JP2018153842A

JP2018153842A - 計測装置およびレーザ溶接装置

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Publication number: JP2018153842A
Application number: JP2017052957A
Authority: JP
Inventors: 弘宜杉野; Hiroki Sugino
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-03-17
Filing date: 2017-03-17
Publication date: 2018-10-04
Also published as: DE102018105093A1; CN108620752A; US20180264600A1; CN108620752B

Abstract

【課題】レーザ溶接時におけるワークの溶融池の溶け込み深さを計測する場合に、精度の向上を図ることが可能なレーザ溶接装置を提供する。【解決手段】レーザ溶接装置１００は、溶融池１５０ｂの溶け込み深さを光干渉法により計測するための計測部２と、計測部２を制御する制御装置３とを備える。計測部２は、測定用のレーザ光を出射する波長掃引光源２１と、測定用のレーザ光を測定光Ｌ２と参照光Ｌ３とに分割するビームスプリッタ２２と、溶融池１５０ｂで反射された測定光Ｌ２と参照ミラー２３で反射された参照光Ｌ３との干渉光が入射される受光素子２４と、溶融池１５０ｂに向かう測定光Ｌ２を走査させる走査機構２５と、溶融池１５０ｂを撮像する撮像部２６とを含む。制御装置３は、撮像部２６の撮像結果に基づいて溶融池１５０ｂの最深部を判断し、溶融池１５０ｂに向かう測定光Ｌ２が最深部に照射されるように走査機構２５を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、計測装置およびレーザ溶接装置に関する。

従来、レーザ光をワークに照射して溶接するレーザ溶接装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特許文献１のレーザ溶接装置は、溶接用のレーザ光を出射するレーザ発振器と、ワークの溶接部の溶け込み深さを計測する光干渉計とを備え、溶け込み深さに基づいて溶接部の良否を判定するように構成されている。この光干渉計から出射される物体光は、レーザ発振器からのレーザ光と同軸上に重ね合わされて溶接部に照射される。そして、物体光のスポット径がレーザ光のスポット径よりも大きくなるように設定されている。これにより、レーザ溶接時に形成される溶融池のキーホールに物体光を照射し、そのキーホールの深さを溶け込み深さとして計測することが可能である。

特開２０１２−２３６１９６号公報

しかしながら、上記した従来のレーザ溶接装置では、物体光のスポット径が大きいので、広い範囲の深さが検出されるため、溶け込み深さの計測における精度の向上を図ることが困難である。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、レーザ溶接時におけるワークの溶融池の溶け込み深さを計測する場合に、精度の向上を図ることが可能な計測装置およびレーザ溶接装置を提供することである。

本発明による計測装置は、レーザ溶接時におけるワークの溶融池の溶け込み深さを計測するものであり、溶融池の溶け込み深さを光干渉法により計測するための計測部と、計測部を制御する制御部とを備える。計測部は、測定用レーザ光を出射する光源と、測定用レーザ光を溶融池に向かう測定光と参照ミラーに向かう参照光とに分割する分割手段と、溶融池で反射された測定光と参照ミラーで反射された参照光との干渉光が入射される受光素子と、溶融池に向かう測定光を走査させる走査機構と、溶融池を撮像する撮像部とを含む。制御部は、撮像部の撮像結果に基づいて溶融池の最深部を判断し、溶融池に向かう測定光が最深部に照射されるように走査機構を制御するように構成されている。

このように構成することによって、溶融池の最深部に測定光が照射されることにより、溶融池の最深部以外に測定光が照射されるのを抑制することができるので、溶融池の溶け込み深さの計測における精度の向上を図ることができる。

