JPH0228433B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0228433B2 JPH0228433B2 JP56021925A JP2192581A JPH0228433B2 JP H0228433 B2 JPH0228433 B2 JP H0228433B2 JP 56021925 A JP56021925 A JP 56021925A JP 2192581 A JP2192581 A JP 2192581A JP H0228433 B2 JPH0228433 B2 JP H0228433B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- diameter
- welded
- welding
- amount
- 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.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
この発明はレーザ溶接状態の管理装置に関す
る。
る。
（従来の技術）
レーザ溶接は、非接触な溶接方法であるため、
抵抗溶接のように溶接時の電流や電圧の変化を測
定して溶接状態の良否を管理することができな
い。したがつて、従来は、レーザ溶接の良否の判
定を溶接終了後に作業者が１個づつ肉眼によつて
行なわなければならなかつたので、極めて非能率
的であるばかりか、各作業者の判定基準の差によ
つて品質が一定しないという問題があり、この作
業の自動化が強く要望されていた。
抵抗溶接のように溶接時の電流や電圧の変化を測
定して溶接状態の良否を管理することができな
い。したがつて、従来は、レーザ溶接の良否の判
定を溶接終了後に作業者が１個づつ肉眼によつて
行なわなければならなかつたので、極めて非能率
的であるばかりか、各作業者の判定基準の差によ
つて品質が一定しないという問題があり、この作
業の自動化が強く要望されていた。
（発明が解決しようとする課題）
そこで、発明者は２つの被溶接部材を重ね合せ
て溶接する場合について種々の実験を行なつたと
ころ、第１図に示すような結果を得た。すなわ
ち、第１図ａは上側の第１の被溶接部材１と下側
の第２の被溶接部材２とが十分な強度で確実に溶
接された場合で、このときの第１の被溶接部材１
の溶融径をd1とすると、第１図ｂおよびｃに示す
溶接状態が悪い場合には、これらの第１の被溶接
部材１の溶融径d2〜d3が上記d1と異なることを見
い出した。すなわち、第１図ｂは第１の被溶接部
材１と第２の被溶接部材２との間にわずかに〓間
がある場合で、この場合の溶融径d2は上記d1より
も大きくなつた。また、第１図ｃは第１図ａのと
きよりもレーザ光の出力が低下した場合で、この
ときの溶融径d3はd1に比べて小さくなつた。な
お、図示はしないが、レーザ光の出力が第１図ａ
のときよりも大きくなれば、このときの溶融径は
d1に比べて大きくなること明らかである。
て溶接する場合について種々の実験を行なつたと
ころ、第１図に示すような結果を得た。すなわ
ち、第１図ａは上側の第１の被溶接部材１と下側
の第２の被溶接部材２とが十分な強度で確実に溶
接された場合で、このときの第１の被溶接部材１
の溶融径をd1とすると、第１図ｂおよびｃに示す
溶接状態が悪い場合には、これらの第１の被溶接
部材１の溶融径d2〜d3が上記d1と異なることを見
い出した。すなわち、第１図ｂは第１の被溶接部
材１と第２の被溶接部材２との間にわずかに〓間
がある場合で、この場合の溶融径d2は上記d1より
も大きくなつた。また、第１図ｃは第１図ａのと
きよりもレーザ光の出力が低下した場合で、この
ときの溶融径d3はd1に比べて小さくなつた。な
お、図示はしないが、レーザ光の出力が第１図ａ
のときよりも大きくなれば、このときの溶融径は
d1に比べて大きくなること明らかである。
そこで、以上の実験から本発明はレーザによる
重ね合わせ溶接の溶接状態の良否を被溶接部材の
溶融径から判定することのできる管理装置を提供
することを目的とする。
重ね合わせ溶接の溶接状態の良否を被溶接部材の
溶融径から判定することのできる管理装置を提供
することを目的とする。
［発明の構成］
（課題を解決するための手段と作用）
重ね合わせ溶接される上側の被溶接部材に照射
されたレーザ光の照射スポツトに対しこの照射ス
ポツトの直径方向に沿い少なくともこの直径以上
の幅を照明する投光手段と、上記投光手段に対応
しかつ上記照射スポツトの直径を越える受光域内
を所定間隔で受光する箇所に設けられた受光手段
と、この受光手段により受光した反射光量の信号
と基準の反射光量に基づく信号とを比較する信号
処理手段とを備えたもので、上記受光によつて溶
融径の変化を検出できる。
