JP4349075B2 - Laser processing method and processing state judgment method - Google Patents
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Description
本発明は、金属材料にレーザを照射するレーザ加工方法、レーザ加工の加工状態判断方法、レーザ加工状態判断装置及びレーザ加工装置に関するものである。 The present invention relates to a laser processing method for irradiating a metal material with a laser, a processing state determination method for laser processing, a laser processing state determination device, and a laser processing device.
従来、金属材料にレーザを照射することにより、溶接や切断等をするレーザ加工は、非接触加工であるので、加工後の状態の良否を判断するには、加工後に目視等による外観検査が必要となっていた。これに対して、レーザ加工において、加工後に測定光を照射して反射光から加工の良否を判断する装置が特開平4―182085号公報(特許文献1)に開示されている。また、レーザ加工後に、弱いパワーのレーザ光を照射して、反射光のパワーを測定することにより、加工の良否を判断する加工方法が特開平4―33786号公報(特許文献2)に開示されている。また、これらの方法を用いてインラインで検査を行うレーザ加工装置が特開2001―121279号公報(特許文献3)に開示されている。
しかしながら、特許文献1〜3の検査方法では、レーザ光照射による金属材料の加工部の溶融状態のばらつきや角度・位置のわずかな違いにより、加工後に照射したレーザ光の照射光が変化して、加工状態を誤判断するおそれがあった。特に、2枚の金属板を重ねて溶接することにより接合した場合に、上方からの目視や特許文献1〜3に記載の方法では、確実に接合されたかどうかを判定することが容易ではなかった。
However, in the inspection methods of
本発明は、かかる事由に鑑みてなしたもので、その目的とするところは、レーザ光照射による金属材料の加工部の溶融状態のばらつきや角度・位置のわずかな違いにより、加工後に照射したレーザ光の照射光が変化して、加工状態を誤判断するおそれの少ないレーザ加工の加工状態判断方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a reason, and the object of the present invention is to irradiate laser light after processing due to variations in the melted state of the metal material processing portion and slight differences in angle and position due to laser light irradiation. It is an object of the present invention to provide a processing state determination method for laser processing that is less likely to erroneously determine a processing state due to changes in light irradiation light.
上記課題を解決するために、本願発明のレーザ加工の加工状態判断方法は、加工用の第1次レーザ光を照射した後に、前記第1次レーザ光よりもエネルギー密度の低い第2次レーザ光を加工部に照射して、前記第2次レーザ光の反射光を計測することにより加工状態を判定するレーザ加工の加工状態判断方法において、前記第2次レーザ光の反射光強度の振幅を第1の所定時間計測して、この後に前記第2次レーザ光の反射光強度の振幅を第2の所定時間計測し、第1の所定時間及び第2の所定時間において計測した反射光強度の振幅をそれぞれあらかじめ設定しておいた第1の所定時間及び第2の所定時間における閾値と比較することにより加工部の溶融凝固状態を評価し、加工状態を判定する。 In order to solve the above-described problems, a processing state determination method of laser processing according to the present invention includes a secondary laser beam having an energy density lower than that of the primary laser beam after irradiating the primary laser beam for processing. In the laser processing state determination method for determining the processing state by measuring the reflected light of the secondary laser light, the amplitude of the reflected light intensity of the secondary laser light is 1 of the predetermined time measured the amplitude of the reflected light intensity of the second-order laser beam second predetermined time measurement, the amplitude of the reflected light intensity measured at a first predetermined time and second predetermined time after this Are compared with the threshold values at the first predetermined time and the second predetermined time set in advance, respectively, to evaluate the melted and solidified state of the processed portion and determine the processed state.
