JPS629231A

JPS629231A - レ−ザ出力判定装置

Info

Publication number: JPS629231A
Application number: JP60148050A
Authority: JP
Inventors: Iwao Maruyama; 丸山　磐男; Hiroo Ebisawa; 海老沢　宏夫; Masao Fukuda; 雅夫福田; Shigeo Miyamoto; 茂雄宮本
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1985-07-05
Filing date: 1985-07-05
Publication date: 1987-01-17

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】本発明はレーザ出力判定装置に関し、一層詳細には、レ
ーザ加工機におけるレーザ出力が正常であるか否かを簡
便に判定することが可能なレーザ出力判定装置に関する
。

近年、レーザ技術の向上に伴って様々なレーザ加工機が
実用化されており、レーザ加工機を用いた生産設備を自
動制御することによって生産性の向上および製品のコス
トダウン等が図られている。

この−例としては、産業用ロボットと一体化されたレー
ザ装置のレーザヘッドを前記ロボットの駆動によって自
在に移動させながらレーザビームをワークに照射するこ
とによりその照射部分を蒸発させてワークに溝を形成す
るというレーザ加工機がある。このようなレーザ加工機
の場合、ロボットのアーム先端部の軌跡の中、直線部の
動きが速く曲線部の動きが遅いのが一般的である。この
ため、前記レーザ加工機のレーザ出力が一定である場合
、ワークに形成される溝は直線部で浅く曲線部で深いも
のとなる。

そこで、前記溝を一定の深さで形成するには、ロボット
の動きを制御するコントローラの信号に伴ってレーザ装
置の出力を切り換えるよう構成して、レーザ出力を直線
部で高くし、一方、曲線部で低くしなければならない、
そして、実際の加工作業においては、高低二種のレーザ
出力を有するレーザビームが正常に出力されるかどうか
を加工作業前に判定して、異常があればレーザ装置の調
整をすることが好ましい６例えば、レーザ出力が正常で
はなく、出力自体が低下する原因として、励起ランプ劣
化、反射鏡の劣化を含む発振器出力の低下、光フアイバ
入口部分での光軸のずれ、光ファイバの損傷等を掲げる
ことが出来る。従って、レーザ出力の判定結果が出力不
足となった場合は、原因を追求すると共に出力の増大化
を図る必要がある。

ところが、従来技術によれば、レーザ出力の判定を行う
ために、レーザビームを熱量計等からなる測定装置の所
定の検出位置に照射し、作業者がその測定装置の表示を
読み取ることによって行われるのが一般的であり、この
た−め、作業者は高出力のレーザビームに接近してその
測定作業を行わなければならない。これは作業者の安全
確保上好ましくない。また、前記のように、作業者は測
定装置の表示の読み取りによって自らレーザ出力の判定
を行わなければならないために、速やかな判定が困難と
なる。特に、レーザビーム出力の測定に際してはレーザ
ビームによるワークへの加工作業を中断しなければなら
ず、一定時間経過毎にレーザ出力のチェックを行う場合
には、加工作業中断の延べ時間が長時間に亘るため、生
産性の向上を図ることが出来ないという不都合が指摘さ
れている。

そこで、本発明者は鋭意考究並びに工夫を重ねた結果、
レーザ加工機のレーザ出力をレーザ出力検知手段を介し
て電気信号に変換し、この電気信号を判別手段に導入し
てレーザ出力が正常であるか否かを判別すると共に、前
記判別手段の出力側に表示手段を設けることによって判
別結果を表示するよう構成すれば、レーザ出力の判定が
容易となり、作業者の安全性を十分に確保することが可
能であり、しかも、レーザビームの出力判定が短時間で
且つ確実に行われるため生産性の向上に大きく貢献出来
、前記の種々の不都合が一掃されることが判明した。

従って、本発明の目的は、レーザ加工機のレーザ出力が
正常であるか否かを簡便に且つ確実に判定することが可
能な、しかも、レーザ加工機による生産能率を一層向上
させることが出来るレーザ出力判定装置を提供するにあ
る。

