JPH10296465A - レーザ溶接加工の監視方法及び装置 - Google Patents

レーザ溶接加工の監視方法及び装置

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JPH10296465A
JPH10296465A JP9106008A JP10600897A JPH10296465A JP H10296465 A JPH10296465 A JP H10296465A JP 9106008 A JP9106008 A JP 9106008A JP 10600897 A JP10600897 A JP 10600897A JP H10296465 A JPH10296465 A JP H10296465A
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JP
Japan
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welding
laser beam
laser
monitoring
work
Prior art date
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JP9106008A
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English (en)
Inventor
Hidetoshi Miyama
英俊 美山
Hiroshi Onodera
宏 小野寺
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Amada Co Ltd
Original Assignee
Amada Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 例えばYAGレーザ溶接ロボット1等で板金
ワークWの突き合せ像を溶接加工する場合、その溶接ラ
イン5部のすきま6や溶け落ちが基準寸法より大きい時
に溶接不良となったまま、所定の加工プログラムに従っ
て進行してしまう問題点を解消する監視方法/装置を提
供する。 【解決手段】 このため、レーザビーム加工ヘッド2の
ノズル4内に、ワークW表面より反射される反射光を検
知するためのフォトダイオードもしくは赤外線センサ等
の光センサ11を配設し、その検知光を制御装置に導い
て、所定のしきい値により、その溶接不良の発生を予知
して、装置の作業中断もしくはビームの集光スポット径
の拡大やフィラーの供給等による再加工等を指令するよ
う構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ溶接機に、
また特に、板金ワークのレーザ溶接加工の監視方法なら
びに装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、2片の板金ワーク対の突き合わ
せ対向縁部を相互に、レーザ溶接ロボットで溶接加工中
の全体斜視図の一例を図2に示す。
【0003】1は、YAGレーザ溶接ロボット、2はそ
の加工ヘッドで、レーザ(光)ビームは、不図示のYA
Gレーザ発振器から光ファイバ3を通じて加工ヘッド2
の先端部のノズル4に導かれ、所定の加工プログラムに
従って、板金ワークWの溶接ライン5部の突き合わせ溶
接を行う。
【0004】一対の板金材料ワークW縁を互に当接させ
た場合、ある程度のすきまを生じてしまうが、これらを
レーザ溶接加工する場合、ノズル4からのレーザビーム
の集光レンズ(後述)によるワークW面上の合焦スポッ
ト径は約0.8mm程度であり、前記すきまや溶接時の溶
け落ちがこれ以上の寸法になると、レーザビームがすき
まを貫通してしまい正常の溶接ができず、溶接不良を生
ずる。
【0005】図3(a),(b)にその溶接加工要部の
拡大断面略図を示す。(a)図は、適当な溶融部5aを
有する場合の正常(良好)な加工状態、(b)図は、す
きまCが過大時の加工不良状態の略説明図を示す。
【0006】図3(a)において、加工ヘッド2内部で
レーザビーム6は集光レンズ7により溶接ライン5上に
合焦(フォーカシング)されている正常加工状態を示
す。
【0007】図3(b)は、当接ワークW間のすきまC
が過大で、レーザビーム6がここを通過してしまい、正
常溶接加工が不能の状態を示し、溶接不良を生じたまま
所定の加工プログラムに従って進行することになる。
【0008】以上のような経過により、その加工作業終
了後、溶接不良部を補修するためには、多くの時間とコ
ストとを要し、作業のスループットの向上を阻害してい
た。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、叙上のよう
な局面にかんがみてなされたもので、ワークWのレーザ
ビーム溶接加工中、この種の溶接不良の発生を即時に探
知して、この種の不良が継続しないよう、直ちにこの加
工作業を一時的に中断させるか、あるいは次加工にスキ
ップさせるか、あるいはまた、これを防止するための再
加工手段に移行するかの諸プロセスに自動的に移行し得
るようにするための監視方法及び装置の提供を目的とし
ている。
【0010】
【課題を解決するための手段】このため、本発明におい
ては、つぎの(1)〜(3)項のいずれかのレーザ溶接
加工監視方法及び装置を提供することにより、前記目的
を達成しようとするものである。
【0011】(1)板金ワークの突き合わせ溶接を行う
レーザ溶接加工機において、レーザビーム加工ヘッド部
に、下記前記ワーク表面の前記レーザビーム反射光、前
記ワーク表面の可視光、溶接スパッタ量、溶接ヒューム
量、アシストガス濃度、のいずれかの少なくとも一つの
量を検知するためのセンサ手段を備えると共に、その出
力を、それぞれ予め設定された所定のしきい値と比較す
ることにより、溶接不良の発生を防止するための手段に
移行するための制御手段を設けたことを特徴とするレー
ザ溶接加工の監視方法及び装置。
【0012】(2)前記溶接不良の発生を防止するため
の前記移行手段は、下記現行溶接加工の停止、次加工作
業へのスキップ、レーザビームのフォーカシング変更に
よる再加工、溶接フィラー要素の供給を伴う再加工、の
いずれかであることを特徴とする前記(1)項記載のレ
ーザ溶接加工の監視方法。
【0013】(3)前記(1),(2)項のいずれか記
載のレーザビーム溶接加工の監視方法を採用したことを
特徴とするレーザビーム溶接加工の監視装置。
【0014】
【作用】以上のような本発明方法/装置により、レーザ
ビーム溶接部のすきま過大等に起因する溶接不良の発生
を迅速に発見し得るため、事後コスト/時間等を低減す
るための適切な処置を選択して移行することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を、
複数の実施例に基づいて詳細に説明する。
【0016】
【実施例】
(構成)図1に、本発明に係るYAGレーザ溶接機の加
工ヘッド2の一実施例の構成断面図を示す。3は、不図
示のYAGレーザ発振器からレーザ(光)ビームを導く
光ファイバで、3aはその加工ヘッド2への出射口を示
す。出射口3aからのレーザビームは拡散して、コリメ
ートレンズ(コリメータ)8に到達し、ここより均一の
平行ビームに分布され、図3に示した集光レンズ7によ
りノズル4内を経て、ワークWの表面にスポット径約
0.8mmに合焦(フォーカシング)されて、溶接ライン
5上に集中エネルギーを照射し得るよう構成されてい
る。図中、9は保護ウインドウを示す。
【0017】本発明実施例の特徴は、ノズル部4の内部
のレーザビーム合焦線コーン領域外に近接して、ワーク
W表面より反射される反射光を検知するためのフォトダ
イオードもしくは赤外線センサ等の光センサ10を配設
し、その検知された反射光をケーブル11により、不図
示の制御装置へ入力するよう構成したことにある。
【0018】(作用/動作)つぎに、その作用と動作に
ついて説明する:互に溶接すべく当接された溶接ライン
5の両ワークWの当接すきまC寸法(図3(b)参照)
は、合焦されたビームスポット径(≒0.8mm)よりも
小さく設定されており、ノズル4よりレーザビームがワ
ークW表面に照射され、正常溶接が行われている場合
は、ワークW表面で吸収されるビームと反射されるビー
ムとがあり、前記センサ10は後者の反射されるビーム
を監視するようにしたものである。
【0019】もしも、前記すきまCが大き過ぎたり、あ
るいは加工部のワークW材料が溶け落ちる等の異常を生
ずると、レーザビームはこのすきまCを通り抜けてしま
い、ワークW表面にレーザ光が当たらないので反射光が
発生しないため、センサ10によりこれを検出し、予め
定めた所定の各しきい値により、不図示の制御部におい
て、その正常/異常の程度を判断することができる。
【0020】以上の各判断により、制御部よりそれぞれ
つぎの各処理のいずれかを指令することができる。
【0021】1)すきまCが過大になったと判断した時
点で、その不良製品の加工を中断するよう停止させる、 2)または、つぎの製品加工へスキップする、 3)または、すきまCが過大と判断した時点(の加工個
所)へ戻り、集光レンズ7によるレーザビームを僅かに
デフォーカス(焦点をぼかす)させて、集光スポット径
を大きくして再加工を試みる、 4)あるいは上記3)の判断時点に戻り、適当のフィラ
ー要素等を供給し乍ら再加工を試みる、など。
【0022】(他の実施例)なお、前記実施例において
は、溶接加工監視方法として、ワーク表面で反射される
レーザ光を検知するよう構成したが、これのみに限定さ
れるものでなく、例えばそれぞれ適当のセンサ手段を用
いて、次の各量を検出して判断するようにしても差支え
ない。
【0023】1)溶接加工中の可視領域の光量、 2)溶接加工中の飛散するスパッタの量、 3)溶接加工中のヒューム量、 4)すきま8の量により変換するワークW上面のアシス
トガス濃度、など。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レーザ溶接加工時における溶接不良を発生する可能性を
早期に探知することができるため、適当な対策処置に移
行することができ、総合的なコストの低減やスループッ
トの向上に資することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 一実施例のYAGレーザ溶接機の加工ヘッド
の構成断面図
【図2】 YAGレーザ溶接ロボットによる加工中の全
体斜視図
【図3】 溶接加工要部の良好な加工状態(a)と加工
不良状態(b)の説明図
【符号の説明】
1 YAGレーザ溶接ロボット 2 加工ヘッド 3 光ファイバ 3a 光ファイバ出射口 4 ノズル 5 溶接ライン 5a 溶融部 6 レーザビーム 7 集光レンズ 8 コリメートレンズ 9 保護ウィンドウ 10 センサ 11 ケーブル C すきま W ワーク

