JP2002505199A - Method and apparatus for inspecting weld seams - Google Patents

Method and apparatus for inspecting weld seams

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JP2002505199A
JP2002505199A JP2000534370A JP2000534370A JP2002505199A JP 2002505199 A JP2002505199 A JP 2002505199A JP 2000534370 A JP2000534370 A JP 2000534370A JP 2000534370 A JP2000534370 A JP 2000534370A JP 2002505199 A JP2002505199 A JP 2002505199A
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welding
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Elpatronic AG
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    • B23K26/035Aligning the laser beam

Abstract

(57)【要約】 突き合わせ式のレーザ溶接の溶接シームを検査する場合には、かなりの困難が生じる。本発明によれば、溶接欠陥を検知するために、溶接シーム高さが溶接シームに沿って連続的に検出され、溶接欠陥は溶接シーム過剰隆起につき検知される。   (57) [Summary] Inspecting the weld seam of a butt laser weld presents considerable difficulties. According to the present invention, in order to detect a weld defect, the weld seam height is continuously detected along the weld seam, and the weld defect is detected for a weld seam overhang.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 本発明は、請求項1の上位概念部に記載の、突き合わせ位置でレーザビームを
用いた深部溶接(Tiefenschweissung)により行われた溶接結
合の溶接シームを検査するための方法および装置に関する。
The invention relates to a method and a device for inspecting the weld seam of a welded joint made by deep welding with a laser beam at a butt position, according to the preamble of claim 1.

【0002】 用途固有に裁断されかつ溶接された薄板部分、つまり「テーラードブランク(
tailored blanks)」は、特に自動車工業においてますます広く
使用されつつある。これによって、一方では原材料の節約を得ることができ、他
方ではプロセスプランニングおよびプロセス実施を簡単にすることができる。こ
のような「テーラードブランク」は突き合わせ位置でのレーザ溶接により製作さ
れる。このときに、互いに相補的に切削加工された2つの薄板部分の縁部は互い
に突き合わされて、クランプ装置を用いて位置固定され、そしてレーザを備えた
溶接ステーションに通される。特にこのためには、深い溶接、つまり「深部溶接
」を行うことのできる高出力レーザが使用される。
[0002] Application-specific cut and welded sheet parts, or "tailored blanks (
tailed blanks) "are becoming increasingly widely used, especially in the automotive industry. This can result on the one hand in raw material savings and, on the other hand, simplify process planning and process implementation. Such "tailored blanks" are produced by laser welding at the butting position. At this time, the edges of the two sheet parts, which are machined complementarily to each other, are butted against each other, fixed in position using a clamping device and passed through a welding station equipped with a laser. In particular, high-power lasers capable of performing deep welding, ie "deep welding", are used for this.

【0003】 高出力レーザは溶融を生ぜしめる他に、金属の蒸発やプラズマの形成をも生ぜ
しめる。溶融体の上方と溶融体付近の範囲とに存在するプラズマの蒸気圧は、溶
融浴内に小幅でかつ深い毛細管を開く。しかし、溶融浴、つまり「溶接浴」の上
方に形成されるプラズマ雲(Plasmawolke)もしくはプラズマトーチ
(Plasmafackel)は、過度に高温でかつ過度に密になる恐れがあり
、その結果、レーザビームがシールドされ、溶接プロセスが中断される恐れがあ
る。それゆえに、一般には、プラズマを冷却し、ひいてはプラズマの密度を減少
させるために、プロセスガス、つまりたいていはヘリウムまたはアルゴンが供給
される。レーザビームを用いる深部溶接では、前記毛細管に連続的に液状の金属
が流入し、この液状の金属は事情によっては再び爆発的に放出される恐れがある
。これらの放出物もしくはスパッタはそのほとんどが、溶接シームとレーザビー
ムとを通って描かれる仮想の「溶接平面」内に流れる。
[0003] In addition to melting, high power lasers also cause metal evaporation and plasma formation. The vapor pressure of the plasma present above the melt and in the vicinity of the melt opens a narrow and deep capillary in the melt bath. However, the plasma cloud or plasma torch formed above the melting bath, or "weld bath," can be too hot and too dense, resulting in the laser beam being shielded. And the welding process may be interrupted. Therefore, a process gas, usually helium or argon, is generally provided to cool the plasma and thus reduce the density of the plasma. In deep welding using a laser beam, a liquid metal continuously flows into the capillary, and this liquid metal may be explosively released again depending on circumstances. Most of these emissions or spatters flow into a virtual "weld plane" drawn through the weld seam and the laser beam.

