JP2000197981A - Method and device for laser beam welding monitoring and laser beam welding machine - Google Patents
Method and device for laser beam welding monitoring and laser beam welding machineInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はレーザ溶接モニタリ
ング方法及び装置並びにレーザ溶接装置に関する。The present invention relates to a method and an apparatus for monitoring laser welding and an apparatus for laser welding.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図５は従来のレーザ溶接装置の構成を示
すブロック図である。同図に示すように、本レーザ溶接
装置は、図示しないレーザ発振装置（ＣＯ2 レーザ、Ｙ
ＡＧレーザ等）から出力されたレーザ光１を、ミラー
２，３，４によって伝送しワーク５，６の突合せ溶接部
３に照射して、この突合せ溶接部３を溶接するようにな
っている。2. Description of the Related Art FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a conventional laser welding apparatus. As shown in the figure, the present laser welding device is a laser oscillation device (CO 2 laser, Y
The laser beam 1 output from an AG laser or the like is transmitted by mirrors 2, 3, and 4 and is applied to the butt welding portions 3 of the works 5, 6 to weld the butt welding portions 3.
【０００３】また、レーザ溶接ヘッド１３に設けられて
いるミラー４は図示しない回動手段によって直交軸４
ａ，４ｂ回りにそれぞれ回動可能となっており、このミ
ラー４によってレーザ光１を突合せ溶接部３の溶接線に
沿う方向又はこの溶接線と直交する方向に移動させるよ
うになっている。The mirror 4 provided on the laser welding head 13 is rotated by a rotating means (not shown) so that the orthogonal shaft 4 is rotated.
The mirror 4 moves the laser beam 1 in a direction along the welding line of the butt weld 3 or in a direction perpendicular to the welding line.
【０００４】そして、このレーザ溶接装置には、レーザ
溶接モニタリング装置として、レーザ溶接ヘッド１３の
前方に備えた開先検出装置７と、シームトラッキング
（開先倣い）コントローラ１０とが設けられている。開
先検出装置７は半導体レーザ装置９とＣＣＤカメラ８と
からなっている。[0004] The laser welding apparatus is provided with a groove detecting device 7 provided in front of a laser welding head 13 and a seam tracking (groove following) controller 10 as a laser welding monitoring device. The groove detecting device 7 includes a semiconductor laser device 9 and a CCD camera 8.
【０００５】この開先検出装置７では、半導体レーザ装
置９によって突合せ溶接部３にスリットレーザ光１１を
照射し、この照射部をＣＣＤカメラ８で撮像して画像信
号をシームトラッキングコントローラ１０に出力する。
シームトラッキングコントローラ１０では、ＣＣＤカメ
ラ８から入力した画像信号を画像処理して、突合せ溶接
部３の開先ギャップの中央（溶接線）と、開先ギャップ
量（突合せ溶接部３の隙間の幅）とを求め、これらをパ
ーソナルコンピュータ１２に出力する。In the groove detecting device 7, the butt welding portion 3 is irradiated with the slit laser beam 11 by the semiconductor laser device 9, the irradiated portion is imaged by the CCD camera 8, and an image signal is output to the seam tracking controller 10. .
The seam tracking controller 10 processes the image signal input from the CCD camera 8 to process the center of the groove gap of the butt weld 3 (weld line) and the amount of groove gap (width of the gap of the butt weld 3). And outputs them to the personal computer 12.
【０００６】パーソナルコンピュータ１２では、シーム
トラッキングコントローラ１０から入力した溶接線や開
先ギャップ量に基づいて、レーザ溶接ヘッド７のミラー
４の回動制御や、ワーク５，６が載置されている図示し
ないＸ−Ｙテーブルの移動制御や、レーザ発振装置から
出力されるレーザ光１の強度制御などを行うようになっ
ている。The personal computer 12 controls the rotation of the mirror 4 of the laser welding head 7 and the workpieces 5 and 6 on the basis of the welding line and the groove gap amount input from the seam tracking controller 10. The control of the movement of the XY table which is not performed, the control of the intensity of the laser beam 1 output from the laser oscillation device, and the like are performed.