本願発明のレーザ加工の加工状態判断方法は、第2次レーザ光の反射光強度の振幅を第1の所定時間計測して、この後に前記第2次レーザ光の反射光強度の振幅を第2の所定時間計測し、第1の所定時間及び第2の所定時間において計測した反射光強度の振幅をそれぞれあらかじめ設定しておいた第1の所定時間及び第2の所定時間における閾値と比較することにより加工部の溶融凝固状態を評価しているので、前記第1の所定時間計測により溶融状態を評価することができて、第2の所定時間計測により凝固状態を評価することができる。このために、レーザ光照射による金属材料の加工部の溶融状態のばらつきや角度・位置のわずかな違いにより、加工後に照射したレーザ光が変化して、加工状態を誤判断するおそれが少なくなる。
According to the laser beam machining state determination method of the present invention, the amplitude of the reflected light intensity of the secondary laser light is measured for a first predetermined time, and then the amplitude of the reflected light intensity of the secondary laser light is set to the second. And the amplitude of the reflected light intensity measured at the first predetermined time and the second predetermined time is respectively compared with a threshold value at the first predetermined time and the second predetermined time set in advance. Since the melted and solidified state of the processed part is evaluated by the above, the melted state can be evaluated by the first predetermined time measurement, and the solidified state can be evaluated by the second predetermined time measurement. For this reason, the laser beam irradiated after processing changes due to variations in the melting state of the processed portion of the metal material due to laser light irradiation and slight differences in angle and position, thereby reducing the possibility of misjudging the processing state.
(実施形態1)
本実施形態のレーザ加工の加工状態判断方法を図1〜10に基づいて説明する。本実施形態のレーザ加工の加工状態判断方法は、図1に示すように、加工用のレーザ光照射後に、加工用レーザ光(第1次レーザ光)のエネルギー密度より低く、レーザ光照射部が加工されないレベルの所定のエネルギー密度の第2次レーザ光を加工部に照射し、第2次レーザ光の反射光強度を計測することで、加工部の溶融凝固状態(溶融有無および溶融形状)を検出し加工状態を判定する。図1(a)に示すように、第2次レーザ光は第1次レーザ光に連続させてもよく、図1(b)に示すように、第1次レーザ光照射後、所定の時間経過後に照射させてもよい。
(Embodiment 1)
The processing state judgment method of the laser processing of this embodiment is demonstrated based on FIGS. As shown in FIG. 1, the laser beam machining state determination method of the present embodiment is lower than the energy density of the machining laser beam (primary laser beam) after the machining laser beam irradiation, and the laser beam irradiation unit By irradiating the processing unit with a secondary laser beam having a predetermined energy density at a level that is not processed, and measuring the reflected light intensity of the secondary laser beam, the melted and solidified state (the presence or absence of melting and the molten shape) of the processing unit is determined. Detect and determine the machining state. As shown in FIG. 1 (a), the secondary laser light may be continuous with the primary laser light, and as shown in FIG. 1 (b), a predetermined time elapses after the irradiation with the primary laser light. It may be irradiated later.
被加工金属材料としては、鉄、銅、アルミニウムおよびその合金等の金属材料の2枚の板材(第1金属板1及び第2金属板2)に第1次レーザ光を照射することにより、溶接加工を実施する。具体的な、溶接構造としては、図2に示す重ね継手溶接、図3に示す突合せ継手溶接、図4に示すみ肉継手溶接等の種々の継手溶接に適用される。いずれの溶接においても、第1金属板1及び第2金属板2に第1次レーザ光を照射させて、両方の金属板を溶融させる。この場合、溶融部3が形成されることにより、第1金属板1及び第2金属板2が接合する。また、第2次レーザ光4を照射させているときには、反射光5が、照射部から照射される。ここで、図2〜4で、それぞれ(a)は、溶融部3が良好に形成されて、第1金属板1及び第2金属板2が接合された状態を示し、それぞれ(b)は、溶融部3の形成状態が不良であり、第1金属板1及び第2金属板2が接合されていない状態を示している。
As the metal material to be processed, welding is performed by irradiating the first laser beam to two plate materials (
また、2枚の金属材料を重ね合わせたものに第1次レーザ光を照射する重ね継手溶接においては、レーザ光照射側である金属板1にレーザ吸収率の大きい金属板を配置して、レーザ未照射側である金属板2にレーザ吸収率の小さい金属材料を配置する。
In lap joint welding in which a primary laser beam is irradiated on a superposition of two metal materials, a metal plate having a large laser absorption rate is disposed on the
図5に計測された反射光の波形の模式図を示す。判定区間1(第1次レーザ光終了から第1の所定時間までの区間t1)の第2次レーザ光の反射光強度の振幅W1を、あらかじめ設定しておいた閾値と比較することにより第1の欠陥(穴あき不良)の判定が可能となる。また、判定区間2(第1の所定時間から第2の所定時間までの区間t2)の第2次レーザ光の反射光強度の振幅W2を、あらかじめ設定した閾値と比較することにより第2の欠陥(金属板1のみ溶融不良)の判定が可能となる。 FIG. 5 shows a schematic diagram of the waveform of the reflected light measured. By comparing the amplitude W1 of the reflected light intensity of the secondary laser light in the determination section 1 (section t1 from the end of the primary laser light to the first predetermined time) with a preset threshold value, Can be determined. Further, the second defect is obtained by comparing the amplitude W2 of the reflected light intensity of the secondary laser light in the determination section 2 (section t2 from the first predetermined time to the second predetermined time) with a preset threshold value. It is possible to determine (melting failure of only the metal plate 1).
