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JP2007007698A - Laser beam machining head - Google Patents

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JP2007007698A
JP2007007698A JP2005191994A JP2005191994A JP2007007698A JP 2007007698 A JP2007007698 A JP 2007007698A JP 2005191994 A JP2005191994 A JP 2005191994A JP 2005191994 A JP2005191994 A JP 2005191994A JP 2007007698 A JP2007007698 A JP 2007007698A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
optical system
light
laser beam
divided
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2005191994A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masanari Watanabe
眞生 渡辺
Takashi Akaha
崇 赤羽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2005191994A priority Critical patent/JP2007007698A/en
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/346Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in combination with welding or cutting covered by groups B23K5/00 - B23K25/00, e.g. in combination with resistance welding
    • B23K26/348Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in combination with welding or cutting covered by groups B23K5/00 - B23K25/00, e.g. in combination with resistance welding in combination with arc heating, e.g. TIG [tungsten inert gas], MIG [metal inert gas] or plasma welding

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser beam machining head designed to be able to monitor, for example, condition of a part to be machined without making the machining head larger. <P>SOLUTION: In performing laser welding by bisecting with reflection mirrors 113, 114 a laser beam L10 which is made a parallel laser beam L11 and by converging with a condensing lens group 115 these divided laser beams L12a, L12b on a part W to be machined, the optical image of the weld zone caught by the condensing lens group 115 is formed on an image sensor 131. With a groove irradiated by a slit beam from a guide light source 132, an image of the slit beam traversing the groove can be recognized in an image processor 140, also a position of the groove can be recognized. In addition, if a sensor capable of receiving a light beam of plasma or of weld metal is arranged instead of the image sensor, a condition of the light emission can also be recognized. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明はレーザ加工ヘッドに関する。本発明が対象とするレーザ加工ヘッドは、レーザ光を2分割してから被加工部に集光させることによりレーザ加工(例えばレーザ溶接)を行うと共に、分割したレーザ光の間に配置した加工手段の先端加工部による加工(例えばアーク溶接)も同時に行うタイプのレーザ加工ヘッドである。
本発明では、かかるタイプのレーザ加工ヘッドにおいて、大型化することなく、被加工部の状態等をモニタリングできるように工夫したものである。
The present invention relates to a laser processing head. The laser processing head targeted by the present invention performs laser processing (for example, laser welding) by dividing the laser beam into two parts and then condensing the laser beam on the processing part, and processing means disposed between the divided laser beams This is a type of laser processing head that simultaneously performs processing (for example, arc welding) by the tip processing portion.
In the present invention, such a type of laser processing head is devised so that the state of the part to be processed can be monitored without increasing the size.

金属同士を接合する溶接技術の一種として、レーザ溶接とアーク溶接がある。レーザ溶接では、レーザ光を光学機器により集光して高いエネルギー密度が得られることから、狭い溶融範囲において深溶け込みの溶接を行うことができる。一方、アーク溶接では、アークが比較的広範囲に広がるため、ビード幅の広い溶接となり、開先裕度の高い溶接が可能である。   Laser welding and arc welding are one type of welding technology for joining metals together. In laser welding, a laser beam is focused by an optical device to obtain a high energy density, so that deep penetration welding can be performed in a narrow melting range. On the other hand, in arc welding, since the arc spreads over a relatively wide range, welding with a wide bead width is possible, and welding with a high groove tolerance is possible.

このため、近年では溶接範囲が広く且つ深溶け込みの溶接を行うことを目的として、レーザ溶接とアーク溶接とを同時に行うことができるレーザ加工ヘッドが開発されてきた。   For this reason, in recent years, laser processing heads capable of performing laser welding and arc welding simultaneously have been developed for the purpose of performing welding with a wide welding range and deep penetration.

ここで、本願発明者が先に開発して出願し、出願公開(特開2002−59286)さたレーザ加工ヘッドの概要について、図3を参照して説明する。   Here, an outline of the laser processing head developed and filed by the inventor of the present application and published (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-59286) will be described with reference to FIG.

図3に示すレーザ加工ヘッド10では、外筒11内に、コリメートレンズ群12と、第1反射ミラー13と、第2反射ミラー14と、集光レンズ群15と、電極ヘッド16で保持したアーク電極17が備えられている。   In the laser processing head 10 shown in FIG. 3, an arc held by a collimating lens group 12, a first reflecting mirror 13, a second reflecting mirror 14, a condenser lens group 15, and an electrode head 16 in an outer cylinder 11. An electrode 17 is provided.

YAGレーザ発振器(図示省略)から出力されて光ファイバ20により伝送されてきたレーザ光L0は、レーザ加工ヘッド10のコリメートレンズ群12に向けて照射される。このレーザ光L0は、複数枚のレンズを直列配置して構成したコリメートレンズ群12を透過することにより、平行な平行レーザ光L1となる。   Laser light L0 output from a YAG laser oscillator (not shown) and transmitted by the optical fiber 20 is irradiated toward the collimating lens group 12 of the laser processing head 10. The laser light L0 is converted into parallel parallel laser light L1 by passing through a collimating lens group 12 formed by arranging a plurality of lenses in series.

平行レーザ光L1の一部は、第1反射ミラー13により、平行レーザ光L0の光軸に対して直交する方向に反射される。このようにして、平行レーザ光L1は、第1反射ミラー13により反射されなかった残りの分割レーザ光L2aと、第1反射ミラー13により反射された分割レーザ光L2bとに分かれる。   A part of the parallel laser beam L1 is reflected by the first reflecting mirror 13 in a direction orthogonal to the optical axis of the parallel laser beam L0. In this way, the parallel laser beam L1 is divided into the remaining divided laser beam L2a that has not been reflected by the first reflecting mirror 13 and the divided laser beam L2b that has been reflected by the first reflecting mirror 13.

分割レーザ光L2bは、第2反射ミラー14により、平行レーザ光L1及び分割レーザ光L2aの光軸に対して平行な方向に反射される。
このようにして、分割レーザ光L2aと分割レーザ光L2bとは平行で、且つ、両者間には空間(隙間)が形成される。
The divided laser beam L2b is reflected by the second reflecting mirror 14 in a direction parallel to the optical axes of the parallel laser beam L1 and the divided laser beam L2a.
In this way, the divided laser beam L2a and the divided laser beam L2b are parallel, and a space (gap) is formed between them.

分割レーザ光L2a,L2bは、複数枚のレンズを直列配置して構成された集光レンズ群15により集光され、母材Wの被溶接部に向けて集光・照射される。これにより、集光された分割レーザ光L2a,L2bによりレーザ溶接が行われる。   The divided laser beams L <b> 2 a and L <b> 2 b are condensed by a condenser lens group 15 configured by arranging a plurality of lenses in series, and are condensed and irradiated toward a welded portion of the base material W. Thereby, laser welding is performed by the condensed divided laser beams L2a and L2b.