されたレーザ光の照射スポツトに対しこの照射ス
ポツトの直径方向に沿い少なくともこの直径以上
の幅を照明する投光手段と、上記投光手段に対応
しかつ上記照射スポツトの直径を越える受光域内
を所定間隔で受光する箇所に設けられた受光手段
と、この受光手段により受光した反射光量の信号
と基準の反射光量に基づく信号とを比較する信号
処理手段とを備えたもので、上記受光によつて溶
融径の変化を検出できる。
（実施例）
以下、この発明の一実施例を第２図乃至第４図
を参照して説明する。図中１１はレーザ発振器で
ある。このレーザ発振器１１から出力されたレー
ザ光Ｌは、重ね合された第１、第２の被溶接部材
１２，１３のうち、上側に位置する第１の被溶接
部材１２を所定のスポツト径で照射溶融するよう
になつている。第１の被溶接部材１２の斜上方に
は複数の投光器、この実施例では５つの投光器１
４ａ〜１４ｅが第１、第２の被溶接部材１２，１
３の長手方向に沿つて所定間隔で配設されてい
る。これら投光器１４ａ〜１４ｅからはHe−Ne
レーザ光などのような検出光l1〜l5が出力され、
これらの検出光l1〜l5は第１の被溶接部材１２の
上記レーザ光Ｌによつて照射される部分を直径方
向に沿つて照射するようになつている。
を参照して説明する。図中１１はレーザ発振器で
ある。このレーザ発振器１１から出力されたレー
ザ光Ｌは、重ね合された第１、第２の被溶接部材
１２，１３のうち、上側に位置する第１の被溶接
部材１２を所定のスポツト径で照射溶融するよう
になつている。第１の被溶接部材１２の斜上方に
は複数の投光器、この実施例では５つの投光器１
４ａ〜１４ｅが第１、第２の被溶接部材１２，１
３の長手方向に沿つて所定間隔で配設されてい
る。これら投光器１４ａ〜１４ｅからはHe−Ne
レーザ光などのような検出光l1〜l5が出力され、
これらの検出光l1〜l5は第１の被溶接部材１２の
上記レーザ光Ｌによつて照射される部分を直径方
向に沿つて照射するようになつている。
また、第１の被溶接部材１２の斜上方には、レ
ーザ光Ｌの光路を中心にして上記投光器１４ａ〜
１４ｅと対称に５つの受光器１５ａ〜１５ｅが配
設され、これら受光器１５ａ〜１５ｅによつて上
記第１の被溶接部材１２の上面で反射する上記検
出光l1〜l5をそれぞれ受光するようになつている。
上記各受光器１５ａ〜１５ｅには信号処理表示装
置１６が接続されていて、この装置１６により各
受光器１５ａ〜１５ｅが受光した光量が演算表示
されるようになつている。
ーザ光Ｌの光路を中心にして上記投光器１４ａ〜
１４ｅと対称に５つの受光器１５ａ〜１５ｅが配
設され、これら受光器１５ａ〜１５ｅによつて上
記第１の被溶接部材１２の上面で反射する上記検
出光l1〜l5をそれぞれ受光するようになつている。
上記各受光器１５ａ〜１５ｅには信号処理表示装
置１６が接続されていて、この装置１６により各
受光器１５ａ〜１５ｅが受光した光量が演算表示
されるようになつている。
つぎに、作用について説明する。まず、レーザ
発振器１１を作動させて第４図ａに示す出力のレ
ーザ光Ｌを出力して第１の被溶接部材１２を照射
すると、照射開始から所定時間経過後に第１の被
溶接部材１２が溶融し始める。このとき、上記レ
ーザ光Ｌのスポツト内におけるエネルギ分布は、
中央が最も大きく、周辺にゆくにしたがつて小さ
くなるガウス分布をなしているから、第１の被溶
接部材１２は上記スポツトの中央に対応する個所
から溶融し始める。
発振器１１を作動させて第４図ａに示す出力のレ
ーザ光Ｌを出力して第１の被溶接部材１２を照射
すると、照射開始から所定時間経過後に第１の被
溶接部材１２が溶融し始める。このとき、上記レ
ーザ光Ｌのスポツト内におけるエネルギ分布は、
中央が最も大きく、周辺にゆくにしたがつて小さ
くなるガウス分布をなしているから、第１の被溶
接部材１２は上記スポツトの中央に対応する個所
から溶融し始める。
一方、レーザ発振器１１とともに投光器１４ａ
〜１４ｅを作動させ、各投光器１４ａ〜１４ｅか
ら出力され第１の被溶接部材１２で反射する検出
光l1〜l5を各受光器１５ａ〜１５ｅで検出する。
すると、各受光器１５ａ〜１５ｅで検出される光
量は第４図ｂ〜ｄに示す状態となる。すなわち、
第１の被溶接部材１２を照射したレーザ光Ｌのス
ポツトの中央部分から反射する検出光l3は、この
中央部分が最も早く溶融して反射率が低下するの
で、第４図ｂに示すようにレーザ光Ｌが出力され
たのちすぐに反射光量が減少し、そのことが受光
器１５ｃによつて検出される。また、上記スポツ
トの周辺部分から反射する検出光l2，l4は、この
周辺部分が中央部分よりも遅れて溶融するため、
第４図ｃに示すように上記検出光l3の反射光量が
低下したのち、これら検出光l2，l4の反射光量が
減少する。さらに、第１の被溶接部材１２のレー