ここで、加工状態の判定のフローチャートを図6に示す。つまりあらかじめ判定区間1での閾値振幅Wth1と、判定区間2での閾値振幅Wth2とを設定しておく。そして、計測された反射光の判定区間1での振幅W1がWth1よりも大きくて、判定区間2での振幅W2がWth2よりも小さい場合に良品と判断する。図7〜9に重ね継手溶接の断面図とそれぞれに対応する反射光の計測波形の模式図を示す。まず、図7(a)に示すように金属板1と金属板2とに良好に溶融部3が形成されている場合、反射光の波形の模式図は図7(b)に示すように、最初に判定区間1では第1次レーザ光照射直後は照射部が溶融し揺動しているために、大きな振幅W1で振動する。したがって、振幅W1がWth1よりも大きくなる。次に、判定区間2では、時間経過とともに凝固が進行し振動が減衰するために、小さい振幅W2で振動する。したがって、振幅W2がWth2よりも小さくなる。
Here, a flowchart for determining the machining state is shown in FIG. That is, the threshold amplitude Wth1 in the
また、図8(a)に示すように金属板1のみに溶融部3が形成されている場合、判定区間1では図8(b)に示すように第1次レーザ光照射直後は良品時と同様に大きな振幅W1で振動した第2次レーザ光の反射光が計測される。このため、良品と同様に振幅W1がWth1よりも大きくなる。しかしながら、金属板1から金属板2への熱伝導が発生しないために金属板1のレーザ光照射部の溶融状態が継続し、時間経過とともに振動が減衰することがないので、判定区間2でも同様に大きな振幅W2で振動した第2次レーザ光の反射光が計測される。したがって、振幅W2がWth2よりも大きくなる。
Further, when the melted
さらに、図9(a)に示すように穴あき不良の場合、レーザ光照射部に穴が開いて溶融部3がほとんど存在しない。このため、図9(b)に示すように第1次レーザ光照射直後から小さい振動の第2次レーザ光の反射光が計測される。このため、振幅W1がWth1よりも小さくなる。
Furthermore, as shown in FIG. 9A, in the case of a defective hole, a hole is formed in the laser beam irradiation part, and the
ここで、第1の所定時間は第1次レーザ光終了後から少なくとも5m秒以下として、第2の所定時間は10m秒以下とする。こうすることにより、第1次レーザ光終了直後のレーザ光照射部の溶融部の凝固する前の状態で評価することができ、第2次レーザ光の反射光強度により加工状態を判断することが容易となる。 Here, the first predetermined time is at least 5 milliseconds after the end of the primary laser beam, and the second predetermined time is 10 milliseconds or less. By doing so, it is possible to evaluate the state before the solidified portion of the melted portion of the laser light irradiation portion immediately after the end of the primary laser light, and to determine the processing state based on the reflected light intensity of the secondary laser light. It becomes easy.