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 板金ワークの突き合わせ溶接を行うレー
    ザ溶接加工機において、レーザビーム加工ヘッド部に、
    下記前記ワーク表面の前記レーザビーム反射光、前記ワ
    ーク表面の可視光、溶接スパッタ量、溶接ヒューム量、
    アシストガス濃度、のいずれかの少なくとも一つの量を
    検知するためのセンサ手段を備えると共に、その出力
    を、それぞれ予め設定された所定のしきい値と比較する
    ことにより、溶接不良の発生を防止するための手段に移
    行するための制御手段を設けたことを特徴とするレーザ
    溶接加工の監視方法及び装置。
  2. 【請求項2】 前記溶接不良の発生を防止するための前
    記移行手段は、下記現行溶接加工の停止、次加工作業へ
    のスキップ、レーザビームのフォーカシング変更による
    再加工、溶接フィラー要素の供給を伴う再加工、のいず
    れかであることを特徴とする請求項1記載のレーザ溶接
    加工の監視方法。
  3. 【請求項3】 請求項1,2のいずれか記載のレーザビ
    ーム溶接加工の監視方法を採用したことを特徴とするレ
    ーザビーム溶接加工の監視装置。
JP9106008A 1997-04-23 1997-04-23 レーザ溶接加工の監視方法及び装置 Withdrawn JPH10296465A (ja)

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