また、本発明によるレーザ溶接装置は、溶接用レーザ光を出射する第１光源と、溶接用レーザ光を走査させる第１走査機構とを含むレーザ溶接部と、レーザ溶接時におけるワークの溶融池の溶け込み深さを光干渉法により計測するための計測部と、レーザ溶接部および計測部を制御する制御部とを備える。計測部は、測定用レーザ光を出射する第２光源と、測定用レーザ光を溶融池に向かう測定光と参照ミラーに向かう参照光とに分割する分割手段と、溶融池で反射された測定光と参照ミラーで反射された参照光との干渉光が入射される受光素子と、溶融池に向かう測定光を走査させる第２走査機構と、溶融池を撮像する撮像部とを含む。制御部は、撮像部の撮像結果に基づいて溶融池の最深部を判断し、溶融池に向かう測定光が最深部に照射されるように第２走査機構を制御して最深部の溶け込み深さを計測し、その最深部の溶け込み深さに基づいて第１光源の出力を制御するように構成されている。

このように構成することによって、溶融池の最深部に測定光が照射されることにより、溶融池の最深部以外に測定光が照射されるのを抑制することができるので、溶融池の溶け込み深さの計測における精度の向上を図ることができる。そして、その最深部の溶け込み深さに基づいて第１光源の出力を制御することにより、レーザ溶接時に溶け込み深さを適切に調整することができるので、接合不良の発生を抑制することができる。

本発明の計測装置およびレーザ溶接装置によれば、レーザ溶接時におけるワークの溶融池の溶け込み深さを計測する場合に、精度の向上を図ることができる。

第１実施形態によるレーザ溶接装置の概略を説明するための模式図である。図１のレーザ溶接装置を示したブロック図である。レーザ溶接時におけるワークの溶融池を模式的に示した断面図である。レーザ溶接時におけるワークの溶融池を模式的に示した平面図である。第１実施形態によるレーザ溶接装置の動作を説明するためのフローチャートである。第２実施形態によるレーザ溶接装置の動作を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
まず、図１〜図４を参照して、本発明の第１実施形態によるレーザ溶接装置１００の概略について説明する。

レーザ溶接装置１００は、図１に示すように、たとえば２枚の鋼板１５１および１５２からなるワーク１５０にレーザ光Ｌ１を照射して溶接するように構成されている。また、レーザ溶接装置１００は、レーザ溶接時におけるワーク１５０の溶融池１５０ｂの溶け込み深さを計測するように構成されている。このレーザ溶接装置１００は、レーザ溶接部１と、計測部２と、制御装置３とを備えている。

レーザ溶接部１は、ワーク１５０をレーザ溶接するために設けられている。このレーザ溶接部１は、レーザ発振器１１と、走査機構１２と、コリメータ１３と、焦点調整機構１４とを含んでいる。

レーザ発振器１１は、溶接用のレーザ光Ｌ１を出射するように構成されている。このレーザ光Ｌ１を出射する際の出力などは、ワーク１５０を溶接可能なように、ワーク１５０の材質などに応じて設定される。なお、レーザ発振器１１は、本発明の「第１光源」の一例である。

走査機構１２は、ワーク１５０に対してレーザ光Ｌ１を走査させるために設けられている。この走査機構１２は、一対のガルバノミラー１２ａを有しており、そのガルバノミラー１２ａが回動可能に設けられている。なお、図１では、見やすさを考慮して、レーザ光Ｌ１をワーク１５０に対してＸ方向に走査させるガルバノミラー１２ａのみを示し、Ｙ方向（図１の紙面に対して直交する方向）に走査させるガルバノミラー１２ａの図示を省略した。そして、走査機構１２では、一対のガルバノミラー１２ａの角度を調整することにより、レーザ光Ｌ１を走査させることが可能である。また、走査機構１２は、後述する測定光Ｌ２も走査させるとともに、後述する撮像部２６による撮像範囲を変更させるように構成されている。なお、走査機構１２は、本発明の「第１走査機構」の一例である。

コリメータ１３は、レーザ発振器１１と焦点調整機構１４との間に配置され、レーザ発振器１１から出射されたレーザ光Ｌ１を平行にするために設けられている。焦点調整機構１４は、コリメータ１３と走査機構１２との間に配置され、レーザ光Ｌ１の光軸方向に移動可能なレンズ１４ａを有する。この焦点調整機構１４は、レンズ１４ａの位置を調整することにより、レーザ光Ｌ１の焦点距離を調整するように構成されている。