また、本実施形態のレーザ加工の加工状態判断方法に用いるレーザ加工装置の構造を図10に示す。このものは、金属板1にレーザ光4を照射するレーザ光出射部と反射光5、プラズマ光6を計測する光計測部とを具備している。また、レーザ光出射部は、第1次レーザ光を発振するレーザ発振部10a、第2次レーザ光を発振するレーザ発振部10b、これらのYAGレーザ光を導光する光ファイバー17、17、所定の方向に反射するミラー16、16、集光するレンズ15を備えている。また、光計測部は、前面にYAGレーザ光のみを透すバンドパスフィルター11を配置されて反射光5を検出するPDセンサ13と、前面にYAGレーザ光を遮光するカットフィルター12が配置されていてプラズマ光6を検出するPDセンサ14とを備えている。ここで、反射光5を検出するPDセンサ13の素子としては、Siフォトダイオード、InGaAsフォトダイオードなどが挙げられる。一方、プラズマ光6を検出するPDセンサ14としては、プラズマ光が紫外光〜可視光の場合はマイクロチャンネルプレート、フォトマルチプレーヤーなどがあり、波長190nm〜1100nmの場合ではSiフォトダイオードがあり、波長700nm〜2600nmの場合ではInGaAsフォトダイオードがあり、赤外線領域の場合ではPbSe光導電素子、InAs光起電力素子、InSb光起電力素子、MCT光導電素子などが挙げられる。
Moreover, the structure of the laser processing apparatus used for the processing state judgment method of the laser processing of this embodiment is shown in FIG. This includes a laser beam emitting unit that irradiates the
以上より、本実施形態のレーザ加工の加工状態判断方法は、第2次レーザ光の反射光を第1の所定時間計測して、この後に第2次レーザ光の反射光を第2の所定時間計測することにより加工状態を判定することを特徴としている。つまり、この溶接状態の判定方法は、レーザ光照射直後の溶融金属の溶融から凝固に至るまでの過程が加工状態に密接に関係していることを利用し、加工用レーザ光照射直後にそれ以上照射部が加工されないエネルギー密度の検査用レーザを加工部に照射し、その反射光の状態により溶融金属材料の溶融凝固状態を検出することにより行っている。このため、溶融現象(キーホール形成状態)の違いやレーザ散乱光による溶接部周辺部の加工状態(周辺樹脂部の熱影響状態)のばらつき等の外乱がなく加工状態の判定が確実に行える。 As described above, in the laser beam machining state determination method of the present embodiment, the reflected light of the secondary laser light is measured for the first predetermined time, and then the reflected light of the secondary laser light is measured for the second predetermined time. The machining state is determined by measuring. In other words, this welding state determination method utilizes the fact that the process from melting to solidification of molten metal immediately after laser light irradiation is closely related to the processing state, and more immediately after irradiation of the processing laser light. This is done by irradiating the processing portion with an energy density inspection laser that is not processed by the irradiation portion, and detecting the molten and solidified state of the molten metal material based on the state of the reflected light. For this reason, there is no disturbance such as a difference in the melting phenomenon (keyhole formation state) and a variation in the processing state of the peripheral portion of the welded portion (thermal influence state of the peripheral resin portion) due to laser scattered light, and the processing state can be reliably determined.
また、2枚の金属板を重ね合わせたものに前記第1次レーザ光を照射することにより、前記2枚の金属材料を溶接する場合には、他の方法では検出しにくい欠陥についての溶接状態の判定が可能となり、特に効果が有効となる。 In addition, when the two metal materials are welded by irradiating the first laser beam on a superposition of two metal plates, the welding state of defects that are difficult to detect by other methods Can be determined, and the effect is particularly effective.
また、2枚の金属板を、レーザ光照射側にレーザ吸収率の大きい金属板を配置して、レーザ未照射側にレーザ吸収率の小さい金属板を配置することにより、レーザ未照射側の金属材料の溶融が発生しにくくなり、特に効果が有効となる。 In addition, by arranging two metal plates, a metal plate having a large laser absorption rate on the laser light irradiation side, and a metal plate having a low laser absorption rate on the laser non-irradiation side, the metal on the laser non-irradiation side The material is less likely to melt, and the effect is particularly effective.
加えて、第1の所定時間を5m秒以下として、第2の所定時間が10m秒以下とすることにより、溶融状態でレーザを照射することで、欠陥検出しにくい重ね溶接の状態の判定において、判定精度が向上する。 In addition, in the determination of the state of lap welding that is difficult to detect defects by irradiating a laser in a molten state by setting the first predetermined time to 5 milliseconds or less and the second predetermined time to 10 milliseconds or less, Judgment accuracy is improved.
なお、本実施形態のレーザ加工の加工状態判断方法は、溶接加工について記載しているが、これに限ることはなく、穴あけや切断等の加工にもにも適用可能である。 In addition, although the processing state judgment method of the laser processing of this embodiment has described about welding processing, it is not restricted to this, It can apply also to processing, such as drilling and a cutting | disconnection.
