JPS63137596A - レ−ザセンシング方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はボイラ熱交換器の管と管板のレーザシール溶接
開先の高精度センシングや、レーザを用いた溶接、切断
、穴明は等を行うレーザ加工装置の位置決めなどに適用
されるレーザセンシング方法に関する。

〔従来の技術〕

従来のレーザセンシング装置の構成と適用例を第８図及
び第４図に示す。

第８図では、加工用レーザビーム、例えばＣＯ２レーザ
ビームを発振する発振器Ｏ１より出力されたＣ０２レー
ザビーム０４を加工ヘッド内部のミラー〇８により収束
レンズ０６に集め、収束レンズ０６によシ管０１０と管
板０９との開先すき間をねらってレーザビーム光０８を
照射して溶接を行う。

このとき、開先位置決め装置として、第８図で示すよう
な可視光レーザ、例えばｆｌｅ　−Ｎｅレーザ発振器０
２より出たＨｅ　−Ｎｅレーザ光０５をＣＯ２レーザと
同軸で収束レンズ０６へ導き、ビームスポット０８をワ
ーク表面に当て、ビームスポット０８の中心を管０１０
と管板０９との開先中心となるように目視で目合せを行
って開先位置決めを行った後にＣＯ２ｖ−ザビーム光０
４に切換えて溶接を行うものである。又、第４図におい
てはレーザ円周溶接装置に付随したレーザセンシング装
置の実施を示すものであり、　０２１はレーザビーム。

０２２は溶接ビード、０２３は開先部、０２４は管。

０２５は管板を示す。前記第３図での説明のように作業
者が目視で開先位置決めを行うために位置決め精度が不
十分となりやすく、この状態で一周円周溶接中に開先部
０２３から外れた溶接部（目外れ）の溶接ビード０２２
となることがある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来技術の場合１作業者が目視で開先位置決めを行うた
めの位置決め精度が不十分であることや２通常９位置決
めポイントは、第４図のような円周溶接の場合１円周中
の一点であり、−周円周溶接中に第４図のように目外れ
を生じてしまうおそれがある。

また、マニュアルセツティングのため効率が悪いなどの
問題がある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記問題点を解決するため、加工用レーザ光（
例えばＣ０２レーザまたはＹＡＧレーザなど）と同軸上
で可視光レーザ（Ｈｅ　−Ｎｅレーザ）または半導体レ
ーザで弱ビームを出力してワーク表面に照射し、そのと
き微小ビームスポット部から反射してくるレーザ反射光
のスペクトル分析を高速波形処理装置を用いて行い、母
材の化学成分特有の波長スベク）／Ｖを開先位置との波
形対応からとらえることにより開先センシングを行うも
のである。すなわち、レーザ加工装置の加工用レーザと
同軸で可視光レーザ、または半導体レーザ光をワーク表
面へ照射しながら走査し、ワークの開先の位置決めを行
う開先位置決め用レーザセンシング装置において、照射
したレーザ光がワーク表面から反射してくる特定波長の
スベクｌ−／しの強度を検出し、ワークと開先位置との
スペクトル強度の差により強度の小さい位置を検知して
開先位置決めを行うことを特徴とするレーザセンシング
方法を提供するものである。

〔作用〕

本発明のレーザセンシング方法は上記のようなセンシン
グ方法となるので、非接触式となることからワーク表面
の表面粗さ、光沢状態等の周辺雰囲気の影響を受けず、
また、開先すき間の大きさとヌポソト径の大きさの影響
を受けることなく高精度な開先センシングが可能となる
ものである。

〔実施例〕

以下２本発明を図面に示す実施例に基づいて具体的に説
明する。第１図は本発明の一実施例に係るレーザセンシ
ング方法に適用される開先センシング装置の部分断面を
示す構成の説明図。