電極ヘッド16により外筒11に支持されたアーク電極17は、集光レンズ15よりもワークW側で、かつ、集光されていく分割レーザ光L2aと分割レーザ光L2bとの間の空間(隙間)に配置されている。このアーク電極17により、アーク溶接が行われる。   The arc electrode 17 supported by the outer cylinder 11 by the electrode head 16 is closer to the workpiece W than the condensing lens 15 and is a space (gap between the divided laser light L2a and the divided laser light L2b that is condensed. ). Arc welding is performed by the arc electrode 17.

このようにして、このレーザ加工ヘッド10を用いることにより、レーザ溶接とアーク溶接とを同時に行うことができる。   Thus, by using this laser processing head 10, laser welding and arc welding can be performed simultaneously.

特開2002−59286号公報JP 2002-59286 A

上述した、レーザ溶接とアーク溶接を同時に行うことができる、または一方だけの溶接を行うことができる、加工ヘッド10において、溶接時における溶接状態等を観察したいという要望がある。
この要望を実現するには、レーザ加工ヘッド10により溶接している部分を撮影することができる撮像手段を、レーザ加工ヘッド10の横に取り付け、レーザ加工ヘッド10の移動に同期して撮像手段を移動していけばよい。
しかし、このような撮像手段を、レーザ加工ヘッド10とは別に取り付けると、装置構成が大型化する。また、レーザ加工ヘッド10の横に、撮像手段を配置した場合には、溶接の際に、撮像手段が、周囲の部材に干渉(衝突)してしまうことがあり、溶接精度や溶接効率が低下してしまうことがある。
There is a desire to observe the welding state at the time of welding in the machining head 10 that can perform laser welding and arc welding at the same time, or can perform only one welding.
In order to realize this demand, an image pickup means that can take an image of a portion welded by the laser processing head 10 is attached to the side of the laser processing head 10, and the image pickup means is synchronized with the movement of the laser processing head 10. Just move.
However, if such an imaging means is attached separately from the laser processing head 10, the apparatus configuration becomes large. Further, when the image pickup means is disposed beside the laser processing head 10, the image pickup means may interfere (collision) with surrounding members during welding, resulting in a decrease in welding accuracy and welding efficiency. May end up.

本発明は上記従来技術に鑑み、レーザ溶接等のレーザ加工と、アーク溶接等の加工を同時に行うレーザ加工ヘッドにおいて、装置構成を大型化することなく、被加工部の状態等をモニタリングできるレーザ加工ヘッドを提供することを目的とする。   In view of the above prior art, the present invention is a laser processing head that simultaneously performs laser processing such as laser welding and processing such as arc welding, and is capable of monitoring the state of the processing portion without increasing the size of the apparatus configuration. The object is to provide a head.

上記課題を解決する本発明の構成は、
入力されたレーザ光を平行にして平行レーザ光として出力するコリメート光学系と、
前記コリメート光学系から出力された平行レーザ光を2分割し、2分割した2つの分割レーザ光を、互いに平行で空間的に離れた2つの分割光路に沿い個別に伝送する分割光学系と、
前記分割光学系から伝送されてきた2分割された分割レーザ光を、被加工部に集光する集光光学系と、
前記集光光学系よりも被加工部側の位置で、2分割された分割レーザ光の間の位置に占位する加工手段の先端加工部と、
前記被加工部側から発し、前記集光光学系で捕えられて、2つの前記分割光路のうちの一方の分割光路を伝播してきた光を集光させる調整光学系と、
前記調整光学系により前記光が集光される位置に配置されたセンサと、を有することを特徴とする。
The configuration of the present invention for solving the above problems is as follows.
A collimating optical system that collimates input laser light and outputs it as parallel laser light;
A splitting optical system that splits the parallel laser light output from the collimating optical system into two parts and separately transmits the two split laser lights along two split optical paths that are parallel and spatially separated from each other;
A condensing optical system for condensing the split laser beam divided into two parts transmitted from the splitting optical system onto a workpiece;
A tip processing portion of a processing means that occupies a position between the divided laser beams divided into two at a position closer to the processing portion than the condensing optical system;
An adjusting optical system that condenses the light emitted from the processed part side and captured by the condensing optical system and propagated through one of the two divided optical paths;
And a sensor arranged at a position where the light is condensed by the adjustment optical system.

また本発明の構成は、
入力されたレーザ光を平行にして平行レーザ光として出力するコリメート光学系と、
前記コリメート光学系から出力された平行レーザ光の一部を反射することにより、反射されなかった第1の分割レーザ光と、反射された第2の分割レーザ光とに2分割する第1反射ミラーと、
第1反射ミラーにより反射された第2の分割レーザ光を更に反射して、第1の分割レーザ光と平行で且つ第1の分割レーザ光に対して空間的に離れた方向に進行させる一方、前記レーザ光の波長と異なる波長の光(可視光や、紫外光や、赤外光の一部)を透過させる第2反射ミラーと、
第1の分割レーザ光と、第2反射ミラーにて反射された第2の分割レーザ光を、被加工部に集光する集光光学系と、
前記集光光学系よりも被加工部側の位置で、第1と第2の分割レーザ光の間の位置に占位する加工手段の先端加工部と、
前記被加工部側から発し、前記集光光学系で捕えられて、前記第2の反射ミラーを透過して伝播してきた光(可視光や、紫外光や、赤外光の一部)を集光させる調整光学系と、
前記調整光学系により前記光(可視光や、紫外光や、赤外光の一部)が集光される位置に配置されたセンサと、を有することを特徴とする。
The configuration of the present invention is as follows.
A collimating optical system that collimates input laser light and outputs it as parallel laser light;
A first reflecting mirror that divides the parallel laser beam output from the collimating optical system into two parts, a first split laser beam that has not been reflected and a second split laser beam that has been reflected by reflecting a part of the parallel laser beam output from the collimating optical system When,
While the second divided laser beam reflected by the first reflecting mirror is further reflected and travels in a direction parallel to the first divided laser beam and spatially separated from the first divided laser beam, A second reflecting mirror that transmits light having a wavelength different from the wavelength of the laser light (visible light, ultraviolet light, or part of infrared light);
A condensing optical system for condensing the first divided laser beam and the second divided laser beam reflected by the second reflecting mirror on the workpiece;
A tip processing portion of a processing means that occupies a position between the first and second divided laser beams at a position closer to the processing portion than the condensing optical system;
Light (visible light, ultraviolet light, or part of infrared light) emitted from the processed part side, captured by the condensing optical system, and transmitted through the second reflecting mirror is collected. An adjusting optical system that emits light;
And a sensor arranged at a position where the light (visible light, ultraviolet light, or part of infrared light) is collected by the adjusting optical system.