前記の目的を達成するために、本発明はレーザビームが
照射されることによってレーザ出力に対応したレーザ出
力検知信号を発生するレーザパワー検知手段と、前記レ
ーザ出力検知信号を受けてそのレーザ出力検知信号と予
め設定している基準信号とを比較して判別信号を出力す
る判別手段とから構成されることを特徴とする。

次に、本発明に係るレーザ出力判定装置について好適な
実施例を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説
明する。

ここで、第１図にレーザ加工機を構成するレーザ装置を
示す。

図において、参照符号１０はレーザ装置を示し、このレ
ーザ装置１０は図示しないロボットに組み込まれてレー
ザ加工機を構成する。前記レーザ装置１０はレーザビー
ムを発生するレーザ発振器１２と、前記レーザ発振器１
２からのレーザビームを伝達するファイバケーブル１４
と、このファイバケーブル１４によって伝達されたレー
ザビームを集束してワークに照射するためのレーザヘッ
ド１６とからなる。すなわち、前記レーザヘッド１６は
図示しないロボットのアーム先端に装着され、ワークに
対して所定間隔離間しながら移動する。この場合、前記
ロボットの動作を制御するコントローラからの信号によ
ってレーザ発振器１２のレーザビームの出力を切り換え
るよう構成するものであり、次にそのレーザ発振器１２
について説明する。

レーザ発振器１２において、レーザロッド１８は励起光
源であるポンピング装置２０と共に図示しない楕円筒形
゛の反射鏡内においてその焦点軸上に配置されており、
前記レーザロッド１８の両端面に夫々対向じて共振用の
ミラー２２．２４が配設されている。前記ミラー２２と
レーザロッド１８との間には機械的動作によって開閉す
るシャッター２６が配設され、レーザロッド１８と出力
側のミラー２４との間にはＱスイッチ２８が配設される
。

さらに、前記ミラー２４とファイバケーブル１４との間
にはミラー２４を透過したレーザビームを集光してファ
イバケーブル１４に導入するための集光レンズ３０が設
けられる。なお、前記シャッター２６はレーザ発振器１
２からレーザビームを出力する場合には開いた状態とし
ておく。

このようなレーザ発振器１２において、Ｑスイッチ２８
のスイッチングを断続的に行えば、レーザ発振器１２か
らの出力はパルス状となり、すなわち、レーザ発振器１
２がパルス発振方式となる。

一方、Ｑスイッチ２８を開状態としてミラー２２．２４
間で増幅されたレーザビームを連続的にミラー２４を透
過させて出力すれば、レーザ発振器１２は連続発振方式
となる。すなわち、レーザヘッド１６を移動させるロボ
ットのコントローラから得られる信号を利用して、レー
ザヘッド１６が直線的に移動しようとする際にはレーザ
発振器１２を連続発振方式とし、レーザヘッド１６が曲
線的に移動しようとする際にはＱスイッチ２８の断続的
スイッチングを行ってレーザ発振器１２をパルス発振方
式とするよう構成しておく。このことにより、レーザヘ
ッド１６の移動速度の速い直線部においてはレーザ出力
は高くなり、一方、移動速度の遅い曲線部においてはそ
れに対応してレーザ出力が低くなるため、ワークに一定
深さの溝を形成することが可能となる。

そこで、前記連続発振方式およびパルス発振方式のレー
ザ出力が適切な値であるか否かを判定するためのレーザ
出力判定装置を次に説明する。

前記レーザ出力判定装置は、レーザパワー検知手段３２
と、判別手段３４と、表示手段３６とから構成される（
第２図参照）。

前記レーザパワー検知手段３２はレーザヘッド１６から
照射されるレーザビームの出力を検知するためのもので
あり、公知の熱量計を用いて構成することが出来る。こ
の場合、レーザパワー検知手段３２を前記レーザビーム
の照射可能な範囲内に設置する。また、レーザパワー検
知手段３２は、第２図に示すように、レーザビームを受
けてそのレーザビームのパワーに応じた出力を発生する
センサ３８と、前記出力を表示する出力計４０とからな
り、レーザパワー検知手段３２の出力側は判別手段３４
の入力側に接続する。なお、レーザパワー検知手段３２
からの出力をレーザ出力検知信号と称して以下の説明に
用いる。