【0004】 深部溶接プロセスの安定性、ひいては溶接シーム品質は、多数のパラメータ、
たとえば溶接速度、レーザの特性およびワークの性質、特に縁部表面および縁部
形状に関連している。再現可能でかつ均一な溶接結果を得るためには、ガスダイ
ナミック特性、つまりプロセスガスの供給形式、溶接煙の吸込およびレーザビー
ム管の通気が極めて重要となる。これら全てのパラメータは溶接プロセスの間、
複雑に絡み合った不安定なバランス状態にある。
[0004] The stability of the deep welding process, and thus the weld seam quality, depends on a number of parameters,
For example, it relates to the welding speed, the properties of the laser and the properties of the workpiece, especially the edge surface and edge shape. In order to obtain reproducible and uniform welding results, the gas dynamic properties, ie the type of process gas supply, the suction of welding fumes and the ventilation of the laser beam tube are very important. All these parameters are set during the welding process
It is in an unstable state of intertwining intricately.

【0005】 種々の影響量の偶然的な変化に基づきバランス状態が損なわれると、深部溶接
の短時間の中断と、溶接浴からの溶融体の不規則的な放出とが生ぜしめられる恐
れがある。放出された材料が比較的小量の場合には、局所的に欠損した金属が、
液状の溶接浴によって再び補填される。しかし、大量の材料が放出された場合に
は、回復が行われず、溶接シーム上に液滴状の材料沈積物が生じる。このような
材料沈積物は0.5mm〜5mmの長さで溶接シーム幅全体にわたって延びてい
て、約1mmの高さを有している。この放出されかつ沈積された材料はもはや溶
接毛細管内には流れ戻らないので、このような液滴状の材料沈積物の手前には、
溶接シーム内でクレータ、畝状溝または裂け目が生じる。このような溶接欠陥は
高出力レーザを用いた溶接時に規則的に出現し、ISO13919−1で規定さ
れた、レーザビームを用いた溶接結合の溶接シーム品質に関する規格によれば、
一般に許容されるものではない。
[0005] A loss of balance due to the accidental change of various influence quantities can lead to short interruptions of deep welding and irregular discharge of the melt from the welding bath. . If the released material is relatively small, the locally deficient metal
It is refilled with a liquid welding bath. However, if a large amount of material is released, no recovery takes place and droplet-like material deposits form on the weld seam. Such material deposits extend over the entire weld seam width by a length of 0.5 mm to 5 mm and have a height of about 1 mm. Before such a deposited material deposit in the form of droplets, this released and deposited material no longer flows back into the welding capillary.
Craters, ridges or crevices occur in the weld seam. Such welding defects appear regularly during welding using a high-power laser, and according to the standard for welding seam quality of a welded joint using a laser beam, specified in ISO 13919-1,
Not generally acceptable.

【0006】 それゆえに、溶接シームの品質を検査しようとする種々の方法が知られている
。特に当業者にとっては、たとえば特許.....(soudronic)に基
づき、レーザビームを用いた突き合わせ式の深部溶接時における溶接シーム検査
のための方法が知られている。前記刊行物に開示されている方法は、光学的なシ
ステムを用いて溶接シームプロファイルを検出することに基づいている。評価装
置はその場合、薄板部分の溶接結合の溶接シームプロファイルが品質要求に応え
るものであるかどうかを評価することができる。この方法では、約15mm毎の
溶接プロファイル測定が行われる。
[0006] Therefore, various methods are known for inspecting the quality of a weld seam. Particularly for those skilled in the art, for example, patents. . . . . A method for inspecting a weld seam at the time of butt-type deep welding using a laser beam is known based on (sudronic). The method disclosed in said publication is based on detecting a weld seam profile using an optical system. The evaluation device can then evaluate whether the weld seam profile of the weld connection of the sheet metal part meets the quality requirements. In this method, a welding profile measurement is performed every 15 mm.

