JP2018079502A - Welding quality judgment method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、溶接品質判定方法に関するものである。 The present invention relates to a welding quality determination method.
レーザスキャナ装置にて、溶接ビードに沿って、１ラインずつ三角測量による計測を繰り返して被溶接材表面の多数の３次元座標を取り込み、これをコンピュータ処理にかけて、溶接ビード及び周辺部の形状を３次元のメッシュ情報として取り込むことで、溶接ビードの形状を計測する（特許文献１）。 With the laser scanner device, along the weld bead, measurement by triangulation is repeated line by line, and a large number of three-dimensional coordinates on the surface of the material to be welded are captured, and this is subjected to computer processing so that the shape of the weld bead and the peripheral part is 3 The shape of the weld bead is measured by taking in as three-dimensional mesh information (Patent Document 1).
従来技術では、溶接ビードの形状を計測しているため、溶接により溶接部の表面に発生する現象を検出することで、重ね溶接であって貫通溶接により溶接された溶接物の溶接品質を判定することはできる。しかしながら、ポロシティのような溶接部の内部に発生する現象を検出することができないため、重ね溶接であって非貫通溶接により溶接された溶接物の溶接品質を判定することができないという問題があった。 In the prior art, since the shape of the weld bead is measured, the welding quality of a welded product that is welded by lap welding and through welding is determined by detecting a phenomenon that occurs on the surface of the weld due to welding. I can. However, since the phenomenon occurring inside the welded portion such as porosity cannot be detected, there has been a problem that it is not possible to determine the weld quality of a welded product that is lap welded and welded by non-through welding. .
本発明が解決しようとする課題は、重ね溶接であって非貫通溶接により溶接された溶接物の溶接品質を判定できる溶接品質判定方法を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a welding quality judgment method capable of judging the welding quality of a welded article which is lap welding and welded by non-through welding.
本発明は、溶接ビードの高さに基づいて溶接品質を判定することで、上記課題を解決する。 This invention solves the said subject by determining welding quality based on the height of a weld bead.
本発明によれば、重ね溶接であって非貫通溶接により溶接された溶接物の溶接品質を判定することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the welding quality of the welding thing welded by lap welding and non-penetrating welding can be determined.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は、本実施形態に係る溶接品質判定システムの構成を示す概要図である。図１に示すように、本実施形態に係る溶接品質判定システムは、ラインセンサ１００と、溶接品質判定装置２００とを備えている。ラインセンサ１００と溶接品質判定装置２００とはケーブルを介して電気的に接続されている。 FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a welding quality determination system according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the welding quality determination system according to this embodiment includes a line sensor 100 and a welding quality determination device 200. The line sensor 100 and the welding quality determination device 200 are electrically connected via a cable.
ラインセンサ１００は、溶接部の表面に形成される溶接ビードの高さを非接触で測定するための変位センサである。ラインセンサ１００は、少なくともレーザ光源と、一次元に配列された受光素子と、レーザ光源から照射される出力光（スポット光）を直線状（スリット光）に伸張する光学レンズと、制御器とを含む。ラインセンサ１００は、レーザ光源から照射された出力光が光学レンズを通過することで、スリット光を照射する。スリット光は対象物体により反射される。そして、ラインセンサ１００は対象物体からの反射光を受光する。レーザ光源としては、例えば、赤色半導体レーザが挙げられ、受光素子としては、例えば、ＣＭＯＳ素子やＣＣＤ素子が挙げられる。 The line sensor 100 is a displacement sensor for measuring the height of the weld bead formed on the surface of the welded portion in a non-contact manner. The line sensor 100 includes at least a laser light source, light receiving elements arranged one-dimensionally, an optical lens that expands output light (spot light) emitted from the laser light source in a straight line (slit light), and a controller. Including. The line sensor 100 irradiates the slit light when the output light irradiated from the laser light source passes through the optical lens. The slit light is reflected by the target object. The line sensor 100 receives reflected light from the target object. Examples of the laser light source include a red semiconductor laser, and examples of the light receiving element include a CMOS element and a CCD element.
ラインセンサ１００は、受光素子が反射光を受光することでラインセンサ１００と対象物体との間の距離を測定するレーザ変位センサである。具体的には、制御器は、受光素子の各画素ごとの受光量を検出することでラインセンサ１００と対象物体との間の距離を測定する。対象物体との距離を測定する方法としては、例えば、三角測距の手法が挙げられる。なお、対象物体との距離を測定する方法としては、他にも、例えば、スリット光を照射してから反射光を受光するまでの時間を計ることで対象物体との距離を測定するタイムオブフライトの手法が挙げられる。この手法の場合、ラインセンサ１００は受光素子の代わりに、例えば、受光ダイオードを有する。そして、制御器は、スリット光が対象物体で反射した場合に、受光ダイオードに到達した反射光と、スリット光との位相差を演算することでラインセンサ１００と対象物体との間の距離を測定する。 The line sensor 100 is a laser displacement sensor that measures the distance between the line sensor 100 and a target object when the light receiving element receives reflected light. Specifically, the controller measures the distance between the line sensor 100 and the target object by detecting the amount of light received for each pixel of the light receiving element. An example of a method for measuring the distance to the target object is a triangulation method. As another method for measuring the distance to the target object, for example, time of flight that measures the distance from the target object by measuring the time from when the slit light is irradiated until the reflected light is received. The method is mentioned. In the case of this method, the line sensor 100 includes, for example, a light receiving diode instead of the light receiving element. The controller measures the distance between the line sensor 100 and the target object by calculating the phase difference between the reflected light reaching the light receiving diode and the slit light when the slit light is reflected by the target object. To do.
また、ラインセンサ１００は対象物体との距離をラインごとに測定する。例えば、受光素子が出力光をスリット光に伸張する直線状に沿う方向と平行に配列された場合に、ラインセンサ１００は、対象物体で反射されたスリット状の反射光を一次元に配列された受光素子で漏れなく受光することができ、対象物体との距離をラインごとに測定することができる。 The line sensor 100 measures the distance from the target object for each line. For example, when the light receiving element is arranged in parallel with a direction along a straight line extending the output light to the slit light, the line sensor 100 arranges the slit-like reflected light reflected by the target object in a one-dimensional manner. The light receiving element can receive light without omission, and the distance from the target object can be measured for each line.
さらに、ラインセンサ１００は、所定の位置を基準とした対象物体の高さを測定する。具体的には、制御器は、所定の基準位置を設定し、設定した基準位置と測定した対象物体との距離とに基づき、対象物体の高さを測定する。例えば、制御器は、予め設定されている対象物体との距離を基準位置に設定し、基準位置と測定した距離との差を演算することで対象物体の高さを測定する。詳細については後述する。 Furthermore, the line sensor 100 measures the height of the target object with a predetermined position as a reference. Specifically, the controller sets a predetermined reference position, and measures the height of the target object based on the set reference position and the measured distance between the target object. For example, the controller sets the distance to the target object set in advance as the reference position, and measures the height of the target object by calculating the difference between the reference position and the measured distance. Details will be described later.
加えて、ラインセンサ１００は、設定された走査範囲内において走査することで対象物体全体の高さを測定する。具体的には、ラインセンサ１００は、制御器が所定の距離を走査範囲として設定することで、設定された走査範囲内を走査する。これにより、ラインセンサ１００は、対象物体に沿って走査しながら、ラインごとに対象物体の高さを測定することができるため、対象物体全体の高さを測定することができる。 In addition, the line sensor 100 measures the height of the entire target object by scanning within the set scanning range. Specifically, the line sensor 100 scans the set scanning range by the controller setting a predetermined distance as the scanning range. Accordingly, the line sensor 100 can measure the height of the target object for each line while scanning along the target object, and thus can measure the height of the entire target object.
図２〜４を用いてラインセンサ１００の具体的な動作について説明する。図２は、ラインセンサ１００により溶接ビードの高さを測定する場面を示す図であり、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図であって溶接ビード４の拡大図である。図４は、ラインセンサ１００による測定結果の一例を示す図である。 A specific operation of the line sensor 100 will be described with reference to FIGS. 2 is a diagram showing a scene in which the height of the weld bead is measured by the line sensor 100, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG. 2 and an enlarged view of the weld bead 4. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a measurement result by the line sensor 100.
図２に示すように、ラインセンサ１００は、被溶接材１の表面に形成された溶接ビード４の高さを測定する。溶接物３は、被溶接材１と被溶接材２との重ね合わせた部分を溶接する重ね溶接により溶接された溶接物である。重ね溶接により溶接された部分は溶接部として被溶接材１と被溶接材２とを接合している。溶接部は少なくとも溶接金属を含む。溶接金属は、溶接中に溶融して凝固した金属であり、溶接部の中心部分に形成される。また、溶接部には、熱影響部を含んでもよい。熱影響部は、溶接する際の熱である溶融熱で組織や機械的性質に変化が生じる部分で、被溶接材と溶接金属の間に形成される。溶接ビード４は一回の溶接で形成される溶接金属であり、被溶接材１の表面に形成される。ラインセンサ１００は、溶接ビード４に対してスリット光５を照射し、反射光６を一列に配列された受光素子で受光することで溶接ビード４の幅方向（図２に示すＸ方向）における高さをラインごとに測定する。これにより、被溶接材１の表面に形成された溶接ビード４の高さをラインごとに測定することができる。なお、溶接ビード４の幅方向とは、溶接方向（図２に示すＹ方向）と直交する方向である。例えば、図２では、溶接はＡ−Ａ線からＢ−Ｂ線又はＢ−Ｂ線からＡ−Ａ線に向かってされたものとする。 As shown in FIG. 2, the line sensor 100 measures the height of the weld bead 4 formed on the surface of the workpiece 1. The welded article 3 is a welded article welded by lap welding in which the overlapped portions of the workpiece 1 and the workpiece 2 are welded. A portion welded by lap welding joins the workpiece 1 and the workpiece 2 as a welded portion. The weld includes at least a weld metal. The weld metal is a metal that has melted and solidified during welding, and is formed at the center of the weld. Further, the welded portion may include a heat affected zone. The heat affected zone is a portion where the structure and mechanical properties change due to the heat of fusion that is the heat at the time of welding, and is formed between the workpiece and the weld metal. The weld bead 4 is a weld metal formed by a single welding and is formed on the surface of the workpiece 1. The line sensor 100 irradiates the weld bead 4 with the slit light 5 and receives the reflected light 6 with the light receiving elements arranged in a line, thereby increasing the height in the width direction of the weld bead 4 (X direction shown in FIG. 2). Measure the line by line. Thereby, the height of the weld bead 4 formed on the surface of the workpiece 1 can be measured for each line. The width direction of the weld bead 4 is a direction orthogonal to the welding direction (Y direction shown in FIG. 2). For example, in FIG. 2, it is assumed that the welding is performed from the AA line to the BB line or from the BB line to the AA line.