(実施形態2)
実施形態2のレーザ加工の加工状態判断方法に用いるレーザ加工装置の構造を図11に示す。本実施形態の加工状態判断方法は実施形態1と略同じであるが、光計測部の構造が異なっている。本実施形態のレーザ加工装置は、レーザ光出射部に波形制御機能を用いることにより第1次レーザ光と第2次レーザ光とを同一の光源であるレーザ発振部10から発振することができる構造になっている。
(Embodiment 2)
FIG. 11 shows the structure of a laser processing apparatus used in the laser processing state determination method of the second embodiment. The processing state determination method of this embodiment is substantially the same as that of
本実施形態のレーザ光出射部を用いたのレーザ加工の加工状態判断方法は、第1次レーザ光と第2次レーザ光を同一の光源から照射できるので、レーザ加工装置が簡略化し、設備コストダウンおよび省スペース化となる。 The method for determining the processing state of laser processing using the laser beam emitting portion of the present embodiment can irradiate the primary laser beam and the secondary laser beam from the same light source, thus simplifying the laser processing apparatus and reducing the equipment cost. Down and space saving.
(実施形態3)
実施形態3のレーザ加工の加工状態判断方法に用いるレーザ加工装置の構造を図12に示す。本実施形態の加工状態判断方法は実施形態1と略同じであるが、光計測部の構造が異なっている。本実施形態のレーザ加工装置は、第1次レーザ光を照射する光学系と同一の光学系により反射光5の計測をする。レーザ加工装置のミラーとして、プラズマ光6は透過し、レーザ光の一部を反射することができる部分反射鏡18を使用することにより、加工部から発せられたプラズマ光6や反射光5は部分反射鏡18を透過させる。そして、ミラー16によりこれらの光の方向を変化させて平凸レンズ19を通過した後、ダイクロイックミラー20によりプラズマ光6と反射光5を分離し、PDセンサ13、14により計測する。また、プラズマ光6を検出するPDセンサ14の前面にはYAGレーザ光を遮光するカットフィルター12、反射光5を検出するPDセンサ13の前面にはYAGレーザ光のみを透すバンドパスフィルター11を配置している。また、プラズマ光6を検出する部分にカメラなどの画像計測装置を配置することで溶接部分の画像認識による判定を行うことも可能である。これらは全てレーザ光と同軸で計測することが可能であり、ガルバノミラーを用いた加工機においても使用することが可能である。
(Embodiment 3)
FIG. 12 shows the structure of a laser processing apparatus used in the laser processing state determination method of the third embodiment. The processing state determination method of this embodiment is substantially the same as that of
本実施形態のレーザ加工の加工状態判断方法は、第1次レーザ光を照射する光学系と同一の光学系により反射光の計測をすることができるので、レーザ加工装置がより簡略化し、装置のコストダウンおよび省スペース化をさらにはかることができる。 Since the laser beam machining state determination method of the present embodiment can measure the reflected light by the same optical system as that irradiated with the primary laser beam, the laser machining apparatus is further simplified, Cost reduction and space saving can be further achieved.
(実施形態4)
本実施形態のレーザ加工の加工状態判断方法を図13、14に基づいて説明する。本実施形態の加工状態判断方法は、実施形態1と略同じであるが、加工部から発せられるプラズマ光の強度を計測することにより加工状態を判定することを特徴としている。プラズマ光は、図13に示すように、第1次レーザ光のプラズマ光と、第2次レーザ光のプラズマ光とからなる。
(Embodiment 4)
The laser beam machining state determination method of this embodiment will be described with reference to FIGS. The processing state determination method of the present embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, but is characterized in that the processing state is determined by measuring the intensity of plasma light emitted from the processing unit. As shown in FIG. 13, the plasma light is composed of plasma light of the primary laser light and plasma light of the secondary laser light.