【0007】 別の公知の溶接シーム検査法、たとえば米国特許第4827099号明細書に
記載されている溶接シーム検査法は、溶接プロセス自体を監視するものであって
、プラズマ雲から放出されたUV光線と、灼熱する溶接スパッタから放出された
IR放射線とを検出することに基づいている。この方法では、測定されたスペク
トル値と、記憶された基準値との比較によって溶接欠陥が検出される。このよう
な溶接プロセス監視法は、基準値の手間のかかる作成を必要とするとともに、複
雑な検出構造をも必要とする。残念ながら、この方法では、再三、誤報知が生じ
る。なぜならば、この方法では、複素的な溶接プロセスのうちの実質的に2つの
測定量しか考慮されないからである。
[0007] Another known weld seam inspection method, such as that described in US Pat. No. 4,870,099, monitors the welding process itself and includes UV light emitted from the plasma cloud. And the IR radiation emitted from the burning welding spatter. In this method, welding defects are detected by comparing a measured spectral value with a stored reference value. Such a welding process monitoring method requires a time-consuming creation of reference values and also requires a complicated detection structure. Unfortunately, this method often causes false alarms. This is because this method only takes into account substantially two measurands of the complex welding process.

【0008】 それゆえに、本発明の課題は、公知の方法および装置の欠点を有しておらず、
しかも特に溶接シームを簡単にかつ信頼性良く検査することのできるような、レ
ーザビームを用いた突き合わせ式の深部溶接における溶接シームを検査するため
の方法および装置を提供することである。
[0008] The object of the invention therefore does not have the disadvantages of the known methods and devices,
In addition, it is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for inspecting a weld seam in a butt-type deep welding using a laser beam, so that the weld seam can be inspected simply and reliably.

【0009】 特に、溶接欠陥、特にクレータ、畝状溝、裂け目および/または材料溜まりを
溶接シームに沿って簡単に検知することができ、ひいてはISO13919−1
に挙げられた規格が満たされているかどうかを管理することのできる方法および
装置が提供されることが望まれる。
In particular, welding defects, in particular craters, ridges, crevices and / or material pools, can be easily detected along the welding seam and thus ISO 13919-1.
It is desired to provide a method and apparatus capable of managing whether or not the standards listed in (1) are satisfied.

【0010】 上記課題は、本発明によれば、請求項1の特徴部に記載の特徴を有する溶接シ
ーム検査のための方法および請求項6の特徴部に記載の特徴を有する装置により
解決される。特に、突き合わせ位置でレーザビームを用いた深部溶接により行わ
れた、薄板部分の溶接結合における前記溶接欠陥を検知するためには、溶接シー
ム高さを溶接シームに沿って連続的に検出するための手段が設けられる。これに
より、クレータ、畝状溝および裂け目も、上で説明した溶接シーム上での材料溜
まりも、検知することができる。
[0010] The object is achieved according to the invention by a method for welding seam inspection having the features of claim 1 and an apparatus having the features of claim 6. . In particular, in order to detect the welding defect in the welding connection of the thin plate portion, which is performed by deep welding using a laser beam at the butt position, in order to continuously detect the welding seam height along the welding seam. Means are provided. This makes it possible to detect craters, ridges and crevices, as well as the accumulation of material on the weld seam described above.

【0011】 高出力レーザを用いた深部溶接では、溶接シームにおける溶接欠陥には常に、
背後に位置する液滴状の材料沈積物が随伴しており、この材料沈積物が溶接シー
ム全幅にわたって著しい溶接シーム過剰隆起を生ぜしめるので、本発明による方
法の有利な実施態様では、単に溶接シーム過剰隆起だけが検出される。
In deep welding using a high-power laser, welding defects in the weld seam are always
In a preferred embodiment of the method according to the invention, the weld seam is simply a weld seam, which is accompanied by a droplet-shaped material deposit located behind it, which material causes a significant weld seam excess over the entire width of the weld seam. Only overlift is detected.

【0012】 もちろん、検出された高さ値は表示および/または評価のための装置に伝送さ
れる。特に、評価装置は検出された値を、ISO13919−1の種々の品質段
階と比較し、溶接欠陥の正確な位置を表示し、かつ/または測定されたデータを
記憶することができる。
[0012] Of course, the detected height values are transmitted to a device for display and / or evaluation. In particular, the evaluation device can compare the detected values with the various quality stages of ISO 13919-1, indicate the exact location of the welding defect and / or store the measured data.

【0013】 すなわち、本発明による方法は、単純な装置構造を可能にしかつ溶接シーム検
査および溶接欠陥の検知のための、複雑でなくかつ廉価で信頼性の良い方法を提
供する、極めて簡単な測定原理によりすぐれている。
Thus, the method according to the invention allows a very simple measurement, which enables a simple device construction and provides a simple, inexpensive and reliable method for welding seam inspection and detection of welding defects. Excellent by principle.