また本発明の構成は、
入力されたレーザ光を平行にして平行レーザ光として出力するコリメート光学系と、
前記コリメート光学系から出力されて平行になった平行レーザ光を反射して、第1の分割レーザ光と第2の分割レーザ光とに2分割するビームスプリッタと、
第1の分割レーザ光を更に反射して、平行レーザ光と平行な方向に進行させる第1反射ミラーと、
第2の分割レーザ光を更に反射して、平行レーザ光と平行で且つ第1の分割レーザ光に対して空間的に離れた方向に進行させる一方、前記レーザ光の波長と異なる波長の光(可視光や、紫外光や、赤外光の一部)を透過させる第2反射ミラーと、
第1反射ミラーにて反射された第1の分割レーザ光と、第2反射ミラーにて反射された第2の分割レーザ光を、被加工部に集光する集光光学系と、
前記集光光学系よりも被加工部側の位置で、第1と第2の分割レーザ光の間の位置に占位する加工手段の先端加工部と、
前記被加工部側から発し、前記集光光学系で捕えられて、前記第2の反射ミラーを透過して伝播してきた光(可視光や、紫外光や、赤外光の一部)を集光させる調整光学系と、
前記調整光学系により前記光(可視光や、紫外光や、赤外光の一部)が集光される位置に配置されたセンサと、を有することを特徴とする。
The configuration of the present invention is as follows.
A collimating optical system that collimates input laser light and outputs it as parallel laser light;
A beam splitter that reflects parallel laser light output from the collimating optical system and divides the parallel laser light into a first split laser light and a second split laser light;
A first reflecting mirror that further reflects the first split laser beam and travels in a direction parallel to the parallel laser beam;
The second divided laser beam is further reflected and travels in a direction parallel to the parallel laser beam and spatially separated from the first divided laser beam, while having a wavelength different from the wavelength of the laser beam ( A second reflecting mirror that transmits visible light, ultraviolet light, or part of infrared light);
A condensing optical system for condensing the first divided laser beam reflected by the first reflecting mirror and the second divided laser beam reflected by the second reflecting mirror on the workpiece;
A tip processing portion of a processing means that occupies a position between the first and second divided laser beams at a position closer to the processing portion than the condensing optical system;
Light (visible light, ultraviolet light, or part of infrared light) emitted from the processed part side, captured by the condensing optical system, and transmitted through the second reflecting mirror is collected. An adjusting optical system that emits light;
And a sensor arranged at a position where the light (visible light, ultraviolet light, or part of infrared light) is collected by the adjusting optical system.

また本発明の構成は、
前記被加工部に向けて可視光であるガイド光を照射するガイド光源や、
前記被加工部に向けてスリット状の可視光であるガイド光を斜めに照射するガイド光源を備えていることを特徴とする。
The configuration of the present invention is as follows.
A guide light source that emits guide light that is visible light toward the workpiece,
A guide light source for obliquely irradiating guide light, which is slit-like visible light, toward the workpiece is provided.

また本発明の構成は、
前記センサは、イメージセンサであったり、
前記センサは、光の色から温度を判定する温度センサであることを特徴とする。
The configuration of the present invention is as follows.
The sensor is an image sensor,
The sensor is a temperature sensor that determines a temperature from the color of light.

また本発明の構成は、
前記加工手段の先端加工部は、GMA電極、TIG電極、フィラワイヤ、または、ろう材であることを特徴とする。
The configuration of the present invention is as follows.
A tip processing portion of the processing means is a GMA electrode, a TIG electrode, a filler wire, or a brazing material.

本発明によれば、レーザ光を2分割してから被加工部に集光させることによりレーザ加工(例えばレーザ溶接)を行うと共に、分割したレーザ光の間に配置した加工手段の先端加工部による加工(例えばアーク溶接)も同時に行うタイプのレーザ加工ヘッドにおいて、加工ヘッドの構造を大型化することなく、被加工部の状態等をモニタリングすることができる。
このため、被加工部の状態や、溶接状態や、位置制御などを容易に行うことができる。
According to the present invention, laser processing (for example, laser welding) is performed by dividing the laser beam into two and then condensing the laser beam on the processing portion, and by the tip processing portion of the processing means disposed between the divided laser beams. In a laser processing head of the type that performs processing (for example, arc welding) at the same time, the state of the processing part can be monitored without increasing the size of the processing head.
For this reason, the state of a to-be-processed part, a welding state, position control, etc. can be performed easily.

以下に、本発明を実施するための最良の形態を実施例に基づき詳細に説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail based on examples.

図1は本発明の実施例1に係るレーザ加工ヘッド110を備えたレーザ加工装置100を示す。   FIG. 1 shows a laser processing apparatus 100 including a laser processing head 110 according to Embodiment 1 of the present invention.

実施例1に係るレーザ加工ヘッド110では、外筒111内に、コリメートレンズ群112と、第1反射ミラー113と、第2反射ミラー114と、集光レンズ群115と、ヘッド116で保持したアーク電極117と、調整光学系130と、イメージセンサ131と、ガイド光源132が備えられている。   In the laser processing head 110 according to the first embodiment, an arc held by the collimating lens group 112, the first reflecting mirror 113, the second reflecting mirror 114, the condenser lens group 115, and the head 116 in the outer cylinder 111. An electrode 117, an adjustment optical system 130, an image sensor 131, and a guide light source 132 are provided.

コリメートレンズ群112は、複数枚のレンズを直列配置して構成したものである。
第1反射ミラー113と第2反射ミラー114により、分割光学系が構成されている。第1反射ミラー113は、レーザ光(赤外光:波長が例えば1064nm)を反射するフラットミラーである。第2反射ミラー114は、レーザ光(赤外光:波長が例えば1064nm)は反射するが、このレーザ光の波長以外の波長の光、即ち、可視光(波長が例えば360nm〜830nm)及び紫外光,赤外光の一部を透過させるフラットミラーである。この第2反射ミラー114は、具体的には、石英に透明な赤外系反射コートが施されて構成されており、レーザ光に対しては全反射ミラーとして機能し、可視光に対しては透明板として機能するものである。
The collimating lens group 112 is configured by arranging a plurality of lenses in series.
The first reflecting mirror 113 and the second reflecting mirror 114 constitute a split optical system. The first reflection mirror 113 is a flat mirror that reflects laser light (infrared light: wavelength is 1064 nm, for example). The second reflecting mirror 114 reflects laser light (infrared light: wavelength is 1064 nm, for example), but light having a wavelength other than the wavelength of the laser light, that is, visible light (wavelength is 360 nm to 830 nm, for example) and ultraviolet light. This is a flat mirror that transmits a part of infrared light. Specifically, the second reflection mirror 114 is configured by applying a transparent infrared-based reflection coat to quartz, and functions as a total reflection mirror for laser light, and for visible light. It functions as a transparent plate.

集光レンズ群115は、複数枚のレンズを直列配置して構成したものである。
ヘッド116は、集光レンズ群115よりも下方側、つまり、母材(被加工部)W側に位置しており、後述する2つの分割レーザ光L12a、L12bの間の位置に占位するように配置されている。なお、アーク電極117としては、GMA(gas metal arc welding)電極やTIG(tungusten inert gas welding)電極を用いることができる。
The condenser lens group 115 is configured by arranging a plurality of lenses in series.
The head 116 is located below the condensing lens group 115, that is, on the base material (processed part) W side, and is located at a position between two divided laser beams L12a and L12b described later. Is arranged. As the arc electrode 117, a GMA (gas metal arc welding) electrode or a TIG (tungusten inert gas welding) electrode can be used.