加工部から発するプラズマ光強度は溶融池面積すなわち溶込み深さに比例するため、プラズマ光強度のピーク値Pを検出し、あらかじめ設定しておいた閾値Pthと比較することにより溶込み深さの判定が可能となる。つまり、溶込み量(深さ)は溶接強度に比例するため、新たに溶接強度欠陥も判定することが可能となる。具体的には、図14(a)に示すように、ピーク値Pが閾値Pthよりも大きければ、溶接状態は良好と判定し、図14(b)に示すように、ピーク値Pが閾値Pthよりも小さければ、溶接状態は不良と判定する。 Since the plasma light intensity emitted from the processed part is proportional to the molten pool area, that is, the penetration depth, the peak value P of the plasma light intensity is detected and compared with a preset threshold value Pth. Judgment is possible. That is, since the penetration amount (depth) is proportional to the welding strength, it is possible to newly determine a welding strength defect. Specifically, as shown in FIG. 14 (a), if the peak value P is larger than the threshold value Pth, it is determined that the welding state is good, and as shown in FIG. 14 (b), the peak value P is set to the threshold value Pth. If it is smaller than that, the welding state is determined to be defective.
溶接加工において、第2次レーザ光の反射光強度を計測することでレーザ溶接時の欠陥(穴あき、部分溶接、未溶接)を判定することは可能であるが、溶込み量(深さ)を判定することは困難である。これに対して、加工部から発せられるプラズマ光を計測すれば、溶込み量(深さ)を判定することが可能となる。 In welding, it is possible to determine the defects (drilled, partially welded, unwelded) during laser welding by measuring the reflected light intensity of the secondary laser beam, but the penetration depth (depth) Is difficult to determine. On the other hand, if the plasma light emitted from the processing part is measured, the penetration amount (depth) can be determined.
本実施形態のレーザ加工の加工状態判断方法は、第1次レーザ光を照射する時に、第1次レーザ光のプラズマ光の強度を計測することにより加工状態を判定することを特徴としているので、溶接状態の判定精度の向上や検出可能欠陥数の増加をはかることができる。 Since the processing state determination method of the laser processing of this embodiment is characterized in that the processing state is determined by measuring the intensity of the plasma light of the primary laser light when irradiating the primary laser light. It is possible to improve the welding state determination accuracy and increase the number of detectable defects.
(実施形態5)
実施形態5のレーザ加工方法は、実施形態1〜4のいずれかに記載のレーザ加工の加工状態判断方法の結果を図15に示すフローチャートに従って、フィードバックしながらリペア加工をするレーザ加工方法である。
(Embodiment 5)
The laser processing method according to the fifth embodiment is a laser processing method in which repair processing is performed while feeding back the result of the laser processing status determination method according to any one of the first to fourth embodiments according to the flowchart shown in FIG.
例えば、溶接加工において、第1次レーザ光を照射して溶接をした後に、第2次レーザ光を照射して、実施形態1〜4のいずれかに記載の方法で加工状態の良否を判定する。そして、加工状態が良であれば加工を完了し、加工状態が不良の場合、レーザ光出射部を第1回目レーザ光照射部分近傍に移動させて、再度レーザ光を照射し、リペア加工を行う。 For example, in welding processing, after irradiating with a primary laser beam and irradiating with a secondary laser beam, the quality of the processing state is determined by the method according to any one of the first to fourth embodiments. . Then, if the processing state is good, the processing is completed, and if the processing state is poor, the laser light emitting part is moved to the vicinity of the first laser light irradiation part, and the laser light is irradiated again to perform repair processing. .
本実施形態のレーザ加工方法は、レーザ加工の加工状態判断方法の結果をフィードバックしながらリペア加工をすることを特徴としているので、不良品の発生しにくい生産ラインの構築ができて、生産性が向上する。 The laser processing method of the present embodiment is characterized in that repair processing is performed while feeding back the result of the laser processing state determination method, so that it is possible to construct a production line in which defective products are unlikely to occur, and productivity is improved. improves.
(実施形態6)
実施形態6のレーザ加工装置を図16に基づいて説明する。本実施形態のレーザ加工装置は、実施形態3のレーザ加工装置と略同じであるが、加工状態判定処理部25が追加されている。
つまり、本実施形態のレーザ加工装置は、レーザ光を発振させるレーザ発振部10と、レーザ光を照射するレーザ光出射部21と、レーザ光照射時に加工部から放出されるプラズマ光および反射光の強度を計測する光計測部22と、光計測部22で計測されたプラズマ光6および反射光5の強度から所定の判断基準により加工状態を判定する加工状態判定処理部25とを有している。
(Embodiment 6)
The laser processing apparatus of
That is, the laser processing apparatus of this embodiment includes a
本実施形態のレーザ加工装置は、レーザ光を発振するレーザ発振部と、レーザ光を加工部に照射するレーザ光照射部と、レーザ光を加工部に照射する時に加工部から放出されるプラズマ光と反射光を計測する光計測部と、前記光計測部で計測される光強度から加工状態を判断する判断部と、を有しているので、検査自動化および検査時間短縮により生産性が向上する。 The laser processing apparatus of this embodiment includes a laser oscillation unit that oscillates laser light, a laser light irradiation unit that irradiates the processing unit with laser light, and plasma light that is emitted from the processing unit when the processing unit is irradiated with laser light. And an optical measurement unit that measures reflected light and a determination unit that determines a processing state from the light intensity measured by the optical measurement unit, so that productivity is improved by inspection automation and reduction of inspection time. .
