JP2020099922A - レーザ溶接装置及びレーザ溶接方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明に係るレーザ溶接装置100の概要を示す図である。図1に示すように、レーザ溶接装置100では、水平方向(図1のx方向)に延在する被溶接材101の溶接部102を溶接する。溶接用のレーザ光は、レーザ発振器107から垂直方向(z方向)に被溶接材101の上面に照射される。なお、本明細書において、レーザ発振器107が発振する、レーザ溶接用のレーザ光を、単にレーザ光と記載することがある。被溶接材101において、レーザ光が照射された箇所は溶融し、溶融池103が形成される。また、溶融池103から溶融金属が蒸発し、蒸発時に生じる蒸気の圧力によってキーホール104が形成される。以下では、溶融池103及びキーホール104をまとめて溶接部102と称する。
まず、レーザ溶接装置100におけるレーザ溶接機能を実現する構成について説明する。レーザ溶接機能とは、被溶接材101における溶接を行う機能である。
次に、レーザ溶接装置100における溶け込み深さ計測機能を実現する構成について説明する。溶け込み深さ計測機能とは、被溶接材101において溶接中の溶接部102(キーホール104)の溶け込み深さを計測する機能である。レーザ溶接装置100は、光干渉計105を用いたSS−OCT(Swept Source Optical Coherence Tomography:波長走査型光干渉断層法)技術により、溶接部102の溶け込み深さを計測する。
次に、本実施の形態1に係るレーザ溶接装置100の動作例について詳細に説明する。図3は、レーザ溶接装置100の動作例について説明するためのフローチャートである。
上記説明したように、実施の形態1では、導出部112bが、2次元断層画像データから特定深さ範囲の断層画像データを切り出して、これに基づいて2次元点群データを生成していた。この際、実施の形態1では、特定深さ範囲の上限深さと下限深さが溶接方向に対して一定値であった。
Tl(x)=Ave(x)−3σ(x)・・・(2)
Zl(x)=Tl(x)−Zoff・・・(4)
以上、図面を参照しながら各種の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範囲内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施の形態における各構成要素は任意に組み合わせられてもよい。
101 被溶接材
102 溶接部
103 溶融池
104 キーホール
104a 底部
105 光干渉計
106 ビームスプリッタ
107 レーザ発振器
108 レーザ光伝送用光学系
109 第1集光光学系
110 移動ステージ
111 ステージコントローラ
112 コンピュータ
112a 制御部
112b 導出部
112c 評価部
113 波長走査光源
114 光ファイバ系
114a 第1光ファイバ系
114b 第2光ファイバ系
115 第1ファイバカプラ
116 参照ミラー
117 第2ファイバカプラ
118 差動ディテクタ
118a 第1入力
118b 第2入力
119 A/D変換器
120 第2集光光学系
121 干渉フィルタ
122 表示部
Claims (6)
- レーザ光を被溶接材の溶接部に向けて照射するレーザ発振器と、
前記溶接部で反射された測定光と参照光との干渉光の強度を示す干渉信号を生成する光干渉計と、
前記干渉信号に基づいて、前記溶接部における溶接の進行方向における距離、前記溶接の深さ、及び前記干渉信号の強度の関係を示す2次元断層画像データを生成し、前記2次元断層画像データから前記溶接の深さが特定の範囲内である特定深さ断層画像データを抽出し、前記特定深さ断層画像データにおける前記距離毎の前記干渉信号の強度に基づいて前記距離毎の深さを導出する導出部と、
を備える、レーザ溶接装置。 - 導出された前記距離毎の深さに基づいて、前記溶接部における溶接の良否を評価する評価部をさらに備える、
請求項1に記載のレーザ溶接装置。 - 前記特定の範囲は、あらかじめ設定された深さの基準値に基づいて設定される、
請求項1または2に記載のレーザ溶接装置。 - 前記特定の範囲は、前記基準値に基づいて設定される第1範囲より広い第2範囲に設定される、
請求項3に記載のレーザ溶接装置。 - 前記特定の範囲の上限値及び下限値は、前記基準値が前記溶接部における溶接の進行方向における距離によって変動する場合に、前記基準値の変動に合わせて変動するように設定される、
請求項3または4に記載のレーザ溶接装置。 - レーザ光を被溶接材の溶接部に向けて照射し、
前記溶接部で反射された測定光と参照光との干渉光の強度を示す干渉信号を生成し、
前記干渉信号に基づいて、前記溶接部における溶接の進行方向における距離、前記溶接部の深さ、及び前記干渉信号の強度の関係を示す2次元断層画像データを生成し、
前記2次元断層画像データから前記溶接の深さが特定の範囲内である特定深さ断層画像データを抽出し、
前記特定深さ断層画像データにおける前記距離毎の前記干渉信号の強度に基づいて前記距離毎の深さを導出する、
レーザ溶接方法。
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