図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図であって溶接ビード４の拡大図である。図３に示す矢印は、ラインセンサ１００と溶接ビード４と間の距離を示しており、矢印が長ければ長いほど、ラインセンサ１００と溶接ビード４との間の距離が長いことを示している。図３に示す点Ｃは予め設定された基準位置を示している。 FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 2 and is an enlarged view of the weld bead 4. The arrow shown in FIG. 3 indicates the distance between the line sensor 100 and the weld bead 4, and the longer the arrow, the longer the distance between the line sensor 100 and the weld bead 4. A point C shown in FIG. 3 indicates a preset reference position.
図３に示すように、ラインセンサ１００は、基準位置における基準距離と溶接ビード４の幅方向における各測定点での距離とに基づき、溶接ビード４の幅方向（図３に示すＸ方向）における高さを測定する。例えば、点Ｄにおける溶接ビード４までの距離は、基準位置である点Ｃにおける距離よりも長いため、ラインセンサ１００は、点Ｄにおける溶接ビード４の高さを負の値として測定する。同様に、点Ｅにおける溶接ビード４までの距離は、基準位置である点Ｃにおける距離よりも短いため、ラインセンサ１００は、点Ｅにおける溶接ビード４の高さを正の値として測定する。 As shown in FIG. 3, the line sensor 100 is based on the reference distance at the reference position and the distance at each measurement point in the width direction of the weld bead 4 in the width direction of the weld bead 4 (X direction shown in FIG. 3). Measure height. For example, since the distance to the weld bead 4 at the point D is longer than the distance at the point C, which is the reference position, the line sensor 100 measures the height of the weld bead 4 at the point D as a negative value. Similarly, since the distance to the weld bead 4 at the point E is shorter than the distance at the point C that is the reference position, the line sensor 100 measures the height of the weld bead 4 at the point E as a positive value.
図４はラインセンサ１００による測定結果の一例を示す図である。横軸は溶接部の表面に形成される溶接ビードの幅を示し、縦軸は当該溶接ビードの高さを示す。また、破線Ｍ１は溶接部の表面に凹凸形状が形成された溶接ビードを示し、実線Ｍ２は破線Ｍ１に示す溶接ビードよりも溶接部の表面に微細な凹凸形状が形成された溶接ビードを示す。ラインセンサ１００は、図４に示すように、溶接ビードの幅方向（図２、３に示すＸ方向）における高さを測定する。これにより、溶接部の表面に形成された溶接ビードの凹凸を数値化して測定することができる。 FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a measurement result by the line sensor 100. The horizontal axis indicates the width of the weld bead formed on the surface of the welded portion, and the vertical axis indicates the height of the weld bead. A broken line M1 indicates a weld bead having an uneven shape formed on the surface of the welded portion, and a solid line M2 indicates a weld bead in which a fine uneven shape is formed on the surface of the welded portion as compared to the weld bead indicated by the broken line M1. As shown in FIG. 4, the line sensor 100 measures the height of the weld bead in the width direction (X direction shown in FIGS. 2 and 3). Thereby, the unevenness | corrugation of the weld bead formed in the surface of a welding part can be digitized and measured.
図２に戻り、ラインセンサ１００が測定可能な溶接ビード４の範囲について説明する。ラインセンサ１００は、図２に示すＹ方向に走査しながら、溶接ビード４の高さを測定することで、溶接ビード４の始端から終端までの高さをラインごとに測定することができる。言い換えると、ラインセンサ１００は、溶接ビード４に沿って、溶接ビード４の高さを測定することができる。例えば、ラインセンサ１００が図２に示すＡ−Ａ線からＢ−Ｂ線まで走査することで、ラインセンサ１００は、溶接ビード４の全領域において、溶接ビード４の高さを測定することができる。 Returning to FIG. 2, the range of the weld bead 4 that can be measured by the line sensor 100 will be described. The line sensor 100 can measure the height from the start end to the end of the weld bead 4 for each line by measuring the height of the weld bead 4 while scanning in the Y direction shown in FIG. In other words, the line sensor 100 can measure the height of the weld bead 4 along the weld bead 4. For example, when the line sensor 100 scans from the AA line to the BB line shown in FIG. 2, the line sensor 100 can measure the height of the weld bead 4 in the entire region of the weld bead 4. .
再び図1に戻り、溶接品質判定装置２００について説明する。溶接品質判定装置２００は、図１に示すように、入力装置２１０、制御装置２２０、および提示装置２３０を有する。 Returning to FIG. 1 again, the welding quality determination apparatus 200 will be described. As shown in FIG. 1, the welding quality determination device 200 includes an input device 210, a control device 220, and a presentation device 230.
入力装置２１０は、ラインセンサ１００から出力された測定値、すなわち、溶接ビードの高さを入力信号として入力し、当該入力信号を制御装置２２０に出力する。例えば、ラインセンサ１００が走査しながら溶接ビードの高さを測定している場合に、入力装置２１０には、ラインセンサ１００で測定された溶接ビードの高さが測定値として連続的に入力される。 The input device 210 inputs the measurement value output from the line sensor 100, that is, the height of the weld bead as an input signal, and outputs the input signal to the control device 220. For example, when the line sensor 100 measures the height of the weld bead while scanning, the height of the weld bead measured by the line sensor 100 is continuously input to the input device 210 as a measurement value. .
制御装置２２０は、溶接ビード４の高さに基づいて、溶接物の溶接品質を判定するためのプログラムを格納したＲＯＭ(Read Only Memory)と、このＲＯＭに格納されたプログラムを実行するＣＰＵ(Central Processing Unit)と、アクセス可能な記憶装置として機能するＲＡＭ(Random Access Memory)とから構成される。なお、動作回路としては、ＣＰＵ（Central Processing Unit）に代えて又はこれとともに、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などを用いることができる。 The control device 220 includes a ROM (Read Only Memory) that stores a program for determining the weld quality of the weld based on the height of the weld bead 4 and a CPU (Central Processing Unit) that executes the program stored in the ROM. Processing Unit) and RAM (Random Access Memory) that functions as an accessible storage device. As an operation circuit, instead of or in addition to a CPU (Central Processing Unit), an MPU (Micro Processing Unit), a DSP (Digital Signal Processor), an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an FPGA (Field Programmable Gate Array), etc. Can be used.
制御装置２２０は、ＲＯＭに格納されたプログラムをＣＰＵにより実行することにより、溶接ビードの高さから判定値を算出する判定値算出機能と、算出した判定値から溶接部の状態を判定する溶接状態判定機能と、を備える。以下に、制御装置２２０が備える各機能について説明する。 The control device 220 executes a program stored in the ROM by the CPU, whereby a determination value calculation function for calculating a determination value from the height of the weld bead, and a welding state for determining the state of the welded portion from the calculated determination value A determination function. Below, each function with which the control apparatus 220 is provided is demonstrated.
制御装置２２０の判定値算出機能は、ラインセンサ１００で測定された溶接ビードの高さに基づき、判定値を算出する。ラインセンサ１００が溶接ビードに沿って走査しながら溶接ビードの高さを測定する場合において、判定値算出機能は、まず、ラインセンサ１００の走査が終了するまでの間、ラインセンサ１００から連続的に入力されてくる溶接ビードの高さを一時的にＲＡＭに蓄積する。そして、判定値算出機能は、ラインセンサ１００の走査終了後に、ＲＡＭに一時的に蓄積されている複数の溶接ビードの高さを用いて、複数の判定値を算出する。 The determination value calculation function of the control device 220 calculates a determination value based on the height of the weld bead measured by the line sensor 100. When the line sensor 100 measures the height of the weld bead while scanning along the weld bead, the determination value calculation function starts from the line sensor 100 continuously until the scanning of the line sensor 100 ends. The height of the input weld bead is temporarily stored in the RAM. The determination value calculation function calculates a plurality of determination values using the heights of the plurality of weld beads temporarily stored in the RAM after the scanning of the line sensor 100 is completed.
具体的には、判定値算出機能は、複数の溶接ビードの高さのうち最大値を抽出する。また、判定値算出機能は、複数の溶接ビードの高さの平均値を算出する。さらに、判定値算出機能は、複数の溶接ビードの高さの積算値を算出する。なお、判定値算出機能は、上述した３つの判定値のうち、１つ又は２つの判定値を算出することもできる。 Specifically, the determination value calculation function extracts the maximum value from the heights of the plurality of weld beads. The determination value calculation function calculates an average value of the heights of the plurality of weld beads. Further, the determination value calculation function calculates an integrated value of the heights of the plurality of weld beads. The determination value calculation function can also calculate one or two determination values among the above-described three determination values.
制御装置２２０の溶接状態判定機能は、判定値算出機能により算出された複数の判定値に基づいて、溶接部の状態を判定する。具体的には、溶接状態判定機能は、溶接部の状態を良品、アンダーフィルが発生した状態、異物が含まれる状態、アンダーカットが発生した状態、及びポロシティが発生した状態のいずれか一つの状態として判定する。そして、溶接状態判定機能は溶接部の判定結果を提示装置２３０に出力する。なお、溶接状態判定機能は、溶接部の状態を、上記の溶接部の状態のうち２つ以上の状態を含んだ状態として判定することもできる。溶接状態判定機能は、例えば、溶接部の状態を、良品又はアンダーフィルが発生した状態として判定することができる。さらに、溶接状態判定機能は、例えば、溶接部の状態を、異物が含まれる状態、アンダーカットが発生した状態、又はポロシティが発生した状態として判定することができる。 The welding state determination function of the control device 220 determines the state of the weld based on the plurality of determination values calculated by the determination value calculation function. Specifically, the welding state determination function is a state in which the state of the welded portion is a non-defective item, a state in which underfill has occurred, a state in which foreign matter is included, a state in which undercut has occurred, or a state in which porosity has occurred. Judge as. Then, the welding state determination function outputs the determination result of the welded portion to the presentation device 230. In addition, a welding state determination function can also determine the state of a welded part as a state including two or more states among the states of the welded part. The welding state determination function can determine, for example, the state of the welded portion as a non-defective product or an underfilled state. Furthermore, the welding state determination function can determine, for example, the state of the welded portion as a state in which foreign matter is included, a state in which an undercut has occurred, or a state in which porosity has occurred.