【0014】 このような簡単な測定原理に基づき、溶接シーム高さを溶接シームに沿って連
続的に検出するための種々様々な手段を使用することが可能となる。もちろん、
当業者に知られている全ての距離測定手段を使用することができる。適当な手段
としては、溶接シームを連続的に検出することのできる光学的な距離測定器を挙
げることができる。
Based on such a simple measuring principle, it is possible to use various means for continuously detecting the height of the weld seam along the weld seam. of course,
All distance measuring means known to those skilled in the art can be used. Suitable means include an optical distance measuring device capable of continuously detecting the weld seam.

【0015】 本発明による方法の別の実施態様では、機械的に変位可能なニードルが使用さ
れる。この場合、このニードルの変位は、たとえば圧電結晶を用いて電気的な信
号へ変換され得る。
In another embodiment of the method according to the invention, a mechanically displaceable needle is used. In this case, the displacement of the needle can be converted into an electrical signal using, for example, a piezoelectric crystal.

【0016】 溶接シーム高さを溶接シームに沿って検出するための手段としては、距離測定
のための市販の装置を使用することができる。
As a means for detecting the weld seam height along the weld seam, a commercially available device for distance measurement can be used.

【0017】 以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。In the following, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0018】 図1には、互いに異なる厚さを有する2つの薄板部分12,13の、突き合わ
せの形でレーザビームを用いた深部溶接により行われた溶接結合の溶接シーム1
1が示されている。溶接シーム幅14、溶接シーム11に対して垂直な高さプロ
ファイル(Hoehenprofil)15および溶接シーム11に沿った表面
構造16は、種々の溶接パラメータ、たとえばレーザの特性、ワークの性質、特
に縁部表面、縁部形状および縁部準備の性質ならびに薄板縁部の厚さおよび溶接
速度に関連している。すなわち、たとえば溶接シーム幅14は0.3〜1.3m
m変動し得る。薄板部分の溶接結合が規格に対応している場合には、溶接シーム
11は一般に鱗状の表面構造16を有しており、この表面構造16の、溶接シー
ム11に沿った溶接シーム高さの変動は、僅か百分の数ミリメートルの範囲、た
とえば0.02mmである。
FIG. 1 shows a welding seam 1 of a welded connection of two sheet metal parts 12, 13 having different thicknesses by deep welding with a laser beam in the form of a butt.
1 is shown. The weld seam width 14, the height profile perpendicular to the weld seam 11, and the surface structure 16 along the weld seam 11 are dependent on various welding parameters, such as the properties of the laser, the properties of the workpiece, especially the edge surface. , The shape of the edge and the nature of the edge preparation as well as the thickness and the welding speed of the sheet edge. That is, for example, the weld seam width 14 is 0.3 to 1.3 m.
m. If the welded joint of the sheet metal part complies with the standard, the weld seam 11 generally has a scale-like surface structure 16, the variation of the weld seam height of this surface structure 16 along the weld seam 11. Is in the range of only a few hundredths of a millimeter, for example 0.02 mm.

【0019】 本実施例中で使用される「薄板部分」という表現は、金属製の、有利には鋼か
ら製作された、任意の大きさ、厚さおよび表面を有する平材、たとえば金属ベル
ト、金属シートまたは金属プレートに関連する。本実施例中に記載の「薄板部分
の溶接結合」とは、2つの薄板縁部の、溶接により形成された結合に関連し、こ
の場合、両薄板縁部は互いに異なる厚さを有していてよく、また必ずしも2つの
別個の薄板からのものである必要はなく、たとえば予め丸められた1つの単体の
薄板に所属していてもよい。本実施例中、「突き合わせ」とは、薄板部分の薄板
縁部が互いに突き合わされかつ位置固定される位置にあることを表すために使用
される。「溶接シーム高さ」とは、溶接シームの凹部ならびに過剰隆起部を包含
する。
As used in this embodiment, the expression “laminate” refers to a flat material of any size, thickness and surface, such as a metal belt, made of metal, preferably of steel. Related to metal sheet or metal plate. The term "weld connection of the sheet parts" described in the present example refers to the connection formed by welding of two sheet edges, in which case the two sheet edges have different thicknesses from one another. And it need not necessarily be from two separate sheets, but may for example belong to one single sheet that has been rolled up beforehand. In the present embodiment, "butt" is used to indicate that the sheet edges of the sheet portion are in a position where they are butted and fixed. “Weld seam height” includes recesses as well as excess ridges in the weld seam.