調整光学系130は、複数枚のレンズを直列配置して構成したものである。
イメージセンサ131は、CCD(Charge Coupled Device)により構成したものである。
ガイド光源132は、母材Wに向けて可視光であるガイド光を斜めに照射するものである。このガイド光源132は、後述する検査項目によっては使用しなくても良い場合がある。
ガイド光源132は、単なる照度を上げるためのガイド光を照射する場合と、スリット光を照射する場合とがある。
The adjusting optical system 130 is configured by arranging a plurality of lenses in series.
The image sensor 131 is configured by a CCD (Charge Coupled Device).
The guide light source 132 irradiates guide light, which is visible light, obliquely toward the base material W. The guide light source 132 may not be used depending on an inspection item described later.
The guide light source 132 may irradiate guide light for simply increasing illuminance or irradiate slit light.

YAGレーザ発振器121から出力されて光ファイバ120により伝送されてきたレーザ光L10は、レーザ加工ヘッド110のコリメートレンズ群112に向けて照射される。コリメートレンズ群112に入力されたレーザ光L10は、コリメートレンズ群112を透過することにより、平行な平行レーザ光L11として出力される。   The laser beam L10 output from the YAG laser oscillator 121 and transmitted through the optical fiber 120 is irradiated toward the collimating lens group 112 of the laser processing head 110. The laser light L10 input to the collimating lens group 112 passes through the collimating lens group 112 and is output as parallel parallel laser light L11.

平行レーザ光L11の一部は、第1反射ミラー113により、平行レーザ光L10の光軸に対して直交する方向に反射される。このようにして、平行レーザ光L10は、第1反射ミラー113により反射されなかった第1の分割レーザ光L12aと、第1反射ミラー113により反射された第2の分割レーザ光L12bとに分かれる。   A part of the parallel laser beam L11 is reflected by the first reflecting mirror 113 in a direction orthogonal to the optical axis of the parallel laser beam L10. In this way, the parallel laser beam L10 is divided into the first divided laser beam L12a that has not been reflected by the first reflecting mirror 113 and the second divided laser beam L12b that has been reflected by the first reflecting mirror 113.

分割レーザ光L12bは、第2反射ミラー114により更に反射されて、平行レーザ光L11及び分割レーザ光L12aの光軸に対して平行な方向に進行する。
このようにして、分割レーザ光L12aと分割レーザ光L12bとは平行で、且つ、両者間には空間(隙間)が形成される。
The divided laser light L12b is further reflected by the second reflecting mirror 114, and travels in a direction parallel to the optical axes of the parallel laser light L11 and the divided laser light L12a.
In this way, the divided laser beam L12a and the divided laser beam L12b are parallel, and a space (gap) is formed between them.

分割レーザ光L12a,L12bは、集光レンズ群115により集光され、母材Wの被溶接部に向けて集光・照射される。これにより、集光された分割レーザ光L12a,L12bによりレーザ溶接が行われる。   The divided laser beams L12a and L12b are condensed by the condensing lens group 115 and condensed and irradiated toward the welded portion of the base material W. Thereby, laser welding is performed by the condensed divided laser beams L12a and L12b.

ヘッド116により外筒111に支持されたアーク電極117は、集光レンズ115よりもワークW側で、かつ、集光されていく分割レーザ光L12aと分割レーザ光L12bとの間の空間(隙間)に配置されている。このアーク電極117により、アーク溶接が行われる。   The arc electrode 117 supported by the outer cylinder 111 by the head 116 is closer to the workpiece W than the condensing lens 115, and is a space (gap) between the divided laser light L12a and the divided laser light L12b that are collected. Is arranged. Arc welding is performed by the arc electrode 117.

このようにして、このレーザ加工ヘッド110を用いることにより、レーザ溶接とアーク溶接とを同時に行うことができる。
なお、アーク電極117の代わりに、筒状のヘッド116からフィラワイヤや、ろう材を供給して、フィラ溶接やロウ付けをすることもできる。
Thus, by using this laser processing head 110, laser welding and arc welding can be performed simultaneously.
Instead of the arc electrode 117, filler wire or brazing material may be supplied from the cylindrical head 116 to perform filler welding or brazing.

母材Wの被加工部分から発した光(光学像)は、集光レンズ115にて捕らえられ、反射ミラー114を透過して調整光学系130に伝播してくる。この光(光学像)は、調整光学系130にてイメージセンサ131上に集光(結像)される。このため、イメージセンサ131では、母材Wの被加工部分の画像を光電変換して画像信号Sとして出力する。
なお、集光レンズ系115から第2反射ミラー114に至る光学経路を、請求項1では「一方の分割光路」と称している。
Light (optical image) emitted from the processed portion of the base material W is captured by the condenser lens 115, passes through the reflection mirror 114, and propagates to the adjustment optical system 130. This light (optical image) is condensed (imaged) on the image sensor 131 by the adjustment optical system 130. For this reason, the image sensor 131 photoelectrically converts the image of the part to be processed of the base material W and outputs it as an image signal S.
The optical path from the condenser lens system 115 to the second reflecting mirror 114 is referred to as “one split optical path” in claim 1.

画像処理装置140は、画像信号Sを信号処理して、モニタ141上に、母材Wの被加工部分(つまり、集光レンズ115にて捕らえた画像)を映し出す。   The image processing apparatus 140 performs signal processing on the image signal S, and displays a processed portion of the base material W (that is, an image captured by the condenser lens 115) on the monitor 141.

このとき、操作者が、モニタ141に映し出された画像を目視認識することにより、例えば溶接加工する前における、被加工部分の状態を観察することができる。
また溶接が完了した後に、溶接完了した部位(溶接が完了した溶接線)に沿いレーザ加工ヘッド110を移動させていけば、溶接完了した部位の状態(肉盛り状態)などを、モニタ141に映し出して目視確認することもできる。
At this time, by visually recognizing the image displayed on the monitor 141, the operator can observe the state of the part to be processed before, for example, welding.
Further, after the welding is completed, if the laser processing head 110 is moved along the welding-completed part (welding line where the welding is completed), the state of the welding-completed part (building up state) is displayed on the monitor 141. It can also be confirmed visually.

また画像処理装置140にて画像処理した結果をもとに、制御装置142では、レーザ加工ヘッド110と母材Wとの位置関係を認識し、溶接開始前における位置合わせをするように、レーザ加工ヘッド110の位置制御をすることもできる。   Further, based on the result of image processing by the image processing device 140, the control device 142 recognizes the positional relationship between the laser processing head 110 and the base material W and performs laser processing so as to perform alignment before starting welding. The position of the head 110 can also be controlled.

なお、被加工部分が暗い場合には、ガイド光源132から照度をあげるために照明用のガイド光(可視光)を母材Wに向けて照射するようにしてもよい。   When the part to be processed is dark, the guide light source 132 may be irradiated with illumination guide light (visible light) to increase the illuminance.