【０００７】従って、上記構成のレーザ溶接装置では、
レーザ溶接モニタリング装置である開先検出装置７とシ
ームトラッキングコントローラ１０とによって求めた突
合せ溶接部３の溶接線や開先ギャップ量に基づいて開先
倣いをすることができる。Therefore, in the laser welding apparatus having the above configuration,
The groove can be copied based on the welding line of the butt weld 3 and the amount of the groove gap determined by the groove detection device 7 which is a laser welding monitoring device and the seam tracking controller 10.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のレーザ溶接装置に備えたレーザ溶接モニタリング装
置では、次のような問題点がある。However, the laser welding monitoring device provided in the above-mentioned conventional laser welding device has the following problems.
【０００９】 レーザ溶接ヘッド１３に半導体レーザ
装置９とＣＣＤカメラ８とからなる開先検出装置７を搭
載する必要があり、レーザ溶接ヘッド１３が大型にな
る。 半導体レーザ装置９から照射されたレーザスリット
光１１の反射光をＣＣＤカメラ８で撮像して開先ギャッ
プ量等を計測するため、計測精度はワーク表面状況の影
響を受け易く、正確な計測ができない場合がある。 ＣＣＤカメラ８から出力された画像信号を画像処理
する必要から、このデータ処理に時間がかかり、開先ギ
ャップ量等の計測に時間がかかる。このため、溶接速度
が速い場合には対応できない場合がある。It is necessary to mount the groove detecting device 7 including the semiconductor laser device 9 and the CCD camera 8 on the laser welding head 13, and the laser welding head 13 becomes large. Since the reflected light of the laser slit light 11 emitted from the semiconductor laser device 9 is imaged by the CCD camera 8 to measure the groove gap amount and the like, the measurement accuracy is easily affected by the surface condition of the work, and accurate measurement cannot be performed. There are cases. Since the image signal output from the CCD camera 8 needs to be image-processed, this data processing takes time, and the measurement of the groove gap amount and the like takes time. For this reason, it may not be possible to cope with a case where the welding speed is high.
【００１０】従って本発明は上記従来技術に鑑み、レー
ザ溶接ヘッドを小型化することができ、ワーク表面状況
の影響を受けず、また、短時間で開先ギャップ量を計測
することができるレーザ溶接モニタリング方法及び装置
並びにレーザ溶接装置を提供することを課題とする。Accordingly, in view of the above prior art, the present invention provides a laser welding head that can reduce the size of a laser welding head, is not affected by the surface condition of a workpiece, and can measure the groove gap amount in a short time. It is an object to provide a monitoring method and apparatus and a laser welding apparatus.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明は次のような非常
に新しい知見に基づいてなされたものである。即ち、レ
ーザ光をワークの突合せ溶接部に照射して溶融させたと
き、この突合せ溶接部からの発光の振動周波数（発光強
度の高い周波数）が開先ギャップ量に応じて変化する。
この理由としては、レーザ光を照射したとき、突合せ溶
接部の溶融金属がプラズマの反力で振動し、この影響に
よって突合せ溶接部からの発光が振動すると共に、前記
溶融金属の振動周波数は開先ギャップ量に応じて異なる
ため、突合せ溶接部からの発光の振動周波数（発光強度
の高い周波数）も開先ギャップ量に応じて異なると考え
られる。何れにしても、開先ギャップ量の変化が突合せ
溶接部からの発光の振動周波数の変化として表れるた
め、この発光を検出して周波数解析すれば開先ギャップ
量が得られる。The present invention has been made based on the following very new findings. That is, when a laser beam is applied to the butt-welded portion of the workpiece to be melted, the oscillation frequency of the light emitted from the butt-welded portion (the frequency at which the emission intensity is high) changes according to the groove gap amount.
The reason for this is that when the laser beam is irradiated, the molten metal in the butt weld vibrates due to the reaction force of the plasma, which causes the light emission from the butt weld to vibrate and the vibration frequency of the molten metal becomes Since the vibration frequency differs depending on the gap amount, it is considered that the vibration frequency of the light emission from the butt welded portion (the frequency at which the light emission intensity is high) also differs depending on the groove gap amount. In any case, since the change in the groove gap amount appears as a change in the vibration frequency of the light emission from the butt weld, the light emission is detected and the frequency analysis is performed to obtain the groove gap amount.
【００１２】かかる知見に基づいてなされた本発明のレ
ーザ溶接モニタリング方法及び装置並びにレーザ溶接装
置は上記課題を解決することができるものであり、具体
には次のように構成されている。A laser welding monitoring method and apparatus and a laser welding apparatus according to the present invention based on such knowledge can solve the above-mentioned problems, and are specifically configured as follows.