【0020】 図2には、溶接プロセスの現場における状況が概略的に図示されている。この
場合、高出力レーザビーム21が、溶接したい薄板部分22,23に衝突してい
る。高出力レーザビーム21の衝突エネルギは薄板部分22,23を溶融させて
、溶接浴27を形成する。さらに、高出力レーザビーム21により生ぜしめられ
た熱により、プラズマ24が形成される。このプラズマ24は溶接浴27内に、
深くてかつ小幅の毛細管25を形成する。高出力レーザビーム21と薄板部分2
2,23との相対運動Rにより、溶接浴27の背後には、硬化された溶接材料を
有するゾーン26が生じ、このゾーン26が溶接シームを形成する。図2から判
るように、高出力レーザビーム21の手前に位置する液化された金属28は、溶
接プロセス中に相対運動Rに基づき、高出力レーザビーム21の裏側29へ移動
して、有利にはゾーン26の上側に沈積する。このときに、鱗状の表面構造が形
成される。図面からさらに判るように、プラズマ24の平衡が損なわれると、毛
細管25は液状の溶接材料で満たされるので、溶接結合が成立しなくなるか、ま
たは部分的な溶接結合しか成立しなくなる。高出力レーザビーム21が、既に存
在する溶接浴27に衝突すると、大量の液状溶接材料が爆発的に放出される恐れ
がある。このような放出物は、たいてい溶接ビームの背後で溶接シーム上に沈積
し、液滴状の変形として明瞭に認められ得る。
FIG. 2 schematically shows the situation at the site of the welding process. In this case, the high-power laser beam 21 collides with the thin plate portions 22 and 23 to be welded. The collision energy of the high power laser beam 21 melts the thin plate portions 22, 23 to form a welding bath 27. Further, a plasma 24 is formed by heat generated by the high-power laser beam 21. This plasma 24 enters the welding bath 27
A deep and narrow capillary 25 is formed. High power laser beam 21 and thin plate part 2
Due to the relative movement R with respect to 2 and 23, behind the welding bath 27 there is a zone 26 with hardened welding material, which forms a welding seam. As can be seen from FIG. 2, the liquefied metal 28 located in front of the high-power laser beam 21 moves to the back side 29 of the high-power laser beam 21 during the welding process, based on the relative movement R, and advantageously Deposits above zone 26. At this time, a scale-like surface structure is formed. As can be further seen from the figure, if the equilibrium of the plasma 24 is compromised, the capillary tube 25 will be filled with the liquid welding material, so that no weld connection will be established or only a partial weld connection will be established. When the high power laser beam 21 collides with the already existing welding bath 27, a large amount of liquid welding material may be explosively released. Such emissions often settle on the weld seam behind the welding beam and can be clearly seen as a drop-like deformation.

【0021】 図3に示した、互いに等しい厚さの2つの薄板部分32,33の溶接結合の溶
接シーム31は、クレータ34の形の溶接欠陥を有しており、この場合、クレー
タ34のすぐ背後には、液滴状の材料沈積物35が存在している。約0.1mm
以上の直径を有するピンホールとしても知られている、このようなクレータは、
種々異なる深さを有していてよく、典型的には溶接シーム全幅にわたっては延び
ておらず、そして特に溶接シームの中央に位置している。液滴状の材料沈積物3
5は溶接シームの過剰隆起を生ぜしめ、このような過剰隆起は溶接シーム全幅に
わたって延びていてよく、そして約0.5mm〜約5mmの長さと、十分の数ミ
リメートルの高さとを有している。
The weld seam 31 shown in FIG. 3 of the welded joint of the two sheet parts 32, 33 of equal thickness has a weld defect in the form of a crater 34, in this case immediately adjacent to the crater 34. Behind is a droplet-shaped material deposit 35. About 0.1mm
Such craters, also known as pinholes with the above diameters,
It may have different depths, typically does not extend over the entire width of the weld seam, and is especially located in the center of the weld seam. Droplet material deposit 3
5 causes an overhang of the weld seam, such an overhang may extend over the entire width of the weld seam and has a length of about 0.5 mm to about 5 mm and a height of a few millimeters .