またガイド光源132からスリット光(可視光)を母材Wの被加工部分である溶接開先を横断する状態で当てると、溶接開先にスリット光が横断した状態の画像が、集光レンズ115,第2反射ミラー114及び調整光学系130を介してイメージセンサ131に結像される。このため、溶接開先にスリット光が横断した状態の画像を示す画像信号Sが画像処理装置140に送られる。   In addition, when slit light (visible light) is applied from the guide light source 132 in a state where it crosses a welding groove that is a part to be processed of the base material W, an image in a state where the slit light crosses the welding groove becomes a condensing lens 115. The image is formed on the image sensor 131 via the second reflecting mirror 114 and the adjusting optical system 130. For this reason, an image signal S indicating an image in which the slit light crosses the welding groove is sent to the image processing device 140.

このとき画像処理装置140では、溶接開先にスリット光が横断した状態の画像を画像処理することにより、三角測量の原理を応用して、溶接開先の位置を検出することができる。なお、この位置検出手法は周知技術であるので、その詳細説明は省略する。
レーザ加工ヘッド110を溶接開先(溶接線)に沿って移動させていくときに、このような処理を連続的に行うことにより、画像処理装置140は溶接線位置を認識できる。画像処理装置140にて認識した溶接線位置をもとに、制御装置142では、レーザ加工ヘッド110が溶接線位置に沿って移動するように、倣い制御をすることができる。
At this time, the image processing device 140 can detect the position of the welding groove by applying the principle of triangulation by performing image processing on the image in which the slit light crosses the welding groove. Since this position detection method is a well-known technique, detailed description thereof is omitted.
When the laser processing head 110 is moved along the welding groove (welding line), the image processing apparatus 140 can recognize the position of the welding line by continuously performing such processing. Based on the weld line position recognized by the image processing apparatus 140, the control apparatus 142 can perform scanning control so that the laser processing head 110 moves along the weld line position.

また画像処理装置140では、画像の色ならびに色分布を処理・検出することにより、例えば溶接中における、溶融池の温度状態やプラズマ発光の温度状態などを判定することもできる。   Further, the image processing apparatus 140 can determine the temperature state of the molten pool and the temperature state of plasma emission during welding, for example, by processing and detecting the color and color distribution of the image.

さらに、イメージセンサ131の代わりに、光の色から温度を判定する温度センサを取り付け、この温度センサの検出結果をもとに、母材Wの温度状況を判定・検出することもできる。
さらに、イメージセンサ131の代わりに、プラズマから発光する紫外光等を検知する強度センサを取り付けることで溶接状況を判定することもできる。又、加工に使用するレーザの反射光を検知するセンサを取り付けることで溶接加工状態を判定することもできる。
Furthermore, instead of the image sensor 131, a temperature sensor that determines the temperature from the color of light can be attached, and the temperature state of the base material W can be determined and detected based on the detection result of the temperature sensor.
Furthermore, instead of the image sensor 131, a welding state can be determined by attaching an intensity sensor that detects ultraviolet light or the like emitted from plasma. Further, it is possible to determine the welding process state by attaching a sensor for detecting the reflected light of the laser used for processing.

実施例1のレーザ加工ヘッド110では、レーザ溶接とアーク溶接が同時にできるようにするためレーザ光を一旦2分割した後に集光している。このような構成になっている実施例1のレーザ加工ヘッド110では、第2反射ミラー114の上方位置が光学的・空間的に余裕があるので、この位置に調整光学系130やイメージセンサ131を配置した。このため、レーザ加工ヘッド110の大型化を招来することなく、被溶接部分の画像認識などのモニタリングを行うことができる。   In the laser processing head 110 according to the first embodiment, the laser light is once divided into two so as to be able to perform laser welding and arc welding at the same time. In the laser processing head 110 according to the first embodiment having such a configuration, the upper position of the second reflecting mirror 114 has a margin in terms of optical and space. Therefore, the adjustment optical system 130 and the image sensor 131 are installed at this position. Arranged. For this reason, it is possible to perform monitoring such as image recognition of the welded portion without causing an increase in the size of the laser processing head 110.

図2は本発明の実施例2に係るレーザ加工ヘッド210を備えたレーザ加工装置200を示す。   FIG. 2 shows a laser processing apparatus 200 including a laser processing head 210 according to the second embodiment of the present invention.

実施例2に係るレーザ加工ヘッド210では、外筒211内に、コリメートレンズ群212と、ビームスプリッタ218と、第1反射ミラー213と、第2反射ミラー214と、集光レンズ群215と、ヘッド216で保持したアーク電極217と、調整光学系230と、イメージセンサ231と、ガイド光源232が備えられている。   In the laser processing head 210 according to the second embodiment, a collimating lens group 212, a beam splitter 218, a first reflecting mirror 213, a second reflecting mirror 214, a condensing lens group 215, and a head are provided in an outer cylinder 211. An arc electrode 217 held at 216, an adjustment optical system 230, an image sensor 231, and a guide light source 232 are provided.

コリメートレンズ群212は、複数枚のレンズを直列配置して構成したものである。
ビームスプリッタ218は、レーザ光を2分割する機能をする光学素子である。
第1反射ミラー213と第2反射ミラー214により、分割光学系が構成されている。第1反射ミラー213は、レーザ光(赤外光:波長が例えば1064nm)を反射するフラットミラーである。第2反射ミラー214は、レーザ光(赤外光:波長が例えば1064nm)は反射するが、このレーザ光の波長以外の波長の光、即ち、可視光(波長が例えば360nm〜830nm)及び紫外光,赤外光の一部を透過させるフラットミラーである。この第2反射ミラー214は、具体的には、石英に透明な赤外系反射コートが施されて構成されており、レーザ光に対しては全反射ミラーとして機能し、可視光に対しては透明板として機能するものである。
The collimating lens group 212 is configured by arranging a plurality of lenses in series.
The beam splitter 218 is an optical element that functions to divide laser light into two.
The first reflecting mirror 213 and the second reflecting mirror 214 constitute a split optical system. The first reflecting mirror 213 is a flat mirror that reflects laser light (infrared light: wavelength is 1064 nm, for example). The second reflecting mirror 214 reflects laser light (infrared light: wavelength is 1064 nm, for example), but light having a wavelength other than the wavelength of the laser light, that is, visible light (wavelength is 360 nm to 830 nm, for example) and ultraviolet light. This is a flat mirror that transmits a part of infrared light. Specifically, the second reflection mirror 214 is configured by applying a transparent infrared-based reflection coating to quartz, and functions as a total reflection mirror for laser light, and for visible light. It functions as a transparent plate.

集光レンズ群215は、複数枚のレンズを直列配置して構成したものである。
ヘッド216は、集光レンズ群215よりも下方側、つまり、母材(被加工部)W側に位置しており、後述する2つの分割レーザ光L22a、L22bの間の位置に占位するように配置されている。なお、アーク電極217としては、GMA(gas metal arc welding)電極やTIG(tungusten inert gas welding)電極を用いることができる。
The condensing lens group 215 is configured by arranging a plurality of lenses in series.
The head 216 is positioned below the condensing lens group 215, that is, on the base material (processed part) W side, and is located at a position between two divided laser beams L22a and L22b described later. Is arranged. As the arc electrode 217, a GMA (gas metal arc welding) electrode or a TIG (tungusten inert gas welding) electrode can be used.