【００１３】即ち、上記課題を解決する本発明のレーザ
溶接モニタリング方法は、突合せ溶接部にレーザ光を照
射して前記突合せ溶接部を溶接する際に、前記突合せ溶
接部からの発光を検出して周波数解析することにより、
発光強度の高い周波数を求め、この周波数から前記突合
せ溶接部の開先ギャップ量を求めることを特徴とする。[0013] That is, the laser welding monitoring method of the present invention for solving the above-mentioned problem is characterized in that, when the butt welding portion is irradiated with laser light to weld the butt welding portion, light emission from the butt welding portion is detected. By performing frequency analysis,
A frequency having a high luminous intensity is obtained, and a groove gap amount of the butt weld is obtained from this frequency.
【００１４】また、本発明のレーザ溶接モニタリング装
置は、突合せ溶接部にレーザ光を照射して前記突合せ溶
接部を溶接する際に、前記突合せ溶接部からの発光を検
出する発光検出手段と、この発光検出手段の検出信号を
周波数解析することにより、発光強度の高い周波数を求
める周波数解析手段と、この周波数解析手段によって求
めた前記周波数から前記突合せ溶接部の開先ギャップ量
を求める開先ギャップ量設定手段とを有することを特徴
とする。Further, the laser welding monitoring apparatus of the present invention comprises: a light emission detecting means for detecting light emission from the butt weld when irradiating the butt weld with laser light to weld the butt weld; Frequency analysis means for obtaining a frequency having a high emission intensity by frequency analysis of a detection signal of the light emission detection means, and a groove gap amount for obtaining a groove gap amount of the butt weld from the frequency obtained by the frequency analysis means. Setting means.
【００１５】また、本発明のレーザ溶接装置は、前記の
レーザ溶接モニタリング装置を備え、このレーザ溶接モ
ニタリング装置によって求めた開先ギャップ量に応じ
て、前記レーザ光の強度や移動速度等の溶接条件を制御
するよう構成したことを特徴とする。A laser welding apparatus according to the present invention includes the above-described laser welding monitoring apparatus, and the welding conditions such as the intensity of the laser beam and the moving speed are determined according to the groove gap amount obtained by the laser welding monitoring apparatus. Is controlled.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【００１７】＜構成＞図１は本発明の実施の形態に係る
レーザ溶接装置の構成を示すブロック図である。同図に
示すように、ワーク２１，２２の突合せ溶接部２３の上
方にレーザ溶接ヘッド２４が位置しており、レーザ溶接
装置本体２８に備えた図示しないレーザ発振装置（ＣＯ
2 レーザ、ＹＡＧレーザ等）から出力されたレーザ光３
３を、レーザ溶接ヘッド２４に備えたレンズ３２で集光
して突合せ溶接部２３に照射し、この突合せ溶接部２３
を溶接するようになっている。<Structure> FIG. 1 is a block diagram showing a structure of a laser welding apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, a laser welding head 24 is located above a butt welding portion 23 of the works 21 and 22, and a laser oscillation device (not shown) provided in a laser welding device main body 28.
2 laser, YAG laser, etc.)
3 is condensed by a lens 32 provided in a laser welding head 24 and radiated to a butt welding portion 23.
Is to be welded.
【００１８】突合せ溶接部２３はワーク２１と２２とを
突き合わせて、できるだけ隙間（ギャップ）がないよう
にしているが、特に、ワーク２１，２２が大型構造物で
ある場合などには、突合せ溶接部全長に亘ってワーク２
１と２２とを隙間なく接触させることはできず、図２に
示すように、突合せ溶接部２３の一部には開先ギャップ
２３ａが生じる。また、この開先ギャップ量Ｇは突合せ
溶接部２３の各位置よって異なる。The butt welding portion 23 buttes the workpieces 21 and 22 so that there is as little gap as possible. In particular, when the workpieces 21 and 22 are large-sized structures, the butt welding portion 23 is used. Work 2 over the entire length
1 and 22 cannot contact each other without a gap, and a groove 23a is formed in a part of the butt weld 23 as shown in FIG. Further, the groove gap amount G differs depending on each position of the butt weld portion 23.