計測部２は、ワーク１５０の溶融池１５０ｂの溶け込み深さを光干渉法により計測するために設けられている。この計測部２は、波長掃引光源２１と、ビームスプリッタ２２と、参照ミラー２３と、受光素子２４と、走査機構２５と、撮像部２６と、コリメータ２７と、焦点調整機構２８とを含んでいる。

波長掃引光源２１は、測定用のレーザ光を出射するように構成されている。この波長掃引光源２１は、出射される測定用のレーザ光の波長を時間的に変化させるようになっている。なお、波長掃引光源２１は、本発明の「光源」および「第２光源」の一例である。

ビームスプリッタ２２は、波長掃引光源２１から出射された測定用のレーザ光を、ワーク１５０の溶融池１５０ｂに向かう測定光Ｌ２と、参照ミラー２３に向かう参照光Ｌ３とに分割するように構成されている。なお、ビームスプリッタ２２は、本発明の「分割手段」の一例である。

参照ミラー２３は、ビームスプリッタ２２からの参照光Ｌ３を反射して受光素子２４に送るために設けられている。

測定光Ｌ２は、走査機構２５および１２を通過してワーク１５０の溶融池１５０ｂに照射される。そして、溶融池１５０ｂの底部で反射された測定光Ｌ２は、走査機構１２および２５を通過して受光素子２４に送られる。受光素子２４は、溶融池１５０ｂの底部で反射された測定光Ｌ２と参照ミラー２３で反射された参照光Ｌ３との干渉光が入射されるように構成されている。この受光素子２４に入射される干渉光では、測定光Ｌ２と参照光Ｌ３との光路長差に応じた干渉が生じるので、その干渉に基づいて溶融池１５０ｂの溶け込み深さを計測することが可能である。なお、受光素子２４とビームスプリッタ２２との間には、干渉光の焦点を受光素子２４に合わせるためのレンズ２４ａが設けられている。

走査機構２５は、ビームスプリッタ２２と走査機構１２との間に配置され、測定光Ｌ２の照射位置を補正するために設けられている。具体的には、走査機構２５は、走査機構１２によって走査されるレーザ光Ｌ１の照射位置に対して測定光Ｌ２の照射位置を調整するように構成されている。この走査機構２５は、一対のガルバノミラー２５ａを有しており、そのガルバノミラー２５ａが回動可能に設けられている。なお、図１では、見やすさを考慮して、測定光Ｌ２をワーク１５０に対してＸ方向に走査させるガルバノミラー２５ａのみを示し、Ｙ方向に走査させるガルバノミラー２５ａの図示を省略した。そして、走査機構２５では、一対のガルバノミラー２５ａの角度を調整することにより、測定光Ｌ２を走査させることが可能である。なお、走査機構２５は、本発明の「走査機構」および「第２走査機構」の一例である。

撮像部２６は、レーザ溶接時におけるワーク１５０の溶融池１５０ｂを撮像する機能を有し、溶融池１５０ｂの最も深い部分である最深部１５０ｄ（図３および図４参照）を判断するために設けられている。この撮像部２６は、たとえばＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどのエリアセンサであり、走査機構１２からワーク１５０に向かうレーザ光Ｌ１の光軸の周囲を撮像するように構成されている。具体的には、撮像部２６は、走査機構１２を介して溶融池１５０ｂを撮像するように設けられており、走査機構１２によりレーザ光Ｌ１が走査されると撮像範囲が変更されるようになっている。なお、撮像部２６と走査機構１２との間には、ワーク１５０からの光の焦点を撮像部２６に合わせるためのレンズ２６ａと、不要な帯域の光を取り除くためのフィルタ２６ｂとが設けられている。