調整光学系230は、複数枚のレンズを直列配置して構成したものである。
イメージセンサ231は、CCD(Charge Coupled Device)により構成したものである。
ガイド光源232は、母材Wに向けて可視光であるガイド光を斜めに照射するものである。このガイド光源232は、後述する検査項目によっては使用しなくても良い場合がある。
ガイド光源232は、単なる照度を上げるためのガイド光を照射する場合と、スリット光を照射する場合とがある。
The adjusting optical system 230 is configured by arranging a plurality of lenses in series.
The image sensor 231 is configured by a CCD (Charge Coupled Device).
The guide light source 232 irradiates guide light, which is visible light, obliquely toward the base material W. The guide light source 232 may not be used depending on an inspection item described later.
The guide light source 232 may irradiate guide light for simply increasing illuminance or irradiate slit light.

YAGレーザ発振器221から出力されて光ファイバ220により伝送されてきたレーザ光L20は、レーザ加工ヘッド210のコリメートレンズ群212に向けて照射される。コリメートレンズ群212に入力されたレーザ光L20は、コリメートレンズ群212を透過することにより、平行な平行レーザ光L21として出力される。   The laser beam L20 output from the YAG laser oscillator 221 and transmitted through the optical fiber 220 is irradiated toward the collimating lens group 212 of the laser processing head 210. The laser beam L20 input to the collimating lens group 212 passes through the collimating lens group 212 and is output as a parallel parallel laser beam L21.

平行レーザ光L21は、ビームスプリッタ218により、平行レーザ光L21の光軸に対して直交する方向で、互いに進行方向が逆向きの、第1の分割レーザ光L22aと第1の分割レーザ光L22bに2分割される。   The parallel laser beam L21 is converted into a first divided laser beam L22a and a first divided laser beam L22b by the beam splitter 218 in the directions orthogonal to the optical axis of the parallel laser beam L21 and the traveling directions are opposite to each other. Divided into two.

第1反射ミラー213に向かって進行していった分割レーザ光L22aは、第1反射ミラー213により更に反射されて、平行レーザ光L21の光軸に対して平行な方向に進行する。
第2反射ミラー214に向かって進行していった分割レーザ光L22bは、第2反射ミラー214により更に反射されて、平行レーザ光L21の光軸に対して平行な方向に進行する。
このようにして、分割レーザ光L22aと分割レーザ光L22bとは平行で、且つ、両者間には空間(隙間)が形成される。
The divided laser beam L22a that has traveled toward the first reflecting mirror 213 is further reflected by the first reflecting mirror 213 and travels in a direction parallel to the optical axis of the parallel laser beam L21.
The divided laser beam L22b that has traveled toward the second reflecting mirror 214 is further reflected by the second reflecting mirror 214 and travels in a direction parallel to the optical axis of the parallel laser beam L21.
In this way, the divided laser beam L22a and the divided laser beam L22b are parallel, and a space (gap) is formed between them.

分割レーザ光L22a,L22bは、集光レンズ群215により集光され、母材Wの被溶接部に向けて集光・照射される。これにより、集光された分割レーザ光L22a,L22bによりレーザ溶接が行われる。   The divided laser beams L22a and L22b are condensed by the condenser lens group 215, and are condensed and irradiated toward the welded portion of the base material W. Thereby, laser welding is performed by the condensed divided laser beams L22a and L22b.

ヘッド216により外筒211に支持されたアーク電極217は、集光レンズ215よりもワークW側で、かつ、集光されていく分割レーザ光L22aと分割レーザ光L22bとの間の空間(隙間)に配置されている。このアーク電極217により、アーク溶接が行われる。   The arc electrode 217 supported by the outer cylinder 211 by the head 216 is closer to the workpiece W than the condensing lens 215 and is a space (gap) between the divided laser light L22a and the divided laser light L22b that are being condensed. Is arranged. Arc welding is performed by the arc electrode 217.

このようにして、このレーザ加工ヘッド210を用いることにより、レーザ溶接とアーク溶接とを同時に行うことができる。
なお、アーク電極217の代わりに、筒状のヘッド216からフィラワイヤや、ろう材を供給して、フィラ溶接やロウ付けをすることもできる。
Thus, by using this laser processing head 210, laser welding and arc welding can be performed simultaneously.
Instead of the arc electrode 217, filler wire or brazing material may be supplied from the cylindrical head 216 to perform filler welding or brazing.

母材Wの被加工部分から発した光(光学像)は、集光レンズ215にて捕らえられ、反射ミラー214を透過して調整光学系230に伝播してくる。この光(光学像)は、調整光学系230にてイメージセンサ231上に集光(結像)される。このため、イメージセンサ231では、母材Wの被加工部分の画像を光電変換して画像信号Sとして出力する。
なお、集光レンズ系215から第2反射ミラー214に至る光学経路を、請求項1では「一方の分割光路」と称している。
Light (optical image) emitted from the processed portion of the base material W is captured by the condenser lens 215, passes through the reflection mirror 214, and propagates to the adjustment optical system 230. This light (optical image) is condensed (imaged) on the image sensor 231 by the adjusting optical system 230. For this reason, the image sensor 231 photoelectrically converts the image of the part to be processed of the base material W and outputs it as an image signal S.
The optical path from the condenser lens system 215 to the second reflection mirror 214 is referred to as “one split optical path” in claim 1.

画像処理装置240は、画像信号Sを信号処理して、モニタ241上に、母材Wの被加工部分(つまり、集光レンズ215にて捕らえた画像)を映し出す。   The image processing device 240 performs signal processing on the image signal S, and displays a processed portion of the base material W (that is, an image captured by the condenser lens 215) on the monitor 241.

このとき、操作者が、モニタ241に映し出された画像を目視認識することにより、例えば溶接加工する前における、被加工部分の状態を観察することができる。
また溶接が完了した後に、溶接完了した部位(溶接が完了した溶接線)に沿いレーザ加工ヘッド210を移動させていけば、溶接完了した部位の状態(肉盛り状態)などを、モニタ241に映し出して目視確認することもできる。
At this time, by visually recognizing the image displayed on the monitor 241, the operator can observe the state of the part to be processed before, for example, welding.
If the laser processing head 210 is moved along the welded part (welded line where welding is completed) after welding is completed, the state of the welded part (filled state) is displayed on the monitor 241. It can also be confirmed visually.

また画像処理装置240にて画像処理した結果をもとに、制御装置242では、レーザ加工ヘッド210と母材Wとの位置関係を認識し、溶接開始前における位置合わせをするように、レーザ加工ヘッド210の位置制御をすることもできる。   Further, based on the result of image processing by the image processing device 240, the control device 242 recognizes the positional relationship between the laser processing head 210 and the base material W, and performs laser processing so as to perform alignment before starting welding. The position of the head 210 can also be controlled.

なお、被加工部分が暗い場合には、ガイド光源232から照度をあげるために照明用のガイド光(可視光)を母材Wに向けて照射するようにしてもよい。   When the part to be processed is dark, the guide light source (visible light) may be irradiated toward the base material W in order to increase the illuminance from the guide light source 232.