【００１９】また、図１に示すように、レーザ溶接ヘッ
ド３２にはフィラワイヤホルダ３１が取り付けられてお
り、このフィラワイヤホルダ３１を介して、フィラワイ
ヤ送給装置２９からフィラワイヤ３０がレーザ光３３の
照射位置に所定の送給速度で供給されるようになってい
る。As shown in FIG. 1, a filler wire holder 31 is attached to the laser welding head 32, and the filler wire 30 is transmitted from the filler wire feeder 29 to the filler wire 30 via the filler wire holder 31. The irradiation position is supplied at a predetermined feeding speed.
【００２０】そして、本レーザ溶接装置では、レーザ溶
接モニタリング装置として、発光検出手段であるフォト
ダイオード２５と、周波数解析手段である周波数解析装
置２６と、開先ギャップ量設定手段であるパーソナルコ
ンピュータ２７とが設けられている。In the present laser welding apparatus, a photodiode 25 serving as a light emission detecting means, a frequency analyzing apparatus 26 serving as a frequency analyzing means, and a personal computer 27 serving as a groove gap setting means serve as a laser welding monitoring apparatus. Is provided.
【００２１】フォトダイオード２５は、ワーク２１，２
２の突合せ溶接部２３へレーザ光３３を照射して突合せ
溶接部２３を溶接する際に、突合せ溶接部２３からの発
光を検出することができるように所定の角度でレーザ溶
接ヘッド３２に取り付けられている。また、このフォト
ダイオード２５の検出信号は、周波数解析装置２６に出
力される。The photodiode 25 includes the workpieces 21 and
When the butt welding portion 23 is irradiated with the laser beam 33 to weld the butt welding portion 23, the butt welding portion 23 is attached to the laser welding head 32 at a predetermined angle so that light emission from the butt welding portion 23 can be detected. ing. The detection signal of the photodiode 25 is output to the frequency analyzer 26.
【００２２】周波数解析装置２６では、フォトダイオー
ド２５の検出信号を周波数解析することにより、発光強
度の高い周波数を求め、この周波数をパーソナルコンピ
ュータ２７に出力する。The frequency analyzer 26 analyzes the frequency of the detection signal of the photodiode 25 to determine a frequency having a high emission intensity, and outputs this frequency to the personal computer 27.
【００２３】パーソナルコンピュータ２７では、予め記
憶された開先ギャップ量と発光強度の高い周波数との関
係を表すデータと、周波数解析装置２６で求められた発
光強度の高い周波数とから、突合せ溶接部２３の開先ギ
ャップ量、即ち突合せ溶接部２３の当該被検出位置（レ
ーザ光照射位置）における開先ギャップ量を設定する。
このパーソナルコンピュータ２７で設定された開先ギャ
ップ量は、レーザ溶接装置本体２８に出力される。In the personal computer 27, the butt welding portion 23 is obtained from the data indicating the relationship between the groove gap amount and the high emission intensity frequency stored in advance and the high emission intensity frequency obtained by the frequency analysis device 26. , Ie, the groove gap amount at the detected position (laser beam irradiation position) of the butt welded portion 23 is set.
The groove gap amount set by the personal computer 27 is output to the laser welding apparatus main body 28.
【００２４】レーザ溶接装置本体２８には図示しないレ
ーザ発振装置や制御装置などが備えられている。このレ
ーザ溶接装置本体２８では、パーソナルコンピュータ２
７から入力した開先ギャップ量に応じて、レーザ光３３
の強度や移動速度ｖ等の溶接条件を制御する。The laser welding device main body 28 is provided with a laser oscillation device, a control device, and the like (not shown). In the laser welding apparatus main body 28, the personal computer 2
Laser light 33 according to the groove gap amount input from
The welding conditions such as the strength of the steel and the moving speed v are controlled.
【００２５】即ち、開先ギャップ量が小さいところでは
レーザ光３３の強度を比較的小さくする一方、開先ギャ
ップ量が大きいところではレーザ光３３の強度を大きく
して突合せ溶接部２３の当該レーザ光照射位置を確実に
溶融させるように、開先ギャップ量に応じてレーザ発振
装置を制御する。また、開先ギャップ量が小さいところ
ではレーザ光３３の移動速度ｖを比較的速くする一方、
開先ギャップ量が大きいところではレーザ光３３の移動
速度ｖを遅くして突合せ溶接部２３の当該レーザ光照射
位置を確実に溶融させるように、開先ギャップ量に応じ
てレーザ溶接ヘッド２４の図示しない駆動装置を制御す
る。That is, while the intensity of the laser beam 33 is relatively small where the groove gap amount is small, the intensity of the laser beam 33 is increased where the groove gap amount is large, and the laser beam 33 of the butt welding portion 23 is increased. The laser oscillation device is controlled according to the groove gap amount so as to surely melt the irradiation position. Further, while the moving speed v of the laser beam 33 is relatively high where the groove gap amount is small,
When the groove gap amount is large, the laser welding head 24 is illustrated in accordance with the groove gap amount so that the moving speed v of the laser beam 33 is reduced so that the laser beam irradiation position of the butt welding portion 23 is reliably melted. Not to control the drive.