判別手段３４の入力端子側には前記レーザパワー検知手
段３２からのレーザ出力検知信号を増幅するための増幅
器４２が設けられる。前記増幅器４２の出力側には第１
のコンパレータ４４、第２のコンパレータ４５、第３の
コンパレータ４６および第４のコンパレータ４７を並列
に接続する。

そこで、第１コンパレータ４４の基準電圧をＡボルトと
し、以下同様に、第２コンパレータ４５、第３コンパレ
ータ４６、第４コンパレータ４７の個々の基準電圧をＢ
ボルト、Ｃボルト、Ｄボルトとする。この場合、Ａ＞Ｂ
＞Ｃ＞Ｄ　（ボルト）としておき、ＡとＢおよびＣとＤ
の値の差を比較的小さく選択しておく。すなわち、後述
する判定過程において、連続発振方式の際のレーザ出力
検知信号がＡボルト未満でＢボルト以上であればレーザ
出力が正常であり、パルス発振方式の際のレーザ出力検
知信号がＣボルト未満でＤボルト以上であればそのレー
ザ出力が正常であるとするようにＡ乃至りの値を設定す
る。

なお、本実施例においては、増幅器４２の出力およびコ
ンパレータ４４乃至４７の設定電圧を測定するための電
圧検知手段５２を判別手段３４に組み込む。前記電圧検
知手段５２は増幅器４２の出力側およびコンパレータ４
４乃至４７の基準電圧設定側に接続された端子群を含む
ダイヤル形のスイッチ５４と、前記スイッチ５４に接続
されたデジタル表示方式の電圧計５６とからなり、前記
電圧計５６にはその作動用電圧（＋Ｖ２　）が印加され
ている。すなわち、このような電圧検知手段５２を設け
ることによって増幅器４２の増幅度およびコンパレータ
４４乃至４７の設定電圧の調整および確認が容易に出来
るため、判別手段３４を好適に構成することが可能とな
っている。

第１コンパレータ４４の出力側には第１のリレー５８が
接続され、同様にして、第２コンパレータ４５、第３コ
ンパレータ４６、第４コンパレータ４７の夫々の出力側
には第２のリレー５９、第３のリレー６０、第４のリレ
ー６１が接続される。この場合、リレー５８乃至６１に
接続された共通端子６６には一定電圧（＋Ｖ３　）が印
加される。すなわち、第１リレー５８が閉じた場合には
、前記第１リレー５８の出力側の端子６７に高電位信号
が発生する。また、第２リレー５９、第３リレー６０お
よび第４リレー６１が閉じた場合には前記と同様に端子
６８．６９．７０に高電位の信号が発生するよう構成し
ておく。

判別手段３４は以上のように構成され、次に、前記判別
手段３４に接続する表示手段３６について説明する。

表示手段３６は第１のＬＥＤ７６と第２のＬＥＤ７７と
第３のＬＥＤ７Ｂおよび第４のＬＥＤ７９を含む。第１
ＬＥＤ７６は第１リレー５８が閉じた時に点灯するよう
に第１リレー５日に接続され、以下同様に、第２ＬＥＤ
７？、第３ＬＥＤ７８、第４ＬＥＤ７９は第２リレー５
９、第３リレー６０、第４リレー６１に接続される。な
お、前記ＬＢＤ７６乃至７９の接続に際してはインバー
タ８２乃至８５を介設することにより、ＬＥＤ７６乃至
７９が所望の点滅を行うよう構成している。すなわち、
リレー５８乃至６１の開閉状態はＬＥＤ７６乃至７９の
点滅状態により判別出来る。