ここで、溶接部の状態について説明する。溶接部には、溶接現象から溶接部の表面に溶接特有の現象が発生する。本実施形態において、溶接部の表面に発生する現象には、アンダーフィルが発生した状態、異物が含まれる状態、アンダーカットが発生した状態が該当する。これらの現象は、溶接部の品質を悪化させる原因となる。 Here, the state of the welded portion will be described. A phenomenon peculiar to welding occurs on the surface of the weld due to the welding phenomenon. In the present embodiment, the phenomenon occurring on the surface of the welded portion corresponds to a state in which underfill has occurred, a state in which foreign matter is included, and a state in which undercut has occurred. These phenomena cause the quality of the weld to deteriorate.
次に、それぞれの状態について簡単に説明する。アンダーフィルは、溶接金属が被溶接材の表面まで至らず、溶接部の表面が被溶接材の表面に対して凹状に形成される現象である。また、異物には、溶接中に飛び散った溶接金属である溶接スパッタが含まれ、溶接金属内に当該異物が入り込むことで溶接部の表面は隆起する。さらに、アンダーカットは、被溶接材の表面において熱源（例えば、レーザ光源）で溶かされた部分に溶接金属を充填できず溝状に残った現象である。 Next, each state will be briefly described. Underfill is a phenomenon in which the weld metal does not reach the surface of the material to be welded, and the surface of the welded portion is formed in a concave shape with respect to the surface of the material to be welded. Further, the foreign matter includes weld spatter, which is a weld metal scattered during welding, and the surface of the welded portion is raised when the foreign matter enters the weld metal. Furthermore, the undercut is a phenomenon in which a weld metal cannot be filled in a portion melted by a heat source (for example, a laser light source) on the surface of the material to be welded and remains in a groove shape.
また、溶接部には、溶接現象から溶接部の内部に溶接特有の現象が発生する。本実施形態において、溶接部の内部に発生する現象には、ポロシティが発生した状態が該当する。ポロシティは、溶接により発生したガスを巻き込むことによって生じた空洞である。当該ガスは、被溶接材に被覆された物質が溶接により熱せされることで発生する。特に、レーザ光や電子ビーム等の高エネルギー密度ビームでの溶接ではポロシティが発生しやすい。例えば、被溶接材の錆び止めのために表面が亜鉛メッキ処理された被溶接材をレーザ溶接すると、当該被溶接材の表面が溶融されて、亜鉛は気化する。亜鉛の気化により亜鉛ガスは発生する。そして、被溶接材が溶融した後に固化すると溶接部が形成され、当該亜鉛ガスが当該溶接部に留まることでポロシティは発生する。 Moreover, a phenomenon peculiar to welding occurs inside the weld due to the welding phenomenon. In the present embodiment, the phenomenon occurring in the welded portion corresponds to a state in which porosity has occurred. The porosity is a cavity generated by entraining a gas generated by welding. The gas is generated by heating the material coated on the workpiece to be welded. In particular, porosity is likely to occur in welding with a high energy density beam such as a laser beam or an electron beam. For example, when a welding material whose surface is galvanized to prevent rusting of the welding material is laser-welded, the surface of the welding material is melted, and zinc is vaporized. Zinc gas is generated by the vaporization of zinc. And if a to-be-welded material solidifies after melt | dissolving, a weld part will be formed and a porosity will generate | occur | produce because the said zinc gas stays in the said weld part.
続いて、溶接状態判定機能が判定できる溶接部の状態の傾向について説明する。溶接状態判定機能は、判定値算出機能により抽出又は算出されたそれぞれの判定値に基づいて、溶接ビードの凹凸形状についておおよその特徴を判断することができる。溶接状態判定機能は、例えば、溶接ビードの高さの最大値が大きければ大きいほど、溶接部の状態を、溶接ビードの一部又は全域において凸状に形成されている状態として判断することができる。また、溶接状態判定機能は、例えば、溶接ビードの高さの最大値が負の値である場合に、溶接部の状態を、溶接ビードが凹状に形成されている状態として判断することができる。さらに、溶接状態判定機能は、例えば、溶接ビードの高さの平均値が大きければ大きいほど、溶接部の状態を、溶接ビードの全域が凸状に形成されている状態又は溶接ビードの一部が極端に凸状に形成されている状態として判断することができる。加えて、溶接状態判定機能は、例えば、溶接ビードの高さの積算値が大きければ大きいほど、溶接部の状態を溶接ビードの全域が凸状に形成されている状態として判断することができる。このように、溶接状態判定機能は、溶接ビードの高さに基づいて、溶接部の状態の傾向を判断することができる。 Subsequently, the tendency of the state of the welded portion that can be determined by the welding state determination function will be described. The welding state determination function can determine an approximate feature of the uneven shape of the weld bead based on each determination value extracted or calculated by the determination value calculation function. The welding state determination function, for example, can determine the state of the welded portion as a state in which the weld bead is formed in a convex shape in a part or all of the weld bead, as the maximum value of the height of the weld bead is larger. . Further, the welding state determination function can determine the state of the welded portion as a state in which the weld bead is formed in a concave shape when the maximum value of the height of the weld bead is a negative value, for example. Furthermore, the welding state determination function, for example, the larger the average value of the height of the weld bead, the more the state of the welded portion, the state where the entire area of the weld bead is formed in a convex shape, or a part of the weld bead. It can be determined as a state of being extremely convex. In addition, the welding state determination function can determine, for example, the state of the welded portion as a state where the entire area of the weld bead is formed in a convex shape as the integrated value of the height of the weld bead is larger. Thus, the welding state determination function can determine the tendency of the state of the welded part based on the height of the weld bead.
次に、具体的な溶接状態判定機能の判定方法について例を挙げて説明する。 Next, a specific method for determining the welding state determination function will be described with an example.
まず、溶接状態判定機能は、判定値算出機能により算出された溶接ビードの高さの最大値に基づいて、溶接部の状態を良品又はアンダーフィルが発生した状態として判定する。例えば、溶接状態判定機能は、溶接ビードの高さの最大値が所定の正の閾値以上であるか否かを判定する。そして、溶接ビードの高さの最大値が所定の正の閾値未満である溶接物に対して、溶接状態判定機能は、溶接ビードの高さの最大値が所定の負の閾値以下であるか否かを判定する。溶接ビードの高さの最大値が所定の正の閾値未満であり、かつ、所定の負の閾値以上である場合に、溶接状態判定機能は、溶接部の状態を良品として判定する。また、溶接ビードの高さの最大値が所定の負の閾値未満である場合に、溶接状態判定機能は、溶接部の状態をアンダーフィルが発生した状態として判定する。 First, the welding state determination function determines the state of the welded part as a non-defective product or an underfilled state based on the maximum value of the height of the weld bead calculated by the determination value calculation function. For example, the welding state determination function determines whether or not the maximum value of the height of the weld bead is greater than or equal to a predetermined positive threshold value. And with respect to the weldment whose maximum value of the height of the weld bead is less than a predetermined positive threshold value, the welding state determination function determines whether or not the maximum value of the height of the weld bead is equal to or less than a predetermined negative threshold value. Determine whether. When the maximum value of the height of the weld bead is less than a predetermined positive threshold value and greater than or equal to a predetermined negative threshold value, the welding state determination function determines the state of the welded portion as a non-defective product. Moreover, when the maximum value of the height of the weld bead is less than a predetermined negative threshold, the welding state determination function determines the state of the welded portion as a state in which an underfill has occurred.
そして、溶接状態判定機能は、判定値算出機能により算出された溶接ビードの高さの平均値に基づいて、溶接部の状態を異物が含んだ状態か否かを判定する。例えば、溶接ビードの高さの最大値が所定の正の閾値以上である溶接物に対して、溶接状態判定機能は、溶接ビードの高さの平均値が所定の正の閾値以上か否かを判定する。溶接ビードの高さの平均値が正の閾値未満である場合に、溶接状態判定機能は、溶接部の状態を異物が発生した状態として判定する。 Then, the welding state determination function determines whether or not the state of the welded part includes a foreign object based on the average value of the heights of the weld beads calculated by the determination value calculation function. For example, for a weldment in which the maximum value of the weld bead height is equal to or greater than a predetermined positive threshold, the welding state determination function determines whether the average value of the weld bead height is equal to or greater than a predetermined positive threshold. judge. When the average value of the height of the weld beads is less than the positive threshold value, the welding state determination function determines the state of the welded portion as a state in which foreign matter has occurred.
さらに、溶接状態判定機能は、判定値算出機能により算出された溶接ビードの積算値に基づいて、溶接部の状態をアンダーカットが発生した状態又はポロシティが発生した状態として判定する。例えば、溶接ビード状態の高さの最大値が所定の正の閾値以上であり、かつ、溶接ビードの高さの平均値が所定の正の閾値以上である溶接物に対して、溶接状態判定機能は、溶接ビードの高さの積算値が所定の正の閾値以上であるか否かを判定する。溶接ビードの高さの積算値が正の閾値未満である場合に、溶接状態判定機能は、溶接部の状態をアンダーカットが発生した状態として判定する。また、溶接ビードの高さの積算値が正の閾値以上である場合に、溶接状態判定機能は、溶接部の状態をポロシティが発生した状態として判定する。 Furthermore, the welding state determination function determines the state of the welded portion as a state where an undercut has occurred or a state where porosity has occurred based on the integrated value of the weld beads calculated by the determination value calculation function. For example, a welding state determination function for a weldment in which the maximum value of the height of the weld bead state is equal to or greater than a predetermined positive threshold value and the average value of the weld bead height is equal to or greater than the predetermined positive threshold value. Determines whether the integrated value of the height of the weld bead is equal to or greater than a predetermined positive threshold value. When the integrated value of the height of the weld bead is less than the positive threshold value, the welding state determination function determines the state of the welded portion as a state in which an undercut has occurred. Moreover, when the integrated value of the height of the weld bead is greater than or equal to a positive threshold value, the welding state determination function determines the state of the welded portion as a state where porosity has occurred.
このように、溶接状態判定機能は、溶接ビードの高さに基づくそれぞれの判定値に基づいて、溶接部の状態を判定することができる。なお、判定の際に用いられるそれぞれの閾値は一定値であっても、被溶接材の厚さ、レーザ出力の強度などに基づいて可変する値であってよい。 Thus, the welding state determination function can determine the state of the welded part based on the respective determination values based on the height of the weld bead. Each threshold value used in the determination may be a constant value or a variable value based on the thickness of the material to be welded, the intensity of the laser output, and the like.