【００２６】更には、本レーザ溶接装置ではフィラワイ
ヤ３０を供給して突合せ溶接を行うよになっているた
め、開先ギャップ量が小さいところではフィラワイヤ３
０の送給速度を比較的遅くする一方、開先ギャップ量が
大きいところではフィラワイヤ３０の送給速度を速くし
てより多くのフィラワイヤ３０を供給することにより、
この大きく開いている当該レーザ光照射位置の開先ギャ
ップを塞ぐように、開先ギャップ量に応じてフィラワイ
ヤ送給装置２９を制御する。Further, in the present laser welding apparatus, the filler wire 30 is supplied to perform the butt welding, so that the filler wire 3 is provided where the groove gap amount is small.
0, while the feed speed of the filler wire 30 is increased by increasing the feed speed of the filler wire 30 at a place where the groove gap amount is large.
The filler wire feeding device 29 is controlled in accordance with the groove gap amount so as to close the groove gap at the laser beam irradiation position which is widely opened.
【００２７】＜作用・効果＞従って、上記構成のレーザ
溶接装置では、ワーク２１，２２の突合せ溶接部２３に
レーザ光２４を照射すると、このときの突合せ溶接部２
３からの発光をフォトダイオード２５によって検出す
る。<Function / Effect> Accordingly, in the laser welding apparatus having the above-described structure, when the butt welding portion 23 of the works 21 and 22 is irradiated with the laser beam 24, the butt welding portion 2
Light emission from 3 is detected by the photodiode 25.
【００２８】具体的には、フォトダイオード２５では、
その角度に応じて、ワーク表面のプラズマ（プラズマプ
ルーム）の発光量、または、このワーク表面のプラズマ
と開先ギャップ内部（キーホール内部）のプラズマの発
光量の和を検出する。何れにしても、突合せ溶接部２３
からの発光をフォトダイオード２５で検出することによ
って、開先ギャップ量の変化を突合せ溶接部２３からの
発光の振動周波数の変化としてとらえることができる。Specifically, in the photodiode 25,
In accordance with the angle, the light emission amount of the plasma (plasma plume) on the work surface or the sum of the light emission amount of the plasma on the work surface and the plasma inside the groove gap (in the keyhole) is detected. In any case, the butt weld 23
By detecting the light emission from the photodiode 25 with the photodiode 25, the change in the groove gap amount can be detected as the change in the vibration frequency of the light emission from the butt welded portion 23.
【００２９】そして、このフォトダイオード２５の検出
信号を周波数解析装置２６で周波数解析して、発光強度
の高い周波数を求める。即ち、図３に例示するような周
波数解析結果が得られる。図３は突合せ溶接の開先ギャ
ップ量と発光周波数解析結果とを示す説明図である。Then, the frequency of the detection signal of the photodiode 25 is analyzed by the frequency analysis device 26 to obtain a frequency having a high emission intensity. That is, a frequency analysis result as illustrated in FIG. 3 is obtained. FIG. 3 is an explanatory diagram showing the groove gap amount of butt welding and the result of light emission frequency analysis.
【００３０】図３において、横軸は周波数、縦軸は発光
強度（相対的な値）、Ｇは開先ギャップ量である。図３
に示すように、それぞれの開先ギャップ量Ｇに応じて発
光強度の高い周波数が異なっている。即ち、開先ギャッ
プ量Ｇが０．４ｍｍの場合には発光強度の高い周波数は
５ｋＨZ であるが、開先ギャップ量Ｇが０．６ｍｍ、
０．８ｍｍ、１．４ｍｍ、１．６ｍｍと増加するにした
がって、発光強度の高い周波数は低下している（図中の
▽部）。このことを整理すると図４のようになる。図４
は突合せ溶接の開先ギャップ量と発光ピーク周波数の関
係を示す説明図である。In FIG. 3, the horizontal axis represents the frequency, the vertical axis represents the light emission intensity (relative value), and G represents the groove gap amount. FIG.