本発明に係るレーザ出力判定装置は基本的には以上のよ
うに構成されるものであり、次に、その作用並びに効果
について第３図のフローチャート並びに第４図の表示パ
ターン表を参照しながら説明する。なお、第４図中、本
印はＬＥＤの点灯を示し、−印はＬＥＤの消灯、Δ印は
状況によってＬＥＤが点灯または消灯することを示す。

第３図において、レーザ出力の判定を開始すれば、先ず
、ロボットを駆動させて第１図のレーザヘッド１６をレ
ーザ出力判定位置、すなわち、レーザパワー検知手段３
２の近傍に移動させる（ＳＴＰａ）。次に、連続発振方
式による比較的高出力のレーザビームをレーザパワー検
知手段３２に照射するよう指令しく５ＴＰｂ）、レーザ
パワー検知手段３２の応答遅れを考慮するためレーザビ
ームをレーザパワー検知手段３２に照射し続けて一定時
間経過させる（ＳＴＰｃ）。なお、前記時間は通常１０
秒程度で十分である。このようにレーザビームを照射す
ることにより、第２図において、レーザパワー検知手段
３２からのレーザ出力゛検知信号は判別手段３４に入力
され、先ず、増幅器４２によって前記レーザ出力検知信
号が増幅された上でコンパレータ４４乃至４７に入力さ
れる。すなわち、レーザビームが照射された状態におい
て、第１コンパレータ４４に入力すれたレーザ出力検知
信号はＡポルトの基準電圧と比較され、この結果の信号
に係る第１リレー５８に入力される（ＳＴＰｄ）。次い
で、第１コンパレータ４４に入力されたレーザ出力検知
信号が基準電圧Ａボルト未満であれば、第１リレー５８
は開状態であり、前記レーザ出力検知信号が基準電圧Ａ
ボルト以上であれば第１リレー５８は閉じる（ＳＴＰｅ
）。そこで、第１リレー５８が閉じた場合には第１ＬＥ
Ｄ７６が点灯しく５ＴＰｆ）、レーザ出力が過大である
ことが判明する。従って、作業者はレーザ出力の調整を
行い、ステップｆに続いてステップｄから再び開始する
。一方、第１リレー５８が開いている場合は第１ＬＥＤ
７６は消灯状態を維持しくＳＴＰｇ）、レーザ出力が過
大でないことが判る。次に、第２コンパレータ４５の出
力信号は第２リレー５９に入力される（ＳＴＰｈ）。第
２コンパレータ４５に入力されたレーザ出力検知信号が
Ｂボルトの基準電圧に満たない場合は第２コンパレータ
４５から出力される信号が低電位信号であるため、第２
１Ｊレー５９は開状態であり、また、第２コンパレータ
４５に入力されるレーザ出力検知信号がＢボルト以上で
あれば、第２リレー５９は閉じる（ＳＴＰｔ）。すなわ
ち、ステップｉにおいて第２リレー５９が開いている時
は第２ＬＥＤ７７が消灯状態を維持しく５ＴＰｊ）、レ
ーザ出力が不足していることを示す。そこで、ステップ
ｊに続いてステップｈから再び実行され、この間にレー
ザ出力の調整を行う。すなわち、レーザ出力の調整に際
しては、ボンピング装置２０の故障の有無、ミラー２２
．２４の反射効率の劣化あるいは光軸のずれ、ファイバ
ケーブル１４の損傷の有無、レーザヘッド１６内のレン
ズの劣化等、レーザ出力の低下原因を逐一確認すること
が可能となる。

この場合、ステップｊに続いてステップｄから再び実行
するようにすれば、レーザ出力の判定がより一層確実に
なる。一方、ステップｉにおいて第２リレー５９が閉じ
た場合は、第２　ＬＥＤ７７が点灯する（ＳＴＰｋ）。

