JP2009148795A - 溶着状態検出装置および溶着状態検出方法 - Google Patents
溶着状態検出装置および溶着状態検出方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】板厚の異なる複数枚の板材を準備しS1、準備した複数枚の板材を少なくとも一部が重なるように固定しS2、固定した複数枚の板材が重なる部分に向けてレーザー光を照射しS3、前記レーザー光を移動させS4、レーザー照射部に形成されるキーホールが反射したレーザー光を受光しS5、受光したレーザー光の強度波形に基づいて前記板材の溶着状態を検出するS6。
【選択図】図5
Description
ステップS1
まず、板厚の異なる2枚の板材を準備する。本実施形態では、図1に示すように、2枚の板材10A、10Bを準備する。なお、本実施形態では2枚の板材を準備する場合を例示する。板材は2枚に限らず3枚以上であっても良い。また、2枚の板材10A、10Bの厚みは異なる厚みであっても良いし、同一の厚みであっても良い。本実施形態では発明の理解を容易にするために異なる板材を例示して説明している。
ステップS2
次に、準備した2枚の板材10A、10Bを少なくとも一部が重なるようにして固定する。2枚の板材10A、10Bはレーザー光によって溶接されるため、レーザー光が照射される照射部20(図1参照)は2枚の板材10A、10Bが重なるようにしている。なお、レーザー光Lが照射される2枚の板材10A、10Bは、レーザー光Lが照射される側(上板)に板厚の厚い板材10Aを、レーザー光Lが照射される側とは反対側(下板)にレーザー光Lが照射される側の板厚よりも薄い板厚の板材を配置する。具体的には、上板となる板材10Aは1.4mmの厚みを有しており、下板となる板材10Bは0.65mmの厚みを有している。
ステップS3
固定した2枚の板材10A、10Bの重なる部分に向けてレーザー光を照射する。レーザー光Lは図1のスキャナー100から照射される。レーザー光が照射されると、図6(A)、図6(B)に示すように、レーザー照射部20に溶融池22が形成される。溶融池22は、レーザー照射部20において、重なり合っている2枚の板材10A、10Bの面方向に円状に広がり2枚の板材10A、10Bの厚み方向全体が溶けている部分である。また、溶融池22のレーザー光Lが直接当たっている部分にはキーホール24と言われる気体部が形成される。
ステップS4
次に、レーザー光Lを図6の白抜き矢印の方向に向けて移動させる。レーザー光Lの移動に伴ってレーザー照射部20が移動する。そのため、溶融池22であった部分が凝固して2枚の板材10A、10Bを溶着させる。
ステップS5
次に、レーザー照射部20に形成されるキーホール24が反射したレーザー光を受光する。キーホール24が反射したレーザー光は図1のレーザー光受光部200によって受光され、受光したレーザー光の強度に応じた電気信号に変換される。レーザー光を受光して電気信号に変換するのは図1に示すフォトダイオード270である。フォトダイオード270から出力された電気信号はアンプ300で増幅されコンピュータ400に入力される。
ステップS6
受光したレーザー光の強度波形に基づいて板材10A、10Bの溶着状態を検出する。溶着状態の検出はコンピュータ400が行なう。
10B 板材、
20 レーザー照射部、
22 溶融池、
24 キーホール、
26 プルーム、
100 スキャナー、
110 レーザーダイオード、
120 第1光学系、
130 第2光学系、
132 ハーフミラー、
134 光透過フィルター、
136 減衰フィルター、
200 レーザー光受光部、
210 反射ミラー、
220 凸レンズ、
230 レーザー光入力部、
240 光ファイバー、
250 反射ミラー、
260 光学フィルター、
270 フォトダイオード、
300 アンプ、
400 コンピュータ、
410 レーザー光強度変化波形記憶部、
420 レーザー光強度変化モデル波形記憶部、
430 ウェーブレット変換部、
440 比較部、
450 表示部、
L レーザー光。
Claims (8)
- レーザーを用いて溶接される板材の溶着状態を検出する溶着状態検出装置であって、
複数枚の板材の重なる部分に向けてレーザー光を照射するレーザー光照射手段と、
レーザー照射部に形成されるキーホールが反射したレーザー光を受光するレーザー光受光手段と、
受光したレーザー光の強度波形に基づいて前記板材の溶着状態を検出する溶着状態検出手段と、
を有することを特徴とする溶着状態検出装置。 - 固定した複数枚の板材は、前記レーザー光が照射される側に板厚の厚い板材を、前記レーザー光が照射される側とは反対側に前記レーザー光が照射される側の板厚よりも薄い板厚の板材を、少なくとも一部が重なるように固定されていることを特徴とする請求項1に記載の溶着状態検出装置。
- 前記溶着状態検出手段は、前記レーザー光の経時的な強度変化を示す波形をあらかじめ準備してある前記レーザー光の経時的な強度変化を示すモデル波形と比較して両波形の相関関係を取る比較手段を有することを特徴とする請求項1に記載の溶着状態検出装置。
- 前記レーザー光の経時的な強度変化を示す波形は、受光した生波形または受光した生波形をウェーブレット変換した後の波形のいずれかの波形であることを特徴とする請求項3に記載の溶着状態検出装置。
- レーザーを用いて溶接される板材の溶着状態を検出する溶着状態検出方法であって、
複数枚の板材を準備する段階と、
準備した複数枚の板材を少なくとも一部が重なるように固定する段階と、
固定した複数枚の板材が重なる部分に向けてレーザー光を照射する段階と、
前記レーザー光を移動させる段階と、
レーザー照射部に形成されるキーホールが反射したレーザー光を受光する段階と、
受光したレーザー光の強度波形に基づいて前記板材の溶着状態を検出する段階と、
を含むことを特徴とする溶着状態検出方法。 - 準備した複数枚の板材を少なくとも一部が重なるように固定する段階は、前記レーザー光が照射される側に板厚の厚い板材を、前記レーザー光が照射される側とは反対側に前記レーザー光が照射される側の板厚よりも薄い板厚の板材を、少なくとも一部が重なるように固定することを特徴とする請求項5に記載の溶着状態検出方法。
- 受光したレーザー光の強度波形に基づいて前記板材の溶着状態を検出する段階は、前記レーザー光の経時的な強度変化を示す波形をあらかじめ準備してある前記レーザー光の経時的な強度変化を示すモデル波形と比較して両波形の相関関係を取ることによって、前記板材の溶着状態を検出することを特徴とする請求項5に記載の溶着状態検出方法。
- 前記レーザー光の経時的な強度変化を示す波形は、受光した生波形または受光した生波形をウェーブレット変換した後の波形のいずれかの波形であることを特徴とする請求項7に記載の溶着状態検出方法。
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