【0022】 図4に示した、互いに等しい厚さの2つの薄板部分42,43の間の溶接シー
ム41は、溶接シーム裂け目44の形の溶接欠陥を有しており、この場合、この
溶接シーム裂け目44のすぐ背後には、液滴状の材料沈積物45が存在している
。このような溶接シーム裂け目44は、たいてい0.05〜0.2mmの長さを
有していて、典型的には溶接シーム幅全体にわたって延びているのではなく、約
0.2mmの幅を有している。溶接シーム裂け目44はしばしば約0.2mmの
直径を有する孔の形で存在する。液滴状の材料沈積物45は、十分の数ミリメー
トルの高さを有する溶接シーム過剰隆起を生ぜしめる。
The weld seam 41 shown in FIG. 4 between the two sheet parts 42, 43 of equal thickness has a weld defect in the form of a weld seam tear 44, in which case the weld seam Immediately behind the breach 44 there is a droplet of material deposit 45. Such weld seam splits 44 typically have a length of 0.05 to 0.2 mm, and typically have a width of about 0.2 mm rather than extending across the entire weld seam width. are doing. Weld seam splits 44 are often present in the form of holes having a diameter of about 0.2 mm. The material deposits 45 in the form of droplets give rise to weld seam overhangs having a height of a few millimeters.

【0023】 図5には、本発明による方法を実施するための装置が概略的に図示されている
。互いに異なる厚さの2つの薄板部分52,53の溶接結合の溶接シーム51に
沿って溶接シーム高さを検出するためには、光学的な手段54が使用されると有
利である。この実施例では、この光学的な手段54が、半導体レーザを装備した
3つの光学的な距離測定器を有しており、これらの距離測定器は表面法線から3
0゜の傾斜角で配置されていると有利である。
FIG. 5 schematically shows an apparatus for performing the method according to the invention. To detect the weld seam height along the weld seam 51 of the weld joint of the two sheet metal parts 52, 53 having different thicknesses, it is advantageous if optical means 54 are used. In this embodiment, the optical means 54 comprises three optical distance measuring devices equipped with semiconductor lasers, these distance measuring devices being 3 from the surface normal.
Advantageously, it is arranged at an inclination angle of 0 °.

【0024】 別の実施例では、光学的な検出器の代わりに、溶接シーム51に沿って案内さ
れる検出ニードルが使用される。この検出ニードルの変位は圧電結晶を用いて電
気的な信号に変換することができる。この電気的な信号は、相応する閾値回路に
よって処理される。もちろん、当業者は、当業者にとって適当であると思われる
別の距離測定器、たとえば超音波センサを使用することもできる。これらの検出
器の構造は本発明にとっては直接に重要ではないので、検出器構造についての詳
しい説明は省略する。適当な検出器を選択するために重要となるのは、高さ差を
十分の数ミリメートルのオーダで確実かつ簡単に検出することのできる検出器の
能力である。これによって、特にこのオーダで溶接シーム過剰隆起を検出するこ
とができると望ましい。
In another embodiment, instead of an optical detector, a detection needle guided along the welding seam 51 is used. The displacement of the detection needle can be converted into an electric signal using a piezoelectric crystal. This electrical signal is processed by a corresponding threshold circuit. Of course, the person skilled in the art can also use other distance measuring devices that he sees fit for the person skilled in the art, for example an ultrasonic sensor. Since the structure of these detectors is not directly important to the present invention, a detailed description of the detector structure will be omitted. Critical to selecting an appropriate detector is the ability of the detector to reliably and easily detect height differences on the order of a few tenths of a millimeter. It would be desirable to be able to detect weld seam overhangs, especially in this order.

【0025】 本発明による方法もしくは本発明による装置の利点は、高出力レーザを用いた
深部溶接において特に溶接シーム過剰隆起を検出するだけで溶接欠陥を簡単に検
出することができることにある。さらに、溶接シームを連続的にプローブするこ
とにより、このような溶接欠陥の確実な検出が行われる。
An advantage of the method according to the invention or the device according to the invention lies in the fact that welding defects can be easily detected in deep welding with a high-power laser, in particular only by detecting a weld seam excess ridge. Further, by continuously probing the weld seam, reliable detection of such welding defects is provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 欠陥なしの溶接シームの概略図である。FIG. 1 is a schematic view of a weld seam without defects.

【図2】 深部溶接プロセスを示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a deep welding process.

【図3】 クレータ形成を有する溶接シームの概略図である。FIG. 3 is a schematic view of a weld seam with crater formation.

【図4】 裂け目を有する溶接シームの概略図である。FIG. 4 is a schematic view of a weld seam having a tear.