As shown in (1), the frequency at which the light emission intensity is high differs depending on the groove gap amount G. That is, when the groove gap amount G is 0.4mm frequency high emission intensity is 5KH Z, groove gap amount G is 0.6 mm,
As the wavelength increases to 0.8 mm, 1.4 mm, and 1.6 mm, the frequency at which the luminous intensity is high decreases (▽ in the figure). This is summarized in FIG. FIG.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a relationship between a groove gap amount of butt welding and a light emission peak frequency.
【００３１】図４において、横軸は開先ギャップ量、縦
軸は発光強度の高い周波数（発光ピーク周波数）であ
る。この図４からも、開先ギャップ量が０．０５ｍｍ以
上では、開先ギャップ量が０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、
０．３ｍｍ、０．４ｍｍと増加するにしたがって発光強
度の高い周波数が低下しているのがわかる。このこと
は、開先ギャップ量が大きくなるにしたがって溶融金属
の振動周波数が小さくなることと対応していると考えら
れる。In FIG. 4, the horizontal axis represents the groove gap amount, and the vertical axis represents the frequency at which the light emission intensity is high (light emission peak frequency). FIG. 4 also shows that when the groove gap amount is 0.05 mm or more, the groove gap amounts are 0.1 mm, 0.2 mm,
It can be seen that the higher the emission intensity is, the lower the frequency is, as it increases to 0.3 mm and 0.4 mm. This is considered to correspond to the fact that the vibration frequency of the molten metal decreases as the groove gap amount increases.
【００３２】次に、周波数解析装置２６で求められた発
光強度の高い周波数はパーソナルコンピュータ２７へ出
力され、このパーソナルコンピュータ２７で前記周波数
に基づいて開先ギャップ量が設定される。Next, the frequency having a high emission intensity obtained by the frequency analyzer 26 is output to a personal computer 27, and the personal computer 27 sets a groove gap amount based on the frequency.
【００３３】そして、この開先ギャップ量に基づいて、
レーザ溶接装置本体２８ではレーザ光３３の強度や移動
速度ｖ及びフィラワイヤ３０の送給速度を制御し、突合
せ溶接部２３を確実に溶接する。Then, based on the groove gap amount,
The laser welding device main body 28 controls the intensity of the laser beam 33, the moving speed v, and the feed speed of the filler wire 30, and reliably welds the butt welding portion 23.
【００３４】以上のように、本実施の形態によれば、突
合せ溶接部２３にレーザ光３３を照射して突合せ溶接部
２３を溶接する際に、突合せ溶接部２３からの発光をフ
ォトダイオード２５で検出して周波数解析装置２６で周
波数解析することにより、発光強度の高い周波数を求
め、この周波数からパーソナルコンピュータ２７で突合
せ溶接部２３の開先ギャップ量を求めるため、ワーク表
面の状況に影響されることなく開先ギャップ量を正確に
計測することができる。As described above, according to the present embodiment, when the butt welding portion 23 is irradiated with the laser beam 33 to weld the butt welding portion 23, light emitted from the butt welding portion 23 is emitted by the photodiode 25. The frequency is detected and analyzed by the frequency analyzer 26 to determine a frequency having a high emission intensity, and the personal computer 27 determines the groove gap amount of the butt welded portion 23 from this frequency. The groove gap amount can be accurately measured without the need.
【００３５】また、このレーザ溶接モニタリング装置で
は、従来の画像処理に比べてデータ処理に時間がかから
ず、短時間で開先ギャップ量を計測することができる。
従って、この開先ギャップ量をフィードバックしてレー
ザ光３３の強度や移動速度ｖ等の溶接条件を変更するこ
とも短時間で行うことができ、溶接速度が速い場合にも
対応できる。In the laser welding monitoring apparatus, the data processing takes less time than in the conventional image processing, and the groove gap amount can be measured in a short time.
Therefore, the welding conditions such as the intensity of the laser beam 33 and the moving speed v can be changed in a short time by feeding back the groove gap amount, and it is possible to cope with a case where the welding speed is high.