またガイド光源232からスリット光(可視光)を母材Wの被加工部分である溶接開先を横断する状態で当てると、溶接開先にスリット光が横断した状態の画像が、集光レンズ215,第2反射ミラー214及び調整光学系230を介してイメージセンサ231に結像される。このため、溶接開先にスリット光が横断した状態の画像を示す画像信号Sが画像処理装置240に送られる。   In addition, when slit light (visible light) is applied from the guide light source 232 in a state where it crosses a welding groove that is a portion to be processed of the base material W, an image in a state where the slit light crosses the welding groove is a condensing lens 215. The image is formed on the image sensor 231 through the second reflecting mirror 214 and the adjusting optical system 230. For this reason, an image signal S indicating an image in which the slit light crosses the welding groove is sent to the image processing device 240.

このとき画像処理装置240では、溶接開先にスリット光が横断した状態の画像を画像処理することにより、三角測量の原理を応用して、溶接開先の位置を検出することができる。なお、この位置検出手法は周知技術であるので、その詳細説明は省略する。
レーザ加工ヘッド210を溶接開先(溶接線)に沿って移動させていくときに、このような処理を連続的に行うことにより、画像処理装置240は溶接線位置を認識できる。画像処理装置240にて認識した溶接線位置をもとに、制御装置242では、レーザ加工ヘッド210が溶接線位置に沿って移動するように、倣い制御をすることができる。
At this time, the image processing device 240 can detect the position of the welding groove by applying the principle of triangulation by performing image processing on an image in a state where the slit light crosses the welding groove. Since this position detection method is a well-known technique, detailed description thereof is omitted.
When the laser processing head 210 is moved along the welding groove (welding line), the image processing apparatus 240 can recognize the position of the welding line by continuously performing such processing. Based on the weld line position recognized by the image processing device 240, the control device 242 can perform scanning control so that the laser processing head 210 moves along the weld line position.

また画像処理装置240では、画像の色ならびに色分布を処理・検出することにより、例えば溶接中における、溶融池の温度状態やプラズマ発光の温度状態などを判定することもできる。   Further, the image processing apparatus 240 can determine the temperature state of the molten pool, the temperature state of plasma emission, and the like during welding, for example, by processing and detecting the color and color distribution of the image.

さらに、イメージセンサ231の代わりに、光の色から温度を判定する温度センサを取り付け、この温度センサの検出結果をもとに、母材Wの温度状況を判定・検出することもできる。
さらに、イメージセンサ231の代わりに、プラズマから発光する紫外光等を検知する強度センサを取り付けることで溶接状況を判定することもできる。又、加工に使用するレーザの反射光を検知するセンサを取り付けることで溶接加工状態を判定することもできる。
Furthermore, instead of the image sensor 231, a temperature sensor that determines the temperature from the color of light can be attached, and the temperature state of the base material W can be determined and detected based on the detection result of the temperature sensor.
Furthermore, instead of the image sensor 231, it is possible to determine the welding state by attaching an intensity sensor that detects ultraviolet light emitted from plasma. Further, it is possible to determine the welding process state by attaching a sensor for detecting the reflected light of the laser used for processing.

実施例2のレーザ加工ヘッド210では、レーザ溶接とアーク溶接が同時にできるようにするためレーザ光を一旦2分割した後に集光している。このような構成になっている実施例2のレーザ加工ヘッド210では、第2反射ミラー214の上方位置が光学的・空間的に余裕があるので、この位置に調整光学系230やイメージセンサ231を配置した。このため、レーザ加工ヘッド210の大型化を招来することなく、被溶接部分の画像認識などのモニタリングを行うことができる。   In the laser processing head 210 according to the second embodiment, the laser beam is focused after being divided into two parts so that laser welding and arc welding can be performed simultaneously. In the laser processing head 210 according to the second embodiment having such a configuration, the upper position of the second reflecting mirror 214 has an optical and spatial margin, and therefore the adjustment optical system 230 and the image sensor 231 are installed at this position. Arranged. For this reason, it is possible to perform monitoring such as image recognition of the welded portion without causing an increase in the size of the laser processing head 210.

本発明の実施例1に係るレーザ加工ヘッドを示す構成図。1 is a configuration diagram showing a laser processing head according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 本発明の実施例2に係るレーザ加工ヘッドを示す構成図。The block diagram which shows the laser processing head which concerns on Example 2 of this invention. 従来のレーザ加工ヘッドを示す構成図。The block diagram which shows the conventional laser processing head.

符号の説明Explanation of symbols

100,200 レーザ加工装置
110,210 レーザ加工ヘッド
111,211 外筒
112,212 コリメートレンズ群
113,213 第1反射ミラー
114,214 第2反射ミラー
115,215 集光レンズ群
116,216 ヘッド
117,217 アーク電極
218 ビームスプリッタ
120,220 光ファイバ
121,221 YAGレーザ発振器
130,230 調整光学系
131,231 イメージセンサ
132,232 ガイド光源
140,240 画像処理装置
141,241 モニタ
142,242 制御装置
100,200 Laser processing equipment
110,210 Laser processing head
111,211 outer cylinder
112,212 collimating lens group
113,213 First reflection mirror
114,214 Second reflection mirror
115,215 Condensing lens group
116,216 heads
117,217 arc electrodes
218 Beam splitter
120,220 optical fiber
121,221 YAG laser oscillator
130,230 Adjustment optics
131,231 Image sensor
132,232 Guide light source
140,240 Image processing device
141,241 monitors
142,242 Control unit

Claims (8)