すなわち、連続発振方式によるレーザ出力の判定過程で
あるステップａからステップｋまでにおいて、第１ＬＥ
Ｄ７６および第２ＬＥＤ７７の表示パターンは第４図に
示すものとなる。

ステップｋに続いてパルス発振方式によりレーザビーム
を照射するよう指令しく５ＴＰｊｉり、レーザパワー検
知手段３２の応答遅れを考慮するため、一定時間経過後
（ＳＴＰｍ）に第３コンパレータ４６の出力信号を第３
リレー６０に入力する（ＳＴＰｎ）。そこで、第３コン
パレータ４６に入力されるレーザ出力検知信号が基準電
圧Ｃボルトよりも高電位であれば、第３リレー６０は閉
じ、また、第３コンパレータ４６に導入されたレーザ出
力検知信号がＣボルト未満であれば第３リレー６０は開
状態となる（ＳＴＰｏ）。そして、第３リレー６０が閉
じた時は第３ＬＥＤ７Ｂが点灯して（ＳＴＰｐ）、レー
ザ出力が過大であることが示される。そこで、ステップ
ｐに続いてステップｎから再び実行し、この間に、第１
図のＱスイッチ２８の作動チェック等を行うと共にレー
ザ出力の調整を図る。一方、ステップ〇において、第３
リレー６０が開状態であれば第３ＬＥＤ７Ｂは消灯状態
を維持する（ＳＴＰｑ）。

次いで、第４コンパレータ４７の出力信号を第４リレー
６１に入力する（ＳＴＰｒ）。第４コンパレータ４７に
入力されたレーザ出力検知信号が基準電圧Ｄポルトに満
たない場合は第４リレー６１は開状態であり、前記レー
ザ出力検知信号がＤボルト以上であれば第４リレー６１
は閉じる（ＳＴＰｓ）。従って、第４リレー６１が開状
態であれば第４ＬＥＤ７９は消灯状態となり（ＳＴＰ　
ｔ”）、レーザ出力が不足していることが判明する。そ
こで、ステップｔに続いてステップｒから再び実行する
と共に、レーザ出力低下の原因を追求してレーザ出力を
高くするよう調整する。なお、ステップｔに続いてステ
ップｎから実行すれば、レーザ出力の゛判定がより一層
確実となる。一方、第４コンパレータ４７に入力された
レーザ出力検知信号が基準電圧Ｄボルト以上であれば、
第４コンパレータ４７からの出力は高電位となるため、
ステップＳにおいて第４リレー６１は閉じ、第４ＬＥＤ
７９が点灯して（ＳＴＰｕ）　、レーザ出力が下限値以
上あることが示される。次に、パルス発振方式によるレ
ーザビームの照射を停止するよう指令しく５ＴＰｖ）　
、ロボットを駆動してレーザヘッド１６を当初の位置へ
移動する（ＳＴＰｗ）。

このようにして、レーザ出力が正常であるかどうかが判
別され、これによってレーザ加工機が正常な出力を発生
することが確認された上で加工作業を開始することが出
来る。

本実施例によれば、レーザパワー検知手段３２によって
レーザ出力がレーザ出力検知信号に変換され、そのレー
ザ出力検知信号を基準電圧が夫々異なるコンパレータ４
４乃至４７によって比較している。そして、その比較の
結果に対応してリレー５８乃至６１が作動し、ＬＰ、０
７６乃至７９が点灯あるいは消灯する。また、前記ＬＥ
Ｄ７６乃至７９の点滅のパターンは第４図に示す通りで
ある。