【図5】 本発明による装置の有利な実施例を示す概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing an advantageous embodiment of the device according to the invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 溶接シーム、 12,13 薄板部分、 14 溶接シーム幅、 15
高さプロファイル、 16 表面構造、 21 高出力レーザビーム、 22
,23 薄板部分、 24 プラズマ、 25 毛細管、 26 ゾーン、 2
7 溶接浴、 28 液化された金属、 29 裏側、 31 溶接シーム、
32,33 薄板部分、 34 クレータ、 35 材料沈積物、 41 溶接
シーム、 42,43 薄板部分、 44 溶接シーム裂け目、 45 材料沈
積物、 51 溶接シーム、 52,53 薄板部分、 54 光学的な手段
11 Weld seam, 12, 13 Thin plate part, 14 Weld seam width, 15
Height profile, 16 surface structure, 21 high power laser beam, 22
, 23 Thin plate, 24 Plasma, 25 Capillary, 26 Zone, 2
7 welding bath, 28 liquefied metal, 29 backside, 31 weld seam,
32,33 sheet part, 34 crater, 35 material deposit, 41 weld seam, 42,43 sheet part, 44 weld seam rift, 45 material deposit, 51 weld seam, 52,53 sheet part, 54 optical means

【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書[Procedural Amendment] Submission of translation of Article 34 Amendment of the Patent Cooperation Treaty

【提出日】平成12年3月8日(2000.3.8)[Submission date] March 8, 2000 (200.3.8)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【特許請求の範囲】[Claims]

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0006[Correction target item name] 0006

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0006】 それゆえに、溶接シームの品質を検査しようとする種々の方法が知られている
。特に当業者にとっては、たとえば特許.....(soudronic)に基
づき、レーザビームを用いた突き合わせ式の深部溶接時における溶接シーム検査
のための方法が知られている。前記刊行物に開示されている方法は、光学的なシ
ステムを用いて溶接シームプロファイルを検出することに基づいている。評価装
置はその場合、薄板部分の溶接結合の溶接シームプロファイルが品質要求に応え
るものであるかどうかを評価することができる。この方法では、約15mm毎の
溶接プロファイル測定が行われる。
[0006] Therefore, various methods are known for inspecting the quality of a weld seam. Particularly for those skilled in the art, for example, patents. . . . . A method for inspecting a weld seam at the time of butt-type deep welding using a laser beam is known based on (sudronic). The method disclosed in said publication is based on detecting a weld seam profile using an optical system. The evaluation device can then evaluate whether the weld seam profile of the weld connection of the sheet metal part meets the quality requirements. In this method, a welding profile measurement is performed every 15 mm.

【手続補正3】[Procedure amendment 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0007[Correction target item name] 0007

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0007】 別の公知の溶接シーム検査法、たとえば米国特許第4827099号明細書に
記載されている溶接シーム検査法は、溶接プロセス自体を監視するものであって
、プラズマ雲から放出されたUV光線と、灼熱する溶接スパッタから放出された
IR放射線とを検出することに基づいている。この方法では、測定されたスペク
トル値と、記憶された基準値との比較によって溶接欠陥が検出される。このよう
な溶接プロセス監視法は、基準値の手間のかかる作成を必要とするとともに、複
雑な検出構造をも必要とする。残念ながら、この方法では、再三、誤報知が生じ
る。なぜならば、この方法では、複素的な溶接プロセスのうちの実質的に2つの
測定量しか考慮されないからである。 英国特許第2259269号明細書には、プラズマから放出された音響学的な
信号に基づき溶接欠陥を検知することが記載されている。
[0007] Another known weld seam inspection method, such as that described in US Pat. No. 4,870,099, monitors the welding process itself and includes UV light emitted from the plasma cloud. And the IR radiation emitted from the burning welding spatter. In this method, welding defects are detected by comparing a measured spectral value with a stored reference value. Such a welding process monitoring method requires a time-consuming creation of reference values and also requires a complicated detection structure. Unfortunately, this method often causes false alarms. This is because this method only takes into account substantially two measurands of the complex welding process. GB 2259269 describes the detection of welding defects based on acoustic signals emitted from a plasma.

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0008[Correction target item name] 0008

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0008】 それゆえに、本発明の課題は、公知の方法および装置の欠点を有しておらず、
しかも特に溶接シームを簡単にかつ信頼性良く検査することのできるような、レ
ーザビームを用いた突き合わせ式の深部溶接における溶接シームを検査するため
の方法および装置を提供することである。
[0008] The object of the invention therefore does not have the disadvantages of the known methods and devices,
In addition, it is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for inspecting a weld seam in a butt-type deep welding using a laser beam, so that the weld seam can be inspected simply and reliably.