コリメータ２７は、波長掃引光源２１と焦点調整機構２８との間に配置され、波長掃引光源２１から出射されたレーザ光を平行にするために設けられている。焦点調整機構２８は、コリメータ２７とビームスプリッタ２２との間に配置され、波長掃引光源２１からのレーザ光の光軸方向に移動可能なレンズ２８ａを有する。この焦点調整機構２８は、レンズ２８ａの位置を調整することにより、測定光Ｌ２の焦点距離を調整するように構成されている。

制御装置３は、図２に示すように、レーザ溶接装置１００を制御するように構成されている。この制御装置３は、ＣＰＵ３１と、ＲＯＭ３２と、ＲＡＭ３３と、入出力インターフェース３４とを含んでいる。なお、制御装置３は、本発明の「制御部」の一例である。

ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３２に記憶されたプログラムやデータなどに基づいて演算処理を実行するように構成されている。ＲＯＭ３２には、制御用のプログラムやデータなどが記憶されている。ＲＡＭ３３は、ＣＰＵ３１による演算結果などを一時的に記憶するために設けられている。入出力インターフェース３４には、レーザ溶接部１および計測部２が接続されている。

そして、制御装置３は、レーザ溶接部１を制御してワーク１５０の溶接を行うとともに、計測部２を制御してワーク１５０の溶融池１５０ｂの溶け込み深さを計測するように構成されている。なお、計測部２および制御装置３により本発明の「計測装置」が構成される。

ここで、レーザ溶接時の現象について説明する。以下では、図３および図４を参照して、溶接用のレーザ光Ｌ１をＸ１方向に走査させる場合について説明する。

まず、図３に示すように、溶接用のレーザ光Ｌ１がワーク１５０に照射されると、ワーク１５０が溶融されて溶融池１５０ｂが形成される。このとき、レーザ光Ｌ１の照射によりワーク１５０が蒸発し、その反力で窪みが生じてキーホール１５０ｃが形成される。そして、レーザ光Ｌ１がＸ１方向に走査され、溶融金属が凝固されると溶接部（溶接ビード）１５０ａが形成される。なお、溶接部１５０ａの深さは接合強度と相関があり、溶接部１５０ａの最深部の深さは溶融池１５０ｂの最深部１５０ｄの深さと同じである。

このように、レーザ光Ｌ１をＸ１方向に走査させると、図３および図４に示すように、レーザ光Ｌ１が照射されてキーホール１５０ｃが形成される位置に対して、溶融池１５０ｂの最深部１５０ｄがＸ２方向側（走査方向とは反対方向側）にずれる。このため、溶融池１５０ｂの溶け込み深さを計測するための測定光Ｌ２をレーザ光Ｌ１と同軸上で照射すると、最深部１５０ｄよりも浅い部分の深さが検出されるため、溶融池１５０ｂの溶け込み深さを適切に計測することができない。また、測定光Ｌ２の焦点径を大きくして最深部１５０ｄが含まれるようにした場合には、広い範囲の深さが検出されるため、溶融池１５０ｂの溶け込み深さを精度よく計測することが困難である。なお、このレーザ光Ｌ１に対する最深部１５０ｄのずれ量は、レーザ光Ｌ１を出射する際の出力、走査速度およびワーク１５０の材質などにより異なる。

そこで、第１実施形態では、制御装置３は、撮像部２６の撮像結果に基づいて溶融池１５０ｂの最深部１５０ｄを判断し、溶融池１５０ｂに向かう測定光Ｌ２が最深部１５０ｄに照射されるように走査機構２５を制御するように構成されている。なお、制御装置３では、撮像部２６により撮影された画像の濃淡から溶融池１５０ｂの最深部１５０ｄを判断することが可能である。

−レーザ溶接時の動作−
次に、図５を参照して、第１実施形態によるレーザ溶接装置１００の動作について説明する。なお、以下の各ステップは制御装置３により実行される。

まず、図５のステップＳ１において、溶接が開始されるか否かが判断される。そして、溶接が開始されると判断された場合には、溶接が開始され、ステップＳ２に移る。その一方、溶接が開始されないと判断された場合には、ステップＳ１が繰り返し行われる。すなわち、レーザ溶接装置１００は溶接が開始されるまで待機する。