提示装置２３０は、制御装置２２０の溶接状態判定機能による判定結果を、溶接品質判定装置２００の使用者に提示する。例えば、提示装置２３０は、ディスプレイ上に、溶接部の状態判定結果、及び溶接ビードの高さの最大値、平均値、積算値などの各判定値を表示することができる。これにより、溶接品質判定装置の２００の使用者は、溶接部の状態から、次に溶接する際の溶接条件（例えば、レーザの出力強度）へフィードバックをすることができる。例えば、溶接部の状態がポロシティが発生した状態、溶接ビードの高さの積算値がＸと提示装置２３０に表示された場合に、使用者は溶接条件を変更（例えば、レーザの出力強度を強くする）した後に再度溶接する。これにより、ポロシティの原因となる気泡を溶接部の外側に排出することができ、溶接部の状態が良品である溶接物を作製することができる。その結果、例えば、溶接部の状態がポロシティが発生した状態である溶接物を不良品として判定する場合に、不要な不良品判定を防ぐことができる。 The presentation device 230 presents the determination result by the welding state determination function of the control device 220 to the user of the welding quality determination device 200. For example, the presentation device 230 can display each determination value such as the welding state determination result and the maximum value, average value, and integrated value of the height of the weld bead on the display. Thereby, the user of 200 of the welding quality determination apparatus can feed back from the state of a welding part to the welding conditions (for example, laser output intensity) at the time of next welding. For example, when the weld is in a state where porosity has occurred and the integrated value of the height of the weld bead is displayed on X and the presentation device 230, the user changes the welding conditions (for example, the laser output intensity is increased). ) And then weld again. Thereby, the bubble which causes a porosity can be discharged | emitted to the outer side of a welding part, and the welded object whose state of a welding part is good quality can be produced. As a result, unnecessary defective product determination can be prevented when, for example, a welded product in which the state of the welded portion is in a state where porosity has occurred is determined as a defective product.
続いて、ポロシティが発生しやすい溶接手法について説明する。以降の説明では、レーザ溶接を前提として説明する。レーザ溶接は被溶接材同士を重ね合わせて溶接する重ね溶接に適用される。また、レーザ溶接による重ね溶接では、貫通溶接と非貫通溶接の２種類の溶接がある。貫通溶接はレーザ光が重ね合わせた被溶接材を貫通する溶接である。言い換えると、貫通溶接は溶接部が完全溶け込みにより形成される溶接のことである。非貫通溶接はレーザ光が重ね合わせた被溶接材を貫通しない溶接である。言い換えると、非貫通溶接は溶接部が部分溶け込みにより形成される溶接のことである。貫通溶接と非貫通溶接は溶接する場面に応じて選択される。非貫通溶接が適用される場面については、後述する。なお、完全溶け込みと部分溶け込みとは溶け込み深さの点で異なる。溶け込み深さは、被溶接材が溶融凝固した部分のうち最深部と、レーザ光が照射された被溶接材の表面との距離である。完全溶け込みは、溶け込み深さが被溶接材の厚さに相当する状態、すなわち、レーザ溶接の際の溶融領域が被溶接材の厚さ全ての領域にわたる溶け込みのことである。一方、部分溶け込みは、溶け込み深さが被溶接材の厚さ未満である状態、すなわち、レーザ溶接の際の溶融領域が被溶接材の厚さ全ての領域にわたらない溶け込みのことである。 Subsequently, a welding method in which porosity is likely to occur will be described. In the following description, description will be made on the premise of laser welding. Laser welding is applied to lap welding in which workpieces are overlapped and welded. Moreover, in the lap welding by laser welding, there are two types of welding, through welding and non-through welding. Through-welding is welding that penetrates a workpiece to be welded with laser light. In other words, through welding is welding in which the weld is formed by complete penetration. Non-penetrating welding is welding that does not penetrate the workpiece to be welded by laser light. In other words, non-penetrating welding is welding in which the weld is formed by partial penetration. Penetration welding and non-penetration welding are selected according to the scene to be welded. The scene where non-penetrating welding is applied will be described later. Note that complete penetration and partial penetration differ in terms of penetration depth. The penetration depth is the distance between the deepest part of the welded material melted and solidified and the surface of the welded material irradiated with the laser beam. Complete penetration is a state where the penetration depth corresponds to the thickness of the material to be welded, that is, the melting region during laser welding covers the entire thickness of the material to be welded. On the other hand, the partial penetration is a state where the penetration depth is less than the thickness of the welded material, that is, the melted region in which laser welding does not cover the entire thickness of the welded material.
次に、図５〜８を参照しながら、重ね溶接において貫通溶接と非貫通溶接との違いを説明する。図５は、貫通溶接による溶接部３０の断面図を示し、図６は、貫通溶接における溶接部の表面図及び断面図の測定結果の一例を示す。図７は、非貫通溶接の溶接部の断面図を示し、図８は、非貫通溶接における溶接部の表面図及び断面図の測定結果の一例を示す。 Next, the difference between through welding and non-through welding in lap welding will be described with reference to FIGS. FIG. 5 shows a cross-sectional view of the welded portion 30 by through welding, and FIG. 6 shows an example of the measurement results of the surface view and cross-sectional view of the welded portion in through welding. FIG. 7 shows a cross-sectional view of a welded portion of non-through welding, and FIG. 8 shows an example of measurement results of a surface view and a cross-sectional view of the welded portion in non-through welding.
図５は、被溶接材１０と被溶接材２０を重ね合わせて、レーザ光を被溶接材１０の表面１２側から照射することで形成された溶接部の断面図である。図５に示すように、貫通溶接により形成された溶接部３０は、被溶接材１０の表面に形成される溶接ビード３１を有している。また、溶接部３０は、レーザ溶接の際に、被溶接材２０の溶融領域が被溶接材２０におけるレーザ光が照射された側の表面２２と反対側の裏面２３まで到達する溶接により形成されている。溶接中において、溶接部３０の内部には、被溶接材１０の亜鉛メッキ処理部１１と被溶接材２０の亜鉛メッキ処理部２１とが溶融することで、亜鉛が気化し、亜鉛ガスの気泡３２が発生する。貫通溶接の場合には、溶接部３０は完全溶け込みであるため、亜鉛ガスの気泡３２は溶接中に被溶接材２０の裏面２３から溶接部３０の外側へ排出される。 FIG. 5 is a cross-sectional view of a welded portion formed by superimposing the material to be welded 10 and the material to be welded 20 and irradiating laser light from the surface 12 side of the material to be welded 10. As shown in FIG. 5, the welded portion 30 formed by through welding has a weld bead 31 formed on the surface of the workpiece 10. In addition, the welded portion 30 is formed by welding in which the melted region of the material to be welded 20 reaches the back surface 23 opposite to the surface 22 on the side to which the laser light is irradiated in the material to be welded 20 during laser welding. Yes. During welding, the galvanized portion 11 of the material to be welded 10 and the galvanized portion 21 of the material to be welded 20 are melted inside the welded portion 30, so that zinc is vaporized and bubbles of zinc gas 32 are formed. Will occur. In the case of through welding, since the welded portion 30 is completely melted, the zinc gas bubbles 32 are discharged from the back surface 23 of the workpiece 20 to the outside of the welded portion 30 during welding.
図６は、貫通溶接における溶接部の表面図及び断面図の測定結果（撮影結果）の一例である。図６（Ａ）は、図５に示す被溶接材１０の表面図である。図６（Ｂ）は図６（Ａ）のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。図６（Ａ）に示すように、貫通溶接の場合には、溶接部の表面図は溶接金属が広がらずに直線性を保っている。また、図６（Ｂ）に示すように、貫通溶接の場合に、溶接部の内部に気泡が留まりにくいため、溶接部内部にポロシティが発生していない。 FIG. 6 is an example of a measurement result (imaging result) of a surface view and a cross-sectional view of a welded portion in penetration welding. FIG. 6A is a surface view of the material to be welded 10 shown in FIG. FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG. As shown in FIG. 6A, in the case of through welding, the surface view of the welded portion maintains linearity without the weld metal spreading. In addition, as shown in FIG. 6B, in the case of through welding, since air bubbles hardly stay inside the welded portion, no porosity is generated inside the welded portion.
図７は、被溶接材４０と被溶接材５０を重ね合わせて、レーザ光を被溶接材４０の表面４２側から照射することで形成された溶接部６０の断面図である。図７に示すように、非貫通溶接により形成された溶接部６０は、被溶接材４０の表面に形成される溶接ビード６１を有している。また、溶接部６０は、レーザ溶接の際に、被溶接材５０の溶融領域が被溶接材５０におけるレーザ光が照射された側の表面５２と反対側の裏面５３まで到達しない溶接により形成されている。溶接中において、溶接部６０の内部には、貫通溶接と同様に、被溶接材４０の亜鉛メッキ処理部４１と被溶接材５０の亜鉛メッキ処理部５１とが溶融することで、亜鉛が気化し、亜鉛ガスの気泡６２が発生する。非貫通溶接の場合には、溶接部６０は部分溶け込みであるため、溶接中に亜鉛ガスの気泡６２を被溶接材５０の裏面５３から溶接部６０の外側へ排出することができず、亜鉛ガスの気泡６２は溶接部６０の内部に留りやすい。そして、溶接部６０が溶融凝固すると、溶接部６０の内部にはポロシティが発生する。 FIG. 7 is a cross-sectional view of a welded portion 60 formed by superimposing the material to be welded 40 and the material to be welded 50 and irradiating laser light from the surface 42 side of the material to be welded 40. As shown in FIG. 7, the welded portion 60 formed by non-through welding has a weld bead 61 formed on the surface of the workpiece 40. Further, the welded portion 60 is formed by welding in which the melted region of the material to be welded 50 does not reach the back surface 53 on the opposite side of the surface 52 irradiated with the laser light in the material to be welded 50 during laser welding. Yes. During welding, as in the case of through welding, the galvanized portion 41 of the material to be welded 40 and the galvanized portion 51 of the material to be welded 50 are melted in the welded portion 60 to vaporize zinc. Zinc gas bubbles 62 are generated. In the case of non-penetrating welding, since the welded portion 60 is partially melted, the zinc gas bubbles 62 cannot be discharged from the back surface 53 of the workpiece 50 to the outside of the welded portion 60 during welding. The bubble 62 tends to stay inside the welded portion 60. When the weld 60 is melted and solidified, porosity is generated inside the weld 60.
