JPS59163091A - レ−ザ加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、レーザビームにより溶接、切断等の加工を行
なう際のレーザ加工方法に関する。

近年、レーザビームを照射して加工を行なうレーザ加工
は、筒い精度で被加工物に対して溶接、切断等の加工を
行なうことができるため、多用されている。このような
レーザ加工において、例えば溶接を行なう場合には、第
１図に示すようにレーザ加工ヘッド２を抜加工物３の開
先線近傍にセットした後、微小な・ぐワーで短いパルス
状のレーザビーム１を被加工物３に照射する。この照射
によシ、被照射部に形成される閃光４およびビーム照射
痕跡５寺からビーム位置と開先線の相対位置関係を確認
し、目視で両者が一致する様にレーザ加工ヘッド２また
は被加工物３の位置を調整する。そして、実際にレーザ
溶接を被加工物３に対して行なうことになるＯ ところで、上記のようなレーザビーム１の位置は、被加
工物３の溶接線（開先線）全線に渡り正確にする必要が
ある。通常のレーザ溶接の場合、被加工物３の部材およ
び開先加工精度が高く、溶接時の熱変形も少ないため、
第２図（ａ）。

（ｂ）に示すように溶接線６上の数点で狙い位置合せ用
の箇所７を設けて、レーザビーム１の位置合せを行なっ
ている。なお、第２図において、同図（ａ）は平板突合
せ継手の溶接、また同図（ｂ）は円周突合せ継手の溶接
の場合である。

しかしながら、従来の方法では、レーザビームｌと開先
線（溶接線６）の位置合せが完了するまで、多数回のビ
ーム照射および作業者の目視による位置確認等を行なう
必要がある。このため、位置合せに要する労力、時間が
多大となシ、しかも位置合せ精度は作業者の熟練度に１
応じてばらつくなど不安定である。また、位置合せのた
めのビーム照射によシ、被加工物３が損傷を受けるなど
の欠点もあった。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的
は、レーザビームの焦点と被加工物の開先線との位置合
せを簡単で高、い精、度をもって行なうことにより、安
定で確実なレーザ加工を実現できるレーデ加工方法を提
供することにあるＯ　　。

以下図面を参照して本発明の一実施例について説明する
。第３図は本発明に係る構成を示すものである。図中、
８は撮像装置で、例えばレーザ加工ヘッド２との位置関
係が不変であるように固定されている。この撮像装置８
は、レーザビーム１と被加工物３の開先線６との位置関
係を撮像し、その結果Ａ゛を画像処理装置９に出力する
。画像処理装置９は、撮像装置８からの映像を解析し、
開先＃！６の位置を求め、さらにレーザビーム１の焦点
位置Ｆと開先線６との位置ずれ量を求め、その結果に基
づく指令信号Ｂをレーデ加工ヘッド制御装置（以下単に
制御装置と称する）１０に与、える。制御装置１０は、
指令信号１０に基づいてレーザ力ロエヘッド２を適正位
置まで移動するための駆動信号Ｃを出力する。また、ｌ
ノはモニタ用テレビで、撮像装置８の撮像結果Ａをモニ
タする。なお、撮像装置８の映像のコントラストを高め
るため、投光このような構成において、その動作を説明
する。まず、被加工物３の開先線（溶接線）６の近傍に
レーデ加工ヘッド２からレーデビームｌを照射させる。

撮像装置８Ｆｉ、上記のようにレーザビーム１と開先線
６との位置関係を撮像し、撮像結果Ａを画像処理装置９
へ出力する。この場合、撮像装置８は、予めレーザビー
ムの焦点位置Ｆに応じて位置が固定され、開先線６を撮
像することになる。なお、撮像装置としては、ビ”シコ
ン、ＣＣＤカメラ等の固体カメラ、イメージセンサ等で
分解能が適正であればよい０画像処理装置９は、第４図
に示すように適当な１本の水平走査線の映像信号１３を
所定の電圧レベルＥ。でスライスし、開先線６に相当す
る勝〈映像信号電圧の低下する個所を判別し、走査線中
心線１４と該個所との時間差Δ・Ｔを求める。一方、予
めレーザビームｌの焦点位置Ｆが走査線中／６＃１４上
になる様に、撮像装置８の固定位置を調節しておくこと
によシ、ΔＴはビーム焦点Ｆと開先線６との距離（位置
ずれ量）を示すことになる。したがって、ΔＴを映像倍
率で除算することによシ、ビーム焦点下と開先線６の両
者が一致するようにするためのレーザ加工ヘッド２の移
動量が判明する。即ち、画像処理装置９は、その移動量
に応じた指令信号Ｂを制御装置１０に出力する。なお、
ここでレーザビーム焦点位置は必ず・しも走査線中心線
にセットしなくてもよく、走査線上のどこにあるかが判
ればどこでもよい。