ここで、溶接が開始されると、レーザ発振器１１から溶接用のレーザ光Ｌ１が出射される。そのレーザ光Ｌ１は、コリメータ１３、焦点調整機構１４および走査機構１２を介してワーク１５０に照射される。なお、レーザ発振器１１から出射されるレーザ光Ｌ１は制御装置３により制御される。また、制御装置３が焦点調整機構１４を制御することによりレーザ光Ｌ１の焦点距離が調整され、制御装置３が走査機構１２を制御することによりワーク１５０に対してレーザ光Ｌ１が走査される。焦点距離および走査軌跡は、たとえば予め記録された教示データに基づいて設定される。

また、溶接が開始されると、レーザ溶接時におけるワーク１５０の溶融池１５０ｂの溶け込み深さの計測が開始される。具体的には、波長掃引光源２１から測定用のレーザ光が出射される。その測定用のレーザ光は、コリメータ２７および焦点調整機構２８を介してビームスプリッタ２２に入射され、ビームスプリッタ２２により測定光Ｌ２と参照光Ｌ３とに分割される。なお、波長掃引光源２１から出射されるレーザ光は制御装置３により制御される。また、制御装置３が焦点調整機構２８を制御することにより測定光Ｌ２の焦点距離が調整される。焦点距離は、たとえば予め記録された教示データに基づいて設定される。

そして、測定光Ｌ２は、走査機構２５および１２を介してワーク１５０の溶融池１５０ｂに照射される。溶融池１５０ｂの底部で反射された測定光Ｌ２は、走査機構１２および２５を介してビームスプリッタ２２に戻される。一方、参照光Ｌ３は、参照ミラー２３で反射されてビームスプリッタ２２に戻される。そして、溶融池１５０ｂの底部で反射された測定光Ｌ２と参照ミラー２３で反射された参照光Ｌ３との干渉光が受光素子２４に入射される。制御装置３では、この受光素子２４に入射される干渉光に基づいて溶融池１５０ｂの溶け込み深さが計測される。

次に、ステップＳ２において、撮像部２６による撮像が行われる。これにより、ワーク１５０の溶融池１５０ｂが撮像される。なお、走査機構１２によりレーザ光Ｌ１が走査されると、撮像部２６による撮像範囲も走査機構１２により変更される。すなわち、走査機構１２は、ワーク１５０に対するレーザ光Ｌ１の光軸および撮像部２６の撮像軸を同軸上で走査可能である。そして、制御装置３では、撮像部２６の撮像結果に基づいて、溶融池１５０ｂの最深部１５０ｄが判断される。

そして、ステップＳ３において、制御装置３が走査機構２５を制御することにより、測定光Ｌ２の照射位置が補正される。具体的には、測定光Ｌ２が溶融池１５０ｂの最深部１５０ｄに照射されるように、走査機構２５が制御される。なお、走査機構２５により測定光Ｌ２が補正されていない場合には、走査機構１２からワーク１５０に向かう測定光Ｌ２の光軸は、走査機構１２からワーク１５０に向かうレーザ光Ｌ１の光軸と一致する。このため、レーザ光Ｌ１に対する最深部１５０ｄのずれ量分だけ、走査機構２５により測定光Ｌ２の照射位置が補正される。これにより、測定光Ｌ２の焦点径を大きくすることなく、測定光Ｌ２が溶融池１５０ｂの最深部１５０ｄに適切に照射されるため、溶融池１５０ｂの溶け込み深さを精度よく計測することが可能である。

次に、ステップＳ４において、溶接が終了されるか否かが判断される。そして、溶接が終了されないと判断された場合には、ステップＳ２に戻る。その一方、溶接が終了されると判断された場合には、ステップＳ５に移る。