図８は、非貫通溶接における溶接部の表面図及び断面図の測定結果（撮影結果）の一例である。図８（Ａ）は、図７に示す被溶接材４０の表面図である。図８（Ｂ）は図８（Ａ）のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。図８（Ａ）に示すように、非貫通溶接の場合には、溶接部の表面図は、図６（Ａ）の表面図に比べて、溶接金属の広がりによる凹凸が発生している。また、図８（Ｂ）に示すように、非貫通溶接の場合に、溶接部の内部にはポロシティが発生している。さらに、溶接部の表面は、図６（Ｂ）に示す溶接部の表面に比べて、ポロシティによる凹凸形状が形成されている。 FIG. 8 is an example of a measurement result (photographing result) of a surface view and a cross-sectional view of a welded portion in non-penetrating welding. FIG. 8A is a surface view of the workpiece 40 shown in FIG. FIG. 8B is a cross-sectional view taken along line VIII-VIII in FIG. As shown in FIG. 8A, in the case of non-penetrating welding, the surface of the welded portion has irregularities due to the spread of the weld metal as compared with the surface view of FIG. 6A. Further, as shown in FIG. 8B, in the case of non-through welding, porosity is generated inside the welded portion. Further, the surface of the welded portion has a concavo-convex shape due to porosity as compared to the surface of the welded portion shown in FIG.
このように、重ね溶接であって非貫通溶接の場合に、溶接部の内部にはポロシティが発生しやすい。そして、溶接部の表面には、貫通溶接による溶接部の表面に比べて凹凸形状が溶接部全域に形成される。 Thus, in the case of lap welding and non-penetrating welding, porosity is easily generated inside the welded portion. And the uneven | corrugated shape is formed in the welding part whole surface compared with the surface of the welding part by penetration welding on the surface of a welding part.
次に、上述した重ね溶接であって非貫通溶接が適用される場面について説明する。図９は、非貫通溶接が適用される組電池の斜視図である。図９に示す組電池７０は、例えば、自動車向けのリチウムイオン組電池などが挙げられる。組電池７０は扁平形状を有する単電池７１（図１０参照）を厚み方向に複数積層した電池群７０Ａを有する。組電池７０はさらに、電池群７０Ａの前面側（図９に示すＸ負方向）に取り付けられる保護カバー７２と、単電池７１の積層方向に沿ってそれぞれの単電池７１を加圧した状態において電池群７０Ａを収容する筐体８０と、を有する。 Next, a scene where the above-described lap welding and non-through welding are applied will be described. FIG. 9 is a perspective view of an assembled battery to which non-through welding is applied. Examples of the assembled battery 70 shown in FIG. 9 include a lithium ion assembled battery for automobiles. The assembled battery 70 includes a battery group 70A in which a plurality of flat cells 71 (see FIG. 10) are stacked in the thickness direction. The assembled battery 70 further includes a protective cover 72 attached to the front side of the battery group 70A (X negative direction shown in FIG. 9), and the unit cells 71 in a state where each unit cell 71 is pressurized along the stacking direction of the unit cells 71. And a housing 80 that accommodates the group 70A.
筐体８０は、図９に示すように、上部加圧板８１及び下部加圧板８２により複数の単電池７１を加圧した状態において電池群７０Ａを収容している。図１０は、図９に示す組電池７０から上部加圧板８１と下部加圧板８２及び左右の側板８３を分解して電池群７０Ａ全体を露出させた状態を示す斜視図である。図９、１０より、筐体８０は、上部加圧板８１及び下部加圧板８２が電池群７０Ａを加圧した状態において、上部加圧板８１及び下部加圧板８２と側板８３を接合することで形成される筐体である。 As shown in FIG. 9, the housing 80 accommodates the battery group 70 </ b> A in a state where the plurality of unit cells 71 are pressurized by the upper pressure plate 81 and the lower pressure plate 82. 10 is a perspective view showing a state where the upper pressure plate 81, the lower pressure plate 82, and the left and right side plates 83 are disassembled from the assembled battery 70 shown in FIG. 9 to expose the entire battery group 70A. 9 and 10, the casing 80 is formed by joining the upper pressure plate 81, the lower pressure plate 82, and the side plate 83 in a state where the upper pressure plate 81 and the lower pressure plate 82 press the battery group 70A. It is a housing.
具体的に、上部加圧板８１及び下部加圧板８２と側板８３との接合について説明する。上部加圧板８１と下部加圧板８２はそれぞれ側板８３との接合部として両端を折り曲げた折り曲げ部８１ａ、８２ａを有する。上部加圧板８１及び下部加圧板８２が電池群７０Ａを加圧した状態では、電池群７０Ａの上側は上部加圧板８１で覆われ、電池群７０Ａの下側は下部加圧板８２で覆われる。そして、折り曲げ部８１ａ及び折り曲げ部８２ａに側板８３を重ね合わせて、側板８３側からレーザ光を照射して非貫通溶接により溶接することで折り曲げ部８１ａ及び折り曲げ部８２ａと側板８３が接合される。言い換えると、上部加圧板８１、下部加圧板８２、及び側板８３の内側に電池群７０Ａを配置した状態で、レーザ光が側板８３の外側から照射される。そして、側板８３及び折り曲げ部８１ａ、側板８３及び折り曲げ部８２ａの溶融が、折り曲げ部８１ａ、８２ａにおける電池群７０Ａが配置されてる側の面まで達さないで、折り曲げ部８１ａ及び折り曲げ部８２ａと側板８３が接合される。これにより、レーザ光が筐体８０の内側に配置した電池群７０Ａまで達することなく、かつ、レーザ溶接により発生するコンタミ（微小なゴミ）が筐体８０の内側に混入しないようにすることができる。 Specifically, the joining of the upper pressure plate 81 and the lower pressure plate 82 and the side plate 83 will be described. The upper pressure plate 81 and the lower pressure plate 82 have bent portions 81 a and 82 a that are bent at both ends as joint portions with the side plate 83. In a state where the upper pressure plate 81 and the lower pressure plate 82 pressurize the battery group 70A, the upper side of the battery group 70A is covered with the upper pressure plate 81, and the lower side of the battery group 70A is covered with the lower pressure plate 82. Then, the side plate 83 is overlapped on the bent portion 81a and the bent portion 82a, laser light is irradiated from the side plate 83 side, and welding is performed by non-penetrating welding, whereby the bent portion 81a and the bent portion 82a are joined to the side plate 83. In other words, with the battery group 70 </ b> A disposed inside the upper pressure plate 81, the lower pressure plate 82, and the side plate 83, the laser light is irradiated from the outside of the side plate 83. Then, the melting of the side plate 83 and the bent portion 81a, the side plate 83 and the bent portion 82a does not reach the surface of the bent portions 81a and 82a on the side where the battery group 70A is arranged, and the bent portion 81a and the bent portion 82a and the side plate. 83 is joined. Thereby, the laser beam does not reach the battery group 70 </ b> A arranged inside the housing 80, and contamination (small dust) generated by laser welding can be prevented from entering the inside of the housing 80. .
図１１は、図９に示すＸＩ−ＸＩ線に沿う断面図であって上部加圧板８１と側板８３との接合部の拡大図である。上部加圧板８１は、単電池７１（図１０参照）の膨張による負荷が筐体８０（図１０参照）の上下方向（図１０に示すＺ方向）に加わるため、図１１に示すように側板８３よりも厚く設計されている。また、レーザ光が照射される接合予定位置には、折り曲げ部８１ａと側板８３の間に隙間８４が設けられている。隙間８４は折り曲げ部８１ａ及び側板８３が溶融することで発生するガス（例えば、亜鉛ガス）を溶接部の外側に逃がすために設けられている。しかし、溶融時に発生するガスの発生量は、レーザ出力、折り曲げ部８１ａ及び側板８３の厚さ又は材料などに応じて異なる。そのため、ポロシティが発生しないように隙間８４の隙間量８５を調整する必要が生じ、ポロシティが発生している状態か否かを判定することが必要となる。 FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line XI-XI shown in FIG. 9, and is an enlarged view of a joint portion between the upper pressure plate 81 and the side plate 83. Since the load due to the expansion of the unit cell 71 (see FIG. 10) is applied to the upper pressure plate 81 in the vertical direction (Z direction shown in FIG. 10) of the casing 80 (see FIG. 10), the side plate 83 is shown in FIG. Designed to be thicker than. Further, a gap 84 is provided between the bent portion 81 a and the side plate 83 at the planned joining position where the laser beam is irradiated. The gap 84 is provided in order to release gas (for example, zinc gas) generated by melting the bent portion 81a and the side plate 83 to the outside of the welded portion. However, the amount of gas generated during melting differs depending on the laser output, the thickness or material of the bent portion 81a and the side plate 83, and the like. Therefore, it is necessary to adjust the gap amount 85 of the gap 84 so as not to generate porosity, and it is necessary to determine whether or not the porosity is generated.
ポロシティが発生している状態か否かを判定する方法として、光輝度モニタによる判定方法や溶接部の抵抗値を測定する判定方法が知られている。光輝度モニタによる判定方法は、溶接ビードに照射した光が反射し、反射光の強度を測定することでポロシティが発生している状態か否かを判定する方法である。しかし、反射光の強度又は抵抗値では、良品とポロシティが発生している状態との差を明確に区別することができないため、閾値により良品とポロシティが発生している状態とを判別することができない。そのため、それぞれの判定方法では、ポロシティが発生している状態か否かを判定することができない。本実施形態における溶接品質判定方法は、ポロシティが発生している状態か否かを判定することができるため、重ね溶接であって非貫通溶接で溶接された溶接物の溶接品質を判定することができる。 As a method for determining whether or not porosity has occurred, a determination method using a light luminance monitor and a determination method for measuring a resistance value of a weld are known. The determination method using the light intensity monitor is a method for determining whether or not the porosity is generated by measuring the intensity of the reflected light after the light irradiated to the weld bead is reflected. However, since the difference between the non-defective product and the state in which the porosity is generated cannot be clearly distinguished from the intensity or resistance value of the reflected light, it is possible to distinguish between the non-defective product and the state in which the porosity is generated by the threshold value. Can not. Therefore, in each determination method, it is not possible to determine whether or not porosity is generated. Since the welding quality determination method in the present embodiment can determine whether or not the porosity is generated, it is possible to determine the welding quality of a welded product that is lap welded and welded by non-through welding. it can.