制御装置１０は、画像処理装置９がらの指令信号Ｂに基
づいて、レーザ加工ヘッド２と開先線６との位置合せ制
御を行なう。この場合、以下のような制御方式がある。

第１に、レーザ加工（溶接）を行ないながら、上記のよ
うな手段でレーデ加工ヘッド２を逐次適正位置に修正移
動させるオンライン方式でちる。第２に、レーデ加工を
行なう以前に、予め上記のような手段で開先線６上の数
個所におけるビーム焦点Ｆと開先線６の距離を求め、そ
の情報に基づいて実際のレーデ加工の際にレーデ加工ヘ
ッド２の位置を適正位置に制御するティーチング方式で
ある。この第２の方式の場合には、制御装置１θにメモ
リおよび補間のための簡単な演算機能を設ける必要があ
る・ 次に、本発明を板厚１ｍｍの炭素鋼板の突合せ溶接に適
用した例を以下に示す。開先は機械仕上げによる丁開先
とし、密着させて突合せた。

溶接長は３００ｍ１ｎ、　レーザｔｊワー１．０ｋＷ、
溶接速度は２　ｍ　／　ｍｉｎである。撮像装置として
は、ＣＯＤカメラにズームレンズを装着したものを用い
た。またレーザ加工ヘッドは、ステッピングモータとホ
ールネジで駆動する方式とした。溶接前に、溶接線の始
終端近傍の２ケ所について開先線位置を検出し、ティー
チングしておき、実際の溶接時にレーザビーム焦点位置
が先に読み込んだ開先線位置と一致する様にレーザ加工
ヘッドを制御する方法を採用した。ティーチングの所要
時間は約４秒であり、溶接部は良好で狙い位置外れに起
因する融合不良は見られなかった。

以上詳述したように本発明によれば、レーザ加工におい
て、レーザビーム焦点と被加工物の開先線との相対位置
関係を求め、両者が一致するようにレーザ加工ヘッドま
たは被加工物を補正移動して位置調整を自動的に行なう
ことができる。したがって、短時間でｓｉ巣にレーザビ
ーム焦点の位置合せを高い精度で行なうことができる。

これにより、被加工物に対するレーザ加工を確実にしか
も安定に行なうことができる。

また、位置合せ用の微小パルスビームを被加工物に照射
することは不必要であるため、被加工物に損傷を与える
などの不都合を確実に防止できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のレーザ加工方法を説明するための構成図
、第２図は従来のレーザビーム焦点の位置合せ方法を具
体的に説明するだめの図、第３図は本発明の一実施例に
係るレーザ加工方法を説明するための構成図、第４図は
第３図の画像処理装置の動作を説明するための図である
。 ２・・・レーザ加工へ、ド、３・・・被加工物、８・・
・撮像装置、９・・・画像処理装置、１０・・・レーザ
加工ヘッド制御装置、１１・・・モニタ用テレビ。 第１図 第２図 （ａ）　　　　　　　　　（ｂ） 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レーザ加工ヘッドからレーザビームを被加工物の開先線
   近傍に照射する工程と、上記レーザビームの焦点および
   上記開先線との相対位置を撮像装置で観察しその観察結
   果に基づいて画像処理手段によ請求める工程と、上記画
   像処理手段によ請求められた相対位置に基づいて上記レ
   ーザビームの焦点および上記開先線の両者が一致するよ
   うに上記レーザ加工ヘッドおよび上記抜力ロエ物の位置
   関係を調整する工程とからなることを特徴とするレーデ
   加工方法。