JPS589783A - レ−ザ加工検査方法 - 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】 この発明は、レーザ加工により加工される被加工物の加
工状態の良否を判定し、加工量が所定の値であるか否か
を検査するレーザ加工検査方法に関するものである。

従来のレーザ加工検査方法について、第１図及び第２図
に基づつ説明する。

第１図において、（１）はレーザ発振器、（２）はレー
ザ発振器（１）より発振出力されたパルス波形のレーザ
ビーム、（３）はレーザビーム（２）の経路に配設され
たダイクロイックミラー、（４）はレーザビーム（２）
を集光するための集光レンズ、（６）は被加工物、（６
）は被加工物（５）の表面から発生する加工前、（７）
は加工前（６）を検出するマイクロホン、（８）は加工
前の発生時間の増幅、波形整形などを行なう電気回路、
（９）は１比較回路、舖はレーザ光（２）を電気信号に
変える光電素子である。

また第２図（ａ）〜（ｄ）は夫々従来方法の原理を説−
するための図であり、レーザ出力、パルス波姶を一定と
し、被加工物（５）上のレーザビーム（２）照射点の具
ワー密度を変化させたときの加工前（６）の波形（左側
）と被加工物（５）の溶融形状（右側）を示したもので
ある。被加工物（５）上のレーザビーム（２）のパワー
密−は第２図（ａ）の状態が最も大きく、第２図（ｄ）
の状態が最も小さくなって□ いる。

また、加工音波形の連続時間ｔａｚｔｌは、夫々被加工
物に照射されるレーザビームの１パルスに対応するもの
である。

次にレーザ加工動作の一例を溶接を行なった場合につい
て説明する。先ず、レーザ発振器（１）から発振したパ
ルス波形のレーザビーム（２）をダイクロイックミラー
（３）でレーザビーム（２）の一部を除き方向を変化さ
せ集光レンズ（４）に入れる。

これにより被加工物（Ｉｓ）を溶接する。このとき被加
工物（６）はレーザビーム（２）を照射点で吸収し加熱
される。この加熱のため番こ被加工物（５）は高温にな
り溶融し溶接されるが、一部は沸点まで達し蒸発も起る
。このとき、この加工点から加工量（６）が発生する。

この加工量（６）は、第２図（ＩＬ）に示すように、レ
ーザビーム（２）のパワー密度が高いと、１パルスビー
ム当りの加工量（６）の発生時−１ａが長く、また溶込
み深さｈａも深くなる。さ←°に、第２図〜）から（ｄ
）へとレーザビーム（２）のパセー密度が低くなるにし
たがって、加工量（６）の′発生時間ｔｂ　−ｔａも短
くなり、それに対応する溶込み深さｈｂ　−ｈａも浅く
なる。

このような溶接状態と１パルスビーム当りの加工量の発
生時間との関係から、加工量（６）を検出するマイクロ
ホン（７）を設置し、加工量（６）を電気回路（８）に
より電気信号に変換し、比較回路（９）に入れ、一方グ
イクロイツクミラ−（３）を透過して光電素子軸により
電気信号に変えられたレーザビーム（２）の１パルス当
りの発振時間の電気信号も比較回路（９）に入れて、前
記あ加工量の発生時間と比較し、所定の時間差以内であ
れば適当であるという出力信号を出し、そうでなければ
不適であるという出力信号を出し溶接状態の良否を判定
していた。

しかし、従・来のレーザ加工の検査方法は、パルス状に
発振するレーザビームの１パルス当すの発振時間と発生
する加工量とを比較したものであり、連続発振するレー
ザビームに対しては適用できなかった。すなわち、連続
発振するレーザビームで所定の個所を溶接する場合、レ
ーザビー、ムは一定の出力で連続して被加工物に照Ｉさ
れるため、それに対応する加工量も一定の一間連続して
発生する。このため、加工量の発り時間を検出して加工
量を検査す−る従来法により加工の良否が判定できるの
は、所定個所の溶接の終了後となる欠点があった。

この発明は上記のような従来の方法の欠点を除去するた
めになされたもので、被加工物へのレーザビーム照射の
際に発生する加工量の振幅竺を検出することにより、連
続発振するレーザビームでの加工において、加工中に加
工状態の良否を判定できるレーザ加工検査方法を提供す
ることを目的としている。