【００３６】また、このレーザ溶接モニタリング装置を
レーザ溶接装置に備える場合、レーザ溶接ヘッド２４に
はフォトダイオード２５を取り付けるだけでよいため、
従来に比べてレーザ溶接ヘッド２４を非常に小型化する
ことができる。When the laser welding monitoring device is provided in the laser welding device, it is only necessary to attach the photodiode 25 to the laser welding head 24.
The size of the laser welding head 24 can be extremely reduced as compared with the related art.
【００３７】[0037]
【発明の効果】以上、発明の実施の形態と共に具体的に
説明したように、本発明のレーザ溶接モニタリング方法
は、突合せ溶接部にレーザ光を照射して前記突合せ溶接
部を溶接する際に、前記突合せ溶接部からの発光を検出
して周波数解析することにより、発光強度の高い周波数
を求め、この周波数から前記突合せ溶接部の開先ギャッ
プ量を求めることを特徴とする。As described above in detail with the embodiments of the present invention, the laser welding monitoring method of the present invention provides a method for irradiating a butt weld with laser light to weld the butt weld. By detecting the light emission from the butt weld and performing frequency analysis, a frequency having a high luminescence intensity is obtained, and the groove gap amount of the butt weld is obtained from this frequency.
【００３８】また、本発明のレーザ溶接モニタリング装
置は、突合せ溶接部にレーザ光を照射して前記突合せ溶
接部を溶接する際に、前記突合せ溶接部からの発光を検
出する発光検出手段と、この発光検出手段の検出信号を
周波数解析することにより、発光強度の高い周波数を求
める周波数解析手段と、この周波数解析手段によって求
めた前記周波数から前記突合せ溶接部の開先ギャップ量
を求める開先ギャップ量設定手段とを有することを特徴
とする。Further, the laser welding monitoring apparatus of the present invention comprises: a light emission detecting means for detecting light emission from the butt welding portion when the butt welding portion is irradiated with laser light to weld the butt welding portion; Frequency analysis means for obtaining a frequency having a high emission intensity by frequency analysis of a detection signal of the light emission detection means, and a groove gap amount for obtaining a groove gap amount of the butt weld from the frequency obtained by the frequency analysis means. Setting means.
【００３９】従って、このレーザ溶接モニタリング方法
及び装置によれば、ワーク表面の状況に影響されること
なく開先ギャップ量を正確に計測することができる。ま
た、従来の画像処理に比べてデータ処理に時間がかから
ず、短時間で開先ギャップ量を計測することができる。
従って、この開先ギャップ量をフィードバックしてレー
ザ光の強度や移動速度等の溶接条件を変更することも短
時間で行うことができ、溶接速度が速い場合にも対応す
ることができる。Therefore, according to the laser welding monitoring method and apparatus, the groove gap amount can be accurately measured without being affected by the condition of the work surface. Further, compared to the conventional image processing, the data processing does not take much time, and the groove gap amount can be measured in a short time.
Accordingly, the welding conditions such as the intensity of the laser beam and the moving speed can be changed in a short time by feeding back the groove gap amount, and it is possible to cope with a case where the welding speed is high.
【００４０】また、本発明のレーザ溶接装置は、前記の
レーザ溶接モニタリング装置を備え、このレーザ溶接モ
ニタリング装置によって求めた開先ギャップ量に応じ
て、前記レーザ光の強度や移動速度等の溶接条件を制御
するよう構成したことを特徴とする。Further, the laser welding apparatus of the present invention includes the laser welding monitoring apparatus described above, and the welding conditions such as the intensity of the laser beam and the moving speed are determined according to the groove gap amount obtained by the laser welding monitoring apparatus. Is controlled.
【００４１】従って、このレーザ溶接装置によれば、レ
ーザ溶接モニタリング装置によって求めた開先ギャップ
量に応じてレーザ光の強度や移動速度等の溶接条件を制
御するため、突合せ溶接部を確実し溶接することがで
き、しかも、レーザ溶接ヘッドには発光検出手段を取り
付けるだけでよいため、従来に比べてレーザ溶接ヘッド
を非常に小型化することができる。Therefore, according to this laser welding apparatus, the welding conditions such as the intensity and the moving speed of the laser beam are controlled in accordance with the groove gap amount obtained by the laser welding monitoring apparatus. In addition, since it is only necessary to attach the light emission detecting means to the laser welding head, the size of the laser welding head can be extremely reduced as compared with the related art.