続いて、図１２を参照して、本実施形態に係る溶接品質判定システムの動作について説明する。なお、図１２は、本実施形態に係る溶接品質判定システムの溶接状態判定処理フローを示すフローチャートである。 Then, with reference to FIG. 12, operation | movement of the welding quality determination system which concerns on this embodiment is demonstrated. In addition, FIG. 12 is a flowchart which shows the welding condition determination processing flow of the welding quality determination system which concerns on this embodiment.
まず、ステップＳ１０１では、ラインセンサ１００は溶接ビードの高さを測定する。ラインセンサ１００は、溶接ビードの始端から終端まで走査することで溶接ビード全領域における溶接ビードの高さを測定する。 First, in step S101, the line sensor 100 measures the height of the weld bead. The line sensor 100 measures the height of the weld bead in the entire area of the weld bead by scanning from the start end to the end of the weld bead.
ステップＳ１０２では、制御装置２２０の判定値算出機能は、ラインセンサ１００で測定された複数の溶接ビードの高さに基づき、溶接部の状態を判定するための複数の判定値を算出する。例えば、制御装置２２０の判定値算出機能は、溶接ビードの高さの最大値、平均値、及び積算値を算出する。 In step S <b> 102, the determination value calculation function of the control device 220 calculates a plurality of determination values for determining the state of the welded part based on the heights of the plurality of weld beads measured by the line sensor 100. For example, the determination value calculation function of the control device 220 calculates the maximum value, average value, and integrated value of the height of the weld bead.
ステップＳ１０３では、制御装置２２０の溶接状態判定機能は、溶接部の状態の判定処理を開始する。ステップＳ１０３〜１０６では、ステップＳ１０２で算出された判定値に応じて異なるステップへ進む。まず、ステップＳ１０３では、制御装置２２０の溶接状態判定機能は、溶接ビードの高さの最大値が所定の第１閾値以上であるか否かの判定を行う。溶接ビードの高さの最大値が第１閾値以上である場合に、ステップＳ１０４に進み、溶接ビードの高さの最大値が第１閾値未満である場合に、ステップＳ１０５に進む。なお、所定の第１閾値は正の閾値とする。 In step S103, the welding state determination function of the control device 220 starts a determination process for the state of the welded portion. In steps S103 to S106, the process proceeds to a different step depending on the determination value calculated in step S102. First, in step S103, the welding state determination function of the control device 220 determines whether or not the maximum value of the height of the weld bead is equal to or greater than a predetermined first threshold value. When the maximum value of the height of the weld bead is not less than the first threshold value, the process proceeds to step S104, and when the maximum value of the height of the weld bead is less than the first threshold value, the process proceeds to step S105. The predetermined first threshold value is a positive threshold value.
ステップＳ１０４では、制御装置２２０の溶接状態判定機能は、溶接ビードの高さの平均値が所定の第２閾値以上であるか否かの判定を行う。溶接ビードの高さの平均値が第２閾値以上である場合に、ステップＳ１０６に進み、溶接ビードの高さの平均値が第２閾値未満である場合に、ステップＳ１０７に進む。なお、所定の第２閾値は正の閾値とする。 In step S104, the welding state determination function of the control device 220 determines whether or not the average value of the weld bead height is equal to or greater than a predetermined second threshold value. When the average value of the weld bead height is equal to or greater than the second threshold value, the process proceeds to step S106, and when the average value of the weld bead height is less than the second threshold value, the process proceeds to step S107. The predetermined second threshold is a positive threshold.
ステップＳ１０５では、制御装置２２０の溶接状態判定機能は、溶接ビードの高さの最大値が所定の第３閾値以上であるか否かの判定を行う。溶接ビードの高さの最大値が第３閾値以下である場合に、ステップＳ１０８に進み、溶接ビードの高さの最大位置が第３閾値よりも大きい場合に、ステップＳ１０９に進む。なお、所定の第３閾値は負の閾値とする。 In step S105, the welding state determination function of the control device 220 determines whether or not the maximum value of the height of the weld bead is equal to or greater than a predetermined third threshold value. When the maximum value of the height of the weld bead is equal to or smaller than the third threshold value, the process proceeds to step S108, and when the maximum position of the height of the weld bead is larger than the third threshold value, the process proceeds to step S109. The predetermined third threshold value is a negative threshold value.
ステップＳ１０６では、制御装置２２０の溶接状態判定機能は、溶接ビードの高さの積算値が所定の第４閾値以上であるか否かの判定を行う。溶接ビードの高さの積算値が第４閾値以上である場合に、ステップＳ１１０に進み、溶接ビードの高さの積算値が第４閾値未満である場合に、ステップＳ１１１に進む。なお、所定の第４閾値は正の閾値とする。 In step S106, the welding state determination function of the control device 220 determines whether or not the integrated value of the weld bead height is equal to or greater than a predetermined fourth threshold value. If the integrated value of the weld bead height is greater than or equal to the fourth threshold value, the process proceeds to step S110, and if the integrated value of the weld bead height is less than the fourth threshold value, the process proceeds to step S111. The predetermined fourth threshold value is a positive threshold value.
ステップＳ１０７〜１１１は、溶接部の状態を判定するステップである。ステップＳ１０７では、制御装置２２０の溶接状態判定機能は、溶接部の状態を異物が含まれる状態と判定する。ステップＳ１０８では、制御装置２２０の溶接状態判定機能は、溶接部の状態をアンダーフィルが発生した状態と判定する。ステップＳ１０９では、制御装置２２０の溶接状態判定機能は、溶接部の状態を良品と判定する。ステップＳ１１０では、制御装置２２０の溶接状態判定機能は、溶接部の状態はポロシティが発生した状態と判定する。ステップＳ１１１では、制御装置２２０の溶接状態判定機能は、溶接部の状態をアンダーカットが発生した状態と判定する。そして、ステップＳ１０７〜１１１が終了すると、溶接状態判定機能は、図１２に示す溶接状態処理を終了する。 Steps S107 to 111 are steps for determining the state of the weld. In step S107, the welding state determination function of the control device 220 determines the state of the welded portion as a state containing foreign matter. In step S108, the welding state determination function of the control device 220 determines the state of the welded portion as a state in which underfill has occurred. In step S109, the welding state determination function of the control device 220 determines the state of the welded part as a non-defective product. In step S110, the welding state determination function of the control device 220 determines that the state of the weld is a state where porosity has occurred. In step S111, the welding state determination function of the control device 220 determines the state of the welded portion as a state in which an undercut has occurred. And after step S107-111 is complete | finished, a welding condition determination function complete | finishes the welding condition process shown in FIG.
以上のように、本実施形態に係る溶接品質判定装置２００は、溶接ビードの高さに基づいて、重ね溶接であって非貫通溶接により溶接された溶接物の溶接品質を判定する。これにより、ポロシティのような溶接部内部に発生する現象を検出することができる。その結果、重ね溶接であって非貫通溶接により溶接された溶接物の溶接品質を判定することができる。 As described above, the welding quality determination device 200 according to the present embodiment determines the welding quality of a welded object that is lap welding and welded by non-through welding based on the height of the weld bead. Thereby, the phenomenon which generate | occur | produces inside a welding part like a porosity is detectable. As a result, it is possible to determine the weld quality of a welded product that is lap welded and welded by non-penetrating welding.
また、本実施形態において、所定の高さを基準とした溶接ビードの高さを、ラインセンサ１００により溶接ビードに沿って連続的に測定する。そして、ラインセンサ１００の測定結果から、溶接ビードの高さの最大値、平均値、及び積算値を判定値として算出し、算出された判定値に基づいて、溶接部の状態を判定する。これにより、被溶接材の表面に付着した異物による誤検出を判別することができ、溶接部の状態を精度よく判定することができる。 In the present embodiment, the height of the weld bead based on a predetermined height is continuously measured along the weld bead by the line sensor 100. Then, from the measurement result of the line sensor 100, the maximum value, average value, and integrated value of the height of the weld bead are calculated as determination values, and the state of the welded portion is determined based on the calculated determination value. Thereby, the erroneous detection by the foreign material adhering to the surface of a to-be-welded material can be discriminate | determined, and the state of a welding part can be determined accurately.
さらに、本実施形態では、溶接の状態を良品、アンダーフィルが発生した状態、異物が含まれる状態、アンダーカットが発生した状態、及びポロシティが発生した状態のうちいずれか一つの状態として判定する。これにより、溶接部の表面に発生する現象だけでなく、ポロシティのような溶接部の内部に発生する現象を適切に検出することができる。そのため、重ね溶接であって非貫通溶接により溶接された溶接物の溶接品質を判定することができる。 Furthermore, in this embodiment, the welding state is determined as any one of a non-defective product, a state in which underfill has occurred, a state in which foreign matter is included, a state in which undercut has occurred, and a state in which porosity has occurred. Thereby, not only the phenomenon which generate | occur | produces on the surface of a welding part but the phenomenon which generate | occur | produces inside a welding part like porosity can be detected appropriately. Therefore, it is possible to determine the weld quality of a welded object that is lap welding and welded by non-through welding.
なお、以上に説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。 The embodiment described above is described for facilitating the understanding of the present invention, and is not described for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.
例えば、上述した実施形態では、制御装置２２０の溶接状態判定機能は、図１２に示すようなフローチャートにより溶接部の状態を良品、アンダーフィルが発生した状態、異物が含まれる状態、アンダーカットが発生した状態、及びポロシティが発生した状態のうちいずれか一つの状態として判定する構成を例示したが、この構成に限定されない。例えば、溶接状態判定機能は、溶接ビードの高さの最大値、平均値、積算値それぞれの判定値又は判定値の組み合わせを用いて以下のように溶接部の状態を判定することができる。 For example, in the above-described embodiment, the welding state determination function of the control device 220 uses the flowchart shown in FIG. 12 to change the state of the welded portion to a non-defective item, a state in which an underfill has occurred, a state in which foreign matter is included, and an undercut. However, the present invention is not limited to this configuration. However, the present invention is not limited to this configuration. For example, the welding state determination function can determine the state of the welded portion as follows using a determination value or a combination of determination values of the maximum value, average value, and integrated value of the height of the weld bead.