(実施形態7)
実施形態7のレーザ加工装置を図17に基づいて説明する。本実施形態のレーザ加工装置は、実施形態6のレーザ加工装置と略同じであるが、レーザ光照射制御部26が追加されている。つまり、本実施形態のレーザ加工装置は、レーザ光を発振させるレーザ発振部10と、レーザ光を照射するレーザ光出射部21と、レーザ光照射時に金属材料から放出されるプラズマ光および反射光の強度を計測する光計測部22と、光計測部22で計測されたプラズマ光6および反射光5の強度から所定の判断基準により加工状態を判定する加工状態判定処理部25と、加工状態判定処理部25での判定結果をレーザ光出射部21とレーザ発振部10にフィードバックし、欠陥がある場合は第1回目レーザ光照射部分近傍に再度レーザ光照射させるレーザ光照射制御部26とを有している。そして、実施形態1〜5記載の方法にて加工状態の判定を行い、その判定結果をもとにリペア加工を行う。
(Embodiment 7)
The laser processing apparatus of Embodiment 7 is demonstrated based on FIG. The laser processing apparatus of the present embodiment is substantially the same as the laser processing apparatus of the sixth embodiment, but a laser light
本実施形態のレーザ加工装置は、加工状態判断装置によりレーザ加工の加工状態判断方法の結果をフィードバックしながらリペア加工をすることを特徴としているので、不良品の発生しにくい生産ラインの構築ができて、生産性が向上する。 The laser processing apparatus of this embodiment is characterized in that repair processing is performed while feeding back the result of the laser processing state determination method using the processing state determination device, so that it is possible to construct a production line that is unlikely to generate defective products. Productivity.
1 第1金属板
2 第2金属板
3 溶融部
4 レーザ光
5 反射光
6 プラズマ光
10 レーザ発振部
10a 第1次レーザ光レーザ発振部
10b 第2次レーザ光レーザ発振部
11 フィルタバンドパス
12 IRカットフィルタ
13 反射光用PDセンサ
14 プラズマ光用PDセンサ
15 レーザ集光レンズ
16 反射鏡
17 光ファイバ
18 部分反射鏡
19 平凸レンズ
20 ダイクロイックミラー
21 レーザ光出射部
22 光計測部
25 加工状態判定処理部
26 レーザ光照射制御部
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前記第2次レーザ光の反射光強度の振幅を第1の所定時間計測して、この後に前記第2次レーザ光の反射光強度の振幅を第2の所定時間計測し、第1の所定時間及び第2の所定時間において計測した反射光強度の振幅をそれぞれあらかじめ設定しておいた第1の所定時間及び第2の所定時間における閾値と比較することにより加工部の溶融凝固状態を評価し、加工状態を判定することを特徴とするレーザ加工の加工状態判断方法。 A method for determining a processing state of laser processing of a metal material, wherein a processing unit is irradiated with a secondary laser beam having an energy density lower than that of the primary laser beam after irradiating the primary laser beam for processing. In the processing state determination method of laser processing for determining the processing state by measuring the reflected light of the secondary laser light,
The amplitude of the reflected light intensity of the secondary laser light is measured for a first predetermined time, and thereafter, the amplitude of the reflected light intensity of the secondary laser light is measured for a second predetermined time, and the first predetermined time is measured. And evaluating the melted and solidified state of the processed part by comparing the amplitude of the reflected light intensity measured at the second predetermined time with the threshold values at the first predetermined time and the second predetermined time set in advance, respectively , A processing state determination method for laser processing, characterized by determining a processing state.
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