【図１】本発明の実施の形態に係るレーザ溶接装置の構
成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a laser welding device according to an embodiment of the present invention.
【図２】図１に示す突合せ溶接部を拡大して示す説明図
である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing an enlarged view of a butt weld portion shown in FIG. 1;
【図３】突合せ溶接の開先ギャップ量と発光周波数解析
結果とを示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a groove gap amount of butt welding and a result of light emission frequency analysis.
【図４】突合せ溶接の開先ギャップ量と発光ピーク周波
数の関係を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a relationship between a groove gap amount of butt welding and a light emission peak frequency.
【図５】従来のレーザ溶接装置の構成を示すブロック図
である。FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a conventional laser welding apparatus.
２１，２２ ワーク ２３ 突合せ溶接部 ２３ａ 開先ギャップ ２４ レーザ溶接ヘッド ２５ フォトダイオード ２６ 周波数解析装置 ２７ パーソナルコンピュータ ２８ レーザ溶接装置本体 ２９ フィラワイヤ送給装置 ３０ フィラワイヤ ３１ フィラワイヤホルダ ３２ レンズ ３３ レーザ光 Ｇ 開先ギャップ量 21, 22 Work 23 Butt Weld 23a Groove Gap 24 Laser Welding Head 25 Photodiode 26 Frequency Analyzer 27 Personal Computer 28 Laser Welder Main Body 29 Filler Wire Feeder 30 Filler Wire 31 Filler Wire Holder 32 Lens 33 Laser Light G Groove Gap amount
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 義男 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 長島 是 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 赤羽 崇 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 Ｆターム(参考） 2G043 AA03 BA01 CA07 DA05 EA10 FA01 GA02 GB03 GB19 HA01 HA02 KA09 LA03 NA01 4E068 BE02 CA02 CA10 CA15 CB09 CC01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yoshio Hashimoto 2-1-1 Shinhama, Arai-machi, Takasago City, Hyogo Prefecture Inside the Takasago Research Laboratory, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. No. 1-1, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd., Kobe Shipyard (72) Inventor Takashi Akabane 1-1-1, Wadasaki-cho, Hyogo-ku, Kobe-shi, Hyogo F-term in Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Kobe Shipyard (reference) 2G043 AA03 BA01 CA07 DA05 EA10 FA01 GA02 GB03 GB19 HA01 HA02 KA09 LA03 NA01 4E068 BE02 CA02 CA10 CA15 CB09 CC01
Claims (3)
突合せ溶接部を溶接する際に、前記突合せ溶接部からの
発光を検出して周波数解析することにより、発光強度の
高い周波数を求め、この周波数から前記突合せ溶接部の
開先ギャップ量を求めることを特徴とするレーザ溶接モ
ニタリング方法。When a butt welding portion is irradiated with a laser beam to weld the butt welding portion, light emission from the butt welding portion is detected and frequency analysis is performed to obtain a frequency having a high luminescence intensity, A laser welding monitoring method, wherein a groove gap amount of the butt weld is obtained from the frequency.
突合せ溶接部を溶接する際に、前記突合せ溶接部からの
発光を検出する発光検出手段と、 この発光検出手段の検出信号を周波数解析することによ
り、発光強度の高い周波数を求める周波数解析手段と、 この周波数解析手段によって求めた前記周波数から前記
突合せ溶接部の開先ギャップ量を求める開先ギャップ量
設定手段とを有することを特徴とするレーザ溶接モニタ
リング装置。2. A light emitting detecting means for detecting light emission from the butt welding part when irradiating the butt welding part with a laser beam to weld the butt welding part, and a frequency analysis of a detection signal of the light emitting detecting means. A frequency analysis means for obtaining a frequency with a high emission intensity, and a groove gap amount setting means for obtaining a groove gap amount of the butt weld from the frequency obtained by the frequency analysis means. Laser welding monitoring equipment.
ング装置を備え、このレーザ溶接モニタリング装置によ
って求めた開先ギャップ量に応じて、前記レーザ光の強
度や移動速度等の溶接条件を制御するよう構成したこと
を特徴とするレーザ溶接装置。3. A laser welding monitoring device according to claim 2, wherein the welding conditions such as the intensity of the laser beam and the moving speed are controlled in accordance with the groove gap amount obtained by the laser welding monitoring device. A laser welding apparatus comprising:
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