ザ光Ｌのスポツトから外れた部分を照射した検出
光l1，l5は、これら外れた部分が上記レーザ光Ｌ
によつて溶融されず反射率が低下しないので、第
４図ｄに示すように上記検出光l1，l5の第１の被
溶接部材１２からの反射光量は変化せずに一定で
ある。
〜１４ｅを作動させ、各投光器１４ａ〜１４ｅか
ら出力され第１の被溶接部材１２で反射する検出
光l1〜l5を各受光器１５ａ〜１５ｅで検出する。
すると、各受光器１５ａ〜１５ｅで検出される光
量は第４図ｂ〜ｄに示す状態となる。すなわち、
第１の被溶接部材１２を照射したレーザ光Ｌのス
ポツトの中央部分から反射する検出光l3は、この
中央部分が最も早く溶融して反射率が低下するの
で、第４図ｂに示すようにレーザ光Ｌが出力され
たのちすぐに反射光量が減少し、そのことが受光
器１５ｃによつて検出される。また、上記スポツ
トの周辺部分から反射する検出光l2，l4は、この
周辺部分が中央部分よりも遅れて溶融するため、
第４図ｃに示すように上記検出光l3の反射光量が
低下したのち、これら検出光l2，l4の反射光量が
減少する。さらに、第１の被溶接部材１２のレー
ザ光Ｌのスポツトから外れた部分を照射した検出
光l1，l5は、これら外れた部分が上記レーザ光Ｌ
によつて溶融されず反射率が低下しないので、第
４図ｄに示すように上記検出光l1，l5の第１の被
溶接部材１２からの反射光量は変化せずに一定で
ある。
したがつて、各受光器１５ａ〜１５ｅで検出さ
れた反射光量の状態が信号処理表示装置１６で演
算表示されることにより、第１の被溶接部材１２
のおおよその溶融径が分る。この溶融径から溶接
状態の良否を判定することができる。たとえば、
上記実施例において、検出光l2とl4の間隔を第１
図ａに示す良好な溶接状態における溶融径よりも
わずかに小さな寸法に設定しておけば、このとき
に上記検出光l2とl4の反射光量が検出光l3の反射
光量よりも遅れて減少し、しかも検出光l1とl5の
反射光量が一定であれば、溶融径が検出光l2とl4
の間隔とほぼ等しい良好な状態、すなわち良好な
溶接がなされたということを知ることができ、逆
に検出光l2とl4との反射光量が減少しないときに
は溶融径が小さく、検出光l1とl5の反射光量が減
少したときには溶融径が大きすぎ、良好な溶接が
なされていないということを知ることができる。
このように基準の溶融径に基づく基準信号を設定
することで、基準よりプラス側およびマイナス側
の両方に外れたものを不良として判断することが
できる。
れた反射光量の状態が信号処理表示装置１６で演
算表示されることにより、第１の被溶接部材１２
のおおよその溶融径が分る。この溶融径から溶接
状態の良否を判定することができる。たとえば、
上記実施例において、検出光l2とl4の間隔を第１
図ａに示す良好な溶接状態における溶融径よりも
わずかに小さな寸法に設定しておけば、このとき
に上記検出光l2とl4の反射光量が検出光l3の反射
光量よりも遅れて減少し、しかも検出光l1とl5の
反射光量が一定であれば、溶融径が検出光l2とl4
の間隔とほぼ等しい良好な状態、すなわち良好な
溶接がなされたということを知ることができ、逆
に検出光l2とl4との反射光量が減少しないときに
は溶融径が小さく、検出光l1とl5の反射光量が減
少したときには溶融径が大きすぎ、良好な溶接が
なされていないということを知ることができる。
このように基準の溶融径に基づく基準信号を設定
することで、基準よりプラス側およびマイナス側
の両方に外れたものを不良として判断することが
できる。
なお、上記一実施例では、５つの投光器からそ
れぞれ検出光を出力させて照明したが、１つの検
出光を高速度で走査させることにより、被溶接部
材の各点からの反射光量を検出して溶接状態を判
定するようにしてもよい。
れぞれ検出光を出力させて照明したが、１つの検
出光を高速度で走査させることにより、被溶接部
材の各点からの反射光量を検出して溶接状態を判
定するようにしてもよい。
［発明の効果］
以上述べたようにこの発明は、レーザによつて
重ね合わせ溶接した被溶接部材の溶融部からの反
射光量を基準の溶融径に基づく反射光量に比較す
るようにしたから、レーザによる重ね合わせ溶接
の溶接状態の良否を判定することができた。そし
て、上記の検出は、光学的に自動で、しかも溶接
作業と並行して行なえるから、レーザ溶接におけ
る品質管理の能率や信頼性の向上を計ることがで
きる。
重ね合わせ溶接した被溶接部材の溶融部からの反
射光量を基準の溶融径に基づく反射光量に比較す
るようにしたから、レーザによる重ね合わせ溶接
の溶接状態の良否を判定することができた。そし
て、上記の検出は、光学的に自動で、しかも溶接
作業と並行して行なえるから、レーザ溶接におけ
る品質管理の能率や信頼性の向上を計ることがで
きる。
第１図は重ね合わせ溶接における溶接状態の良