次に、ステップＳ５では、制御装置３により、溶接部１５０ａの良否判定が行われる。たとえば、レーザ溶接時に計測された溶融池１５０ｂの溶け込み深さが所定範囲内であるか否かが判断される。この所定範囲は、溶け込み深さが適切であるか否かを判定するためのものであり、たとえば要求される接合強度などに基づいて予め設定された範囲である。そして、溶け込み深さが所定範囲内である場合に、溶接部１５０ａの接合が良好であると判定し、溶け込み深さが所定範囲外である場合に、溶接部１５０ａが接合不良であると判定する。その後、エンドに移る。

−効果−
第１実施形態では、上記のように、撮像部２６の撮像結果に基づいて溶融池１５０ｂの最深部１５０ｄを判断し、その最深部１５０ｄに測定光Ｌ２が照射されるように走査機構２５を制御することによって、溶融池１５０ｂの最深部１５０ｄに測定光Ｌ２が照射されることにより、溶融池１５０ｂの最深部１５０ｄ以外に測定光Ｌ２が照射されるのを抑制することができるので、溶融池１５０ｂの溶け込み深さの計測における精度の向上を図ることができる。その結果、ワーク１５０の溶接部１５０ａの良否判定の精度を向上させることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態によるレーザ溶接装置について説明する。この第２実施形態の構成は、上記した第１実施形態とほぼ同様であるため、以下では、同一の符号を利用して説明する。

第２実施形態のレーザ溶接装置は、撮像部２６の撮像結果に基づいて溶融池１５０ｂの最深部１５０ｄを判断し、溶融池１５０ｂに向かう測定光Ｌ２が最深部１５０ｄに照射されるように走査機構２５を制御して最深部１５０ｄの溶け込み深さを計測し、その最深部１５０ｄの溶け込み深さに基づいてレーザ発振器１１の出力を制御するように構成されている。

次に、図６を参照して、第２実施形態によるレーザ溶接装置の動作について説明する。なお、以下の各ステップは制御装置３により実行される。

図６のステップＳ１１〜Ｓ１３は、上記したステップＳ１〜Ｓ３と同様であるため、説明を省略する。

次に、ステップＳ１４において、溶融池１５０ｂの溶け込み深さが所定範囲内であるか否かが判断される。この所定範囲は、溶け込み深さが適切であるか否かを判定するためのものであり、たとえば要求される接合強度などに基づいて予め設定された範囲である。そして、溶け込み深さが所定範囲内であると判断された場合には、溶け込み深さが適切であるため、ステップＳ１６に移る。その一方、溶け込み深さが所定範囲内ではないと判断された場合（溶け込み深さが所定範囲外の場合）には、溶け込み深さが適切ではないため、ステップＳ１５に移る。

次に、ステップＳ１５では、溶接用のレーザ光Ｌ１を出射するレーザ発振器１１の出力が補正される。たとえば、溶け込み深さが所定範囲の下限値よりも小さい場合には、レーザ発振器１１の出力が高くなるように補正され、溶け込み深さが所定範囲の上限値よりも大きい場合には、レーザ発振器１１の出力が低くなるように補正される。なお、この出力の補正量は、溶け込み深さの所定範囲との乖離量に基づいて設定されるようにしてもよいし、予め設定された固定値であってもよい。その後、ステップＳ１６に移る。

次に、ステップＳ１６において、溶接が終了されるか否かが判断される。そして、溶接が終了されないと判断された場合には、ステップＳ１２に戻る。その一方、溶接が終了されると判断された場合には、エンドに移る。

−効果−
第２実施形態では、上記のように、撮像部２６の撮像結果に基づいて溶融池１５０ｂの最深部１５０ｄを判断し、その最深部１５０ｄに測定光Ｌ２が照射されるように走査機構２５を制御することによって、溶融池１５０ｂの最深部１５０ｄに測定光Ｌ２が照射されることにより、溶融池１５０ｂの最深部１５０ｄ以外に測定光Ｌ２が照射されるのを抑制することができるので、溶融池１５０ｂの溶け込み深さの計測における精度の向上を図ることができる。そして、その最深部１５０ｄの溶け込み深さに基づいてレーザ発振器１１の出力を制御することによって、レーザ溶接時に溶け込み深さを適切に調整することができるので、接合不良の発生を抑制することができる。