溶接状態判定機能は、溶接ビードの高さの最大値及び積算値に基づいて、溶接部の状態をアンダーカットが発生した状態として判定することができる。例えば、溶接状態判定機能は、溶接ビードの高さの最大値が所定の正の閾値以上であって、かつ、溶接ビードの高さの積算値が所定の正の閾値以上である場合に、溶接部の状態をアンダーカットが発生した状態として判定することができる。これにより、アンダーカットが発生した状態を適切に検出することができる。 The welding state determination function can determine the state of the welded portion as a state in which an undercut has occurred based on the maximum value and integrated value of the height of the weld bead. For example, the welding state determination function is used when the maximum value of the height of the weld bead is equal to or greater than a predetermined positive threshold and the integrated value of the height of the weld bead is equal to or greater than a predetermined positive threshold. The state of the part can be determined as a state in which an undercut has occurred. Thereby, the state in which the undercut has occurred can be detected appropriately.
また、溶接状態判定機能は、溶接ビードの高さの最大値に基づいて、溶接部の状態をアンダーフィルが発生した状態であるか否かを判定することができる。例えば、溶接状態判定機能は、溶接ビードの高さの最大値が所定の負の閾値未満である場合に、溶接部の状態をアンダーフィルが発生した状態であると判定することができる。これにより、アンダーフィルが発生した状態を適切に検出することができる。 Further, the welding state determination function can determine whether the underfill has occurred in the state of the welded portion based on the maximum value of the height of the weld bead. For example, the welding state determination function can determine that the state of the welded portion is a state in which an underfill has occurred when the maximum value of the height of the weld bead is less than a predetermined negative threshold. Thereby, the state in which the underfill has occurred can be detected appropriately.
さらに、溶接状態判定機能は、溶接ビードの高さの最大値及び平均値に基づいて、溶接部の状態を異物が含まれる状態として判定することができる。例えば、溶接状態判定機能は、溶接ビードの高さの最大値が所定の正の閾値以上であって、かつ、溶接ビードの高さの平均値が正の閾値未満である場合に、溶接部の状態を異物が含まれる状態として判定することができる。これにより、異物が含まれる状態であるか否かを適切に検出することができる。 Furthermore, the welding state determination function can determine the state of the welded portion as a state in which foreign matter is included based on the maximum value and the average value of the height of the weld beads. For example, the welding state determination function is used when the maximum value of the height of the weld bead is equal to or greater than a predetermined positive threshold and the average value of the height of the weld bead is less than the positive threshold. The state can be determined as a state including a foreign object. Thereby, it is possible to appropriately detect whether or not a foreign object is included.
加えて、溶接状態判定機能は、溶接ビードの高さの積算値に基づいて、溶接部の状態をポロシティが発生した状態であると判定することができる。例えば、溶接状態判定機能は、溶接ビードの高さの積算値が所定の正の閾値以上である場合に、溶接部の状態をポロシティが発生した状態として判定することができる。これにより、ポロシティが発生した状態を適切に検出することができる。 In addition, the welding state determination function can determine that the state of the welded portion is a state where porosity has occurred based on the integrated value of the height of the weld beads. For example, the welding state determination function can determine the state of the welded portion as a state where porosity has occurred when the integrated value of the height of the weld beads is equal to or greater than a predetermined positive threshold value. Thereby, the state which the porosity generate | occur | produced can be detected appropriately.
また、例えば、上述した実施形態では、制御装置２２０の溶接状態判定機能は、図１２に示すようなフローチャートにより溶接部の状態を判定する構成を例示したが、この構成に限定されない。フローチャートにおける各判定値の判定順序は図１２に示すような順序に限定されず各判定値の判定順序は順不同でもよい。例えば、制御装置２２０の溶接状態判定機能は、溶接ビードの高さの積算値に基づいて、溶接部の状態をポロシティが発生した状態か否かを判定した後に、その他の溶接部の状態を判定する構成としてもよい。これにより、溶接部の状態がポロシティが発生した状態である溶接物を判定しやすくなり、溶接部の状態をポロシティが発生した状態と判定するのにかかる演算負荷を軽減することができる。 Further, for example, in the above-described embodiment, the welding state determination function of the control device 220 exemplifies the configuration for determining the state of the welded portion according to the flowchart illustrated in FIG. 12, but is not limited to this configuration. The determination order of the determination values in the flowchart is not limited to the order shown in FIG. 12, and the determination order of the determination values may be in any order. For example, the welding state determination function of the control device 220 determines the state of the other welded parts after determining whether the state of the welded part is in a state where porosity has occurred based on the integrated value of the height of the weld beads. It is good also as composition to do. Thereby, it becomes easy to determine the welded material in which the state of the welded portion is in a state where porosity is generated, and the calculation load required to determine the state of the welded portion as a state in which the porosity is generated can be reduced.
さらに、上述した実施形態では、ラインセンサ１００により測定された溶接ビードの高さに基づいて、溶接品質判定装置２００の制御装置２２０が判定値を算出する構成を例示したが、この構成に限定されない。例えば、ラインセンサ１００の制御器には、測定した溶接ビードの高さを一時的に蓄積するＲＡＭや、測定値の最大値、平均値、及び積算値を算出する算出機能を含むことができる。これにより、ラインセンサ１００は、走査終了後に、ＲＡＭから一時的に蓄積された複数の溶接ビードの高さに基づいて、溶接ビードの高さの最大値、平均値、及び積算値を算出することができる。そして、溶接品質判定装置２００は、ラインセンサ１００により算出された判定値に基づき、溶接部の状態を判定することができる。 Furthermore, although embodiment mentioned above illustrated the structure which the control apparatus 220 of the welding quality determination apparatus 200 calculates a determination value based on the height of the weld bead measured by the line sensor 100, it is not limited to this structure. . For example, the controller of the line sensor 100 can include a RAM that temporarily accumulates the measured weld bead height, and a calculation function that calculates the maximum value, average value, and integrated value of the measurement values. Thereby, the line sensor 100 calculates the maximum value, average value, and integrated value of the heights of the weld beads based on the heights of the plurality of weld beads temporarily accumulated from the RAM after the end of scanning. Can do. And the welding quality determination apparatus 200 can determine the state of a welding part based on the determination value calculated by the line sensor 100. FIG.
以下に、本発明をさらに具体化した実施例により本発明の効果を確認した。以下の実施例は、上述した実施形態における溶接物の溶接品質判定の効果を確認するためのものである。 The effects of the present invention were confirmed by examples that further embody the present invention. The following example is for confirming the effect of the weld quality determination of the welded material in the above-described embodiment.
本実施例では、本実施形態に係る溶接品質判定装置２００を、複数の単電池を拘束する板部材の溶接部に適用した。具体的には、図９に示すように、上板、下板、２枚の側板の内側に複数の電池セルを配置した状態で、拘束する板部材同士を重ね溶接であって非貫通溶接により接合した溶接部に適用した。なお、非貫通溶接はレーザ溶接により実施された。 In this example, the welding quality determination device 200 according to this embodiment is applied to a welded portion of a plate member that restrains a plurality of single cells. Specifically, as shown in FIG. 9, in a state where a plurality of battery cells are arranged inside the upper plate, the lower plate, and the two side plates, the constraining plate members are overlap welded by non-through welding. Applied to welded joints. Non-penetrating welding was performed by laser welding.
また、本実施例では、被溶接材として図１１に示すような上板の折り曲げ部及び側板が用いられた。なお、以降の説明では、上板の折り曲げ部を上板と称し、側板を下板と称す。 Further, in this example, the bent portion and the side plate of the upper plate as shown in FIG. 11 were used as the materials to be welded. In the following description, the bent portion of the upper plate is referred to as the upper plate, and the side plate is referred to as the lower plate.
さらに、本実施例では、溶接部の表面に形成された溶接ビードの高さを測定するために、上板と下板とが溶接された面に対して、ラインセンサを平行に設置した。ラインセンサは、溶接部に沿うように溶接部の始点から設定された距離を走査する。ラインセンサの測定手法は三角測距方式であり、ラインセンサのサンプル周期は３２ｕｓ、ラインセンサの走査速度は３０ｍｍ／ｓである。また、ラインセンサの走査範囲は、始点から３０ｍｍであり、溶接部との距離は６０ｍｍである。 Furthermore, in this example, in order to measure the height of the weld bead formed on the surface of the welded portion, the line sensor was installed in parallel to the surface on which the upper plate and the lower plate were welded. The line sensor scans a distance set from the starting point of the welded portion along the welded portion. The measurement method of the line sensor is a triangulation method, the sample period of the line sensor is 32 us, and the scanning speed of the line sensor is 30 mm / s. Further, the scanning range of the line sensor is 30 mm from the starting point, and the distance from the welded portion is 60 mm.
加えて、本実施例では、ラインセンサとＰＣをケーブルで接続し、ラインセンサが溶接ビードの高さを測定した。ＰＣは測定された溶接ビードの高さに基づいて溶接部の状態を判定した。 In addition, in the present Example, the line sensor and PC were connected with the cable, and the line sensor measured the height of the weld bead. The PC determined the state of the weld based on the measured weld bead height.
また、本実施例では、溶接物の溶接品質判定の効果を確認するにあたり、複数のサンプルを作製した。具体的には、上板と下板との間に設けられている隙間量（図１１に示す隙間量８５に相当）をコントロールして、予め溶接部の状態がポロシティが発生した状態であることを分かっているサンプルを作製した。そして、作製したサンプルと予め用意された良品サンプルに対して溶接部の状態を判定した。なお、上板及び下板は亜鉛メッキ鋼板であり、上板の厚さは２．３ｍｍ、下板の厚さは０．５ｍｍである。 Moreover, in the present Example, in order to confirm the effect of the welding quality determination of a weldment, several samples were produced. Specifically, the amount of gap provided between the upper plate and the lower plate (corresponding to the gap amount 85 shown in FIG. 11) is controlled, and the state of the welded portion is in a state where porosity has been generated in advance. A sample with a known amount was prepared. And the state of the welding part was determined with respect to the produced sample and the good quality sample prepared beforehand. The upper plate and the lower plate are galvanized steel plates, the thickness of the upper plate is 2.3 mm, and the thickness of the lower plate is 0.5 mm.