【手続補正5】[Procedure amendment 5]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0009[Correction target item name] 0009

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0009】 特に、溶接欠陥、特にクレータ、畝状溝、裂け目および/または材料溜まりを
溶接シームに沿って簡単に検知することができ、ひいてはISO13919−1
に挙げられた規格が満たされているかどうかを管理することのできる方法および
装置が提供されることが望まれる。
In particular, welding defects, in particular craters, ridges, crevices and / or material pools, can be easily detected along the welding seam and thus ISO 13919-1.
It is desired to provide a method and apparatus capable of managing whether or not the standards listed in (1) are satisfied.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),AL,AM,A T,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA ,CH,CN,CU,CZ,DE,DK,EE,ES, FI,GB,GE,GH,GM,HR,HU,ID,I L,IS,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LC ,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MD,MG, MK,MN,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,R O,RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ ,TM,TR,TT,UA,UG,US,UZ,VN, YU,ZW (71)出願人 Industriestrasse 35, CH−8962 Bergdietikon, Switzerland Fターム(参考) 2F069 AA16 AA42 AA60 AA61 BB19 CC06 GG01 GG04 GG06 GG07 GG09 GG62 HH02 HH09 LL03 NN10 4E068 BE00 CA17 CC00 CC01 CC06 DA14 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE ), AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB, GE, GH, GM , HR, HU, ID, IL, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, US, UZ, V N, YU, ZW (71) Applicant Industriestrasse 35, CH-9962 Bergdietikon, Switzerland Land F term (reference) 2F069 AA16 AA42 AA60 AA61 BB19 CC06 GG01 GG04 GG06 CC09 GG01 GG00H09 CC06 GG01 GG01 H09

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 突き合わせ位置でレーザビームを用いた深部溶接により行わ
れた、薄板部分の溶接結合の溶接シームを検査するための方法において、溶接欠
陥を検知するために、溶接シーム高さを溶接シームに沿って連続的に検出するこ
とを特徴とする、溶接シームを検査するための方法。
1. A method for inspecting a weld seam of a weld joint of a thin plate portion performed by a deep welding using a laser beam at a butt position, wherein the weld seam height is welded to detect a weld defect. A method for inspecting a welded seam, characterized by detecting continuously along the seam.
【請求項2】 溶接欠陥を溶接シーム過剰隆起につき検知する、請求項1記
載の方法。
2. The method of claim 1, wherein welding defects are detected for weld seam overhangs.
【請求項3】 溶接シーム高さを機械的なニードルによって検出する、請求
項1または2記載の方法。
3. The method according to claim 1, wherein the weld seam height is detected by a mechanical needle.
【請求項4】 溶接シーム高さを光学的な距離測定器によって検出する、請
求項1または2記載の方法。
4. The method according to claim 1, wherein the weld seam height is detected by an optical distance measuring device.
【請求項5】 溶接シーム高さを音響学的な距離測定器によって検出する、
請求項1または2記載の方法。
5. The welding seam height is detected by an acoustic distance measuring device.
The method according to claim 1.
【請求項6】 請求項1に記載の方法を実施するための装置において、当該
装置が、溶接欠陥を検知するために、溶接シーム高さを溶接シームに沿って連続
的に検出するための検出装置を有していることを特徴とする、溶接シームを検査
するための装置。
6. Apparatus for performing the method of claim 1, wherein the apparatus continuously detects a weld seam height along the weld seam to detect a weld defect. An apparatus for inspecting a weld seam, characterized by having the apparatus.
【請求項7】 前記検出装置が、溶接シーム過剰隆起を検出するための手段
を有している、請求項6記載の装置。
7. Apparatus according to claim 6, wherein said detection device comprises means for detecting a weld seam overhang.
【請求項8】 前記検出装置が、少なくとも1つの機械的なニードルを有し
ている、請求項6または7記載の装置。
8. The device according to claim 6, wherein the detection device has at least one mechanical needle.
【請求項9】 前記検出装置が、少なくとも1つの光学的な距離測定器を有
している、請求項6または7記載の装置。
9. The device according to claim 6, wherein the detection device has at least one optical distance measuring device.
【請求項10】 前記検出装置が、少なくとも1つの音響学的な距離測定器
を有している、請求項6または7記載の装置。
10. The device according to claim 6, wherein the detection device comprises at least one acoustic distance measuring device.
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