（他の実施形態）
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、第１および第２実施形態では、２枚の鋼板１５１および１５２からなるワーク１５０を示したが、これに限らず、３枚以上の鋼板によりワークが構成されていてもよい。また、鋼板以外の部材によりワークが構成されていてもよい。

また、第１および第２実施形態では、溶接用のレーザ光Ｌ１をＸ１方向に走査させる例を示したが、これに限らず、走査軌跡が円形などのその他の形状であってもよい。

また、第１および第２実施形態では、走査機構１２により溶接用のレーザ光Ｌ１が走査される例を示したが、これに限らず、ワークが固定されるステージ（図示省略）により溶接用のレーザ光が走査されるようにしてもよい。

また、第１実施形態では、溶接が終了した後に良否判定を行う例を示したが、これに限らず、溶接を実行しながら、良否判定を併せて行うようにしてもよい。

本発明は、レーザ溶接時におけるワークの溶融池の溶け込み深さを計測する計測装置およびそれを備えるレーザ溶接装置に利用可能である。

１レーザ溶接部
２計測部
３制御装置（制御部）
１１レーザ発振器（第１光源）
１２走査機構（第１走査機構）
２１波長掃引光源（光源、第２光源）
２２ビームスプリッタ（分割手段）
２３参照ミラー
２４受光素子
２５走査機構（走査機構、第２走査機構）
２６撮像部
１００レーザ溶接装置
１５０ワーク
１５０ｂ溶融池
１５０ｄ最深部
Ｌ１レーザ光（溶接用レーザ光）
Ｌ２測定光
Ｌ３参照光

Claims

レーザ溶接時におけるワークの溶融池の溶け込み深さを計測する計測装置であって、
前記溶融池の溶け込み深さを光干渉法により計測するための計測部と、
前記計測部を制御する制御部とを備え、
前記計測部は、測定用レーザ光を出射する光源と、前記測定用レーザ光を前記溶融池に向かう測定光と参照ミラーに向かう参照光とに分割する分割手段と、前記溶融池で反射された測定光と前記参照ミラーで反射された参照光との干渉光が入射される受光素子と、前記溶融池に向かう測定光を走査させる走査機構と、前記溶融池を撮像する撮像部とを含み、
前記制御部は、前記撮像部の撮像結果に基づいて前記溶融池の最深部を判断し、前記溶融池に向かう測定光が前記最深部に照射されるように前記走査機構を制御するように構成されていることを特徴とする計測装置。
溶接用レーザ光を出射する第１光源と、前記溶接用レーザ光を走査させる第１走査機構とを含むレーザ溶接部を備えるレーザ溶接装置であって、
レーザ溶接時におけるワークの溶融池の溶け込み深さを光干渉法により計測するための計測部と、
前記レーザ溶接部および前記計測部を制御する制御部とを備え、
前記計測部は、測定用レーザ光を出射する第２光源と、前記測定用レーザ光を前記溶融池に向かう測定光と参照ミラーに向かう参照光とに分割する分割手段と、前記溶融池で反射された測定光と前記参照ミラーで反射された参照光との干渉光が入射される受光素子と、前記溶融池に向かう測定光を走査させる第２走査機構と、前記溶融池を撮像する撮像部とを含み、
前記制御部は、前記撮像部の撮像結果に基づいて前記溶融池の最深部を判断し、前記溶融池に向かう測定光が前記最深部に照射されるように前記第２走査機構を制御して前記最深部の溶け込み深さを計測し、その最深部の溶け込み深さに基づいて前記第１光源の出力を制御するように構成されていることを特徴とするレーザ溶接装置。