第２図は本実施例に係る管と管板との開先すき間を走査
して開先位置を決めるスペクトル分布結果を示す模式図
である。以下にその説明をする。第１図において、１は
加工用ＣＯ２又はＹＡＧレーザ発振器であり、２はＣ０
２レーザービームである。また、これと同軸でセンシン
グ用レーザ、例えば＆−Ｎｅレーザまたは半導体レーザ
発振器３からビーム４を発振し、角度変更ミラー５．６
により加工ヘッド内７の収束レンズ８によりセンシング
位置の開先すき間９を横切るようにレーザ加工ヘッド７
を走査し、そのときに生じる微小ビームスポット１０を
ＣＣＤカメラ１１によシとらえ、ノイズである波長域を
カットするカットフィルり１２により必要な波長域のみ
を限定し、その後、光電変換器１８及びにΦ変換器１４
を経て高速フーリエ波形解析を行うスベク）　／ｌ／分
析装置１５により、特定成分のスペクトル分析を行う。

溶接を行おうとする素材の化学成分量の差に着目し９例
えば第２図のようにインコネル材の管材１６と、炭素鋼
材の管＠−１７の円周シーｌＬ／溶接。

を行う場合、Ｎｉ量の差に着目してＮｉ成分のスベク）
／し強度分布を加工ヘッド走査位置ごとに分析する。こ
の結果、Ａ部で示す開先すき間９及び８部で示す管空羽
部はＮｉ％＝ＯのためＮ１成分のスペクトル分布はゼロ
に近く、また、管１７と管板１６とでのＮｉ含有量が異
なることから、当然ながらＮｉスペクトル強度分布に差
が生じるため。

いわゆる開先位置形状に応じてスベクｌ−／Ｌ／分布形
状が変化することが分かる。

本方法はこれを利用して管板１６上面（左右どちらでも
可）に照射したビーム４を走査したときと、管１７上面
（左右どちらでも可）Ｋ照射したビーム４が走査した場
合は第２図に示すスベク）／Ｖ強度分布はＣ，Ｄ部で示
すように強度は大きくなって開先位置決め部と違うこと
を示し。

また、同図で示すようにビーム４を走査方向に直線的に
走査したときに管板１６の内面エツジ部から管１７に走
査して反射した反射レーザ光のスペクトル強度は０部か
らＡ部に、逆に管１７の外面エツジ部から管板１６に走
査して反射した反射レーザ光のスベクｌ−／Ｖ強度はＤ
部からＡ部に示すように小さな強度を示し始める部分を
レーザでセンシングして開先位置決めを行うものである
。

なお１着目する成分はカットフィルり１２を代えること
によりいろいろ変化できる特徴を有する。

〔発明の効果〕

以上、具体的に説明したように、不発明においては、開
先位置決めを行う上で高精度に位置決めができ、自動化
に最適である。

また、従来のように、素材表面の表面粗さ。

光沢のばらつきの影響を受けず、安定したセンシングが
可能である。また、スベク）　／Ｌ／分析を行う成分は
種々に変化でき、最も精度の良いものを選択できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るレーザセンシング方法
に適用される開先センシング装置の部分断面を示す構成
の説明図、第２図は本実施例に係る管と管板との開先す
き間を走査して開先位置を決めるスベクｌ−／し分布結
果を示す模式図、第３図は従来のレーザセンシング方法
に適用される装置構成を示す説明図、第４図は従来のレ
ーザセンシングによる欠陥溶接部を示す説明図である。 １・・・レーザ発振器、２・・・ＣＯ２レーザ光線、３
・・・半導体レーザ発振器、４・・・ビーム、５．６・
・・ミラー、７・・・加工ヘッド、８・・・収束レンズ
、９・・・１間、１０・・・ビームスポット、　１１・
・・ＣＯＤカメラ、　１２・・・特定波長カットフィル
タ、１３・・・光電変換器、１４・・・Ｎ中度換器、１
５・・・スペクトル分析装置、　１６・・・管板、　１
７・・・管。 ：’ｃＰＬ人石川　新 垢２閃

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レーザ加工装置の加工用レーザと同軸で可視光レーザ、
   または半導体レーザ光をワーク表面へ照射しながら走査
   し、ワークの開先の位置決めを行う開先位置決めレーザ
   センシング装置において、照射したレーザ光がワーク表
   面から反射してくる特定波長のスペクトルの強度を検出
   し、ワークと開先位置とのスペクトル強度の差により強
   度の小さい位置を検知して開先位置決めを行うことを特
   徴とするレーザセンシング方法。