入力されたレーザ光を平行にして平行レーザ光として出力するコリメート光学系と、
前記コリメート光学系から出力された平行レーザ光を2分割し、2分割した2つの分割レーザ光を、互いに平行で空間的に離れた2つの分割光路に沿い個別に伝送する分割光学系と、
前記分割光学系から伝送されてきた2分割された分割レーザ光を、被加工部に集光する集光光学系と、
前記集光光学系よりも被加工部側の位置で、2分割された分割レーザ光の間の位置に占位する加工手段の先端加工部と、
前記被加工部側から発し、前記集光光学系で捕えられて、2つの前記分割光路のうちの一方の分割光路を伝播してきた光を集光させる調整光学系と、
前記調整光学系により前記光が集光される位置に配置されたセンサと、
を有することを特徴とするレーザ加工ヘッド。
A collimating optical system that collimates input laser light and outputs it as parallel laser light;
A splitting optical system that splits the parallel laser light output from the collimating optical system into two parts and separately transmits the two split laser lights along two split optical paths that are parallel and spatially separated from each other;
A condensing optical system for condensing the split laser beam divided into two parts transmitted from the splitting optical system onto a workpiece;
A tip processing portion of a processing means that occupies a position between the divided laser beams divided into two at a position closer to the processing portion than the condensing optical system;
An adjusting optical system that condenses the light emitted from the processed part side and captured by the condensing optical system and propagated through one of the two divided optical paths;
A sensor disposed at a position where the light is condensed by the adjustment optical system;
A laser processing head characterized by comprising:
入力されたレーザ光を平行にして平行レーザ光として出力するコリメート光学系と、
前記コリメート光学系から出力された平行レーザ光の一部を反射することにより、反射されなかった第1の分割レーザ光と、反射された第2の分割レーザ光とに2分割する第1反射ミラーと、
第1反射ミラーにより反射された第2の分割レーザ光を更に反射して、第1の分割レーザ光と平行で且つ第1の分割レーザ光に対して空間的に離れた方向に進行させる一方、前記レーザ光の波長と異なる波長の光を透過させる第2反射ミラーと、
第1の分割レーザ光と、第2反射ミラーにて反射された第2の分割レーザ光を、被加工部に集光する集光光学系と、
前記集光光学系よりも被加工部側の位置で、第1と第2の分割レーザ光の間の位置に占位する加工手段の先端加工部と、
前記被加工部側から発し、前記集光光学系で捕えられて、前記第2の反射ミラーを透過して伝播してきた光を集光させる調整光学系と、
前記調整光学系により前記光が集光される位置に配置されたセンサと、
を有することを特徴とするレーザ加工ヘッド。
A collimating optical system that collimates input laser light and outputs it as parallel laser light;
A first reflecting mirror that divides the parallel laser beam output from the collimating optical system into two parts, a first split laser beam that has not been reflected and a second split laser beam that has been reflected by reflecting a part of the parallel laser beam output from the collimating optical system When,
While the second divided laser beam reflected by the first reflecting mirror is further reflected and travels in a direction parallel to the first divided laser beam and spatially separated from the first divided laser beam, A second reflecting mirror that transmits light having a wavelength different from the wavelength of the laser light;
A condensing optical system for condensing the first divided laser beam and the second divided laser beam reflected by the second reflecting mirror onto the workpiece;
A tip processing portion of a processing means that occupies a position between the first and second divided laser beams at a position closer to the processing portion than the condensing optical system;
An adjusting optical system that condenses light emitted from the processed part side, captured by the condensing optical system, and transmitted through the second reflecting mirror;
A sensor disposed at a position where the light is condensed by the adjustment optical system;
A laser processing head characterized by comprising:
入力されたレーザ光を平行にして平行レーザ光として出力するコリメート光学系と、
前記コリメート光学系から出力されて平行になった平行レーザ光を反射して、第1の分割レーザ光と第2の分割レーザ光とに2分割するビームスプリッタと、
第1の分割レーザ光を更に反射して、平行レーザ光と平行な方向に進行させる第1反射ミラーと、
第2の分割レーザ光を更に反射して、平行レーザ光と平行で且つ第1の分割レーザ光に対して空間的に離れた方向に進行させる一方、前記レーザ光の波長と異なる波長の光を透過させる第2反射ミラーと、
第1反射ミラーにて反射された第1の分割レーザ光と、第2反射ミラーにて反射された第2の分割レーザ光を、被加工部に集光する集光光学系と、
前記集光光学系よりも被加工部側の位置で、第1と第2の分割レーザ光の間の位置に占位する加工手段の先端加工部と、
前記被加工部側から発し、前記集光光学系で捕えられて、前記第2の反射ミラーを透過して伝播してきた光を集光させる調整光学系と、
前記調整光学系により前記光が集光される位置に配置されたセンサと、
を有することを特徴とするレーザ加工ヘッド。
A collimating optical system that collimates input laser light and outputs it as parallel laser light;
A beam splitter that reflects parallel laser light output from the collimating optical system and divides the parallel laser light into a first split laser light and a second split laser light;
A first reflecting mirror that further reflects the first split laser beam and travels in a direction parallel to the parallel laser beam;
The second split laser beam is further reflected and travels in a direction parallel to the parallel laser beam and spatially separated from the first split laser beam, while having a wavelength different from the wavelength of the laser beam. A second reflecting mirror for transmission;
A condensing optical system for condensing the first divided laser beam reflected by the first reflecting mirror and the second divided laser beam reflected by the second reflecting mirror on the workpiece;
A tip processing portion of a processing means that occupies a position between the first and second divided laser beams at a position closer to the processing portion than the condensing optical system;
An adjusting optical system that condenses light emitted from the processed part side, captured by the condensing optical system, and transmitted through the second reflecting mirror;
A sensor disposed at a position where the light is condensed by the adjustment optical system;
A laser processing head characterized by comprising:
請求項1乃至請求項3の何れか一項において、
前記被加工部に向けて可視光であるガイド光を照射するガイド光源を備えていることを特徴とするレーザ加工ヘッド。
In any one of Claims 1 thru | or 3,
A laser processing head, comprising: a guide light source that emits guide light that is visible light toward the workpiece.
請求項1乃至請求項3の何れか一項において、
前記被加工部に向けてスリット状の可視光であるガイド光を斜めに照射するガイド光源を備えていることを特徴とするレーザ加工ヘッド。
In any one of Claims 1 thru | or 3,
A laser processing head, comprising: a guide light source that obliquely irradiates guide light, which is slit-like visible light, toward the workpiece.
請求項1乃至請求項5の何れか一項において、
前記センサは、イメージセンサであることを特徴とするレーザ加工ヘッド。
In any one of Claims 1 to 5,
The laser processing head, wherein the sensor is an image sensor.
請求項1乃至請求項5の何れか一項において、
前記センサは、光の色から温度を判定する温度センサであることを特徴とするレーザ加工ヘッド。
In any one of Claims 1 to 5,
The laser processing head, wherein the sensor is a temperature sensor that determines a temperature from a color of light.
請求項1乃至請求項7の何れか一項において、
前記加工手段の先端加工部は、GMA電極、TIG電極、フィラワイヤ、または、ろう材であることを特徴とするレーザ加工ヘッド。
In any one of Claims 1 thru | or 7,
The laser processing head according to claim 1, wherein a tip processing portion of the processing means is a GMA electrode, a TIG electrode, a filler wire, or a brazing material.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014529056A (en) * 2011-04-28 2014-10-30 ウェスティングハウス エレクトリック スウェーデン アーベー Laser welding method for nuclear fuel rods
CN107999963A (en) * 2017-11-29 2018-05-08 温州大学 A kind of coaxial set composite of laser-melting electric arc
CN108015423A (en) * 2017-11-29 2018-05-11 温州大学 A kind of coaxial set composite of laser-non-melt pole electrical arc
CN111805064A (en) * 2020-08-14 2020-10-23 华智焊测高科(苏州)有限公司 Visualization system and visualization method of gas outlet state of gas shielded welding torch
EP4183513A1 (en) * 2019-07-03 2023-05-24 Directedmetal 3D SL Multi-mode laser device for metal manufacturing applications

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014529056A (en) * 2011-04-28 2014-10-30 ウェスティングハウス エレクトリック スウェーデン アーベー Laser welding method for nuclear fuel rods
CN107999963A (en) * 2017-11-29 2018-05-08 温州大学 A kind of coaxial set composite of laser-melting electric arc
CN108015423A (en) * 2017-11-29 2018-05-11 温州大学 A kind of coaxial set composite of laser-non-melt pole electrical arc
EP4183513A1 (en) * 2019-07-03 2023-05-24 Directedmetal 3D SL Multi-mode laser device for metal manufacturing applications
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