すなわち、連続発振方式によるレーザ出力はレーザパワ
ー検知手段３２によってレーザ出力検知信号に変換され
、増幅器４２によって増幅された前記レーザ出力検知信
号は第１コンパレータ４４および第２コンパレータ４５
により適正値であるかどうかが判定される。しかも、そ
の判定の結果を作業者は第１ＬＥＤ７６および第２ＬＥ
Ｄ７７の点滅状態から知ることが出来る。一方、パルス
発振方式によるレーザ出力のレーザ出力検知信号が正常
であるかどうかの判定は第４図に示す第３ＬＥＤ７８お
よび第４ＬＥＤ７９の点滅状態から識別することが出来
る。従って、高低二種のレーザ出力の良否を簡便且つ確
実に行うことが可能である。また、表示手段３６をレー
ザヘッド１６から十分に離間させることにより、作業者
の安全性は確保される。

さらに、判別手段３４の出力側にはリレー５８乃至６１
の開閉状態に応じた信号が印加される端子６７乃至７０
が設けられているため、前記信号を所要の判別回路に導
入することによってレーザ出力の異常を示す一つの表示
ランプを点滅させることも可能である。すなわち、この
場合、レーザ出力の良否に応じて前記表示ランプを点滅
させるため、レーザ出力の判定がより簡便になる。

なお、本実施例では、異なる二つの値のレーザ出力を判
定するよう構成しているが、判別手段３４に組み込むコ
ンパレータおよびリレー等の数を適宜選択することによ
り、様々な値に変化するレーザ出力の判定が可能となる
ことは容易に諒解されよう。

本発明によれば、以上のようにレーザ出力の判別を簡便
に行うことが出来、作業者はレーザ加工機に接近してレ
ーザ出力の判定作業を行う必要がないため、安全性が十
分に確保される。

また、レーザ出力の判定は、従来のように、熱量計等か
らなる測定装置の表示を読み取ることによって行うもの
ではなく、表示手段を目視することにより瞬時に判定可
能であるため、作業時間の短縮化を図ることが出来、し
かも、レーザ出力の異常が検知された場合は、直ちに原
因を追求することが可能であるという効果が得られる。

以上、本発明について好適な実施例を挙げて説明したが
、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、本発
明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設
計の変更が可能なことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るレーザ出力判定装置によってレー
ザ出力の判定を行うレーザ装置の概略説明図、第２図は
本発明に係るレーザ出力判定装置の概略説明図、第３図
は本発明に係るレーザ出力判定装置における判定過程の
フローチャート、第４図は本発明に係るレーザ出力判定
装置の表示手段の１表示パターン表である。１０・・・レーザ装置１２・・・し′−ザ発振器１４・
・・ファイバケーブル　　１６・・・レーザへ、ド１Ｂ
・・・レーザロッド　　　　２０・・・ボンピング装置
２２．２４・・・ミラー　　　　　２６・・・シャッタ
ー２８・・・Ｑスイッチ″ ３２・・・レーザパワー検知手段３４・・・判別手段　　　　　　３６・・・表示手段３
８・・・センサ　　　　　　　４０・・・出力計４２・
・・増幅器４４〜４７・・・コンパレータ　　５２・・・電圧検知
手段５８〜６１・・・リレー　　　　　　７６〜７９・
・・ＬＥＤ８２〜８５・・・インバータ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）レーザビームが照射されることによってレーザ出
力に対応したレーザ出力検知信号を発生するレーザパワ
ー検知手段と、前記レーザ出力検知信号を受けてそのレ
ーザ出力検知信号と予め設定している基準信号とを比較
して判別信号を出力する判別手段とから構成されること
を特徴とするレーザ出力判定装置。
（２）特許請求の範囲第１項記載の装置において、判別
手段にその出力信号を受けて判別結果を表示する表示手
段を接続してなるレーザ出力判定装置。
（３）特許請求の範囲第１項記載の装置において、判別
手段はレーザ出力検知信号の電圧を基準電圧と比較する
少なくとも一つのコンパレータを含むことからなるレー
ザ出力判定装置。
（４）特許請求の範囲第２項記載の装置において、表示
手段は判別手段の出力側に接続されるリレー回路とこの
リレー回路の開閉動作に伴って点滅する発光素子とから
なるレーザ出力判定装置。