以下この発明忙実施−をレーザ加工により溶接を行なう
場合について第３図及び第４図を用いて説明する。

第３図において、ａυ゛はレーザビーム（２）の方向を
変化させる全反射鏡、ａりはマイクロホン（７）からの
加工量３°）′）振幅を増幅・波竺整形などする電気回
路、　（ＩＩは最適な加工状態が得られる時に発生する
加工量の振幅値を記憶する記憶回路。

ａ４は比較回路、ａ９は比較回路Ｉの出力を表示する表
示装置である。図中、第１図と同一また。は和尚部分に
は同一符号を付しである。

、また、第４図（ａ）〜（ｄ）は夫りこの発明の詳細な
説明するための図であり、レーザ出力を一定と密度を変
化させたときの加工量の波形（左側）と被加工物の溶融
形状（右側）を示したものである。被加工物上のレーザ
ビーム（２）のパワー密度は第２図（ａ）の状態が最も
大きく、第２図←）のｒｄは、それぞれ第２図（ａ）　
、　（ｂ）　、　（０）　、　（ａの状態において発生
する加工量の振幅値を示す。

次にレーザ加工動作のｍ−を溶接について説明する。先
ず、レーザ発振器（りから発振したレーザビーム（２）
を全反射鏡０により方向を変化させ、集光レンズ（４）
に入れ、これによらレーザビーム（２）を集束させ被加
工物（５）　貴溶接する。このとき、加工点から発生讐
る加工量（６）は、第４図（ａ）に示すように、レーザ
ビー、ムのパワー密度が高いと発生する加工量の振幅値
τａカー大きく。

また溶込み深さｈａも大きくなる。さらに、第４図〜）
から（（１）へとレーザビーム（２）のパワー密度が′
低くなる−こしたがって、ｉ込み深さは浅くなると＼も
に発生する加工量の一幅値も小さくなる。

このような溶接状態と加工前の振幅との関係から、第３
図に示す記憶回路員に最適な状態が得られる時に発生す
る加工前の振幅値を電気信号としてあらかじめ記憶させ
ておく。この記憶回路Ｉの記憶信号と、マイクロホン（
７）及び電気うでなければ不良であるという出力信号を
表示装置ａ９に出し溶接状態の良否を加工中に判定して
いる。したがって、加工中に不良であるという出力信号
が出た場合、レーザ出力や、集光レンズ（４）と被加工
物（５）間の距離等を制御することにより安定な加工品
質が得られることになる。

上記実施例では、加工前の検出にマイクロホンを設けた
ものを示したが、加工前の振巾値を検出できるものであ
れば他の機器を用いてもよい。

また、上記実施例では溶接の場合について説明したが、
穴あけ、トリミング、スクライビング等のレーザ加工の
検査にも適用でき、またレーザビームの波形がパルス状
の場合にも適用できる。

以上のように、この発明によれば、レーザビーム照射時
に発生する加工前の振幅値を検出することにより、連続
波形のレーザビームによる。

加工の場合においても、加工中に加工状態を知ることが
でき、また、レーザ出力の低下や被加工物の位置ずれな
ど、加工条件因子の異常が原因とな°る加工不良が検出
でき、良好な加工品質を常に得ることができる効果があ
る゛。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の検査方法を説明するための断面側面図、
第２図は加工前と溶融状態を示す図。 第３図はこの発明の一実施例による検査方法を説明する
ための断面側面図、第４図は加工前と　　　　゛溶融状
態を示す図である。 （１）レーザ発振器　（２）レーザビーム　（５）被加
工物（６）加工前　（７）マイクロホン なお図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 出願人工業技術院長 石　　坂　　誠　　− 第２図 （α） （ｂ） （Ｃ） （ｄ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レーザ発振器からのレーザビームにより被加工物を加工
   し、上記被加工物の加工部から発生される加工前を検出
   し、上記加工前の振幅−の大小により上記Ｍ７Ｆ！工物
   の加工４態の良否を判定することを特徴とするレーザ加
   工検査方法。