＜＜実施例１＞＞
上板と下板との間の隙間量が０ｍｍである溶接部に対して、溶接部の表面（溶接ビード）をラインセンサで測定した。
＜＜実施例２〜４＞＞
上板と下板との間の隙間量が０．０５ｍｍである溶接部に対して、溶接部の表面（溶接ビード）をラインセンサで測定した。
＜＜実施例５＞＞
上板と下板との間の隙間量が０．０６ｍｍである溶接部に対して、溶接部の表面（溶接ビード）をラインセンサで測定した。
＜＜実施例６＞＞
上板と下板との間の隙間量が０．０７ｍｍである溶接部に対して、溶接部の表面（溶接ビード）をラインセンサで測定した。
＜＜実施例７＞＞
上板と下板との間の隙間量が０．０８ｍｍである溶接部に対して、溶接部の表面（溶接ビード）をラインセンサで測定した。
＜＜実施例８＞＞
上板と下板との間の隙間量が０．０９ｍｍである溶接部に対して、溶接部の表面（溶接ビード）をラインセンサで測定した。
＜＜実施例９＞＞
上板と下板との間の隙間量が０．１ｍｍである溶接部に対して、溶接部の表面（溶接ビード）をラインセンサで測定した。
＜＜実施例１０＞＞
上板と下板との間の隙間量が０．３ｍｍである溶接部に対して、溶接部の表面（溶接ビード）をラインセンサで測定した。
<< Example 1 >>
The surface of the welded portion (weld bead) was measured with a line sensor with respect to the welded portion in which the gap between the upper plate and the lower plate was 0 mm.
<< Examples 2 to 4 >>
The surface of the welded portion (weld bead) was measured with a line sensor with respect to the welded portion having a clearance of 0.05 mm between the upper plate and the lower plate.
<< Example 5 >>
The surface of the welded portion (weld bead) was measured with a line sensor with respect to the welded portion in which the gap between the upper plate and the lower plate was 0.06 mm.
<< Example 6 >>
The surface of the welded portion (weld bead) was measured with a line sensor for the welded portion having a gap of 0.07 mm between the upper plate and the lower plate.
<< Example 7 >>
The surface of the welded portion (weld bead) was measured with a line sensor with respect to the welded portion where the gap between the upper plate and the lower plate was 0.08 mm.
<< Example 8 >>
The surface of the welded portion (weld bead) was measured with a line sensor with respect to the welded portion in which the gap between the upper plate and the lower plate was 0.09 mm.
<< Example 9 >>
The surface of the welded portion (weld bead) was measured with a line sensor with respect to the welded portion having a clearance of 0.1 mm between the upper plate and the lower plate.
<< Example 10 >>
The surface of the welded portion (weld bead) was measured with a line sensor for the welded portion having a gap of 0.3 mm between the upper plate and the lower plate.
表１は、本実施例における溶接部の状態の判定結果である。 Table 1 shows the determination result of the state of the welded part in this example.
本実施例では、図１２に示すフローチャートを用いたうえで、第１閾値を０．３５ｍｍに、第２閾値を０．１ｍｍに、第３閾値を−０．３ｍｍに、第４閾値を１００ｍ・ｓに設定して、実施例１〜１０のサンプルを判定した。例として実施例１について溶接状態判定処理を説明する。 In this embodiment, after using the flowchart shown in FIG. 12, the first threshold value is set to 0.35 mm, the second threshold value is set to 0.1 mm, the third threshold value is set to −0.3 mm, and the fourth threshold value is set to 100 m · The sample of Examples 1-10 was determined by setting to s. As an example, the welding state determination process will be described for the first embodiment.
図１２に示すステップＳ１０３では、溶接状態判定機能は、溶接ビードの高さの最大値が０．３５ｍｍ以上であるか否かを判定する。溶接状態判定機能は、実施例１における溶接ビードの高さの最大値が０．３８ｍｍ（＞０．３５ｍｍ）であるため、ステップＳ１０４に処理を進める。ステップＳ１０４では、溶接状態判定機能は、溶接ビードの高さの平均値が０．１ｍｍ以上であるか否かを判定する。溶接状態判定機能は、実施例１における溶接ビードの高さの平均値が０．２２ｍｍ（＞０．１ｍｍ）であるため、ステップＳ１０８に処理を進める。ステップＳ１０８では、溶接状態判定機能は、溶接ビードの高さの積算値にが１００ｍｍ・ｓ以上であるか否かを判定する。溶接状態判定機能は、実施例１における溶接ビードの高さの積算値が２１１ｍｍ・ｓ（＞１００ｍ・ｓ）であるため、ステップＳ１１０に処理を進める。そして、ステップＳ１１０では、溶接状態判定機能は、実施例１における溶接部の状態を、ポロシティが発生した状態として判定して、溶接状態判定処理を終了する。溶接状態判定機能は、実施例２〜１０についても同様の処理をすることで、それぞれのサンプルの溶接部の状態を判定することができる。このような溶接状態判定処理を実行することで、溶接部の状態がポロシティが発生した状態であるサンプルと良品サンプルを明確に判定することができた。また、溶接部のその他の状態についても判定することができ、本実施形態における溶接物の溶接品質判定の効果を確認することができた。 In step S103 shown in FIG. 12, the welding state determination function determines whether or not the maximum value of the height of the weld bead is 0.35 mm or more. The welding state determination function proceeds to step S104 because the maximum value of the height of the weld bead in Example 1 is 0.38 mm (> 0.35 mm). In step S104, the welding state determination function determines whether or not the average value of the height of the weld beads is 0.1 mm or more. Since the average value of the weld bead height in the first embodiment is 0.22 mm (> 0.1 mm), the welding state determination function proceeds to step S108. In step S108, the welding state determination function determines whether or not the integrated value of the weld bead height is equal to or greater than 100 mm · s. Since the integrated value of the weld bead height in the first embodiment is 211 mm · s (> 100 m · s), the welding state determination function proceeds to step S110. In step S110, the welding state determination function determines the state of the welded portion in Example 1 as a state where porosity has occurred, and ends the welding state determination process. The welding state determination function can determine the state of the welded portion of each sample by performing the same processing for Examples 2 to 10. By executing such a welding state determination process, it was possible to clearly determine a sample in which the porosity of the welded portion was generated and a non-defective sample. Moreover, it was also possible to determine other states of the welded portion, and it was possible to confirm the effect of the weld quality determination of the welded material in this embodiment.
上記のラインセンサ１００は本発明の非接触センサに相当し、上記の被溶接材４０は本発明の第１被溶接材に相当し、上記の被溶接材５０は本発明の第２被溶接材に相当する。 The line sensor 100 corresponds to the non-contact sensor of the present invention, the welded material 40 corresponds to the first welded material of the present invention, and the welded material 50 corresponds to the second welded material of the present invention. It corresponds to.
１００…ラインセンサ
２００…溶接品質判定装置
２１０…入力装置
２２０…制御装置
２３０…提示装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Line sensor 200 ... Welding quality determination apparatus 210 ... Input device 220 ... Control apparatus 230 ... Presentation apparatus
Claims (7)
前記レーザ光の照射によって前記第１被溶接材と前記第２被溶接材とがレーザ溶接されている溶接部は、前記レーザ溶接の際に前記第１被溶接材及び前記第２被溶接材が溶融した後に固化した部分であり、かつ、前記溶接部は、前記レーザ溶接の際に前記第２被溶接材の溶融領域が前記第２被溶接材おける前記第１被溶接材側とは反対側の面にまで到達しない溶接により形成されており、
前記溶接部において前記第１被溶接材のレーザ光照射面に形成された溶接ビードの高さに基づいて前記溶接物の溶接品質を判定する溶接品質判定方法。 The welding which joined the said 1st to-be-welded material and the said 2nd to-be-welded material by irradiating a laser beam to the said 1st to-be-welded material in the state which accumulated the 1st to-be-welded material and the 2nd to-be-welded material. A welding quality judgment method for judging the welding quality of an object,
The welded portion in which the first welded material and the second welded material are laser-welded by the laser light irradiation is such that the first welded material and the second welded material are subjected to the laser welding. The welded portion is a portion solidified after being melted, and the welded portion has a melting region of the second welded material opposite to the first welded material side in the second welded material during the laser welding. It is formed by welding that does not reach the surface of
A welding quality determination method for determining a welding quality of the welded object based on a height of a weld bead formed on a laser beam irradiation surface of the first workpiece to be welded in the welded portion.
所定の高さを基準とした前記溶接ビードの高さを、非接触センサにより前記溶接ビードに沿って連続的に測定し、
前記非接触センサにより測定された測定結果から、前記溶接ビードの高さの最大値、前記溶接ビードの高さの平均値、前記溶接ビードの高さの積算値のいずれか１つ以上を判定値として算出し、
算出された前記判定値に基づいて、前記溶接部の状態を判定する溶接品質判定方法。 The welding quality determination method according to claim 1,
The height of the weld bead relative to a predetermined height is continuously measured along the weld bead by a non-contact sensor,
From the measurement result measured by the non-contact sensor, one or more of a maximum value of the height of the weld bead, an average value of the height of the weld bead, and an integrated value of the height of the weld bead are determined. As
A welding quality determination method for determining a state of the welded part based on the calculated determination value.
前記溶接部の状態を良品、アンダーフィルが発生した状態、異物が含まれる状態、アンダーカットが発生した状態、及びポロシティが発生した状態のうちいずれか一つの状態として判定する溶接品質判定方法。 It is a welding quality judgment method according to claim 1 or 2,
The welding quality determination method which determines the state of the said weld part as a non-defective product, the state which the underfill generate | occur | produced, the state which contains a foreign material, the state which the undercut generate | occur | produced, and the state which the porosity generate | occur | produced.
前記溶接ビードの高さの最大値及び前記溶接ビードの高さの積算値に基づいて、前記溶接部の状態はアンダーカットが発生した状態であるか否かを判定する溶接品質判定方法。 It is the welding quality judgment method in any one of Claims 1-3,
A welding quality determination method for determining whether or not the state of the welded portion is an undercut state based on a maximum value of the height of the weld bead and an integrated value of the height of the weld bead.
前記溶接ビードの高さの最大値に基づいて、前記溶接部の状態はアンダーフィルが発生した状態であるか否かを判定する溶接品質判定方法。 It is the welding quality judgment method in any one of Claims 1-4,
A welding quality determination method for determining whether or not the state of the welded portion is a state in which an underfill has occurred, based on a maximum value of the height of the weld bead.
前記溶接ビードの高さの最大値及び前記溶接ビードの高さの平均値に基づいて、前記溶接部の状態は異物が含まれる状態であるか否かを判定する溶接品質判定方法。 It is the welding quality judgment method in any one of Claims 1-5,
A welding quality determination method for determining whether or not the state of the welded part is a state containing foreign matter based on a maximum value of the height of the weld bead and an average value of the height of the weld bead.
前記溶接ビードの高さの積算値に基づいて、前記溶接部の状態はポロシティが発生した状態であるか否かを判定する溶接品質判定方法。 A welding quality determination method according to any one of claims 1 to 6,
A welding quality determination method for determining whether or not the state of the welded portion is a state where porosity has occurred, based on an integrated value of the height of the weld beads.
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