否と溶融径の関係を示す説明図、第２図はこの発
明の一実施例の概略的構成を示す斜視図、第３図
は同じく側面図、第４図ａ〜ｄは同じくレーザ光
の出力と反射光量との時間的関係を示す説明図で
ある。 １２，１３……被溶接部材、１４ａ〜１４ｅ…
…投光器、１５ａ〜１５ｅ……受光器、１６……
信号処理表示装置、Ｌ……レーザ光、l1〜l5……
検出光。
否と溶融径の関係を示す説明図、第２図はこの発
明の一実施例の概略的構成を示す斜視図、第３図
は同じく側面図、第４図ａ〜ｄは同じくレーザ光
の出力と反射光量との時間的関係を示す説明図で
ある。 １２，１３……被溶接部材、１４ａ〜１４ｅ…
…投光器、１５ａ〜１５ｅ……受光器、１６……
信号処理表示装置、Ｌ……レーザ光、l1〜l5……
検出光。
Claims (1)
- １ 重ね合わせ溶接される上側の被溶接部材に照
射されたレーザ光の照射スポツトに対しこの照射
スポツトの直径方向に沿い少なくともこの直径以
上の幅を照明する投光手段と、上記投光手段に対
応しかつ上記照射スポツトの直径を越える受光域
内を所定間隔で受光する位置に設けられた受光手
段と、この受光手段により受光した反射光量に基
づく信号とを比較する信号処理手段とを備えたこ
とを特徴とするレーザ溶接状態の管理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56021925A JPS57137089A (en) | 1981-02-17 | 1981-02-17 | Control method for welding state |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56021925A JPS57137089A (en) | 1981-02-17 | 1981-02-17 | Control method for welding state |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57137089A JPS57137089A (en) | 1982-08-24 |
| JPH0228433B2 true JPH0228433B2 (ja) | 1990-06-25 |
Family
ID=12068640
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56021925A Granted JPS57137089A (en) | 1981-02-17 | 1981-02-17 | Control method for welding state |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57137089A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61286081A (ja) * | 1985-06-13 | 1986-12-16 | Toshiba Corp | レ−ザ−溶接方法 |
| JPS6483390A (en) * | 1987-09-24 | 1989-03-29 | Nec Corp | Laser beam machine |
| DE102005010381B4 (de) * | 2005-03-07 | 2007-06-28 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren zur Vermessung von Phasengrenzen eines Werkstoffes bei der Bearbeitung mit einem Bearbeitungsstrahl sowie zugehörige Vorrichtung |
| CN106181144B (zh) * | 2016-07-13 | 2018-01-30 | 广东工业大学 | 一种凹面型焊道位置的检测方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4225771A (en) * | 1979-04-25 | 1980-09-30 | Westinghouse Electric Corp. | Method and apparatus for monitoring arc welding |
-
1981
- 1981-02-17 JP JP56021925A patent/JPS57137089A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57137089A (en) | 1982-08-24 |
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