルギを算
出する検出回路とで構成された事を特徴とするレーザ出
力検出装置。 - 【請求項１２】請求項９〜１１のいずれかに記載のレー
ザ出力検出装置と、前記レーザ出力検出装置にて算出し
たレーザ光線の実測出射エネルギに関する電気信号を取
り込んで基準出力値と比較して前記出力値が基準出力値
に合致するように出力フィードバック制御を行うＣＰＵ
とで構成されている事を特徴とするレーザ出力制御装
置。 - 【請求項１３】請求項９〜１１のいずれかに記載のレー
ザ出力検出装置と、レーザ出射後に、ワークのレーザ加
工跡をパターン認識して基準加工跡と実測加工跡とを比
較し、基準加工跡に実測加工跡が一致するようにフィー
ドバック制御を行うパターン認識装置とで構成されてい
る事を特徴とするレーザ出力制御装置。 - 【請求項１４】反射部材又は光ファイバが加熱されてい
る事を特徴とする請求項９〜１３に記載のレーザ出力検
出装置。 - 【請求項１５】光の取出位置が可変となっている事を特
徴とする請求項９〜１４に記載のレーザ出力検出装置。 - 【請求項１６】光の取出位置がノズルで被覆されてお
り、ノズル内がパージガスでパージされている事を特徴
とする請求項９〜１５に記載のレーザ出力検出装置。 - 【請求項１７】光の取出位置が保護筒で被覆されてお
り、保護筒の光取入口がレーザ出射装置の対物面に接触
或いは近接している事を特徴とする請求項９〜１６に記
載のレーザ出力検出装置。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP10126813A JP3007875B2 (ja) | 1998-04-20 | 1998-04-20 | レーザ出力検出方法とその装置並びに該方法を利用したレーザ出力制御方法とその装置 |
| EP99303012A EP0952437A3 (en) | 1998-04-20 | 1999-04-19 | Laser output detector |
| US09/294,009 US6169758B1 (en) | 1998-04-20 | 1999-04-19 | Laser output detector |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10126813A JP3007875B2 (ja) | 1998-04-20 | 1998-04-20 | レーザ出力検出方法とその装置並びに該方法を利用したレーザ出力制御方法とその装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11307841A true JPH11307841A (ja) | 1999-11-05 |
| JP3007875B2 JP3007875B2 (ja) | 2000-02-07 |
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|---|---|---|---|
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1998
- 1998-04-20 JP JP10126813A patent/JP3007875B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1999
- 1999-04-19 US US09/294,009 patent/US6169758B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-04-19 EP EP99303012A patent/EP0952437A3/en not_active Withdrawn
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